JPH11197454A

JPH11197454A - 加熱発生ガスの処理方法

Info

Publication number: JPH11197454A
Application number: JP10004699A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Okuyama; 契一奥山; Yoshinari Fujisawa; 能成藤沢; Toshihiko Iwasaki; 敏彦岩崎; Shigeki Yamazaki; 茂樹山崎; Teruo Tatefuku; 輝生立福; Takashi Yokoyama; 隆横山; Yasuo Suzuki; 康夫鈴木; Morikazu Abe; 盛一阿部; Yoji Ogaki; 陽二大垣
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】有機物または含炭素化合物、および、塩素化
合物を含有する物質を、３５０℃以上の熱媒の投入また
は３５０℃以上の加熱面により、被加熱物質の燃焼を伴
わずに加熱する方法において、排出ガス中に有機塩素化
合物を含有させない。【解決手段】加熱容器１ｂに、有機物または含炭素化
合物、および、塩素化合物を含有する物質である被加熱
物２、ならびに、３５０℃以上の熱媒５を投入し、被加
熱物２の燃焼を伴わずに加熱し、加熱物９を排出する。
加熱容器１ｂ内で被加熱物２から発生したガスを含むガ
スを、冷却器１１を用いて２００℃以下に冷却し、次い
で、活性炭充填層１２を通過させ、しかる後に、排出ガ
ス１０を排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、広くは食品およ
び食品原料、ならびに、ごみまたはごみの焼却残渣等の
廃棄物の乾燥、殺菌、性状変化等の方法に関するもので
あり、特に、ごみ固形化燃料（「ＲＤＦ」という）の製
造プロセスおよびコンポストの製造プロセスの中に含ま
れている乾燥工程における加熱発生ガスの処理方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】産業用に用いられる加熱装置は、被加熱
物質に意図しない性状変化を生じさせる温度域に入らな
い限り、経済性を念頭に置き、熱効率を高く、また小型
にすることを主眼に設計されている。

【０００３】その一例を以下に示す。一般廃棄物または
産業廃棄物からごみ固形化燃料（ＲＤＦ）を製造するプ
ロセスや、厨芥ごみや有機汚泥からコンポストを製造す
るプロセスには、乾燥工程が含まれるのが通常である。
この乾燥工程には、プロパンまたは天然ガスあるいは灯
油または重油等を燃焼させて熱風を発生し、これに被乾
燥物を直接接触させて加熱する形式の加熱装置が使用さ
れることが多い。最も多く使用されるロータリーキルン
型の直接加熱型乾燥装置を図７に示す。図７に示すよう
に、被加熱物２は、回転ドラム１ａの内部に、投入装置
３によって定量供給される。ここで、熱風と被加熱物と
の接触効率を上げ、乾燥効率を上げるために、回転ドラ
ム１ａの中央で攪拌羽根４を軸を中心にして回転させ、
被加熱物を攪拌する場合もある。

【０００４】燃料６ａおよび燃焼用空気６ｂを熱風炉７
に供給して熱風を発生させ、これを直接被加熱物２に吹
き付けて乾燥を行う。被加熱物２は、排出装置８より生
成物９として排出する。また、供給した熱風は、発生し
た水蒸気とともに、誘引ファンを通し、排出ガス１０と
して排出する。

【０００５】熱風炉７で発生する熱風の温度は、６００
〜１５００℃程度であるが、これを被加熱物と接触させ
ると発火する場合がある。このため、排出ガス１０の一
部を循環パイパス１６を通じて再び加熱装置（回転ドラ
ム１ａ）内に戻すことにより、熱風の温度を下げる。２
０ｗｔ．％以上の水分を含む被加熱物と接触する直前の
熱風の温度は、通常３５０〜６００℃程度であり、これ
が被加熱物と接触し終わった後のガス温度は７０〜２０
０℃程度である。また、加熱装置出口の被加熱物の温度
は、通常、ガス温度より低く、７０℃程度である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの加熱プロセス
においては、次に示す理由により、ポリクロロベンゼン
類やポリクロロフェノール類等の有機塩素化合物の発生
はないものと思われていた。

【０００７】含水率の高い被加熱物自体の温度は上
がらない。有機塩素化合物の構成元素である塩素を供給するた
めに必要とされる加熱装置排ガス中のＨＣｌ（塩化水
素）濃度は、通常１０ｐｐｍ以下程度と低い。

【０００８】有機塩素化合物は、被加熱物の燃焼ガ
スの冷却過程において合成されることが知られており、
このとき飛灰が触媒としての機能を果たしている。加熱
プロセスではこの飛灰が存在しない。

【０００９】しかしながら、この加熱プロセスにおける
有機塩素化合物の発生挙動を詳細に検討したところ、加
熱装置出口において有機塩素化合物が検出されることも
有り得ることが判明した。これは、次に示す理由によ
る。

【００１０】被加熱物自体の平均温度は上がらなく
ても、局部の過熱により雰囲気ガス中に揮散する有機物
は存在し、雰囲気ガスの温度は有機塩素化合物を合成す
るのに充分である。

【００１１】ＨＣｌ濃度は、１０ｐｐｍ以下程度で
あっても、数μｇ／Ｎｍ³程度の有機塩素化合物を合成
するのに充分である。生成量は少ないが、無触媒下でも有機塩素化合物は
合成し得る。

【００１２】有機塩素化合物の発生量は、熱効率を高
く、また、装置を小型化するために、加熱装置に投入す
る熱媒の温度を高くするほど高くなることがわかった。
特に、熱媒の温度が３５０℃以上になると、発生量は顕
著である。電気ヒーターに電気を通電すること等により
加熱した面（以下、「加熱面」という）による加熱にお
いても、加熱面の温度が３５０℃以上になると、同じ理
由により有機塩素化合物の発生量が顕著に多くなる。

【００１３】従って、この発明の目的は、有機物または
含炭素化合物、および、塩素化合物を含有する物質を、
３５０℃以上の熱媒の投入または３５０℃以上の加熱面
により、被加熱物質の燃焼を伴わずに加熱する方法にお
いて、加熱により発生する排出ガス中に有機塩素化合物
を含有させない方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、有機物または
含炭素化合物、および、塩素化合物を含有する物質を、
３５０℃以上の熱媒の投入または３５０℃以上の加熱面
により、被加熱物質の燃焼を伴わずに加熱する方法にお
いて、加熱により発生する排出ガス中に有機塩素化合物
を含有させないものであり、次のような構成からなって
いる。

【００１５】請求項１記載の発明は、有機物または含炭
素化合物、および、塩素化合物を含有する物質を、３５
０℃以上の熱媒の投入または３５０℃以上の加熱面によ
り、被加熱物質の燃焼を伴わずに加熱する方法におい
て、前記被加熱物質から発生したガスを含むガスを２０
０℃以下に冷却し、次いで、活性炭を充填した層を通過
させることに特徴を有するものである。

【００１６】請求項２記載の発明は、有機物または含炭
素化合物、および、塩素化合物を含有する物質を、３５
０℃以上の熱媒の投入または３５０℃以上の加熱面によ
り、被加熱物質の燃焼を伴わずに加熱する方法におい
て、前記被加熱物質から発生したガスを含むガス中に活
性炭粉末を吹き込み、次いで、前記ガスを２００℃以下
の温度でバグフィルターによって除塵することに特徴を
有するものである。

【００１７】請求項３記載の発明は、有機物または含炭
素化合物、および、塩素化合物を含有する物質を、３５
０℃以上の熱媒の投入または３５０℃以上の加熱面によ
り、被加熱物質の燃焼を伴わずに加熱する方法におい
て、前記被加熱物質から発生したガスを含むガスを燃焼
炉に導入し、前記燃焼炉において１０００℃以上の温度
を保持した状態で１秒以上滞留させることまたは８００
℃以上の温度を保持した状態で２秒以上滞留させること
に特徴を有するものである。

【００１８】請求項４記載の発明は、有機物または含炭
素化合物、および、塩素化合物を含有する物質を、３５
０℃以上の熱媒の投入または３５０℃以上の加熱面によ
り、被加熱物質の燃焼を伴わずに加熱する方法におい
て、前記被加熱物質から発生したガスを含むガスを湿式
スクラバーを用いて洗浄することに特徴を有するもので
ある。

【００１９】次に、上記構成によるこの発明の作用につ
いて説明する。有機物または含炭素化合物、および、塩
素化合物を含有する物質を、３５０℃以上の熱媒の投入
または３５０℃以上の加熱面により、被加熱物質の燃焼
を伴わずに加熱する場合、有機塩素化合物が発生する場
合がある。特に、廃棄物の直接加熱型乾燥装置で通常使
用されている加熱装置の投入熱風温度は３５０〜６００
℃程度であるが、この温度域で被加熱物を乾燥させる
と、被加熱物の種類によっては無視できない濃度の有機
塩素化合物が発生する。

【００２０】この被加熱物から発生したガスを含むガス
中に存在する有機塩素化合物を、活性炭で吸着除去、ま
たは、高温で分解、または、水で充分に洗浄して除去
し、処理後のガスを大気放散することにより、加熱によ
り発生する排出ガス中に有機塩素化合物を含有させない
ことが可能になる。

【００２１】また、３５０℃以下の熱媒の投入または３
５０℃以下の加熱面により、被加熱物質の燃焼を伴わず
に加熱する場合においても、加熱装置内部の被加熱物の
表面温度が局部的に２００℃を超えることがある。この
とき、被加熱物の種類によっては、排出ガス中に有機塩
素化合物が含有されている。この場合も、被加熱物から
発生したガスを含むガス中に存在する有機塩素化合物
を、活性炭で吸着除去、または、高温で分解、または、
水で充分に洗浄して除去し、処理後のガスを大気放散す
ることにより、有機塩素化合物を排出ガス中に含有させ
ないことが可能になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。〔第１の実施の形態〕図１は、この発明の第１の実施の
形態に係る加熱装置を示す工程図である。図１に示すよ
うに、加熱装置においては、加熱容器１ｂに被加熱物２
および熱媒５を投入し、生成物９および排出ガス１０を
排出するようになっている。加熱容器１ｂは、熱媒５を
直接的に被加熱物２と接触させる１重構造でも、間接的
に被加熱物２と接触させる二重構造でもよい。熱媒５
は、気体または液体のいずれでもよい。加熱容器１ｂの
加熱方法は、熱媒５の投入による方法を用いる。また
は、これに代わり、電気ヒーター等の加熱面を用いる方
法によってもよい（図示せず）。また、加熱容器１ｂ内
の圧力は、正圧または負圧のどちらでもよい。

【００２３】加熱容器１ｂ内で被加熱物から発生したガ
スを含むガスを、冷却器１１を用いて２００℃以下に冷
却した後、活性炭充填層１２を通過させる。特に、冷却
器１１を用いなくてもガス温度が２００℃以下になる場
合は、冷却器の設置は不要である。また、活性炭充填層
１２は、固定層でも移動層でもよい。固定層の場合は、
充填した活性炭の吸着性能の劣化が生じたら劣化活性炭
の交換を行う。移動層の場合は、劣化した活性炭を連続
して、または、間欠的に少量ずつ抜き出しつつ新しい活
性炭の補充を行うものであり、層全体の高い活性を保っ
たまま連続した運転が可能である。活性炭充填層１２の
温度は、２００℃を超えた温度域では活性炭が充分な吸
着性能を示さないため、好ましくない。

【００２４】加熱容器１ｂ内で被加熱物２から発生した
ガスを含むガス中に水蒸気が含まれる場合、活性炭充填
層１２の温度は、１００℃より高く２００℃以下とする
のが望ましい。ガス中に含まれる共存物質により水の凝
縮点が１００℃以上となる場合は、その凝縮点より高い
温度且つ２００℃以下とする。加熱容器１ｂ内で被加熱
物から発生したガスを含むガス中に含まれる水の凝縮点
は通常１００℃なので、ここでは１００℃として記す。
充填層１２内に１００℃より高い温度帯と１００℃以下
の温度帯を共存させると、１００℃より高い温度帯でガ
ス中に含まれていた水蒸気が１００℃以下の温度帯で凝
縮し、充填層１２の閉塞が生じるため、好ましくない。

【００２５】また、活性炭充填層１２全域を１００℃以
下の温度域とすることも可能であるが、このためには、
充填層１２の上流に気液分離器を設置することが必要と
なり、これにより凝縮水を分離したガスを充填層１２に
通過させる。この場合、上記のような凝縮水による閉塞
は避けられるものの、分離した凝縮水中に含まれる有機
塩素化合物の処理が必要となる。更に、充填層１２内の
温度勾配はできるだけ小さくしなければならない。温度
勾配が大きいと、飽和蒸気圧の差による結露が生じ、活
性炭の吸着性能の劣化が生じたり、充填層１２が閉塞す
るためである。凝縮水中に含まれる有機塩素化合物の処
理には、例えば紫外線による分解や活性炭による吸着除
去等の手段を用いることができる。

【００２６】加熱容器１ｂ内で被加熱物２から発生した
ガスを含むガス中に水蒸気が含まれない場合、または、
含まれていても微量であり露点以上の温度で活性炭充填
層１２を通過させることができる場合は、充填層１２の
温度は、２００℃以下であればよい。

【００２７】なお、活性炭充填層１２に導入するガス中
にダストが含まれる場合は、充填層１２の前にバグフィ
ルター等の除塵装置を設置することが好ましい。〔第２の実施の形態〕図２は、この発明の第２の実施の
形態に係る加熱装置を示す工程図である。被加熱物２の
加熱方法は第１の実施の形態と同様である。加熱容器１
ｂ内で被加熱物２から発生したガスを含むガスを、冷却
器１１を用いて冷却した後、活性炭粉末１３を吹き込
み、２００℃以下の温度でバグフィルー１４を通過させ
除塵する。２００℃以下の温度で有機塩素化合物を吸着
除去することができる。特に冷却器１１を用いなくても
バグフィルター１４の入口のガス温度が２００℃以下に
なる場合は、冷却器の設置は不要である。活性炭粉末１
３の吹き込み量は、吹き込んだ後のガス中の濃度が０．
１〜１０ｇ／Ｎｍ³程度になるのが適当である。バグフ
ィルター１４で捕集した固形物は、パルスジェットまた
は逆洗等の手段により払い落としを行ない、連続して、
または、間欠的に、回収ダスト１５として抜き出しを行
う。

【００２８】〔第３の実施の形態〕図３は、この発明の
第３の実施の形態に係る加熱装置を示す工程図である。
被加熱物２の加熱方法は第１の実施の形態と同様であ
る。加熱容器１ｂ内で被加熱物２から発生したガスを含
むガスを、燃焼炉１６に導入し、１０００℃以上の温度
を保持した状態で１秒以上滞留または８００℃以上の温
度を保持した状態で２秒以上滞留させる。１０００℃以
上で１秒以上または８００℃以上で２秒以上の滞留で有
機塩素化合物を分解することができる。分解燃焼炉１６
へは、燃料６ａおよび空気６ｂを投入し、安定燃焼を行
う。燃料６ａとしては、プロパンまたは天然ガスあるい
は灯油または重油等を用いることができる。排出ガス１
０は速やかに冷却し、必要に応じてガス浄化装置を通し
た後、大気放散する。

【００２９】また、燃焼炉１６として、加熱装置に併設
の、一般廃棄物または産業廃棄物用の焼却炉、石炭等固
体燃料焚、油焚またはガス焚等の燃料焚ボイラ、あるい
は、加熱炉等の工業炉等を使用することもできる。これ
らの炉内に、加熱容器内で被加熱物から発生したガスを
含むガスを導入し、１０００℃以上の状態で１秒以上ま
たは８００℃以上の状態で２秒以上滞留させる。排出ガ
ス１０は、これらの燃焼炉に付属したガス浄化装置によ
り浄化される。

【００３０】〔第４の実施の形態〕図４は、この発明の
第４の実施の形態に係る加熱装置を示す工程図である。
被加熱物の加熱方法は、第１の実施の形態と同様であ
る。加熱容器１ｂ内で被加熱物２から発生したガスを含
むガスを、湿式スクラバー１７で洗浄する。湿式スクラ
バー１７には、必要に応じ洗浄水１８の供給を行ない、
湿式スクラバー１７の内部で洗浄水の循環を行う。汚染
水は、連続して、または、間欠的に、排水１９として抜
き出しを行う。

【００３１】

【実施例】次に、この発明の実施例を説明する。被加熱
物を一般廃棄物とした、第１の実施の形態における実施
例を以下に示す。図５は、本実施例に係る加熱装置を示
す概略断面図である。わずかに出口側を下げて設置した
加熱用二重管１ｃの内部に、細かく破砕した被加熱物
（一般廃棄物）２を、投入装置３によって定量供給す
る。装置（加熱用二重管１ｃ）の内部には、パージガス
として酸素と窒素とを１２（酸素）：８８（窒素）の割
合で混合したガス６を供給する。加熱用二重管１ｃの中
央で、攪拌羽根４を軸を中心にして回転させ、被加熱物
２を攪拌すると同時に下流に送る。加熱用二重管１ｃの
ジャケット部には、所定温度に加熱した高沸点熱媒５を
流し、内部の被加熱物２を加熱する。ジャケット部の高
沸点熱媒５の温度は熱電対２０により測定し、これを加
熱温度とする。加熱用二重管１ｃの外周には電気ヒータ
ー２１を巻き、必要に応じて高沸点熱媒５の加熱を行
う。乾燥した生成物９は排出装置８より排出する。加熱
用二重管１ｃから排出されるガス１０は、水冷管２２に
より２００℃以下になるまで冷却し、活性炭充填層１２
を通した後に放散する。この活性炭充填層１２の効果を
明らかにするために、活性炭充填層１２を通す前のガス
をサンプリングし、有機塩素化合物濃度の測定を行な
い、次いで、活性炭充填層１２を通過後のガスをサンプ
リングし、有機塩素化合物の濃度の測定を行った。

【００３２】実施条件を以下に示す。被加熱物種類：一般廃棄物被加熱物投入量：１ｋｇ／ｈ投入被加熱物含水率：４０〜５０ｗｔ．％生成物含水率：５〜１５ｗｔ．％排出ガス量：１Ｎｍ³／ｈ（乾ガス）活性炭種類：破砕炭（粒度４ｍｍ以下）活性炭充填層容積：３Ｌ活性炭充填層内温度：１６０℃ まず、活性炭充填層１２を通す前の排ガス（被加熱物質
から発生したガスを含むガス）をサンプリングしたとき
の、排ガス中のダイオキシン類濃度を図６の白丸印
（○）で示す。加熱温度が３５０℃以上のとき、排出ガ
ス中に有機塩素化合物が検出された。また、加熱温度の
上昇に伴い、有機塩素化合物濃度も増大し、加熱温度が
４００℃以上のときの濃度は無視できない値であった。

【００３３】これに対し、活性炭充填層１２通過後の排
ガス（被加熱物質から発生したガスを含むガス）をサン
プリングしたときの、排出ガス１０中のダイオキシン類
濃度を図６の黒丸印（●）で示す。いずれの加熱温度に
おいても、排出ガス中の有機塩素化合物濃度はほぼ定量
下限値であった。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、有機物または含炭素化合物、および、塩素化合物を
含有する物質を、３５０℃以上の熱媒の投入または３５
０℃以上の加熱面により、被加熱物質の燃焼を伴わずに
加熱する方法において、加熱により発生する排出ガス中
に有機塩素化合物を含有させないことが可能となり、か
くして、有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態に係る加熱装置を
示す工程図である。

【図２】この発明の第２の実施の形態に係る加熱装置を
示す工程図である。

【図３】この発明の第３の実施の形態に係る加熱装置を
示す工程図である。

【図４】この発明の第４の実施の形態に係る加熱装置を
示す工程図である。

【図５】この発明の実施例に係る加熱装置を示す概略断
面図である。

【図６】この発明の実施例に係る加熱容器に投入する熱
風の温度と活性炭充填層前後のガス中の有機塩素化合物
濃度との関係を示すグラフである。

【図７】従来の加熱装置の一例を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１ａ：回転ドラム１ｂ：加熱装置１ｃ：加熱用二重管２：被加熱物３：投入装置４：攪拌羽根５：熱媒６ａ：燃料６ｂ：空気７：熱風炉８：排出装置９：生成物１０：排出ガス１１：冷却器１２：活性炭充填層１３：活性炭粉末１４：バグフィルター１５：回収ダスト１６：燃焼炉１７：湿式スクラバー１８：洗浄水１９：排水２０：熱電対２１：電気ヒーター２２：水冷管

フロントページの続き (72)発明者山崎茂樹東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者立福輝生東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者横山隆東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者鈴木康夫東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者阿部盛一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者大垣陽二東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機物または含炭素化合物、および、塩
素化合物を含有する物質を、３５０℃以上の熱媒の投入
または３５０℃以上の加熱面により、被加熱物質の燃焼
を伴わずに加熱する方法において、前記被加熱物質から
発生したガスを含むガスを２００℃以下に冷却し、次い
で、活性炭を充填した層を通過させることを特徴とする
加熱発生ガスの処理方法。
【請求項２】有機物または含炭素化合物、および、塩
素化合物を含有する物質を、３５０℃以上の熱媒の投入
または３５０℃以上の加熱面により、被加熱物質の燃焼
を伴わずに加熱する方法において、前記被加熱物質から
発生したガスを含むガス中に活性炭粉末を吹き込み、次
いで、前記ガスを２００℃以下の温度でバグフィルター
によって除塵することを特徴とする加熱発生ガスの処理
方法。
【請求項３】有機物または含炭素化合物、および、塩
素化合物を含有する物質を、３５０℃以上の熱媒の投入
または３５０℃以上の加熱面により、被加熱物質の燃焼
を伴わずに加熱する方法において、前記被加熱物質から
発生したガスを含むガスを燃焼炉に導入し、前記燃焼炉
において１０００℃以上の温度を保持した状態で１秒以
上滞留させることまたは８００℃以上の温度を保持した
状態で２秒以上滞留させることを特徴とする加熱発生ガ
スの処理方法。
【請求項４】有機物または含炭素化合物、および、塩
素化合物を含有する物質を、３５０℃以上の熱媒の投入
または３５０℃以上の加熱面により、被加熱物質の燃焼
を伴わずに加熱する方法において、前記被加熱物質から
発生したガスを含むガスを湿式スクラバーを用いて洗浄
することを特徴とする加熱発生ガスの処理方法。