(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高含水率の有機性廃棄物を含む被処理物を送気ファンを備えた発酵乾燥装置内で発酵乾燥させ、水分含有率を低下させた乾燥原料を燃焼処理装置へ供給して燃焼処理すると共に前記発酵乾燥装置からの排出空気を脱臭装置により脱臭処理し、更に、前記燃焼処理装置からの燃焼排ガスの熱を駆動源として冷凍装置を作動させると共に当該冷凍装置からの冷媒により脱臭装置手前にて排出空気を冷却し、排出空気の除湿並びに脱臭を行う構成としたことを特徴とする有機性廃棄物を含む廃棄物の燃焼処理方法。
【請求項２】
発酵処理装置の空気出口側に吸気ファンを設け、当該吸気ファンの吐出側から除湿後の排出空気の一部を分岐して発酵処理装置の空気入口側へ還流させる構成とした請求項１に記載の有機性廃棄物を含む廃棄物の燃焼処理方法。
【請求項３】
発酵処理装置の被処理物投入口の上流側に混合装置を設け、乾燥原料の一部を混合装置へ返送して被処理物と混合することにより、発酵処理装置へ投入する被処理物の水分含有率を調整する構成とした請求項１に記載の有機性廃棄物を含む廃棄物の燃焼処理方法。
【請求項４】
燃焼処理装置を焼却式燃焼処理装置又は溶融式燃焼処理装置とした請求項１に記載の有機性廃棄物を含む廃棄物の燃焼処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥・家畜糞・生ゴミ等の高含水の有機性廃棄物を含む廃棄物を燃焼する方法に関するものであり、前記高含水の有機性廃棄物を含む廃棄物を発酵乾燥することにより乾燥原料とし、この乾燥原料を燃焼することにより燃焼処理装置の燃焼性を向上させ、その熱エネルギーを有効利用できるようにすると共に、当該熱エネルギーを利用して発酵乾燥装置からの排出空気を高度に脱臭できるようにした有機性廃棄物を含む廃棄物の燃焼処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ等の一般廃棄物を燃焼させる場合には、一般に燃焼装置に補助燃料を投入し、この補助燃料の燃焼エネルギーにより投入した廃棄物を燃焼させると共に、この廃棄物の燃焼エネルギーでもって引き続き投入されてくる廃棄物を燃焼させ、以後の燃焼サイクルを継続させるようにしている。その結果、燃焼排ガスは相当の熱エネルギーを余剰エネルギーとして有することになり、この熱エネルギーを利用して発電を行ったり、様々な熱源として活用する方策が採られている。
【０００３】
これに対し、生ゴミ・有機汚泥・家畜糞尿・屎尿・食品残渣・魚介残渣などの高含水の有機性廃棄物を含む廃棄物（以下、生原料という）は大量の水を含んでいるため、これらの生原料を燃焼処理する際には有機物の燃焼に係る問題だけでなく、大量の水の蒸発に伴なう特有の技術的課題が生ずることになる。
【０００４】
図３は、従前の一般廃棄物を処理対象とする燃焼処理装置の一例を示すものであり、生原料Ｐは受入供給装置Ｂにより燃焼処理装置Ｃへ直接投入され、燃焼される。また、生原料Ｐが燃焼して生じる排ガスや水蒸気Ｇは、後段の排ガス処理装置Ｄにより浄化処理されたあと、大気中へ放出される。
上記図３の燃焼処理プラントは、本来生原料Ｐの自己熱量を利用して燃焼を継続させるものである。しかし、生原料Ｐが高含水率、低発熱量の場合には、燃焼処理装置Ｃへ補助燃料Ｆを供給することにより燃焼状態を維持するようにしている。そのような場合、▲１▼水分の蒸発潜熱によって燃焼排ガスＧの温度が低下し、排ガスＧからの熱回収が困難なうえ、▲２▼常時助燃が必要であるため、大量の助燃料Ｆを消費する等の多くの問題が存在する。
【０００５】
又、図４は、従前の溶融型燃焼処理装置Ｃを用いた燃焼処理プラントの一例を示すものであり、生原料Ｐを受入供給装置Ｂを介して熱分解装置Ｃ1 へ供給し、熱分解により生じた熱分解ガスＥ及び可燃性の固形熱分解残滓Ｒを溶融装置Ｃ2 で燃焼（溶融）させ、溶融装置Ｃ2 からの高温燃焼排ガスＧから回収した熱エネルギーＨを余熱利用装置Ｉへ導入して、その熱エネルギーを利用するものである。
【０００６】
上記図４の燃焼処理プラントは、本来生原料Ｐの自己熱量を利用して溶融処理を行なうものである。しかし、生原料Ｐが高含水率・低発熱量の場合には、自己熱のみでは溶融が不可能若しくは安定した溶融が困難となるため、熱分解装置Ｃ1 や溶融装置Ｃ2 へ補助燃料Ｆを供給することにより溶融温度を保持するようにしている。
【０００７】
その結果、燃焼排ガスＧの温度が高温となるためその熱回収も行なわれているが、溶融温度を維持するために大量の補助燃料Ｆを消費することになり、燃焼処理プラントのランニングコストが高騰すると云う問題がある。
尚、熱分解装置Ｃ1 を設けない直接溶融方式の燃焼処理装置Ｃを用いた場合も同様であり、高含水率・低発熱量の生原料Ｐの溶融（燃焼）処理には補助燃料Ｆとして多量のコークスを消費することになり、上記図４の燃焼処理プラントの場合と同様の問題がある。
【０００８】
図５は、前記図３の燃焼処理プラントの改良型を示すものであり、自燃焼が困難な生原料Ｐをより少ない助燃料Ｆの消費でもって燃焼処理できるようにした省エネルギー型のプラントである。
生原料Ｐは受入供給装置Ｂを介して乾燥装置Ｊへ投入され、事前に乾燥原料Ｋとされる。この乾燥原料Ｋは投入装置Ｌを介して燃焼処理装置Ｃへ投入され、生じた燃焼排ガスＧの熱エネルギーＨが乾燥装置Ｊの熱源として利用され、また、乾燥装置Ｊからの排熱Ｍは、燃焼処理装置Ｃへ戻される。
【０００９】
上記図５の燃焼処理プラントでは、補助燃料Ｆを使用することなしに生原料Ｐの燃焼性を高めることができ、優れた効用を有するものである。
しかし、排ガスＧの熱エネルギーＨを乾燥装置Ｊの熱源として利用しているため、この排ガスＧの余剰熱を発電などに利用することは出来ない。つまり、図５の燃焼処理プラントでは、生原料Ｐを乾燥させるためだけに排ガスＧの熱エネルギーＨが利用され、生原料Ｐをただ燃焼させて排ガスＧを放出するだけであるから、排ガスＧの熱エネルギーＨを用いて発電や温水の生成をすることができないと云う問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前の高含水の有機性廃棄物を含む廃棄物の燃焼処理に於ける上述の如き問題、即ち▲１▼多量の助燃料を必要とし、燃焼処理コストの引下げを図れないこと及び▲２▼燃焼排ガスの温度が比較的低く、保有する熱エネルギーの回収が困難なこと、▲３▼回収した熱エネルギーを原料乾燥に費やし、余剰エネルギーの利用が困難なこと等の問題を解決せんとするものであり、高含水の有機性廃棄物を含む廃棄物を高能率で燃焼処理することが出来ると同時に、燃焼排ガスの保有する余剰エネルギーを発電や熱源等に積極的に利用し、地域環境に貢献できるようにした有機性廃棄物を含む廃棄物の燃焼方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、高含水率の有機性廃棄物を含む被処理物を送気ファンを備えた発酵乾燥装置内で発酵乾燥させ、水分含有率を低下させた乾燥原料を燃焼処理装置へ供給して燃焼処理すると共に前記発酵乾燥装置からの排出空気を脱臭装置により脱臭処理し、更に、前記燃焼処理装置からの燃焼排ガスの熱を駆動源として冷凍装置を作動させると共に当該冷凍装置からの冷媒により脱臭装置手前にて排出空気を冷却し、排出空気の除湿並びに脱臭を行なうことを発明の基本構成とするものである。
【００１２】
請求項２の発明は請求項１の発明に於いて、発酵処理装置の空気出口側に吸気ファンを設け、当該吸気ファンの吐出側から除湿後の排出空気の一部を分岐して発酵処理装置の空気入口側へ還流させるようにしたものである。
【００１３】
請求項３の発明は請求項１の発明に於いて、発酵処理装置の被処理物投入口の上流側に混合装置を設け、乾燥原料の一部を混合装置へ返送して被処理物と混合することにより、発酵処理装置へ投入する被処理物の水分含有率を調整するようにしたものである。
【００１４】
請求項４の発明は請求項１の発明に於いて、燃焼処理装置を焼却式燃焼処理装置又は溶融式燃焼処理装置としたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を適用した焼却式燃焼処理プラントのブロック構成図であり、図に於いてＰは被処理物（生原料）、Ｐ1 は乾燥原料、Ａは空気、Ａ1 は排出空気、Ｇは燃焼排ガス、Ｓは蒸気、Ｑは低温冷媒、１は受入供給装置、２は混合装置、３は発酵乾燥装置、４は投入装置、５は燃焼処理装置、６は排ガス処理装置、７は送気ファン、８は吸気ファン、９は脱臭装置、１０は余熱回収装置、１１は冷凍装置であり、燃焼処理プラントを構成する機器・装置類は全て公知であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００１６】
図１を参照して、生ごみ・有機汚泥・食品残渣等の高含水の有機性廃棄物を含む被処理物（以下、生原料という）Ｐは、受入供給装置１から混合装置２を経て被処理物投入口３ｃから発酵乾燥装置３内へ投入される。
発酵乾燥装置３では、送気ファン７により強制的に供給される空気Ａと、生原料Ｐ内に含まれる生分解性の有機物によって微生物の発酵分解が促され、発酵熱が発生する。
【００１７】
前記発酵熱と送気ファン７による空気Ａの強制通気により、外部熱源を用いなくとも生原料Ｐの乾燥が進行し、生原料Ｐ中の水分は、１〜２日間の滞留により、例えば入口含水率８０％が出口含水率３０〜５０％にまで低減する。
尚、前記発酵乾燥装置３には通常攪拌装置が備えられているが、生原料Ｐの通気性を維持できる構造であれば、攪拌装置は設置されていなくてもよい。また、発酵乾燥装置３は如何なる構造のものであってもよく、本実施形態では回転ドラム型の発酵乾燥装置３が使用されている。
【００１８】
前記発酵乾燥装置３からの排出空気Ａ1 は脱臭装置９へ導入され、ここで生原料Ｐやその発酵過程で発生した悪臭成分を除去したあと、外部へ導出されて行く。
尚、本実施形態では、発酵乾燥装置３の空気出口３ｂ側に吸気ファン８を設置し、この吸気ファン８を用いて排出空気Ａ1 を除湿コンデンサ１４に導入し、除湿を行ったのち、その一部を循環通路１２を経て発酵乾燥装置３の空気入口３ａ側へ循環させ、悪臭成分を発酵乾燥装置３内で微生物分解させるようにしている。このように、排出空気Ａ1 の一部を循環させることにより、脱臭装置９の負荷が軽減され、その小形化が可能となる。
【００１９】
発酵乾燥装置３で乾燥処理された水分含有率が３０〜５０％の乾燥原料Ｐ1 の大部分は、投入装置４を経て燃焼処理装置５へ供給され、ここで焼却処理される。
また、前記乾燥原料Ｐ1 の一部は、返送路１３を経て混合装置２へ返送され、生原料Ｐ内へ混合される。これにより、発酵乾燥装置３へ供給する被処理物（生原料）Ｐの水分含有率が、発酵に適した含水率（例えば約６０〜８０％）に調整される。
【００２０】
尚、発酵乾燥装置３から取り出された乾燥原料Ｐ1 は、前述の如く自燃焼が可能な水分含有率（約３０〜５０％）にまで乾燥されており、その発熱量も増加している。その結果、当該乾燥原料Ｐ1 は、補助燃料を使用しなくとも或いはその使用量を大幅に低減した状態でも十分に燃焼処理することが可能である。
また、前記燃焼処理装置５は、ストーカ炉や流動層炉等如何なる型式のものであってもよく、本実施形態ではストーカ式焼却炉を燃焼処理装置５として用いている。
【００２１】
乾燥原料Ｐ1 の燃焼により発生した燃焼排ガスＧは、余熱回収装置１０に於いて保有熱を回収されたあと、排ガス処理装置６を経て外部へ放出されて行く。
尚、本実施形態では、余熱回収装置１０として所謂廃熱回収ボイラを用いているが、熱電素子等により熱を直接電気エネルギーへ変換する型式の廃熱回収装置を用いることも可能である。
【００２２】
前記余熱回収装置１０で回収した熱の一部は、蒸気Ｓの形で冷凍装置１１へ送られ、その駆動源として利用される。また、当該冷凍装置１１で形成した低温冷媒Ｑは除湿コンデンサ１４に送られ、排出空気Ａ1 を冷却する。これにより、排出空気Ａ1 内の水分の凝縮除去並びに後流の脱臭装置９における脱臭が、より効率よく行なわれる。
尚、本実施形態に於いては、冷凍装置１１としてアンモニアを冷媒とする吸収式冷凍機や臭化リチウムを冷媒とする吸収式冷凍機などが用いられている。
また、前記余熱回収装置１０で回収した熱の余剰分は、発電や温水発生用に用いられることは勿論である。
【００２３】
図２は、本発明の第２実施形態を適用した溶融式燃焼処理プラントのブロック構成図である。
当該第２実施形態に於いては、燃焼処理装置５として所謂熱分解装置５ａと溶融燃焼装置５ｂから成る溶融式燃焼処理装置５が使用されており、当該燃焼処理装置５を除くその他のプラント構成は前記図１の場合と略同一であるため、ここではその説明を省略する。
【００２４】
前記溶融式燃焼処理装置５には、本実施形態が採用する熱分解装置５ａと溶融燃焼装置５ｂとの組み合せから成る装置と、コークス等の補助燃料を用いて被処理物Ｐを直接溶融処理する形式の装置とがあるが、何れの型式の溶融式燃焼処理装置に対しても、本発明を適用できることは勿論である。
【００２５】
図２を参照して、投入装置４から熱分解装置５ａ内へ供給された乾燥原料Ｐ1 は、ここで所謂乾留・熱分解され、熱分解ガスと熱分解残渣に転換される。当該熱分解ガスと熱分解残渣内の可燃性固形物（固定炭素）は、引き続き溶融燃焼装置５ｂ内へ送られ、ここで所謂溶融燃焼される。尚、溶融式燃焼処理装置５の構造並びに作動そのものは公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２６】
前記熱分解装置５ａの熱源には、溶融燃焼装置５ｂからの燃焼排ガスや熱分解ガスの燃焼熱が一般に利用されているが、乾燥原料Ｐ1 の含水率が３０〜５０％にまで低減されているため、熱分解装置５ａの運転に使用する補助燃料を大幅に低減または不要とすることができる。
また、溶融燃焼装置５ｂへ供給される熱分解ガスと可燃性固形物（固定炭素）は、夫々高発熱量を有している。そのため、溶融燃焼装置５ｂは補助燃料を使用しなくとも（或いは、使用量を大幅に低減した状態で）、その溶融所要熱量を賄うことができ、コークスを用いる直接溶融式の溶融燃焼装置の場合には、コークスの使用量を大幅に削減できる。
更に、溶融燃焼装置５ｂで発生した約８００〜９００℃の高温燃焼排ガスＧの保有熱は、余熱回収装置１０で回収され、冷凍装置１１の駆動用熱源や発電、温水発生等に利用される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に於いては、先ず発酵による自己発生熱を利用して生原料Ｐを乾燥させ、次に、低含水率とした乾燥原料Ｐ1 を燃焼処理する構成としている。その結果燃焼処理装置５で補助燃料を必要とすることなしに（或いは、補助燃料の使用を大幅に削減した状態で）乾燥原料Ｐ1 を燃焼処理することができ、処理コストの大幅な削減が可能となる。
また、低水分含有率・高発熱量の乾燥原料Ｐ1 を燃焼処理するため、燃焼処理装置５に於ける燃焼性が向上する。その結果、被処理物の不完全燃焼による未燃ガスや未燃分の発生が大幅に減少し、排ガス処理装置６の小形化や環境汚損の防止等が可能となる。
更に、乾燥原料Ｐ1 を燃焼処理する構成としているため、燃焼排ガスＧ内の水分が減少して排ガス量がより少なくなると共に、排ガスＧの温度が高温となる。その結果、余熱回収装置１０の小形化や熱回収効率の向上等が可能となる。
加えて、自己発生熱により生原料Ｐを乾燥させるため、燃焼排ガスＧの熱を生原料Ｐの乾燥用熱源として利用する必要がない。その結果、余熱回収装置１０で回収した熱エネルギーにより多量の余剰が生じることになり、発電や冷暖房・温水発生等への利用が可能となる。
【００２８】
また、本発明に於いては、余熱回収装置１０で回収した熱を駆動源とする吸収式冷凍装置１１を設け、その低温冷媒Ｑを用いて除湿コンデンサ１４で排出空気Ａ1 を冷却する構成としている。その結果、排出空気Ａ1 内の水分の凝縮分離と臭気成分の除去とを効率よく行なうことができ、排出空気Ａ1 のより高度な脱臭処理が可能となる。
【００２９】
請求項２の発明では、吸気ファン８によって除湿コンデンサ１４出口の排出空気Ａ1 の一部を発酵乾燥装置３の空気入口３ａ側へ循環させる構成としている。その結果、発酵乾燥装置３内の通気乾燥性がより高まると共に、発酵乾燥装置３内で臭気成分そのものが有効に再分解されることになり、排出空気Ａ1 を処理する脱臭装置９の小形化が可能となる。
【００３０】
請求項３の発明では、乾燥原料Ｐ1 の一部を生原料Ｐへ混合し、発酵乾燥装置３へ供給する被乾燥物の水分含有率を最適値に調整する構成としている。その結果、発酵乾燥装置３は常時最適発酵条件の下で運転されることになり、生原料Ｐの安定した乾燥処理が可能となる。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を適用した焼却式燃焼処理プラントのブロック構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態を適用した溶融式燃焼処理プラントのブロック構成図である。
【図３】従前の焼却式燃焼処理プラントの一例を示すブロック構成図である。
【図４】従前の溶融式燃焼処理プラントの一例を示すブロック構成図である。
【図５】従前の焼却式燃焼処理プラントの他の例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
Ｐは被処理物（生原料）、Ｐ1 は乾燥原料、Ａは空気、Ａ1 は排出空気、Ｇは燃焼排ガス、Ｓは蒸気、Ｑは低温冷媒、１は受入供給装置、２は混合装置、３は発酵乾燥装置、３ａは空気入口、３ｂは空気出口、３ｃは被処理物投入口、４は投入装置、５は燃焼処理装置、５ａは熱分解装置、５ｂは溶融燃焼装置、６は排ガス処理装置、７は送気ファン、８は吸気ファン、９は脱臭装置、１０は余熱回収装置、１１は冷凍装置、１２は循環通路、１３は返送路、１４は除湿コンデンサ。
【図１】
0003769204.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003769204.tif 000004
【図４】
0003769204.tif 000005
【図５】
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