(57)【要約】  【課題】  簡単で且つ熱効率のよい廃棄物ガス化処理方法及びシステムを提供する。  【解決手段】  廃棄物を乾留処理して乾留ガスを生成する乾留炉としてのキルン炉１と、汚染土壌を加熱して無害化処理する加熱炉としてのキルン炉２を設け、加熱炉としてのキルン炉２で加熱された高温の土壌を乾留炉としてのキルン炉１の乾留熱源として廃棄物と接触可能に供給するように構成され、前記キルン炉１で生成された乾留ガスを冷却して水分とタールを分離除去する冷却装置３と、冷却装置３で精製された乾留ガスを燃料として発電するガス発電装置４と、前記キルン炉１から排出され、残渣収容部５に収容された残渣から熱源として投入された土壌成分を分離選別する風力選別装置６と、選別残渣を溶融処理する溶融炉７を備えて構成される。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を乾留炉で乾留処理して乾留ガスを生成する廃棄物ガス化処理方法であって、
加熱炉で加熱され無害化処理された汚染土壌を前記乾留炉の乾留熱源として前記廃棄物と接触可能に供給する廃棄物ガス化処理方法。
【請求項２】
前記乾留処理で生成された乾留ガスの燃焼熱を直接または間接的に前記加熱炉の熱源として供給する請求項１記載の廃棄物ガス化処理方法。
【請求項３】
廃棄物を乾留処理して乾留ガスを生成する乾留炉を備えてなる廃棄物ガス化処理システムであって、
汚染土壌を加熱して無害化処理する加熱炉を設け、前記加熱炉で加熱された高温の土壌を前記乾留炉の乾留熱源として前記廃棄物と接触可能に供給するように構成してある廃棄物ガス化処理システム。
【請求項４】
前記乾留炉により生成された乾留ガスの燃焼熱を直接または間接的に前記加熱炉の熱源として供給するように構成してある請求項３記載の廃棄物ガス化処理システム。
【請求項５】
前記乾留炉から排出される乾留残渣を溶融処理する溶融炉を設け、前記溶融炉からの高温排ガスの保有熱を直接または間接的に前記加熱炉の熱源として供給するように構成してある請求項３または４記載の廃棄物ガス化処理システム。
【請求項６】
前記乾留炉から排出される乾留残渣から土壌を分離する選別装置を設けてある請求項３から５の何れかに記載の廃棄物ガス化処理システム。
【請求項７】
前記乾留炉がキルン炉で構成される請求項３から６の何れかに記載の廃棄物ガス化処理システム。
【請求項８】
前記加熱炉がキルン炉で構成される請求項３から７の何れかに記載の廃棄物ガス化処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を乾留炉で乾留処理して乾留ガスを生成し、その乾留ガスを有効利用する廃棄物ガス化処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物を乾留処理する乾留炉の一例として使用されているキルン炉は、回転胴の周囲を加熱ジャケットで覆った二重管構造に構成され、都市ガス、重油、または当該乾留処理で生成された乾留ガスを燃料とする燃焼器で加熱された空気やそれらの排ガスを乾留熱源として前記加熱ジャケット内に供給するように構成されていた。また、前記キルン炉で生成された乾留ガスに含まれるタール等のオイル成分は、乾留残渣を溶融処理する溶融炉の燃焼バーナの燃料等に使用されていた。
【０００３】
さらに、乾留炉として流動床炉が使用される場合、流動媒体である流動砂を流動させるため、炉の底部から理論空気比以下の空気を含有する加熱ガスを供給し、炉内で被乾留物を部分燃焼させて乾留温度を維持するように構成されていたが、流動砂が残渣とともに一部炉内から排出され、残渣が分離除去された流動砂を炉内に循環投入するように構成されていた。
【特許文献１】特開２０００−２９７９１２号公報
【特許文献２】特開平９−１７８１３８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、上述した従来のキルン炉による乾留処理では、乾留ガスと乾留熱源たる空気が接触して異常燃焼することの無いように加熱ジャケットを十分にシールする必要があり、シール構造が複雑になるという問題や、そのような二重管構造による間接加熱では熱効率の改善に限界があるという本質的な問題点もあり、より簡単な構造で且つ熱効率のよいキルン炉の開発が望まれていた。また、流動床炉による乾留処理では、炉外に排出され再度循環投入された低温の流動砂を加熱するために余分な熱量が必要となり乾留のための熱効率が低下する等の問題があった。
【０００５】
一方、近年、土壌の環境汚染が重要な問題となり、汚染土壌の浄化処理のために加熱炉により加熱して無害化処理する方法が実用化されているが、無害化処理後の土壌はそのまま埋め戻されているに過ぎず、高温の土壌が保有する熱エネルギーを有効利用する方法が求められていた。
【０００６】
本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、簡単で且つ熱効率のよい廃棄物ガス化処理方法及びシステムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明による廃棄物ガス化処理方法の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、廃棄物を乾留炉で乾留処理して乾留ガスを生成する廃棄物ガス化処理方法であって、加熱炉で加熱され無害化処理された汚染土壌を前記乾留炉の乾留熱源として前記廃棄物と接触可能に供給する点にある。
【０００８】
上述の構成によれば、加熱により無害化処理され、高温に維持された汚染土壌を乾留炉における廃棄物の乾留熱源に用いることにより、廃棄物が炉内で高温の土壌と攪拌混合される過程で加熱されて効率よく乾留処理されることになる。しかも、従来使用されていなかった無害化処理後の汚染土壌の保有熱を有効活用することで乾留のためのエネルギー効率も向上させることができる。
【０００９】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記乾留処理で生成された乾留ガスの燃焼熱を直接または間接的に前記加熱炉の熱源として供給する点にある。
【００１０】
乾留炉で生成された乾留ガスは他の燃焼機器や燃焼炉のエネルギーとして有効に利用されるものであるが、余剰の乾留ガスを加熱炉の加熱燃料として直接に供給することにより、加熱炉の熱源として他のエネルギーを消費する必要がなくなるのであり、そのような燃焼機器や燃焼炉で発生する排ガスの保有熱を加熱炉に間接または直接に供給することによっても同様の効果が得られるのである。
【００１１】
本発明による廃棄物乾留処理システムの第一の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、廃棄物を乾留処理して乾留ガスを生成する乾留炉を備えてなる廃棄物ガス化処理システムであって、汚染土壌を加熱して無害化処理する加熱炉を設け、前記加熱炉で加熱された高温の土壌を前記乾留炉の乾留熱源として前記廃棄物と接触可能に供給するように構成してある点にある。
【００１２】
同第二の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記乾留炉により生成された乾留ガスの燃焼熱を直接または間接的に前記加熱炉の熱源として供給するように構成してある点にある。
【００１３】
同第三の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記乾留炉から排出される乾留残渣を溶融処理する溶融炉を設け、前記溶融炉からの高温排ガスの保有熱を直接または間接的に前記加熱炉の熱源として供給するように構成してある点にある。
【００１４】
乾留処理後の残渣にはチャーなどの固形炭素成分や無機物が含まれ、これらを最終処分するために溶融炉で溶融処理される場合がある。そのような場合には、溶融炉の排ガスの保有熱を加熱炉の熱源として直接供給または間接的に供給することにより、上述と同様に加熱炉の熱源として他のエネルギーを消費する必要がなくなるのである。
【００１５】
同第四の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記乾留炉から排出される乾留残渣から土壌を分離する選別装置を設けてある点にある。
【００１６】
乾留残渣には熱源として使用した土壌が混入しているので、その全てを溶融等処理するのは非効率である。そこで、選別装置により土壌と残渣を分離することにより土壌は埋め戻して安全な土壌として再利用することができる。
【００１７】
同第五の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記乾留炉がキルン炉で構成される点にある。
【００１８】
乾留炉をキルン炉で構成する場合には、高温の土壌で直接加熱できるので、従来の間接加熱による複雑なシール機能が不要となり、安全性を確保しながらも炉の構成を簡略化できる。
【００１９】
同第六の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記加熱炉がキルン炉で構成される点にある。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明した通り、本発明によれば、簡単で且つ熱効率のよい廃棄物ガス化処理方法及びシステムを提供することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明による廃棄物ガス化処理方法及びシステムの実施の形態を説明する。図１に示すように、廃棄物ガス化処理システムは、廃棄物を乾留処理して乾留ガスを生成する乾留炉としてのキルン炉１と、汚染土壌を加熱して無害化処理する加熱炉としてのキルン炉２を設け、加熱炉としてのキルン炉２で加熱された高温の土壌を乾留炉としてのキルン炉１の乾留熱源として廃棄物と接触可能に供給するように構成され、前記キルン炉１で生成された乾留ガスを冷却して水分とタールを分離除去する冷却装置３と、冷却装置３で精製された乾留ガスを燃料として発電するガス発電装置４と、前記キルン炉１から排出され、残渣収容部５に収容された残渣から熱源として投入された土壌成分を分離選別する風力選別装置６と、選別残渣を溶融処理する溶融炉７を備えて構成される。
【００２２】
前記加熱炉としてのキルン炉２は、毒性の強い有機化学物質、油等で汚染された土壌が掘削投入され、加熱により汚染物質を分解除去して浄化する装置で、軸心が水平姿勢または僅かな傾斜姿勢になるように回転駆動ローラ２２上に載置された円筒状の回転胴２１と、回転胴２１の基端部に設けられたホッパ２３と、回転胴２１の終端部に設けられた排出部２４等を備えて構成される。前記ホッパ２３に投入された汚染土壌がホッパ２３の底部に配置されたスクリュー式コンベア（図示せず）により回転胴２１の内部に装入される一方で、前記キルン炉２の加熱熱源として前記ガス発電装置からの約７００℃から８００℃の高温排ガスが炉内に直接供給され、炉内で高温排ガスと直接に接触して汚染土壌が加熱され、汚染物質が分解処理される。尚、前記回転胴２１を二重構造に構成し、汚染土壌が投入される内側の回転胴と外側の回転胴の間隙に前記排ガスを供給して間接加熱するものであってもよい。
【００２３】
前記乾留炉としてのキルン炉１は、上述のキルン炉２と同様、軸心が水平姿勢または僅かな傾斜姿勢になるように回転駆動ローラ１２上に載置された円筒状の回転胴１１と、回転胴１１の基端部に設けられたホッパ１３と、回転胴１１の終端部に設けられた排出部１４等を備えて構成してあり、破砕機により破砕され、前記ホッパ１３に投入された廃棄物がホッパ１３の底部に配置されたスクリュー式コンベア（図示せず）により回転胴１１の内部に装入される。
【００２４】
前記回転胴１１の基端部には、さらに、前記キルン炉２で加熱処理され、前記排出部２４から排出された５００℃から６００℃の汚染土壌を炉内に投入するスクリュー式コンベアを備えた土壌投入装置１５が接続され、炉内に装入された廃棄物は、回転胴１１の内部で終端部に向けて攪拌搬送されながら加熱処理されることにより、水素、一酸化炭素、炭化水素等の可燃性ガスに熱分解されるとともに、その他の揮発成分、廃棄物に混入する水分等が混入した乾留ガスが生成されて排出管路１４Ａから取り出されるとともに、熱分解された廃棄物の残渣であるチャーや無機物及び加熱熱源たる土壌成分が排出ダクト１４Ｂから排出されて残渣収容部５に収容される。
【００２５】
前記残渣収容部５に収容された排出物は前記風力選別装置６により風力選別され、比重の小さなチャー等の残渣と比重の大きな土壌成分とに分離選別され、土壌成分は元の土地に埋め戻されてクリーンな土壌として再生される一方、残渣は前記溶融炉７により溶融処理される。ここに、前記溶融炉７のバーナには上述の乾留ガスを燃料として供給することが可能である。
【００２６】
前記回転胴１１の基端部はホッパ１３に投入された廃棄物でシールされるとともに、排出部１４が吸引ファン（図示せず）により吸引されることにより極めて酸素濃度の低い状態で加熱されて乾留される。
【００２７】
前記冷却装置３は、ガス流路に冷却水を循環通流する冷却管路を配置して構成され、装置内に流入した乾留ガスを間接または直接冷却して、乾留ガスに混入する蒸気成分、タール成分を凝縮分離して精製するもので、同じく乾留ガスに混入する塩化水素ガスなどの腐食性ガスが凝縮された水に溶解して除去される。
【００２８】
前記ガス発電装置４は、ガスエンジン４Ａと、ガスエンジン４Ａにより回転駆動されるタービンにより発電する発電機４Ｂとを備えて構成され、ガスエンジン４Ａのバーナ部４ａには前記冷却装置２により精製された乾留ガスが燃料として供給され、その燃焼排ガスが加熱炉としてのキルン炉２の加熱熱源として配管２５を介して供給される。
【００２９】
以下、別実施形態を説明する。上述の実施形態では、キルン炉２により生成された乾留ガスをガス発電装置４に供給し、その燃焼排ガスを加熱熱源としてキルン炉１に供給するものを説明したが、キルン炉２にバーナ等の燃焼器を設けて、前記燃焼器に燃料として乾留ガスを供給するように構成してもよい。
【００３０】
キルン炉１の加熱熱源としては、その他に、溶融炉７の排ガスの排熱を利用することが可能であり、当該排ガスを直接または熱交換器を介して他の加熱媒体を介して間接的に加熱するように構成するものであってもよく、乾留ガスの燃焼熱と溶融炉７の排ガスの保有熱の双方を利用するものであってもよい。
【００３１】
上述した実施形態では、乾留炉としてキルン炉２を採用したものを説明したが、乾留炉としてはこれ以外に流動床炉８を採用することができ、流動床炉８の流動媒体として前記加熱炉で加熱浄化された土壌を使用することができる。図２に示すように、前記流動床炉８は、下部が上部より狭小に形成された竪型炉体８ａの底部に設けた散気装置８ｂから上方に噴出する流動用ガスにより、浄化された汚染土壌を用いた流動媒体８ｃを流動させて流動床を形成し、破砕機（図示せず）等により流動可能な状態に前処理された都市ゴミや廃建材等の廃棄物が前記竪型炉体８ａの側壁に設けた廃棄物投入口８ｄから投入され、流動床の内部及び流動床の上方空間で加熱されて、炭化水素、水素、蒸気等を成分とする乾留ガスに熱分解処理される。
【００３２】
すなわち、前記キルン炉２により浄化処理された土壌が流動媒体８ｃとして土壌搬送路８ｆから供給され、流動用ガスとして前記溶融炉７の排ガスが供給され、前記流動床炉８で生じた熱分解残渣は、前記散気装置８ｂの中央部の流動媒体排出部８ｅから一部の流動媒体８ｃとともに排出され、風力選別装置６により流動媒体８ｃとチャー等を含む残渣に分離され、流動媒体８ｃとしての土壌成分は元の土地に埋め戻されてクリーンな土壌として再生される一方、残渣は前記溶融炉７により溶融処理される。ここで、流動用ガスとしては、溶融炉７の排ガス供給するものの他に前記ガスエンジン４Ａの排ガスを用いることも可能である。さらには、乾留ガスの燃焼熱、溶融炉の排ガスなどにより蒸気を生成するボイラと、生成された蒸気を更に過熱する蒸気過熱装置を備え、生成された過熱蒸気を流動用ガスとして用いることも可能である。
【００３３】
上述した実施形態では、汚染土壌を加熱により浄化処理する加熱炉としてキルン炉を採用したものを説明したが、加熱炉としてはこれに限定されるものではなく、例えば竪型炉等の公知の加熱炉を用いることができる。
【００３４】
上述した各実施形態は、本発明の一実施例を説明するものに過ぎず、本発明の作用効果を奏する限りにおいて適宜構成を変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】廃棄物ガス化処理システムの説明図
【図２】別実施形態を示す廃棄物ガス化処理システムの説明図
【符号の説明】
【００３６】
１：キルン炉（乾留炉）
２：キルン炉（過熱炉）
３：冷却装置
４：ガス発電装置
５：残渣収容部
６：風力選別装置
７：溶融炉
【図１】
2005120210.tif 000003
【図２】
2005120210.tif 000004