特許 7465184 炭化物の脱塩装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-02

(45)【発行日】2024-04-10

(54)【発明の名称】炭化物の脱塩装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   C10L 5/40 20060101AFI20240403BHJP

【ＦＩ】

C10L5/40

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020152184

(22)【出願日】2020-09-10

(65)【公開番号】P2022046245

(43)【公開日】2022-03-23

【審査請求日】2023-07-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 正也

(72)【発明者】

【氏名】松末 一博

(72)【発明者】

【氏名】福永 史樹

【審査官】齊藤 光子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２４１０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２７２５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０２１９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５３０２２５４（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７５４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２９９６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１０Ｌ ５／４０

Ｂ０９Ｂ １／００－５／００

Ｃ１０Ｂ ５３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

洗浄水が貯えられた洗浄水槽と、
前記洗浄水を用いて水溶性塩素を含む炭化物を洗浄して脱塩する脱塩槽と、
洗浄した前記炭化物を固体と濾液とに分離する脱水機と、
前記脱水機から排水された前記濾液が貯えられた濾液水槽と、
前記濾液水槽に貯えられた前記濾液を前記洗浄水槽へ送る還送ラインと、
前記還送ラインを通じた前記濾液の循環水量を調整する循環水量調整器と、
前記洗浄水槽へ新水を供給する注水ラインと、
前記注水ラインを通じた前記新水の注水量を調整する注水量調整器と、
前記洗浄水槽に貯えられた前記洗浄水の塩素濃度である洗浄水塩素濃度を測定する洗浄水塩素濃度計と、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、脱塩後の前記炭化物の残留塩素濃度目標値と対応する洗浄水塩素濃度目標値を取得し、給水後の前記洗浄水塩素濃度が前記洗浄水塩素濃度目標値に近づくように前記洗浄水槽へ前記濾液及び前記新水が給水されるように、前記循環水量調整器及び前記注水量調整器の動作を制御する、
炭化物の脱塩装置。

【請求項2】

前記濾液水槽に流入する前記濾液の塩素濃度である流入濾液塩素濃度を測定する流入濾液塩素濃度計を更に備え、
前記制御装置は、前記流入濾液塩素濃度と前記洗浄水塩素濃度との差を溶出塩素濃度と規定し、前記溶出塩素濃度が所定の許容範囲を超える場合に前記洗浄水塩素濃度目標値を低く修正し、前記溶出塩素濃度が所定の許容範囲を下回る場合に前記洗浄水塩素濃度目標値を高く修正する、
請求項１に記載の炭化物の脱塩装置。

【請求項3】

前記洗浄水塩素濃度目標値が、脱塩後の前記炭化物の残留塩素濃度と前記洗浄水塩素濃度との所定の関係に基づいて得られる前記残留塩素濃度目標値と対応する前記洗浄水塩素濃度である、
請求項１又は２に記載の炭化物の脱塩装置。

【請求項4】

前記濾液水槽に貯えられた前記濾液の塩素濃度である滞留濾液塩素濃度を測定する滞留濾液塩素濃度計と、
前記洗浄水槽の洗浄水液位を測定する液位計とを、更に備え、
前記制御装置は、前記洗浄水塩素濃度、前記滞留濾液塩素濃度、及び前記洗浄水液位の測定値を取得し、前記洗浄水塩素濃度、前記滞留濾液塩素濃度、前記洗浄水液位、及び、予め記憶された前記新水の塩素濃度に基づいて、給水後の前記洗浄水塩素濃度が前記洗浄水塩素濃度目標値に近づくような前記濾液の前記循環水量と前記新水の前記注水量との組み合わせを求める、
請求項１～３のいずれか一項に記載の炭化物の脱塩装置。

【請求項5】

洗浄水槽に貯えられた洗浄水を用いて水溶性塩素を含む炭化物を洗浄して脱塩するステップと、
洗浄した前記炭化物を固体と濾液とに分離し、前記濾液を濾液水槽へ排水するステップと、
脱塩後の前記炭化物の残留塩素濃度目標値と対応する前記洗浄水の塩素濃度である洗浄水塩素濃度目標値を取得するステップと、
前記洗浄水槽に貯えられた前記洗浄水の塩素濃度である洗浄水塩素濃度を測定するステップと、
給水後の前記洗浄水塩素濃度が前記洗浄水塩素濃度目標値に近づくように、前記濾液水槽に貯えられた前記濾液及び新水を前記洗浄水槽へ給水するステップと、を含む、
炭化物の脱塩方法。

【請求項6】

前記濾液水槽に流入する前記濾液の塩素濃度である流入濾液塩素濃度を測定するステップと、
前記流入濾液塩素濃度と前記洗浄水塩素濃度との差を溶出塩素濃度と規定し、前記溶出塩素濃度が所定の許容範囲を超える場合に前記洗浄水塩素濃度目標値を低く修正し、前記溶出塩素濃度が所定の許容範囲を下回る場合に前記洗浄水塩素濃度目標値を高く修正するステップとを、更に含む、
請求項５に記載の炭化物の脱塩方法。

【請求項7】

前記洗浄水塩素濃度目標値が、脱塩後の前記炭化物の残留塩素濃度と前記洗浄水塩素濃度との所定の関係に基づいて得られる前記残留塩素濃度目標値と対応する前記洗浄水塩素濃度である、
請求項５又は６に記載の炭化物の脱塩方法。

【請求項8】

前記濾液水槽に貯えられた前記濾液の塩素濃度である滞留濾液塩素濃度を測定するステップと、
前記洗浄水槽の洗浄水液位を測定するステップと、
前記洗浄水塩素濃度、前記滞留濾液塩素濃度、前記洗浄水液位、及び、前記新水の塩素濃度に基づいて、前記洗浄水塩素濃度が前記洗浄水塩素濃度目標値に近づくような前記洗浄水槽への前記濾液の循環水量と前記新水の注水量との組み合わせを求めるステップとを、更に含む、
請求項５～７のいずれか一項に記載の炭化物の脱塩方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塩素を含有する炭化物から塩素を水洗浄除去する脱塩装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、可燃ごみを炭化炉で炭化させることにより、燃料や工業原料として利用される炭化物製品を製造することが行われている。このように製造された炭化物製品はごみ由来の塩素を含有する。多量の塩素を含有する炭化物製品が炉の燃料として使用されると、炉やダクトが腐食したり、環境問題が引き起こされたりする可能がある。そこで、特許文献１では、塩素を含有する炭化物を水洗浄して水溶性塩素を除去する工程を含む、炭化物の製造方法が提案されている。

【0003】

特許文献１に記載の炭化物の製造方法では、可燃ごみを炭化炉で炭化させることにより得られた炭化物を、水洗浄槽で水洗浄して塩素濃度を低下させたうえ、脱水及び乾燥させて炭化物を得る。水洗浄槽には、炭化物の残存塩素濃度を低下させるために必要量の水が注入されるとともに、脱水排水の一部が返送される。脱水排水の残部は、炭化炉からの高温排ガスの冷却塔へ送られてここで蒸発する。

【0004】

また、水洗浄槽の洗浄水を固液分離して得られる濾液（即ち、上記の脱水排水）から塩素を効率よく回収するために、濾液の塩素濃度が所定値となるまで濾液を循環利用することが、特許文献２で提案されている。

【0005】

特許文献２に記載の塩素含有粉体の洗浄方法は、水溶性塩素含有粉末と、この水溶性塩素含有粉末に対して２～５質量倍の洗浄水とを攪拌してスラリーとし、得られたスラリーを圧搾して固形分と塩素を含む濾液とに分離し、この濾液に含まれる塩素及び／又は塩素化合物を蒸発或いは析出させて回収する。ここで、予め濾液の導電率の許容値を定めておき、測定された濾液の導電率が上記許容値以下であれば濾液が洗浄水として再利用され、測定された濾液の導電率が許容値を超えていれば濾液に所定の排水処理が施される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００５－２７２５９５号公報

【文献】特開２００９－２４１０１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

季節や回収場所・曜日によって回収されるごみ質が変動し、ごみ質の変動に伴って水脱塩前のごみ由来の炭化物の塩素濃度も変動する。従って、塩素濃度の大小に関係なく炭化物を一律に水洗浄して脱塩すると、脱塩後の炭化物の塩素濃度も変動することとなる。塩素濃度が所定の基準値を超えた炭化物製品は、燃料として利用することは難しいので廃棄物として取り扱われる。また、塩素濃度が所定の基準値以下であっても、炭化物製品の塩素濃度にばらつきがあることは望ましくない。つまり、ごみ由来の炭化物製品の有効利用を促進するためには、炭化物製品の塩素濃度が低く且つ安定していることが肝要である。

【0008】

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、塩素濃度が低く且つ安定した炭化物製品を製造する技術を提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様に係る炭化物の脱塩装置は、
洗浄水が貯えられた洗浄水槽と、
前記洗浄水を用いて水溶性塩素を含む炭化物を洗浄して脱塩する脱塩槽と、
洗浄した前記炭化物を固体と濾液とに分離する脱水機と、
前記脱水機から排水された前記濾液が貯えられた濾液水槽と、
前記濾液水槽に貯えられた前記濾液を前記洗浄水槽へ送る還送ラインと、
前記還送ラインを通じた前記濾液の循環水量を調整する循環水量調整器と、
前記洗浄水槽へ新水を供給する注水ラインと、
前記注水ラインを通じた前記新水の注水量を調整する注水量調整器と、
前記洗浄水槽に貯えられた前記洗浄水の塩素濃度である洗浄水塩素濃度を測定する洗浄水塩素濃度計と、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、脱塩後の前記炭化物の残留塩素濃度目標値と対応する洗浄水塩素濃度目標値を取得し、給水後の前記洗浄水塩素濃度が前記洗浄水塩素濃度目標値に近づくように前記洗浄水槽へ前記濾液及び前記新水が給水されるように、前記循環水量調整器及び前記注水量調整器の動作を制御することを特徴としている。

【0010】

また、本発明の一態様に係る炭化物の脱塩方法は、
洗浄水槽に貯えられた洗浄水を用いて水溶性塩素を含む炭化物を洗浄して脱塩するステップと、
洗浄した前記炭化物を固体と濾液とに分離し、前記濾液を濾液水槽へ排水するステップと、
脱塩後の前記炭化物の残留塩素濃度目標値と対応する前記洗浄水の塩素濃度である洗浄水塩素濃度目標値を取得するステップと、
前記洗浄水槽に貯えられた前記洗浄水の塩素濃度である洗浄水塩素濃度を測定するステップと、
給水後の前記洗浄水塩素濃度が前記洗浄水塩素濃度目標値に近づくように、前記濾液水槽に貯えられた前記濾液及び新水を前記洗浄水槽へ給水するステップと、を含むことを特徴としている。

【0011】

上記の炭化物の脱塩装置及び炭化物の脱塩方法は、「洗浄水塩素濃度と炭化物の残留塩素濃度とが相関し、洗浄水塩素濃度を残留塩素濃度目標値と対応する洗浄水塩素濃度目標値に制御することにより、脱塩後の炭化物の残留塩素濃度を残留塩素濃度目標値とすることができる」いう新たな知見に基づいている。よって、上記構成の炭化物の脱塩装置及び炭化物の脱塩方法によれば、脱塩後炭化物の残留塩素濃度は脱塩前炭化物の含有塩素濃度より低く且つ概ね残留塩素濃度目標値となる。これにより、塩素濃度が低く且つ安定した炭化物製品を製造することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、塩素濃度が低く且つ安定した炭化物製品を製造する技術を提案することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る脱塩装置を備えるごみの炭化燃料化施設の概略構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、脱塩装置の構成を洗浄水の流れとともに示すブロック図である。

【図3】図３は、炭化物の脱塩処理の流れを説明する図である。

【図4】図４は、濾液水槽へ流入する濾液の塩素濃度と、脱塩後炭化物の残留塩素濃度との関係を示すグラフ１である。

【図5】図５は、洗浄水槽の洗浄水の塩素濃度と、脱塩後炭化物の残留塩素濃度との関係を表すグラフ２である。

【図6】図６は、脱塩後炭化物の残留塩素濃度と溶出塩素濃度との相関関係を表すグラフ３である。

【図7】図７は、洗浄水槽への給水処理における制御装置の処理の流れを示す図である。

【図8】図８は、制御装置の給水制御部構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明に係る炭化物の脱塩装置は、粉末又は粉粒状の炭化物から水溶性塩素を水洗除去する装置である。以下では、この脱塩装置をごみの炭化燃料化施設に適用させた実施形態について説明する。但し、本発明に係る脱塩装置は、本実施形態に限定されず、炭化物から水溶性塩素を除去するために広く適用することができる。

【0015】

〔炭化燃料化施設１００の概略構成〕
まず、ごみの炭化燃料化施設１００の概略構成から説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る脱塩装置３を備えるごみの炭化燃料化施設１００の概略構成を示すブロック図である。図１に示す炭化燃料化施設１００は、炭化炉１、炭化物取出装置２、脱塩装置３、及び、造粒装置４を備える。炭化燃料化施設１００は、可燃ごみから炭化燃料を製造する設備である。炭化燃料は、燃料として使用される炭化物製品であり、塩素濃度は所定の規定値以下に制限される。

【0016】

炭化炉１は、可燃ごみを炭化させる炉である。炭化炉１の形式は特に限定されない。炭化炉１では、投入された可燃ごみが無酸素雰囲気下で加熱されることにより炭化され、炭化物となる。炭化炉１の排ガスは、図示されない排ガス処理系統へ送られて処理される。排ガス処理系統では、排ガス中の可燃ガスを完全燃焼させ、排ガスから熱を回収し、排ガスに対し除塵、脱硫、ダイオキシン類除去等の処理を行ったうえで、大気へ放出する。

【0017】

炭化炉１で生成された炭化物は、炭化物取出装置２に導入される。炭化物取出装置２は、炭化物を一時的に貯えて、定量ずつ次工程の脱塩装置３へ供給する。

【0018】

脱塩装置３は、炭化物を水で洗浄することにより、炭化物に含まれる水溶性塩素を洗浄水へ溶出させ、炭化物の塩素濃度を低下させる。脱塩された炭化物は、脱水されたうえで次工程へ送られる。脱塩装置３については、後ほど詳述する。

【0019】

造粒装置４は、脱塩装置３で水洗浄により脱塩された炭化物を、造粒し、乾燥させて、ペレット状の炭化燃料とする。

【0020】

〔脱塩装置３の構成〕
次に、脱塩装置３の構成について詳細に説明する。図２は、脱塩装置３の構成を洗浄水の流れとともに示すブロック図である。図２に示すように、脱塩装置３は、脱塩槽３１、脱水機３２、洗浄水槽３３、濾液水槽３４、及び、制御装置３５を備える。

【0021】

洗浄水槽３３には、洗浄水が貯えられている。洗浄水槽３３には、保有水量Ｍsの指標となる液位を測定する液位計６５が設けられている。液位計６５で測定された液位に基づいて、洗浄水槽３３の保有水量Ｍsを求めることができる。洗浄水槽３３には、洗浄水の塩素濃度（以下、「洗浄水塩素濃度Ｅs」と称する）を直接的又は間接的に測定する洗浄水塩素濃度計６１が設けられている。本実施形態では、洗浄水の塩素濃度の指標となる導電率を測定する導電率計が洗浄水塩素濃度計６１として設けられている。洗浄水塩素濃度計６１で測定された導電率に基づいて、洗浄水塩素濃度Ｅsを求めることができる。

【0022】

脱塩槽３１には、脱塩の対象である所定量の炭化物が投入される。また、脱塩槽３１には、洗浄水槽３３から洗浄水が給水される。脱塩槽３１では、炭化物は洗浄水と攪拌されて炭化物スラリーとなり、炭化物に含まれる水溶性塩素又は塩素化合物が洗浄水に溶出する。この攪拌の際に、炭化物中の塩素又は塩素化合物の溶出を促進するために、脱塩槽３１内が加温されてもよい。

【0023】

炭化物スラリーは、脱水機３２に投入される。脱水機３２では、炭化物スラリーが圧搾されて、炭化物の脱水ケーキ（固体分）と濾液とに分離される。炭化物の脱水ケーキは、次工程の造粒装置４へ送られる。また、濾液は、濾液水槽３４へ送られる。

【0024】

濾液水槽３４には、脱水機３２から排水された濾液が貯えられている。濾液水槽３４には、保有水量の指標となる液位（以下、「濾液液位Ｌf」と称する）を測定する液位計６６が設けられている。濾液水槽３４には、濾液水槽３４に貯えられた濾液の塩素濃度（以下、「滞留濾液塩素濃度Ｅf」と称する）を直接的に又は間接的に測定する滞留濾液塩素濃度計６２が設けられている。本実施形態においては、濾液の塩素濃度の指標となる導電率を測定する導電率計が滞留濾液塩素濃度計６２として設けられている。滞留濾液塩素濃度計６２で測定された導電率に基づいて、濾液水槽３４に貯えられた濾液の塩素濃度を求めることができる。

【0025】

濾液水槽３４の入口には、濾液水槽３４に流入する濾液の塩素濃度（以下、「流入濾液塩素濃度Ｅi」と称する）を直接的又は間接的に測定する流入濾液塩素濃度計６３が設けられている。本実施形態においては、流入する濾液の塩素濃度の指標となる導電率を測定する導電率計が流入濾液塩素濃度計６３として設けられている。流入濾液塩素濃度計６３で測定された導電率に基づいて、濾液水槽３４に流入する濾液の塩素濃度を求めることができる。

【0026】

濾液水槽３４に貯えられた濾液の一部は、還送ライン４１を通じて、洗浄水槽３３へ送られる。還送ライン４１には、送液ポンプ５５と、循環水量調整器５１とが設けられている。循環水量調整器５１によって、濾液水槽３４から洗浄水槽３３へ送られる濾液が「循環水量Ｍf」に調整される。

【0027】

また、濾液水槽３４に貯えられた濾液の一部は、排水ライン４３を通じて濾液水槽３４から排水される。排水ライン４３には、排水量調整器５３が設けられている。排水量調整器５３によって、濾液水槽３４から排水ライン４３を通じて排出される濾液が「排水量Ｍd」に調整される。濾液水槽３４から排出された濾液は、排水ライン４３を通じて前述の炭化炉１の排ガス処理系統へ送られ、高温の排ガス中に噴霧されて蒸発する（蒸発処理）。

【0028】

洗浄水槽３３では、還送ライン４１から流入する濾液と、注水ライン４２から流入する新水とが混合する。つまり、洗浄水槽３３に貯えられている洗浄水は、濾液と新水との混合水である。新水として、工業用水、製造工程から排出される二次排水等が用いられてよい。注水ライン４２には、洗浄水槽３３へ流入する新水の流量を調整する注水量調整器５２が設けられている。注水量調整器５２によって、洗浄水槽３３へ流入する新水が「注水量Ｍw」に調整される。新水の塩素濃度を「新水塩素濃度Ｅw」と称する。新水塩素濃度Ｅwは既知の値である。

【0029】

制御装置３５は、プロセッサ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのメモリ、及び、Ｉ／Ｏ部（いずれも図示略）を備えるコンピュータにより構成される。上記のプロセッサは、集中制御を行う単独のプロセッサであってもよいし、分散制御を行う複数のプロセッサであってもよい。

【0030】

制御装置３５は、脱塩装置３の各種のプロセス値を監視する監視部３５ａと、脱塩装置３の給水を制御する給水制御部３５ｂとを備える。

【0031】

制御装置３５のプロセッサは、Ｉ／Ｏ部を介して洗浄水塩素濃度計６１、滞留濾液塩素濃度計６２、流入濾液塩素濃度計６３、液位計６５、及び液位計６６と接続されている。制御装置３５の監視部３５ａは、洗浄水塩素濃度計６１で測定された洗浄水塩素濃度Ｅs（又は、洗浄水導電率）、滞留濾液塩素濃度計６２で測定された滞留濾液塩素濃度Ｅf（又は、濾液導電率）、流入濾液塩素濃度計６３で測定された流入濾液塩素濃度Ｅi（又は、流入濾液導電率）、液位計６５で測定された洗浄水液位Ｌs、及び、液位計６６で測定された濾液液位Ｌfを取得し、これらの値を監視する。

【0032】

制御装置３５のプロセッサは、Ｉ／Ｏ部を介して循環水量調整器５１、注水量調整器５２、排水量調整器５３、及び、送液ポンプ５５と接続されている。制御装置３５の給水制御部３５ｂは、循環水量調整器５１、注水量調整器５２、排水量調整器５３、及び、送液ポンプ５５の動作を制御する。

【0033】

制御装置３５のメモリやＩ／Ｏ部を介して接続された記憶装置（図示略）には、プロセッサが実行する基本プログラムやアプリケーションプログラム等のプログラムや、データが格納されている。プログラムは、プロセッサに後述する脱塩装置３の制御を行わせるように構成されている。プロセッサがプログラムを読み出して実行することによって、制御装置３５は後述する脱塩装置３の制御を行う。

【0034】

〔炭化物の脱塩処理の流れ〕
ここで、図３を用いて、上記構成の脱塩装置３を用いた炭化物の脱塩処理の流れを説明する。

【0035】

洗浄水槽３３には洗浄水が貯えられている。洗浄水槽３３に貯えられた洗浄水は所定量ずつ脱塩槽３１へ供給され（ステップＳ１１）、洗浄水槽３３の洗浄水液位Ｌsは次の給水処理まで徐々に減少する。

【0036】

次に、洗浄水槽３３から送られた洗浄水を用いて、脱塩槽３１で水溶性塩素を含む炭化物の洗浄が行われる（ステップＳ１２）。洗浄に際し、脱塩槽３１へ供給された洗浄水は炭化物と攪拌されて、炭化物スラリーの態様で脱水機３２へ投入される。

【0037】

続いて、脱水機３２で、炭化物スラリーを脱水及び濾過することにより、炭化物スラリーが固体と濾液とに分離され（ステップＳ１３）、固体は造粒装置４へ送られ、濾液が濾液水槽３４へ排水される（ステップＳ１４）。濾液は、脱水機３２から連続的に排出されて濾液水槽３４へ流入し、濾液水槽３４の濾液液位Ｌfは徐々に上昇する。

【0038】

脱水機３２からの排水が終わると、給水処理が開始される（ステップＳ１５）。給水処理では、送液ポンプ５５が稼働し、濾液水槽３４から循環水量Ｍfの濾液が還送ライン４１を通じて洗浄水槽３３へ供給される。この濾液の塩素濃度は、滞留濾液塩素濃度Ｅfである。また、給水処理において、洗浄水槽３３には、注水量Ｍwの新水が洗浄水槽３３へ流入する。この新水の塩素濃度は、既知の新水塩素濃度Ｅwである。１回の給水処理で、洗浄水槽３３に対し注水量Ｍwと循環水量Ｍfとを合わせた量の給水が行われ、洗浄水槽３３の洗浄水液位Ｌsが上昇する。

【0039】

濾液水槽３４から洗浄水槽３３への濾液の送液と同時に（又は、任意のタイミングで）、濾液水槽３４の排水量Ｍdの濾液は排水ライン４３を通じて排出される。濾液の排水量Ｍdは、炭化燃料化施設１００内で蒸発処理の可能な所定の許容排水量以下に制限される。

【0040】

〔脱塩後炭化物の塩素濃度制御方法〕
続いて、脱塩装置３による脱塩後炭化物の塩素濃度制御方法について説明する。

【0041】

出願人は、脱塩装置３を用いて、一定の洗浄水塩素濃度Ｅsの洗浄水で様々な含有塩素濃度の炭化物を水洗浄して、流入濾液塩素濃度Ｅiの測定と、脱塩後炭化物（即ち、製品である炭化燃料）の残留塩素濃度Ｃの分析とを行った（第１試験）。また、出願人は、脱塩装置３を用いて、様々な洗浄水塩素濃度Ｅsの洗浄水で一定の含有塩素濃度の炭化物を水洗浄して、洗浄水塩素濃度Ｅsの測定と、脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃの分析とを行った（第２試験）。塩素を含む液体（濾液及び洗浄水）の塩素濃度と、当該液体の電気導電率との間には正の相関があることが知られている。そこで、洗浄水塩素濃度Ｅs及び流入濾液塩素濃度Ｅiの測定に際し、液体の塩素濃度の指標として即時且つ容易に測定可能な電気導電率を用いた。また、脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃの分析に際し、造粒装置４の出口で炭化燃料を採取し、当該炭化燃料の塩素濃度の分析した。

【0042】

図４には、上記の第１試験で得られた流入濾液塩素濃度Ｅiと脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃとの関係を示すグラフ１が示されている。グラフ１の縦軸は脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃを表し、横軸は流入濾液塩素濃度Ｅiの測定値を表す。流入濾液塩素濃度Ｅiは濾液水槽３４への濾液の入口に設置された流入濾液塩素濃度計６３の測定値に基づく値である。グラフ１から、洗浄水塩素濃度Ｅsが一定の場合、流入濾液塩素濃度Ｅiは所定の範囲内において脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃと正の相関があり、流入濾液塩素濃度Ｅiが高くなるほど脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃが高くなることがわかる。

【0043】

図５には、上記の第２試験で得られた洗浄水槽３３の洗浄水塩素濃度Ｅsと脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃとの関係を表すグラフ２が示されている。グラフ２の縦軸は脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃを表し、横軸は洗浄水塩素濃度Ｅsを表す。洗浄水塩素濃度Ｅsは洗浄水槽３３内に設置された洗浄水塩素濃度計６１の測定値に基づく値である。グラフ２から、脱塩前炭化物の含有塩素濃度が一定の場合、洗浄水塩素濃度Ｅsは所定の範囲内において脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃと正の相関があり、洗浄水塩素濃度Ｅsが高くなるほど脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃが高くなることがわかる。

【0044】

流入濾液塩素濃度Ｅiと洗浄水塩素濃度Ｅsとの差を、溶出塩素濃度ΔＥと規定する（ΔＥ＝Ｅi－Ｅs）。溶出塩素濃度ΔＥは、脱塩前炭化物から洗浄水へ溶出した塩素量と正の相関がある。一方で、洗浄水の塩素濃度が一定の場合に、脱塩前炭化物の含有塩素量が多いほど、洗浄水へ溶出する塩素量が多くなる。このことと上記試験の結果とから、脱塩後炭化物の残留塩素量Ｃと溶出塩素濃度ΔＥとの間の相関関係が推定される。図６に示すグラフ３は、脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃと溶出塩素濃度ΔＥとの相関関係Ｋを示している。相関関係Ｋは、実験により或いはシミュレーションにより求め得る。グラフ３に基づいて、溶出塩素濃度ΔＥが増加すれば脱塩後炭化物の残留塩素量Ｃが増加したことが推定され、溶出塩素濃度ΔＥが減少すれば脱塩後炭化物の残留塩素量Ｃが減少したことが推定される。

【0045】

以上から、脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃと洗浄水塩素濃度Ｅsとの既知の関係（例えば、グラフ２を参照）に基づいて、脱塩後の炭化物の残留塩素濃度目標値Ｃtに対応する洗浄水塩素濃度目標値Ｅstが特定され、洗浄水の塩素濃度を洗浄水塩素濃度目標値Ｅstに制御することで残留塩素濃度が残留塩素濃度目標値Ｃtとなる脱塩後炭化物が得られると考えられる。そこで、本実施形態に係る脱塩装置３では、給水後の洗浄水塩素濃度Ｅs’が洗浄水塩素濃度目標値Ｅstとなるように洗浄水槽３３に対し給水が行われ、この給水後の洗浄水で炭化物を水洗浄するように構成されている。これにより脱塩装置３で脱塩後の炭化物の残留塩素濃度は、残留塩素濃度目標値Ｃtとなる。給水後の洗浄水の洗浄水塩素濃度Ｅs’は、次式（１）で求めることができる。

【0046】

【数1】

【0047】

式（１）において、滞留濾液塩素濃度Ｅfは測定値、循環水量Ｍfは変数、新水塩素濃度Ｅwは既知の定数、注水量Ｍwは変数、洗浄水塩素濃度Ｅsは測定値、洗浄水槽３３の保有水量Ｍsは測定値である。制御装置３５は、給水後の洗浄水塩素濃度Ｅs’を洗浄水塩素濃度目標値Ｅstに制御するように循環水量調整器５１、注水量調整器５２、及び排水量調整器５３を動作させる。循環水量Ｍfは濾液水槽３４への濾液の流入量から排水量Ｍdを差し引いた値であってよい。排水量Ｍdが略一定であることから、循環水量Ｍfは変数であるが、定数と見做すことができる。この場合、変数は実質的に注水量Ｍwのみとなる。

【0048】

〔給水処理の流れ〕
図７は、洗浄水槽３３への給水処理における制御装置３５の処理の流れを示す図である。以下、図７を参照しながら、給水処理における制御装置３５の処理の流れを説明する。

【0049】

制御装置３５は、脱塩装置３の運転中に、滞留濾液塩素濃度Ｅfの計測値、流入濾液塩素濃度Ｅiの計測値、及び洗浄水塩素濃度Ｅsの計測値を取得し、これらの値を監視している。また、制御装置３５は、脱塩装置３の運転中に、洗浄水槽３３の液位計６５の計測値、及び、濾液水槽３４の液位計６６の計測値を取得し、これらの値を監視している。

【0050】

制御装置３５は、給水処理を開始すると、濾液液位Ｌfに基づいて濾液の合計排出量を求める（ステップＳ１）。合計排出量は、循環水量Ｍfと排水量Ｍdとの和である。また、合計排出量は、現在の濾液液位Ｌfから所定の基準液位までの、濾液の体積又は質量であってよい。これにより、給水処理を終えた時点で、濾液液位Ｌfは常に基準液位へ戻ることとなる。

【0051】

制御装置３５は、合計排出量を循環水量Ｍfと排水量Ｍdとに分配する（ステップＳ２）。排水量Ｍdは許容排水量以下であって、小さな値であることが望ましい。また、排水量Ｍdは設備の処理能力に応じた値であり、固定値であってよい。合計排出量から排水量Ｍdを差し引いた値が循環水量Ｍfとなる。

【0052】

次に、制御装置３５は、洗浄水塩素濃度目標値Ｅstを取得する（ステップＳ３）。脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃと洗浄水塩素濃度Ｅsとの既知の関係（例えば、グラフ２に示す関係）に基づいて、残留塩素濃度目標値Ｃtと対応する洗浄水塩素濃度目標値Ｅstが求まる。制御装置３５は、洗浄水塩素濃度目標値Ｅstを求め、それを取得してよい。或いは、制御装置３５は予め記憶された又は外部から入力された洗浄水塩素濃度目標値Ｅstを取得してもよい。

【0053】

制御装置３５は、給水後の洗浄水塩素濃度Ｅs’が洗浄水塩素濃度目標値Ｅstとなるように、洗浄水塩素濃度Ｅsのフィードフォワード制御及びフィードバック制御を行う。図８は、制御装置３５の給水制御部３５ｂの構成を示すブロック図である。図８に示すように、制御装置３５の給水制御部３５ｂは、外乱検出器３５１、ＦＦ（フィードフォワード）制御器３５２、及び、ＦＢ（フィードバック）制御器３５３を有する。

【0054】

外乱検出器３５１は、外乱（ここでは、脱塩前炭化物の含有塩素濃度の変動に起因して脱塩後炭化物の残留塩素濃度が変動すること）の指標として、溶出塩素濃度ΔＥを求める（ステップＳ４）。前述の通り、溶出塩素濃度ΔＥは脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃと相関があることから、溶出塩素濃度ΔＥの変動に基づいて脱塩前炭化物の残留塩素濃度Ｃの変動を推定することができる。溶出塩素濃度ΔＥは、流入濾液塩素濃度Ｅiの計測値と洗浄水塩素濃度Ｅsの計測値との差である。

【0055】

ＦＦ制御器３５２は、溶出塩素濃度ΔＥに基づいて、ＦＦ補償値を生成する（ステップＳ５）。溶出塩素濃度ΔＥに対し、許容範囲（不感帯）が予め設定される。溶出塩素濃度ΔＥが許容範囲内の場合、ＦＦ補償値はゼロ又は微小な値である。溶出塩素濃度ΔＥが許容範囲を上回る場合、ＦＦ補償値は負の値（即ち、給水後の洗浄水塩素濃度Ｅs’の値が低く修正されるような値）である。溶出塩素濃度ΔＥが許容範囲を下回る場合、ＦＦ補償値は正の値（即ち、給水後の洗浄水塩素濃度Ｅs’の値が高く修正されるような値）である。溶出塩素濃度ΔＥからＦＦ補償値を求める演算方法（マップや演算式など）は予めＦＦ制御器３５２に記憶されている。

【0056】

ＦＢ制御器３５３は、取得した洗浄水塩素濃度目標値Ｅstと、測定された洗浄水塩素濃度Ｅsとの偏差と、その他演算に必要な数値（滞留濾液塩素濃度Ｅf、循環水量Ｍf、新水塩素濃度Ｅw、及び洗浄水槽３３の保有水量Ｍs）とに基づいて、ＦＢ操作量を求める（ステップＳ６）。ＦＢ操作量は、新水の注水量Ｍwに関する操作量を含む。ここで、ＦＢ制御器３５３は、式（１）を利用して新水の注水量Ｍwを求めることができる。

【0057】

ＦＢ操作量は、ＦＦ制御器３５２で生成されたＦＦ補償値が加算されたうえで、制御対象である注水量調整器５２へ出力される。ＦＢ操作量にＦＦ補償値が加算されることによって、脱塩前炭化物の含有塩素濃度にばらつきが生じても、脱塩後炭化物の残留塩素濃度は残留塩素濃度目標値Ｃtと対応した略一定の値に保たれる。

【0058】

制御装置３５は、排水量Ｍdの濾液が濾液水槽３４から排水ライン４３へ流出するように、排水量調整器５３を動作させる（ステップＳ７）。また、制御装置３５は、循環水量Ｍfの濾液が濾液水槽３４から洗浄水槽３３へ送られるように、送液ポンプ５５を稼働させる共に循環水量調整器５１を動作させる（ステップＳ８）。同時に、制御装置３５は、注水量Ｍwの新水が洗浄水槽３３へ流入するように、注水量調整器５２を動作させる（ステップＳ９）。なお、上記ステップＳ７～９の順番は問わない。このようにして、給水後の洗浄水塩素濃度Ｅs’が洗浄水塩素濃度目標値Ｅstに近づくように、洗浄水槽３３に給水が行われる。

【0059】

以上に説明したように、本実施形態に係る炭化物の脱塩装置３は、
洗浄水が貯えられた洗浄水槽３３と、
洗浄水を用いて水溶性塩素を含む炭化物を洗浄して脱塩する脱塩槽３１と、
洗浄した炭化物を固体と濾液とに分離する脱水機３２と、
脱水機３２から排水された濾液が貯えられた濾液水槽３４と、
濾液水槽３４に貯えられた濾液を洗浄水槽３３へ送る還送ライン４１と、
還送ライン４１を通じた濾液の循環水量を調整する循環水量調整器５１と、
洗浄水槽３３へ新水を供給する注水ライン４２と、
注水ライン４２を通じた新水の注水量を調整する注水量調整器５２と、
洗浄水槽３３に貯えられた洗浄水の塩素濃度である洗浄水塩素濃度Ｅsを測定する洗浄水塩素濃度計６１と、
制御装置３５とを備える。
そして、制御装置３５は、脱塩後の炭化物の残留塩素濃度目標値Ｃtと対応する洗浄水塩素濃度目標値Ｅstを取得し、給水後の洗浄水塩素濃度Ｅs’が洗浄水塩素濃度目標値Ｅstに近づくように洗浄水槽３３へ濾液及び新水が給水されるように、循環水量調整器５１及び注水量調整器５２の動作を制御することを特徴としている。

【0060】

同様に、本実施形態に係る炭化物の脱塩方法は、
洗浄水槽３３に貯えられた洗浄水を用いて水溶性塩素を含む炭化物を洗浄して脱塩するステップと、
脱塩した炭化物を固体と濾液とに分離し、濾液を濾液水槽３４へ排水するステップと、
脱塩後の炭化物の残留塩素濃度目標値Ｃtと対応する洗浄水の塩素濃度である洗浄水塩素濃度目標値Ｅstを取得するステップと、
洗浄水槽３３に貯えられた洗浄水の塩素濃度である洗浄水塩素濃度Ｅsを測定するステップと、
給水後の洗浄水塩素濃度Ｅsが洗浄水塩素濃度目標値Ｅstに近づくように、濾液水槽３４に貯えられた濾液及び新水を洗浄水槽３３へ給水するステップと、を含むことを特徴としている。

【0061】

上記の炭化物の脱塩装置３及び炭化物の脱塩方法において、洗浄水塩素濃度目標値Ｅstは、例えば、脱塩後の炭化物の残留塩素濃度Ｃと洗浄水塩素濃度Ｅsとの所定の関係に基づいて得られる残留塩素濃度目標値Ｃtと対応する洗浄水塩素濃度Ｅsである。上記の所定の関係は、脱塩装置３の規模や炭化物の特性に応じて異なることが想定され、実験により或いはシミュレーションにより得られる。

【0062】

上記脱塩装置３及び炭化物の脱塩方法は、「洗浄水塩素濃度Ｅsと炭化物の残留塩素濃度Ｃとが相関し、洗浄水塩素濃度Ｅsを残留塩素濃度目標値Ｃtと対応する洗浄水塩素濃度目標値Ｅstに制御することにより、脱塩後の炭化物の残留塩素濃度Ｃを残留塩素濃度目標値Ｃtとすることができる」いう新たな知見に基づいている。よって、上記構成の炭化物の脱塩装置３及び炭化物の脱塩方法によれば、脱塩後の炭化物の残留塩素濃度Ｃは、脱塩前炭化物の塩素濃度より低く且つ概ね残留塩素濃度目標値Ｃtとなる。これにより、低く安定した残留塩素濃度の炭化物製品（例えば、炭化燃料）を製造することができる。

【0063】

また、本実施形態において、上記炭化物の脱塩装置３は、濾液水槽３４に流入する濾液の塩素濃度である流入濾液塩素濃度Ｅiを測定する流入濾液塩素濃度計６３を更に備え、制御装置３５は、流入濾液塩素濃度Ｅiと洗浄水塩素濃度Ｅsとの差を溶出塩素濃度ΔＥと規定し、溶出塩素濃度ΔＥが所定の許容範囲を超える場合に洗浄水塩素濃度目標値Ｅstを低く修正し、溶出塩素濃度ΔＥが所定の許容範囲を下回る場合に洗浄水塩素濃度目標値Ｅstを高く修正するように構成されている。

【0064】

同様に、本実施形態において、上記炭化物の脱塩方法は、濾液水槽３４に流入する濾液の塩素濃度である流入濾液塩素濃度Ｅiを測定するステップと、流入濾液塩素濃度Ｅiと洗浄水塩素濃度Ｅsとの差を溶出塩素濃度ΔＥと規定し、溶出塩素濃度ΔＥが所定の許容範囲を超える場合に洗浄水塩素濃度目標値Ｅstを低く修正し、溶出塩素濃度ΔＥが所定の許容範囲を下回る場合に洗浄水塩素濃度目標値Ｅstを高く修正するステップとを、更に含む。

【0065】

上記の炭化物の脱塩装置３及び炭化物の脱塩方法によれば、脱塩後炭化物の残留濃度の変動（これは、脱塩前炭化物の含有塩素濃度の変動に起因する）に追従して、洗浄水塩素濃度目標値Ｅstが調整されることになる。よって、脱塩前炭化物の含有塩素濃度が多少変動しても、脱塩後炭化物の残留塩素濃度Ｃを残留塩素濃度目標値Ｃtに安定させることができる。これにより、安定した残留塩素濃度の炭化物製品（例えば、炭化燃料）を製造することができる。また、濾液水槽３４へ流入する濾液の塩素濃度が安定化することにより、濾液水槽３４に貯えられた濾液の塩素濃度を管理することができる。

【0066】

また、本実施形態の炭化物の脱塩装置３は、濾液水槽３４に貯えられた濾液の塩素濃度である滞留濾液塩素濃度Ｅfを測定する滞留濾液塩素濃度計６２と、洗浄水槽３３の洗浄水液位Ｌsを測定する液位計６５とを、更に備える。そして、制御装置３５は、洗浄水塩素濃度Ｅs、滞留濾液塩素濃度Ｅf、洗浄水液位Ｌs、及び、予め記憶された新水の塩素濃度に基づいて、給水後の洗浄水塩素濃度Ｅsが洗浄水塩素濃度目標値Ｅstに近づくような濾液の循環水量Ｍfと新水の注水量Ｍwとの組み合わせを求めるように構成されている。

【0067】

同様に、本実施形態において、上記炭化物の脱塩方法は、濾液水槽３４に貯えられた濾液の塩素濃度である滞留濾液塩素濃度Ｅfを測定するステップと、洗浄水槽３３の洗浄水液位Ｌsを測定するステップと、洗浄水塩素濃度Ｅs、滞留濾液塩素濃度Ｅf、洗浄水液位Ｌs、及び、新水の塩素濃度に基づいて、給水後の洗浄水塩素濃度Ｅsが洗浄水塩素濃度目標値Ｅstに近づくような洗浄水槽３３への濾液の循環水量Ｍfと新水の注水量Ｍwとの組み合わせを求めるステップとを、更に含んでいる。

【0068】

上記の炭化物の脱塩装置３及び炭化物の脱塩方法によれば、求めた濾液の循環水量Ｍfと新水の注水量Ｍwとの組み合わせの通りに洗浄水槽３３へ給水することにより、洗浄水槽３３の洗浄水の塩素濃度（即ち、洗浄水塩素濃度Ｅs）を洗浄水塩素濃度目標値Ｅstに近づけることができる。

【0069】

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の構成は、例えば、以下のように変更することができる。

【0070】

例えば、上記実施形態に係る炭化物の脱塩装置３及び方法は、可燃ごみ由来の炭化物から水溶性塩素を水洗除去するものであるが、炭化物は上記に限定されない。

【0071】

また、上記実施形態に係る炭化物の脱塩装置３及び方法では、脱塩後の炭化物は炭化燃料とされるが、脱塩後の炭化物は炭化燃料以外の炭化物製品とされてもよい。同様に、上記実施形態に係る炭化物の脱塩装置３は炭化燃料を製造する炭化燃料化施設１００に備えられているが、脱塩装置３は炭化燃料以外の炭化物製品を製造する施設に備えられてもよい。

【符号の説明】

【0072】

１ ：炭化炉
２ ：炭化物取出装置
３ ：脱塩装置
４ ：造粒装置
３１ ：脱塩槽
３２ ：脱水機
３３ ：洗浄水槽
３４ ：濾液水槽
３５ ：制御装置
４１ ：還送ライン
４２ ：注水ライン
５１ ：循環水量調整器
５２ ：注水量調整器
５３ ：排水量調整器
５５ ：送液ポンプ
６１ ：洗浄水塩素濃度計
６２ ：滞留濾液塩素濃度計
６３ ：流入濾液塩素濃度計
６５ ：液位計
６６ ：液位計
１００ ：炭化燃料化施設

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】