JP2007105637A

JP2007105637A - 汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置およびこれを用いた汚染土壌処理プラント、並びに汚染土壌処理プラントにおける加熱浄化方法

Info

Publication number: JP2007105637A
Application number: JP2005299418A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Kagawa; 光治香川; Sumio Okamoto; 澄雄岡本; Toshiyuki Kunibe; 俊行国部; Terutaka Imaoka; 照隆今岡
Original assignee: Tanaka Iron Works Co Ltd; Maeda Road Construction Co Ltd
Current assignee: Tanaka Iron Works Co Ltd; Maeda Road Construction Co Ltd
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】あらゆる燃料を使用可能な汚染土壌処理プラントの提供。
【解決手段】加熱された作動流体により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌を加熱浄化するロータリキルン１０と、汚染土壌が加熱処理されることにより発生した揮発性有機化合物または油を熱分解する熱分解炉としての微粉炭化物燃焼室１１ａと、熱を発生するバーナ１１と、バーナ１１により発生する熱と作動流体との間で間接的な接触により熱交換を行う熱交換器１２とを備える。ロータリキルン１０では、バーナ１１により発生した熱と、汚染土壌を加熱浄化する作動流体との間でボイラ１２により間接的な接触により熱交換が行われ、この加熱された作動流体により汚染土壌が加熱浄化されるので、バーナ１１での熱の発生に使用される燃料がどのようなものであっても、この燃料に含まれる成分と汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物または油とが直接接触することがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染土壌を加熱処理する汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置およびこれを用いた汚染土壌処理プラント、並びに汚染土壌処理プラントにおける加熱浄化方法に関する。

揮発性有機化合物を含む汚染土壌を処理可能なものとして、例えば特許文献１に記載の過熱蒸気を用いた熱処理設備が知られている。この熱処理設備では、ロータリキルンによって、高温の過熱蒸気または高温燃焼ガスを使用して処理原料を高温加熱することにより、処理原料の乾燥処理を行う。

特開２００４−２６３１９３号公報（段落００１６）

ところで、高温燃焼ガスを使用して処理原料を高温加熱する場合、主に石油や天然ガス等の化石燃料をバーナで燃焼させて高温燃焼ガスを得るが、バーナから発生する排気ガス中に汚染土壌と接触してはならない物質が含まれてはならないので、この使用する燃料の品質に注意が必要である。

そこで、本発明においては、あらゆる燃料を使用可能な汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置およびこれを用いた汚染土壌処理プラント、並びに汚染土壌処理プラントにおける加熱浄化方法を提供することを目的とする。

本発明の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置は、加熱された作動流体により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌を加熱処理するロータリキルンと、ロータリキルンで汚染土壌が加熱処理されることにより発生した揮発性有機化合物または油を熱分解する熱分解炉と、熱を発生する熱源装置と、熱源装置により発生する熱と作動流体との間で間接的な接触により熱交換を行う熱交換装置とを備えたものである。本発明によれば、熱源装置により発生した熱と、汚染土壌を加熱浄化する作動流体との間で間接的な接触により熱交換が行われ、この加熱された作動流体により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌が加熱浄化されるので、熱源装置での熱の発生に使用される燃料がどのようなものであっても、この燃料に含まれる成分と揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌とが直接接触することがない。また、汚染土壌が加熱処理されることにより発生した揮発性有機化合物または油は熱分解炉により熱分解される。

例えば、熱源装置は、燃料の燃焼により発生させた燃焼ガスを熱交換装置へ供給するバーナであり、熱交換装置は、作動流体が燃焼ガスとは別系統で供給され、作動流体と燃焼ガスとの間で熱交換するものとして構成できる。これにより、バーナの燃焼ガスと、揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌を加熱浄化する作動流体との間で間接的な接触により熱交換が行われ、この加熱された作動流体により汚染土壌が加熱浄化されるので、バーナによりどのような燃料が燃焼されても、バーナの燃焼ガスに含まれる成分と汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物または油とが直接接触することがない。

また、熱交換装置は、燃焼ガスと作動流体との間で熱交換することにより熱風を発生する熱交換器とすることができる。この構成によれば、バーナの燃焼ガスと直接接触することなく熱交換器により熱せられた熱風がロータリキルンに供給され、この熱風により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌が加熱浄化される。

熱交換装置は、燃焼ガスと作動流体との間で熱交換することにより過熱蒸気を発生するボイラとすることができる。この構成によれば、バーナの燃焼ガスと直接接触することなくボイラにより生成された過熱蒸気がロータリキルンに供給され、この過熱蒸気により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌が加熱浄化される。また、ボイラにより発生させた過熱蒸気は、熱交換器により発生させた熱風と比較して、高い熱量と伝熱効率を有しているので、熱交換効率が良い。

また、燃料としては、廃棄物を炭化して得られた固体燃料、液体燃料または気体燃料を使用することが望ましい。例えば固体燃料では、廃棄物を炭化する課程において、燃料中の水分や炭化水素等の揮発分が除去され、５０〜９５％程度の炭素を成分とする炭化物となり、単位重量当たりの発熱量が増加する。

なお、本発明の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置は、予め廃棄物を炭化して得られた固体燃料、液体燃料または気体燃料をバーナに投入して燃焼させることもできるが、好ましくは廃棄物を炭化する炭化装置を備えた構成とする。これにより、産業廃棄物を投入することで、自動的にバーナに炭化された燃料が供給される。

また、熱交換装置から排出される熱を回収し、温水の熱源とする温水器を備えた構成とすることができる。これにより、熱交換装置により熱交換に利用されなかったエネルギを再利用して温水を得ることができる。

本発明の汚染土壌処理プラントは、上記汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置を備えたものである。この汚染土壌処理プラントによれば、熱源装置での熱の発生に使用される燃料に含まれる成分と揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌とを直接接触させることなく、汚染土壌を加熱処理することができる。

本発明の汚染土壌処理プラントの加熱浄化方法は、熱を発生する工程と、発生した熱と作動流体との間で間接的な接触により熱交換を行う工程と、作動流体により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌を加熱処理する工程と、汚染土壌が加熱処理されることにより発生した揮発性有機化合物または油を熱分解する工程とを含む。本発明によれば、発生した熱と、汚染土壌を加熱浄化する作動流体との間で間接的な接触により熱交換が行われ、この加熱された作動流体により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌が加熱浄化されるので、熱の発生に使用される燃料がどのようなものであっても、この燃料に含まれる成分と揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌とが直接接触することがない。

（１）加熱された作動流体により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌を加熱処理するロータリキルンと、ロータリキルンで汚染土壌が加熱処理されることにより発生した揮発性有機化合物または油を熱分解する熱分解炉と、熱を発生する熱源装置と、熱源装置により発生する熱と作動流体との間で間接的な接触により熱交換を行う構成により、熱の発生に使用される燃料に含まれる成分と汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物または油とが直接接触することがないので、どのような燃料であっても汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置に使用することが可能となる。

（２）熱源装置が、燃料の燃焼により発生させた燃焼ガスを熱交換装置へ供給するバーナであり、熱交換装置が、作動流体が燃焼ガスとは別系統で供給され、作動流体と燃焼ガスとの間で熱交換するものであることにより、バーナの燃焼ガスに含まれる成分と汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物または油とが直接接触することがないので、どのような燃料であってもバーナで燃焼させて汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置に使用することが可能となる。また、高温の燃焼ガスと汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物または油とが接触しないので、この汚染土壌から発生する揮発性有機化合物または油に引火しにくくなり、引火および発火を防ぐことができる。

（３）熱交換装置が、燃焼ガスと作動流体との間で熱交換することにより熱風を発生する熱交換器であることにより、バーナの燃焼ガスと直接接触することなく熱交換器により熱せられた熱風により汚染土壌が加熱浄化される。これにより、バーナの燃焼ガスに含まれる成分と汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物または油とが直接接触することがないので、どのような燃料であってもバーナで燃焼させて汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置に使用することが可能となる。

（４）熱交換装置が、燃焼ガスと作動流体との間で熱交換することにより過熱蒸気を発生するボイラであることにより、バーナの燃焼ガスと直接接触することなくボイラにより生成された過熱蒸気により汚染土壌が加熱浄化されるので、バーナの燃焼ガスに含まれる成分と汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物または油とが直接接触することがない。これにより、どのような燃料であってもバーナで燃焼させて汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置に使用することが可能となる。また、ボイラにより発生させた過熱蒸気は熱交換効率が良いので、加熱浄化装置を小型化することが可能となる。また、過熱蒸気には酸素がほとんど含まれないので、汚染土壌から発生した揮発性有機化合物または油からの発火を防止することができる。

（５）燃料として、廃棄物を炭化して得られた固体燃料、液体燃料または気体燃料を使用することにより、単位重量当たりの発熱量が増加するので、熱源装置を小型化することができる。また、水分含有量が減ることによって、貯蔵が簡単となる。

（６）熱交換装置から排出される熱を回収し、温水の熱源とする温水器を備えた構成とすることにより、熱交換装置により熱交換に利用されなかったエネルギを再利用して温水を得ることができる。

図１は本発明の実施の形態における汚染土壌処理プラントの概略構成図である。

図１において、本実施形態における汚染土壌処理プラントは、主に、加熱浄化装置としてのロータリキルン１０と、熱を発生する熱源装置としてのバーナ１１と、バーナ１１により発生する熱とロータリキルン１０において揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌を加熱する作動流体との間で熱交換を行う熱交換装置としてのボイラ１２と、被炭化物を炭化する炭化装置１３とから構成される。

炭化装置１３は、被炭化物を無酸素状態で加熱して炭化するものである。ここで、被炭化物としては、廃棄物としての廃木材、廃タイヤや生ごみなどの各種有機性廃棄物などあらゆるものを使用することができる。なお、廃木材等はチップ化してから炭化装置１３により炭化することが望ましい。炭化装置１３により炭化された被炭化物は微粉砕され、微粉炭化物（固形燃料）として微粉炭化物サイロ１４に貯蔵される。

バーナ１１は、微粉炭化物サイロ１４から微粉炭化物定量供給装置１５により供給される微粉炭化物を微粉炭化物燃焼室１１ａ内で燃焼させるものである。バーナ１１には、微粉炭化物定量供給装置１５により供給される微粉炭化物をバーナ１１へ送り込む微粉炭化物パージファン１６と、微粉炭化物を燃焼させるための空気をバーナ１１へ送り込む燃焼空気ファン１７とが接続されている。バーナ１１により燃焼させた燃焼ガスは、微粉炭化物燃焼室１１ａからボイラ１２へと送られる。

ボイラ１２は、バーナ１１から供給される燃焼ガスと、この燃焼ガスとは別系統で供給される作動流体としての水との間で熱交換することにより過熱蒸気を発生するものである。水は、水タンクからポンプ装置によりボイラ１２へと送り込まれ、燃焼ガスと熱交換することにより過熱蒸気となってロータリキルン１０へと送り込まれる。

なお、ボイラ１２を通過したバーナ１１からの燃焼ガスは、温水器２０の熱源とされた後、減温塔２１、バグフィルタ装置２２を通じてファン２３により煙突２４から排出される。減温塔２１では、燃焼ガスに水をスプレーし、気化熱によりバグフィルタ装置２２の濾布が焼損しない温度までガス温度を下げるものである。バグフィルタ装置２２は、燃焼ガスに混じった小さい粉塵を捕集するものである。

ロータリキルン１０は、ボイラ１２から送り込まれる過熱蒸気により汚染土壌を加熱浄化するものである。ロータリキルン１０には、被処理物ビン２５から供給される汚染土壌が、コンベア２６ａにより投入される。この投入された汚染土壌は、ボイラ１２から送り込まれる過熱蒸気により加熱浄化され、コンベア２６ｂにより冷却されながら排出される。

また、ロータリキルン１０を通過した作動流体としての過熱蒸気は、サイクロン集塵機２７および脱臭ファン２８を介して微粉炭化物燃焼室１１ａへと送り込まれる。これにより、揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌の加熱浄化によりロータリキルン１０から排出される作動流体中の臭気成分を、微粉炭化物燃焼室１１ａを熱分解炉として熱分解し、さらに燃焼ガスとともにボイラ１２へと送り込む。

この構成によれば、バーナ１１の燃焼ガスと直接接触することなくボイラ１２により生成された過熱蒸気がロータリキルン１０に供給され、この過熱蒸気により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌が加熱浄化される。また、熱の発生に使用される燃料に含まれる成分と汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物または油とが直接接触することがないので、どのような燃料であっても汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置に使用することが可能である。さらに、高温の燃焼ガスと汚染土壌に含まれる揮発性有機化合物または油とが接触しないので、この汚染土壌から発生する揮発性有機化合物または油に引火しにくくなり、引火および発火を防ぐことができる。

また、ボイラ１２により発生させた過熱蒸気は熱交換効率が良いので、加熱浄化装置を小型化することが可能となる。また、過熱蒸気には酸素がほとんど含まれないので、汚染土壌から発生した揮発性有機化合物または油からの発火を防止することができる。

本発明の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置およびこれを用いた汚染土壌処理プラント、並びに汚染土壌処理プラントにおける加熱浄化方法は、汚染土壌を加熱処理するための装置等として有用である。特に本発明の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置およびこれを用いた汚染土壌処理プラント、並びに汚染土壌処理プラントにおける加熱浄化方法は、あらゆる燃料を使用可能なものとして好適である。

本発明の実施の形態における汚染土壌処理プラントの概略構成図である。

符号の説明

１０ロータリキルン
１１バーナ
１１ａ微粉炭化物燃焼室
１２ボイラ
１３炭化装置
１４微粉炭化物サイロ
１５微粉炭化物定量供給装置
１６微粉炭化物パージファン
１７燃焼空気ファン
２０温水器
２１減温塔
２２バグフィルタ装置
２３ファン
２４煙突
２５被処理物ビン
２６ａ，２６ｂコンベア
２７サイクロン集塵機
２８脱臭ファン

Claims

加熱された作動流体により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌を加熱処理するロータリキルンと、
同ロータリキルンで前記汚染土壌が加熱処理されることにより発生した前記揮発性有機化合物または油を熱分解する熱分解炉と、
熱を発生する熱源装置と、
同熱源装置により発生する熱と前記作動流体との間で間接的な接触により熱交換を行う熱交換装置と
を備えた汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置。
前記熱源装置は、燃料の燃焼により発生させた燃焼ガスを前記熱交換装置へ供給するバーナであり、
前記熱交換装置は、前記作動流体が前記燃焼ガスとは別系統で供給され、前記作動流体と前記燃焼ガスとの間で熱交換するものである
請求項１記載の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置。
前記熱交換装置は、前記燃焼ガスと前記作動流体との間で熱交換することにより熱風を発生する熱交換器である請求項２記載の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置。
前記熱交換装置は、前記燃焼ガスと前記作動流体との間で熱交換することにより過熱蒸気を発生するボイラである請求項２記載の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置。
前記燃料として、廃棄物を炭化して得られた固体燃料、液体燃料または気体燃料を使用する請求項２から４のいずれかに記載の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置。
前記廃棄物を炭化する炭化装置を備えた請求項５記載の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置。
前記廃棄物としてチップ化した木材を使用する請求項６記載の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置。
前記熱交換装置から排出される熱を回収し、温水の熱源とする温水器を備えた請求項１から７のいずれかに記載の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置。
請求項１から８のいずれかに記載の汚染土壌処理プラントの加熱浄化装置を備えた汚染土壌処理プラント。
熱を発生する工程と、
前記発生した熱と前記作動流体との間で間接的な接触により熱交換を行う工程と
前記作動流体により揮発性有機化合物または油を含む汚染土壌を加熱処理する工程と、
前記汚染土壌が加熱処理されることにより発生した前記揮発性有機化合物または油を熱分解する工程と
を含む汚染土壌処理プラントにおける加熱浄化方法。