(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持された金属製円筒胴と、断面視に於いて当該円筒胴の内周面との間に間隙Ｆを、また隣接する相互間に間隙Ｓを置いて円形に配列され、円筒胴の長手方向に平行に支持固定した複数の加熱管と、断面視に於いて加熱管の中の一本から適宜のピッチをおいて、加熱管に近接して放射状に夫々内方へ向けて一列状に且つ隣接する相互間に間隙Ｓを置いて配列され、円筒胴の長手方向に平行に支持固定した複数の加熱管とを備え、前記加熱管内を流通する加熱用ガスＧの熱により、前記金属製円筒胴を回転させ乍ら内部の被乾留物を加熱するようにした廃棄物の乾留熱分解反応器に於いて、前記円形に配列した加熱管及び放射状に内方へ向けて一列状に配列した加熱管に金属製のひれを設けて隣接する加熱管との間隙Ｓを減少させ、前記乾留熱分解反応器の回転時の被乾留物の漏れ落ちを防止して伝熱効率を高める構成としたことを特徴とする廃棄物の乾留熱分解反応器。
【請求項２】
ひれを、断面視に於いて加熱管の外周面の片側から加熱管列の方向と約３０°〜６０°の角度を持って突出せしめた状態に固着した請求項１に記載の廃棄物の乾留熱分解反応器。
【請求項３】
ひれを、断面視に於いて加熱管の外周面の片側若しくは両側からほぼ加熱管列の方向へ突出せしめた状態に固着した請求項１に記載の廃棄物の乾留熱分解反応器。
【請求項４】
反応器の廃棄物供給口側から反応器全長又は全長の約１／５〜１／３の距離だけ離れた位置より下流側の各加熱管に、ひれを設ける構成とした請求項１に記載の廃棄物の乾留熱分解反応器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ゴミ等の廃棄物の乾留熱分解反応器の改良に関するものであり、主として都市ゴミ等の廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼処理に利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物の乾留熱分解溶融燃焼処理は、所謂処理残滓の排出量を大幅に減少し得るうえ、ダイオキシン等の発生を略皆無にすることができ、優れた実用的効用を奏するものである。そのため、近年各種型式の乾留熱分解溶融燃焼装置の開発が進められており、廃棄物の乾留熱分解に用いる乾留熱分解反応器としては、図８及び図９に示すような構造の反応器が多く利用されている。
【０００３】
即ち、図８及び図９に於いて、１は円筒形の反応器、２は加熱ガス入口、２ａは加熱ガス入口ケーシング、３は加熱ガス出口、３ａは加熱ガス出口ケーシング、４は廃棄物供給口、５は熱分解生成物出口、６は鋼板製円筒胴、７は加熱管、８は管板、８ａは支持板、９はベローズ機構であり、約１５０ｍｍ以下の大きさに破砕された被乾留物（廃棄物）Ａは、廃棄物供給口４から反応器１内へ供給され、空気の遮断下に於いて加熱管７内を流通する高温加熱ガスＧによって４００℃〜５００℃の温度に加熱されると共に、１〜３ＲＰＭの速度で回転する反応器１内で回転による攪拌混合を受け乍ら、約１時間程度反応器１内に滞留する。この間に廃棄物Ａは、所謂乾留熱分解をされて熱分解生成物に変換され、約７５ｗｔ％の乾留ガスＢと２５ｗｔ％の熱分解残渣Ｃが生成される。
【０００４】
前記反応器１内に形成された熱分解生成物は、反応器１の回動と共に順次熱分解生成物出口５側へ繰り出され、乾留ガスＢと熱分解残渣Ｃとに分離されたあと、乾留ガスＢは溶融燃焼装置（図示省略）へ、また熱分解残渣Ｃは、不燃物の除去処理や固形可燃物の粉砕処理を経て溶融燃焼装置（図示省略）へ供給され、乾留ガスＢと共に約１，３００℃の温度下で溶融燃焼される。
【０００５】
ところで、反応器１内で被乾留物（廃棄物）Ａの乾留熱分解がある程度進行すると、被乾留物Ａは順次その容積が低減すると共にさらさらとした粒状体に変換され、最終的には粒状の熱分解残渣Ｃとなって熱分解生成物出口５から外部へ排出されてくる。
しかし、被乾留物Ａがさらさらとした粒状体に変換されてくると、隣接する加熱管相互の間隙Ｓを通して漏れ落ちる被乾留物Ａが増大し、前記反応器１の回転による被乾留物Ａの攪拌混合が充分に行なわれ難くなるだけでなく、容積の減少や前記漏れ落ちの増大等によって被乾留物Ａと加熱管７との接触面積が減少し、加熱管７から被乾留物Ａへの伝熱効率が著しく低下することになる。
また、反応器１の回転による攪拌混合時の伝熱効率が低下すると、被乾留物Ａが完全に乾留熱分解されるまでの時間がかかることになり、結果として、反応器１の長さ寸法の増大、廃棄物処理量の減少、廃棄物加熱用のエネルギー消費量の増大等を招来することになる。
【０００６】
一方、本願発明者等は、先きに、図１０に示すような反応器、即ち複数本の平行に配列した加熱管７と、隣接する加熱管７同士を連結するひれ７ａとから円筒形の反応器１を形成する技術を開発し、これを特開平１０−３６８５２号として公開している。
【０００７】
当該図１０の反応器１では、廃棄物の乾留熱分解がある程度進行してこれがさらさらの粒状体になったとしても、反応器１の回転による攪拌混合時に粒状の被乾留物Ａが加熱管７の隙間を通して漏れ落ちることが無い。従って加熱管７の伝熱面は被乾留物と長期に亘って接触することになり、加熱管７から被乾留物Ａへの伝熱効率が向上する。
また、図１０の反応器１では、反応器１の長軸方向の膨張量と加熱管７そのものの長軸方向の膨張量とが同一となり、加熱管７と管板８との間に膨張量の差による応力が生じない。その結果、反応器１の気密性の確保が極めて容易となる。このように、特開平１０−３６８５２号の反応器１は、従前の反応器には見られない優れた実用的効用を発揮するものである。
【０００８】
しかし、当該特開平１０−３６８５２号の熱分解反応器１にも解決すべき問題が残されており、その中でも特に問題となる点は、▲１▼加熱管７の伝熱面の利用率が低い点及び▲２▼反応器１の組立加工に手数がかかる点である。
即ち、図の反応器１では、円筒形の反応器１を形成する加熱管７の外側面が断熱材等により囲繞されているため、廃棄物Ａと接触する加熱管７の伝熱面がほぼ半減することになる。
その結果、廃棄物Ａへの伝熱量が低下し、所定量の廃棄物Ａを熱分解させるためには、加熱器１の長さ寸法を増して加熱管１内での滞留時間を延長させる必要があり、反応器１の長さ寸法の短縮が困難となる。
また、図１０の反応器１では、その構造上必然的に溶接距離が長くなるだけでなく、溶接部に大きな機械的荷重が掛ることになる。その結果、溶接作業に手数がかかると共に、溶接部の検査や応力除去等にも手数がかかることになり、結果として反応器１の製造コストが高騰することになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前の廃棄物の乾留熱分解反応器に於ける上述の如き問題、即ち、鋼板製の円筒胴６の内部に加熱管７を配設した構成の反応器１にあっては、乾留熱分解の進行に伴なって、被乾留物Ａが加熱管７相互の間隙Ｓから漏れ落ち易くなり、回転による攪拌混合効率や加熱管７からの熱伝達効率が低下すること、及び加熱管７とひれ７ａから円筒胴６を形成する構成の反応器１にあっては、加熱管７の外側面が伝熱面として機能せず、加熱管７の熱伝達効率が低下して、反応器１が大形化すること等の問題を解決せんとするものであり、鋼板製の円筒胴６の内部に配設した加熱管７に適宜の形状のひれ７ａを設けることにより、加熱管７相互の間隙Ｓからの被乾留物Ａの漏れ落ちを防ぎ、反応器１の回転による十分な攪拌混合と、加熱管７からの伝熱効率の大幅な向上を可能とすることにより、反応器１の長さ寸法の短縮並びに加熱用エネルギーの消費量の削減を可能にした廃棄物の乾留熱分解反応器を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、請求項１の発明においては、回転自在に支持された金属製円筒胴と、断面視に於いて当該円筒胴の内周面との間に間隙Ｆを、また隣接する相互間に間隙Ｓを置いて円形に配列され、円筒胴の長手方向に平行に支持固定した複数の加熱管と、断面視に於いて加熱管の中の一本から適宜のピッチをおいて、加熱管に近接して放射状に夫々内方へ向けて一列状に且つ隣接する相互間に間隙Ｓを置いて配列され、円筒胴の長手方向に平行に支持固定した複数の加熱管とを備え、前記加熱管内を流通する加熱用ガスＧの熱により、前記金属製円筒胴を回転させ乍ら内部の被乾留物を加熱するようにした廃棄物の乾留熱分解反応器に於いて、前記円形に配列した加熱管及び放射状に内方へ向けて一列状に配列した加熱管に金属製のひれを設けて隣接する加熱管との間隙Ｓを減少させ、前記乾留熱分解反応器の回転時の被乾留物の漏れ落ちを防止して伝熱効率を高める構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いてひれ７ａを、断面視に於いて加熱管７・７′の外周面の片側から加熱管列の方向と約３０°〜６０°の角度θをもって突出せしめた状態に固着するようにしたものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いてひれ７ａを、断面視に於いて加熱管７・７′の外周面の片側若しくは両側からほぼ加熱管列の方向に突出せしめた状態に固着するようにしたものである。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１の発明に於いて、反応器１の廃棄物供給口側から反応器全長又は反応器の約１／５〜１／３の距離だけ離れた位置より下流側の各加熱管７・７′に、ひれ７ａを設けるようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る乾留熱分解反応器の概要説明図であり、図２は図１の断面拡大図である。図１及び図２に於いて前記図８乃至図１０と共通する部位には、これと同一の参照番号を付すものとする。
図１及び図２に於いて、１は反応器、２は加熱ガス入口、２ａは加熱ガス入口ケーシング、３は加熱ガス出口、３ａは加熱ガス出口ケーシング、４は廃棄物供給口、５は熱分解生成物出口、６は円筒胴、７は加熱管、８は管板、８ａは支持板、１０はごみ供給フィーダ、１１は反応器本体支持台、１２は支持ローラ、１３は回転駆動装置、１４はギア、１５は分離搬出装置、１６は乾留ガス出口、１７は乾留残渣出口、１８は支持架台である。
尚、図１に示した乾留熱分解反応器そのものは、反応器本体の内部構造を除いて全て公知のものであるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００１５】
前記反応器１は鋼板製の円筒胴６と、円筒胴６の内周面に沿って断面円形状に配列されている加熱管７と、その加熱管７の中の１本から適宜のピッチＰ1 ，Ｐ2 をおいて、加熱管７に近接して放射状に夫々内方へ向けて一列状に配列されている加熱管７′と、各加熱管７・７′の両端部を支持・固定すると共に、円筒胴６の両端開口を閉鎖する管板８と、加熱管７・７′の中間部を適宜に支持する支持板８ａと、各加熱管７・７′の片側端を伸縮自在に且つ気密に支持固定するベローズ機構９等から形成されている。
【００１６】
前記円筒胴６の内周面と、内周面に沿って配列した加熱管７との間には僅かな間隙Ｆが、更に、隣接する加熱管７・７や加熱管７′・７′の間には間隙Ｓが設けられている。
尚、図２に示した本実施形態に於いては、円筒胴６の直径約２，５００ｍｍφ、加熱管７の直径約７６. ３ｍｍφ、厚さ９. ５ｍｍ、加熱管７の本数６４本、間隙Ｓは約１５ｍｍ、間隙Ｆは約１５ｍｍに夫々設定されている。
【００１７】
本発明に於いては、前記各加熱管７・７′にプレート状のひれ７ａが固着されており、当該ひれ７ａによって隣接する加熱管７・７相互の間、加熱管７′・７′の相互の間及び加熱管７・７′相互の間の間隙Ｓが夫々狭められている。
図３は、ひれ７ａの固着の一例を示すものであり、当該実施例に於いては、外径７６. ３ｍｍ、厚さ９. ５ｍｍの加熱管７・７′に対して、厚さｔ＝９ｍｍ、長さｌ＝５０ｍｍの鋼板製のひれ７ａが、加熱管７・７′の配列方向に対して角度θ＝約３０°〜６０°をもって、加熱管７の外周面に溶接により固着されている。
【００１８】
図４は、ひれ７ａの固着の第２実施例を示すものであり、ひれ７ａは、加熱管７・７′の外周面の両側に、加熱管列の方向に突出せしめた状態で溶接により固着されている。尚、当該実施例ではひれ７ａの長さｌは約１２ｍｍに選定されている。
【００１９】
図５は、ひれ７ａの固着の第３実施例を示すものであり、当該実施例では、ひれ７ａは、加熱管７・７′の片側の外周面に、加熱管列の方向に突出せしめた状態で溶接により固着されている。
【００２０】
図６はひれ７ａの固着の第４実施例を示すものであり、当該実施例では、外径７６. ３ｍｍφ、内厚９. ５ｍｍφ、間隙Ｓ３０ｍｍでもって配列されている加熱管７・７′に対して、厚さｔ６ｍｍ、長さｌ３００〜３５０ｍｍの鋼板製のひれ７ａが支持金具２１・２２等により加熱管７・７′の外周面へ密着状に固定されている。
【００２１】
前記ひれ７ａは、反応器１内の加熱管７・７′の全長に亘って取付け固着してもよいが、反応器１内へ供給された被乾留物Ａの乾燥ゾーンを除いた部分、即ち、被乾留物反応器１の廃棄物供給口４から反応器の全長の約１／５〜１／３の距離だけ下流側へ離れた位置から、各加熱管７・７′にひれ７ａを固着するようにしてよく、反応器１内へ投入する被乾留物Ａの種類や性状によって適宜に選定される。
【００２２】
例えば、反応器１内へ投入される被乾留物Ａが、主として汚泥等の比較的細かくて詰まりを生じ難い物質の場合には、前記ひれ７ａ′は加熱管７・７′の全長に亘って取り付けする方が望ましい。
これに対して、投入される被乾留物Ａが都市ごみ等の場合には、被乾留物Ａは、反応器１の乾燥ゾーンに於いて、通常１００〜１５０ｍｍ程度の比較的大きな長さ寸法を有しており、従ってひれ７ａを設けて加熱管７・７′相互の間の間隙Ｓが小さくなると、ここに被乾留物Ａ内のひもや糸状体がからみ付き、伝熱性が逆に悪化する虞れがあるからである。
【００２３】
本実施形態では、図２の反応器に於いて、加熱管７・７′の全長に亘ってひれ７ａが図４の如き形態で固着されており、この反応器１を用いて都市ごみを主体とする廃棄物Ａを被乾留物として各種の乾留熱分解テストを実施した。
即ち、反応器１を約１．５°の傾斜角度で入口側を上方、出口側を下方にして配設し、約１〜３ＲＰＭ（試験中は２ＲＰＭ）の回転速度で回転駆動した。
廃棄物Ａはシュレッダーで約１５０ｍｍ以下の大きさに破砕したあと、連続的に反応器１内へ供給（供給量１，０００ｋｇ／ｈｒ）した。
加熱用ガスＧは約５００〜６００℃に加熱されており、被乾留物Ａを４００〜５００℃に加熱したあと、約４５０℃の温度で反応器１から排出している。
被乾留物Ａの反応器１内に於ける滞留時間は約６０分程度であり、約７５ｗｔ％の乾留ガスＧと約２５ｗｔ％の熱分解残渣Ｃが反応器１から排出された。また、熱分解残渣Ｃは粒径約３〜６ｍｍφ程度の円形粒状体となって排出されてきた。
【００２４】
図７は、前記本実施形態に係る乾留熱分解反応器を用いて反応器内部の被乾留物Ａの温度を測定したものであり、点線（曲線イ）が本実施例に係る反応器（加熱管の全長にひれ７ａをつけたもの）の場合の温度を、また実線（曲線ロ）が加熱管７にひれ７ａを付けない場合を示すものである。
図７からも明らかなように、被乾留物Ａの温度は、ひれ７ａを付けない場合、横軸上の３の位置で４００℃であったが、ひれ７ａを付けることにより、ほぼ横軸上の２の位置で４００℃まで上昇した。
【００２５】
また、横軸上の３の位置（反応器の長さ方向の略中央位置）における被乾留物Ａの回転攪拌状況は図２の如き状態となり、漏れ落ちがないために約２０本の加熱管７・７′が被乾留物Ａと伝熱接触することになった。
これに対して、ひれ７ａの無い場合には、前記３の位置に於ける被乾留物Ａの回転攪拌混合状況は図９の如き状態となり、さらさら状になって被乾留物Ａはほとんど上方へ持ち上げられることなしに反応器１の底部に貯まることになり、被乾留物Ａと伝熱接触する加熱管７・７′は約１３本であった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は上述の通り、反応器内に配列した加熱管７・７′にひれ７ａを設け、隣接する加熱管相互間の間隙Ｓを狭まくすると共に加熱管７・７′の伝熱面積を増加する構成としている。
その結果、ある程度乾留熱分解が進行して被乾留物Ａがさらさらの粒状体になったとしても、反応器１の回転による攪拌混合時に間隙Ｓを通して被乾留物Ａが漏れ落ちず、被乾留物Ａに接触する加熱管７・７′の本数が増加して、伝熱効率が大幅に向上する。
【００２７】
また、本発明では、加熱管にひれ７ａを付けることにより、反応器１の上流側で被乾留物Ａの熱分解温度に到達するため、反応器１の長さ寸法の短縮が可能となる。
更に、反応器１の長さ寸法の短縮により円筒胴６の外壁からの放熱面積が減り、放熱量が少くなる。その結果、加熱用ガスＧの熱源（灯油等）の消費量が減り、ランニングコストが下る。
加えて、反応器１の長さ寸法の短縮により、反応器１自体の製造コストの引下げや配置上のスペースの軽減が可能となる。
本発明は上述の通り、優れた実用的効用を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃棄物乾留熱分解反応器の概要説明図である。
【図２】図１のイ−イ視断面拡大要図である。
【図３】プレート付き加熱管の一例を示すものである。
【図４】プレート付き加熱管の他の例を示すものである。
【図５】プレート付き加熱管の他の例を示すものである。
【図６】プレート付き加熱管の他の例を示すものである。
【図７】反応器内の被乾留物Ａの温度の測定グラフである。
【図８】従前の廃棄物乾留熱分解反応器の概要を示す縦断面図である。
【図９】図の反応器の反応器内部の加熱管の配置を示すものである。
【図１０】特開平１０−３６８５２号に係る反応器の反応器内部の加熱管の配置を示すものである。
【符号の説明】
Ａは被乾留物（廃棄物）、Ｂは熱分解ガス、Ｃは熱分解残渣、Ｇは加熱用ガス、Ｐ1 ，Ｐ2 はピッチ、Ｓは間隙、Ｆは間隙、１は反応器、２は加熱ガス入口、２ａは加熱ガス入口ケーシング、３は加熱ガス出口、３ａは加熱ガス出口ケーシング、４は廃棄物供給口、５は熱分解生成物出口、６は円筒胴、７は加熱管、７ａはプレート状のひれ、８は管板、８ａは支持板、９はベローズ機構、１０はごみ供給フィダ、１１は反応器本体支持台、１２は支持ローラ、１３は回転駆動装置、１４はギア、１５は分離搬出装置、１６は乾留ガス出口、１７は乾留残渣出口、１８は支持架台、１９・２０は補強リブ、２１・２２は支持金具。
【図１】
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【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】
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【図８】
0003781337.tif 000009
【図９】
0003781337.tif 000010
【図１０】
0003781337.tif 000011