(57)【要約】【課題】電力容量のより小さい送風機を用いて、消費エネルギーの低減を図り、ランニングコスト、設備コスト共に低減でき、熱分解ガス化設備に送給する高温空気を循環可能な熱分解処理設備と熱分解処理方法を提供する。【解決手段】投入された廃棄物を高温ガスにより間接加熱して熱分解する熱分解装置１と、この熱分解装置１に高温ガスを循環送風機２を介して循環送給する高温ガス加熱器３と、加熱された廃棄物から発生する熱分解ガスを燃焼させると共に、燃焼させた熱分解ガスから発生した熱エネルギーを高温ガス加熱器３に付与する熱分解ガス燃焼炉４とを有する。高温ガス加熱器３と熱分解装置１との間で形成される循環経路の途中に、水または水蒸気導入機構が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入された廃棄物を高温ガスにより間接加熱して熱分解する熱分解装置と、この熱分解装置に前記高温ガスを循環送風機を介して循環送給する高温ガス加熱器と、加熱された前記廃棄物から発生する熱分解ガスを燃焼させると共に、燃焼させた熱分解ガスから発生した熱エネルギーを前記高温ガス加熱器に付与する熱分解ガス燃焼炉とを有する熱分解処理設備において、前記高温ガス加熱器と熱分解装置との間で形成される循環経路の途中に、水または水蒸気導入機構が設けられていることを特徴とする熱分解処理設備。
【請求項２】
前記水または水蒸気と前記高温ガスとの割合を、５〜１００容量％：９５〜０容量％となるように前記水または水蒸気を添加する請求項１の熱分解処理設備。
【請求項３】
熱分解装置に投入された廃棄物を高温ガスにより間接加熱して熱分解し、前記熱分解装置への前記高温ガスの送給を循環送給高温ガス加熱器より循環送風機を介して行い、加熱された前記廃棄物から発生する熱分解ガスを燃焼させると共に、燃焼させた熱分解ガスから発生した熱エネルギーを前記高温ガス加熱器に付与する熱分解処理方法において、前記高温ガス加熱器と熱分解装置との間で形成される循環経路の途中に、水または水蒸気を導入することを特徴とする熱分解処理方法。
【請求項４】
前記水または水蒸気と前記高温ガスとの割合を、５〜１００容量％：９５〜０容量％となるように前記水または水蒸気を添加する請求項３の熱分解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱分解処理設備と熱分解処理方法に関し、詳しくは、投入された廃棄物を高温ガスにより間接加熱して熱分解する熱分解装置と、この熱分解装置に前記高温ガスを循環送風機を介して循環送給する高温ガス加熱器と、加熱された前記廃棄物から発生する熱分解ガスを燃焼させると共に、燃焼させた熱分解ガスから発生した熱エネルギーを前記高温ガス加熱器に付与する熱分解ガス燃焼炉とを有する熱分解処理設備と熱分解処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭ごみ等の一般廃棄物や、電化製品などの産業廃棄物を大量に処理する設備として、熱分解ガス化設備が用いられている。この設備では、ごみは高温空気による間接加熱方式で加熱されガス化される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
具体的には、間接加熱キルン式ガス化溶融炉では、ごみを熱分解する熱分解ドラムに約５３０℃程度の加熱空気が送給されると共に、この加熱空気はごみを熱分解して約３００℃程度で排出されるようになっている。この間、炉内に投入されたごみ等の廃棄物は、下流側に送給されつつ熱分解ガスと熱分解残渣になり、熱分解ガスは更に下流側に送給されて廃熱ボイラ等を介して熱利用された後排出され、他方、熱分解残渣は、含有する有価物が回収された後、廃棄処分される。
【特許文献１】特開２０００−３１４５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術は、熱分解ガス化設備に送給する高温空気を循環させるために、電力容量の大きい送風機（設備全体の１５〜２５％の電力を消費する）を使用しており、設備全体のランニングコストを高くしているだけでなく、送風機の設備コストの高騰をもたらし、しかも大型の送風機の採用による大きな振動、騒音の発生という環境上の問題も生じている。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、電力容量のより小さい送風機を用いて、消費エネルギーの低減を図り、ランニングコスト、設備コスト共に低減でき、それでいて熱分解ガス化設備に送給する高温空気を従来技術通り確実に循環可能な熱分解処理設備と熱分解処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る熱分解処理設備の特徴構成は、投入された廃棄物を高温ガスにより間接加熱して熱分解する熱分解装置と、この熱分解装置に前記高温ガスを循環送風機を介して循環送給する高温ガス加熱器と、加熱された前記廃棄物から発生する熱分解ガスを燃焼させると共に、燃焼させた熱分解ガスから発生した熱エネルギーを前記高温ガス加熱器に付与する熱分解ガス燃焼炉とを有していて、前記高温ガス加熱器と熱分解装置との間で形成される循環経路の途中に、水または水蒸気導入機構が設けられていることにある。
【０００７】
この構成によれば、循環される高温ガスに水または水蒸気が混入されることにより、高温ガスの比熱を効果的に大きくできて、循環させるガス量を少なくできると共に、高温ガスが空気であると比重を小さくできるため、従来技術の大型送風機に代えてより小型の送風機を使用しても、従来技術と同様な機能を発揮させることができる。従って、電力容量の大きい送風機を用いる必要はなく、設備全体の電力消費に占める割合の大きい送風機の消費電力を確実に低減できる。
【０００８】
その結果、電力容量のより小さい送風機を用いて、消費エネルギーの低減を図り、ランニングコスト、設備コスト共に低減でき、それでいて熱分解ガス化設備に送給する高温空気を従来技術通り確実に循環可能な熱分解処理設備を提供することができた。
【０００９】
前記水または水蒸気と前記高温ガスとの割合を、５〜１００容量％：９５〜０容量％となるように前記水または水蒸気を添加することが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、熱分解装置の高温ガスは温度が高いため、水または水蒸気を、極めて短時間に均質な気体として高温ガスに混合でき、その比熱を効果的に大きくできると共に、比重を小さくできる。水または水蒸気と前記高温ガスとの割合において、水または水蒸気が５容量％未満の添加であると、効果は少なく好ましくない。より好ましくは、前記水または水蒸気と前記高温ガスとの割合を、３０〜１００容量％：７０〜０容量％となるように前記水または水蒸気を添加することである。
【００１１】
また、本発明に係る熱分解処理方法の特徴構成は、熱分解装置に投入された廃棄物を高温ガスにより間接加熱して熱分解し、前記熱分解装置への前記高温ガスの送給を循環送給高温ガス加熱器より循環送風機を介して行い、加熱された前記廃棄物から発生する熱分解ガスを燃焼させると共に、燃焼させた熱分解ガスから発生した熱エネルギーを前記高温ガス加熱器に付与する方法において、前記高温ガス加熱器と熱分解装置との間で形成される循環経路の途中に、水または水蒸気を導入することにある。
【００１２】
この構成によれば、電力容量のより小さい送風機を用いて、消費エネルギーの低減を図り、ランニングコスト、設備コスト共に低減でき、それでいて熱分解ガス化設備に送給する高温空気を従来技術通り確実に循環可能な熱分解処理方法を提供できる。
【００１３】
前記水または水蒸気と前記高温ガスとの割合を、５〜１００容量％：９５〜０容量％となるように前記水または水蒸気を添加することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、水または水蒸気を、極めて短時間に均質な気体として高温ガスに混合でき、その比熱を効果的に大きくできると共に、比重を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る熱分解処理設備の概略構成を示す。
【００１６】
この熱分解処理設備は、投入された各種ごみを熱分解する熱分解装置である熱分解ドラム１と、この熱分解ドラム１に投入されたごみを間接加熱して熱分解するための高温ガスである高温空気を、加熱空気循環送風機２により循環しつつ送り込む高温ガス加熱器である高温空気加熱器３と、熱分解されたごみから発生する熱分解ガスを燃焼して高温空気加熱器３に高温の熱エネルギーを熱交換して付与する熱分解ガス燃焼炉４などとから構成されていると共に、後述するように、高温空気加熱器３と熱分解ドラム１との間での高温空気の循環経路途中に水又は水蒸気を添加する機構が設けられている特徴を有する。
【００１７】
ごみは熱分解ドラム１に投入される前に、廃棄物ピット（図示略）などに貯留されると共に、必要に応じて破砕機（図示略）により適度な大きさに破砕されたり、乾燥、脱水装置（図示略）等により脱水されたりすることが、操業上好ましい。熱分解ドラム１はキルン式になっていると共に、内部に多数の配管が配置されていて、この配管内を高温空気加熱器３から送給された約５３０℃程度の高温空気が通流することにより、投入されたごみを高温間接加熱しつつ、下流側に回転・搬送して熱分解する。従って、ごみは無酸素または低酸素雰囲気で約４５０℃程度で熱分解されることになる。高温空気は、加熱空気循環送風機２により高温空気加熱器３に送給されて循環経路を形成する。
【００１８】
熱分解されたごみは、熱分解ガスと熱分解残渣になり、熱分解ガスは熱分解ガス燃焼炉４に送給されると共に、熱分解残渣は金属その他の有価物と灰などに選別される。
【００１９】
熱分解ガスは、必要に応じて熱分解残渣中のカーボン残渣や下流側で発生した集塵残渣などと共に、熱分解ガス燃焼炉４に送給され、燃焼される。熱分解ガス燃焼炉４から生じた高温ガスは多様であるが、例えば、輻射式の場合は８００〜９００℃程度、プレート式の場合は５５０〜６５０℃程度の熱エネルギーを有しており、高温空気加熱器３に送給されて、熱交換される。
【００２０】
高温空気加熱器３は、熱分解ガス燃焼炉４より送給された高温ガスから熱エネルギーを熱交換され、熱分解ドラム１に送給するための高温空気を送り出す。高温空気加熱器３での熱交換方式は、特に限定されるものではない。高温空気加熱器３に熱交換した高温ガスは約４００℃程度になっており、誘引通風機５によって廃熱ボイラー（図示略）などに送給されて再利用されると共に、一部は、再度循環送風機６を介して熱分解ガス燃焼炉４に送給されて再利用されるようになっている。
【００２１】
高温空気加熱器３から熱分解ドラム１に向けて送り出された高温空気は、熱分解ドラム１の入口付近の配管に、水または水蒸気が導入されるようになっている。水または水蒸気の導入方式は、特に限定されないが、ノズル等から噴霧するようにすると高温空気に均一に混入されて搬送されるので好ましい。水は、特に加熱されている必要はなく、３００℃以上の高温空気に触れて短時間の内に気体状態となり、また水蒸気は、一般に工場内には蒸気配管が配置されているので、この配管から分岐・延長することにより、容易に導入できる。空気分子量が２８．９７であるのに対して、水分子量は１８であるため、水または水蒸気を導入することにより、循環される加熱ガスは確実に軽量になる。
【００２２】
このように水または水蒸気を循環経路に導入すると、高温空気の比熱が大きくなると共に、比重が小さくなることから、循環する空気量を低減できると共に、圧力損失を効果的に低減できる。つまり、高温空気の比熱が大きくなることにより、同一熱量の空気を送給するのに少ない空気量で済むと共に、比重が小さく軽量になることにより、空気を循環させる送風機の動力を小さくでき、加熱空気循環送風機２として小型で消費電力量の小さい機種を用いることができることになる。特に、圧力損失は、風量（風速）の二乗に比例するため、空気量を低減すると確実に圧力損失は低減できる。その結果、熱分解処理設備を操業する上で、消費電力の大きい送風機の消費電力を効果的に低減でき、ランニングコストを低くできるのみならず、小型の送風機を使用できることから、設備コストの低減、設置スペースの低減が達成でき、送風機を小型にできることから周囲環境に与える振動、騒音も小さくできる。のみならず、空気の比熱の増大により、輻射伝熱能力を大きくでき、高温空気加熱器３の熱交換能力が増大することになり、結果的に高温空気加熱器３の装置容量を小型にできる。
【実施例】
【００２３】
以下に、熱分解ドラム１と高温空気加熱器３とから形成される上記循環経路途中の、熱分解ドラム１の入口側近傍に、循環される高温空気に対して常温の水約３０容量％をノズル（図示略）から噴霧した場合（実施例）について、水を噴霧しない従来技術の場合（比較例）と共に、加熱空気循環送風機２の消費電力を比較する試験を行った。その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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表１の結果より、実施例の場合は、圧力損失を低減できると共に、送風機の消費電力を約２５％低くでき、大幅な消費電力の削減が可能であり、それだけ小型の送風機を使用できることがわかる。
【００２５】
〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、熱分解装置として熱分解ドラムを使用した例を挙げて説明したが、本発明を適用できる熱分解装置としてはキルン式の熱分解ドラムに限定されるものではなく、高温ガスを循環させる機構を備えた加熱装置全般に広く適用できる。
（２）上記実施形態では、熱分解ドラム１の入口付近の配管に、水または水蒸気が導入されるようになっている例を示したが、熱分解ドラム１の下流側に水または水蒸気が導入されるようになっていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱分解処理設備の概略構成図
【符号の説明】
【００２７】
１        熱分解装置
２        循環送風機
３        高温ガス加熱器
４        熱分解ガス燃焼炉
【図１】
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