JP2008272720A - 廃熱を利用した汚染土壌処理システム - Google Patents

廃熱を利用した汚染土壌処理システム Download PDF

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Abstract

【課題】廃材を利用して汚染土壌を再生できる廃熱を利用した汚染土壌処理システムを提供する。
【解決手段】建設廃材や間伐材等からなる木くず11を熱分解する熱分解炉10と、汚染土壌12と熱分解炉10からの未分解物とが導入されると共に熱分解炉10からの熱分解ガスを燃料として汚染土壌12中の汚染物質を熱分解して無菌土とする熱分解用キルン14と、熱分解用キルン14からの燃焼排ガスを導入してスチームを発生するボイラ15と、そのボイラからのスチームで発電するタービン発電機16とを備えたものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、建設廃材や間伐材等を熱源として汚染土壌を処理する廃熱を利用した汚染土壌処理システムに関するものである。
従来、建設廃材や間伐材等の処理においては、焼却に伴う廃熱を利用して発電を行ったり、種々の利用法が提案されている。
一方、化学工場などの建設跡地や産業廃棄物処理場などのPCВ汚染土壌を処理するには、特許文献1に示されるように、ロータリーキルンに投入し、これを1100℃以上の高温で処理することで汚染土壌を無害化したり、特許文献2に示されるように、汚染土壌と木炭とを混ぜ、これを燃焼させて土壌中の汚染物質を分解することが提案されている。
特開2007−853号公報 特開2004−167390号公報
しかしながら、汚染物質は土壌に染み込んでおり、これを熱分解するには、特許文献1では、ロータリーキルンの温度を1100℃以上にして熱分解処理するため、土壌の一部がクリンカや溶融物となり、再度土壌として使用することはできない問題がある。
また特許文献2では、木炭と土壌とを混合し燃焼させるため、1000℃以下の温度で、汚染物質を熱分解できるため、土壌として再利用することができるが、木炭を燃焼させるため、灰分が大量に生じ、土壌から灰分を分離する必要がある。
さらに、特許文献1、2とも、汚染土壌を処理するための熱源を必要とするため、土壌処理のコストがかさむ問題がある。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、廃材を利用して汚染土壌を再生できる廃熱を利用した汚染土壌処理システムを提供することにある。
上記目的を達成するために請求項1の発明は、建設廃材や間伐材等からなる木くずを熱分解する熱分解炉と、汚染土壌と熱分解炉からの未分解物とが導入されると共に熱分解炉からの熱分解ガスを燃料として汚染土壌中の汚染物質を熱分解して無菌土とする熱分解用キルンとを備えたことを特徴とする廃熱を利用した汚染土壌処理システムである。
請求項2の発明は、建設廃材や間伐材等からなる木くずを熱分解する熱分解炉と、汚染土壌と熱分解炉からの未分解物とが導入されると共に熱分解炉からの熱分解ガスを燃料として汚染土壌中の汚染物質を熱分解して無菌土とする熱分解用キルンと、熱分解用キルンからの燃焼排ガスを導入してスチームを発生するボイラと、そのボイラからのスチームで発電するタービン発電機とを備えたことを特徴とする廃熱を利用した汚染土壌処理システムである。
請求項3の発明は、ボイラからの燃焼排ガスで給気を加熱する空気加熱器を備え、その空気加熱器で加熱された空気を、燃焼空気として熱分解炉と熱分解用キルン側に供給するようにした請求項2記載の廃熱を利用した汚染土壌処理システムである。
請求項4の発明は、ウエットスラッジを導入する二段の乾燥用キルンを備え、熱分解用キルンからの燃焼排ガスの一部を、前段の乾燥用キルンを介して上記熱分解炉と熱分解用キルンに戻し、上記空気加熱器からの燃焼用空気を、後段の乾燥用キルンを介して上記熱分解炉と熱分解用キルンに戻すようにした請求項3記載の廃熱を利用した汚染土壌処理システムである。
請求項5の発明は、上記空気加熱器で空気を加熱した燃焼排ガスをドレン蒸発器を通してジェットスクラバーに導入し、そのジェットスクラバーで、排ガスの除塵、中和、冷却を行った後、その排ガスを煙突から排気し、そのジェットスクラバーの冷却水を、上記ドレン蒸発器に噴霧し、ドレン蒸発器で、燃焼排ガスと冷却水中の固形分を分離除去する請求項4記載の廃熱を利用した汚染土壌処理システムである。
本発明によれば、建設廃材や間伐材等からなる木くずを熱分解炉で熱分解して熱分解ガスと未分解物とにし、未分解物と汚染土壌とを熱分解用キルンに導入し熱分解ガスを燃料として汚染土壌中の汚染物質を熱分解させることで、汚染土壌を無菌土壌とすることができると共に廃熱の有効利用が図れ、さらにその廃熱で発電も行えるという優れた効果を発揮するものである。
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
図1は、本発明の廃熱を利用した汚染土壌処理システムを示したものである。
本システムは、建設廃材や間伐材を破砕して得られる木くず11を導入して熱分解する熱分解炉10と、汚染土壌12と熱分解炉10からの未分解物とが導入されると共に熱分解炉10からの熱分解ガスを燃料として汚染土壌中の汚染物質を熱分解して無菌土とする熱分解用キルン14と、熱分解用キルン14からの燃焼排ガスを導入してスチームを発生するボイラ15と、そのボイラ15からのスチームで発電するタービン発電機16とから主に構成されている。さらに、本システムはボイラ15からの燃焼排ガスで給気を加熱する空気加熱器17と、ウエットスラッジ20を導入する二段の乾燥用キルン18,19とを備え、その前段の乾燥用キルン18に熱分解用キルン14からの燃焼排ガスを導入すると共にその排気ガスを熱分解炉10と熱分解用キルン14に戻し、空気加熱器17からの燃焼用空気を後段の乾燥用キルン19を介して熱分解炉10と熱分解用キルン14に供給するようにした複合リサイクルシステムである。
熱分解炉10は、炉本体21の外周に水冷ジャケット22が設けられ、その炉本体21の入口側には木くず11を導入するホッパ24が設けられると共に、出口側にはバーナ25が設けられている。このバーナ25には、燃料タンク26からの燃料Fが燃料供給ライン27にて供給されるようになっている。また熱分解炉10には、空気加熱器17から燃焼空気ライン48及び乾燥用キルンを介して接続された、燃焼空気の供給ライン28が接続されている。
この熱分解炉10で発生した熱分解ガスは、ガスライン30にて熱分解用キルン14のバーナ31に供給されるようになっている。また、チャーなどの未分解物は、排出ライン32からジャケット付き移送コンベア13に供給され、その移送コンベア13にて熱分解用キルン14の導入ホッパ33に供給される。
熱分解用キルン14は、導入ホッパ33からの生汚泥(汚染土壌)12と未分解物とが導入され、ガスライン30からの熱分解ガスがバーナ31に供給され、その熱分解ガスが、空気加熱器17から供給ライン29にて供給される燃焼空気にて燃焼されると共に、未分解物が燃焼されて、炉内温度が850℃程度にされ、これにより汚染土壌12中の汚染物質が熱分解される。またバーナ31には、燃料Fが燃料供給ライン27から供給されるようになっている。
熱分解用キルン14で処理された土壌は、冷却移送コンベア35に排出され、そのコンベア35で移送される間に冷却されて無菌土36として回収される。
また、熱分解用キルン14から排出される燃焼排ガスは、燃焼排ガスライン37からボイラ15に供給されると共にその一部は、ライン38を介して二段の乾燥用キルン18,19の前段側の乾燥用キルン18側に供給される。
ボイラ15では、給水ライン40から供給された給水が、燃焼排ガスライン37からの燃焼排ガスで加熱されてスチームとされ、そのスチームがスチームライン42を介してタービン発電機16に供給されて発電に供され、その復水が凝縮ドラム43に排出され、その凝縮ドラム43の復水が、復水ポンプ44、給水ライン40にてボイラ15に循環されるようになっている。尚、凝縮ドラム43とタービン発電機16とを結ぶスチームラインにはクーリングタワー88が設けられ、タービン発電機16から排出されるスチームを冷却して凝縮ドラム43に導入するように構成されている。
ボイラ15で給水を加熱した排ガスは、350℃程度の温度であるため、これをライン45にて空気加熱器17に供給し、その空気加熱器17に空気押し込みファン46から空気ライン47を介して空気を供給し、加熱後の空気を燃焼空気ライン48にて後段側の乾燥用キルン19に供給すると共にその乾燥に用いた空気を供給ライン28,29にて熱分解炉10と熱分解用キルン14に分岐して供給するように構成されている。
前段側の乾燥用キルン18には、上述したようにライン38を介して熱分解用キルン14からの燃焼排ガスが供給され、乾燥用キルン18からの排ガスが、ライン50を介して、熱分解炉10と熱分解用キルン14に戻されるようになっている。またこのライン50からの排ガスの一部を戻しライン51にて、ライン38に戻されて前段側の乾燥用キルン18に循環され、乾燥用キルン18に供給される排ガス温度が200℃程度になるよう維持される。
ウエットスラッジ20は、前段側の乾燥用キルン18に導入されて、ライン38と戻しライン51からの排ガスで乾燥され、後段の乾燥用キルン19に排出され、そこで空気加熱器17から燃焼空気ライン48を介して供給される約250℃の燃焼空気で乾燥されて乾燥スラッジ52となる。
空気加熱器17からの燃焼排ガスは、ライン55にてドレン蒸発器56に供給された後、ライン57を介してジェットスクラバー60に供給される。
ジェットスクラバー60は、ジェット部61と分離槽62とからなり、分離槽62内の冷却水が循環ポンプ63と循環ライン64にてジェット部61に供給され、そのジェット部61に、ドレン蒸発器56からライン57を介しして排ガスが吹き込まれるようになっている。
ドレン蒸発器56には、循環ライン64の循環水の一部がスプレー管65にて噴霧され、それによりドレン蒸発器56内に供給された燃焼排ガスが冷却されると共に排ガス中の灰分が除去されようになっている。
ジェットスクラバー60には、中和剤タンク66からライン67を介して苛性ソーダ等の中和剤が供給され、また適宜給水ライン68から冷却水が補給されるようになっている。
ジェットスクラバー60では、ドレン蒸発器56からの排ガスがジェット部61で冷却水と共に噴射されて分離槽62に吹き出され、そこで、冷却、中和、固形分の除塵がなされ、クリーンとなったガスが排気ライン70より煙突72を介して大気に放出されるようになっている。
なお、74は、空気ライン47からの空気を、空気加熱器17をバイパスして燃焼空気ライン48に流すバイパスラインで、そのバイパスライン74に制御弁75が接続され、燃焼空気ライン48に設けた温度調節器76によりバイパスライン74からの空気量が調整されて、後段の乾燥用キルン19に供給する空気温度を調整する。77は、ボイラ15に設けたレベル計で、レベル計77により給水ライン40に接続した給水弁78を制御する。79は、スチームライン42に接続した圧力調整弁で、タービン発電機16の出力が一定となるようにタービン発電機16に供給するスチーム圧を制御する。
以上において、建設廃材あるいは間伐材が破砕されてできた木くず11が熱分解炉10に供給され、他方、熱分解炉10内には空気加熱器17から供給ライン28を介して燃焼空気が供給されて、木くず11は部分燃焼されながら熱分解がなされ、木くず11から可燃性の熱分解ガスが発生すると共にチャーなどの未分解物が発生する。
この未分解物はジャケット付き移送コンベア13にて熱分解用キルン14の導入ホッパ33に供給され、汚染土壌12と共に混合されて熱分解用キルン14に導入され、その熱分解用キルン14の回転によって順次下方に移動される。熱分解用キルン14では、バーナ31に熱分解ガスが供給され、供給ライン29からの燃焼空気で燃焼され、同時に汚染土壌12と混合された未分解物が燃焼されることにより、汚染土壌中の汚染物質が熱分解される。この汚染物質は土壌に染み込んでおり、単に加熱するだけではその熱分解温度は1100℃以上を要するが、熱分解炉10で熱分解後の未分解物と混ぜ、熱分解ガスの燃焼と共に未分解物を土壌と混合した状態で燃焼させることで、土壌中の汚染物質は1000℃以下で熱分解が容易にできる。また、熱分解用キルン14内の温度を1000℃以下の約850℃程度にすることができるため、熱分解用キルン14から取り出された土壌は無菌土36として再利用することが可能となる。この場合、未分解物は、一部土壌に未燃物として残り、灰分は、燃焼排ガスと共に熱分解用キルン14から排出されるため、土壌に多量に灰分が残ることはない。熱分解用キルン14からの燃焼排ガスは、ボイラ15,空気加熱器17に流れ、そこで灰分が一部分離除去されて、アッシュボックス80,81に回収される。ボイラ15、空気加熱器17で回収されなかった燃焼排ガス中の残りの灰分は、ドレン蒸発器56で、スプレー管65により噴霧される冷却水に捕捉され、冷却水の蒸発により、アッシュボックス82に回収される。ドレン蒸発器56を通った燃焼排ガスは、ジェットスクラバー60のジェット部61で、冷却水と混合されて噴射されて、灰分が冷却水に捕捉され、その灰分を含んだ冷却水を、ドレン蒸発器56のスプレー管65により噴霧することで、灰分はアッシュボックス82に回収される。
無菌土36には、一部、未分解物の未燃物が残るが、この原料は、木くず11であるため、土壌として支障がなく、また、無菌土36に、二段の乾燥用キルン18,19で乾燥された乾燥スラッジ52を混ぜて使用することもできる。
熱分解用キルン14からの燃焼排ガスは、高温であり、ボイラ15にてスチームを発生させてタービン発電機16で発電することで有効に熱回収が行える。
ボイラ15からの燃焼排ガスは、空気加熱器17で熱回収し、ジェットスクラバー60にて除塵、冷却、中和してクリーンな排ガスとして煙突72から排気することが可能となる。
空気加熱器17で加熱された燃焼空気を、乾燥用キルン19に供給してウエットスラッジ20の乾燥に用い、さらにその乾燥空気を熱分解炉10と熱分解キルン14を通すことで、ウエットスラッジ乾燥後の悪臭成分も熱分解炉10と熱分解キルン14で熱分解して脱臭することが可能となる。
この乾燥用キルン19で汚泥乾燥に用いる熱風(燃焼空気)が不足する場合には、ライン38より前段の乾燥用キルン18に供給する熱分解キルン14の燃焼排ガスの量を調整することで、熱風不足分を補うことができる。
空気加熱器17を通った燃焼排ガスは、ドレン蒸発器56に導入し、そこでガス中のドレンを蒸発・乾燥してジェットスクラバー60に供給することで、ジェットスクラバー60での冷却水を別途供給することもなく、また水処理設備を用いることも不要となり、冷却水量に無駄がない。
ドレン蒸発器56後の排ガスは、ジェットスクラバー60で除塵、中和、冷却が行われ、分離槽62内でミストを分離後、排気ライン70より煙突72を経て大気中に放出される。
本発明の一実施の形態を示す図である。
符号の説明
10 熱分解炉
11 木くず
12 汚染土壌
14 熱分解用キルン
15 ボイラ
16 タービン発電機

Claims (5)

  1. 建設廃材や間伐材等からなる木くずを熱分解する熱分解炉と、汚染土壌と熱分解炉からの未分解物とが導入されると共に熱分解炉からの熱分解ガスを燃料として汚染土壌中の汚染物質を熱分解して無菌土とする熱分解用キルンとを備えたことを特徴とする廃熱を利用した汚染土壌処理システム。
  2. 建設廃材や間伐材等からなる木くずを熱分解する熱分解炉と、汚染土壌と熱分解炉からの未分解物とが導入されると共に熱分解炉からの熱分解ガスを燃料として汚染土壌中の汚染物質を熱分解して無菌土とする熱分解用キルンと、熱分解用キルンからの燃焼排ガスを導入してスチームを発生するボイラと、そのボイラからのスチームで発電するタービン発電機とを備えたことを特徴とする廃熱を利用した汚染土壌処理システム。
  3. ボイラからの燃焼排ガスで給気を加熱する空気加熱器を備え、その空気加熱器で加熱された空気を、燃焼空気として熱分解炉と熱分解用キルン側に供給するようにした請求項2記載の廃熱を利用した汚染土壌処理システム。
  4. ウエットスラッジを導入する二段の乾燥用キルンを備え、熱分解用キルンからの燃焼排ガスの一部を、前段の乾燥用キルンを介して上記熱分解炉と熱分解用キルンに戻し、上記空気加熱器からの燃焼用空気を、後段の乾燥用キルンを介して上記熱分解炉と熱分解用キルンに戻すようにした請求項3記載の廃熱を利用した汚染土壌処理システム。
  5. 上記空気加熱器で空気を加熱した燃焼排ガスをドレン蒸発器を通してジェットスクラバーに導入し、そのジェットスクラバーで、排ガスの除塵、中和、冷却を行った後、その排ガスを煙突から排気し、そのジェットスクラバーの冷却水を、上記ドレン蒸発器に噴霧し、ドレン蒸発器で、燃焼排ガスと冷却水中の固形分を分離除去する請求項4記載の廃熱を利用した汚染土壌処理システム。
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