(57)【要約】【課題】熱分解固形物を冷却する間接水冷式冷却装置や、流動層分別塔への搬送装置等の大型機器類の数を低減し、システムのコンパクト化を可能にする。【解決手段】廃棄物を熱分解する熱分解ドラム１の排出室２に排出された熱分解固形物は、熱分解カーボン粉等の燃焼性成分が自然着火しない程度の温度に冷却する必要がある。そのため本発明では、後段の流動層分別塔５で使用する流動砂を、排出室２の熱分解固形物に予め混入するようにした。低温の流動砂と高温の熱分解固形物を直接混合することで熱分解固形物が冷却されるため、流動層分別塔５に送給するまでに必要だった従来の冷却装置や搬送装置等の大型機器類を削減でき、廃棄物処理設備のコンパクト化が実現できる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を熱分解する熱分解設備から排出された熱分解固形物中の熱分解カーボン粉を流動層分別設備で風力分別するために、前記熱分解固形物を冷却する廃棄物熱分解固形物の冷却方法において、前記熱分解固形物を前記流動層分別設備に送給する前に、前記流動層分別設備で用いる流動砂を前記熱分解固形物に予め混入し、該流動砂と該熱分解固形物との温度差によって該熱分解固形物を冷却することを特徴とする廃棄物熱分解固形物の冷却方法。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却方法において、前記流動層分別設備から排出された流動砂を循環させ、前記流動層分別設備に送給する前の熱分解固形物に再び混入することを特徴とする廃棄物熱分解固形物の冷却方法。
【請求項３】
廃棄物を熱分解して熱分解ガスおよび熱分解固形物を排出する熱分解設備と、該熱分解設備から送給された熱分解固形物を流動砂および流動空気を用いて風力分別し、該熱分解固形物に含まれる熱分解カーボン粉を分別する流動層分別設備と、該流動層分別設備から排出される流動砂を再び前記流動層分別設備へ循環させる流動砂循環設備とを備え、前記流動層分別設備の前段で、前記熱分解設備から排出された熱分解固形物に、前記流動層分別設備から循環する流動砂を予め供給する流動砂供給手段を備えたことを特徴とする廃棄物処理システム。
【請求項４】
請求項３に記載の廃棄物処理システムにおいて、前記流動層分別設備に供給する流動空気を予め冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする廃棄物処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物熱分解固形物の冷却方法および廃棄物処理システムに係り、特に、廃棄物の熱分解固形物を冷却し、該熱分解固形物中の熱分解カーボン粉等の燃焼性微粒子を、流動砂を用いて風力分別するために好適な熱分解固形物の冷却技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物処理システムでは、廃棄物をキルン式熱分解炉等の熱分解設備で高温の加熱空気によって間接加熱して熱分解ガスと熱分解固形物とに熱分解し、熱分解ガスは熱源として利用すると共に、熱分解固形物はさらに分別装置で熱分解カーボン粉等の燃焼性成分と、鉄・アルミ等の金属類およびガレキなどに分別し、熱分解カーボン粉は燃料として利用し、金属類は有価物として回収し、ガレキなどは微粉砕して溶融するなどの処理を実施している。
【０００３】
上記廃棄物処理システムに用いられる分別装置では、熱分解設備から排出された熱分解固形物を、砂（以下、流動砂ともいう）および流動空気を用いて風力分別し、該熱分解固形物に含まれる熱分解カーボン粉等の燃焼性微粒子を取り出す流動層分別設備が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
熱分解設備から排出される熱分解固形物は、例えば４５０℃程度の高温であり、そのままでは後段の機器類での取り扱いが困難であり、また、熱分解固形物に含まれる熱分解カーボン粉等の燃焼性成分が、自然着火しない程度の温度（例えば８０℃）まで冷却する必要がある。
【０００５】
そのため、都市ごみ等の大量の廃棄物を効率的に処理するためには、間接水冷式の冷却スクリューを複数段に備えたり、あるいは横型回転ドラム式冷却装置などの大型冷却装置と、この冷却装置を収容するための大規模な工場棟が必要であった。また、後段の流動層分別設備の規模（例えば高さ約３０ｍ）に合わせて、所定の高所まで熱分解固形物を搬送するコンベア等の大掛かりな搬送設備が必要であった。
【０００６】
本発明の課題は、廃棄物処理システムの熱分解設備と流動層分別設備との間に設置される大型間接水冷式冷却装置や搬送設備などの機器点数を減らし、廃棄物処理システムのコンパクト化を図ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、廃棄物を熱分解する熱分解設備から排出された熱分解固形物中の熱分解カーボン粉を流動層分別設備で風力分別するために、前記熱分解固形物を冷却する廃棄物熱分解固形物の冷却方法において、前記熱分解固形物を前記流動層分別設備に送給する前に、前記流動層分別設備で用いる流動砂を前記熱分解固形物に予め混入し、該流動砂と該熱分解固形物との温度差によって該熱分解固形物を冷却することを特徴とする廃棄物熱分解固形物の冷却方法によって解決される。
【０００８】
また、本発明の廃棄物処理システムは、廃棄物を熱分解して熱分解ガスおよび熱分解固形物を排出する熱分解設備と、該熱分解設備から送給された熱分解固形物を流動砂および流動空気を用いて風力分別し、該熱分解固形物に含まれる熱分解カーボン粉を分別する流動層分別設備と、該流動層分別設備から排出される流動砂を再び前記流動層分別設備へ循環させる流動砂循環設備とを備え、前記流動層分別設備の前段で、前記熱分解設備から排出された熱分解固形物に、前記流動層分別設備から循環する流動砂を予め供給する流動砂供給手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の冷却方法や廃棄物処理システムによれば、熱分解設備から排出された高温の熱分解固形物に低温の流動砂を予め混入するので、熱分解固形物が流動砂によって冷却される。本発明者らの試算によれば、熱分解固形物（約４５０℃）に低温の流動砂（約５０℃）を混合したところ、混合物の温度が約９０℃に降温することが判明した。
【００１０】
そのため、熱分解設備と流動層分別設備との間に従来必要であった間接水冷式冷却ドラムや冷却スクリュー等の冷却設備、および熱分解固形物の搬送設備などの大規模な設備の省略や機器点数の低減が可能となる。
【００１１】
また、前記流動層分別設備から排出された流動砂を循環させ、前記流動層分別設備に送給する前の熱分解固形物に再び混入することにより、新たな冷却材料を用いずに、少なくとも流動層分別設備内の温度（例えば８０℃）以下の低温流動砂をそのまま利用できる。
【００１２】
また、熱分解固形物に予め混入する流動砂の温度や量を任意に調節することにより、流動層分別設備に送給する熱分解固形物を任意の温度に冷却可能である。また、前記流動層分別設備に供給する流動空気を、予め冷却することにより、流動層分別設備内および流動砂の温度を任意に調節することが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の概要は、廃棄物を熱分解する熱分解ドラム１の排出室２に排出された高温の熱分解固形物を冷却するために、後段の流動層分別塔５から排出された低温の流動砂を、流動層分別塔５へ送給する前の熱分解固形物に予め混入するようにしたものである。
【００１４】
このように、高温の熱分解固形物（例えば約４５０℃）と低温の流動砂（例えば約６０℃）とを直接混合することで、熱分解固形物が冷却され、熱分解固形物中の燃焼性成分が自然着火しない程度（例えば約８０℃）に温度降下させることができる。そのため、熱分解固形物を流動層分別塔５に送給するまでに必要だった従来の冷却装置や搬送装置等の大型機器類を削減できる。
【００１５】
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態を説明する。廃棄物は図示しない破砕機で適当な大きさに破砕された後、熱分解ドラム１に投入され、４５０〜６００℃の高温空気で間接的に加熱され、熱分解ガスと熱分解固形物とに熱分解し、熱分解固形物排出室２に排出される。熱分解ガスは熱分解固形物排出室２から取り出されて熱源等に利用される。
【００１６】
一方、熱分解固形物排出室２に排出された熱分解固形物は約４５０℃の高温であり、このままでは後段での取り扱いが容易でなく、また、熱分解カーボン粉等の燃焼性成分を多量に含むため、大気中では自然着火の恐れもある。
【００１７】
そこで、自然着火しない程度の温度（例えば８０℃）に冷却した後、流動層分別塔５に送給される。流動層分別塔５では、熱分解固形物と流動砂とが、噴出する流動空気によって混合し流動して、軽量の熱分解カーボン粉等の燃焼性微粒子を風力分別し、金属やガレキ等の不燃焼性成分と分別する。
【００１８】
本実施形態は、流動層分別塔５に用いた低温の流動砂を循環させ、熱分解固形物排出室２に排出された熱分解固形物に予め混入し、低温の砂を混ぜ合わせることによって熱分解固形物を冷却し温度降下を促進させたものである。
【００１９】
さらに、流動層分別塔５へ供給する流動空気を、必要に応じて熱交換器３で予め所定温度に冷却することにより、流動層分別塔５内の温度を任意に制御できる。また、図示はしていないが、予め熱分解固形物に混入する流動砂を冷却する冷却装置を設け、流動砂の温度や混入量を調節することにより、熱分解固形物を任意の温度に冷却可能である。
【００２０】
本発明者らの試算によれば、熱分解固形物排出室２の冷却用流動砂供給口２ａに、約５０℃の流動砂を供給して約４５０℃の熱分解固形物と混合したところ、熱分解固形物排出室の出口部２ｂでは、熱分解固形物および冷却用流動砂との混合物の温度が約９０℃に降温されることが判明した。さらに、流動層分別塔５へ供給する流動空気を約３７℃に調節することにより、流動層分別塔５内では約８０℃、流動層分別塔出口６では約６０℃となることが判明した。
【００２１】
したがって、冷却用流動砂の温度と量を任意に調節することにより、流動層分別塔５に送給する熱分解固形物および冷却用流動砂の混合物の温度を任意に調節することができる。また、熱分解固形物排出室２と流動層分別塔５の間に設置される冷却スクリュー４等の冷却装置も、冷却性能や規模を任意に設定可能となり、小型化あるいは省略が可能となる。
【００２２】
しかも、この冷却用流動砂は、流動層分別塔５内の流動砂を循環させればよいので、新たな冷却材料を使用せず、一方、従来の大規模な冷却装置や搬送設備を省略できるため、システム構成が簡素となりコストも低減する。
【００２３】
以下、本実施形態を採用した廃棄物処理システムについてさらに説明する。流動層分別塔５で分別された金属やガレキ等の不燃焼性の熱分解固形物は、回転ふるい７で、流動砂と金属類を含む固形物（ミックスメタルともいう）と粉塵とに選別される。流動砂は砂循環コンベアで運搬され、切替ダンパ９によって、熱分解固形物排出室２へ再度循環させる冷却用の流動砂と、循環量を調整するために砂調整槽１０へ送られる砂とに適宜切り替えられる。
【００２４】
ミックスメタルは搬送コンベア１１によってミックスメタルヤード１２へ搬送され、車等で運搬排出される。また、回転ふるい７およびミックスメタルヤード１２で生じた粉塵は、バグフィルタ１３などで除去する。
【００２５】
一方、流動層分別塔５で分別された熱分解カーボン粉は、サイクロン１４でダストを除去し、熱分解カーボン粉搬送コンベア１５によってカーボンホッパ１６へ搬送され、燃料として利用される。サイクロン１４で除去されたダストはバグフィルタ１７で除去される。
【００２６】
次に、図２を参照して、流動層分別によって熱分解カーボン粉と金属等の不燃性固形物とを分別する参考例と、本発明の実施形態における流動砂の循環構成とを比較説明する。図２は廃棄物処理システムにおける従来の熱分解固形物の冷却および分別の一例を示す構成図である。
【００２７】
熱分解ドラム１から排出室２へ排出された高温（例えば約４５０℃）の熱分解固形物は、燃焼性成分が自然着火しない温度（例えば約８０℃）に冷却するために、間接水冷式の冷却スクリュー５１ａ、５１ｂや、あるいは横型回転ドラム式の冷却装置などで冷却され、熱分解固形物搬送コンベア５２により搬送されて流動層分別塔５４へ送給される。
【００２８】
この際、大規模な冷却装置が必要となる。一例として、１段階の冷却では長大になりすぎ広大な設置平面積を必要とするため、一般的に、装置を複数段に分けて上下に立体的に設置する。これにより、設置平面積を節約するとともに重力を利用した効率的な被冷却物の搬送を行なうが、それでも複数の大規模な冷却装置を設置することになる。
【００２９】
さらに、都市ごみ等の大量の廃棄物を効率的に処理する必要から、流動層分別塔には一定規模（例えば高さ約３０ｍ）が必要であり、そのため、冷却した熱分解固形物を再び高所に持ち上げるための搬送設備（図２の熱分解固形物搬送コンベア５２等）などが必要となる。
【００３０】
図１の実施形態によれば、熱分解固形物に低温の流動砂を予め混入することにより熱分解固形物が冷却されるため、図２の参考例における大規模な冷却装置（冷却スクリュー５１ａ、５１ｂ）が不用であり、大型の搬送設備（熱分解固形物搬送コンベア５２）を省略できるという極めて大きな効果がある。
【００３１】
なお、図２の参考例の廃棄物処理をさらに説明すると、熱分解固形物搬送コンベア５２で高所に搬送された熱分解固形物は、ダンパ５３で金属類を粗選りして除いた後、流動層分別塔５４へ送給され、送風機５５からの流動空気によって、熱分解カーボン粉等の燃焼性成分と、不燃性固形物および流動砂とに分別される。
【００３２】
不燃性固形物および流動砂は、排出装置５６を経て砂分離機５７で不燃性固形物と流動砂とに分離する。分離した流動砂は砂搬送コンベア５９でダンパ６０へ搬送され、一部は流動層分別塔５４へ循環供給され、その他は砂調整槽６１へ送給される。調整用の流動砂は必要量に応じて循環路へ供給される。
【００３３】
なお、流動層分別塔５５で分別された熱分解カーボン粉等の燃焼性成分は、燃料として有効利用される。また、砂分離機５７では磁選機５８で不燃性固形物中の鉄系金属を、ガレキ等の不燃性固形物から選別除去する。ガレキ等の不燃性固形物は、さらに微粉砕した後、熱分解カーボン粉とともに燃焼溶融して溶融スラグにするなどの処理が行なわれる。これらの処理については図１とほぼ同様であるので、本参考例では図示および説明を省略した。
【００３４】
【発明の効果】
上述のとおり、本発明によれば、廃棄物を熱分解した高温の熱分解固形物に、流動層分別設備で使用する低温の流動砂を予め混入して、熱分解固形物中の燃焼性成分が自然着火しない程度の温度に直接冷却するため、従来必要であった、間接水冷式冷却設備や搬送設備などの大型設備の機器点数を削減でき、その結果、廃棄物処理設備のコンパクト化とコスト低減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す構成図。
【図２】熱分解固形物冷却・分別設備の一参考例を示す構成図。
【符号の説明】
１　熱分解ドラム
２　熱分解固形物排出室
２ａ　冷却用流動砂供給口
２ｂ　出口部
３　流動空気冷却用熱交換器
４　冷却スクリュー
５　流動層分別塔
６　流動層分別塔出口
７　回転ふるい
８　砂循環コンベア
９　切替ダンパ
１０　砂調整槽
【図１】
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【図２】
2004057860.tif 000004