(57)【要約】【課題】設備コスト及び処理コストを低く抑えながら、塩素含有廃棄物を脱塩して資源化する。【解決手段】セメント焼成装置２のプレヒータ７の排ガスＧ４によって蒸気Ｓを加熱し、過熱蒸気ＳＳを生成する廃熱ボイラ１５と、廃熱ボイラ１５で生成した過熱蒸気ＳＳによって塩素含有廃棄物Ｗを加熱し、塩素含有廃棄物Ｗを脱塩するロータリーキルン式の加熱炉１７と、加熱炉１７から排出される排ガスＧ５を、塩素バイパス装置３のサイクロン１１で回収したダストの粗粉Ｄ１と接触させ、排ガスＧ５中の塩素分と粗粉Ｄ１中のカルシウム分とを反応させる第１のガス処理部１８とを備えた脱塩装置４。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炉から排出される廃熱を利用して塩素含有廃棄物を加熱し、該塩素含有廃棄物を脱塩する加熱手段と、
該加熱手段から排出される塩化水素ガスを、該燃焼炉で発生したＣａＯを含む物質と接触させる塩素処理手段とを備えることを特徴とする塩素含有廃棄物の脱塩装置。
【請求項２】
前記燃焼炉の廃熱によって蒸気を加熱し、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成手段を備え、
前記加熱手段は、前記過熱蒸気生成手段で生成した過熱蒸気によって塩素含有廃棄物を加熱することを特徴とする請求項１に記載の塩素含有廃棄物の脱塩装置。
【請求項３】
前記燃焼炉がセメントキルンであり、前記ＣａＯを含む物質が、前記セメントキルンに付設される塩素バイパス装置で回収されるダスト、又は、プレヒータから抜き出したボトム原料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の塩素含有廃棄物の脱塩装置。
【請求項４】
前記塩素バイパス装置が、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気するプローブと、抽気ガスからダストの粗粉を分離する分級機とを備え、
前記ＣａＯを含む物質が、前記分級機で分離された粗粉であることを特徴とする請求項３に記載の塩素含有廃棄物の脱塩装置。
【請求項５】
前記燃焼炉が生石灰炉であり、前記ＣａＯを含む物質が、前記生石灰炉で生成された生石灰であることを特徴とする請求項２に記載の塩素含有廃棄物の脱塩装置。
【請求項６】
前記加熱手段が、ロータリーキルン式の加熱炉であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の塩素含有廃棄物の脱塩装置。
【請求項７】
前記過熱蒸気生成手段が廃熱ボイラであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の塩素含有廃棄物の脱塩装置。
【請求項８】
燃焼炉から排出される廃熱を利用して塩素含有廃棄物を加熱し、該塩素含有廃棄物を脱塩する脱塩工程と、
該脱塩工程によって発生する塩化水素ガスを、該燃焼炉で発生したＣａＯを含む物質と接触させる処理工程とを備えることを特徴とする塩素含有廃棄物の脱塩方法。
【請求項９】
前記燃焼炉の廃熱により蒸気を加熱して過熱蒸気を生成する工程を備え、
前記脱塩工程において、前記過熱蒸気によって塩素含有廃棄物を加熱することを特徴とする請求項８に記載の塩素含有廃棄物の脱塩方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩素含有廃棄物の脱塩装置及び脱塩方法に関し、特に、プラスチック廃棄物を脱塩して資源化する脱塩装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種廃棄物の原料化又は燃料化によるリサイクルが推進され、プラスチック廃棄物（以下、「廃プラスチック」という）においても資源化が求められている。しかし、廃プラスチックは塩素を多く含有するため、例えば、燃料として用いた場合、燃焼炉の腐食や、塩化物の生成によるコーティングトラブルを招くなどの問題が生じる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、廃プラスチックを脱塩しつつ、油分等の有価物を効率的に回収する方法として、廃プラスチックを３００〜５００℃の過熱蒸気により加熱して減容化した後、減容化した被処理物を更に５００〜６００℃の過熱蒸気により加熱して熱分解し、熱分解により発生したガスを液化して油を回収する処理方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、廃プラスチックのリサイクルを前提としたものではないが、埋め立て処理に代わる処理方法を提供するものとして、過熱蒸気を用いて廃プラスチックを乾留するとともに、乾留後のカーボン残渣を焼却する乾留兼焼却炉と、乾留によって発生した塩化水素ガスを水に吸収させて回収する回収装置とを備えた処理装置が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、タールを発生させることなく有機系廃棄物を加熱処理する方法として、廃プラスチックを含む廃有機系廃棄物を投入したロータリーキルン式のガス化炉内に、６００〜１０００℃の高温水蒸気を吹き込み、有機系廃棄物をガス化させる処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３５９８９７号公報
【特許文献２】特開平１０−２１６６７４号公報
【特許文献３】特開２０００−２９６３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１〜３に記載の処理方法のように、加熱処理により廃プラスチックを脱塩した場合、塩化水素（ＨＣｌ）ガスが発生するため、発生したガスをアルカリ性物質と接触させて中和する必要がある。中和処理用のアルカリ性物質には、一般にＮａＯＨが用いられるが、必要量を購入して使用すると、廃プラスチックの塩素濃度によっては、薬剤コストが廃プラスチックの燃料としての価値を上回り、経済的に成り立たなくなる。
【０００８】
また、過熱蒸気による廃プラスチックの加熱処理は、廃プラスチック中の可燃分を残しながら塩素のみを除去し得る方法として有望視されるものであるが、特許文献１〜３に記載の処理方法においては、火炎により蒸気を加熱して過熱蒸気を生成するため、過熱蒸気を生成するための専用の燃焼設備や燃料が必要になり、設備コスト及び処理コストの高騰を招く。また、過熱蒸気の生成に燃料を使用すると、燃料を用いて廃棄物を燃料化することになり、有意義でない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、処理コストを低く抑えながら、塩素含有廃棄物を脱塩して資源化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、塩素含有廃棄物の脱塩装置であって、燃焼炉から排出される廃熱を利用して塩素含有廃棄物を加熱し、該塩素含有廃棄物を脱塩する加熱手段と、該加熱手段から排出される塩化水素ガスを、該燃焼炉で発生したＣａＯを含む物質と接触させる塩素処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明によれば、塩化水素ガス中の塩素分をＣａＯを含む物質に吸着させて除去することができる。その際、ＣａＯを含む物質として、燃焼炉で発生したものを利用するため、塩化水素ガスを処理するための薬剤を購入する必要がなくなり、処理コストを大幅に低減することが可能になる。
【００１２】
ここで、塩素含有廃棄物とは、廃プラスチックを代表例とするものであって、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデン等の有機塩素を、構成単位となるモノマー中に少なくとも一つ含むものを言う。
【００１３】
また、ＣａＯを含む物質は、成分としてＣａＯを含むものであれば、特に限定されるものでなく、例えば、生石灰、消石灰、炭酸カルシウム、ドロマイト（ＣａＭｇ（ＣＯ3）2）等を用いることができる。しかし、炭酸カルシウムやドロマイトは、塩化水素ガスとの反応性が生石灰よりも低く、消石灰の場合は、燃焼炉を備えた製造工程で生じるＣａＯを（ＣａＯＨ）2に転化させるための工程が余分に必要となる。反応性と吸収剤への転用の容易さを考慮すれば、生石灰が好適である。
【００１４】
上記塩素含有廃棄物の脱塩装置において、前記燃焼炉の廃熱によって蒸気を加熱し、過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成手段を備え、前記加熱手段が、前記過熱蒸気生成手段で生成した過熱蒸気によって塩素含有廃棄物を加熱することができる。
【００１５】
上記構成によれば、塩素含有廃棄物の燃焼を避けて脱塩することができ、また、塩化水素ガス中の塩素分とＣａＯを含む物質との反応を促進することもできる。さらに、上記構成においては、燃焼炉の廃熱を利用して過熱蒸気を生成するため、過熱蒸気を生成するための専用の燃焼設備や燃料が不要となり、設備コスト及び処理コストを低く抑えながら、塩素含有廃棄物を脱塩して資源化することができる。
【００１６】
上記塩素含有廃棄物の脱塩装置において、前記燃焼炉をセメントキルンとし、前記ＣａＯを含む物質を、前記セメントキルンに付設される塩素バイパス装置で回収されるダスト、又は、プレヒータから抜き出したボトム原料とすることができる。これによれば、セメント製造工場内で通常的に使用又は発生するものを有効利用して塩素含有廃棄物を脱塩することができ、処理コストを低減することが可能になる。
【００１７】
上記塩素含有廃棄物の脱塩装置において、前記塩素バイパス装置が、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気するプローブと、抽気ガスからダストの粗粉を分離する分級機とを備え、前記ＣａＯを含む物質を、前記分級機で分離された粗粉とすることができる。
【００１８】
上記塩素含有廃棄物の脱塩装置において、前記燃焼炉が生石灰炉であり、前記ＣａＯを含む物質を、前記生石灰炉で生成された生石灰とすることができ、特に、製品化できない生石灰を利用することができる。これによれば、生石灰製造設備で発生した不要品を有効利用して塩素含有廃棄物を脱塩することができ、不要品を効率的に処理しながら、塩素含有廃棄物の処理コストを低減することが可能になる。
【００１９】
上記塩素含有廃棄物の脱塩装置において、前記加熱手段を、ロータリーキルン式の加熱炉とすることができ、これによれば、安定した連続運転が可能になる。
【００２０】
上記塩素含有廃棄物の脱塩装置において、前記過熱蒸気生成手段を廃熱ボイラとすることができる。
【００２１】
また、本発明は、塩素含有廃棄物の脱塩方法であって、燃焼炉から排出される廃熱を利用して塩素含有廃棄物を加熱し、該塩素含有廃棄物を脱塩する脱塩工程と、該脱塩工程によって発生する塩化水素ガスを、該燃焼炉で発生したＣａＯを含む物質と接触させる処理工程とを備えることを特徴とする。本発明によれば、前記発明と同様に、処理コストを低く抑えながら、塩素含有廃棄物を脱塩して資源化することができる。
【００２２】
上記塩素含有廃棄物の脱塩方法において、前記燃焼炉の廃熱により蒸気を加熱して過熱蒸気を生成する工程を備え、前記脱塩工程で、前記過熱蒸気によって塩素含有廃棄物を加熱することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、処理コストを低く抑えながら、塩素含有廃棄物を脱塩して資源化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる塩素含有廃棄物の脱塩装置を適用したセメント製造工場の一実施の形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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詳細に説明する。
【００２６】
本発明にかかる塩素含有廃棄物の脱塩装置は、製造過程でＣａＯを含む物質を発生させるセメント製造及び生石灰製造等の設備との複合使用を好ましい実施態様とする。以下においては、本発明の脱塩装置をセメント製造設備と複合化する場合を例にとって説明する。
【００２７】
図１は、本発明にかかる塩素含有廃棄物の脱塩装置を適用したセメント製造工場の一実施の形態を示し、このセメント製造工場１には、大別して、セメントキルン５、仮焼炉６及びプレヒータ７等を備えるセメント焼成装置２と、セメントキルン５の窯尻８からプレヒータ７の最下段サイクロン７Ａに至るまでのセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパス装置３と、廃プラスチック等の塩素含有廃棄物Ｗを脱塩する脱塩装置４とが設置される。
【００２８】
セメント焼成装置２のセメントキルン５、仮焼炉６及びプレヒータ７は、セメント製造のための一般的な設備であり、また、従来のセメント焼成装置で使用されるものと同様であるため、これらについての詳細説明は省略する。尚、セメント焼成装置２には、プレヒータ７の排ガスＧ４を利用して発電する発電機１６が付設される。
【００２９】
塩素バイパス装置３は、上記のセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気するプローブ１０と、プローブ１０で抽気した抽気ガスＧ１からダストの粗粉Ｄ１を分離する分級機としてのサイクロン１１と、微粉Ｄ２を含むサイクロン１１の排ガスＧ２に含まれるダストの微粉Ｄ２を集塵するバグフィルタ１２等を備える。
【００３０】
脱塩装置４は、セメント焼成装置２のプレヒータ７の排ガスＧ４（４００〜４５０℃）を用いて蒸気Ｓを加熱し、過熱蒸気ＳＳを生成する廃熱ボイラ１５と、塩素含有廃棄物Ｗを加熱する加熱炉１７と、加熱炉１７で発生したガス（塩化水素ガスを含むガス）Ｇ５を無害化する第１及び第２のガス処理部１８、１９と、処理後のガスＧ７を大気放出する煙突２０から構成される。
【００３１】
加熱炉１７は、廃熱ボイラ１５で生成した過熱蒸気ＳＳを用い、塩素含有廃棄物Ｗ中の塩素分を加熱分解するために備えられる。加熱炉１７としては、例えば、ストーカ式、流動床式及びロータリーキルン式等の種々の炉を用いることができるが、これらの中でも、粘着性を有する被加熱物への適性が高いロータリーキルン式の炉が好ましい。尚、塩素の加熱分解は、２５０〜３００℃で完了するため、加熱炉１７で用いる過熱蒸気ＳＳの温度は、３００〜４００℃程度で十分である。
【００３２】
第１のガス処理部１８は、加熱炉１７の排ガスＧ５から塩素分を除去するために備えられる。第１のガス処理部１８では、ＣａＯを含む物質を投入し、これに排ガスＧ５中の塩素分を吸着させて回収する。本実施の形態においては、ＣａＯを含む物質として、塩素バイパス装置３のサイクロン１１で分離したダストの粗粉Ｄ１（生石灰を含む物質）を利用する。
【００３３】
第１のガス処理部１８には、充填層、流動層及び移動層等の各種方式の反応槽を用いることができる。但し、排ガスＧ５中の塩素分を吸着させるには、冷却ガスを入れるなどして、意図的に酸露点以下とする必要がある。
【００３４】
第２のガス処理部１９は、第１のガス処理部１８の排ガスＧ６に残存する塩素分を除去するために備えられる。第２のガス処理部１９には、活性炭吸着塔やアルカリ洗浄スクラバー等を用いることができる。
【００３５】
次に、上記構成を有するセメント製造工場１の運転方法について、図１を参照しながら説明する。
【００３６】
セメント焼成装置２では、プレヒータ７に供給された原料Ｒが、プレヒータ７で予熱され、仮焼炉６で加熱された後、セメントキルン５にて焼成されてセメントクリンカが生成される。
【００３７】
また、塩素バイパス装置３では、セメントキルン５の窯尻８から最下段サイクロン７Ａに至るまでのセメントキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部をプローブ１０によって抽気すると同時に、冷風ファン（不図示）からの冷風によって急冷する。次いで、サイクロン１１において、プローブ１０からの抽気ガスＧ１を、粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２とに分離する。このとき、抽気ガスＧ１の塩素分は、ダストの微粉Ｄ２側に偏在する。
【００３８】
次に、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２を冷却器（不図示）によって冷却し、その後、バグフィルタ１２に導入して微粉Ｄ２を集塵する。サイクロン１１で分級した粗粉Ｄ１は、第１のガス処理部１８に供給し、バグフィルタ１２で集塵した微粉Ｄ２は、不図示の水洗設備により水洗脱塩する。また、バグフィルタ１２の排ガスＧ３は、セメント焼成装置２のプレヒータ７に戻す。
【００３９】
上記の処理と併行し、脱塩装置４では、廃熱ボイラ１５において、セメント焼成装置２のプレヒータ７の排ガスＧ４と、伝熱管１５ａを流れる蒸気Ｓとを熱交換し、過熱蒸気ＳＳを生成する。そして、生成した過熱蒸気ＳＳの一部を、発電機１６に供給して発電に用い、また、過熱蒸気ＳＳの残りを、加熱炉１７に供給して塩素含有廃棄物Ｗの加熱に用いる。尚、熱交換後の排ガスＧ４’は、セメント原料工程９に供給し、原料Ｒの乾燥に用いる。
【００４０】
加熱炉１７では、廃熱ボイラ１５からの過熱蒸気ＳＳによって塩素含有廃棄物Ｗを加熱し、塩素分を加熱分解して除去する。脱塩後の廃棄物Ｗ’は、セメント製造時の燃料等に使用する。
【００４１】
尚、塩素含有廃棄物Ｗを脱塩する際の加熱方式は、過熱蒸気ＳＳによるものに限られず、プレヒータ７の排ガスＧ４を加熱炉内に吹き込む直接加熱や、加熱炉に被設したジャケットに排ガスＧ４を通し、加熱炉の外側から塩素含有廃棄物Ｗを加熱する間接加熱等の他の加熱方式を用いることもできる。
【００４２】
但し、過熱蒸気ＳＳによる加熱方式を用いることで、塩素含有廃棄物Ｗの燃焼を避けて塩素含有廃棄物Ｗを脱塩することができ、また、この加熱方式は、次段の第１のガス処理部１８との関係でも好ましいものとなる。
【００４３】
次いで、加熱炉１７の排ガスＧ５を第１のガス処理部１８に導くとともに、塩素バイパス装置３のサイクロン１１で回収した粗粉Ｄ１を第１のガス処理部１８に投入する。これにより、排ガスＧ５に含まれる塩化水素ガスを粗粉Ｄ１中のカルシウム分と反応させて塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）を生成し、塩素分を粗粉Ｄ１に吸着させる。
【００４４】
排ガスＧ５中の塩素分を粗粉Ｄ１中のカルシウム分と反応させるには、排ガスＧ５を酸露点以下に温度調整する必要があるが、その際、酸露点の範囲を幅広く取り、両者の反応を促進するには、排ガスＧ５中に水分が多く含まれていることが好ましい。加熱炉１７で過熱蒸気ＳＳによる加熱方式を用いれば、排ガスＧ５の水分含有量を多くすることができ、塩素の吸着反応を促進することが可能になる。
【００４５】
塩素分を吸着した粗粉Ｄ１は、回収して水洗脱塩すれば処理できるが、この場合、水洗コストが必要になるため、水洗せずに有効活用することが好ましい。例えば、特開２００８−１９００１９号公報に記載のセメント製造工程からの鉛回収方法における塩化源に用いることが好ましい。
【００４６】
第１のガス処理部１８での処理後、第１のガス処理部１８の排ガスＧ６を第２のガス処理部１９に導いて、残存する微量の塩素分を除去し、最後に、煙突２０を介して大気放出する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態によれば、加熱炉１７で発生した排ガスＧ５からの塩素分の除去に、塩素バイパス装置３で回収したダストの粗粉Ｄ１を利用するため、塩化水素ガスを処理するための薬剤を購入する必要がなくなり、処理コストを大幅に低減することが可能になる。
【００４８】
また、セメント焼成装置２で発生する排ガス（プレヒータ７の排ガスＧ４）を利用して過熱蒸気ＳＳを生成するため、過熱蒸気ＳＳを生成するための専用の燃焼設備や燃料が不要となり、設備コスト及び処理コストを低く抑えることができる。さらに、過熱蒸気ＳＳの生成に燃料を使用しないため、廃棄物の燃料化の趣旨にも即したものとなる。
【００４９】
尚、セメント製造設備に代えて、生石灰製造設備を用いる場合には、製造炉からの排ガスを用いて過熱蒸気ＳＳを生成することができる。また、この場合、ＣａＯを含む物質としては、製造炉で生成した生石灰のうち、粒径が小さ過ぎるものや活性度が低過ぎるものなどの不良品を使用することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、それらの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００５１】
例えば、上記実施の形態においては、本発明の脱塩装置をセメント製造設備又は生石灰製造設備と複合使用する場合について説明したが、複合化の相手方となる設備は、製造過程でＣａＯを含む物質を発生させる設備であれば、特に限定されるものではない。
【００５２】
また、第１のガス処理部１８において、ＣａＯを含む物質として、塩素バイパス装置３のサイクロン１１で回収した粗粉Ｄ１を用いるが、これに代えて又は加えて、プレヒータ７の最下段サイクロン７Ａから抜き出したボトム原料（セメントキルンの仮焼帯（８５０℃）を通過後のＣａＯを主成分とするセメント原料）を用いることができる。
【００５３】
さらに、塩素バイパス装置３において、サイクロン１１で粗粉Ｄ１を分級した後に、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２を冷却してバグフィルタ１２に導入するが、サイクロン１１を設けることなく、プローブ１０で抽気した抽気ガスＧ１を冷却してバグフィルタ１２に導入してもよい。この場合、脱塩装置４の第１のガス処理部１８に投入するＣａＯを含む物質には、バグフィルタ１２で集塵したダストを用いる。
【符号の説明】
【００５４】
１  セメント製造工場
２  セメント焼成装置
３  塩素バイパス装置
４  脱塩装置
５  セメントキルン
６  仮焼炉
７  プレヒータ
７Ａ〜７Ｄ  サイクロン
８  窯尻
９  セメント原料工程
１０  プローブ
１１  サイクロン
１２  バグフィルタ
１５  廃熱ボイラ
１６  発電機
１７  加熱炉
１８  第１のガス処理部
１９  第２のガス処理部
２０  煙突
Ｄ１  粗粉
Ｄ２  微粉
Ｇ１  抽気ガス
Ｇ２〜Ｇ７  排ガス
Ｓ  蒸気
ＳＳ  過熱蒸気
Ｗ  塩素含有廃棄物
Ｗ’  脱塩後の廃棄物
Ｒ  セメント原料
【図１】
2011241339.tif 000003