JPH09235559A - 直立炉中で残留物および廃棄物を物質的およびエネルギー的に利用する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 残留物および廃棄物ならびに低発熱量燃料を
直立炉、とくにキュポラまたは高炉中で材料的およびエ
ネルギー的に利用する方法を提供する。 【解決手段】 残留物および廃棄物を熱分解反応器中で
３００〜８００℃の温度に加熱することにより熱的に前
処理し、その際熱分解コークスおよび熱分解ガスが生成
し、熱分解コークスを少なくとも一部分自体公知の機械
的処理法で細粒状にし、細粒状にした熱分解コークスお
よび熱分解ガスを直立炉に供給する。 【効果】 残留物および廃棄物ならびに低発熱量燃料を
冶金工業または建築材料工業の直立炉装置と関連してエ
ネルギー的および材料的に利用するかまたはこの種の現
存する装置から燃料費ないしは原料費の一部を軽減すべ
き所では何処でも適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直立炉、とくにキ
ュポラまたは高炉中で残留物および廃棄物を材料的およ
びエネルギー的に利用する方法に関する。

【０００２】本発明は、残留物および廃棄物ならびに低
発熱量燃料を冶金工業または建築材料工業の直立炉装置
と関連して、たとえば高炉工場においてエネルギー的お
よび材料的に利用するかまたはこの種の現存する装置か
ら燃料費ないしは原料費の一部を軽減しようとする所で
は何処でも適用できる。

【０００３】残留物および廃棄物とは、家庭ごみ、事業
所ごみ、市町村および工場排水浄化汚泥、有機成分を有
する消費された工業貨物の処理からの残部、たとえばケ
ーブル、古自動車、エレクトロニクス屑、プラスチック
および包装材料の廃品の集積所からの直接リサイクルで
きない残部ならびに殊にリサイクル経済の種々の技術的
方法からの残品を表わす。残留物および廃棄物のこのカ
テゴリーには、油性または油含有冷却剤、滑剤または潤
滑剤が付着した圧延および鍛造スケールおよび金属加工
屑が入る。低発熱量燃料は、たとえば生物燃料、たとえ
ば藁、木材、草、葉、エネルギー的利用のための特殊な
植物、ならびに汚染された可燃性ガス、たとえば種々の
出所の堆積所ガスおよび浄化場ガスである。

【０００４】

【従来の技術】高炉中で残留物および廃棄物を材料的お
よびエネルギー的に利用する方法は既に公知である。

【０００５】それで、ドイツ国特許（ＤＥ）３９１１９
８２Ａ１号には、廃棄物を直立炉の送風入口の範囲内で
直接燃焼帯に供給する、廃棄物の処分方法が記載され
る。しかし、問題になる残留物および廃棄物の多くは、
直接直立炉の燃焼帯に供給できないかまたは必要な均一
性で供給できないような性状で存在する。

【０００６】ドイツ国特許（ＤＥ）４１０４２５２Ａ１
号は、廃棄物を流動状態で、送風羽口を介して直立炉、
殊に高炉に供給するこの種の他の方法を記載する。この
場合、流動状態とは、直立炉に供給される材料が液体と
して、ガスないしは蒸気としてまたはキャリヤ液ないし
はキャリヤガス中に懸濁した細粒状固体として存在しな
ければならないことを表わす。しかしこれは、既に述べ
たように、たとえば普通の家庭ごみの場合には与えられ
ていない。

【０００７】さらに一連の廃棄物、殊に生物燃料は直立
炉法においては屡々好ましくない比較的高い含水量で汚
染されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、残留物および廃棄物および低発熱量燃料を直立炉、
殊に高炉中で材料的およびエネルギー的に利用するた
め、かかる材料ならびに流動状態で存在しない材料およ
び簡単な乾燥および粉砕工程でかかる状態に変えること
のできない材料をもその性状とは独立に利用することの
できる方法を開発することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
特徴部によって解決される。有利な実施態様は請求項２
〜１２に記載されている。

【００１０】本発明による解決法は、残留物および廃棄
物ならびに低発熱量燃料を熱分解反応器中で熱的に前処
理することを意図する。その際、これらの材料は完全ま
たは十分な空気ないしは酸素の遮断下に約３００〜８０
０℃の温度に加熱される。これらの条件下に有機成分は
熱分解され、ガス状および蒸気状分解生成物−下記に熱
分解ガスと記載する−が脱離される。固体のコークス状
残留物−下記に熱分解コークスと呼称する−が残留し、
このものは装入物の無機成分をも一緒に収容する。

【００１１】熱分解コークスは、公知の機械的処理方
法、たとえば篩別循環路を有するロールミルを用い少な
くとも部分的に細粒状にされる。さらに、この細粒状に
された熱分解コークスおよび熱分解ガスが直立炉に供給
される。

【００１２】通例、直立炉への供給はほぼ送風羽口の高
さ、好ましくは送風羽口中またはこれを通して、炉の炉
床中へ行われる。直立炉のこの範囲内を支配する温度に
おいて、吹き込まれる熱分解コークスの有機成分ならび
に熱分解ガスの可燃性成分は直立炉に供給される送風の
一部で燃焼する。装入物中の通常過剰のコークスにより
一次的に形成する二酸化炭素は、既に一次的に一酸化炭
素が形成しない限り、直ちに二酸化炭素に還元される。
同様に、熱分解コークスおよび熱分解ガス中に結合して
いる水素ならびに熱分解ガス中に含まれている水蒸気は
ガス状の水素に変換される。

【００１３】熱分解コークスおよび熱分解ガスの変換に
よって生成するガスは、残留する（大部分の）送風と、
装入物からのコークスとの反応により生成した残余の形
成ガスと一緒に直立炉中を上向きに上昇し、徐々に下方
に滑落する装入物柱中で経過する反応、たとえば高炉の
鉄鉱石の還元に関与する。熱分解生成物の反応により遊
離する熱量は、平行に装入物を加熱するために利用され
る。相応に、装入物中のコークス分量は低下し、したが
ってコークスは節約することができる。

【００１４】炉床中を支配する条件下で、有機化合物、
ならびに芳香族化合物およびダイオキシンおよびフラン
を含めて塩素化有機化合物は完全に変換される。炉床中
で形成し、炉胸中を上昇するガスの冷却の間のダイオキ
シンおよびフランの後発的合成は、そこを支配する強い
還元性雰囲気下に排除されている。たとえばドイツ国特
許（ＤＥ）４１０４２５２Ａ１号からも公知であるよう
に、熱分解コークスおよび場合により熱分解ガスにより
連行されるダストの無機成分は溶融し、融液状スラグま
たは液状金属相により収容される。これは、連行される
重金属痕跡についても言える。

【００１５】細粒状で存在する熱分解コークスは、自体
公知の方法で圧縮空気で供給管により直立炉に供給する
ことができる。通例、この供給管はその都度送風羽口に
接続し、その際送風羽口中を支配する高い空気速度は炉
の炉床中に形成する燃焼帯中での良好な分配および即時
点火を配慮する。

【００１６】選択的に、細粒状で存在する熱分解コーク
スは油を撹拌混入してポンプ輸送可能な油−固体懸濁液
を作り、圧縮空気で直立炉の炉床に供給することができ
る。キャリヤ液として必要な油は、たとえば汚染された
廃油、ならびに農業的に生産された植物油、たとえば農
業上の休止面で生産された菜種油であってもよい。

【００１７】有利な実施形においては、熱分解反応器か
ら流出する熱分解ガスは、直立炉に供給される前に、冷
却および凝縮される。その際分離する凝縮液から油相
（“熱分解タール”）および水相を得ることができる。
記載した油相をガス化反応器に加えるのが有利である。
有利に、この油相は油−ダスト懸濁液の製造のために利
用される。原則的に、水相もガス化反応器に供給し、ガ
ス化工程において溶解した有機成分および他の望ましく
ない成分、たとえばＮＨ₃を破壊することも可能であ
る。

【００１８】高い水含量を有する装入物（これは殊に多
くの生物燃料および高い台所の残り屑分量を有するごみ
について言える）の場合には、凝縮液から分離した水相
を、機械的、化学的および／または生物的処理に供給す
るのが有利である。浄化された水は工場内の目的のため
に、たとえば冷却液として利用するかまたは河川に吐出
することができる。本発明のこのような構成は、たとえ
ば直立炉から方法の経過にとり屡々望ましくない水蒸気
が低減されるという利点を提供する。

【００１９】屡々、冷却および凝縮は、洗浄剤として水
を用いる洗浄冷却器の形に構成するかまたは冷却および
凝縮のための他の手段のほかに水洗浄を含有する。かか
る構成は、熱分解ガス中に含まれている、廃棄物中の有
機塩素化合物の熱分解により生じた塩化水素ならびに塩
化物塩の蒸気および霧が、直立炉中に導入する前に、熱
分解ガスから分離されるという利点を提供する。

【００２０】就中家庭ごみ様廃棄物を装入する場合、熱
分解反応器から搬出後の熱分解コークスから、熱分解コ
ークスを破砕する装置の負担を軽減するために、たとえ
ば篩装置に通して、粗大成分を保留するのがたいてい有
利である、それというのも粗大画分中には主に岩石、セ
ラミックおよび煉瓦の破片、ガラスならびに金属成分が
再び見出されるからである。

【００２１】さらに、たとえば磁石分離および／または
渦流分離によるような自体公知の分離方法を用いて、金
属成分を分離し、別個の利用に供給することも可能であ
る。このために、熱分解コークスから分離した金属成分
を直立炉にその炉口により装入することができる。これ
は原則的に、装入される廃棄物の金属成分をできるだけ
完全に建築目的に使用可能な高炉スラグに変えたい場
合、熱分解コークスの金属成分についても言える。

【００２２】多くの場合、熱分解コークスを十分な範囲
にまたは一部分集塊させ（たとえばペレタイザーで）か
つ集塊を直立炉にその炉口により装入するのが経済的に
有利である。しかし、本方法のこの構成においては、熱
分解における適当な温度制御により熱分解コークス中の
揮発性成分の僅かな残量を配慮すべきである。

【００２３】最後に、直立炉中に生じる炉頂ガスを、場
合により浄化工程後に、熱分解反応炉を加熱するために
利用することによって、直立炉と熱分解反応炉との他の
結合が可能である。

【００２４】本発明方法を１実施例および添付の略図に
つき詳説する。

【００２５】

【実施例】本発明の多数の構成および適用事例を代表す
る例は、精錬所の周囲において生じる市町村の残留ごみ
および事業所ごみを材料的およびエネルギー的に利用す
るための高炉の利用に関する。

【００２６】供給されかつごみバンカー中に中間貯蔵さ
れたごみは、クラッシャー２中で１個の大きさ最大約１
００ｍｍに予備破砕され、装入装置により間接的に加熱
されるロータリーキルンとして構成された熱分解反応器
３に装入される。高炉運転からの炉頂ガスで加熱するこ
とにより、ごみは空気遮断下に約５００℃の最終温度に
加熱される。その際、ごみの有機成分は熱分解を受け、
炭化水素および水蒸気で汚染された熱分解ガスおよびコ
ークス様の脆い固形残留物、熱分解コークスが生じる。

【００２７】熱分解コークスはホッパー４中に捕集さ
れ、熱分解ガスは別個に単に略示された冷却および凝縮
装置５に誘導される。

【００２８】熱分解コークスは、鉄成分を分離するため
磁石分離器６および渦流分離器７を通過し、該分離器中
で非磁性の軽金属および非鉄金属が得られる。無機成分
を含めて残留する熱分解コークスは、ミル８中で＜０．
５ｍｍの細かさに破砕される。

【００２９】油蒸気および水蒸気で汚染された熱分解ガ
スは、冷却および凝縮装置５中で約４０℃に冷却され
る。生じる凝縮液は、別個に図示されていない分離槽中
で油相（図中で熱分解油と記載）および水相（熱分解
水）に分離する。

【００３０】冷却され、主要量の油蒸気および水蒸気が
除去された熱分解ガスは、コンプレッサー９により高炉
１２の送風羽口１１中に噴射するのに十分な約４ｂａｒ
の圧力に圧縮され、高炉の送風羽口の途中で、圧縮空気
の密流搬送系１０により供給され、粉砕された熱分解コ
ークスと混合される。こうして熱分解コークスは、高炉
１２にコークスを運搬するための補助的搬送ガスの役目
を引き受ける。平行して、熱分解油はポンプ１３により
送風羽口１１中に開口するランスに供給される。

【００３１】本例においては、熱分解ガス、粉砕された
コークスおよび熱分解油は、高炉のすべての送風羽口に
一様に分配される。しかし、熱分解ガスおよび熱分解コ
ークスを高炉の周りに対称的に配置された送風羽口の一
部に供給し、熱分解油を送風羽口の他の部分に供給する
ことも可能である。

【００３２】それぞれの場合に、熱風流は、送風羽口中
へ噴射される熱分解生成物の霧化、分配および混合を引
き受け、即時点火を保証する。高炉の燃焼帯中での熱分
解生成物の燃焼によって生成しかつ高炉コークスと接触
してＣＯおよびＨ₂に還元するガスは、−公知のように
−高炉法に関与し、熱分解生成物の無機成分は溶融し、
銑鉄および高炉スラグ中に再び見出される。

【００３３】冷却および凝縮装置５中に生じる熱分解水
は機械的および生物的排水処理装置１４に供給され、浄
化された排水として高炉工場内での冷却目的のために使
用される。

【００３４】図示されていないが、熱分解コークスから
分離された鉄成分は高炉に正常の装入作業により供給さ
れ、ひいては銑鉄製造のために利用される。生じた軽金
属および非鉄金属画分はさらに分離した後、他の関連す
る製錬所供給に利用のために供給される。

【００３５】本実施例においては、熱分解反応器と接続
されている、銑鉄２０００ｔ／日の高炉の使用下に、周
辺の郡において生じる約４００００ｔ／年の残留ごみお
よび事業所ごみ量を処理し、その際実際に完全に利用さ
れる。塵芥集積所の廃止による環境汚染の軽減を越え
て、殊にコークスの節約によりおよび塵芥集積所または
別個のごみ焼却装置の操業と比較して明らかに減少し
た、熱分解および熱分解生成物の処理のためおよび高炉
中へ噴射するための作業費により製錬所に対する経済的
利点が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の１実施例を示す系統図

【符号の説明】

１ ごみバンカー ２ クラッシャー ３ 熱分解反応器 ４ ホッパ ５ 冷却および凝縮器 ６ 磁石分離器 ７ 渦流分離器 ８ ミル ９ コンプレッサー １０ 密流搬送系 １１ 送風羽口 １２ 高炉 １３ ポンプ １４ 排水処理装置

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直立炉中で残留物および廃棄物ならびに
   低発熱量燃料を材料的およびエネルギー的に利用する方
   法において、 −残留物および廃棄物を熱分解反応器中で３００〜８０
   ０℃間の温度に加熱することにより熱的に前処理し、そ
   の際熱分解コークスおよび熱分解ガスが生じ、 −熱分解コークスを少なくとも一部、自体公知の機械的
   処理方法で細粒状にし、 −かつ細粒状にした熱分解コークスを直立炉に供給する
   ことを特徴とする直立炉中で残留物および廃棄物を材料
   的およびエネルギー的に利用する方法。
2. 【請求項２】 細粒状にした熱分解コークスを、熱分解
   ガスと一緒に直立炉に送風羽口により供給することを特
   徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 細粒状にした熱分解コークスを送風羽口
   に圧縮空気により供給することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の方法。
4. 【請求項４】 細粒状にした熱分解コークスを油−ダス
   ト懸濁液として送風羽口に供給することを特徴とする請
   求項１または２記載の方法。
5. 【請求項５】 熱分解ガスを、直立炉に供給する前に冷
   却および凝縮し、凝縮液を分離することを特徴とする請
   求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 凝縮液を完全にまたは部分的にガス化反
   応器に供給することを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 凝縮液から油相を得、油−ダスト懸濁液
   を製造するために利用することを特徴とする請求項４ま
   たは５記載の方法。
8. 【請求項８】 凝縮液を水相および油相に分離し、水相
   を機械的、化学的および／または生物学的に処理するこ
   とを特徴とする請求項５記載の方法。
9. 【請求項９】 熱分解コークスから自体公知の分級工程
   により粗成分を保留することを特徴とする請求項１から
   ８までのいずれか１項記載の方法。
10. 【請求項１０】 熱分解コークスから自体公知の分離法
    により金属成分を分離することを特徴とする請求項１か
    ら８までのいずれか１項記載の方法。
11. 【請求項１１】 熱分解コークスから分離した粗成分お
    よび／または金属成分を直立炉にその炉口により装入す
    ることを特徴とする請求項９または１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 細粒状にした熱分解コークスの少なく
    とも一部を団結させ、集塊を直立炉にその炉口により装
    入することを特徴とする請求項１記載の方法。
13. 【請求項１３】 熱分解を実施するために必要なエネル
    ギーを直立炉から装入量の燃焼により得ることを特徴と
    する請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。