(57)【要約】【課題】廃棄物を高温・低酸素雰囲気で分解する熱分解システムにおいて、稼働率を最大にする。【解決手段】廃棄物が供給されるホッパー３及び内部を低酸素状態に保持する空気除去装置９０を有する廃棄物自動投入装置１と、供給された廃棄物を熱分解させる熱分解室３９と、熱分解室３９に熱を供給するガス燃焼室３７と、熱分解ガスから精製油を生成する精製油生成装置１００と、熱分解により生じた残灰を排出させる自動排出装置１０１とを備える。定量投入検出センサー４によってホッパー３に貯蔵される廃棄物の量を検出し、廃棄物自動投入装置１によって廃棄物を熱分解室３９に所定量ずつ続けて投入させる。また、熱分解室３９で分解された後、排出される残灰を自動排出装置１０１によって連続的に排出させる。これにより、システムの稼動率が向上する。【選択図】図１
2006089742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物が供給されて、一定量ずつ貯蔵されるホッパーと、
前記ホッパーから廃棄物を所定量ずつ自動的に排出させて、廃棄物と共に流入される外気を除去することにより、内部を低酸素状態に保持する空気除去手段を有する廃棄物自動投入装置と、
前記廃棄物自動投入装置から供給される廃棄物を移送、溶融及び気化させるために、２軸以上の移送スクリューが駆動手段により回転可能に設けられ、且つ、高温及び低酸素状態の雰囲気を保持して、廃棄物を間接加熱により連続的に熱分解させる熱分解室と、
前記熱分解室に供給される廃棄物を熱分解の熱源として利用するために、熱分解時に生じる熱分解ガスのうち、非凝縮ガスを燃焼させ、該熱分解室の外側面に所定温度の熱を供給するガス燃焼室と、
前記熱分解室のガス排出口の上部に垂直方向に連結され、且つ、触媒反応塔で触媒反応される熱分解ガスから蒸留塔で沸点によって精製油を生成すると共に、凝縮されなかった残存非凝縮ガスを前記ガス燃焼室に初期燃料として供給する精製油生成手段と、
前記熱分解室で熱分解が行われた後、移送される残灰を連続的に排出させ、残灰の排出時に、外部より流入される外気及び該熱分解室から排出される熱分解ガスを除去することにより、内部を低酸素状態に保持する空気除去手段を有する自動排出装置と、を備えたことを特徴とする廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項２】
前記廃棄物自動投入装置及び自動排出装置は、
第１シリンダの駆動により、ゲート胴体に形成されている案内溝に沿って摺動され、前記ホッパーの排出口及び熱分解された残灰の排出口とをそれぞれ開閉させる第１スライドゲートと、
第２シリンダの駆動により、ゲート胴体に形成されている案内溝に沿って摺動され、前記第１スライドゲートとの間に低酸素状態を維持する臨時貯蔵ホッパーを形成する第２スライドゲートと、を有することを特徴とする請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項３】
前記ホッパーは、廃棄物を一定量ずつ貯蔵し得るように、供給された廃棄物を計量する定量投入検出センサーを有し、
システムは、該ホッパーに投入する廃棄物を計量するためのロードセル又はフォトセンサーをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項４】
前記第１スライドゲート及び第２スライドゲートは、
前記案内溝に沿って摺動されるスライダーと、
前記ゲート胴体から延長して形成され、且つ、前記スライダーが前記案内溝から離脱する際に、該スライダーを水平方向に摺動可能に支持する延長ガイドと、
ゲート内の気密を保持するために、前記ゲート胴体に形成されている案内溝に沿って摺動される前記スライダーの上面を加圧し、該スライダーを前記ゲート胴体に密着させるボール、及び該ボールを弾性支持する弾性部材を含む気密保持手段と、
前記スライダーの底面と、ゲート胴体又は延長ガイドとの接触面に形成されている結合溝に組み込まれ、前記スライダーの移動時に、前記ゲート胴体とスライダーとの間に生じる摩擦を防止するガイドと、を有することを特徴とする請求項２に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項５】
前記スライダーの移動時に、摩擦による該スライダーの破損を防止し得るように、前記延長ガイドは、該スライダーより相対的に弱い材料によって形成されていることを特徴とする請求項４に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項６】
前記第１スライドゲート及び第２スライドゲートの案内溝に連通するように、前記ゲート胴体に装着され、前記スライダーの移動時に前記案内溝から排出された異物を溜めるための異物除去箱を備えたことを特徴とする請求項４に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項７】
前記熱分解室は、
断面が円形であり、且つ、前記移送スクリューと前記熱分解室の入口及び出口のケーシングとの隙間を最小化して、熱分解ガスの逆流を遮断するためのガス逆流防止区間と、
前記移送スクリューが駆動された時、廃棄物を移送させるために熱分解室の下部に形成された移送空間と、
廃棄物の熱分解時に、蒸発する熱分解ガスを滞留させるように、熱分解室の上部に形成された熱分解ガス滞留空間と、を有することを特徴とする請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項８】
前記熱分解室の断面は、円形、楕円形、長方形、又は流線形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項９】
前記熱分解室の熱分解ガス滞留空間の高さ寸法は、前記移送スクリューに螺旋状に形成された移送羽根の直径の半分サイズに形成されていることを特徴とする請求項７に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項１０】
前記熱分解室の熱分解ガスの排出口と蒸留塔との連結部位には、前記熱分解室が繰り返し運転によって長手方向に収縮及び熱膨張されるときに、該連結部位を保護するために伸縮性を有する連結部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項１１】
前記熱分解室の熱分解ガスの排出口は、廃棄物の熱分解熱源の移動通路内部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項１２】
前記廃棄物自動投入装置は、
前記臨時貯蔵ホッパーから排出される廃棄物を水平方向に移動させるために、前記第２スライドゲートの下方に、第３シリンダに駆動されて水平方向に摺動するように設けられた第１プッシャーと、
前記第１プッシャーにより移動された廃棄物を前記熱分解室の入口に投入させるために、該熱分解室の入口側の垂直上方に、第４シリンダに駆動されて上下方向に摺動するように設けられた第２プッシャーと、を有することを特徴する請求項２に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【請求項１３】
前記廃棄物を熱分解させる熱分解熱源の移動通路に、補助バーナーが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃プラスチック類のような可燃性廃棄物を高温及び無酸素又は低酸素(以下、低酸素とする)雰囲気を保持する熱分解室で間接加熱により連続的に熱分解させ、熱分解ガスから蒸留塔で沸点によって重油、軽油などのような精製油を生産し、廃棄物の熱分解熱源として活用し得るようにした廃合成高分子化学物の連続式熱分解システムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、高温及び低酸素状態の雰囲気を保持する熱分解室で、廃プラスチック類のような廃合成高分子化合物を連続的に乾燥、溶融及び熱分解させる過程を同時に行い、且つ、熱分解によって生じたガスのうち、非凝縮ガスを熱分解熱源としてリサイクルすることによって、外部より別途の燃料供給を必要としない連続式熱分解システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
上記熱分解システムにおいて用いられる熱分解の原理は、低酸素雰囲気下で可燃性廃棄物に間接的に熱を加えると、熱分解室には、還元性雰囲気が造成され、且つ、可燃性廃棄物は分解されて、気体、液体に蒸発される。そして、分解されなかったものは、固体(炭化物)として残存する。
【０００４】
即ち、廃棄物(廃合成高分子化合物)＋熱＝気体(非凝縮ガス)＋液体(精製油)＋固体(炭化物)である。
【０００５】
各種工場などから排出される廃プラスチック類のような可燃性廃棄物を熱分解させる熱分解装置は、バッチ処理により一定分量の廃棄物を熱分解室内部に投入させた後、蓋を閉めて外部より高温の熱を加えて、熱分解室を所定温度に加熱することによって、廃棄物を熱分解させ、液体及び固体状態の物質に変換させるといった回分式の方法を採用している。
【０００６】
このようなバッチ処理式の熱分解方式は、様々な物質が混合されている廃棄物の熱分解に困難を伴い、システムの稼動率を向上させることができない。特に、廃棄物に異物(硝子、土、非鉄金属類など)が混合された場合、熱伝達が円滑に行われない。それゆえ、熱分解により廃棄物から精製油を生産することに限界があり、利用価値に乏しいといった問題点を抱えている。
【０００７】
一方、可燃性廃棄物を熱分解させる熱分解装置の近傍に蒸留塔を別途設け、この蒸留塔において熱分解ガスから沸点によって重油などのような精製油を生産して、熱分解熱源として活用するという技術が開発されている。この場合、熱分解室と廃棄物を移送する移送軸は、熱分解装置の駆動時に、高温の熱(２５０〜４５０℃程度)にさらされて、熱膨張する。この熱膨張と収縮の繰り返しによって、熱分解室と蒸留塔とを連結する配管部位が損傷し破損するといった問題点も抱えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、廃プラスチック類のような廃棄物を高温・低酸素雰囲気の熱分解室で分解する際に、廃棄物を一定量ずつ続けて投入すると共に、熱分解過程を経て残された灰を連続的に排出させることによって、稼働率を最大にすることができる熱分解システムを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、熱分解ガスから沸点によって精製油を生産する蒸留塔を熱分解ガスの排出口の上方に垂直に設ける際に、熱分解室等の収縮及び熱膨張から連結部位を保護し得るようにした熱分解システムを提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、廃棄物の熱分解によって生じた熱分解ガスから精製油を生産すると共に、廃棄物を熱分解熱源としてリサイクルできるようにした熱分解システムを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、廃棄物の熱分解速度を向上させるようにした熱分解システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、廃棄物が供給されて、一定量ずつ貯蔵されるホッパーと、ホッパーから廃棄物を所定量ずつ自動的に排出させて、廃棄物と共に流入される外気を除去することにより、内部を低酸素状態に保持する空気除去手段を有する廃棄物自動投入装置と、廃棄物自動投入装置から供給される廃棄物を移送、溶融及び気化させるために、２軸以上の移送スクリューが駆動手段により回転可能に設けられ、且つ、高温及び低酸素状態の雰囲気を保持して、廃棄物を間接加熱により連続的に熱分解させる熱分解室と、熱分解室に供給される廃棄物を熱分解の熱源として利用するために、熱分解時に生じる熱分解ガスのうち、非凝縮ガスを燃焼させ、該熱分解室の外側面に所定温度の熱を供給するガス燃焼室と、熱分解室のガス排出口の上部に垂直方向に連結され、且つ、触媒反応塔で触媒反応される熱分解ガスから蒸留塔で沸点によって精製油を生成すると共に、凝縮されなかった残存非凝縮ガスをガス燃焼室に初期燃料として供給する精製油生成手段と、熱分解室で熱分解が行われた後、移送される残灰を連続的に排出させ、残灰の排出時に、外部より流入される外気及び該熱分解室から排出される熱分解ガスを除去することにより、内部を低酸素状態に保持する空気除去手段を有する自動排出装置と、を備えた廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムである。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、自動投入装置及び自動排出装置は、第１シリンダの駆動により、ゲート胴体に形成されている案内溝に沿って摺動され、ホッパーの排出口及び熱分解された残灰の排出口とをそれぞれ開閉させる第１スライドゲートと、第２シリンダの駆動により、ゲート胴体に形成されている案内溝に沿って摺動され、第１スライドゲートとの間に低酸素状態を維持する臨時貯蔵ホッパーを形成する第２スライドゲートと、を有するものである。
【００１４】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、ホッパーは、廃棄物を一定量ずつ貯蔵し得るように、供給された廃棄物を計量する定量投入検出センサーを有し、システムは、該ホッパーに投入する廃棄物を計量するためのロードセル又はフォトセンサーをさらに備えたものである。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項２に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、第１スライドゲート及び第２スライドゲートは、案内溝に沿って摺動されるスライダーと、ゲート胴体から延長して形成され、且つ、スライダーが案内溝から離脱する際に、該スライダーを水平方向に摺動可能に支持する延長ガイドと、ゲート内の気密を保持するために、ゲート胴体に形成されている案内溝に沿って摺動されるスライダーの上面を加圧し、該スライダーをゲート胴体に密着させるボール、及び該ボールを弾性支持する弾性部材を含む気密保持手段と、スライダーの底面と、ゲート胴体又は延長ガイドとの接触面に形成されている結合溝に組み込まれ、スライダーの移動時に、ゲート胴体とスライダーとの間に生じる摩擦を防止するガイドと、を有するものである。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、スライダーの移動時に、摩擦による該スライダーの破損を防止し得るように、延長ガイドは、該スライダーより相対的に弱い材料によって形成されているものである。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項４に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、第１スライドゲート及び第２スライドゲートの案内溝に連通するように、ゲート胴体に装着され、スライダーの移動時に案内溝から排出された異物を溜めるための異物除去箱を備えたものである。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、熱分解室は、断面が円形であり、且つ、移送スクリューと熱分解室の入口及び出口のケーシングとの隙間を最小化して、熱分解ガスの逆流を遮断するためのガス逆流防止区間と、移送スクリューが駆動された時、廃棄物を移送させるために熱分解室の下部に形成された移送空間と、廃棄物の熱分解時に、蒸発する熱分解ガスを滞留させるように、熱分解室の上部に形成された熱分解ガス滞留空間と、を有するものである。
【００１９】
また、請求項８の発明は、請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、熱分解室の断面は、円形、楕円形、長方形、又は流線形に形成されているものである。
【００２０】
また、請求項９の発明は、請求項７に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、熱分解室の熱分解ガス滞留空間の高さ寸法は、移送スクリューに螺旋状に形成された移送羽根の直径の半分サイズに形成されているものである。
【００２１】
また、請求項１０の発明は、請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、熱分解室の熱分解ガスの排出口と蒸留塔との連結部位には、熱分解室が繰り返し運転によって長手方向に収縮及び熱膨張されるときに、該連結部位を保護するために伸縮性を有する連結部材が設けられているものである。
【００２２】
また、請求項１１の発明は、請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、熱分解室の熱分解ガスの排出口は、廃棄物の熱分解熱源の移動通路内部に設けられているものである。
【００２３】
また、請求項１２の発明は、請求項２に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、廃棄物自動投入装置は、臨時貯蔵ホッパーから排出される廃棄物を水平方向に移動させるために、第２スライドゲートの下方に、第３シリンダに駆動されて水平方向に摺動するように設けられた第１プッシャーと、第１プッシャーにより移動された廃棄物を熱分解室の入口に投入させるために、該熱分解室の入口側の垂直上方に、第４シリンダに駆動されて上下方向に摺動するように設けられた第２プッシャーと、を有するものである。
【００２４】
また、請求項１３の発明は、請求項１に記載の廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムにおいて、廃棄物を熱分解させる熱分解熱源の移動通路に、補助バーナーが設けられているものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の、廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムによれば、以下のような効果が期待できる。まず、高温及び低酸素の雰囲気を保持する熱分解室で、廃プラスチック類のような可燃性高分子化合物を間接加熱により熱分解させる際に、廃棄物自動投入装置により廃棄物を一定量ずつ連続的に投入し、熱分解過程を介して残された灰を自動排出装置により連続的に排出させることによって、熱分解システムの稼働率を向上させることができる。
【００２６】
また、熱分解ガスから沸点によって精製油を生産する蒸留塔を熱分解ガス排出口の上方に垂直に設けられており、且つ、熱分解ガスの排出口と蒸留塔との間の連結部位に緩衝手段を設けられていることにより、熱分解室等の熱膨張及び収縮から該連結部位を保護することができる。これにより、アフターサービス時における該連結部位のメンテナンスに要する労力、費用を軽減すると共に、システムの耐久性を向上させることができる。
【００２７】
また、熱分解ガスから蒸留塔で沸点によって、重油、軽油、揮発油の精製油を生成し、凝縮されなかった残存非凝縮ガスをガス燃焼室に供給するので、廃棄物を熱分解熱源としてもリサイクルすることができる。
【００２８】
さらに、熱分解時、廃棄物と間接接触される熱分解熱源の接触面積を最適化することで、廃棄物の熱分解速度を顕著に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態による廃合成高分子化合物の連続式熱分解システム（以下、熱分解システムとする）について図面を参照して説明する。本形態は、本発明の属する技術分野において通常の技術を有する者が、発明を容易に実施し得る程度に詳細に説明するためのものであって、これにより本発明の技術的な思想及び範囲に限定されることを意味するものではない。
【００３０】
図１は、本発明による熱分解システムの構成を示している。熱分解システムは、廃棄物を移送する移送コンベア２と、移送コンベアによって供給された廃棄物を一定量ずつ貯蔵するホッパー３と、ホッパー３から廃棄物を所定量ずつ自動的に排出させる廃棄物自動投入装置１と、廃棄物自動投入装置１から供給される廃棄物を間接加熱により連続的に熱分解させる熱分解室３９と、熱分解室３９の外側面に所定温度の熱を供給するガス燃焼室３７と、熱分解ガスから精製油を生成する精製油生成装置（精製油生成手段）１００と、熱分解室３９で熱分解が行われた後、移送される残灰を連続的に排出させる自動排出装置１０１等によって構成されている。
【００３１】
廃棄物自動投入装置１は、廃棄物と共に流入される外気を取り除くことで、熱分解室３９の内部を低酸素状態に保つための空気除去装置(空気除去手段)９０を有している。熱分解室３９は、廃棄物自動投入装置１から供給される廃棄物を移送、溶融及び気化させるように、２軸以上の移送スクリュー３４が駆動装置（駆動手段）８０により回転可能に収容し、且つ、高温(略２５０〜４５０℃ほど)及び低酸素状態の雰囲気を維持して、廃棄物を熱分解する。
【００３２】
駆動装置８０は、駆動モータ６２と、駆動モータ６２に装着される駆動ギア６３と、駆動ギア６３にチェーン６４を介して連結された被駆動ギア６３ａと、移送羽根３４ａが螺旋状に形成された移送スクリュー３４と、移送スクリュー３４の両端部を支持する軸受と、軸受に装着された密封ユニット６８等によって構成される。被駆動ギア６３ａは、移送スクリュー３４の一端に装着され、移送スクリュー３４を回転させるための駆動力を伝達する。
【００３３】
図２乃至図５は、熱分解室３９及びその周辺の構成を示している。熱分解室３９は、断面が略円形からなり、熱分解ガスの逆流を遮断するガス逆流防止区間４０、４１と、移送スクリュー３４の駆動に伴って廃棄物を移送し得るように、熱分解室３９の下部に形成された移送空間３９ｃ(図１参照)と、溶融及び気化される廃棄物の熱分解時に蒸発される熱分解ガスを滞留させるように熱分解室３９の上部に形成される熱分解ガス滞留空間３９ｄとを備える。ガス逆流防止区間４０、４１は、移送スクリュー３４と熱分解室３９の入口ケーシング３９ａ、出口ケーシング３９ｂとの隙間を最小化することで形成される。
【００３４】
また、熱分解室３９の横断面は、円形、楕円形、長方形又は流線形からなり、熱分解ガス滞留空間３９ｄの高さ寸法は、移送羽根３４ａの直径の半分サイズに相当するように形成されている。なお、移送スクリュー３４は、図２に示すように２軸スクリューの他、図３に示すように３軸スクリューを使用し得ることはいうまでもない。
【００３５】
ガス燃焼室３７は、熱分解室３９に供給される廃棄物を熱分解の熱源として用いるために、廃棄物の熱分解時に生じる熱分解ガスのうち、非凝縮ガスを主バーナー３５によって燃焼させ、熱分解室３９の外側面に所定温度の熱を供給する。
【００３６】
精製油生成装置１００は、熱分解ガス排出口３９ｅの上部に垂直方向に連結され、熱分解室３９において分解されたガスを触媒反応を介して改質する触媒反応塔４５と、改質された熱分解ガスから、沸点によって精製油を生成する蒸留塔６７等によって構成され、精製油を生成する際に生ずる残存非凝縮ガスをガス燃焼室３７に初期燃料として供給する。触媒反応塔４５は、炭素環鎖を多く含む高分子状態のガスを炭素環鎖の少ない低分子状態のガスに改質させる。
【００３７】
図６は、熱分解室３９が冷間時における熱分解室３９と触媒反応塔４５の連結部位を示し、図７は熱膨張時における同部位を示している。熱分解室３９の熱分解ガス排出口３９ｅと蒸留塔６７（図１参照）との間の連結部位には、連結部材４４が設けられている。連結部材４４は、熱分解システムの繰り返し稼働により、熱分解室３９が長手方向に熱膨張及び収縮される場合においても、熱分解ガス排出口３９ｅに追従して変形し、連結部位を保護し得るように、伸縮性を有する材料によって形成されている。熱分解ガス排出口３９ｅは熱分解熱源の移動通路４３の内部に設けられている。また、廃棄物を熱分解させる熱分解熱源の移動通路４３には、補助バーナー３６が設けられている（図１参照）。
【００３８】
図８及び図９は、ホッパー３の周辺の構成と廃棄物自動投入装置１を示している。廃棄物自動投入装置１は、ホッパー３に投入された廃棄物を計量する定量投入検出センサー４と、ホッパー３の排出口を開閉させる第１スライドゲート５と、第１スライドゲート５との間に低酸素状態を保つ臨時貯蔵ホッパー７を形成する第２スライドゲート６と、投入された廃棄物と共に臨時貯蔵ホッパー７に流入された空気を取り除く空気除去装置９０と、臨時貯蔵ホッパー７から排出される廃棄物を水平方向に移動させる第１プッシャー９と、第１プッシャー９により移動する廃棄物を熱分解室３９の入口に投入させる第２プッシャー１０と、投入された廃棄物に混入されている異物を排出するための異物除去箱３１等によって構成されている。
【００３９】
定量投入検出センサー４は、ホッパー３が廃棄物を一定量ずつ貯蔵し得るように、ホッパー３に投入された廃棄物を計量する。
【００４０】
第１スライドゲート５及び第２スライドゲート６には、各ゲートを開閉するためのスライダー２３が設けられている。第１スライドゲート５及び第２スライドゲート６のスライダー２３は、ゲート胴体２１に形成された案内溝２２及びゲート胴体２１に延長するように形成された延長ガイド２１ａによって摺動自在に支持されて、第１シリンダ２０及び第２シリンダ２４によって駆動される。第１シリンダ２０及び第２シリンダ２４は、油圧又は空気圧により作動し、第１スライドゲート５及び第２スライドゲート６を駆動する。
【００４１】
空気除去装置９０は、臨時貯蔵ホッパー７に連通され、微埃などのような異物を除去するフィルター１１と、フィルター１１を収容するケースに連結される真空バルブ１２と、真空バルブ１２に連結されて一定圧以下の真空状態を保持する真空タンク１３と、真空タンク１３につながる真空ポンプ１４等によって構成されている。真空タンク１３は、臨時貯蔵ホッパー７と比較して、少なくとも２倍以上の容量を持つように形成されていることが望ましい。このように設定された真空タンク１３を真空バルブ１２に連結することにより、真空バルブ１２が開放されたとき、瞬時に臨時貯蔵ホッパー７の内部の空気が真空タンク１３に吸入される。そして、真空バルブ１２は閉じられる。
【００４２】
異物除去箱３１は、第１スライドゲート５及び第２スライドゲート６の案内溝２２に連通するように、ゲート胴体２１に装着され、スライダー２３の移動時に、案内溝２２から排出される異物を集める。異物除去箱３１には、システムの運転中にも異物を回収し得るように、開閉可能なドア３１ａが設けられている。
【００４３】
第１プッシャー９は、第２スライドゲート６の下方に、水平方向に摺動自在に設けられ、第３シリンダ２５によって駆動される。第２プッシャー１０は、熱分解室３９の入口側の垂直上方に、上下方向に摺動自在に設けられ、第４シリンダ２６によって駆動される。
【００４４】
図１０及び図１１は、第１スライドゲート５及び第２スライドゲート６のゲート胴体２１、スライダー２３の断面を、図１２は、延長ガイド２１ａ、スライダー２３の断面をそれぞれ示している。また、図１３は、ゲート胴体２１、スライダー２３の端部断面を拡大して示している。延長ガイド２１ａは、ゲート胴体２１に延長形成され、水平方向に摺動されて案内溝２２から離脱されたスライダー２３を支持する。第１スライドゲート５及び第２スライドゲート６は、各ゲート内の気密を保持する気密保持装置（気密保持手段）９５と、スライダー２３の移動時にスライダー２３をガイドするガイド３０等によって構成されている。
【００４５】
気密保持装置９５は、スライダー２３に当接されるボール２７と、ボール２７を付勢する弾性部材２８と、弾性部材２８を固定するためのボルト等によって構成される。ボール２７、弾性部材２８及びボルトは、ゲート胴体２１に形成されている竪穴に装着され、弾性部材２８の付勢力によってスライダー２３を図中下方に加圧し、スライダー２３を案内溝２２の側面に密着させて、ゲート内の気密を保持する。
【００４６】
ガイド３０は、スライダー２３とゲート胴体２１との接触を回避するために、スライダー２３の底面とゲート胴体２１又は延長ガイド２１ａとの間に設けられている。ガイド３０によって、スライダー２３の移動時にゲート胴体２１とスライダー２３との間に生ずる摩擦を防止することができる。延長ガイド２１ａ及びガイド３０は、スライダー２３の移動時に、ガイド３０とスライダー２３との間に生ずる摩擦によってスライダー２３が破損することを防止し得るように、スライダー２３より相対的に弱い材料によって形成されている。
【００４７】
また、上述した第１スライドゲート５、第２スライドゲート６、空気除去装置９０及び異物除去箱３１は、熱分解により生じた残灰の排出側にも設けられており、これらと、残灰の排出口１８及び臨時貯蔵ホッパー１９等によって自動排出装置１０１が構成される（図１参照）。また、自動排出装置１０１の側においても、臨時貯蔵ホッパー１９が第１スライドゲート５と第２スライドゲート６の間に形成される。排出側の空気除去装置９０もフィルター１１、真空バルブ１２、真空タンク１３、真空ポンプ１４等によって構成され、残灰の排出時に外部から流入される外気及び熱分解室３９から排出される熱分解ガスを取り除く。これにより、第１スライドゲート５が開放されたときの熱分解室３９の内部を低酸素状態に保持することができる。
【００４８】
なお、蒸留塔６７の上部には、移送ポンプ５１、レベルコントロールバルブ５２、重質油貯蔵タンク５３、熱交換機５４、流量コントロールバルブ５５、軽質油貯蔵タンク５６、５７、温度調節バルブ５８、揮発油貯蔵タンク５９、油水分離装置６１が設けられている。
【００４９】
上述のごとく構成された本熱分解システムの動作について、以下に説明する。まず、廃プラスチック類等の廃合成高分子化合物を含む可燃性固相の廃棄物は、破砕及び選別されて、移送コンベア２を介してホッパー３に一定量ずつ供給される。廃棄物をホッパー３に一定量ずつ投入するためには、廃棄物の移送量に応じて移送コンベア２を制御する必要がある。そこで、本熱分解システムは、フォトセンサー(図示せず)によって、廃棄物の体積を計量するか、又はロードセル(図示せず)によって廃棄物の重量を計量するようにしている。
【００５０】
ホッパー３に投入された廃棄物は、定量投入検出センサー４によって計量され、廃棄物自動投入装置１により、一定量ずつ熱分解室３９へ投入される。即ち、ホッパー３に設けられた定量投入検出センサー４の出力に基づいて、第１スライドゲート５のスライダー２３が開放され、ホッパー３内の所定量の廃棄物は第２スライドゲート６上に投入される。その後、所定時間(３秒乃至５秒)の経過後、第１スライドゲート５は閉じられる。
【００５１】
この後、第１スライドゲート５と第２スライドゲート６の間の臨時貯蔵ホッパー７の内部は、空気除去装置９０の動作によって低酸素状態に変わる。即ち、廃棄物に伴って臨時貯蔵ホッパー７へ流入された外気は、真空状態の真空タンク１３に連結されている真空バルブ１２の開放により、真空タンク１３へ瞬時に吸入される。また、後述する第２スライドゲート６の開放により、熱分解室３９の側から臨時貯蔵ホッパー７に流入される熱分解ガスも同様に吸引される。これにより、臨時貯蔵ホッパー７の内部は、真空に近い低酸素状態になる。また、このとき真空タンク１３に吸引された外気は、ガス燃焼室３７に供給される。
【００５２】
そして、第２スライドゲート６のスライダー２３が第２シリンダ２４の駆動により開放されることによって、臨時貯蔵ホッパー７に堆積されていた廃棄物は、垂直に落下する。この第２スライドゲート６の動作と連動して、第１プッシャー９は、第３シリンダ２５の駆動を受け、図９中破線にて示すように、水平方向に摺動する。これに伴い、上記臨時貯蔵ホッパー７から落下した廃棄物は、第２プッシャー１０の方向(図９中、右方向)に移動される。
【００５３】
その後、第２プッシャー１０は、第４シリンダ２６の駆動を受け、垂直方向に摺動し、第１プッシャー９によって移動された廃棄物を熱分解室３９の入口８に落下させる。この第２プッシャー１０の駆動により、廃棄物は、熱分解室３９の入口８に強制的に投入される。これにより、粒子の大きい廃棄物が熱分解室３９の入口側の側面等に引っ掛かり、移送スクリュー３４が空回りする現象(いわゆるスリップ現象)を防止することができる。
【００５４】
上記過程を連続的に繰り返して行うことによって、ホッパー３から排出される廃棄物を熱分解室３９に一定量ずつ続けて投入することができる。
【００５５】
臨時貯蔵ホッパー７から熱分解室３９に自動的に投入された廃棄物は、移送スクリュー３４の外周縁に形成された移送羽根３４ａにより、図１中、右方向(矢印方向)に移送される。移送スクリュー３４は、駆動ギア６３、チェーン６４、被駆動ギア６３ａを介して伝達された駆動モータ６２の出力を受け、所定速度で回転し、廃棄物を移送する。その際、熱分解室３９では、水分分離、脱水化、脱硫、脱ポリマー、脱カルボキシル基、炭素結合環の破壊(Ｃ−Ｃ結合環)、チェーン形態の脂肪族形成、芳香族化、Ｃ−Ｏ結合破棄、Ｃ−Ｎ結合破壊がなされる。そして、廃棄物は高温及び低酸素状態の雰囲気を保つ熱分解室３９の中を移送される際に間接的に加わる熱により連続的に熱分解される。
【００５６】
廃棄物に間接的に熱を加えるための熱源は、高温のガス燃焼室３７から供給される。即ち、軽油又は精製油等を燃焼させて高温を得るガス燃焼室３７によって、熱分解システムの起動初期における熱分解室３９の内部空間の温度は、所定温度(２５０乃至４５０℃)に上げられる。熱分解室３９の内部で熱分解ガスがまだ生成されていない場合、ガス燃焼室３７は、ガス燃焼室３７の内部温度が所定温度に昇温するまで、初期燃料(軽油など)を使用する。
【００５７】
ガス燃焼室３７から排出される高温の排気ガスは、ケーシング７０の内側面と、それから離隔される熱分解室３９の外側面との間の空間、即ち、廃棄物を熱分解させる熱分解熱源の移動通路４３に沿って移動する。これにより、熱分解室３９内部の廃棄物は、熱分解室３９の側面を介して間接的に加熱されて熱分解される。このとき、上述したように、廃棄物は熱分解室３９に一定量ずつ投入されるので、熱分解室３９の内部の廃棄物の量を略一定値で推移させることができる。これにより、熱分解室３９の側面と、廃棄物の接触面積を最適化することができ、廃棄物の熱分解速度を向上させることが可能となる。
【００５８】
このとき、熱分解室３９のガス逆流防止区間４０(入口ケーシング３９ａと移送羽根３４ａとの間の隙間)が極めて小さく形成されているので、廃棄物の熱分解時に上記隙間に廃棄物が充填される。これにより、高温の熱分解ガスが熱分解室３９の入口８の方に逆流されることが防止される。
【００５９】
廃棄物は、移送スクリュー３４の駆動時、熱分解室３９の下部に円形からなる移送空間３９ｃを移動しながら排出口１８の方に送られる。廃棄物の熱分解時、蒸発する熱分解ガスは、熱分解室３９の上方に形成される滞留空間３９ｄで滞留しながら、廃棄物に高温の熱を加えて熱分解させた後、熱分解ガス排出口３９ｅを介して触媒反応塔４５に排出される。
【００６０】
また、熱分解室３９の内部で、熱分解ガスの発生及び凝縮過程を経ながら、熱分解ガスを排出させることによって、廃プラスチック類は移送スクリュー３４の移送羽根３４ａと熱分解室３９の内部とに潤滑作用を与え、且つ、廃棄物自動投入装置１と自動排出装置１０１のスライドゲート５、６にも潤滑作用を与える。これにより、当該部分においては、別途の潤滑装置が不要となる。
【００６１】
一方、熱分解された後、熱分解ガス排出口３９ｅを介して排出される熱分解ガスは、脱硫、脱窒素、脱塩素除去装置を通過してから、触媒反応塔４５を介して、高分子量から低分子量に分割されて蒸留塔６７に移送される。次に、蒸留塔６７で沸点によって、重油、軽油、揮発油のような精製油が生成され、精製油の一部がガス燃焼室３７の主バーナー３５に初期燃料として供給される。
【００６２】
また、熱分解ガス排出口３９ｅは、熱分解熱源の移動通路４３の内部に設けられた熱分解室３９の末端上部に形成されている。これにより、精製油生成装置１００の運転時に、蒸留塔６７蒸留設備の温度と熱分解室３９の排出ガス温度とが同等になるため、廃合成高分子化合物からの油化過程が正常的に行われる。
【００６３】
一方、熱分解室３９から排出される熱分解ガスは、熱分解ガス排出口３９ｅに連結された触媒反応塔(合成ゼオライト触媒塔)４５を経由しながら改質されることになる。触媒反応塔４５における反応温度は２２０〜４００℃である。この際、熱分解ガスの炭素環鎖が、より小さい炭素環鎖に分解されて、さらに小さい炭化水素系に改質されることになる。これにより、大量の軽質油が生成される。
【００６４】
また、触媒反応塔４５を経由することにより、炭素環鎖を多く有するワックス及びタールの発生が最小化される。熱分解ガスは、蒸留塔６７の下部において温度が３６０℃以上に制御されて重油が生成され、蒸留塔６７の中間層において温度が２４０〜３５０℃に制御されて、軽油成分が抽出され、さらに、蒸留塔６７の上部において１３０℃以下に制御されて、揮発油成分が生成されることになる。
【００６５】
熱分解過程を経た後、移送羽根３４ａに沿って自動排出装置１０１の方向に移動された残灰(炭化物)は、排出口１８に移送される。自動排出装置１０１側の第１シリンダ２０の駆動により第１スライドゲート５のスライダー２３を開放すると、熱分解された後排出口１８に移送された残灰は、臨時貯蔵ホッパー１９に投入される。その後、スライダー２３は設定時間(３秒乃至５秒)経過後に閉じられる。
【００６６】
このとき残灰と共に臨時貯蔵ホッパー１９に流入された少量の熱分解ガスは、真空ポンプ１４に連結された真空バルブ１２の開放によって取り除かれるため、臨時貯蔵ホッパー１９の内部は低酸素状態に保たれることになる。
【００６７】
第２スライドゲート６の開放により、残灰が外部に安全に排出された後、第２スライドゲート６のスライダー２３は閉じられる。この際、外部より臨時貯蔵ホッパー１９に流入される外気は、真空バルブ１２の開放により真空タンク１３へ吸引されるため、臨時貯蔵ホッパー１９は、低酸素状態に保たれることになる。
【００６８】
このように、熱分解室３９で熱分解が行われてから移送される残灰を、自動排出装置１０１の動作によって連続的に排出させることができる。
【００６９】
この自動排出装置１０１においても、第１スライドゲート５及び第２スライドゲート６の繰返し駆動により、スライダー２３の末端と案内溝２２との間に堆積された異物により、スライダー２３の開閉駆動が妨げられる(第１スライドゲート５及び第２スライドゲート６の動作不良が発生する)場合がある。本実施形態においては、このような場合にあっても、案内溝２２の末端部に連通するように異物除去箱３１が形成されているので、案内溝２２に異物が詰まることを防止できる。この際、異物除去箱３１に累積される異物の回収は、装備作動中にもドア３１ａを開放して行えることはいうまでもない。
【００７０】
また、自動排出装置１０１においても、第１シリンダ２０、及び第２シリンダ２４の駆動時に、ゲート胴体２１と延長ガイド２１ａに形成された案内溝２２に沿って水平移動されるスライダー２３の上面を、ボール２７によって加圧するによりゲートの気密を保持することから、案内溝２２を介してガス又は空気が漏洩されることを防止できる。
【００７１】
また、延長ガイド２１ａとスライダー２３との間に形成されている案内溝２２にガイド３０が装着されているので、スライダー２３の移動時に、水平移動及び往復駆動が精度よく成されて、ゲート胴体２１とスライダー２３との間の摩擦を防止し得るようになる。
【００７２】
以上のような過程を繰り返して行うことによって、熱分解室３９の内部は、高温、低酸素状態の雰囲気を続けて維持できるようになり、連続的な熱分解作業が可能となる。
【００７３】
熱分解室３９の入口側に投入される廃棄物の熱分解速度は、廃棄物の組成比、水分量によって定まる。そのため、廃棄物を移送スクリュー３４に螺旋状に形成された移送羽根３４ａに沿って、図１中、右方向(矢印方向)に連続して移動させる際に、駆動モータ６２を可変駆動して移送スクリュー３４の回転数を調整することによって、廃棄物の熱分解速度を上記廃棄物の組成比等に対応させることができる。これにより、熱分解収率を向上させることができる。
【００７４】
また、熱分解室３９の内部温度が２５０乃至４５０℃に保持される場合にあっては、熱分解室３９の胴体及び移送スクリュー３４は高温の熱により長手方向に収縮及び膨張を繰り返すことになる。このような熱分解室３９が繰返し作動により長手方向に収縮及び熱膨張される(１５〜４０ｍｍの熱膨張が生じる)場合にあっても、熱分解ガス排出口３９ｅと蒸留塔６７との間の連結部位に設けられる伸縮性を有する連結部材４４が変形して連結部を保護することができる。
【００７５】
熱分解済みの残灰を排出する際、第１スライドゲート５と第２スライドゲート６の間の臨時貯蔵ホッパー１９に流入される空気及びガスは、熱分解室３９の入口側(廃棄物自動投入装置１)の第１スライドゲート５と第２スライドゲート６と同様に、フィルター１１、真空バルブ１２、真空タンク１３、真空ポンプ１４を経由して除去され、且つガス燃焼室３７に供給される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明による廃合成高分子化合物の連続式熱分解システムの構成を示す図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線断面図であって、熱分解室に設けられる移送スクリューの変形例を示した図。
【図４】図１における“Ｂ”部分を拡大して示す図。
【図５】図１における“Ｃ”部分を拡大して示す図。
【図６】図１における“Ｄ”部分を拡大して示す図。
【図７】同システムの運転によって熱分解室等が熱膨張したときの“Ｄ”部分を示す図。
【図８】同システムにおいて、廃棄物を連続的に定量ずつ投入するためのスライドゲートの構成を示す図。
【図９】同スライドゲート、及び廃棄物を熱分解室に強制的に投入させるためのプッシャーの構成を示す図。
【図１０】図８におけるＥ−Ｅ線断面図。
【図１１】図８におけるＦ−Ｆ線断面図。
【図１２】図８におけるＧ−Ｇ線断面図。
【図１３】同スライドゲートに設けられる気密保持装置の断面図。
【符号の説明】
【００７７】
１    廃棄物自動投入装置
３    ホッパー
４    定量投入検出センサー
５    第１スライドゲート
６    第２スライドゲート
７、１９    臨時貯蔵ホッパー
９    第１プッシャー
１０    第２プッシャー
１１    フィルター
１３    真空タンク
２１    ゲート胴体
２３    スライダー
２５    第３シリンダ
３１    異物除去箱
３５    主バーナー
３７    ガス燃焼室
３９    熱分解室
４１    ガス逆流防止区間
４３    熱分解熱源の移動通路
４５    触媒反応塔
８０    駆動装置(駆動手段)
９０    空気除去装置(空気除去手段)
９５    気密保持装置(気密保持手段)
１００    精製油生成装置(精製油生成手段)
１０１    自動排出装置(自動排出手段)
【図１】
2006089742.tif 000003
【図２】
2006089742.tif 000004
【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】
2006089742.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006089742.tif 000011
【図１０】
2006089742.tif 000012
【図１１】
2006089742.tif 000013
【図１２】
2006089742.tif 000014
【図１３】
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