(57)【要約】【課題】熱分解炉の回転ドラムの内壁に熱分解残渣が付着してしまうことを防止して、継続的かつ安定的に被処理物を熱分解させることができる熱分解炉を提供することを目的とする。【解決手段】熱分解炉３は、被処理物が投入される回転ドラム２１と、回転ドラム２１の内壁面から回転ドラム２１の内部に向かって突出するようにして設けられた掻揚げ羽根４１および掻揚げチェーン４３と、を備えている。掻揚げ羽根４１は、回転ドラム２１の内壁に対して千鳥状に配設されている。掻揚げチェーン４３は、所定の弛みを有し、回転ドラム２１が回転した際に回転ドラム２１の回転方向Ｂに関し隣り合って配置されている掻き揚げ羽根４１に引っ掛からないような長さに調整されている。【選択図】  図１
2004278850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を熱分解する熱分解炉において、
被処理物が投入される回転可能な回転ドラムと、
回転ドラムの内壁面から回転ドラムの内部に向かって突出するようにして設けられた掻揚げ羽根と、
回転ドラムの内壁面から回転ドラムの内部に向かって突出するようにして設けられた掻揚げチェーンと、を備えたことを特徴とする熱分解炉。
【請求項２】
掻揚げ羽根は、回転ドラムの回転軸方向に複数設けられ、
掻揚げチェーンは、回転ドラムの回転軸方向に関し隣り合っている掻揚げ羽根相互間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱分解炉。
【請求項３】
掻揚げ羽根は、千鳥状に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の熱分解炉。
【請求項４】
掻揚げチェーンは、所定の弛みを有するようにして回転ドラムの内部に設けられていることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の熱分解炉。
【請求項５】
掻揚げチェーンは、回転ドラムが回転した際に回転ドラムの回転方向に関し隣り合って配置されている掻き揚げ羽根に引っ掛からないような長さのうち最大長を有することを特徴とする請求項４に記載の熱分解炉。
【請求項６】
掻揚げチェーンは、回転ドラムが回転した際に回転ドラムの回転方向に関し隣り合って配置されている掻き揚げ羽根と接触しないような長さのうち最大長を有することを特徴とする請求項４に記載の熱分解炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱分解炉にかかり、とりわけ、廃棄物等の被処理物を熱分解処理する熱分解システムで用いられる熱分解炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
未分別かつ未処理であって様々な汚染物質を含んでいる廃棄物（被処理物）を使用可能物質に変質させる廃棄物処理システムとして、廃棄物を熱分解処理する熱分解処理システムが従来から知られている。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような熱分解処理システムでは、回転ドラムを外部から加熱する外部加熱方式を採用した外熱式回転キルンを熱分解炉として用いることができる。この熱分解炉では、回転ドラムの内部に投入された廃棄物が回転ドラムの外部に設けられたバーナー等により回転ドラムを介して加熱されるようになっており、加熱された回転ドラム内の廃棄物は熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解されるようになっている。このようにして廃棄物から生じた熱分解ガスおよび熱分解残渣は、熱分解炉から各種の処理装置に送られて無害化処理が施された後に、エネルギー源として再利用されたり廃棄等されたりする。
【０００４】
【特許文献１】
特公平８−２４９０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような熱分解処理システムでは、廃棄物等の被処理物の熱分解処理が安定的かつ長期的に継続して行われることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、熱分解炉の回転ドラム内において被処理物の熱分解処理を長時間に渡って継続的に行うような場合には、回転ドラムの内壁に熱分解残渣が付着してしまうことがある。回転ドラムの内壁に付着した熱分解残渣は、回転ドラムの外部から内部に伝えられる熱を遮断してしまう。このため、回転ドラム内の被処理物を回転ドラムの外部から加熱するような場合には、回転ドラムの内壁に付着した熱分解残渣が原因で、当該加熱による熱が回転ドラムの内部へ十分に伝わらないことがある。このように、回転ドラムの内壁に熱分解残渣が付着してしまうと熱効率が悪化してしまい、回転ドラム内の被処理物を効率良く熱分解させることが難しくなる。
【０００７】
本発明は上述の事項を鑑みてなされたものであり、熱分解炉の回転ドラムの内壁に熱分解残渣が付着してしまうことを防止して、継続的かつ安定的に被処理物を熱分解させることができる熱分解炉を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理物を熱分解する熱分解炉において、被処理物が投入される回転可能な回転ドラムと、回転ドラムの内壁面から回転ドラムの内部に向かって突出するようにして設けられた掻揚げ羽根と、回転ドラムの内壁面から回転ドラムの内部に向かって突出するようにして設けられた掻揚げチェーンと、を備えたことを特徴とする熱分解炉である。
【０００９】
本発明によれば、回転ドラム内の被処理物が回転ドラムの回転に伴い掻揚げ羽根および掻揚げチェーンによって撹拌される
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１乃至図５は、本発明による熱分解炉の一実施の形態を説明するための概略図である。図１及び図２は本実施の形態の熱分解炉の回転ドラムの内部を示す概略図であって、図１は側方からの断面図を示し、図２は正面からの断面図を示している。図３は熱分解処理システムの概略構成を示す図である。図４は熱分解炉全体の概略構成を示す図である。図５は掻揚げ羽根および掻揚げチェーンの配置関係の概略を示す図である。
【００１２】
本実施の形態の熱分解処理システム１は、図３に示すように、廃棄物（被処理物）を熱分解して熱分解ガスおよび熱分解残渣を生じさせる熱分解炉３と、熱分解炉３の前段に設けられた前処理装置５と、熱分解炉３の後段に設けられ熱分解ガスに所定の処理を施すガス改質器（クラッカ）７およびガス浄化装置９と、熱分解炉３の後段に設けられ熱分解残渣に所定の処理を施す造粒装置１１と、を備えている。
【００１３】
前処理装置５は、廃棄物供給装置１３を介して熱分解炉３に接続されており、熱分解処理システム１に供給される廃棄物の前処理を行うようになっている。廃棄物供給装置１３は、前処理装置５から熱分解炉３への廃棄物の供給量を調整するようになっており、廃棄物を連続的に或いは間欠的に後述する熱分解炉３の回転ドラム２１内に供給するようになっている。
【００１４】
熱分解炉３は、前処理装置５から廃棄物供給装置１３を介して供給された廃棄物を熱分解するための装置であって、図１乃至図３および図５にその概略構成が示されている。熱分解炉３の詳細な構成については後述する。
【００１５】
ガス改質器７は、熱分解炉３から送られてくる熱分解ガスを加熱して、当該熱分解ガス中の有機性の高分子成分を低分子の可燃性ガス成分に改質するようになっている。また、ガス浄化装置９は、ガス改質器７から送られてくる熱分解ガスを浄化して改質ガスとして再生するようになっている。
【００１６】
造粒装置１１は、残渣排出装置１５を介して熱分解炉３に接続されている。この造粒装置１１は、熱分解炉３から送られてくる熱分解残渣を各種成分に選別すると共に所定の大きさに造粒して、熱分解残渣を再資源化するようになっている。残渣排出装置１５は、熱分解炉３から造粒装置１１への熱分解残渣の供給量を調整するようになっており、熱分解残渣を連続的に或いは間欠的に造粒装置１１に供給するようになっている。
【００１７】
次に、熱分解炉３の構成について図１乃至図３および図５を参照して説明する。
【００１８】
熱分解炉３は、投入された廃棄物を熱分解して熱分解ガスおよび熱分解残渣を生じさせる回転ドラム２１と、回転ドラム２１の後段側に接続され回転ドラム２１から送られてくる熱分解ガスおよび熱分解残渣をガス改質器７あるいは残渣排出装置１５に送る出口フード２３と、を具備している。
【００１９】
回転ドラム２１は、円筒構造を有しており、支持ローラ２５によって回転可能に支持されている。このような構成を有する回転ドラム２１は、前段側に接続された廃棄物供給装置１３から廃棄物が供給されると共に、後段側に接続された出口フード２３に廃棄物から生じた熱分解ガスおよび熱分解残渣を排出するようになっている。そして、回転ドラム２１は、廃棄物供給装置１３が接続された前段側から出口フード２３が接続された後段側に向かって微少な下り勾配を持って設けられている。このため、回転ドラム２１内の廃棄物等は、重力の影響により、回転ドラム２１の回転に伴って前段側から後段側へ徐々に送られるようになっている。
【００２０】
回転ドラム２１の周囲には燃焼室２７が設けられており、当該燃焼室２７内には複数のバーナー２９が配設されている。バーナー２９は、回転ドラム２１をその外部から加熱するようになっている。そして、回転ドラム２１内に投入された廃棄物は、バーナー２９によって回転ドラム２１の外側から加熱されて、熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解することとなる。なお、燃焼室２７の上方には排ガス排出部３１が設けられており、バーナー２９の加熱によって燃焼室２７内で生じた排ガスが排ガス排出部３１から排出されるようになっている。
【００２１】
出口フード２３は、回転ドラム２１から送られてくる熱分解ガスおよび熱分解残渣を分離するようになっている。出口フード２３で分離された熱分解ガスは、出口フード２３から連結ガス管３３を介してガス改質器７に送られるようになっている。一方、出口フード２３で分離された熱分解残渣は、出口フード２３から残渣排出装置１５に送られるようになっている。
【００２２】
ところで、回転ドラム２１の内部は図１、図２および図５に示すような構造を有している。すなわち、図１および図２に示すように、回転ドラム２１の内壁面には複数の掻揚げ羽根４１と複数の掻揚げチェーン４３とが取り付けられており、この掻揚げ羽根４１および掻揚げチェーン４３は、回転ドラム２１の内壁面から回転ドラム２１の内部に向かって突出するようにして設けられている。
【００２３】
掻揚げ羽根４１は、回転ドラム２１の内壁面に対し回転軸方向および回転方向に向かって複数設けられており、図１および図２に示すような千鳥状に配設されている（図において回転軸はＡで示され、回転方向は矢印Ｂで示されている）。
すなわち、掻揚げ羽根４１は、回転ドラム２１の内壁面に対し、回転ドラム２１の回転軸Ａ方向に沿って所定の間隔で列状に複数枚（本実施の形態では２枚或いは３枚）取り付けられると共に、回転ドラム２１の回転方向Ｂに沿って均等な所定の間隔で複数列（本実施の形態では８列）設けられている。そして、各掻揚げ羽根４１は、回転ドラム２１の回転方向Ｂに関して隣り合っている掻揚げ羽根４１の列を構成する掻揚げ羽根４１同士が互い違いに配置されるように配設されており、回転ドラム２１の回転方向Ｂに関して隣り合う掻揚げ羽根４１の列は、掻揚げ羽根４１が回転軸Ａ方向に２枚配設された列と掻揚げ羽根４１が回転軸Ａ方向に３枚配設された列とによって構成されている。なお、掻揚げ羽根４１の回転軸Ａ方向の長さは、回転軸Ａ方向に関し隣り合っている掻揚げ羽根４１相互間の所定の間隔と略同一である。
【００２４】
一方、掻揚げチェーン４３は、回転ドラム２１の回転軸Ａ方向に関して隣り合っている掻揚げ羽根４１相互間に設けられている（図１参照）。掻揚げチェーン４３の両端部の各々は、回転ドラム２１の回転軸Ａ方向に関し隣り合っている掻揚げ羽根４１の根元部分に取り付けられている。従って、各掻揚げチェーン４３は、回転ドラム２１の回転方向Ｂの前後において掻揚げ羽根４１と隣接するようにして配置されることとなる（図１参照）。
【００２５】
また、各掻揚げチェーン４３は、その両端部が掻揚げ羽根４１に取り付けられた状態で所定の弛みを持つような長さを有している。本実施の形態における掻揚げチェーン４３は、回転ドラム２１が回転した際に回転ドラム２１の回転方向Ｂの前後に関して当該掻揚げチェーン４３と隣り合って配置されている掻き揚げ羽根４１に引っ掛からないような長さに調整されている。このような掻揚げチェーン４３の長さは、掻揚げ羽根４１や掻揚げチェーン４３の大きさ、形状等の特性により変動しうるものであるが、一般的には掻揚げ羽根４１の端部に掻揚げチェーン４３が引っ掛かり易いので、掻揚げ羽根４１の端部に引っ掛からないような長さに掻揚げチェーン４３を調整することが好ましい。また広範囲に渡って掻揚げチェーン４３を揺動させるためには、掻揚げチェーン４３の長さを、掻き揚げ羽根４１に引っ掛からないような長さのうち最大長に調整することが好ましい。
【００２６】
本実施の形態における各掻揚げチェーン４３は、掻揚げ羽根４１に引っ掛からないような長さのうち、図５に示されているような長さに調整されている。すなわち、重力のみの影響を受けている自然懸架状態の掻揚げチェーン４３が回転方向Ｂの前後に関して隣り合って配設されている掻き揚げ羽根４１に最も近接した場合に、当該掻揚げチェーン４３と当該掻揚げ羽根４１とが略接した状態となるように、掻揚げチェーン４３の長さが調整されている（図５参照）。
【００２７】
なお、回転ドラム２１、回転ドラム２１内に設けられている掻揚げ羽根４１および掻揚げチェーン４３は、廃棄物の熱分解温度に十分に耐えうる材料（金属）によって構成されており、このような材料として例えばステンレス等を好適に用いることができる。
【００２８】
次に、このような構成を有する本実施の形態の作用について図面を参照して説明する。
【００２９】
本熱分解処理システム１に供給される廃棄物は、まず前処理装置５に送られる（図４参照）。前処理装置５において廃棄物は、後段において効率的な熱分解処理が実現されるように各種の前処理が施され、例えば、破砕機（図示せず）により所定の大きさに破砕されたり、磁選機（図示せず）により鉄類等の磁選物の選別処理が行われたり、乾燥機（図示せず）により乾燥させられたりする。
【００３０】
そして、廃棄物は前処理装置５から廃棄物供給装置１３へ送られ、廃棄物供給装置１３によって所定量の廃棄物が熱分解炉３の回転ドラム２１内に投入される（図３参照）。
【００３１】
回転ドラム２１内に投入された廃棄物は、回転ドラム２１の外部からバーナー２９によって加熱され、高分子ガスを含む熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する。この時、廃棄物等は、回転ドラム２１の回転に伴って回転ドラム２１内で撹拌され、特に回転ドラム２１内に設けられた掻揚げ羽根４１および掻揚げチェーン４３によって効率良く撹拌される。回転ドラム２１内の廃棄物等は重力の影響により回転ドラム２１の下方に滞留しやすいが、回転ドラム２１の内壁面から内部に向かって突出するようにして設けられた掻揚げ羽根４１および掻揚げチェーン４３によって廃棄物は一定周期で掻き揚げられるので、上記滞留を効果的に防ぐことができる。このような回転ドラム２１内における撹拌によって、廃棄物は効率良く熱分解されることとなる。
【００３２】
そして、廃棄物等（熱分解残渣を含む）は、重力の影響により、回転ドラム２１の回転に伴って所定の傾斜を有する回転ドラム２１内を前段側から後段側へ転がるようにして送られる。この時、従来の回転ドラム２１では、廃棄物や当該廃棄物から生じた熱分解残渣が回転ドラム２１の内壁に付着してしまって回転ドラム２１の後段側へ送られないことがあった。しかしながら、本実施の形態における回転ドラム２１では、回転ドラム２１の内壁に付着した熱分解残渣が、回転ドラム２１の回転に伴って掻揚げチェーン４３により掻き取られるようになっている。すなわち、所定の弛みを有する掻揚げチェーン４３は、回転ドラム２１の回転に伴って、掻揚げ羽根４１に対する取付位置を中心にして回転ドラム２１内を揺動するようになっており、特に重力の影響により、掻揚げチェーン４３は回転ドラム２１の回転方向Ｂと逆の方向（図において矢印Ｃで示されている方向）に揺動しやすい。このようにして揺動する掻揚げチェーン４３は、回転ドラム２１の内壁面を摺動し或いは内壁面に叩き付けられ、結果として、回転ドラム２１の内壁表面が掻揚げチェーン４３によって磨かれることとなる。従って、このような挙動を示す掻揚げチェーン４３によって、熱分解残渣等が回転ドラム２１の内壁面に付着してしまうことを防ぐと共に、回転ドラム２１の内壁面に付着してしまった熱分解残渣等が掻き取られるようになっている。
【００３３】
また、回転ドラム２１の回転に伴って回転ドラム２１内を揺動する掻揚げチェーン４３により、回転ドラム２１内の廃棄物や熱分解残渣は更に細かく破砕され、廃棄物や熱分解残渣が相互に結合して巨大化してしまうことを防止することができる。特に廃棄物等に含まれる電線等は回転ドラム２１の回転に伴って徐々に絡まり合い巨大化してしまう傾向があるが、本実施の形態では、回転ドラム２１内における掻揚げチェーン４３の上述の挙動により電線等が絡まり合って巨大化することを効果的に防ぐことができる。
【００３４】
そして、上述のようにして廃棄物から生じた熱分解ガスおよび熱分解残渣は、回転ドラム２１から出口フード２３に送られる。出口フード２３に送られた熱分解残渣は出口フード２３の下部から残渣排出装置１５に送られる。一方、出口フード２３に送られた熱分解残渣は出口フード２３の上部から連結ガス管３３を介してガス改質器７に送られる。
【００３５】
残渣排出装置１５に送られた熱分解残渣は、所定量ずつ造粒装置１１に送られる。造粒装置１１において熱分解残渣は、所定成分（例えば前処理装置５において除去されなかった非鉄金属のような非磁選物）が分離、選別され、その後、造粒処理等が施されて所定の大きさの固形燃料等に再資源化される。
【００３６】
一方、ガス改質器７に送られた熱分解ガスは、還元雰囲気において更に加熱され部分燃焼し、熱分解ガス中のタール成分やダイオキシン成分等が熱分解して改質される。そして、ガス改質器７において改質された熱分解ガス（改質ガス）は、ガス浄化装置９に送られる。
【００３７】
ガス浄化装置９に送られた熱分解ガスは、燃料として使用することができるようにガス洗浄される。例えば、ガス浄化装置９では、送られてきた熱分解ガスに対して噴霧水を噴霧して、熱分解ガス中のＨＣｌやＮＨ３等の水溶成分を当該噴霧水に溶解させることができる。これにより熱分解ガスは、これらの水溶成分が取り除かれて、可燃性のクリーンなガス（改質ガス）に再生される。再生されたクリーンなガス（改質ガス）は、燃料ガスとして用いられ発電設備の燃料やシステム内機器の加熱燃料等として利用される。
【００３８】
以上説明したように本実施の形態では、回転ドラム２１の内壁面から内部に向かって突出するようにして設けられた掻揚げ羽根４１および掻揚げチェーン４３により廃棄物等が撹拌されるため、回転ドラム２１内において廃棄物を効率良く熱分解することができる。
【００３９】
特に、回転ドラム２１の回転軸Ａ方向および回転方向Ｂに沿って設けられた複数の掻揚げ羽根４１および掻揚げチェーン４３により、広範囲かつ多段階に渡って廃棄物を撹拌することができる。また、回転ドラム２１の回転軸Ａ方向に関し隣り合っている掻揚げ羽根４１相互間に掻揚げチェーン４３を設けることにより、掻揚げ羽根４１が設けられていない箇所であっても、掻揚げチェーン４３によって廃棄物等を撹拌することができる。また、掻揚げ羽根４１を千鳥状に配設することにより（図１および図２参照）、廃棄物等の撹拌の偏りを防いで、廃棄物等を略均等に撹拌することができるようになっている。このようにして、本実施の形態の回転ドラム２１内では廃棄物が十分に撹拌され、非常に効率の良い廃棄物の熱分解を実現することができる。
【００４０】
また、回転ドラム２１の回転に伴い、所定の弛みを有する掻揚げチェーン４３が回転ドラム２１の内壁を摺動等して当該内壁を磨くこととなるので、当該内壁に廃棄物や熱分解残渣が付着してしまうことを効果的に防ぐことができる。特に本実施の形態における掻揚げチェーン４３の所定の弛みは、回転ドラム２１が回転した際に回転ドラム２１の回転方向に関し隣り合って配置されている掻き揚げ羽根に掻揚げチェーン４３が引っ掛からないように調整されている。このため、回転ドラム２１内の廃棄物等（熱分解残渣を含む）は掻揚げチェーン４３によって確実に撹拌され、また、回転ドラム２１の内壁面は掻揚げチェーン４３によって確実に磨かれる。
【００４１】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、例えば上述の実施の形態に対して設計変更等を加えたものも本件の保護対象に含まれうる。
【００４２】
例えば、掻揚げチェーン４３の長さを、回転ドラム２１が回転した際に回転ドラム２１の回転方向の前後に関して当該掻揚げチェーン４３と隣り合って配置されている掻き揚げ羽根と接触しないような長さに調整することも可能である（図６参照）。このような場合にも、広範囲に渡って掻揚げチェーン４３を揺動させるためには、掻揚げチェーン４３が掻き揚げ羽根４１と接触しないような長さのうち最大長に掻揚げチェーン４３を調整することが好ましい。このような掻揚げチェーン４３は、例えば図６に示すように調整されうる。すなわち図６に示すように、弛みを最大限に引き延ばした掻揚げチェーン４３が、回転方向Ｂの前後に関して当該掻揚げチェーン４３と隣り合って配設されている掻き揚げ羽根４１に最も近接した場合に、当該掻揚げチェーン４３と当該掻揚げ羽根４１とが接するような状態の長さよりも僅かに短くなるように、掻揚げチェーン４３の長さを調整することもできる。このような長さに掻揚げチェーン４３を調整することによって、回転ドラム２１が回転した際に、掻揚げチェーン４３が掻揚げ羽根４１に接触したり引っ掛かったりすることを防ぐことができる。そしてこのような場合にも、回転ドラム２１内の廃棄物等（熱分解残渣を含む）は掻揚げチェーン４３によって確実に撹拌され、また、回転ドラム２１の内壁面は掻揚げチェーン４３によって確実に磨かれる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、熱分解炉の回転ドラム内の被処理物は回転ドラムの回転に伴って掻揚げ羽根および掻揚げチェーンによって撹拌される。
このため、回転ドラム内の被処理物は均等に熱分解されると共に、被処理物や当該被処理物から生じた熱分解残渣が熱分解炉の回転ドラムの内壁に付着してしまうことを防ぐことができる。従って、熱分解炉では熱効率を良好に保った状態で継続的かつ安定的に被処理物を熱分解させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における熱分解炉の回転ドラムの内部を示す概略図であって、側方からの断面図を示す。
【図２】本発明の一実施の形態における熱分解炉の回転ドラムの内部を示す概略図であって、正面からの断面図を示す。
【図３】熱分解処理システムの概略構成を示す図である。
【図４】熱分解炉全体の概略構成を示す図である。
【図５】掻揚げ羽根及び掻揚げチェーンの配置関係の概略を示す図である。
【図６】掻揚げ羽根および掻揚げチェーンの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１  熱分解処理システム
３  熱分解炉
５  前処理装置
７  ガス改質器
９  ガス浄化装置
１１  造粒装置
１３  廃棄物供給装置
１５  残渣排出装置
２１  回転ドラム
２３  出口フード
２５  支持ローラ
２７  燃焼室
２９  バーナー
３１  排ガス排出部
３３  連結ガス管
４１  掻揚げ羽根
４３  掻揚げチェーン
【図１】
2004278850.tif 000003
【図２】
2004278850.tif 000004
【図３】
2004278850.tif 000005
【図４】
2004278850.tif 000006
【図５】
2004278850.tif 000007
【図６】
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