(57)【要約】【課題】回転ドラムの内面に付着物が付着し進行することを防止し、安定かつ長期的に渡って廃棄物の処理を継続できる熱分解炉装置を提供する。【解決手段】熱分解炉装置１０は燃焼室２７と、燃焼室２７を貫通して設けられた回転ドラム１１と、回転ドラム１１の入口側非加熱領域１１ａ内に設けられた投入スクリュー２２とを備えている。回転ドラム１１の入口側非加熱領域１１ａに設けられた投入スクリュー２２のスクリューケーシング２３の上部に掻取板３３が固定され、この掻取板３３は半径方向外方へ回転しながら湾曲する形状を有している。この掻取板３３により回転ドラム１１内面に付着した付着物を取除く。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、
燃焼室を貫通して延び、被処理物を加熱して熱分解し、乾留ガスと不揮発性成分を主とする熱分解残渣とに分離する回転ドラムと、
燃焼室外側に位置する回転ドラムの入口側非加熱領域内に延びるとともに、スクリューケーシングを含む投入スクリューとを備え、
投入スクリューのスクリューケーシングに、回転ドラム内に延びる掻取機構を設けたことを特徴とする熱分解炉装置。
【請求項２】
掻取機構は回転方向に湾曲しながら半径方向外方へ延びる掻取板からなることを特徴とする請求項１記載の熱分解炉装置。
【請求項３】
燃焼室外側に位置する回転ドラムの入口側非加熱領域外面に、回転ドラムの表面温度を測定する温度計を取付けたことを特徴とする請求項１記載の熱分解炉装置。
【請求項４】
燃焼室内側に位置する回転ドラムの加熱領域内面に、半径方向内方へ延びて被処理物を掻揚げる掻揚げ羽根と、被処理物を掻取る掻取チェーンとが、円周方向に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項１記載の熱分解炉装置。
【請求項５】
燃焼室内側に位置する回転ドラムの加熱領域内部に、被処理物を破砕する複数の球状体が配置されていることを特徴とする請求項１記載の熱分解炉装置。
【請求項６】
掻取機構はスクリューケーシングに、連結チェーンを介して連結され、回転ドラム内に載置された掻取板からなることを特徴とする請求項１記載の熱分解炉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物等の被処理物を外熱式で加熱して熱分解し、乾留ガスと不揮発性成分を主とする熱分解残渣とに分離する横型外熱回転式の熱分解炉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な汚染物質を含む未分別でかつ未処理の廃棄物を処理して使用可能な物質に変質させる廃棄物処理システムとして、廃棄物を熱分解により処理する熱分解処理システムが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
図１１は、このような熱分解処理システムの一例を示す図である。図１１において、廃棄物等の被処理物７１は前処理装置７２を介して廃棄物供給装置７３により回転ドラムを有する熱分解炉装置７４内へ供給され、熱分解炉装置７４の回転ドラム内において熱分解により処理される。ここで、熱分解炉装置７４で熱分解により発生した有機性の高分子ガスはガス改質装置７５により改質され、低分子の可燃性ガスとなる。可燃性ガスは次にガス浄化装置７６により浄化され、ブロワ８０を経て利用可能な可燃性ガス７７となる。
【０００４】
一方、熱分解炉７４で発生する残渣は、残渣冷却装置７８を経て造粒装置７９に送られ、選別と造粒を施し再資源化される。
【０００５】
系統のガス圧力は上述のように、ブロワ８０にて安定的に制御されている。
【０００６】
図１１に示す熱分解処理システムの主要機器である熱分解炉装置７４としては、例えば回転ドラムを外部から加熱する横型外熱回転式熱分解炉が一般的に用いられている。
【特許文献１】特開平１１−１２８８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このような熱分解システムにおいては、廃棄物を安定的かつ長期的に継続して熱分解処理を行うことが望まれる。
【０００８】
しかしながら、廃棄物処理を長時間に渡って行っていると、熱分解炉装置７４（横型外熱回転式熱分解炉）の回転ドラムの入口付近の内壁（非加熱部分）に熱分解タールと残渣が混合して付着が進行し、回転ドラム内が閉塞に至り、投入装置の出口が塞がり、回転ドラム内に廃棄物を送り込めなくなることが想定される。
【０００９】
また、熱分解反応を行なう回転ドラムの加熱部分にも炭化物質膜が付着し、熱分解ガス化が十分にできなくなることが想定される。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、回転ドラムの内面に付着物が付着することを防止し、安定かつ長期間に渡って廃棄物の処理を継続できる熱分解炉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、燃焼室と、燃焼室を貫通して延び、被処理物を加熱して熱分解し、乾留ガスと不揮発性成分を主とする熱分解残渣とに分離する回転ドラムと、燃焼室外側に位置する回転ドラムの入口側非加熱領域内に延びるとともに、スクリューケーシングを含む投入スクリューとを備え、投入スクリューのスクリューケーシングに、回転ドラム内に延びる掻取機構を設けたことを特徴とする熱分解炉装置である。
【００１２】
本発明は、掻取機構は回転方向に湾曲しながら半径方向外方へ延びる掻取板からなることを特徴とする熱分解炉装置である。
【００１３】
本発明は、燃焼室外側に位置する回転ドラムの入口側非加熱領域外面に、回転ドラムの表面温度を測定する温度計を取付けたことを特徴とする熱分解炉装置である。
【００１４】
本発明は、燃焼室内側に位置する回転ドラムの加熱領域内面に、半径方向内方へ延びて被処理物を掻揚げる掻揚げ羽根と、被処理物を掻取る掻取チェーンとが、円周方向に沿って複数配置されていることを特徴とする熱分解炉装置である。
【００１５】
本発明は、燃焼室内側に位置する回転ドラムの加熱領域内部に、被処理物を破砕する複数の球状体が配置されていることを特徴とする熱分解炉装置である。
【００１６】
本発明は、掻取機構はスクリューケーシングに、連結チェーンを介して連結され、回転ドラム内に載置された掻取板からなることを特徴とする熱分解炉装置である。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、スクリューケーシングに設けられた掻取機構により回転ドラム内面に付着した付着物を掻取ることができる。このため安定的かつ長期に渡って廃棄物の処理を継続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
第１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。
【００１９】
図１乃至図６は、本発明による熱分解炉装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００２０】
図１乃至図６に示すように、熱分解炉装置１０は廃棄物２０等の被処理物を加熱して熱分解し、乾留ガスと不揮発性成分を主とする熱分解残渣とに分離するものである。
【００２１】
このような熱分解装置１０は燃焼室２７と、燃焼室２７内を貫通して延び、被処理物等の廃棄物２０を加熱して熱分解する回転自在の回転ドラム１１とを備えている。
【００２２】
このうち、回転ドラム１１は燃焼室２７外側に位置する非加熱領域１１ａ、１１ａと、燃焼室２７内側に位置する加熱領域１１ｂとからなり、非加熱領域１１ａ、１１ａのうち回転ドラム１１の入口１１ｄ側は入口側非加熱領域１１ａとなり、回転ドラム１１の出口１１ｅ側は出口側非加熱領域１１ａとなる。
【００２３】
さらに回転ドラム１１の入口１１ｅ側には、被処理物を回転ドラム１１内に投入する投入スクリュー２２が設置されている。この投入スクリュー２２は、回転ドラム１１の入口側非加熱領域１１ａ内に延びるスクリューケーシング２３と、スクリューケーシング２３内に配置されたスクリュー主軸２４と、スクリュー主軸２４に固着されたスクリュー羽根２５と、スクリュー主軸２４を回動する駆動モータ２６とを有している。
【００２４】
また投入スクリュー２２の入口側には、廃棄物２０を投入スクリュー２２内に供給する投入ホッパ２１が設けられ、回転ドラム１１の出口１１ｅには出口フード３１が設けられている。
【００２５】
さらに図１に示すように、回転ドラム１１は円筒構造を有し、ベース１０ａ上にタイヤ１２、１３とローラ１４、１５を介して回転自在に保持されている。回転ドラム１１にはスプロケット１６が取付けられ、スプロケット１６はチェーン１７を介してベース１０ａ上のモータ１８（駆動装置）により回動する。
【００２６】
廃棄物２０は投入ホッパ２１に溜められ、投入スクリュー２２により回転ドラム１１内に投入される。投入スクリュー２２は上述のように、スクリューケーシング２３、スクリュー主軸２４、スクリュー羽根２５および駆動モータ２６により構成されている。
【００２７】
回転ドラム１１は燃焼室２７内で回転し、バーナ２８ａ、２８ｂ、２８ｃにより外部から加熱され、燃焼室２７内の燃焼排ガスは燃焼室２７の外部に排気される。
【００２８】
また回転ドラム１１の入口１１ｄ側には、タイヤ１２の両側に軸方向移動止めローラ２９およびシール装置３０が装着されている。さらに回転ドラム１１の出口１１ｅ側には、出口フード３１に連結されたシール装置３２が装着されている。
【００２９】
回転ドラム１１の入口側非加熱領域１１ａ内には投入スクリュー２２のスクリューケーシング２３が延び、このスクリューケーシング２３の上部に回転ドラム１１内に延びる掻取板（掻取機構）３３が取付けられている。この掻取板３３は回転方向に湾曲しながら半径方向外方へ延びている。この掻取板３３は入口側非加熱領域１１ａ内に位置している。
【００３０】
図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図２において、回転ドラム１１と、スプロケット１６と、チェーン１７と、モータ１８と、スクリューケーシング２３と、スクリュー軸２４と、スクリュー羽根２５と、掻取板３３が示されている。このうち掻取板３３は、半径方向外方に広がりながら、回転方向に湾曲した形状を有している。
【００３１】
また図３および図４に示すように、回転ドラム１１のうち燃焼室２７で囲まれた加熱領域１１ｂ内面に、半径方向内方に延びて廃棄物２０を掻揚げる掻揚げ羽根３４と、廃棄物を掻取る掻取チェーン３５とが取付けられている。掻揚げ羽根３４は回転ドラム１１の円周方向に複数枚数（例えば８枚）、回転ドラム１１の軸方向に複数箇所（例えば４箇所）に千鳥配列されている。破砕チェーン３５は軸方向に延び、隣り合わせの掻揚げ羽根３４の端部同士に弛んだ状態で連結されている。
【００３２】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３３】
まず図１に示すように、回転ドラム１１が燃焼室２７内に設けられたバーナ２８ａ、２８ｂ、２８ｃにより外面から加熱され、両側に設けられたタイヤ１２、１３を介してローラ１４、１５により支持されて回転する。この場合、回転ドラム１１の両側のローラ１４、１５、シール装置３０、３２、スプロケット１６、チェーン１７、モータ１８は非加熱領域１１ａ内に位置している。回転ドラム１１は上述のように非加熱領域１１ａ、１１ａと、燃焼室２７で囲まれた加熱領域１１ｂとに分かれる。
【００３４】
この間、投入スクリュー２２によって投入ホッパ２１内の廃棄物２０が、回転ドラム１１の内部に連続的に投入される。回転ドラム１１内に投入された廃棄物２０は、約５００度前後の温度で空気を遮断した状態で蒸し焼きにされる。回転ドラム１１内で加熱された廃棄物２０からは、乾留ガスと不揮発性成分を主とする熱分解残渣が生成され分離される。そして乾留ガスは出口フード３１を介してガス改質装置へ送られ、熱分解残渣は出口フード３１を介して残渣冷却装置へ送られる。
【００３５】
この過程で回転ドラム１１の内部には付着物が成長する。たとえば、図５に示すように、回転ドラム１１の入口側非加熱領域１１ａの内部には、乾留ガスの一部が冷却され内面に付着物３６を生成する凝縮液（タール）が付着する。さらに、廃棄物２０中のスラッジ分や熱分解残渣の炭化物がタールと混合して付着して固形化しながら付着物３６の厚みが増え進行する。次に図６に示すように、ある程度、回転ドラム１１内面に付着した付着物３６の厚みの増加が進行すると、回転ドラム１１内面に付着した付着物３６がスクリューケーシング２３に取付けられた掻取板３３に接触し、新しい付着物３６は掻取板３３によって常時掻取られ、進行しないようになる。
【００３６】
さらには、回転ドラム１１内面に付着した付着物３６の層が断熱材となりタールの発生も少なくなる。また、掻取板３３は、半径方向に広がりながら、回転方向に湾曲した形状を有しているので、回転ドラム１１内の絡みつきやすい廃棄物２０も掻取板３３からスムースにすり抜けることができる。
【００３７】
他方、回転ドラム１１の非加熱領域１１ａを通過した廃棄物２０は加熱領域１１ｂに送られる。回転ドラム１１の加熱領域１１ｂ内面では、廃棄物２０が掻揚げ羽根３４で掻揚げられ、徐々に出口１１ｅ側に向かって移動しながら熱分解処理が行われる。また掻取チェーン３５は回転ドラム１１内面下部において重力荷重により回転ドラム１１の回転方向と逆方向に移動する。このとき、掻取チェーン３５が回転ドラム１１表面の廃棄物２０を掻取るため、回転ドラム２０内面に熱分解残渣などが付着することはない。
【００３８】
なお、回転ドラム１１の入口側非加熱領域１１ａ外表面に表面の温度を測定する温度計１１ｃが取付けられており、この温度計１１ｃにより測定された温度のトレンドを見ることにより、以下の点が解明される。すなわち、回転ドラム１１の内部の付着物３６の厚みが進行していく過程では温度が徐々に低くなっていき、付着物３６が掻取坂３３まで到達した以後は、ほぼ平衡な温度状態になる。さらには、掻取板３３が何らかの原因で脱落した場合は、平衡の温度状態から更に温度が低くなる傾向になる。この温度計１１ｃにより測定された温度変化を監視部１１ｇで監視することにより、回転ドラム１１の入口１１ｄ側内部の付着物３６の付着状態あるいは掻取板３３が脱落したか否かを判定できる。
【００３９】
第２の実施の形態
次に図７および図８により本発明の第２の実施の形態について説明する。図７および図８に示すように、回転ドラム１１の加熱部分の内部には複数の球状体３９（例えば、セラミックボール、鋼球など）が装填されている。また球状体３９が下流側に流れ出ないように、回転ドラム１１の内面には、ドーナツ形状の複数のバッフル板３７が設けられ、さらにバッフル板３７には、回転ドラム１１内の熱分解残渣が下流側に移動可能なように通過口３８が複数設けられている。さらにバッフル板３７の通過口３８は球状体３９の径より小さくなっている。
【００４０】
他の構成は図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。図７および図８において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。
【００４１】
図７および図８において、回転ドラム１１が燃焼室２７内に設けられたバーナ２８ａ、２８ｂ、２８ｃにより外面から加熱され、両側に設けられたタイヤ１２、１３を介してローラ１４、１５により支持されて回転する。この場合、回転ドラム１１の両側のローラ１４、１５、シール装置３０、３２、スプロケット１６、チェーン１７、モータ１８は非加熱領域１１ａ内に位置している。回転ドラム１１は上述のように非加熱領域１１ａ、１１ａと、燃焼室２７で囲まれた加熱領域１１ｂとに分かれる。
【００４２】
この間、投入スクリュー２２によって投入ホッパ２１内の廃棄物２０が、回転ドラム１１の内部に連続的に投入される。回転ドラム１１内に投入された廃棄物２０は、約５００度前後の温度で空気を遮断した状態で蒸し焼きにされる。加熱された廃棄物２０からは乾留ガスと不揮発性成分を主とする熱分解残渣が生成され分離される。そして乾留ガスは出口フード３１を介してガス改質装置へ送られ、熱分解残渣は出口フード３１を介して残渣冷却装置へ送られる。
【００４３】
この過程で回転ドラム１１の内部には付着物が成長する。たとえば、図５に示すように、回転ドラム１１の入口側非加熱領域１１ａの内部には、乾留ガスの一部が冷却され内面に付着物３６を生成する凝縮液（タール）が付着する。さらに、廃棄物２０中のスラッジ分や熱分解残渣の炭化物がタールと混合して付着して固形化しながら付着物３６の厚みが増え進行する。次に図６に示すように、ある程度、回転ドラム１１内面に付着した付着物３６の厚みの増加が進行すると、回転ドラム１１内面に付着した付着物３６がスクリューケーシング２３に取付けられた掻取板３３に接触し、新しい付着物３６は掻取板３３によって常時掻取られ、進行しないようになる。
【００４４】
さらには、回転ドラム１１内面に付着した付着物３６の層が断熱材となりタールの発生も少なくなる。また、掻取板３３は、半径方向に広がりながら、回転方向に湾曲した形状を有しているので、回転ドラム１１内の絡みつきやすい廃棄物２０も掻取板３３からすり抜けることができる。
【００４５】
他方、回転ドラム１１の非加熱領域１１ａを通過した廃棄物２０は加熱領域１１ｂに送られる。回転ドラム１１の加熱領域１１ｂ内面には、複数の球状体３９（例えば、セラミックボール、鋼球など）が装填されているため、回転ドラム１１内面が球状体３９との滑りで磨かれ付着物３６が成長することはない。また、回転ドラム１１内の廃棄物２０は球状体３９により砕かれ熱分解性能が向上する。
【００４６】
この間、回転ドラム１１の内面にドーナツ形状の複数のバッフル板３７が設けられているため、球状体３９が下流側に流れ出ることはない。またバッフル板３７には通過口３８が設けられているため、その通過口３８を通過して廃棄物２０からの熱分解残渣が下流側に移動する。通過口３８を通過できなかった熱分解残渣はバッフル板３７を乗り越えて下流側に移動する。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、回転ドラム１１の内面に熱分解残渣などが付着することはない。
【００４８】
第３の実施の形態
次に図９および図１０により本発明の第３の実施の形態について説明する。図９および図１０に示すように、スクリューケーシング２３に掻取板３３を設ける代わりに、スクリューケーシング２３に連結チェーン４０を介して棒状の掻取板４１が連結されている。
【００４９】
図９および図１０に示すように、棒状の掻取板４１は回転ドラム１１の加熱領域１１ｂ内に軸線方向に延びて載置されている。他の構成は図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。図９および図１０において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。
【００５０】
図９および図１０において、回転ドラム１１が燃焼室２７内に設けられたバーナ２８ａ、２８ｂ、２８ｃにより外面から加熱され、両側に設けられたタイヤ１２、１３を介してローラ１４、１５により支持されて回転する。この場合、回転ドラム１１の両側のローラ１４、１５、シール装置３０、３２、スプロケット１６、チェーン１７、モータ１８は非加熱領域１１ａ内に位置している。回転ドラム１１は上述のように非加熱領域１１ａ、１１ａと、燃焼室２７で囲まれた加熱領域１１ｂとに分かれる。
【００５１】
この間、投入スクリュー２２によって投入ホッパ２１内の廃棄物２０が、回転ドラム１１の内部に連続的に投入される。回転ドラム１１内に投入された廃棄物２０は、約５００度前後の温度で空気を遮断した状態で蒸し焼きにされる。加熱された廃棄物２０からは乾留ガスと不揮発性成分を主とする熱分解残渣が生成され分離される。そして乾留ガスは出口フード３１を介してガス改質装置へ送られ、熱分解残渣は出口フード３１を介して残渣冷却装置へ送られる。
【００５２】
この過程で回転ドラム１１の内部には付着物が成長する。この場合、回転ドラム１１の入口側非加熱領域１１ａ内に投入スクリュー２２のスクリューケーシング２３に連結チェーン４０を介して連結された棒状の掻取板４１が設けられているため、回転ドラム１１の掻取板４１が滑べることになり、回転ドラム１１内に付着物が成長することはない。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態によれば回転ドラム１１の内面に熱分解残渣などの付着物が成長して進行することはない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明による熱分解炉装置の第１の実施の形態を示す全体構成図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明による熱分解炉装置を示す部分構成図。
【図４】図３のＢ線方向矢視図。
【図５】本発明による熱分解炉装置の第１の実施の形態の作用を説明する図。
【図６】本発明による熱分解炉装置の第１の実施の形態の作用を説明する図。
【図７】本発明による熱分解炉装置の第２の実施の形態を示す部分構成図。
【図８】図７のＣ線方向矢視図。
【図９】本発明による熱分解炉装置の第３の実施の形態を示す部分構成図。
【図１０】図９のＤ線方向矢視図。
【図１１】従来の熱分解処理システムを説明する構成図。
【符号の説明】
【００５５】
１０  熱分解炉装置
１１  回転ドラム
１１ａ  非加熱領域
１１ｂ  加熱領域
１１ｃ  温度計
１１ｄ  入口
１１ｅ  出口
１２  タイヤ
１４  ローラ
１６  スプロケット
２０  廃棄物投入スクリュー
２３  スクリューケーシング
２７  燃焼室
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ  バーナ
３３  掻取板
３４  掻揚げ羽根
３５  掻取チェーン
３６  付着物
３７  バッフル板
３８  通過口
３９  球状体
４０  連結チェーン
４１  掻取板
【図１】
2007303737.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007303737.tif 000009
【図８】
2007303737.tif 000010
【図９】
2007303737.tif 000011
【図１０】
2007303737.tif 000012
【図１１】
2007303737.tif 000013