(57)【要約】【課題】連続処理方式の、小型・廉価かつ運転員が少なくて済む、金属箔処理された包装用フィルム用の焼却装置を提供する。【解決手段】金属物質からプラスチック類を熱溶融分解させ、かつガス化させる炉と、ガス化した炭化水素を含むガスを燃焼させる炉の２つの炉を設け、２つの炉を制御弁を介して連結する。ガス化炉内にはスクリュウフィーダを設けて処理物を移送させ、ガス化炉の定常運転状態においては、余熱・加熱用の燃料を燃焼させること無く、処理物の移送速度・炉内に送り込まれるガス化用空気・排出ガスの排出量・処理物の供給量を制御して、排気ガスを７００℃以下に押える。燃焼炉では、送られてきたガスを、９００℃以下の温度で燃焼させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔処理された包装用フィルム用を焼却処理する装置において、焼却処理物の搬入・ガス化・燃焼・排出処理を連続して行うこと、を特徴とする焼却処理装置
【請求項２】
請求項１記載の発明において、ガス化の定常状態においては、焼却処理物中のフィルム材の発熱現象を利用して、加熱をせず空気の供給だけでガス化させること、を特徴とする焼却処理装置
【請求項３】
請求項１および請求項２記載の発明において、ガス化工程の炉と燃焼工程の炉とに２分した炉を導管で導通させて１体とし、両炉内を負圧状態に保ち、燃焼工程の炉からの排気管途中に制御弁を設けたこと、を特徴とする焼却処理装置
【請求項４】
請求項１ないし請求項３記載の発明において、焼却処理物の単位時間あたりの処理量・供給空気量・炉内圧力を制御してガス化工程の炉内温度を７００℃以下に制御し、さらに燃焼用空気の供給を制御して燃焼工程の炉内温度を９００℃以下に制御すること、を特徴とする焼却処理装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
金属箔処理された包装用フィルム用の焼却処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商品を包装するフィルムには、その商品を宣伝・紹介するキャッチコピー・メッセージ・内容物・商標等が記載され、包装フィルムそれ自体が商品の識別機能を有し、さらに包装フィルムは商品の品質を維持する機能を有していることから、包装用フィルムは商品の売上に大きな影響を与えるものである。
特に、流通機構・倉庫機構が完備された現在にあって、殆どの商品はフィルム包装されて流通している。
【０００３】
従って、包装用フィルムの取扱いは企業にとって極めて重要な課題であり、包装用フィルムとして製造されたものの予備材としていたが不要となった包装用フィルムや製品内容の変更・デザイン変更等によって使用されないこととなった包装用フィルムは、企業内で廃棄処分、特に燃焼廃棄処分、されているのが通例である。
【０００４】
ところで、包装用フィルムは、消費者の購買意欲を一層惹起せしめるため、装飾性・利便性等が重視され、アルミ箔が蒸着されたフィルムあるいはアルミ材がラミネートされたフィルム（以下「金属箔処理された包装用フィルム用」という。）が多く使われている。
一般にフィルムの素材にはプラスティック製のフィルム、例えばポリエチレン・ポリプロピレン・ポリアミド・ポリエステル等（以下「プラスチック類」と総称する。）のフィルム、が使われている
【０００５】
プラスティック類のフィルムの処分には焼却廃棄処理方式が採用されているが、上記のような金属箔処理された包装用フィルムを焼却処理する場合、可燃性材料であるプラスティック類の処理と、不燃性である金属箔の処理の２面性を考慮しなければならない。
プラスティック類の焼却処理においては、ダイオキシンの発生を抑える必要があり、また、アルミ箔処理されたフィルムの場合には、アルミニュウムの再利用を考えアルミナ化を防止して焼却することが望ましい。
【０００６】
このような事情のため、金属箔処理された包装用フィルムを焼却処理する場合には、処理管理な容易なことから、焼却廃棄処理物（以下「処理物」という。）の搬入処理・燃焼処理・残渣の排出処理を、各々別個に行う、いわゆるバッチ方式が採用されてきた。即ち、処理物を焼却炉に搬入充填し、燃焼し、焼却が済むと焼却炉の炉内温度が下がるのを待って、残渣を主として人力で掻きだして炉内を清掃し、その後再び新たな処理物を搬入充填するという手順を、逐次行うものである。
処理物の搬入処理・燃焼処理・残渣の排出処理とが各々別個であることから、燃焼時には燃焼状態だけを注視すればよく、残渣の排出・処理物の搬入時には排出搬入だけに注視して、装置を設計すれば足りることになる。
しかしこのため、バッチ方式では、処理物の搬入・残渣の処理・清掃に多くの人手を要し、また、処理工程が別個であることから装置の規模が大きなものにならざるを得ない。
さらに、焼却炉内温度が下がるのを待って、残渣の排出・処理物の搬入を行なわなければならないことから、１回の処理時間がどうしても長いものとなる。
【０００７】
バッチ方式に相対する方式として連続処理方式があるが、連続処理方式では、処理物の搬入、燃焼、排出を、特に処理物の燃焼状況を勘案して、焼却処理工程に応じて連続して行なわなければならないことから、バッチ処理方式の装置に比べ、技術的に困難な問題が多々存在する。
一方、連続処理方式では、処理工程が連続しているため、装置全体を小型化することができ、運転に必要な人員を減員できる等の利点がある。
【０００８】
本願発明においては、プラスチック類のフィルム固有の特性に着目し、少ない焼却用燃料で処理できる小型化した連続処理方式の焼却装置を開発したものである。
【０００９】
【特許文献１】特許電子図書館の公報テキスト検索（公開特許公報）で、以下の条件で検索したが、該当すると思料できるものはありません。                                        「ＩＰＣ」      Ｆ２３Ｇ５／？  Ｆ２３Ｇ７／？                                              Ｆ２３Ｃ６／？  Ｆ２７Ｂ９／？                      ＡＮＤ  「要約と請求の範囲」  「プラス  アルミ  箔  金属」                  ＡＮＤ  「要約と請求の範囲」  「焼却」                                                発見された件数は、３１０件
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
連続処理方式の、小型・廉価かつ運転員が少なくて済む、金属箔処理された包装用フィルム用の焼却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するため、請求項１記載の発明は、金属箔処理された包装用フィルム用を焼却処理する装置において、処理物の搬入処理・燃焼処理・残渣の排出処理を、各々別個に行うのではなく、処理物の搬入・ガス化・燃焼・排出処理を連続して行うのに必要な技術的手段・制御方式を採用して、連続焼却処理を可能にした。
【００１２】
請求項２記載の発明は、処理物の焼却に必要とするエネルギーを少なくするため、一旦溶融状態になったプラスチック類は酸素があれば発熱現象を生じることに着目して、供給空気の量を制御することにより、定常運転時には外部から加熱をせずに供給空気のみで適温でガス化させることとした。
【００１３】
また、請求項２記載の発明の効果を確たるものにするため、請求項３記載の発明のように、ガス化工程の炉と燃焼工程の炉とに２分した炉を導管で導通させて１体とし、両炉内を負圧状態に保ち、燃焼工程の炉からの排気管途中に制御弁を設けて、処理物の処理制御を確実なものとした。
【００１４】
さらに、請求項４記載の発明においては、焼却処理物の供給速度・供給空気量・炉内圧力を制御してガス化工程の炉内温度を金属箔として用いられるアルミニュウム(アルミニュウム合金を含む)のアルミナ化を防ぐ７００℃以下に制御し、さらに供給空気を制御して燃焼工程の炉内温度を９００℃以下に制御することにより、焼却に要するエネルギーの最小化を図るとともに、ダイオキシンの発生を少なくすることとした。
【発明の効果】
【００１５】
連続処理方式を採用できたことから、装置は小型になり、装置の設置面積も少なくて済むようになった。また、連続処理方式の制御運転が可能になったことから、運転員は小人数で足り、特に処理物の搬入搬出に人手が不要となった。
【００１６】
一旦溶融状態になったプラスチック類の発熱現象を積極的に利用したことから、燃焼に要するエネルギーを少なくすることができ、且つ供給空気の量を制御することにより、定常運転時には外部から加熱をしなくても供給空気のみで適温でガス化させることができる。
また、ガス化することにより、燃焼に必要とするエネルギーを少なくさせることができ、さらに黒煙化を防ぎ、煤塵を少なくすることができる。
【００１７】
また、２分化したガス化工程の炉と燃焼工程の炉を導管で導通させて１体とし、両炉内を負圧状態に保ち、燃焼工程の炉からの排気管途中に制御弁を設けたことから、処理物の処理制御を確実なものすることができる。
【００１８】
さらに、焼却処理物の供給速度・供給空気・炉内圧力を制御してガス化工程の炉内温度を金属箔として用いられるアルミニュウムのアルミナ化を防ぐため７００℃以下に制御し、さらに供給空気を制御して燃焼工程の炉内温度を９００℃以下に制御することにより、焼却に要するエネルギーの最小化を図るとともに、ダイオキシンの発生を少なくすることができる。
特に、焼却処理物の供給量の調整は、連続処理方式で初めて可能となる制御方式である。
【００１９】
また、アルミ箔処理されたフィルムの場合には、アルミナ化を防止してアルミニュウムとしての再利用が可能となる途を開いた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本願発明の好ましい実施の形態を、添付図を参照して説明する。
始めに装置の構成、次に、処理方法、制御方法の順で説明する。
【００２１】
図１は、装置の概略配置図を示す側面図である。
本願発明の廃棄処理物を処理するための炉としては、図１に示すように、金属物質からプラスチック類を熱溶融分解させ、かつガス化させる炉（以下単に「ガス化炉」という。）２０と、ガス化し炭化水素を含むガス体（以下適宜「ガス」という。）を燃焼させる炉（以下単に「燃焼炉」という。）３０の２つの炉から構成される。
２つの炉は、１−２導管３２によって連結されており、炉内圧力は、吸出し送風機Ｆ４によって、負圧に保たれるようになっており、炉内の負圧は制御弁Ｖ３によって制御されるようになっている。
なお、２つの炉を連結する１−２導管には、２つの炉間の熱膨張の影響を吸収するために、伸縮継手３３が設けられている。
自動制御に使用される各種機器の出力は、ケーブル（図１中で破線で示す）で制御盤４０に導通されている。
【００２２】
図２は、ガス化炉および周辺機器を示す側面図であり、ガス化炉については断面を示している。
ガス化炉は、円筒状のガス化炉体２１と、炉の入口側下部に設けられた半円筒状のガス化用空気供給部２２とが密閉容器を構成している。
円筒状のガス化炉体と半円筒状のガス化用空気供給部の境界は火格子２３となっていて、処理物の落下を防止しながら、加熱用ガスまたはガス化用空気が送り込まれるようになっている。
炉の入口側上部に処理物投入口としての管台２５、炉出口側上部にガス連絡管２７、炉の出口側下部には処理物排出管２８が設けられている。
また管台の上部には、制御信号を受けて処理物を落下させるロータリ弁Ｖ１があり、その上部に処理物投入用のホッパー１１が設けられている。
さらに、ガス化用空気供給部の入口側には、空気供給管１５が設けられ、ガス化炉に必要な空気が、制御弁Ｖ２を介して送風機Ｆ１から送り込まれるようになっている。
炉体の外部は断熱材２９で覆われており、炉内の熱源の散逸を防止しかつ装置外辺が暑くならないようにしている。
なお、炉体内には、スクリュウ型をした移送機（以下「スクリュウフィーダ」という。）１７が設けられており、スクリュウフィーダ端に設けられた電動機Ｍ１によって回転させられ、処理物を移送するようになっている。
また、炉体には、温度センサＴ１およびＴ２、ならびに圧力センサＰ１が取り付けられている。
【００２３】
図３は、燃焼炉および周辺機器を示す側面図であり、燃焼炉については断面を示す。
燃焼炉は、燃焼炉体３１に、１−２導管３２が燃焼炉入口側に、排気管３７が燃焼炉出口側に設けられている。
燃焼炉の入口側には重油バーナＢ２が設けられ、バーナでの燃焼に必要な空気が送風機Ｆ２からバーナ給気管３５を通じて送られるようになっている。
さらに、ガスの燃焼に必要な空気は、送風機Ｆ３から弁Ｖ４を介しガス燃焼給気管３６を通じて送られる。
炉体の外部は断熱材３９で覆われており、炉内の熱源の散逸を防止しかつ装置外辺が暑くならないようになっている。特に燃焼炉での温度はガス化炉の温度より高温なため、断熱材は厚めのものが使用される。
重油バーナの周辺の断熱材は、不定形耐火キャスタ３８が使用される。
また、排気管３７には吸出し送風機Ｆ４が設けられたおり、炉体内部は負圧が保たれるようになっている。
なお、図には示していないが、排気出口に排熱ボイラー・熱回収式温水ボイラー等の熱回収装置を設けてもよい。
【００２４】
以下に、廃棄される処理物の処理方法について説明する。
処理物は、ポリエチレン、ポリプロピレン・ポリアミド・ポリエステル等のフィルムに、アルミニュウム箔を貼り合わせた膜、あるいは、アルミニュウムを蒸着させた膜であって、商標・包装する商品のキャッチコピー等が印刷された使用不要となった素材である。これらは、廃棄処理に際して、３０ｍｍＸ４０ｍｍ程度の大きさに裁断される。
【００２５】
裁断された処理物は、適宜一括りにされ、バケットコンベヤ（図示省略）で地上からガス化炉２０上部に設けられたホッパ１１に投入される。
ホッパーから投入された処理物は、ロータリ弁Ｖ１の回転により必要量だけガス化炉２０に供給され、供給された処理物は、スクリュウフィーダ１７により、ガス化炉の出口側に移送される。
【００２６】
処理開始時の定常運転状態への過渡状態においては、ガス化炉２０の入口側下部に設けられたガス化用空気供給部２２に設けられたＬＰＧバーナＢ１から熱源が供給され、処理物は、処理物のプラスチック類の性状によるが、３００℃以下の温度、一般には２５０℃前後に加熱され、熱溶融分解の状態になる。この状態においては、過少酸素（欠酸素）雰囲気でプラスチック類は熱溶融分解される。
一旦上記温度に加熱され熱溶融分解状態になった処理物は、プラスチック類特有の性質から、ＬＰＧバーナの熱源を断っても酸素を供給すれば、温度が上昇し、ガス化していく。
本願発明ではガス化されたガス体の温度を７００℃以下になるように制御する。
なお、ガス化炉では、一般にＬＰＧバーナが用いられるが、ガス化炉ではバーナの使用時間が短いこと、ＬＰＧバーナは取扱いが簡単なこと、また装置としてバーナの制御に複雑な制御を必要としないためである。
【００２７】
定常運転状態に入ると、新たに供給された処理物は、先行し高温となった処理物を熱源としておよび高温となった炉体を熱源として、酸素を供給するだけで、熱溶融分解は極めて短時間に完了し、その後はガス化工程が進行する。
【００２８】
プラスチック類と分離されたアルミ箔等の金属片は処理物排出管２８から落下排出され、灰渣受箱４３に集められる。
【００２９】
ガスは、ガス連絡管２７から１−２導管３２を通って燃焼炉３０に導かれ、送風機Ｆ２からバーナ給気管３５を通じて送り込まれた燃焼空気および重油バーナＢ２により、燃焼させられる。
燃焼の際、ガスの燃焼に必要な空気は、送風機Ｆ３から弁Ｖ４を介してガス燃焼給気管３６から送られ、かつガスの燃焼温度が高くならないように給気される。
なお燃焼炉で重油バーナを使用するのは、ガス燃焼に必要とされる熱量が多いためである。
【００３０】
次に燃焼の制御について説明する。
処理開始時の定常運転状態への過渡状態においては、まず、供給された処理物を所定の温度に加熱して、熱溶融分解の状態に維持する必要があり、このため、処理物はＬＰＧバーナＢ１で炉底から加熱されながら、速度制御（回転制御）された電動機Ｍ１に接続されたスクリュウフィーダ１７によって排出側へ移送される。
処理物の熱溶融分解が進むと炉内温度および圧力は上昇するが、炉内温度は温度センサＴ１によって検出され、炉内圧力は圧力センサＰ１によって検出され、熱溶融分解の状況に応じて、制御弁Ｖ２の開閉度制御によって送風機Ｆ１から送り込まれるバーナ燃焼用空気量およびスクリュウフィーダの移送速度がＰＩＤ制御される。
所定量の初期投入処理物が、所定の温度に達すると、ＬＰＧバーナは停止され、ガス化用空気が引き続き制御弁Ｖ２を介して送風機Ｆ１から送り込まれ、定常運転状態に移行する。
熱溶融分解の状態となる温度は、処理物のプラスチック類の性状によるが、２５０℃前後であり、運転開始時は余裕を見ておよそ５００℃に設定される。５００℃程度とするのは、プラスチック類のタール化を防ぐとともに、ガス化工程で必要とされる熱源を考慮したものである。
【００３１】
定常運転状態に移行すると、炉内に送り込まれたガス化用空気中の酸素により、溶融分解したプラスチック類は自己燃焼（以下「自燃」という。）し発熱する。
自燃すると炉内温度・圧力が上昇するが、温度センサＴ２によって検出される温度が所定の温度に、また圧力センサＰ１によって検出される圧力が所定の圧力になるように、通常の制御運転では、炉内に送り込まれるガス化用空気は弁２の開閉度で、また、排出ガスの排出量は制御弁Ｖ３の開閉度で、および、処理物の供給もロータリ弁Ｖ１の開閉で自動制御される。
特に、緊急な制御を要する事態には、ガス化される処理物の移送速度を制御対象に加え、この場合はスクリュウフィーダ１７に接続する電動機Ｍ１の回転制御で処理物の移送速度を制御する。
例えば、炉内温度・圧力が上昇しかけたときは、ガス化用空気制御用の弁Ｖ２を閉じ気味にし、排出ガスの排出量を制御する制御弁Ｖ３の開き気味にし、ロータリ弁Ｖ１からの処理物の供給を少なくなるように、予め設定した関係を充足するようにＰＩＤ制御される。
もちろん、バケットコンベヤ（図示省略）も制御の対象となる。
緊急時には、電動機の回転を上げて、スクリュウフィーダの移送速度を早める制御をする。
なお、排出ガスの温度は、処理物中のプラスチック類の性状によるが、７００℃以下であり、この温度は、アルミニュウムのアルミナ化防止の観点から、および、ガス化の速度、ガス化したガスのカロリーが燃焼時の燃焼温度に関係すること等を考慮して決定される。
例えば、ポリエチレン素材の場合は、処理速度が早目に設定される。
制御技法上は、プラスチック類個々の性状に応じたモード制御が採用される。
【００３２】
燃焼炉においては、ガスの燃焼をダイオキシンが発生しない一定温度以下に抑えることが必要であることから、一般には、温度センサーＴ４に連動させて、送風機Ｆ３を制御して送気量を自動制御する。
なお、燃焼により臭気が除去され、公害の発生を防止できる。
一般に、ガスの燃焼温度は、ダイオキシンが発生せず、かつプラスチック類カーボン化を防ぐため、９００℃以下になるように燃焼空気量を自動制御する。
【実施例】
【００３３】
径３０５Φ・長さ３５００ｍｍのガス化炉を用い、処理物７５ｋｇ／ｈを、スクリュウフィーダーの移送速度９５.０ｋｇ／ｈ、温度Ｔ１＝４６９℃、Ｔ２＝６７２℃、で、ガス化処理したところ、以下の成分のガスが得られた。
Ｈ２：３.７０９７（％、以下同じ）、０２：５.３６７１、Ｎ２：６９.０２１０、ＣＨ４：２.２１１６、ＣＯ：５.４０８４、ＣＯ２：６.７７３５、Ｃ２Ｈ４：４.２４２８、Ｃ２Ｈ６：０.２６１８、Ｃ２Ｈ２：０.７７８１またその熱量は５３８９ｋＪ／ｍ３  であった。
ガス化した発生ガス量は１５７ｋｇ／ｈ（１７９Ｎｍ３／ｈ）であった。
これを、燃焼炉で、重油１２.７５ｋｇ／ｈ、バーナ用燃焼空気量１７６.５Ｎｍ３／ｈ、ガス燃焼用空気量３１６ｋｇ／ｈを加えて燃焼させ、さらに冷却空気を送風機Ｆ３から供給しながら、吸出し送風機で排出したところ、総排ガス量は１５０℃で４２４２ｍ３／ｈであった。このときの炉内の圧力は、ガス化炉で −１００Ｐａ、焼却炉で −２００Ｐａであり、排出ガスの温度は８９８℃、灰渣は９.３７５ｋｇ／ｈ であった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
金属箔処理された包装用フィルム用は現代の日常生活に必須とされるものであり、一方その廃棄処分は公害をも発生させる最も困難でものとされるが、本願発明は、この問題を公害の発生を抑えてかつ経済的に解決する装置を提供するものであるから、産業上の利用可能性は極めて高いものである。
【００３５】
また、本願発明は、プラスチック類固有の性状に着目し炭化水素のガス化を積極的に図って処分に必要とするエネルギーが少なくなるようにしたことから、資源の活用・環境保全においても役立つものである。
【００３６】
さらに、本願発明の装置を製品化するに際しては、構成部品が多分野に及ぶことから、多くの産業分野においても役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】装置の概略配置を示す側面図である。
【図２】ガス化炉および周辺機器を示す側面図であり、ガス化炉については断面を示す。
【図３】燃焼炉および周辺機器を示す側面図であり、燃焼炉については断面を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１１    ホッパー
１５    空気供給管
１７    スクリュウフィーダ
２０    ガス化炉                    ３０    燃焼炉
２１    ガス化炉体                  ３１    燃焼炉体
２２    ガス化用空気供給部          ３２    １−２導管
２３    火格子                      ３３    伸縮継手
２５    管台                        ３５    バーナ給気管
３６    ガス燃焼給気管
２７    ガス連絡管                  ３７    排気管
２８    処理物排出管                ３８    不定形耐火キャスタ
２９    断熱材                      ３９    断熱材
４０    制御盤
４３    灰渣受箱
Ｂ１    ＬＰＧバーナ                Ｐ１    圧力センサ
Ｂ２    重油バーナ                  Ｔ１    温度センサ（熱溶融分解検出用）
Ｆ１    送風機                      Ｔ２    温度センサ（ガス化検出用）
Ｆ２    送風機                      Ｔ４    温度計
Ｆ３    送風機                      Ｖ１    ロータリ弁
Ｆ４    吸出し送風機                Ｖ２    弁（ガス化用空気制御用）
Ｍ１    電動機                      Ｖ３    制御弁
Ｖ４    弁
【図１】
2006118777.tif 000003
【図２】
2006118777.tif 000004
【図３】
2006118777.tif 000005