(57)【要約】【課題】熱分解装置の熱分解炉内の加熱効率を向上し得るようにすると共に、周辺の低温度環境や同時に処理する被処理物が比較的多い場合にでも運転開始可能時間を短縮して処理能力の低下を防止し得る熱分解処理方法および熱分解処理装置を提供すること。【解決手段】熱分解処理装２０は、被処理物２１を所定の温度にまで加熱する熱分解炉２８と、この熱分解炉２８により被処理物２１が熱分解されて生成された熱分解ガスｇ１１を所定の温度にまで加熱して改質ガスｇ１を生成するガス改質器２５と、このガス改質器２５により生成された改質ガスｇ１２を浄化して浄化ガスｇ１３に生成するガス浄化装置２６と、熱分解炉２８にて生成される熱分解ガスｇ１１の有機化合物成分を検知して、この検知した成分が所定の管理レベル値を越えている場合に、空気等の酸化剤ｘおよび重合禁止剤ｙの少なくとも一方を熱分解炉２８に供給することができるように設けたガスモニタ３１とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を熱分解炉内に供給するステップと、
熱分解炉内で被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するステップと、
この熱分解ガスをガス改質器側での熱分解作用により、高有機成分を含む改質ガスを生成するステップと、
この生成された改質ガスをガス浄化装置側にて浄化ガスを生成するステップと、
熱分解炉側にて生成された熱分解ガスの成分を検知して有機化合物の量が所定の管理レベル値を越えている場合に、空気等の酸化剤および有機化合物の重合反応を抑制する重合禁止剤の少なくとも一方を熱分解炉内へ供給するステップとを具備することを特徴とする熱分解処理方法。
【請求項２】
重合禁止剤を熱分解炉内に供給するステップは、
熱分解炉内面に重合禁止剤を予め塗布または付着させることにより、被処理物が熱分解中に熱分解炉内面に付着させるように供給することを特徴とする請求項１記載の熱分解処理方法。
【請求項３】
酸化剤を熱分解炉内に供給するステップは、
熱分解炉から供給される熱分解ガスのエチレン成分を検知し、所定の管理レベル値のエチレン成分量を越えている場合に、酸化剤を増加して供給するステップであることを特徴とする請求項１記載の熱分解処理方法。
【請求項４】
重合禁止剤を増加して熱分解炉内に供給するステップは、
熱分解炉から供給される熱分解ガスのエチレン成分を検知し、所定の管理レベル値のエチレン成分量を越えている場合に、重合禁止剤を増加して供給するステップであることを特徴とする請求項１記載の熱分解処理方法。
【請求項５】
被処理物を所定の温度にまで加熱する熱分解炉と、
この熱分解炉により被処理物が熱分解されて生成された熱分解ガスを所定の温度にまで加熱して改質ガスを生成するガス改質器と、
このガス改質器により生成された改質ガスを浄化して浄化ガスに生成するガス浄化装置と、
熱分解炉にて生成される熱分解ガスの有機化合物成分を検知して、この検知した成分が所定の管理レベル値を越えている場合に、空気等の酸化剤および重合禁止剤の少なくとも一方を熱分解炉に供給することができるように設けたガスモニタとを具備したことを特徴とする熱分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な汚染物質を含み、未分別で未処理の産業廃棄物および特殊廃棄物等を、熱分解により新たに排気物処理生成物として使用可能にする熱分解処理方法および熱分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般廃棄物あるいは産業廃棄物の処理装置として、特公平８−２４９０４号公報（特許文献１参照）に示されるものがある。
【０００３】
この特許文献１によれば、有害物質で汚染された廃棄物を熱分解処理して得られる改質ガスをガス浄化した後、ガスエンジンやガスタービン等の発電設備へ供給されてエネルギ源として再利用を可能にする熱分解処理装置が示されている。
【０００４】
この従来の熱分解処理装置について図３を参照して説明する。
【０００５】
熱分解処理装置１は、前処理段階で金属屑等の被処理物２を微細化させて微細金属屑２ａに生成する前処理装置３と、この前処理装置３により前処理された微細金属屑２ａを加熱処理して熱分解ガスｇ１を生成する熱分解炉４と、この熱分解炉４にて生成した熱分解ガスｇ１をガス改質するガス改質器５と、このガス改質器５にて改質された改質ガスｇ２を、ＨＣＬ，ＨＦ等の塵埃含有物質等の成分を除去するガススクラバ６と、このガススクラバ６を経て浄化ガスｇ３を生成し、この浄化ガスｇ３のエネルギを消費するエネルギ応用装置７とより構成されている。
【０００６】
すなわち、熱分解炉４は、加熱燃料として外部から空気（酸素）ａ１および他のエネルギ物質ａ２の供給を受け、熱分解炉４内を約５５０〜６００℃程度の温度を間接的に加熱して微細金属屑２ａの熱分解作用を促進するようにしている。
【０００７】
また、ガス改質器５には、酸化剤等の高温燃焼促進物質ｂが供給されるようになっており、熱分解ガスｇ１と共に約１６００℃程度に加熱されるよう燃焼させて、熱分解作用により改質ガスｇ２を生成するようにしている。
【特許文献１】特開平８−２４９０４号公報（第２頁右欄の第３９行〜第４頁右欄第１８行並びに図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の熱分解処理装置によれば、熱分解炉４において、金属屑等の被処理物２を、加熱するにあたって、加熱燃料として外部から空気（酸素）ａ１および他の燃焼可能なエネルギ物質ａ２の供給を受ける一方、前処理装置３側にて前処理された被処理物２ａの供給を受けて、熱分解炉４内を約５５０〜６００℃程度の温度にまで間接的に加熱して被処理物２ａの熱分解作用を促進するようにしている。
【０００９】
被処理物２の熱分解処理方法によれば、熱分解炉４内に、前処理装置３側から供給される被処理物２ａと加熱燃料として外部から供給を受ける空気（酸素）ａ１および他のエネルギ物質ａ２とによって生成される高有機成分、例えば一酸化炭素やエチレン等を含有する熱分解ガスｇ１を生成していた。
【００１０】
また、この生成された熱分解ガスｇ１を、後段の高温ガス化段階において、ガス改質器５内にて１６００℃程度加熱して改質ガスｇ２を生成し、この改質ガスｇ２を塵埃含有物質等好ましくない成分を除去するガススクラバ６にて浄化ガスｇ３を生成し、ボイラ等のエネルギ応用装置７側へ提供するようにしていた。
【００１１】
しかしながら、熱分解ガスｇ１を生成する段階で、熱分解炉４に対して供給する空気（酸素）の供給量が必要以下であったり、供給タイミングが合わないと、十分且つ効率的な熱分解作用を得ることができず、化学構造上分子結合力の大きい、例えば２重結合のエチレンのような残留物質が分解されないままの状態になっていた。
【００１２】
このことは、後段の高温ガス化段階で、より一層の良質な改質ガスを得る上で、熱分解を促進させるため、より高い温度による高温処理をしなければならなかった。
【００１３】
従って、上記高温ガス化段階では、１６００℃程度以上の温度設定が必要になったり、他方では処理時間を長くせざるを得なく、結果的に高温ガス化段階での使用燃料が増加したり、高温ガス炉（耐熱炉）の耐久期間が短縮する等の欠点があった。
【００１４】
また、被処理物を高温処理するにあたって、熱分解炉４構造物を外周から加熱するために炉外側への放熱により加熱効率が悪くなり、特に熱分解炉４の周辺での低温度環境に影響を受け易い、また、被処理物量が比較的多い場合には、熱分解炉４内の温度保持のために相当のエネルギ補給をしなければならない状況にあった。
【００１５】
従って、この状況を勘案すれば、熱分解処理装置１の熱分解炉４における初期始動に相当の時間を要する上、熱分解炉４に対する加熱効率が低下する一方、被処理物量が比較的多い場合には、被処理物２の処理速度が低下して熱分解処理時間が長くなり、熱分解炉４の寿命の低下や熱分解処理能力の低下を招くという欠点があった。
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、熱分解装置の熱分解炉内の加熱効率を向上し得るようにすると共に、周辺の低温度環境や同時に処理する被処理物が比較的多い場合にでも運転開始可能時間を短縮して処理能力の低下を防止し得る熱分解処理方法を提供することを主な目的とする。
【００１７】
また、本発明の他の目的は、ガス改質器内でのエチレン等の有機化合物は、酸素分圧が低いほど加熱段階で分子結合による重合反応を起こし、これが改質段階で分解する必要があることから、改質段階ではより一層の高温加熱処理が必要となっている。
【００１８】
そこで、熱分解ガスの改質段階で、改質を行なうのに適度な加熱エネルギ消費がなされ、熱分解炉における効率的な、また、安定した被処理物の熱分解を行なう熱分解処理方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、被処理物を熱分解炉内に供給するステップと、熱分解炉内で被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するステップと、この熱分解ガスをガス改質器側での熱分解作用により、高有機成分を含む改質ガスを生成するステップと、この生成された改質ガスをガス浄化装置側にて浄化ガスを生成するステップと、熱分解炉側にて生成された熱分解ガスの成分を検知して有機化合物の量が所定の管理レベル値を越えている場合に、空気等の酸化剤および有機化合物の重合反応を抑制する重合禁止剤の少なくとも一方を熱分解炉内へ供給するステップとを具備することを特徴とする熱分解処理方法を提供する。
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明によれば、被処理物を所定の温度にまで加熱する熱分解炉と、この熱分解炉により被処理物が熱分解されて生成された熱分解ガスを所定の温度にまで加熱して改質ガスを生成するガス改質器と、このガス改質器により生成された改質ガスを浄化して浄化ガスに生成するガス浄化装置と、熱分解炉にて生成される熱分解ガスの有機化合物成分を検知して、この検知した成分が所定の管理レベル値を越えている場合に、空気等の酸化剤および重合禁止剤の少なくとも一方を熱分解炉に供給することができるように設けたガスモニタとを具備したことを特徴とする熱分解処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
熱分解装置の熱分解炉内の温度保持が短時間になし得ることにより、周辺の低温度環境や被処理物が比較的多い場合にでも運転開始可能時間を短縮して処理能力の低下を防止し得る熱分解処理方法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】
【００２２】
本発明に係る熱分解処理方法を実施する熱分解処理装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る熱分解処理方法を実施する熱分解処理装置２０の概要図である。
【００２４】
本発明の熱分解処理方法を実施する熱分解処理装置は、例えば一般廃棄物や産業廃棄物等を被処理物として扱い、この被処理物をエネルギ資源として、再利用する、いわゆるケミカル・リサイクル方法を実現することができるものである。
【００２５】
この熱分解処理装置２０は、一般廃棄物や産業廃棄物等の被処理物２１を、所望の固形または粉末状等の状態にする前処理装置２２と、この前処理装置２２で処理された被処理物２１を搬送・投入する被処理物投入装置２３と、この被処理物投入装置２３により、被処理物２１が投入され熱分解処理する熱分解手段２４と、この熱分解手段２４で熱分解処理されて生成される熱分解ガスｇ１１が供給され、この供給された熱分解ガスｇ１１が低分子量の可燃性ガスを主体とした改質ガスｇ１２に改質するガス改質器２５と、このガス改質器２５で改質された改質ガスｇ１２が供給され、この供給された改質ガスｇ１２を消費者側、例えば発電所２７側にて利用可能な浄化ガスｇ１３を生成するガス浄化装置２６とより構成される。
【００２６】
熱分解手段２４は、被処理物投入装置２３側から送出される被処理物２１が供給されて、熱分解ガスｇ１１を生成する熱分解炉２８と、酸化剤ｘを熱分解炉２８側へ供給する経路である酸化剤供給路２９と、重合禁止剤ｙを熱分解炉２８側へ供給する経路である重合禁止剤供給路３０と、熱分解炉２８から送り出される熱分解ガスｇ１１の成分状態をモニタできるように、ガスモニタ３１とがそれぞれ設けられる。
【００２７】
なお、酸化剤ｘは、空気（酸素），水，アルコール，酢酸，ＣＯ２およびＩ２等が用いられる。
【００２８】
また、重合禁止剤としては、酸化剤と同質のものを熱分解炉２４内に適量を添加することにより有機化合物の生成を抑制する作用が得られるものである。
【００２９】
熱分解炉２８は、被処理物２１がこの熱分解炉２８内で高温、例えば６００℃程度に加熱されることにより、生成される炭素数の多い有機化合物や多重結合を持つ有機化合物は、熱分解炉２８内での酸素量レベルが低いほど、益々その有機化合物の生成量が多くなる特性を有している。
【００３０】
その結果、後段のガス改質器２５では、熱分解ガスｇ１１からの発熱量が比例的に多くなるという現象が生じるものである。
【００３１】
また、酸化剤供給路２９には、熱分解炉２８側への酸化剤ｘの供給量を調節する酸化剤供給弁２９ａが設けられる。
【００３２】
この熱分解炉２８が運転中のある条件下で、このガス成分量、例えばエチレン量が、管理レベル値ｋを越え、例えばスターマークｌレベルであった場合には、酸化剤供給路２９から酸化剤ｘを現状供給量より増加させて供給することができるように取扱者による手操作または自動的に開放制御可能な酸化剤供給弁２９ａが設けられる。
【００３３】
重合禁止剤供給路３０には、熱分解炉２８側への重合禁止剤ｙの供給量を調節することができるように重合禁止剤供給弁３０ａが設けられる。
【００３４】
ガス改質器２５には、このガス改質器２５側へ送り込まれる熱分解ガスｇ１１を高温、例えば１２００℃程度の高温に加熱するためにガス改質バーナ２５ａが備えられる。
【００３５】
ガスモニタ３１は、図２に示すように、モニタ画面３１ａが設けられ、このモニタ画面３１ａにガス成分検知手段（図示せず）によるガス成分検知の結果が、例えばスター表示ｓにより表示されると共に、そのガス成分検知データに応じて、酸化剤供給弁２９ａの弁開度を自動または手動により調節可能に設けられる。
【００３６】
具体的には、モニタ画面３１ａには、その縦・横軸には、縦軸に熱分解ガスｇ１１に含まれる有機化合物成分量である、例えばエチレン量が、また、横軸には供給された酸素（酸化剤）量のそれぞれのレベルが示される。
【００３７】
また、モニタ画面３１ａには、熱分解処理装置２０の熱分解炉２８における、固有のエチレン量−酸化剤供給量の相関が相関曲線ｊで示される一方、熱分解炉２３におけるガス成分の固有の管理値である管理レベル値ｋとが対応表示されるようになっている。
【００３８】
ガス改質器２５は、低酸素燃焼状態による少ない酸素量で高温にて効率的に改質され、低分子の可燃性ガスが主成分の改質ガスｇ１２を生成させることができるものである。
【００３９】
ガス浄化装置２６は、改質ガスｇ１２を直接受け入れて水洗浄し、洗浄水中の固形物および塩の除去作用をするスクラバ３２および上記洗浄水を循環させる水処理装置３３を備えている。
【００４０】
このガス浄化装置２６は、スクラバ３２により水洗状を行なうことができ、また、水処理装置３３により洗状中の固形物および塩の除去を含む大規模に行なうことができるようになっている。
【００４１】
このガス浄化装置２６によれば、生成された改質ガスｇ１２をガスエンジンやガスタービン等の発電設備２７側へ供給するようになっており、発電設備２７にてエネルギ源として再利用し得るようになっている。
【００４２】
次に、熱分解処理装置２０の作用を、図１および図２を参照して説明する。
【００４３】
被処理物２１が前処理装置２２を介して廃棄物投入装置２３側へ投入して、熱分解処理装置２０を始動させると、廃棄物投入装置２３側へ投入された被処理物２１は、廃棄物投入装置２３内の被処理物２１が６００℃程度に加熱され、熱分解ガスｇ１１を生成する。
【００４４】
この生成された熱分解ガスｇ１１は、ガス改質器２５側へ供給され、供給される空気（酸素）とガス改質バーナ２５ａによる燃焼により、例えば１２００℃程度まで加熱される。
【００４５】
その結果、熱分解ガスｇ１１は、低分子量の可燃性ガスを主体とした改質ガスｇ１２へ改質されて後段のガス浄化装置２６側へ供給される。
【００４６】
次に、この改質ガスｇ１２は、後段のガス浄化装置２６側へ供給され、スクラバ３２にて、改質ガスｇ１２に含まれる固形物および塩分等の不要成分が取り除かれる。
【００４７】
なお、スクラバ３２は、改質ガスｇ１２から不要成分を取り除く一方、この取り除かれた不要物に含まれる固形物および塩分等の不要成分を水処理装置３３により取り除かれる。
【００４８】
この結果、ガス浄化装置２６にて、改質ガスｇ１２から不要成分が取り除かれた浄化ガスｇ１３が得られる。
【００４９】
ここで、熱分解炉２８側において、生成された熱分解ガスｇ１１は、そのガス成分は、ガスモニタ３１のガス成分検知手段にて熱分解処理装置２０の運転中連続的に検知がなされる一方、このエチレン量データがスターマークｌにてモニタ画面３１ａに表示される。
【００５０】
このモニタ画面３１ａに表示されたスターマークｌが、エチレン量が管理値である管理レベル値ｋを越えた状態、すなわち図２の状態であったとすると、この越えた段階を取扱者にてモニタし、ただちに酸素分圧を所定量上げるべく酸化剤供給路２９から所定の酸化剤ｘを供給する。
【００５１】
なお、この酸化剤ｘの供給には、ガスモニタ３１側から操作信号（図示せず）にて自動供給可能にするのが望ましいが、取扱者の手動操作にて行なうようにしてもよい。
【００５２】
このようにして、酸化剤ｘを供給した結果、ガスモニタ３１側にて表示される熱分解ガスｇ１１の検出データが熱分解ガスｇ１１に含まれる有機化合物の有機成分量が管理レベル値ｌから下がった場合には、酸化剤の供給が必要ないと判断され、酸化剤供給弁２９ａを閉じる。
【００５３】
このように、熱分解炉２８から送り出される熱分解ガスｇ１１に含まれるガス成分が所定の有機成分量を有しているか否かで、熱分解炉２８から送り出される熱分解ガスｇ１１が後段側にとって望ましい、また管理された状態のガスとなっている。
【００５４】
そして、この熱分解ガスｇ１１がガス改質器２５へ送り込まれることにより、このガス改質器２５内は、適正な酸素分圧が得られ、必要空気量の注入調整とガス改質器２５内の温度調整がそれぞれ小幅の調整範囲内で制御が行なうことができる。
【００５５】
また、エチレン量が管理レベル値ｌ超えている場合において、熱分解炉２８内の酸素量を所定量増加させるべく、酸化剤ｘを供給することにより、熱分解ガスｇ１１に含まれる有機成分量が所定時間内で管理レベル値ｌ以下に下がらなかったり、酸化剤ｘを投入したために、熱分解炉２８の温度が異常に高くなった場合には、重合禁止剤ｙを重合禁止剤供給路３０を通して熱分解炉２８側へ適量を供給する。
【００５６】
重合禁止剤ｙが、熱分解炉２８内へ供給されることにより、熱分解炉２８内の発生ガスに含まれる有機化合物の発生が抑えられるようになる。
【００５７】
従って、熱分解炉２８内の温度は、所定温度、例えば１２００℃近辺の温度で熱分解ガスｇ１１を生成するようになる。
【００５８】
従って、熱分解処理装置２０による熱分解処理方法によれば、周辺の低温度環境や被処理物が比較的多い場合にでも熱分解装置の熱分解炉内を所定温度まで立ち上げ時間を短時間になし得ると共に、運転開始可能時間を短縮して処理能力の低下を防止することができる。
【００５９】
また、熱分解処理装置２０による熱分解処理方法によれば、熱分解炉へ酸化剤を供給するにあたって、熱分解炉から供給される熱分解ガスの有機化合物成分、例えばエチレン含有量に応じて酸化剤や重合禁止剤ｙの供給量を直接熱分解炉２８内へ供給することにより、直接熱分解炉２８の加熱をするため、その加熱効率がよく、更にはその供給量を適宜に調整して熱分解炉の異常温度上昇の抑制を行い、熱分解炉２８から熱分解ガスｇ１１を安定して生成することができる。
【００６０】
更に、熱分解処理装置２０による熱分解処理方法によれば、ガス改質器２５内での有機化合物は、加熱段階で重合反応を起こし、改質段階ではより一層の高温加熱処理が必要となるが、その場合には、重合禁止剤ｙを熱分解炉２８側へ適量供給することにより、比較的低温度で発生ガスの熱分解を促進させることができる。
【００６１】
従って、熱分解処理装置２０によれば、熱分解装置の熱分解炉内の加熱効率を向上し得るようにすると共に、周辺の低温度環境や同時に処理する被処理物が比較的多い場合にでも運転開始可能時間を短縮して処理能力の低下を防止することができる。
【００６２】
また、熱分解炉２８内の異常温度上昇を抑制し、熱分解炉２８の運転寿命の低下や熱分解処理能力の低下を防ぐことができる。
【００６３】
また、熱分解処理装置２０によれば、熱分解ガスの改質段階で、改質を行なうのに適度な加熱エネルギ消費がなされ、熱分解炉における効率的な、また、安定した被処理物の熱分解を行なうことができる。
【００６４】
また、本発明の熱分解処理装置２０によれば、熱分解炉２８での被処理物２の熱分解により発生する有機化合物は、特に発生量の多いエチレンを対象とすることによって、その効果は大きいものとなる。
【００６５】
従って、酸化剤ｘや重合禁止剤ｙは、エチレンに対して有効な、例えば分子構造体として選定することができる。
【００６６】
なお、本発明の熱分解処理装置２０によれば、熱分解炉２８にて生成する熱分解ガスｇ１１をガスモニタ３１にて有機化合物成分を検知して、酸化剤ｘを熱分解炉２８への供給を酸化剤供給弁２９ａの開閉制御可能に設けたが、このガスモニタ３１は、重合禁止剤ｙを熱分解炉２８へ供給する重合禁止剤供給路３０の重合禁止剤供給弁３０ａによる開閉制御用として併用させたり、または別個に設けるようにしても差し支えない。
【００６７】
更には、本発明の熱分解処理装置２０によれば、熱分解炉２８にて生成する熱分解ガスｇ１１をガスモニタ３１にて有機化合物成分を検知して、酸化剤ｘを熱分解炉２８へ供給するようにしたが、特に熱分解処理装置２０の使用温度条件によって、熱分解炉２８の過熱を考慮せざるを得ない場合には、重合禁止剤ｙのみを用いて被処理物２１の熱分解処理に対応させるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の熱分解処理方法を実施する熱分解処理装置の実施形態の概要図。
【図２】図１に示すガスモニタのモニタ画面に表示され、被処理物の熱分解により発生するガスに含まれたエチレン量と、この被処理物の熱分解時に供給された酸素量と、エチレン量の管理レベル値とを対応して示す図。
【図３】従来の熱分解処理装置の概要図。
【符号の説明】
【００６９】
２０  熱分解処理装置
２１  被処理物
２２  前処理装置
２３  廃棄物投入装置
２４  熱分解手段
２５  ガス改質器
２５ａ  ガス改質バーナ
２６  ガス浄化装置
２７  発電設備
２８  熱分解炉
２９  酸化剤供給路
２９ａ  酸化剤供給弁
３０  重合禁止剤供給路
３０ａ  重合禁止剤供給弁
３１  ガスモニタ
３１ａ  モニタ画面
３２  スクラバ
３３  水処理装置
ｇ１１  熱分解ガス
ｇ１２  改質ガス
ｇ１３  浄化ガス
ｊ  相関曲線
ｋ  管理レベル値
ｌ  スターマーク
ｘ  酸化剤
ｙ  重合禁止剤
【図１】
2005082778.tif 000003
【図２】
2005082778.tif 000004
【図３】
2005082778.tif 000005