JPH1054542A - ごみの乾留焼却方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 都市ごみなどのごみを乾留して得られる乾留
炭の収率を高め、良質の固形燃料を得ること。 【解決手段】 都市ごみおよびその乾留生成物（乾留
炭）の燃焼排ガス処理で回収した塩化物をごみ乾留時の
添加薬品として使用するものであり、都市ごみを乾留炉
（ごみ焼却炉４）で乾留処理して乾留炭と乾留ガスを生
成し、生成した乾留炭を乾留炭分離器１２で焼却炉流動
媒体と分離し、都市ごみおよび乾留生成物の燃焼排ガス
中の塩化水素を供給管３３から供給されるカルシウム化
合物（石灰、消石灰など）に吸収させて生成した塩化カ
ルシウムを飛灰としてバグフイルタ６で回収する。回収
飛灰の水抽出液の一部を散布管４５から乾留前の都市ご
みに混合し、吸湿させて浸透させれば乾留炭の収率を高
めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物処理装置に
係わり、特に都市ごみなどのごみから乾留炭を生成して
燃料に転じるのに好適な都市ごみの乾留焼却方法と装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみを燃料として見た場合、低品位
の燃料であり、発熱量が低く、品質の変動が激しい上に
腐敗して悪臭を発するなどという欠点を有する。都市ご
みの燃料としての欠点を緩和する方法として都市ごみを
選別、乾燥、粉砕、調整及び成形加工を順次行うことで
固形化燃料を製造する方法がある。この方法は、産業ご
みのように一定規格のごみ処理の場合には有効である。
しかし、都市ごみの場合、加工可能なごみ質の範囲が狭
くて選別に労力を要し、加工も容易ではないという欠点
がある。

【０００３】都市ごみの燃料としての欠点を緩和する別
の方法として、都市ごみをまず乾留して、生成した乾留
ガスと乾留炭を陶器などの残滓から分離した後に燃料と
して燃焼させる方法がある。乾留前に比較して、残滓の
分離が容易になるという長所、乾留処理でごみの品質変
動が少なくなるという長所がある。

【０００４】乾留ガスと乾留炭を分離して燃焼させる場
合には、また、さらに乾留ガス中の油などの可燃分を分
離して燃焼させる場合には、高発熱量の高品位燃料を分
離して得ることも可能である。また、乾留ガス中の油を
分離することよりも乾留ガスと乾留炭の分離の方が容易
であり、この場合は乾留ガスを冷却することもない。し
かも乾留炭の貯蔵、運搬が容易である。都市ごみの乾留
生成物のうち、乾留炭の収率を高めることが好ましい。

【０００５】一般に有機化合物を乾留する場合に、単に
有機化合物を加熱するだけでも炭化が進行する。主に温
度５００℃までの加熱で脂肪族炭化水素結合の切断によ
る乾留ガス生成と、温度５００℃以上での芳香族炭化水
素の生成と炭化の進行、水性ガス化反応による炭素の侵
食が生じる。

【０００６】有機化合物を含む原料物質からの乾留炭の
収率は、ほぼ、原料物質によって決まる。人為的に乾留
炭の収率を高めるには、実用に適さないほど遅く昇温し
て原料物質の重縮合を進めながら乾留する方法または薬
品を用いて分子の重縮合を進める方法があるが、いずれ
の方法も従来の都市ごみ乾留炉で実施するのは容易でな
く、実用的なものはなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した都市ごみなど
のごみを乾留する従来技術を用いる場合には、一般に乾
留炭よりもタールの混合したガス状の生成物が多く生成
するので、分離、貯蔵、運搬が容易でないという問題が
あった。本発明の課題は、都市ごみなどのごみを乾留し
て得られる乾留炭の収率を高め、良質の固形燃料を得る
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、次
の構成で解決される。すなわち、ごみを乾留処理して乾
留炭を製造するごみの乾留焼却方法において、ごみの燃
焼により生成した排ガス中にカルシウム化合物を供給
し、生成した塩化カルシウムを焼却前のごみに添加する
ごみの乾留焼却方法、または、ごみを乾留処理して乾留
炭を製造するごみ焼却炉を備えたごみの乾留焼却装置に
おいて、ごみ焼却炉の排ガス煙道に接続されたカルシウ
ム化合物を供給管とカルシウム化合物を供給された排ガ
ス中の飛灰に回収する飛灰回収器と飛灰回収器で回収さ
れた飛灰に水を供給して、飛灰中の水溶成分を抽出する
水抽出器と該水抽出器で得られた抽出液を焼却前のごみ
に供給する抽出液供給管を備えたごみの乾留焼却装置で
ある。

【０００９】本発明はごみ（以下、都市ごみを例に説明
する。）およびその乾留生成物の燃焼排ガス処理で回収
した塩化物をごみ乾留時の添加薬品として使用すること
に特徴がある。

【００１０】つまり、都市ごみを乾留炉（ごみ焼却炉）
で乾留処理して乾留炭と乾留ガスを生成し、生成した乾
留炭と乾留ガスを分離して処理する装置において、都市
ごみおよび乾留生成物の燃焼排ガス中の塩化水素をカル
シウム化合物（石灰、消石灰など）に吸収させて生成し
た塩化カルシウムを飛灰として回収する排ガス処理装置
を設け、回収飛灰の一部を乾留する都市ごみに混合し、
吸湿させて浸透させれば乾留炭の収率を高めることがで
きる。

【００１１】塩化カルシウムの都市ごみ燃焼炉への添加
の効果を高めるには、良質の乾留炭が得られる素材に集
中して添加するのが好ましく、具体的には、都市ごみの
焼却炉を１次燃焼室と２次燃焼室に分割し、１次燃焼室
の運転を酸素不足状態と酸素過剰状態の２種類の運転条
件のいずれかで運転し、酸素不足状態で運転する場合に
はごみに回収飛灰を添加して乾留し、乾留炭を回収す
る。また１次燃焼室を酸素過剰状態で運転する場合には
ごみに飛灰を添加しないまま焼却し尽くす。

【００１２】さらに、生成した乾留炭の粉砕装置と水抽
出装置を設け、乾留炉で生成した乾留炭を粉砕し、塩化
物を水抽出して除去すれば高発熱量で、塩素と硫黄を含
有しない高品質の燃料を得ることも可能である。この乾
留炭抽出液は焼却前のごみに添加すると塩化カルシウム
の都市ごみ燃焼炉への添加の効果を高めることもでき
る。

【００１３】また、ごみの焼却で生成した排ガス中にカ
ルシウム化合物を添加した後に、排ガスから回収した飛
灰を水抽出し、前記水抽出液を乾留前のごみに添加する
ことにより塩化カルシウムの都市ごみ燃焼炉への添加の
効果を高めることもできる。

【００１４】石炭のようには炭化の進んでない有機化合
物を炭化し、乾留炭を製造するのに化合物中の塩素およ
び添加した無機塩化物である塩化亜鉛、塩化カルシウム
ならびにカリウム塩が乾留炭の製造に効果があることが
よく知られている。

【００１５】例えば、木材の乾留時にあらかじめ塩化亜
鉛を含浸処理すればタールを発生せずに乾留されること
が報告されている。単なる塩化物ではこのような効果は
なく、例えば、塩化ナトリウムに効果あると記載されて
いる例は見当たらない。この効果は前世紀からの製造現
場での経験で得られた知識として知られており、これら
薬品を用いて製造した乾留炭は骨炭と共に現代の活性炭
と同じ用途に使用されていた。

【００１６】前記乾留炭製造時の反応機構は明確ではな
いが、塩化亜鉛と塩化カルシウムはその分子構造から推
測すると水分子を除去する脱水剤として作用し、カリウ
ム塩は酸化剤もしくは触媒として作用しているといわれ
ている。しかし、塩化カルシウムを用いた乾留は活性炭
製造技術では知られていない。

【００１７】本発明者はごみ焼却で生成する排ガス中に
塩素が存在することから、これにカルシウム化合物を添
加するとごみ焼却プロセス内で塩化カルシウムが得られ
ることに着目して本発明に到達したものである。

【００１８】すなわち、都市ごみ中には塩素が塩化ナト
リウムもしくは有機塩素化合物の形で０．１％から２％
まで含まれ、結果としてごみ焼却灰中に塩化カルシウム
が数％から数十％含まれる。カリウム塩は多い場合でも
１％程度である。塩化カルシウムは潮解性があるのでご
み焼却灰をごみに混合するだけで容易に湿気のあるごみ
の中に溶けて浸透する。

【００１９】本発明者が植物繊維乾留における塩化カル
シウムの添加効果を試験した結果によれば、パルプの温
度５００℃、１時間の加熱による乾留で塩化カルシウム
を０．２％添加すれば乾留炭収率が１．５倍に、１％添
加すれば２．１倍になり、著しく乾留炭収率が向上する
ことが分かった。

【００２０】植物繊維乾留における塩化カルシウムの添
加効果の機構としては古典化学で言われるように単に脱
水性だけの機能では説明し難く、脂肪族炭化水素が脱水
素反応で芳香族炭化水素に変わる触媒反応の触媒として
作用していると考えられる。

【００２１】本発明は上記した塩化カルシウムの効果に
基づき、都市ごみおよび乾留生成物燃焼の排ガス処理で
塩化カルシウムが得られることに着目し、都市ごみの焼
却で得た塩化カルシウムを用いて乾留炭収率を高める都
市ごみ乾留装置に関するものである。

【００２２】都市ごみ中には塩素が有機塩素化合物と無
機塩素化合物の両方の形で含まれ、片方だけの形で含ま
れることは殆どない。通常、有機塩素化合物と無機塩素
化合物が半々の割合で含まれることが多い。乾留すると
有機塩素化合物は殆ど乾留ガス中に移行し、無機塩素化
合物の一部も乾留ガス中に移行する。燃焼させると有機
塩素化合物と無機塩素化合物の両方が塩化水素に転じて
排ガス中に移行する。排ガス中の塩化水素は添加した石
灰または消石灰により塩化カルシウムに転じ、バグフィ
ルタで回収される。

【００２３】回収した塩化カルシウムの量には限りがあ
り、また都市ごみの全てが乾留炭製造に適しているわけ
ではない。都市の商業地域から出されるごみ中には塩化
物が少なく、乾留炭の製造が比較的容易な紙屑が多いの
で、このごみに選択的に塩化カルシウムを含む飛灰を添
加すれば効果的に乾留できる。

【００２４】例えば、ごみ焼却炉を酸素不足状態と酸素
過剰状態の２種類の運転条件のいずれかで運転し、紙屑
の多いごみの場合には、ごみに回収飛灰（ごみ焼却炉排
煙処理装置のバグフィルタから回収する）を添加して酸
素不足状態で燃焼させて乾留し、乾留炭を回収し、ま
た、生ごみが多い場合など、乾留炭製造に適したごみを
焼却させる場合は、ごみに飛灰を添加しないまま供給し
て焼却し尽くせば、比較的良質の乾留炭の収率の高い乾
留炭を製造できる。

【００２５】焼却炉でごみをまず酸素不足状態で燃焼さ
せる場合には必然的に都市ごみの焼却炉を１次燃焼室と
２次燃焼室に分割し、２次燃焼室で完全燃焼させる必要
がある。

【００２６】乾留炭を水洗すれば乾留に使用した塩化カ
ルシウムが溶出して乾留炭の塩素含有量が低減し、より
良質の燃料として回収できる。塩素は塩化カルシウムの
水溶液として回収される。回収した水溶液を都市ごみに
添加すればより多量の塩化カルシウムを含浸し、塩化カ
ルシウムを繰り返し使用することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明になる都市ごみ乾留装置の一実施例のフロ
ーを図１に示す。図１において都市ごみ乾留装置のフロ
ーは従来の都市ごみ焼却装置と同じく、ごみ焼却炉４、
排熱回収ボイラ５及びバグフィルタ６などから構成され
る。

【００２８】図１においてパルプごみピット１と厨介ご
みピット２からのゴミはごみ搬送ライン３１を経由して
ごみホッパ３に一旦蓄えられ、ごみホッパ３からごみ焼
却炉４に投入され、ごみ焼却炉４に投入されたごみは焼
却されて発生した排ガスは燃焼排ガス煙道３２から排熱
回収ボイラ５に入り、ここで蒸気を発生させて、得られ
る水蒸気は図示しない発電機などで使用される。排熱回
収ボイラ５からの排ガスには消石灰供給管３３から消石
灰粉末が添加されてバグフィルタ６に入る。

【００２９】バグフィルタ６では排ガス中の燃焼灰、ダ
イオキシンおよび重金属などがろ過されて除去され、排
ガス中の塩化水素ガスは添加された消石灰粉末に吸収さ
れて塩化カルシウムに転じて除去される。処理された排
ガスは煙道３２を経由して煙突７より大気に放出され
る。

【００３０】ごみ焼却炉４は１次燃焼室２１と２次燃焼
室２２があり、それぞれには１次燃焼空気供給管５１と
２次燃焼空気供給管５２が設けられている。１次燃焼室
２１の底部からは燃焼残さを抜き出し貯槽１１に溜め
る。また、ごみ焼却炉４の１次燃焼室２１に乾留炭を乾
留炭分離器１２に抜き出するための乾留炭抜出管３５が
設けられ、またバグフィルタ６で回収された飛灰の一部
をごみピット１に戻して散布するための抽出液散布管４
５が設けられていることが本実施例の特徴である。な
お、乾留炭分離器１２内で分離された流動媒体は戻り配
管３６で焼却炉４に返送される。

【００３１】ごみ処理場に搬入された都市ごみは回収地
域によって異なるピットに投入する。住宅地から回収さ
れる厨介の多いごみは厨介ごみピット２に投入され、オ
フィス街から回収される紙の多いごみはパルプごみピッ
ト１に投入される。厨介ごみは発熱量が低くて部分燃焼
による乾留炭製造が難しいので、ごみ投入量と空気量の
調整で１次燃焼室２１でほぼ完全燃焼させる。一方、パ
ルプごみは部分燃焼で容易に乾留炭になるので、１次燃
焼室２１で部分燃焼させて乾留炭を製造する。

【００３２】本実施例では、パルプごみピット１のパル
プごみに予めバグフィルタ６で回収した飛灰から回収し
た塩化カルシウムを主体とする抽出液を散布して、ごみ
乾留時における乾留炭収率を高める。本実施例では前記
塩化カルシウムを主体とする抽出液を散布しているが、
飛灰を散布するだけでも乾留炭収率向上の効果が得られ
る。パルプごみに散布された飛灰は塩化カルシウムを数
％〜数十％含有するが、塩化カルシウムは吸湿性が強い
ので、飛灰はごみの中の水分あるいは大気中の水分を吸
って液状化し、パルプごみの中に浸透して分散される。

【００３３】１次燃焼室２１で部分燃焼して生成した乾
留炭は軽いのでごみ焼却炉４内の流動層（図示せず）の
上側から流動媒体とともに抜き出され、乾留炭分離器１
２で分離された後に粉砕器１３で粉砕され、粉炭として
乾留炭貯槽１４に貯蔵される。粉炭は高発熱量の燃料と
して使用できるだけでなくバグフィルタ６におけるダイ
オキシン除去の吸着剤として使用でき、また排水処理の
吸着剤としても使用できる。１次燃焼室２１の構造に
は、昭和５０年代に本出願人らが開発した都市ごみの熱
分解油化プラントの分解炉がそのまま使用できる。

【００３４】標準の都市ごみを解砕して水分の一部を汚
水として分離した後の都市ごみ５０ｔ／ｄの処理で発熱
量６，０００ｋｃａｌ／ｋｇの乾留炭が１１．５ｔ／ｄ
の割合で回収可能である。本実施例による塩化カルシウ
ム処理で１．５倍に収率が向上すれば１７ｔ／ｄの乾留
炭が回収されることになる。

【００３５】乾留炭を回収した後の部分燃焼ガス中に
は、一酸化炭素の他に炭化水素が未燃分として含まれる
ので、２次燃焼空気供給管５２から２次燃焼空気を添加
した後に２次燃焼室２２で完全燃焼させ、排熱回収ボイ
ラ５で熱回収する。

【００３６】ごみの燃焼ガス中には有害な塩化水素が含
まれるので、消石灰供給管３３から消石灰を添加した後
にバグフィルタ６で反応させ、塩化カルシウムに転じて
燃焼煤塵とともに飛灰として回収する。飛灰は飛灰抜出
管３８を経由して、一旦、飛灰貯槽１５に貯留された後
に、飛灰搬送管３９から水抽出器１６に送られ、ここで
供給管４３からの水が添加され、飛灰中の塩化カルシウ
ムを含む可溶成分の一部が抽出液として回収され、抽出
液は一旦、抽出液貯槽１８に蓄えられる。抽出液貯槽１
８中の抽出液は抽出液散布管４５からパルプごみピット
１に搬送され、乾留炭の収率向上剤として利用する。

【００３７】一方、飛灰を含むスラリは搬送管４２から
セメント固化器１７に送られ、セメント供給管４０から
供給されるセメントと混合されたる。その後セメントと
の混合物は押し出され、造粒物搬送管４４から造粒物貯
槽１９に送られ、造粒物にして廃棄される。抽出液は乾
留炭の収率向上剤として利用する。図示していないが、
乾留炭の粉砕器１３出口の乾留炭搬送管３７は飛灰の水
抽出器１６に接続する構成とすることで、粉砕乾留炭に
含まれる塩化カルシウムを抽出してパルプごみピット１
に搬送することもでき、この構成によっても乾留炭の塩
素含有量が提言し、より良質な燃料が得られる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、都市ごみ乾留時に乾留
炭収率向上のために添加する薬品を都市ごみ乾留および
燃焼システムのなかで入手できるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明になる都市ごみを乾留装置の一実施例
を示すフロー図である。

【符号の説明】

１ パルプごみピット ２ 厨介ごみピ
ット ３ ごみホッパ ４ ごみ焼却炉 ５ 排熱回収ボイラ ６ バグフィル
タ ７ 煙突 １１ 燃焼残さ
抜き出し貯槽 １２ 乾留炭分離器 １３ 乾留炭の
粉砕器 １６ 水抽出器 １７ セメント
固化器 １８ 抽出液貯槽 １９ 造粒物貯
槽 ２１ １次燃焼室 ２２ ２次燃焼
室 ３１ ごみ搬送ライン ３２ 煙道 ３３ 消石灰供給管 ３５ 乾留炭抜
出管 ３６ 流動媒体は戻り配管 ３７ 乾留炭搬
送管 ３９ 飛灰搬送管 ４０ セメント
供給管 ４２ スラリ搬送管 ４４ 造粒物搬
送管 ４５ 抽出液散布管 ５１ １次燃焼空気供給管 ５２ ２次燃焼
空気供給管

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｊ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ごみを乾留処理して乾留炭を製造するご
   みの乾留焼却方法において、 ごみの燃焼により生成した排ガス中にカルシウム化合物
   を供給し、生成した塩化カルシウムを焼却前のごみに添
   加することを特徴とするごみの乾留焼却方法。
2. 【請求項２】 ごみの焼却で生成した乾留炭および／ま
   たは排ガスから回収した飛灰を水抽出し、前記水抽出液
   を乾留前のごみに添加することを特徴とする請求項１記
   載のごみの乾留焼却方法。
3. 【請求項３】 ごみの焼却炉を１次燃焼室と２次燃焼室
   に分割し、１次燃焼室の運転を酸素不足状態と酸素過剰
   状態の２種類の運転条件のいずれかで運転可能とし、１
   次燃焼室を酸素不足状態で運転する場合には、乾留前の
   ごみに排ガスから回収した飛灰の抽出液を添加し、１次
   燃焼室を酸素過剰状態で運転する場合には、乾留前のご
   みに排ガスから回収した飛灰の抽出液を添加しないまま
   焼却し尽くすことを特徴とする請求項１または２記載の
   ごみの乾留焼却方法。
4. 【請求項４】 ごみを乾留処理して乾留炭を製造するご
   み焼却炉を備えたごみの乾留焼却装置において、 ごみ焼却炉の排ガス煙道に接続されたカルシウム化合物
   の供給管とカルシウム化合物を供給された排ガス中の飛
   灰に回収する飛灰回収器と飛灰回収器で回収された飛灰
   に水を供給して、飛灰中の水溶成分を抽出する水抽出器
   と該水抽出器で得られた抽出液を焼却前のごみに供給す
   る抽出液供給管を備えたことを特徴とするごみの乾留焼
   却装置。
5. 【請求項５】 ごみ焼却炉で得られた乾留炭を取り出し
   て粉砕する乾留炭粉砕器と該粉砕乾留炭に水を供給して
   乾留炭から排ガス中の水溶性成分を抽出する水抽出器と
   該水抽出器で得られた抽出液を焼却前のごみに供給する
   抽出液供給管を備えたことを特徴とする請求項４記載の
   ごみの乾留焼却装置。
6. 【請求項６】 ごみの焼却炉を１次燃焼室と２次燃焼室
   に分割し、１次燃焼室を乾留炭の製造が可能な酸素不足
   状態で運転可能な構成あるいは酸素過剰状態で運転可能
   な構成とし、２次燃焼室をごみの完全燃焼が可能な構成
   とすることを特徴とする請求項４または５記載のごみの
   乾留焼却装置。