JP2005272595A - 可燃ごみを原料とする炭化物の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排水ゼロのクローズドシステムを要求される処理場においても、可燃ごみを原料として残存塩素濃度の低い炭化物を製造することができる方法と装置を提供する。
【解決手段】 可燃ごみを炭化炉１で炭化させることにより得られた炭化物を、残存塩素濃度を低下させるために必要量の補給水が注入される水洗浄槽９で水洗浄して塩素濃度を低下させたうえ、脱水、乾燥させて炭化物を得る。脱水排水の一部を返送ライン１４により水洗浄槽９に返送して循環使用するとともに、脱水排水の残部をライン１６により炭化炉１からの高温排ガスの冷却塔５で蒸発させることにより、排水ゼロとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可燃ごみを原料とする炭化物の製造方法及び装置に関するものであり、特に残存塩素濃度の低い炭化物を排水ゼロの条件下で製造することができるごみを原料とする炭化物の製造方法及び装置に関するものである。

家庭や工場などから排出された可燃ごみの処理方法としては焼却処理が従来一般的であるが、最近では可燃ごみを低空気比で加熱して炭化させることにより、燃料や工業原料となる有価物としての炭化物を製造する方法が開発されている。例えば本発明者の特許文献１には、可燃ごみを流動床式の炭化炉で炭化させる方法が開示されており、炉内温度や流動状態を適切に制御することによって、所望の可燃分率の炭化物を製造する方法が記載されている。

ところが家庭や工場などから排出される可燃ごみ中には、厨芥に由来する塩化ナトリウムや塩化カリウム、塩化ビニルに由来する有機塩素、漂白剤に由来する塩素などが含まれており、これらの塩素分の一部は炭化物中に残存塩素として残存する。しかし多量に塩素を含む炭化物を燃料に使用すると、炉内や煙道で塩化水素やダイオキシン類が発生する可能性があり、燃焼炉やダクトを腐蝕させたり環境問題を引き起こしたりするおそれがある。

そこで炭化物の引き取り先からは、炭化物中の残存塩素濃度を所定レベル、例えばドライベースで０.５重量％以下にすることが求められている。この要求を満たすためには、炭化物を水洗浄することが考えられ、大量の洗浄水を用いれば残存塩素濃度を低下させることは確かに可能である。しかしその結果発生する多量の洗浄排水の処理が新たな問題となる。特に立地条件上から排水ゼロのクローズドシステムを要求される処理場においては、大量の洗浄水を用いることは不可能である。
特開２００４−１０６７３号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決して、排水ゼロのクローズドシステムを要求される処理場においても、可燃ごみを原料として残存塩素濃度の低い炭化物を製造することができるごみを原料とする炭化物の製造方法及び装置を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明のごみを原料とする炭化物の製造方法は、可燃ごみを炭化炉で炭化させることにより得られた炭化物を、必要量の補給水が注入される水洗浄槽で水洗浄して塩素濃度を低下させたうえ、脱水、乾燥させて炭化物を得るにあたり、脱水排水の一部を水洗浄槽に返送して循環使用するとともに、脱水排水の残部を炭化炉からの高温排ガスの冷却塔で蒸発させることを特徴とするものである。なお、洗浄水の塩分濃度Ｃ_Ｌと脱水炭化物の含水率Ｍを、下記の数１の式を満足するように運転することが好ましい。

また上記の課題を解決するためになされた本発明のごみを原料とする炭化物の製造装置は、可燃ごみを炭化させる炭化炉と、炭化炉から排出された炭化物を水洗浄する水洗浄槽と、水洗浄された炭化物を脱水する脱水機と、脱水炭化物を乾燥させる乾燥機と、脱水排水の貯留タンクと、貯留タンクから脱水排水の一部を水洗浄槽に返送する返送ラインと、貯留タンクから脱水排水の一部を炭化炉から排出された高温排ガスの冷却塔に導くラインと、水洗浄槽に洗浄水の塩分濃度を所定値に維持するための補給水供給ラインとを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、炭化炉から排出された炭化物を水洗浄することにより、残存塩素濃度が許容値、例えば０.５重量％よりも低い炭化物を製造することができる。しかも脱水排水は循環使用されるとともに、一部を炭化炉から排出された高温排ガスの冷却塔に導いて蒸発させ、この蒸発量に見合うだけの補給水を水洗浄槽に補給して洗浄水の塩分濃度を所定値に維持する。このため、水洗浄槽に補給される水量と冷却塔での蒸発量とをバランスさせ、排水ゼロのクローズドシステムを達成することができる。

以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の装置の全体構成を示すブロック図であり、１は可燃ごみを炭化させる炭化炉である。炭化炉１の形式は特に限定されるものではないが、この実施形態では流動床式の炭化炉が用いられる。投入された可燃ごみは炉内の低空気比雰囲気中で加熱され、粉末状の炭化物となって排ガスとともに排出される。２は排ガスと炭化物とを分離するサイクロンなどの分離器である。

分離された排ガスは燃焼塔３に導かれて未燃分を完全燃焼させたうえ、熱交換器４で廃熱を回収される。送風手段８により送られる空気を媒体として回収された熱量は後段の煙突８に送られ、白煙防止の熱源として利用されるほか、炭化物の乾燥用熱源、炭化空気の加温用熱源、場内の暖房・給湯用熱源として利用される。熱交換器４を通過した後の排ガスはなお３００℃以上の高温であるため、冷却塔５で水を噴霧することにより冷却され、さらに排ガス処理設備６により除塵、脱硫、脱塩、ダイオキシン類除去等をしたのち、煙突７から放出される。

一方、分離器２で分離された粉末状の炭化物は水洗浄槽９で水洗浄され、塩素濃度を低下させる。なお塩素濃度については後に詳述する。水洗浄された炭化物は脱水機１０で脱水され、さらに乾燥機１１で乾燥されて最終製品である炭化物となる。脱水機１０から排出される脱水排水は貯留タンク１２に集められ、冷却器１３で常温まで冷却されたうえで返送ライン１４を経由して水洗浄槽９に返送され、循環使用される。この返送ライン１４に冷却器１３を設置したのは、冷却しないままでは高温の炭化物を水洗浄する水洗浄槽９の温度が次第に上昇し、蒸発してしまうおそれがあるためである。

このように脱水排水を水洗浄槽９に返送して再使用を繰り返すと、水洗浄槽９内の洗浄水中の塩素濃度が次第に上昇し、洗浄効果が失われることとなるから、水洗浄槽９の洗浄水の塩分濃度を所定値に維持するためには補給水供給ライン１５から新しい水を水洗浄槽９に補給することが必要である。しかしその補給水量分の排水が発生することとなるので、脱水排水の一部をライン１６により前記した排ガスの冷却塔５に導き、高温の排ガス中に噴霧することによって蒸発させる。この蒸発量と補給水量とをバランスさせれば、排水ゼロのクローズドシステムが達成できることとなる。

さてこの冷却塔５における蒸発量は、理論的には排ガス温度を高めることによって任意に増加させることができるが、蒸発量を増加させるために例えばその前段に配置された熱交換器４による熱回収量を減少させると、白煙防止効果が低下するなどの他の問題を生ずる。このためプラント全体の無駄なエネルギー消費を抑制しつつ蒸発量と補給水量とをバランスさせるためには、次のように塩素濃度を考慮した運転が必要となる。

ここで図２を参照しつつ、塩素濃度について考察する。まず図２の左側に示すように、洗浄水中にはＣ_Ｌの濃度の塩素が含まれている。また洗浄水中に分散している炭化物中には、Ｃ_Ｓの濃度（Ｃｌ_Ｓの量）の塩素が固体内部に含まれており、これは水に溶解不能な塩素（有機性塩素など）から構成されている。このＣ_Ｓの濃度の水に溶解不能な塩素は、そのまま最終炭化物まで移行するだけで、変化することはない。なおこのＣ_Ｓの値は可燃ごみの種類や炭化炉の温度条件等によって経験的に知られている。しかし洗浄水中の塩素濃度Ｃ_Ｌは、補給水量により制御可能である。

次にこれを脱水すると水分がＭまで減少するので、脱水炭化物には図２の中央に示すとおりの塩素が含有されることとなる。この脱水炭化物の含水率Ｍは運転条件により制御可能である。さらにこの脱水炭化物を乾燥させると、図２の右側に示すように脱水炭化物の水分が蒸発して水分中に溶解していた塩素が再度結晶化されてＣｌ_Ｌの量の可溶性の塩素が炭化物の表面に付着することとなる。従って最終製品にはＣｌ_ＬとＣｌ_Ｓの２種類の形態の塩素が含まれることとなり、そのトータル量が許容残存塩素濃度よりも低いことが要求されることとなる。

ここで脱水炭化物の固体分量をＷ_Ｓ、液体分量をＷ_Ｌと置いて下記のような演算を行う。
Ｃｌ_Ｓ＝Ｗ_Ｓ×Ｃ_Ｓ／100
Ｃｌ_Ｌ＝Ｗ_Ｌ×Ｃ_Ｌ／100
Ｗ_Ｌ＝Ｍ／100×Ｗ_Ｓ／（１−Ｍ／100）
∴Ｃｌ_Ｌ＝Ｍ／100×Ｗ_Ｓ×Ｃ_Ｌ／（１−Ｍ／100）
最終製品の残存塩素濃度Ｃ＝（Ｃｌ_Ｓ＋Ｃｌ_Ｌ）／（Ｗ_Ｓ＋Ｃｌ_Ｌ）×100
＝〔Ｃ_Ｓ＋Ｍ／（100−Ｍ）×Ｃ_Ｌ〕／〔１＋Ｍ／（１00−Ｍ）×Ｃ_Ｌ／100〕
従って、最終製品の残存塩素濃度Ｃは上記のように算出されるが、実際には、ごみ質の変動、測定の誤差等を考慮した安全係数ｎでこの最終製品の残存塩素濃度Ｃを除した値で管理しており、数１の右辺の通りとなり、最終製品の塩素濃度が許容残存塩素濃度よりも低くなるように、制御可能なＭとＣｌ_Ｌの値を変化させればよい。尚、一般的には安全係数を1.2程度に設定することで、常に許容残存塩素濃度以下を確保できる。

実際のあるプラントにおいては、水洗浄を行わない場合の最終製品の残存塩素濃度Ｃは２.８重量％であったが、本発明により水洗浄を行ったところ０.４重量％まで低下させることができた。またこのとき補給水量と同量の洗浄排水を冷却塔５で噴霧することにより蒸発させ、排水ゼロのクローズドシステムが達成できた。なお、プラントの操業条件によって操作できないＣの値は通常約０.２〜０.３％であるから、操作可能な範囲はごく僅かな範囲であるが、本発明によれば残存塩素濃度の低い炭化物を排水ゼロの条件下で製造することができる。

本発明の実施形態を示すブロック図である。 洗浄水、脱水炭化物、乾燥後の炭化物中の塩素濃度を示す模式図である。

符号の説明

１ 炭化炉
２ 分離器
３ 燃焼塔
４ 熱交換器
５ 冷却塔
６ 排ガス処理設備
７ 煙突
８ 送風手段
９ 水洗浄槽
１０ 脱水機
１１ 乾燥機
１２ 脱水排水の貯留タンク
１３ 冷却器
１４ 返送ライン
１５ 補給水供給ライン
１６ ライン

Claims (3)

1. 可燃ごみを炭化炉で炭化させることにより得られた炭化物を、必要量の補給水が注入される水洗浄槽で水洗浄して塩素濃度を低下させたうえ、脱水、乾燥させて炭化物を得るにあたり、脱水排水の一部を水洗浄槽に返送して循環使用するとともに、脱水排水の残部を炭化炉からの高温排ガスの冷却塔で蒸発させることを特徴とする可燃ごみを原料とする炭化物の製造方法。
2. 洗浄水の塩分濃度Ｃ_Ｌと脱水炭化物の含水率Ｍを、下記の数１の式を満足するように運転することを特徴とする請求項１記載の可燃ごみを原料とする炭化物の製造方法。
   

   
3. 可燃ごみを炭化させる炭化炉と、炭化炉から排出された炭化物を水洗浄する水洗浄槽と、水洗浄された炭化物を脱水する脱水機と、脱水炭化物を乾燥させる乾燥機と、脱水排水の貯留タンクと、貯留タンクから脱水排水の一部を水洗浄槽に返送する返送ラインと、貯留タンクから脱水排水の一部を炭化炉から排出された高温排ガスの冷却塔に導くラインと、水洗浄槽に洗浄水の塩分濃度を所定値に維持するための補給水供給ラインとを備えたことを特徴とする可燃ごみを原料とする炭化物の製造装置。

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