JP2005188792A - 含水物質の加工施設および加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】含水物質中に発火性物質が含まれていても、該含水物質において着火を防止しながら乾燥，間接加熱加工することを可能にする。
【解決手段】発火性物質を含まない含水物質は、乾燥手段１により直接的に加熱し乾燥（例えば、温度１５０℃〜２００℃の熱風を被加工物に対し直接的に接触させて乾燥）する。この乾燥手段１内にて発生する臭気等のガス成分は、脱臭手段５により脱臭処理してから排気する。そして、前記の乾燥手段１で乾燥された含水物質は、間接加熱手段２により更に乾燥し間接加熱加工する。発火性物質を含んだ含水物質においては、前記の乾燥手段１を介さずに間接加熱手段２によって乾燥，間接加熱加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、含水物質加工施設および加工方法であって、従来は廃棄されていた有機性物質（例えば、植物由来の端材物，プラスチック類を含む石油製品由来の高分子物質），無機性物質，各種含水物質（例えば、汚泥，土壌，土砂等）等の各種被加工物等の加工に関するものである。

従来は廃棄されていた例えば有機性物質（例えば、植物由来の端材物，プラスチック類を含む石油製品由来の高分子物質），無機性物質，各種含水物質（例えば、汚泥，土壌，土砂等）等の物質（以下、被加工物と称する）に関しては、例えば乾燥や間接加熱加工することが可能な手段を備えた施設（以下、加工施設と称する）を利用して、各種の被加工物中に含有する水分や有機系物質を除去し、これにより得られた乾燥物，炭化物，灰化物，土壌類の浄化物等の加工物を有効利用する試みが成されている。

前記のように水分を含有した被加工物（以下、含水物質）を乾燥する工程においては、その含水物中の水分を除去する手段として、該含水物質を直接的に加熱（例えば、温度１５０℃〜２００℃の熱風を被加工物に対し直接的に接触させて加熱）する技術（例えば、特許文献１）が知られている。
特開平１１−８２９７５号公報（段落［００１９］，図１，図２等）。

また、前記の被含水物中に油分，溶剤等の発火性の物質（以下、発火性物質と称する）が含まれている場合（例えば、汚泥，土壌，土砂等の場合）には、その被含水物質を加熱することにより発火性物質を気化させて除去する技術（例えば、特許文献２乃至５）が知られている。
特開２００３−２０７２７０号公報（特許請求の範囲，要約書，等）。 特開２００３−８０２２８号公報（特許請求の範囲，要約書，等）。 特開２００３−８０２２７号公報（特許請求の範囲，要約書，等）。 特開２０００−２６３０３１号公報（特許請求の範囲，段落［０００２］，図１，要約書等）。

前記のように発火性物質を含んだ含水物質に対して熱風を直接的に接触させ、含水物質中の水分を除去して乾燥する場合、気化された発火性物質に着火（すなわち、気化発生する油分等のガス成分に着火）し燃焼が拡大する可能性がある。すなわち、前記の乾燥に係る手段において損傷が生じるだけでなく、その加工施設の火災に発展する可能性があり、危険性を伴う。

例えば、含水物質中の発火性物質の主成分として、パラフィン系物質が含まれている場合、その発火性物質が気化して発生するガス成分は、温度１００℃〜２００℃の雰囲気下にて着火することがあるため、その含水物質を直接的に加熱（例えば、単に熱風を吹付けて加熱）することは危険であることが読み取れる。

なお、前記のように加工される含水物質は、発火性物質を含む場合と含まない場合とが有るため、前記のような火災の防止等の目的で、それぞれ異なる構造の加工施設を２つ利用して加工されていた。

本発明は、前記課題に基づいてなされたものであり、たとえ含水物質中に発火性物質が含まれていても該含水物質において着火を防止（および加工施設の火災を防止）しながら加工することが可能な含水物質の加工施設および加工方法を提供することにある。

本発明は、前記課題の解決を図るために、請求項１記載の発明は、含水物質を直接加熱により乾燥することが可能な乾燥手段と、前記の乾燥された含水物質を間接加熱することが可能な間接加熱手段と、前記の間接加熱手段にて発生するガス成分を燃焼するガス燃焼手段と、を備えた施設に関するものである。前記の含水物質が発火性物質を含有する場合は、前記の乾燥手段を介さずに、前記の間接加熱手段により含水物質を乾燥または間接加熱することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、含水物質を直接加熱により乾燥する工程と、前記の乾燥された含水物質を間接加熱加工する工程と、前記の間接加熱により発生するガス成分を燃焼する工程と、を備えた加工方法に関するものである。前記の含水物質が発火性物質を含有する場合は、前記の直接加熱により乾燥する工程を経ずに、前記の間接加熱により含水物質を乾燥または間接加熱加工することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記請求項２記載の発明において、前記の発火性物質は加熱により気化するものであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記請求項２または３記載の発明において、前記の発火性物質は、油分，溶剤であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、前記請求項２乃至４記載の発明において、前記の発火性物質を含んだ含水物質は、発火性物質を含んだ土壌，土砂，汚泥のうち何れかであることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、前記請求項２乃至５記載の発明において、前記の含水物質中にハロゲン化有機化合物が含まれている場合には、その含水物質に対して脱塩素剤を添加し混合することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、前記請求項６記載の発明において、前記脱塩素剤は、粉末形態または水溶液形態であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、前記請求項６または７記載の発明において、前記脱塩素剤は、アルカリ物質を含んで成ることを特徴とする。

本発明によれば、発火性物質（例えば、油分，溶剤等）を含有しない含水物質（例えば、土壌，汚泥等）に関しては、直接加熱により乾燥させてから間接加熱により更に乾燥，間接加熱加工し、前記の発火性物質を含有する含水物質に関しては、直接加熱を利用せずに間接加熱により乾燥または間接加熱加工することができるため、前記の含水物質から気化発生する発火性物質のガス成分の着火を防止できる。

また、脱塩素剤を用いることにより、例えば含水物質中に有害物質（例えば、ハロゲン化有機化合物）が含まれ、その含水物質を加熱（例えば、直接加熱や間接加熱）した際に有害物質の熱分解により塩素成分が発生した場合には、その塩素成分と脱塩素剤とが接触反応し、安定した塩化物が生成される。

以上示したように本発明によれば、含水物質から発火性物質のガス成分が気化発生しても、例えばキルン内のガスはガス燃焼炉に導入されて燃焼されることから、キルン内での着火を防止でき、例えば加工施設の火災等を惹起させることなく安全性を保つことが可能となる。

また、含水物質中の発火性物質の有無にかかわらず、それら含水物質を同一の加工施設により加工することが可能であるため、設備投資の抑制，加工コストの低減等を図ることができる。

さらに、脱塩素剤の添加混合により、ダイオキシン等の有害物質の発生を防止することが可能となり、例えば加工施設に係る作業環境を良好に維持することができる。

以下、本発明の実施の形態における含水物質の加工施設および加工方法を図面等に基づいて詳細に説明する。

本実施の形態は、従来は廃棄されていた含水物質（被加工物）を乾燥，間接加熱するものであって、たとえ含水物質中に発火性物質が含まれていても、異なる構造の加工施設を２つ利用することなく（すなわち、発火性物質を含有する含水物質，発火性物質を含有しない含水物質を同一の加工施設により乾燥，間接加熱加工が可能であり）、その含水物質から気化発生するガス成分において着火を防止（および加工施設の火災を防止）しながら、該含水物質を加工することが可能なものである。また、含水物質に対して脱塩素剤を添加し混合するにより、有害物質の発生の防止を図ることが可能なものである。

図１は、本実施の形態に係る加工施設の概略図であって、含水物質（発火性物質を含まない含水物質（例えば、汚泥等），発火性物質を含んだ含水物質（例えば、油分，溶剤等を含んだ土壌等））を乾燥，間接加熱することが可能な加工施設を説明するものである。

図１において、符号１は、発火性物質を含まない含水物質を直接的に加熱し乾燥（例えば、温度１５０℃〜２００℃の熱風を被加工物に対し直接的に接触させて乾燥）するための乾燥手段を示すものである。この乾燥手段１内にて発生する臭気等のガス成分は、脱臭手段５により脱臭処理してから排気する。なお、前記の乾燥手段１には、例えば含水率８５％程度の含水物質を含水率３０％程度に乾燥することが可能なものを適用する。

符号２は、発火性物質を含んだ含水物質を間接加熱により乾燥，間接加熱加工する（乾燥手段１を介さずに間接加熱により乾燥，間接加熱加工）、または前記の乾燥手段１で乾燥された含水物質を更に乾燥し間接加熱加工して、加工物を得るための間接加熱手段（一例を図２に基づいて後述する）を示すものである。この間接加熱手段２にて発生するガス成分等は、ガス燃焼炉３にて燃焼し、排ガス冷却器４，バグフィルタ４１，（排気）ブロア４２，煙突４３等を介して排出する（詳細を図２に基づいて後述する）。

以上示したような加工施設により、たとえ含水物質に発火性物質が含まれ該発火性物質のガス成分が気化発生しても、そのガス成分はガス燃焼炉に導入されて燃焼（例えば、後述のキルン方式の回転炉内のガスはガス燃焼炉に導入されて燃焼）されることから、ガス成分において例えば乾燥手段１，間接加熱手段２等での着火を防止でき、加工施設の火災等を惹起させることなく安全性を保つことが可能となる。

なお、前記の含水物質中にハロゲン化有機化合物等が含まれていると思われる場合には、例えば含水物質を乾燥，間接加熱加工する前に、その含水物質に対して粉末形態または水溶液形態の脱塩素剤を添加（例えば、含水物質に対して３〜１０ｗｔ％の割合で添加）し混合しても良い。これにより、乾燥，間接加熱加工の際にダイオキシン等の有害物質（例えば、ダイオキシン類その他の有害有機塩素化合物または有害有機化合物）が発生することを防止することが可能となる。

前記の脱塩素剤は、例えばアルカリ金属化合物，アルカリ土類金属化合物等のアルカリ物質を適用することができる。アルカリ金属化合物には、リチウム，ナトリウム，カリウム，ルビジウム，セシウムまたはフランシウムの、酸化物，水酸化物，炭酸水素塩，炭酸塩，ケイ酸塩，アルミン酸塩，硝酸塩または硫酸塩等が挙げられる。

具体的には、例えば、炭酸水素ナトリウム，炭酸ナトリウム，セスキ炭酸ナトリウム，天然ソーダ，炭酸カリウム，炭酸水素カリウム，炭酸ナトリウムカリウム，水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等が挙げられる。

なお、炭酸水素ナトリウムは、酸性炭酸ナトリウム，重炭酸ナトリウムまたは重炭酸ソーダと別称される。炭酸ナトリウムは、炭酸ソーダ，ソーダ，ソーダ灰，洗濯ソーダまたは結晶ソーダと別称される。セスキ炭酸ナトリウムは、二炭酸一水素ナトリウム，三炭酸二水素ナトリウムまたはナトリウムセスキカーボネートと別称される。天然ソーダは、トロナと別称される。

アルカリ土類金属化合物には、カルシウム，ストロンチウム，バリウムまたはラジウム等の、酸化物，水酸化物，炭酸水素塩または炭酸塩等が挙げられる。具体的に、例えば、石灰（ＣａＯ），消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂），炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）またはドロマイド（ＣａＣＯ₃・ＭｇＣＯ₃）等が挙げられる。

図２は、本実施の形態に係る間接加熱手段の一例を示す概略説明図である。図２に示すように、間接加熱手段２は、２つの間接加熱炉（以下、第１間接加熱炉，第２間接加熱炉と称する）２１，２２等を備え、被加工物（乾燥手段１で乾燥された含水物質、または発火性物質を含んだ含水物質；例えば、有機性物質，無機性物質，各種含水物質等）を乾燥，間接加熱加工して炭化物等の加工物を得ることが可能なものである。

第１間接加熱炉２１は、回転キルン方式を採用した回転自在の回転炉２１ａと、その回転炉２１ａの外周側に形成されたガスダクト（図示省略）を介して導入される熱風ガスにより該回転炉２１ａ内を外部から加熱（例えば、温度３５０℃〜４５０℃に加熱）することが可能な外部加熱手段としての加熱ジャケット２１ｂと、前記の回転炉２１ａを該回転炉２１ａの両端側にて回転自在に支承する支持ローラ２１０と、前記の回転炉２１ａを回転駆動する回転駆動源２１１と、を具備して成る。なお、前記の熱風ガスは、熱風炉２４から導入される。

前記の回転炉２１ａの一端側には、被加工物を導入するための供給口（図示省略）が設けられ、その他端側には排出口（図示省略）が設けられる。また、回転炉２１ａ内部には、被加工物を撹拌しながら移送するための送り羽根（図示省略）が複数枚具備される。そして、ダクト２０から供給された被加工物を前記の供給口側から回転炉２１ａに導入し、その回転炉２１ａを回転させることによって、前記の被加工物を撹拌しながら排出口側へ移送することが可能となる。なお、前記ダクト２０には、被加工物を投入するホッパー設備２０１が設けられる。

ここで、被加工物が乾燥手段１で乾燥された含水物質の場合（発火性物質を含まない含水物質の場合）、第１間接加熱炉２１では更に水分が除去され、より一層乾燥される。また、被加工物が発火性物質を含んだ含水物質の場合（乾燥手段１を介さないで間接加熱手段２に導入された含水物質の場合）、第１間接加熱炉２１では含水物質中の油分，水分が蒸発し乾燥される。

第２間接加熱炉２２は、第１間接加熱炉２１にて乾燥処理された被加工物を熱分解加工する手段であり、回転キルン方式を採用した前記第１間接加熱炉２１と同様の構成をなし、回転炉２２ａ，加熱ジャケット２２ｂ，ダクト２２ｃ，支持ローラ２２０，回転駆動源２２１を備える。

ここで、被加工物が乾燥手段１で乾燥された含水物質の場合（発火性物質を含まない含水物質の場合）、第２間接加熱炉２２では該含水物質中の有機成分が除去され炭化する。また、被加工物が発火性物質を含んだ含水物質の場合（乾燥手段１を介さないで間接加熱手段２に導入された含水物質の場合）、第２間接加熱炉２２では更に含水物質中の油分，水分が蒸発し、且つ有機分が除去されて、より炭化する。

前記の第１間接加熱炉２１および第２間接加熱炉２２は、図示するように、前記第１間接加熱炉２１の排出口と第２間接加熱炉２２の供給口とが連絡するように配置される。この場合、第１間接加熱炉２１の排出口と第２間接加熱炉２２の供給口には、これら排出口と供給口を覆って連通する連絡ダクト２３が設けられる。この連絡ダクト２３には、前記の第１間接加熱炉２１内で発生した水蒸気，第２間接加熱炉２２内で発生した熱分解ガスをそれぞれガス燃焼炉３に移送するための経路（例えば、配管）が接続される。また、連絡ダクト２３内には、乾燥した被加工物を第２間接加熱炉２２に誘導するためのガイド２３ａが設けられる。

符号２４は、熱風ガスを供給するための熱風炉を示すものであり、熱風ガスを発生させるための燃焼バーナー２４ａが備えられている。前記の熱風ガスは、循環ブロア２５によって第２間接加熱炉２２の加熱ジャケット２２ｂに供給され、回転炉２２ａを加熱する。その後、前記の第２間接加熱炉２２の回転炉２２ａを加熱した熱風ガスは、第１間接加熱炉２１の加熱ジャケット２１ｂ内に供給され、回転炉２１ａを加熱する。

なお、前記の加熱ジャケット２１ａから排出された熱風ガスは排気（例えば、屋外へ排気）されるが、その一部のガスはエゼクタブロア２６を介してエゼクタ３０に供給され、ガス燃焼炉３のエゼクタ駆動ガスとしての利用に供される。

また、前記の熱風ガスには、温度調整用の空気が注入され、ガス温度が適宜調整される。例えば、被加工物が脱水汚泥である場合、その被加工物は第１間接加熱炉２１において例えば温度３５０℃〜４５０℃で間接加熱され、次いで第２間接加熱炉２２において例えば温度４００℃〜６５０℃で間接加熱される。このようにして、第１間接加熱炉２１内に導入される被加工物は乾燥された後、第２間接加熱炉２２内にて熱分解加工されて炭化物等の加工物となる。

なお、前記のようにして得られた加工物は、高温（例えば、４００℃程度）であるため、例えば所定の温度に冷却してから袋詰し加工施設２の系外に搬送される。

前記のガス燃焼炉３は、被処理ガス（例えば、第１間接加熱炉２１で発生した水蒸気，第２間接加熱炉２２で発生した熱分解ガス等のガス成分）を燃焼し無害化処理する手段であり、燃焼室３１内に導入された被処理ガスを燃焼（混合燃焼）するための燃焼バーナー３２を備える。この燃焼バーナー３２による燃焼は、前記熱分解ガス，可燃性成分が十分発生している場合、その発生量に応じて燃焼バーナー３２の燃料の供給を規制することにより適宜制限される。なお、前記の各被処理ガスには、例えば系外から燃焼補助のための空気が適宜導入されるものとする。

符号４は、ガス燃焼炉３にて燃焼処理されたガス（例えば、８５０℃程度のガス）を冷却処理するための熱交換器を示すものであり、例えば空気を冷却媒体とする気体−気体熱交換方式のものが用いられる。この熱交換器４により、被冷却ガスを冷却処理（例えば１５０〜２００℃程度までに冷却処理）するが、前記被冷却ガスには新鮮な空気が適宜供給され、そのガス温度が適切に調整される。なお、前記のガス燃焼炉３にて燃焼処理された被冷却ガスは、必要に応じて（例えば、被冷却ガスが予想以上に高温である場合には）熱交換器４の前段にて冷却しても良い。

そして、冷却されたガスは、バグフィルタ４１に供した後、ブロア（図２中では、バグフィルタの前段、すなわち間接加熱手段２，ガス燃焼炉３でのガスを吸引排気することが可能なブロア）４２によって煙突４３から屋外に開放している。なお、本実施形態においては、熱交換器４にて加熱された空気は、熱風炉２４での熱風ガスの生成や加熱ジャケット２１ｂ，２２ｂに供される熱風ガスとして利用されている。また、熱交換器４で冷却されたガスは、必要に応じて（例えば、冷却されたガスが予想以上に高温である場合には）バグフィルタ４１の前段にて冷却しても良い。

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。

例えば、本実施形態によれば、種々の原料、例えば有機性物質（例えば、植物由来の端材物，プラスチック類を含む石油製品由来の高分子物質），無機性物質，各種含水物質（例えば、汚泥，土壌，土砂等）等の各種被処理物から、乾燥物，灰化物，土壌類の浄化物等の間接加熱処理物を得ることができる。

また、乾燥手段，第１間接加熱炉，第２間接加熱炉，ガス燃焼炉，熱交換器等の各処理温度は、例えば被処理物である原料の種類や量に応じて種々変更することができる。

本実施の形態における加工施設の概略説明図。 本実施の形態における間接加熱手段の概略説明図。

符号の説明

１…乾燥手段
２…間接加熱手段
３…ガス燃焼炉
４…排ガス冷却器
５…脱臭手段
２１…第１間接加熱炉
２２…第２間接加熱炉

Claims (8)

1. 含水物質を直接加熱により乾燥することが可能な乾燥手段と、
   前記の乾燥された含水物質を間接加熱することが可能な間接加熱手段と、
   前記の間接加熱手段にて発生するガス成分を燃焼するガス燃焼手段と、を備えた施設であって、
   発火性物質を含有する含水物質の場合は、前記の乾燥手段を介さずに、前記の間接加熱手段により含水物質を乾燥または間接加熱することを特徴とする含水物質の加工施設。
2. 含水物質を直接加熱により乾燥する工程と、
   前記の乾燥された含水物質を間接加熱により間接加熱加工する工程と、
   前記の間接加熱により発生するガス成分を燃焼する工程と、を備えた加工方法であって、
   発火性物質を含有する含水物質の場合は、前記の直接加熱により乾燥する工程を経ずに、前記の間接加熱により含水物質を乾燥または間接加熱加工することを特徴とする含水物質の加工方法。
3. 前記の発火性物質は加熱により気化することを特徴とする請求項１記載の含水物質の加工方法。
4. 前記の発火性物質は、油分，溶剤であることを特徴とする請求項２または３記載の含水物質の加工方法。
5. 前記の発火性物質を含んだ含水物質は、発火性物質を含んだ土壌，土砂，汚泥のうち何れかであることを特徴とする請求項２乃至４記載の含水物質の加工方法。
6. 前記の含水物質中にハロゲン化有機化合物が含まれている場合には、その含水物質に対して脱塩素剤を添加し混合することを特徴とする請求項２乃至５記載の含水物質の加工方法。
7. 前記脱塩素剤は、粉末形態または水溶液形態であることを特徴とする請求項６記載の含水物質の加工方法。
8. 前記脱塩素剤は、アルカリ物質を含んで成ることを特徴とする請求項６または７記載の含水物質の加工方法。

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