JPH09316464A - 固形廃棄物スラリの改良法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体廃棄物と低品位炭とを同時に処理するこ
とにより、プラントの設置面積も狭くてすみ、かつ石炭
や石油などの代替燃料となり得る高カロリの燃料用スラ
リを生成する。 【解決手段】 固形廃棄物を前処理した固形廃棄物スラ
リを、混合装置に供給する。一方、低品位炭を予め乾式
粉砕した後、流動層で該石炭の表面付着水を除去する予
備乾燥を行ない、前記固形廃棄物スラリとともに混合装
置に供給し、予めアルカリ性物質を添加した水を供給し
て混合スラリを得る。当該混合スラリを反応器に搬送し
て、一定の操作条件下で反応を行なって脱炭酸反応を行
なう。そして、反応器から排出された脱炭酸された固形
廃棄物と改質された低品位炭の混合スラリは冷却された
後、湿式粉砕機で幾何平均径１２５μまで粉砕され、発
熱量６５００〜７５００Ｋｃａｌ／Ｋｇの燃料用スラリ
を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固形廃棄物スラリ
を高温高圧の条件下で脱炭酸反応させて得られた反応生
成スラリと、低品位炭を熱的乾燥法により改質して得ら
れた高発熱量の改質炭スラリを混合して高発熱量の反応
生成混合スラリを得るようにした固形廃棄物スラリの改
良法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、我国における都市ごみのような固
形廃棄物は、最近の急速な経済発展と生活様式の変化に
よって年々激増の一途をたどり、従来の焼却もしくは埋
立方式による処分処理方法のみでは最早有効に処理し尽
し得ない段階に至っており、これに加え都市ごみの収集
に伴う交通公害、焼却場、埋立てに伴う用地難の問題お
よび悪臭汚水やハエの発生、焼却に伴う有害物質、粉塵
の発生等公衆衛生、生活環境に及ぼす種々の二次公害が
斉らされており重大な社会問題としてその解決が急がれ
ている。

【０００３】当該固体廃棄物については、例えば、固体
廃棄物を数ｍｍ以下の粒径まで破砕してポンプで送れる
程度の含水率の原料スラリとしてから、水熱反応させて
カーボンスラリとし、さらにカーボンスラリが水と分離
容易となることを利用して水分を除去することで、高発
熱量が３５００〜４５００Ｋｃａｌ／Ｋｇ以上ある濃縮
カーボンスラリを得て燃料化することが研究開発途上に
ある。

【０００４】一方、近年、高発熱量の石炭、石油などは
将来の需要増加に伴って枯渇しかねず、将来のエネルギ
需要に応えるために、低品位炭を燃焼ガスまたは過熱水
蒸気で乾燥させる、いわゆる熱的乾燥法によって改質処
理する技術開発が盛んに行なわれている。石炭類は一般
に、燃料および化学工業として種々の用途に供されてい
るが、そのほとんどは瀝青炭と言われる炭化度の比較的
高い高品位炭であり、内部水分含有量が小さいため、一
般的には表面付着水分を除去するだけで経済的に利用で
きる点まで乾燥することができるが、炭化度の低い低品
位炭は、内部に化学的に結合している固有水分含有量が
大きいため、表面付着水分を除去するだけで十分でな
い。

【０００５】一方、亜瀝青炭や褐炭などの低品位炭は全
地球に存在する石炭類の半分以上を占めている。こうし
た炭化度の低い低品位炭は吸湿性を有しているため、一
旦乾燥したとしてもスラリ化時に元の付着固有水分のみ
に戻って低濃度スラリとなり、輸送費、貯蔵費の増加お
よび石炭発熱量の低下に伴ない経済的価値の低下を招い
ている。したがって、低品位炭を燃料および化学工業用
として幅広く利用するために吸湿性の低い石炭に改質
し、再吸湿防止などの適切な処理を行ない、単位重量当
たりの発熱量を上げ、経済的に価値の高い石炭に改質す
ることが重要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、固体廃棄物
の処理によって燃料用スラリが得られたとしても高発熱
量が３５００〜４５００Ｋｃａｌ／Ｋｇと低く、単独で
石炭や石油などの代替燃料として使用できないことか
ら、燃料用スラリの利用範囲が狭い範囲に限定されてし
まうといった新たな問題が惹起された。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は石炭や石油などの代替燃料とな
り得る高発熱量の燃料用スラリを生成する固形廃棄物ス
ラリの改良法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１の発明では、固形廃棄物を適宜な
粒度に乾式粉砕した後適宜な水分濃度に調整してできた
固形廃棄物スラリにアルカリ性物質を添加し、反応器に
て高温高圧の反応条件下で反応させて得られた反応生成
スラリと、亜瀝青炭、褐炭、亜炭などの低品位炭を予め
適宜な粒度に微粉砕した後、予備乾燥工程で低温ガスに
よって当該石炭表面の付着水分を除去する乾燥を行な
い、引続く乾燥工程で高温ガスによる急速加熱を行な
い、さらに、冷却工程で前記乾燥工程那中に滲み出した
石炭中のタール分で石炭表面の多孔部分を覆って改質し
た改質炭をスラリ槽に搬送し、水と混合して得られた改
質石炭スラリと前記反応生成スラリとを混合して反応生
成混合スラリを得るようにし、第１の発明を主体とする
第２の発明では、反応生成混合スラリを構成する改質炭
スラリと反応生成スラリとの重量比を、約６〜８対０．
５〜２の範囲とした。第１の発明を主体とする第３の発
明では、アルカリ物質を少なくとも固形廃棄物スラリに
含まれるハロゲン化合物の化学等量以上を供給するよう
にした。また、第１の発明を主体とする第４の発明で
は、反応器内に予備処理した固形廃棄物スラリを供給し
て反応処理を行なう際に、当該反応器の底部から吹き込
んだ不活性ガスにより当該反応器内の固形廃棄物スラリ
を攪拌混合するようにし、さらに、第１の発明を主体と
する第５の発明では、予備乾燥工程に流動層、傾斜流動
層および移動層の内１つまたは組合わせて用い、乾燥工
程および冷却工程には流動層を用いるようにした。さら
に、第１の発明を主体とする第６の発明では、反応生成
スラリを次工程のフラッシュドラムにおいてフラッシュ
させて、気・液に分離させて得られた反応生成スラリ
に、請求項１記載の改質炭スラリと混合させた後、ノニ
オン系の分散剤を添加して高濃度の反応生成スラリを得
るようにし、第１の発明を主体とする第７の発明では、
反応器内で固形廃棄物スラリの反応処理を行なう際に、
当該反応器の底部から吹き込んだ不活性ガスにより当該
反応器内の固形廃棄物スラリを攪拌混合するようにし
た。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る固形廃棄物
スラリの改良法の具体的実施例を図１ないし図３を用い
て詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明に係る実施例１のブロックフ
ローチャート、図２は本発明に係る実施例２のブロック
フローチャート、図３は本発明に係る実施例３のブロッ
クフローチャートである。

【００１１】〔実施例１〕図１において、まず、残飯、
野菜渣、魚介類、肉類などの食品類残渣からなる動植物
性有機質の固形廃棄物、すなわち厨芥は他のごみ、つま
り紙、プラスチック、布、木、ガラス、ゴムなどの非金
属および鉄もしくは非鉄の各種金属からなる有機、無機
質などの固形廃棄物１０を、図１に示すように乾式粉砕
機１２に適量投入して数ｍｍ以下に細かく粉砕し、乾式
粉砕機１２から出たところで破砕機構を有する槽に満た
された液量が４〜６重量部に対して固形廃棄物１０が１
重量部以下となるように破砕機１３に供給される。

【００１２】破砕機１３は、固定歯と回転歯にて構成さ
れる。槽内の液は、回転歯によって生成した破砕機１３
から強く吐出する流れによって、全体を激しく攪拌して
は回転歯に吸引される流れとなっている。このため、乾
式粉砕機１２で十分に粉砕または破砕されなかった例え
ば紙類のような固形廃棄物は液の流れと共に破砕機１３
に吸引されて固定歯と回転歯に吸引されて固定歯と回転
歯によって剪断されたりすりつぶしたりすることを幾度
となく繰り返し、細かく破砕されていく。

【００１３】破砕機１３を通過した廃棄物は、次の異物
分離器１４にて慣性分離にて分離すると、ガラス、金属
片などの無機重量物は底部に沈降して除去される。そし
て、残りの有機物は濃度調整を行なう次工程の例えばベ
ルトフイルタ等のような脱水装置１６に送られる。当該
脱水装置１６では、懸濁物と液体に分離し、前記懸濁物
として約８５〜９０含有水分重量％の常温スラリが得ら
れ、スラリ供給槽１８に貯溜される。スラリ供給槽１８
に貯溜された常温の固形廃棄物スラリは、スラリポンプ
１９により例えば１６０Ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧された後、
反応器７４に送給される。スラリポンプ１９としては、
例えばダイヤフラム式ポンプを用いることができる。

【００１４】ここで、スラリ槽１８を出てスラリポンプ
１９に導入されるまでのライン途中にアルカリ性物質を
供給するようになっている。当該アルカリ性物質の添加
量は、反応器７４の出口の反応生成スラリのｐＨが弱酸
性のｐＨ３〜５となるように、アルカリタンクからダイ
ヤフラム式ポンプ（図示略）を介してスラリ供給槽１８
から適宜注入するようにしてもよい。本発明では、特に
固形廃棄物の中に塩化ビニールが含まれることがあり得
ることから、塩化ビニールが分解した場合にでるクロー
ルをＮａＯＨにて中和させてＮａＣｌとし、塩素ガスの
発生をできるだけ防止してクリーンなガスを生成するこ
とが望ましい。

【００１５】なお、当該アルカリ性物質としては、水酸
化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素
ナトリウム、炭酸水素カリウム、ギ酸ナトリウム、水酸
化マグネシウムなどが挙げられるが、実地的検討により
炭酸ナトリウムが最も望ましい。

【００１６】次に低品位炭の改質ならびに改質された低
品位炭の利用方法について述べる。まず、低品位炭とは
次のようなものをいう。 （１）亜瀝青炭、褐炭などの低級石炭（炭化度の進んで
いない石炭）。 （２）亜炭、泥炭、草炭などの石炭類似物（炭化度が不
十分で我国の鉱業法では石炭から除外されるもの）。 （３）植物その腐敗物などの石炭根源物質（炭化作用を
受ければ石炭に変成していくと想定される有機固形
物）。 のいずれかに属する多孔質有機固形物であり、一般的に
高発熱量も３０００〜６０００Ｋｃａｌ／Ｋｇと低い。

【００１７】低品位炭の中には、低硫黄分、低灰分およ
び高揮発分など、石炭燃料としての長所を有しながら、
高水分および自然発火性のために輸送上の経済性が無
く、かつ危険性が高いなどの理由から、山元近辺におけ
る小規模利用に留まっている物が多い。将来のエネルギ
需要に応えるために、本発明では、このような低品位炭
を改質して前述した固形廃棄物から得られる低発熱量の
反応生成物の利用価値を高めることにある。

【００１８】一般に、低品位炭の改質とは、低品位炭中
または低品位炭上の水、すなわち、付着水、キャピラリ
水、化学結合水の３種類の水を熱的乾燥法により、揮発
分をできるだけ残しながら、不可逆的脱水処理および表
面含酸素化合物の分解を行なって脱水し、６５００〜７
５００Ｋｃａｌ／Ｋｇの高発熱量の高品位炭に改質する
ことをいう。本発明では、熱的乾燥法により前記３種類
の水を除去する場合の基本的な機構は、水素結合で付着
している水分を除去するとともに、部分的に発生するタ
ール物質で細孔を塞ぎ水の再吸収を防ぐことであるが、
主としてフミン酸部分のＣＯＯＨを分解することが、処
理炭の水再吸収を防ぐために重要である。

【００１９】例えば、褐炭の例で説明すると、付着水は
その名の通り表面に付着した水分であるが、その除去に
は単に水の蒸発エネルギを補えばよいのに対して、キャ
ピラリ水の半分程度まで除外しようとする場合、できる
限り液体水として絞り出すことが大切となる。このよう
なキャピラリ水の絞り出しのために、石炭を熱で収縮さ
せればよく、さらに水の粘度は１５０℃以上では常温の
１／３以下に低下するので高温ほど流れ出しやすくな
る。しかし、冷却したとき、再度の膨張による吸水をさ
けるため、再び膨張しない程度のタール状物質の生成が
必要となる。

【００２０】また、表面の化学官能基は、若干つぶして
おく必要がある。このような考慮から生まれた条件が、
第１ステップでは熱的乾燥法により予備乾燥（主として
表面水分の除去）、例えば１００〜３００℃の比較的低
温に保持された流動層等を用いて低品位炭の表面に付着
した水分と表面に比較的近い部分に位置するキャピラリ
水を除去するとともに、第２ステップでは、流動層にお
いて高温ガスにより低品位炭の水を除去させるいわゆる
熱的乾燥法によって脱水するのであるが、この場合の反
応生成条件としては、反応温度は３２０〜４５０℃、反
応圧力は常圧となる。

【００２１】このような熱的乾燥法により、第２ステッ
プの乾燥工程では第１ステップの予備乾燥工程で処理し
きれなかった残りのキャピラリ水の除去と、脱カルボキ
シル、石炭の収縮などの現象によって低品位炭の保有す
る水分を除去するのである。

【００２２】こうした具体的な実施例を図面を用いて詳
細に説明すると、まず、図１に示す如く、乾式粉砕機２
２に亜瀝青炭、褐炭、亜炭などの低品位炭２０を供給す
るとともに、ステンレス製のボールミルを適量充填して
乾式粉砕を行ない、改質に効果的な粒度、例えば１ｍｍ
以下に調整する。

【００２３】１ｍｍ以下の微粉状に粉砕された低品位炭
２０粒子は、例えばベルトコンベア２３などを介して予
備乾燥工程の役目を有する噴流層２４に送給される。つ
いで、噴流層２４内では、当該噴流層２４の中心下部か
ら上方に向かって高速のガス流れを形成させると、前記
高速のガス流れに同伴された粒子は最後に運動エネルギ
を失って失速し、前記噴流層２４の側壁に沿って落下す
る、いわゆる循環流れを形成する。そして、前記循環流
れの間に低品位炭２０の粒子とガス側間で熱の授受が行
なわれて、低品位炭の表面に付着した水分と表面に比較
的近い部分に位置するキャピラリ水が除去されるのであ
る。

【００２４】一方、低品位炭２０の粒子の循環流れの形
成中に、前記高速のガス流れに打ち勝って落下した低品
位炭２０の粒子は、該噴流層２４の下部に配設されて回
転中のロータリバルブ２６から連続的に取り出され、ラ
イン２８を介して流動層３０に供給するのである。

【００２５】当該噴流層２４に供給された低品位炭２０
表面の付着水を除去する目的から予備乾燥を行なうが、
当該予備乾燥するための高温ガスは熱風発生炉１で発生
させる。熱風発生炉１に使用される燃料は、ライン２か
ら供給され、ライン３から供給される燃焼用空気によ
り、例えば、空気比１．０５〜１．１５で完全燃焼され
る。 得られた高温ガスを用いて、次工程の流動層３０
において急速加熱が行なわれ、加熱の過程でキャリーオ
ーバーする微粉炭は、ライン３３からサイクロン３４に
送給され、ここで同伴排ガスと分離される。そして、分
離された低品位炭２０粒子はライン３７を通って再度噴
流層２４の側壁側に戻されるか、または低品位炭２０の
粒子を搬送中のベルトコンベア２３に戻される。なお、
噴流層２４に供給された熱風は、低品位炭２０粒子の乾
燥後に噴流層２４上部に配設されたライン２７から外部
に排出される。

【００２６】ブロワ５５と噴流層２４とを結ぶライン５
２の途中に熱交換器５０が配設されており、熱風発生炉
１で発生された高温ガスがライン５４から熱交換器５０
を通って流動層３０に送給される間に、ライン５４内を
流れる高温ガスの顕熱を受けてブロワ５５から噴流層２
４に吹き込まれる空気は昇温される。一方、前記気・固
分離の完了した高温の排ガスは、サイクロン３４上部か
らライン３５を経てリサイクルガスとされ、前記ライン
５２の途中に合流されて前記リサイクルガスとブロワ５
５からの昇温空気は混合され、両方の混合後のガス温度
は適宜な温度、例えば１００〜３００℃になるように調
整された後、流動層３０の底部から供給される。

【００２７】噴流層２４内の温度は、低品位炭２０の予
備乾燥（主に表面水分の除去）に必要な温度で、余り高
くする必要はなく、少なくとも常圧での水の沸点１００
℃以上であればよい。１００℃以下では低品位炭２０の
滞留量がかなり多くなり圧力損失が増大するためであ
り、逆に、３００℃以上では噴流層２４の持ち出し顕熱
が大きくなり熱損失の一因となるため、１００〜３００
℃、好ましくは１５０〜２５０℃とすることが望まし
い。また、ライン５２を介して噴流層２４に供給される
ガス中の酸素濃度は、噴流層２４内での爆発等の安全性
の面から１〜３ｖｏｌ％であれば問題はないが、望まし
くは酸素濃度の低い不活性ガスがよい。

【００２８】予備乾燥の完了した低品位炭２０の粒子
は、前記噴流層２４からロータリバルブ２６を介して流
動層３０に供給される。そして、流動層３０の底部に供
給された低品位炭２０の粒子流動化用の高温ガス（４０
０〜７５０℃）によって予備乾燥の完了した低品位炭２
０の粒子の急速加熱乾燥が行なわれる。この急速加熱の
過程でタール分がガス状物質となって揮発しないように
極力高速とすることが必要である。この急速加熱の過程
で低品位炭２０の熱分解が行なわれるが、この熱分解で
生じる石炭中のタール分が液状で存在し得る温度が必要
である。この点を参酌して流動層３０の流動層温度は３
３０〜４００℃とすることが望ましい。このような急速
加熱により、低品位炭２０の含水率は０．０５〜４ｗｔ
％まで除去される。除去された低品位炭２０の粒子は、
基本的には流動層３８内で一定の滞留時間を経た後、溢
流管３６を介して次工程の冷却用流動層３８に送られ
る。

【００２９】当該冷却用流動層３８では、ブロワ５５と
冷却用流動層３８とを結ぶライン５６を介して冷却用流
動層３８の下部に常温空気が導入される。導入される常
温空気によって溢流管３６を介して冷却用流動層３８に
送られた低品位炭２０の粒子は流動化され８０〜１３０
℃程度まで冷却される。当該常温の空気によって低品位
炭２０の細孔は前記乾燥工程時に発生したタール物質で
塞がれたままの状態でタール分は固化され改質が完了す
る。

【００３０】改質の終了した低品位炭２０の粒子は溢流
管４０を通って貯蔵槽６２に貯溜されるが、流動冷却中
にキャリーオーバする改質炭中の微粉炭はライン４２か
らサイクロン４４へ送られて同伴排ガスと分離されてラ
イン４８から取り出された分離微粉炭は貯蔵槽６２に戻
されて貯溜される。一方、分離された排ガスは、ライン
４６から系外へ排出される。なお、例えば梅雨時のよう
に、季節によって空気中の湿度の影響を受けないように
するために、前記ライン５６の途中に除湿器６０を取付
て、導入される空気中の湿度をできるだけ低くするよう
にすることが望ましい。

【００３１】貯蔵槽６２に貯溜された低品位炭２０の粒
子は、当該貯蔵槽６２の下部に配設されたロータリバル
ブ６４によって適宜排出される。前記貯蔵槽６２の外壁
面にバイブレータ（図示略）などを取付けておくと、貯
蔵槽６２内でブリッジング現象を呈することもなく、ス
ムースな排出が可能となる。なお、前記貯蔵槽６２には
図示しないＮ2 ガス導入管を接続してＮ2 ガスのような
不活性ガスを吹き込んで改質炭をほぐすとともに、貯蔵
槽６２内で充填状態にある改質炭のスムースな排出を妨
害するブリッジ現象を防止すると同時に、改質炭の平衡
水分値を引続き低い状態に保持することが重要となる。

【００３２】排出された低品位炭２０の粒子は計量槽６
６で適量計量され、次のスラリ槽６８に送給される。こ
のスラリ槽６８では、外部から新たに水が供給されて固
形分約６０重量％のＣＷＭ（石炭水スラリ）が生成され
る。当該スラリ槽６８では、図示を省略した攪拌機など
を取付けておき、連続的にＣＷＭを攪拌混合して、改質
炭と水との固・液の沈降分離の生じないようにすること
が望ましい。当該スラリ槽６８内に貯溜された常温のＣ
ＷＭは、ＣＷＭ送給用ポンプ７０により例えば１６０Ｋ
ｇ／ｃｍ2 に昇圧された後、混合装置８２に送給され
る。

【００３３】一方、前述したスラリポンプ１９から予熱
装置７２を介して反応器７４に送給される。当該予熱装
置７２としては例えば予熱器（図示略）と加熱器（図示
略）を組合せて配設するとよい。まず、予熱器では反応
器７４に送給途中の固形廃棄物スラリを２００〜２５０
℃までフラッシュ蒸気にて間接加熱したうえ、引続き熱
媒ボイラなどで加熱された熱媒油を加熱源として前記加
熱器に導入して、前記固形廃棄物１０スラリを適宜最大
３００℃まで間接加熱したうえ反応器７４に送給するよ
うにしている。

【００３４】反応器７４の外周部には図示を省略した熱
媒油または高圧スチーム用ジャケットが配設されてお
り、固形廃棄物スラリを適宜な温度になるまで加熱する
ようになっている。固形廃棄物スラリは原則的には反応
器７４内の上方から下方へのプラグフローを形成する
が、例えば１０〜３０分の滞留時間内に粒径や比重の違
いによって沈降分離することを防止するために、反応器
７４の下部に高圧の不活性ガスとしてＮ2 ガスの吹込口
を設けて、反応器７４の下方から上方へ向かってＮ2 ガ
スを噴出させて、プラグフローを破壊して気・液向流接
触ないしは全体的な循環流を形成させるようにしてい
る。こうした反応器７４の下部に配設されたＮ2 ガスの
吹込口は、等ピッチに分散して設けてＮ2 ガスと均等に
接触するようにすることが望ましい。

【００３５】反応器７４内は反応温度２５０〜３２０
℃、好ましくは２８０〜３００℃であり、反応圧力はそ
の反応温度における飽和水蒸気圧以上であればよい。反
応時間は通常５〜６０分、好ましくは１０〜３０分であ
る。反応温度は滞留時間との関連で決められ、反応時間
を長くすることにより反応温度を下げることができ、ま
た逆に、反応時間を短くすることにより反応温度を上げ
ることができるが、基本的には固形廃棄物スラリ中で反
応が律速となる固形物にあわせて決めることが望まし
い。

【００３６】また、固形廃棄物スラリの液圧はその温度
の蒸気圧よりも高いものとして沸騰を防いでいる。こう
して、反応器７４では、脱炭酸反応により炭酸ガスを放
出するが、反応器７４底部から吹き込んだＮ2 ガスが上
方から下方への固形廃棄物スラリ流れと気・液向流接触
するが、Ｎ2 ガスの固形廃棄物スラリ中への溶解度が小
さいことから、大部分のＮ2 ガスは反応器７４の上方へ
溜まってガス空間部を形成する。当該ガス空間部にはＮ
2 ガスと炭酸ガスとの混合ガスが溜まるが、炭酸ガスは
Ｎ2 ガスによって希釈されることから炭酸ガスの分圧は
低下し、より一層炭酸ガスの固形廃棄物スラリからガス
空間部側への放出が盛んになり、固形廃棄物スラリ中の
固形分の分解が促進される。

【００３７】次に、反応器７４の下流側に反応後の反応
生成スラリを冷却するための冷却器７６として、例えば
フラッシュドラム（図示略）とフラッシュタンク（図示
略）を組合わせて利用するとよい。反応後の反応生成ス
ラリは、フラッシュドラムにて急激に減圧され、含有し
ている窒素や炭酸ガスとかメルカプタン、硫化水素など
のガスを蒸気とともに分離するのである。これは、一段
でなく、反応前固形廃棄物スラリとフラッシュ蒸気との
熱交換器と反応生成スラリのフラッシュドラムの組合わ
せを複数用意しておのおのを直列に並べる多段とする
と、より脱ガスが徹底し、フラッシュ蒸気によって昇温
される反応前固形廃棄物スラリも高い温度まで昇温する
ことができる。

【００３８】多段フラッシュによってエンタルピの高い
反応生成スラリは、等エンタルピ膨張によりフラッシュ
蒸気を放出してフラッシュドラムに貯溜されたエンタル
ピの低い反応生成スラリとなる。そして、当該反応生成
スラリはフラッシュドラムから大気オープンのベント管
を有したフラッシュタンクへと移送されて、１００℃以
下まで冷却される。フラッシュタンクへ移送された反応
生成スラリは図示しない油水分離器にて静置分離により
油相は上部に、またスラリを含む水相は下部にそれぞれ
分離される。そして、油水分離器内で分離された大部分
の油分は抜き出されて後述する製品タンク８６に直送さ
れ、燃料の一部として利用される。

【００３９】油水分離器にて油分を除去された反応生成
スラリは、さらに、次の脱水装置７８にてスラリ相と水
相とに分離される。当該脱水装置７８としては、重力分
離器や遠心分離機などがあるが、遠心分離機が最も望ま
しく、当該遠心分離機によってさらに水を分離除去して
固形分濃度５０〜５５重量％の反応生成スラリを得るの
である。

【００４０】脱水装置７８にて分離された当該固形分濃
度５０〜５５重量％の反応生成スラリの粒径分布が大き
いことから、さらに湿式粉砕機８０にて幾何平均径が１
２５μ以下になるまで粉砕した後、混合装置８２に送給
される。当該混合装置８２で高カロリの発熱量に改質さ
れた低品位炭２０と混合されて高発熱量が４０００〜５
０００Ｋｃａｌ／Ｋｇの反応生成スラリ８４を製造し、
例えばセメント焼成用燃料や他の代替燃料およびアンモ
ニアなどのガス化用原料スラリとして利用可能となる。

【００４１】また、本発明で生成した反応生成スラリ８
４は、反応前に含まれる固形廃棄物スラリ中のクロール
をＮａＯＨによって事前に中和してＮａＣｌとするた
め、フラッシュドラムでフラッシュによって得られたフ
ラッシュ蒸気の中に塩素ガスが混合せずクリーンなガス
であり、同様に塩素のない反応生成スラリ８４をセメン
ト焼成用キルンで燃焼した場合、塩素ガスが発生しない
ことからセメント焼成ガス中に含まれる塩素を除去する
塩素バイパスを新たに設置することは不要であるなどの
メリットがある。

【００４２】当該反応生成スラリ８４は一旦製品タンク
８６に貯溜されるが、この製品タンク８６に貯溜されて
いる間に、反応生成スラリ８４は液相と固相との２相に
沈降分離されることを防止するために製品タンク８６に
分散剤を投入するが、反応器７４内で例えば固形廃棄物
中のプラスチック類の熱的分解により油状物質に変換さ
れるなどして、大なり小なり油状物質が生成されている
ことから、当該油状物質がスラリ濃度アップの障害とな
っていることを考えると、ノニオン系の分散剤を添加す
ることが望ましい。

【００４３】当該ノニオン系の界面活性剤としては、乳
化剤あるいは可溶化剤に相当するものがよく、代表的な
具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンステアリ
ン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステ
アリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタントリ
ステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンラウリルア
ルコール、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテ
ル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルをはじめ、エ
チレングリコール、プロピレングリコール、プロパンジ
オール、ブタンジオール、ポリビニルアルコール、グリ
セリン、オクチルアルコール、デシルアメコール、ラウ
リルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコ
ールなどを挙げることができ、これらは３種でも複数種
使用してもよい。

【００４４】こうして、分散剤の添加により均質化され
た反応生成スラリ８４は、アンモニアなどのガス化原料
スラリとして用いることは可能であるばかりでなく、他
の代替燃料としても使用可能となる。

【００４５】〔実施例２〕次に、図２は実施例２の場合
のブロックチャートを示す。なお、図１の実施例１とは
低品位炭２０の予備乾燥工程のみが異なることから、当
該異なる部分についてのみ詳細に説明する。

【００４６】こうした具体的な実施例を図面を用いて詳
細に説明すると、まず、図２に示す如く、乾式粉砕機２
２に亜瀝青炭、褐炭、亜炭などの低品位炭２０を単一ま
たは複数組み合わせて供給するとともに、ステンレス製
のボールミルを適量充填して乾式粉砕を行ない、改質に
効果的な粒度、例えば１ｍｍ以下に調整する。

【００４７】１ｍｍ以下の微粒状に粉砕された低品位炭
２０粒子は、例えばベルトコンベア２３などを介して一
時貯蔵の役目を有する貯蔵ホッパ２５に送給される。こ
の場合、貯蔵ホッパ２５の外壁面にバイブレータ（図示
略）などを取付けておくと、貯蔵ホッパ２５内でブリッ
ジング現象を呈することもなく、スムースな低品位炭２
０粒子の供給が可能になる。さらに、当該ブリッジング
現象を防止するために、例えば乾燥Ｎ2 ガスなどを貯蔵
ホッパ２５の底部近傍から低品位炭２０粒子が最粗充填
となる程度に連続して導入することにより、個々の粒子
同士の結合に起因したブリッジング現象を防止すること
が可能である。なお、導入された乾燥Ｎ2 ガスは、ライ
ン２１を通って外部に排出される。

【００４８】一旦貯蔵された低品位炭２０粒子は、該貯
蔵ホッパ２５の下部に配設されたロータリバルブ２６を
回転させながら連続的に取り出され、ライン２８を介し
て流動層３９に供給するのである。当該流動層３９に供
給された低品位炭２０表面の付着水を除去する目的から
予備乾燥を行なうが、当該予備乾燥するための高温ガス
は熱風発生炉１で発生させる。熱風発生炉１に使用され
る燃料は、ライン２から供給され、ライン３から供給さ
れる燃焼用空気により、例えば、空気比１．０５〜１．
１５で完全燃焼される。

【００４９】ブロワ５５と流動層３９とを結ぶライン５
２の途中に熱交換器５０が配設されており、熱風発生炉
１で発生された高温ガスがライン５４から熱交換器５０
を通って流動層３０に送給される間に、ライン５４内を
流れる高温ガスの顕熱を受けてブロワ５５から流動層３
９に吹き込まれる空気は昇温される。吹き込まれた高温
ガスを用いて、流動層３９内の低品位炭２０粒子の予備
乾燥が行なわれ、乾燥の過程でキャリーオーバーする微
粉炭は、ライン２７からサイクロン２９に送給され、こ
こで同伴排ガスと分離される。そして、分離された低品
位炭２０粒子はライン３７を通って貯蔵ホッパ２５に戻
されるか、または低品位炭２０の粒子を搬送中のベルト
コンベア２３に戻される。また、サイクロン２９で分離
された分離ガスはライン３１から外部に排出されるとと
もに、分離粒子はライン４３を通って貯蔵ホッパ２５に
戻される。

【００５０】一方、後述する流動層３０の上部から排出
される高温ガスに含まれてキャリーオーバーする微粉炭
は、流動層３０の上部に配設されたライン３３経てサイ
クロン３４で気・固分離され、分離ガスはライン３５を
経てリサイクルガスとされ、前記ライン５２の途中に合
流されて前記リサイクルガスとブロワ５５からの昇温空
気は混合され、両方の混合後のガス温度は適宜な温度、
例えば１００〜３００℃になるように調整された後、流
動層３９の底部から供給されるようになっている。

【００５１】ついで、流動層３９内では、底部に吹き込
まれた高温ガスによって当該貯蔵ホッパ２５から送給さ
れてきた低品位炭２０の粒子を流動化させる間に、低品
位炭２０の粒子とガス側間で熱の授受が行なわれて、低
品位炭２０の表面に付着した水分と表面に比較的近い部
分に位置するキャピラリ水が除去されるのである。

【００５２】流動層３９内の温度は、低品位炭２０の予
備乾燥（主に表面水分の除去）に必要な温度で、余り高
くする必要はなく、少なくとも常圧での水の沸点１００
℃以上であればよい。１００℃以下では低品位炭２０の
滞留量がかなり多くなり圧力損失が増大するためであ
り、逆に、３００℃以上では流動層３９の持ち出し顕熱
が大きくなり熱損失の一因となるため、１００〜３００
℃、好ましくは１５０〜２５０℃とすることが望まし
い。

【００５３】予備乾燥の完了した低品位炭２０の粒子
は、流動層３９からライン４１を介して流動層３０に供
給される。そして、熱風発生炉１からライン５４を介し
て流動層３０の底部に供給された低品位炭２０の粒子流
動化用の高温ガス（４００〜７５０℃）によって予備乾
燥の完了した低品位炭２０の粒子の急速加熱乾燥が行な
われる。この急速加熱の過程でタール分がガス状物質と
なって揮発しないように極力高速とすることが必要であ
る。この急速加熱の過程で低品位炭２０の熱分解が行な
われるが、この熱分解で生じる石炭中のタール分が液状
で存在し得る温度が必要である。この点を参酌して流動
層３０の流動層温度は３３０〜４００℃とすることが望
ましい。このような急速加熱により、低品位炭２０の含
水率は０．０５〜４ｗｔ％まで除去される。除去された
低品位炭２０の粒子は、基本的には流動層３０内で一定
の滞留時間を経た後、溢流管３６を介して次工程の冷却
用流動層３８に送られる。

【００５４】〔実施例３〕次に、図３は実施例３の場合
のブロックチャートを示す。なお、図１の実施例１とは
低品位炭２０の予備乾燥工程のみが異なることから、当
該異なる部分についてのみ詳細に説明する。

【００５５】こうした具体的な実施例を図面を用いて詳
細に説明すると、まず、図３に示す如く、乾式粉砕機２
２に亜瀝青炭、褐炭、亜炭などを単一または複数組み合
わせて供給するとともに、ステンレス製のボールミルを
適量充填して乾式粉砕を行ない、改質に効果的な粒度、
例えば１ｍｍ以下に調整する。

【００５６】１ｍｍ以下の微粒状に粉砕された低品位炭
２０粒子は、例えばベルトコンベア２３などを介して一
時貯蔵の役目を有する貯蔵ホッパ２５に送給される。こ
の場合、貯蔵ホッパ２５の外壁面にバイブレータ（図示
略）などを取付けておくと、貯蔵ホッパ２５内でブリッ
ジング現象を呈することもなく、スムースな低品位炭２
０粒子の供給が可能になる。さらに、当該ブリッジング
現象を防止するために、例えば乾燥Ｎ2 ガスなどを貯蔵
ホッパ２５の底部近傍から低品位炭２０粒子が最粗充填
となる程度に連続して導入することにより、個々の粒子
同士の緩い結合に起因したブリッジング現象を防止する
ことが可能である。なお、導入された乾燥Ｎ2 ガスは、
ライン２１を通って外部に排出される。

【００５７】一旦貯蔵された低品位炭２０粒子は、該貯
蔵ホッパ２５の下部に配設されたロータリバルブ２６を
回転させながら連続的に取り出され、ライン２８を介し
て横置型流動層１００に供給するのである。横置型流動
層１００は仕切板９３、９４で等間隔に軸方向にＡ区
画、Ｂ区画、Ｃ区画の３区画されている。当該横置型流
動層１００に供給された低品位炭２０表面の付着水を除
去する目的から予備乾燥を行なうが、当該予備乾燥する
ための高温ガスは熱風発生炉１で発生させる。熱風発生
炉１に使用される燃料は、ライン２から供給され、ライ
ン３から供給される燃焼用空気により、例えば、空気比
１．０５〜１．１５で完全燃焼される。

【００５８】得られた高温ガスを用いて、次工程の流動
層３０において急速加熱が行なわれ、加熱の過程でキャ
リーオーバーする微粉炭は、ライン３３からサイクロン
３４に送給され、ここで同伴排ガスと分離される。そし
て、分離された低品位炭２０微粒子はライン３７を通っ
て貯蔵ホッパ２５に戻されるか、または低品位炭２０の
粒子を搬送中のベルトコンベア２３に戻される。なお、
流動層３９に供給された熱風は、低品位炭２０粒子の乾
燥後に流動層３９に上部に配設されたライン２７から外
部に排出される。

【００５９】ブロワ５５と流動層３９とを結ぶライン５
２の途中に熱交換器５０が配設されており、熱風発生炉
１で発生された高温ガスがライン５４から熱交換器５０
を通って流動層３０に送給される間に、ライン５４内を
流れる高温ガスの顕熱を受けてブロワ５５から流動層３
９に吹き込まれる空気は昇温される。一方、前記気・固
分離の完了した高温の排ガスは、サイクロン３４上部か
らライン３５を経てリサイクルガスとされ、前記ライン
５２からライン８７、８８、８９に分岐されて、ライン
８７はＡ区画に、またライン８８はＢ区画に、さらにラ
イン８９はＣ区画に滞留する低品位炭２０の粒子を予備
乾燥するようになっている。

【００６０】一方、後述する流動層３０の上部から排出
される高温ガスに含まれてキャリーオーバーする微粉炭
は、流動層３０の上部に配設されたライン３３経てサイ
クロン３４で気・固分離され、分離ガスはライン３５を
経てリサイクルガスとされ、前記ライン８７の途中に合
流されて前記リサイクルガスとブロワ５５からの昇温空
気は混合され、両方の混合後のガス温度は適宜な温度、
例えば１００〜３００℃になるように調整された後、横
置型流動層１００のＡ区画の底部から供給されてライン
２８を介して送給されてきた貯蔵ホッパ２５からの未乾
燥の低品位炭２０の粒子を予備乾燥するようになってい
る。この場合、横置型流動層１００に導入される高温ガ
ス温度は、Ａ区画、Ｂ区画およびＣ区画の順に高くなる
ようにすることが望ましい。

【００６１】同様にライン５２から分岐してＢ区画に供
給される高温ガスは、Ａ区画から多孔板９５上を移動し
てきた未乾燥の低品位炭２０の粒子を予備乾燥するので
ある。さらにライン５２から分岐してＣ区画に供給され
る高温ガスは、Ｂ区画から多孔板９５上を移動してきた
未乾燥の低品位炭２０の粒子を予備乾燥した後、ロータ
リバルブ６３を回動させて流動層３０側に適宜送給され
るようになっている。

【００６２】前記各ライン８７、８８、８９には横置型
流動層１００内に送給されてきた低品位炭２０の粒子を
その各区画Ａ、Ｂ、Ｃ毎に流動化状態を最適な流動状態
に保持させるために、バルブ９０、９１、９２が配設さ
れている。当該バルブ９０、９１、９２は、特に傾斜さ
れた多孔板９５上をＡ区画からＣ区画に向かって移動す
る低品位炭２０の粒子保有量、換言すれば、各区画毎の
圧力損失が極端に大きくならないように、自動的に開度
をコントロールして圧力損失を所望の値に保持するよう
なコントロールバルブが望ましい。そして、さらにＡ区
画からＣ区画に向かって移動する低品位炭２０の粒子保
有量を制御するために、仕切板９３、９４に配設された
粒子通過用の開口部を適宜調整するようになっている。

【００６３】横置型流動層１００では、各区画毎の底部
に吹き込まれた高温ガスによって当該貯蔵ホッパ２５か
ら送給されてきた低品位炭２０の粒子は流動化しながら
Ａ区画からＣ区画に向かって移動するのである。その移
動の間に、低品位炭２０の粒子とガス側間で熱の授受が
行なわれて、低品位炭２０の表面に付着した水分と表面
に比較的近い部分に位置するキャピラリ水が除去される
のである。

【００６４】横置型流動層１００内の温度は、低品位炭
２０の予備乾燥（主に表面水分の除去）に必要な温度
で、余り高くする必要はなく、少なくとも常圧での水の
沸点１００℃以上であればよい。１００℃以下では低品
位炭２０の滞留量がかなり多くなり圧力損失が増大する
ためであり、逆に、３００℃以上では流動層３９の持ち
出し顕熱が大きくなり熱損失の一因となるため、１００
〜３００℃、好ましくは１５０〜２５０℃とすることが
望ましい。

【００６５】予備乾燥の完了した低品位炭２０の粒子
は、横置型流動層１００からロータリバルブ６３を介し
て流動層３０に供給される。そして、流動層３０の底部
に供給された低品位炭２０の粒子流動化用の高温ガス
（４００〜７５０℃）によって予備乾燥の完了した低品
位炭２０の粒子の急速加熱乾燥が行なわれる。この急速
加熱の過程でタール分がガス状物質となって揮発しない
ように極力高速とすることが必要である。この急速加熱
の過程で低品位炭２０の熱分解が行なわれるが、この熱
分解で生じる石炭中のタール分が液状で存在し得る温度
が必要である。この点を参酌して流動層３０の流動層温
度は３３０〜４００℃とすることが望ましい。このよう
な急速加熱により、低品位炭２０の含水率は０．０５〜
４ｗｔ％まで除去される。除去された低品位炭２０の粒
子は、基本的には冷却用流動層３８内で一定の滞留時間
を経た後、溢流管３６を介して次工程の冷却用流動層３
８に送られる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明ではつぎのような利点がある。すなわち、 固形廃棄物を高温高圧の反応器で反応処理した低発
熱量の反応生成スラリに、高発熱量の補助燃料を混合し
て全体的に高発熱量を有した混合スラリが得られるた
め、得られる当該混合スラリの利用範囲が大幅に広が
る。 反応器の底部から固形廃棄物スラリを攪拌混合する
不活性ガスの導入により、脱炭酸反応によって生じた炭
酸ガスの分圧が低下するため、より一層脱炭酸反応が促
進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１のブロックフローチャー
トである。

【図２】本発明に係る実施例２のブロックフローチャー
トである。

【図３】本発明に係る実施例３のブロックフローチャー
トである。

【符号の説明】

１ 熱風発生炉 ２、３ ライン １０ 固形廃棄物 １２ 乾式粉砕機 １３ 破砕機 １４ 異物分離器 １６ 脱水装置 １８ スラリ供給槽 １９ スラリポンプ ２０ 低品位炭 ２１ ライン ２２ 乾式粉砕機 ２３ ベルトコンベア ２４ 噴流層 ２５ 貯蔵ホッパ ２６ ロータリバルブ ２７、２８ ライン ２９、３４、４４ サイクロン ３０ 流動層 ３１、３３、３５、３７、４１、４２、４３、４６ ラ
イン ４８、５２、５４、５６、８７、８８、８９ ライン ３６、４０ 溢流管 ３８ 冷却用流動層 ６２ 貯蔵槽 ６４ ロータリバルブ ６６ 計量槽 ６８ スラリ槽 ７０ ＣＷＭ送給用ポンプ ７２ 予熱装置 ７４ 反応器 ７６ 冷却器 ７８ 脱水装置 ８０ 湿式粉砕機 ８２ 混合装置 ８４ 混合スラリ ８６ 製品タンク ８７、８８、８９ ライン ９０、９１、９２ バルブ ９３、９４ 仕切板 ９５ 多孔板 １００ 横置型流動層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固形廃棄物を適宜な粒度に乾式粉砕した
   後適宜な水分濃度に調整してできた固形廃棄物スラリに
   アルカリ性物質を添加し、反応器にて高温高圧の反応条
   件下で反応させて得られた反応生成スラリと、亜瀝青
   炭、褐炭、亜炭などの低品位炭を予め適宜な粒度に微粉
   砕した後、予備乾燥工程で低温ガスによって当該石炭表
   面の付着水分を除去する乾燥を行ない、引続く乾燥工程
   で高温ガスによる急速加熱を行ない、さらに、冷却工程
   で前記乾燥工程那中に滲み出した石炭中のタール分で石
   炭表面の多孔部分を覆って改質した改質炭をスラリ槽に
   搬送し、水と混合して得られた改質石炭スラリと前記反
   応生成スラリとを混合して反応生成混合スラリを得るよ
   うにしたことを特徴とする固形廃棄物スラリの改良法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の反応生成混合スラリを構
   成する改質炭スラリと反応生成スラリとの重量比を、約
   ６〜８対０．５〜２の範囲としたことを特徴とする固形
   廃棄物スラリの改良法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のアルカリ物質を少なくと
   も固形廃棄物スラリに含まれるハロゲン化合物の化学等
   量以上を供給するようにしたことを特徴とする固形廃棄
   物スラリの改良法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の反応器内に予備処理した
   固形廃棄物スラリを供給して反応処理を行なう際に、当
   該反応器の底部から吹き込んだ不活性ガスにより当該反
   応器内の固形廃棄物スラリを攪拌混合するようにしたこ
   とを特徴とする固形廃棄物スラリの改良法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の予備乾燥工程に流動層、
   傾斜流動層および移動層の内１つまたは組合わせて用
   い、乾燥工程および冷却工程には流動層を用いるように
   したことを特徴とする固形廃棄物スラリの改良法。
6. 【請求項６】 請求項１記載の反応生成スラリを次工程
   のフラッシュドラムにおいてフラッシュさせて、気・液
   に分離させて得られた反応生成スラリに、請求項１記載
   の改質炭スラリと混合させた後、ノニオン系の分散剤を
   添加して高濃度の反応生成スラリを得るようにしたこと
   を特徴とする固形廃棄物スラリの改良法。
7. 【請求項７】 請求項１記載の反応器内で固形廃棄物ス
   ラリの反応処理を行なう際に、当該反応器の底部から吹
   き込んだ不活性ガスにより当該反応器内の固形廃棄物ス
   ラリを攪拌混合するようにしたことを特徴とする固形廃
   棄物スラリの改良法。