(57)【要約】【課題】食品廃棄物等の高含水性の廃棄物を部分燃焼式炭化装置によって炭化処理するに際して、部分燃焼式炭化炉から発生する乾留ガスを、ガス、油等の補助燃料を使用した外部からの助燃を行うことなく効率的に完全燃焼することができる廃棄物の炭化装置を提供する。【解決手段】部分燃焼式炭化炉１と蓄熱式二次燃焼炉２１を備え、蓄熱式二次燃焼炉２１の燃焼室２３に近接して第１蓄熱槽２４ａと第２蓄熱槽２４ｂを設け、燃焼室２３で燃焼後の排ガスを蓄熱槽２４ａ、２４ｂを通過させて、その顕熱をいったん蓄熱槽２４ａ、２４ｂに蓄えておき、炭化炉１で発生した乾留ガス１５を蓄熱槽２４ａ、２４ｂを通過させて、蓄熱した熱で予熱されるようにし、予熱された乾留ガス１５を燃焼室２３で完全燃焼する。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化用空気によって廃棄物の一部分を燃焼させ、その燃焼熱で残りの廃棄物を熱分解し炭化することによって炭化物を得るとともに、発生した乾留ガスを二次燃焼炉で燃焼させる廃棄物の炭化装置において、二次燃焼炉に蓄熱体を設け、二次燃焼炉での燃焼熱を前記蓄熱体に蓄熱し、燃焼前の乾留ガスを前記蓄熱体に蓄熱された熱で加熱した後、二次焼却炉で燃焼させるようにしたことを特徴とする廃棄物の炭化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を炭化処理して炭化物を得るための廃棄物の炭化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設廃木材等の木質系廃棄物を原料にして炭化物を得るための工業的炭化装置の一つとして部分燃焼式炭化装置は一般公知の技術である。部分燃焼式炭化装置は、原料の一部分を燃焼させて熱を発生させ、この燃焼熱によって残りの部分を熱分解炭化せしめることを原理とするものであり、原料を炭化する部分燃焼式炭化炉とそこから発生する乾留ガスを完全燃焼する二次燃焼炉からなる簡便な方式として広く利用されている。
【０００３】
部分燃焼式炭化炉としては、特開２００１−２００２６６号公報等に記載されているような、一定方向に回転する回転キルンを用い、回転キルンの一端から投入した原料を回転キルンの回転によって他端に送るとともに、回転キルンの内壁に設けた複数の空気吹き出し孔から炭化用空気を吹き出し、その炭化用空気によって原料の一部分を燃焼させ、その燃焼熱によって残りの原料を熱分解し炭化することによって炭化物を得る通気回転式キルンを用いた部分燃焼式炭化炉が知られている。
【０００４】
しかし、含水率が高い廃棄物を原料にして、前述の部分燃焼式炭化装置によって処理しようとすると、部分燃焼式炭化炉で発生した乾留ガスが湿ったものとなり、二次燃焼炉において二次燃焼空気だけでは燃えなくなり、煤塵、悪臭、ダイオキシン等の有害物質が放出され公害の発生に至る危険性がある。
【０００５】
したがって、部分燃焼式炭化装置で含水率が３０％を越える高含水性廃棄物を処理する場合には、二次燃焼炉でガス、油等の補助燃料を用いて追い炊きをして完全燃焼させてから大気に放出する方法が採られている。例えば、食品廃棄物の多くは含水率５０％を越える高含水性廃棄物であり、そのような食品廃棄物を炭化処理する際には、上記の方法が必要となっている。
【０００６】
図４は、従来の部分燃焼式炭化炉を用いて高含水性廃棄物を炭化処理する場合に、二次燃焼炉で追い炊きをする状況を示す図である。
【０００７】
図４において、１が部分燃焼式炭化炉であり、回転キルン２が基礎に固定のローラー１１で支持されて回転駆動されるように設置されている。高含水性廃棄物からなる原料１２がホッパー３に供給され、スクリューフィーダー４によって回転キルン２の入口部（図中左端）から回転キルン２内に連続供給される。回転キルン２内に供給された原料１２は、回転キルン２内の下部に堆積し、回転キルン２の回転によって回転キルン２内を長手方向に移動する。一方、回転キルン２の内壁の耐火物内には、長手方向に延びる空気導入路９が円周方向に複数本設けられており、それぞれの空気導入路９には回転キルン２の内壁に通じる空気吹き出し孔１０が長手方向に所定の間隔で配されている。そして、空気供給口８から供給された炭化用空気が、空気導入路９を経由して、複数の空気吹き出し孔１０より回転キルン２の内部に吹き込まれる。これによって、原料１２の一部分が燃焼し、その燃焼熱によって残りの原料を熱分解し炭化する。得られた炭化物１４は、回転キルン２の出口部（図中右端）に設けられている固定フード５の下方の炭化物取り出し口６より取り出され、発生した乾留ガス１５は固定フード５の上方の乾留ガス出口７から二次燃焼炉４１に導かれる。この時点での乾留ガス１５の温度は６００℃であり、二次燃焼炉４１では、二次燃焼用空気４２を吹き込むとともに、ガス、油等の補助燃料を用いた追い炊きバーナー４３によって追い炊きすることで乾留ガス１５を８００〜９００℃で燃焼させる。これによって、乾留ガス１５が完全燃焼し、二次燃焼炉４２からの排ガスを無害化している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、食品廃棄物等の高含水性廃棄物を炭化処理する際に、従来技術のように二次燃焼炉において追い炊き等の外部からの助燃を行うことは、ガス、油等の補助燃料を使用し、余分に資源を費やすことになるので効率的とはいえない。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、食品廃棄物等の高含水性の廃棄物を部分燃焼式炭化装置によって炭化処理するに際して、部分燃焼式炭化炉から発生する乾留ガスを、ガス、油等の補助燃料を使用した外部からの助燃を行うことなく効率的に完全燃焼することができる廃棄物の炭化装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃棄物の炭化装置は、廃棄物の一部分を燃焼させ、その燃焼熱で残りの廃棄物を熱分解し炭化することによって炭化物を得るとともに、発生した乾留ガスを二次燃焼炉で燃焼させる廃棄物の炭化装置において、二次燃焼炉に蓄熱体を設け、二次燃焼炉での燃焼熱を前記蓄熱体に蓄熱し、燃焼前の乾留ガスを前記蓄熱体に蓄熱された熱で加熱した後、二次焼却炉で燃焼させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１に示す。
【００１２】
図１において、本発明の一実施形態に係る廃棄物の炭化装置は、部分燃焼式炭化炉１と蓄熱式二次燃焼炉２１とを備えている。部分燃焼式炭化炉１は、前述したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００１３】
蓄熱式二次燃焼炉２１は、燃焼室２３に近接して第１蓄熱槽２４ａと第２蓄熱槽２４ｂの二つの蓄熱槽を有している。第１蓄熱槽２４ａと第２蓄熱槽２４ｂにはそれぞれセラミックス製の蓄熱媒体が充填されている。
【００１４】
そして、燃焼室２３における燃焼温度を高めるために、炭化炉１で発生した乾留ガス１５を予め蓄熱槽２４ａ、２４ｂを通過させて予熱してから燃焼室２３に供給する。予熱のための熱源として、二次燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱槽２４ａ、２４ｂを通過させて、その顕熱をいったん蓄熱槽２４ａ、２４ｂに蓄えておき、その蓄熱した熱を放熱して乾留ガス１４を予熱するようにする。
【００１５】
なお、第１蓄熱槽２４ａには、乾留ガス１５の通過を制御するバルブＶ１と燃焼排ガスの通過を制御するバルブＶ３が設けられており、第２蓄熱槽２４ｂには、乾留ガス１５の通過を制御するバルブＶ２と燃焼排ガスの通過を制御するバルブＶ４が設けられている。このバルブＶ１〜Ｖ４の切り替えによって、第１蓄熱槽２４ａと第２蓄熱槽２４ｂの二つの蓄熱槽が蓄熱と放熱を交互に行うようにしている。これにより、連続的に運転を行うことが出来るようになっている。
【００１６】
この実施形態に係る廃棄物の炭化装置の作動状態を、含水率５０％のきのこ栽培用廃培地を炭化処理する場合を例に説明する。
【００１７】
部分燃焼式炭化炉１で含水率５０％のきのこ栽培用廃培地を炭化処理する場合、炭化温度６００℃で運転され、炭化収率２．５％で炭化物を得ている。その際に発生する乾留ガス１５は６００℃であるが、発熱量は３５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３と低く、従来型の二次燃焼炉４１では完全燃焼が出来ず、追い炊きバーナー等による外部燃料を用いた追い炊きが必要である。
【００１８】
これに対して、蓄熱式二次焼却炉２１においては、図２に示すように、以下の要領で運転が行われる。
【００１９】
（第１サイクル）
図２ａにおいて、弁Ｖ１、Ｖ４が開放され、弁Ｖ３、Ｖ２が閉鎖されて、乾留ガス１５が第１蓄熱槽２４ａに入る。第１蓄熱槽２４ａ内の蓄熱媒体を通過する間に乾留ガス１５は約７５０℃まで加熱されて燃焼室２３に入る。約７５０℃まで加熱された乾留ガス１５は、燃焼室２３で二次燃焼空気２５によって８００℃で燃焼する。この時に発生する燃焼排ガスは第２蓄熱槽２４ｂを通過し、熱を第２蓄熱槽２４ｂ内の蓄熱媒体に供給して後、６５０℃の温度で第２蓄熱槽２４ｂの外に廃棄される。
【００２０】
（第２サイクル）
図２ｂにおいて、弁Ｖ２、Ｖ３が開放され、弁Ｖ１、Ｖ４が閉鎖されて乾留ガス１５が第２蓄熱槽２４ｂに入る。第２蓄熱槽２４ｂを通過しながら、乾留ガス１５は上記の第１サイクルで加熱されている第２蓄熱槽２４ｂ内の蓄熱媒体によって加熱され、７５０℃で燃焼室２３に入る。約７５０℃まで加熱された乾留ガス１５は、燃焼室２３で二次燃焼空気２５によって８００℃で燃焼する。この時に発生する燃焼排ガスは第１蓄熱槽２４ａを通過し、熱を第１蓄熱槽２４ａ内の蓄熱媒体に供給して後、６５０℃の温度で第１蓄熱槽２４ａの外に廃棄される。
【００２１】
これにより、第１蓄熱槽２４ａでは蓄熱媒体が７８０℃程度まで加熱され、一方、第１蓄熱槽２４ｂでは蓄熱媒体が６２０℃程度まで冷やされる。なお、燃焼排ガスの循環は排気ファン２７で行う。燃焼排ガスは排気ファン２７の前方に設けられた冷却器２６で冷却され２００℃程度で排気ファンに入る。
【００２２】
以上のサイクルを交互に実施することによって、蓄熱式二次燃焼炉２１において連続的な乾留ガス１５の完全燃焼が行われる。
【００２３】
このように、この実施形態では、乾留ガス１５の予熱熱源として、二次燃焼炉で燃焼排ガスの熱を回収して用いており、燃焼室２３には二次燃焼空気２５が供給されるのみで、外部からの助燃が不要であるので極めて省エネルギー的に炭化処理をすることができる。
【００２４】
ちなみに、図３は、６００℃の炭化温度で炭化した際に発生する乾留ガスを予熱し燃焼させる場合の予熱温度と燃焼温度の関係を調べたものである。６００℃そのままでは燃焼温度は７００℃にとどまり、完全燃焼は期待できない、これに対して７５０℃以上予熱すると燃焼温度は８００℃以上となり、完全燃焼されて無害化が達成される。
【００２５】
なお、上記の実施形態では、蓄熱式燃焼炉における蓄熱槽は２個であったが、必要により３個以上にしてもよい。
【００２６】
また、上記の実施形態では、部分燃焼式炭化炉として、回転キルンを用いた部分燃焼式炭化炉を用いているが、それに限定されるものではなく、回転キルンを用いない形式の部分燃焼式炭化炉を用いてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、食品廃棄物等の高含水性の廃棄物を部分燃焼式炭化装置によって炭化処理するに際して、部分燃焼式炭化炉から発生する乾留ガスの燃焼排ガスの熱を蓄熱して、その熱で乾留ガスを予熱するようにしているので、ガス、油等の補助燃料を使用した外部からの助燃を行うことなく効率的に乾留ガスを完全燃焼することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態における動作状態の説明図である。
【図３】乾留ガスの予熱温度と燃焼温度の関係を示すグラフである。
【図４】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１　部分燃焼式炭化炉
２　回転キルン
３　ホッパー
４　スクリューフィーダー
５　固定フード
６　炭化物取り出し口
７　乾留ガス出口
８　空気供給口
９　空気導入路
１０　空気吹き出し孔
１１　ローラー
１２　炭化物原料
１３　炭化用空気
１４　炭化物
１５　乾留ガス
２１　蓄熱式二次燃焼炉
２３　燃焼室
２４ａ　第１蓄熱槽
２４ｂ　第２蓄熱槽
２５　二次燃焼空気
２６　冷却器
２７　排気ファン
４１　二次燃焼炉
４２　二次燃焼用空気
４３　追い炊きバーナー
４４　燃焼排ガス
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４　弁
【図１】
2004018809.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004018809.tif 000006