JP2973914B2 - 廃棄物利用発電システム - Google Patents

廃棄物利用発電システム

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JP2973914B2
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佳行 柏木
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste

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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物焼却時の熱
を利用して電気エネルギを得る発電システムに関し、特
に廃棄物から有害な塩素成分を除去した固形燃料を燃焼
させて発電する発電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】都市ゴミは年々その量を増し、その処理
が問題となっている。都市ゴミは一般に、一般の家庭と
か、オフィス等から廃棄物として排出され、可燃性のも
のが主となっている。
【0003】この可燃性の廃棄物は燃焼するか、埋め立
て地に埋め立てられる。焼却する場合、燃焼時に発生す
る熱を利用して発電することも行われているが、この廃
棄物の中には近年多種多様な化学物質が多く含まれ、こ
れを焼却すると、有害なガスが発生し、環境汚染、焼却
施設の劣化等の問題が発生するので、それらに対応した
技術の開発が不可欠となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように廃棄物の
処理については、種々の問題があり、その解決方法(手
段)についても広い技術分野から多くの提案があり、解
決が図られようとしている。
【0005】上記のように廃棄物の中には、塩化ビニル
樹脂を多く含んだプラスチックや、オフィスで使用する
紙のように、塩素系漂白剤で漂白し、比較的多量の塩素
を含んだものが混入している。
【0006】従って、これらの廃棄物を加熱処理する際
に問題となるのは、廃棄物中に含まれる塩素及び塩素化
合物の処理であり、加熱過程でガス化した塩素は、フィ
ルタ等で吸着処理して大気中に塩素成分が排出されない
ようにしている。
【0007】一方、加熱過程でガス化しなかった塩素成
分は処理灰と結合してしまい、高濃度の塩素を含有した
処理灰となる。
【0008】このように処理灰が塩素を含有している
と、処理灰を資源として再利用することは困難でありも
っぱら地中に埋設することで処理されている。
【0009】そのために、処理灰を再利用する場合に
は、事前に廃棄物を分別して塩素発生の少ない廃棄物の
み選別して加熱処理し、その処理灰を燃料、ブロック等
に固形化して再利用することが行われている。
【0010】しかして、廃棄物の分別を行うことは効率
が悪く、しかも資源回収率も低いことから、塩素を効果
的に除去する技術の確立が望まれている。
【0011】そこで、本発明は、処理灰から効果的に塩
素成分を除去し、且つ、これから炭素成分を抽出して固
形化し、塩素成分を含まない固形化燃料を得て、この固
形化燃料を燃焼することによって電気エネルギを得るこ
とを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明において、上記の
課題を解決するための手段は、塩素を含有する廃棄物
を、塩素及び塩素含有物と反応しやすい成分の添加物と
を混合して乾留処理し、生成された残渣を水洗浄して脱
塩素処理するとともに、脱塩素処理した残渣から炭素成
分を分離抽出し、この炭素成分を乾燥固形化して塩素を
除去した固形燃料を得、該固形燃料と前記乾留時に発生
するガスとを燃料炉で燃焼して高温高圧ガスを発生さ
せ、当該ガスを発電機を駆動する熱機関に導いて発電機
により電気エネルギを得るようにするものである。
【0013】発明者らは、数々の実験調査の結果、廃棄
物に含まれる塩素及び塩素化合物と反応しやすいアルカ
リ系の物質を、廃棄物に適量混合して加熱処理すること
で、処理灰に塩素成分を効果的に固定化できることを見
い出した。しかも、この処理灰を水洗浄することで処理
灰から効果的に塩素を除去できることも見い出し、これ
から炭素成分を抽出し、固形化することで、塩素成分を
含まない燃料として再利用可能な固形燃料が得られるこ
とを見い出した。
【0014】そして、乾留時発生ガスと共に固形燃料を
燃焼炉で燃焼させることで高温高圧ガスを得、このガス
で熱機関を介して発電機を回転させて電気エネルギを得
ることを見い出した。
【0015】以下、図1に示す概念図によって説明する
と、処理しようとする塩素を含有する廃棄物(ゴミ)
と、塩素及び塩素化合物と反応しやすい成分の添加物を
混合して加熱処理手段に投入し、該加熱処理手段で所定
温度で所定時間乾留処理し、塩素成分を固定化する。
【0016】次に、この加熱処理手段で生成された灰等
の残渣を水槽で所定時間撹拌して塩素分を水に溶解し、
これを脱水分離することで、残渣から塩素を除去し、こ
れを乾燥・固形化する。
【0017】一方、残渣の物性により、該残渣を分離手
段により各物質に分離し、分離後の物質を乾燥し固形化
する。
【0018】この固形化した物質から更に炭素成分を抽
出して固形化(粉末状態又は所定形状化)し、固形燃料
として燃焼炉に供給する。
【0019】上記の塩素及び塩素化合物と反応しやすい
成分の添加物は、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属
化合物、アルカリ金属、及びアルカリ金属化合物の何れ
か単体又はこれらの混合物からなり、添加量は処理され
る廃棄物の5〜30重量%、又は廃棄物の含有塩素量の
2〜10倍添加する。
【0020】また、乾留処理工程の温度は、200〜5
50℃とすることで、処理灰に塩素成分を固定化できる
ことから、ガス化する塩素成分の軽減ができ、しかも処
理灰から塩素成分が効果的(殆ど皆無)に除去される。
【0021】この塩素を含まない固形燃料を乾留時に発
生するガスとともに燃焼炉に供給して燃焼させて高温高
圧ガスを発生させて熱機関に導いて発電機を運転する。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0023】図2は本発明の実施の形態におけるシステ
ム構成図を示し、同図において1は加熱処理部で、該加
熱処理部1は、金属の円筒部材2と、この円筒部材2の
内部に設けられ廃棄物を移送するスクリュー3と、円筒
部材2の外周に設けられた誘導加熱コイル4および5と
から成る。誘導加熱コイル4および5は半円状に形成さ
れ、円筒部材2の上,下に設けられているが、上部の誘
導加熱コイル5は、必ずしも設ける必要がなく、必要に
応じて設けられる。
【0024】6は廃棄物供給部で、円筒部材2の一端側
に設けられ、ここから廃棄物と添加物が投入される。
【0025】7は円筒部材2の他端側に設けられた排出
部で、加熱処理部1で焼却処理された灰等を排出する。
【0026】8は燃焼ガス取出部で、加熱処理部1内で
発生したガスを取り出し燃焼炉9に導入する。
【0027】10は水槽で、撹拌機11を有し、排出部
7の下端に設置されて排出部7から排出された灰を含む
残渣を水に入れて撹拌する。12は脱水・分離部で、水
槽10内で撹拌され灰を含んだ液体を取り込み、炭素成
分を脱水分離して取り出す。
【0028】13は乾燥固形化部で、脱水・分離部12
で脱水された炭素成分を乾燥固形化する。固形化は、粉
末状や所定形状となす。固形化された物質はコンベア等
の取り出し部14に送出される。
【0029】この固形化した炭素成分は、燃焼炉9に燃
料として供給して高温高圧のガスを得、ガスエンジン又
はガスタービン等の熱機関15に供給し、発電機16を
駆動して電気エネルギとして利用する。
【0030】なお、17はモータで、加熱処理部1のス
クリュー3を回転駆動させる。18は軸受、19は円筒
部材2に廃棄物の流れ方向に複数個設けられた添加物供
給部で、必要に応じてここから追加の添加物を供給す
る。
【0031】次に処理手順を説明する。まず、塩素を含
有する廃棄物を廃棄物供給部6から投入する。このとき
塩素及び塩素化合物と反応しやすい成分の添加物を混入
する。投入された廃棄物と添加物は、スクリュー3で円
筒部材2内で移送され、誘導加熱コイル4(5)で20
0〜550℃の温度で加熱処理(蒸焼)されながら排出
口7側に回転しながら移送され、乾留処理(固体有機物
が加熱分解)される。このとき、添加物を任意の時点で
必要に応じて添加物供給部19から供給する。
【0032】添加する塩素成分と反応しやすい添加物と
しては、粉末状の、 (1)アルカリ土類金属 Ca、Sr、Ba、Ra (2)アルカリ土類金属化合物 石灰(CaO) 消石灰{Ca(OH)2}、炭素カルシウム(CaC
3) ドロマイト(CaCO3・MgCO3) (3)アルカリ金属及びその化合物 Li、Na、K、Rb、Cs、Fr の中から適宜選び、廃棄物の5〜30重量%を添加す
る。上記の加熱処理部1で乾留処理されて生成された灰
等の残渣は、水槽10に投入されて水洗浄され、脱塩処
理される。
【0033】脱塩処理された灰は脱水・分離部12で遠
心脱水して炭素成分を取り出し、乾燥固形化部13で乾
燥・固形化され、固形燃料として取り出し部14から取
り出される。脱水した水分は別途図示を省略した排水処
理部で処理される。
【0034】取り出し部14で取り出した固形燃料は、
乾留時に発生した燃焼ガスと共に、燃焼炉9で燃焼さ
せ、生じた高温高圧ガスをガスタービン等の熱機関にて
機械的出力に変換し、これを軸出力として発電機16を
駆動し、電気ーエネルギとして取り出す。
【0035】なお、熱処理した残渣に、ガラス、セメン
ト材等の無機物、アルミ等の非磁性物、鉄等の磁性物が
混入している場合は、水槽10で残渣を水洗浄した後、
図1に示すように、物性に基づき、脱水・分離部12で
遠心分離し、分離後の物質を乾燥し、固形化できるもの
は固形化して取り出す。
【0036】
【実施例】以下、塩素を含まない固形燃料を得る具体的
な一実施例について説明する。まず、標準的な都市ゴミ
を模擬した次のような模擬ゴミを作成した。
【0037】 模擬ゴミ 20重量%・プラスチック(PE、PP、PS、PVDC) 50重量%・紙(ティッシュ、新聞、包装紙、箱、飲料パック) 20重量%・布(ウエスなど) 10重量%・厨芥 この模擬ゴミを破砕し、破砕した模擬ゴミ10kgに、
粉末状の添加物を4種選んで夫々添加して熱処理し、夫
々について水洗浄を実施した場合と、実施しなかった場
合について処理灰の塩素濃度(ppm)を測定した。表
1にその実験結果を示す。なお、加熱処理中の乾留時に
発生する塩素濃度は10ppmであった。
【0038】
【表1】
【0039】この表1の資料No.1について説明する
と、 (1)上記の破砕した模擬ゴミ10kgに、粉末状の添
加物(Ca(OH)2)1kgを混合して加熱処理部内
に投入する。
【0040】(2)加熱処理部内においてゴミと添加物
を約500℃で約1時間ほど蒸焼状態の加熱処理(乾
留)をする。
【0041】(3)処理灰(残渣)約3.5kgが生成
され、これを約30分間撹拌しながら水洗浄して処理灰
中の塩素成分を水に溶解させる。
【0042】(4)−1洗浄後の処理灰を遠心脱水機に
て脱水し、残った処理灰を乾燥し、粉末状態又は固形化
して利用する。
【0043】(4)−2洗浄後の処理灰を遠心分離器に
て炭素成分を分離抽出する。
【0044】例えば、抽出した炭素成分は乾燥し、粉末
又は固形化して燃料に適用する。
【0045】残った処理灰は乾燥し、粉末状態又は固形
化して、ガラス素材、セメント素材として利用する。
【0046】(5)処理灰を原料とした新素材(4)−
1,(4)−2における残留塩化水素は、イオンクロマ
トゲラフィーで測定した結果、5ppm以下でほとんど
検出されなかった。
【0047】なお、水洗浄しない処理灰の塩素濃度は資
料No.2のように1.000ppmであった。
【0048】
【発明の効果】以上のように本発明は、廃棄物に、塩素
及び塩素含有物と反応しやすい成分の添加物を混入させ
て熱処理することにより、処理灰に塩素成分が固定さ
れ、ガス化する塩素成分が減少し、しかも処理灰から塩
素成分を効果的に除去(殆ど皆無)されるため、抽出し
た炭素成分には塩素成分を含有していないので、固形燃
料として有効に再利用ができる。
【0049】また、乾留処理しているので、炭素を有効
に生成できる。
【0050】更に、燃焼炉からの燃焼ガスは、ガス中の
塩素成分は激減しているので簡易な設備を介することで
ガスエンジン及びタービンガスに供給して発電すること
ができる等種々の優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概念説明図。
【図2】本発明の実施の形態におけるシステム構成図。
【符号の説明】
1…加熱処理部 2…円筒部材 3…スクリュー 4,5…誘導加熱コイル 6…廃棄物供給部 7…排出部 8…燃焼ガス取出部 9…燃焼炉 10…水槽 11…撹拌機 12…脱水・分離部 13…乾燥固形化部 14…取出部 15…熱機関 16…発電機 17…モータ 18…軸受 19…添加物供給部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−35322(JP,A) 特開 昭63−6313(JP,A) 特開 平7−119939(JP,A) 特開 平7−71735(JP,A) 特開 平8−49821(JP,A) 特開 平5−172309(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23G 5/027 F23G 5/00 F23G 5/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素を含有する廃棄物を、塩素及び塩素
    化合物と反応しやすい成分の添加物とを混合して乾留処
    理し、生成された残渣を水洗浄して脱塩素処理するとと
    もに、脱塩素処理した残渣から炭素成分を分離抽出し、
    この炭素成分を乾燥固形化して塩素を除去した固形燃料
    を得、該固形燃料と前記乾留処理時に発生するガスとを
    燃焼炉で燃料して高温高圧ガスを発生させ、当該ガスを
    発電機を駆動する熱機関に導いて発電機により電気エネ
    ルギを得るようにしたことを特徴とする廃棄物利用発電
    システム。
  2. 【請求項2】 塩素及び塩素化合物と反応しやすい成分
    の添加物は、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合
    物、アルカリ金属、及びアルカリ金属化合物の何れか単
    体又はこれらの混合物からなり、添加量は処理される廃
    棄物の5〜30重量%添加することを特徴とする請求項
    1記載の廃棄物利用発電システム。
  3. 【請求項3】 塩素及び塩素化合物と反応しやすい成分
    の添加物は、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合
    物、アルカリ金属、及びアルカリ金属化合物の何れか単
    体又はこれらの混合物からなり、添加量は処理される廃
    棄物の含有塩素量の2〜10倍添加することを特徴とす
    る請求項1記載の廃棄物利用発電システム。
  4. 【請求項4】 乾留処理工程の温度は、200〜550
    ℃としたことを特徴とする請求項1又は2又は3記載の
    廃棄物利用発電システム。
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