(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を加熱して熱分解し、乾留ガスと熱分解残留物とを生成する熱分解反応器と、該熱分解残留物を冷却する冷却装置と、該冷却された熱分解残留物をカーボンを主体とする燃焼性成分と不燃焼性成分とに大気中において分離する分離装置と、前記乾留ガスと前記燃焼性成分とを燃焼させる燃焼器とを備えた廃棄物処理装置において、前記冷却装置は、一端に前記熱分解残留物の入口部を有し他端に出口部を有し、内部に掻き上げ板を設けた横型回転ドラムと、該回転ドラム本体の外表面を冷却水により冷却してドラム内の前記燃焼性成分を間接的に冷却する冷却設備とを備え、前記回転ドラムの内部が低酸素雰囲気に保持されてなることを特徴とする廃棄物処理装置。
【請求項２】
前記回転ドラムの内壁にスパイラルフィンを配設し、該スパイラルフィン間に掻き上げ板が配設されてなる請求項１に記載の廃棄物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物処理装置における熱分解残留物の冷却装置に係り、特に、廃棄物（家庭やオフィスなどから出される都市ごみなどの一般廃棄物、廃プラスチック、カーシュレッダー・ダスト、廃オフィス機器、電子機器、化成品等の産業廃棄物など、可燃物を含むもの）を熱分解して生成する熱分解残留物が、効果的に冷却できる熱分解残留物の冷却装置および廃棄物処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみなどの一般廃棄物や廃プラスチックなど可燃物を含む産業廃棄物の処理装置に関する従来例としては、例えばドイツ特許公開  Ｎｏ．３７５７０４．８、ドイツ特許公開  Ｎｏ．３８１１８２０．３および特開平１−４９８１６号公報を挙げることができる。これらの従来例では、廃棄物を熱分解反応器に入れて低酸素状態において加熱して熱分解し、乾留ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残留物とを生成し、さらに熱分解残留物を分離装置に導き、この分離装置において燃焼性成分と不燃焼性成分（例えば、金属、陶器など）とに分離している。そして、燃焼性成分と乾留ガスを燃焼溶融炉に導入して当該燃焼溶融炉内で燃焼処理するようにしている。
【０００３】
このような廃棄物処理装置においては、熱分解は例えば３００℃〜６００℃、通常は４５０℃程度の比較的高温域で行なわれる。そのため、熱分解反応器から排出される熱分解生成物（乾留ガスと熱分解残留物）も、この比較的高温の状態となっている。
ところで、前述した熱分解残留物のうち、分離装置で分離された燃焼性成分は主としてカーボンであり、このカーボンの酸化反応を防止するためには、熱分解残留物を低酸素雰囲気で冷却する必要がある。熱分解残留物を冷却する手段として、上記特開平１−４９８１６号公報においては、振動コンベア上で、熱分解残留物と燃焼溶融炉からの排ガス（不活性ガス）とを接触させることが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のように、振動コンベア上で熱分解残留物と燃焼溶融炉からの排ガスとを接触させる冷却方法では、排ガスの温度が比較的高いために、その冷却に時間がかかるという問題がある。また、振動コンベア上に水を噴霧し潜熱を利用して冷却することが考えられるが、この場合、噴霧水が均一に浸透気化しないため冷却効果が悪くなることが予想される。本発明の目的は、冷却設備を大型化させることなく、熱分解残留物を効率よく迅速に冷却するとともに、燃焼処理する燃焼性成分の酸化反応を防止でき、かつ高率で不燃焼性成分と分離できる廃棄物処理装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、廃棄物を加熱して熱分解し、乾留ガスと熱分解残留物とを生成する熱分解反応器と、該熱分解残留物を冷却する冷却装置と、該冷却された熱分解残留物をカーボンを主体とする燃焼性成分と不燃焼性成分とに大気中において分離する分離装置と、前記乾留ガスと前記燃焼性成分とを燃焼させる燃焼器とを備えた廃棄物処理装置において、前記冷却装置は、一端に前記熱分解残留物の入口部を有し他端に出口部を有し、内部に掻き上げ板を設けた横型回転ドラムと、該回転ドラム本体の外表面を冷却水により冷却してドラム内の前記燃焼性成分を間接的に冷却する冷却設備とを備え、前記回転ドラムの内部が低酸素雰囲気に保持されてなることを特徴とするものである。
本冷却装置によれば、ドラム内で互いに接触し重なり合っている熱分解残留物を、ドラムの回転とともにばらけさせ、これを上流から下流に至るまでの間、順次繰り返されることになり、熱分解残留物をきわめて効率的に撹拌し、また、回転ドラム本体の外表面を冷却水により冷却してドラム内の前記燃焼性成分を低酸素雰囲気で間接的に冷却できる。また、前記横型回転ドラムの内周壁に、前記熱分解残留物をドラムの回転にともなって下流側へ移送するスパイラルフィンが形成されていると、ドラムや掻き上げ板が水平であっても、スパイラルフィンの旋回運動で、熱分解残留物を後流側へ移送することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の廃棄物処理装置の概略構成を示している。図において、都市ごみ等の可燃物を含有する廃棄物ａを、廃棄物供給装置１を介して熱分解反応器２内へ供給する。熱分解反応器２は、通常、横型回転式ドラムが用いられ、図示しないシール機構により、その内部は低酸素雰囲気に保持され、また、燃焼溶融炉４の後流側に配置される熱交換器（図示せず）により加熱された加熱空気が、ラインＬ１から供給され、この加熱空気により、内部は３００℃〜６００℃に、通常は４５０℃程度に加熱されている。そして、廃棄物供給装置１から供給された廃棄物ａは熱分解反応器２内で熱分解され、乾留ガスＧ１と主として不揮発性の熱分解残留物ｂとを生成する。熱分解反応器２内で生成された乾留ガスＧ１と熱分解残留物ｂは排出装置３により分離され、乾留ガスＧ１はラインＬ２を経て燃焼溶融炉４のバーナ５に供給される。
【０００７】
一方、熱分解残留物ｂは横型回転ドラム形式の冷却装置６に供給され、ここで冷却された後、分離装置７に供給される。熱分解残留物ｂは金属や陶器等の不燃焼性成分とカーボンを主体とする燃焼性成分とよりなるが、冷却装置６のドラム内に供給される熱分解残留物ｂは約４５０℃と比較的高温状態であるため、大気と接すると酸化反応する恐れがある。それを防ぐために、冷却装置６には排ガスＧ２の一部がラインＬ３から供給され、冷却装置６のドラム内部は低酸素雰囲気に保持されている。
【０００８】
ここで、冷却装置６の詳細を図２および図３を用いて説明する。冷却装置６は図２および図３に示したように、ドラム内周壁に、ドラム軸方向に螺旋状に形成されたスパイラルフィン８を有するほぼ円筒状の回転ドラム９と、ノズル１７と、水槽１８と、ポンプ１９とからなる冷却設備で構成され、その回転ドラム９の一端には排出装置３に接続された入口部１０が、他端には分離装置７に接続された出口部１１がそれぞれ設けられている。回転ドラム９は支持ローラ１２、１３上に回転自在に支持されており、駆動装置（例えばモータ）１４の駆動回転力がチェーン１５を介して伝達されることにより回転する。なお、回転ドラム９と入口部１０との結合部、並びに回転ドラム９と出口部１１との結合部にはシール機構が設けられ、回転ドラム９が回転しても回転ドラム９内部の機密が保持されるようになっている。
【０００９】
また、回転ドラム９の側方には植立部材１６が立設され、この植立部材１６には回転ドラム９の長手方向に沿って所定の間隔で複数のノズル１７が配置されている。これらのノズル１７は全て冷却水ラインＬ４につながっており、水槽１８の冷却水Ｗ１がポンプ１９で加圧され、ノズル１７からドラム本体９の外表面に噴出されるようになっている。ラインＬ３からは前述したように排ガスＧ２が供給され、冷却装置６の内部が低酸素雰囲気に保持されている。
支持ローラ１２、１３、駆動装置１４および植立部材１６等は基台２０上に固定されている。また２１は水槽である。
【００１０】
本発明になる冷却装置は、図２に示すように、回転ドラム９の内周壁に設けたスパイラルフィン８どうしの間に、掻き上げ板３０を適宜配設したものである。掻き上げ板３０は一片の鋼製平板で、回転ドラムの軸方向に延設して配置され、これにより、ドラム内で互いに接触し重なり合っている熱分解残留物を、ドラムの回転とともにそれぞれの掻き上げ板が、すくい上げるように掻き上げては、ばらけて落下させ、これを上流から下流に至るまでの間、順次繰り返すので、熱分解残留物をきわめて効率的に冷却することができる。
【００１１】
以下、本発明のいくつかの応用例を説明する。
図４に示す応用例は、回転ドラム９のスパイラルフィンの形成されていない内周壁に、後流側端部を上方に折曲した受け部３１（以下、ストッパ３１ともいう）を設けた掻き上げ板３０を、後方に傾斜させて配設したものである。これにより、スパイラルフィンがなくても、ドラムの回転とともにそれぞれの掻き上げ板が、熱分解残留物をばらけて落下させながら、後方へ搬送と、効率的な冷却とを行うことができる。
【００１２】
また、掻き上げ板３０は、図５のように、ドラム軸方向に平行に設置して、回転ドラム９を傾斜させることによっても、熱分解残留物を後方へ搬送できるし、あるいは、図６のように、回転ドラム９を水平に設置して、掻き上げ板３０を後方へ傾斜させて取り付けてもよい。さらに、後流側を折曲したストッパ３１を省略して、構造を単純化することもできる。また、図５および図６のように、ドラム内周壁のスパイラルフィンを省略して、掻き上げ板３０もしくは回転ドラム９を傾斜させることにより、ドラム内の熱分解残留物はドラムの回転につれて後流側へ移送される。
【００１３】
また、図７および図８は、ドラム半径方向の断面を模式的に示した図である。図７に示すように、掻き上げ板３０を、ドラム回転方向に鋭角になるように内周壁に設けることにより、熱分解残留物の落下距離を長くして、大きくばらけさせることができ、熱分解残留物を効果的に冷却できる。また、図８に示すように、掻き上げ板３０をドラム内周壁に垂直に取り付けることにより、構造を単純化させることもできる。
【００１４】
これらの応用例によっても、図２に示したものと同様に、ドラム内の重なり合っている熱分解残留物を、それぞれの掻き上げ板がすくい上げるように掻き上げては、ばらけて落下させ、これを順次繰り返すので、熱分解残留物をきわめて効率的に冷却することができる。
【００１５】
このようにして、図１の廃棄物処理装置は、以下のように作用する。
図１〜図３において、４５０℃程度の温度を有する熱分解残留物ｂが入口部１０から回転ドラム９内に供給され、この回転ドラム９の外表面がノズル７から噴霧される冷却水Ｗ１により冷却されているため、ドラム内部に導入された熱分解残留物ｂは、ドラム内周壁に設けた掻き上げ板により、ドラムの回転とともに、それぞれすくい上げるように掻き上げられては、ばらけて落下するので、きわめて効率的に冷却される。そして、この熱分解残留物ｂは、回転ドラム９と共に旋回するスパイラルフィン８により、入口部１０から出口部１１へと順次移送される。
【００１６】
こうして、回転ドラム９内部の熱分解残留物ｂは十分に冷却され、酸化反応する温度以下、例えば８０℃以下に冷却される。そして、熱分解残留物ｂは出口部１１から分離装置７に供給され、ここで大気中において金属、陶器等の不燃焼性成分ｃとカーボン等の燃焼性成分ｄとに分離され、この燃焼性成分ｄはラインＬ５を経て燃焼溶融炉４のバーナ５に送られる。
【００１７】
バーナ５に送られた燃焼性成分ｄは、ここで送風機２２より送られる空気ｅにより乾留ガスＧ１とともに燃焼溶融炉４内で燃焼処理される。燃焼溶融炉４は一般に溶解炉と言われるものであって前記燃焼性成分ｄは、１３００℃程度の高温で燃焼され、燃焼灰は溶融スラグとなって水槽２３内に落下し固化する。一方、燃焼溶融炉４内の燃焼ガスＧ３は排ガスラインＬ６を流れ、廃熱ボイラ２４の上流側に配置される熱交換器（図示せず）および廃熱ボイラ２４で熱回収され、更に集じん器２５、２６で除塵された後、煙突２７から大気中へ排出される。なお、図中２８は、蒸気タービンにより作動される発電機である。
【００１８】
以上、本発明を図示の実施形態について詳述したが、本発明はそれらの実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱せずして種々改変を加え、多種多様の変形をなし得ることは云うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷却設備を大型化させることなく、熱分解残留物を効率よく迅速に冷却するとともに、燃焼処理する燃焼性成分の酸化反応を防止でき、かつ高率で不燃焼性成分と分離できる廃棄物処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明になる冷却装置の一実施形態を模式的に示したドラム軸方向の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った矢視図である。
【図４】本発明の他の実施形態を模式的に示したドラム軸方向の断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を模式的に示したドラム軸方向の断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を模式的に示したドラム軸方向の断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態を模式的に示したドラム半径方向の断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を模式的に示したドラム半径方向の断面図である。
【符号の説明】
１  廃棄物供給装置
２  熱分解反応器
３  排出装置
４  燃焼溶融炉
５  バーナ
６  冷却装置
７  分離装置
８  スパイラルフィン
９  回転ドラム
１０  入口部
１１  出口部
１２、１３  支持ローラ
１４  駆動装置（モータ）
１５  チェーン
１６  植立部材
１７  ノズル
１８、２１、２３、  水槽
１９、  ポンプ
２０  基台
２２  送風機
２４  廃熱ボイラ
２５、２６  集じん器
２７  煙突
２８  発電機
３０  掻き上げ板
３１  ストッパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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