(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が大気圧以下に保持される熱分解反応器内に廃棄物を投入して加熱し、乾留ガスと熱分解残留物とを生成し、この熱分解残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離し、前記乾留ガスと前記燃焼性成分とを燃焼処理するようにした廃棄物処理装置において、前記熱分解反応器を横型回転ドラムで構成し、この横型回転ドラムの傾斜角θを極めて小さくするよう配置するとともに、回転速度が０．５〜１５ｒｐｍの範囲となるよう構成した廃棄物処理装置における熱分解反応器。
【請求項２】
傾斜角θを１．１〜１．５°以内、好ましくは０．２〜１．５°未満の範囲に選定した請求項１記載の廃棄物処理装置における熱分解反応器。
【請求項３】
乾留ガス発生量を検知して回転数を制御するようにした請求項１あるいは２記載の廃棄物処理装置における熱分解反応器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の処理装置における熱分解反応器、より詳しくは廃棄物を大気圧以下で加熱して熱分解し乾留ガスと熱分解残留物とを生成し、この乾留ガスと熱分解残留物から分離された燃焼性成分とを燃焼器に供給して燃焼処理するようにした廃棄物処理装置における熱分解反応器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみなどの一般廃棄物や廃プラスチックなどの可燃物を含む産業廃棄物処理装置の一つとして、廃棄物を熱分解反応器内に投入し、大気圧以下の低酸素雰囲気中において加熱して熱分解し、乾留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し、さらに熱分解残留物を冷却した後、分離装置に供給してカーボンを主体とする燃焼性成分と、例えば金属や陶器、砂利、コンクリート片等のガレキよりなる不燃焼性成分とに分離し燃焼成分を粉砕し、この粉砕された燃焼性成分と前記乾留ガスとを燃焼器である溶融炉に導き、この溶融炉で燃焼処理し、生じた燃焼灰と燃焼性成分中に含まれる灰分とを溶融スラグとなし、この溶融スラグを排出して冷却固化させるようにした廃棄物処理装置が例えば特開昭６４−４９８１６号公報で提案されている。
【０００３】
そしてこのような廃棄物処理装置における熱分解反応器としては通常、横型回転ドラムが用いられる。この横型回転ドラムは、その内部の周囲に複数の伝熱管を有するシェルで構成されており、このシェル内に投入された廃棄物は、シェルの回転と伝熱管とにより攪拌されながら他端から排出される間に伝熱管に供給された加熱流体により間接加熱されて熱分解反応が促進されるのである。
【０００４】
ところで、このような横型回転ドラムは、一般に化学機器の一つとして採用され、この場合、被処理物の性状とその量から熱分解に必要な熱量、即ち被処理物を熱分解反応温度まで昇温させるための熱量と、この昇温された廃棄物の熱分解に必要な熱量とにより伝熱管表面温度やシェルの大きさなどが選定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記したような横型回転ドラムを廃棄物処理装置における熱分解反応器として用いた場合、所定の廃棄物を処理するために熱分解反応器が大型になるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の装置の持つ問題点を解決するためになされたものであって、廃棄物を内部が大気圧以下に保持される熱分解反応器内に投入して加熱し、乾留ガスと熱分解残留物とを生成し、この熱分解残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離し、前記乾留ガスと前記燃焼性成分とを燃焼処理するようにした廃棄物処理装置において、前記熱分解反応器を横型回転ドラムで構成し、この横型回転ドラムの傾斜角θを極めて小さくするよう配置するとともに回転速度を０．５〜１５ｒｐｍの範囲となるよう構成した廃棄物処理装置における熱分解反応器を提供せんとするものである。
【０００７】
そしてこの横型回転ドラムの傾斜角θは、０．１〜１．５°以内、好ましくは０．２〜１．５°未満の小さい角度の範囲から選ばれる。そして回転速度が０．５〜１５ｒｐｍの比較的高い回転速度から選ばれる。
このような構成による廃棄物処理装置における熱分解反応器によれば、横型回転ドラムの回転数を大とするため、熱分解反応が促進される。また、この横型回転ドラムのシェルの傾斜角θを小とするため、シェル内への廃棄物の滞留時間を長く保持することができ、その結果、熱分解反応器としての横型回転ドラムを小型化することができる。
【０００８】
即ち、本発明者の知見によれば、かゝる横型回転ドラム式の熱分解反応器で構成された廃棄物処理装置における熱分解性能は、所定の廃棄物投入量、加熱温度においても横型回転ドラムの回転数を変えることにより変化することが分った。その一例を示すと、図４に示すようにＡなる回転数で横型回転ドラムを回転している場合にＸ量の乾留ガス発生量であったとき、この横型回転ドラムの回転数をＡ′まで増加したとき、一時的にＸ′量の乾留ガス発生量が増大する。しかし、その後、この回転数を維持したとしても時間ｔを経過すると前記Ｘの水準の乾留ガス発生量まで減少する。
【０００９】
一方、横型回転ドラムの回転数を反対にＢまで減少させた場合は、ｙ量の乾留ガス発生量まで減少する。その後、時間ｔにおいてＸ量の乾留ガス発生量まで増加することとなる。
かゝる現象から、所定の廃棄物の投入量、加熱流体温度であっても、回転ドラムを構成するシェルの回転数を増加させることにより熱分解性能が改善されることが明らかである。
【００１０】
一方、図５に示されるように横型回転ドラムにおける熱分解性能Ｖは、シエルの回転数とともに増加し、廃棄物のシェル内への滞留時間ｔはシエル回転数に反比例する。
したがって所定の廃棄物を所定の加熱流体温度で加熱して熱分解する場合、横型回転ドラムのシェルの回転速度を大として熱分解を促進させるとともに、このシェルの傾斜角θを小さくしてシェル内への廃棄物の滞留時間を保持させることにより、所定の廃棄物を所定の加熱流体温度で加熱して熱分解する場合、シェルを小型化することができるのである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図１乃至図３を参照して本発明による廃棄物処理装置実施の形態を説明する。
図１において１は廃棄物ａを熱分解反応器２内に投入するスクリューフィーダであって、このスクリューフィーダ１を構成するスクリュー３は電動モータの如き駆動装置４により回転されるようになっている。
【００１２】
この熱分解反応器２は、図示しないシール機構により大気側とシールされることにより低酸素雰囲気に保持されるとともに排ガスの通路の最終段階に設けた誘引送風機５により、その内部は大気圧以下に保持される。また、溶融炉８の後段に配置された空気加熱器６により加熱された加熱空気ｂがラインＬ1 を経て供給されて内部は３００℃〜６００℃程度に、通常は４５０℃程度に加熱されるようになっている。
【００１３】
そしてスクリューフィーダ１により熱分解反応器２内に投入された廃棄物ａは加熱されて乾留ガスＧ1 と、主として不揮発性成分よりなる熱分解残留物ｃとが生成され、乾留ガスＧ1 はラインＬ2 を経て燃焼器である溶融炉８のバーナ９に供給される。
一方、熱分解反応器２に接続された排出装置７より排出された熱分解残留物ｃは冷却装置１０に供給され、ここで発火の恐れのない温度、例えば８０℃程度までに冷却された後、分離装置１１においてカーボンを主体とする燃焼性成分ｄと、例えば金属、陶器、砂利、コンクリート片等の不燃焼性成分ｅとに分離され、この不燃焼性成分ｅはコンテナ１２に収集される。
【００１４】
そしてこの燃焼性成分ｄは、粉砕機１３により例えば１ｍｍ以下の大きさに微粉砕され、この粉砕された燃焼性成分ｄ′はラインＬ3 を経て前記バーナ９に供給される。
この燃焼性成分ｄ′とラインＬ2 からバーナ９に供給された乾留ガスＧ1 とは押込送風機１４によりラインＬ4 から供給された燃焼用空気ｆにより約１，３００℃程度の高温で燃焼され、このとき生じた燃焼灰と燃焼性成分中に含まれる灰分はここで溶融し、溶融スラグｇとなって流下し水槽１５内において冷却固化される。
【００１５】
前記溶融炉８で発生した燃焼ガスＧ2 はラインＬ5 を経て空気加熱器６、廃熱ボイラ１６により熱回収された後、集塵装置１７ａ，１７ｂにより除塵され、比較的低温のクリーンな排ガスＧ3 となって大部分は煙突１８より大気中へ放出され、一部はラインＬ6 を経て冷却装置１０にイナートガスとして供給される。なお、１９は廃熱ボイラ１６により発生した蒸気Ｓで発電される発電装置である。
【００１６】
前記熱分解反応器２は横型回転ドラムで構成され、この横型回転ドラムは図２及び図３に示された構造を有し、その軸芯ＣＬは水平軸ＣＬ′に対して０．１〜１．５°、好ましくは０．２〜１．５°未満の傾斜角θを有するように配置されている。
そしてシェル２１にはスクリューフィーダ１により廃棄物ａが供給され、更にラインＬ1 により加熱空気ｂが加熱空気供給ヘッダー２３を経て伝熱管２０内に供給される。そしてこのシェル２１内に供給された廃棄物ａはシェル２１の回転により伝熱管２０ａにより掻き上げられ、攪拌されながら傾斜角θによって排出装置７側へ移送され、その過程において加熱空気ｂにより加熱され、熱分解して乾留ガスＧ1 と熱分解残留物ｃとが生成されるのである。
【００１７】
このシェル２１はモータ２２により回転されるが、この場合の回転数は０．５〜１５ｒｐｍの範囲で設定されるのがよい。
次に実験例を示す。
0003827770.tif 000002
【００１８】
0003827770.tif 000003
〔試験例１〕
前記設定条件において、シェルの傾斜角θを１．５°とし、回転数を変化させて熱分解性能と滞留時間の変化を計測した。その結果を表２に示す。
【００１９】
0003827770.tif 000004
〔試験例２〕
次にシェル回転数を1.0 rpmとし、傾斜角θを変化させて廃棄物ａの滞留時間の変化を計測した。その結果を表３に示す。
【００２０】
0003827770.tif 000005
以上の実験例からも明らかなように横型回転ドラムを構成するシェルの回転数を大とする共に、その傾斜角θを小とすることによって滞留時間を保持することにより熱分解性能を改善することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明による廃棄物処理装置における熱分解反応器によれば横型回転ドラムを構成するシェルの回転数を大として熱分解を促進するとともにこのシェルの傾斜角θを小さくすることによって廃棄物の滞留時間を保持するようにしたため熱分解性能が改善され結果として熱分解反応器を小型化することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱分解反応器を装備した廃棄物処理装置の系統図である。
【図２】熱分解反応器の一部を破断して示す側面図である。
【図３】図２の熱分解反応器の横断面図である。
【図４】横型回転ドラムの回転数と乾留ガス発生量との関係図である。
【図５】横型回転ドラムの回転数と滞留時間、熱分解性能との関係図である。
【符号の説明】
１      スクリューフィーダ      ２      熱分解反応器
３      スクリュー              ４      駆動装置
５      誘引送風機              ６      空気加熱器
７      排出装置                ８      溶融炉
９      バーナ                １０      冷却装置
１１      分離装置              １２      コンテナ
１３      粉砕機                １４      押込送風機
１５      水槽                  １６      廃熱ボイラ
１７ａ，１７ｂ    集塵装置      １８      煙突
１９      発電装置              ２０      伝熱管
２１      シェル                ２２      モータ
２３      加熱空気供給ヘッダー
【図１】
0003827770.tif 000006
【図２】
0003827770.tif 000007
【図３】
0003827770.tif 000008
【図４】
0003827770.tif 000009
【図５】
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