JP2010106133A - Process and apparatus for making waste into fuel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、廃棄物の燃料化方法および装置に関し、塩素を含む廃棄物を加水分解させて低分子化すると共に、塩素を排ガス側に移行させて、加水分解による生成物の燃料的な価値を向上させる技術に係るものである。 The present invention relates to a waste fueling method and apparatus, which hydrolyzes chlorine-containing waste to lower the molecular weight, and transfers chlorine to the exhaust gas side, thereby improving the fuel value of the product of hydrolysis. It relates to the technology to be improved.
この種の技術には、例えば特許文献1に記載するものがある。これは、生ゴミとプラスチック廃棄物を含む有機廃棄物から粉末燃料を製造する装置であり、廃棄物を収容して水中で処理する処理容器と、処理容器の内部に水を供給して内部の圧力を1.55MPa以上の処理圧力に、温度を200℃以上の処理温度に制御する温度圧力制御手段と、廃棄物及び水を撹拌する撹拌手段とを備えるものである。 As this type of technology, for example, there is one described in Patent Document 1. This is a device that manufactures powdered fuel from organic waste including raw garbage and plastic waste. It contains a processing container that contains waste and treats it in water, and supplies water to the inside of the processing container. A temperature-pressure control means for controlling the pressure to a treatment pressure of 1.55 MPa or more and a temperature to a treatment temperature of 200 ° C. or more, and a stirring means for stirring waste and water are provided.
また、特許文献2には、ダイオキシン等の有害な物質を発生させずに、燃料として使用するのに適した性状に変換処理する燃料製造方法が記載されており、これは廃棄物が投入された処理容器内に高圧水蒸気を注入することによって、処理容器内の圧力を1.96MPa以上に保持するとともに昇温し、処理容器内の下方における材料部温度が処理容器内の上方における空隙部温度に一致したときに高圧水蒸気の注入を停止するものである。 Patent Document 2 describes a fuel manufacturing method in which a hazardous substance such as dioxin is not generated and is converted to a property suitable for use as a fuel. By injecting high-pressure steam into the processing container, the pressure in the processing container is maintained at 1.96 MPa or more and the temperature is raised, so that the material part temperature in the lower part of the processing container becomes the gap part temperature in the upper part of the processing container. The injection of high-pressure steam is stopped when the values match.
また、特許文献3には、有機塩素化合物を含む廃棄物を再資源化して利用する方法が記載されている。これは、有機塩素化合物を含む廃棄物を熱水処理により脱塩素化して、有機塩素化合物をアルコール、有機酸類、無機塩として回収し、有機塩素化合物を除去した廃棄物を燃料として回収して利用するものである。 Patent Document 3 describes a method of recycling and using waste containing an organic chlorine compound. This is because waste containing organic chlorine compounds is dechlorinated by hydrothermal treatment, and the organic chlorine compounds are recovered as alcohol, organic acids and inorganic salts, and the waste from which the organic chlorine compounds have been removed is recovered and used as fuel. To do.
また、特許文献4には、高濃度のアルカリ性物質に対する耐アルカリ性、耐熱性溶剤で難分解性有機ハロゲン化合物の分解処理を促進する方法が記載されている。これは、難分解性有機ハロゲン化合物を、反応溶剤中で強アルカリ性物質及び水素供給源化合物と反応させて分解する方法であって、反応温度が160℃以上260℃以下であり、反応溶剤がポリエチレングリコールジメチルエーテル類であり、水素供給源化合物が水素添加芳香族化合物類、ナフテン系高沸点鉱油及びこれらの2以上の混合物からなる群から選ばれるものである。
ところで、プラスチックを含む産業廃棄物、一般廃棄物は、所定の高温高圧処理することにより燃焼に容易な粉末状の生成物となる。しかしながら、廃棄物中の塩素分は生成物中に残存するので、その燃焼時の排ガスの性状は、廃棄物を直接焼却する場合と変わらない。つまり、生成物に含まれた塩素が焼却時に排ガス中に移行し、有害成分であるDXN等や、高温腐食の原因物質である溶融塩アルカリ金属のNACL、KCL等を生じる。その結果、ハロゲンによる腐食が発生する問題がある。 By the way, industrial waste and general waste containing plastic become powdery products that are easily combusted by a predetermined high-temperature and high-pressure treatment. However, since the chlorine content in the waste remains in the product, the properties of the exhaust gas at the time of combustion are the same as in the case where the waste is directly incinerated. That is, chlorine contained in the product migrates into the exhaust gas at the time of incineration, and DXN or the like that is a harmful component, or molten salt alkali metal NACL or KCL that is a causative substance of high-temperature corrosion is generated. As a result, there is a problem that corrosion due to halogen occurs.
反応装置に投入する蒸気の温度を高めて過熱蒸気とすることにより有機塩素の除去が可能である。しかし、過熱蒸気を発生させるには、設備費、ランニングコストが大幅に増加する。また、過熱蒸気を発生させる蒸気発生装置の燃料として反応装置での生成物を使用し、その燃焼排ガスから熱回収して過熱蒸気を発生させる場合には、上述したように、高温腐食が生じる問題がある。 The organic chlorine can be removed by raising the temperature of the steam charged into the reaction apparatus to form superheated steam. However, in order to generate superheated steam, facility costs and running costs are greatly increased. In addition, when the product of the reactor is used as the fuel for the steam generator that generates superheated steam, and heat is recovered from the combustion exhaust gas to generate superheated steam, as described above, high temperature corrosion occurs. There is.
本発明は、上記した課題を解決するものであり、燃焼時に炉壁を高温腐食させる原因物質の溶融塩アルカリ金属の発生を抑制できる廃棄物の燃料化方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a waste fueling method and apparatus capable of suppressing generation of molten salt alkali metal as a causative substance that corrodes a furnace wall at high temperature during combustion. .
上記課題を解決するために、本発明の廃棄物の燃料化方法は、反応装置に原料として有機塩素化合物を含む有機性廃棄物を供給するとともに、蒸気発生装置から過熱蒸気を供給して水熱反応の熱変性処理により原料中の有機化合物を低分子化し、過熱蒸気による求核置換反応により有機塩素化合物から塩素を脱離、揮発させて除去し、その生成物を蒸気発生装置の燃料として前記過熱蒸気を得ることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the waste fueling method of the present invention supplies an organic waste containing an organic chlorine compound as a raw material to a reactor, and also supplies superheated steam from a steam generator to generate hydrothermal power. The organic compound in the raw material is reduced in molecular weight by heat denaturation treatment of the reaction, and chlorine is desorbed from the organochlorine compound by nucleophilic substitution reaction with superheated steam, volatilized and removed, and the product is used as fuel for the steam generator. It is characterized by obtaining superheated steam.
また、本発明の廃棄物の燃料化方法において、反応装置から燃料を取り出すのに際して、反応装置から排ガスを排出して後に燃料を排出することを特徴とする。
本発明の廃棄物の燃料は、反応装置に原料として有機塩素化合物を含む有機性廃棄物を供給するとともに、蒸気発生装置から過熱蒸気を供給して水熱反応の熱変性処理により原料中の有機化合物を低分子化し、過熱蒸気による求核置換反応により有機塩素化合物から塩素を脱離、揮発させて除去してなることを特徴とする。
In the waste fueling method of the present invention, when the fuel is taken out from the reaction apparatus, the exhaust gas is discharged from the reaction apparatus and the fuel is discharged later.
The waste fuel of the present invention supplies an organic waste containing an organic chlorine compound as a raw material to a reactor, and supplies superheated steam from a steam generator to perform organic modification in the raw material by thermal denaturation treatment of a hydrothermal reaction. The molecular weight of the compound is reduced, and chlorine is desorbed and volatilized and removed from the organochlorine compound by a nucleophilic substitution reaction with superheated steam.
本発明の廃棄物の燃料化装置は、水熱反応の熱変性処理により原料中の有機化合物を低分子化し、過熱蒸気による求核置換反応により有機塩素化合物から塩素を脱離、揮発させて除去する反応装置と、その生成物を燃料として前記過熱蒸気を発生させ、反応装置に前記過熱蒸気を供給する蒸気発生装置とを備えることを特徴とする。 The waste fueling device of the present invention reduces the molecular weight of organic compounds in the raw material by thermal denaturation treatment of hydrothermal reaction, and desorbs and volatilizes chlorine from organochlorine compounds by nucleophilic substitution reaction with superheated steam. And a steam generator that generates the superheated steam using the product as a fuel and supplies the superheated steam to the reaction apparatus.
以上のように本発明によれば、製造した燃料中の塩素濃度は低減されているので、燃料の燃焼に際して高温腐食させる原因物質の溶融塩アルカリ金属の発生を抑制でき、炉壁の腐食を抑制できる。このため、過熱蒸気を発生させる蒸気発生装置の燃料として反応装置での生成物を使用することができ、その燃焼排ガスから熱回収して過熱蒸気を発生させることができる。 As described above, according to the present invention, since the chlorine concentration in the produced fuel is reduced, it is possible to suppress the generation of molten salt alkali metal as a causative substance that causes high temperature corrosion during combustion of the fuel, and to suppress the corrosion of the furnace wall. it can. For this reason, the product in the reactor can be used as the fuel for the steam generator that generates superheated steam, and heat can be recovered from the combustion exhaust gas to generate superheated steam.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1において、反応装置21は、固形状の有機性廃棄物の処理を行うものであり、外套容器(ジャケット)22と外套容器22の内部に格納した反応容器23とからなる二重構造をなす。蒸気発生装置41は反応装置21へ飽和蒸気および過熱蒸気を供給するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a
反応装置21では、投入、加温、反応、減圧、乾燥、排出の各工程を行う。原料20は有機塩素化合物を含む固形状の有機性廃棄物であり、可燃ごみ、生ごみ、プラスチックごみ、食品工場残渣、水産加工残渣、汚泥、家畜糞尿もしくはそれらの混合物である。
In the
投入工程では原料20を投入口24から反応容器23内に投入する。反応容器23の内部ではモータ26で回転駆動する攪拌羽根27が原料20を攪拌する。
加温工程では、第1蒸気供給口25aから外套容器22の内部に所定圧力で飽和水蒸気を供給し、反応容器23の容器体温度が所定温度になった時点で第2蒸気供給口25bから反応容器23に所定圧力、例えば3MPaで過熱水蒸気を供給する。過熱水蒸気は210℃から350℃内にある所定温度の過熱水蒸気であり、反応容器23の内部を所定温度、例えば210℃まで昇温させる。
In the charging step, the
In the heating process, saturated steam is supplied at a predetermined pressure from the first
反応工程では、攪拌羽根27により原料20を攪拌し、反応容器23の内部温度を、例えば210〜220℃に5〜15分間保持し、水熱反応により有機性廃棄物を熱変性処理して原料性状を均質化し、原料中の有機化合物および有機塩素化合物を低分子化する。さらに、過熱蒸気による求核置換反応により有機塩素化合物から塩素を脱離、揮発させて除去する。
In the reaction step, the
減圧工程では、蒸気の供給を停止し、排蒸気および排ガス28を排出口29から脱臭設備(図示省略)へ取り出す。
乾燥工程では、反応容器23の内部圧力が大気圧になった後に、ブロア30により外気32を反応容器23の内部へ供給し、乾燥とともに低分子有機塩素化合物の揮発を促進する。このとき、第1蒸気供給口25aから外套容器22に供給する飽和水蒸気により反応容器23を所定温度以上に保って蒸気間接加熱により乾燥粉末化させる。ブロア30による外気の供給に代えて、排出口29から脱臭設備へ至る排気ラインにファンを設けることでも外気の供給は実現できる。
In the decompression step, the supply of steam is stopped, and the exhaust steam and the exhaust gas 28 are taken out from the
In the drying step, after the internal pressure of the reaction vessel 23 reaches atmospheric pressure, the
有機塩素化合物を含む排ガスは排出口29から脱臭設備(図示省略)へ取り出し、活性炭吸着装置により排ガス中から有機塩素化合物を除去する。排ガス中から有機塩素化合物を除去することにより、人体に影響の高い有機塩素化合物が大気中に拡散することを防止できる。排出工程では、取出口31を開放し、乾燥粉末化した原料20を取出口31から外部へ粉体燃料として取り出す。粉体燃料中の塩素濃度は低減されているので、燃料の燃焼に際して高温腐食させる原因物質の溶融塩アルカリ金属の発生を抑制でき、炉壁の腐食を抑制できる。粉体燃料は成形することにより、固形燃料とすることも可能である。
The exhaust gas containing the organic chlorine compound is taken out from the
このため、蒸気発生装置41の燃料として反応装置21で生成する粉体燃料を使用することができるので、取り出した粉体燃料の一部を蒸気発生装置41の燃料として供給し、蒸気発生装置41は粉体燃料を少なくとも燃料の一部として燃焼させ、その燃焼排ガスから熱回収して飽和水蒸気および過熱蒸気を発生させることが可能となる。
For this reason, since the pulverized fuel produced | generated with the
つまり、蒸気発生装置41において過熱水蒸気を得るためには、ハロゲンによる高温腐食が発生する300℃以上の温度域で粉体燃料を燃焼させる必要がある。しかしながら、粉体燃料中の塩素濃度は低減されているので、粉体燃料は300℃以上の温度域での燃焼に際して高温腐食させる原因物質の溶融塩アルカリ金属の発生を抑制でき、炉壁の腐食を抑制できる。したがって、粉体燃料は蒸気発生装置41のみならず、他の高温腐食が懸念されるボイラー等においても有効な燃料となる。
That is, in order to obtain superheated steam in the
21 反応装置
22 外套容器(ジャケット)
23 反応容器
24 投入口
25a 第1蒸気供給口
25b 第2蒸気供給口
26 モータ
27 攪拌羽根
28 排ガス
29 排出口
30 ブロア
31 取出口
41 蒸気発生装置
21
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20120110 |