(57)【要約】【課題】低コストで環境に優しく、炭化物粒子から塩素を効率的に除去する炭化物の脱塩素装置及び脱塩素方法を提供する。【解決手段】炭化物の脱塩素装置は、液体中にて、廃棄物を炭化することによって生成された塩素を含む炭化物粒子から前記塩素を除去する。炭化物の脱塩素装置は、前記液体中に１μm〜１００μmの直径を有する気泡を供給する気泡供給器(24)を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中にて、廃棄物を炭化することによって生成された塩素を含む炭化物粒子から前記塩素を除去する炭化物の脱塩素装置において、前記液体中に１μm〜１００μmの直径を有する気泡を供給する気泡供給器を備えることを特徴とする炭化物の脱塩素装置。
【請求項２】
前記気泡供給器は、前記液体の旋回流及び圧力変化のうち一方あるいは両方を利用して前記気泡を発生させることを特徴とする請求項１に記載の炭化物の脱塩素装置。
【請求項３】
前記気泡は、二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の炭化物の脱塩素装置。
【請求項４】
前記液体に超音波を付与する超音波発生器を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の炭化物の脱塩素装置。
【請求項５】
前記液体は、酸性及びアルカリ性のうち一方であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の炭化物の脱塩素装置。
【請求項６】
前記液体を貯留する洗浄槽と、
前記洗浄槽に貯留された前記液体中の炭化物粒子を粉砕する粉砕装置と
を更に備え、
前記気泡供給器は、前記洗浄槽に貯留された前記液体中に前記気泡を供給する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の炭化物の脱塩素装置。
【請求項７】
液体中にて、廃棄物を炭化することによって生成された塩素を含む炭化物粒子から前記塩素を除去するための炭化物の脱塩素方法において、前記液体中に１μm〜１００μmの直径を有する気泡を供給することを特徴とする炭化物の脱塩素方法。
【請求項８】
前記液体中の炭化物粒子に前記気泡を供給する一方、前記液体中の炭化物粒子を粉砕することを特徴とする請求項７に記載の炭化物の脱塩素方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化物の脱塩素装置及び脱塩素方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紙、プラスチック、都市ごみ、バイオマス系の産業廃棄物等を原材料として炭化物燃料を製造し、得られた炭化物燃料を例えばボイラの燃料に混合して燃焼させる試みが始まっている。
炭化物燃料を製造する際には、まず、原材料を低酸素雰囲気の炉で炭化し、炭化物にする。炭化物は、適当な粒径の炭化物粒子になるよう粉砕され、炭化物粒子には、脱塩素処理が実施される。この後、塩素の含有量が低減された炭化物粒子はペレットに成形され、炭化物燃料が製造される。
【０００３】
脱塩素処理は、炭化物燃料の燃焼によりボイラ等が腐食するのを防止するために実施されており、炭化物燃料中の塩素濃度が０．１％以下となるように実施される。水洗により塩素濃度を十分に低減するのは困難であることから、種々の技術が提案されている。
例えば、特許文献１は、多段の洗浄槽を用いて炭化物粒子の洗浄を繰り返すことを開示しており、特許文献２は、温水を用いて炭化物粒子を洗浄することを開示している。また、特許文献３は、スチームを用いて炭化物粒子を洗浄することを開示しており、特許文献４は、酸性又はアルカリ性の溶液で炭化物粒子を洗浄することを開示している。
【特許文献１】特開2006-290911号公報
【特許文献２】特許第3506893号公報
【特許文献３】特許第3501925号公報
【特許文献４】特開2005-8662号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜４が開示する炭化物粒子の洗浄方法では、水で１回洗浄する場合に比べてコストがアップしてしまう。また、酸性やアルカリ性の溶液を用いた場合には環境負荷も大きくなる。
本発明は上述の事情に基づいてなされ、その目的とするところは、低コストで環境に優しく、炭化物粒子から塩素を効率的に除去する炭化物の脱塩素装置及び脱塩素方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明によれば、液体中にて、廃棄物を炭化することによって生成された塩素を含む炭化物粒子から前記塩素を除去する炭化物の脱塩素装置において、前記液体中に１μm〜１００μmの直径を有する気泡を供給する気泡供給器を備えることを特徴とする炭化物の脱塩素装置が提供される（請求項１）。
好ましくは、前記気泡供給器は、前記液体の旋回流及び圧力変化のうち一方あるいは両方を利用して前記気泡を発生させる（請求項２）。
【０００６】
好ましくは、前記気泡は二酸化炭素を含む（請求項３）。
好ましくは、前記脱塩素装置は、前記液体に超音波を付与する超音波発生器を更に備える（請求項４）。
好ましくは、前記液体は、酸性及びアルカリ性のうち一方である（請求項５）。
好ましくは、前記脱塩素装置は、前記液体を貯留する洗浄槽と、前記洗浄槽に貯留された前記液体中の炭化物粒子を粉砕する粉砕装置とを更に備え、前記気泡供給器は、前記洗浄槽に貯留された前記液体中に前記気泡を供給する（請求項６）。
【０００７】
また、上述の目的を達成するため、本発明によれば、液体中にて、廃棄物を炭化することによって生成された塩素を含む炭化物粒子から前記塩素を除去するための炭化物の脱塩素方法において、前記液体中に１μm〜１００μmの直径を有する気泡を供給することを特徴とする炭化物の脱塩素方法が提供される（請求項７）。
好ましくは、前記液体中の炭化物粒子に前記気泡を供給する一方、前記液体中の炭化物粒子を粉砕する（請求項８）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１の炭化物の脱塩素装置及び請求項６の炭化物の脱塩素方法では、直径が１μm〜１００μmの気泡を液体中に供給することにより、炭化物粒子中の塩素が効率的に除去される。これは以下の理由による。
まず、液体中の各気泡の表面は負に帯電しているため、炭化物粒子の表面に容易に付着する。各気泡は、発生後に収縮してその内部が高温になるため、炭化物粒子の周囲を局所的に高温にする。この結果として、液体に対する塩素の溶解度が増大し、炭化物粒子から塩素が効率的に除去される。また気泡の崩壊にともない衝撃波が発生し、炭化物粒子内部の塩素の溶出を促進させる。
【０００９】
また、気泡は、液体中において炭化物粒子を均一に分散させる効果も有し、この結果としても、炭化物粒子から効率的に塩素が除去される。
請求項２の炭化物の脱塩素装置では、液体の旋回流及び圧力変化のうち一方あるいは両方を利用することにより、簡単な構成で気泡が発生させられる。
請求項３の炭化物の脱塩素装置では、二酸化炭素を含む気泡を使用することにより、液体のpHが低下し、洗浄効果および脱塩素効果を向上させるとともに、環境負荷が更に低下する。また二酸化炭素を使用することにより、低酸素雰囲気下で製造した炭化物粒子に生成する３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２・ｎＨ２Ｏのような安定な塩素化合物を溶出させ易くする。
【００１０】
請求項４の炭化物の脱塩素装置では、超音波によるキャビテーション現象により、より効率的に炭化物粒子から塩素が除去される。また超音波を追加で照射することにより、供給した気泡がより微細化される効果もあるため、脱塩素効果が高まる。
請求項５の炭化物の脱塩素装置によれば、液体が酸性又はアルカリ性であることにより、より効率的に炭化物粒子から塩素が除去される。
【００１１】
請求項６及び請求項８の炭化物の脱塩素装置又は脱塩素方法によれば、脱塩素処理を実行する前に粉砕機で複数回行っていた炭化物の粉砕工程を少なくとも１回省略することができる。
以上説明したように、本発明によれば、低コストで環境に優しく、炭化物粒子から塩素を効率的に除去する炭化物の脱塩素装置及び脱塩素方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、一実施形態の脱塩素装置１０が適用された炭化物燃料の製造システムの概略構成を示す。
炭化物燃料の製造システムは、原材料から炭化物燃料を製造するためのシステムであり、原材料としては、紙、プラスチック、都市ごみ、バイオマス系の産業廃棄物等を用いることができる。
【００１３】
炭化装置１２は、低酸素雰囲気下にて原材料を加熱可能な炭化炉により構成され、原材料である廃棄物は炭化装置１２にて炭化されて炭化物になる。
粉砕機１４は、炭化物を適当な粒径に粉砕可能であり、好ましくは、炭化物は平均粒径が１μm〜３０μmの炭化物粒子となるように粉砕される。
脱塩素装置１０は、炭化物粒子に含まれる塩素を除去する装置であり、脱塩素装置１０により、炭化物粒子の塩素濃度は、例えば０．１質量％以下まで低減される。
【００１４】
脱塩素装置１０で脱塩素処理された炭化物粒子は、脱水機１６で脱水された後、造粒機１８で適当な形状のペレットに成形され、炭化物燃料となる。
より詳しくは、脱塩素装置１０は、図２に示したように、洗浄槽２０を有し、洗浄槽２０内には洗浄液が貯留されるとともに、脱塩素処理の対象としての炭化物粒子が投入される。洗浄液としては、例えば水を用いることができる。
【００１５】
洗浄槽２０内には、撹拌器２２が配置され、撹拌器は洗浄液を撹拌し、炭化物粒子を均一に分散させる。
また、洗浄槽２０内には、気泡供給器２４が配置され、気泡供給器２４は、洗浄液に直径が１μm〜１００μmの気泡２５を供給し、好ましくは、直径が１μm〜３０μmの気泡２５を供給する。気泡供給器２４には、ガス供給源２６がガス管を介して接続されるとともに、ポンプ２８の吐出側が給水管を介して接続される。気泡供給器２４は、ガス供給源２６からのガス及びポンプ２８からの加圧水を用いて気泡２５を発生させ、洗浄液に供給する。
【００１６】
なお、ポンプ２８の吸入側は、洗浄槽２０に取水管を介して接続されており、ポンプ２８に吸い込まれた洗浄液は、気泡供給器２４から気泡２５とともに洗浄槽２０内に還流させられる。
具体的には、図３及び図４に概略的に示したように、気泡供給器２４は円筒状の本体部３０を有する。本体部３０の一端にガス管の先端が接続され、本体部３０内には、軸線方向にガスが供給される。本体部３０内は洗浄液で満たされているけれども、供給されたガスは、その勢いにより本体部３０内に略柱状のガス柱３２を形成する。一方、本体部３０の外周面には給水管が接続されており、本体部３０内には、接線方向（周方向）に加圧水が供給される。加圧水はガス柱３２の回りに旋回流を生成し、旋回流によってガス柱３２の先端が細かく分断されて気泡２５になる。発生した気泡２５は、本体部３０の他端に形成された開口３４を通じて、加圧水とともに本体部３０から放出される。
【００１７】
上述した炭化物の脱塩素装置１０によれば、炭化物粒子中の塩素が洗浄液中に溶け出し、炭化物粒子の塩素濃度が低減される。
特に上述した炭化物の脱塩素装置１０では、直径が１μm〜１００μmの気泡２５を洗浄液中に供給することにより、炭化物粒子中の塩素が効率的に除去される。これは以下の理由による。
【００１８】
まず、洗浄液中の各気泡２５の表面は負に帯電しているため、炭化物粒子の表面に容易に付着する。各気泡２５は、発生後に断熱収縮してその内部が高温になるため、炭化物粒子の周囲を局所的に高温にする。この結果として、洗浄液に対する塩素の溶解度が増大し、炭化物粒子から塩素が効率的に除去される。
また、気泡２５は、洗浄液中において炭化物粒子を均一に分散させる効果も有し、この結果としても、炭化物粒子から効率的に塩素が除去される。
【００１９】
本発明は上記した一実施形態に限定されることはなく、種々の変形が可能である。
例えば、気泡２５の発生手段は特に限定されることはないが、簡単な構成で気泡２５を発生させるために、洗浄液の旋回流又は圧力変化のうち一方あるいは両方を利用して気泡を発生させるのが好ましい。なお、圧力変化を利用する場合には、高圧下で洗浄液にガスを溶け込ませた後、減圧することにより気泡を発生させることができる。
【００２０】
気泡２５の直径は、気泡の安定製造限界の目安である１μｍ程度を下限とし、断熱収縮可能な直径の目安である１００μｍ程度を上限としている。なお、気泡が粒径１〜３０μｍの炭化物粒子に付着し、液中にて塩素を除去するための滞留時間を十分に確保するためには、気泡２５の直径が炭化物粒子の直径と同程度の１〜３０μｍ程度であることが好ましい。
【００２１】
気泡２５の成分は特に限定されず、空気、窒素、酸素、二酸化炭素又はこれらのうち二種以上を混合したものを用いることができる。ただし、二酸化炭素を含む気泡２５を使用するのが好ましい。これは、液体のｐＨが低下し、洗浄効果および脱塩素効果が向上するとともに、環境負荷が更に低下するからである。また二酸化炭素を使用することにより、低酸素雰囲気下で製造した炭化物粒子に生成する３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＣａＣｌ２・ｎＨ２Ｏのような安定な塩素化合物を溶出させ易くするからである。
【００２２】
また、図２に２点鎖線で示したように、洗浄槽２０内に、例えば２０kHz〜３００kHzの超音波を発生可能な超音波発生器３６を配置してもよい。この場合、超音波によるキャビテーション現象により、より効率的に炭化物粒子から塩素を除去することができる。なお、超音波の出力は、洗浄槽２０の大きさ等に応じて適宜調節される。
更に、洗浄液の種類は特に限定されず、より効率的に炭化物粒子から塩素を除去するために、酸性又はアルカリ性の洗浄液を用いてもよい。具体的には、洗浄液には、硝酸、硫酸、炭酸、ギ酸、酢酸、乳酸等の酸や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリを用いることができる。この一方、環境に対する負荷を軽減するという観点からは、純水や工業用水等の水を用いるのが好ましい。
【００２３】
また更に、脱塩素装置１０は、複数の洗浄槽２０を有していてもよく、各洗浄槽２０に気泡供給器２４を設けてもよい。
また、ポンプ２８は、洗浄液の輸送機能のみを有していたが、炭化物粒子の粉砕、輸送、洗浄を同時に行うべく、粉砕機能を有するポンプ（カッターポンプ等）を使用してもよい。洗浄槽２０内の炭化物粒子を粉砕する粉砕装置を洗浄槽２０に設け、脱塩素処理の一方で粉砕処理を実行すれば、粉砕機１４で複数回行っていた炭化物の粉砕工程を、少なくとも１回省略することができる。
【００２４】
更に、一実施形態では、バッチ式で脱塩素処理が実施されているが、連続的に脱塩素処理を実施するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】炭化物燃料の製造システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１のシステムに適用された一実施形態の炭化物の脱塩素装置を概略的に示す図である。
【図３】図２の脱塩素装置に適用された気泡供給器を概略的に示す断面図である。
【図４】図２の脱塩素装置に適用された気泡供給器を概略的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２２    撹拌器
２４    気泡供給器
２６    ガス供給源
２８    ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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