JP2657503B2 - 廃棄物処理およびそのためのロータリーキルン - Google Patents

廃棄物処理およびそのためのロータリーキルン

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JP2657503B2 JP50604287A JP50604287A JP2657503B2 JP 2657503 B2 JP2657503 B2 JP 2657503B2 JP 50604287 A JP50604287 A JP 50604287A JP 50604287 A JP50604287 A JP 50604287A JP 2657503 B2 JP2657503 B2 JP 2657503B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明の背景 （１）本発明の分野 本発明は、廃棄物の処理方法および装置に関する。詳
しくは、ロータリーキルンを好ましくは含んでいる装置
に関する。
（２）先行技術 都市固体廃棄物および／または液体廃棄物の処分は近
代人が直面している大きな問題である。廃棄物は一般に
負の経済的価値を持ち、そして多数の有毒廃棄物は中和
もしくは分解するのが極めて困難である。
廃棄物処理方法は米国特許1,859,159（Greenwalt）,
3,249,551（Bixley）,3,383,238（Rekate et al）,3,95
7,528（Ottet al）および4,112,033（Linge）に記載さ
れている。
本発明の概要 本発明の目的は、廃棄物の処理方法を提供することで
ある。
本発明の好ましい目的は、最終製品を骨材として使用
することがてき、その場合骨材は例えばコンクリート製
品、道路舗装のため、または多孔質充填剤として積極的
な経済的価値を持つ。
本発明の他の好ましい目的は、前記方法に適したロー
タリーキルンを提供することである。
他の好ましい目的は以下の説明から明らかになるであ
ろう。
一面において本発明は、 固体および／または液体廃棄物を結合剤と混合し、 該混合物を廃棄物のペレットを成形するため押出機を
通過させ、 廃棄物中の揮発性ガスの少なくとも一部を追い出すよ
うに該ペレットを炉もしくはキルンの熱分解ゾーンを通
過させ、 該ペレットを、過剰の酸素が廃棄物の残りの揮発性ガ
スおよび固定炭素の少なくとも一部を酸化する炉もしく
はキルンの酸化ゾーンを通過させ、 該ペレットを、ペレット中に存在するケイ酸塩が固体
の集塊を形成するようにガラス化するように炉もしくは
キルンのガラス化ゾーンを通過させる工程を含んでいる
廃棄物の処理方法に存する。
結合剤は、焼成した時それが硬い不活性セラミック材
料をつくることを基本にして選択され、そして粘土、頁
岩または適当なセラミック性質を有する同様な材料を含
むことができる。
好ましくはペレットは炉またはキルンへ供給する前に
乾燥機を通過させ、ペレットは好ましくは炉またはキル
ンの少なくとも一つのゾーンからの熱ガスの向流によっ
て乾燥される。
好ましくは、集塊はクーラー中において空気流によっ
て冷却され、クーラー中で加熱された空気は好ましくは
ペレットの乾燥するため乾燥機へ供給される。
乾燥機からの排出ガスは好ましくは二つの流れへ分け
られ、一方はアフターバーナーおよびガス洗浄システム
へ供給され、第２の流れは炉もしくはキルンの酸化およ
び／またはガラス化ゾーンへ供給される。
好ましくは、ペレットは廃棄物から追い出された揮発
分の一部の制御された燃焼と、そして酸化ゾーンから送
られた熱ガスによって熱分解ゾーンにおいて約650℃へ
加熱され、生成する揮発分リッチガスは酸化および／ま
たはガラス化ゾーンで燃料ガスとして使用される。該燃
料ガスの一部はアフターバーナーへ供給することができ
る。
好ましくは、残りの揮発分および固体炭素固体を燃焼
するペレットの酸化は、酸化ゾーンにおいて1000℃以下
で生起し、熱分解ゾーンからの燃料ガスの一部の酸化お
よび燃焼が酸化ゾーンにおいて熱を供給する。固体炭素
の一部は、最終集塊の比重を減らす膨張を促進するため
ペレット中に残してもよい。
乾燥機からの排出ガスの一部は、酸化ゾーンへ酸素を
供給するためガラス化ゾーンを通るパイプによって酸化
ゾーンへ供給することができる。
好ましくは、ケイ酸塩のガラス化はガラス化ゾーンに
おいて1200℃±200℃において生起し、該ゾーン中の熱
は熱分解ゾーンからの燃料ガスの燃焼とそして乾燥機か
らの空気によって発生される。
キルン中で固体とガスは向流方向に流れることが好ま
いしいが、酸化およびガラス化ゾーン中のガス流は固体
の流れと併流でもよく、その場合は乾燥機からの排出ガ
スが酸化ゾーンへ供給される。熱ガスは次にガラス化ゾ
ーンへ供給され、そして固体をガラス化するため熱分解
ゾーンからの燃料ガスの一部と燃焼される。ガラス化ゾ
ーンからのガスは二つに分けられ、一方は熱分解ゾーン
における燃焼のため熱および酸素を供給するために熱分
解ゾーンへ向けられ、他方はガス洗浄システムへ向けら
れる。
第二の面において、本発明は、 結合剤と混合した固体および／液体廃棄物のペレット
を収容し、該ペレットが廃棄物に含まれる揮発性ガスの
少なくとも一部を追い出すように加熱される熱分解ゾー
ンと、 過剰の酸素が廃棄物中の残りの揮発性ガスおよび固体
炭素の少なくとも一部を酸化する酸化ゾーンと、 ペレット中のケイ酸塩が固体の集塊を形成するように
ガラス化されるガラス化ゾーンを含んでいる廃棄物を処
理するためのロータリーキルンに存する。
第三の面において、本発明は、 結合剤と混合した固体および／または液体廃棄物のペ
レットのための乾燥機と、 前記のロータリーキルンと、 固体集塊のためのクーラーを含んでいる廃棄物の処理
のための装置に存する。
該装置の他の特徴は当業者に自明になるであろう。
図面の簡単な説明 本発明を完全に理解するため、いくつかの好ましい具
体例を添付図面を参照して記載する。
第１図は、廃棄物処理プラントの概略図である。
第２図は、本発明のロータリーキルンの第１の具体例
の概略図である。
第３図は、該ロータリーキルンの第２の具体例の概略
図である。
第４図は、該ロータリーキルンの第３の具体例の概略
図である。
第５図は、固体および気体流の概略図である。
第６（ａ）図は、乾燥機と、キルンの熱分解、酸化／
ガラス化ゾーンおよびクーラー中の固体および気体温度
のグラフである。
第６（ｂ）図は、乾燥機と、キルンの熱分解、酸化／
ガラス化ゾーンおよびクーラー中の酸素含量のグラフで
ある。
好ましい具体例の詳細な説明 第１図を参照すると、都市固体廃棄物10は収容堆積所
に捨てられ、そして必要に応じエプロンフィーダー11に
よって一次粉砕機12へ供給される。粉砕した廃棄物はコ
ンベア13によって磁気選別機14へ送られ、そこで廃棄物
中の鋼成分をスクラップ鋼ビン15へ除去する。廃棄物は
コンベア16により二次粉砕機17へ送られ、そしてコンベ
ア18によって貯蔵（図示せず）へ送る前に所定寸法に粉
砕される。（固体廃棄物は残りの金属をスクラップ18a
へ除去するため二次磁気選別機を通過する。） 粘土19は処理ユニット20において粗砕／ハンマーミル
にかけられ、そして篩別され、そして予備乾燥入機／予
備混合機21へ送られ、そこでコンベア22によって貯蔵か
ら送られる固体廃棄物と混合される。
乾燥し粉砕した固体廃棄物／粘土混合物はミキサー24
中で貯蔵タンク26からの液体廃棄物と混合され、ペレッ
ト28を製造するためパグミル27へ送られ、そしてコンベ
ア30によって後で詳しく記載する乾燥機29へ送られる。
ペレットは乾燥され、次に後で記載するように焼成する
ためロータリーキルン31へ送られる。生成した集塊は冷
却され、そしてコンベア33によって集積所（図示せず）
へ送られる前に粗砕および篩別プラント32へ供給され
る。
第２図を参照すると、ペレットはコンベア30によって
供給ホッパー34へ送られ、そしてスクリューコンベア35
により回転乾燥機29へ供給される。
乾燥機29は回転支持構造37上へ載置したドラム36（効
率的な熱移動のためペレットを上方へ運ぶ内部羽根を有
する）を有する。排出端のフード38は乾燥した気体を受
領し、ペレットを乾燥するためペレットの流れに対し向
流に流す。該フードは、乾燥したペレットをキルン31の
入口端にある揺動ビン41へ送るスクリューコンベア40へ
接続した排出口39を有する。乾燥機29の入口端の排出フ
ード42はファン43によって引かれる乾燥機からの排出ガ
スを受ける。該ファンの出口は後で記載するアフターバ
ーナー44およびロータリーキルンへ接続される。アフタ
ーバーナー44はガススクラッパ45および排出煙突46へ接
続される。
ペレットは揺動ビン41からロータリーキルン31の熱分
解ゾーン47の入口端へ供給される。
熱分解ゾーンは耐火材料で内張りされた（そして改良
された熱移動効率のためのリフターを有する）回転チュ
ーブ48を有し、そして回転支持構造49上に装架される。
分解ゾーンの入口端にフード50が設けられる。該ゾーン
の排出端は、キルン31の酸化ゾーン52の入口端内に同軸
に収容された縮小したネック部分51を有する。
キルン31の酸化およびガラス化ゾーン52,53は、回転
支持構造55上に装架された第２の耐火物内張りチューブ
54によって形成される。チューブ48,54およびネック部
分51の傾斜角度および回転速度がキルンを通るペレット
および集塊の流れを制御する。
フード56が酸化ゾーン52からの排出ガスを受けるため
酸化ゾーン52の入口端（および熱分解ゾーンの排出端）
を囲む。
フード57はガラス化ゾーン53の排出端を囲み、そして
集塊を集塊クーラー59へ向け、そしてクーラー排出59a
およびコンベア59を経て粗砕および篩別プラント32へ送
る集塊用排出シュート58へ誘導する。
それぞれの固体およびガス流を第５図を参照に記載す
る。
A.固体流 パグミル27から押し出されたペレット28は回転ドラム
乾燥機29（スクリューコンベア35により）へ入り、そこ
でペレット中の大部分の水が除去される。水はペレット
に対し向流に移動する熱空気中へ蒸発する。この熱空気
は新鮮な空気を集塊クーラー59において熱い集塊製品と
直接接触させることによって発生され、そしてその流れ
および温度は必要とする乾燥度および速度が得られるよ
うに調節される。
ペレット28は乾燥機29からスクリューコンベア40によ
って乾燥機29と熱分解ゾーン47の間の緩衝帯として作用
する揺動ビン41へ送られる。ここでペレット中の揮発分
の注意深く制御された燃焼と酸化ゾーン熱ガスからの熱
移動とが、存在する揮発分の大部分を追い出すのに十分
な約650℃へ固体温度を上昇させる。生成する揮発分リ
ッチのカス流はフード50により吸引され、そしてプロセ
スのどこかで燃料ガスとして使用される。ペレット中に
残っている水分もこの段階で追い出される。
熱分解ゾーン47から、ペレットは酸化ゾーン52へ送ら
れる。ペレットは最初酸化ゾーンへ入り、そこでそれら
は過剰の酸素と接触し、残っている揮発分および固体炭
素が酸化される。この酸化および熱分解ゾーンからの燃
料ガスのいくらかの燃焼は固体温度を約1100℃へ上昇す
る熱を提供する。
ペレットは次にキルンのガラス化ゾーン53へ送られ
る。熱分解ゾーン47からのそれ以上の燃料ガスがここで
燃焼され、固体温度を1200℃±200℃へもたらす。この
最終加熱段階はペレット中に存在するケイ酸塩のガラス
化をもたらし、集塊生成物へ望ましい物理的性質を付与
する。
熱い集塊キルンから直接垂直な集塊クーラー59へ送ら
れ、そこで新鮮な空気60の向流によって冷却される。
B.気体流 新鮮な空気60は集塊クーラー59へ入り、そこで熱い集
塊から熱を吸収する。この熱い空気流はペレットの流れ
に対し向流に原料供給乾燥機（フード38を経由して）へ
導入される。乾燥機29中においてこのガス流はペレット
から大部分の水を蒸発し、自らは冷える。ガスの温度お
よび流れは最適の乾燥条件を達成するように設定され
る。
乾燥機からの排出ガスはフード42によって制御され、
そして二つの流れに分けられる。大部分はガス洗浄前に
燃焼のためアフターバーナー44へ直接入る。
ガスおよび固体はキルンの酸化／ガラス化ゾーンへ向
流態様で流れる。熱分解セクションで発生した燃焼ガス
のある割合はキルンのガラス化ゾーン33中に配置された
バーナー61へ供給され、そして乾燥機29からの残りの空
気は酸化およびガラス化ゾーンへ導入される。この空気
の一部はガラス化ゾーン中の燃料ガスバーナー61へ供給
され、そこでガス温度が上昇され、そして放出した熱の
一部が固体温度をガラス化に必要な温度へ上昇する。酸
化／ガラス化ゾーンへ導入された残りの空気はガラス化
ゾーン53の中心を走るパイプ62を通って酸化ゾーン52へ
供給される。この空気はこのパイプ62内で予熱され、そ
して酸化ゾーン52へ放出される時残りの揮発分および熱
分解されたペレット中の固定炭素の燃焼に必要な酸素を
供給し、それにより熱分解ゾーンからの固体の温度を酸
化に必要な温度へ上昇するのに十分な熱を放出する。酸
化ゾーン52を離れる熱ガスは一部ネック部分を通って熱
分解ゾーン47から酸化ゾーン52へのペレットの流れに向
流に熱分解ゾーン47へ返還され、プロセスの該セクショ
ンにおける燃焼のための熱および酸素を供給する。
この流れは、ペレット中に存在する揮発分の小割合が
燃焼するように制御される。この燃焼によって放出され
た熱および熱い酸化ゾーンガスからの熱移動は、固体温
度を熱分解ゾーンにおいて存在する揮発分の大部分をガ
ス流中へ追い出すのに十分なように上昇させる。この熱
分解ゾーン47から生成する酸素不含の揮発分リッチなガ
ス流はフード50から排出され、ガラス化ゾーン53および
アフターバーナー44において燃料ガスとして使用され
る。
酸化ゾーンからの排出ガスの残り（すなわち熱分解ゾ
ーンへ送られない）はフード56を通ってガススクラッパ
45へ直接送られる。
C.代替ガス流（第５図に点線で示す。） 上の代替法として、酸化／ガラス化ゾーン52/52中の
ガス流は固体流に対して向流でなく、併流とすることが
できる。この場合乾燥機29からプロセスへ返還される空
気はキルンの酸化ゾーンへ導入される。ここでそれは熱
分解したペレット中の残りの揮発分および固定炭素の燃
焼を許容し、固体によって取り上げられなかった発生し
た熱を吸収する。熱ガスは次にガラス化ゾーン53へ送ら
れ、そこでその温度は熱分解ゾーン47からの燃料ガスの
一部の燃焼によってさらに上昇される。この熱の一部は
固体をガラス化温度へ上昇させるために放出される。ガ
ラス化ゾーン53を離れるガスは一部熱分解ゾーン47へ返
還され、プロセスの該セクションにおける燃焼のための
熱および酸素を供給する。このガスの残りはプラントか
らフード57へ経由してガススクラッバ45へ排出される。
乾燥機29、熱分解ゾーン、酸化／ガラス化ゾーン52,5
3およびクーラー59中の廃棄物およびガスの温度は第６
（ａ）図にそれぞれ実線および点線で示され、上記中の
酸素O2含量は第６（ｂ）図中に示されている。
第３図を参照すると、ロータリーキルンのレイアウト
は、熱分解したペレットが熱分解ゾーン47の排出端から
フード56を通過するパイプ70によって酸化ゾーン52の入
口端へ送られ、そして酸化ゾーンからの排出ガスが熱分
解ゾーンの排出端のフード71へ入口パイプ72を通って供
給されることを除き、第２図のもとの一般に同じであ
る。
第４図の具体例においては、酸化およびガラス化ゾー
ン52,53は、それぞれの回転支持体55a,55b上に装架され
たそれぞれの耐火物内張りチューブ54a,54bを備える。
酸化されたペレットは酸化ゾーン52の排出端からフード
73および排出シュート74を通ってガラス化ゾーン53の入
口端へ運ばれ、ガラス化ゾーン中のフード75に受け入れ
られる。
ガラス化ゾーン53からの熱ガスは、ダクト43を通って
乾燥機29からの排出ガスの一部と混合され、そして酸化
ゾーン52へ供給され、それによりガラス化ゾーン53を通
るパイプ62をなくす。
当業者に容易に明らかなように、プロセスの変形は顧
客に選択すべきオプションの範囲を提供する。
集塊はコンクリート製造、道路舗装または高級多孔質
充填剤として使用することができる。
記載した具体例に対し、請求の範囲に規定した本発明
から逸脱することなく変更および修飾をなすことができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ (56)参考文献 特公 昭54−25925（ＪＰ，Ｂ１) 特表 昭57−500946（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】固体および／または液体廃棄物を結合剤と
    混合するステップ、該混合物からペレットを形成するス
    テップ、該ペレットを乾燥するステップ、及びその後該
    ペレットを続く次の処理を提供するキルンシステム中を
    通過させるステップであって、該処理が （ａ）廃棄物から揮発性ガスの少なくとも一部を発生及
    び追い出すためキルンの熱分解ゾーンを通過させるこ
    と、 （ｂ）廃棄物中の残りの揮発性ガスおよび少なくとも一
    部の固定炭素を酸素が酸化する、キルンの酸化ゾーンを
    通過させること、 （ｃ）ペレット中に存在するケイ酸塩をガラス化して固
    体集塊を形成するようにキルンのガラス化ゾーンを通過
    させること、であり、および 熱分解ゾーンからの揮発性ガスを酸化ゾーンおよび／ま
    たはガラス化ゾーンにおいて燃焼のための燃料ガスとし
    て使用するステップを含むことを特徴とする廃棄物の処
    理方法。
  2. 【請求項２】該ペレットを乾燥するために、該ペレット
    はキルンシステムの上流で乾燥機を通過し、ペレットは
    キルンシステムの少なくとも一つのゾーンからの熱ガス
    の向流によって乾燥される第１項の方法。
  3. 【請求項３】前記集塊はクーラーにおいて空気流によっ
    て冷却され、集塊クーラーから排出された加熱空気はペ
    レットに対して向流で乾燥機へ供給される第２項の方
    法。
  4. 【請求項４】結合剤は、焼成する時硬いセラミック材料
    を形成する粘土、頁岩または他のシリカ質材料である第
    １項ないし第３項のいずれかの方法。
  5. 【請求項５】熱分解ゾーン中のペレットおよびガスの流
    れは向流であり、酸化ゾーンおよびガラス化ゾーン中の
    ペレットおよびガスの流れは向流もしくは順流である第
    １項ないし第４項のいずれかの方法。
  6. 【請求項６】ペレットは、前記熱分解ゾーンにおいて約
    650℃へ加熱され、前記酸化ゾーンにおいて約1,000℃へ
    加熱され、そして前記ガラス化ゾーンにおいて約1,200
    ℃±200℃においてガラス化される第１項ない第５項の
    いずれかの方法。
  7. 【請求項７】結合剤と混合した固体および／または液体
    廃棄物のペレットを乾燥するための乾燥手段、 該乾燥されたペレットを受け入れるための熱分解ゾーン
    を形成する手段であって、廃棄物から揮発性ガスの少な
    くとも一部を発生及び追い出すように該ゾーン中でペレ
    ットを加熱するための手段を有する、熱分解ゾーンを形
    成する手段、 前記加熱ゾーンの下流で酸化ゾーンを形成する手段であ
    って、使用の際に、廃棄物中の残りのガス状分解生成物
    及び少なくとも一部の固体炭素を酸化するための過剰の
    酸素環境がある、酸化ゾーンを形成する手段、 前記酸化ゾーンの下流でガラス化ゾーンを形成する手段
    であって、使用の際に、ペレット中のケイ酸塩が固体集
    塊を形成するようにガラス化される、ガラス化ゾーンを
    形成する手段、 前記熱分解ゾーンにおいて生成した揮発性ガスを前記酸
    化ゾーンおよびガラス化ゾーンへそこで燃料ガスとして
    使用するため放出するための手段であって、該燃料ガス
    は該プロセスのために燃料を供給する、放出するための
    手段、 を備えていることを特徴とする廃棄物の処理のための装
    置。
  8. 【請求項８】前記熱分解ゾーンを形成する手段は第１の
    耐火物内張りチューブを備え、 前記酸化ゾーンおよびガラス化ゾーンを形成する手段は
    第２の耐火物内張りチューブを備え、そして 前記第１のチューブは、熱分解ゾーンから酸化ゾーンへ
    のペレットの流れと、そして酸化ゾーンから熱分解ゾー
    ンへ、熱分解ゾーンにおいて燃焼のための熱および酸素
    を供給する熱ガスの向流を制御するネック部分が形成さ
    れている第７項の装置。
  9. 【請求項９】固体集塊を冷却するため前記ガラス化ゾー
    ンの下流のクーラーを更に備えている第８項の装置。
  10. 【請求項１０】使用に際して、該装置の前記ゾーンの少
    なくとも一つからの熱ガスおよび／またはクーラーから
    の熱空気が乾燥機中のペレットの流れに対し向流で乾燥
    機へ供給されるように構成及び整列された第９項の装
    置。
  11. 【請求項１１】前記熱分解ゾーンを加熱するための前記
    手段は、熱ガスを前記熱分解ゾーンへ前記酸化ゾーンか
    ら放出するための手段を含む、第７項乃至第10項のいず
    れかの装置。
  12. 【請求項１２】前記熱分解ゾーンから前記ガラス化ゾー
    ンへその中での燃焼のための揮発性燃料ガスを放出する
    ための手段と、そして乾燥機からの排出ガスの一部をガ
    ラス化ゾーンにおいて燃焼のため放出するための手段を
    更に備えている第10項又は第11項の装置。
  13. 【請求項１３】前記第１および第２のチューブはペレッ
    トの重力供給のため下方へ傾斜しており、そしてそれら
    の縦軸のまわりに回転可能である第８項の装置。
  14. 【請求項１４】前記熱分解ゾーンから酸化ゾーンおよび
    ガラス化ゾーンへ揮発性ガスを放出するための手段は、
    ガラス化ゾーンの排出端に隣接して配置された第１のバ
    ーナーと、前記ガラス化ゾーンを通って酸化ゾーン中へ
    延びる第２のバーナーとよりなる第７項の装置。
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