(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
都市ゴミ、汚泥等の廃棄物を乾燥する乾燥機から排出される乾燥排ガスを熱交換器に導くとともに、焼却炉、炭化炉または溶融炉から排出される排ガスを前記熱交換器に別途導き、これら乾燥排ガスと焼却排ガス等とを直接接触させることなく両者の間で熱交換を行い、乾燥排ガスを昇温させた後、昇温された乾燥排ガスを乾燥機に循環導入して乾燥熱源として再利用するシステムにおいて、
前記乾燥排ガスの循環経路には、乾燥機における排気口と熱交換器における導入口との間に開閉可能な外気の導入経路を設け、更に乾燥機における給気口と熱交換器における排出口との間に開閉可能な外気への排気経路を設けたことを特徴とする廃棄物処理システム。
【請求項２】
前記熱交換器における乾燥排ガスの導入口に接続される管路と、熱交換器における排出口に接続される管路との間には開閉可能なフィードバック経路を設けたことを特徴とする請求項１記載の廃棄物処理システム。
【請求項３】
都市ゴミ、汚泥等の廃棄物を乾燥する乾燥機から排出される乾燥排ガスを熱交換器に導くとともに、焼却炉、炭化炉または溶融炉から排出される排ガスを前記熱交換器に別途導き、これら乾燥排ガスと焼却排ガス等とを直接接触させることなく両者の間で熱交換を行い、乾燥排ガスを昇温させた後、昇温された乾燥排ガスを乾燥機に循環導入して乾燥熱源として再利用するシステムの運転において、
定常運転時には、乾燥機における排気口と熱交換器における導入口との間に設けた外気の導入経路を閉鎖し、更に乾燥機における給気口と熱交換器における排出口との間に設けた外気への排気経路を閉鎖して、前記昇温された乾燥排ガスを乾燥機に循環導入する運転を行い、
一方、乾燥機が停止したときには、乾燥機における給気口及び排気口を閉鎖するとともに、乾燥機における排気口と熱交換器における導入口との間に設けた外気の導入経路を開放し、更に乾燥機における給気口と熱交換器における排出口との間に設けた外気への排気経路を開放して、熱交換器内において焼却排ガス等によって昇温された外気導入経路から取り込んだ外気を外部に排気することを特徴とする廃棄物処理システムの運転方法。
【請求項４】
前記熱交換器における乾燥排ガスの導入口に接続される管路と、熱交換器における排出口に接続される管路との間に設けたフィードバック経路の開度を調整することにより、焼却排ガス等によって昇温された外気導入経路から取り込んだ外気を、新たに取り込まれた外気に混合することを特徴とする請求項３記載の廃棄物処理システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばし尿、下水処理施設や各種生産工場から排出される汚泥や都市ゴミ等の廃棄物の処理システムに関するものであって、特に乾燥工程並びにその後段に設置される焼却工程、炭化工程または溶融工程を効率的に運転することができる廃棄物処理システム並びにその運転方法に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
従来よりし尿、下水処理施設や各種生産工場から排出される水分を多く含んだ汚泥や都市ゴミ等の廃棄物を処理するにあたっては、処理の効率化を図るためこのものに乾燥処理を施して水分を除去した後、引続いて焼却、炭化または溶融処理を施すといった二段階での処理手法が採られている。
一例として汚泥の乾燥、焼却処理を行う場合には図４に示すような乾燥焼却システムＳ′を用いるものであり、事前に脱水処理を施した脱水汚泥を乾燥機１′に投入して乾燥処理を行い、ここで得られた乾燥汚泥を焼却炉２′に投入して焼却処分するものである。
【０００３】
このように前記乾燥焼却システムＳ′は乾燥工程と焼却工程とを具えるものであり、焼却炉２′で発生した焼却排ガスＧ２の熱を有効利用することも行われている。前記図４に示した乾燥焼却システムＳ′は、本出願人による特開平１１−８２９７５号「し尿汚泥の処理システム」に開示されたものであり、熱交換器３′を用いて、乾燥機１′から排出された乾燥排ガスＧ１を、焼却炉２′から排出された焼却排ガスＧ２によって間接的に昇温するものであり、昇温された乾燥排ガスＧ１を再度乾燥機１′に供給して乾燥熱源として再利用するものである。
このように前記乾燥焼却システムＳ′は、焼却排ガスＧ２と、乾燥排ガスＧ１とが直接接触しないため、焼却排ガスＧ２に含まれるダイオキシンが乾燥汚泥に吸着することがなく、乾燥汚泥を肥料として再利用すること等を可能とするものである。
【０００４】
ところで前記乾燥焼却システムＳ′を運用するにあたっては、乾燥機１′に何らかのトラブルが発生した場合に、乾燥機１′を停止するとともに焼却炉２′も停止しなければならなかった。
これは前記熱交換器３′内において熱負荷となる乾燥排ガスＧ１の供給が停止してしまうため、焼却排ガスＧ２が熱交換器３′内で降温されることなく高温のまま排ガス処理装置４′に供給されることとなり、排ガス処理装置４′によるダイオキシン等の有害物質除去能力が大幅に低下してしまったり、熱交換器３′やバグフィルタ４２′の破損の恐れが生じるからである。なおここでは乾燥機１′と焼却炉２′とを具えた乾燥焼却システムＳ′を例として説明したが、乾燥炉２′の代わりに炭化炉または溶融炉を具えたシステムであっても、同様に乾燥機１′に何らかのトラブルが発生した場合には、乾燥機１′を停止するとともに炭化炉または溶融炉も停止しなければならなかった。
【０００５】
【解決を試みた技術課題】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、乾燥機から排出された乾燥排ガスを、焼却炉、炭化炉または溶融炉から排出された排ガスによって間接的に昇温して乾燥機の乾燥熱源として再利用しながらも、乾燥機の停止にともなう焼却炉、炭化炉または溶融炉の停止を招いてしまうことがなく、システム全体としては効率的に運用することのできる新規な廃棄物処理システム並びにその運転方法の開発を技術課題とした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の廃棄物処理システムは、汚泥、都市ゴミ等の廃棄物を乾燥する乾燥機から排出される乾燥排ガスを熱交換器に導くとともに、焼却炉、炭化炉または溶融炉から排出される排ガスを前記熱交換器に別途導き、これら乾燥排ガスと焼却排ガス等とを直接接触させることなく両者の間で熱交換を行い、乾燥排ガスを昇温させた後、昇温された乾燥排ガスを乾燥機に循環導入して乾燥熱源として再利用するシステムにおいて、
前記乾燥排ガスの循環経路には、乾燥機における排気口と熱交換器における導入口との間に開閉可能な外気の導入経路を設け、更に乾燥機における給気口と熱交換器における排出口との間に開閉可能な外気への排気経路を設けたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、熱交換器における焼却排ガス等の熱負荷となる気体として、乾燥排ガスまたは外気のいずれかを選択することが可能となる。
【０００７】
また請求項２記載の乾燥焼却システムは、前記要件に加え、前記熱交換器における乾燥排ガスの導入口に接続される管路と、熱交換器における排出口に接続される管路との間には開閉可能なフィードバック経路を設けたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、システムに取り込まれたばかりの外気に対して、焼却排ガス等との間で熱交換を行って昇温した状態の外気を混合することができる。
【０００８】
更にまた請求項３記載の乾燥焼却システムの運転方法は、汚泥、都市ゴミ等の廃棄物を乾燥する乾燥機から排出される乾燥排ガスを熱交換器に導くとともに、焼却炉、炭化炉または溶融炉から排出される排ガスを前記熱交換器に別途導き、これら乾燥排ガスと焼却排ガス等とを直接接触させることなく両者の間で熱交換を行い、乾燥排ガスを昇温させた後、昇温された乾燥排ガスを乾燥機に循環導入して乾燥熱源として再利用するシステムの運転において、
定常運転時には、乾燥機における排気口と熱交換器における導入口との間に設けた外気の導入経路を閉鎖し、更に乾燥機における給気口と熱交換器における排出口との間に設けた外気への排気経路を閉鎖して、前記昇温された乾燥排ガスを乾燥機に循環導入する運転を行い、
一方、乾燥機が停止したときには、乾燥機における給気口及び排気口を閉鎖するとともに、乾燥機における排気口と熱交換器における導入口との間に設けた外気の導入経路を開放し、更に乾燥機における給気口と熱交換器における排出口との間に設けた外気への排気経路を開放して、熱交換器内において焼却排ガス等によって昇温された外気導入経路から取り込んだ外気を外部に排気することを特徴として成るものである。
この発明によれば、乾燥機が停止して熱交換器において焼却排ガス等の熱負荷となる乾燥排ガスの供給が停止してしまった場合には、外気を熱負荷とすることにより、焼却排ガス等の温度を下げた状態で排ガス処理装置に供給できるため、排ガス処理装置の処理能力内での処理が可能となり、焼却系の運転を継続することができる。
【０００９】
また請求項４記載の乾燥焼却システムの運転方法は、前記請求項３記載の要件に加え、前記熱交換器における乾燥排ガスの導入口に接続される管路と、熱交換器における排出口に接続される管路との間に設けたフィードバック経路の開度を調整することにより、焼却排ガス等によって昇温された外気導入経路から取り込んだ外気を、新たに取り込まれた外気に混合することを特徴として成るものである。
この発明によれば、システムに取り込まれたばかりの外気に対して、焼却排ガス等との間で熱交換を行って昇温した状態の外気を混合することにより、熱交換器に負担を与えることなく、定常運転時に近い状態で運転することができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の廃棄物処理システム並びにその運転方法について、一例として汚泥等を乾燥・焼却する場合のシステム並びにその運転方法を挙げて説明する。なおこの説明にあってはまず乾燥焼却システムＳの構成について説明を行い、続いてこのものの運転方法について説明を行う。
図中符号Ｓで示すものが本発明の乾燥焼却システムであって、このものは乾燥機１、焼却炉２、熱交換器３及び排ガス処理装置４を主たる構成要素としてこれらを管路によって接続して成るものである。そして、し尿、下水処理施設や各種生産工場から排出される汚泥等を適宜脱水処理したのち、乾燥機１で乾燥して乾燥汚泥を得るとともに更にこの乾燥汚泥を焼却炉２で焼却処分するものである。
なお本明細書中においては、前記乾燥機１より排出される排ガスを乾燥排ガスＧ１、焼却炉２より排出される排ガスを焼却排ガスＧ２と定義する。
以下これら各構成要素及び各構成要素を結ぶ気体の経路について説明する。
【００１１】
まず前記乾燥機１は一例として公知の破砕攪拌翼付回転胴型乾燥機が適用されるものであり、本システムにおいては適宜図示しない脱水装置によって汚泥を脱水して得られた脱水汚泥を乾燥して乾燥汚泥を生成するために供される。
そして乾燥のための熱源には熱風炉１０及び焼却炉２の焼却排ガスＧ２を用いるものであり、熱交換器３によって乾燥排ガスＧ１と焼却排ガスＧ２との間で熱交換を行い、昇温した状態の乾燥排ガスＧ１が再び乾燥機１に帰還するように構成する。
【００１２】
具体的には乾燥機１の排気口１１と熱交換器３の導入口３１との間を管路によって接続し、更に熱交換器３の排出口３２と乾燥機１の給気口１２に接続される熱風炉１０との間を管路によって接続することにより、排気口１１を起点として給気口１２を終点とする乾燥排ガス循環経路５を構成するものである。
更に前記乾燥排ガス循環経路５における熱交換器３の排出口３２と、乾燥機１の給気口１２との間には焼却炉２に接続される分岐経路５０を設けるものであり、熱交換器３において昇温された乾燥排ガスＧ１の一部を焼却炉２に導入して燃焼、脱臭させた後に焼却排ガス排出経路６を通じて排ガス処理装置４に供給できるように構成する。
【００１３】
なお前記乾燥排ガス循環経路５における乾燥機１と熱交換器３との間には集塵機５１及び誘引ファンＦ５を具えるものであり、これらによって乾燥排ガスＧ１中の塵の回収及び乾燥排ガスＧ１の循環を図るものである。
【００１４】
次に前記熱交換器３について説明すると、このものは乾燥排ガスＧ１と焼却排ガスＧ２との間で熱交換を行うための装置であり、この熱交換はこれらが直接接触することなく間接的に行われるものであって、例えば焼却排ガスＧ２を管内に流し、乾燥排ガスＧ１を管外に流して、この管を介して熱交換を行うような構成等が採られるものである。
【００１５】
次に前記焼却炉２について説明すると、このものは一例として公知の攪拌式装置付円形型焼却炉が適用されるものであり、本システムにおいては前記乾燥汚泥を焼却処分するために供されるものである。
そして焼却炉２における排気口２１と熱交換器３における導入口３３との間に管路を接続し、更に熱交換器３における排出口３４と排ガス処理装置４との間に管路を接続することにより焼却排ガス排出経路６を形成するものである。
【００１６】
前記排ガス処理装置４は、冷却塔４１、バグフィルタ４２及び誘引ファンＦ６を具えて成るものであり、熱交換を終えた焼却排ガスＧ２を水で急冷してダイオキシン類等の有害物質を除去した後、外部に放出できるように構成したものである。
【００１７】
なおここまで述べた乾燥焼却システムＳの構成は、発明の背景で述べた本出願人による特許出願に開示された公知の構成であり、以下本発明固有の構成について説明する。
まず前記乾燥排ガス循環経路５には、乾燥機１における排気口１１と熱交換器３における導入口３１との間に外気導入経路７を設けるものであり、この実施の形態では集塵機５１と排気口１１との間に形成した。
更に乾燥機１における給気口１２と熱交換器３における排出口３２との間に排気経路８を設ける。
なおこれら外気導入経路７及び排気経路８はそれぞれバルブＶ１及びバルブＶ２によって開閉可能に構成されるものである。
【００１８】
また前記乾燥ガス循環経路５における熱交換器３の導入口３１に接続される管路と、同じく熱交換器３の排出口３２に接続される管路との間にはフィードバック経路９を設けるものであり、この実施の形態では一例として集塵機５１の前段部分と、バルブＶ４の前段部分との間に管路を接続して形成した。なおフィードバック経路９はバルブＶ３によって開閉可能に構成されるものである。
【００１９】
そして前記乾燥排ガス循環経路５における給気口１２の前段部分及び排気口１１の後段部分にはそれぞれバルブＶ４、バルブＶ５を具えることにより、乾燥機１を乾燥排ガス循環経路５から切り離すことができるような構成とした。
【００２０】
本発明の乾燥焼却システムＳは一例として上述したように構成されるものであり、以下このものの運転方法について説明する。
（１）定常運転
まず乾燥焼却システムＳの定常運転時の運転方法について説明するものであり、定常運転時においては図１に示すようにバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を閉鎖し、バルブＶ４、Ｖ５を開放する。
適宜の脱水機により処理の施された脱水汚泥は、一例として含水率約８０％の状態で乾燥機１に送られ、この乾燥機１で含水率約１０〜３０％まで乾燥されて乾燥汚泥が生成されるものであり、この乾燥によって発生した乾燥排ガスＧ１は排気口１１より排出され、乾燥排ガス循環経路５を通じて熱交換器３に送られる。
一方、焼却炉２においては前記乾燥汚泥が焼却されるものであり、この焼却によって発生した焼却排ガスＧ２は一例として８５０℃以上の状態で排気口２１より排出され、焼却排ガス排気経路６を通じて熱交換器３に送られる。
【００２１】
熱交換器３に送られた焼却排ガスＧ２はここで乾燥排ガスＧ１との間で熱交換が行われ、一例として４５０℃程度まで降温した状態で冷却塔４１に送られる。そして更に２００℃程度（望ましくは１５０℃以下）まで急冷され、バグフィルタ４２により塩化水素ガスや硫黄酸化物ガスなどとともにダイオキシン類や水銀などの有害物質が高効率で除去された後、外部に放出される。
なお焼却排ガスＧ２に対しては、冷却塔４１からバグフィルタ４２へ送られる間に石灰、活性炭等を添加混合し、有害成分の反応・吸着を図ることも行われる。
【００２２】
一方、乾燥排ガスＧ１について見ると、乾燥排ガスＧ１は一例として１５０〜２００℃程度で乾燥機１より排出され、集塵機５１により塵が除去された後、熱交換器３に送られる。熱交換器３に送られた乾燥排ガスＧ１はここで焼却排ガスＧ２との間で熱交換が行われ、一例として５５０〜６００℃程度まで昇温した状態となり、更に熱風炉１０により昇温されて乾燥機１に供給される。
なお、系外に排出すべき乾燥排ガスＧ１の一部は分岐経路５０を通じて焼却炉２に導入され、ここで燃焼、脱臭された後、焼却排ガス排出経路６を経由して外部に放出されることとなる。
【００２３】
このように焼却排ガスＧ２を乾燥機１に導入することなく、熱交換器３において乾燥排ガスＧ１を昇温し、この乾燥排ガスＧ１を乾燥熱源として利用するためエネルギー消費量が抑えられ、更に乾燥汚泥には焼却によって発生したダイオキシン類等の有害物質が吸着することがない。
このため前記乾燥汚泥を乾燥汚泥肥料あるいはコンポスト化して肥料として再利用することが可能となる。
【００２４】
（２）乾燥機停止時の運転
次に乾燥機１が何らかのトラブルによって停止してしまったり、汚泥の供給が停止したときの乾燥焼却システムＳの運転方法について説明する。
このようなときには図２に示すようにバルブＶ１、Ｖ２を開放し、バルブＶ４、Ｖ５を閉鎖する。なおバルブＶ３については適宜開度が調整されるものである。
【００２５】
すなわち乾燥機１が停止した場合には、熱交換器３において焼却排ガスＧ２の熱負荷となる乾燥排ガスＧ１の供給が停止してしまうため、この乾燥排ガスＧ１の代わりに外気Ｇ７を取り込むものである。
外気導入経路７から取り込まれた外気Ｇ７は乾燥排ガス循環経路５を通じて熱交換器３に供給され、ここで焼却排ガスＧ２との間で熱交換を行って焼却排ガスＧ２を降温させたのち、排気経路８を通じて外部に排出される。
このとき冷却塔４１に供給される焼却排ガスＧ２は、冷却塔４１の処理能力を超えない温度にまで降温されているため、冷却塔４１及びバグフィルタ４２による有害物質の除去に支障を来すことがなく、焼却炉２を停止することなく運転続行することが可能となるものである。
【００２６】
なお外気導入経路７から乾燥排ガス循環経路５を通じて熱交換器３に至ることとなる外気Ｇ７は、乾燥排ガスＧ１に比べて低温であるため、乾燥排ガスＧ１の温度に対応して設計された熱交換器３を保護するための措置を講ずる必要が生じる場合がある。
具体的には排出口３２から排出される昇温された外気Ｇ７の一部を、前記バルブＶ３の開度を調整して、フィードバック経路９を通じて導入口３１の前段部分に戻し、ここで新たな外気Ｇ７に混合するものである。
この結果熱交換器３には乾燥排ガスＧ１に近い温度の気体が供給されることとなり、熱交換器３に負担を与えることなく焼却排ガスＧ２を降温することができる。また熱交換器３内の結露を防止して、粉塵の付着、酸性ガスによる腐蝕を防ぐことができる。
【００２７】
なお既存の設備では、上述のように乾燥機１の運転が停止された場合には、熱交換器３における焼却排ガスＧ２の熱負荷となる乾燥排ガスＧ１が供給されなくなってしまい、焼却排ガスＧ２は冷却塔４１に対して８５０℃以上の状態で供給されることとなる。この結果、熱交換器３やバグフィルタ４２が損傷してしまう恐れが生ずるため、また排ガス処理装置４での有害物質除去能力が低下してしまうため、焼却炉２の運転を停止する必要があった。
【００２８】
【他の実施の形態】
本発明は上述した実施の形態を基本となる実施の形態とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて以下に示すような実施の形態を採ることもできる。
例えば乾燥機１及び熱交換器３を複数基配列して、焼却炉２から排出される焼却排ガスＧ２を多段階で利用するように構成した乾燥焼却システムＳに対して本発明を適用するものである。この場合には、一基の乾燥機１を停止した場合であっても、残りの乾燥機１で脱水汚泥の乾燥を行うとともに、焼却炉２の運転を継続することができるため、乾燥焼却システムＳ全体の稼働率を好適に保つことが可能となる。
【００２９】
図３には乾燥機１及び熱交換器３を二基具え、焼却炉２を一基具えて構成した焼却乾燥システムＳを示すものである。そして例えば焼却炉２に近い乾燥機１Ａが停止した場合であっても、焼却排ガスＧ２を熱交換器３Ａにおいて外気Ｇ７との間の熱交換によって降温した後に熱交換器３Ｂに供給することができ、更にこの焼却排ガスＧ２を熱交換器３Ｂにおいて乾燥排ガスＧ１との間の熱交換によって降温した後に冷却塔４１に供給することとなる。
このため冷却塔４１及びバグフィルタ４２による有害物質の除去に支障を来すことがなく、焼却炉２及び乾燥機１Ｂを停止することなく運転続行することが可能となるものである。
【００３０】
以上、本発明の廃棄物処理システム並びにその運転方法を、汚泥の乾燥・焼却を例に説明したが、乾燥・炭化する場合あるいは乾燥・溶融する場合には、上述の焼却炉２をそれぞれ炭化炉、溶融炉に置き換えることにより、本発明の廃棄物処理システム並びにその運転方法を適用することができる。また廃棄物として汚泥のみならず、都市ゴミ等を扱う場合にも本発明の廃棄物処理システム並びにその運転方法を適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、乾燥排ガスＧ１を、焼却排ガスＧ２によって間接的に昇温して乾燥機１の乾燥熱源として再利用しながらも、乾燥機１の停止にともなう焼却炉２等の停止を招いてしまうことがなく、システム全体を効率的に運用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物処理システムの一例である乾燥焼却システムの定常時の運転状態を骨格的に示す流れ図である。
【図２】本発明の廃棄物処理システムの一例である乾燥焼却システムの乾燥機停止時の運転状態を骨格的に示す流れ図である。
【図３】乾燥機を二基具えた乾燥焼却システムを骨格的に示す流れ図である。
【図４】既存の乾燥焼却システムを骨格的に示す流れ図である。
【符号の説明】
Ｓ    乾燥焼却システム
１    乾燥機
１Ａ  乾燥機
１Ｂ  乾燥機
１０  熱風炉
１１  排気口
１２  給気口
２    焼却炉
２１  排気口
３    熱交換器
３Ａ  熱交換器
３Ｂ  熱交換器
３１  導入口
３２  排出口
３３  導入口
３４  排出口
４    排ガス処理装置
４１  冷却塔
４２  バグフィルタ
５    乾燥排ガス循環経路
５０  分岐経路
５１  集塵機
６    焼却排ガス排出経路
７    外気導入経路
８    排気経路
９    フィードバック経路
Ｆ５  誘引ファン
Ｆ６  誘引ファン
Ｇ１  乾燥排ガス
Ｇ２  焼却排ガス
Ｇ７  外気
Ｖ１  バルブ
Ｖ２  バルブ
Ｖ３  バルブ
Ｖ４  バルブ
Ｖ５  バルブ
【図１】
0004267210.tif 000002
【図２】
0004267210.tif 000003
【図３】
0004267210.tif 000004
【図４】
0004267210.tif 000005