JPH01501048A - 廃棄物処理およびそのためのロータリーキルン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 廃棄物処理およびそのためのロータリーキルン５本発明の背景 （１１生主所夏公立 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。

＋２１先丘肢血 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）　、　３，３８３，２２８　（Ｒｅｋ ａｔｅ　ｅｔ　ａｌ）　、　３，９５７，５２８　（Ｏｔｔｅｔ　ａｌ　）およ び４，１１２，０３３　（Ｌｉｎｇｅ　）に記載されている。

座１ＬＢ（社）１！ 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でき、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、前記方法に通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。

−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（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、 酸ベレットを、ペレット中に存在するケイ酸塩が固体の集積物を形成するように 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、集積体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を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６５ ０℃へ加熱され、生成する揮発分リン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定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。固定炭素の一部は、最終 集積体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定炭素の少なくと 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積体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ベレー／　）のための乾燥機 と、 前記のロータリーキルンと、 固体集積体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。

凹皿Ω呈星星脱所 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や。

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ｉ２素含量のグラフである。

嘘しい亘　の−　な゛ 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」４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は処理ユニフト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。生成した集積体は冷却され、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によって供給ホンパー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はガススフラッパ 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すされた（そして改良された熱移動効率のための りフタ−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７）お よび集積体の流れを制御−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、そして集積体を集積体クーラ 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へ送る集積体用排出シュート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。

人−悶体疲 バグミル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流中へ蒸発する。この熱空気は新鮮 な空気を集積体クーラー５９において熱い集積体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。生成する揮発分リンチのガス流はフード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定炭素が酸化される。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炉焼は固体温度を約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、集積体生成物へ望ましい物理的性質を付与する。

熱い集積体キルンから直接垂直な集積体クーラー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。

旦−気体流 新鮮な空気６０は集積体クーラー５９へ入り、そこで熱い集積体から熱を吸収す 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ｔ８２９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。＠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の中心を走るバイブロ２を通って酸化ゾ ーン５２へ供給される。この空気はこのバイブロ２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 スは一部ネツ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合の揮発 分リン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フバ４５へ直接送られる。

Ｃ゛　ガス゛　５゛に占　で云 上の代替法として、酸化／ガラス化ゾーン５２１５３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、 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だ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を経由してガススクラフバ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５２．５３およびクーラー５ ９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０２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を通過するバイブ７０によって酸化ゾ ーン５２０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へ入口バイブ７２を通って供給されることを除き、第２図の ものと一般に同じである。

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上に装架されたソレソれの耐火物内張りチューブ５ ４ａ、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を通るバイブロ２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。

集積体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 および修飾を匁すことができる。

嘴り 国際調査報告 にごＥＸ、ＴＯフ伍ｙπに次＝ａａＬ母λに？＆フゴσｌｎ＄７ＩＣｋＡＬ　ａ ｃＡＴＩｃＮ　Ｎｏ、　ｒ／ＡＵ　８７００３３８２罪（２４９）／１

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．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ため該ペレットを炉またはキ ルンの熱分解ゾーンを通過させ、該ペレットを炉またはキルンの酸化ゾーンを通 過させ、そこで過剰の酸素により廃棄物中の過剰のガスおよび固定炭素の少なく とも一部を酸化し、 ペレット中に存在するケイ酸塩をガラス化し、固体集積体を形成するように、該 ペレットを炉また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。
2. ２．該ペレットはキルンの上流で乾燥機を通過し、ペレット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第１項の方法。
3. ３．集積体はクーラーにおいて空気流によって冷却され、集積体クーラーから排 出された加熱空気は乾燥機へペレットに対して向流に供給される第１項または第 ２項の方法。
4. ４．乾燥機からの排出ガスは二つの流れに分けられ、流れの一方はキルンの酸化 および／またはガラス化ゾーンへ供給される第２項または第３項の方法。
5. ５．ペレットは熱分解ゾーンにおいて揮発性ガスを追い出すため約６５０℃へ加 熱され、熱分解ゾーンは揮発性ガスの少なくとも一部の燃焼とそして酸化ゾーン から熱ガスとによって加熱される第１項ないし第４項のいずれかの方法。
6. ６．熱分解ゾーンからの揮発性ガスは酸化ゾーンおよび／またはガラス化ゾーン において燃焼のため燃料として使用される第１項ないし第５項のいずれかの方法 。
7. ７．残りの揮発性ガスおよび固定炭素は酸化ゾーンにおいて１０００℃以下にお いて燃焼され、酸化ゾーンは酸化ゾーンへ燃料として供給された熱分解ゾーンか らの揮発性ガスの一部により、揮発性ガスと固定炭素の酸化によって加熱される 第１項ないし第６項のいずれかの方法。
8. ８．結合剤は粘度、頁岩、または焼成する時硬いセラミック材料を形成する同様 な材料である第１項ないし第７項のいずれかの方法。
9. ９．バーナー中においてケイ酸塩はガラス化ゾーン中において１２００℃±２０ ０℃においてガラス化され、ガラス化ゾーン中の熱は、ガラス化ゾーンへ燃料ガ スとして供給された熱分解ゾーンからの揮発性ガスと、燃焼空気として乾燥機か ら供給された排出ガスとの燃焼によって供給される第１項ないし第５項のいずれ かのほうほう。
10. １０．熱分解ゾーン中のペレットとガスの流れは向流であり、酸化およびガラス 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併流である第１項ないし 第９項のいずれかの方法。
11. １１．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受け入れ、 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ため該ペレットが加熱 される熱分解ゾーンと、過剰の酸素により廃棄物中の残りの揮発性ガスとそして 固定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 体集積体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の 処理のためのロータリーキルン。
12. １２．熱分解ゾーンは第１の耐火物内張りチューブを備え、酸化およびガラス化 ゾーンは第２の耐火物内張りチューブを備え、 第１のチューブ中のネック部分が熱分解ゾーンから酸化ゾーンヘのペレットの流 れと、酸化ゾーンから熱分解ゾーンヘの熱ガスの向流を制御する第１１項のロー タリーキルン。
13. １３．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、第１１項または第１２項の規定したロータリーキルンと、 固体集積体のためのクーラー を含んでいる廃棄物の処理装置。
14. １４．キルンの少なくとも一つのゾーン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に供給され、 乾燥機からの排出ガスの少なくとも一部が燃焼空気としてキルンの酸化ゾーンお よび／またはガラス化ゾーンへ供給される第１３項の装置。
15. １５．酸化ゾーンからの熱ガスの一部か熱分解ゾーンを加熱するために熱分解ゾ ーンへ供給され、廃棄物から追い出された揮発性ガスの一部が熱分解ゾーンにお いて燃焼される第１４項の装置。
16. １６．熱分解ゾーンからの揮発性ガスは乾燥機から燃焼空気として供給された排 出ガスの一部と組合せてガラス化ゾーンを加熱するため燃焼される第１５項の装 置。
17. １７．添付図面の第１、２および５図、または第１、３、５、６（ａ）および６ （ｂ）図、または第１、４、５、６（ａ）および６（ｂ）を参照して実質的にこ れまで記載した廃棄物の処理方法。
18. １８．添付図面の第１、２、５、６（ａ）もしくは６（ｂ）図、または第１、３ 、５、６（ａ）もしくは６（ｂ）図、または第１、４、５、６（ａ）もしくは６ （ｂ）を参照して実質的にこれまで記載した廃棄物の処理装置。
19. １９．添付図面の第２図または第３図または第４図を参照して実質的にこれまで 記載した廃棄物の処理のためのロータリーキルン。