活性炭再生装置
【課題】電力エネルギを用いず、特段の水蒸気発生装置を必要としない活性炭再生装置を提供することを課題とする。
【解決手段】廃棄物処理炉１１からの排ガス中の有害物質を吸着除去して吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置IIにおいて、太陽熱集熱装置２３と、太陽熱集熱装置２３で集熱された太陽熱により劣化活性炭を加熱して賦活化反応ガス雰囲気下で賦活化する活性炭賦活化装置２１と、廃棄物処理炉１１からの無害化処理された処理済み排ガス及び廃棄物処理炉１１からの排ガスにより廃熱ボイラ１２で生成した水蒸気のうち少なくとも一方を受けて、これを太陽熱集熱装置２３からの太陽熱により加熱して賦活化反応ガスとして活性炭賦活化装置２１へ供給するガス加熱器２２と、活性炭賦活化装置２１から賦活化反応により発生する発生ガスを廃棄物処理炉１１内へ帰還せしめる賦活化反応発生ガス帰還手段２６とを有する。
【解決手段】廃棄物処理炉１１からの排ガス中の有害物質を吸着除去して吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置IIにおいて、太陽熱集熱装置２３と、太陽熱集熱装置２３で集熱された太陽熱により劣化活性炭を加熱して賦活化反応ガス雰囲気下で賦活化する活性炭賦活化装置２１と、廃棄物処理炉１１からの無害化処理された処理済み排ガス及び廃棄物処理炉１１からの排ガスにより廃熱ボイラ１２で生成した水蒸気のうち少なくとも一方を受けて、これを太陽熱集熱装置２３からの太陽熱により加熱して賦活化反応ガスとして活性炭賦活化装置２１へ供給するガス加熱器２２と、活性炭賦活化装置２１から賦活化反応により発生する発生ガスを廃棄物処理炉１１内へ帰還せしめる賦活化反応発生ガス帰還手段２６とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を焼却又はガス化・溶融する廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を処理する技術として、都市ごみやシュレッダーダストなどの廃棄物を火格子上に供給し、廃棄物を燃焼させて、燃焼残渣の灰分を排出するストーカ式焼却炉や流動層式焼却炉を用いる方式と、廃棄物を熱分解して可燃性ガスを発生させ、その熱分解残渣を溶融してスラグにして排出するガス化溶融炉を用いる方式とがある。本発明では、廃棄物焼却炉と廃棄物ガス化溶融炉とを合わせて廃棄物処理炉という。
【０００３】
いずれの方式においても、廃棄物処理炉から排出された排ガスは二次燃焼室で完全燃焼され、廃棄物処理炉内で生成した有害物質を分解するようにしている。また、二次燃焼室で燃焼した後の排ガスの廃熱を利用して、ボイラ、エコノマイザにより蒸気として熱回収して有効利用していることが多い。タービン発電機を設けてこの蒸気により発電している場合もある。排ガスを無害化するためには、エコノマイザから排出された排ガスを後段で行う酸性物質除去とろ過式集塵に適した温度にまで、予め減温装置で冷却する。冷却された排ガスは、排ガス中のＨＣｌやＳＯｘを除去するためアルカリ薬剤が供給された後、ろ過式集塵機（バグフィルタ）により排ガス中のアルカリ薬剤とＨＣｌ、ＳＯｘとの反応生成物そしてダストが捕集される。
【０００４】
さらに、ろ過式集塵機から排出される排ガス中のダイオキシン類を活性炭吸着装置により吸着除去する。特許文献１では、排ガス処理に用いる活性炭吸着装置が記載されており、活性炭を充填した該活性炭吸着装置の吸着材層を排ガスが通過する間に排ガス中のダイオキシン類が吸着除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７２９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
活性炭吸着装置に排ガスを導入してダイオキシン類を吸着除去する排ガス処理を行うと、次第に活性炭の吸着性能が低下してくる。特許文献１では、所定の吸着除去性能を保持できなくなった時には、活性炭吸着装置から劣化した活性炭を取り出し、新しい活性炭を投入することとしている。劣化活性炭の処理費用、活性炭購入費用が嵩むため、本来、劣化した活性炭を再度賦活化して再生し、これを再使用することが望ましいが、活性炭の再生処理には次のような問題がある。
【０００７】
活性炭の賦活化には、次の反応を生じさせるために１０００℃程度の高温度と水蒸気を含むガスの供給が必要である。ガスを高温度に加熱するために、従来、電気加熱ヒータが用いられるが、二酸化炭素排出量削減の観点からエネルギ源の転換が求められている。また、この電気加熱ヒータに加え、水蒸気を発生させる装置とその熱源も必要となる。
Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２
【０００８】
また、活性炭の賦活化反応で発生するＣＯ、Ｈ２、活性炭の細孔内に吸着されていて脱離された有害物質を処理する装置が必要である。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、廃棄物処理炉から排出される排ガス処理に用いる活性炭吸着装置に使用され吸着性能が低下した活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置であって、活性炭の賦活化の反応に必要な熱そして水蒸気を含むガスを得るために、電力エネルギを用いず、さらには、水蒸気を発生させる特段の装置が不要であり、活性炭の賦活化反応で発生するＣＯ、Ｈ２、脱離された有害物質を処理する装置が不要である活性炭再生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る活性炭再生装置は、廃棄物を焼却又はガス化・溶融する廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する。
【００１１】
かかる活性炭再生装置において、本発明によると、上述の課題は、次の第一発明又は第二発明により解決される。
【００１２】
＜第一発明＞
太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置と、太陽熱集熱装置で集熱された太陽熱により劣化活性炭を加熱して賦活化反応ガス雰囲気下で賦活化する活性炭賦活化装置と、廃棄物処理炉から排出され無害化処理された処理済み排ガス及び廃棄物処理炉から排出された排ガスにより廃熱ボイラで生成した水蒸気のうち少なくとも一方を受けて、これを太陽熱集熱装置からの太陽熱により加熱して賦活化反応ガスとして上記活性炭賦活化装置へ供給するガス加熱器と、活性炭賦活化装置から賦活化反応により発生する発生ガスを廃棄物処理炉内へ帰還せしめる賦活化反応発生ガス帰還手段とを有することを特徴とする活性炭再生装置。
【００１３】
このような構成の第一発明によると、排ガス中の有害物質の吸着除去に供した後の劣化活性炭は活性炭賦活化装置へ送られる。一方、ガス加熱器は、賦活化に必要なガスそして水蒸気として、廃棄物処理炉から排出されて処理された排ガスとボイラからの水蒸気の少なくとも一方を受け、これを賦活化に必要な温度にまで、太陽熱集熱装置で受けた太陽熱で加熱する。ここで加熱されたガスは、上記活性炭賦活化装置へ送られて、活性炭賦活化装置へ太陽熱集熱装置から投入される太陽熱と相俟って、劣化活性炭を加熱して賦活化を行って再生活性炭を得る。活性炭の賦活化により発生した発生ガスは賦活化反応発生ガス帰還手段により廃棄物処理炉へ帰還されて、ここでの廃棄物の焼却又はガス化・溶融に供する。
【００１４】
＜第二発明＞
太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置と、太陽熱集熱装置からの太陽熱を受けて熱媒体を加熱する太陽熱受熱装置と、太陽熱受熱装置で加熱された熱媒体により劣化活性炭を加熱して賦活化反応ガス雰囲気下で賦活化する活性炭賦活化装置と、廃棄物処理炉から排出され無害化処理された処理済み排ガス及び廃棄物処理炉から排出された排ガスにより廃熱ボイラで生成した水蒸気のうち少なくとも一方を受けて、これを太陽熱受熱装置で加熱された熱媒体により加熱して賦活化反応ガスとして上記活性炭賦活化装置へ供給するガス加熱器と、活性炭賦活化装置から賦活化反応により発生する発生ガスを廃棄物処理炉内へ帰還せしめる賦活化反応発生ガス帰還手段とを有することを特徴とする活性炭再生装置。
【００１５】
かかる構成の第二発明では、太陽熱受熱装置を備えていて、太陽熱集熱装置からの太陽熱により該太陽熱受熱装置で熱媒体を加熱し、この熱媒体をガス加熱器と活性炭賦活化装置へ送り、ガス加熱器でガスを加熱すると共に活性炭賦活化装置で劣化活性炭を加熱する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、このように、太陽熱を利用して劣化活性炭、賦活化反応ガスを加熱するため、電力エネルギを用いずに活性炭再生を行うことができ、二酸化炭素排出量削減効果があると共に、賦活化反応ガスとして、廃棄物処理炉からの処理済み排ガス、廃熱ボイラで生成した水蒸気を用いるため、水蒸気を発生させる特段の装置を設けることが不要となる。さらには、賦活化反応発生ガスを廃棄物処理炉内へ帰還させて、ＣＯ、Ｈ２を燃焼し廃熱エネルギとして利用でき、脱離された有害物質を廃棄物処理炉内で分解し無害化するため、賦活化反応発生ガスを処理する装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面の図１にもとづき、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
本実施形態装置は、大別して廃棄物処理装置Ｉと、活性炭再生装置IIとを有している。
【００２０】
廃棄物処理装置Ｉは、前段として、廃棄物が投入され焼却又はガス化・溶融される廃棄物処理炉１１と、該廃棄物処理炉１１から排ガスを受けてその廃熱を熱回収して水蒸気を生成する廃熱ボイラ１２と、該廃熱ボイラ１２から熱回収された排ガスを受けて排ガスの温度を減温する減温塔１３と、該減温塔１３で減温された排ガスを受けて除塵する集塵装置１４と、該集塵装置１４から除塵された排ガスを受けてダイオキシン類など有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置１５と、有害物質が除去され無害化された排ガスを放出する煙突１６が順次接続されて構成されている。
【００２１】
活性炭再生装置IIは、上記活性炭吸着装置１５で有害物質を吸着して劣化した劣化活性炭を該活性炭吸着装置１５から受けてこれを賦活化させる活性炭賦活化装置２１と、該活性炭賦活化装置２１へ賦活に必要な高温のガスを供給するガス加熱器２２と、太陽熱集熱装置２３そして太陽熱受熱装置２４を有している。太陽熱集熱装置２３は、太陽熱を集熱してこの熱を上記ガス加熱器２２そして活性炭賦活化装置２１へ供給する装置であるが、その熱を直接ガス加熱器２２そして活性炭賦活化装置２１へ供給しても、太陽熱受熱装置２４で熱媒体を加熱してこの熱媒体で熱を供給してもよい。
【００２２】
上記ガス加熱器２２は、廃熱ボイラ１２で生じた水蒸気の一部及び活性炭吸着装置１５からの処理済み排ガスの一部のうち少なくとも一方を受け、これらの水蒸気と排ガスのうち少なくとも一方を上記太陽熱で加熱する。
【００２３】
上記ガス加熱器２２は、劣化活性炭を受けるように活性炭吸着装置１５に接続されている上記活性炭賦活化装置２１に接続されている。この活性炭賦活化装置２１は、その発生ガスを廃棄物処理炉１１へ帰還させるように、ブロワ２５と発生ガス帰還経路２６を介して、該廃棄物処理炉１１に接続されている。
【００２４】
上記太陽熱集熱装置２３は、ガス加熱器２２そして活性炭賦活化装置２１と直接的に（図１における破線）、あるいは太陽熱受熱装置２４を経て間接的に（図１における実線）接続されている。
【００２５】
以下、上記の活性炭再生装置IIを構成する各装置について詳述する。
【００２６】
＜活性炭賦活化装置＞
劣化活性炭を熱媒体により加熱して高温の賦活化反応ガス雰囲気下で該劣化活性炭を賦活化する装置である。
【００２７】
該活性炭賦活化装置２１は、活性炭吸着装置１５で有害物質の吸着除去に供せられ吸着性能が低下した劣化活性炭を該活性炭吸着装置１５から受け、賦活化反応ガスとしての処理済み排ガス又は水蒸気の雰囲気下で該劣化活性炭を８００〜１０００℃の高温に加熱し、活性炭に吸着した有害物質を揮発、分解して脱離させるとともに、活性炭に微細孔を生成して賦活化し吸着性能を回復させる。かくして、賦活化され吸着性能が回復した再生活性炭を、活性炭吸着装置１５へ戻して再利用可能となる。賦活化された活性炭は、活性炭賦活化装置２１から取り出されて一旦、他の場所に保管されても（図１における実線矢印）、あるいは直ぐに活性炭吸着装置１５へ戻されてもよい（図における破線矢印）。
【００２８】
活性炭の賦活化反応は、次のごとく行われる。
・賦活化反応ガスとして水蒸気を用いる場合
活性炭表面で、Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２ の反応が生じ活性炭に微細孔が生成されて賦活化され、有害物質に対する高い吸着性能が得られる。
・賦活化反応ガスとして排ガスを用いる場合
排ガスは水蒸気、ＣＯ２、Ｏ２を含んでいるので、上記の水蒸気の反応とともに、活性炭表面で、Ｃ＋ＣＯ２→２ＣＯ の反応が生じ活性炭に微細孔が生成されて賦活化される。また、排ガス中には少量のＯ２が含まれており、上記の反応で生じたＣＯ、Ｈ２の一部を部分酸化させ酸化発熱反応を生じさせ、上記の水蒸気の反応やＣＯ２の反応が吸熱反応であるため活性炭賦活化装置内の温度が低下することを防ぐ効果がある。酸素濃度が高いと活性炭が燃焼するため、酸素濃度は１０vol％未満とすることが好ましい。
【００２９】
また、賦活化反応ガスとして水蒸気を用いることにより、活性炭に吸着されている有機ハロゲン化合物が水蒸気との反応により、ＣＯ、Ｈ２、ＨＣｌに分解される効果もある。発生したＨＣｌは廃棄物処理炉へ帰還され分解され無害化される。
【００３０】
活性炭賦活化装置内の温度制御は、活性炭賦活化装置内に温度計測センサを設け、賦活化反応ガスの流量を調整するバルブを設け、活性炭賦活化装置内の温度を所定範囲内になるように制御することができる。
【００３１】
活性炭賦活化装置２１は、流動層炉、ロータリキルン炉などの炉形式で活性炭を流動又は攪拌しながら加熱する機構が好ましい。
【００３２】
かかる活性炭賦活化装置２１は、図１の太陽熱受熱装置２４に設けられた受熱部内に熱媒体を流通させ、活性炭層内に熱交換器を設けこの熱交換器に上記熱媒体を流通させることにより、活性炭を太陽熱受熱装置２４からの太陽熱との熱交換により間接的に加熱してもよいし、あるいは、太陽熱集熱装置２３からの太陽熱で直接加熱してもよい。
【００３３】
さらに、活性炭賦活化装置２１は、高温に加熱された賦活化反応ガスを活性炭層に吹き込むことによっても、活性炭が加熱される。
【００３４】
＜ガス加熱器＞
ガス加熱器２２は、廃棄物処理炉１１から排出されダスト、酸性ガス、ダイオキシン類を除去された処理済み排ガスの一部そして廃棄物処理炉１１から排出される排ガスから廃熱回収する廃熱ボイラ１２で生成した水蒸気の一部のうち少なくとも一方を、太陽熱集熱装置２３からの太陽熱により直接的に、あるいは太陽熱受熱装置２４により加熱された熱媒体との熱交換により間接的に、加熱して賦活化反応ガスとして活性炭賦活化装置２１へ供給する装置である。
【００３５】
上記ガス加熱器２２は、廃熱ボイラ１２で生成された水蒸気の一部と、活性炭吸着装置１５から排出される有害物質を除去した後の排ガスの一部とのうち少なくとも一方を賦活化反応ガスとして受け入れ、太陽熱を利用して該賦活化反応ガスを加熱する熱交換器を有している。該熱交換器は、上記賦活化反応ガスを太陽熱で直接的に、あるいは上記熱交換により間接的に加熱し、これを活性炭賦活化装置２１へ送るように接続されている。このように、熱交換器がガスの加熱のための熱を、直接的あるいは間接的に太陽熱から受けるように構成されている。
【００３６】
ガス加熱器２２は、その内部に蓄熱材を設け太陽熱集熱装置２３で集熱された太陽熱を受けて該蓄熱材を加熱し、加熱された蓄熱材にガスを接触させ加熱するようにしてガスを加熱するようにしてもよい。
【００３７】
＜太陽熱集熱装置及び太陽熱受熱装置＞
太陽熱集熱装置２３は、太陽熱を集熱すべく構成されていて、例えば、複数の反射鏡と反射された太陽光を収束させるため断面が放物線状の収束反射鏡とを有していて、複数の反射鏡で反射された太陽光が収束反射鏡により集光され、収束された太陽光を太陽熱受熱装置２４の受熱部に照射することにより効率的に太陽熱を利用するようになっている。太陽熱受熱装置２４は、内部に熱媒体を流通させる受熱部を有していて、太陽熱集熱装置２３からの太陽熱により熱媒体を加熱すようになっている。加熱された熱媒体は活性炭賦活化装置２１の熱交換器に送られ、上記活性炭を加熱する。また、加熱された熱媒体はガス加熱器２２の熱交換器に送られ、賦活化反応ガスを加熱する。太陽熱受熱装置２４の表面は、透明ガラス、透明石英等に覆われ、透明ガラス等と受熱部との間の空間を真空とすることにより、滞留伝熱による熱ロスを抑制できる。また、受熱部表面は、黒色塗料が塗布されるか、凹凸のある鏡面構造を有することで、輻射伝熱ロスを抑制できるようになっていて、太陽熱集熱装置２３からの受熱熱量を最大に、かつ熱ロスを最小化にする。
【００３８】
このように、太陽熱受熱装置２４は、この太陽熱集熱装置２３から受けた太陽熱を活性炭賦活化装置２１で用いられるのに適合した形で、活性炭賦活化装置２１に接続されている。活性炭は、太陽熱受熱装置２４によって上記のように熱媒体を介して加熱されてもよいし、熱媒体を介さずに上記太陽熱集熱装置２３により直接加熱されてもよい。太陽熱集熱装置２３で受けた太陽熱を活性炭賦活化装置２１内の活性炭に直接照射する場合には、活性炭賦活化装置２１の受熱部の表面は、透明ガラス、透明石英等に覆われ、太陽熱が透過できるようになっていることが好ましい。
【００３９】
また、太陽熱受熱装置２４は、この太陽熱集熱装置２３から受けた太陽熱をガス加熱器２２で用いられるのに適合した形で、ガス加熱器２２に接続されている。賦活化反応ガスは、太陽熱受熱装置２４によって上記のように熱媒体を介して加熱されてもよいし、熱媒体を介さずに上記太陽熱集熱装置２３により直接加熱されてもよい。太陽熱集熱装置２３で受けた太陽熱をガス加熱器２２内の賦活化反応ガス活性炭に直接照射する場合には、ガス加熱器２２の受熱部の表面は、透明ガラス、透明石英等に覆われ、太陽熱が透過できるようになっていることが好ましい。
【００４０】
＜賦活化反応発生ガス帰還手段＞
賦活化反応発生ガス帰還手段は、活性炭賦活化装置２１での発生ガスを廃棄物処理炉１１へ帰還する装置であり、発生ガスを廃棄物処理炉１１へ帰還させるブロワ２５と発生ガス帰還経路２６とを有している。
【００４１】
上記活性炭賦活化装置２１での活性炭賦活化反応で発生したガスは、ＣＯ、Ｈ２、そして活性炭に吸着していて脱離された有害物質をも含んでいる。
【００４２】
ＣＯ、Ｈ２は廃棄物処理炉１１で燃焼され廃熱回収される熱源の一部となり、脱離された有害物質は廃棄物処理炉１１で分解され無害化される。
【００４３】
本発明は、廃棄物を焼却又はガス化・溶融する廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置に関するものであるが、スクラップ溶解用電気炉等の溶解炉や金属製錬炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する目的にも、適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１１ 廃棄物処理炉
１２ 廃熱ボイラ
１５ 活性炭吸着装置
２１ 活性炭賦活化装置
２２ ガス加熱器
２３ 太陽熱集熱装置
２４ 太陽熱受熱装置
２６ 賦活化反応発生ガス帰還経路
II 活性炭再生装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を焼却又はガス化・溶融する廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を処理する技術として、都市ごみやシュレッダーダストなどの廃棄物を火格子上に供給し、廃棄物を燃焼させて、燃焼残渣の灰分を排出するストーカ式焼却炉や流動層式焼却炉を用いる方式と、廃棄物を熱分解して可燃性ガスを発生させ、その熱分解残渣を溶融してスラグにして排出するガス化溶融炉を用いる方式とがある。本発明では、廃棄物焼却炉と廃棄物ガス化溶融炉とを合わせて廃棄物処理炉という。
【０００３】
いずれの方式においても、廃棄物処理炉から排出された排ガスは二次燃焼室で完全燃焼され、廃棄物処理炉内で生成した有害物質を分解するようにしている。また、二次燃焼室で燃焼した後の排ガスの廃熱を利用して、ボイラ、エコノマイザにより蒸気として熱回収して有効利用していることが多い。タービン発電機を設けてこの蒸気により発電している場合もある。排ガスを無害化するためには、エコノマイザから排出された排ガスを後段で行う酸性物質除去とろ過式集塵に適した温度にまで、予め減温装置で冷却する。冷却された排ガスは、排ガス中のＨＣｌやＳＯｘを除去するためアルカリ薬剤が供給された後、ろ過式集塵機（バグフィルタ）により排ガス中のアルカリ薬剤とＨＣｌ、ＳＯｘとの反応生成物そしてダストが捕集される。
【０００４】
さらに、ろ過式集塵機から排出される排ガス中のダイオキシン類を活性炭吸着装置により吸着除去する。特許文献１では、排ガス処理に用いる活性炭吸着装置が記載されており、活性炭を充填した該活性炭吸着装置の吸着材層を排ガスが通過する間に排ガス中のダイオキシン類が吸着除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７２９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
活性炭吸着装置に排ガスを導入してダイオキシン類を吸着除去する排ガス処理を行うと、次第に活性炭の吸着性能が低下してくる。特許文献１では、所定の吸着除去性能を保持できなくなった時には、活性炭吸着装置から劣化した活性炭を取り出し、新しい活性炭を投入することとしている。劣化活性炭の処理費用、活性炭購入費用が嵩むため、本来、劣化した活性炭を再度賦活化して再生し、これを再使用することが望ましいが、活性炭の再生処理には次のような問題がある。
【０００７】
活性炭の賦活化には、次の反応を生じさせるために１０００℃程度の高温度と水蒸気を含むガスの供給が必要である。ガスを高温度に加熱するために、従来、電気加熱ヒータが用いられるが、二酸化炭素排出量削減の観点からエネルギ源の転換が求められている。また、この電気加熱ヒータに加え、水蒸気を発生させる装置とその熱源も必要となる。
Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２
【０００８】
また、活性炭の賦活化反応で発生するＣＯ、Ｈ２、活性炭の細孔内に吸着されていて脱離された有害物質を処理する装置が必要である。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、廃棄物処理炉から排出される排ガス処理に用いる活性炭吸着装置に使用され吸着性能が低下した活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置であって、活性炭の賦活化の反応に必要な熱そして水蒸気を含むガスを得るために、電力エネルギを用いず、さらには、水蒸気を発生させる特段の装置が不要であり、活性炭の賦活化反応で発生するＣＯ、Ｈ２、脱離された有害物質を処理する装置が不要である活性炭再生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る活性炭再生装置は、廃棄物を焼却又はガス化・溶融する廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する。
【００１１】
かかる活性炭再生装置において、本発明によると、上述の課題は、次の第一発明又は第二発明により解決される。
【００１２】
＜第一発明＞
太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置と、太陽熱集熱装置で集熱された太陽熱により劣化活性炭を加熱して賦活化反応ガス雰囲気下で賦活化する活性炭賦活化装置と、廃棄物処理炉から排出され無害化処理された処理済み排ガス及び廃棄物処理炉から排出された排ガスにより廃熱ボイラで生成した水蒸気のうち少なくとも一方を受けて、これを太陽熱集熱装置からの太陽熱により加熱して賦活化反応ガスとして上記活性炭賦活化装置へ供給するガス加熱器と、活性炭賦活化装置から賦活化反応により発生する発生ガスを廃棄物処理炉内へ帰還せしめる賦活化反応発生ガス帰還手段とを有することを特徴とする活性炭再生装置。
【００１３】
このような構成の第一発明によると、排ガス中の有害物質の吸着除去に供した後の劣化活性炭は活性炭賦活化装置へ送られる。一方、ガス加熱器は、賦活化に必要なガスそして水蒸気として、廃棄物処理炉から排出されて処理された排ガスとボイラからの水蒸気の少なくとも一方を受け、これを賦活化に必要な温度にまで、太陽熱集熱装置で受けた太陽熱で加熱する。ここで加熱されたガスは、上記活性炭賦活化装置へ送られて、活性炭賦活化装置へ太陽熱集熱装置から投入される太陽熱と相俟って、劣化活性炭を加熱して賦活化を行って再生活性炭を得る。活性炭の賦活化により発生した発生ガスは賦活化反応発生ガス帰還手段により廃棄物処理炉へ帰還されて、ここでの廃棄物の焼却又はガス化・溶融に供する。
【００１４】
＜第二発明＞
太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置と、太陽熱集熱装置からの太陽熱を受けて熱媒体を加熱する太陽熱受熱装置と、太陽熱受熱装置で加熱された熱媒体により劣化活性炭を加熱して賦活化反応ガス雰囲気下で賦活化する活性炭賦活化装置と、廃棄物処理炉から排出され無害化処理された処理済み排ガス及び廃棄物処理炉から排出された排ガスにより廃熱ボイラで生成した水蒸気のうち少なくとも一方を受けて、これを太陽熱受熱装置で加熱された熱媒体により加熱して賦活化反応ガスとして上記活性炭賦活化装置へ供給するガス加熱器と、活性炭賦活化装置から賦活化反応により発生する発生ガスを廃棄物処理炉内へ帰還せしめる賦活化反応発生ガス帰還手段とを有することを特徴とする活性炭再生装置。
【００１５】
かかる構成の第二発明では、太陽熱受熱装置を備えていて、太陽熱集熱装置からの太陽熱により該太陽熱受熱装置で熱媒体を加熱し、この熱媒体をガス加熱器と活性炭賦活化装置へ送り、ガス加熱器でガスを加熱すると共に活性炭賦活化装置で劣化活性炭を加熱する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、このように、太陽熱を利用して劣化活性炭、賦活化反応ガスを加熱するため、電力エネルギを用いずに活性炭再生を行うことができ、二酸化炭素排出量削減効果があると共に、賦活化反応ガスとして、廃棄物処理炉からの処理済み排ガス、廃熱ボイラで生成した水蒸気を用いるため、水蒸気を発生させる特段の装置を設けることが不要となる。さらには、賦活化反応発生ガスを廃棄物処理炉内へ帰還させて、ＣＯ、Ｈ２を燃焼し廃熱エネルギとして利用でき、脱離された有害物質を廃棄物処理炉内で分解し無害化するため、賦活化反応発生ガスを処理する装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面の図１にもとづき、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
本実施形態装置は、大別して廃棄物処理装置Ｉと、活性炭再生装置IIとを有している。
【００２０】
廃棄物処理装置Ｉは、前段として、廃棄物が投入され焼却又はガス化・溶融される廃棄物処理炉１１と、該廃棄物処理炉１１から排ガスを受けてその廃熱を熱回収して水蒸気を生成する廃熱ボイラ１２と、該廃熱ボイラ１２から熱回収された排ガスを受けて排ガスの温度を減温する減温塔１３と、該減温塔１３で減温された排ガスを受けて除塵する集塵装置１４と、該集塵装置１４から除塵された排ガスを受けてダイオキシン類など有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置１５と、有害物質が除去され無害化された排ガスを放出する煙突１６が順次接続されて構成されている。
【００２１】
活性炭再生装置IIは、上記活性炭吸着装置１５で有害物質を吸着して劣化した劣化活性炭を該活性炭吸着装置１５から受けてこれを賦活化させる活性炭賦活化装置２１と、該活性炭賦活化装置２１へ賦活に必要な高温のガスを供給するガス加熱器２２と、太陽熱集熱装置２３そして太陽熱受熱装置２４を有している。太陽熱集熱装置２３は、太陽熱を集熱してこの熱を上記ガス加熱器２２そして活性炭賦活化装置２１へ供給する装置であるが、その熱を直接ガス加熱器２２そして活性炭賦活化装置２１へ供給しても、太陽熱受熱装置２４で熱媒体を加熱してこの熱媒体で熱を供給してもよい。
【００２２】
上記ガス加熱器２２は、廃熱ボイラ１２で生じた水蒸気の一部及び活性炭吸着装置１５からの処理済み排ガスの一部のうち少なくとも一方を受け、これらの水蒸気と排ガスのうち少なくとも一方を上記太陽熱で加熱する。
【００２３】
上記ガス加熱器２２は、劣化活性炭を受けるように活性炭吸着装置１５に接続されている上記活性炭賦活化装置２１に接続されている。この活性炭賦活化装置２１は、その発生ガスを廃棄物処理炉１１へ帰還させるように、ブロワ２５と発生ガス帰還経路２６を介して、該廃棄物処理炉１１に接続されている。
【００２４】
上記太陽熱集熱装置２３は、ガス加熱器２２そして活性炭賦活化装置２１と直接的に（図１における破線）、あるいは太陽熱受熱装置２４を経て間接的に（図１における実線）接続されている。
【００２５】
以下、上記の活性炭再生装置IIを構成する各装置について詳述する。
【００２６】
＜活性炭賦活化装置＞
劣化活性炭を熱媒体により加熱して高温の賦活化反応ガス雰囲気下で該劣化活性炭を賦活化する装置である。
【００２７】
該活性炭賦活化装置２１は、活性炭吸着装置１５で有害物質の吸着除去に供せられ吸着性能が低下した劣化活性炭を該活性炭吸着装置１５から受け、賦活化反応ガスとしての処理済み排ガス又は水蒸気の雰囲気下で該劣化活性炭を８００〜１０００℃の高温に加熱し、活性炭に吸着した有害物質を揮発、分解して脱離させるとともに、活性炭に微細孔を生成して賦活化し吸着性能を回復させる。かくして、賦活化され吸着性能が回復した再生活性炭を、活性炭吸着装置１５へ戻して再利用可能となる。賦活化された活性炭は、活性炭賦活化装置２１から取り出されて一旦、他の場所に保管されても（図１における実線矢印）、あるいは直ぐに活性炭吸着装置１５へ戻されてもよい（図における破線矢印）。
【００２８】
活性炭の賦活化反応は、次のごとく行われる。
・賦活化反応ガスとして水蒸気を用いる場合
活性炭表面で、Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２ の反応が生じ活性炭に微細孔が生成されて賦活化され、有害物質に対する高い吸着性能が得られる。
・賦活化反応ガスとして排ガスを用いる場合
排ガスは水蒸気、ＣＯ２、Ｏ２を含んでいるので、上記の水蒸気の反応とともに、活性炭表面で、Ｃ＋ＣＯ２→２ＣＯ の反応が生じ活性炭に微細孔が生成されて賦活化される。また、排ガス中には少量のＯ２が含まれており、上記の反応で生じたＣＯ、Ｈ２の一部を部分酸化させ酸化発熱反応を生じさせ、上記の水蒸気の反応やＣＯ２の反応が吸熱反応であるため活性炭賦活化装置内の温度が低下することを防ぐ効果がある。酸素濃度が高いと活性炭が燃焼するため、酸素濃度は１０vol％未満とすることが好ましい。
【００２９】
また、賦活化反応ガスとして水蒸気を用いることにより、活性炭に吸着されている有機ハロゲン化合物が水蒸気との反応により、ＣＯ、Ｈ２、ＨＣｌに分解される効果もある。発生したＨＣｌは廃棄物処理炉へ帰還され分解され無害化される。
【００３０】
活性炭賦活化装置内の温度制御は、活性炭賦活化装置内に温度計測センサを設け、賦活化反応ガスの流量を調整するバルブを設け、活性炭賦活化装置内の温度を所定範囲内になるように制御することができる。
【００３１】
活性炭賦活化装置２１は、流動層炉、ロータリキルン炉などの炉形式で活性炭を流動又は攪拌しながら加熱する機構が好ましい。
【００３２】
かかる活性炭賦活化装置２１は、図１の太陽熱受熱装置２４に設けられた受熱部内に熱媒体を流通させ、活性炭層内に熱交換器を設けこの熱交換器に上記熱媒体を流通させることにより、活性炭を太陽熱受熱装置２４からの太陽熱との熱交換により間接的に加熱してもよいし、あるいは、太陽熱集熱装置２３からの太陽熱で直接加熱してもよい。
【００３３】
さらに、活性炭賦活化装置２１は、高温に加熱された賦活化反応ガスを活性炭層に吹き込むことによっても、活性炭が加熱される。
【００３４】
＜ガス加熱器＞
ガス加熱器２２は、廃棄物処理炉１１から排出されダスト、酸性ガス、ダイオキシン類を除去された処理済み排ガスの一部そして廃棄物処理炉１１から排出される排ガスから廃熱回収する廃熱ボイラ１２で生成した水蒸気の一部のうち少なくとも一方を、太陽熱集熱装置２３からの太陽熱により直接的に、あるいは太陽熱受熱装置２４により加熱された熱媒体との熱交換により間接的に、加熱して賦活化反応ガスとして活性炭賦活化装置２１へ供給する装置である。
【００３５】
上記ガス加熱器２２は、廃熱ボイラ１２で生成された水蒸気の一部と、活性炭吸着装置１５から排出される有害物質を除去した後の排ガスの一部とのうち少なくとも一方を賦活化反応ガスとして受け入れ、太陽熱を利用して該賦活化反応ガスを加熱する熱交換器を有している。該熱交換器は、上記賦活化反応ガスを太陽熱で直接的に、あるいは上記熱交換により間接的に加熱し、これを活性炭賦活化装置２１へ送るように接続されている。このように、熱交換器がガスの加熱のための熱を、直接的あるいは間接的に太陽熱から受けるように構成されている。
【００３６】
ガス加熱器２２は、その内部に蓄熱材を設け太陽熱集熱装置２３で集熱された太陽熱を受けて該蓄熱材を加熱し、加熱された蓄熱材にガスを接触させ加熱するようにしてガスを加熱するようにしてもよい。
【００３７】
＜太陽熱集熱装置及び太陽熱受熱装置＞
太陽熱集熱装置２３は、太陽熱を集熱すべく構成されていて、例えば、複数の反射鏡と反射された太陽光を収束させるため断面が放物線状の収束反射鏡とを有していて、複数の反射鏡で反射された太陽光が収束反射鏡により集光され、収束された太陽光を太陽熱受熱装置２４の受熱部に照射することにより効率的に太陽熱を利用するようになっている。太陽熱受熱装置２４は、内部に熱媒体を流通させる受熱部を有していて、太陽熱集熱装置２３からの太陽熱により熱媒体を加熱すようになっている。加熱された熱媒体は活性炭賦活化装置２１の熱交換器に送られ、上記活性炭を加熱する。また、加熱された熱媒体はガス加熱器２２の熱交換器に送られ、賦活化反応ガスを加熱する。太陽熱受熱装置２４の表面は、透明ガラス、透明石英等に覆われ、透明ガラス等と受熱部との間の空間を真空とすることにより、滞留伝熱による熱ロスを抑制できる。また、受熱部表面は、黒色塗料が塗布されるか、凹凸のある鏡面構造を有することで、輻射伝熱ロスを抑制できるようになっていて、太陽熱集熱装置２３からの受熱熱量を最大に、かつ熱ロスを最小化にする。
【００３８】
このように、太陽熱受熱装置２４は、この太陽熱集熱装置２３から受けた太陽熱を活性炭賦活化装置２１で用いられるのに適合した形で、活性炭賦活化装置２１に接続されている。活性炭は、太陽熱受熱装置２４によって上記のように熱媒体を介して加熱されてもよいし、熱媒体を介さずに上記太陽熱集熱装置２３により直接加熱されてもよい。太陽熱集熱装置２３で受けた太陽熱を活性炭賦活化装置２１内の活性炭に直接照射する場合には、活性炭賦活化装置２１の受熱部の表面は、透明ガラス、透明石英等に覆われ、太陽熱が透過できるようになっていることが好ましい。
【００３９】
また、太陽熱受熱装置２４は、この太陽熱集熱装置２３から受けた太陽熱をガス加熱器２２で用いられるのに適合した形で、ガス加熱器２２に接続されている。賦活化反応ガスは、太陽熱受熱装置２４によって上記のように熱媒体を介して加熱されてもよいし、熱媒体を介さずに上記太陽熱集熱装置２３により直接加熱されてもよい。太陽熱集熱装置２３で受けた太陽熱をガス加熱器２２内の賦活化反応ガス活性炭に直接照射する場合には、ガス加熱器２２の受熱部の表面は、透明ガラス、透明石英等に覆われ、太陽熱が透過できるようになっていることが好ましい。
【００４０】
＜賦活化反応発生ガス帰還手段＞
賦活化反応発生ガス帰還手段は、活性炭賦活化装置２１での発生ガスを廃棄物処理炉１１へ帰還する装置であり、発生ガスを廃棄物処理炉１１へ帰還させるブロワ２５と発生ガス帰還経路２６とを有している。
【００４１】
上記活性炭賦活化装置２１での活性炭賦活化反応で発生したガスは、ＣＯ、Ｈ２、そして活性炭に吸着していて脱離された有害物質をも含んでいる。
【００４２】
ＣＯ、Ｈ２は廃棄物処理炉１１で燃焼され廃熱回収される熱源の一部となり、脱離された有害物質は廃棄物処理炉１１で分解され無害化される。
【００４３】
本発明は、廃棄物を焼却又はガス化・溶融する廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置に関するものであるが、スクラップ溶解用電気炉等の溶解炉や金属製錬炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する目的にも、適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１１ 廃棄物処理炉
１２ 廃熱ボイラ
１５ 活性炭吸着装置
２１ 活性炭賦活化装置
２２ ガス加熱器
２３ 太陽熱集熱装置
２４ 太陽熱受熱装置
２６ 賦活化反応発生ガス帰還経路
II 活性炭再生装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を焼却又はガス化・溶融する廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置において、
太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置と、
太陽熱集熱装置で集熱された太陽熱により劣化活性炭を加熱して賦活化反応ガス雰囲気下で賦活化する活性炭賦活化装置と、
廃棄物処理炉から排出され無害化処理された処理済み排ガス及び廃棄物処理炉から排出された排ガスにより廃熱ボイラで生成した水蒸気のうち少なくとも一方を受けて、これを太陽熱集熱装置からの太陽熱により加熱して賦活化反応ガスとして上記活性炭賦活化装置へ供給するガス加熱器と、
活性炭賦活化装置から賦活化反応により発生する発生ガスを廃棄物処理炉内へ帰還せしめる賦活化反応発生ガス帰還手段とを有することを特徴とする活性炭再生装置。
【請求項２】
廃棄物を焼却又はガス化・溶融する廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置において、
太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置と、
太陽熱集熱装置からの太陽熱を受けて熱媒体を加熱する太陽熱受熱装置と、
太陽熱受熱装置で加熱された熱媒体により劣化活性炭を加熱して賦活化反応ガス雰囲気下で賦活化する活性炭賦活化装置と、
廃棄物処理炉から排出され無害化処理された処理済み排ガス及び廃棄物処理炉から排出された排ガスにより廃熱ボイラで生成した水蒸気のうち少なくとも一方を受けて、これを太陽熱受熱装置で加熱された熱媒体により加熱して賦活化反応ガスとして上記活性炭賦活化装置へ供給するガス加熱器と、
活性炭賦活化装置から賦活化反応により発生する発生ガスを廃棄物処理炉内へ帰還せしめる賦活化反応発生ガス帰還手段とを有することを特徴とする活性炭再生装置。
【請求項１】
廃棄物を焼却又はガス化・溶融する廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置において、
太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置と、
太陽熱集熱装置で集熱された太陽熱により劣化活性炭を加熱して賦活化反応ガス雰囲気下で賦活化する活性炭賦活化装置と、
廃棄物処理炉から排出され無害化処理された処理済み排ガス及び廃棄物処理炉から排出された排ガスにより廃熱ボイラで生成した水蒸気のうち少なくとも一方を受けて、これを太陽熱集熱装置からの太陽熱により加熱して賦活化反応ガスとして上記活性炭賦活化装置へ供給するガス加熱器と、
活性炭賦活化装置から賦活化反応により発生する発生ガスを廃棄物処理炉内へ帰還せしめる賦活化反応発生ガス帰還手段とを有することを特徴とする活性炭再生装置。
【請求項２】
廃棄物を焼却又はガス化・溶融する廃棄物処理炉から排出される排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着装置に使用されて吸着性能が低下した劣化活性炭を賦活化して再生する活性炭再生装置において、
太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置と、
太陽熱集熱装置からの太陽熱を受けて熱媒体を加熱する太陽熱受熱装置と、
太陽熱受熱装置で加熱された熱媒体により劣化活性炭を加熱して賦活化反応ガス雰囲気下で賦活化する活性炭賦活化装置と、
廃棄物処理炉から排出され無害化処理された処理済み排ガス及び廃棄物処理炉から排出された排ガスにより廃熱ボイラで生成した水蒸気のうち少なくとも一方を受けて、これを太陽熱受熱装置で加熱された熱媒体により加熱して賦活化反応ガスとして上記活性炭賦活化装置へ供給するガス加熱器と、
活性炭賦活化装置から賦活化反応により発生する発生ガスを廃棄物処理炉内へ帰還せしめる賦活化反応発生ガス帰還手段とを有することを特徴とする活性炭再生装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２１２５１６（Ｐ２０１１−２１２５１６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８０５４９（Ｐ２０１０−８０５４９）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
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