(57)【要約】【課題】発火・火災を起こさないような安全性の高い炭化物を製造するための、炭化物製造方法及び炭化物製造装置を提供する。【解決手段】炭化炉１で生成後、回収された低温酸化反応等による発熱性を有する炭化物を、比較的高温のまま炭化炉１とその後段にある水洗槽３の間に設けた滞留装置４内へ導き、この滞留装置４内において、炭化物の低温酸化等の発熱反応を促進させた後に、水洗処理をする。滞留装置４内の温度情報及び酸素濃度情報に基づき、滞留装置４内への気体供給量、窒素等不活性ガス供給量、炭化物の加熱量、炭化物への水蒸気等供給量、炭化物の冷却量のいずれか又は２以上を制御して、炭化物の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】
炭化炉で生成後、回収された発熱性を有する炭化物を、比較的高温を維持したまま炭化炉とその後段にある水洗槽の間に設けた滞留装置内へ導き、この滞留装置内において、炭化物の発熱反応を促進させた後に、水洗処理をすることを特徴とする炭化物製造方法。
【請求項２】
滞留装置内に酸素供給源となり得る気体を供給するか、炭化物を加熱するかのいずれか又は両方により、炭化物の発熱反応を促進させることを特徴とする請求項１に記載の炭化物製造方法。
【請求項３】
滞留装置内への酸素供給源となり得る気体の供給を遮断するか、滞留装置内へ不活性ガスを供給するか、炭化物に水及び水蒸気の少なくとも一方を供給するか、炭化物を冷却するかのいずれか又は２以上により、炭化物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又は２に記載の炭化物製造方法。
【請求項４】
滞留装置内の温度情報及び酸素濃度情報の少なくとも一方に基づき、滞留装置内への酸素供給源となり得る気体の供給量、滞留装置内へ不活性ガス供給量、炭化物の加熱量、炭化物への水又は水蒸気供給量、炭化物の冷却量のいずれか又は２以上を制御して、炭化物の発熱反応を制御す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炭化物製造方法。
【請求項５】
炭化物を生成する炭化炉と、得られた炭化物を水洗処理する水洗槽を備えた炭物製造装置において、前記炭化炉と水洗槽の間に、発熱性を有する炭化物を、酸素供給源となり得る気体と接触させて発熱反応を促進させる滞留装置を設けたことを特徴とする炭化物製造装置。
【請求項６】
滞留装置には、滞留装置内に酸素供給源となり得る気体を供給する気体供給装置、滞留装置内への不活性ガス供給装置、炭化物を加熱する加熱装置、炭化物に水及び水蒸気の少なくとも一方を供給する水蒸気等供給装置、炭化物を冷却する冷却装置のいずれか又は２以上が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の炭化物製造装置。
【請求項７】
滞留装置内に温度センサー及び酸素濃度センサーの少なくとも一方を設け、前記温度センサーで得られた温度情報及び前記温度センサーで得られた酸素濃度情報の少なくとも一方に基づき、気体供給装置の気体供給量、滞留装置内への不活性ガス供給量、加熱装置の加熱量、水蒸気等供給装置の水及び水蒸気の少なくとも一方の供給量、冷却装置の冷却量のいずれか又は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６に記載の炭化物製造装置。
【請求項８】
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７のいずれかに記載の炭化物製造装置。
【請求項９】
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８のいずれかに記載の炭化物製造装置。
【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、発火・火災を起こさないような安全性の高い状態の炭化物を製造するための、炭化物製造方法及び炭化物製造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。一般的に炭化炉で生成された炭化物は、回収器で回収され、炭化物に含まれる塩素等の有害物質を除去するために、水洗槽で水洗処理が施され、次いで、フレキシブルコンテナ等へ小分けされて、保管・搬送される。
【０００３】
一方、この炭化物は、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、フレキシブルコンテナ等で保管・搬送中に、炭化物の放熱量より発熱量の方が大きくなると、炭化物が蓄熱し、この熱により炭化物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】
従って、回収器で回収された炭化物は、高温であり（例えば４００〜７００℃）、前述のように反応性に富んだ基を多く含んでおり、低温酸化反応等の発熱性を有するが、回収直後の水洗処理により急冷されることにより、低温酸化等の反応が抑制されてしまうため、サイロ等での貯蔵時やフレキシブルコンテナ等への収納時には、炭化物はまだ安定な状態となっていない。
【０００５】
このため、フレキシブルコンテナ等で貯蔵、搬送中の炭化物が、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、安定した状態になるまで、炭化物をある程度の時間（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、炭化物の製造時において、低温酸化等の発熱反応が促進され、安全性の高い炭化物として製造することができる、新たな炭化物の炭化物製造方法の開発が要望されていた。
【０００６】
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、炭化物に脱酸素剤及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、この方法によって炭化物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。
【０００７】
【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】
【０００８】
本発明は上記のような問題点を解決して、発火・火災を起こさないような安全性の高い炭化物を製造するための、炭化物製造方法及び炭化物製造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】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明は、炭化炉で生成後、回収された低温酸化反応等による発熱性を有する炭化物を、比較的高温を維持したまま炭化炉とその後段にある水洗槽の間に設けた滞留装置内へ導き、この滞留装置内において、炭化物の低温酸化等の発熱反応を促進させた後に、水洗処理をすることを特徴とするものである。
【００１０】
なお、滞留装置内に空気等の酸素供給源となり得る気体を供給するか、炭化物を必要に応じて加熱して高温維持するかのいずれか又は両方により、炭化物の低温酸化等の発熱反応を促進させることが好ましい。
【００１１】
また、滞留装置内への空気等の酸素供給源となり得る気体の供給を遮断するか、滞留装置内へ窒素等不活性ガスを供給するか、炭化物に水又は水蒸気を供給するか、炭化物を冷却するかのいずれか又は２以上により、炭化物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。
【００１２】
更に、滞留装置内の温度情報及び酸素濃度情報の少なくとも一方に基づき、滞留装置内への空気供給量、滞留装置内へ窒素等不活性ガス供給量、炭化物の加熱量、炭化物への水又は水蒸気供給量、炭化物の冷却量のいずれか又は２以上を制御して、炭化物の低温酸化等の発熱反応を制御することが好ましい。
【００１３】
一方、本発明の装置は、炭化炉と水洗槽の間に、低温酸化反応等による発熱性を有する炭化物を、空気等の酸素供給源となり得る気体と接触させて低温酸化等の発熱反応を促進させる滞留装置を設けたことを特徴とすることが好ましい。
【００１４】
なお、滞留装置には、滞留装置内に空気等の酸素供給源となり得る気体を供給する気体供給装置、滞留装置内への窒素等不活性ガス供給装置、炭化物を加熱する加熱装置、炭化物に水又は水蒸気を供給する水蒸気等供給装置、炭化物を冷却する冷却装置のいずれか又は２以上が設けられていることが好ましい。
【００１５】
更に、滞留装置内に温度センサー及び酸素濃度センサーの少なくとも一方を設け、前記温度センサーで得られた温度情報及び前記温度センサーで得られた酸素濃度情報の少なくとも一方に基づき、気体供給装置の空気等の酸素供給源となり得る気体の供給量、滞留装置内への窒素等不活性ガス供給装置の供給量、加熱装置の加熱量、水蒸気供給装置の水蒸気供給量、冷却装置の冷却量のいずれか又は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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の炭化物製造方法及び炭化物製造装置によれば、比較的高温を維持したまま（例えば４００〜７００℃）炭化炉とその後段にある水洗槽の間に設けた滞留装置内へ導き、この滞留装置内において、炭化物の低温酸化等の発熱反応を熱暴走させないで促進させた後に水洗処理をすることとしたので、サイロ等やフレキシブルコンテナ等で貯留している間に炭化物が熱暴走しないように監視する手間を省き、大掛かりな設備によらずに、ランニングコストが低く、安全性の高い炭化物を製造することが可能となる。
【００１７】
また、滞留装置内の温度情報及び酸素濃度情報の少なくとも一方に基づき、滞留装置内への空気供給量、滞留装置内への窒素等不活性ガス供給量、炭化物の加熱量、炭化物への水蒸気等供給量、炭化物の冷却量のいずれか又は２以上を制御して、炭化物の低温酸化等の発熱反応を制御することとすると、炭化物の熱暴走を防止しつつ、効率よく且つ安全に炭化物の低温酸化等の発熱反応を促進させて、安全性の高い炭化物を製造することが可能となる。
【００１８】
本発明の炭化物製造方法により、炭化物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、炭化物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】
【００１９】
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炭化物製造装置の説明図である。１は炭化炉であり、炭化炉１内の空気比を１以下として、廃棄物を４５０℃〜６００℃に保たれた砂層で、炭化物と熱分解ガスに熱分解するものである。これらの炭化物と熱分解ガスは炭化炉１上部から、炭化炉１の側方に設けられた回収器２に送られ、遠心力の作用により分離される。この熱分解ガスは、焼却炉で燃焼された後に大気に放出される。一方、回収器２で回収された炭化物は、塩素分等の有害物質を洗浄除去するための水洗槽３に搬送され、水洗処理される。回収器２で回収された炭化物は、例えば４００〜７００℃であるが、水洗槽３に投入されると、この炭化物は急冷されて、低温酸化等の反応が抑制されてしまう。そこで、本発明の発明者は、水洗槽３の前段に、回収器２で回収された炭化物の低温酸化等の発熱反応を促進させる滞留装置４を設け、この滞留装置４内で炭化物の低温酸化等の発熱反応を促進させてから水洗槽３で水洗処理することとした。
【００２０】
この滞留装置４は、例えば図１に示すような、コンベヤ５により、回収器２で回収された炭化物を水洗槽３に搬送するものである。コンベヤ５の具体例としては、ベルトコンベヤ、エプロンコンベヤ、バケットコンベヤ、パンコンベヤ、フライトコンベヤ、スクリューコンベヤ、スパイラルコンベヤ、振動コンベヤ等である。またコンベヤ５には乗り継ぎを利用して、搬送中の炭化物を積極的に撹拌し、空気等の酸素供給源なり得る気体と接触させる機能を持たせてもよい。
【００２１】
回収器２で回収された炭化物は、比較的高温（例えば４００〜７００℃）を維持したまま、滞留装置４内に導かれる。この滞留装置４内部に設けられたコンベヤ５で搬送中に、炭化物はある程度の高温状態（例えば１００〜２００℃）で滞留装置４内の空気等の酸素供給源となり得る気体と接触することにより低温酸化等の発熱反応が促進される。十分に炭化物の低温酸化等の発熱反応を促進させるために、滞留時間は長い（例えば１０〜１２０分）ことが好ましい。コンベヤ５が、スクリューコンベヤやスパイラルコンベヤである場合や、コンベヤ５に振動を加える機能を持たせた場合には、炭化物が搬送中に撹拌され、更に低温酸化等の発熱反応の促進に効果がある。また、滞留装置４内部で搬送する途中に、炭化物を一時的に滞留させておくスペース（図示せず）を設け、このスペースで炭化物の低温酸化等の発熱反応を促進させることとしてもよい。
【００２２】
滞留装置４内で炭化物が低温酸化等の発熱反応をすることにより、滞留装置４内の酸素が消費され、炭化物の低温酸化等の発熱反応が阻害される。そこで、滞留装置４の内部に外部から新鮮な空気等の酸素供給源となり得る気体を供給して、炭化物の低温酸化反応等を促進させるための、ブロア・ファン等の気体供給装置６が設けられていることが好ましい。この気体供給装置６は例えば、図１において、滞留装置４の一部に設けられた吸気口７から滞留装置４内に空気等の酸素供給源となり得る気体を供給するものであり、滞留装置４内に供給された空気等の酸素供給源となり得る気体は、滞留装置４内を流通し、滞留装置４の一部に設けられた排気口８から排気される。排気された空気等に同伴された炭化物はバグフィルタ等の集じん機（図示せず）で回収され滞留装置４へ戻る。なお、滞留装置４の通気性が良い場合は、滞留装置４内に新鮮な空気等の酸素供給源となり得る気体が供給されるので、気体供給装置６はなくても差し支えない。
【００２３】
滞留装置４の内部の温度が、例えば７０℃以下に低下すると、炭化物の低温酸化等の発熱反応が促進されにくくなる。また、炭化炉１や滞留装置４を起動させた初期の状態では、滞留装置４の内部の温度が低い場合もある。そこで、炭化物を加熱して、炭化物の低温酸化等の発熱反応を促進させるために、滞留装置４には加熱装置９が設けられていることが好ましい。この加熱装置９は例えば、滞留装置４に設けられた電熱線等により、熱を発生させて炭化物を加熱してもよいが、コンベヤ５自身に発熱する機能、例えばジャケット式コンベヤの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、炭化物をコンベヤヤ５で搬送中に炭化物を加熱させてもよいし、気体供給装置６に加熱装置９を設けて、滞留装置４内に温風を供給して炭化物を加熱することとしてもよい。
【００２４】
炭化炉１で生成された炭化物はある一定以上の温度（例えば２５０℃）になると、熱暴走して、可燃分が燃焼して、炭化物の有姿発熱量が小さくなり、エネルギー価値が著しく低下しまう。そこで、炭化物がある一定以上の温度にならないように、滞留装置４内部の温度を調整するために、また炭化物が発火に至りそうな緊急時に炭化物を冷却するために、滞留装置４には、冷却装置１０が設けられていることが好ましい。
【００２５】
滞留装置４内の温度が、例えば２００℃を超えた場合、冷却装置１０を作動させて、炭化物を冷却し、炭化物の発火を防止する。この冷却装置１０は、例えば図１に示すように、滞留装置４内に冷却管１１を設け、この冷却管１１内に冷却媒体を流通させるものである。この冷却管１１の内部を流通する冷却媒体により、滞留装置４の内部を冷却して炭化物を冷却する。冷却管１１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。また、冷却装置１０は、コンベヤ５を冷却するものとし、コンベヤ５で搬送される炭化物をコンベヤ５上で冷却してもよいし、空気供給装置６から供給される空気を冷却して炭化物を冷却することとしてもよいし、滞留装置４内に水蒸気等供給装置１２から水を噴霧することによって冷却してもよい。
【００２６】
また、炭化物が発火した時の緊急時に、炭化物に水及び湿り蒸気の少なくとも一方を供給して、水の蒸発潜熱により炭化物の熱を奪い、炭化物を冷却するための、水蒸気等供給装置１２が滞留装置４に設けられていることが好ましい。
【００２７】
同様に、炭化物が発火した時の緊急時に、窒素等の不活性ガスを供給して、滞留装置４内の酸素濃度を低下させて、炭化物の燃焼を停止させる不活性ガス供給装置１７が滞留装置４に設けられていることが好ましい。不活性ガスは必ずしも液窒素に限定されず、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の不活性ガスであってもよい。
【００２８】
滞留装置４内の炭化物を燃焼、発火させることなく、かつ効率よく低温酸化等の発熱反応をさせなければならない。そこで、滞留装置４内に温度センサー１３及び酸素濃度センサー１４を設けるとともに、この温度センサー１３から測定される温度情報及び、酸素濃度センサー１４から測定される酸素濃度情報の少なくとも一方に基づいて、コンベヤ５の搬送速度、空気供給装置６の空気供給量、加熱装置９の熱発生量、冷却装置１０の冷却量、水蒸気等発生装置１２の水又は水蒸気供給量、不活性ガス供給装置１７の不活性ガス供給量を制御する制御装置１５が設けられていることが好ましい。なお、温度センサー１３を滞留装置４内に複数設け、これら複数の温度センサー１３により、滞留装置４内の温度情報を測定することとしてもよく、同様に、酸素濃度センサー１４を滞留装置４内に複数設け、これら複数の酸素濃度センサー１４により、滞留装置４内の酸素濃度を測定することとしてもよい。
【００２９】
制御装置１５により、加熱装置９と冷却装置１０を制御して、滞留装置４内の温度を例えば１００℃〜２００℃に制御することが好ましい。また、制御装置１５により、気体供給装置６を制御して、炭化物が効率良く低温酸化等の発熱反応をし、かつ燃焼、発火しないように、滞留装置４内の酸素濃度を制御することが好ましい。更に、吸気口７及び排出口８には滞留装置４内への空気を遮断する遮断弁１６を設け、制御装置１５がこの遮断弁１６を制御して、滞留装置４内の酸素濃度を制御することが好ましい。
【００３０】
温度センサー１３で測定された温度が、規定の閾値（例えば２５０℃）を超えた場合、制御装置１５は、「炭化物が燃焼、発火しそうな状態」と判断する。
【００３１】
前記判断に基づき、制御装置１５は気体供給装置６及び遮断弁１６を制御して、滞留装置４内への空気等の酸素供給源となり得る気体の供給を遮断して、炭化物の低温酸化等の発熱反応を抑制し、燃焼、発火を防止する。
【００３２】
また、前記判断に基づき、制御装置１５は加熱装置９を制御し、炭化物の加熱を停止させて、炭化物の低温酸化等の発熱反応が促進されることを防ぎ、燃焼、発火を防止する。
【００３３】
また、前記判断に基づき、制御装置１５は冷却装置１０、水蒸気等供給装置１２や不活性ガス供給装置１７を動作させて、炭化物を冷却し、もしくは炭化物と接触する気体の酸素濃度を低下させ炭化物の低温酸化等の発熱反応を抑制し、燃焼、発火を防止する。
【００３４】
別の実施例として、コンベヤ５の代わりにロータリーキルン（図示せず）を滞留装置４に設けるか、もしくはコンベヤ５とともにロータリーキルンを滞留装置４に設けて、炭化物の低温酸化等の発熱反応を促進させることとしてもよい。ここで、本発明に使用するロータリーキルンは、円筒（例えば直径が約１ｍ）を、傾斜をもたせたロール上に置き、この円筒がロール上で回転する構造のものである。炭化物が円筒の内部に投入されると、円筒が回転することにより、炭化物は撹拌されながら、円筒内の傾斜面を連続的に移動するので、空気等の酸素供給源となり得る気体と効率よく接触して、炭化物の低温酸化等の発熱反応が促進される。
【００３５】
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炭化物を燃料代替品としての価値を低下させることなく早期に安定化させ、確実に炭化物の熱暴走による発火・火災を起こさないような、安全性の高い炭化物を製造することができる。
【００３６】
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、請求の範囲及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炭化物製造方法及び炭化物製造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】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      炭化炉
２      回収器
３      水洗槽
４      滞留装置
５      コンベヤ
６      気体供給装置
７      吸入口
８      排気口
９      加熱装置
１０    冷却装置
１１    冷却管
１２    水蒸気等供給装置
１３    温度センサー
１４    酸素濃度センサー
１５    制御装置
１６    遮断弁
１７    不活性ガス供給装置
【図１】
2007246773.tif 000003