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JP2003320359A - 有機性廃棄物の熱分解方法及び装置 - Google Patents

有機性廃棄物の熱分解方法及び装置

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JP2003320359A
JP2003320359A JP2002127886A JP2002127886A JP2003320359A JP 2003320359 A JP2003320359 A JP 2003320359A JP 2002127886 A JP2002127886 A JP 2002127886A JP 2002127886 A JP2002127886 A JP 2002127886A JP 2003320359 A JP2003320359 A JP 2003320359A
Authority
JP
Japan
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gas
organic waste
pyrolysis
rotary cylinder
heating pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002127886A
Other languages
English (en)
Inventor
Takusen Ito
拓仙 伊藤
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Advance KK
Original Assignee
Advance KK
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Publication date
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
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    • Y02P20/10—Process efficiency
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    • Y02P20/141—Feedstock
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機性廃棄物を熱分解することにより良質な
燃料を作る。 【構成】 熱分解用回転筒体の―端から供給された有機
性廃棄物を他端から排出する間に、その有機性廃棄物を
熱分解用回転筒体内部に装備された加熱管により間接加
熱し、熱分解させる熱分解用回転筒体と熱分解ガスを高
温水性ガス反応により良質な可燃ガスに転換するガス改
質室とからなる。また、熱分解用回転筒体の熱分解ガス
出口部に集塵用サイクロンを設け、更に集塵用サイクロ
ンで集塵したタールや粉じんを熱分解用回転筒体の投入
機に戻し、新たに投入する有機性廃棄物と混ぜ合わせて
熱分解用回転筒体に投入し、再び熱分解するシステムと
した有機性廃棄物の熱分解装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は下水汚泥、し尿汚
泥、食品汚泥、生ごみ、紙類、プラスチックなどの有機
性廃棄物を熱分解、改質の工程を経て燃料ガスを製造す
る方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】有機廃棄物を熱分解す
るに方法としては、熱分解用回転筒体を外部から加熱す
る方法や熱分解用回転筒体に加熱管を装備し、加熱管に
内装したバーナにより加熱管を加熱し、加熱管の輻射熱
により有機性廃棄物を熱分解するといった方法があっ
た。
【０００３】ところが熱分解用回転筒体を外部より加熱
すると、熱歪みによって回転筒体の両端に設けられたシ
ールに間隙が生じるという問題点がある。
【０００４】シールに間隙が生じると熱分解用回転筒体
が正圧の場合、間隙から熱分解ガスが噴き出し火災や爆
発の危険性があり、他方で負圧の場合は間隙から空気を
吸い込み、火災や爆発の危険があるのである。
【０００５】また、熱分解用回転筒体内にバーナを内装
した加熱管をもって内部より加熱する方法には加熱管に
内装したバーナの燃料消費量が非常に多い等の問題があ
った。
【０００６】有機性廃棄物の熱分解は主に熱分解後の残
渣である炭の肥料・土壌改良材などへの有効利用を目的
になされており、熱分解ガスの有効利用は計りずらいも
のであった。その理由としては、熱分解ガスには多量の
タールや粉じんが含まれていること、プラスチックの熱
分解ガスには有害ガスである塩化水素が含まれているこ
となどがあげられる。
【０００７】上記の理由により熱分解ガスは脱臭室(ガ
ス燃焼室とも言う)にて燃焼され、粉じんや塩化水素を
除去した後、大気放散するという処分方法が採られてい
る。
【０００８】また熱分解ガスに含まれる粉じんや塩化水
素の濃度が低い場合には、廃熱ボイラ、温水ボイラ、空
気加熱器などを脱臭室の後流に装備し、熱回収を計って
いた。
【０００９】いずれにしても熱分解用回転筒体で生成し
た熱分解ガスは脱臭室で焼却処理されており燃焼によっ
て生成するダイオキシン類の発生は免れないものであっ
た。それゆえ熱分解用回転筒体は焼却炉としての範疇で
法規制がなされている。
【００１０】焼却によって発生する猛毒のダイオキシン
類は、塩化水素、未燃カーボン、空気の三要素によって
生成されると考えられている。そこでダイオキシン類対
策としては熱分解ガス中の塩化水素を除去する方法、未
燃カーボンの主体であるタール・煤・炭化水素を除去す
る方法等が講じられている。
【００１１】しかしダイオキシン類を完全に除去できる
装置・方法は存在しない。ダイオキシン類の発生を抑制
するには、熱分解ガスを炭化水素の含まないガスに改質
する以外にはないからである。
【００１２】そこで本発明は上述の従来例の様々な問題
点を解決することが可能な有機性廃棄物の熱分解方法及
び装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明はガ
ス改質室にて改質された高温改質ガスを熱分解用回転筒
体に内装した加熱管内に流し、加熱管の輻射熱によって
有機性廃棄物を熱分解するというものである。
【００１４】高温改質ガスを利用するが故に熱分解用回
転筒体の燃料消費を低減することが可能となるのであ
る。
【００１５】請求項２記載の発明は、有機性廃棄物を―
端から受け入れ他端から排出する熱分解用回転筒体に高
温改質ガスを内部に通した加熱管を内装し、加熱管の輻
射熱を利用し有機性廃棄物を熱分解する装置である。
【００１６】高温改質ガスを利用するが故に熱分解用回
転筒体の燃料消費を低減することが可能となるのであ
る。
【００１７】請求項３記載の発明は高温改質ガスの廃熱
を利用した廃熱ボイラによって高温蒸気を作り、この高
温蒸気を熱分解中の熱分解用回転筒体に吹き込むように
したものである。
【００１８】高温蒸気と熱分解ガスが接触することによ
り、下記の表１記載の水性ガス反応が起こり、タール及
び煤は一酸化炭素と水素に分解される。また、熱分解ガ
スは炭素生成率が抑制されて、―酸化炭素及び水素と水
素リッチの低級炭化水素ガスが主体となる。
【００１９】
【表１】
【００２０】かように熱分解ガスの炭素生成率が抑制さ
れることからダイオキシン類の発生を抑制することが可
能となるのである。尚、有機性廃棄物の熱分解は熱分解
用回転筒体内の温度が約３００℃以上で起こり、熱分解
ガスが発生する。また水性ガス反応には４００℃以上の
高温蒸気が必要である。
【００２１】請求項４記載の発明は、熱分解用転筒体に
て製造した熱分解ガスをガス改質室内の加熱管の内部を
通し、この加熱管を外側より加熱することにより、熱分
解ガスをさらに良質なガスに改質することを特徴とす
る。水性ガス反応を起こした熱分解ガスを加熱管に通
し、熱分解ガスの温度を約８００℃以上に上げることに
よって水性ガス反応を促進させる。これにより炭化水素
は完全に一酸化炭素と水素にに改質されることになる。
故にこの改質ガスを燃焼させてもダイオキシン類は一切
生成しない良質な燃料となるのである。
【００２２】請求項４記載の発明は有機性廃棄物から良
質な燃料を製造する有機性廃棄物の熱分解方法であって
請求項５記載の発明は請求項４記載の発明を実現した装
置の構造である。
【００２３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において加熱管にニッケル等の触媒を充填するもので
ある。これにより加熱管のみの場合の水性ガスの最適反
応温度は１３００から１４００℃であるのに対し、８０
０〜９００℃に下げることができ加熱管の長寿命化と省
エネルギー化が計られるものである。
【００２４】請求項７記載の発明は、請求項１、２及び
３記載の発明である高温蒸気を利用した熱分解用回転筒
体(回転熱分解室とも言う)と、請求項４、５及び６記載
の発明であるガス改質室に、―酸化炭素を水素に転換す
る―酸化炭素転換室(公知)を付加することによって可能
にした有機性廃棄物から水素燃料を製造する方法であ
る。
【００２５】有機性廃棄物には塩素が含まれていること
が多く、有機性廃棄物を熱分解すると塩化水素ガスに変
わり、熱分解ガスに含まれてガス改質室側に排出され
る。塩化水素ガスは有害ガスとしての排出基準があり、
大気中に排出する塩化水素ガスの濃度は排出基準以下に
する必要があることは言うまでもないが、塩化水素ガス
は腐食性が強く、装置の寿命を考えると早い段階で除去
する必要がある。そこで請求項８記載の発明は、塩化水
素ガス除去装置を熱分解用回転筒体とガス改質室の間に
配備し、熱分解時に発生する塩素ガスを早い段階で除去
することによって装置全体の延命化を計ったのである。
【００２６】また、請求項８記載の発明によれば塩化水
素除去装置内に加熱管を通すことによって、塩化水素ガ
ス除去剤を加熱し、除去効率を上げるのと同時に、熱分
解用回転筒体よりガス改質室側へ熱分解ガスと同伴する
タール分を熱分解することが可能となる。更には粉じん
を捕捉することも可能となるのである。
【００２７】有機性廃棄物には、塩素を含まないものや
含んでいても微量で排出基準以下で、かつ腐食性も問題
にならないものも多々あり、これら有機性廃棄物には、
塩化水素除去装置は不要であるが、熱分解用回転筒体で
の熱分解時、熱分解ガスに同伴するタールや粉じんが加
熱管を閉塞する恐れがある。請求項９記載の発明は、熱
分解用回転筒体の熱分解ガス出口に集塵用サイクロンを
設置し、加熱管に入る前にダールや粉じんを捕捉するも
のである。
【００２８】請求項１０記載の発明は捕捉したタール及
び粉じんを有機性廃棄物の熱分解用回転筒体の投入機側
に戻し、新たに投入する有機性廃棄物と混ぜ合わせて再
投入し、熱分解用回転筒体で再び熱分解することにより
捕捉したタールや粉じんを系外に取りだすことなしにタ
ールや粉じんの大幅な減量化を達成した集塵用サイクロ
ンの構造である。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の―実施の形態を図
１、図２に基づいて説明する。
【００３０】図１は、本発明の塩素を含む有機性廃棄物
の熱分解方法とその装置を示すフロー図であり、図２は
本発明の塩素含有量の少なく粉じんが飛散しやすい有機
性廃棄物の熱分解方法とその装置を示すフロー図であ
る。
【００３１】図１において、コンべア３に乗せられた有
機性廃棄物はホッパー４に投入され、二重ダンパーの上
段ダンパー５の上面に落とし込まれる。この時、下段ダ
ンパー６は閉じた状態にある。上段ダンパー５を開き、
有機性廃棄物を下段ダンパー６の上面に落とし込む、こ
の後、上段ダンパー５を閉じ、下段ダンパー６を開き、
有機性廃棄物は二重ダンパーの下部に設けられた破砕機
７に落とし込まれる。この二重ダンパー動作は外気から
の空気の侵入をできるだけ防ぐ目的で行われる。破砕機
７に落とし込まれた有機性廃棄物は破砕機７にて破砕さ
れ、嵩を小さくした状態で、熱分解用回転筒体に取り付
けられた投入用スクリュウコンべア８に送られる。
【００３２】有機性廃棄物が熱分解用回転筒体に投入さ
れる前に熱分解用回転筒体１およびガス改質室２の内部
はバーナ等によって予熱されており、熱分解用回転筒体
の内部は３００〜７５０℃の温度に設定されており、廃
熱ボイラー９も立ち上がっており、廃熱ボイラー９で作
られた高温蒸気はすでに熱分解用回転筒体に導入された
状態にある。またガス改質室２も８００〜１３００℃に
設定されている。
【００３３】また、有機性廃棄物が熱分解用回転筒体に
入る前には誘引通風機１０を含め装置の全てが起動して
おり、熱分解用回転筒体１に投入された有機性廃棄物は
熱分解用回転筒体の出口端部に行くまでに熱分解され、
熱分解ガスは熱分解用回転筒体１を出た後、塩化水素除
去装置１１の塩化水素除去剤１２の中を通り、ガス改質
室内に設けられたガス改質室加熱管１３に入り、ガス改
質室にて８００℃以上に加熱され、再び、熱分解用回転
筒体内に設けられた熱分解回転筒体加熱管１４内を通
り、誘引通風機１０によって廃熱ボイラー９側に引き出
される。
【００３４】ガス改質室２に内装された加熱管１３と熱
分解用回転筒体１に内装された加熱管１４とは―体の管
であり、ガス改質室の加熱管内で加熱された熱分解ガス
は、改質し、熱分解用回転筒体の加熱管内を通り廃熱ボ
イラー側に引き出される。熱分解用回転筒体の加熱管と
中を流れる改質ガスは８００℃以上の高温になっており
熱分解用回転筒体内の有機性廃棄物を熱分解するに充分
な熱源となり、熱分解用回転筒体バーナ１５の熱源はも
はや不要となる。従って、常時の熱源としては、ガス改
質室に設けたバーナ１６のみとなる。
【００３５】また、ガス改質室１の加熱管１３の内部に
二ッケル触媒等の触媒２６を充填することによって熱分
解ガスの改質温度を下げることができる。
【００３６】炭化水素や若干のタール分を含む熱分解ガ
スは、水性ガス反応によって一酸化炭素と水素主体のガ
スに改質され、この改質ガスは廃熱ボイラー９を通り、
廃熱ボイラー９にて熱回収され、冷却器１９、気液分離
ドラム１８によって冷却されることによって余剰の水が
取り除かれ、さらに改質ガスに同伴する水のミスト(液
滴)は気夜分離ドラムにて取り除かれ、―端ガスタンク
２７に貯められた後、ブースター３０によって加圧圧送
し、発電機２４等の熱源となす。また、熱分解用回転筒
体バーナ１５やガス改質室バーナ１６の燃料としも使用
てきる。
【００３７】さらに改質ガスを酸化鉄を主成分とし、酸
化クロムを促進剤とした触媒を有し温度を５００℃程度
に設定した一酸化炭素転換室２３を通すことによってや
はり水性ガス反応によって一酸化炭素を水素と二酸化炭
素に転換し、二酸化炭素は水を持って溶解除去するかア
ルカリによって吸収除去することによって発電機２４や
燃料電池２６の水素燃料として使用できることから地球
温暖化防止の―助となる。
【００３８】回収した余剰の水には炭化水素やタール等
の油分や有害物質が含まれていないことからドレントラ
ム２８に貯めた後、噴霧ポンプ２９によって冷却塔１７
の噴霧ノズル３１に送り、ガス改質室バーナ排ガスの冷
却水として利用する。
【００３９】ガス改質室１のバーナ１６の排ガスは冷却
塔１７にて約２００℃に冷却された後、排気される。
【００４０】図２の発明は、熱分解用回転筒体１に集塵
用サイクロン２０を取り付け熱分解用回転筒体１より排
出する熱分解ガスに同伴する粉じんやタール分を集塵用
サイクロンにて捕捉して、加熱管での閉塞を防止する。
集塵用サイクロンで捕捉した集塵物は投入用スクリュウ
コンべア８に返し、有機性廃棄物と混合し、熱分解用回
転筒体に再投入し、再び熱分解することによって粉じん
やタール分減量化を計った。
【００４１】熱分解用回転筒体１での熱分解後の残渣
(炭化物)は熱分解用回転筒体の端物より自動的に排出す
るが、これを水冷コンべア２１によって冷却し、容器２
２に袋詰めして、肥料や土壌改良材として有効利用す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による塩素を含む有機性廃棄物の熱分
解方法とその装置を示すフロー図。
【図２】 発明による塩素含有量が少なく粉じんが飛散
しやすい有機性廃棄物の熱分解方法とその装置を示すフ
ロー図。
【符号の説明】
１ 熱分解用回転筒体 ２ ガス改質室 ３ コンべア ４ ホッパ ５ 上段ダンパー ６ 下段ダンパー ７ 破砕機 ８ 投入用スクリュウコンべア ９ 廃熱ボイラー １０ 誘引通風機 １１ 塩化水素除去装置 １２ 塩化水素除去剤 １３ ガス改質室加熱管 １４ 熱分解用回転筒体加熱管 １５ 熱分解用回転筒体用バーナ １６ ガス改質室用バーナ １７ 冷却塔 １８ 気液分離ドラム １９ 冷却器 ２０ 集塵用サイクロン ２１ 水冷コンべア ２２ 容器 ２３ 一酸化炭素転換室 ２４ 発電ボイラー ２５ 燃料電池 ２６ 触媒 ２７ ガスタンク ２８ ドレンドラム ２９ 噴霧ポンプ ３０ ブースター ３１ 噴霧ノズル
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 11/10 ＺＡＢ Ｃ０２Ｆ 11/10 ＺＡＢＺ ４Ｇ１４０ Ｃ１０Ｂ 53/00 Ｃ１０Ｂ 53/00 Ａ ４Ｈ０１２ Ｂ Ｃ１０Ｊ 3/00 Ｃ１０Ｊ 3/00 Ａ Ｆ Ｆ２３Ｇ 5/027 Ｆ２３Ｇ 5/027 Ｚ 5/14 5/14 Ｆ 5/20 5/20 Ａ 5/44 5/44 Ｚ Ｆターム(参考） 3K061 AA07 AB02 AC01 AC02 AC12 AC13 BA01 CA01 CA07 FA04 FA10 FA12 KA02 KA21 KA23 3K065 AA24 AB01 AC01 AC02 AC12 AC13 BA01 HA02 3K078 BA08 CA02 CA07 4D004 AA02 AA03 AA07 AA12 AB06 BA03 BA04 BA06 CA04 CA27 CA47 CB09 CB13 CB34 CB36 CC09 4D059 AA02 AA03 AA07 BB03 BB14 BK11 CB06 CC01 CC10 4G140 BA02 BB03 4H012 HA03 HB03 HB10

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】有機性廃棄物をそのまま、若しくは乾燥
    後、高温改質ガスを内部に通した加熱管の輻射熱により
    加熱し、熱分解する有機性廃棄物の熱分解方法。
  2. 【請求項２】高温ガスを内部に通した加熱管を内部に装
    備し、有機性廃棄物を―端から受け入れて他端から排出
    する間に有機性廃棄物を熱分解する熱分解用回転筒体よ
    り成る有機性廃棄物の熱分解装置。
  3. 【請求項３】加熱管の廃熱を利用してボイラを加熱し、
    該ボイラから発生した高温蒸気を熱分解用回転筒体に導
    入し、有機性廃棄物の熱分解の促進と水性ガス反応によ
    り熱分解ガスを製造することを特徴とする有機性廃棄物
    の熱分解方法。
  4. 【請求項４】熱分解用転筒体にて製造した熱分解ガスを
    ガス改質室内の加熱管の内部を通し、この加熱管を外側
    より加熱することにより、熱分解ガスをさらに良質なガ
    スに改質することを特徴とする有機性廃棄物の熱分解方
    法。
  5. 【請求項５】耐火断熱材を内張りした鋼板のケーシング
    であるガス改質室内に加熱管を内装し、回収した改質ガ
    スをバーナを用いて燃焼させ加熱管を加熱することを特
    徴とする有機性廃棄物の熱分解装置。
  6. 【請求項６】ガス改質室に装備した加熱管の中に二ッケ
    ル等の触媒を充填したことを特徴とする請求項５記載の
    有機性廃棄物の熱分解装置。
  7. 【請求項７】高温水蒸気を用いた熱分解室、ガス改質室
    及び―酸化炭素転換室の三室の組み合わせにより有機性
    廃棄物から水素ガスを生成する有機性廃棄物の熱分解方
    法。
  8. 【請求項８】前記熱分解用回転筒体とガス改質室との間
    に塩化水素除去装置を設け、この塩化水素除去装置の中
    に高温の改質ガスを通した加熱管を配備したことを特徴
    とする有機性廃棄物の熱分解装置。
  9. 【請求項９】熱分解用回転筒体の熱分解ガス出口部に集
    塵用サイクロンを設けたことを特徴とする有機性廃棄物
    の熱分解装置。
  10. 【請求項１０】集塵用サイクロンで集塵したタールや粉
    じんを熱分解用回転筒体の投入機に戻し、新たに投入す
    る有機性廃棄物と混ぜ合わせて熱分解用回転筒体に投入
    し、再び熱分解するシステムとした請求項９記載の有機
    性廃棄物の熱分解装置。
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