JP2008272720A

JP2008272720A - 廃熱を利用した汚染土壌処理システム

Info

Publication number: JP2008272720A
Application number: JP2007138772A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Takahashi; 賢三高橋; Royston Soh; ロイストン・ソー
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2008-11-13

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

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。
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。
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。
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。
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。