(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に入口を有し他端に出口を有するロータリキルン型の熱分解炉を横置きとして、一端の入口側より供給した廃棄物を熱分解炉内で熱分解して他端の出口側より熱分解ガスと熱分解残留物に分けて取り出すようにしてある廃棄物の熱分解ガス化装置において、上記熱分解炉の入口側に、高温ガスを炉内へ導入するためのガス導入部を設け、熱分解炉の出口側から取り出される熱分解ガスの一部を上記熱分解炉入口側のガス導入部へ送って循環させるようにする循環熱分解ガスラインを設け、該循環熱分解ガスラインの途中に、循環熱分解ガスを昇温させる燃焼炉を設置し、該燃焼炉に取り付けたバーナへ補助燃料を供給して燃焼させるようにし、該燃焼炉において燃焼させられた補助燃料の燃焼ガスと循環熱分解ガスとを混合して昇温された循環熱分解ガスをガス導入部より熱分解炉の内部へ送入させるようにして該循環熱分解ガスの熱で廃棄物を加熱し熱分解するよう構成したことを特徴とする廃棄物の熱分解ガス化装置。
【請求項２】
熱分解炉の出口側に接続した熱分解ガス取出しラインと、該熱分解ガス取出しラインより分岐させて熱分解ガスの一部をガス導入部より熱分解炉へ循環させるようにする循環熱分解ガスラインの各途中に、各々流量調節弁を設け、該各流量調節弁を上記循環熱分解ガスライン途中の流量調節計により調節して循環熱分解ガス流量を調節するようにした請求項１記載の廃棄物の熱分解ガス化装置。
【請求項３】
補助燃料をバーナへ供給するラインの途中に流量調節弁を設け、該流量調節弁を熱分解炉出口の熱分解ガスの温度調節計により調節して循環熱分解ガス温度を調節するようにした請求項１又は２記載の廃棄物の熱分解ガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみ等の廃棄物を熱分解ガス化して処理するようにする廃棄物の熱分解ガス化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、これまでの焼却炉で廃棄物を燃焼させて処理させるようにする方式に代え、次世代の廃棄物処理方式として、廃棄物を不活性雰囲気下で加熱して熱分解させるようにし、発生した熱分解ガスと熱分解残留物を溶融炉に導いて少ない空気量で燃焼させ、ごみ中の灰分を溶融スラグとして取り出すようにしたガス化溶融システムの開発が進められている。
【０００３】
かかるガス化溶融システムにおける廃棄物の熱分解ガス化は、キルン炉を熱分解炉として使用することが提案されている。この場合に、図２に示すように熱分解炉としてのキルン炉の外側から間接的に加熱する外熱キルン方式のものと、図３に示すようにキルン炉の内部にバーナで熱風を送り被熱分解物としての廃棄物を加熱して熱分解する内熱キルン方式のものがある。
【０００４】
図２に示す外熱キルン方式の熱分解ガス化装置は、入口２側よりも出口３側が約３度低くなるように傾斜させて横置きさせたロータリキルン型の熱分解炉１の入口２側に、給塵機としてスクリューコンベヤ４を設置して、投入ホッパ５からの廃棄物６をスクリューコンベヤ４で熱分解炉１内へ供給するようにし、一方、出口３側に、熱分解ガス７ａと熱分解残留物７ｂとを分離する分離室８を設け、更に、熱分解炉１の外側に、高温ガス１０を流通させる加熱流路９を設け、該加熱流路９内へ熱分解炉１の出口３側から入口２側へ高温ガス１０を流通させることにより、熱分解炉１内の廃棄物６を加熱、乾燥させて熱分解し、発生した熱分解ガス７ａを分離室８の頂部の熱分解ガス取出しライン１１を通して取り出すようにしてある。１２は回転継手、１３は回転シールプレートである。
【０００５】
一方、図３に示す内熱キルン方式の熱分解ガス化装置は、熱分解炉１の出口側の分離室８にバーナ１４を取り付けて、該バーナ１４に、補助燃料供給ライン１５を接続して、プロパン等の補助燃料を供給するようにすると共に、バーナ１４に着火用のパイロットバーナ１６を取り付け、又、バーナ１４に空気供給ライン１７を接続して空気Ａを供給し、バーナ１４で補助燃料を燃焼させて温風を熱分解炉１内へ送入させるようにし、投入ホッパ５から投入されてスクリューコンベヤ４で供給される廃棄物６の加熱に供した後、熱分解ガス取出し部１８より熱分解ガス取出しライン１９へ取り出すようにしてある。２０は補助燃料供給ライン１５の途中に設けた流量調節弁、２１は空気供給ライン１７の途中に設けた流量調節弁、２２はガス温度を調整するために空気を導入させる希釈空気ラインである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記外熱キルン方式の熱分解ガス化装置の場合は、熱分解炉としてのキルン炉の外側に高温ガスの流路９を設けた構成となるため、キルン炉の構造が複雑になると共に、廃棄物を間接的に加熱、乾燥させるための新たな多量の熱源が必要であり、更に、金属面が高温ガスに接するため高温腐食が発生するおそれがある。
【０００７】
一方、内熱キルン方式の熱分解ガス化装置の場合は、熱分解炉１にバーナ１５を取り付け、補助燃料を焚いて熱分解炉１内に熱風を送入して熱分解熱源を得るようにするものであるが、ガス温度の調整に希釈空気が必要であり、又、多量のガスを投入しないと、発生した熱を炉内廃棄物６に均一に伝えることが難しく、更に、炉内温度を均一に保つことが難しいため、補助燃料使用量が多く、燃焼排ガス混入による熱分解ガス性状が極度に悪化する難点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、外部からの熱供給を最小限にして、しかも内部温度を均一に保つようにして内熱で加熱することができ、特に、熱分解に外部エネルギーをほとんど必要としない乾燥したセルロース系の廃棄物等の熱分解に適するような廃棄物の熱分解ガス化装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、一端に入口を有し他端に出口を有するロータリキルン型の熱分解炉を横置きとして、一端の入口側より供給した廃棄物を熱分解炉内で熱分解して他端の出口側より熱分解ガスと熱分解残留物に分けて取り出すようにしてある廃棄物の熱分解ガス化装置において、上記熱分解炉の入口側に、高温ガスを炉内へ導入するためのガス導入部を設け、熱分解炉の出口側から取り出される熱分解ガスの一部を上記熱分解炉入口側のガス導入部へ送って循環させるようにする循環熱分解ガスラインを設け、該循環熱分解ガスラインの途中に、循環熱分解ガスを昇温させる燃焼炉を設置し、該燃焼炉に取り付けたバーナへ補助燃料を供給して燃焼させるようにし、該燃焼炉において燃焼させられた補助燃料の燃焼ガスと循環熱分解ガスとを混合して昇温された循環熱分解ガスをガス導入部より熱分解炉の内部へ送入させるようにして該循環熱分解ガスの熱で廃棄物を加熱し熱分解するようにした構成とする。
【００１０】
バーナ燃焼ガスと循環熱分解ガスを混合するため希釈空気が不要となり、さらにキルン内の循環熱分解ガスの量を自由に調整でき、温度を一定化して熱分解炉へ導入できるので、最小限の補助燃焼の使用量で廃棄物を熱分解させることができる。
【００１１】
又、熱分解ガス取出しラインの途中と、該熱分解ガス取出しラインより分岐させて熱分解ガスの一部をガス導入部より熱分解炉へ循環させるようにする循環熱分解ガスラインの途中に、それぞれ流量調節弁を設け、循環熱分解ガスラインへ送られる循環熱分解ガスの流量により流量調節弁を調節するようにすることにより、循環熱分解ガスの量を自由に調整することができる。
【００１２】
更に、燃焼炉のバーナへ供給するプロパン等の補助燃料供給ラインの途中に流量調節弁を設け、該流量調節弁を熱分解炉出口の熱分解ガスの温度調節計からの指令で調節して循環熱分解ガス温度を調節するようにすることにより、熱分解炉出口の熱分解ガス温度の変動に応じて燃焼炉の温度を変えて燃焼炉から出る循環熱分解ガスの温度を変えることができ、熱分解炉出口の熱分解ガス温度を一定にコントロールすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態を示すもので、図２、図３に示されるものと同様に、ロータリキルン型の熱分解炉１の入口２側に給塵機としてスクリューコンベヤ４を備えると共に、出口３側に熱分解ガス７ａと熱分解残留物７ｂに分離する分離室８を備え、且つ投入ホッパ５から投入される廃棄物６がスクリューコンベヤ４により熱分解炉１内へ供給されると、該廃棄物６が出口３側へと移行するように熱分解炉１を入口２側よりも出口３側が低くなるように約３度傾斜させて横置きし、図示しない駆動装置で熱分解炉１の回転部分が低速で回転できるようにしてある構成において、耐火材で炉壁を構成した熱分解炉１内へ高温ガスを吹き込むためのガス導入部２３を入口２側に設け、高温ガスを導入部２３よりキルン式の熱分解炉１内へ導入して内熱で廃棄物６を加熱させるようにする。
【００１５】
詳述すると、熱分解炉１の出口３側の分離室８頂部より取り出される熱分解ガス７ａを下流の溶融炉（図示せず）へ導くようにする熱分解ガス取出しライン２４の途中より熱分解ガスの一部を取り出して熱分解炉１の入口２側のガス導入部２３へ送って循環させるようにする循環熱分解ガスライン２５を設け、該循環熱分解ガスライン２５の途中に燃焼炉２６を設置して、該燃焼炉２６に、図３に示した場合と同様にバーナ１４を取り付けてプロパン等の補助燃料を供給ライン１５により供給して燃焼させるようにし、ここで燃焼して得られた燃焼ガス２７を熱分解循環ガス２８で希釈して温度を一定化した後、ガス導入部２３より熱分解炉１内へ送入させるようにし、且つ該燃焼炉２６に設置されたバーナ１４に、空気供給ライン１７からの空気Ａが供給されるようにすると共に、上記循環される熱分解ガスを燃焼ガス２７と混合して所定の温度にして、その昇温された循環熱分解ガス２８を、熱分解炉１の入口２側のガス導入部２３より熱分解炉１内へ送入して廃棄物６を内熱で加熱し熱分解させるようにする。
【００１６】
更に、上記熱分解ガス取出しライン２４の分岐点より下流側位置と、循環熱分解ガスライン２５の途中位置に、各々流量調節弁２９、３０を設け、上記流量調節弁２９と３０を、循環熱分解ガスライン２５途中の流量調節計３１により調節させるようにし、又、補助燃料供給ライン１５途中の流量調節弁２０と空気供給ライン１７途中の流量調節弁２１とを、熱分解ガス取出しライン２４途中の温度調節計３２とにより調節されるようにする。３３は燃焼炉２６より下流側の循環熱分解ガスライン２５の途中に設けた温度計である。なお、図３に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００１７】
今、廃棄物６を投入ホッパ５から投入してスクリューコンベヤ４で熱分解炉１内へ供給し熱分解をさせるときは、燃焼炉２６のバーナ１４へプロパン等の補助燃料を供給して燃焼させることにより温度を上昇させるようにする。これにより熱分解炉１の入口２側のガス導入部２３からは燃焼炉２６から排出される高温のガスが導入されるので、低速で回転している熱分解炉１内で内熱により廃棄物６を加熱して熱分解することができる。熱分解ガス７ａは、分離室８の頂部の熱分解ガス取出しライン２４より取り出され、一部は循環熱分解ガスライン２５より燃焼炉２６内へ入り希釈混合される。更に補助燃料供給ライン１５よりバーナ１４へ補助燃料が供給され、該燃焼炉２６で燃焼させられる。この燃焼ガスとの混合により昇温した熱分解ガス２８が循環熱分解ガスライン２５よりガス導入部２３へ送入され、循環させられることになる。これにより内熱で加熱して廃棄物６を熱分解することができる。この際、廃棄物６として特に水分の少ない乾燥したセルロース系の廃棄物を供給すると、内熱式であっても熱分解に多くの熱量を必要としないため、ほとんどガス性状を悪化させずに有効に熱分解させることができる。
【００１８】
上記において、熱分解炉１の出口３側から取り出される熱分解ガス７ａの温度を５００℃に維持するように温度調節計３２により補助燃料供給ライン１５途中の流量調節弁２０をコントロールして、燃焼炉２６のバーナ１４へ供給される補助燃料の流量と空気Ａの流量を調節し、燃焼炉２６から排出される循環熱分解ガス２８の温度が６００℃になるようにする。たとえば、熱分解炉１の出口の熱分解ガス温度が５００℃以下になると、燃焼炉２６での燃焼温度を高くして循環される熱分解ガス２８の温度を高くするようにする。
【００１９】
又、熱分解ガス取出しライン２４より下流側へ送られる熱分解ガスの量に応じて流量調節弁２９と３０を調節することができて、循環熱分解ガス量を自由に決めることができる。
【００２０】
このように、熱分解炉１の出口３側から取り出される熱分解ガスの一部を、熱分解炉１の入口２側へ循環させるようにして、この循環する熱分解ガス２８の温度、流量を調整することにより、熱分解すべき廃棄物６の性状変化に対応して常に安定した熱分解が可能となる。
【００２１】
なお、本発明の熱分解ガス化装置は、外部からの間接加熱を必要としない内熱加熱方式であるが、熱分解炉の外側に高温ガスの流通路を形成して高温ガスで間接的に加熱するようにした外熱式と組み合わせることも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の廃棄物の熱分解ガス化装置によれば、ロータリキルン型の熱分解炉の出口側から取り出される熱分解ガスの一部を該熱分解炉の入口側から熱分解炉へ循環させるようにする循環熱分解ガスラインを設け、該循環熱分解ガスラインの途中に燃焼炉を設置して、補助燃料を燃焼して循環熱分解ガスを昇温し、温度調整して一定の温度の高温の循環熱分解ガスを熱分解炉の入口側より内部に導入するようにして該循環熱分解ガスの熱で廃棄物を加熱し熱分解するようにしてあるので、外部からの間接加熱を必要とせずに内熱で廃棄物を加熱することができて、外部熱源が最小限ですみ、又、循環する熱分解ガスの流量や温度を調節することにより熱分解炉内へ供給される廃棄物の性状変化に対応でき、特に、乾燥したセルロース系を中心とした廃棄物の熱分解に好適であり、更に、熱分解ガスを昇温して循環させることから、ガスを改質して低分子量化できる、等の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物の熱分解ガス化装置の概要図である。
【図２】外熱式の熱分解ガス化装置の一例を示す概略図である。
【図３】内熱式の熱分解ガス化装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  熱分解炉
２  入口
３  出口
４  スクリューコンベヤ
６  廃棄物
７ａ  熱分解ガス
１４  バーナ
１５  補助燃料供給ライン
１７  空気供給ライン
２０  流量調節弁
２１  流量調節弁
２３  ガス導入部
２４  熱分解ガス取出しライン
２５  循環熱分解ガスライン
２６  燃焼炉
２７  燃焼ガス
２８  循環熱分解ガス
２９  流量調節弁
３０  流量調節弁
３１  流量調節計
３２  温度調節計
Ａ  空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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