(57)【要約】【課題】廃棄物等の被処理物の炭化から分別までの工程を連続して一基の装置で実施することができ、高効率で、設備コスト及び運転コストが低く、廃棄物に混入した金属等も容易に除去することができる炭化分別装置及び廃棄物の炭化処理方法を提供する。【解決手段】炉心管２内に複数の翼片２４を配置したビーター部材２２を備えた回転レトルト炉１を有する炭化分別装置であって、回転レトルト炉１が、被処理物を炭化処理する炭化領域と、炭化処理した被処理物を、微粒化した可燃性物質の炭化処理物とそれ以外の物質とに分別する分別領域とを備える。この炭化分別装置によって、都市ゴミ等の廃棄物中の可燃物を微粒化した炭化物または活性炭化物として取り出し、混入した金属等の不燃物を効率よく除去することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉芯管内に複数の翼片を配置したビーター部材を備えた回転レトルト炉を有する炭化分別装置であって、
該回転レトルト炉が、
被処理物を炭化処理する炭化処理領域と、
前記炭化処理した被処理物を、微粒化した可燃性物質の炭化処理物とそれ以外の物質とに分別する分別領域とを備えることを特徴とする炭化分別装置。
【請求項２】
前記分別領域に、篩手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の炭化分別装置。
【請求項３】
可燃性廃棄物と不燃性廃棄物とを含む廃棄物を、回転レトルト炉の炉芯管内で、複数の翼片を配置したビーター部材とともに転動させることにより、該可燃性廃棄物を炭化処理すると同時に粉砕し、その後に微粒化した該可燃性廃棄物の炭化物と粉砕されずに残った該不燃性廃棄物とを分別することを特徴とする廃棄物の炭化処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の廃棄物の炭化処理方法であって、請求項１または２に記載の炭化分別装置を用いて実施することを特徴とする廃棄物の炭化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物等の被処理物を炭化、分別する炭化分別装置及び該装置等を利用した廃棄物の炭化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、都市ゴミ、廃木材等の廃棄物を回転レトルト炉を用いて炭化処理し、炭化物を得る技術が知られている。この回転レトルト炉は、間接熱交換型のロータリーキルン型（外熱式キルン）装置であって、略々水平に配置された炉芯管をその軸を中心にして回転可能とし、この炉芯管の外側に加熱装置を併設し、回転する炉芯管内で廃棄物を流動させて炉芯管の内壁に接触させながら、炉芯管の入口側から出口側へと移動させて炭化物を得る装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記回転レトルト炉を利用した従来の廃棄物の炭化処理方法においては、炭化効率が低く、炭化処理に長時間を要していた。また、炉芯管から処理物が大塊のまま排出されるため、回転レトルト炉の後段に粉砕設備を設置する必要があり、設備費が増大するという問題があった。さらに、廃棄物に混入した金属等の炭化されない不燃物を前記粉砕設備によって粉砕すると、不純物を炭化物から取り除くのが容易でないという問題もあった。
【０００４】
また、廃棄物の炭化、粉砕、分別にあたって、各々独立した複数の装置を設置すると、独立した装置間を接続したり、設置スぺ−スも個々に必要となるため、全体として設備コストは膨大になるとともに、装置単体のメンテナンスばかりではなく、個々の装置の接続部等のメンテナンスも必要となるため、保守のためのコスト及び運転コストも増大するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来の廃棄物の炭化処理方法における問題点に鑑みてなされたものであって、炭化効率が高く、短時間で炭化処理を行うことができ、設備コストが低く、廃棄物に混入した金属等についても容易に除去することのできる廃棄物の炭化処理方法を提供し、さらに、廃棄物等の被処理物の炭化から分別までの工程を連続して一基の装置で実施することができ、高効率で、設備コスト及び運転コストが低く、廃棄物に混入した金属等も容易に除去することができる炭化分別装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、炉芯管内に複数の翼片を配置したビーター部材を備えた回転レトルト炉を有する炭化分別装置であって、該回転レトルト炉が、被処理物を炭化処理する炭化処理領域と、前記炭化処理した被処理物を、微粒化した可燃性物質の炭化処理物とそれ以外の物質とに分別する分別領域とを備えることを特徴とする。
【０００７】
そして、請求項１に記載の発明によれば、被処理物を回転レトルト炉の炉芯管内で、複数の翼片を配置したビーター部材とともに転動させることにより、ビーター部材を介して炉芯管の外側からの熱が被処理物に伝導され、ビーター部材の翼片と炉芯管の内壁とで囲繞された空間内で被処理物を高温状態にすることができるため、熱処理効率が上昇し、全体の処理時間が短縮される。また、被処理物が熱処理されると同時に、ビーター部材により打撃及び攪拌混合されるため、熱処理によって脆くなった被処理物が粉砕される。粉砕された被処理物は、回転レトルト炉の分別領域において、微粒化した可燃性物質の炭化物とそれ以外の物質とに分別されるため、回転レトルト炉の後の工程で、粉砕工程、及び振動篩、風選、磁選等の分別工程を省略することができる。これによって、一基の装置で炭化、粉砕、分別が可能な炭化分別装置を提供することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の炭化分別装置において、前記分別領域に、篩手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、目的物である微粒化した可燃性物質の炭化物と異物とを効果的に分別することができる。さらに、目的物の粒子径に応じて篩目の大きさを変えることが好ましく、目的物の粒度が複数であれば、異なる大きさの篩目を複数設けるとよい。これによって、不燃性物質、あるいは炭化が十分でなく脆弱化しなかった粗大な可燃性物質（異物）は、回転レトルト炉の排出口から排出される。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、廃棄物の炭化処理方法であって、可燃性廃棄物と不燃性廃棄物とを含む廃棄物を、回転レトルト炉の炉芯管内で、複数の翼片を配置したビーター部材とともに転動させることにより、該可燃性廃棄物を炭化処理すると同時に粉砕し、その後に微粒化した該可燃性廃棄物の炭化物と粉砕されずに残った該不燃性廃棄物とを分別することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、回転レトルト炉の炉心管内で、複数の翼片を配置したビーター部材とともに廃棄物が転動することにより、ビーター部材を介して炉心管の外側からの熱が廃棄物に伝導されるとともに、ビーター部材の翼片と炉心管の内壁とで囲繞された空間内で廃棄物を蒸し焼き状態にすることができるため、可燃性廃棄物の炭化効率が上昇し、炭化処理時間が短縮される。また、可燃性廃棄物が炭化されると同時に、ビーター部材により打撃及び攪拌混合されるため、炭化によって脆くなった可燃性廃棄物の炭化物が粉砕され、回転レトルト炉での炭化処理後の粉砕工程を省略することができる。一方、廃棄物に混入した金属、陶磁器、ガラス屑、コンクリート等の炭化されない不燃性廃棄物は、炉心管内で粉砕されにくいため、回転レトルト炉の後の工程で振動篩、風選または磁選により容易に取り除くことができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の廃棄物の炭化処理方法であって、請求項１または２に記載の炭化分別装置を用いて実施することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、炭化処理領域において、廃棄物が熱処理されると同時に、ビーター部材により打撃及び攪拌混合されるため、熱処理によって脆くなった廃棄物が粉砕される。ここで、粉砕されるものは炭化処理によって脆弱化した紙ごみ、木材、廃プラスチック等の可燃性廃棄物であり、金属、陶磁器、ガラス屑、コンクリート等の不燃性廃棄物は粉砕されにくい。すなわち、回転レトルト炉の炭化領域においては、微粒化した可燃性廃棄物の熱処理物と、微粒化されない不燃性廃棄物の熱処理物が混在することになる。そして、分別領域において微粒化された可燃性廃棄物と、粉砕されない、あるいは粉砕されにくい不燃性廃棄物とに分別される。これによって、回転レトルト炉の後の工程で振動篩、風選、磁選等の分別工程を省略することができ、一基の装置で廃棄物の炭化、分別が可能となる。さらに、炭化処理を介して鉄や非鉄金属を非酸化物として回収することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる炭化分別装置及び廃棄物の炭化処理方法の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
本発明者らは、効率が高く、設備コスト及び運転コストが低く、廃棄物に混入した金属等も容易に除去することができる廃棄物の炭化処理方法、及び一基の装置で連続して炭化から分別までの工程を実施することのできる廃棄物の炭化分別装置について鋭意研究を重ねた結果、回転レトルト炉に炭化領域と分別領域を設け、廃棄物を回転レトルト炉の炉芯管内で、複数の翼片を配置したビーター部材とともに転動させることにより、上記問題を解決することができることを見い出した。
【００１６】
このビーター部材を用いた回転レトルト炉は、特許第１６２９６２３号、特許第１６３４０９４号、特許第１６３０９２２号、特許第１６３０９２３号、特許第１７３９５２２号、特許第３０７３７１７号として特許されている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、この回転レトルト炉１は、円筒状の炉芯管２と、保温部３と、ヒーター５（５Ａ、５Ｂ）等で構成される。炉芯管２を、その軸芯を中心として減速回転させるため、炉芯管２のフランジ６の片側に設けられたスプロケット１６と、モータ１７側のスプロケット１８とがチェーン１９とを介して噛合する。
【００１８】
炉芯管２の前部入口側（図１中左側）には、ホッパ１０と、案内羽根９とが配置される。案内羽根９は、軸９ａ、スプロケット１１、チェーン１４、スプロケット１３を介してモータ１２によって回転する。
【００１９】
一方、炉芯管２の後端部は、被処理物取出室４０内に挿入されて開放されている。炉芯管２の軸線は、入口側から出口側に傾斜し、炉芯管２内に挿入されるビーター部材２２が炉芯管２の外に出るのを防止するため、十字形の枠体２０がストッパとして開口部より若干内側に固定される。
【００２０】
炉芯管２の内部には、図３に示すような複数のビーター部材２２が挿入される。このビーター部材２２は、炉芯管２の軸長に略々等しい内部空間に収容され、中心軸部２３より放射状に翼片２４が等間隔に、例えば３本植設されるか、一体形成され、かつ、所定の軸長Ｌを有する単体からなる。この軸長Ｌは一定でもよく、互いに異なるようにしてもよい。
【００２１】
ビーター部材２２は、図２に示す矢視方向に炉芯管２が回転するとき、ビーター部材２２の３枚の翼片２４のうち２枚の翼片２４の端面が炉芯管２の底内面に当接し、残りの１枚の翼片２４は、炉芯管２の内部空間に直立状態にある。そして、炉芯管２の回転に伴い、炉芯管２の内底面に接している２枚の翼片２４も付随して回転し、内部空間に直立している１枚の翼片２４は自重により回転方向に倒れるとともに、他の２枚の翼片２４のうち１枚が内面から離れて内部空間に直立する。倒れた翼片２４が炉芯管２の内面に当接するとき、被処理物を打撃し、脆くなった炭化物を粉砕する。
【００２２】
炭化処理領域には、２基のヒーター５Ａ、５Ｂが配置され、ヒーター５Ａは乾燥処理温度を、ヒーター５Ｂは炭化処理温度を各々独立して制御できる。各々の適正温度は、乾燥処理温度が５０〜３００℃、炭化処理温度が２５０℃〜７５０℃である。また、各領域の滞留時間は、被処理物の水分量、大きさ等の状態、及び処理温度によって大きく異なるが、乾燥領域が３〜３０分、炭化領域が１〜２０分とすることが好ましい。
【００２３】
分別領域に設ける篩装置の篩目は、目的物の粒径に応じて適宜選択できるが、１〜３０ｍｍの範囲で選択することが好ましい。１ｍｍ未満では目詰まりしやすく、分別効率が悪くなる。逆に、３０ｍｍより大きいと、篩目を通過して目的物に混入する不燃物が多くなり好ましくない。また、分別領域での滞留時間は、３〜３０分が好ましい。
【００２４】
次に、上記構成を有する炭化分別装置を用いた廃棄物の処理方法について説明する。尚、本発明にかかる炭化分別装置による処理に適する廃棄物は、一般家庭や事務所等で発生する都市ゴミ、建設現場等で発生する建設廃材、電器店等で回収される廃家電や廃基板、下水処理場で発生する下水汚泥等の可燃物と不燃物が混在した廃棄物である。
【００２５】
発生現場等から受け入れた廃棄物を、解砕機で解砕して廃棄物をホッパ１０に投入する。炉芯管２を２〜３０ｒｐｍ程度の速度で、０．５〜８°程度の傾斜角で回転させるとともに、ヒーター５により炉芯管２を間接的に加熱し、炉芯管２内の温度を、先に示したように、５０〜７５０℃程度に維持する。発生したガスは、２次燃焼炉で８５０℃以上で２秒以上燃焼させる。
【００２６】
モータ１２を回転駆動することにより、スプロケット１８、チェーン１９、スプロケット１６及び軸９ａを介して案内羽根９を回転させ、廃棄物をホッパ１０から炉芯管２へ供給する。尚、供給量は、充填率１〜２５％程度である。廃棄物は、炉芯管２内において、ビーター部材２２とともに転動し、炉芯管２内で流動しながら炉芯管２の内壁に接触し、炉芯管２の入口側から出口側へと移動して乾燥、炭化処理されて炭化物となる。
【００２７】
この方法では、ビーター部材２２がヒーター５からの熱を効率よく廃棄物に伝えるとともに、ビーター部材２２の翼片２４と炉芯管２の内壁とで囲続された空間内で廃棄物を蒸し焼き状態にすることができて熱効率が上昇し、さらに粉砕による反応性の向上により廃棄物の処理効率が上昇し、全体の処理時間を短縮することができる。
【００２８】
また、廃棄物が炉芯管２内で乾燥・炭化処理されると同時に、ビーター部材２２によって打撃、攪拌、混合され、熱の影響によって脆くなった廃棄物が粉砕されるため、回転レトルト炉の後の粉砕工程を省略することができる。尚、廃棄物に金属等の不燃物が混入している場合でも、炉芯管２内で不燃物が粉砕されることはなく、分別領域に導かれる。そして、分別領域において、炭化物の微粉は、篩３１を通過してマントル４２に落下する。ビータ部材２２の転動による振動によって目詰まりを防止し、かつ、不燃物への微粒分の付着を抑えることができる。篩３１を通過しない不燃物は、炉芯管２の末端から不燃物取出室４０に排出される。マントル４２に落下した炭化物の微粒分は、ロータリーバルブ４３より排出される。
【００２９】
次に、本発明にかかる廃棄物の炭化分別装置の試験例について説明する。
【００３０】
本発明にかかる廃棄物の炭化分別装置の実施例１として、直径５７０ｍｍ、長さ７０００ｍｍの炉芯管２を用い、図３に示すような形状で、Ｌ＝１４００ｍｍ、Ｈ＝２３０ｍｍ、ｔ＝３０ｍｍのビーター部材２２を４個用いて、炭化領域２０００ｍｍ、分別領域２０００ｍｍを作成した。また、実施例２として、上記と同様の炉芯管２と、ビーター部材２２を４個用い、篩３１を備えずに分別領域を設けない場合を実施例２とした。一方、比較例１として、上記と同様、直径５７０ｍｍ、長さ７０００ｍｍの炉芯管２を用い、ビーター部材を炉芯管２内に配置しないで廃棄物を炭化処理し、その後、ロッドミルで粉砕し、振動篩に掛けた。表１に試験結果を示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
同表より明らかなように、比較例１に対して、実施例１及び実施例２については、処理能力（効率）が大幅に上昇し、処理時間が短縮されることがわかる。
【００３３】
次に、本発明にかかる炭化分別装置のもう一つの実施例について、図４を参照しながら説明する。すなわち、前記炭化処理方法及び炭化分別装置において、スチームを吹き込むことにより活性炭化を行う方法及び装置について説明する。尚、本実施例において、図１乃至図３に示した上記実施例と同様の構成要素については、同一の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００３４】
本実施例においても、ビーター部材２２を挿入した回転レトルト炉１を使用し、この回転レトルト炉１は、円筒状の炉芯管２と、保温部３と、ヒーター５等で構成され、炉芯管２を、その軸芯を中心として減速回転させるため、スプロケット１６と、モータ１７と、スプロケット１８と、チェーン１９とが配置される。
【００３５】
炉芯管２の前部入口側には、ホッパ１０と、案内羽根９とが配置され、案内羽根９は、軸９ａ、スプロケット１１、チェーン１４、スプロケット１３を介してモータ１２によって回転する。また、炉芯管２の後端部は、被処理物取出室４０内に挿入されて開放され、ビーター部材２２が炉芯管２の外に出るのを防止し、スチーム吹き込み管４１を炉芯管２内に入れるため、十字形の枠体２０がストッパとして開口部より若干内側に固定される。
【００３６】
炉芯管２の内部には、図３に示すような複数のビーター部材２２が挿入される。また、図４に示すように、炭化領域には、３基のヒーター５Ａ〜５Ｃが配置され、ヒーター５Ａは乾燥処理温度を、ヒーター５Ｂは炭化処理温度を、ヒーター５Ｃは活性炭化処理温度（賦活処理温度）を各々独立して制御できる。各々の適正温度は、乾燥処理温度が５０〜３００℃、炭化処理温度が２５０℃〜７５０℃、活性炭化処理温度が７００℃〜１０００℃である。また、各領域の滞留時間は、乾燥領域が３〜３０分、炭化領域が１〜５０分、活性炭化領域が５〜１２０分とすることが好ましい。分別領域には、篩３１が設けられる。
【００３７】
スチーム吹き込み管４１は、出口側より炉芯管２内に挿入され、ビーター部材２２との接触を防ぐため、出口より若干内側に設置された十字形の枠体２０より外側に導入される。但し、別の実施の形態として、廃棄物投入側からスチームを吹き込むことも可能である。
【００３８】
次に、上記構成を有する炭化分別装置を用いた廃棄物の処理方法について説明する。
【００３９】
発生現場等から受け入れた都市ゴミ等の廃棄物を、解砕機で解砕して廃棄物をホッパ１０に投入した後、炉芯管２を２〜３０ｒｐｍ程度の速度で、０．５〜８°程度の傾斜角で回転させ、炉芯管２を間接的に加熱し、炉芯管２内の温度を、先に示したように、５０〜１０００℃程度に維持する。
【００４０】
モータ１２を回転駆動することにより、案内羽根９を回転させ、廃棄物をホッパ１０から炉芯管２へ供給する。供給量は、充填率３〜２５％程度であり、炉内の水蒸気分圧が０．０５〜０．４になるように水蒸気をスチーム吹き込み管４１より吹き込むと、廃棄物は、炉芯管２内において、ビーター部材２２とともに転動し、炉芯管２内で流動しながら炉芯管２の内壁に接触し、炉芯管２の入口側から出口側へと移動して乾燥、炭化、活性炭化し、活性炭化物となる。
【００４１】
この方法では、ビーター部材２２がヒーター５からの熱を効率よく廃棄物に伝えるとともに、ビーター部材２２の翼片２４と炉芯管２の内壁とで囲繞された空間内で廃棄物を蒸し焼き状態にすることができて熱効率が上昇し、さらに粉砕による反応性の向上により廃棄物の処理効率が上昇し、全体の処理時間を短縮することができる。また、廃棄物が炉芯管２内で乾燥、炭化、活性炭化（賦活）されると同時に、ビーター部材２２によって打撃、攪拌、混合され、炭化によって脆くなった廃棄物が粉砕されるため、回転レトルト炉の後の粉砕工程を省略することができる。廃棄物に混入した金属等の不燃物は、炉芯管２内で粉砕されにくく、分別領域において容易に分別することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、炭化効率が高く、短時間で炭化処理を行うことができ、設備コスト及び運転コストが低く、廃棄物に混入した金属等についても容易に除去することのできる廃棄物の炭化処理方法、及び廃棄物等の被処理物の炭化から分別までの工程を連続して一基の装置で実施することができ、高効率で、設備コスト及び運転コストが低く、廃棄物に混入した金属等も容易に除去することができる炭化分別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる炭化分別装置の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の炭化分別装置を示す横断面図である。
【図３】本発明にかかる炭化分別装置の回転レトルト炉のビーター部材の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明にかかる炭化分別装置の他の実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　回転レトルト炉
２　　　　　　炉芯管
３　　　　　　保温部
５Ａ　　　　乾燥用ヒーター
５Ｂ　　　　炭化用ヒーター
５Ｃ　　　　活性炭化（賦活）用ヒーター
６　　　フランジ
９　　　　　　案内羽根
９ａ　　軸
１０　　　　ホッパ
１１　　　　スプロケット
１２　　モータ
１３　　　　スプロケット
１４　　チェーン
１６　　スプロケット
１７　　モータ
１８　　スプロケット
１９　　チェーン
２０　　十字形の枠体
２２　　ビーター部材
２３　　中心軸部
２４　　翼片
３１　　　　篩
４０　　不燃物取出室
４１　　スチーム吹き込み管
４２　　マントル
４３　　ロータリーバルブ
４４　　マントル
【図１】
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【図２】
2004043708.tif 000005
【図３】
2004043708.tif 000006
【図４】
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