(57)【要約】【課題】水分の多い有機廃棄物から燃料ガスを製造するには乾燥工程及び脱臭工程に多大の燃料を必要とし実現されていない。水分の多い有機廃棄物を乾燥する方法として燃焼排ガスや熱風炉の熱風を乾燥機に導入しているが、排ガス量が多く又、ガス温度が低くなることから臭気除去のために多大の燃料を用い脱臭炉の温度を高くしている。【解決手段】燃焼排ガスを内部に通した加熱管の輻射熱により加熱し、乾燥する方法、乾燥装置と熱分解用回転筒体及びガス改質室とから熱分解装置を構成する装置、熱分解後の残渣を投入し残渣に高温水蒸気を吹き付け、水性ガス反応によりガス化し、残った残渣をプラズマ加熱により溶融する方法、最終残渣を溶融するプラズマト−チと熱分解残渣をガス化する高温水蒸気の吹き込みノズル等を装備した熱分解・溶融装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を燃焼排ガスを内部に通した加熱管の輻射熱により加熱し、乾燥する有機性廃棄物の乾燥方法。
【請求項２】
燃焼排ガスを内部に通した加熱管を内部に装備し、有機性廃棄物を一端から受け入れて他端から排出する間に有機性廃棄物を乾燥する乾燥用回転筒体とから成る有機性廃棄物の乾燥装置。
【請求項３】
前記乾燥装置と熱分解用回転筒体及びガス改質室とから成る有機性廃棄物の熱分解装置。
【請求項４】
高温にした室に熱分解後の残渣を投入し、この残渣に高温水蒸気を吹き付け、水性ガス反応によりガス化し、更に残った残渣をプラズマ加熱により溶融する有機性廃棄物の熱分解方法。
【請求項５】
水性ガス反応の促進剤として高温水蒸気と一緒に空気、或は酸素を吹き付け、又は高温水蒸気と空気、或は酸素を混合した状態で吹き付けてガス化し、更に残った残渣をプラズマ加熱により溶融する有機性廃棄物の熱分解方法。
【請求項６】
耐火断熱材を内張りした室内に最終残渣を溶融するプラズマト−チと熱分解残渣をガス化する高温水蒸気の吹き込みノズル、或は高温水蒸気の吹き込みノズルと空気吹き込みノズル、或は酸素吹き込みノズルの両方を装備した残渣の熱分解・溶融装置。
【請求項７】
前記加熱管の廃熱を利用してボイラを加熱し、該廃熱ボイラから発生した高温水蒸気を前記熱分解用回転筒体及び熱分解・溶融装置に導入し、有機性廃棄物及び残渣の熱分解の促進と水性ガス反応により良質な熱分解ガスを製造することを特徴とする有機性廃棄物の熱分解方法。
【請求項８】
改質室の排ガス出口部及び熱分解用回転筒体の熱分解ガス出口部に集塵用サイクロンを設けたことを特徴とする有機性廃棄物の熱分解装置。
【請求項９】
熱分解用回転筒体の熱分解ガス出口部に水蒸気エゼクタを設け、エゼクタ水蒸気により室内の圧力を制御し、作動ガスに高温水蒸気を用いることにより集塵サイクロン入口のタ−ルの付着を防止した有機性廃棄物の熱分解装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水分の多い下水汚泥、し尿汚泥、食品汚泥、生ごみ等の有機性廃棄物を乾燥、熱分解、改質の工程を経て有機性廃棄物から燃料ガスを製造する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃棄物を乾燥する方法としては、燃焼排ガスや熱風炉にて熱風を作り、これを乾燥機に導入し接触乾燥する方法があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この方法は、乾燥機出口での排ガス量が多くなるばかりでなく、排ガスの温度が低くなり臭気が問題になるため脱臭炉（ガス燃焼炉）で７００℃以上に上げる必要があり多大の燃料を消費している。
【０００４】
脱臭炉での燃費を下げる方法として熱分解用回転筒体から発生する乾留ガス（可燃ガス）と一緒に燃焼させる方法が採られている。
【０００５】
この方法は、乾留ガスの燃焼によって生成するダイオキシン類の発生が免れないため、この種の脱臭炉を付設した熱分解用回転筒体は焼却炉としての範疇で法規制がなされている。
【０００６】
焼却によって発生する猛毒のダイオキシン類は、塩化水素、未燃カ−ボン、空気の三要素によって生成されると考えられている。そこで、ダイオキシン類対策としては熱分解ガス中の塩化水素を除去する方法、未燃カ−ボンの主体であるタ−ル、煤、炭化水素を除去する方法が講じられている。
【０００７】
しかしダイオキシン類を完全に除去できる装置、方法は存在しない。ダイオキシン類の発生を抑制するには、熱分解ガスをタ−ル、煤、炭化水素の含まないガスに改質する以外にない。
【０００８】
熱分解後の残渣は、炭や活性炭として有効可能なものもあるが、通常の廃棄物は有機物だけでなく、重金属、金属、ガラス等が含まれており、これらが残渣に残るため、このまま廃棄物処分場に投棄した場合、有害物質が地中に溶出する恐れがあり、溶出しないよう、これらを溶融・固化して処分いる。
【０００９】
有機物を熱分解した後の残渣は、炭素が主成分であるため、これを溶かすには室内を約３０００℃以上に保つ必要があるが、この温度に耐える炉材は非常に高価であり又、燃費が嵩むことから、灰化室にて炭素分を燃焼させ、溶け易い無機質の灰にした後、室温、約１２００〜１５００℃の溶融・固化室に送り、プラズマ加熱により溶融し、溶融後、水冷や空冷により固化している。
【００１０】
有機性廃棄物の熱分解残渣は灰化室にて炭化物を燃焼させることからダイオキシン類の発生は免れない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ガス改質室にてガス改質のために燃焼した高温排ガスを乾燥用回転筒体に内装した乾燥用加熱管内に流し、加熱管の輻射熱によって有機性廃棄物を乾燥するというものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、有機性廃棄物を一端から受け入れ他端から排出する乾燥用回転筒体に高温排ガスを内部に通した乾燥用加熱管を内内装し、加熱管の輻射熱を利用し有機性廃棄物を乾燥する装置である。
【００１３】
ガス改質室の高温排ガスを利用するが故に乾燥用回転筒体の燃料消費を低減することが可能になるのである。
【００１４】
乾燥用回転筒体で乾燥した有機性廃棄物は、熱分解用回転筒体に送られ熱分解されるが、熱分解用の熱源はガス改質室にて改質された高温改質ガスを熱分解用回転筒体に内装した熱分解用加熱管内に流し、熱分解用加熱管の輻射熱によって熱分解し、ここで不足する熱は、熱分解用回転筒体に内装した改質ガスを燃料としたバ−ナによって補なわれる。従って、乾燥用回転筒体では、乾燥の度合い、水分調整等の操作は全く不要であり、熱源は成り行きでよいことからバ−ナ等の熱源は不要となる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１．請求項２の乾燥用回転筒体と熱分解用回転筒体及びガス改質室との組み合わせにより、省エネルギ−化と操作性の改善を計った有機性廃棄物の熱分解装置である。
【００１６】
請求項４の発明は、約１２００〜１５００℃の室（炉とも言う）に熱分解後の残渣を投入し、この残渣に高温蒸気を吹き付けることにより、下記の表１記載の水性ガス反応が起こり、残渣中の炭素はＣＯ＋Ｈ２に分解し、残った残渣は灰分、重金属、金属、ガラス等の無機質が主成分となり１２００〜１５００℃の室温においてプラズマ加熱で容易に溶融することができる。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
請求項５の発明は、水性ガス反応の促進剤として高温水蒸気に空気、或は酸素を添加することによって熱分解速度の短縮を計り、熱分解速度をプラズマ加熱による溶融速度に近づけることによって処理時間の短縮を計ったことを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明は、同一室内にプラズマト−チ、水蒸気吹き込みノズル及び空気吹き込みノズルを装備し、熱分解残渣を水性ガス反応によって灰化しながら、炭化物の溶融を可能にした残渣の熱分解・溶融装置である。
【００２０】
請求項７の発明は、乾燥用回転筒体出口の乾燥用加熱管に一次ボイラ−を設け、廃熱を利用して蒸気を作り、更に熱分解用回転筒体出口の熱分解用加熱管に設けた二次ボイラ−に導入し、５００℃以上の超高温蒸気とし、これを熱分解用回転筒体内の有機性廃棄物及び熱分解・溶融室の熱分解残渣に吹き付け、水性ガス反応は蒸気温度が高ければ高いほど反応が進むことを利用してＨ２，ＣＯを主体とする良質な燃料を製造する。
【００２１】
請求項８の発明は、熱分解用回転筒体の熱分解ガス出口及びガス改質室排ガス出口部に集塵用サイクロンを設置し、加熱管に入る前にタ−ルや粉塵を捕捉し、捕捉したタ−ルや粉塵を、それぞれのスクリュ−コンベアに戻し、再投入することによりタ−ルや粉塵をを系外に排出しないことを特徴とした集塵サイクロンの構造である。
【００２２】
請求項９の発明は、熱分解用回転筒体の熱分解ガス出口部に水蒸気エゼクタ−を設け、加熱した作動水蒸気を導入することにより随伴する熱分解ガスの一部が蒸縮し、系外に漏れ出るトラブルや集塵サイクロンでの閉塞、火災等を防止すると共にエゼクタ−水蒸気量を調整することにより熱分解用回転筒体の内圧を一定に保つようにした有機性廃棄物の熱分解装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る水分の多い有機性廃棄物の熱分解方法とその装置を示すフロ−図である。
【００２５】
図１において、コンベア等で運ばれた有機性廃棄物は乾燥用回転筒体１に設けられた原料ホッパ−２に投入され、原料二重ダンパ−の上段ダンパ−３の上面に落し込まれる。このとき、下段ダンパ−４は閉じた状態にある。上段ダンパ−３を開き、有機性廃棄物を下段ダンパ−４の上面に落し込む。この後、上段ダンパ−３を閉じ、下段ダンパ−４を開き、有機性廃棄物は二重ダンパ−の下部に設けられた原料スクリュ−コンベア５に落し込まれる。この二重ダンパ−動作は外気からの空気の侵入をできるだけ防ぐ目的で行われる。
【００２６】
有機性廃棄物が乾燥用回転筒体１に投入される前に、熱分解用回転筒体６及びガス改質室７の内部はバ−ナ加熱管１９、ガス改質バ−ナ９によって予熱されており、熱分解用回転筒体６の内部は３００〜７５０℃の温度に、ガス改質室７は８００〜１３００℃に設定されている。熱分解・溶融室１０もプラズマト−チ１１が起動しており、プラズマ加熱により室内は成り行きで１２００〜１５００℃に昇温された状態にある。
【００２７】
又、一次ボイラ−１２、二次ボイラ−１３も立ち上がっており、両ボイラ−で作られた高温蒸気は既に熱分解用回転筒体６及び熱分解・溶融室１０に導入された状態にある。
【００２８】
又、有機性廃棄物が乾燥用回転筒体１に入る前には排ガス誘因通風機１４を含め装置の全てが起動しており、乾燥用回転筒体１に投入された有機性廃棄物は乾燥用回転筒体１の出口端部に行くまでに乾燥用回転筒体１の内部に装備した乾燥用加熱管１５によって適度に乾燥され、乾物二重ダンパ−１６を経て、乾物スクリュ−コンベア１７により熱分解用回転筒体６に送り込まれる。
【００２９】
熱分解用回転筒体６に送り込まれた乾燥有機性廃棄物は熱分解用回転筒体６の出口端部に行くまでに内部に装備した熱分解用加熱管１８とバ−ナを内装したバ−ナ加熱管１９によって熱分解される。
【００３０】
熱分解後の残渣は熱分解用回転筒体６の出口端部より熱分解・溶融室１０に直接落し込まれる。熱分解・溶融室１０に落し込まれた残渣は先に起動している
プラズマト−チ１１及び高温蒸気、反応促進剤の空気、或は酸素によって残渣中の炭素は水性ガス反応によってガス化し、更に残った残渣はプラズマト−チ１１のア−クに曝され溶融する。溶融した残渣は固化室２０に自然に滴下し、水冷或は空冷により固化する。
【００３１】
乾燥用回転筒体１において乾燥時に発生した水蒸気は多少の臭気を含むためガス改質室７に導入し、ガス改質バ−ナ９によって温度を７００℃以上に上げ酸化脱臭された後、ガス改質バ−ナ９の燃焼排ガスと共にガス改質室７を出る。
【００３２】
ガス改質室７を出た水蒸気と燃焼排ガスは排ガスサイクロン８で除塵された後、乾燥用回転筒体１の内部に配置した乾燥用加熱管１５の中を流れ、乾燥用の熱源として熱を放出した後、乾燥用回転筒体１を出る。
【００３３】
乾燥用回転筒体１を出た水蒸気と燃焼排ガスは一次ボイラ−１２にて更に熱を放出し、冷却塔２２にて排ガス誘引通風機１４の耐熱温度以下に下げた後、排気筒２５より大気中に放出する。
【００３４】
熱分解用回転筒体６において熱分解時に発生した熱分解ガスは水蒸気エゼクタにおいて吸引され、乾物集塵サイクロン３３で除塵された後、ガス改質室７に送られ、ガス改質室７ではガス改質バ−ナ９と加熱された水蒸気によってガス改質加熱管２１の外側から加熱し、ガス改質加熱管２１の中を流れる熱分解ガスに熱を加え、熱分解ガスを水素及び一酸化炭素を主成分とした良質ガスに改質する。
【００３５】
ガス改質室７にて改質された改質ガスは熱分解用回転筒体６の内部に配置した熱分解用加熱管１８の中を流れ、熱分解用の熱源として熱を放出した後、熱分解用回転筒体６を出る。
【００３６】
熱分解用回転筒体６を出た改質ガスは二次ボイラ−１３及び空気加熱器２３で熱を放出した後、冷却器２４にてガス誘引通風機２５の耐熱温度以下に下げ、気液分離ドラム２６に送られる。冷却水の戻り水はク−リングタワ−３６で冷却された後、循環水ポンプ３７によって再び冷却器２４に送られる。
【００３７】
気液分離ドラム２６においてガスと水分に分離し、ガスはガス圧縮機２７等で昇圧し、ガス改質バ−ナ９及びバ−ナ加熱管１９の燃料として供給する。又、余剰の改質ガスは発電機２８や燃料電池の燃料とする。
【００３８】
気液分離ドラム２６で分離された水分はドレンドラム２９に回収され、冷却水ポンプ３１によって冷却塔２２の水噴霧ノズル３２に送られる。冷却塔２２で噴霧した水はガス改質室７から出た水蒸気と燃焼排ガスによって蒸発し、水蒸気、燃焼排ガスと共に排気筒３０より大気中に放出する。
【００３９】
【発明の効果】
ガス改質室の高温排ガスを利用するが故に乾燥用回転筒体の燃料消費を低減することが可能になる。
【００４０】
乾燥用回転筒体では、乾燥の度合い、水分調整等の操作は全く不要であり、熱源は成り行きでよいことからバ−ナ等の熱源は不要となる。
【００４１】
乾燥用回転筒体と熱分解用回転筒体及びガス改質室との組み合わせにより、省エネルギ−化と操作性の改善を計った。
【００４２】
残った残渣は灰分、重金属、金属、ガラス等の無機質が主成分となり１２００〜１５００℃の室温においてプラズマ加熱で容易に溶融することができる。
【００４３】
熱分解速度の短縮を計り、熱分解速度をプラズマ加熱による溶融速度に近づけることによって処理時間の短縮を計った。
【００４４】
熱分解残渣を水性ガス反応によって灰化しながら、炭化物の溶融を可能にした。
【００４５】
水性ガス反応は蒸気温度が高ければ高いほど反応が進むことを利用してＨ２，ＣＯを主体とする良質な燃料を製造できる。
【００４６】
熱分解用回転筒体の熱分解ガス出口及びガス改質室排ガス出口部に集塵用サイクロンを設置し、加熱管に入る前にタ−ルや粉塵を捕捉し、捕捉したタ−ルや粉塵を、それぞれのスクリュ−コンベアに戻し、再投入することによりタ−ルや粉塵をを系外に排出しない。
【００４７】
熱分解用回転筒体の熱分解ガス出口部に水蒸気エゼクタ−を設け、加熱した作動水蒸気を導入することにより随伴する熱分解ガスの一部が蒸縮し、系外に漏れ出るトラブルや集塵サイクロンでの閉塞、火災等を防止すると共にエゼクタ−水蒸気量を調整することにより熱分解用回転筒体の内圧を一定に保つようにした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水分の多い有機性廃棄物の熱分解の方法と、その装置を示すフロ−図である。
【符号の説明】
１　乾燥用回転筒体　６　熱分解用回転筒体　７　ガス改質室
１０　熱分解・溶融室　１１　プラズマト−チ　１２　一次ボイラ−
１３　二次ボイラ−　１５　乾燥用加熱管　１８　熱分解用加熱管
３３　乾物集塵サイクロン　３４　水蒸気エゼクタ
【図１】
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