JP2008032299A - 外熱式ロータリキルンのタール除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 定期的なタール掻出し作業を不要として炉操業の効率化を図る。
【解決手段】 回転する筒状レトルト２内へ汚泥Ｍを供給し、当該レトルト２を収容する外熱室１１からの加熱によって汚泥Ｍを炭化する。外熱室１１の室温を一時的に上昇させることにより、レトルト２内の温度を有機可燃成分の揮発消失を抑制する通常操業温度を越えてタールの剥離に必要な温度まで一時的に上昇させる。剥離したタールは炭化された汚泥Ｍとともにレトルト２から排出される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転するレトルトを外部から加熱する外熱室を設けた外熱式ロータリキルンのタール除去方法に関するものである。

下水の乾燥汚泥等の有機性廃棄物を無酸素ないし低酸素状態で熱分解（炭化）して、バイオマス燃料に使用できる有用な炭化物にする等の用途に外熱式ロータリキルンが使用されており、その一例を図３に示す。図３において、外熱式ロータリキルンの炉体１内の上半に形成された外熱室１１にはこれを貫通して筒状のレトルト２が設けてある。レトルト２は一端部２５と他端部２６の外周に設けたリング体２１がそれぞれ図略のロ−ラに支持されるとともに、一端部２５の外周に設けたスプロケット２２に駆動チェーンが懸架されて回転させられている。

炉体１内に位置するレトルト２の上流端部２３内にはホッパ１３の底部から延びるスクリューコンベア１４が位置して、ホッパ１３内に貯留された汚泥Ｍがレトルト２内に搬入される。レトルト２内に搬入された汚泥Ｍはやや傾斜させたレトルト２の回転に伴ってその他端部２６方向へ移送され、この過程で外熱室１１の高温により加熱炭化されて、排出筒１５内に開口するレトルト排出口１６へ至り、排出される。レトルト２の筒壁には長手方向の複数位置にガス噴出管４が設けられており、炭化の過程で汚泥Ｍから放出される乾留ガスが、ガス噴出管４を経て外熱室１１へ噴出させられて、外熱室１１の炉床１７上に配設された助燃バーナ５１によって着火させられる。以後、ガス噴出管４から噴出させられた乾留ガスは自燃状態となり、助燃バーナは消火され、あるいは燃焼状態が絞られる。なお、燃焼排ガスは、レトルト２の下流端部２４に対向する外熱室１１の炉床１７部に設けた通気口１８を経て、バーナ５２を備えた二次燃焼室１２に至り、開口１９から排煙ダクト（図示略）を経て煙突に向かう。

ところで、有機性廃棄物中には低温分解性の有機可燃成分が多く含まれているが、上記従来のロータリキルンでは８００℃程度の高温になる外熱室の熱がレトルト２内に及んで、上記有機可燃成分の大部分がガス化揮発して消失し、生成された炭化物の燃料価値が低下してしまうという問題があった。

そこで、例えば特許文献１に示されたロータリキルンでは、レトルトの筒壁全体に断熱材を敷設してレトルト内の温度上昇を４５０℃以下に留め、低温分解性の有機可燃成分の揮発消失を抑制している。
特開平１１−３０４３６４

しかし、発明者等の実験によると、レトルト内温度を４００℃程度の低温にして有機可燃成分の揮発消失を抑制すると、レトルトの内壁にタール分が付着して成長し、特に、レトルトの下流端部内壁に、定常的な空気侵入を防止し炭化材の定量的な排出を可能にするスパイラル突起を設けた場合等には、ここにタール分が付着して炭化材の排出ができなくなるおそれがあった。このため、定期的に炉の操業を停止して、レトルト内に付着したタールを掻き出す等の作業が必要であった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、有機可燃成分の揮発消失を最小限に抑制しつつ定期的なタール掻出し作業を不要として炉操業の効率化を図った外熱式ロータリキルンのタール除去方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、回転する筒状レトルト（２）内へ被処理材（Ｍ）を供給し、当該レトルト（２）を収容する外熱室（１１）からの加熱によって被処理材（Ｍ）を炭化するようにした外熱式ロータリキルンのタール除去方法であって、レトルト（２）内の温度を有機可燃成分の揮発消失を抑制する通常操業温度を越えてタールの剥離に必要な温度まで一時的に上昇させることを特徴としている。ここで、上記レトルト内温度の上昇は、外熱室（１１）の室温を一時的に上昇させることにより行うことができ、あるいはレトルト（２）内に一時的に空気を吹き込むことにより行うことができ、さらには被処理材（Ｍ）の含水率を一時的に低下させることにより行うことができる。本発明においては、レトルト内温度をタールの剥離に必要な温度まで一時的に上昇させることで、レトルト内壁からのタールの剥離が促進される。剥離したタールは炭化された被処理材とともにレトルトから排出される。これにより、定期的なタール掻出し作業は不要となる。

以上のように、本発明の外熱式ロータリキルンによれば、有機可燃成分の揮発消失を抑制しつつ、しかも定期的なタール掻出し作業が不要であるから炉操業の効率化を実現することができる。

（第１実施形態）
図１には本発明に係る外熱式ロータリキルンの概略断面図を示し、従来技術と同一部分には同一符号を付してある。図１において、ロータリキルンの炉体１内には上半に外熱室１１が形成され、炉床１７で区画された炉体１の下半は二次燃焼室１２となっている。外熱室１１を貫通して筒状のレトルト２が設けてあり、レトルト２は一端部２５と他端部２６に設けたリング体２１がそれぞれ図略のロ−ラに支持されるとともに、一端部２５外周に設けたスプロケット２２に駆動チェーンが懸架されて回転させられている。レトルト２の上流端部２３内にはホッパ１３の底部から延びるスクリューコンベア１４が位置して、ホッパ１３内に貯留された汚泥Ｍがレトルト２内に搬入される。レトルト２の他端部２６は排出筒１５内に至り、ここに排出口１６が設けられている。

レトルト２の筒壁には上流端部２３のみに、内外方向へ貫通するガス噴出管４が設けられている。炉体１の頂壁にはレトルト長手方向の二箇所に熱電対６１，６２が設けられて、外熱室１１の室内温度を二箇所で検出している。炉床１７近くの炉壁にはレトルト長手方向の４箇所にバーナ７が設けられ、これらバーナ７は上流側の第１ゾーンＺ１内に位置する一対が、熱電対６１の検出信号をフィードバックした温度調節計（図示略）によってその燃焼を制御され、下流側の第２ゾーンＺ２内に位置する一対は、熱電対６２の検出信号をフィードバックした温度調節計（図示略）によってその燃焼を制御されている。炉床１７には、レトルト２の上流端部２３に対応する位置に二次燃焼室１２へ連通する通気口１８が設けられている。二次燃焼室１２内にはバーナ５２が設けられており、当該二次燃焼室１２は下流側の炉壁に設けた開口１９を経て排煙ダクトに連通している。

このような構造の外熱式ロータリキルンにおいて、ホッパ１３内に貯留された汚泥Ｍがレトルト２内に搬入されて、やや傾斜させたレトルト２の回転に伴ってその下流方向へ移送され、この過程で外熱室１１からの熱で炭化されて、排出筒１５内に開口するレトルト排出口１６へ至り、排出される。汚泥Ｍが炭化される特に初期には乾留ガスが多く生成するが、これはレトルト２筒壁の上流端部２３に設けたガス噴出管４からレトルト２外へ排出されるとともに、この付近に開口する通気口１８を経て、外熱室１１内に滞留して自燃することなく速やかに二次燃焼室１２内へ導入される。そして、バーナ５２によって臭気成分が燃焼分解された後、開口１９から排煙ダクトを経て、煙突から排出される。

一方、外熱室１１は、レトルト内での水分蒸発が盛んで加熱熱量を必要とする上流側の第１ゾーンＺ１と、水分蒸発は相対的に少ない第２ゾーンＺ２とで個別に、バーナ７の燃焼制御によってそれぞれ４１０℃〜４５０℃、好ましくは４２０℃〜４３０℃に正確に維持される。これにより、レトルト内温度は３９０℃〜４３０℃、好ましくは３９０℃〜４１０℃に保たれて、炭化汚泥中の有機可燃成分の揮発消失が抑制される。ここで、本実施形態では、第１ゾーンＺ１と第２ゾーンＺ２の設定温度を１日１回程度、通常操業時の温度である上記４２０℃〜４３０℃から、例えば６００℃程度まで一時的に上昇させ、その後、元の温度に戻す。これに伴ってレトルト２内の温度は４００℃程度から４７０℃〜５００℃まで上昇した後、再び元の温度に戻る。この時間は例えば２０分〜４０分とする。このようにして一時的にレトルト２内の温度を上昇させることにより、レトルト２の内壁に付着したタール分は剥離して、汚泥炭化物とともに排出口１６からレトルト２外へ排出される。したがって、定期的なタール掻出し作業が不要となり、炉操業の効率化が実現される。なお、５００℃程度までの昇温であれば、汚泥炭化物中の有機可燃成分の揮発消失は小さく抑えられる。なお、本発明のタール除去作業の間隔は、炉の運転形態（２４時間連続運転か、昼間だけのバッチ式運転か）によって異なり、２４時間連続運転の場合は、上記のように１日１回程度で良く、昼間だけの運転の場合には３日に１回程度でも良い。

（第２実施形態）
本実施形態では図２に示すように、レトルト２の他端部２６が位置させられた排出筒１５のシュートに、スライド式扉７１で開閉可能な空気導入口７２を設ける。他の構成は第１実施形態と同様である。

このような構成において、操業中に適当間隔で１０秒〜２０秒間、上記空気導入口７２を開けて、外部空気をレトルト２内へ送給する。こうすると、レトルト２内で発生している乾留ガスが燃焼を開始し、その燃焼熱によって一時的にレトルト内温度が４８０℃〜５５０℃に上昇する。これにより、レトルト２の内壁に付着したタール分が剥離して、汚泥炭化物とともに排出口１６からレトルト２外へ排出される。本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果がある。なお、１０秒〜２０秒の短時間であるから、汚泥炭化物中の有機可燃成分の揮発消失は、処理される汚泥炭化物全体の限られた部分に抑えられる。

（第３実施形態）
第１実施形態と同様の構成で、レトルト２内へ供給する汚泥Ｍの含水率を通常操業時の値（例えば５０％程度）から一時的に７％〜１５％下げる。これにより、レトルト２内での水分蒸発量が減ってレトルト２内の温度が一時的に４８０℃〜５５０℃に上昇し、レトルト２の内壁に付着したタール分が剥離して汚泥炭化物とともに排出口１６からレトルト２外へ排出される。これにより第１実施形態と同様の効果が得られる。この場合も、汚泥炭化物中の有機可燃成分の揮発消失は、処理される汚泥炭化物全体の限られた部分に抑えられる。

（他の実施形態）
なお、本発明のタール除去方法は、上記実施形態で示した構造の外熱式ロータリキルンに限られず、レトルトの筒壁全体に断熱材を敷設した、従来例で示した構造の外熱式ロータリキルンにも適用可能である。

本発明の第１実施形態における、外熱式ロータリキルンの概略断面図である。 本発明の第２実施形態における、外熱式ロータリキルンの概略断面図である。 従来の外熱式ロータリキルンの概略断面図である。

符号の説明

１…炉体、１１…外熱室、１８…通気口、２…レトルト、２３…上流端部、２５…一端部、２６…他端部、４…ガス噴出管、７…バーナ、Ｍ…汚泥、Ｚ１，Ｚ２…ゾーン。

Claims (4)

1. 回転する筒状レトルト内へ被処理材を供給し、当該レトルトが収容される外熱室からの加熱によって被処理材を炭化するようにした外熱式ロータリキルンのタール除去方法であって、レトルト内の温度を有機可燃成分の揮発消失を抑制する通常操業温度を越えてタールの剥離に必要な温度まで一時的に上昇させることを特徴とする外熱式ロータリキルンのタール除去方法。
2. 前記レトルト内温度の上昇を、前記外熱室の室温を一時的に上昇させることにより行う請求項１に記載の外熱式ロータリキルンのタール除去方法。
3. 前記レトルト内温度の上昇を、前記レトルト内に一時的に空気を吹き込むことにより行う請求項１に記載の外熱式ロータリキルンのタール除去方法。
4. 前記レトルト内温度の上昇を、前記被処理材の含水率を一時的に低下させることにより行う請求項１に記載の外熱式ロータリキルンのタール除去方法。

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