JP2005120210A - Waste disposal by gasification and system therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、廃棄物を乾留炉で乾留処理して乾留ガスを生成し、その乾留ガスを有効利用する廃棄物ガス化処理方法及びシステムに関する。 The present invention relates to a waste gasification method and system for producing a dry distillation gas by subjecting a waste to a carbonization process in a carbonization furnace and effectively using the dry distillation gas.
従来、廃棄物を乾留処理する乾留炉の一例として使用されているキルン炉は、回転胴の周囲を加熱ジャケットで覆った二重管構造に構成され、都市ガス、重油、または当該乾留処理で生成された乾留ガスを燃料とする燃焼器で加熱された空気やそれらの排ガスを乾留熱源として前記加熱ジャケット内に供給するように構成されていた。また、前記キルン炉で生成された乾留ガスに含まれるタール等のオイル成分は、乾留残渣を溶融処理する溶融炉の燃焼バーナの燃料等に使用されていた。 Conventionally, kiln furnaces, which are used as an example of a carbonization furnace for carbonizing waste, are constructed in a double-pipe structure in which the periphery of a rotating drum is covered with a heating jacket, and are produced by city gas, heavy oil, or the carbonization process. The air heated by a combustor using the dry distillation gas as fuel and the exhaust gas thereof are supplied into the heating jacket as a dry distillation heat source. Further, an oil component such as tar contained in the dry distillation gas generated in the kiln furnace has been used as a fuel for a combustion burner of a melting furnace for melting the dry distillation residue.
さらに、乾留炉として流動床炉が使用される場合、流動媒体である流動砂を流動させるため、炉の底部から理論空気比以下の空気を含有する加熱ガスを供給し、炉内で被乾留物を部分燃焼させて乾留温度を維持するように構成されていたが、流動砂が残渣とともに一部炉内から排出され、残渣が分離除去された流動砂を炉内に循環投入するように構成されていた。
しかし、上述した従来のキルン炉による乾留処理では、乾留ガスと乾留熱源たる空気が接触して異常燃焼することの無いように加熱ジャケットを十分にシールする必要があり、シール構造が複雑になるという問題や、そのような二重管構造による間接加熱では熱効率の改善に限界があるという本質的な問題点もあり、より簡単な構造で且つ熱効率のよいキルン炉の開発が望まれていた。また、流動床炉による乾留処理では、炉外に排出され再度循環投入された低温の流動砂を加熱するために余分な熱量が必要となり乾留のための熱効率が低下する等の問題があった。 However, in the dry distillation process using the conventional kiln furnace described above, it is necessary to sufficiently seal the heating jacket so that the dry distillation gas and the air that is the heat source of the dry distillation contact and do not burn abnormally, and the sealing structure is complicated. There is a problem and an essential problem that the indirect heating by such a double-pipe structure has a limit in improving the thermal efficiency, and it has been desired to develop a kiln furnace having a simpler structure and higher thermal efficiency. Further, the dry distillation treatment using a fluidized bed furnace has a problem that an extra amount of heat is required to heat the low temperature fluidized sand that has been discharged out of the furnace and recirculated, and the thermal efficiency for dry distillation is reduced.
一方、近年、土壌の環境汚染が重要な問題となり、汚染土壌の浄化処理のために加熱炉により加熱して無害化処理する方法が実用化されているが、無害化処理後の土壌はそのまま埋め戻されているに過ぎず、高温の土壌が保有する熱エネルギーを有効利用する方法が求められていた。 On the other hand, environmental pollution of soil has become an important issue in recent years, and a method of detoxifying by heating in a heating furnace has been put into practical use for purification of contaminated soil, but the soil after detoxification is buried as it is. There has been a need for a method that effectively uses the thermal energy held by high-temperature soil.
本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、簡単で且つ熱効率のよい廃棄物ガス化処理方法及びシステムを提供する点にある。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a waste gasification method and system that are simple and heat efficient.
上述の目的を達成するため、本発明による廃棄物ガス化処理方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項1に記載した通り、廃棄物を乾留炉で乾留処理して乾留ガスを生成する廃棄物ガス化処理方法であって、加熱炉で加熱され無害化処理された汚染土壌を前記乾留炉の乾留熱源として前記廃棄物と接触可能に供給する点にある。 In order to achieve the above-mentioned object, the first characteristic configuration of the waste gasification processing method according to the present invention is that the waste is subjected to dry distillation treatment in a dry distillation furnace as described in claim 1 of the claims. A waste gasification method for producing a dry distillation gas, which is that a contaminated soil heated in a heating furnace and detoxified is supplied as a dry distillation heat source of the dry distillation furnace so as to be in contact with the waste.
上述の構成によれば、加熱により無害化処理され、高温に維持された汚染土壌を乾留炉における廃棄物の乾留熱源に用いることにより、廃棄物が炉内で高温の土壌と攪拌混合される過程で加熱されて効率よく乾留処理されることになる。しかも、従来使用されていなかった無害化処理後の汚染土壌の保有熱を有効活用することで乾留のためのエネルギー効率も向上させることができる。 According to the above-described configuration, the process in which waste is agitated and mixed with the high-temperature soil in the furnace by using the contaminated soil that has been detoxified by heating and maintained at a high temperature as the dry distillation heat source of the waste in the dry distillation furnace. It will be heated in the process and will be efficiently subjected to dry distillation. Moreover, the energy efficiency for dry distillation can be improved by effectively utilizing the retained heat of the contaminated soil after the detoxification treatment, which has not been used conventionally.
同第二の特徴構成は、同請求項2に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記乾留処理で生成された乾留ガスの燃焼熱を直接または間接的に前記加熱炉の熱源として供給する点にある。
As described in
乾留炉で生成された乾留ガスは他の燃焼機器や燃焼炉のエネルギーとして有効に利用されるものであるが、余剰の乾留ガスを加熱炉の加熱燃料として直接に供給することにより、加熱炉の熱源として他のエネルギーを消費する必要がなくなるのであり、そのような燃焼機器や燃焼炉で発生する排ガスの保有熱を加熱炉に間接または直接に供給することによっても同様の効果が得られるのである。 The carbonization gas generated in the carbonization furnace is effectively used as energy for other combustion equipment and combustion furnaces, but by supplying surplus carbonization gas directly as heating fuel for the heating furnace, It is not necessary to consume other energy as a heat source, and the same effect can be obtained by indirectly or directly supplying the retained heat of the exhaust gas generated in such combustion equipment and combustion furnace to the heating furnace. .
本発明による廃棄物乾留処理システムの第一の特徴構成は、同請求項3に記載した通り、廃棄物を乾留処理して乾留ガスを生成する乾留炉を備えてなる廃棄物ガス化処理システムであって、汚染土壌を加熱して無害化処理する加熱炉を設け、前記加熱炉で加熱された高温の土壌を前記乾留炉の乾留熱源として前記廃棄物と接触可能に供給するように構成してある点にある。
The first characteristic configuration of the waste carbonization treatment system according to the present invention is a waste gasification treatment system comprising a carbonization furnace for producing carbonization gas by subjecting waste to carbonization as described in
同第二の特徴構成は、同請求項4に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記乾留炉により生成された乾留ガスの燃焼熱を直接または間接的に前記加熱炉の熱源として供給するように構成してある点にある。 In the second feature configuration, as described in claim 4, in addition to the first feature configuration described above, the combustion heat of the dry distillation gas generated by the dry distillation furnace is directly or indirectly used as a heat source of the heating furnace. It is in the point comprised so that it may supply.
同第三の特徴構成は、同請求項5に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記乾留炉から排出される乾留残渣を溶融処理する溶融炉を設け、前記溶融炉からの高温排ガスの保有熱を直接または間接的に前記加熱炉の熱源として供給するように構成してある点にある。
In the third feature configuration, as described in
乾留処理後の残渣にはチャーなどの固形炭素成分や無機物が含まれ、これらを最終処分するために溶融炉で溶融処理される場合がある。そのような場合には、溶融炉の排ガスの保有熱を加熱炉の熱源として直接供給または間接的に供給することにより、上述と同様に加熱炉の熱源として他のエネルギーを消費する必要がなくなるのである。 The residue after the carbonization treatment includes solid carbon components such as char and inorganic substances, and may be melted in a melting furnace to be finally disposed of. In such a case, it is not necessary to consume other energy as the heat source of the heating furnace as described above by directly or indirectly supplying the retained heat of the exhaust gas of the melting furnace as the heat source of the heating furnace. is there.
同第四の特徴構成は、同請求項6に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記乾留炉から排出される乾留残渣から土壌を分離する選別装置を設けてある点にある。 In addition to any one of the first to third characteristic configurations described above, the fourth characteristic configuration is a sorting device that separates soil from the dry distillation residue discharged from the dry distillation furnace. It is in the point which is provided.
乾留残渣には熱源として使用した土壌が混入しているので、その全てを溶融等処理するのは非効率である。そこで、選別装置により土壌と残渣を分離することにより土壌は埋め戻して安全な土壌として再利用することができる。 Since the soil used as a heat source is mixed in the dry distillation residue, it is inefficient to treat all of them by melting or the like. Therefore, the soil can be backfilled and separated as safe soil by separating the soil and residue using a sorting device.
同第五の特徴構成は、同請求項7に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記乾留炉がキルン炉で構成される点にある。 The fifth characteristic configuration is that, in addition to any of the first to fourth characteristic configurations described above, the dry distillation furnace is a kiln furnace.
乾留炉をキルン炉で構成する場合には、高温の土壌で直接加熱できるので、従来の間接加熱による複雑なシール機能が不要となり、安全性を確保しながらも炉の構成を簡略化できる。 When the dry distillation furnace is constituted by a kiln furnace, it can be directly heated by high-temperature soil, so that a complicated sealing function by the conventional indirect heating is not required, and the structure of the furnace can be simplified while ensuring safety.
同第六の特徴構成は、同請求項8に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記加熱炉がキルン炉で構成される点にある。 The sixth characteristic configuration is that, in addition to any of the first to fifth characteristic configurations described above, the heating furnace is a kiln furnace.
以上説明した通り、本発明によれば、簡単で且つ熱効率のよい廃棄物ガス化処理方法及びシステムを提供することができるようになった。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a waste gasification method and system that are simple and heat efficient.
以下に本発明による廃棄物ガス化処理方法及びシステムの実施の形態を説明する。図1に示すように、廃棄物ガス化処理システムは、廃棄物を乾留処理して乾留ガスを生成する乾留炉としてのキルン炉1と、汚染土壌を加熱して無害化処理する加熱炉としてのキルン炉2を設け、加熱炉としてのキルン炉2で加熱された高温の土壌を乾留炉としてのキルン炉1の乾留熱源として廃棄物と接触可能に供給するように構成され、前記キルン炉1で生成された乾留ガスを冷却して水分とタールを分離除去する冷却装置3と、冷却装置3で精製された乾留ガスを燃料として発電するガス発電装置4と、前記キルン炉1から排出され、残渣収容部5に収容された残渣から熱源として投入された土壌成分を分離選別する風力選別装置6と、選別残渣を溶融処理する溶融炉7を備えて構成される。
Embodiments of the waste gasification method and system according to the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, the waste gasification processing system includes a kiln furnace 1 as a dry distillation furnace that generates carbonization gas by subjecting waste to a carbonization process, and a heating furnace that heats contaminated soil and renders it harmless. A
前記加熱炉としてのキルン炉2は、毒性の強い有機化学物質、油等で汚染された土壌が掘削投入され、加熱により汚染物質を分解除去して浄化する装置で、軸心が水平姿勢または僅かな傾斜姿勢になるように回転駆動ローラ22上に載置された円筒状の回転胴21と、回転胴21の基端部に設けられたホッパ23と、回転胴21の終端部に設けられた排出部24等を備えて構成される。前記ホッパ23に投入された汚染土壌がホッパ23の底部に配置されたスクリュー式コンベア(図示せず)により回転胴21の内部に装入される一方で、前記キルン炉2の加熱熱源として前記ガス発電装置からの約700℃から800℃の高温排ガスが炉内に直接供給され、炉内で高温排ガスと直接に接触して汚染土壌が加熱され、汚染物質が分解処理される。尚、前記回転胴21を二重構造に構成し、汚染土壌が投入される内側の回転胴と外側の回転胴の間隙に前記排ガスを供給して間接加熱するものであってもよい。
The
前記乾留炉としてのキルン炉1は、上述のキルン炉2と同様、軸心が水平姿勢または僅かな傾斜姿勢になるように回転駆動ローラ12上に載置された円筒状の回転胴11と、回転胴11の基端部に設けられたホッパ13と、回転胴11の終端部に設けられた排出部14等を備えて構成してあり、破砕機により破砕され、前記ホッパ13に投入された廃棄物がホッパ13の底部に配置されたスクリュー式コンベア(図示せず)により回転胴11の内部に装入される。
The kiln furnace 1 as the carbonization furnace is similar to the
前記回転胴11の基端部には、さらに、前記キルン炉2で加熱処理され、前記排出部24から排出された500℃から600℃の汚染土壌を炉内に投入するスクリュー式コンベアを備えた土壌投入装置15が接続され、炉内に装入された廃棄物は、回転胴11の内部で終端部に向けて攪拌搬送されながら加熱処理されることにより、水素、一酸化炭素、炭化水素等の可燃性ガスに熱分解されるとともに、その他の揮発成分、廃棄物に混入する水分等が混入した乾留ガスが生成されて排出管路14Aから取り出されるとともに、熱分解された廃棄物の残渣であるチャーや無機物及び加熱熱源たる土壌成分が排出ダクト14Bから排出されて残渣収容部5に収容される。
The base end portion of the
前記残渣収容部5に収容された排出物は前記風力選別装置6により風力選別され、比重の小さなチャー等の残渣と比重の大きな土壌成分とに分離選別され、土壌成分は元の土地に埋め戻されてクリーンな土壌として再生される一方、残渣は前記溶融炉7により溶融処理される。ここに、前記溶融炉7のバーナには上述の乾留ガスを燃料として供給することが可能である。
The waste contained in the
前記回転胴11の基端部はホッパ13に投入された廃棄物でシールされるとともに、排出部14が吸引ファン(図示せず)により吸引されることにより極めて酸素濃度の低い状態で加熱されて乾留される。
The base end portion of the rotating
前記冷却装置3は、ガス流路に冷却水を循環通流する冷却管路を配置して構成され、装置内に流入した乾留ガスを間接または直接冷却して、乾留ガスに混入する蒸気成分、タール成分を凝縮分離して精製するもので、同じく乾留ガスに混入する塩化水素ガスなどの腐食性ガスが凝縮された水に溶解して除去される。
The
前記ガス発電装置4は、ガスエンジン4Aと、ガスエンジン4Aにより回転駆動されるタービンにより発電する発電機4Bとを備えて構成され、ガスエンジン4Aのバーナ部4aには前記冷却装置2により精製された乾留ガスが燃料として供給され、その燃焼排ガスが加熱炉としてのキルン炉2の加熱熱源として配管25を介して供給される。
The gas power generation device 4 includes a
以下、別実施形態を説明する。上述の実施形態では、キルン炉2により生成された乾留ガスをガス発電装置4に供給し、その燃焼排ガスを加熱熱源としてキルン炉1に供給するものを説明したが、キルン炉2にバーナ等の燃焼器を設けて、前記燃焼器に燃料として乾留ガスを供給するように構成してもよい。
Hereinafter, another embodiment will be described. In the above-described embodiment, the carbonization gas generated by the
キルン炉1の加熱熱源としては、その他に、溶融炉7の排ガスの排熱を利用することが可能であり、当該排ガスを直接または熱交換器を介して他の加熱媒体を介して間接的に加熱するように構成するものであってもよく、乾留ガスの燃焼熱と溶融炉7の排ガスの保有熱の双方を利用するものであってもよい。 As a heating heat source for the kiln furnace 1, it is possible to use the exhaust heat of the exhaust gas from the melting furnace 7, and the exhaust gas is directly or indirectly through another heating medium via a heat exchanger. You may comprise so that it may heat, and may utilize both the combustion heat of dry distillation gas, and the retained heat of the waste gas of the melting furnace 7. FIG.
上述した実施形態では、乾留炉としてキルン炉2を採用したものを説明したが、乾留炉としてはこれ以外に流動床炉8を採用することができ、流動床炉8の流動媒体として前記加熱炉で加熱浄化された土壌を使用することができる。図2に示すように、前記流動床炉8は、下部が上部より狭小に形成された竪型炉体8aの底部に設けた散気装置8bから上方に噴出する流動用ガスにより、浄化された汚染土壌を用いた流動媒体8cを流動させて流動床を形成し、破砕機(図示せず)等により流動可能な状態に前処理された都市ゴミや廃建材等の廃棄物が前記竪型炉体8aの側壁に設けた廃棄物投入口8dから投入され、流動床の内部及び流動床の上方空間で加熱されて、炭化水素、水素、蒸気等を成分とする乾留ガスに熱分解処理される。
In the above-described embodiment, the
すなわち、前記キルン炉2により浄化処理された土壌が流動媒体8cとして土壌搬送路8fから供給され、流動用ガスとして前記溶融炉7の排ガスが供給され、前記流動床炉8で生じた熱分解残渣は、前記散気装置8bの中央部の流動媒体排出部8eから一部の流動媒体8cとともに排出され、風力選別装置6により流動媒体8cとチャー等を含む残渣に分離され、流動媒体8cとしての土壌成分は元の土地に埋め戻されてクリーンな土壌として再生される一方、残渣は前記溶融炉7により溶融処理される。ここで、流動用ガスとしては、溶融炉7の排ガス供給するものの他に前記ガスエンジン4Aの排ガスを用いることも可能である。さらには、乾留ガスの燃焼熱、溶融炉の排ガスなどにより蒸気を生成するボイラと、生成された蒸気を更に過熱する蒸気過熱装置を備え、生成された過熱蒸気を流動用ガスとして用いることも可能である。
That is, the soil purified by the
上述した実施形態では、汚染土壌を加熱により浄化処理する加熱炉としてキルン炉を採用したものを説明したが、加熱炉としてはこれに限定されるものではなく、例えば竪型炉等の公知の加熱炉を用いることができる。 In the above-described embodiment, the kiln furnace is used as the heating furnace for purifying the contaminated soil by heating. However, the heating furnace is not limited to this, for example, a known heating such as a vertical furnace. A furnace can be used.
上述した各実施形態は、本発明の一実施例を説明するものに過ぎず、本発明の作用効果を奏する限りにおいて適宜構成を変更することが可能である。 Each of the above-described embodiments is merely an example of the present invention, and the configuration can be changed as appropriate as long as the effects of the present invention are achieved.
1:キルン炉(乾留炉)
2:キルン炉(過熱炉)
3:冷却装置
4:ガス発電装置
5:残渣収容部
6:風力選別装置
7:溶融炉
1: Kiln furnace (dry distillation furnace)
2: Kiln furnace (superheated furnace)
3: Cooling device 4: Gas power generation device 5: Residue container 6: Wind power sorting device 7: Melting furnace
Claims (8)
加熱炉で加熱され無害化処理された汚染土壌を前記乾留炉の乾留熱源として前記廃棄物と接触可能に供給する廃棄物ガス化処理方法。 A waste gasification method for producing a dry distillation gas by subjecting a waste to a dry distillation process in a carbonization furnace,
A waste gasification method for supplying contaminated soil heated in a heating furnace and detoxified to be in contact with the waste as a dry distillation heat source of the dry distillation furnace.
汚染土壌を加熱して無害化処理する加熱炉を設け、前記加熱炉で加熱された高温の土壌を前記乾留炉の乾留熱源として前記廃棄物と接触可能に供給するように構成してある廃棄物ガス化処理システム。 A waste gasification processing system comprising a carbonization furnace for generating carbonization gas by subjecting waste to carbonization,
A waste provided with a heating furnace for detoxifying by heating contaminated soil, and configured to supply high-temperature soil heated in the heating furnace as a dry distillation heat source of the dry distillation furnace so as to be in contact with the waste Gasification processing system.
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