(57)【要約】【課題】溶融炉が運転停止しても上記炭化炉の継続運転が可能であり、しかも安定した運転を図る。【解決手段】可燃性廃棄物を低酸素雰囲気下の外熱式回転型炭化炉３で加熱炭化し、その炭化物をストックタンク１１に貯溜し、そのストックタンクの炭化物と上記炭化による可燃性ガスを溶融炉４に供給して燃焼・溶融し、その燃焼ガスを二次燃焼室５、熱交換器７で処理し、上記熱交換器の加熱空気を上記炭化炉に供給するようにした廃棄物の連続炭化処理方法において、上記溶融炉を補修停止した際、上記炭化炉の可燃性ガスは上記二次燃焼室に送られて燃焼処理され、その燃焼ガスにより上記熱交換器で熱交換され、熱交換された加熱空気により上記炭化炉の熱源が担保されるクローズ回路が形成され、この回路は比較的構造が簡単であり、安定した運転を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみなどの一般廃棄物ならびに廃プラスチックなどの産業廃棄物を低酸素雰囲気下の外熱式回転型炭化炉３で加熱炭化し、その炭化による炭化物をストックタンク１１に貯溜し、上記ストックタンク１１の炭化物と上記炭化による可燃性ガスを溶融炉４に供給して燃焼・溶融し、その燃焼ガスを二次燃焼室５、熱交換器７および排ガス処理装置８で処理し、上記熱交換器７の加熱空気を上記外熱式回転型炭化炉３に供給するようにした廃棄物の連続炭化処理方法において、上記溶融炉４を補修停止した際、上記外熱式回転型炭化炉３の可燃性ガスを上記二次燃焼室５に送り込んで燃焼処理し、その燃焼ガスにより上記熱交換器７で熱交換した加熱空気を上記外熱式回転型炭化炉３に供給して上記外熱式回転型炭化炉３を運転するようにしたことを特徴とする廃棄物の連続炭化処理方法。
【請求項２】
上記溶融炉４の補修停止に伴う上記外熱式回転型炭化炉３からの炭化物を上記ストックタンクに貯溜するようにしてなる請求項１に記載の廃棄物の連続炭化処理方法。
【請求項３】
上記溶融炉４の補修停止に伴う上記外熱式回転型炭化炉３の炭化物を洗浄・脱水するようにしてなる請求項１又は２に記載の廃棄物の連続炭化処理方法。
【請求項４】
ごみなどの一般廃棄物ならびに廃プラスチックなどの産業廃棄物を低酸素雰囲気下で加熱して炭化する外熱式回転型炭化炉３と、上記炭化による可燃性ガスを燃焼・溶融する溶融炉４と、上記溶融炉４の燃焼ガスを処理する二次燃焼室５、熱交換器７および排ガス処理装置８と、上記炭化による炭化物を貯溜するストックタンク１１と、上記ストックタンク１１の炭化物を上記溶融炉４に供給する搬送手段１２と、上記熱交換器７の加熱空気を上記炭化炉３に供給する導管ｇと、上記溶融炉４を停止した際に上記外熱式回転型炭化炉３の可燃性ガスを上記二次燃焼室５に供給する導管ａと、からなる廃棄物の連続炭化処理設備。
【請求項５】
上記溶融炉４の補修停止に伴う上記外熱式回転型炭化炉３からの炭化物を貯溜する大きさの上記ストックタンク１１と、からなる請求項４に記載の廃棄物の連続炭化処理設備。
【請求項６】
上記溶融炉４の補修停止に伴う上記外熱式回転型炭化炉３からの炭化物を洗浄・脱水する洗浄・脱水機１３と、からなる請求項４又は５に記載の廃棄物の連続炭化処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ごみなどの一般廃棄物並びに廃プラスチックなどの産業廃棄物を連続的に炭化処理する方法及びその設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみなどの一般廃棄物並びに廃プラスチックなどの産業廃棄物の処理については、近年ダイオキシン類などの環境汚染対策が重要視され、廃棄物を焼却処理せずに加熱によりガス化して乾留ガスと熱分解残渣とに分離する方法がある。
廃棄物のガス化の際には、外熱式ロータリーキルンや流動式又はシャフト式の処理炉が用いられる。
廃棄物を外熱式ロータリーキルンによって処理する場合、加熱によって生成される乾留ガスは、後工程である溶融炉や溶融炉排ガスの二次燃焼室の燃料として使用することができ、効率がよい。
熱分解残渣である炭化物を、金属などの再利用が可能なものを選別除去して粒度調整した後、溶融炉で高温燃焼処理することによって、該炭化物はさらに減容され溶融スラグとなり、またダイオキシン類の発生も低減できる。
しかし、上記設備の溶融炉はその内部が高温であるため消耗が激しく、したがって、定期補修が必要で、年間に数週間の運転停止を余儀なくされる。この間の休止に伴い、日々発生する廃棄物が溜まってしまうため、この期間にも廃棄物の処理を連続して行なうことが望まれている。そこで、溶融炉を複数系統備える方法もあるが、設備費のアップに繋がることになる。
【０００３】
上記の要望に応えるために、都市ごみ及び／又は産業廃棄物などの各種廃棄物に含まれる可燃ごみを、砂などの流動媒体を用いて熱分解ガス化する流動床ガス化炉と前記可燃物を熱分解ガス化して得られた固形分を溶融する溶融炉と上記溶融炉で得られる熱ガスを用いて熱回収する熱回収装置と上記装置から排出する排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置とからなる流動床式ガス化溶融装置において、前記固形物を含む可燃ごみを、流動媒体を用いて上記流動床式ガス化炉内で熱分解ガス化して生成する熱分解ガスを熱分解ガス燃焼炉で燃焼させ、その得られる燃焼ガスを用いて独立過熱器（又は独立空気予熱器）で熱交換した後、熱交換後の燃焼ガスを流動床ガス化炉の流動媒体の流動化流体として用いることにより、上記流動床ガス化炉を上記溶融炉および熱回収装置から切り離した状態で運転する。すなわち、上記流動床ガス化炉に後続の溶融炉をメンテナンスのためまたは不具合などで運転を停止する場合でも前記流動床ガス化炉を単独に運転継続するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭１１−１１８１２４号公報（第９頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術は、上記溶融炉と熱回収装置を含む系統とは別に熱分解ガスの熱分解ガス燃焼炉、その得られる燃焼ガスを用いて熱交換用媒体を熱交換する独立過熱器（又は独立空気加熱器）を用い、熱交換後の燃焼ガスを流動床ガス化炉の流動媒体の流動化流体として用いる系統を採用したものであるため、実質的には一系統とは言えないことから構造が複雑である。
また、熱交換後の燃焼ガスを流動化流体として直接流動床ガス化炉に供給する方式であるため、上記燃焼ガスの酸素濃度が低くて可燃ごみの部分燃焼が低減し、上記流動媒体の温度維持が難しく、したがって流動床ガス化炉の熱分解ガス化の安定性に欠けるという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明は外熱式回転型炭化炉とこれに後続する溶融炉との組み合わせからなり、比較的簡単な構造にも係わらず溶融炉が運転停止しても上記炭化炉の継続運転が可能であり、しかも安定した運転を図ることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、ごみなどの一般廃棄物ならびに廃プラスチックなどの産業廃棄物を低酸素雰囲気下の外熱式回転型炭化炉で加熱炭化し、その炭化による炭化物をストックタンクに貯溜し、上記ストックタンクの炭化物と上記炭化による可燃性ガスを溶融炉に供給して燃焼・溶融し、その燃焼ガスを二次燃焼室、熱交換器および排ガス処理装置で処理し、上記熱交換器の加熱空気を上記外熱式回転型炭化炉に供給するようにした廃棄物の連続炭化処理方法において、上記溶融炉を補修停止した際、上記外熱式回転型炭化炉の可燃性ガスは上記二次燃焼室に送られて燃焼処理され、その燃焼ガスにより上記熱交換器で熱交換され、熱交換された加熱空気により上記外熱式回転型炭化炉の熱源が担保されるクローズ回路が形成される。この回路は比較的構造が簡単であり、安定した運転を図ることができる。
【０００８】
さらに、上記溶融炉の補修停止に伴う上記外熱式回転型炭化炉からの炭化物を上記ストックタンクに貯溜するようにした構成の採用により、上記ストックタンクは大幅に減容化した炭化物であることとあいまって、ごみピットの収容スペースに比べて大幅に小形化されて省スペース化となる。
また、上記溶融炉の補修停止に伴う上記外熱式回転型炭化炉からの炭化物を洗浄・脱水するようにした構成の採用により、炭化物は無害な炭化燃料となる。
【０００９】
ごみなどの一般廃棄物ならびに廃プラスチックなどの産業廃棄物を低酸素雰囲気下で加熱して炭化する外熱式回転型炭化炉と、上記炭化による可燃性ガスを燃焼・溶融する溶融炉と、上記溶融炉の燃焼ガスを処理する二次燃焼室、熱交換器および排ガス処理装置と、上記炭化による炭化物を貯溜するストックタンクと、上記ストックタンクの炭化物を上記溶融炉に供給する搬送手段と、上記熱交換器の加熱空気を上記炭化炉に供給する導管と、上記外熱式回転型炭化炉を運転しつつ上記溶融炉を停止した際の上記外熱式回転型炭化炉の可燃性ガスを上記二次燃焼室に供給する導管と、からなるものである。これにより、溶融炉を補修などのため停止した場合でも、別系列の独立過熱器（又は独立空気予熱器）を設けることなく、上記二次燃焼室および熱交換器の稼働により上記外熱式回転型炭化炉の運転ができるから、コンパクトとなる。
また、上記溶融炉の補修停止に伴う上記外熱式回転型炭化炉からの炭化物を貯溜する大きさの上記ストックタンクの構成を採用することができる。
また、上記溶融炉の補修停止に伴う上記外熱式回転型炭化炉からの炭化物を洗浄・脱水する洗浄・脱水機の構成を採用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面とともに説明する。図１は本発明の実施の形態に係る廃棄物の連続炭化処理設備の概略フローを示し、このフローにおいて、一般廃棄物並びに廃プラスチックなどの産業廃棄物をピット（図示省略）からクレーンなどにより破砕機１に投入して１０〜１５ｃｍ程度に破砕し、次いで前処理装置２である乾燥機に投入して乾燥した後、定量供給機３ａを介して外熱式回転型炭化炉３に投入する。外熱式回転型炭化炉３に投入された廃棄物中の可燃物は、低酸素状態、すなわち外気が遮断された空燃比が約０．３程度の略無酸素雰囲気下で４００〜５００℃程度の外部加熱により、部分燃焼とともに熱分解して炭化される。この熱分解により可燃性ガスと炭化物とが生成され、可燃性ガスはダストとともに導管ａを経て溶融炉４に送られる。
一方、外熱式回転型炭化炉３の炭化物、金属や不燃物などの固形物は排出装置３ｂにより排出され、次いで、例えば水冷手段により約２５０℃に冷却された後、分別装置１０によって金属などの資源化物や不燃物と炭化物とに分別される。分別された炭化物は一旦ストックタンク１１に貯溜された後、ストックタンク１１下部の定量切り出し装置（図示省略）により定量切り出しされ、ベルトコンベアなどの搬送手段１２により溶融炉４に供給される。
【００１１】
溶融炉４に供給された炭化物と別途供給された可燃性ガスおよび必要に応じて供給される補助燃料は燃焼し、高熱量の炭化物の燃焼により高温（約１２５０〜１４５０℃）となり、この高温下で、燃焼に伴って発生する灰分が溶融してスラグ化し、溶融スラグは水冷式タンク（図示省略）で水冷し、水砕スラグとして回収される。
上記溶融炉４の燃焼ガスは、導管ｂから二次燃焼室５に入り、導管ｃを経て減温塔６に導かれて所定の温度に降下され、次いで導管ｄを経て熱交換器７に導かれて空気の熱交換に利用された後、導管ｅから排ガス処理装置（バグフィルタ）８に導かれて浄化処理され、清浄化された排ガスは導管ｆを経て排気筒９から大気中に放出される。
前記熱交換器７で熱交換された加熱空気（熱風）は、導管ｇを経て外熱式回転型炭化炉３に供給され炭化用熱源として使用される。
また、溶融炉４を補修停止した際、炭化炉３からの可燃性ガスを導管ａから分岐して導管ｂを経て二次燃焼室５に供給して燃焼処理し、その燃焼ガスにより熱交換器７で熱交換した加熱空気を、導管ｇを経て外熱式回転型炭化炉３に供給することより、溶融炉４を補修停止した場合でも外熱式回転型炭化炉３の連続運転が可能となる。
前記加熱空気は、その一部を導管ｇから分岐して溶融炉４にも供給して燃焼ガス温度上昇用の熱源としても使用し得る。さにに、加熱空気（熱風）は給湯・冷暖房用の熱源にも利用できる。
【００１２】
また、前記燃焼ガスの一部を導管ｂから分岐した導管ｈを経て乾燥機２に供給し、廃棄物を所定の含水率に乾燥する熱源として利用し、乾燥機２の乾燥排ガスを導管ｊを経て溶融炉４に投入する。燃焼ガスを乾燥機２の熱源とすることにより、熱エネルギーの有効利用およびランニングコストの低減になる。
【００１３】
また、可燃性ガスの溶融炉４での燃焼に当り、外熱式回転型炭化炉３で発生する可燃性ガスの量や性状が一定しない場合でも、高発熱量の炭化物を溶融炉４に供給して燃焼させるため、安定した高温燃焼が可能となる。これにより、燃焼ガスの温度、ひいては熱交換器７による加熱空気の温度も一定し、外熱式回転型炭化炉３の加熱温度の制御が極めて安定する。
【００１４】
外熱式回転型炭化炉３として外熱式のロータリーキルンを用いることにより、可燃物をロータリーキルンの外部からの間接加熱と該キルン内の部分燃焼により炭化させるが、幅広いごみ質、すなわち、一般廃棄物だけでなく産業廃棄物も合わせて処理する場合のごみ質の大きな変動にも対応でき、しかも炭化物の性状を一定化するための加熱温度制御が従来の流動床式ガス化溶融炉に比べて容易である。ごみのロータリーキルン内での滞留時間を１時間程度にとることで、可燃性ガス発生の変動を抑制することができる。なお、前記ロータリーキルン外部に設けた図示しないジャケットに熱交換器７からの加熱空気を送りこんで、キルンを間接加熱することで、キルン内の温度制御が容易となり安定した炭化が行なわれる。
【００１５】
可燃性ガスを高発熱量の炭化物とともに溶融炉４（又は二次燃焼室５）で高温燃焼させ、燃焼ガスを排ガス処理装置８で薬剤の投入と共に処理することでダイオキシン類の発生を規制値０．１ｎｇ−ＴＥＯ／ｍ３Ｎ以下に低減することができる。
【００１６】
上記実施の形態では、ごみなどの一般廃棄物ならびに廃プラスチックなどの産業廃棄物を低酸素雰囲気下の外熱式回転型炭化炉３で加熱炭化し、その炭化による炭化物をストックタンク１１に貯溜し、ストックタンク１１の炭化物と炭化による可燃性ガスを溶融炉４に供給して燃焼・溶融し、その燃焼ガスを二次燃焼室５、熱交換器７および排ガス処理装置８で処理し、熱交換器７の加熱空気を外熱式回転型炭化炉３に供給するとともに、外熱式回転型炭化炉３を運転しつつ溶融炉４を補修停止した際、外熱式回転型炭化炉３の可燃性ガスを二次燃焼室５で燃焼処理し、その燃焼ガスにより熱交換器７で熱交換した加熱空気を外熱式回転型炭化炉３に供給するようにしたが、上記溶融炉４の補修停止に伴う外熱式回転型炭化炉３の炭化物を上記ストックタンク１１に貯溜するようにすることができる。ストックタンク１１の容量を溶融炉４の補修停止中分の炭化物が貯溜可能な大きさにしたことにより、溶融炉４の補修停止期間が年間に数週間程度であっても、ごみに対して１／４程度に大幅に減容された炭化物を貯溜するから、ごみを収容する大きなスペースのピットに比べて大幅に小形化され小スペース化する。
また、溶融炉４の補修停止に伴う外熱式回転型炭化炉３の炭化物を洗浄・脱水機１３により洗浄・脱水するようにすることもできる。これにより、一系列の溶融炉をメンテナンスなどのため停止した場合でも、二次燃焼室５の稼働により炭化物の製造が可能であり、製造された炭化物は洗浄・脱水処理されて無害な炭化燃料となる。すなわち、塩素濃度０．５％以下および重金属が土壌環境基準以下のクリーンで、しかも、発熱量がＲＤＦ（ごみ固形化燃料）に比べて３０％も高い高発熱量の付加価値の高いものであるから、本設備および本設備以外への有効利用を図ることができる。この場合のストックタンク１１の容量は上記溶融炉補修停止中に製造される炭化物の全量が洗浄・脱水機１３に供給されるから、極めて小さいものでよい。
【００１７】
また、より低コストでダイオキシン類の削減およびその他の環境汚染の防止、高効率のエネルギー回収と使用エネルギーの削減につながる。また、炭化物の必要時でのオンタイム別途利用も可能となる。
上記の実施形態において、洗浄・脱水機１３の後に乾燥機１４を付加することもできる。
また、減温塔６の冷却水として、本設備から発生する種々の排水を処理する排水処理装置１５の排水を利用することにより、排水の外部への放流がなくなる。
【００１８】
さらに、他の実施形態として、ストックタンク１１の炭化物の一部を溶融炉４に供給し、残部を洗浄・脱水機１３に供給するようにしたものにおいて、溶融炉４の補修停止中に外熱式回転型炭化炉３で製造される炭化物の一部をストックタンク１１に貯溜するようにすることもできる。これにより、一系列の溶融炉をメンテナンスなどのため停止した場合でも、上記二次燃焼室５の稼働により上記残部の炭化物の製造が可能であり、製造された炭化物は洗浄・脱水機１３により洗浄・脱水処理されて無害な炭化燃料となる。また、この場合のストックタンク１１の容量は上記溶融炉補修停止中に製造される炭化物の一部を貯溜する大きさでよい。
【００１９】
また、他の実施形態として、ストックタンク１１の炭化物の一部を溶融炉４に供給し、残部を洗浄・脱水機１３に供給するようにしたものにおいて、溶融炉４の補修停止中に外熱式回転型炭化炉３で製造される炭化物の全量をストックタンク１１を経て洗浄・脱水機１３に供給して洗浄、脱水するようにすることもできる。これにより、一系列の溶融炉をメンテナンスなどのため停止した場合でも、二次燃焼室５の稼働により炭化物の製造が可能であり、製造された炭化物は洗浄・脱水機により洗浄・脱水処理されて無害な炭化燃料となる。また、この場合のストックタンク１１の容量は上記溶融炉補修停止中に製造される炭化物の全量が洗浄・脱水機１３に供給されるから、極めて小さいものでよい。
前記において、溶融炉４に供給する炭化物の量を一部としたのは、可燃性ガスの燃焼および溶融スラグ化のために高温を維持するとともに加熱空気を得るために必要最小限の量であるが、その量を増やして温水や暖房用などの熱源として利用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明は、以上のように、上記溶融炉を補修などのため停止した場合、外熱式回転型炭化炉の可燃性ガスを二次燃焼室で燃焼処理し、その燃焼ガスにより熱交換器で熱交換した加熱空気を上記外熱式回転型炭化炉に供給するようにしたので、上記溶融炉の停止時にも外熱式回転型炭化炉を連続して操業でき、また、構造も簡単であり、さらに安定した運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る廃棄物の連続炭化処理設備のフロー図
【符号の説明】
１  破砕機
２  前処理装置
３  炭化炉
４  溶融炉
５  二次燃焼室
６  減温塔
７  熱交換器
８  排ガス処理装置
９  排気筒
１０  分別機（選別機）
１１  ストックタンク
１２  搬送手段
１３  洗浄・脱水機
１４  乾燥機
１５  排水処理装置
【図１】
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