JP5839478B2 - 都市ごみ処理物の燃料化装置及び燃料化方法 - Google Patents

Description

本発明は、都市ごみ処理物の燃料化装置及び燃料化方法に関し、発酵処理で得られた都市ごみ処理物をセメント焼成用燃料等に有効利用するために燃料化する装置及び方法に関する。

家庭から排出されたごみや、事業系一般ごみ等の都市ごみは、そのほとんどが清掃（焼却）工場で焼却処理された後、清掃工場から排出された二次廃棄物、すなわちストーカーからの焼却灰と、集塵設備から出るばいじんは一般に埋立て処理されている。近年、都市ごみの処理量が増大し、最終処分場の残余容量が逼迫していることに鑑み、その有効な処理方法及び再利用方法に関して多くの提案、試みがなされている。

そこで、本出願人は、セメントキルン等のセメント製造設備を、廃棄物の処理に有効に活かすため、ロータリーキルン又はロータリードライヤーを用い、ごみ袋に収容された都市ごみ等の廃棄物をそのままロータリーキルン又はロータリードライヤーに投入し、発酵処理する方法等を提案した（特許文献１及び２参照）。

この発酵処理で得られた都市ごみ処理物は、セメントキルンの窯尻に直接投入されて燃焼し、セメント原燃料として利用されると共に、セメントキルンの内部で高温下で焼成されることでダイオキシン類等の生成が抑えられ、悪臭も発生せず、衛生的に処理することができる。また、都市ごみをごみ袋のまま処理できるため、清掃工場が不要になり、最終処分場の延命化も図ることができる。

特開２００１−１９１０５９号公報 特開２００１−１９１０６０号公報

しかし、上記特許文献１、２に記載の方法によって得られた都市ごみ処理物は、セメントキルンの窯尻に直接投入しているため、紙、ビニール袋、生ごみ等の可燃物が大部分を占める都市ごみの燃焼によって生じる熱量を必ずしも有効利用しているとは言えず、改善の余地があった。

これに加え、都市ごみに含まれる廃プラスチックが窯尻で燃焼することで、セメントキルンの運転が不安定な場合等には、ダイオキシン類等の残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）の発生原因になる可能性も考えられる。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、ＰＯＰｓの生成を抑えながら、都市ごみ処理物の燃焼によって生じる熱量をより効果的に有効利用することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、都市ごみ処理物の燃料化装置であって、都市ごみを発酵処理した都市ごみ処理物を粗粒子と微粒子とに選別する選別装置と、該粗粒子をセメントキルンのバーナーに供給する供給装置と、前記微粒子を前記セメントキルンの窯尻に投入する投入装置とを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、選別装置で都市ごみ処理物を粗粒子と微粒子とに選別することで、廃プラスチック等を多く含む発熱量の高い粗粒子と、発熱量の低い微粒子とに選別することができ、粗粒子及び微粒子の各々を燃料として適した用途に利用することができ、都市ごみ処理物をより効果的に有効利用することができる。また、発熱量の高い粗粒子をバーナーで燃料代替として利用することで燃焼熱を有効利用することができると共に、粗粒子に含まれる廃プラスチック類をセメントキルン内部の高温で燃焼させることでＰＯＰｓの生成を抑えることもできる。

上記都市ごみ処理物の燃料化装置において、前記選別装置を、風力選別装置、比重差選別装置又は分級装置とすることができる。

また、本発明は、都市ごみ処理物の燃料化方法であって、都市ごみを発酵処理した都市ごみ処理物を粗粒子と微粒子とに選別し、該粗粒子をセメントキルンのバーナーで燃料として利用し、前記微粒子を前記セメントキルンの窯尻で燃料として利用することを特徴とする。これによって、粗粒子及び微粒子の各々を燃料として適した用途に利用することができ、都市ごみ処理物をより効果的に有効利用することができる。

上記都市ごみ処理物の燃料化方法において、前記選別により、最大粒径２０乃至２ｍｍ以上の粗粒子と、最大粒径２０乃至２ｍｍ未満の微粒子とに選別することができる。

以上のように、本発明によれば、ＰＯＰｓの生成を抑えながら、都市ごみ処理物の燃焼によって生じる熱量をより効果的に有効利用することができる。

本発明に係る都市ごみ処理物の燃料化装置の一実施の形態を示す全体構成図である。 都市ごみ処理物の粒度と発熱量の関係を示すグラフである。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る都市ごみ処理物の燃料化装置（以下、「燃料化装置」という）の一実施の形態を示し、この燃料化装置１は、セメント焼成装置２に付設された発酵処理装置３によって製造された都市ごみ処理物Ｔを燃料化するために設けられる。以下、燃料化装置１の構成について説明する前に、セメント焼成装置２及び発酵処理装置３の構成について簡単に説明する。

セメント焼成装置２は、セメント原料Ｒを予熱するためサイクロン２６ａ〜２６ｄを多段に重ねたプレヒータ２６と、セメント原料Ｒを仮焼する仮焼炉２５と、バーナー２２等を備えてセメント原料Ｒを焼成するセメントキルン（ロータリーキルン）２１と、セメントキルン２１から排出されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ２３等で構成される。

発酵処理装置３は、都市ごみＷを発酵させるロータリーキルン（又はロータリードライヤー）３１と、ベルトコンベア等の輸送機３６等で構成され、輸送機３６の後段には、図示を省略するが、磁選機、高ガウス選別機、アルミニウム選別機等の異物を除去するための装置が配置される。

ロータリーキルン３１の入口部には、都市ごみＷを投入する投入口３２と、発酵ガス引出口３４が設けられ、発酵ガス引出口３４には、排気手段として換気用風車（不図示）が配置される。一方、ロータリーキルン３１の出口部には、発酵品取出口３３と、空気吹込口３５とが設けられ、空気吹込口３５には、給気手段として空気吹き込み風車（不図示）が配置される。

燃料化装置１は、発酵処理装置３によって得られた都市ごみ処理物Ｔを、粗粒子Ｃと微粒子Ｆとに選別する選別装置としての風力選別装置１１と、選別した粗粒子Ｃをバーナー２２に吹き込むための吹込配管１２及びブロワ１３（供給装置）と、選別した微粒子Ｆをセメントキルン２１の窯尻に搬送するための搬送装置１４等を備える。

風力選別装置１１は、装置内に配置されたファン（不図示）等によって発生させた風力で都市ごみ処理物Ｔを粗粒子Ｃと微粒子Ｆとに選別するために備えられ、一般的な装置を使用することができる。風力選別装置１１に代えて、比重差選別装置、分級装置等を用いることもできる。

吹込配管１２及びブロワ１３は、粗粒子Ｃをバーナー２２に吹き込むため、粗粒子Ｃの吹込み専用にこれらを設けてもよいし、主燃料である微粉炭の吹込配管に吹込配管１２を合流させたり、ブロワ１３を設置せずに、微粉炭の吹込用ブロワ等を兼用することもできる。

搬送装置１４は、微粒子Ｆをセメントキルン２１の窯尻まで搬送するために備えられ、窯尻において、微粒子Ｆの専用の投入装置、又は他の廃棄物の投入装置等を利用して微粒子Ｆを窯尻に投入することができる。

次に、上記構成を有する燃料化装置１を用いた本発明に係る都市ごみ処理物の燃料化方法について、図１を参照しながら説明する。

発酵処理装置３のロータリーキルン３１の投入口３２に、都市ごみＷをごみ袋のまま投入する。都市ごみＷは、ロータリーキルン３１内を移動し、３日間経過後発酵品取出口３３から発酵処理品を取り出す。発酵中、入口部側では、自然界に生息する発酵菌により、易分解成分の好気的分解作用のような機序によって発酵が進行する。

一方、発酵処理中、発酵ガス引出口３４から、換気用風車によってロータリーキルン３１内の発酵ガスを引き出し、セメント焼成装置２の仮焼炉２５等に導入し、発酵工程で発生するアンモニア等を分解し、排ガスの脱臭を行う。また、空気吹込口３５から空気吹き込み風車によって給気し、ロータリーキルン３１内の好気条件を保ち、好気性菌による発酵を維持する。その後、発酵物は、輸送機３６の後段の磁選機、高ガウス選別機、アルミニウム選別機等で異物が除去された後、適切な粒度に調整され、都市ごみ処理物Ｔとして風力選別装置１１に供給される。

一方、上記セメント焼成装置２では、発酵処理装置３の運転と併行してセメントを製造する。プレヒータ２６における各サイクロン２６ａ〜２６ｄでセメント原料Ｒの予熱を行い、仮焼炉２５で仮焼し、セメントキルン２１で焼成する。

風力選別装置１１において、都市ごみ処理物Ｔを粗粒子Ｃと微粒子Ｆとに選別する。ここで、図２に示すように、都市ごみ処理物Ｔの粒度が大きくなるに従って発熱量が高くなるため、例えば、５０００ｃａｌ／ｋｇ以上の発熱量を有する最大粒径５ｍｍ程度以上の粗粒子Ｃと、最大粒径５ｍｍ程度未満の微粒子Ｆとに選別する。

選別された粗粒子Ｃを吹込配管１２を介してブロワ１３によりバーナー２２に吹き込む。粗粒子Ｃには、廃プラスチック等、発熱量の高い物が多く含まれるため、セメントキルン２１内で燃焼させることで粗粒子Ｃをより効果的に利用することができる。また、廃プラスチック等をセメントキルン２１の内部の高温下で燃焼させることでＰＯＰｓの生成を抑えることもできる。

一方、選別された微粒子Ｆを搬送装置１４によってセメントキルン２１の窯尻に搬送し、投入装置を介して窯尻に投入し、セメント焼成用の燃料として利用する。

尚、上記実施の形態では、都市ごみ処理物Ｔを最大粒径５ｍｍ程度を基準にして粗粒子Ｃと微粒子Ｆとに選別したが、都市ごみ処理物Ｔの性状や、粗粒子Ｃ及び微粒子Ｆの用途等に応じて、最大粒径２０乃至２ｍｍ以上の粗粒子Ｃと、最大粒径２０乃至２ｍｍ未満の微粒子Ｆとに選別することができる。

１ 燃料化装置
１１ 風力選別装置
１２ 吹込配管
１３ ブロワ
１４ 搬送装置
２ セメント焼成装置
２１ セメントキルン
２２ バーナー
２３ クリンカクーラ
２５ 仮焼炉
２６ プレヒータ
２６ａ〜２６ｄ サイクロン
３ 発酵処理装置
３１ ロータリーキルン
３２ 投入口
３３ 発酵品取出口
３４ 発酵ガス引出口
３５ 空気吹込口
３６ 輸送機
Ｃ 粗粒子
Ｆ 微粒子
Ｒ セメント原料
Ｔ 都市ごみ処理物
Ｗ 都市ごみ

Claims (4)

1. 都市ごみを発酵処理した都市ごみ処理物を粗粒子と微粒子とに選別する選別装置と、 該粗粒子をセメントキルンのバーナーに供給する供給装置と、
   前記微粒子を前記セメントキルンの窯尻に投入する投入装置とを備えることを特徴とする都市ごみ処理物の燃料化装置。
2. 前記選別装置は、風力選別装置、比重差選別装置又は分級装置であることを特徴とする請求項１に記載の都市ごみ処理物の燃料化装置。
3. 都市ごみを発酵処理した都市ごみ処理物を粗粒子と微粒子とに選別し、
   該粗粒子をセメントキルンのバーナーで燃料として利用し、
   前記微粒子を前記セメントキルンの窯尻で燃料として利用することを特徴とする都市ごみ処理物の燃料化方法。
4. 前記選別により、最大粒径２０乃至２ｍｍ以上の粗粒子と、最大粒径２０乃至２ｍｍ未満の微粒子とに選別することを特徴とする請求項３に記載の都市ごみ処理物の燃料化方法。

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