(57)【要約】【課題】  複数種類の油分が含有された廃棄物の原料から、燃料として得られる炭化処理物の熱量を調整可能にした炭化処理物の製造装置を提供する。【解決手段】  複数種類の油分が含有された廃棄物Ｘの原料を、シャッターで開閉可能に区切られた複数の区画からなる一連の反応釜２内に通過させ、当該複数の区画ごとに異なる温度で過熱水蒸気処理をして炭化処理物Ｙを得る炭化処理物の製造装置１であって、前記含有油分の種類ごとの気化温度差に基づいて、区画ごとに過熱水蒸気処理の異なる温度を設定し、当該温度の異なる区画ごとに過熱水蒸気処理をするか否かを切り替えて、気化させる油分と気化させずに炭化処理物に残留させる油分を取捨選択することにより、得られる炭化処理物の熱量を調整可能とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の油分が含有された廃棄物の原料を、仕切体で開閉可能に区切られた複数の区画からなる一連の反応釜内に通過させ、当該複数の区画ごとに異なる温度で過熱水蒸気処理をして炭化処理物を得る炭化処理物の製造装置であって、
前記反応釜を操作する操作制御手段に、前記含有油分の種類ごとの気化温度差に基づいて、区画ごとに過熱水蒸気処理の異なる温度を設定する温度設定手段と、温度の異なる区画ごとに過熱水蒸気処理をするか否かを切り替える切替手段を備え、気化させる油分と気化させずに炭化処理物に残留させる油分を取捨選択することで、得られる炭化処理物の熱量を調整可能としたことを特徴とする炭化処理物の製造装置。
【請求項２】
前記温度の異なる各区画の温度が６０℃〜１３００℃であることを特徴とする請求項１に記載の炭化処理物の製造装置。
【請求項３】
前記得られる炭化処理物の熱量が４０００ｋｃａｌ／ｋｇ〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇであることを特徴とする請求項１に記載の炭化処理物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の油分が含有された廃棄物の原料から、燃料として得られる炭化処理物の熱量を調整可能とした炭化処理物の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、本願出願人により、有機性廃棄物を移送コンベアに載せ、複数の区画に仕切られた炭化処理炉内を通過させながら、区画毎に設定された温度で前記有機性廃棄物を過熱水蒸気処理することにより、有機物の炭化処理を行う有機物の炭化処理装置及び炭化処理方法が提供されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５２４５３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、有機性の廃棄物を炭化処理する上で、炭化処理物を得ることのほか、その過程で、廃棄物内の再利用可能な金、銀又は銅等の金属、水又は油分を回収するものであり、前記炭化処理物を燃料として有効に利用できるような熱量に調整することはできなかった。
【０００５】
すなわち、当該炭化処理物を焼却炉等の燃料として利用するに当たり、その熱量は４０００〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇが最適であるのに対し、前記従来の炭化処理装置から得られる炭化処理物の熱量は、一般的な家庭ごみを前記有機性の廃棄物とした場合にはおよそ３０００〜４０００ｋｃａｌ／ｋｇでしかなく、焼却炉等の燃料としての有用性に問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、複数種類の油分が含有された廃棄物の原料から、燃料として得られる炭化処理物の熱量を調整可能にした炭化処理物の製造装置を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成した。すなわち、本発明に係る炭化処理物の製造装置は、複数種類の油分が含有された廃棄物の原料を、仕切体で開閉可能に区切られた複数の区画からなる一連の反応釜内に通過させ、当該複数の区画ごとに異なる温度で過熱水蒸気処理をして炭化処理物を得る炭化処理物の製造装置であって、前記反応釜を操作する操作制御手段に、前記含有油分の種類ごとの気化温度差に基づいて、区画ごとに過熱水蒸気処理の温度を設定する温度設定手段と、温度の異なる区画ごとに過熱水蒸気処理をするか否かを切り替える切替手段を備え、気化させる油分と気化させずに炭化処理物に残留させる油分を取捨選択することで、得られる炭化処理物の熱量を調整可能としたことを特徴としている。
【０００８】
また、炭化処理物の製造装置は、好ましくは、前記温度の異なる区画の各温度が６０℃〜１３００℃であることを特徴としている。
【０００９】
また、炭化処理物の製造装置は、好ましくは、前記得られる炭化処理物の熱量が４０００ｋｃａｌ／ｋｇ〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る炭化処理物の製造装置によれば、複数種類の油分が含有された廃棄物の原料から、燃料として得られる炭化処理物の熱量を調整することができる。
【００１１】
また、各区画の異なる温度を６０℃〜１３００℃にしたことにより、廃棄物に含まれるごみの種類に応じて、エネルギーコストを抑制しつつ廃棄物の炭化処理を十分に行わせることができる。
【００１２】
さらに、得られる炭化処理物の熱量を４０００ｋｃａｌ／ｋｇ〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇとしたことにより、当該炭化処理物を焼却炉等で利用する燃料として最適の熱量とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る炭化処理物の製造装置の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明を具体的に説明する。まず、図１は、本発明に係る炭化処理物の製造装置１（以下、製造装置１という。）の構成を示す概略図である。製造装置１は、基本的に、区画ごとに仕切られた一連の反応釜２と、有機性の廃棄物Ｘを載せて当該反応釜２の内側を搬送する搬送手段３と、当該反応釜２を操作する操作制御手段４と、当該操作制御手段４に所定の区画ごとに過熱水蒸気処理の温度を設定する温度設定手段５及び所定の区画ごとに過熱水蒸気処理をするか否かを切り替える切替手段６とから構成されている。
【００１５】
反応釜２は、仕切体としてのシャッター２１で区画ごとに仕切られた一連の反応釜２であって、本実施例では、区画Ａ乃至Ｇの七つの区画に分割されている。当該各区画は、一連の反応釜２の両端部と各区画間に設けられたシャッター２１を開閉することで反応釜２内を連通させたり、夫々の区画を独立空間にしたりすることが可能である。
【００１６】
このように分割された区画Ａ乃至Ｇのうち、本実施例においては、最初の区画Ａは、反応釜２内に搬入された廃棄物Ｘをボイラー２３から送られた水蒸気で加熱し、その廃棄物Ｘを減容するための区画である。また、中間の区画Ｂ乃至Ｅは、区画ごとに夫々過熱水蒸気発生手段２２を備えており、所定の異なる温度の過熱水蒸気が供給されるようになっている。また、区画Ｆ及び最後の区画Ｇは、炭化処理物を反応釜２から搬出する前に緩やかに冷却するための区画であって、区画Ｆには前記ボイラー２３から水蒸気が供給され、当該区画Ｇには冷却用の送風機７が備えられている。
【００１７】
当該過熱水蒸気発生手段２２は、ボイラー２３及び過熱水蒸気を各区画内に噴射する噴射ノズル２４を備え、当該ボイラー２３より供給された水蒸気から過熱水蒸気を発生させる誘導加熱式の過熱水蒸気発生装置などであって、過熱水蒸気を発生させることができればこれに限定されるものではない。過熱水蒸気発生手段２２で発生させる過熱水蒸気の温度は、廃棄物Ｘを十分に炭化させるには１５０℃以上であるのが好ましく、さらに、廃棄物Ｘに含まれるごみの種類により、エネルギーコストを抑制しつつ炭化処理を十分に行うには、６０℃〜１３００℃とするのが好ましい。
【００１８】
前記搬送手段３は、移送コンベアであって、前記廃棄物Ｘを載置して前記反応釜２の内側を前記区画Ａから区画Ｇの順で搬送する。なお、当該廃棄物Ｘは、容器３１に収容された状態で搬送手段３に載置されている。また、搬送手段３は、廃棄物Ｘが各区画での処理を行うごとに作動され、例えば、ある廃棄物Ｘを区画Ａから区画Ｂへ搬送すると、その区画Ｂで行われる過熱水蒸気処理の経過時間を待ってから、廃棄物Ｘを区画Ｃへと搬送する。また、搬送手段３は、搬送経路に沿って複数のモーターが設置されており、操作制御手段４から指示に基づいて廃棄物Ｘを搬送する。また、搬送手段３は、図示のように、各区画ごとに作動が可能であり、廃棄物Ｘの処理に応じて、各区画ごとに搬送手段３を別個作動させることもできる。
【００１９】
前記操作制御手段４は、前記反応釜２及び搬送手段３を操作制御するものである。当該操作制御手段４は、反応釜２に供給する水蒸気又は過熱水蒸気の温度を設定する温度設定手段５と、各区画においてボイラー２３又は過熱水蒸気発生手段２２の作動のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切替手段６とを備えている。
【００２０】
温度設定手段４は、反応釜２の区画Ａ乃至区画Ｅごとに供給する水蒸気又は過熱水蒸気の温度を設定するものであって、廃棄物Ｘに含有する油分の種類ごとの気化温度差に基づいて、区画ごとに水蒸気処理又は過熱水蒸気処理の温度を設定する。例えば、生ごみ８５％、プラスチックごみ１０％及び金属やガラス等のその他ごみ５％とする平均的な家庭ごみであれば、当該プラスチックごみに含有される油分は、およそガソリン、ナフサ、灯油、軽油、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油又はアスファルテンである。当該油分は、夫々気化する温度が異なっており、本実施例の装置において言えば、ガソリン及びナフサの気化温度は１５０℃、灯油の気化温度は３００℃、軽油、Ａ重油及びＢ重油の気化温度は４５０℃、Ｃ重油及びアスファルテンの気化温度は６００℃である。
【００２１】
このように気化温度の異なる油分に対して、前記反応釜２の区画ごとに異なる温度の水蒸気又は過熱水蒸気処理を気化温度の低いものから順に行えば、例えば、区画Ａで１５０℃、区画Ｂで３００℃、区画Ｃで４５０℃及び区画Ｄで６００℃の水蒸気処理を行えば、区画Ａから順に各油分が気化し、これら油分を液体化することで種類ごとに再利用可能な燃料として得ることができる。このように、当該温度設定手段４では、反応釜２の区画Ａ乃至Ｄごとに供給する水蒸気又は過熱水蒸気の温度が設定される。なお、本実施例の製造装置１では、廃棄物Ｘの炭化処理の過程で、これら油分のほか、メタン・メチレン・ブタジエン等のオフガスといった再利用可能な燃料や再利用可能な資源として水又は金属を得ることもできる。
【００２２】
前記切替手段５は、前記反応釜２の区画Ａ乃至区画Ｅごとに水蒸気又は過熱水蒸気処理をするか否かのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるものである。当該切り替えは、前記区画Ａ乃至区画Ｄであれば、得られる炭化処理物Ｙの熱量を調整するために、水蒸気又は過熱水蒸気処理により気化させる油分と気化させずに炭化処理物に残留させる油分を取捨選択することができる。例えば、区画Ａ乃至区画Ｃは、ボイラー２３又は過熱水蒸気発生手段２２を作動して各油分を気化させ、一方で、区画Ｄは、過熱水蒸気発生手段２２を作動させず、Ｃ重油及びアスファルテンを気化させないようにして炭化処理物Ｙに残留させ、その熱量を炭化処理物Ｙに加えることができる。
【００２３】
なお、図示はしないが、反応釜２の各区画、過熱水蒸気発生手段２２及びボイラー２３には、これらの温度を検知する温度検知手段が設けられており、これらで検知した温度の値は、操作制御手段４へと送信される。また、各区画には、加熱により生じたガスや気化した油分等を排出する排出管が設けられている。また、図中の送風機７は、区画Ｇへと送風し、区画Ｇ内及び炭化処理物Ｙを冷却するものである。
【００２４】
次に、製造装置１を用いて廃棄物Ｘから熱量を調整した炭化処理物Ｙを得る手順について、その一例を説明する。ここでは、前記の通り、反応釜２の各区画の温度を、区画Ａで１５０℃、区画Ｂで３００℃、区画Ｃで４５０℃、区画Ｄで６００℃の温度で設定し、また、廃棄物Ｘとして、生ごみ８５％、プラスチックごみ１０％及び金属やガラス等のその他ごみ５％を含有した平均的な家庭ごみを用いて説明する。
【００２５】
なお、反応釜２の区画Ｅは、その過熱水蒸気処理の設定温度が１５０℃であり、区画Ｆ及び区画Ｇとともに、区画Ｄで６００℃まで加熱された炭化処理物Ｙを反応釜２から搬出する前に、その温度を緩やかに冷却させるものである。また、当該区画Ｅは、廃棄物Ｘの種類によっては１３００℃等、６００℃以上の高温で加熱水蒸気処理を施し、その後の区画Ｆ及び区画Ｇで炭化処理物Ｙの温度を冷却させてもよい。また、前記家庭ごみに含まれるプラスチックごみの各油分は、平均的にはガソリン・ナフサ１０％、灯油２０〜２５％、軽油・Ａ重油・Ｂ重油６０％及びＣ重油・アスファルテン５％であり、このような平均的な家庭ごみを反応釜２の全区画で処理した場合、得られる炭化処理物Ｙの熱量はおよそ３０００〜４０００ｋｃａｌ／ｋｇである。
【００２６】
まず、当該家庭ごみを収容した容器３１は、搬送手段３に載置され、区画Ａの搬入側のシャッター２１を開放した上で、区画Ａへと搬送される。そして、シャッター２１が閉じられ、区画Ａを独立した空間にする。なお、以下の説明において、廃棄物Ｘの搬送と過熱水蒸気処理に際し、搬送時には各シャッター２１が開けられ、過熱水蒸気処理時には各シャッター２１が閉じられるように、前記操作制御手段４の制御により各区画で各シャッター２１の開閉は行われる。
【００２７】
区画Ａでは、廃棄物Ｘに対して、ボイラー２３から供給された水蒸気により１５０℃で約１時間３０分間に亘って加熱処理を行う。この際、廃棄物Ｘから気化温度が１５０℃のガソリン・ナフサが気化する。このようにしてガソリン・ナフサを抽出した廃棄物Ｘは、次の区画Ｂへと搬送される。
【００２８】
区画Ｂでは、当該廃棄物Ｘに対して、過熱水蒸気発生手段２２から供給された過熱水蒸気により３００℃で約１時間３０分間に亘って加熱処理を行う。この際、気化温度が３００℃の灯油が当該廃棄物Ｘから気化する。このようにして灯油も抽出した廃棄物Ｘは、次の区画Ｃへと搬送される。
【００２９】
区画Ｃでは、当該廃棄物Ｘに対して、過熱水蒸気発生手段２２から供給された過熱水蒸気により４５０℃で約１時間３０分間に亘って加熱処理を行う。この際、気化温度が４５０℃の軽油・Ａ重油・Ｂ重油が当該廃棄物Ｘから気化する。このようにして、軽油・Ａ重油・Ｂ重油も抽出した廃棄物Ｘは、次の区画Ｄへと搬送される。
【００３０】
区画Ｄでは、当該廃棄物Ｘに対して、過熱水蒸気発生手段２２の作動を前記切替手段６で切り替えてＯＦＦにし、加熱処理を行わない。本実施例の前記平均的な家庭ごみにおいて、そのプラスチックごみに含まれる５％のＣ重油・アスファルテンの熱量は、およそ２０００ｋｃａｌ／ｋｇ〜３０００ｋｃａｌ／ｋｇであり、当該廃棄物Ｘは、当該Ｃ重油・アスファルテンを残留させた状態で、次の区画Ｅへと搬送される。
【００３１】
区画Ｅ乃至区画Ｇでは、夫々１時間３０分間に亘って処理を行い、容器３１内の廃棄物Ｘを徐々に冷却し、区画Ｇの搬出側のシャッター２１を開けたのち、当該廃棄物Ｘを炭化処理物Ｙとして搬出させる。なお、説明の便宜上、反応釜２から搬出されるまでは廃棄物Ｘとして説明したが、反応釜２の各区画で処理が行われるのに伴って当該廃棄物Ｘが徐々に炭化されるのは言うまでもない。
【００３２】
このように得られた炭化処理物Ｙは、前記２０００ｋｃａｌ／ｋｇ〜３０００ｋｃａｌ／ｋｇからなる熱量のＣ重油・アスファルテンを残留させており、前記の通り、反応釜２の全区画で処理した場合の炭化処理物Ｙのおよそ３０００〜４０００ｋｃａｌ／ｋｇに、この残留させた油分の熱量を加えることにより、およそ５０００ｋｃａｌ／ｋｇ〜７０００ｋｃａｌ／ｋｇの熱量とすることができる。
【００３３】
当該手順は、製造装置１によって、平均的な家庭ごみを廃棄物Ｘとして炭化処理物Ｙを得る場合の一例である。そのため、反応釜２の各区画の温度設定や各区画で水蒸気又は過熱水蒸気処理を行うか否かの切り替えは、廃棄物Ｘのごみの種類や含有される油分の種類又は量に応じて、また、得られる炭化処理物Ｙの熱量を目的の値となるように調整するようにして、適宜変更することができる。
【００３４】
また、本実施例では、反応釜２を七つの区画に分割したが、廃棄物Ｘのごみの種類や含有される油分に種類又は量に応じて、その区画数を変更してもよい。
【００３５】
このように、製造装置１は、前記反応釜２の区画ごとに異なる温度を設定し、また、区画ごとに水蒸気又は過熱水蒸気処理をするか否かを切り替え、気化させる油分と気化させずに炭化処理物Ｙに残留させる油分を取捨選択するだけで、得られる炭化処理物Ｙの熱量を４０００ｋｃａｌ／ｋｇ〜８０００ｋｃａｌ／ｋｇの範囲、または、それ以外の熱量であっても容易に調整することができる。
【００３６】
なお、前記気化させた油分は、製造装置１に併設した凝結用装置で液体化し、ガソリン・ナフサであればプラスチック材料として、灯油であればジェット燃料や灯油ストーブの燃料として、軽油・Ａ重油・Ｂ重油であればトラックやバスの燃料として再利用することができる。また、選択的にＣ重油・アスファルテンを気化させ、かつ、前記凝結用装置で液体化した場合には、船舶の燃料やアスファルトとして再利用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る製造装置１によれば、炭化処理物Ｙの副産物として、再利用可能燃料として前記石油系燃料のほか、水や金属といった再利用可能な資源を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１    炭化処理物の製造装置
２    反応釜
２１  シャッター
２２  過熱水蒸気発生手段
２３  ボイラー
２４  噴射ノズル
３    搬送手段
３１  容器
４    操作制御手段
５    温度設定手段
６    切替手段
７    送風機
【図１】
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