JP4394654B2 - 高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、下水処理場などで発生する汚泥や、食品加工残渣、畜産糞尿などの高含水有機物を処理するための炭化処理システムにおける熱分解ガスの処理方法及びその装置に関する。

下水汚泥に代表される高い水分を含有する有機物を炭化するためには、原料である水分を含有した有機物を乾燥処理した後、炭化炉にて炭化処理するのが一般的である。
ここで、炭化処理の熱源としては、該炭化処理により生成された熱分解ガスを分解ガス燃焼炉で燃焼させた燃焼排ガスを用いている。
上記分解ガス燃焼炉での燃焼時におけるＮＯｘの生成を抑制した高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理方法及びその装置の一つに、本件出願人の出願に係る特許文献１（特開２００５−１９９１５７号公報）の発明が提供されている。

図３はかかる発明における高含水有機物の炭化処理装置の系統図である。
図３において、この炭化処理装置は、主として、下水汚泥を脱水する脱水機１０と、下水汚泥に熱風を直接接触させて乾燥する乾燥炉２０と、乾燥させた下水汚泥を炭化処理する外熱式ロータリーキルン型の炭化炉１と、該炭化炉１で生成された熱分解ガスを主に燃焼する燃焼炉４０と、該炭化炉１に加熱ガスを送る燃焼炉５０とにより構成されている。

上記脱水機１０と乾燥炉２０とはライン１１０で接続され、該乾燥炉２０と炭化炉１とはライン２１で接続され、該乾燥炉２０と燃焼炉４０とは、循環ガス予熱器２２を介してライン２３で接続されている。
上記炭化炉１の内部と燃焼炉４０とは、炭化炉１内で生成した熱分解ガスの配管であるライン３１で接続されている。このライン３１には熱分解ガス中から炭化物を分離除去するサイクロン３２が設けられている。該サイクロン３２の底部と炭化炉１の炭化物出口には、炭化物６を排出するライン３３とライン３４とがそれぞれ設けられている。

上記燃焼炉４０と乾燥炉２０とは、該燃焼炉４０からの燃焼排ガスを乾燥用ガスとして供給するためのライン４３で接続されている。ライン４３は、ライン４４、ライン４５に分岐し、循環ガス予熱器２２の内部を経たライン４５からのガス流路は、ライン３７に合流し、以後このライン３７は、順に空気予熱器３８、排ガス処理装置８、及び煙突１７を結ぶ配管として構成されている。
上記燃焼炉４０には、ファン４８が設置され、該ファン４８により燃焼用空気を燃焼炉４０内部に送り込むことができるように構成されている。そして、該燃焼炉４０には、上記ファン４８からの燃焼用空気と、上記サイクロン３２を経た熱分解ガスと、上記乾燥炉２０での乾燥処理後の乾燥排ガスと、ＬＮＧ（天然ガス）又は重油等の化石燃料で構成される助燃料とが供給され、該熱分解ガスが燃焼せしめられるようになっている。
また、上記燃焼炉５０には、燃焼用空気としてライン５３により循環されるガス、及びライン６１からの予熱された空気及び助燃料が供給されるようになっている。

この高含水有機物の炭化処理装置を用いて、汚泥を炭化処理するにあたっては、先ず、脱水機１０に下水汚泥を導入し、該下水汚泥の水分が約８０％になるぐらいまで脱水する。
次いで、脱水した下水汚泥を乾燥炉２０に送る。該乾燥炉２０では、汚泥の水分が約３０％位になるまで乾燥する。該乾燥炉２０での乾燥は、ライン４４から導入される燃焼排ガスを、汚泥に直接接触させることにより行う。なお、乾燥に必要な量以上の燃焼排ガスは、ライン４５の系統に送られる。乾燥させた汚泥はライン２１を介して炭化炉１に導入される。

上記炭化炉１では、汚泥を酸素が欠乏した雰囲気下で約３００〜６００℃に加熱して炭化処理を行い、熱分解ガスと固体燃料である炭化物６とを生成する。熱分解ガスはライン３１を介して上記燃焼炉４０に導入され、後述するような燃焼を行なう。
上記炭化炉１での加熱は、上記燃焼炉５０で助燃料をライン６１及び循環ライン５３からの燃焼用空気で燃焼し、これにより得られる加熱ガスをライン５１を通して該炭化炉１の外筒に供給し、汚泥に直接に接触しないで間接加熱により行う。
なお、ライン６１からの空気は、上記空気予熱器３８での排ガスとの熱交換により加熱されている。

上記燃焼炉４０においては、２段の燃焼処理がなされる。
該燃焼炉４０の第１段燃焼部４０ａでは、空気比＜１．０で熱分解ガスを助燃料と共に燃焼空気を用いて９００〜１１００℃で高温還元雰囲気で燃焼させることにより、熱分解ガス中のＮＨ₃を分解し、Ｎ₂Ｏを分解し、ＮＯｘを還元している。次いでこの熱分解ガスを第２段燃焼部４０ｂに導き、該第１段燃焼部４０ｂにおいて、燃焼空気を吹き込み、空気比＞１．０で８５０〜１０００℃の低温酸化雰囲気で燃焼させることにより、未燃ガスを完全燃焼させている。

特開２００５−１９９１５７号公報

特許文献１（特開２００５−１９９１５７号公報）の発明における高含水有機物炭化処理システムにおいては、熱分解ガスを燃焼処理する燃焼炉４０では、上記炭化炉１における炭化処理工程及び上記乾燥炉２０における乾燥処理工程で発生するＮＨ₃によって、該燃焼炉４０での燃焼時に上記ＮＨ₃の酸化に由来するＮＯｘが発生し易い状態にある。
かかるＮＨ₃含有ガスからのＮＯｘへの転換を抑制する燃焼方法としては、化石燃料からなる助燃料を用いての高温還元燃焼による低ＮＯｘ燃焼が有効であるが、この場合は助燃料を多く要して、助燃料の燃料消費率が多くなり勝ちとなり、この点に改良の余地がある。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、炭化炉での炭化処理後の熱分解ガスの分解ガス燃焼炉での燃焼を、助燃料の使用を最低限にして燃料消費率を低く保持しつつ、ＮＯｘ量の低減を伴った完全燃焼を実現した高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理装置を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、高含水有機物を乾燥装置にて乾燥処理し、該乾燥処理を経た後の高含水有機物を炭化炉にて炭化処理し、該炭化処理により生成された熱分解ガスを燃焼処理する高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理方法であって、上記炭化炉で生成された熱分解ガスを分解ガス燃焼炉に導入し、該分解ガス燃焼炉において上記乾燥装置での乾燥処理後の乾燥排ガスの一部を第１次投入するとともに１次燃焼空気を供給して還元雰囲気での燃焼処理を行ない、次いでこの還元雰囲気での燃焼ガスに２次燃焼空気を供給して酸化雰囲気での燃焼処理を行ない、次いでこの酸化雰囲気での燃焼ガスに上記乾燥排ガスを第２次投入して最終的燃焼処理を行なうことを特徴とする（請求項１）。

上記発明において、次のように構成するのが好ましい。
（１）上記最終的燃焼処理において燃焼ガスに上記乾燥排ガスを複数段に亘って投入し、両者を高温燃焼させる（請求項２）。
（２）上記分解ガス燃焼炉に投入される上記乾燥排ガスの１０〜３０％を上記第１次投入ガス量とし、上記乾燥排ガスの７０〜９０％を上記第２次投入ガス量とする（請求項３）。
（３）上記１次燃焼空気及び２次燃焼空気は、空気予熱器にて上記炭化炉での炭化処理後に排出される炭化処理排ガスによって予熱された空気を用い、空気量調整手段によって該１次燃焼空気と２次燃焼空気との供給空気量の割合を調整して上記分解ガス燃焼炉に供給する（請求項４）。

また、上記熱分解ガス処理方法を実施する装置の発明は、
高含水有機物を乾燥装置にて乾燥処理し、該乾燥処理を経た後の高含水有機物を炭化炉にて炭化処理し、該炭化処理により生成された熱分解ガスを燃焼処理する高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理装置において、上記炭化炉で生成された熱分解ガスが導入される熱分解ガス導入口と、上記乾燥装置での乾燥処理後の乾燥排ガスが導入される複数段の乾燥排ガス導入口と、燃焼用空気が導入される複数段の燃焼用空気導入口と、燃焼排ガスを送出する燃焼排ガス送出口とを有する分解ガス燃焼炉を備え、該分解ガス燃焼炉は、上記熱分解ガス導入口を最上流側に設けて該熱分解ガス導入口から上記燃焼排ガス送出口へと上記熱分解ガスが長手方向に流動可能に形成され、上記複数段の乾燥排ガス導入口の一方を上記燃焼用空気導入口よりも上流側部位に開口して熱分解ガスの還元雰囲気での燃焼処理を可能とし、他の乾燥排ガス導入口を上記燃焼用空気導入口よりも下流側に開口して、上記燃焼後の炉内ガスに上記燃焼用空気を供給して酸化雰囲気での燃焼処理を行ない、次いでこの酸化雰囲気での燃焼ガスに上記乾燥排ガスを第２次投入して最終的燃焼処理を行なうことを可能に構成したことを特徴とする（請求項５）。

この発明において、好ましくは、上記分解ガス燃焼炉は、上記熱分解ガスの流動方向に沿って、上記熱分解ガス導入口及び複数段の燃焼用空気導入口のうちの１次空気導入口を最上流側に、複数段の上記乾燥排ガス導入口の一方、上記複数段の燃焼用空気導入口のうちの２次空気導入口、上記複数段の上記乾燥排ガス導入口の他方、及び上記燃焼排ガス送出口を長手方向に沿って配設した筒状体にて構成される（請求項６）。

本発明によれば、分解ガス燃焼炉を、炭化炉で生成された熱分解ガスが導入される熱分解ガス導入口と、乾燥装置での乾燥処理後の乾燥排ガスが導入される複数段の乾燥排ガス導入口と、燃焼用空気が導入される複数段の燃焼用空気導入口と、燃焼排ガスを送出する燃焼排ガス送出口とを有するように構成し（請求項５、６）、該分解ガス燃焼炉中の熱分解ガス燃焼ゾーンにおいて乾燥装置での乾燥処理後の乾燥排ガスの一部（好ましくは乾燥排ガスの１０〜３０％：請求項３）を燃焼用空気導入口よりも上流側部位に開口する乾燥排ガス導入口から第１次投入するとともに１次空気導入口から１次燃焼空気を空気比０．７〜０．８程度の低空気比にて供給して、還元雰囲気での燃焼処理を行なうことにより（請求項１〜４）、上記乾燥排ガス中のＮＨ₃により熱分解ガスの燃焼ゾーンで発生したＮＯｘを還元することが可能となり、熱分解ガス燃焼時におけるＮＯｘ量を低減できる。
また、上記還元雰囲気中で、熱分解ガスよりも低温の乾燥排ガスを適量分解ガス燃焼炉内に吹き込んで、該分解ガス燃焼炉内の温度を１２００℃以下に保持することにより、分解ガス燃焼炉の炉壁を保護できて、分解ガス燃焼炉の耐久性を向上できる。

また、上記熱分解ガス燃焼ゾーンにおける還元雰囲気中での低ＮＯｘ燃焼後の炉内ガスに、２次燃焼空気を供給して酸化雰囲気での燃焼処理を行なうことにより（請求項１）、上記還元雰囲気中での未燃ガスを完全燃焼することができる。
さらにこの酸化雰囲気での燃焼ガスに、上記還元雰囲気中での燃焼ゾーンで消費した乾燥排ガスの残りの乾燥排ガス（好ましくは乾燥排ガスの７０〜９０％：請求項３）を第２次投入して最終的燃焼処理を行なうことにより（請求項１）、多量の乾燥排ガス中のＮＨ₃による自己脱硝作用によって、上記熱分解ガス燃焼ゾーンの酸化雰囲気での燃焼時に生成されたＮＯｘを還元して低ＮＯｘ燃焼をなすとともに、上記乾燥排ガス及び２次燃焼空気によって脱臭及び完全燃焼を行なうことができる。

したがって、本発明によれば、乾燥排ガス全量を１２００℃程度の高温で燃焼させることなく、炉内ガスの最終的燃焼処理の際に９５０℃程度とするのに必要に応じて助燃料を用いるにとどまるので、助燃料の使用を最低限にして燃料消費率を低く保持しつつ、炭化炉での炭化処理後の熱分解ガスの分解ガス燃焼炉での燃焼を、ＮＯｘ量の低減を伴った完全燃焼で以って実現できる。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る高含水有機物の炭化処理装置の系統図、図２は分解ガス燃焼炉の縦断面構成図である。
この実施形態では、高含水有機物、特に高含水含窒素有機物として下水汚泥をその処理対象としている。
図１に示すように、本実施形態に係る炭化処理装置は、主として、下水汚泥を脱水する脱水機１０と、脱水した下水汚泥に熱風を直接接触させて乾燥する乾燥炉２０と、乾燥させた下水汚泥を炭化処理する炭化炉１と、該炭化炉１で生成した熱分解ガスを主に燃焼する分解ガス燃焼炉２と、該分解ガス燃焼炉２からの高温の燃焼ガスをさらに燃焼、加熱して炭化炉１に送り込む炭化炉用燃焼装置３等により構成されている。

上記乾燥炉２０は、熱風を直接接触させる方式が好適であるが、これに限定されず、脱水汚泥を燃焼させずに乾燥できるものであればよい。また、上記炭化炉１は、外熱式ロータリーキルン型のものが好適であるが、本発明の目的に適う限り、他の形態の炭化炉とすることもできる。

上記脱水機１０と乾燥炉２０とはライン１１０で接続されており、このライン１１０は、圧送ポンプ（図示省略）によって汚泥を圧送できる配管などが好ましい。上記乾燥炉２０と炭化炉１とはライン２１で接続されており、このライン２１は乾燥した汚泥を搬送できるコンベアなどが好ましい。
上記炭化炉１の内部と上記分解ガス燃焼炉２とは、該炭化炉１内で生成した熱分解ガスの配管であるライン１９で接続され、このライン１９には熱分解ガス中から炭化物を分離除去するサイクロン３２が設けられている。
該サイクロン３２の底部及び上記炭化炉１の炭化物出口には、炭化物６を排出するライン３４とライン３３がそれぞれ設けられている。
上記分解ガス燃焼炉２の詳細については後述する。

上記分解ガス燃焼炉２出口に接続される燃焼排ガスライン４１は、炭化炉用燃焼装置３への燃焼排ガスライン４と、上記乾燥炉２０への燃焼排ガスライン５と、後述する熱交換器７への燃焼排ガスライン９との、３つの加熱用燃焼排ガスラインに分岐され、該分解ガス燃焼炉２での燃焼により９５０℃程度（通常９００〜１０００℃）まで昇温された燃焼排ガスが、上記各燃焼排ガスライン４、５、９を通して炭化炉用燃焼装置３、乾燥炉２０、熱交換器７に送られるようになっている。
上記炭化炉用燃焼装置３においては、上記分解ガス燃焼炉２からの９５０℃程度（通常９００〜１０００℃）の高温の燃焼排ガスが、ＬＮＧ（天然ガス）又は重油等の化石燃料で構成される助燃料と、後述する空気予熱器３８で予熱され空気ライン６１を通して供給される燃焼用空気とによって燃焼して１１００℃程度（通常１０５０〜１１５０℃）に昇温され、炭化炉１に供給される。

１８は上記炭化炉１からの炭化炉排ガスを排出するための炭化炉排ガスラインで、上記分解ガス燃焼炉２への燃焼用空気を予熱する空気予熱器３８に接続されて、該炭化炉排ガスによって上記燃焼用空気を３８０℃程度（通常３６０〜４００℃）に予熱し、燃焼用空気ライン３８ａから後述する３つの燃焼用空気ライン３９、７６、７７に分岐して上記分解ガス燃焼炉２に送り込むようになっている。上記３つの燃焼用空気ライン３９、７６、７７には、それぞれの燃焼用空気ライン３９、７６、７７を開閉する流量調節弁３９ａ、７６ａ、７７ａが設置されている。
１３は上記空気予熱器３８に燃焼用空気を供給するためのファンである。８０，８２は上記分解ガス燃焼炉２内に助燃料を供給するための助燃料供給ラインである。この助燃料供給ラインは必要に応じて設ける。
また、上記空気予熱器３８で燃焼用空気を予熱した後の炭化炉排ガスは、ファン１４により排ガスライン８１を通して排ガス処理装置８に送り込まれ、所要の浄化処理がなされた後、煙突１７から大気中に排出されるようになっている。

１１は、上記乾燥炉２０で汚泥を乾燥させ２００℃程度（通常１８０〜２２０℃）まで降温された後のガス（熱風）を、該ガスを加熱する熱交換器７に送給する乾燥炉排ガスライン、１２は該乾燥炉排ガスライン１１に設けられた循環用のファンである。
上記熱交換器７には、上記分解ガス燃焼炉２出口の燃焼排ガスライン４１から分岐した燃焼排ガスライン９を通して、９５０℃程度（通常９００〜１０００℃）の高温ガスが導入されて、上記乾燥炉２０から乾燥炉排ガスライン１１を通して供給された乾燥炉排ガスを５３０℃程度（通常５１０〜５５０℃）まで加熱し、乾燥炉排ガスライン７１及び乾燥炉排ガスライン７１から分岐された３つの乾燥炉排ガスライン７３、７４、７５を通して上記分解ガス燃焼炉２に還流するようになっている。
上記熱交換器７出口の乾燥炉排ガスライン７１から、上記３つの乾燥炉排ガスライン７３、７４、７５への乾燥炉排ガス流量の分配割合は、該３つの乾燥炉排ガスライン７３、７４、７５に設置した流量調節弁により行なっている。

１５は上記熱交換器７で上記燃焼炉２に還流されるガス（上記降温ガス）を加熱した
高温の排ガスの排熱を用いて、白煙防止用の高温空気を製造する熱交換器で、ファン１６から供給される空気を加熱する。該熱交換器１５により冷却された後の上記排ガスは、上記空気予熱器３８を経た排ガスと合流されて上記排ガス処理装置８に供給されるようになっている。

上記分解ガス燃焼炉２の縦断面構成図を示す図２において、該分解ガス燃焼炉２の最上部には上記熱分解ガスライン１９に接続される熱分解ガス入口２０１が設けられ、上記炭化炉１からの熱分解ガスが熱分解ガスライン１９を通して分解ガス燃焼炉２の炉内２ｄに導入されるようになっている。
また、上記分解ガス燃焼炉２のケース２１０の上側部には、燃焼用空気ライン３８ａから分岐された燃焼用１次空気ライン３９に接続される１次空気入口２０２が設けられ、上記空気予熱器３８出口の燃焼用空気ライン３８ａから分岐された１次空気ライン（燃焼用空気ライン）３９を通して１次空気が供給されるようになっている。

そして、該分解ガス燃焼炉２の円筒状のケース２１０の側部には、熱分解ガスの流動方向つまり上記熱分解ガス入口２０１から下方向に、乾燥排ガス上部導入口２０３、２つの２次空気導入口（３つ以上でもよい）２０４及び２０５、２つの乾燥排ガス下部導入口（１つでも３つ以上でもよい）２０６及び２０７、燃焼排ガス送出口２０８がそれぞれ設けられている。
上記乾燥排ガス上部導入口２０３には、上記熱交換器７で５３０℃程度（通常５１０〜５５０℃）まで加熱された乾燥炉排ガスが、上記乾燥炉排ガスライン７１及び該乾燥炉排ガスライン７１から分岐された乾燥炉排ガスライン７３を通して供給されている。また、上記２つの乾燥排ガス下部導入口２０６及び２０７には、乾燥炉排ガスが、上記乾燥炉排ガスライン７１から分岐された乾燥炉排ガスライン７４及び７５をそれぞれ通して供給されている。
さらに、上記２つの２次空気導入口２０４及び２０５には、空気予熱器３８出口の燃焼用空気ライン３８ａから分岐された２次空気ライン（燃焼用空気ライン）７６及び７７を通して２次空気がそれぞれ供給されるようになっている。

また、上記燃焼排ガス送出口２０８は上記燃焼排ガスライン４１に接続され、該分解ガス燃焼炉２内での燃焼により９５０℃程度（通常９００〜１０００℃）まで昇温された燃焼排ガスが、該燃焼排ガスライン４１に送り込まれるようになっている。
また、上記分解ガス燃焼炉２のケース２１０の、上記乾燥炉排ガスライン７３の近傍、及び上記２つの乾燥排ガス下部導入口２０６及び２０７の近傍には、助燃料ライン８０，８２に接続される助燃料導入口（図示省略）が必要に応じて設置され、助燃料ライン８０，８２を通した助燃料を上記分解ガス燃焼炉２の上部又は下部の燃焼域に投入可能となっている。

次に、この実施形態に係る高含水有機物の炭化処理装置を用いて、汚泥を炭化処理する方法及び熱分解ガスの処理方法について説明する。
先ず、脱水機１０に下水汚泥を導入し、下水汚泥の水分が約８０％になる位まで脱水する。次いで、脱水した下水汚泥を乾燥炉２０に送る。乾燥炉２０では、汚泥の水分が約３０％位になるまで乾燥する。
該乾燥炉２０での乾燥は、上記分解ガス燃焼炉２からのライン４１から分岐されたライン５を通して導入される燃焼排ガスを、汚泥に直接接触させることにより行う。この場合、上記分解ガス燃焼炉２からの燃焼排ガスの温度は上記のように９５０℃程度（通常９００〜１０００℃）の高温であるので、該燃焼排ガスを、該乾燥炉２０の燃焼排ガス出入口と上記ライン５とを接続した循環ライン５０を上記ファン１２によって循環させながら、該乾燥炉２０において低温の上記下水汚泥と熱交換させることによって８３０℃程度（通常８１０〜８５０℃）まで降温させて該乾燥炉２０に作用させる。

ここで、上記分解ガス燃焼炉２からの燃焼排ガスの温度は、上記炭化炉用燃焼装置３に作用させるため９５０℃程度（通常９００〜１０００℃）の高温に保持する必要があるが、この高温の燃焼排ガスをそのまま乾燥炉２０に作用させると、該乾燥炉２０の耐久性が低下するため、燃焼排ガスを、乾燥炉２０の燃焼排ガス出入口と上記ライン５とを接続した循環ライン５０を上記ファン１２によって循環させながら８３０℃程度（通常８１０〜８５０℃）まで降温させて該乾燥炉２０に作用させている。
上記乾燥炉２０で乾燥させた下水汚泥は、ライン２１を通して炭化炉１に導入される。
炭化炉１では、下水汚泥を酸素が欠乏した雰囲気下で約３００〜６００℃に加熱して炭化処理を行い、熱分解ガスと固体燃料である炭化物６とを生成する。該炭化物６はライン３３を通して排出される。
この炭化炉１における加熱は、上記炭化炉用燃焼装置３で１１００℃程度（通常１０５０〜１１５０℃）に昇温した燃焼排ガスを該炭化炉１の外筒に供給することにより、該燃焼排ガスを下水汚泥に直接接触しない間接加熱によって行う。

該炭化炉１で下水汚泥の炭化処理を行ない７００℃程度（通常６８０〜７２０℃）に降温された炭化炉排ガスは、ライン１８を通って空気予熱器３８に導入される。該空気予熱器３８においては、ファン１３により供給された燃焼用空気を炭化炉排ガスによって３８０℃程度（通常３６０〜４００℃）に予熱して上記分解ガス燃焼炉２に送り込む。
この場合、上記空気予熱器３８からの燃焼用空気は、該空気予熱器３８出口の燃焼用空気ライン３８ａから上記３つの燃焼用空気ライン３９、７６、７７に分岐されて上記分解ガス燃焼炉２の１次空気導入口２０２、２つの２次空気導入口２０４及び２０５に導入されるが、上記１次空気導入口２０２、２つの２次空気導入口２０４及び２０５への燃焼用空気量の供給量は、上記燃焼用空気ライン３９、７６、７７にそれぞれ設けられた流量調節弁３９ａ、７６ａ、７７ａの開度を変化させることにより行なう。
上記空気予熱器３８での燃焼用空気の予熱によって３００℃程度（通常２８０〜３２０℃）まで降温された炭化炉排ガスは、ファン１４により排ガス処理装置８に送り込まれ、所要の浄化処理がなされた後、煙突１７から大気中に排出される。
一方、上記炭化炉１で生成された熱分解ガスは、ライン１９を通して上記サイクロン３２に送り込まれ、該サイクロン３２にて炭化物６を分離除去した後、上記分解ガス燃焼炉２に導入される。該サイクロン３２にて分離された炭化物３６はライン３４を通して排出される。

次に、図２に基づき、本発明の要旨である分解ガス燃焼炉２の動作について説明する。
上記分解ガス燃焼炉２の最上部に設けられた熱分解ガス入口２０１から炉内２ｄに導入
された上記炭化炉１からの熱分解ガスは、該炉内２ｄを下方に向けて流動する。また、上記分解ガス燃焼炉２の上側部の１次空気入口２０２からは上記空気予熱器３８で予熱された１次空気（燃焼用空気）が導入される。
さらに、上記熱分解ガス入口２０１から上記乾燥排ガス上部導入口２０３を経て上記上側の２次空気導入口２０４までの領域Ｚ１は還元域で、該還元域Ｚ１に１次空気入口２０２から供給される１次空気は、空気比０．７〜０．８で滞留時間が１．５秒以上の条件で供給される。また、該還元域Ｚ１に上記乾燥排ガス上部導入口２０３から投入される空気比０．１程度（通常０．０５〜０．１５）の乾燥機排ガスは、上記乾燥機２０での乾燥処理後の乾燥機排ガスの１０〜３０％の流量で、吹込み流速３０ｍ／ｓ程度（通常１５〜４５ｍ／ｓ）で上記還元域Ｚ１内に吹き込まれる。

したがって、上記還元域Ｚ１においては、上記のような熱分解ガス中への低空気比０．７〜０．８の１次空気の供給及び乾燥機排ガスの供給によって、還元雰囲気での燃焼処理を行なうことにより、上記乾燥機排ガス中のＮＨ₃により熱分解ガスの燃焼ゾーンで発生したＮＯｘを還元することが可能となり、熱分解ガス燃焼時におけるＮＯｘ量を低減できる。
また、上記還元域Ｚ１に、熱分解ガスよりも低温の乾燥機排ガスを適量分解ガス燃焼炉２内に吹き込んで、該分解ガス燃焼炉２内の温度を１２００℃以下に保持することにより、分解ガス燃焼炉の炉壁を保護できて、該分解ガス燃焼炉２の耐久性を向上できる。

次に、酸化域Ｚ２においては、上記還元域Ｚ１における還元雰囲気での燃焼処理後の熱分解ガスに、２次空気導入口２０４から空気比λ＝０．２５〜０．３５の２次空気（投入酸素量λ＝１．０５〜１．１５）を供給し、上記還元域Ｚ１での未燃分を１２００℃程度（通常１１５０〜１２５０℃）で以って燃焼する。
このように、上記還元域Ｚ１における還元雰囲気中での低ＮＯｘ燃焼後の炉内ガス（熱分解ガス）に、酸化域Ｚ２において２次空気を供給して酸化雰囲気での燃焼処理を行なうことにより、上記還元雰囲気中での未燃ガスを完全燃焼することができる。

次に、乾燥機排ガス燃焼ゾーンＹにおいては、上記酸化域Ｚ２での燃焼処理後の炉内ガス（熱分解ガス）に上記２次空気導入口２０５から空気比λ＝０．３５程度（通常０．３〜０．４）の２次空気を吹き込み流速３０ｍ／ｓ程度（通常２５〜３５ｍ／ｓ）で投入し、乾燥機排ガスによる自己脱硝に必要な酸素濃度（３〜４％以上）を確保する。
その後に、上記乾燥排ガス下部導入口２０６及び２０７から、乾燥機排ガスが、上記乾燥機２０での乾燥処理後の乾燥機排ガスの７０〜９０％の流量で、流速３０ｍ／ｓ程度（通常２５〜３５ｍ／ｓ）で上記乾燥機排ガス燃焼ゾーンＹに吹き込まれる。ここでの燃焼温度は、９５０℃以上、滞留時間は２秒以上が好適である。
以上の処理により、上記燃焼排ガス送出口２０８出口の燃焼排ガスの温度を９５０℃程度（通常９００〜１０００℃）に保持する。
上記燃焼排ガスの温度を９５０℃程度（通常９００〜１０００℃）に保持できない場合は、助燃料ライン８０，８２を通した助燃料を上記熱分解ガス燃焼ゾーンＺあるいは、乾燥機排ガス燃焼ゾーンＹに投入することによって、脱臭及び完全燃焼を行なうことができる。

したがって、上記乾燥機排ガス燃焼ゾーンＹにおいて、熱分解ガス燃焼ゾーンＺの上記酸化域Ｚ２からの燃焼ガスに、上記還元域Ｚ１での燃焼で消費した乾燥排ガスの残りの乾燥機排ガス（乾燥排ガスの７０〜９０％）を第２次投入して、最終的燃焼処理を行なうことにより、多量の乾燥排ガス中のＮＨ₃による自己脱硝作用によって、熱分解ガス燃焼ゾーンＺの酸化雰囲気での燃焼時に生成されたＮＯｘを還元して、低ＮＯｘ燃焼をなすことが可能となる。

したがって、本発明の上記実施形態によれば、乾燥排ガス及び２次燃焼空気を用いての炉内ガスの最終的燃焼処理の際に必要に応じて助燃料を用いるにとどまるので、助燃料の使用を最低限にして燃料消費率を低く保持しつつ、炭化炉１での炭化処理後の熱分解ガスの分解ガス燃焼炉２での燃焼を、ＮＯｘ量の低減を伴った完全燃焼を実現できる。

図１に返って、上記分解ガス燃焼炉２で生成された９５０℃程度（通常９００〜１０００℃）の燃焼排ガスは、該分解ガス燃焼炉２出口の燃焼排ガスライン４１から３つの加熱用燃焼排ガスライン４、５、９に分岐して、各燃焼排ガスライン４、５、９を通して炭化炉用燃焼装置３、乾燥炉２０、熱交換器７にそれぞれ送られる。

分解ガス燃焼炉を試作し、乾燥排ガスを投入した場合と、乾燥排ガスを投入しない場合とについて比較を行った。燃焼温度を約９００℃とした場合、出口におけるＮＯ_x濃度は、乾燥排ガスを投入しない場合２２５ｐｐｍであったものが、乾燥排ガスを投入した場合には、８７ｐｐｍに低減し、ＮＯ転換率は１３．２％から７．２％に低減した。なお、ＮＯ_x濃度は、１２％換算値である。

本発明の実施形態に係る高含水有機物の炭化処理装置を説明する系統図である。 図１の実施形態で採用する分解ガス燃焼炉の位置実施の形態を説明する縦断面構成図である。 従来の高含水有機物の炭化処理装置を説明する、図１対応する系統図である。

符号の説明

１ 炭化炉
２ 分解ガス燃焼炉
２ｄ 炉内
２０１ 熱分解ガス入口
２０２ １次空気入口
２０３ 乾燥排ガス上部導入口
２０４ ２次空気導入口
２０５ ２次空気導入口
２０６ 乾燥排ガス下部導入口
２０７ 乾燥排ガス下部導入口
２０８ 燃焼排ガス送出口
２１０ ケース
３ 炭化炉用燃焼装置
６ 炭化物
７ 熱交換器
１０ 脱水機
２０ 乾燥炉
３８ 空気予熱器

Claims (6)

1. 高含水有機物を乾燥装置にて乾燥処理し、該乾燥処理を経た後の高含水有機物を炭化炉にて炭化処理し、該炭化処理により生成された熱分解ガスを燃焼処理する高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理方法であって、上記炭化炉で生成された熱分解ガスを分解ガス燃焼炉に導入し、該分解ガス燃焼炉において上記乾燥装置での乾燥処理後の乾燥排ガスの一部を第１次投入するとともに１次燃焼空気を供給して還元雰囲気での燃焼処理を行ない、次いでこの還元雰囲気での燃焼ガスに２次燃焼空気を供給して酸化雰囲気での燃焼処理を行ない、次いでこの酸化雰囲気での燃焼ガスに上記乾燥排ガスを第２次投入して最終的燃焼処理を行なうことを特徴とする高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理方法。
2. 上記最終的燃焼処理において燃焼ガスに上記乾燥排ガスを複数段に亘って投入し、両者を高温燃焼させることを特徴とする請求項１に記載の高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理方法。
3. 上記分解ガス燃焼炉に投入される上記乾燥排ガスの１０〜３０％を上記第１次投入ガス量とし、上記乾燥排ガスの７０〜９０％を上記第２次投入ガス量としたことを特徴とする請求項１に記載の高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理方法。
4. 上記１次燃焼空気及び２次燃焼空気は、空気予熱器にて上記炭化炉での炭化処理後に排出される炭化処理排ガスによって予熱された空気を用い、空気量調整手段によって該１次燃焼空気と２次燃焼空気との供給空気量の割合を調整して上記分解ガス燃焼炉に供給することを特徴とする請求項１に記載の高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理方法。
5. 高含水有機物を乾燥装置にて乾燥処理し、該乾燥処理を経た後の高含水有機物を炭化炉にて炭化処理し、該炭化処理により生成された熱分解ガスを燃焼処理する高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理装置において、上記炭化炉で生成された熱分解ガスが導入される熱分解ガス導入口と、上記乾燥装置での乾燥処理後の乾燥排ガスが導入される複数段の乾燥排ガス導入口と、燃焼用空気が導入される複数段の燃焼用空気導入口と、燃焼排ガスを送出する燃焼排ガス送出口とを有する分解ガス燃焼炉を備え、該分解ガス燃焼炉は、上記熱分解ガス導入口を最上流側に設けて該熱分解ガス導入口から上記燃焼排ガス送出口へと上記熱分解ガスが長手方向に流動可能に形成され、上記複数段の乾燥排ガス導入口の一方を上記燃焼用空気導入口よりも上流側部位に開口して熱分解ガスの還元雰囲気での燃焼処理を可能とし、他の乾燥排ガス導入口を上記燃焼用空気導入口よりも下流側に開口して、上記還元雰囲気での燃焼後の炉内ガスに上記燃焼用空気を供給して酸化雰囲気での燃焼処理を行ない、次いでこの酸化雰囲気での燃焼ガスに上記乾燥排ガスを第２次投入して最終的燃焼処理を行なうことを可能に構成したことを特徴とする高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理装置。
6. 上記分解ガス燃焼炉は、上記熱分解ガスの流動方向に沿って、上記熱分解ガス導入口及び複数段の燃焼用空気導入口のうちの１次空気導入口を最上流側に、複数段の上記乾燥排ガス導入口の一方、上記複数段の燃焼用空気導入口のうちの２次空気導入口、上記複数段の上記乾燥排ガス導入口の他方、及び上記燃焼排ガス送出口を長手方向に沿って配設した筒状体にて構成されたことを特徴とする請求項５に記載の高含水有機物炭化処理システムの熱分解ガス処理装置。

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