(57)【要約】【課題】熱分解加工施設のランニングコストを低減することができ、さらには各種出発原料をそのまま廃棄することなく炭化物に加工して活用する。【解決手段】有機性物質を含んだ原料を間接加熱による熱分解加工（Ｓ１０１）により水分を含まない粉体状の炭化物を生成した後に、この炭化物を液体状可燃成分と混合してエマルジョン燃料を生成する（Ｓ１０３）。炭化物は適宜粉砕処理される（Ｓ１０２）。エマルジョン燃料は熱分解加工（Ｓ１０１）または熱分解処理で生じたガスを燃焼する燃焼処理（Ｓ１０４）の燃料として利用するとよい。液体状可燃成分としては炭化水素成分を含む液体状物質があり、各種廃油、各種製品生成過程で発生する油脂類等がある。原料には原料中の有害物質成分と反応して無害な塩に置換生成する有害物質除去剤が適宜添加混合される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性物質を含んだ原料を間接加熱による熱分解により水分を含まない粉体状の炭化物を生成した後に、この炭化物と液体状可燃成分とを混合してエマルジョン燃料を生成することを特徴とする有機性物質の燃料化方法。
【請求項２】
液体状可燃成分は炭化水素成分を含む液体状物質であることを特徴とする請求項１記載の有機性物質の燃料化方法。
【請求項３】
液体状可燃成分は、石油、重油、廃油、廃油脂物質のいずれか、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項２記載の有機性物質の燃料化方法。
【請求項４】
前記粉末状の炭化物は前記原料の炭化処理前または炭化処理後に加工して得ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機性物質の燃料化方法。
【請求項５】
前記原料にこの原料中の有害物質成分と反応して無害な塩に置換生成する有害物質除去剤を添加混合して間接加熱することで炭化物中に有害物質が残存することがないようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の有機性物質の燃料化方法。
【請求項６】
前記有害物質除去剤は塩素成分と反応して無害な塩に置換生成する塩素除去剤であることを特徴とする請求項５記載の有機性物質の燃料化方法。
【請求項７】
有機性物質を含んだ原料を熱分解処理して粉体状の炭化物を生成する工程と、この炭化物と液体状可燃成分とを混合してエマルジョン燃料を生成する工程と、前記熱分解処理により前記原料から発生したガスを燃焼処理する工程を有し、前記エマルジョン燃料を前記熱分解処理または燃焼処理の燃料として利用することを特徴とする有機性物質の熱分解加工方法。
【請求項８】
有機性物質を含んだ原料を搬送攪拌と加熱とによって熱分解処理して粉体状の炭化物を生成する回転炉を備えた間接加熱手段と、前記回転炉を加熱するための熱を発生する加熱源と、前記加熱により原料から発生したガスを燃焼するガス燃焼手段と、前記炭化物の一部と液体状可燃成分とを混合してエマルジョン燃料を生成する燃料化手段とを備え、
前記エマルジョン燃料を前記加熱源または前記ガス燃焼手段の燃料として利用すること
を特徴とする有機性物質の熱分解加工施設。
【請求項９】
有機性物質を含んだ原料を搬送攪拌と加熱とによって熱分解処理して粉体状の炭化物を生成する回転炉を備えた間接加熱手段と、前記加熱により原料から発生したガスを燃焼するガス燃焼手段と、前記炭化物の一部と液体状可燃成分とを混合してエマルジョン燃料を生成する燃料化手段とを備え、
前記エマルジョン燃料を前記ガス燃焼手段の燃料として利用すること
前記ガス燃焼手段で得た熱ガスを前記回転炉の加熱に供すること
を特徴とする有機性物質の熱分解加工施設。
【請求項１０】
前記炭化物を１ｍｍ以下までに粉砕する粉砕手段を備え、
前記粉砕手段によって粉砕された炭化物は前記燃料化手段に供されること
を特徴とする請求項９記載の有機性物質の熱分解加工施設。
【請求項１１】
原料を前記間接加熱手段に供給する際、原料に有害物質成分と反応して無害な塩に置換生成する有害物質除去剤を添加する有害物質除去剤供給手段を備えたことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の熱分解加工施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭素成分を含む有機性物質の燃料化及び熱分解加工方法並びにこれらの施設に関するものである。炭素を含む各種有機性物質（プラスチック類、草木類、食品類、汚泥類）は焼却処理または一部には乾燥、炭化加工して再利用に供している。特に、本発明は前記加工によって得られた炭化物を燃料として再利用するための技術に関するものである。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化物をエマルジョン燃料として利用する技術として以下に例示されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１（特開２００１−３４８５８２号公報）に示された液体状炭素燃料の製造方法によると、一般廃棄物を分別して得た可燃性廃棄物を炭化して得た炭化物を水中で平均粒径１００μｍ以下までに粉砕して微粉炭を得、これから食塩、重金属類を除去し、脱水して含水率を低減し、油を混合して燃料を得ている。
【０００４】
特許文献２（特開平１０−１３０６６３号公報）に示された液体状炭素燃料の製造方法によると、有機物を無酸素閉鎖密閉雰囲気下において低温間接加熱により熱分解させて炭素素材を生成し、この炭素素材を粉化処理し、この粉状の炭素素材に所定の水を混合させることにより液体状炭素燃料を製造している。
【０００５】
特許文献３（特開平１１−３４９９６６号公報）に示された液化燃料生成システムによると、排出される一般ゴミや産廃ゴミ等の可燃物を破砕処理及び水分調整してゴミスラリー化した粉流動体に油分と界面活性剤とを混合して前記可燃物を液化燃料化している。
【０００６】
特許文献４（特開２００２−８９８３２号公報）に示された加水燃料燃焼方法によると、水と油との混合により液体状化燃料を得ている。
【特許文献１】特開２００１−３４８５８２号公報
【特許文献２】特開平１０−１３０６６３号公報
【特許文献３】特開平１１−３４９９６６号公報
【特許文献４】特開２００２−８９８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
出発物質の性状により得た炭化物の発熱量は種々の値であり、例えば汚泥系の発熱量は低位（２０００ｋｃａｌ程度）である。したがって、前記の示した技術のように水分を多量に含ませる技術は、各種原料による炭化物の燃料化利用には適さず、安定した燃料を維持することは困難である。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、熱分解加工施設のランニングコストを低減することができ、さらには各種出発原料をそのまま廃棄することなく炭化物に加工して活用できるエネルギー活用システムを構築することができる有機性物質の燃料化方法及び熱分解加工方法並びにこれらの施設有機性物質の燃料化方法及び熱分解加工方法並びにこれらの施設の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明の有機性物質の燃料化方法は、有機性物質を含んだ原料を間接加熱による熱分解により水分を含まない粉体状の炭化物を生成した後に、この炭化物と液体状可燃成分とを混合してエマルジョン燃料を生成している。
【００１０】
また、本発明の有機性物質の熱分解加工方法は、有機性物質を含んだ原料を熱分解処理して粉体状の炭化物を生成する工程と、この炭化物と液体状可燃成分とを混合してエマルジョン燃料を生成する工程と、前記熱分解処理により前記原料から発生したガスを燃焼処理する工程を有し、前記エマルジョン燃料を前記熱分解処理または燃焼処理の燃料として利用している。
【００１１】
さらに、前記燃料化方法及び熱分解加工方法においては、原料にこの原料中の有害物質成分と反応して無害な塩に置換生成する有害物質除去剤を添加混合して間接加熱することで炭化物中に有害物質が残存することがないようにするとよい。
【００１２】
そして、本発明の有機性物質の熱分解加工方法を実施するための熱分解加工施設としては、有機性物質を含んだ原料を搬送攪拌と加熱とによって熱分解処理して粉体状の炭化物を生成する回転炉を備えた間接加熱手段と、前記回転炉を加熱するための熱を発生する加熱源と、前記加熱により原料から発生したガスを燃焼するガス燃焼手段と、前記炭化物の一部と液体状可燃成分とを混合してエマルジョン燃料を生成する燃料化手段とを備え、前記エマルジョン燃料を前記加熱源または前記ガス燃焼手段の燃料として利用している。
【００１３】
また、他の熱分解加工施設としては、有機性物質を含んだ原料を搬送攪拌と加熱とによって熱分解処理して粉体状の炭化物を生成する回転炉を備えた間接加熱手段と、前記加熱により原料から発生したガスを燃焼するガス燃焼手段と、前記炭化物の一部と液体状可燃成分とを混合してエマルジョン燃料を生成する燃料化手段とを備え、前記エマルジョン燃料を前記ガス燃焼手段の燃料として利用し、また前記ガス燃焼手段で得た熱ガスを前記回転炉の加熱に供している。
【００１４】
これらの熱分解加工施設には、前記炭化物を１ｍｍ以下までに粉砕する粉砕手段を備え、前記粉砕手段によって粉砕された炭化物を前記燃料化手段に供するとよい。また、原料を前記間接加熱手段に供給する際、原料に有害物質成分と反応して無害な塩に置換生成する有害物質除去剤を添加する有害物質除去剤供給手段が具備される。
【００１５】
以上の有機性物質の燃料化方法、熱分解加工方法及び熱分解加工施設において、前記有害物質除去剤としては塩素成分と反応して無害な塩に置換生成する塩素除去剤を用いるとよい。
【００１６】
前記液体状可燃成分としては、炭化水素成分を含む液体状物質がある。具体的な液体状可燃成分としては、油類または、各種廃油、各種製品生成過程（食用油生産時等）で発生する油脂類等がある。前記油類としては、石油、重油等の液体状可燃物が挙げられる（これらの油類は若干の水分を含むことは知られている）。前記廃油としては、回収廃油、加工食品生成後の廃油等がある。各種製品生成過程には食用油生産過程等が例示される。また、これらの何れかの過程で発生する炭化水素分を含み可燃性の物質であれば適用可能である。さらに、前記粉末状の炭化物は前記原料の炭化処理前または炭化処理後に加工して得てもよい。
【００１７】
前記塩素除去剤としては、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物中の少なくとも１種類を選択または２種類以上を混合したものが有効である。
【００１８】
前記アルカリ金属化合物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等の酸化物、水酸化物、炭酸水素塩、炭酸塩、珪酸塩、リン酸塩、アルミン酸塩、硝酸塩、硫酸塩等が例示され、具体的には、例えば、炭酸水素ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、天然ソーダ、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウムカリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
【００１９】
前記アルカリ土類金属化合物としては、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウムの酸化物、水酸化物、炭酸水素塩、炭酸塩が例示され、具体的には、例えば、石灰、消石灰、炭酸カルシウム、ドロマイト等が挙げられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の有機性物質の燃料化方法及び熱分解加工方法並びにこれらの施設有機性物質の燃料化方法及び熱分解加工方法並びにこれらの施設によれば、水分含有の無い炭化物と液体状可燃成分とでエマルジョン燃料を得ることから安定した燃焼の継続を行うことができるので、安定した温度の熱風を得ることができ、これにより、被加熱物（回転炉など）を正しく設定値に従って加熱することができ、安定した炭化物の加工生産ができる。
【００２１】
また、本発明の燃料化方法によって得られたエマルジョン燃料は水分を含まない（不可避の水分除く）ので安定した燃焼を確保できる。
【００２２】
間接加熱による炭化物への加工であり、しかも、原料が有害物質を含む場合には、有害物質除去剤を添加混合して熱分解しているので、得られる炭化物は有害物質を含むことはなく、また燃料の一部として利用しても新たな問題を惹起することはなく、さらに安定、安全な液体状燃料を得ることができる。そして、これを有する施設は安全に稼働することができる。
【００２３】
以上のように、本発明によれば、熱分解加工施設のランニングコストを低減することができ、さらには各種出発原料をそのまま廃棄することなく炭化物に加工して活用できるエネルギー活用システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は本発明に係る有機性物質の燃料化及び熱分解工程の概略説明図である。
【００２６】
本発明の有機性物質の燃料化方法及び熱分解加工方法並びにこれらの施設は、有機性物質を含んだ原料を間接加熱による熱分解加工（Ｓ１０１）により水分を含まない粉体状の炭化物を生成した後に、この炭化物を液体状可燃成分と混合してエマルジョン燃料を生成している（Ｓ１０３）。
【００２７】
前記有機性物質を含んだ原料は、有害な塩素成分、ダイオキシン類、環境ホルモン等を含有する場合があるので、低酸素雰囲気での間接加熱による熱分解することでにより有害物質を残留させていない炭化物を生成している。ここでは、塩素除去剤などの原料中の有害物質成分と反応して無害な塩に置換生成する有害物質除去剤と共に熱分解を行うことにより、塩素成分、ダイオキシン類が炭化物への残留を防いでいる。前記塩素除去剤としては、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物中の少なくとも１種類を選択または２種類以上を混合した粉体状のものを用いるとよい。
【００２８】
前記炭化物はその径が小さいほどよく、例えば１ｍｍ以下であればそのまま利用すればよいが、エマルジョン燃料を利用する燃焼手段に具備されたバーナーのチップ部の径を考慮して適宜粉砕処理するとよい（Ｓ１０２）。粉砕手段としてはミクロン単位の微粉末を得ることができるジェットミル等の粉砕器が挙げられる。また、炭化物の粉砕は乾式とし、湿式の場合には乾燥工程が必要となる。
【００２９】
エマルジョン燃料を生成するにあたり前記炭化物と混合する前記液体状可燃成分としては、炭化水素成分を含む液体状物質があり、例えば、各種廃油、各種製品生成過程（例えば食用油生産時等）で発生する油脂類等を用いればよい。前記油類としては、石油、重油等の液体状可燃物が例えば挙げられる。前記廃油としては、回収廃油、加工食品生成後の廃油等が挙げられる。これらの液体状燃料には、必要に応じて乳化剤（界面活性剤）を添加すれば、エマルジョン状態が保持される。
【００３０】
前記エマルジョン燃料は前記熱分解加工工程（Ｓ１０１）またはこの熱分解処理によって生じたガスを燃焼するための燃焼処理工程（Ｓ１０４）の燃料として利用すると、有機性物質の燃料化加工へのランニングコストを低減できる。
【００３１】
前記エマルジョン燃料を利用するにあたり、Ｓ１０１に供される図示省略された加熱源（例えば図２に示した熱風炉２７）またはＳ１０４に供されるガス燃焼炉３には、エマルジョン燃料と圧縮空気とを供給できる二流体バーナー３０を具備するとよい。二流体バーター３０は二つの異なる流体を導入して供給できるものであれば既知のものを採用すればよい。例えば、特開２００２−１３０６７４号公報、特開２００２−０５３８７７号公報、特開２００１−１５３３０７号公報、特開平１０−２２７４３２号公報、特開平０７−２６８２３８号公報等に開示された二流体バーナーが挙げられる。
【００３２】
ガス燃料炉３で生成した熱風は原料の乾燥や熱分解加工の他、ボイラ等を加熱するための熱源として利用するとよい。このとき、ホットサイクロン３１によって熱風に含まれる灰を除去するとなおよい。燃焼後であることから排ガス温度が高くなっており耐熱性に富むサイクロンが適している。また、燃焼しない金属類はこのサイクロンで回収できる。ホットサイクロン３１は除塵手段として利用されている既知のものでよく、例えば、特開２００３−２９４２１７号公報、特開２００２−３０９２６２号公報、特開２００２−２９５８２０号公報、特開２００２−２９５８１９号公報、特開２００２−２８６２１６号公報、２００１−３１１５８８号公報、特開平０５−１２５４２０号公報等に開示されたものが挙げられる。
【００３３】
以上のように本実施形態の有機性物質の燃料化及び熱分解処理によって、炭化物を利用してエマルジョン燃料を得た後に、さらに、これを利用することで、施設のランニングコストを低減することができると共に各種出発原料をそのまま廃棄することなく炭化物に加工して活用できるエネルギー活用システムが実現する。
【００３４】
図２は本発明の熱分解加工施設の実施形態例を示した概略構成図である。
【００３５】
本実施形態の加熱加工施設は、原料を間接加熱によって熱分解処理して炭化物を得る加熱加工施設において、図１を参照しながら説明した燃料化手段１とガス燃焼炉３を備えている。
【００３６】
加熱炉２は、原料を一定の滞留時間のもと３５０〜４５０℃で間接加熱して乾燥するための、または、乾燥処理した原料を一定の滞留時間のもと４５０〜６００℃で間接加熱して炭化するためのするための間接加熱手段である。本実施形態の加熱炉２は乾燥と炭化を単一の炉で行なう場合の形態例であるが、複数の加熱炉２を設けて乾燥と炭化処理とを個別に行なってもよい。
【００３７】
加熱炉２は、回転キルン方式を採用し、原料が導入される回転炉２０に、回転炉２０の外周に熱風ガスを流通させて回転炉２０を外部から加熱する外部加熱手段（加熱ジャケット２１）を付帯させている。熱風ガスは、熱風炉２７から導入している。回転炉２０は、円筒状を成し、複数の支持ローラ２２によって支承され、回転駆動源を備えた回転手段２３によって回転する。このとき、回転炉２０内部には導入した原料を攪拌搬送する図省略した送り羽根が複数枚設けられる場合がある。
【００３８】
回転炉２０の一方の端側には、ダクト２４がシール部材２４０を介して回転炉２０が回転自在且つ気密に接続されている。ダクト２４内には原料を回転炉２０内に誘導するためのガイド板２４１が設けられている。また、ダクト２４には原料を搬入するためにホッパー設備等の図示省略された原料供給手段が接続される。このとき、原料供給手段の前段部には原料をする計量装置が具備されて、原料をより定量に供給することで加熱処理の安定化を図っている。
【００３９】
回転炉２０の他方の端側には、回転炉２０内で生成した乾燥物または炭化物を排出するためのダクト２５がシール部材２５０を介して回転炉２０が回転自在且つ気密に接続されている。また、ダクト２５には回転炉２０内で発生した水蒸気や熱分解ガスを吸引して排出するための配管２５１が接続されている。配管２５１にはブロア２６によって吸引されたガスによって前記水蒸気や熱分解ガスをガス燃焼炉３に強制的に供給するためのエゼクタを設けるとよい。炭化物は回収されると、燃料化手段１に供されるか（ライン（Ａ））、または、吸着剤、土壌改良剤等の各種利用に供される。
【００４０】
熱風炉２７は、熱風ガスを供給する間接加熱源であり、回転炉２０の加熱媒体である熱風ガスを発生させるための燃焼バーナーを備えている。熱風炉２７で生成された熱風ガスは、加熱炉１の加熱ジャケット２１内に供給され、回転炉２０を加熱する。このとき、熱風ガスには温度調整用の空気が適宜注入され、そのガス温度が調整される（例えば３００〜７００℃）。加熱ジャケット２１から排出された前記加熱媒体（熱風ガス）は排気される。また、一部の加熱媒体はブロアによってガス燃焼炉３におけるエゼクタ駆動ガスとしての利用または加熱ジャケット２１に供する熱風ガスとしての再利用に供される。尚、前述のように、熱風炉２７は、燃料化手段１で得られたエマルジョン燃料を利用する場合、前記燃焼バーナーは二流体バーナーの構造を採用するとよい。
【００４１】
ガス燃焼炉３は、燃料化手段１で生成したエマルジョン燃料を利用して、加熱炉２から導入した水蒸気及び熱分解ガスを一定の雰囲気及び滞留時間のもとで（例えば、８００℃以上の雰囲気、より具体的には、例えば約８５０℃の雰囲気で２秒以上の滞留時間）燃焼して無害化処理する燃焼手段である。被処理ガスには、系外から燃焼補助のために空気が適宜導入される。ガス燃焼炉３は、被処理ガスが供給されるガス燃焼室を備え、これには圧縮空気とエマルジョン燃料とを導入するための二流体バーナーを具備している。二流体バーナーによる燃焼は燃料の供給量を調節することによって適宜制御される。ガス燃焼炉３にて燃焼処理したガスはブロア６に吸引されて熱交換器４及びバグフィルタ５を経由した後に排気される。尚、ガス燃焼炉３で生成した熱風は加熱炉２における加熱源として利用すると、熱風炉２７を設ける必要がなくなる。
【００４２】
熱交換器４は、空気を冷却媒体とする気体−気体熱交換方式によって前記ガスを２００〜１５０℃程度までに冷却処理する。このとき、被冷却ガス（燃焼処理したガス）には少なくとも硫黄成分を含んでいない新鮮な空気が適宜供給され、ガス温度が適切に調整される。冷却処理されたガスはさらにバグフィルタ５に供されて除塵処理されてから系外排出される。一方、熱交換により加熱された空気は熱風炉２７における熱風ガスの生成に供してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る有機性物質の燃料化及び熱分解工程の概略説明図。
【図２】本発明に係る熱分解加工施設の実施形態例を示した概略構成図。
【符号の説明】
【００４４】
１…燃料化手段
２…加熱炉
３…ガス燃焼炉、３０…二流体バーナー、３１…ホットサイクロン
４…熱交換器
５…バグフィルタ
６…ブロア
【図１】
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【図２】
2005272636.tif 000004