(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列又は直列に複数室設けられたガス化室で、プラスチック類と金属類を含む複合材料廃棄物をガス化処理する方法であって、前記複合材料廃棄物を、該ガス化室で酸素濃度が０〜６％の４５０〜９００℃の燃焼排ガスと６０分以内の時間だけ接触させると共に、前記２室以上のガス化室のガス化開始時間及び／又はガス化終了時間をずらすことによって、複数のガス化室から発生する合計の可燃ガス化量を平準化することを特徴とする複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項２】
前記ガス化室は、吹き込む酸素含有ガスの酸素量によって、ガス化室の温度及びガス化量を調整することを特徴とする請求項１記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項３】
前記ガス化室の燃焼排ガスは、複数のガス化室で発生する可燃ガスの一部を、ガス燃焼室で燃焼させて得た７００℃以下の燃焼ガスをガス化室に導入したものであることを特徴とする請求項１記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項４】
前記ガス燃焼室での燃焼は、空気及び／又は前記残部の可燃ガスを燃焼させて、排ガス処理した後の低温排ガスを用いて行うことを特徴とする請求項３記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項５】
前記ガス燃焼室からの燃焼ガスは、熱風調整炉でガス温度を調整後に、燃焼排ガスとしてガス化室に導入することを特徴とする請求項３記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項６】
前記ガス化室の燃焼排ガスは、複数のガス化室で発生する可燃ガスの一部を、該残部の可燃ガスを燃焼させて、排ガス処理した後の低温排ガスを用いたエゼクターで燃焼させて得たガスをガス化室に導入したものであることを特徴とする請求項１記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項７】
前記ガス化室の燃焼排ガスは、複数のガス化室で発生する可燃ガスを燃焼させて得た高温の燃焼ガスと、該燃焼ガスを排ガス処理した後の低温排ガスとを、熱交換させて得たガスをガス化室に導入したものであることを特徴とする請求項１記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項８】
前記ガス化室に導入する燃焼排ガスは、熱風調整炉で、ガス温度を調整した後、導入することを特徴とする請求項６又は７記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項９】
前記ガス化室の燃焼排ガスは、ガス化室内に設けた加熱器に、前記可燃ガスを燃焼させて得た高温の燃焼ガスと、空気とを熱交換させて得た加熱空気を循環させて通して得ることを特徴とする請求項１記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項１０】
前記複数のガス化室で発生する可燃ガスは、少なくとも一部を旋回溶融炉に導入し、ガス化処理した複合材料廃棄物から金属類を除去後の残渣と共に、燃焼させることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項１１】
前記ガス化室は、ガス化処理の終了後、ガス化室の可燃ガスを、該可燃ガスを燃焼させて、排ガス処理した後の低温排ガスでパージすると共に、処理物の温度を下げることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【請求項１２】
前記ガス化室から発生する可燃ガス化量は、ガス化室に導入する燃焼排ガスの温度及び／又はガス量によって調整することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合材料廃棄物のガス化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合材料廃棄物のガス化処理方法に係り、特に、鉄、非鉄金属、プラスチックの様な非金属類など複数の材料から作られている製品廃棄物から金属類を回収する廃棄物のガス化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭電化製品、電子機器等を始め多くの製品は、プラスチック類や、各種金属類との複合材料で作られており、このため、廃棄物となった時、その分別が難しく処理困難なため、大きな社会問題となっている。
現在行われている処理方法としては、次のような方法が知られている。
（１）廃家電の処理方法として、破砕機で破砕し、減容化した後埋立処理する方法。
（２）破砕し、鉄分、アルミニウム、銅等を回収し、可燃分は焼却し、その他残渣を埋立処分する方法。
（３）冷凍状態で破砕し、鉄、アルミニウム、銅、プラスチック等を回収する方法。
（４）廃家電等をまるごと焼却して、金属分を回収する方法。
ところで、前記処理方法のうち、（１）では全てが埋立され有価物の回収がなされておらず、資源が無駄に消費され、（２）では、回収鉄分に可燃分の巻き込みがあり、塗装、接着剤等が含まれており鉄分の純度が悪く、（３）では、工程が複雑で、液体窒素、動力等のユーティリティーのコストが掛り、また、（４）では、焼却時に温度が９００℃前後で、排ガス中の残存酸素も５％前後と高いため金属が酸化されてしまい、また、焼却に伴うダイオキシンの生成もある等の問題点を有していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑み、自己発生熱を有効に利用して、経済的で単純な、しかも回収鉄分と銅の純度の高い複合材料廃棄物のガス化処理方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、並列又は直列に複数室設けられたガス化室で、プラスチック類と金属類を含む複合材料廃棄物をガス化処理する方法であって、前記複合材料廃棄物を、該ガス化室で酸素濃度が０〜６％の４５０〜９００℃の燃焼排ガスと６０分以内の時間だけ接触させると共に、前記２室以上のガス化室のガス化開始時間及び／又はガス化終了時間をずらすことによって、複数のガス化室から発生する合計の可燃ガス化量を平準化することとしたものである。
前記処理方法において、ガス化室は、吹き込む酸素含有ガスの酸素量によって、ガス化室の温度及びガス化量を調整することができ、前記ガス化室の燃焼排ガスは、複数のガス化室で発生する可燃ガスの一部を、ガス燃焼室で燃焼させて得た７００℃以下の燃焼ガスをガス化室に導入したものを使用でき、この際、ガス燃焼室での燃焼は、空気及び／又は前記残部の可燃ガスを燃焼処理後の低温排ガスを用いて行うことができ、また、ガス燃焼室からの燃焼ガスは、熱風調整炉でガス温度を調整後に、燃焼排ガスとしてガス化室に導入することもできる。
【０００５】
また、前記ガス化室の燃焼排ガスは、複数のガス化室で発生する可燃ガスの一部を、該残部の可燃ガスを燃焼させて、排ガス処理した後の低温排ガスを用いたエゼクターで燃焼させて得たガスをガス化室に導入して用いてもよく、複数のガス化室で発生する可燃ガスを燃焼させて得た高温の燃焼ガスと、該燃焼ガスを排ガス処理した後の低温排ガスとを、熱交換させて得たガスをガス化室に導入して用いても良い。そして、この際、ガス化室に導入する燃焼排ガスを、熱風調整炉で、ガス温度を調整した後、導入しても良い。
さらに、前記ガス化室の燃焼排ガスは、ガス化室内に設けた加熱器に、前記可燃ガスの他部を燃焼させて得た高温の燃焼ガスと、空気とを熱交換させて得た加熱空気を循環させて通すことによっても得られる。
【０００６】
本発明において、複数のガス化室で発生する可燃ガスは、少なくとも一部を旋回溶融炉に導入し、ガス化処理した複合材料廃棄物から金属類を除去後の残渣と共に、燃焼させるのが良く、こうすることで該残渣やガス中の灰分を溶融処理することができる。また、ガス化室は、ガス化処理の終了後、空気に限らず可燃ガスを燃焼させて、排ガス処理した後の低温排ガスを導入することで、ガス化室の可燃ガスでパージすると共に、処理物の温度を下げることができる。
そして、本発明では、ガス化室から発生する可燃ガス化量の発生速度は、ガス化室に導入する燃焼排ガスの温度及び／又はガス量によって調整することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
廃家電等の金属とプラスチック類とより構成された複合材料廃棄物を、酸素濃度が０〜６％程度の低い状態の４５０〜９００℃の燃焼排ガスと、短時間（６０分以内）接触させると、金属類はほとんど酸化されることなく、プラスチック類をガス化することができる。
また、高温状態（４５０℃以上）の金属を空気中に放置すると酸化が進むので、ガス化後の高温状態の金属を冷却するため、酸素濃度が２〜６％の低濃度のまゝで燃焼排ガスから熱を回収して例えば２００℃前後となった低温の燃焼排ガスを作用するのが良い。
【０００８】
複合材料廃棄物からプラスチック類がガス化した後の、主に金属類からなる処理物は、鉄と銅の分離を人手により行うが、プラスチック類がないため製品のままの時と比べ、非常に分解しやすくなっている。例えば、鉄板に銅チューブがビス止めでセットされている時、ガスバーナ等でビスを溶断することも容易にできる。プラスチック等の可燃物が存在する場合は、溶断時に可燃物に着火する危険があるが、ガス化処理後ではその心配がない。将来、家電品の設計時にエンジニアリングプラスチックといった熱分解性のものを使用すれば、人手によらず、振動コンベヤ上で分別する方法も可能である。
本発明のプラスチック類を含む金属類を低酸素状態、謂ゆる蒸し焼き状態で金属類の酸化を極力押えてプラスチック類をガス化するガス化処理方法には、次のような具体的方法がある。
【０００９】
この方法を、図１〜４に示す本発明の工程図を用いて説明する。
図において、１はガス化室、２はガス燃焼室、３は旋回溶融炉、４は熱風調整炉、５はボイラ等冷却装置、６はバグフィルタ、７は熱交換器、８はエゼクター、９は処理物の分別、１０は補助バーナ、１１〜１５はブロワ、１６は可燃ガス、１７は燃焼ガス、１８は熱ガス、１９は高温燃焼ガス、２０は低温排ガス、２１は空気、２２は分別残渣、２３は溶融スラグである。
図１を用いて説明すると、例えば冷蔵庫をガス化室１にそのまゝの形で搬入し、酸素不足の４５０℃以上の雰囲気とすると、プラスチック、保温材等がガス化する。この際、酸素の含有度合によって一部燃焼するが、燃焼時間と燃焼温度によって金属の酸化度が異なってくる。酸素濃度が５％前後で燃焼温度が７００℃前後、ガス化室内での冷蔵庫滞留時間が１時間以内位では冷蔵庫等の塗装は焼け落ちるが、鉄板表面に茶色のさびが発生することはない。
【００１０】
したがって、ガス化室１へ熱ガス１８を送り込む送風機の寿命等の関係から、熱ガス温度が６００℃より低く設定する場合でガス化室１の温度を７００℃に上げたい時は、ガス化室１へ空気２１を必要量吹き込めばよい。
また、熱風調整炉４を付属させて、ガス化室１のスタートアップ用の熱風を発生させ、ガスが出てくればこれをガス燃焼室２へ導き燃焼するが、ガスの出具合は常に一定でないため、熱風温度が低くなる時もある。このようにガス燃焼室２へのガス量の不足分を熱風調整炉４の補助バーナ１０で補えばよい。
ガス化室１を流れる熱風量１８が多い方が、冷蔵庫等への伝熱速度を速められることから、ガス燃焼室２での燃焼酸素は空気からだけでなく、燃焼ガスを処理した後のダストのほとんどない低温の排ガス２０を用いると良い。
【００１１】
ガス化室１での発生する可燃ガス１６は初めは少なく、だんだん多くなり、再び少なくなるといった時間経過による量の変化がある。このためガス化室を数室、並列又は直列に設けて各々の室からのガスを合流させて、この合流ガスを用いることとし、ガス化室１のガス化開始時間をずらせば、ガス化室１への冷蔵庫等を搬出入することによるガス発生の断続性を連続化できる。
ガス燃焼室２へ導いた残りの可燃ガス１６は燃焼することになるが、この燃焼を例えば１．２前後の低空気比で行えば、燃焼温度を１４００℃前後と高温にすることができる。
この高温状態の中にガス化処理することで生じる炭化物等細かい残渣２２を投入し溶融スラグ２３とすることができる。従ってこの残渣中にダイオキシンが含まれていても高温分解され、得られるスラグ中にはダイオキシンは含まれない。このスラグを処理して重金属を分離し、建設資材とすることも可能である。
この燃焼には、旋回溶融炉３を用いるのが好適である。
なお、ガス燃焼室２を低空気比で運転するために処理後の排ガスを旋回するように吹き込むと効率的である。
【００１２】
本方法で注意すべきことは冷蔵庫等をガス化室へ搬出入する時である。すなわち、ガス化室は一般に負圧として運転するので、搬出入口からの漏れ込み空気は発生する可燃ガスの燃焼に使われる。このため、漏れ込み量が多いとガス化室以降が高温となってしまうため、このガスに接する部材の耐熱性を考慮する必要がある。
ガス化後に冷蔵庫等を取り出す際も、ガス化室には発生したガスが滞留しているため、一時に多量な空気が侵入すると、爆発の危険性もある。このため搬出時には排ガス処理後の低酸素の排ガス２０でガス化室内をパージする必要がある。
また、ガス化室から冷蔵庫等を搬出中、ガス燃焼室からの他室への供給熱ガスが漏れ込んできたり、ガス化室のガス排出ダクトへ搬出中のガス化室から空気が漏れ込まないようガス化室前後のダンパの漏れに注意する必要がある。
ダンパを２重にし、ダンパ間に小室を設け、ここに低酸素の排ガスを吹き込む等の手段も有効である。
【００１３】
図２では熱風１８をガス化室１へ吹き込む方法としてエゼクター８を使用する例である。この場合、処理後の排ガス２０と発生する可燃ガス１６を吸引するが排ガス中の酸素で発生ガスを燃しながら吸引することになる。
また、図３では、発生する可燃ガス１６を燃焼した後の高温排ガス１９から熱交換器７を用いてこの高温排ガスを冷却、除塵し処理したダストのほとんど含まれない低温ガス２０を昇温してガス化のための熱風１８を得る方法である。
更に、図４では上記図３と同様熱交換器７を用いるが、熱交換器７の吸熱側ガスをガス化室１に設置した加熱器２４に循環する清浄な空気を用いるものである。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、複合材料廃棄物中に含まれているプラスチック類から発生するガスを有効に利用して、該ガスを燃焼して発生する自己熱で発生物中のプラスチック類をガス化し、残存する金属類をほとんど酸化されない金属のままで回収すると共に、ガスの燃焼廃熱を利用して発電することができ、本発明の処理方法で必要な電力を得ることができ、非常に経済的な方法である。
また、ガス化したガスを１１００〜１６００℃という高温で燃焼することにより、廃棄物から金属類を取り除いた残渣を溶融せしめ、更にダイオキシンの分解、フロンの分解が行われ、排ガス処理設備が簡単化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス化処理方法を適用する処理工程図。
【図２】本発明のガス化処理方法を適用する他の処理工程図。
【図３】本発明のガス化処理方法を適用する他の処理工程図。
【図４】本発明のガス化処理方法を適用する他の処理工程図。
【符号の説明】
１：ガス化室、２：ガス燃焼室、３：旋回溶融炉、４：熱風調整炉、５：ボイラ等冷却装置、６：バグフィルタ、７：熱交換器、８：エゼクター、９：処理物の分別、１０：補助バーナ、１１〜１５：ブロワ、１６：可燃ガス、１７：燃焼ガス、１８：熱ガス、１９：高温燃焼ガス、２０：低温排ガス、２１：空気、２２：分別残渣、２３：溶融スラグ、２４：加熱器、２５：加熱空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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