(57)【要約】【課題】ダストの含有量の少ない熱分解ガスが得られ、熱分解反応を適正に制御でき、装置全体の小型化を可能とする【解決手段】一端を有機質廃棄物などの被処理物ａの入口２１、他端を熱分解ガスｂと熱分解残留物ｃの出口２２ｂ、２２ｃとした管状炉２からなり、この管状炉２には、被処理物ａを３００〜６００℃の温度貧酸素雰囲気で熱分解する熱分解反応域３と熱分解ガス排出流路４を区画する境界として炉壁を構成する管状の多孔質隔壁６が設けられている。この管状炉２の外周側には、被処理物を前記熱分解温度に加熱するための誘導加熱手段としての誘導コイル５１が設けられている。多孔質隔壁６の内部には回転スクリュウ７からなる移動手段を配設している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を熱分解して熱分解ガスと熱分解残留物とを生成する熱分解炉において、熱分解炉本体の壁面の一部または全部を多孔質隔壁で構成したことを特徴とする熱分解炉。
【請求項２】
前記多孔質隔壁の外側に熱分解ガス排出流路を設置し、前記多孔質隔壁を通じて熱分解ガスを取り出すようにしたことを特徴とする、請求項１に記載の熱分解炉。
【請求項３】
前記多孔質隔壁が、セラミック多孔体、燒結金属多孔体、金属繊維織物、金属ネットおよび金属ネット積層体の１種または２種以上の組み合わせから形成されたものである請求項１または２に記載の熱分解炉。
【請求項４】
前記熱分解炉本体内に被処理物の移動手段を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の熱分解炉。
【請求項５】
前記熱分解炉本体内の温度、酸素濃度、窒素濃度、水蒸気濃度などの雰囲気を前記移動手段による移動経路に沿って可変なものとした請求項４に記載の熱分解炉。
【請求項６】
前記移動手段を回転スクリュウとした請求項４または５に記載の熱分解炉。
【請求項７】
前記熱分解炉本体内の温度、酸素濃度、窒素濃度、水蒸気濃度などの雰囲気を調整するための流体を回転スクリュウのシャフト内に設けた供給路を通じて供給するものとした請求項６に記載の熱分解炉。
【請求項８】
前記雰囲気調整用流体が、窒素ガス、酸素ガス、空気、水蒸気、水の１種または２種以上の組み合わせであって、温度調整用流体がそれら流体を加熱したものである請求項７に記載の熱分解炉。
【請求項９】
熱分解炉本体外部に配設した誘導加熱手段によって炉本体または炉本体と熱分解ガス排出流路を加熱するようにした請求項１〜８にいずれかに記載の熱分解炉。
【請求項１０】
前記誘導加熱手段と炉本体または熱分解ガス排出流路との間に、その誘導加熱手段によって加熱される加熱媒体を配置し、その加熱媒体からの輻射、熱伝導によって炉本体または炉本体と熱分解ガス排出流路を加熱するようにした請求項９に記載の熱分解炉。
【請求項１１】
前記移動手段の移動方向が水平方向に対して３０°までの角度で下向きに設定されている請求項４〜１０にいずれかに記載の熱分解炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機質廃棄物を熱分解する処理システムの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物中の有機物を熱分解するシステムとして、図３に例示するような廃棄物熱処理装置が知られている。（特許文献１を参照のこと）
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６４−４９８１６号公報：特許請求の範囲、図１、実施例（第５頁右下欄〜第６頁左下欄）の記載。
【０００４】
この装置では、有機物を含む廃棄物ａは、酸素遮断下、３００〜６００℃で運転される熱分解ドラム反応炉１１において熱分解され、発生した熱分解ガスｂは搬出装置１２上部から取り出され、高温燃焼室１３に送られ酸素の存在下、１２００℃以上で完全燃焼するよう設定されている。熱分解ドラム反応炉１１における不揮発性残留物は搬出装置１２下部から取り出され、可燃分と不燃分とに分離回収される。
【０００５】
前記高温燃焼室１３において発生した高温の排ガスは、蒸気発生装置１４、除塵装置１６、排ガス浄化装置１７、煙突１８を経て大気に放出される。そして、蒸気発生装置１４で得られる高圧蒸気はタービン発電機１５の動力源として供給される。かくして、前記有機物を含む廃棄物ａに有する潜在的熱エネルギーは電気エネルギーに変換される。
【０００６】
このような熱分解ドラム反応炉の実機においては、被処理物が回転するドラム内を転動しつつ熱分解を受けるので、装置の小型化が困難であるうえ、段階的に起こる熱分解反応に対応して温度など雰囲気を制御することが困難であった。また、発生する熱分解ガスには多量のダストが含まれるため排ガス系の除塵装置などの負荷が大きくなるという解決すべき問題もあった。
【０００７】
放射性廃棄物を処理する場合、このような熱分解法によって大幅な減容化が期待できるのであるが、一方、放射性核種を可能な限り小さな領域に閉じ込めておくのが望ましいという要求に対して、この熱分解ドラム反応炉では、熱分解ガスが核種を随伴して取り出されるため、対応が困難であった。
特に、樹脂廃棄物などの、人が接近できないほど放射能濃度の高い放射性廃棄物を処理する場合、装置が大型であることは遠隔保守設備に多大の費用がかかるほか、トラブルからの復旧にも著しい困難を伴いやすい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、ダストの含有量の少ない熱分解ガスが得られ、熱分解反応を適正に制御でき、装置全体の小型化を可能とする熱分解炉を提供する。特に、放射能濃度の高い樹脂廃棄物など放射性廃棄物を、核種の拡散を抑制しながら熱分解できるコンパクトな熱分解炉を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、被処理物を熱分解して熱分解ガスと熱分解残留物とを生成する熱分解炉において、熱分解炉本体の壁面の一部または全部を多孔質隔壁で構成し、この多孔質隔壁通じて前記熱分解ガスを取り出すようにしたことを特徴とする本発明の熱分解炉によって、解決することができる。この場合、好ましくは、その外側に熱分解ガス排出流路を設置する。
【００１０】
また、本発明では、前記多孔質隔壁が、セラミック多孔体、燒結金属多孔体、金属繊維織物、金属ネットおよび金属ネット積層体の１種または２種以上の組み合わせから形成されたものが好ましく、さらに前記熱分解炉本体内に被処理物の移動手段を設けたものが好ましい。さらに、前記熱分解炉本体内の温度、酸素濃度、窒素濃度、水蒸気濃度などの雰囲気を前記移動手段の移動経路に沿って可変なものとするのがよい。
【００１１】
また、本発明は、前記移動手段を回転スクリュウとすることで好ましく具体化される。この熱分解炉本体内の温度、酸素濃度、窒素濃度、水蒸気濃度などの雰囲気を調整するための流体を回転スクリュウのシャフト内に設けた供給路を通じて前記熱分解炉本体内に供給するのが好ましく、この目的の雰囲気調整用流体としては、窒素ガス、酸素ガス、空気、水蒸気、水の１種または２種以上の組み合わせであって、温度調整用流体がそれら流体を加熱したものが適用され得る。
【００１２】
また、本発明では、熱分解炉の炉本体外部に配設した誘導加熱手段によって炉本体または炉本体と熱分解ガス排出流路を加熱するのが好ましく、この誘導加熱手段と炉本体との間に、その誘導加熱手段によって加熱される加熱媒体を配置し、その加熱媒体からの輻射、熱伝導によって炉本体または熱分解ガス排出流路を加熱するようにするのが特に好ましい。
なお。前記した移動手段の移動方向が水平方向に対して３０°までの角度で下向きに設定するのも好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の熱分解炉に係る実施形態について、図１およびその部分拡大図である図２を参照しながら説明する。
この実施形態の熱分解炉は、一端を有機質廃棄物などの被処理物ａの入口２１、他端を熱分解ガスｂと熱分解残留物ｃの出口２２ｂ、２２ｃとし、熱分解ガス排出流路を外筒とした管状炉２からなり、この管状炉２の内部は、被処理物ａを３００〜６００℃の温度貧酸素雰囲気で熱分解する熱分解反応域３と熱分解ガス排出流路４を区画する境界として熱分解炉本体の壁面を構成する管状の多孔質隔壁６が設けられている。
【００１４】
そして、この管状炉２の外周側には、被処理物を前記熱分解温度に加熱するための誘導加熱手段としての誘導コイル５１が設けられている。図１では、管状炉２と誘導コイル５１との間には、その誘導コイル５１によって加熱される加熱媒体５２を環状に配置し、その加熱媒体５２からの輻射、熱伝導によって炉体を加熱するようにしている。
【００１５】
この加熱媒体５２の好ましい材質は、ステンレス鋼、炭素鋼などの電気誘導材料であるが、管状炉本体２の外周構成材として電気誘導材料を使用した場合には、この加熱媒体５２の配置を省略可能である。なお、図１で加熱媒体をわざわざ設置した理由は次のようなものである。即ち、熱分解炉本体は熱分解ガスによる腐食によって交換が必要となる場合があるので、交換範囲を極力小さくすることで、交換作業の負荷を軽減するとともに、発生する二次廃棄物を低減できるためである。
【００１６】
次に、管状炉２の内部構造を詳述する。
前記多孔質隔壁６は、熱分解反応域３で発生した熱分解ガスを熱分解残留物から分離、抽出するため、熱分解残留物に直接に接触して用いられるもので、前記熱分解温度に耐える通気性耐熱材が用いられる。その好ましい材料は、セラミック多孔体、燒結金属多孔体、金属繊維織物、金属ネットおよび金属ネット積層体などであり、これらを単独で、または２種以上を組み合わせて用いるのが好適である。
【００１７】
前記多孔質隔壁６の形状は管状の他、耐熱金属板と組み合わせてスリット状、斑点状、らせん状に構成することもできる。発生する熱分解ガスが多い場合には管状が、熱分解炉に強度が要求される場合はスリット状や斑点状が好ましい。らせん状は施工が面倒な反面、多量の熱分解ガスに対応できると同時に熱分解炉の強度を上げられる特長がある。
【００１８】
前記多孔質隔壁６の設置方向は、管状炉内に設置された被処理物の移動手段７に沿って長く設けることが望ましい。これは、管状炉内の温度と雰囲気を段階的に設定した際、各条件に応じて発生する色々な性状の分解ガスを発生部分付近で速やか排出できるからであり、これによって系を非平衡状態に保つことで分解を促進することができるからである。
【００１９】
更に、そうすることによって、分解ガスが発生部分とは別の領域に流れていって当該領域で本来期待される熱分解反応に好ましくない影響を与えることを防止するのにも役立つ。従って、被処理物の移動手段７に沿った方向に対する多孔質隔壁の延べ長さは、熱分解炉本体の全長に対し可能な限り大きい方が望ましく、好ましくは５０％以上、理想的には７０％以上が良い。
【００２０】
本発明ではこのように熱分解炉本体の壁面を多孔質隔壁６としたところに重要な点があり、熱分解で発生するガスを多孔質隔壁６を通して炉外に排出するので、熱分解炉自体がコンパクトに構成されるうえ、熱分解ガス中のダストが多孔質隔壁６でろ過されるため、その後の排ガス処理系統の負荷が小さくなる、例えば、後段に設けられる除塵装置が小型化でき、保守負荷も低減可能となるなどの格別の利点が得られるのである。
【００２１】
さらに、放射性廃棄物である廃樹脂を処理するために本発明の熱分解炉を応用すると、放射性固体物質が熱分解ガスに伴われて排出されることが抑制され、容積に小さな熱分解残留物中に大部分が残留することになるので、放射性廃棄物の処理には特に有利となる。また、本発明では、誘導加熱を採用しているので、通常の乾留炉に較べて保守管理が容易であり、放射性廃棄物の熱分解炉として、作業者のアクセスを極力抑制できるから、特に有利である。
【００２２】
さらに本発明の好ましい実施形態について説明すると、多孔質隔壁６の内部に形成される熱分解反応域３には、回転スクリュウ７からなる移動手段を配設しているのである。そして、この回転スクリュウ７によって、入口２１から送入された被処理物ａを、熱分解反応域３中を順次出口に向かって移動させながら熱分解し、発生した熱分解ガスを、周囲の多孔質隔壁６を通じて、熱分解ガス排出流路４へと抽出し熱分解ガス出口２２ｂから取り出す。一方、熱分解残留物を回転スクリュウ７によって熱分解残留物出口２２ｃへ移動し、排出するのである。
【００２３】
本発明では、好ましい移動手段として回転スクリュウが採用されるが、これに限定されることなく、例えば、押し込みプッシャー方式、バケットコンベヤ方式などの移動手段も用いられ得る。
本発明では、このように移動装置を組合せることにより、熱分解反応の均一性を高めることができ、さらに通常、炉外に設けられる移動装置が不要となってスペースなどが節約できる利点がある。
【００２４】
また、図では、この熱分解炉は略水平に設置されているが、前記移動手段の移動方向が水平方向に対して３０°までの角度で下向きになるよう、熱分解炉の設置角度を設定され得る。このように下向きにすることにより、分解残渣の排出性がよくなり、スクリューへの固着の可能性が減少するのでトラブルが低減しメンテナンスが容易になる利点が得られる。
【００２５】
次に、本発明の前記熱分解反応域３においては、最も好ましい熱分解反応が進行するよう、その雰囲気、例えば温度、酸素濃度、窒素濃度、水蒸気濃度など反応条件を前記移動手段による移動経路に沿って適宜に可変なものに設定できるよう構成されている。
【００２６】
具体的には、前記熱分解反応域３の温度、酸素濃度、窒素濃度、水蒸気濃度などの雰囲気を調整するための流体を熱分解反応域３に供給するため、回転スクリュウ７のシャフト内にそれら流体の供給路７１を設け、かつ供給路７１には適宜な間隔に複数の放出口７２を設けてあり、一方の送給口７３から所要の流体を送り込んで熱分解反応域３に分散して供給可能としている。
【００２７】
かくして、前記放出口７２の配置個数や配置場所を調整することによって得られる雰囲気を移動経路に沿って好ましく変化させることができるのである。
なお、この目的に用いられる雰囲気調整用流体としては、窒素ガス、酸素ガス、空気、水蒸気、水の１種または必要に応じて２種以上の組み合わせた流体であり、温度調整用流体とする場合には、それら流体を適宜な温度に加熱して用いればよい。
【００２８】
このように、本発明では管状熱分解炉とスクリュー式移動装置を組み合わせたので、分解炉の設置スペースをさらに節約できる。また、スクリューのシャフト内に窒素ガス、酸素ガスなど雰囲気調整用流体の供給路を設けたので、炉内の雰囲気を制御するとともに、熱分解ガスを迅速に炉外に取り出すこともでき、別途配管装置が不要となる利点も得られる。
【００２９】
さらに、本発明では、被処理物は熱分解反応域中において徐々に進行しながら、温度など適切な雰囲気中に誘導されるので、好ましい分解反応が生じるようコントロールできる。このため、分解ガスが爆発的に発生するようなトラブルも解消でき、処理の内容に応じて変化させていた複数の熱分解運転モードをこの一つの分解炉で行うことができるようになる、など多くのメリットが得られるのである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の熱分解炉は、以上説明したように構成されているので、ダストの含有量の少ない熱分解ガスが得られ、熱分解反応を適正に制御でき、装置全体の小型化を実現できる。特に、放射能濃度の高い樹脂廃棄物など放射性廃棄物の処理装置として、核種の拡散を抑制しながら熱分解できるから、安全でメンテナンスの容易な熱分解炉を提供できるという優れた効果がある。よって本発明は、従来の問題点を解消した熱分解炉として、技術的価値はきわめて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための要部断面構成図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】従来の熱分解システムのフローを示す要部ブロック図。
【符号の説明】
２  炉本体、２１  入口、２２ｂ、２２ｃ  出口、３  熱分解反応域、４  熱分解ガス排出流路、５１  誘導コイル、５２  加熱媒体、６  多孔質隔壁、ａ  被処理物、ｂ  熱分解ガス、ｃ  熱分解残留物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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