(57)【要約】【課題】回転式内筒内の温度を連続的に測定して、内筒内において処理材料を精度良く熱分解すること。【解決手段】熱分解処理装置は回転式内筒１２と、内筒１２を覆う外筒１３と、内筒１２の入口側に設けられた投入スクリュー１５と、内筒１２の出口側に設けられた固定端部３３とを備えている。投入スクリュー１５のケーシング２５と、固定端部３３との間に、内筒１２内に延びるパイプ状サポート４０が設けられている。パイプ状サポート４０によって、内筒１２内の温度を測定する熱電対４２が保持されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理材料を加熱して熱分解する回転式内筒と、
回転式内筒外方に設けられ、内筒との間に加熱ガスが供給される空間を形成する外筒と、
回転式内筒の入口側に設けられ、内筒内に処理材料を投入するとともに、ケーシングとスクリューとを有する投入スクリューと、
回転式内筒の出口側に設けられた固定端部とを備え、
投入スクリューのケーシングと固定端部との間に、回転式内筒内に延びるパイプ状サポートを配置し、このパイプ状サポート内に複数の熱電対と、熱電対に接続されたケーブルを保持し、ケーブルをパイプ状サポートの一側から外方へ引出したことを特徴とする熱分解処理装置。
【請求項２】
回転式内筒内に位置するパイプ状サポート外面に、複数の耐熱性リングを装着し、
パイプ状サポートの少なくとも一端部に、パイプ状サポート内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を接続し、
パイプ状サポートに不活性ガス供給部からパイプ状サポート内に供給された不活性ガスを排出する多数の開口を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱分解処理装置。
【請求項３】
回転式内筒内に位置するパイプ状サポート外面に、複数の耐熱性リングを装着し、
パイプ状サポートの少なくとも一端部に、パイプ状サポート内に水蒸気を供給する水蒸気供給部を接続し、
パイプ状サポートに水蒸気供給部からパイプ状サポート内に供給された水蒸気を排出する多数の開口を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱分解処理装置。
【請求項４】
水蒸気供給部はパイプ状サポートの両端部に接続され、
パイプ状サポート内に、パイプ状サポート内を２つに区分する仕切板を設けたことを特徴とする請求項３記載の熱分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスや廃プラスチックなどの有機物処理材料を回転式内筒内で熱分解処理する熱分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多量に排出されるプラスチックを始めとする廃棄物に対し所定の処理を施して資源として利用する各種の手法の提案がなされている。また、その一例として、バイオマス（木材、汚泥、家畜糞尿、生ゴミ等）や廃プラスチック等の有機物処理材料を熱分解処理して、熱分解ガスと熱分解残渣とを生成し、熱分解ガスは凝縮することにより熱分解油として回収し、残渣は所定の処理をすることにより炭化物として利用することが考えられている。この中でも、有機物処理材料として廃プラスチックを用いると、高効率で熱分解油を回収できるので、このような廃プラスチックを熱分解油化処理する装置に関しては多くの提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この熱分解技術において、回転式内筒を有する熱分解処理装置が用いられ、この熱分解処理装置に処理材料を連続投入して熱分解残渣を連続排出することにより、連続式のシンプルで効率的な熱分解処理が行われている。但し、熱分解処理を連続して行なう場合、処理材料を多量に投入すると、熱分解処理が追いつかず、残渣中に油分が多く排出されることになり、熱分解処理効率が落ちるだけでなく、残渣排出部に残渣が付着しやすくなり、場合によっては閉塞に至ることにもなる。
【０００４】
また、熱分解処理装置の内筒に連続的に処理材料が投入され、熱分解ガスが連続的に排出されるため、熱分解処理装置内で熱分解することにより発生する熱分解ガス量が変動しやすくなり、熱分解処理装置内の熱分解する部分、即ち、内筒内の温度も変動する。この変動する内筒内の温度を一定になるよう、処理材料の投入速度を調整できれば、常時安定的な処理を行なうことができる。このため熱分解処理装置内の内筒内の温度は、熱分解処理を行なう上で、重要なパラメータとなる。
【０００５】
しかしながら、実際には、熱分解処理装置内では内筒が常に回転しており、内筒内の温度を測定するのは難しいのが現実である。このため熱分解処理装置内の内筒内の運転状態は、後から排出される残渣の状態に基づいて観察している。したがって投入する処理材料の水分変動、投入量の変動、熱分解処理装置の加熱温度の変動等、時々刻々に変動する条件に合わせた最適な運転を行うことはむずかしい。
【特許文献１】特開２０００−１６７８３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、連続式の熱分解処理装置における重要なパラメータである内筒内の温度を常時直接測定でき、これにより、投入材料の水分変動、投入量の変動、熱分解処理装置の加熱温度の変動等、時々刻々に変動する条件にあわせて変動する内筒内の温度を制御パラメータとして即座に測定できるようにし、熱分解処理装置の運転を常時安定的に行なうことができる熱分解処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、処理材料を加熱して熱分解する回転式内筒と、回転式内筒外方に設けられ、内筒との間に加熱ガスが供給される空間を形成する外筒と、回転式内筒の入口側に設けられ、内筒内に処理材料を投入するとともに、ケーシングとスクリューとを有する投入スクリューと、回転式内筒の出口側に設けられた固定端部とを備え、投入スクリューのケーシングと固定端部との間に、回転式内筒内に延びるパイプ状サポートを配置し、このパイプ状サポート内に複数の熱電対と、熱電対に接続されたケーブルを保持し、ケーブルをパイプ状サポートの一側から外方へ引出したことを特徴とする熱分解処理装置である。
【０００８】
本発明は、回転式内筒内に位置するパイプ状サポート外面に、複数の耐熱性リングを装着し、パイプ状サポートの少なくとも一端部に、パイプ状サポート内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を接続し、パイプ状サポートに不活性ガス供給部からパイプ状サポート内に供給された不活性ガスを排出する多数の開口を設けたことを特徴とする熱分解処理装置である。
【０００９】
本発明は、回転式内筒内に位置するパイプ状サポート外面に、複数の耐熱性リングを装着し、パイプ状サポートの少なくとも一端部に、パイプ状サポート内に水蒸気を供給する水蒸気供給部を接続し、パイプ状サポートに水蒸気供給部からパイプ状サポート内に供給された水蒸気を排出する多数の開口を設けたことを特徴とする熱分解処理装置である。
【００１０】
本発明は、水蒸気供給部はパイプ状サポートの両端部に接続され、パイプ状サポート内に、パイプ状サポート内を２つに区分する仕切板を設けたことを特徴とする熱分解処理装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転式円筒内の各部の温度を常時連続的に安定して精度良く測定することができる。これにより、投入材料の水分変動、投入量の変動、熱分解装置の加熱温度の変動等、時々刻々に変動する熱分解条件にあわせて変動する内筒内の温度を制御パラメータとして制御することができ、熱分解装置の運転を常時安定的に行えるようにする熱分解装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１乃至図３は本発明による熱分解処理装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００１４】
このうち図１は熱分解処理装置を示す概略側断面図であり、図２はその詳細側断面図であり、図３は便宜上パイプ状サポートを取外した場合の斜視図である。
【００１５】
図１乃至図３に示すように、熱分解炉処理装置は処理材料を熱分解して熱分解ガスと熱分解残渣とを生成する回転式内筒（キルン内筒ともいう）１２と、内筒１２外方に設けられ内筒１２との間の空間１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃに加熱ガスが供給される回転式外筒１３と、内筒１２の入口側に設けられ内筒１２内に処理材料を投入する投入スクリュー１５と、内筒１２の出口側に設けられ、内筒１２内を密閉するとともに回転せずに固定された固定端部３３とを備えている。
【００１６】
このうち投入スクリュー１５はケーシング２５と、ケーシング２５内に回転自在に配置されたスクリュー２６とからなり、また固定端部３３には熱分解残渣排出口３６と、熱分解ガス排気口３５とが接続されている。
【００１７】
さらに内筒１２内には、リング状の仕切リング２０，２０，２０が配置され、仕切リング２０，２０，２０内には多数のセラミックボール１９が保持されている。
【００１８】
また、外筒１３には、加熱ガスの供給口１７と、加熱ガスの排出口１８が設けられている。これら加熱ガスの供給口１７と加熱ガスの排出口１８は、外筒１３に設けられた区画環１８ａにより３つに区画された外筒１３内の各室１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃに対応して一つずつ設置されている。また、これらの室１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃによって外筒１３と内筒１２との間の空間が構成される。
【００１９】
投入スクリュー１５のさらに入口側には投入スクリュー１５内に処理材料を投入する投入口２８が設けられ、また投入スクリュー１５のスクリュー２６は駆動部１４により駆動されるようになっている。
【００２０】
また投入スクリュー１５のケーシング２５と、固定端部３３との間に、回転式内筒１２内に延びるパイプ状サポート４０が配置されている。このパイプ状サポート４０は、投入スクリュー１５のケーシング２５側から延びる支持部材４１と固定端部３３とに固定されており、パイプ状サポート４０内に複数の熱電対４２が保持されている。また熱電対４２に接続されたケーブル４３は、パイプ状サポート４０内を延び、固定端部３３側から外方へ突出している。なお、各熱電対４２は、パイプ状サポート４０内に、長手方向に沿って配置されている。
【００２１】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２２】
まず図１乃至図３において、投入口２８から投入スクリュー１５へ処理材料が供給され、次に処理材料は投入スクリュー１５のスクリュー２６により内筒１２内に投入される。内筒１２内にはセラミックボール１９が保持されており、運転中に内筒１２が回転する際、このセラミックボール１９により内筒１２内面に熱分解物が付着、固着するのを防止している。この間、内筒１２は外筒１３内に供給された加熱ガスにより外部から均一加熱され、処理材料に熱が与えられ、処理材料が無酸素状態で熱分解処理され、熱分解ガスと熱分解残渣が生成される。このうち熱分解ガスは熱分解ガス排気口３５から排出され、熱分解残渣は熱分解残渣排出口３６から排出される。
【００２３】
本実施の形態においては、上述のように内筒１２内の長手方向の温度分布が常時測定できるように、複数の熱電対４２がパイプ状サポート４０により保持されており、この熱電対４２により、熱分解処理装置の内筒１２内の複数箇所の温度を必要なだけ測定することができる。そしてこの熱電対４２により測定した内筒１２内の温度に基づいて、制御部（図示せず）により処理材料の投入速度および投入量が調整され、安定した熱分解処理を行なうことができる。
【００２４】
なお、熱電対４２を保持するパイプ状サポートは、固定端部３３側から内筒１２内に挿入することができる。
【００２５】
第２の実施の形態
次に図４（ａ）（ｂ）により本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００２６】
図４（ａ）（ｂ）に示す第２の実施の形態は、パイプ状サポート４０の構成が異なるのみであり、他は図１乃至図３に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００２７】
図４（ａ）（ｂ）において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。
【００２８】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、内筒１２内に設けられたパイプ状サポート４０のうち内筒１２内に位置する部分の外面に複数の耐熱性リング４５が装着されている。またパイプ状サポート４０には多数の開口４０ａが形成されている。さらにパイプ状サポート４０のうち、内筒１２の長手方向の略中央部分に、パイプ状サポート４０内を右側の領域と左側の領域の２つの領域に区画する仕切板４７が設けられている。
【００２９】
また、パイプ状サポート４０内には複数の熱電対４２が配置されるとともに、パイプ状サポート４０の一方の端部（右側の端部）にはパイプ状サポート４０の右側領域内に水蒸気を供給する水蒸気供給部５０が第１バルブ５１ａを介して接続され、パイプ状サポート４０の他方の端部（左側の端部）は、パイプ状サポート４０の左側の領域内に水蒸気を供給するため、第２バルブ５１ｂを介して水蒸気供給部５０に接続されている。
【００３０】
図４において、パイプ状サポート４０に複数の耐熱性リング４５が装着され、かつ、パイプ状サポート４０に多数の開口４０ａが設けられている。このため、パイプ状サポート４０の両側から水蒸気を流通させ、パイプ状サポート４０内部から開口４０ａを介して外部へ吹出する水蒸気により耐熱性リング４５を振動させることができる。このようにパイプ状サポート４０から内筒１２内に流入する水蒸気により処理材料の熱分解反応を促進させ、かつパイプ状サポート４０表面に熱分解処理物が付着することを防止することができる。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、パイプ状サポート４０から開口４０ａを介して吹出する水蒸気により耐熱性リング４５を振動させるより、パイプ状サポート４０自体に常時付着物が付着しないようにして熱分解処理中の内筒１２内の長手方向の温度分布を常時、熱電対４２により安定的に測定できるようにすることができる。また内筒１２内における熱分解反応を促進することができる。この場合、熱分解処理装置の運転条件、反応特性に合わせて、パイプ状サポート４０に注入する水蒸気量、水蒸気温度の設定値を変えるようにしても良い。
【００３２】
また熱電対４２を保持するパイプ状サポート４０を内筒１２内で固定することにより、熱分解処理装置の内筒１２内の温度を複数の熱電対４２により必要な数だけ、常時安定的に測定することが可能となるだけでなく、熱分解中の処理材料に水蒸気を注入することにより、熱分解反応を促進し、より効率の良い熱分解処理装置を提供することができる。
【００３３】
またパイプ状サポート４０内に仕切板４７が設けられているので、水蒸気をパイプ状サポート４０の両側から別々に注入できるようにし、運転条件により吹き出る水蒸気量をパイプ状サポート４０のうち投入スクリュー１５側の領域と、固定端部３３側の領域とで変えることができ、熱分解反応促進の効果を高めることができる。
【００３４】
このように内筒１２内に流入する水蒸気を投入スクリュー１５側および固定端部３３側で変えることができ、熱分解状態に合わせて最適条件で熱分解反応を促進させ、パイプ状サポート表面に熱分解処理物が付着することを防止し、熱分解反応促進を図ることができる。また熱分解処理装置の運転条件、反応特性に合わせて、パイプ状サポート４０内に注入する水蒸気量、水蒸気温度の設定値を投入スクリュー１５側および固定端部３３側で変えることができる。
【００３５】
次に図４に示す第２の実施の形態の変形例について説明する。
【００３６】
図４に示す第２の実施の形態において、パイプ状サポート４０内を仕切板４７により２つに区画し、パイプ状サポート４０の一方の端部と他方の端部から水蒸気を供給した例を示したが、これに限らずパイプ状サポート４０内を区画することなく、パイプ状サポート４０の一方の端部から不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【００３７】
このようにパイプ状サポート４０に不活性ガスを供給した場合であっても、パイプ状サポート４０の開口４０ａから内筒１２内に不活性ガスを吹き出すことができ、内筒１２内に吹き出される不活性ガスによりパイプ状サポート４０に装着された耐熱性リング４５を振動させて、パイプ状サポート４０外面に熱分解処理物が付着することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】熱分解処理装置の第１の実施の形態を示す概略側断面図。
【図２】熱分解処理装置の詳細側断面図。
【図３】パイプ状サポートを取外した熱分解処理装置の斜視図。
【図４】熱分解処理装置の第２の実施の形態を示す概略側断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１２  内筒
１３  外筒
１５  投入スクリュー
２５  ケーシング
２６  スクリュー
３３  固定端部
４０  パイプ状サポート
４２  熱電対
４３  ケーブル
４５  耐熱性リング
４７  仕切板
５０  水蒸気供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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