JP4336743B2

JP4336743B2 - 廃棄畜産物およびその排出物の高温溶融還元ガス化方法

Info

Publication number: JP4336743B2
Application number: JP2002323022A
Authority: JP
Inventors: 正一久米
Original assignee: 株式会社還元溶融技術研究所
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: JP2004155915A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄畜産物およびその排出物の高温溶融還元ガス化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、畜産物や肉骨粉はストーカ炉、ロータリーキルン炉や、セメント工場のロータリーキルンなどにおいて焼却されていた。しかし、これらの方式ではその温度がバーナーの火炎温度（フレーム）が１０００℃から１５００℃であるため、被焼却物である畜産物や排出物や肉骨粉（以下、廃棄畜産物という）そのものが焼却される温度は３００℃から８００℃と低くなり、そのために肉、骨や異常プリオンおよび内臓物等の一部は未焼却の状態で排出されるなど重大な問題を抱えていた。
【０００３】
これら問題を解消するために、例えば一般廃棄物、産業廃棄物を処理するための廃棄物直接溶融方式であるその一例としての特許文献１に開示されているような製鉄技術を応用した廃棄物直接溶融炉によって廃棄畜産物を焼却させようとするものである。この廃棄物直接溶融炉の場合には、酸素雰囲気が３〜２１％の雰囲気で、かつ１００〜１２００℃での焼却がなされ、その結果、廃棄畜産物を焼却灰や未燃物としているのが実状である。
【０００４】
【引用文献】
（１）特許文献１（特開２００２−４８３２１号公報）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したシャフト炉方式、堅型炉方式では、溶融炉上部から廃棄物および石灰石やコークスを投入して、炉の上部より排ガスを排出する方式であって、この排ガスの温度は廃棄物の投入された充填廃棄物レベルより、上部より排出されるために、この排ガス中に投入された廃棄物の水分をそのまま含んでいたり、投入される廃棄物やそれに含まれる水分によって、常に低温化され、牛海綿状脳症肉骨粉等の汚染物品等の焼却については、８００℃以上での完全な焼却するには至らず、畜産物やその排出物や狂牛病の異常プリオンの処理が温度的に低く、また、一部の骨、肉がそのまま不燃物や未燃物として、排出されていると言う問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、被焼却物を１２００℃以上２６００℃以下の高温にすることにより畜産物やその廃畜産あるいはその排出フン類等を溶融する高温溶融還元ガス化方法を提供するものである。直接高温溶融還元ガス化溶融炉およびその方法は、コークスを主燃料とし、特殊な高温溶融還元ガス化溶融炉によって炉内温度が１６００〜２０００℃となり、金属類でも溶融してしまうので、多種多様のこれらの畜産物や排出フン類の廃棄物に対しても有効である。
【０００７】
その発明の要旨とするところは、
（１）溶融炉内に投入された廃棄畜産物の充填高さレベルおよびコークスの充填高さレベルよりも低い位置に、高温還元ガスを排出することのできる上昇管を持つ構造の還元溶融炉を用いて廃棄畜産物およびその排出物を１２００〜２６００℃の高温にて溶融炉にて高温溶融還元ガス化すると共に、溶融スラグの塩基度をＳｉＯ₂成分を含有する焼却灰または廃棄ガラス類を用いて０．４〜１．４に制御し、該高温溶融還元ガスをエネルギー資源として回収することを特徴とする廃棄畜産物およびその排出物の高温溶融還元ガス化方法。
【０００８】
（２）前記（１）に記載の溶融炉にて発生した還元ガス高温溶融還元ガスをガスタービン又は、蒸気タービンにより発電に利用することを特徴とする廃棄畜産物およびその排出物の高温溶融還元ガス化方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係る高温溶融還元ガス化溶融の全体概略図である。この図１に示すように、還元溶融炉１上部に設けられた装入装置２から投入ダンパー仕切弁３が開かれコークスと共に供給された廃棄畜産物は、徐々に降下し、廃棄畜産物とコークスの充填高さレベル４以降に達し、廃棄畜産物と燃料コークスの充填層５での熱分解帯で可燃性ガスと可燃性物に熱分解され、可燃性物は燃焼帯で燃焼する。高温の可燃性物燃焼残渣は、予め供給されたコークスと共に、さらに溶融帯６に降下する。炉底部７には上段羽口８、中段羽口９および下段羽口１０が設けられ、この空気供給羽口から供給された酸素富化空気により、コークスを高温燃焼させ、可燃性物燃焼残渣を完全に溶融する。溶融物は予め供給された焼成灰により塩基度を調整され、適度な流動性を保持しながら、スラグ排出孔１１から排出されるものである。
【００１０】
一方、ガスの排出口１２は廃棄畜産物の投入する投入口２下端に配設した投入ダンパー仕切弁３より下部位置で、かつ溶融炉内に投入された廃棄畜産物とコークスの充填高さレベル４より低い位置に、高温還元ガスを排出することのできる上昇管１３を設ける。この上昇管１３の位置は出来るだけ廃棄畜産物が溶融状態で存在する直上に設けるのが望ましく、溶融体の影響のない、しかもＯ₂含有量が急激に低下し高温還元ガスのリッチな箇所に設ける必要がある。
【００１１】
上記したような溶融炉内より発生する炉内の高温ガスを溶融炉内で投入された廃棄畜産物の充填高さレベルおよびコークスの充填高さレベルよりも低い位置に上昇管を持つ構造の還元溶融炉にしたことから、排ガスの温度は廃棄畜産物およびコークスの充填高さレベルより低くなっているため、炉下部１２００〜２６００℃の赤熱コークスに近づき、その排ガス温度は８００〜２０００℃の高温となり、ダイオキシンの発生を抑え、また、Ｈ₂ＯはＨ₂に分解され、他の廃棄畜産物も高温熱分解するため、Ｈ₂やＣＯガスなどの還元性ガスとなって排出される。しかも、高温の還元性のガスに制御ができる還元溶融炉である。従って、このガスは廃棄ガスではなくエネルギーガスとして回収することが可能である。
【００１２】
本発明において使用した肉骨粉類の組成分を表１に示す。大部分が粗蛋白質、粗脂肪からなっているが、これらは直接高温溶融還元ガス化溶融炉内で熱分解によってＨ₂とＣＯの還元ガスとすることが可能となった。また水分も、Ｈ₂とＣＯの還元ガスのエネルギーとして回収することが可能となった。また、動物の骨に含まれているカルシウムによって、従来操業より石灰石が少量で済み、骨などの無機物は主としてＣａＯとしてスラグとなって炉下部から１２００℃以上の液体として溶けて出てくる。
上記の様に、畜産物中の脂肪や淡白質は、この１２００℃以上２６００℃の超高温となるとＨ₂とＣＯの還元ガスに分解されてエネルギーガス源とする。本発明では、そのＨ₂とＣＯへの分解を特徴とするとともに、それを回収して発電や暖房などのエネルギーとして活用する。
【００１３】
【表１】

【００１４】
上述したように、廃棄畜産物は、カルシウム分が多いため、特別に石灰石を添加することなく、廃棄畜産物中に含まれるＣａＯを利用することが出来ると同時に、溶融された溶融スラグ中の塩基度が変化するため、廃棄畜産物を処理するに当たっては、常に塩基度を調整して適度な流動性を保持する必要がある。
本発明の場合は、廃棄畜産物を処理対象とすることから、廃棄畜産物である肉骨粉中のＣａ分によって設定する塩基度より高くなるため、Ｃａ分を下げるために、表２に示すようなＳｉＯ₂が多く含まれているガラスまたは飛散灰等の焼却灰を投入して塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を０．４〜１．４に調整する必要がある。石灰石が多くなると、炉内の発熱量が消費され炉内温度が低下し溶融物の流動性が悪くなるため、その上限を１．４とする。また、０．４を下回ると溶融スラグの流動性が悪く、スラグ排出孔からの排出が悪くスラグが固化する。従って、その範囲を０．４〜１．４とした。また、塩基度を０．８〜１．２の範囲が好適であり、より好ましくは０．８〜１．０とするのが好適である。
【００１５】
【表２】

【００１６】
【実施例】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
図１に基づく還元溶融炉を用いて、還元溶融炉１の上部から廃棄畜産物および副原料としてコークスおよび焼却灰が還元溶融炉１に装入される。廃棄畜産物として表１に示す畜産物（肉骨粉）を処理した。還元溶融炉１の下部周辺に設けられた上段羽口８、中段羽口９および下段羽口１０から空気および酸素が供給される。表３に示す畜産物（肉骨粉）を１チャージ、０ｋｇ、２５ｋｇ、５０ｋｇ、７５ｋｇと投入したときの炉頂ガス量の変化、また排ガス中のＨ₂の変化を示す。肉骨粉投入量が増加するにつれて、還元ガス中のＨ₂の増加となる。また、排ガスの発熱量も徐々に増加し、７８４ｋｃａｌ／Ｎｍ³から肉骨粉７５ｋｇ／Ｃｈで１２３０ｋｃａｌ／Ｎｍ³まで増加し、肉骨粉は直接超高温溶融還元ガス化操業によってエネルギーガス源を作ることができる。
【００１７】
【表３】

【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により直接高温溶融還元ガス化溶融炉による肉骨粉・肉粉の無害化処理は、これまでの焼却炉と比べて、極めて有効なプロセスであることが再確認された、また、生成した還元ガス（ＣＯ、Ｈ₂）のエネルギーとして、また、生成されたスラグの建材や路盤材等への再資源が可能な次世代型循環型システムとして、これまでにプロセスとして有効であることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高温溶融還元ガス化溶融炉の全体概略図である。
【符号の説明】
１還元溶融炉
２装入装置
３投入ダンパー仕切弁
４充填高さレベル
５充填層
６溶融帯
７炉下部
８上段羽口
９中段羽口
１０下段羽口
１１スラグ排出孔
１２排出口
１３ガス排出管

Claims

溶融炉内に投入された廃棄畜産物の充填高さレベルおよびコークスの充填高さレベルよりも低い位置に、高温還元ガスを排出することのできる上昇管を持つ構造の還元溶融炉を用いて廃棄畜産物およびその排出物を１２００〜２６００℃の高温にて溶融炉にて高温溶融還元ガス化すると共に、溶融スラグの塩基度をＳｉＯ₂成分を含有する焼却灰または廃棄ガラス類を用いて０．４〜１．４に制御し、該高温溶融還元ガスをエネルギー資源として回収することを特徴とする廃棄畜産物およびその排出物の高温溶融還元ガス化方法。
請求項１に記載の溶融炉にて発生した還元ガス高温溶融還元ガスをガスタービン又は、蒸気タービンにより発電に利用することを特徴とする廃棄畜産物およびその排出物の高温溶融還元ガス化方法。