JP3858123B2 - 廃棄物の炭化による処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の目的】
【産業上の利用分野】
この発明は，廃棄物の炭化による処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，廃棄物の焼却処理では，燃焼性を向上させるために脱水や乾燥で水分を除去し，なお，造粒や成形をおこなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
低い発熱量で水分が多い廃棄物の焼却処理では，焼却前に排ガスの熱を利用して乾燥し，補助燃料の使用量を削減することに努めている。
また，廃棄物の再資源化の方法として固形燃料化があるが，水分のある廃棄物は成形できないので，乾燥で水分を除去してから成形され固形燃料としている。
これらの方法では，いずれも乾燥による燃料の使用量削減，乾燥の安全性や高い乾燥効率が要求されておりますが，次のような欠点があった。
（イ） 乾燥効率を上げるため乾燥熱風を高温にすると，廃棄物に混入された合成樹脂類に着火し，燃焼状態となり危険な運転がおきがちであった。
（ロ） 乾燥熱風を低温にすると高水分で附着性の強いものと，合成樹脂などが装置内に附着や塊となり操業性が悪く，保守点検が困難であった。
（ハ） 再資源化およびリサイクルは，排ガスの熱回収方式しかできないので低い熱回収効率であった。
（ニ） 乾燥物の焼却では，燃焼空気の調整が困難で過剰空気となりやすく，ダイオキシン等の二次公害の発生原因となっている。
本発明は，これらの欠点を除くためになされたものである。
【０００４】
【発明の構成】
【課題を解決するための手段】
この発明の廃棄物の炭化による処理方法は，廃棄物を間接式の回転キルン（ドラム）内を移動させながら連続的に炭化させ，この炭化で発生する炭と熱分解ガスを回転キルン（ドラム）の下方に設けられた燃焼装置で間接加熱用燃料として使用することにより，前記欠点を解決して目的を達成することができ，本発明を得たものである。
【０００５】
【発明の作用】
本発明の廃棄物を炭化する方法についてみると，間接加熱式の回転キルン（ドラム）内に廃棄物を一方から投入し他方から排出させ，この回転キルン（ドラム）と外筒間の温度を３９０℃以下に間接加熱されるので，合成樹脂などの着火による燃焼状態にならず，回転キルン（ドラム）の全面に最適温度を加熱できるので附着や塊ができず均一に炭化され，炭化ムラによるフィードバックが不要であり，加熱排ガスで排出される熱量が少なく，経済的な熱効率で処理できる。
この回収された炭化物は減量化され，なお，炭素成分だけの無公害化された燃焼性の良好な燃料である，この燃料を回転キルン（ドラム）の下方に設けられた燃焼装置で，低い圧力で少ない燃焼空気量により燃焼できるため，輻射熱主体の熱源となり間接加熱の熱源として有効に熱利用される，また，ゆるやかな完全燃焼で飛散物が排出せず，有害物質等の二次公害がない燃焼ができる。
さらに，この炭化品の金属などの混入物はふるい程度で簡単に選別でき，このため重金属の溶融燃焼による飛散もなく，また，未燃物が一切ない焼却残渣が回収できる。
さらに，また，炭化開始時において，廃棄物の水分が蒸発水ガスとなり回転キルン（ドラム）に充満し外部空気が流入できない状態となり，空気が制限された炭化に最適な条件が形成され，危険性のない連続運転ができる。なお，水分が無い廃棄物では重量比の水分３〜７％を添加すればよい。
【０００６】
本発明の廃棄物より発生するガスについてみると，炭化で排出される排ガスには乾燥段階の蒸発水ガスと炭化段階の熱分解ガスがあり，ガス回収は回転キルン（ドラム）の投入側と排出側の二方向で回収をおこなう，回転キルン（ドラム）の投入側からでる蒸発水分ガス主体の回収量を調整することによって，回転キルン（ドラム）の排出側からでるガスの熱分解ガス割合を調整できるので，燃料ガスとして充分使用できる高発熱量の燃料ガスが回収できる。
さらに，炭化物は炭化熱源として利用するが，炭素分を多く含む廃棄物では炭化物が炭化熱源より余剰となり回収され，炭化物は土壌改良材などに広範囲な炭製品として利用できる。
さらに，また，回転キルン（ドラム）の下方に設けられた燃焼装置により，ゆるやかに完全燃焼された炭化物残渣は，熱殺菌状態の残渣物で排出され，殺菌土砂などが回収され土木資材の路盤材などにそのまま利用できる。
【０００７】
【実施例】
以下に添付図面の装置構成について，この発明の実施の一例を説明する。
（イ） 図１中の符号１は回転キルン（ドラム）を示す，回転キルン（ドラム）１内には攪拌接触をよくするために単純なかき上げ羽根を設け，タイヤとローラーで構成された支持装置１２で回転キルン（ドラム）１の両端側で支持され，投入側７から排出側８に２〜５度傾斜させて設置し，チェン駆動による駆動装置１１で毎分２〜８回転で回転する構成でなり。この回転キルン（ドラム）１に供給機４で連続定量供給された廃棄物Ａは回転キルン（ドラム）１内で接触攪拌されながら２０〜５０分滞留して連続排出されるものである。
（ロ） 図１中の符号２は炭燃焼装置と符号３はガス燃焼装置を示す，この複数の燃焼装置は回転キルン（ドラム）１の下方で，この回転キルン（ドラム）１をかこんでいる外筒５の内部に設け，外筒５は内面が耐火材６で覆われており，また，外筒５内で回転キルン（ドラム）１の上方に温度調節計１７を設けている。
この加熱温度は温度調節計１７で温度３９０度以下に設定し，回転キルン（ドラム）１を間接加熱で運転され，この回転キルン（ドラム）１内は廃棄物Ａに含まれるビニールなどのほとんどが着火温度以下となり燃焼状態をおこさず危険性がない安全な連続操業ができる，また，回転キルン（ドラム）１の下方に燃焼装置３・１４設けており燃焼の輻射熱を有効に利用しているので廃棄物Ａの回転キルン（ドラム）１への投入初期段階で表面炭化をおこし壁への付着や塊ができない均一な炭化ができるものである。
（ハ） このようにして炭排出口９より排出される炭化物Ｂは，回転キルン（ドラム）１の下方の外筒５内に炭燃焼装置２に設けられたスクリューで連続的に下から押しあげて送り込み，燃焼送風機１３で燃焼空気を周辺に供給し，火床で燃焼され，灰排出口１０より燃焼灰は連続排出される，また，廃棄物Ａに含まれた金属などの除去に炭排出口９と炭燃焼装置２のあいだに簡単に振動フルイを設けることができる，さらに，炭燃焼装置２に設けられたスクリューを逆回転させることで炭化物Ｂを炭製品回収とすることができる。
この炭化物Ｂは炭素が主体の燃焼性が良好で，回転キルン（ドラム）１の下方で燃焼させ回転キルン（ドラム）１に輻射熱を与えるのが主体なので，燃焼送風機１３の燃焼空気量を極力押さえる必要がある，燃焼状態は強制燃焼でなく自然燃焼に近い燃焼が加熱効率を向上させる，このためばいじん飛散による二次公害のない完全燃焼で処理できる，なお，燃焼空気は燃焼送風機１３を使用せず着火燃焼装置の過剰空気だけで行うこともできる。
このような燃焼で灰排出口１０より回収された焼却灰Ｃは，高温による溶融状態にされず殺菌状態で回収される。
また，外筒５内の上部に設けられた温度調節計１７で，炭化物Ｂの燃焼供給量を調整し，炭化物Ｂが燃焼量より過剰の場合は，炭化製品として回収できる。
（ニ） 炭化で回転キルン（ドラム）１の内部で発生するガスは，投入側フード７と排出側８より排出される，投入側送風機１６により投入側ガスＤの蒸発水ガス分の排出量を調整することにより，排出側ガスＥに蒸発水分ガスをなるべく混入させないで，排出側ガスＥの熱分解ガス量を増加させ回収させる，排出側送風機１５でガス燃焼装置３に送り込み炭化燃料として使用できる。
（ホ） 炭化の加熱燃料として余剰する炭化物Ｂは炭製品として回収し，また，余剰ガスは蒸発水ガスの脱臭や白煙防止の燃料ガスとして使用できる。
また，運転開始時と炭化物Ｂが不足の時は，着火バーナー１４で加熱する。
本発明は以上のような構造で廃棄物の焼却を実現するものであり，都市ゴミについて本発明の作動を説明します。
都市ゴミの急速堆肥で排出される水分が７５％の堆肥残渣６６０Ｋｇ／Ｈと前処理で排出される水分が３０％以上の高水分可燃ゴミ７１０Ｋｇ／Ｈの割合で混合した１，３７０Ｋｇ／Ｈの廃棄物Ａ，これを供給機４で回転キルン（ドラム）１に定量供給する，回転キルン（ドラム）１は３６０℃の温度調整で加熱され，回転キルン（ドラム）１の中は堆肥残渣に含まれる水分で飽和状態となり空気流入がない無酸素状態が形成される，回転キルン（ドラム）１は投入側７から排出側８に３度傾斜し，毎分３回転で回転させながら廃棄物Ａは攪拌接触加熱によって炭化され炭化物Ｂが２０５Ｋｇ／Ｈの割合で炭排出口９から回収された。
なお，炭化物Ｂを燃焼装置２で２０５Ｋｇ／Ｈの割合で燃焼し，灰排出口１０から殺菌状態の土砂が４５Ｋｇ／Ｈの割合で焼却灰Ｃとして回収された。
また，回転キルン（ドラム）１内で発生する排ガスには，蒸発水分ガスと熱分解ガスが含まれており，投入側ガスＤを投入側送風機１６で排出量を調整し，排出側送風機１５で回収してガス燃焼装置で燃焼し，この燃焼熱で投入側排ガスの蒸発水分の脱臭と白煙防止に使用できた。
【０００８】
【発明の効果】
この発明による廃棄物の炭化による方法で処理することにより
（イ） 従来の水分の多い低発熱量の廃棄物焼却では，乾燥と焼却の２装置必要であったが，乾燥装置に燃焼装置を付帯するだけで，経済性の高い焼却処理ができる。
（ロ） 廃棄物を無公害燃料の炭にして，この炭を燃焼バーナーで輻射熱主体にゆるやかな燃焼で熱回収させるので，焼却排ガスの公害防止装置を設けなくて無公害で処理できる。
（ハ） 間接加熱の加熱温度３９０度以下で炭化させるので，プラスチックなどを含む廃棄物でも装置内で着火状態にならず危険性のない安全な連続運転ができる。
（ニ） 接触加熱で廃棄物の表面より炭化され装置内の附着がなく，炭化浸透で攪拌破壊され塊もできず，炭化ムラのない均一な炭化により，選別やフィードバックによる再処理の必要がない。
（ホ） 間接加熱は，複数のバーナーと燃焼面積の広い炭燃焼装置で投入側から排出側まで，廃棄物の組成に合わせて各部を最適温度に調整して，高い熱効率で処理できる。
（ヘ） 発生する排ガスは，廃棄物の水分の蒸発ガスと乾留で発生する熱分解ガスであり，高発熱量をもつ熱分解ガスを高濃度でガス燃料として回収できるし，また，炭化の燃料で必要ない場合は蒸発水分ガスの脱臭や白煙防止等に使用できる。
（ト） 炭化の炭は，炭化熱源として使用するが余剰の炭化製品は土壌改良材等の幅広い炭製品として回収できる。
（チ） 炭化熱源として燃焼された残渣は，完全焼却され殺菌土砂として路盤材等に砂製品として回収できる。
以上から，都市ゴミから畜産，食品および各生産工場の産業廃棄物までの広い範囲の廃棄物に利用できるようになり，装置が小型で，設備費と運転費の軽減に多大な貢献ができることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を骨格的に示した正面構成図である。
【符号の説明】
１回転キルン（ドラム）
２ 炭燃焼装置
３ ガス燃焼装置
４ 供給機
５ 外筒
６ 耐火材
７ 投入側フード
８ 排出側フード
９ 炭排出口
１０ 灰排出口
１１ 駆動装置
１２ 支持装置
１３ 燃焼送風機
１４ 着火バーナー
１５ 排出側送風機
１６ 投入側送風機
１７ 温度調節計
Ａ 廃棄物
Ｂ 炭化物
Ｃ 焼却灰
Ｄ 投入側排ガス
Ｅ 排出側排ガス
Ｆ 燃焼排ガス

Claims (1)

1. 「廃棄物を間接加熱式の回転キルン内を移動させながら連続的に炭化する方法において，回転キルン投入側から乾燥段階の主として蒸発ガスを回収しながら回転キルンの排出側から回収した炭化段階の熱分解ガスと，その炭化で発生した炭とを回転キルンの下方に設けられた燃焼装置で間接加熱用燃料として使用することを特徴とする廃棄物の炭化処理方法。」

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