(57)【要約】【課題】低温酸化反応等による発熱性を有する粉粒体を、熱暴走させることなく、貯留しながら早期に安定化させ、燃料代替品としての価値を低下させないで、発火・火災を起こさないような安全性の高い状態となるようにするための粉粒体貯留方法および粉粒体貯留装置を提供する。【解決手段】粉粒体を貯留する貯留槽１内に空気等の酸素供給源となり得る気体を供給し、加熱することによって、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させた後に、空気の供給を停止して貯留する。貯留槽１内に空気を供給して、粉粒体を撹拌させることが好ましい。粉粒体貯留装置は、貯留槽１内の粉粒体を冷却して貯留槽１内の粉粒体の熱暴走を防止する機能を有する。貯留槽１内の温度情報に基づき、貯留槽１内への気体供給量、貯留槽内の加熱量、冷却量を制御して、低温酸化等の発熱反応を制御する。粉粒体の温度を５０〜１５０℃の範囲内に制御し、低温酸化等の発熱反応を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留槽内に貯留された、発熱性を有する粉粒体を貯留する貯留槽内に酸素供給源となり得る気体を供給して、粉粒体の発熱反応を促進させた後に、酸素供給源となり得る気体の供給を停止して貯留することを特徴とする粉粒体貯留方法。
【請求項２】
貯留槽内に供給する気体により、粉粒体を撹拌して、粉粒体の発熱反応を促進させることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体貯留方法。
【請求項３】
貯留槽内の粉粒体を加熱して、粉粒体の発熱反応を促進させることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の粉粒体貯留方法。
【請求項４】
貯留槽内の粉粒体を冷却して、貯留槽内での熱暴走を防止しつつ、発熱反応を促進させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の粉粒体貯留方法。
【請求項５】
貯留槽内の温度情報に基づき、貯留槽内へ酸素供給源となり得る気体の供給量、貯留槽内の加熱量、貯留槽内の冷却量の１又は２以上を制御して、粉粒体の発熱反応を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の粉粒体貯留方法。
【請求項６】
貯留槽内における粉粒体の温度を５０〜１５０℃の範囲内に温度制御して、粉粒体の発熱反応を促進させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の粉粒体貯留方法。
【請求項７】
発熱反応は、低温酸化反応であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の粉粒体貯留方法。
【請求項８】
酸素供給源となり得る気体は、空気であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の粉粒体貯留方法。
【請求項９】
発熱性を有する粉粒体を貯留する粉粒体貯留装置において、貯留槽の内部に気体を供給する気体供給装置を設けたことを特徴とする粉粒体貯留装置。
【請求項１０】
貯留槽には、貯留槽内の粉粒体を加熱する加熱装置及び、貯留槽内の粉粒体を冷却する冷却装置の少なくとも一方が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の粉粒体貯留装置。
【請求項１１】
貯留槽内に設けられた温度センサーと、前記温度センサーで得られた温度情報に基づき、気体供給装置の気体の供給量、加熱装置の加熱量、冷却装置の冷却量の１又は２以上を制御する制御装置が設けられていることを特徴とする請求項９又は１０のいずれかに記載の粉粒体貯留装置。
【請求項１２】
制御装置は、貯留槽内の粉粒体の温度を５０〜１５０℃の範囲内に温度制御することを特徴とする請求項１１に記載の粉粒体貯留装置。
【請求項１３】
貯留槽の内部に供給する気体は、空気であることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の粉粒体貯留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を処理して得られる炭化物などの粉粒体を貯留しながら、熱暴走させることなく、安全な状態にするための粉粒体貯留方法および粉粒体貯留装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ごみ等の廃棄物を処理するにあたり、最終処分場（埋立地）の延命化を図るために、焼却やガス化溶融方法等により廃棄物の減量化が図られている。一方、最近では地球温暖化ガス（ＣＯ２）の削減の要請から、ごみ等の廃棄物を焼却処理するのではなく、炭化炉で炭化処理して粉粒状の炭化物として回収し、有効利用を可能とする方法が提案されている。この炭化物は、例えば燃料としての石炭、コークス等の代替材や、金属の電気炉における溶湯表面の保温材等として利用できるため、更に省資源化に有効である。
【０００３】
この粉粒状の炭化物は、遊離基・官能基等の反応性に富んだ基を多く含んでおり、低温酸化反応等により発熱する性質を持つ。従って、粉粒体の放熱量より発熱量の方が大きくなると、粉粒体が蓄熱し、この熱により粉粒体の低温酸化等の発熱反応がより促進され、ある一定の温度を超えると熱暴走して、最悪の場合発火し、火災に至る可能性がある。
【０００４】
炭化炉から回収された炭化物は、出荷するまで一旦サイロ等の貯留槽に貯留され（例えば３日間）、この貯留槽から貯留・運搬のため、小分けしてフレキシブルコンテナ等に収納される。貯留槽内で貯留される粉粒体は、フレキシブルコンテナ等に収納される時以外は貯留槽内を移動することがない。そのため、粉粒体が貯留槽内の一定の場所に留まって貯留され、蓄熱しやすくなる。粉粒体がある一定以上の温度に達した場合には、粉粒体は熱暴走し、最悪の場合発火・火災に至る可能性がある。粉粒体が発火して、燃焼状態になった場合には、貯留槽内部の酸素が不足し、ＣＯ（一酸化炭素）等の可燃性ガスが発生し、貯留槽が爆発する危険性がある。
【０００５】
上記問題を回避するために、貯留槽内部の温度上昇、又は可燃性ガスの検出により異常を検知した場合は、消火装置により、貯留槽内を不活性ガスの放出、水の散水等により消火するとともに、粉粒体を貯留槽から緊急排出するようにしているが、散水しながら排出された粉粒状の炭化物は、含水率が高くなり有姿発熱量（低位発熱量）が小さくなるため、燃料代替製品としての価値が著しく低下したものとなる。
【０００６】
一方で、上記問題を防止するために、貯留槽内部に流入する空気を遮断すると、粉粒体の低温酸化等の発熱反応が抑制され、更に粉粒体自身の重量により、粉粒体が貯留槽内で圧縮され、密な状態で貯留槽内に貯留されるので、低温酸化等の発熱反応が進行せず、フレキシブルコンテナ等に排出、収納する時に、粉粒体はまだ安定な状態となっていない。この結果、粉粒体を貯留槽からフレキシブルコンテナ等に小分けして収納するときに、粉粒体は空気と接触するため低温酸化等による発熱反応が起こり、最悪の場合には発火・火災に至るという問題があった。
【０００７】
このため、フレキシブルコンテナ等で貯蔵、搬送中の粉粒体が、発火・火災を起こさないようにするために、初期の最も反応性に富む低温酸化等の発熱反応が進行し、比較的安定した状態になるまで、粉粒体をある程度の時間（例えば１５０時間）フレキシブルコンテナ等で貯蔵し、かつ貯蔵中は熱暴走しないように監視することが必要であった。従って、炭化物の貯留時において、貯留槽内で低温酸化が促進され、ある程度反応が落ち着いて安全性の高い炭化物として排出できる新たな貯留方法の開発が要望されていた。
【０００８】
また、上記問題を解決するために、特許文献１に示すような炭化物生成施設が提案されている。この炭化物生成施設は、炭化物に脱酸素剤および脱酸素水溶液の少なくとも一方を供給し、脱気を行い袋内の酸素濃度を低減した状態で袋詰めをする施設である。しかしながら、この方法によって粉粒体の発熱を防止するには、大掛かりな設備が必要となり、また脱酸素剤や脱酸素水溶液が必要でありランニングコストが高くなるという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２５６１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記のような問題点を解決して、低温酸化反応等による発熱性を有する粉粒体を、熱暴走させることなく、貯留しながら早期に安定化させ、燃料代替品としての価値を低下させないで、発火・火災を起こさないような安全性の高い状態となるようにするための粉粒体貯留方法および粉粒体貯留装置を提供することを目的として完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた本発明は、粉粒体を貯留する貯留槽内に空気等の酸素供給源を供給して、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させた後に、空気等の酸素供給源となり得る気体の供給を停止して貯留することを特徴とするものである。
【００１２】
なお、貯留槽内に供給する空気等気体により、粉粒体を撹拌して、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させることが好ましい。
【００１３】
また、貯留槽内の粉粒体を加熱して、粉粒体の発熱反応を促進させることが好ましい。
【００１４】
また、貯留槽内の粉粒体を冷却して、貯留槽内での熱暴走を防止しつつ、低温酸化等の発熱反応を促進させることが好ましい。
【００１５】
更に、貯留槽内の温度情報に基づき、貯留槽内への空気等の酸素供給源となり得る気体の供給量、貯留槽内の加熱量、貯留槽内の冷却量の１又は２以上を制御して、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を制御することが好ましい。
【００１６】
なお、貯留槽内における粉粒体の温度を５０〜１５０℃の範囲内に温度制御して、粉粒体の発熱反応を制御することが好ましい。
【００１７】
本発明の装置は、貯留槽の内部に空気を供給する空気等の気体供給装置を設けたことを特徴とすることが好ましい。
【００１８】
なお、貯留槽には、粉粒体を加熱する加熱装置及び粉粒体を冷却する冷却装置の少なくとも一方が設けられていることが好ましく、貯留槽内に設けられた温度センサーと、前記温度センサーで得られた温度情報に基づき、気体供給装置の気体供給量、加熱装置の加熱量、冷却装置の冷却量の１または２以上を制御する制御装置が設けられていることが好ましい。
【００１９】
なお、制御装置は、粉粒体の温度を５０〜１５０℃の範囲内に温度制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の粉粒体貯留方法および粉粒体貯留装置によれば、貯留槽内に空気等の気体を供給して粉粒体を撹拌することとしたので、粉粒体が貯留槽内一定の場所で留まり、蓄熱することによる発火・火災を防止し、また発火した場合の散水により、炭化物の燃料代替品としての価値を失うことを防止することができる。
【００２１】
また、貯留槽内に空気等の酸素供給源となり得る気体を供給して、低温酸化等の発熱反応を促進させ、貯留しながら早期に安定化させることとすると、フレキシブルコンテナ等で炭化物が熱暴走しないように監視しながら長時間貯留する手間を省き、大掛かりな設備によらずに、ランニングコストが低く、粉粒体を安全性の高い状態にすることが可能となる。
【００２２】
また、貯留槽内の粉粒体を加熱して、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させることとすると、効率よく粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させて、粉粒体を早期に安全性の高い状態にすることが可能となる。
【００２３】
貯留槽内の粉粒体を冷却して、低温酸化等の発熱反応を促進させることとすると、貯留槽内での熱暴走を防止しつつ、安全に粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させることが可能となる。
【００２４】
更に、粉粒体の温度を測定する温度センサーと、この温度センサーで得られた温度情報に基づき、貯留槽内への気体供給量、粉粒体の加熱量、粉粒体の冷却量の１又は２以上を制御して、粉粒体の低温酸化を制御することとすると、粉粒体の熱暴走を防止しつつ、効率よく且つ安全に粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させて、粉粒体を安全性の高い状態にすることが可能となる。
【００２５】
更に、粉粒体の温度を５０〜１５０℃の範囲内に温度制御すると、粉粒体の熱暴走を防止しつつ、更に効率よく且つ安全に粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させて、粉粒体を安全性の高い状態にすることが可能となる。
【００２６】
本発明の粉粒体貯留方法により、粉粒体を比較的低温酸化等の発熱反応性に富んだ状態から、反応を促進させて安全性の高い状態とした場合には、粉粒体の可燃分及び有姿発熱量の低下率は実績によると３％以内となり、燃料代替製品等としての製品価値は低下しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は本発明の実施の形態を示す貯留装置の説明図である。１はサイロ等の貯留槽であり、その内部に炭化炉から回収した粉粒体を、一旦（例えば３日）貯留するためのものである。この貯留槽１の形状は、例えば略円筒形や略直方体形であり、容量は例えば20〜30m3である。２は供給装置であり、炭化炉から回収された粉粒体を貯留槽１の内部に投入するものである。３はフレキシブルコンテナ４等に小分けして収納するための排出口であり、貯留槽１の底部に設けられている。
【００２８】
粉粒体の低温酸化により、貯留槽１内の酸素が消費され、酸素濃度が低下すると、粉粒体の低温酸化等の発熱反応が阻害される。そこで、本発明の発明者は、貯留槽１の内部に新鮮な空気等の酸素供給源となり得る気体を供給して、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させるための気体供給装置５を設けることとした。
【００２９】
この気体供給装置５は例えば図１のように貯留槽１の外部に設けられていてもよいし、貯留槽１の内部に設けられていてもよい。この気体供給装置５により、気体供給管６から貯留槽１の内部に空気等の気体が供給される。この気体供給管６は例えば、略円管や略角型管であり貯留槽１の内部に臨ませるように取り付けられている。この気体供給管６は図１に示すように、例えば貯留槽１内に突出した構造のものである。この気体供給管６の先端は閉じられていてもよいが、開放されていてもよい。
【００３０】
この気体供給管６の外表面から気体供給管６内部に貫く孔が、気体供給管６に複数、形成され、この孔から気体供給管６内部の空気等の気体が貯留槽１に供給される。この気体供給管６は、金属、樹脂、陶製、セラミック等の多孔質の材質からなるものとして、気体供給管６の内部の空気等の気体を多孔から貯留槽１内に供給することとしてもよい。
【００３１】
この気体供給管６は、貯留槽１を貫通するように取り付けられていてもよい。貯留槽１を貫通するように取り付けられた場合には、貯留槽１と貫通した先の気体供給管６を気体供給装置５に接続させて、気体供給管６内部の空気等の気体の一部が循環するような構造としてもよい。また、気体供給管６をＵ字型として気体供給管６内部の空気の一部が循環するような構造としてもよい。この気体供給管６は１本に限られず、２本以上の気体供給管６が貯留槽１に設けられていてもよい。この気体供給管６は、粉粒体の低温酸化等の発熱反応をより効果良く促進させるために、貯留槽１の底部付近に取り付けられていることが好ましい。
【００３２】
貯留槽１内の粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させた後に、気体供給装置５を停止させて、貯留槽１内への空気等の供給を停止してもよいし、気体供給装置５を停止させなくても差し支えない。
【００３３】
なお、気体供給装置５から貯留槽１内部に供給される空気等の気体は、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させるだけでなく、粉粒体の蓄熱部を空気等の気体が流通するので、この蓄熱部を冷却する効果もある。
【００３４】
また、別の実施の形態として、気体供給管６の代わりに、図２に示すように、貯留槽１内部の上方に向けて開口しているノズル２１が複数、気体供給管２２に連結されている構造として、貯留槽１内部に空気等の気体を供給することとしてもよい。
【００３５】
また、別の実施の形態として、図３に示すように、貯留槽１の底部に気体供給板３１を貯留槽１の底部に設けた構造として、貯留槽１内部に空気等を供給することとしてもよい。なお、この気体供給板３１はこの板を貫く孔が複数、形成されていてもよいが、気体供給板２１を金属、樹脂、陶製、セラミック等の多孔質の材質としてもよい。
【００３６】
粉粒体は、温度が上昇すると低温酸化等の発熱反応が促進される性質のものである。そこで、粉粒体を加熱して低温酸化等の発熱反応を促進させるために、貯留槽１には加熱装置１３が設けられていることが好ましい。この加熱装置１３は例えば、電熱線等により、熱を発生させて加熱してもよいが、貯留槽１自身に発熱する機能、例えばジャケット部に加熱媒体を流通させる等の機能を持たせ、粉粒体を貯留中に粉粒体を加熱させてもよいし、気体供給装置５に加熱装置１３を設けて、貯留槽１内に温風を供給して粉粒体を加熱することとしてもよい。この加熱装置１３により、貯留槽１内を、例えば５０℃〜１５０℃に制御して、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させることが好ましい。  
【００３７】
気体供給管６（２２）、もしくは気体供給板３１から空気等の気体を供給することにより、貯留槽１内の粉粒体が撹拌される。この粉粒体が撹拌されるので、均一に粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させることが可能となる。しかも、粉粒体が貯留槽１内の一定の場所に留まることがなくなるので、蓄熱することなく、熱暴走による発火・火災を防止しつつ、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進することが可能となる。なお、機械的な装置で粉粒体を撹拌しても差し支えない。
【００３８】
しかし、粉粒体はある一定以上の温度になると、前述したように熱暴走し、発火・火災を起こしてしまう可能性がある。そこで、貯留槽１の内部の温度を制御するために、また粉粒体の熱暴走が発生しそうな緊急時に粉粒体を冷却するために、貯留槽１には冷却装置７が設けられていることが好ましい。貯留槽１内の温度が、例えば１５０℃を超えた場合、冷却装置７を作動させて貯留槽１内を冷却し、粉粒体の低温酸化反応を抑制して熱暴走を防止する。この冷却装置７は例えば、図１〜図３に示すように、貯留槽１内に冷却管８を設け、この冷却管８内に冷却媒体を送給し、この冷却管８の内部を流通する冷却媒体により、貯留槽１の内部を冷却して粉粒体を冷却するものである。冷却管８の内部を流通する冷却媒体は、例えば水であり、エチレングリコールやプロピレングリコール等の液体でもよく、空気等の気体であっても差し支えない。あるいは、気体供給装置５から供給される空気等の気体を冷却して粉粒体を冷却することとしてもよい。
【００３９】
粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させ、また粉粒体が貯留槽１内で熱暴走することなく、且つ効率よく粉粒体の低温酸化等の発熱反応を促進させるために、貯留槽１内部の気体供給量、加熱量もしくは冷却量を制御することが好ましい。そこで、例えば貯留槽１内の中心付近に貯留槽中心部温度センサー９、貯留槽１の底部に貯留槽底部温度センサー１０、貯留槽１の上部に貯留槽上部温度センサー１１を設け、これらの温度センサーから測定される温度情報に基づいて、気体供給装置５の気体供給量、加熱装置１３の加熱量、冷却装置７の冷却量を制御する制御装置１２が設けられていることが好ましい。
【００４０】
貯留槽中心部温度センサー９、貯留槽底部温度センサー１０、貯留槽上部温度センサー１１のそれそれで測定された温度が、それぞれ規定の閾値（例えば１５０℃）を超えた場合、もしくはこれらの温度情報の組み合わせにより異常と判断された場合には、貯留槽１内の粉粒体が熱暴走する危険があると制御装置１２が判断する。
【００４１】
前記判断に基づき、制御装置１２は気体供給装置５を制御して、貯留槽１内に供給される空気の量を通常量よりも少なくするか、もしくは貯留槽１内への空気の供給を遮断して、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を抑制する。
【００４２】
また、前記判断に基づき、制御装置１２は加熱装置１３を制御し、加熱装置１３による粉粒体の加熱量を通常時より弱めるか、もしくは粉粒体の加熱を停止させて、粉粒体の低温酸化等の発熱反応が促進されることを防止する。
【００４３】
また、前記判断に基づき、制御装置１２は冷却装置７を作動させて、粉粒体を冷却し、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を抑制させる。
【００４４】
また、この制御装置１２は前述したように粉粒体の熱暴走を防止するだけでなく、気体供給装置５による貯留槽１内への気体供給量、加熱装置１３による加熱量、冷却装置７による冷却量を制御して、貯留槽１内の温度を例えば５０〜１５０℃の範囲内に温度制御することにより、粉粒体の低温酸化等の発熱反応を制御し、粉粒体を効率よく安全性の高い状態にすることが可能となる。
【００４５】
以上に説明したように、本発明によれば大規模な装置を用いることなく、低温酸化反応等による発熱性を有する粉粒体を早期に安定化させ、確実に粉粒体の熱暴走による発火・火災を防止することができる。
【００４６】
なお、本発明の粉粒体貯留槽は、廃棄物を炭化炉で処理した際に生成される炭化物の保管貯留だけでなく、ＲＤＦ（ゴミ固形化燃料）や金属切削屑等、貯留中に熱暴走し、発火する危険がある物質の貯留方法にも用いることができるのはいうまでもない。
【００４７】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う粉粒体貯留方法および粉粒体貯留装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。     
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１      貯留槽
２      供給装置
３      排出口
４      フレキシブルコンテナ
５      気体供給装置
６      気体供給管
７      冷却装置
８      冷却管
９      貯留槽内温度センサー
１０    貯留槽底部温度センサー
１１    貯留槽上部温度センサー
１２    制御装置
１３    加熱装置
２１    ノズル
２２    気体供給管
３１    気体供給板
【図１】
2007245040.tif 000003
【図２】
2007245040.tif 000004
【図３】
2007245040.tif 000005