JPH083566A - 廃棄物炭化処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小規模な炭化炉による塩化ビニル等の酸性ガ
ス発生源を含む有機廃棄物の連続炭化処理を可能とし、
発生酸性ガスを付帯設備を設置せずに炉中で効率よく捕
捉、中和できる廃棄物の炭化処理方法の提供。 【構成】 炭化炉のホッパー及び炭化残渣排出部にそれ
ぞれロータリーバルブ設け、ホッパーのロタリーバルブ
を介して塩化ビニル等の酸性ガス発生源を含む有機廃棄
物と中和剤を投入し、炭化残渣排出部のロタリーバルブ
を介して炭化残渣を炉外へ排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塩化ビニル樹脂等の酸
性ガス発生源を含む主として有機物から構成され廃棄物
の減量、減容炭化処理において、タ−ルの発生をおさ
え、処理物が連続的に投入でき、従来の方法のごとく酸
中和用の付加的装置を必要としない無煙無臭の炭化処理
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックや紙等の有機性廃棄物を加
熱して減量、減容化処理する方法として、酸素（空気）
の存在下に該廃棄物を燃焼させる方法と酸素（空気）欠
乏状態で該廃棄物を炭化させる方法とがある。ところ
で、煤や煙、悪臭の発生が問題となる市街地においては
大規模の廃棄物処理装置を設置することは立地上（設置
場所の確保）及び安全性の観点から困難であるが、比較
的小規模な装置であれば市街地の設置も可能である。

【０００３】比較的小規模の有機性廃棄物処理装置を設
置する場合、燃焼炉よりも酸素欠乏状態で処理する炭化
炉の方が安全性及び処理により発生するガス量が少なく
後処理工程が簡単化できる、炭化残渣を活性炭や炭とし
て再利用できる等の利点が多い。しかしながら、従来の
炭化炉では、処理中に蓋を開けると高温の酸素欠乏雰囲
気中に急激に酸素が導入され爆発の危険性があるために
連続運転は不可能で、回分式に運転せざるを得ない問題
点がある。さらに、炭化処理により生成したタールが装
置の温度、圧力等の検知部等に付着したり、装置の配管
を閉塞したり、タールの後始末等の問題点がある。

【０００４】また、燃焼炉及び炭化炉の共通の問題点と
しては、塩化ビニル樹脂等の酸性ガス発生源を含む有機
性廃棄物を加熱して減量、減容化処理する場合、発生す
る酸性ガス（塩化水素等の）を捕捉中和する必要がある
ことである。酸捕捉方法は大別すると、粉体状のアルカ
リと酸性ガスとを直接反応させる乾式法と水またはアル
カリ水溶液に酸性ガスを吸収させる湿式法とがある。そ
して乾式法には、炉内で中和する方式と炉外で中和する
方式があり、湿式法は炉外で中和を行っている。大型の
装置では湿式法も乾式法も共に実用化されている。しか
しながら、小型の装置にこれらの方法を適用すると、乾
式法では酸性ガスの捕捉率が低く、湿式法では水温の上
昇を防ぐのが困難で実用化の障害になっていた。特に燃
焼炉では、炉内に直接アルカリ粉末を投入する方法は付
加設備を要せず最も簡便な方法であるが、処理物と十分
混合しないと効果がないので実用化されなかった。ま
た、炭化炉においては回分式運転であり、運転の途中で
蓋を開けてアルカリを投入することは急激な酸素の流入
を招き、爆発の危険性があるため実質的に不可能であっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、少規模な炭化炉を用いた塩化ビニル樹脂等の酸性ガ
ス発生源を含む有機性廃棄物の連続炭化処理を可能と
し、付帯設備や付加的な作業を必要としない発生酸性ガ
スの中和効率の高い廃棄物処理方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、塩化ビ
ニル樹脂等の無機酸発生源を含む有機物を主体とする廃
棄物を、酸素欠乏状態で加熱する小規模炭化炉を用いて
炭化処理するに際し、炭化炉の炉頂部に設けたロータリ
ーバルブを介して廃棄物と中和剤を投入し、炉底部に設
けたロータリーバルブ介して炭化残渣を排出することを
特徴とする廃棄物炭化処理方法を用いることにより達せ
られる。

【０００７】

【作用】炭化炉の頂部及び底部にロータリーバルブを設
けるこにより、連続的に廃棄物を投入し、連続的に炭化
残渣を炉外へ排出させることができ、炭化炉の連続運転
が可能となる。また、廃棄物と中和剤を炉内に投入する
ことにより炭化処理により発生する酸性ガスを高効率で
捕捉でき、付帯設備を設けることなく酸性ガスの中和が
達成される。さらに、炭化炉内に発生ガスの冷却部を設
けることにより、高沸点のタールが蒸発してガス化した
成分も炉内で凝縮するので、タールの炉外への排出は防
止される。

【０００８】

【好ましい実施態様】以下に好ましい実施態様を挙げて
本発明を詳しく説明する。本発明で使用する炭化炉に
は、炉頂部の廃棄物投入部（ホッパー）及び炉底部の炭
化処理物（以下では炭化残渣と称する）の排出部にロー
タリーバルブが設置されており、炉頂部のロータリーバ
ルブを介して廃棄物と中和剤が炉内に投入される。ま
た、炉底部のロータリーバルブを介して炭化処理された
廃棄物の残渣（炭化残渣）は炉外へ排出される。ロータ
リーバルブを炭化炉に設置したことにより、炭化炉の運
転中における廃棄物及び中和剤の投入、炭化残渣の排出
が可能となる。廃棄物投入口及び炭化残渣排出口とロー
タリーバルブとの間は、必ずしも十分な気密性を有する
必要はなく、場合によっては、少量の酸素（空気）の炉
内への流入は好ましい処理結果をもたらすことがある。

【０００９】本発明で使用するロータリーバルブは、従
来公知のものが使用でき、特に制限されないが、ホッパ
ー部に設けられるロータリーバルブは処理物の噛み込み
による詰まりを防止するために、ポリウレタン等の耐摩
耗性に優れた材料でできた羽根等の柔軟性のある回転羽
根を有するものが好ましく、炉底部のロータリーバルブ
は排出する炭化残渣の温度が高いので、水冷等により冷
却できるものが好ましい。

【００１０】本発明で処理する廃棄物は、塩化ビニル樹
脂等のハロゲン原子を含有し、炭化処理によって塩化水
素等の酸性ガスの発生源となるものを含むプラスチック
や紙等の有機性廃棄物である。発生した酸性ガスを極め
て効率よくかつ簡便に捕捉、中和するためには、中和剤
は廃棄物と一緒に炭化炉に投入されることが必要であ
る。中和剤は、通常粉末、顆粒の形で所定量廃棄物に添
加されるが、場合によっては水性懸濁液や水溶液のかた
ちで廃棄物に添加されて、廃棄物と共に炉内に投入され
る。中和剤を粉末あるいは顆粒で使用する場合、体積あ
たりの比表面積があまり小さいと中和反応が十分進行し
ないので、比表面積は６ｃｍ² ／ｇ 以上であるのが好
ましい。中和剤と廃棄物は予め所定割合で混合してから
炭化炉に投入しても、ホッパーへ廃棄物と中和剤をそれ
ぞれ所定量ずつ供給しながら炉へ投入しても構わない。

【００１１】中和剤としては、従来から廃棄物の燃焼処
理や炭化処理において使用されている中和剤が使用でき
特に限定されない。例えば、ナトリウム、カリウムある
いはカルシウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属
の水酸化物、酸化物もしくは炭酸塩等が用いられるが、
取り扱いの容易さ、価格の点から水酸化ナトリウム、酸
化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウムが特
に適している。中和剤の使用量は、発生が予想される塩
化水素等の酸性ガスの中和当量ないしその倍量程度まで
が適当である。これ以上の量を使用しても酸性ガスの捕
捉、中和効率は変わらず、非経済的であるばかりでな
く、中和剤の後処理が必要となり好ましくない。

【００１２】本発明では、炭化炉全体を加熱して廃棄物
の炭化処理を連続的に行なう場合にも効果があるが、炉
の一部のみ、特に底部のみを加熱すること等によって、
発生ガス（高沸点のタールの気化物も含まれる）を炉の
上部の加熱していない部分で冷却してタ−ルを凝縮させ
る等の炉内に発生ガス冷却部を有する装置に適用した場
合に特に塩化水素等の酸性ガスの捕捉率が高くなり有効
である。このような炉の上部に冷却空間を有する炭化炉
においては、中和剤を水溶液あるいは水懸濁液として廃
棄物に添加して炉内に投入することにより冷却効果が上
がり、タールの凝縮が促進されると共に酸性ガスの捕
捉、中和効率も高められる。炭化炉内の冷却部は、上記
のような炭化炉の一部のみを加熱し、非加熱部分は断熱
材で覆わず空冷可能としたり、炉内に冷却不活性ガスを
導入することによりあるいは冷却器を設置すること等に
より発生ガスを冷却することが可能な空間を炉内に設け
ることができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の１実施例を示す図１に基づい
て本発明を更に具体的にに説明する。 実施例 本実施例では家庭用ゴミの炭化処理について説明する。
このゴミは仕分けした結果、卵パック、牛乳の空き箱、
ちり紙、各種トレー、古紙、包装材料等よりなり、含水
率は１０％程度であった。なお粗大なゴミはロータリー
バルブ通過可能なように切断して用いた。このゴミ８
を、図１の炭化炉（内容積４００リットル）１の頂部の
ホッパー２に設けられたロータリーバルブ３を通して炉
内に投入する。炉内の容積の約８５％をゴミ（重量３５
ｋｇ）で満たした後、炉下部のみに設置した加熱ヒータ
ー（加熱ヒーターは６ＫＷ時）４により開始した。加熱
炉は下部の加熱ヒーターが設置された部分（炉長の約１
／４）のみを断熱材５で覆い、これ以外の部分は炉内が
外気により空冷されるように断熱材の覆いは設けなかっ
た。炉内は、配管１２を通じてブロアー（排気量０．４
ｍ³ ／分）の吸引により水柱８０ｃｍの減圧になってい
る。処理するゴミ中の塩化ビニル樹脂製品の量は５重量
％と推定した。ゴミ３５ｋｇに含まれる塩化ビニル樹脂
の量は、約１．７５ｋｇで、これから発生する塩化水素
ガスを中和するに必要な中和剤（本実施例では炭酸カル
シウムを使用する）の理論量は、約２．５ｋｇである
が、実際には３ｋｇを使用した。

【００１４】使用した炭酸カルシウムは１５メッシュ通
過の軽質炭酸カルシウムで、ゴミを炭化炉に投入するの
に合わせて、定量粉体供給装置１５を使用してホッパー
を通じて炉内に供給した。これにより炭酸カルシウムは
良好に混合された。加熱を開始してから２７分で炉底部
の加熱部内壁の温度は２８０℃に上昇した。この温度で
１時間処理した後、ホッパー２のロータリーバルブ３と
炭化残渣排出部６のロータリーバルブ７の運転を開始し
ゴミと中和剤の連続投入、炭化残渣の連続排出を開始し
た。ロータリーバルブ３のゴミ投入容量対ロータリーバ
ルブ７の炭化残渣排出容量の比が４／１となるようにロ
ータリーバルブ３の回転速度を超音波レベル計Ｌ１で制
御した。炉出口９から排出されるガスは容量３０リット
ルのタンクに水２０リットルをいれた塩化水素ガス吸収
タンク１０、１１を経、ブロアーで吸引されたガスは都
市ガスコンロ１４で燃焼させた。

【００１５】ロータリーバルブ運転開始後５時間で加熱
炉の運転を停止した。この間、炉出口９のガス温度（Ｔ
１）は１２０度を越えることはなかった。またロータリ
ーバルブの運転を開始してから一時間当たりのゴミ（含
水率１０％）処理量は３６ｋｇであり、炭化残渣の量は
１０ｋｇであった。この実験の開始から運転停止の間、
なんらの臭気も感ぜず、煙も発生しなかった。運転停止
後、タンク１０、１１を開けて内容水を調べたところ、
水の色が黄色くなっていたがタールないし油状物の浮遊
は認められなかった。水のｐＨを測定したところタンク
１０で５．９、タンク１１で６．２であった。タールは
ブロアー１３や配管１２中にも認められなかった。

【００１６】比較例 炭酸カルシウムを使用しない以外は実施例と同じ実験を
繰り返した。この実験の場合、炉下部加熱部の内壁の温
度は加熱を始めてから２９分で２８０度に上がり、この
温度を保つよう制御した。２８０℃で一時間処理した
後、ロータリーバルブの運転を開始した。ロータリーバ
ルブ運転開始後５時間で加熱炉の運転を停止した。この
間炉出口９でのガス温度（Ｔ１）は１２０℃を越えるこ
とはなかった。またロータリーバルブの運転を開始して
から一時間当たりのゴミ（含水率１０％）処理量は３２
ｋｇであり、炭化残渣の量は９ｋｇであった。この実験
の開始から運転停止の間、なんらの臭気も感ぜず、煙も
発生しなかった。運転停止後、タンク１０、１１を開け
て内容水を調べたところ、水の色が黄色くなっていたが
タールないし油状物の浮遊は認められなかった。水のｐ
Ｈを測定したところタンク１０で１．９、タンク１１で
５．２であった。タールはブロアー１３や配管１２中に
も認められなかった。

【００１７】

【発明の効果】本発明の方法によれば、小規模な炭化炉
において、廃棄物の投入及び炭化残渣の排出をロータリ
ーバルブを介して行うことにより炭化炉の連続運転が可
能となるばかりでなく、中和剤の連続投入も可能とな
り、塩化水素ガス等の酸性ガスの炉内での捕捉、中和が
極めて簡単かつ効率よく行われ、酸性ガスの炉外への排
出が防止される。さらに、炭化炉内に発生ガスの冷却部
を設けることによりタールの炉外への排出が防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施例で使用する装置の断面図である。

【符号の説明】

１．加熱炉 １０．塩化水素
ガス吸収タンク ２．ホッパー １１．塩化水素
ガス吸収タンク ３．ロータリーバルブ １２．配管 ４．加熱ヒーター １３．ブロアー ５．断熱材 １４．ガスコン
ロ ６．炭化残渣排出部 １５．定量粉体
供給装置 ７．ロータリーバルブ １６．ゴミ供給
コンベヤベルト ８．ゴミ １７．炭化残渣
移送コンベヤベルト ９．炉出口 Ｌ１：超音波レ
ベル計 Ｔ１：温度センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｂ 47/06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塩化ビニル樹脂等の酸性ガス発生源を含
   む有機物を主体とする廃棄物を、酸素欠乏状態で加熱す
   る小規模炭化炉を用いて炭化処理するに際し、炭化炉の
   頂部に設けたロータリーバルブを介して廃棄物と中和剤
   を投入し、炉底部に設けたロータリーバルブ介して炭化
   残渣を排出することを特徴とする廃棄物炭化処理方法。
2. 【請求項２】 中和剤を粉末、顆粒、水溶液または水懸
   濁液を炭化炉に投入する請求項１に記載の廃棄物炭化処
   理方法。
3. 【請求項３】 炭化炉内に発生ガスの冷却部を有する請
   求項１に記載の廃棄物炭化処理方法。