JP4008105B2 - 脱塩素化燃料の製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理生産物を有効利用する脱塩素化燃料の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
近年、ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン等の塩素を含有するプラスチックを含むプラスチック混合物及び無機成分を含む廃棄物が多量に排出され、その廃棄量も増加の一途をたどっている。この様な廃棄物の大部分はそのまま焼却処分するか、埋立処分されているのが現状である。
【０００３】
焼却処分した場合には、焼却の際に発生する塩化水素やダイオキシン類等の有害物質がそのまま大気に放出される可能性がある。
また、埋立処分した場合には、廃棄物中の有効成分が利用されないので資源の損失となる。
そこで、これら廃棄物を熱分解することによりその中の有効成分を回収することが提案されている。
【０００４】
しかし、廃棄物中の塩素を含有するプラスチックの熱分解、ガス化又は燃焼により塩化水素や塩素ガス等の塩素化合物が大量に発生し、これが大きな公害の原因になるばかりでなく、熱分解炉、ガス化炉または燃焼炉の腐食を引き起こす。そこで、これら廃棄物を前処理することにより塩素化合物を除去するために、熱媒体やヒータ等による間接加熱により分解槽中で熱分解を行う方法が提案された。
【０００５】
この方法では分解炉内部の固体の均一加熱が困難なため、特に熱可塑性プラスチックでは局部加熱により軟化・溶融した部分同士が融着して塊状になり、未分解の塩化水素が溶融したプラスチック中に取り残され、この塩化水素を完全に除去出来ない。
また、これら廃棄物中にCa，Na，Ｋ等のアルカリ金属化合物を添加して熱分解、ガス化あるいは燃焼させることにより、下記「化１」に示すように、アルカリ金属との塩素化合物（CaCl2 ，NaCl，KCl 等）として除去する方法が提案された。
【０００６】
【化１】
Ca(OH)2 ＋ 2HCl → CaCl2 ＋ 2H2O …（１）
CaCO3 ＋ 2HCl → CaCl2 ＋ H2O ＋ CO2 …（２）
NaOH ＋ HCl → NaCl ＋ H2O …（３）
KOH ＋ HCl → KCl ＋ H2O …（４）
【０００７】
しかしながら、廃棄物から発生する塩化水素HCl の全量をアルカリ金属類と反応させて塩素化合物として分解するためには、反応率を考慮し、従来では約４倍等量以上のアルカリ金属類を添加していた。その結果、過剰のアルカリ金属類を添加するために、多量の残渣が排出されており、問題であった。
【０００８】
また、この方法でカーシュレッダーダスト等の金属を含有する廃棄物を前処理した後、副生した塩素化合物や金属を含む残渣を再度溶融炉等で処理して金属を回収する場合、これらの塩素化合物は約７５０℃以上の高温で溶融状態にあり、これがミストとして飛散し、金属に接して腐食を引き起こす、という問題もある。特に多量の塩素を含む廃棄物をそのまま燃焼しこれにアルカリ金属化合物を添加する方法では、副生する塩素化合物の量も多くなり、溶融物による腐食の問題も大きくなる。
【０００９】
さらに、プラスチック中には可塑剤、安定剤あるいは塗料として微量の重金属が含まれるため、これらの燃焼残渣分をそのまま廃棄処分するには問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明の［請求項１］の脱塩素化燃料の製造装置の発明は、ゴミ固形燃料（ＲＤＦ）を熱分解すると共に脱塩素処理を行う脱塩素炉と、脱塩素化固形物と熱分解ガスとを分離する分離器と、分離された脱塩素化固形物を微細化する粉砕機と、該粉砕された脱塩素化固形物を水洗し無機塩を除去する水洗槽とからなり、塩素を含むゴミ固形燃料（ＲＤＦ）から脱塩素化燃料を得ることを特徴とする。
【００３２】
［請求項２］の発明は、請求項１において、上記水洗工程の後に、水洗後の脱塩素化固形物を乾燥する乾燥工程を有し、塩素を含む廃棄物から脱塩素化固形燃料を得ることを特徴とする。
【００３３】
［請求項３］の発明は、請求項１において、脱塩素炉に水蒸気導入手段を設けたことを特徴とする。
【００３４】
［請求項４］の発明は、請求項１において、脱塩素炉内を減圧する減圧手段を設けたことを特徴とする。
【００３５】
［請求項５］の発明は、請求項１において、脱塩素炉自体を回転可能又は炉内部を攪拌可能とすることを特徴とする。
【００３６】
本発明は前記の課題を解決するための手段の主な特定事項の概要を以下に説明する。
【００３７】
１）脱塩素工程の後に微細工程を設ける。
熱分解による脱塩素工程では、廃棄物中に含まれる塩素量の約８０wt％以上を塩化水素として脱塩素・分離するため、脱塩素処理後の固形物中には当初含まれていた塩素の約２０wt％以下の塩素が残留する。この残留塩素は、廃棄物中に含有されるアルカリ金属類と反応（下記「化２」に示す反応式（１）〜（４））して塩化物を生成する。この塩化物は、融点が約７００〜８５０℃であるため、ガス化あるいは燃焼工程で溶融してミストとなってガス中に同搬され、後工程の低温部で凝結し、腐食等の原因となる。
【００３８】
【化２】
Ca(OH)2 ＋ 2HCl → CaCl2 ＋ 2H2O …（１）
CaCO3 ＋ 2HCl → CaCl2 ＋ H2O ＋ CO2 …（２）
NaOH ＋ HCl → NaCl ＋ H2O …（３）
KOH ＋ HCl → KCl ＋ H2O …（４）
【００３９】
そこで、本発明では、脱塩素工程の後に、分離された固形物を水洗して水に可溶の塩化物を溶解・分離するようにした。この時、固形物の内部にも塩化物が含まれているため、微細工程を設けて固形物を粉砕処理して微細径にした後に水洗処理することで洗浄効果を高めている。ここで、微細化する粉砕粒径としては、１０mm以下、好ましくは１〜５mm以下にする方がよい。
【００４０】
２）脱塩素工程において、水蒸気雰囲気中で熱分解を行う。
熱分解脱塩素処理において、水蒸気雰囲気の場合には前記反応式（１）〜（４）の逆反応が発生する。
そこで、本発明では、廃棄物を入れた脱塩素炉に供給するパージ用ガスとして、水蒸気を含むガスを使用する。このとき、水蒸気濃度は高い方が好ましい。
なお、水蒸気は本発明の処理方法における排熱を有効利用することで供給することができる。
【００４１】
３）脱塩素工程において、炉内部を減圧処理する。
熱分解脱塩素処理において分解したHCl ガスは、廃棄物内に含まれる金属類と反応して塩素化合物を副生する。
そこで、本発明ではこれを防止するためには、廃棄物を入れた脱塩素炉内を減圧処理することにより、HCl ガスの系外への拡散速度を増加させている。
【００４２】
４）脱塩素工程において、炉内部に攪拌機構を設ける。
熱分解脱塩素炉の内部構造としては、加熱により軟化・溶融した廃プラスチックの団塊が生成することを抑制するために、本発明では炉内部に撹拌機構を設ける。また、本機構により、熱分解で発生したHCl ガスを廃棄物の層内部から効率的に拡散・脱気することができる。
【００４３】
５）脱塩素工程において、炉自体を回転する機構を設ける。
廃棄物を保有する脱塩素炉を回転することにより、熱分解により発生した高沸点成分の壁面付着物を移動する廃棄物の粒子により剥離させる効果を有する。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
［第１の実施の形態］
本実施の形態では、塩素を含む廃棄物を熱分解脱塩素した後、一旦水洗して、副生した無機塩化物を水に溶解させて分離することにより、脱塩素化燃料を得ると共に、廃棄物の脱塩素処理を行うようにしたものである。また、この処理により脱塩素処理された燃料を得ることができる。さらに、この得られた脱塩素化燃料は、その後ガス化あるいは燃焼工程の燃料として塩化物による障害を伴うことなく、燃焼処理することができ、その際例えばダイオキシン類等の有害物質の発生がないクリーンな処理を可能としたものである。
【００４６】
図１は第１の実施の形態にかかる廃棄物の脱塩素処理を実施する装置の概略である。また、この装置は、脱塩素化燃料の製造装置の概略でもある。
図１に示すように、塩素を含む廃棄物１１を所定サイズ以下（例えば２０ｍｍ以下）に細粒化する粉砕機１２と、粉砕された廃棄物１３を予熱する予熱機１４と、予熱された細粒化された廃棄物１５を水蒸気導入手段１６から導入された水蒸気濃度が高い状態で加熱して脱塩素処理を行う脱塩素炉１７と、上記脱塩素炉で熱分解された分解物１８を、排ガス１９と脱塩素化された固形物２０とに分離する分離器２１と、分離された脱塩素化固形物２０を所定サイズ以下に微粉化（５ｍｍ以下）する粉砕機２２と、微細化された脱塩素化固形物２３を水洗し無機塩を除去する水洗槽２４とからなり、廃棄物１１を脱塩素処理している。また、上記水洗槽２４で水洗後のスラリー物の余分な水分を排水２５として除去して脱塩素化燃料であるスラリー状燃料２６を得るものである。
【００４７】
上記分離器２１で分離された排ガス１９は二次燃焼炉２７で高温で燃焼することでガス中の芳香族塩素化合物等を完全分解し、高温で燃焼ガス２８はその後冷却され、排ガス処理装置２９であるＨＣｌ吸収塔において、塩素ガスを除去し、排ガス３０として外部に排出され、一方、塩素ガスを吸収した排水３１は上記水洗槽２４からの排水と共に排水処理設備３２にて処理される。
【００４８】
ここで、上記予熱器１４は脱塩素化を促進するために溶融させるものであり、廃棄物１１の内容によっては特に設けなくてもよい。
また、脱塩素炉１７に予熱手段を一体に設けるようにしてもよい。すなわち、予熱機１４を経ずに次の脱塩素炉１７に供給する場合には、脱塩素炉１７の入口部分を予熱区間とし、脱塩素炉１７の必要長さを長くすればよい。
上記予熱器１４の予熱温度は２００〜３００℃程度とすればよく、好ましくは２５０℃前後とすればよい。
【００４９】
ここで、塩素を含む廃棄物１１として、以下の例があげられる。
▲１▼NaCl，MgCl2 等の無機塩素化合物や塩素を含むプラスチック類が混入した家庭から排出されるごみ。
▲２▼塩化ビニル等の塩素を含むプラスチックを含むプラスチック混合物。
▲３▼自動車の金属類を撤去したあとのプラスチックを主成分とするいわゆるカーシュレッダーダスト（Car Shredder Dust ：以下「ＣＳＤ」という。）。
【００５０】
家庭から排出される一般ごみ中には、塩素が約１〜３wt％程度含まれている。また、一部の地域で分別収集されている家庭から排出されたプラスチック廃棄物中には、塩素が約２〜５wt％程度含まれている。
ＣＳＤの成分例は以下の通りで、計装用電線としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が使用されており、ＣＳＤ中に塩素として約0.５〜５wt％含まれている。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
上記廃棄物１１を粉砕機１２で細粒化しているが、脱塩素炉１７として、例えば異方向回転式二軸スクリュー等を用いる場合には、攪拌が容易なように、３０〜２０ｍｍ以下としている。また粉砕粒径は小さい方が望ましく、５ｍｍ程度であれば粉砕動力に大幅な負担がなく、好ましい。
なお、脱塩素炉１７として、例えばロータリーキルン等の脱塩素炉を用いる場合には、２０ｍｍ以下とする必要はなく、例えば１００ｍｍ程度とすればよい。
【００５４】
上記脱塩素炉１６では、上記予熱された細粒化廃棄物を熱分解しているが、熱分解条件は３００〜４５０℃とするのが好ましい。これは４５０℃を超えた場合には、脱塩素反応以外に、プラスチック自身の分解が進行し、好ましくないからであり、一方、３００℃未満では脱塩素能率が悪く、共に好ましくないからである。
上記脱塩素炉１７の加熱方法は、特に限定されるものではないが、例えば直接加熱方式の他に間接加熱方式等を挙げることができる。
直接加熱方式の場合には、導入するガスは、酸素濃度（Ｏ2 の量）が低いガスまたは酸素を含まないガスを流通させることが発火防止の点から好ましい。但し、窒素ガス雰囲気下で直接加熱を行う場合には、この限りではない。
なお、直接加熱方式は、ガス流量が大きく、発生する排ガスの量が増大するので、装置のコンパクト化の点からは間接加熱方法の方が好ましい。
【００５５】
また、熱分解脱塩素処理において分解したHCl ガスは、廃棄物内に含まれる金属類と反応して塩素化合物を副生することを防止するために、上記脱塩素炉内を減圧処理することにより、HCl ガスの系外への拡散速度を増加させている。
減圧の条件としては、真空度0.１kg/cm2以下が好ましい。
【００５６】
次に、図２に各種プラスチックの熱分解における重量減少率を示す（三菱重工技報，10(5) P787（1973）参照）。一般に、熱可塑性プラスチックは、約１２０〜２３０℃で軟化・溶融し、それ以後の高温で熱分解する。また、熱硬化樹脂は、軟化・溶融せずに加熱によりそのまま熱分解する。
廃棄物１１の内で塩素を含有するプラスチックとしては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデンがある。これらの塩素含有プラスチックは、約１７０℃〜３５０℃の領域で大半の塩素を塩化水素として脱離し、その後高温になると他成分の熱分解が進行する。下記「化３」に示す反応式（５）に塩素脱離のモデルを示す。
【００５７】
【化３】
【００５８】
図３にＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）脱HCl 速度を示す。この図３から、３００℃以上でほぼ１００％脱HCl するが、数十分の長時間の滞留時間が必要である。
前記のように、プラスチック混合物は約２５０℃近傍から急激に熱分解を開始し、約５００℃までに大半が分解する。
【００５９】
そこで、本発明はまず粉砕して細粒化した廃棄物１３を出来る限りプラスチック中の炭化水素の熱分解速度が遅く、塩素Clの熱分解速度が速い温度領域（約２６０〜３６０℃）で廃棄物中の塩素分のみを分解処理し、初期塩素含有量の８０〜９０wt％以上の高脱塩素率で塩素を分解・分離している。
この場合、炭化水素成分を主体とする残留固体中には、初期塩素含有量の約２０wt％の塩素が含まれているが、この塩素は廃棄物中に当初から含まれているアルカリ化合物と反応（前記（１）〜（４）の反応参照）して塩素化合物を生成し、塩素Clが固定化される。この時生成される塩化物は、上記水洗槽２４において、水に容易に溶解され、固体と分離される。
【００６０】
熱分解の脱塩素炉１７の構造としては、粉砕されたプラスチック等１５の熱交換性能を向上させるために、熱分解炉１７内に混合物を撹拌・混合する機構を設けたものを用いるのが好ましい。
このように、上記脱塩素炉１７内に攪拌・混合機構を設けることにより、壁面に付着するものを常時擦り取る状態となるため、壁面へのコーキングも同時に防止できる。
【００６１】
また、脱塩素炉１７として例えばロータリキルン型のように容器自体が回転することにより撹拌・混合能力を有するものを用いてもよい。
このように、廃棄物を脱塩素炉全体を回転させる場合には、前記と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
さらに、脱塩素炉１７の構造として、二重構造で加熱媒体を外筒に流通し、間接加熱による熱分解処理を行うことも可能である。
【００６３】
脱塩素炉１７により分解処理された分解物１８は溶融状態のまま分離器２１に移され、ここで排ガス１９と脱塩素化固形物２０とに分離する。
上記分離器２１より分離された排ガス１９は、二次燃焼炉２７で燃焼され熱分解により発生した塩化水素を含むガスを完全燃焼させている。
この二次燃焼炉２７の燃焼条件は、７５０〜１０００℃、好ましくは８００〜９００℃としている。これは、７５０℃未満では炭化水素の分解が開始せず、好ましくなく、一方１０００℃を超えて分解させてもガス中の分解生成物が再縮合したり、煤が発生し、さらに、炉の耐久性の点から問題があり、好ましくないからである。
また、燃焼時間は８５０℃で２秒程度とすることにより、排ガス中のダイオキシン類を完全分解でき、好ましい。
【００６４】
分離器２１より分離された脱塩素化固形物２０は粉砕機２２により粉砕される。この粉砕は固形物２０の内部に含有された塩化物（CaCl2 ，CaCl2 ，NaCl，KCl 等）を効率よく除去するために、微細化するものであり、微細化する粉砕粒径としては、１０ｍｍ以下、好ましくは１〜５ｍｍ以下にする方がよい。
なお、１ｍｍ以下とする場合には、いわゆるヘドロ状となって効率的な攪拌が不能となるので、好ましくない。
【００６５】
以上の方法により、廃棄物１１の脱塩処理ができる共に、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、発生ガス及び残渣の無公害化が容易になる。
また、得られたスラリー状燃料２６は、ポンプ等の移送手段を用いてそのままの状態でハンドリングでき、例えば水に懸濁した石炭燃料（ＣＷＭ（Coal Water Miture)：高濃度石炭−水スラリ（例えば石炭：70％、水：30％））と共に燃焼させた場合でも、発生するガス中には脱塩素化されているので例えばダイオキシン類等の有害物質は存在せず、クリーンな排気ガスとなる。
【００６６】
［第２の実施の形態］
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、塩素を含む廃棄物を熱分解脱塩素した後、一旦水洗して、副生した無機塩化物を水に溶解させて分離したものを更に、乾燥炉で乾燥させるものである。また、乾燥によりスラリー状の燃料とは異なる形態の脱塩素化された固形燃料を得るようにしたものである。さらに、本実施の形態では、二次燃焼炉から排出されるガスの排熱を脱塩素処理工程で有効利用を図るようにしたものである。
【００６７】
図４は第２の実施の形態にかかる脱塩素化燃料の製造装置の概略である。
図４に示すように、塩素を含む廃棄物１１を所定サイズ以下（例えば２０ｍｍ以下）に細粒化する粉砕機１２と、粉砕された廃棄物１３を予熱する予熱機１４と、予熱された細粒化された廃棄物１５を水蒸気導入手段１６から導入された水蒸気濃度が高い状態で加熱して脱塩素処理を行う脱塩素炉１７と、上記脱塩素炉で熱分解された分解物１８を、排ガス１９と脱塩素化された固形物２０とに分離する分離器２１と、分離された脱塩素化固形物２０を所定サイズ以下に微粉化（例えば５ｍｍ以下）する粉砕機２２と、微細化された脱塩素化固形物２３を水洗し無機塩を除去する水洗槽２４と、水洗後の固形分を乾燥する乾燥炉４１とからなるものである。該乾燥炉４１で乾燥された固形分は、脱塩素化固形燃料４２として利用できる。
【００６８】
また、本実施の形態では、二次燃焼炉２７と排ガス処理装置２９との間に熱交換器４３を設け、燃焼熱を回収し、給水手段を有する蒸気発生器４４で水蒸気を発生させている。ここで得られた水蒸気１６は、上記脱塩素炉１７内に導入して塩化物の発生を抑制するようにしている。
【００６９】
また、本実施の形態では、別途導入された加熱ガス４５を脱塩素炉１７の加熱用の熱源として利用している。この脱塩素炉１７での加熱後のガスは予熱機１４の熱源及び乾燥炉４１の熱源としてライン４６，４７を経由して供給している。なお、乾燥炉４１における排ガス４８は別途排ガス処理されている。
【００７０】
以上の方法で廃棄物１１の脱塩素処理ができる共に、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、発生ガス及び残渣の無公害化が容易になる。
また、脱塩素化固形燃料４２は、次のガス化，油化等の工程に導かれて、有機物（炭化水素）がガス化または油化処理される。一方、これを燃料として燃焼する場合には、脱塩素化されているので発生するガスは無害であり、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、残渣の無公害化が容易になる。
また、熱交換器４３の設置により、排熱を有効利用することができると共に、得られた熱で蒸気を発生させ、該蒸気を脱塩素炉１７で使用でき、熱の有効利用が可能となる。
【００７１】
［第３の実施の形態］
本実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、塩素を含む廃棄物を熱分解脱塩素した後、一旦水洗して、副生した無機塩化物を水に溶解させて分離したものを更に、乾燥炉で乾燥させることにより、脱塩素化された固形燃料を得るようにしたものであるが、二次燃焼炉から排出されるガスの排熱の利用の形態が異なるものである。
【００７２】
図５は第３の実施の形態にかかる脱塩素化燃料の製造装置の概略である。
図５に示すように、塩素を含む廃棄物１１を所定サイズ以下（例えば２０ｍｍ以下）に細粒化する粉砕機１２と、粉砕された廃棄物１３を予熱する予熱機１４と、予熱された細粒化された廃棄物１５を水蒸気導入手段１６から導入された水蒸気濃度が高い状態で加熱して脱塩素処理を行う脱塩素炉１７と、上記脱塩素炉で熱分解された分解物１８を、排ガス１９と脱塩素化された固形物２０とに分離する分離器２１と、分離された脱塩素化固形物２０を所定サイズ以下に微粉化（例えば５ｍｍ以下）する粉砕機２２と、微細化された脱塩素化固形物２３を水洗し無機塩を除去する水洗槽２４と、水洗後の固形分を乾燥する乾燥炉４１とからなり、乾燥炉４１で乾燥された固形分を脱塩素化燃料４２として得るものである。
【００７３】
また、本実施の形態では、二次燃焼炉２７と排ガス処理装置２９との間に熱交換器５１を設け、送風機５２により導入された空気５３を加熱し、別途導入された加熱ガス５４と共に、脱塩素炉１７の加熱用の熱源として利用している。
なお、第２の実施の形態と同様に、脱塩素炉１７での加熱後のガスは予熱機１４の熱源及び乾燥炉４１の熱源としてライン４６を経由して供給している。
また、脱塩素炉１７での加熱後のガスは予熱機１４の熱源及び乾燥炉４１の熱源としてライン５５，５６を経由して供給している。なお、乾燥炉４１における排ガス４８は別途排ガス処理されている。
【００７４】
以上の方法で脱塩素処理（熱分解）後の脱塩素化燃料４２は、次のガス化，油化または燃焼工程に導かれて、有機物（炭化水素）がガス化，油化または燃焼処理される。この燃焼の際、脱塩素化されているので発生するガスは無害であり、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、残渣の無公害化が容易になる。また、熱交換器４３の設置により、排熱を有効利用することができると共に、得られた熱で蒸気を発生させ、該蒸気を脱塩素炉１７で使用でき、熱の有効利用が可能となる。
【００７５】
［第４の実施の形態］
本実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、塩素を含む廃棄物を熱分解脱塩素した後、一旦水洗して、副生した無機塩化物を水に溶解させて分離したものを更に、乾燥炉で乾燥させ、脱塩素化された固形燃料を得ると共に、二次燃焼炉での排熱の利用を図ったものであるが、処理する対象を単なる廃棄物からＲＤＦ（Rdfuse Derived Fuel:ゴミ固化燃料) を用いた点が異なるものである。なお、ＲＰＦ（廃プラスチック固形燃料）を用いても同様であるので、本発明では、以下、ＲＤＦを用いて本発明の内容を説明する。
【００７６】
図６は第４の実施の形態にかかる脱塩素化燃料の製造装置の概略である。
図６に示すように、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を水蒸気導入手段１６により導入された水蒸気濃度が高い状態で加熱して脱塩素処理を行う脱塩素炉１７と、上記脱塩素炉で熱分解された分解物１８を、排ガス１９と脱塩素化された固形物２０とに分離する分離器２１と、分離された脱塩素化固形物２０を所定サイズ以下に微粉化（例えば５ｍｍ以下）する粉砕機２２と、微細化された脱塩素化固形物２３を水洗し無機塩を除去する水洗槽２４と、水洗後の固形分を乾燥する乾燥炉４１とからなり、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を脱塩素処理すると共に、乾燥炉４１で乾燥された固形分を脱塩素化燃料４２として得るものである。
【００７７】
また、本実施の形態では、二次燃焼炉２７と排ガス処理装置２９との間に熱交換器５１を設け、送風機５２により導入された空気５３を加熱し、別途導入された加熱ガス５４と共に、脱塩素炉１７の加熱をしている。なお、第２の実施の形態と同様に、脱塩素炉１７での加熱後のガスは予熱機１４の熱源及び乾燥炉４１の熱源としてライン５５，５６を経由して供給している。
【００７８】
以上の方法によれば、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を加熱分解処理し、脱塩素処理（熱分解）後の脱塩素化燃料４２は、次のガス化または燃焼工程に導かれて、有機物（炭化水素）がガス化または燃焼処理される。この燃焼の際、脱塩素化されているので発生するガスは無害であり、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、残渣の無公害化が容易になる。
また、熱交換器４３の設置により、排熱を有効利用することができると共に、得られた熱で蒸気を発生させ、該蒸気を脱塩素炉１７で使用でき、熱の有効利用と共に、無機塩化物の生成を抑制している。
【００７９】
［第５の実施の形態］
本実施の形態では、第４の実施の形態と同様に、処理する対象をＲＤＦ（ゴミ固化燃料）を用いたものであり、脱塩素処理方法は第２の実施の形態と同様である。
【００８０】
図７は第５の実施の形態にかかる脱塩素化燃料の製造装置の概略である。
図７に示すように、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を水蒸気導入手段１６により導入された水蒸気濃度が高い状態で加熱して脱塩素処理を行う脱塩素炉１７と、上記脱塩素炉で熱分解された分解物１８を、排ガス１９と脱塩素化された固形物２０とに分離する分離器２１と、分離された脱塩素化固形物２０を所定サイズ以下に微粉化（例えば５ｍｍ以下）する粉砕機２２と、微細化された脱塩素化固形物２３を水洗し無機塩を除去する水洗槽２４と、水洗後の固形分を乾燥する乾燥炉４１とからなり、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を脱塩素処理すると共に、乾燥炉４１で乾燥された固形分を脱塩素化燃料４２として得るものである。
【００８１】
また、本実施の形態では、二次燃焼炉２７と排ガス処理装置２９との間に熱交換器４３を設け、燃焼熱を回収し、蒸気発生器４４で水蒸気を発生させ、該水蒸気を脱塩素炉１７に供給するようにしている。また、蒸気発生器４４での交換熱は別途導入された加熱ガス４５と共に、脱塩素炉１７の加熱をしている。また、脱塩素炉１７での加熱後のガスは予熱機１４の熱源及び乾燥炉４１の熱源としてライン４６を経由して供給している。
【００８２】
以上の方法によれば、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を加熱分解処理し、脱塩素処理（熱分解）後の脱塩素化燃料４２は、次のガス化または燃焼工程に導かれて、有機物（炭化水素）がガス化または燃焼処理される。この燃焼の際、脱塩素化されているので発生するガスは無害であり、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、残渣の無公害化が容易になる。
【００８３】
【実施例】
以下、本発明の効果を示す好適な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８４】
本発明の一実施例を図４に示す装置を用いて説明する。
図４に示すように、ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン等の塩素を含有するプラスチックを含む廃棄物１１を粉砕機１２に供給し、約２０mm以下に粉砕する。当該粉砕後の廃棄物を予熱機３に供給し、２５０〜２８０℃程度に予熱する。予熱された廃棄物１５は、脱塩素炉１７に供給され、３２０〜３３０℃に加熱され、塩素含有プラスチック中の塩素部分が主体的に分解されてHCl ガスとなる。熱分解により発生したガス（HCl を含む）１９は溶融状態のまま分離器２１で分離され、二次燃焼炉２７に供給した。ここで排ガス１９中の可燃性ガスが８５０℃で燃焼処理した。この燃焼は２秒とした。さらに燃焼ガス２８は、熱交換器４３に導かれ、排ガス処理装置２９でHCl ガスを分離・除去した後、排ガス３０及び排水３１として排出した。
【００８５】
一方、脱塩素炉１７で脱塩素処理された廃棄物は、分離器２１で排ガスを分離した後、固形物２０となり、次に粉砕機２２に供給され、約５mm以下の微細物に粉砕した。粉砕された固形物２３は、水洗槽２４に投入され、水に可溶性の塩類が溶解・分離される。水洗後の固形物は、乾燥炉４１で乾燥され、脱塩素化固形燃料４２として取り出しる。その後、ガス化，油化，燃焼工程に供給される。 二次燃焼炉２７で発生した燃焼熱は、熱交換器（回収温度：８００℃）４３及び蒸気発生器４４で水蒸気として回収され、回収された水蒸気１６は脱塩素炉１７のパージガスとして利用した。
【００８６】
［実施例１〜８］
上記装置を用い、下記「表３」の性状の廃棄物を原料及び条件で脱塩素処理を行った場合を、実施例１〜４とした。
その結果、残留脱塩素濃度が低い固形燃料を製造することができた。
これらの結果を「表３」に示す。
また、実施例１〜４と同様な条件で脱塩素炉１７に圧力をかけて減圧下で脱塩素処理を行った場合を、実施例５〜８とした。
これらの結果を「表４」に示す。
ここで、本実施例で用いた上記脱塩素炉１７は、二軸撹拌翼付き加熱炉を用い、外筒熱媒加熱による間接加熱方式としており、脱塩素炉処理規模は３００（kg/d）である。
【００８７】
なお、脱塩素炉１７より分離した固形物２０を粉砕工程及び水洗工程を行わなかったものを比較例１〜４とした。
これらの結果を「表５」に示す。
【００８８】
【表３】
【表４】
【表５】
【００８９】
「表３」乃至「表５」に示すように、本実施例の場合では、残留Ｃｌ濃度が0.０８〜0.２１重量％と極めて低いものであったが、比較例の場合には、0.７８重量％以上と高いものであり、本実施例により残留塩素濃度の低い固形燃料を製造することができた。
また、減圧処理を行うことにより、脱塩素処理の効率が大幅に向上することが判明した。
【００９０】
［実施例９］
下記「表６」の組成からなるＣＳＤ（カーシュレッダーダスト）を原料として脱塩素処理をした。
ここで、本実施例で用いた上記脱塩素炉１７は、ロータリーキルン型熱分解炉（内径 350×長さ 4,100（mm））であり、運転条件は、キルン入口温度を 420℃，出口温度を 330℃とした。なお、キルン内平均滞留時間は 26minとした。
【００９１】
【表６】
【００９２】
本実施例によれば、固形燃料回収率が73.5（wt%)であり、残留塩素濃度0.２１（wt％）の固形燃料を製造することができた。
また、ロータリーキルンの内壁を観察したところ、壁面へのプラスチックの融着やコーキング等は殆ど確認されなかった。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の［請求項１］の脱塩素化燃料の製造装置によれば、ゴミ固形燃料（ＲＤＦ）を熱分解すると共に脱塩素処理を行う脱塩素炉と、脱塩素化固形物と熱分解ガスとを分離する分離器と、分離された脱塩素化固形物を微細化する粉砕機と、該粉砕された脱塩素化固形物を水洗し無機塩を除去する水洗槽とからなり、塩素を含むゴミ固形燃料（ＲＤＦ）から脱塩素化されたスラリー状の燃料を効率的に製造できる。
【０１１５】
［請求項２］によれば、請求項１において、上記水洗工程の後に、水洗後の脱塩素化固形物を乾燥する乾燥工程を有し、塩素を含む廃棄物から脱塩素化固形燃料を得るので、脱塩素化固形燃料を廃棄物から効率的に製造できる。
【０１１６】
［請求項３］によれば、請求項１において、脱塩素炉に水蒸気導入手段を設けたので、脱塩素反応における塩素の無機塩素化を防止するができる。
【０１１７】
［請求項４］によれば、請求項１において、脱塩素炉内を減圧する減圧手段を設けたので、分解したHCl ガスの廃棄物内に含まれる金属類と反応して塩素無機化合物の副生を抑制し、HCl ガスの系外への拡散速度を増加させることができる。
【０１１８】
［請求項５］によれば、請求項１において、脱塩素炉自体を回転可能又は炉内部を攪拌可能とするので、脱塩素反応を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の脱塩素化燃料の製造装置の概略図を示す。
【図２】各種プラスチックの熱分解における重量減少率を示すグラフである。
【図３】ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）の脱HCl 速度を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態の脱塩素化燃料の製造装置の概略図を示す。
【図５】本発明の第３の実施の形態の脱塩素化燃料の製造装置の概略図を示す。
【図６】本発明の第４の実施の形態の脱塩素化燃料の製造装置の概略図を示す。
【図７】本発明の第５の実施の形態の脱塩素化燃料の製造装置の概略図を示す。
【符号の説明】
１１ 廃棄物
１２ 粉砕機
１３ 細粒化廃棄物
１４ 予熱機
１５ 予熱された細粒化廃棄物
１６ 水蒸気導入手段
１７ 脱塩素炉
１８ 分解物
１９ 排ガス
２０ 脱塩素化固形物
２１ 分離器
２２ 粉砕機
２３ 脱塩素化固形物
２４ 水洗槽
２５ 排水
２６ スラリー状燃料
２７ 二次燃焼炉
２８ 燃焼ガス
２９ 排ガス処理装置
３０ 排ガス
３１ 排水
３２ 排水処理設備
４１ 乾燥炉
４２ 脱塩素化固形燃料
４３ 熱交換器
４４ 蒸気発生器
４５ 加熱ガス
５１ 熱交換器
５２ 送風機
５３ 空気
５４ 加熱ガス
６１ ＲＤＦ（ゴミ固化燃料）
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理生産物を有効利用する脱塩素化燃料の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
近年、ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン等の塩素を含有するプラスチックを含むプラスチック混合物及び無機成分を含む廃棄物が多量に排出され、その廃棄量も増加の一途をたどっている。この様な廃棄物の大部分はそのまま焼却処分するか、埋立処分されているのが現状である。
【０００３】
焼却処分した場合には、焼却の際に発生する塩化水素やダイオキシン類等の有害物質がそのまま大気に放出される可能性がある。
また、埋立処分した場合には、廃棄物中の有効成分が利用されないので資源の損失となる。
そこで、これら廃棄物を熱分解することによりその中の有効成分を回収することが提案されている。
【０００４】
しかし、廃棄物中の塩素を含有するプラスチックの熱分解、ガス化又は燃焼により塩化水素や塩素ガス等の塩素化合物が大量に発生し、これが大きな公害の原因になるばかりでなく、熱分解炉、ガス化炉または燃焼炉の腐食を引き起こす。そこで、これら廃棄物を前処理することにより塩素化合物を除去するために、熱媒体やヒータ等による間接加熱により分解槽中で熱分解を行う方法が提案された。
【０００５】
この方法では分解炉内部の固体の均一加熱が困難なため、特に熱可塑性プラスチックでは局部加熱により軟化・溶融した部分同士が融着して塊状になり、未分解の塩化水素が溶融したプラスチック中に取り残され、この塩化水素を完全に除去出来ない。
また、これら廃棄物中にCa，Na，Ｋ等のアルカリ金属化合物を添加して熱分解、ガス化あるいは燃焼させることにより、下記「化１」に示すように、アルカリ金属との塩素化合物（CaCl2 ，NaCl，KCl 等）として除去する方法が提案された。
【０００６】
【化１】
Ca(OH)2 ＋ 2HCl → CaCl2 ＋ 2H2O …（１）
CaCO3 ＋ 2HCl → CaCl2 ＋ H2O ＋ CO2 …（２）
NaOH ＋ HCl → NaCl ＋ H2O …（３）
KOH ＋ HCl → KCl ＋ H2O …（４）
【０００７】
しかしながら、廃棄物から発生する塩化水素HCl の全量をアルカリ金属類と反応させて塩素化合物として分解するためには、反応率を考慮し、従来では約４倍等量以上のアルカリ金属類を添加していた。その結果、過剰のアルカリ金属類を添加するために、多量の残渣が排出されており、問題であった。
【０００８】
また、この方法でカーシュレッダーダスト等の金属を含有する廃棄物を前処理した後、副生した塩素化合物や金属を含む残渣を再度溶融炉等で処理して金属を回収する場合、これらの塩素化合物は約７５０℃以上の高温で溶融状態にあり、これがミストとして飛散し、金属に接して腐食を引き起こす、という問題もある。特に多量の塩素を含む廃棄物をそのまま燃焼しこれにアルカリ金属化合物を添加する方法では、副生する塩素化合物の量も多くなり、溶融物による腐食の問題も大きくなる。
【０００９】
さらに、プラスチック中には可塑剤、安定剤あるいは塗料として微量の重金属が含まれるため、これらの燃焼残渣分をそのまま廃棄処分するには問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明の［請求項１］の脱塩素化燃料の製造装置の発明は、ゴミ固形燃料（ＲＤＦ）を熱分解すると共に脱塩素処理を行う脱塩素炉と、脱塩素化固形物と熱分解ガスとを分離する分離器と、分離された脱塩素化固形物を微細化する粉砕機と、該粉砕された脱塩素化固形物を水洗し無機塩を除去する水洗槽とからなり、塩素を含むゴミ固形燃料（ＲＤＦ）から脱塩素化燃料を得ることを特徴とする。
【００３２】
［請求項２］の発明は、請求項１において、上記水洗工程の後に、水洗後の脱塩素化固形物を乾燥する乾燥工程を有し、塩素を含む廃棄物から脱塩素化固形燃料を得ることを特徴とする。
【００３３】
［請求項３］の発明は、請求項１において、脱塩素炉に水蒸気導入手段を設けたことを特徴とする。
【００３４】
［請求項４］の発明は、請求項１において、脱塩素炉内を減圧する減圧手段を設けたことを特徴とする。
【００３５】
［請求項５］の発明は、請求項１において、脱塩素炉自体を回転可能又は炉内部を攪拌可能とすることを特徴とする。
【００３６】
本発明は前記の課題を解決するための手段の主な特定事項の概要を以下に説明する。
【００３７】
１）脱塩素工程の後に微細工程を設ける。
熱分解による脱塩素工程では、廃棄物中に含まれる塩素量の約８０wt％以上を塩化水素として脱塩素・分離するため、脱塩素処理後の固形物中には当初含まれていた塩素の約２０wt％以下の塩素が残留する。この残留塩素は、廃棄物中に含有されるアルカリ金属類と反応（下記「化２」に示す反応式（１）〜（４））して塩化物を生成する。この塩化物は、融点が約７００〜８５０℃であるため、ガス化あるいは燃焼工程で溶融してミストとなってガス中に同搬され、後工程の低温部で凝結し、腐食等の原因となる。
【００３８】
【化２】
Ca(OH)2 ＋ 2HCl → CaCl2 ＋ 2H2O …（１）
CaCO3 ＋ 2HCl → CaCl2 ＋ H2O ＋ CO2 …（２）
NaOH ＋ HCl → NaCl ＋ H2O …（３）
KOH ＋ HCl → KCl ＋ H2O …（４）
【００３９】
そこで、本発明では、脱塩素工程の後に、分離された固形物を水洗して水に可溶の塩化物を溶解・分離するようにした。この時、固形物の内部にも塩化物が含まれているため、微細工程を設けて固形物を粉砕処理して微細径にした後に水洗処理することで洗浄効果を高めている。ここで、微細化する粉砕粒径としては、１０mm以下、好ましくは１〜５mm以下にする方がよい。
【００４０】
２）脱塩素工程において、水蒸気雰囲気中で熱分解を行う。
熱分解脱塩素処理において、水蒸気雰囲気の場合には前記反応式（１）〜（４）の逆反応が発生する。
そこで、本発明では、廃棄物を入れた脱塩素炉に供給するパージ用ガスとして、水蒸気を含むガスを使用する。このとき、水蒸気濃度は高い方が好ましい。
なお、水蒸気は本発明の処理方法における排熱を有効利用することで供給することができる。
【００４１】
３）脱塩素工程において、炉内部を減圧処理する。
熱分解脱塩素処理において分解したHCl ガスは、廃棄物内に含まれる金属類と反応して塩素化合物を副生する。
そこで、本発明ではこれを防止するためには、廃棄物を入れた脱塩素炉内を減圧処理することにより、HCl ガスの系外への拡散速度を増加させている。
【００４２】
４）脱塩素工程において、炉内部に攪拌機構を設ける。
熱分解脱塩素炉の内部構造としては、加熱により軟化・溶融した廃プラスチックの団塊が生成することを抑制するために、本発明では炉内部に撹拌機構を設ける。また、本機構により、熱分解で発生したHCl ガスを廃棄物の層内部から効率的に拡散・脱気することができる。
【００４３】
５）脱塩素工程において、炉自体を回転する機構を設ける。
廃棄物を保有する脱塩素炉を回転することにより、熱分解により発生した高沸点成分の壁面付着物を移動する廃棄物の粒子により剥離させる効果を有する。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
［第１の実施の形態］
本実施の形態では、塩素を含む廃棄物を熱分解脱塩素した後、一旦水洗して、副生した無機塩化物を水に溶解させて分離することにより、脱塩素化燃料を得ると共に、廃棄物の脱塩素処理を行うようにしたものである。また、この処理により脱塩素処理された燃料を得ることができる。さらに、この得られた脱塩素化燃料は、その後ガス化あるいは燃焼工程の燃料として塩化物による障害を伴うことなく、燃焼処理することができ、その際例えばダイオキシン類等の有害物質の発生がないクリーンな処理を可能としたものである。
【００４６】
図１は第１の実施の形態にかかる廃棄物の脱塩素処理を実施する装置の概略である。また、この装置は、脱塩素化燃料の製造装置の概略でもある。
図１に示すように、塩素を含む廃棄物１１を所定サイズ以下（例えば２０ｍｍ以下）に細粒化する粉砕機１２と、粉砕された廃棄物１３を予熱する予熱機１４と、予熱された細粒化された廃棄物１５を水蒸気導入手段１６から導入された水蒸気濃度が高い状態で加熱して脱塩素処理を行う脱塩素炉１７と、上記脱塩素炉で熱分解された分解物１８を、排ガス１９と脱塩素化された固形物２０とに分離する分離器２１と、分離された脱塩素化固形物２０を所定サイズ以下に微粉化（５ｍｍ以下）する粉砕機２２と、微細化された脱塩素化固形物２３を水洗し無機塩を除去する水洗槽２４とからなり、廃棄物１１を脱塩素処理している。また、上記水洗槽２４で水洗後のスラリー物の余分な水分を排水２５として除去して脱塩素化燃料であるスラリー状燃料２６を得るものである。
【００４７】
上記分離器２１で分離された排ガス１９は二次燃焼炉２７で高温で燃焼することでガス中の芳香族塩素化合物等を完全分解し、高温で燃焼ガス２８はその後冷却され、排ガス処理装置２９であるＨＣｌ吸収塔において、塩素ガスを除去し、排ガス３０として外部に排出され、一方、塩素ガスを吸収した排水３１は上記水洗槽２４からの排水と共に排水処理設備３２にて処理される。
【００４８】
ここで、上記予熱器１４は脱塩素化を促進するために溶融させるものであり、廃棄物１１の内容によっては特に設けなくてもよい。
また、脱塩素炉１７に予熱手段を一体に設けるようにしてもよい。すなわち、予熱機１４を経ずに次の脱塩素炉１７に供給する場合には、脱塩素炉１７の入口部分を予熱区間とし、脱塩素炉１７の必要長さを長くすればよい。
上記予熱器１４の予熱温度は２００〜３００℃程度とすればよく、好ましくは２５０℃前後とすればよい。
【００４９】
ここで、塩素を含む廃棄物１１として、以下の例があげられる。
▲１▼NaCl，MgCl2 等の無機塩素化合物や塩素を含むプラスチック類が混入した家庭から排出されるごみ。
▲２▼塩化ビニル等の塩素を含むプラスチックを含むプラスチック混合物。
▲３▼自動車の金属類を撤去したあとのプラスチックを主成分とするいわゆるカーシュレッダーダスト（Car Shredder Dust ：以下「ＣＳＤ」という。）。
【００５０】
家庭から排出される一般ごみ中には、塩素が約１〜３wt％程度含まれている。また、一部の地域で分別収集されている家庭から排出されたプラスチック廃棄物中には、塩素が約２〜５wt％程度含まれている。
ＣＳＤの成分例は以下の通りで、計装用電線としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が使用されており、ＣＳＤ中に塩素として約0.５〜５wt％含まれている。
【００５１】
【表１】
【表２】
上記廃棄物１１を粉砕機１２で細粒化しているが、脱塩素炉１７として、例えば異方向回転式二軸スクリュー等を用いる場合には、攪拌が容易なように、３０〜２０ｍｍ以下としている。また粉砕粒径は小さい方が望ましく、５ｍｍ程度であれば粉砕動力に大幅な負担がなく、好ましい。
なお、脱塩素炉１７として、例えばロータリーキルン等の脱塩素炉を用いる場合には、２０ｍｍ以下とする必要はなく、例えば１００ｍｍ程度とすればよい。
【００５４】
上記脱塩素炉１６では、上記予熱された細粒化廃棄物を熱分解しているが、熱分解条件は３００〜４５０℃とするのが好ましい。これは４５０℃を超えた場合には、脱塩素反応以外に、プラスチック自身の分解が進行し、好ましくないからであり、一方、３００℃未満では脱塩素能率が悪く、共に好ましくないからである。
上記脱塩素炉１７の加熱方法は、特に限定されるものではないが、例えば直接加熱方式の他に間接加熱方式等を挙げることができる。
直接加熱方式の場合には、導入するガスは、酸素濃度（Ｏ2 の量）が低いガスまたは酸素を含まないガスを流通させることが発火防止の点から好ましい。但し、窒素ガス雰囲気下で直接加熱を行う場合には、この限りではない。
なお、直接加熱方式は、ガス流量が大きく、発生する排ガスの量が増大するので、装置のコンパクト化の点からは間接加熱方法の方が好ましい。
【００５５】
また、熱分解脱塩素処理において分解したHCl ガスは、廃棄物内に含まれる金属類と反応して塩素化合物を副生することを防止するために、上記脱塩素炉内を減圧処理することにより、HCl ガスの系外への拡散速度を増加させている。
減圧の条件としては、真空度0.１kg/cm2以下が好ましい。
【００５６】
次に、図２に各種プラスチックの熱分解における重量減少率を示す（三菱重工技報，10(5) P787（1973）参照）。一般に、熱可塑性プラスチックは、約１２０〜２３０℃で軟化・溶融し、それ以後の高温で熱分解する。また、熱硬化樹脂は、軟化・溶融せずに加熱によりそのまま熱分解する。
廃棄物１１の内で塩素を含有するプラスチックとしては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデンがある。これらの塩素含有プラスチックは、約１７０℃〜３５０℃の領域で大半の塩素を塩化水素として脱離し、その後高温になると他成分の熱分解が進行する。下記「化３」に示す反応式（５）に塩素脱離のモデルを示す。
【００５７】
【化３】
図３にＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）脱HCl 速度を示す。この図３から、３００℃以上でほぼ１００％脱HCl するが、数十分の長時間の滞留時間が必要である。
前記のように、プラスチック混合物は約２５０℃近傍から急激に熱分解を開始し、約５００℃までに大半が分解する。
【００５９】
そこで、本発明はまず粉砕して細粒化した廃棄物１３を出来る限りプラスチック中の炭化水素の熱分解速度が遅く、塩素Clの熱分解速度が速い温度領域（約２６０〜３６０℃）で廃棄物中の塩素分のみを分解処理し、初期塩素含有量の８０〜９０wt％以上の高脱塩素率で塩素を分解・分離している。
この場合、炭化水素成分を主体とする残留固体中には、初期塩素含有量の約２０wt％の塩素が含まれているが、この塩素は廃棄物中に当初から含まれているアルカリ化合物と反応（前記（１）〜（４）の反応参照）して塩素化合物を生成し、塩素Clが固定化される。この時生成される塩化物は、上記水洗槽２４において、水に容易に溶解され、固体と分離される。
【００６０】
熱分解の脱塩素炉１７の構造としては、粉砕されたプラスチック等１５の熱交換性能を向上させるために、熱分解炉１７内に混合物を撹拌・混合する機構を設けたものを用いるのが好ましい。
このように、上記脱塩素炉１７内に攪拌・混合機構を設けることにより、壁面に付着するものを常時擦り取る状態となるため、壁面へのコーキングも同時に防止できる。
【００６１】
また、脱塩素炉１７として例えばロータリキルン型のように容器自体が回転することにより撹拌・混合能力を有するものを用いてもよい。
このように、廃棄物を脱塩素炉全体を回転させる場合には、前記と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
さらに、脱塩素炉１７の構造として、二重構造で加熱媒体を外筒に流通し、間接加熱による熱分解処理を行うことも可能である。
【００６３】
脱塩素炉１７により分解処理された分解物１８は溶融状態のまま分離器２１に移され、ここで排ガス１９と脱塩素化固形物２０とに分離する。
上記分離器２１より分離された排ガス１９は、二次燃焼炉２７で燃焼され熱分解により発生した塩化水素を含むガスを完全燃焼させている。
この二次燃焼炉２７の燃焼条件は、７５０〜１０００℃、好ましくは８００〜９００℃としている。これは、７５０℃未満では炭化水素の分解が開始せず、好ましくなく、一方１０００℃を超えて分解させてもガス中の分解生成物が再縮合したり、煤が発生し、さらに、炉の耐久性の点から問題があり、好ましくないからである。
また、燃焼時間は８５０℃で２秒程度とすることにより、排ガス中のダイオキシン類を完全分解でき、好ましい。
【００６４】
分離器２１より分離された脱塩素化固形物２０は粉砕機２２により粉砕される。この粉砕は固形物２０の内部に含有された塩化物（CaCl2 ，CaCl2 ，NaCl，KCl 等）を効率よく除去するために、微細化するものであり、微細化する粉砕粒径としては、１０ｍｍ以下、好ましくは１〜５ｍｍ以下にする方がよい。
なお、１ｍｍ以下とする場合には、いわゆるヘドロ状となって効率的な攪拌が不能となるので、好ましくない。
【００６５】
以上の方法により、廃棄物１１の脱塩処理ができる共に、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、発生ガス及び残渣の無公害化が容易になる。
また、得られたスラリー状燃料２６は、ポンプ等の移送手段を用いてそのままの状態でハンドリングでき、例えば水に懸濁した石炭燃料（ＣＷＭ（Coal Water Miture)：高濃度石炭−水スラリ（例えば石炭：70％、水：30％））と共に燃焼させた場合でも、発生するガス中には脱塩素化されているので例えばダイオキシン類等の有害物質は存在せず、クリーンな排気ガスとなる。
【００６６】
［第２の実施の形態］
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、塩素を含む廃棄物を熱分解脱塩素した後、一旦水洗して、副生した無機塩化物を水に溶解させて分離したものを更に、乾燥炉で乾燥させるものである。また、乾燥によりスラリー状の燃料とは異なる形態の脱塩素化された固形燃料を得るようにしたものである。さらに、本実施の形態では、二次燃焼炉から排出されるガスの排熱を脱塩素処理工程で有効利用を図るようにしたものである。
【００６７】
図４は第２の実施の形態にかかる脱塩素化燃料の製造装置の概略である。
図４に示すように、塩素を含む廃棄物１１を所定サイズ以下（例えば２０ｍｍ以下）に細粒化する粉砕機１２と、粉砕された廃棄物１３を予熱する予熱機１４と、予熱された細粒化された廃棄物１５を水蒸気導入手段１６から導入された水蒸気濃度が高い状態で加熱して脱塩素処理を行う脱塩素炉１７と、上記脱塩素炉で熱分解された分解物１８を、排ガス１９と脱塩素化された固形物２０とに分離する分離器２１と、分離された脱塩素化固形物２０を所定サイズ以下に微粉化（例えば５ｍｍ以下）する粉砕機２２と、微細化された脱塩素化固形物２３を水洗し無機塩を除去する水洗槽２４と、水洗後の固形分を乾燥する乾燥炉４１とからなるものである。該乾燥炉４１で乾燥された固形分は、脱塩素化固形燃料４２として利用できる。
【００６８】
また、本実施の形態では、二次燃焼炉２７と排ガス処理装置２９との間に熱交換器４３を設け、燃焼熱を回収し、給水手段を有する蒸気発生器４４で水蒸気を発生させている。ここで得られた水蒸気１６は、上記脱塩素炉１７内に導入して塩化物の発生を抑制するようにしている。
【００６９】
また、本実施の形態では、別途導入された加熱ガス４５を脱塩素炉１７の加熱用の熱源として利用している。この脱塩素炉１７での加熱後のガスは予熱機１４の熱源及び乾燥炉４１の熱源としてライン４６，４７を経由して供給している。なお、乾燥炉４１における排ガス４８は別途排ガス処理されている。
【００７０】
以上の方法で廃棄物１１の脱塩素処理ができる共に、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、発生ガス及び残渣の無公害化が容易になる。
また、脱塩素化固形燃料４２は、次のガス化，油化等の工程に導かれて、有機物（炭化水素）がガス化または油化処理される。一方、これを燃料として燃焼する場合には、脱塩素化されているので発生するガスは無害であり、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、残渣の無公害化が容易になる。
また、熱交換器４３の設置により、排熱を有効利用することができると共に、得られた熱で蒸気を発生させ、該蒸気を脱塩素炉１７で使用でき、熱の有効利用が可能となる。
【００７１】
［第３の実施の形態］
本実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、塩素を含む廃棄物を熱分解脱塩素した後、一旦水洗して、副生した無機塩化物を水に溶解させて分離したものを更に、乾燥炉で乾燥させることにより、脱塩素化された固形燃料を得るようにしたものであるが、二次燃焼炉から排出されるガスの排熱の利用の形態が異なるものである。
【００７２】
図５は第３の実施の形態にかかる脱塩素化燃料の製造装置の概略である。
図５に示すように、塩素を含む廃棄物１１を所定サイズ以下（例えば２０ｍｍ以下）に細粒化する粉砕機１２と、粉砕された廃棄物１３を予熱する予熱機１４と、予熱された細粒化された廃棄物１５を水蒸気導入手段１６から導入された水蒸気濃度が高い状態で加熱して脱塩素処理を行う脱塩素炉１７と、上記脱塩素炉で熱分解された分解物１８を、排ガス１９と脱塩素化された固形物２０とに分離する分離器２１と、分離された脱塩素化固形物２０を所定サイズ以下に微粉化（例えば５ｍｍ以下）する粉砕機２２と、微細化された脱塩素化固形物２３を水洗し無機塩を除去する水洗槽２４と、水洗後の固形分を乾燥する乾燥炉４１とからなり、乾燥炉４１で乾燥された固形分を脱塩素化燃料４２として得るものである。
【００７３】
また、本実施の形態では、二次燃焼炉２７と排ガス処理装置２９との間に熱交換器５１を設け、送風機５２により導入された空気５３を加熱し、別途導入された加熱ガス５４と共に、脱塩素炉１７の加熱用の熱源として利用している。
なお、第２の実施の形態と同様に、脱塩素炉１７での加熱後のガスは予熱機１４の熱源及び乾燥炉４１の熱源としてライン４６を経由して供給している。
また、脱塩素炉１７での加熱後のガスは予熱機１４の熱源及び乾燥炉４１の熱源としてライン５５，５６を経由して供給している。なお、乾燥炉４１における排ガス４８は別途排ガス処理されている。
【００７４】
以上の方法で脱塩素処理（熱分解）後の脱塩素化燃料４２は、次のガス化，油化または燃焼工程に導かれて、有機物（炭化水素）がガス化，油化または燃焼処理される。この燃焼の際、脱塩素化されているので発生するガスは無害であり、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、残渣の無公害化が容易になる。また、熱交換器４３の設置により、排熱を有効利用することができると共に、得られた熱で蒸気を発生させ、該蒸気を脱塩素炉１７で使用でき、熱の有効利用が可能となる。
【００７５】
［第４の実施の形態］
本実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、塩素を含む廃棄物を熱分解脱塩素した後、一旦水洗して、副生した無機塩化物を水に溶解させて分離したものを更に、乾燥炉で乾燥させ、脱塩素化された固形燃料を得ると共に、二次燃焼炉での排熱の利用を図ったものであるが、処理する対象を単なる廃棄物からＲＤＦ（Rdfuse Derived Fuel:ゴミ固化燃料) を用いた点が異なるものである。なお、ＲＰＦ（廃プラスチック固形燃料）を用いても同様であるので、本発明では、以下、ＲＤＦを用いて本発明の内容を説明する。
【００７６】
図６は第４の実施の形態にかかる脱塩素化燃料の製造装置の概略である。
図６に示すように、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を水蒸気導入手段１６により導入された水蒸気濃度が高い状態で加熱して脱塩素処理を行う脱塩素炉１７と、上記脱塩素炉で熱分解された分解物１８を、排ガス１９と脱塩素化された固形物２０とに分離する分離器２１と、分離された脱塩素化固形物２０を所定サイズ以下に微粉化（例えば５ｍｍ以下）する粉砕機２２と、微細化された脱塩素化固形物２３を水洗し無機塩を除去する水洗槽２４と、水洗後の固形分を乾燥する乾燥炉４１とからなり、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を脱塩素処理すると共に、乾燥炉４１で乾燥された固形分を脱塩素化燃料４２として得るものである。
【００７７】
また、本実施の形態では、二次燃焼炉２７と排ガス処理装置２９との間に熱交換器５１を設け、送風機５２により導入された空気５３を加熱し、別途導入された加熱ガス５４と共に、脱塩素炉１７の加熱をしている。なお、第２の実施の形態と同様に、脱塩素炉１７での加熱後のガスは予熱機１４の熱源及び乾燥炉４１の熱源としてライン５５，５６を経由して供給している。
【００７８】
以上の方法によれば、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を加熱分解処理し、脱塩素処理（熱分解）後の脱塩素化燃料４２は、次のガス化または燃焼工程に導かれて、有機物（炭化水素）がガス化または燃焼処理される。この燃焼の際、脱塩素化されているので発生するガスは無害であり、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、残渣の無公害化が容易になる。
また、熱交換器４３の設置により、排熱を有効利用することができると共に、得られた熱で蒸気を発生させ、該蒸気を脱塩素炉１７で使用でき、熱の有効利用と共に、無機塩化物の生成を抑制している。
【００７９】
［第５の実施の形態］
本実施の形態では、第４の実施の形態と同様に、処理する対象をＲＤＦ（ゴミ固化燃料）を用いたものであり、脱塩素処理方法は第２の実施の形態と同様である。
【００８０】
図７は第５の実施の形態にかかる脱塩素化燃料の製造装置の概略である。
図７に示すように、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を水蒸気導入手段１６により導入された水蒸気濃度が高い状態で加熱して脱塩素処理を行う脱塩素炉１７と、上記脱塩素炉で熱分解された分解物１８を、排ガス１９と脱塩素化された固形物２０とに分離する分離器２１と、分離された脱塩素化固形物２０を所定サイズ以下に微粉化（例えば５ｍｍ以下）する粉砕機２２と、微細化された脱塩素化固形物２３を水洗し無機塩を除去する水洗槽２４と、水洗後の固形分を乾燥する乾燥炉４１とからなり、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を脱塩素処理すると共に、乾燥炉４１で乾燥された固形分を脱塩素化燃料４２として得るものである。
【００８１】
また、本実施の形態では、二次燃焼炉２７と排ガス処理装置２９との間に熱交換器４３を設け、燃焼熱を回収し、蒸気発生器４４で水蒸気を発生させ、該水蒸気を脱塩素炉１７に供給するようにしている。また、蒸気発生器４４での交換熱は別途導入された加熱ガス４５と共に、脱塩素炉１７の加熱をしている。また、脱塩素炉１７での加熱後のガスは予熱機１４の熱源及び乾燥炉４１の熱源としてライン４６を経由して供給している。
【００８２】
以上の方法によれば、塩素を含むＲＤＦ（ゴミ固化燃料）６１を加熱分解処理し、脱塩素処理（熱分解）後の脱塩素化燃料４２は、次のガス化または燃焼工程に導かれて、有機物（炭化水素）がガス化または燃焼処理される。この燃焼の際、脱塩素化されているので発生するガスは無害であり、残渣中にも塩化物が少量しか残存しないために、残渣の無公害化が容易になる。
【００８３】
【実施例】
以下、本発明の効果を示す好適な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８４】
本発明の一実施例を図４に示す装置を用いて説明する。
図４に示すように、ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン等の塩素を含有するプラスチックを含む廃棄物１１を粉砕機１２に供給し、約２０mm以下に粉砕する。当該粉砕後の廃棄物を予熱機３に供給し、２５０〜２８０℃程度に予熱する。予熱された廃棄物１５は、脱塩素炉１７に供給され、３２０〜３３０℃に加熱され、塩素含有プラスチック中の塩素部分が主体的に分解されてHCl ガスとなる。熱分解により発生したガス（HCl を含む）１９は溶融状態のまま分離器２１で分離され、二次燃焼炉２７に供給した。ここで排ガス１９中の可燃性ガスが８５０℃で燃焼処理した。この燃焼は２秒とした。さらに燃焼ガス２８は、熱交換器４３に導かれ、排ガス処理装置２９でHCl ガスを分離・除去した後、排ガス３０及び排水３１として排出した。
【００８５】
一方、脱塩素炉１７で脱塩素処理された廃棄物は、分離器２１で排ガスを分離した後、固形物２０となり、次に粉砕機２２に供給され、約５mm以下の微細物に粉砕した。粉砕された固形物２３は、水洗槽２４に投入され、水に可溶性の塩類が溶解・分離される。水洗後の固形物は、乾燥炉４１で乾燥され、脱塩素化固形燃料４２として取り出しる。その後、ガス化，油化，燃焼工程に供給される。 二次燃焼炉２７で発生した燃焼熱は、熱交換器（回収温度：８００℃）４３及び蒸気発生器４４で水蒸気として回収され、回収された水蒸気１６は脱塩素炉１７のパージガスとして利用した。
【００８６】
［実施例１〜８］
上記装置を用い、下記「表３」の性状の廃棄物を原料及び条件で脱塩素処理を行った場合を、実施例１〜４とした。
その結果、残留脱塩素濃度が低い固形燃料を製造することができた。
これらの結果を「表３」に示す。
また、実施例１〜４と同様な条件で脱塩素炉１７に圧力をかけて減圧下で脱塩素処理を行った場合を、実施例５〜８とした。
これらの結果を「表４」に示す。
ここで、本実施例で用いた上記脱塩素炉１７は、二軸撹拌翼付き加熱炉を用い、外筒熱媒加熱による間接加熱方式としており、脱塩素炉処理規模は３００（kg/d）である。
【００８７】
なお、脱塩素炉１７より分離した固形物２０を粉砕工程及び水洗工程を行わなかったものを比較例１〜４とした。
これらの結果を「表５」に示す。
【００８８】
【表３】
「表３」乃至「表５」に示すように、本実施例の場合では、残留Ｃｌ濃度が0.０８〜0.２１重量％と極めて低いものであったが、比較例の場合には、0.７８重量％以上と高いものであり、本実施例により残留塩素濃度の低い固形燃料を製造することができた。
また、減圧処理を行うことにより、脱塩素処理の効率が大幅に向上することが判明した。
【００９０】
［実施例９］
下記「表６」の組成からなるＣＳＤ（カーシュレッダーダスト）を原料として脱塩素処理をした。
ここで、本実施例で用いた上記脱塩素炉１７は、ロータリーキルン型熱分解炉（内径 350×長さ 4,100（mm））であり、運転条件は、キルン入口温度を 420℃，出口温度を 330℃とした。なお、キルン内平均滞留時間は 26minとした。
【００９１】
【表６】
本実施例によれば、固形燃料回収率が73.5（wt%)であり、残留塩素濃度0.２１（wt％）の固形燃料を製造することができた。
また、ロータリーキルンの内壁を観察したところ、壁面へのプラスチックの融着やコーキング等は殆ど確認されなかった。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の［請求項１］の脱塩素化燃料の製造装置によれば、ゴミ固形燃料（ＲＤＦ）を熱分解すると共に脱塩素処理を行う脱塩素炉と、脱塩素化固形物と熱分解ガスとを分離する分離器と、分離された脱塩素化固形物を微細化する粉砕機と、該粉砕された脱塩素化固形物を水洗し無機塩を除去する水洗槽とからなり、塩素を含むゴミ固形燃料（ＲＤＦ）から脱塩素化されたスラリー状の燃料を効率的に製造できる。
【０１１５】
［請求項２］によれば、請求項１において、上記水洗工程の後に、水洗後の脱塩素化固形物を乾燥する乾燥工程を有し、塩素を含む廃棄物から脱塩素化固形燃料を得るので、脱塩素化固形燃料を廃棄物から効率的に製造できる。
【０１１６】
［請求項３］によれば、請求項１において、脱塩素炉に水蒸気導入手段を設けたので、脱塩素反応における塩素の無機塩素化を防止するができる。
【０１１７】
［請求項４］によれば、請求項１において、脱塩素炉内を減圧する減圧手段を設けたので、分解したHCl ガスの廃棄物内に含まれる金属類と反応して塩素無機化合物の副生を抑制し、HCl ガスの系外への拡散速度を増加させることができる。
【０１１８】
［請求項５］によれば、請求項１において、脱塩素炉自体を回転可能又は炉内部を攪拌可能とするので、脱塩素反応を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の脱塩素化燃料の製造装置の概略図を示す。
【図２】各種プラスチックの熱分解における重量減少率を示すグラフである。
【図３】ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）の脱HCl 速度を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態の脱塩素化燃料の製造装置の概略図を示す。
【図５】本発明の第３の実施の形態の脱塩素化燃料の製造装置の概略図を示す。
【図６】本発明の第４の実施の形態の脱塩素化燃料の製造装置の概略図を示す。
【図７】本発明の第５の実施の形態の脱塩素化燃料の製造装置の概略図を示す。
【符号の説明】
１１ 廃棄物
１２ 粉砕機
１３ 細粒化廃棄物
１４ 予熱機
１５ 予熱された細粒化廃棄物
１６ 水蒸気導入手段
１７ 脱塩素炉
１８ 分解物
１９ 排ガス
２０ 脱塩素化固形物
２１ 分離器
２２ 粉砕機
２３ 脱塩素化固形物
２４ 水洗槽
２５ 排水
２６ スラリー状燃料
２７ 二次燃焼炉
２８ 燃焼ガス
２９ 排ガス処理装置
３０ 排ガス
３１ 排水
３２ 排水処理設備
４１ 乾燥炉
４２ 脱塩素化固形燃料
４３ 熱交換器
４４ 蒸気発生器
４５ 加熱ガス
５１ 熱交換器
５２ 送風機
５３ 空気
５４ 加熱ガス
６１ ＲＤＦ（ゴミ固化燃料）
Claims (5)
- ゴミ固形燃料（ＲＤＦ）を熱分解すると共に脱塩素処理を行う脱塩素炉と、脱塩素化固形物と熱分解ガスとを分離する分離器と、分離された脱塩素化固形物を微細化する粉砕機と、該粉砕された脱塩素化固形物を水洗し無機塩を除去する水洗槽とからなり、塩素を含むゴミ固形燃料（ＲＤＦ）からスラリー状の脱塩素化燃料を得る
ことを特徴とする脱塩素化燃料の製造装置。 - 請求項１において、
上記水洗工程の後に、水洗後の脱塩素化固形物を乾燥する乾燥工程を有し、塩素を含む廃棄物から脱塩素化固形燃料を得る
ことを特徴とする脱塩素化燃料の製造装置。 - 請求項１において、
脱塩素炉に水蒸気導入手段を設けた
ことを特徴とする脱塩素化燃料の製造装置。 - 請求項１において、
脱塩素炉内を減圧する減圧手段を設けた
ことを特徴とする脱塩素化燃料の製造装置。 - 請求項１において、
脱塩素炉自体を回転可能又は炉内部を攪拌可能とする
ことを特徴とする脱塩素化燃料の製造装置。
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