(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次記の工程を含むことを特徴とする有機物を含有する廃棄物の熱分解処理方法。
（１）予め前記廃棄物に水酸化カルシウムを添加し、または熱分解炉に水酸化カルシウムを添加して、前記廃棄物を熱分解炉において熱分解する工程。
（２）前記熱分解に伴う排ガスを、ガス成分と固形分とに分離する工程。
（３）前記固形分に水を添加してスラリー化し、このスラリーを固液分離する工程。
（４）固液分離に伴う液分から塩化物を回収する工程。
（５）この塩化物を、前記熱分解工程に戻す返送工程。
【請求項２】
次記の工程を含むことを特徴とする有機物を含有する廃棄物の熱分解処理方法。
（１）予め前記廃棄物に水酸化カルシウムを添加し、または熱分解炉に水酸化カルシウムを添加して、前記廃棄物を熱分解炉において熱分解する工程。
（２）前記熱分解に伴う排ガスを、ガス成分と固形分とに分離する工程。
（３）前記固形分に水を添加してスラリー化し、このスラリーを固液分離する工程。
（４）固液分離に伴う液分から塩化物を回収する工程。
（５）前記塩化物を無水の塩化物とする工程。
（６）この無水の塩化物を、前記熱分解工程に戻す返送工程。
【請求項３】
前記（４）の塩化物を回収する工程が、液分を冷却して塩化物を析出させるか、液を蒸発させて塩化物を得るものである請求項１または２記載の有機物を含有する廃棄物の熱分解処理方法。
【請求項４】
熱分解温度を３５０℃を超え６００℃以下の温度で熱分解を行う請求項１または２記載の有機物を含有する廃棄物の熱分解処理方法。
【請求項５】
塩化物を２５０℃以上の温度で焼成し、無水の塩化物とする請求項２記載の有機物を含有する廃棄物の熱分解処理方法。
【請求項６】
次記の手段を含むことを特徴とする有機物を含有する廃棄物の熱分解処理装置。
（１）予め前記廃棄物に水酸化カルシウムを添加し、または熱分解炉に水酸化カルシウムを添加して、前記廃棄物を熱分解炉において熱分解する手段。
（２）前記熱分解に伴う排ガスを、ガス成分と固形分とに分離する手段。
（３）前記固形分に水を添加してスラリー化し、このスラリーを固液分離する手段。
（４）固液分離に伴う液分から塩化物を回収する手段。
（５）この塩化物を、前記熱分解手段に戻す返送手段。
【請求項７】
次記の手段を含むことを特徴とする有機物を含有する廃棄物の熱分解処理装置。
（１）予め前記廃棄物に水酸化カルシウムを添加し、または熱分解炉に水酸化カルシウムを添加して、前記廃棄物を熱分解炉において熱分解する手段。
（２）前記熱分解に伴う排ガスを、ガス成分と固形分とに分離する手段。
（３）前記固形分に水を添加してスラリー化し、このスラリーを固液分離する手段。
（４）固液分離に伴う液分から塩化物を回収する手段。
（５）前記塩化物を無水の塩化物とする手段。
（６）この無水の塩化物を、前記熱分解手段に戻す返送手段。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の熱分解処理方法に係り、特に、廃棄物中の塩素分を塩化物とすることにより、塩素の排ガス処理系への移行を極力防止するとともに、その塩化物を利用して、廃棄物の熱分解反応を促進させ、もって熱分解ガス中の含有するタール量を極力低減し、安定した運転を図る廃棄物の熱分解処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機物を含有する廃棄物の多くは、焼却処理されてきた。廃棄物を焼却処分する際供給される空気の量は、理論的に必要とされる空気量の２倍以上である。当然、供給される空気の量が多ければ、排ガスの量は多くなり、これによって排ガスの処理設備が大きくなるとともに、排ガスの温度が低下してダイオキシン類の分解率が低下し、廃熱の回収率も低下し、環境的および経済的に問題であった。
【０００３】
特に、この焼却においては、排ガス中にダイオキシンを含有したまま大気中に放散されてしまうことが、環境問題として大きくクローズアップされている。ダイオキシンの発生メカニズムとしては、焼却灰中の有機化合物が排ガス中の塩素と約３００℃近傍で反応することに起因すると考えられている。
【０００４】
そこで、廃棄物の処理に際して、廃棄物中に含有される有機物由来のエネルギーの有効利用を図り、ダイオキシンの発生量を極力減少させることも目的として、廃棄物を熱分解処理することが模索されている。
【０００５】
有機物は、通常Ｃ、ＨおよびＯ等の元素からなる化合物であるので、この廃棄物を熱分解処理する方法によれば、廃棄物中に含有されている有機物は分子内の結合が切れて低分子の物質へ分解され、炭素を主成分とするチャー、低分子で沸点の低い分解ガス（例えば一酸化炭素、水素、二酸化炭素およびメタン等）、高分子で沸点の高い有機物（ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の分子量以上の分子量を有する化合物）であるタールおよび水に分解される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機物を含有する廃棄物の熱分解により生ずるタールは、沸点が高いため、廃棄物の熱分解が終了した時点においては、タールは通常の熱分解温度が３５０℃以上（タールの沸点以上の温度）であるのでガス状であり、熱分解処理設備自体の運転には支障がないが、熱分解炉発生ガス処理設備においてタール分が冷却されると、タールが凝縮または固化して熱分解炉発生ガス処理設備にたとえばガム状に付着して、廃棄物の熱分解処理に関する設備の運転を阻害し、その付着したタール分の除去に多大な手間がかかる。
【０００７】
これに対して、熱分解温度を上昇させることによって、タールの発生量を減少させることはできるが、熱分解温度を上昇させることは、経済的でない。
【０００８】
また、水酸化カルシウムを添加して排ガス系に移行する塩素分を塩化カルシウムとして固定を図る際に、熱分解温度をたとえば７００℃〜９００℃に高めて熱分解すると、確かにタールの発生量を少なくすることはできるが、塩化カルシウムが分解して塩化水素を発生させ、その処理が問題となる。
【０００９】
そこで、本発明の主たる課題は、有機物を含有する廃棄物を熱分解して処理する際に、タールの発生量が少なく、もって、安定した熱分解排ガス処理設備の連続運転を可能とすることにある。
【００１０】
他の課題は、比較的低い熱分解温度であっても、タールの発生量が少ない熱分解を図ることにある。
【００１１】
別の課題は、塩素分が排ガス系に移行することを極力防止し、大気汚染の防止を図ることにある。
【００１２】
さらに別の課題は、系内で塩化カルシウムを循環使用することによって、材料費を負担を軽減することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明の請求項１記載の発明は、次記の工程を含むことを特徴とする有機物を含有する廃棄物の熱分解処理方法である。
（１）予め前記廃棄物に水酸化カルシウムを添加し、または熱分解炉に水酸化カルシウムを添加して、前記廃棄物を熱分解炉において熱分解する工程。
（２）前記熱分解に伴う排ガスを、ガス成分と固形分とに分離する工程。
（３）前記固形分に水を添加してスラリー化し、このスラリーを固液分離する工程。
（４）固液分離に伴う液分から塩化物を回収する工程。
（５）この塩化物を、前記熱分解工程に戻す返送工程。
【００１４】
請求項２記載の発明は、次記の工程を含むことを特徴とする有機物を含有する廃棄物の熱分解処理方法である。
（１）予め前記廃棄物に水酸化カルシウムを添加し、または熱分解炉に水酸化カルシウムを添加して、前記廃棄物を熱分解炉において熱分解する工程。
（２）前記熱分解に伴う排ガスを、ガス成分と固形分とに分離する工程。
（３）前記固形分に水を添加してスラリー化し、このスラリーを固液分離する工程。
（４）固液分離に伴う液分から塩化物を回収する工程。
（５）前記塩化物を無水の塩化物とする工程。
（６）この無水の塩化物を、前記熱分解工程に戻す返送工程。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記（４）の塩化物を回収する工程が、液分を冷却して塩化物を析出させるか、液を蒸発させて塩化物を得るものである請求項１または２記載の有機物を含有する廃棄物の熱分解処理方法である。
【００１６】
請求項４記載の発明は、熱分解温度を３５０℃を超え６００℃以下の温度で熱分解を行う請求項１または２記載の有機物を含有する廃棄物の熱分解処理方法である。
【００１７】
請求項５記載の発明は、塩化物を２５０℃以上の温度で焼成し、無水の塩化物とする請求項２記載の有機物を含有する廃棄物の熱分解処理方法である。
【００１８】
請求項６記載の発明は、次記の手段を含むことを特徴とする有機物を含有する廃棄物の熱分解処理装置である。
（１）予め前記廃棄物に水酸化カルシウムを添加し、または熱分解炉に水酸化カルシウムを添加して、前記廃棄物を熱分解炉において熱分解する手段。
（２）前記熱分解に伴う排ガスを、ガス成分と固形分とに分離する手段。
（３）前記固形分に水を添加してスラリー化し、このスラリーを固液分離する手段。
（４）固液分離に伴う液分から塩化物を回収する手段。
（５）この塩化物を、前記熱分解手段に戻す返送手段。
【００１９】
請求項７記載の発明は、次記の手段を含むことを特徴とする有機物を含有する廃棄物の熱分解処理装置である。
（１）予め前記廃棄物に水酸化カルシウムを添加し、または熱分解炉に水酸化カルシウムを添加して、前記廃棄物を熱分解炉において熱分解する手段。
（２）前記熱分解に伴う排ガスを、ガス成分と固形分とに分離する手段。
（３）前記固形分に水を添加してスラリー化し、このスラリーを固液分離する手段。
（４）固液分離に伴う液分から塩化物を回収する手段。
（５）前記塩化物を無水の塩化物とする手段。
（６）この無水の塩化物を、前記熱分解手段に戻す返送手段。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示す実施の形態によってさらに詳説する。
＜実施の形態の概要＞
図１は、本発明の方法の第１の実施の形態を示す熱分解処理設備を示すフローシートである。１は流動層式熱分解炉、２は集塵機、３は攪拌機付スラリー化槽、４は真空脱水機、５は高速攪拌間接加熱式乾燥機、６は外熱式ロータリーキルン、７はスクラバーおよび８はアフターバーナーを示す。
【００２１】
本発明においては、有機物を含有する廃棄物が熱分解炉、たとえば図示のように流動層式熱分解炉１に投入ライン１１を通して投入される。流動層式熱分解炉１の下部の吹込みラインからは、酸素含有の高温の流動ガスが導管１２を通して吹き込まれ、炉内の分散板を通して吹き上げられ、廃棄物を流動媒体の存在下で流動化（浮遊分散）状態に維持し、この過程で熱分解が行われる。熱分解残渣は排出路１４を通して系外に排出される。
【００２２】
本発明においては、熱分解反応を促進するために、廃棄物に対して、予め水酸化カルシウム（消石灰）を添加するか、または熱分解炉１に水酸化カルシウムを添加して熱分解を図る。
【００２３】
この熱分解に伴う排ガスは、排気口１３から導管２１を通して集塵機２、たとえばサイクロンに導かれる。集塵機２では、ガス成分と固形分とに分離する。
【００２４】
ガス成分は、導管７１を通して必要により設けられる湿式スクラバー７に供給され、断熱冷却を図りながら除塵を行う。洗浄された排ガスは、導管８１を通してアフターバーナー８に導かれ、このアフターバーナー８において燃焼を図った後、排ガスとして排気される。
【００２５】
集塵機２において、固形分を捕捉し、これを導管３１を通して攪拌機付スラリー化槽３に供給し、攪拌機付スラリー化槽３において、主に塩化カルシウムの溶解を図った後、導管４１を通して固液分離装置としての真空脱水機４に供給し、塩化カルシウムを主成分とする溶解性物質と非溶解性物質との分離を図る。非溶解性物質については脱水ケーキとして系外に排出する。
【００２６】
溶解性物質を含む濾液は、高速攪拌間接加熱式乾燥機５に導管５１を通して供給し、液分を蒸発させ、固体分を導管６１を通して外熱式ロータリーキルン６に導き、二水の塩化カルシウムを無水の塩化カルシウムとし、これを返送路９を通して熱分解炉１に返送する。
【００２７】
＜本発明の主要点＞
ところで、有機物を含有する廃棄物中には塩素分が通常含まれる。塩素分を含有する有機物を熱分解すると、塩素分は塩化水素に分解され、このままでは大気中に放出できないので、アルカリ金属化合物および／またはアルカリ土類金属化合物を導入し、反応させてアルカリ塩として塩化水素等を固定することが必要である。
【００２８】
この場合、本発明に従って、安価な水酸化カルシウムを導入して塩化水素と反応させて、塩化カルシウムとするのが好適である。
【００２９】
有機物を熱分解するに際して、熱分解温度により熱分解の程度が変動し、熱分解生成物の組成は、熱分解温度が高いほど、低沸点を有する物質（気体成分）が増加し、高沸点のタールおよびチャーの含有率は低下する。この熱分解に際して、脱水性物質を存在させた状態で行うと、有機物の熱分解反応が促進する。したがって、本発明では、存在させる水酸化カルシウムにより塩素分の固定を図りつつ、反応に伴う塩化カルシウムを脱水性物質として有機物の熱分解反応を促進させ、タールの発生量を低減させようとするものである。
【００３０】
脱水性物質として、塩化カルシウムのほか、リン酸、水酸化ナトリウム、濃硫酸、塩化亜鉛なども添加してもよい（したがって本発明はこの態様を排除するものではない）が、塩化カルシウムを循環使用することで十分である。
【００３１】
熱分解温度としては、３５０℃を超える温度とし、その温度が高いほど熱分解性が高まるものの、塩化カルシウムを脱水剤として用いる場合は、６００℃を超えると塩化カルシウムが分解して塩化水素を発生させるので、６００℃以下が望ましい。したがって、これらのバランスからして、５００℃〜６００℃の熱分解温度とするのが好適である。
【００３２】
＜各工程について＞
前記の実施の形態における各工程について補足説明する。
（第１工程）
塩化物および有機物を含有する廃棄物を水酸化カルシウムの存在下で熱分解すると、熱分解ガス、燃焼排ガス、チャー、反応より生じる塩化カルシウム、余剰の水酸化カルシウムの加熱による酸化カルシウム（生石灰）、水蒸気およびその他の無機物等が生成する。この熱分解炉としてロータリーキルン、流動層式等いずれの形式も用いることができる。
【００３３】
（第２工程）
第１工程で生成された熱分解生成物を、気固分離装置、たとえば集塵機により、熱分解ガス、燃焼排ガスおよび水蒸気等からなるガス混合物と、チャー、塩化カルシウム、酸化カルシウムおよびその他の無機物等からなるダスト成分とに分離される。集塵機の形式としては、サイクロンおよび高温用バグフィルター等があるが、いずれの形式も用いることができる。
【００３４】
（第３工程）
第２工程で分離されたダスト成分に水を添加し、スラリー化槽において攪拌してスラリー化する。ダスト成分中の溶解度の高い塩化カルシウムが水に溶解する。塩化カルシウム以外の塩化ナトリウム、塩化カリウムおよび／または水酸化カルシウム等が含まれる場合、塩化カルシウムと同様に水に溶解する。塩化カルシウム等が水に溶解する際の水温は高いほど好ましいが、室温でもよい。添加する水の量は、ダスト成分に含有される塩化カルシウム等の水溶性物質の量によって異なるが、ダスト成分１重量部に対して、１〜６重量部が望ましい。
【００３５】
得られたスラリーを濾過などの固液分離操作により、塩化カルシウムを主成分とする溶解性濾液と、チャーなどを含む脱水ケーキとに固液分離する。脱水ケーキ中の水分に溶解している塩化カルシウム等の水溶性物質を、できる限り脱水ケーキから除去する目的で水による多段洗浄を行うことが好ましい。濾過機の形式としては、一般のベルトプレスおよび真空フィルター等のいずれの形式も用いることができる。
【００３６】
（第４工程）
第３工程において分離された濾液から塩化カルシウムを分離する。この分離方法としては、濾液を冷却して塩化カルシウムを析出させる方法および濾液を蒸発乾燥させる方法のいずれの方法も用いることができる。
【００３７】
（第５工程）
上記第４工程において得られた塩化カルシウムは、通常二水和物になっている。そこで塩化カルシウムの二水和物を無水の塩化カルシウムとするために、２５０℃以上で加熱処理することが好ましく、より好適には２５０〜４００℃で加熱処理する。塩化カルシウムの二水和物を２５０℃以上に加熱すると、結晶水を放出し、４００℃に達すると完全に無水物になる。この加熱処理は、外熱式ローターキルンなど適宜のものを用いることができる。
【００３８】
（第６工程）
無水の塩化カルシウムは、熱分解炉に返送する。
【００３９】
＜別の実施の形態＞
図３に示すように、第４工程において得られた塩化カルシウムは二水和物のまま、熱分解炉に返送し、その熱分解炉において無水の塩化カルシウムとすることもできる。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明の効果を詳説する。
有機物４７％、無機物９％、水分４４％および発熱量２１００kcal/kg である廃棄物を、２５０kg／hrで、かつ、水酸化カルシウム１．２kg／hrおよび塩化カルシウム０kg／hr〜４７０kg／hrで、廃棄物供給ライン１１から流動媒体として５号珪砂を使用した流動層式熱分解炉１に対して供給した。また、流動層式熱分解炉１の流動と廃棄物中の有機物の部分燃焼とのために、重量比で酸素：ガス＝３２：４５０である５００℃の流動用ガス（含有酸素量が有機物燃焼のための理論酸素量の約３０％）を、流動用ガス供給ライン１２から４５０kg／hrで、流動層式熱分解炉１に供給して、廃棄物を上方に吹き飛ばしながら廃棄物中の有機物を部分燃焼させ、当該廃棄物を熱分解処理した。
【００４１】
燃焼排ガス、熱分解ガス、流動用ガス、水蒸気、チャー、小粒径の無機物および廃棄物中の塩化物および／または塩素と水酸化カルシウムとの反応物（塩化カルシウム等）からなる廃棄物の熱分解処理による生成物は、流動層式熱分解炉１の頂部の排気口１３から５５０℃で排出され、供給ライン２１を通ってサイクロン２に供給した。排気口１３から排出されなかった不燃物等は、不燃物取り出しライン１４から流動層式熱分解炉１外へ排出した。
【００４２】
サイクロン２において、燃焼排ガス、熱分解ガス、流動用ガスおよび水蒸気等からなるガス混合物（ガス成分）と、チャー、小粒径の無機物および廃棄物中の塩化物および／または塩素と水酸化カルシウムとの反応物たる塩化カルシウム等からなるダスト成分とに分離した。表１に当該廃棄物中に含有される有機物に対する添加した塩化カルシウムの重量比（以下、塩化カルシウム添加比という）が１．０である場合における、ダスト成分の組成を示す。
【００４３】
【表１】
0003748320.tif 000002
【００４４】
捕捉したダストは、１７１kg／hrで供給ライン３１を通って攪拌機付スラリー化槽３に供給され、攪拌機付スラリー化槽３においてダスト成分の重量の４倍の重量の水の添加によりスラリー化した。
【００４５】
このダストスラリーは、供給ライン４１を通して真空脱水機４に供給し、真空脱水機４において多段洗浄した後、脱水ケーキとＣａ、Ｎａ、ＫおよびＣｌを含有する濾液とに固液分離し、脱水ケーキを１２５kg／hrで、濾液を１１０５kg／hrで得た。表２には、塩化カルシウム添加比が１．０である場合における、脱水ケーキの組成を、また、表３には、塩化カルシウム添加比が１．０である場合における濾液の組成を示す。
【００４６】
【表２】
0003748320.tif 000003
【００４７】
【表３】
0003748320.tif 000004
【００４８】
第３工程において得られた濾液は、供給ライン５１を通って高速攪拌間接加熱式乾燥機５に供給し、高速攪拌間接加熱式乾燥機５において１５１．５℃の蒸気で間接加熱して析出させ、塩化カルシウムを主成分とする乾燥品を得た。表４に塩化カルシウム添加比が１．０である場合における、塩化カルシウムを主成分とする乾燥品の組成を示す。
【００４９】
【表４】
0003748320.tif 000005
【００５０】
得られた塩化カルシウムを主成分とする乾燥品は供給ライン６１を通して外熱式ロータリーキルン６に供給し、外熱式ロータリーキルン６により４００℃で焼成し、塩化カルシウムの無水物を得た。
【００５１】
得られた塩化カルシウムの無水物は、返送路９を通して廃棄物に添加し、廃棄物の熱分解処理プロセス内で循環使用した。
【００５２】
他方、サイクロン２において分離された燃焼排ガス、熱分解ガス、流動用ガスおよび水蒸気等からなるガス混合物を５８３kg／hrの量で得た。このガス混合物は供給ライン７１を通してスクラバー７に供給した。スクラバー７では８９℃で水でガス混合物を断熱冷却した。冷却に際しては、冷却水を循環ライン７２により循環使用した。スクラバー７に溜まったオイル分は一定時間経過後、排出した。
【００５３】
清浄化したガスは供給ライン８１を通してアフターバーナー８に供給し、空気を加えながら燃焼した。燃焼後の排ガスは図示しない廃熱回収ボイラにより廃熱回収した。
【００５４】
スクラバー７で分離したタール発生量と塩化カルシウム添加比との関係を図２のグラフに示した。図２から明らかなように、塩化カルシウム添加比が０の場合タール発生量は多く、塩化カルシウム添加比が上がるにつれてタール発生量は減少する。
【００５５】
実操作において、塩化カルシウムが無添加の場合は、集塵機２のダスト成分出口近傍において、タールの付着による閉塞のために、熱分解設備全体の安定運転が阻害されたが、塩化カルシウム添加比を上げるにつれてタール発生量は減少し、熱分解設備全体を安定して運転することができた。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、次記の効果を奏する。
（１）有機物を含有する廃棄物を熱分解して処理する際に、タールの発生量が少なく、熱分解排ガス処理設備において安定した連続運転が可能となる。
（２）比較的低い温度の熱分解温度であっても、タールの発生量が少ない。
（３）塩素分が排ガス系に移行することを極力防止し、大気汚染の防止を図ることができる。
（４）系内で塩化カルシウムを循環使用することによって、材料費が軽減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すフローシートである。
【図２】  廃棄物中に含有される有機物に対する添加する塩化カルシウムの重量比とタール発生量との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の他の実施の形態を示すフローシートである。
【符号の説明】
１…流動層式熱分解炉、２…集塵機（サイクロン）、３…攪拌機付スラリー化槽、４…真空脱水機、５…高速攪拌間接加熱式乾燥機、６…外熱式ロータリーキルン、７…スクラバー、８…アフターバーナー。
【図１】
0003748320.tif 000006
【図２】
0003748320.tif 000007
【図３】
0003748320.tif 000008