(57)【要約】【課題】直筒式の炉を用い、下部の溶融層で発生した不活性ガスをその上部の乾留層形成に用いるとともに、操業しながら炉床部から不溶融物の排出が可能で、タール・ピッチの回収効率が高い省エネルギー性に優れた乾留装置の提供を目的とする。【解決手段】上部に被処理物の投入口と、当該被処理物を所定量ずつ下部に密閉式に落下投入するシールダンパーと、下部に溶融物排出側が低くなるように傾斜した傾床部とを有する直筒構造のガス化炉と、ガス化炉から発生したガスからタール及びピッチを回収するタール・ピッチ回収装置とを備え、前記ガス化炉は底部付近に設けた空気吹き込み口から温風を吹き込むことで傾床部から上方に向けて順に少なくとも溶融層と乾留層とが形成され、タール・ピッチ回収装置は、前記ガス化炉から発生したガスをタール・ピッチ分と水分とガス分に分離させるものであることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に被処理物の投入口と、当該被処理物を所定量ずつ下部に密閉式に落下投入するシールダンパーと、下部に溶融物排出側が低くなるように傾斜した傾床部とを有する直筒構造のガス化炉と、ガス化炉から発生したガスからタール及びピッチを回収するタール・ピッチ回収装置とを備え、
前記ガス化炉は底部付近に設けた空気吹き込み口から温風を吹き込むことで傾床部から上方に向けて順に少なくとも溶融層と乾留層とが形成され、
タール・ピッチ回収装置は、前記ガス化炉から発生したガスをタール・ピッチ分と水分とガス分に分離させるものであることを特徴とする乾留装置。
【請求項２】
前記ガス化炉の傾床部は溶融物排出側に向けて不溶融物を押し出すプッシャー装置を有し、
溶融物排出部は上下方向に開閉制御された制御扉を有し、
制御扉は上方方向に複数のスリット部を有し、当該スリット部を介して傾床部に向けて挿入自在の針状のロストルを有することを特徴とする請求の範囲１記載の乾留装置。
【請求項３】
前記タール・ピッチ回収装置は、ガス温を２００〜１００℃の範囲に冷却する第１ガスクーラーと、ガス温を１００〜５０℃の範囲に冷却する第２ガスクーラーと、ガス温を５０℃未満に冷却する第３ガスクーラーとを有することを特徴とする請求の範囲１又は２記載の乾留装置。
【請求項４】
前記ガス温を５０℃未満にし、凝縮水を除去した後に１００〜１７０℃まで昇温する熱交換器とその後に浮遊微粒子を除去するフィルター装置及び有害ガスを洗浄除去するガス洗浄装置を有し、その後のガスを用いて発電するガス発電装置を有することを特徴とする請求の範囲３記載の乾留装置。
【請求項５】
前記タール・ピッチ回収装置にて回収したタール・ピッチを２００〜３００℃の傾斜板上に落下させることで軽質成分と重質成分を分離するタール・ピッチ改質装置を有することを特徴とする請求の範囲１〜３のいずれかに記載の乾留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種有機系の廃棄物やピート（Ｐｅａｔ）等の被処理物を乾留する乾留装置に関し、特に溶融層にて発生させたＣＯ２を多く含む不活性ガスを用いて乾留処理する際に操業の安定性を向上させるのに有効で、タール・ピッチの処理方法の工夫によりエネルギー的に効率性が高い乾留装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
産業廃棄物や汚泥等を酸素富化空気等を供給しながら燃焼させることで溶融処理し、減容する技術は公知である（特許文献１）。
また、有機性廃棄物の乾留ガスから回収したガスと油化物を乾留熱源にする技術も公知である（特許文献２）。
しかし、特許文献１に開示する溶融固化装置は、酸素富化空気を用いてバーナーにて高温燃焼させるものであって、溶融処理には多くのエネルギー消費を伴うものである。
一方、特許文献２に開示する乾留による有機性廃棄物の処理方法は、乾留ガスを６００〜８００℃にて加熱し脱臭精製するものであり、やはりエネルギー消費が大きい。
また、同公報に開示する乾留装置は熱伝導性のよい結束材で結束したり、蒸気を圧入することが必要である。【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０２８０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−３６１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は直筒式の炉を用い、下部の溶融層で発生した不活性ガスをその上部の乾留層形成に用いるとともに、操業しながら炉床部から不溶融物の排出が可能で、タール・ピッチの回収効率が高い省エネルギー性に優れた乾留装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る乾留装置は、上部に被処理物の投入口と、当該被処理物を所定量ずつ下部に密閉式に落下投入するシールダンパーと、下部に溶融物排出側が低くなるように傾斜した傾床部とを有する直筒構造のガス化炉と、ガス化炉から発生したガスからタール及びピッチを回収するタール・ピッチ回収装置とを備え、前記ガス化炉は底部付近に設けた空気吹き込み口から温風を吹き込むことで傾床部から上方に向けて順に少なくとも溶融層と乾留層とが形成され、タール・ピッチ回収装置は、前記ガス化炉から発生したガスをタール・ピッチ分と水分とガス分に分離させるものであることを特徴とする。【０００６】
本発明の乾留処理にて処理することができる被処理物は、有機性の産業廃棄物のみならず、古タイヤ等の金属ワイヤー等が含まれる複合材料の廃棄物やピート（Ｐｅａｔ）と称される泥炭等であってもよく、被処理物の種類に応じて安定的に操作できる点に特徴がある。
本発明にてシールダンパーは被処理物を炉内に投入する際に少なくとも乾留層や溶融層に外気が進入しないようにしたものをいう。
また、直筒構造のガス化炉とは、炉床部に形成される溶融層の上に乾留層、乾燥層、未処理層が順次重なり形成されるように炉壁がほぼ垂直状になったものをいい、炉の水平断面形状は円形でも四角形でも限定はない。【０００７】
ガス化炉の炉床付近にて常法の着火バーナーにて被処理物に着火した後に空気吹き込み口から空気を吹き込むと被処理物の一部が燃焼し、ＣＯ２が多く含まれるＣＯ２系ガス（不活性ガス）が発生する。
ここで、単に空気を吹き込むだけでは通常ＣＯ２系ガス温は８００〜９００℃位である。
これに対して２００〜５００℃の温風空気を吹き込むと、ＣＯ２系ガスが９００〜１０００℃の高温になる。
また、溶融層が高温になるとそれよりも上層の被処理物の中に相対的に低カロリー性のものが含まれていても効率よく炭化反応が進む。
溶融層の上部では高温９００〜１０００℃のＣＯ２ガスが均一に上昇し、被処理物と反応し、炭化水素及びＣＯガスが多く含まれる燃焼性ガスが発生する。
この燃焼性ガスは乾留層より上部に位置する被処理物層を均一に上昇し、乾燥層が形成される。
このときの燃焼性ガス温は２８０〜３８０℃になる。
従って、この燃焼性ガス温度２８０〜３８０℃の領域では乾留工程にて発生したタールやピッチ分がガス中にガス化あるいは浮遊物として混在する。
そこで本発明ではガス化炉から発生したガスをタール・ピッチ回収装置にてガス分とタール・ピッチ分と水分に分離した。
より具体的にはガス化炉から発生した２８０〜３８０℃のガスを第１ガスクーラーにて２００〜１００℃の範囲に冷却する。
この冷却の際に第１ガスクーラー内に設けた表面温度５０〜１００℃の熱交パイプの表面にて重質の液体となったタール分や固化したピッチ分が凝縮落下する。
この第１ガスクーラーにてタール・ピッチ分の約９０％は回収される。
次に第２ガスクーラーにてガス温を１００〜５０℃の範囲にて冷却し、さらに第３ガスクーラーにてガス温を５０℃未満の５０〜３０℃に冷却する。
第２ガスクーラーでは、低沸点の油化物が回収され、第３ガスクーラーでは水分が凝縮回収される。
なお、ガスクーラーにてガス温を冷却する際に固化されるピッチ分は油化分にて洗い落とされるので、ガスクーラーの熱交には特にクリーニング装置を設ける必要がない。
また、ガス中から水分を除去したので燃焼性ガスの燃焼カロリーが向上する。【０００８】
第３ガスクーラーにて水分を回収したガス中には、硫化分、塩化分等の有害ガス分も含まれ、微粒子ダストも含まれる。
そこで、熱交換器を使用して１００〜１７０℃の範囲に昇温した後に常法のバグフィルター、中和洗浄等を用いて有害ガス分を除く。
その後にガスホルダー（ガスタンク）に燃焼性ガスを溜める。
ガスホルダーにて圧力調整し、ガス発電装置にて発電を行うことができる。
このガス発電での余剰熱風は第３ガスクーラー後のガスの昇温熱源に用いることができる。【０００９】
従来の乾留炉は被処理物を完全に炭化処理し、その炭化処理物を排出後に次の被処理物を炉に投入する前提であったことから炉の高さを大きくとるのが難しく、またバッチ処理であるためにその都度、乾留条件が変化する問題があった。
これに対して本発明に係る乾留装置は、前記ガス化炉の傾床部は溶融物排出側に向けて不溶融物を押し出すプッシャー装置を有し、溶融物排出部は上下方向に開閉制御された制御扉を有し、制御扉は上方方向に複数のスリット部を有し、当該スリット部を介して傾床部に向けて挿入自在の針状のロストルを有することを特徴とする。
これにより、針状のロストルにて未処理物の落下を抑えながらプッシャー装置にて炉床部から未溶融物を排出できるので、溶融及び乾留処理を続けることができる。
このように未溶融物の排出操作とシールダンパーを介して被処理物を投入する操作とを繰り返すことで連続的に乾留処理ができる。【００１０】
本発明において、さらに特徴的なのは回収したタール・ピッチの改質装置を有している点にある。
このタール・ピッチ改質装置は、前記タール・ピッチ回収装置にて回収したタール・ピッチを２００〜３００℃の傾斜板上に落下させることで軽質成分と重質成分を分離するタール・ピッチ改質装置を有することを特徴とする。
前記第１及び第２ガスクーラーで回収したままのタール・ピッチには、軽質分が混入している。
そこで、２００〜３００℃に加熱した金属製の傾斜板上に回収したタール・ピッチ分を落下し、軽質成分と重質成分とに分離した。
また、重質成分は燃焼し、傾斜板の加熱に用いるとともに廃熱ボイラー等を用いて蒸気等のエネルギー源として使用することもできる。
よって、本発明に係る乾留装置は廃棄物等被処理物を単に無害化するだけでなく、エネルギー源として使用できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る乾留装置にあっては、直筒構造のガス化炉を採用し、炉床部付近に温風を吹き込むことで溶融層を形成し、この溶融層から発生する高温のＣＯ２系ガスを利用し、溶融層の上部に乾留層を形成することができる。
乾留層から発生した炭化水素やＣＯの燃焼性ガスに含まれるタール・ピッチは改質装置にて軽質成分と重質成分とを分離することでそれぞれエネルギー源として活用できる。
被処理物がピート等、炭化成分が多い場合にはコークス分が溶融物中に混在し、あるいは炉床部に不溶融物として残ることになり、これを排出、水冷却することでコークスが多く得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る乾留システムの全体フロー図を示す。
【図２】ガス化炉の断面図を示す。
【図３】ガス化炉の炉床部付近の要部図を示す。
【図４】被処理物に着火し、溶融層、乾留層及び乾燥層を形成した状態を模式的に示す。
【図５】溶融層にロストルを差し込み、プッシャーで不溶融物を排出する状態を模式的に示す。
【図６】ロストルの先端をプッシャーの先端部まで差し込んだ状態を示す。
【図７】ロストルの先端とともにプッシャーを先進させる状態を示す。
【図８】（ａ）は制御扉を正面から見た図を示し、（ｂ）はロストルの先端を炉内に差し込んだ状態を示し、（ｃ）はロストルで未燃物を受けている状態を模式的に示す。
【図９】タール・ピッチ改質装置を横から見た内部模式図を示す。
【図１０】タール・ピッチ改質装置のＡ視内部図を示す。
【図１１】タール・ピッチ改質装置のＢ視内部図を示す。
【符号の説明】
【００１３】
１０      ガス化炉
１１      炉壁
１２      炉床
１２ａ    排出口
１３ａ    第１ダンパー
１３ｂ    第２ダンパー
１３ｃ    第３ダンパー
１４      プッシャー
１５      空気吹き込み口
１５ａ    着火バーナー
１６      ロストル
１７      制御扉
１７ａ    スリット部
１７ｂ    溶出溝
１８      遮蔽扉
１９ａ    ガス吐出口
２１      第１ガスクーラー
２２      第２ガスクーラー
２３      第３ガスクーラー
２４      第４ガスクーラー
３１      第１熱交換器
３２      第２熱交換器
４１      第１フィルター装置
４２      第２フィルター装置
５１      ガス洗浄機
５２      脱塩機
６０      ガスホルダー
７０      ガス発電機
８０      タール・ピッチ改質装置
８２      前室
８３      後室
９０      廃熱ボイラー
１００    煙突
１１０    サイクロン
１２０    燃料タンク
Ｍ１      溶融層
Ｍ２      乾留層
Ｍ３      乾燥層
Ｍ４      不溶融物
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に本発明に係る乾留システムのフロー図を示す。
ガス化炉１０に有機系の被処理物を投入、外気を遮断し、燃料タンク１２０の燃料を用いて炉床部に着火バーナーで着火し、空気を吹き込む。
被処理物が燃焼し始めると着火バーナーを消す。
詳細は後述するが、ガス化炉１０内では溶融層、乾留層、乾燥層が形成され、このガス化炉１０から有機系の被処理物が分解し、生成した炭化水素とＣＯガスが多く含まれる燃焼性を有するガスが吐出する。
燃焼性ガスはサイクロン１１０にて粒子状物質を除いた後に第１ガスクーラー、第２ガスクーラー及び第３ガスクーラーで構成されたタール・ピッチ回収装置に誘導される。
第１〜第３ガスクーラーはそれぞれ内部に熱交パイプ２１ｃ，２２ｃ，２３ｃを配設してあり、冷却水タンク２１ｂ，２２ｂ，２３ｂの冷却水を熱交パイプにポンプ循環させる。【００１５】
例えば、図２に示すような上部に第１〜第３ダンパーからなるシール構造の３段式ダンパーを備えた直筒構造のガス化炉にて褐炭系の被処理物を投入し、ガス化処理すると、Ｎｍ３／ｈ換算割合でＣＯ２：０．７％、ＣＯ：１５．７％，Ｈ２：４．０％、Ｎ２：２６．９％、Ｏ２：０．８％、ＳＯ２：０．４％、Ｈ２Ｏ：４７．６％、Ｃ２Ｈ４：３．８％のガスが発生した。
また、ガス化炉から発生したガス温は２８０〜３８０℃であり、常温では液状のタール分や、固化しやすいピッチ分が含まれる。【００１６】
そこで、第１ガスクーラー２１にてガス温が２００〜１００℃の範囲になるように冷却する。
このときに熱交パイプの表面温度は約５０〜１００℃になっているので、液状化したタール部や固化したピッチ分は第１回収タンク２１ａに溜まる。
この時点でタール・ピッチ分は約９０％回収される。
次に第２ガスクーラー２２にてガス温が１００〜５０℃の範囲になるように冷却する。
これにより残りのタール・ピッチ分が第２回収タンク２２ａに回収される。
なお、第１ガスクーラー、第２ガスクーラーにてタール・ピッチを回収する際に共抽出する成分にて熱交パイプが洗浄される。
第２ガスクーラーを通過した時点にて発生ガス中には水蒸気が混在している。
そこで、第３クーラー２３にてガス温が５０℃未満の約５０〜３０℃の範囲まで冷却する。
これにより水分が凝縮し、第３回収タンク２３ａに回収される。
この結果、燃焼性ガス中の水分が１０％以下に低下し、ガスの熱発生カロリーが向上する。
しかし、ガス中には未だＳＯ２ガス等の有害ガスが存在する。
そこで、後述するガス発電機７０で得られた熱源を利用し、第１熱交換器３１にて１００〜１７０℃まで昇温する。
その後に第１フィルター装置（バグフィルター）にて浮遊微粒子を除去し、ガス洗浄機５１にてＳＯ２ガス等を中和洗浄する。
このようなステップを経て、洗浄化された燃焼性ガスはガスホルダー６０に集められ、圧力調整した上でガス発電機７０に送り込まれ、発電に利用される。
この際に余剰のエネルギーは第１熱交換器３１に利用され、煙突１００を経由して排出される。【００１７】
タール・ピッチ回収装置にて回収されたタール及びピッチ分には軽質分と重質分とが混合している。
そこで、加熱機８６にて回収したタール・ピッチを約８０℃に加熱し、図９〜１１に示すようなタール・ピッチ改質装置（以下、改質装置という）８０に滴下する。
改質装置８０の内部は金属製の傾斜板８４を設置し、外気と遮断された前室８２とガス発電機７０での余剰ガスや、この改質装置で回収した重質成分を燃焼する後室８３を有する。
傾斜板８４の角度は１０〜３０°であり、その表面は２００℃〜３００℃になっていて、滴下されたタール・ピッチから発生した炭化水素や軽質油化成分は、排出口８７から回収され、第４ガスクーラー２４にてピッチ分を除去し、ガスホルダー６０に送り込まれる。
また、傾斜板８４を流れ落ちた重質成分は水封８２されたコンベア８２ｂで回収され、後室にて燃焼する。
除去したピッチ分は第４回収タンク２４ａに溜められ、その後に第２熱交換器３２等を経由して処理される。
なお、２４ｂは第４冷却水タンクである。
傾斜板８４の上部にはスクレーパー８５が水封冷却８５ｃされた状態で、ホルダー８５ｂに固定されたシリンダー８５ａに保持されている。
このスクレーパー８５にて残渣物をかき落とす。
この残渣物、水封コンベア８２ｂで回収された重質成分は後室８４にて燃焼させる。
また、後室８４は余剰ガスの取込口８９ａを有し、燃焼口８９にて燃焼させ発生した熱風を用いて廃熱ボイラー９０を稼働する。
排ガスは脱塩機５２、第２フィルター装置４２を経由することで無害化し、煙突１００を介して排出される。【００１８】
次にガス化炉の構造及びガス化方法について説明する。
図２に示すようにガス化炉１０の炉床１２は、溶融物の排出口１２ａが下側になった傾床部になっている。
炉床１２から炉壁１１がほぼ垂直に立ち上がった直筒構造になっている。
炉の上部には第１〜第３タンパー１３ａ，１３ｂ，１３ｃからなる３段式のシールダンパーになっていて、外気と遮断しながら上部のコンベア１３ｄを用いて被処理物を炉内に投下する。
また、炉壁１１の内部には冷却水が通水される。
第３ダンパー１３ｃの下側であって炉内の上部にはガス吐出口１９ａを有する。
傾床部に沿って排出口１２ａ側に前進、後退制御されたプッシャー１４を有する。
本実施例ではプッシャー１４をシリンダー１４ａにて移動制御した例になっている。
また、炉床１２の付近には空気吹き込み口１５を有する。
排出口１２ａ側には図８に示すように上下方向に複数のスリット部１７ｃを形成した制御扉１７と前面を完全に遮蔽する遮蔽扉１８を有し、図３に示すようにシリンダー１７ａ，１８ａにて上下高さが制御されている。
制御扉１７の内側には溶融物が抽出流れ落ちる溶出溝１７ｂを形成してある。
スリット部１７ｃに外側から差し込む針状のロストル１６が備えられ、図２に示すようにロストル１６を保持するシリンダー１６ａとロッド１６ｂの作動にて前進・後退制御するとともに上下方向のシリンダー１６ｃにてロストル１６の差し込み角度を制御する。
また、ロストル１６の内部には冷却水の注入口１６ｄと排出口１６ｅとを介して冷却水が循環するようになっている。【００１９】
操業開始時は図３に示すようにロストル１６を外部に出し、制御扉１７及び遮蔽扉１８を全閉状態にし、炉内に被処理物Ｍを投入する。
この状態で着火バーナー１５ａを点火し、被処理物を加熱燃焼し始める。
被処理物の一部が燃焼し始めると、２００〜５００℃の温風を空気吹き込み口１５から吹き込む。
すると、図４に示すように炉床部に溶融層Ｍ１が形成され、温風中のＯ２が消費され、ＣＯ２が発生する。
Ｏ２が消費された不活性ガスはＣＯ２を多く含み、９００〜１０００℃の高温になる。
高温になったＣＯ２ガスは均一に上昇し、上部の有機物と反応し熱分解する。
この熱分解により乾留層Ｍ２が形成される。
乾留層Ｍ２からは炭化水素、ＣＯガスが発生し、これが上昇し被処理物が乾燥した乾燥層Ｍ３が形成されるとともにガス吐出口１９ａを経由してガス化炉１０からサイクロン１１０側に向けて吐出する。
図４に示すように溶融が進行すると溶融物Ｍ５が溶出溝１７ｂから溶出するとともに炉床１２に不溶融物Ｍ４が溜まる。
この不溶融物中には炭化されたコークスも含まれる。
不溶融物Ｍ４が所定量発生したら図５に示すようにスリット部１７ｃからロストル１６を差し込み、未然物Ｍ６が落下するのを防ぎ、この状態でプッシャー１４を前進させ、ウォーター１９ｃにて水封されたコンベア１９ｂを作動し、冷却排出する。
溶出から冷却排出までの工程は遮蔽板１８ｃにて外気から完全に遮断されている。
ここで発生したガスも改質装置８０にて燃焼させる。
図５に示した例は被処理物に金属ワイヤー等の複合素材が多く含まない場合に有効であるが、古タイヤの処理等、ワイヤー成分等が多く含まれている場合やプッシャー１４の押し出しだけでは不溶融物の排出が困難な場合には、図６，７に示すようにロストル１６の先端部１６ｆをプッシャー１４の先端部１４ｂに位置させながら、ロストル１６の先端部でかき出すようにしてもよい。
このようにすると図８（ｃ）に模式的に示したように溶融と乾留処理の操業を続けながら不溶融物を炉外に排出できるので連続的な操業が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明に係る乾留装置は有機系の被処理物全般に対応できることから、一般産業廃棄物のみならず、古タイヤの処理、ピートの処理等多くの分野にて利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2011128990.tif 000015
2011128990.tif 000016
2011128990.tif 000017