(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する筒状体の一端側に廃棄物を供給し他端側へ移動させると共に、前記筒状体の他端側から一端側へ熱媒体を流通させて前記廃棄物を前記他端側で規定の温度になるように加熱して熱分解し、熱分解ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残留物とを生成させる熱分解反応器において、前記筒状体の他端側から上流側に離れた位置から前記他端側へ移動させる熱分解中の廃棄物の滞留時間が予め決められる値になる位置に設置される第１の温度センサーと、前記筒状体の他端に設置される第２の温度センサーと、前記第１の温度センサーで検知される温度が熱分解に必要な予め設定される最小必要温度以上になるように前記熱分解反応器に供給する廃棄物量を制御する制御信号及び前記第２の温度センサーで検知される温度が前記廃棄物を前記他端側で規定の温度になるように前記熱媒体の流通量を制御する制御信号を出力するコントローラとを備えることを特徴とする熱分解反応器。
【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（家庭やオフィスなどから出される都市ごみ等の一般廃棄物、廃プラスチック、カーシュレッダー・ダスト、廃オフィス機器、電子機器、化成品などの産業廃棄物等、可燃物を含むもの）を熱媒体によって加熱して熱分解する熱分解反応器およびその制御装置並びに制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、都市ごみ等の一般廃棄物や産業廃棄物等可燃物を含むものを熱媒体、例えば高温空気によって加熱し、熱分解する熱分解反応器は、その投入部から廃棄物を供給し、スクリューコンベア等の供給手段によって回転するドラム内に供給し、ドラムの回転と共に回転させながら加熱し熱分解させて熱分解ガスと熱分解残留物とを生成させる。熱分解ガスは、ドラムに隣接する排出装置の上部から排出され、熱分解残留物は排出装置の下部から排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱分解ドラムで廃棄物を熱分解する際に、熱分解残留物の出口温度が４５０℃前後になるように制御しているが、廃棄物がドラムに投入される際に、その投入量や含まれる水分量、廃棄物の種類による発熱量が変動した場合には、熱分解残留物の出口温度が４５０℃で同一としても、４５０℃近傍での滞留時間が変わるので熱分解の程度が異なってくる。熱分解が不足すると熱分解残留物の臭いや白煙が発生する。従って、これらを防止するために熱分解するに必要な温度と滞留時間を確保する必要がある。従来、廃棄物の熱分解処理においては、廃棄物が熱分解残留物の後処理に支障のない程度に熱分解されているかどうかを判断することは必ずしも容易ではない。
【０００４】
本発明の課題は、廃棄物の投入量や発熱量の変化に応じて、廃棄物を均一に確実に効率良く熱分解するように制御できることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、回転する筒状体の一端側に廃棄物を供給し他端側へ移動させると共に、前記筒状体の他端側から一端側へ熱媒体を流通させて前記廃棄物を前記他端側で規定の温度になるように加熱して熱分解し、熱分解ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残留物とを生成させる熱分解反応器において、前記筒状体の他端側から上流側に離れた位置から前記他端側へ移動させる熱分解中の廃棄物の滞留時間が予め決められる値になる位置に設置される第１の温度センサーと、前記筒状体の他端に設置される第２の温度センサーと、前記第１の温度センサーで検知される温度が熱分解に必要な予め設定される最小必要温度以上になるように前記熱分解反応器に供給する廃棄物量を制御する制御信号及び前記第２の温度センサーで検知される温度が前記廃棄物を前記他端側で規定の温度になるように前記熱媒体の流通量を制御する制御信号を出力するコントローラとを備えることを特徴とする。
【０００６】
熱分解中の廃棄物の滞留時間が予め決められた値になる位置に第１の温度センサーと、前記筒状体の他端に第２の温度センサーが設置され、コントローラはこの第１の温度センサーで検知される温度による温度検出信号を受けて熱分解反応器に廃棄物を供給する機器、例えば廃棄物供給手段に制御信号を出力する。廃棄物供給手段は、熱分解反応器に供給する廃棄物量を増減し、熱分解に必要な予め設定される最小必要温度以上になるように廃棄物量を供給する。この際、第１の温度センサーによって検知される温度が熱分解に必要な予め設定される最小必要温度より低い場合には廃棄物供給手段による熱分解反応器への廃棄物の供給量を減らし負荷を小さくする。負荷を小さくすれば前記位置における検知温度が上昇し熱分解に必要な予め設定される最小必要温度より高くなる。前記検知温度が熱分解に必要な予め設定される最小必要温度より高い場合には熱分解反応器に供給する廃棄物の供給量を増やし、前記検知温度が熱分解に必要な予め設定される最小必要温度になるまでは増やすことができる。このように、熱分解反応器に供給する廃棄物の供給量を増減し、熱分解に必要な予め設定される最小必要温度以上になるように廃棄物量を供給、制御する。また、コントローラは第２の温度センサーで検知される温度による温度検出信号を受けて熱分解反応器に熱媒体を流通させる高温空気ラインに設けられた制御弁に制御信号を出力する。第２の温度センサーによって検知される温度が規定の温度より低い場合には制御弁の開度を大きくして熱分解反応器への熱媒体の流通量を増やし、第２の温度センサーによって検知される温度が規定の温度より高い場合には制御弁の開度を小さくして熱分解反応器への熱媒体の流通量を減らす。このように、コントローラは、熱分解反応器の他端側の温度が規定の温度になるように熱分解反応器に熱媒体を供給する。従って、廃棄物は、その投入量や発熱量の変化に応じて、均一に確実に効率良く熱分解される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱分解反応器およびその制御装置並びに制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る熱分解反応器の制御装置を備えた廃棄物処理装置の一実施形態を示す系統図である。都市ごみ等の廃棄物ａは廃棄物供給手段３、例えば二軸剪断式等の破砕機とコンベア等により１５０ｍｍ角以下に破砕され、横型回転式の熱分解反応器５の投入部６に投入される。投入部６に投入された廃棄物ａは、モーターおよび減速機８によって回転するスクリューを有するスクリューフィーダ７を経て筒状体であるドラム１０に供給される。
【００１２】
ドラム１０は、通常水平方向に対して所定の傾斜角に傾斜して設置され、且つ回転し、廃棄物ａをドラム１０の高い方の位置の一端側１１から他端側１２へ移動させると共に、熱媒体、例えば高温空気ｇをドラム１０の他端側１２から一端側１１へ流通させて間接的に廃棄物ａを加熱する。ドラム１０内は、大気圧より低い圧力で低酸素雰囲気に維持され、図示していないシール装置により大気の漏れ込みが防止されている。
【００１３】
高温空気ｇは、燃焼炉、例えば燃焼およびこの燃焼によって生じた灰分を溶融する燃焼溶融炉３７の後流側に配置された図示していない熱交換器により加熱され高温空気ラインＬ1を介して供給され、入口固定部１５からドラム外側を形成するジャケット１４内を通過することによって、廃棄物ａを間接的に加熱し出口固定部１６から排出される。一方、廃棄物ａは、ドラム１０内で３００〜６００℃に、通常は他端側１２で４５０℃程度に加熱され、熱分解して熱分解ガスＧ1と、主として不揮発性成分からなる熱分解残留物ｂとになり、排出装置３２に送られて分離される。
【００１４】
排出装置３２で分離された熱分解ガスＧ1は、熱分解ガスラインＬ2を経て燃焼溶融炉のバーナ３８に供給される。排出装置３２の底部から排出された熱分解残留物ｂは、４５０℃程度の比較的高温であるため、冷却装置３３により８０℃程度に冷却され、例えばふるい磁選式、うず電流式、遠心式または風力選別式等の公知の単独または組み合わせた分離装置３４に供給され、ここで細粒の燃焼性成分ｃ（灰分を含む）と粗粒の不燃焼性成分ｄとに分離され、不燃焼性成分ｄはコンテナ３６に回収され再利用される。
【００１５】
さらに、燃焼性成分ｃは、粉砕機３５により、例えば１ｍｍ以下に微粉砕され、燃焼性成分ラインＬ3を経て燃焼溶融炉のバーナ３８に供給され、熱分解ガスラインＬ2から供給された熱分解ガスＧ1と押込送風機４１により燃焼用空気ラインＬ4から供給された燃焼用空気ｅと共に１,３００℃程度の高温域で燃焼され、このとき発生した灰分は溶融スラグｆとなって、この燃焼溶融炉３７の内壁に付着し、さらに、内壁を流下し底部排出口３９から水槽４０に落下しスラグ化される。
【００１６】
燃焼溶融炉３７で生じた燃焼排ガスＧ2は、高温空気加熱器４２および図示していない熱交換器を経て煙道ガスラインＬ5から廃熱ボイラ４４で熱回収され、集塵器４６で除塵され、さらに排ガス浄化器４７で有害成分を除去された後、低温のクリーンな排ガスＧ3となって誘引送風機４８を介して煙突４９から大気へ放出される。廃熱ボイラ４４で発生した蒸気は、蒸気タービンを有する発電機４５で発電に利用される。クリーンな排ガスＧ3の一部はファン５０を介してイナートガスラインＬ6により冷却装置３３に供給される。
【００１７】
上記熱分解反応器５は、ドラムの他端側１２から上流側にとられた位置１３の温度および廃棄物ａの供給量を制御する制御装置１８を備えている。制御装置１８は、温度センサー２１とコントローラ２７とを有しており、温度センサー２１は位置１３に設置され、位置１３は熱分解中の廃棄物ａを位置１３から他端側１２へ移動させる滞留時間が予め決められた値になるようにとられる。さらに、コントローラ２７は、温度センサー２１で検知される温度が熱分解に必要な予め設定される最小必要温度ＴP、例えば３４０℃以上になるように熱分解反応器５に供給する廃棄物量を制御する。具体的には、熱分解反応器５に廃棄物ａを供給する廃棄物供給手段３に制御信号３１を出力する。
【００１８】
尚、上記実施形態において、廃棄物供給手段３は、熱分解反応器投入部６の上流側に設けられたものとしたが、廃棄物供給手段３がスクリューフィーダ７としてモーターおよび減速機８をコントローラ２７により制御することも可能である。
【００１９】
以上の構造を有する本実施形態の制御装置１８は、次のように作用する。即ち、図１において、温度センサー２１は、温度検知信号２９をコントローラ２７に発信する。温度検知信号２９を受けたコントローラ２７は、制御信号３１を廃棄物供給手段３に出力する。廃棄物供給手段３は、制御信号３１を受けて熱分解反応器５に供給する廃棄物量を増減し、熱分解に必要な予め設定された最小必要温度ＴP以上になるように廃棄物量を供給する。
【００２０】
温度センサー２１によって検知される温度が熱分解に必要な予め設定された最小必要温度ＴPより低い場合には廃棄物供給手段３による熱分解反応器５への廃棄物ａの供給量を減らし負荷を小さくする。負荷を小さくすると前記位置１３における検知温度が上昇し熱分解に必要な予め設定される最小必要温度ＴPより高くなる。前記検知温度が最小必要温度ＴPより高い場合には熱分解反応器５に供給する廃棄物ａの供給量を増加し、前記検知温度が最小必要温度ＴPになるまでは廃棄物量を増やすことができる。このように、熱分解反応器５に供給する廃棄物ａの供給量を増減し、熱分解に必要な予め設定された最小必要温度ＴO以上になるように廃棄物量を制御する。従って、廃棄物ａは、その投入量や発熱量の変化に応じて、均一に確実に効率良く熱分解される。
【００２１】
本実施形態の制御装置１８において、温度センサー１９によって熱分解残留物の出口温度ＴA（図２に表示）を検出する。コントローラ２７は、温度センサー１９からの温度検出信号２８を受けて、出口温度ＴAが規定の温度ＴOになるように制御弁２５に操作信号３０を送り、制御弁２５の開度を制御する。
【００２２】
本実施形態の熱分解反応器５は、上記制御装置１８を備えることにより、廃棄物ａの投入量や発熱量の変化に応じて廃棄物の熱分解効率が向上する。
【００２３】
図２は、図１の制御装置１８の作用を説明する曲線図である。横軸にドラム長手方向の位置をとり、縦軸に温度（℃）をとって示している。符号１１、１２、１３は、それぞれドラム一端側（入口）、ドラム他端側（出口）、ドラム他端側から上流側にとった位置を示す。符号５１は熱分解用高温空気ｇの温度曲線、符号５２は廃棄物ａの供給量が少ない低負荷時の廃棄物温度曲線、符号５３は廃棄物ａの供給量が適正な中負荷時の廃棄物温度曲線、符号５４は供給量が多い最高負荷時の廃棄物温度曲線、符号５５は廃棄物ａの供給量が大過ぎる過負荷時の廃棄物温度曲線である。
【００２４】
位置１３は、熱分解中の廃棄物ａがこの位置１３から他端側１２まで移動する時間（滞留時間）が予め決められた値になるようにとられる。この位置１３は、廃棄物の種類、ドラムの回転速さ、ドラムの傾斜等によって決まるが、実用的にはドラムの回転速さ、ドラムの傾斜をある値に設定し、ドラムの他端側から一定の距離Ｄのところに設定され、凡そドラム長さＬの１／５〜１／１０である。点Ｂ1、Ｂ2、Ｂ3およびＢ4は、それぞれ曲線５１、５２、５３および５４の位置１３上の点を示し、これらの点の温度をそれぞれＴB1、ＴB2、ＴB3およびＴB4で表す。
【００２５】
図２において、曲線５４の場合、即ち最高負荷時の場合は位置１３において熱分解中の廃棄物温度ＴB3は熱分解に必要な予め設定された最小必要温度ＴPに一致しており、位置１３から出口位置１２に移動する間に規定の温度ＴO（４５０℃）になる。因に、規定の温度ＴOとＡ点の温度ＴAは同じ値にする。しかし、曲線５５の場合、即ち過負荷時の場合は位置１３において熱分解中の廃棄物温度ＴB4は最小必要温度ＴPよりも低く、位置１４において最小必要温度ＴPに達し、位置１４から出口位置１２に移動する間に温度が上昇し規定の温度ＴO（又はＴA）になる。従って、過負荷の場合は、熱分解に必要な滞留時間が確保されず、熱分解が不十分になる。曲線５２、５３の場合は、熱分解に必要な十分な温度と滞留時間が確保されている。
【００２６】
次に、本発明の熱分解反応器の制御方法の一実施形態を図１、２を利用して説明する。この熱分解反応器の制御方法は、ドラムの他端側１２から上流側にとられた位置１３から他端側１２へ移動させる熱分解中の廃棄物の滞留時間が予め決められた値になるように定められ、さらに位置１３における熱分解中の廃棄物の温度が、熱分解に必要な予め設定された最小必要温度ＴP以上になるように熱分解反応器５に供給する廃棄物量を制御することである。
【００２７】
先に説明した制御装置１８と同様に、位置１３における温度が熱分解に必要な予め設定された最小必要温度ＴPより低い場合には熱分解反応器５に供給する廃棄物の供給量を減らし負荷を小さくする。負荷を小さくすれば位置１３における温度が上昇し熱分解に必要な予め設定された最小必要温度ＴPより高くなる。位置１３における温度が熱分解に必要な予め設定された最小必要温度ＴPより高い場合には熱分解反応器５に供給する廃棄物ａの供給量を増加し、前記温度が熱分解に必要な予め設定された最小必要温度ＴPまで増加させることができる。このように、熱分解反応器５に供給する廃棄物ａの供給量を増減し、熱分解に必要な予め設定された最小必要温度ＴP以上になるように廃棄物量を制御する。従って、廃棄物は、その投入量や発熱量の変化に応じて、均一に確実に効率良く熱分解される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の熱分解反応器の制御装置および制御方法によれば、廃棄物の投入量や発熱量の変化に応じて、廃棄物を均一に確実に効率良く熱分解するように制御できる。
【００２９】
また、上記制御装置を備えた熱分解反応器は、廃棄物の投入量や発熱量の変化に応じて廃棄物を効率良く熱分解する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱分解反応器の制御装置を備えた廃棄物処理装置の一実施形態を示す系統図である。
【図２】図１の熱分解反応器の制御装置の作用を説明する曲線図である。
【符号の説明】
３  廃棄物供給手段
５  熱分解反応器
１０  ドラム（筒状体）
１１  一端側
１２  他端側
１３  上流側にとられた位置
１８  制御装置
２１  温度センサー
２７  コントローラ
３１  制御信号
ＴP  予め設定された最小必要温度
ＴO  規定の温度
Ｇ1  熱分解ガス
ａ  廃棄物
ｂ  熱分解残留物
ｇ  高温空気（熱媒体）
【図１】
0003969846.tif 000002
【図２】
0003969846.tif 000003