JP2000512376A - ゴミを分類焼化して資源を回収する方法とその設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ゴミを処理して、環境汚染を防止し、その中の再利用価値のある資源を回収する方法と設備を提供する。ゴミを可燃性ゴミとプラスチック・ゴミに選別分類して焼化し、本発明の特殊な処理工程を経て、環境汚染なしに利用価値の高い資源、例えば燃焼油、炭灰、燃料ガス、及び耐火建築材料を回収する。

Description

【発明の詳細な説明】 ゴミを分類焼化して資源を回収する方法とその設備 技術分野 本発明はゴミを分類焼化して資源を回収する方法とその設備に関するもので、 特にゴミを可燃性ゴミ及びプラスチック・ゴミに選別分類して焼化し、特殊な処 理工程を経過した後、利用価値の高い資源として回収する設備と方法に関する。 背景技術 従来のゴミ処理の方式では焼却か、或いは埋没によるのみで先にゴミを分類し た後これを処理するという方法は取られないことが多かった。これでは環境の汚 染防止に寄与すること少なく、また再利用できる資源の回収もできない。その中 で自然に分解消滅しないプラスチック・ゴミは焼却する外、選別して回収する方 法がある。 前者の焼却法はまだ浪費性に属するのみで、二次公害（空気汚染）防止設備が なければ尚更悪影響があり、後者の選別法で回収した再生プラスチックは、種類 が多すぎる上、複雑な充填物を含んでいるので品質が悪く、再利用の価値が低い 。 本発明の目的は、日々地球上に生成される大量のゴミを処理して、環境汚染の 防止に寄与するのみならず、その中の再利用価値のある資源を回収する方法と設 備を提供することにある。 発明の開示 上述の課題を解決せんがため、本発明の発明者は長年に亘る苦心研究の結果、 本発明のゴミを分離焼化して資源を回収する方法とその設備の完成の実現を見る に至った。本発明によると、ゴミを可燃性ゴミとプラスチック・ゴミに選別分類 して焼化し、後述する特殊な処理工程を経て、環境汚染の防止に寄与する外、利 用価値の高い資源、例えば燃料油、炭灰、燃料ガス、及び耐火建築材料などが回 収できる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明によるゴミを分類焼化して資源を回収する方法のフロー・チャ ートである。 図２は、本発明によるゴミを分類焼化して資源を回収する設備の配置図である 。 図３は、本発明のゴミの選別分類に関する設備の配置図とフロー・チャートで ある。 図４は、本発明によるゴミを分類焼化して資源を回収する設備中燃焼炉の構造 図である。 図５は、本発明による気化油を不可逆反応で分解する反応炉の概略図である。 発明を実施するための最良の形態 図１は本発明によるゴミを分類焼化して資源を回収する方法のフローチャート である。図１による方法には下記のステップが含まれている。 （１）先行処理作業 各種のゴミ１０を破砕して細片とし、この破砕されたゴミを比重により選別分 類して、これらゴミを混合ゴミ１１、有機ゴミ１２、及びプラスチックを含む軽 量ゴミ１３などに分け、その中の混合ゴミ１１を更に細かく分類して金属類（ア ルミニウム、鉄等）を選り出して売却し、その余は埋没、或いは固化法により人 工魚礁とする。 （２）ゴミの処理作業 前記先行処理作業（１）により得られたプラスチックを含む軽量ゴミ１３は、 これを溶剤と混合して加熱溶解処理２Ｂを施し、また先行処理作業（１）により 得られた有機ゴミ１２は、ガスにてこれを焼化２Ａし、その発生する高源の熱エ ネルギーは、軽量ゴミ１３の加熱溶解処理２Ｂ用に供し、またプラスチックを分 解、蒸発させて気化油２５とする。 （３）気化油を分解する不可逆反応処理作業 気化油２５を反応炉３１内に導入して、加熱や圧力の制御により、分子を切断 する不可逆反応処理を施す。 （４）油・ガス分離処理作業 前記ステップ（３）により収集された気化油２５を段階的に降温冷却して大気 温度に接近させ、これを凝固沈殿せしめて液状の原油４１として回収し、また凝 固しない一部分の気化油はこれを燃料用ガス４２として回収する。 （５）燃料用ガスエネルギー回収作業 ステップ（４）により回収した燃料用ガスを圧縮液化して、これを桶装して売 却、或いは本設備内における加熱用熱源として使用する。 （６）分留処理作業 ステップ（４）により回収した原油を加熱、冷却、段階蒸留を経て、その留出 物４１３、４１４を収集貯蔵する。 （７）燃料油資源回収作業 ステップ（６）において段階的に蒸留した留出物４１３、４１４が酸洗浄や中 和作用を経て、その中の雑質が除去され、更に沈殿、脱色を経て高純度のディー ゼル油やガソリンを得る。 図２は本発明による、ゴミを分類焼化して資源を回収する設備の配置図である 。図３はゴミの分類選別に関する設備の配置図とフロー・チャートである。今上 述の方法により、図１と２を参照しながら本発明の設備を詳細に説明する。ゴミ 運送車９は各種のゴミ１０を運送して来て、これをコンベヤ９０上に放置する。 コンベヤ９０はこれらゴミ１０を内部にゴミ１０を粉砕する粉砕器９１１を有す る粉砕機９１に輸送する。粉砕器９１１は巨大の風力でゴミ１０の含水量を低減 させ、また同時に破砕したゴミ１０を比重により、選別し、また分類する。分類 されたゴミ１０は比重別に混合ゴミ１１（金属類、缶類、合成樹脂、石塊、木塊 、竹枝、コンクリート片などを含み、破砕機処理後は小塊状を呈し、その中やや 大きい木塊は燃料用になる）、有機ゴミ１２（一般の家庭で生ずる、動植物性の 厨房残滓、木枝、樹葉等破砕機で処理後は細粒状を呈する）、及び軽量ゴミ１３ （紙屑、旧着、プラスチック袋等で破砕機で処理後は砕片状を呈する）等で、こ の３種類のゴミは各々破砕機９１の排出口（Ｘ、Ｙ、Ｚ）から排出される。排出 口（Ｘ）から排出された混合ゴミ１１は直接に埋没廃棄され、排出口（Ｙ）から 排出される有機ゴミ１２はコンベヤ９２で燃焼炉２０の輸送ダクト２３に輸送さ れ、排出口（Ｚ）から排出された軽量ゴミ１３はコンベヤ９３で、燃焼炉２０の 分解炉２１の孔ふた２１３の入口２１４に輸送される。 図４は本発明による、ゴミを分類焼化して資源を回収する設備中の燃焼炉（０ ）構造図で、燃焼炉炉体２０１内上方の適宜な所に１つの分解炉２１が設けられ 、その外周には冷却水ダクト２１１が囲繞している。ダクト２１１の適宜な所に バルブ２１２を設けて、水の流量の変化により分解炉２１の温度の変化を制御す る。焼化室の頂端には開閉可能の軽量ゴミ１３を分解炉２１内に導入する孔ふた ２１３が設けられている。室内にはバルブ２１４のある重油ダクト２４が引入ら れてをり、バルブ２１４により分解炉２１に流入する重油量を制御する。重油は 他の重質の油や軽油で代用してもよい。このように分解炉２１内でプラスチック ・ゴミの分解速度も加減される。また、室内には気化油ダクト２５１も引入られ てをり、加熱溶解した軽量ゴミ１３中プラスチックの分解で生成した気化油２５ を回収する。重油ダクト２４はまた安全系統としての役割を果たす。そのため軽 量ゴミ１３の中に加熱に対する反応が比較的に敏感な発泡体のような物質が大量 に存在するとき、万一気化油ダクトが杜塞した場合、加熱により生成した気化油 は放出できず、分解炉２１内の圧力は急劇に上升して危険状態になる。この場合 重油ダクト２４があれば分解炉２１内の油はダクト２４を通じて重油桶に流入し 、重油の沸点の高い性質を利用して、高温の気化油を冷却できるからである。 また分解炉２１の下方の適当な所に１つの燃焼板２２があり、その近傍に空気 ダクト２６、ガス・ダクト２７、及びゴミ輸送ダクト２３が設置されている。ゴ ミ輸送ダクト２３で有機ゴミ１２を燃焼板２２上に分布し、空気ダクト２６とガ ス・ダクト２７が導入した空気２６１とガス４２とで混合燃焼して、燃焼板２２ 上の有機ゴミ１２を燃焼する。その発生する高温の熱エネルギーは、間接に燃焼 板２２上方の分解炉２１内に伝導され、プラスチックは溶解蒸発して気化油２５ を生じ、気化油ダクト２５１を通して輸出される。燃焼板２２本体には旋回する 複数の洞孔２２１が布設されている故、その上にあるゴミ１２は均一に分布され る。そしてゴミ燃焼後の余燼１２１は洞孔２２１を経由して、下方の可動板２８ 上に落下する。可動板２８上の余燼１２１が多量に留まると、その重量のため可 動板２８が傾斜し、余燼１２１は可動板２８の斜面に沿って、自然に炉体２０１ 外に排出される。また燃焼炉２０内に適宜な高度で排煙ダクト２９１が設置され 、燃焼板２２上方で燃焼した有機ゴミ１２の発生した６００℃高温熱煙２９を回 収し、二次燃焼炉２０２内に導入して更に１００℃まで加熱し、熱交換器２０３ で熱交換した高圧高温の空気を本発明の設備中のコ・ゼネレーション系統２０４ に提供する。 燃焼炉２０の分解炉２１内に軽量ゴミ１３を導入した後、更にゴミ１：油１０ （重量比）で油料４１２を混入する。油料はできれば重油の方がよく、これは沸 点が４００℃以上であるため、沸騰前にプラスチックが溶解して揮発するからで ある。このようにして封鎖後８５〜１３０℃で第一段階の加熱をし、プラスチッ ク・ゴミを全部溶解させる。その次に徐々に温度を上げ、約２００℃で気体が発 生し出し、圧力も急劇に上升する。全加熱過程に於て注意すべきことは圧力を３ kg／cm²に保持し、随時に室内の気化油２５を導出することにある。５００℃で 気化し得る物質はみな気化し、気化油ダクト２５１を経て後続の工程に入る。室 内の剰余廃棄物１３１は原来のプラスチックの充填物や残留炭素などであり、減 圧して冷却後、軽質で多孔の黒色海綿状物質となり、吸着剤などに利用できる。 またプラスチック・ゴミの材質により、コークス、石油焦、活性焦など商業上利 用価値のある物質が回収できる。尚、熱伝導係数の低い炭素煉瓦（高級耐火煉瓦 ）、隔熱材料などの優秀な建材にもなる。もし研磨機で２mm²左右の顆粒にすれ ば自動車の隔熱塗料となり、粘性石棉土、或いはその他の耐火材料を混合して水 を加えて攪拌器で攪拌し、更にプレス成形後焼製すれば耐火煉瓦ともなる。分解 炉２１の底部に残留する剰余廃棄物１３１を取出すためにはいろいろな方法があ り、例えば分解炉２１の炉底に１つの鉄製の金網を設け、炉内のプラスチックゴ ミが溶解気化した後、金網を取り出せばよい。 図５は本発明による、気化油を不可逆反応で分解する反応炉の概略図である。図 ５によれば反応炉３１は、上下複数層に阻隔された直方体の加熱装置であり、相 隣れる隔離板３１１は相異なる端部に固設された１つの網板３１２で相通じてい る。圧力３kg／cm²の下で５００〜６００℃まで加熱しても、分解炉２１内で生 じ た気体２５は完全に分解せず一種の可逆状態下にあり、断裂された分子のリンク （結合手）は何時でもつなぎ戻されて液体、或いは膠体になりダクトを塞ぐため 、本発明に於てはこの気化油２５を一先づ反応炉３１に導入して予熱した後、網 板３１２の阻隔で遂次高分子化合物を釈放し、低分子のリンクを切断する。引き 続き分解炉内で分解して逆向反応を杜絶し、温度４００℃付近に至って分子の分 解を停止し、瞬時に安定した短いリンクの分子に再組成して逆向反応を防止する 。 更に第一コンデンサ３２で不可逆の分解した気化油２５を収集し、漸次温度を １００℃左右に降下して、気流の化学状態を完全に安定させる。かくて分子は高 分子からやや低分子に転化し、一部分は凝固して液体となる。第二コンデンサ３ ３で更に気化油２５の温度を約３５℃の大気温度まで降下させ、沈殿槽３４で沈 殿して液体内に含まれる雑質を濾過し、廃水処理器３５から排出する。濾過を経 た液体は気化油分離槽４０に導入され、Ｃ５以上を含むアルキル類液体（原油） ４１を沈降させ、凝固していないＣ４以下を含むアルキル類気体４２は圧縮液化 した後、ガス貯蔵槽４３内に一時保存し、次に水洗槽で有害雑質を除去し、然る 後桶装４４して販売するか、或いは回収した熱源として、本設備の燃焼炉２０、 二次燃焼炉２０２、反応炉３１、及び分留槽６０等の加熱に使用する。 気化油分離槽４０内の原油４１は引き続き分留槽６０内に導入され、ガス４２ で４５０℃付近まで加熱される。留出物４１１はコンデンサ６１で冷却凝固され 、再び蒸留器６２で段階に分けて蒸留し、品質がディーゼル油に近い２００〜４ ５０℃で分留された留出物４１３は第一貯油槽６３に貯蔵し、品質がガソリンに 近い２０〜２００℃で分留された留出物４１４は第二貯油６４に貯蔵し、後各々 洗浄槽６５、６６にて酸洗浄、中和作用で雑質を除去し、更に活性白土で浄化し 、微量の水分を除去して脱色の後、ディーゼル油６７１とガソリンを回収して、 各々ディーゼル油貯槽６７及びガソリン貯槽６８に貯蔵する。ガソリンの中にテ トラエチール鉛を加えればハイ・オクタン・ガソリン６８１となり、メチール・ プチル・エーテルを加えれば無鉛ガソリン６８２となって販売できる。 また前記分留槽６０で沈殿した重油４１２は重油貯槽４５に回収して、燃焼炉 ２０の分解炉２１で使用する。 産業上の利用可能性 上述のように本発明による、ゴミを分類焼化して資源を回収する方法と設備を 善用すれば、如何なる役に立たないゴミでも、巧みに選別分類れさ、環境汚染の 恐れなく焼化された後、利用価値の高い資源、例えば燃料油、炭灰、燃料ガス、 及び耐火建築材料などが回収できる。 本発明の内容は上述の実施例のみに止まらず、この方面の技術に普通の知識を 有する者なら、本明細書を詳読した後、その内容に若干の変更を加え得ることも 可能である。然るに若しその構想が本発明の特許請求項の精神範囲外に出ずるも のにあらざれば、皆本発明に含まれるものとすべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｇ 1/00 Ｃ１０Ｇ 1/10 1/10 Ｃ１０Ｌ 1/06 Ｃ１０Ｌ 1/06 1/08 1/08 Ｆ２３Ｇ 5/02 ＺＡＢＥ Ｆ２３Ｇ 5/02 ＺＡＢ 5/14 ＺＡＢＦ 5/14 ＺＡＢ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｋ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ゴミを分類焼化して資源を回収する方法において、 （１）各種のゴミを破砕して細片とし、この破砕されたゴミを比重により選別 分類して、これらゴミを混合ゴミ、有機ゴミ、及び軽量ゴミに分け、その中で混 合ゴミを更に細かく分類して金属類を選り出し、その余は埋没、或いは固化法に より人工魚礁とする先行処理作業ステップと、 （２）前記先行処理作業ステップにより得られたプラスチックを含む軽量ゴミ は、これを溶剤と混合して加熱溶解させ、また前記先行処理作業により得られた 有機ゴミは、ガスにてこれを焼却し、その発生する高温の熱エネルギーは、前記 軽量ゴミの加熱溶解用に供じ、またプラスチックを分解、蒸発させて気化油とす るゴミの処理作業ステップと、 （３）前記気化油を反応炉内に導入して、加熱や圧力の制御により、分子を切 断る不可逆反応処理作業ステップと、 （４）前記ステップ（３）により収集された気化油を段階的に降温冷却して大 気温度に接近させ、これを凝固沈殿させて液状の原油として回収し、また凝固し ない一部分の気化油はこれを燃料用ガスとして回収する油・ガス分離処理作業ス テップと、 （５）前記ステップ（４）により回収した燃料用ガスを圧縮液化して、これを 桶内に貯蔵する、或いは本設備内における加熱用熱源として使用する燃料用ガス エネルギー回収ステップと、 （６）前記ステップ（４）により回収した原油を加熱、冷却、段階蒸留を経て 、その留出物を収集貯蔵する原油分留処理作業ステップと、 （７）前記ステップ（６）において段階的に蒸留した留出物が酸洗浄や中和作 用を経て、その中の雑質を除去され、更に沈殿、脱色を経て高純度のディーゼル ・オイルやガソリンを得る燃料油の資源回収ステップと、 を含むことを特徴とするゴミを分類焼化して資源を回収する方法。 ２．前記溶剤として使用する油料は重油、重質の油、あるいは軽油のうち１種以 上であることを特徴とする請求項１記載のゴミを分類焼化して資源を回収する方 法。 ３．前記軽量ゴミは溶剤を混合して加熱溶解の後、その剰余の廃物は減圧冷却の 後、軽質で多孔な黒色海綿状を呈し、耐火煉瓦の原料とすることを特徴とする請 求項１記載のゴミを分類焼化して資源を回収する方法。 ４．前記剰余廃物を含むプラスチック・ゴミの材質如何により、コークス、石油 焦、或いは活性焦のうち１種以上を含む産物を得ることを特徴とする請求項３記 載のゴミを分類焼化して資源を回収する方法。 ５．前記ステップ（３）において、前記溶解した気化油は反応炉内に導入され、 温度５００〜６００℃で加熱され、圧力２kg/cm²の制御を受け、引き続き分解し て逆向反応を杜絶し、漸次高分子化合物を放出して低分子の長いリンクを切断し 、瞬時に再組織、或いは安定した短いリンクの分子となる不可逆の反応をするこ とを特徴とする請求項１のゴミを分類焼化して資源を回収する方法。 ６．前記ステップ（６）において、気化油を分離した原油は引き続き加熱分留し て４５０℃左右の温度に達し、２０〜２００℃及び２００〜４５０℃の２段階に 於ける留出物をそれぞれ収集して貯蔵することを特徴とする請求項１のゴミを分 類焼化して資源を回収する方法。 ７．前記ステップ（６）において、分留されて沈殿した重油は、回収可能にして 、前記ステップ（２）のゴミの加熱溶解工程に於て必要とする熱量を提供し得る ことを特徴とする請求項１のゴミを分類焼化して資源を回収する方法。 ８．ゴミを分解破砕して細片状となす破砕機と、この破砕したゴミを比重により 選別して混合ゴミ、有機ゴミ及び軽量ゴミに分類する手段と、その中混合ゴミは 埋没法で処理する手段と、有機ゴミと軽量ゴミとを焼化する燃焼炉内と、該軽量 ゴミを燃焼炉内に導入する該燃焼炉内の適当な位置に設けられる１つの分解炉と 、焼化室内に敷設され重油を導入してプラスチック・ゴミの分解に供する重油ダ クトと、また焼化室内の加熱溶解した軽量ゴミが生成するプラスチック分解によ る気化油を回収する焼化室内の気化油ダクトと、 更に分解炉下方の適当な箇所に設置される１つの燃焼板と、燃焼板の近傍に設 置される空気ダクト、ガスダクト、及びゴミ輸送ダクトと、有機ゴミを導入し該 燃焼板上に布設するゴミ輸送ダクトと、空気ダクトとガスダクトで導入した空気 とガスを混合燃焼して該燃焼板上の有機ガスを焼化する手段と、その産出した高 熱を燃焼板上方の分解炉内に間接に伝導して、これにより、プラスチックを溶解 蒸発して気化油となして、気化油ダクトから輸出する手段と、 気化油を前記反応炉内に導入して加熱し圧力制御を加え分子を切断して不可逆 反応を起こし、更にコンデンサで段階的に降温冷却して大気温度に接近させて凝 固させ、沈殿槽と気化油分離槽を経て、原油と燃料ガスに分離する手段と、 また、前記原油を分留槽で加熱、コンデンサで冷却、蒸留器で段階分留して、 それぞれの留出物を貯蔵し、更にそれぞれ洗浄槽で酸洗浄を施し、中和作用でそ の中の雑質を除去し、その後更に沈殿脱色を経て、純質のディーゼル・油・ガソ リンを得る手段と、また該燃料ガスは圧縮液化して貯蔵し、桶装して販売、或い は本設備内の熱源を提出する手段とを備えることを特徴とするゴミを分類焼化し て資源を回収する設備。 ９．前記燃焼炉内で産出した高温の熱煙は、二次燃焼炉内に導入して再加熱昇温 し、また熱交換器を経て高圧高温の空気になり、本設備のコ・ゼナレーション・ システムに提供し得ることを特徴とする、請求項８記載のゴミを分類焼化して資 源を回収する設備。 １０．前記燃焼体本体上には複数の旋回可能の洞孔が布設され、その上方に於け るゴミの分布を均一化し、また、燃焼完了後のゴミの余燼が該洞孔より下方の可 動板上に落下し、余燼の重量を利用して該可動板を傾斜させ、余燼を自然に炉体 外に排出し得ることを特徴とする請求項８記載のゴミを分類焼化して資源を回収 する設備。 １１．前記反応炉は１つの上下多層に阻隔された直方体の加熱装置で、相隣れる 隔離板は相異なる端部に固設された１つの網板で相通じ、以て遂層分子を切断し 得ることを特徴とする、請求項８記載のゴミを焼化して資源を回収する設備。