JPH109534A - 廃棄物処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼ガスを作用させる第１の空気加熱手段
（高温空気加熱器）の高温腐食を防止するように、制御
温度に加熱された加熱空気を、第２の空気加熱手段によ
り追い焚きし、所定の熱分解温度の加熱空気を得る。 【解決手段】 第１の空気加熱手段４０より燃焼ガスで
加熱した加熱空気が送給され、加熱空気により廃棄物ａ
を間接加熱するとともに、廃棄物ａを熱分解して乾留ガ
スと熱分解残留物とを生成するようにした廃棄物熱分解
ドラムを備え、加熱空気は、第１の空気加熱手段４０の
高温腐食を防止可能な制御温度に加熱され、制御温度
を、追い焚きして熱分解温度に昇温させる第２の空気加
熱手段（空気加熱器）４１を付設した。

Description

【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
フィス等から出される都市ゴミ等の一般廃棄物、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、化粧品等の産業廃棄物等、可燃物を含む
もの）の熱分解処理に係り、特に高温腐食の防止可能な
制御温度に加熱された加熱空気を、追い焚きして熱分解
温度に昇温させるようにした廃棄物処理装置及び廃棄物
熱分解方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より都市ごみ等の一般廃棄物や廃プ
ラスチック等の可燃物を含む産業廃棄物の処理装置の一
つとして、廃棄物を熱分解反応器に入れて低酸素雰囲気
で加熱して熱分解し、乾留ガスと、主として不揮発性成
分よりなる熱分解残留物とを生成し、さらにこの熱分解
残留物を冷却した後に分離装置に導き、この分離装置で
燃焼性成分と、例えば金属や陶器、砂利及びコンクリー
ト片等のがれきよりなる不燃焼性成分とに分離し、燃焼
性成分を粉砕しこの粉砕された燃焼性成分と乾留ガスと
を溶融炉に導き、この溶融炉で燃焼させて生じた燃焼灰
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知られている（例
えば、特開平１−４９８１６号参照）。

【０００３】そして廃棄物熱分解ドラムにおいては、通
常、間接加熱の伝熱面である伝熱管を内装した回転ドラ
ムが用いられているが、廃棄物熱分解ドラムに供給され
た廃棄物は、低酸素雰囲気で３００℃〜６００℃、通常
は４５０℃程度で加熱分解される。そして回転ドラムに
供給される加熱空気は、溶融炉で発生した燃焼ガスと第
１の空気加熱手段（高温空気加熱器）で熱交換し、４５
０℃〜６００℃の高温の加熱空気として回転ドラムに供
給され、この回転ドラムに投入された廃棄物を間接加熱
して熱分解するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の廃棄物処理装置
にあっては、高温空気加熱器（第１の空気加熱手段）
は、加熱空気を溶融炉で発生した燃焼ガスを用いて加熱
するようにしているため、４５０℃〜６００℃の高温加
熱空気とする場合、高温空気加熱器の伝熱管等に高温腐
食を生じ、その結果、高温空気加熱器の耐久性が低下す
る問題がある。このため、高温空気加熱器の、特に伝熱
管を高温耐食材で形成することも考えられるが、この場
合、製作費が高くなるという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、燃焼ガスを作用させる第
１の空気加熱手段で高温腐食を防止するように、制御温
度に加熱された加熱空気を、第２の空気加熱手段により
追い焚きし、所定の温度の加熱空気を得ることにより、
装置の簡略化とコスト低減とを計ることことのできる廃
棄物処理装置及び廃棄物熱分解方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る廃棄物処理装置は、第１の空気加熱手
段より燃焼ガスで加熱した加熱空気が送給され、加熱空
気により廃棄物を間接加熱するとともに、廃棄物を熱分
解して乾留ガスと熱分解残留物とを生成するようにした
廃棄物処理装置において、加熱空気は、第１の空気加熱
手段の高温腐食を防止可能な制御温度に加熱され、制御
温度を、追い焚きして熱分解温度に昇温させる第２の空
気加熱手段を付設した構成とする。

【０００７】そして制御温度は、４００℃程度であり、
熱分解温度は、４００℃以上である構成でもよい。

【０００８】また第２の空気加熱手段に、電熱体を用い
た構成でもよい。

【０００９】さらに廃棄物熱分解方法においては、第１
の空気加熱手段より燃焼ガスで加熱した加熱空気が送給
される工程と、加熱空気により廃棄物を間接加熱する工
程と、廃棄物を熱分解して乾留ガスと熱分解残留物とを
生成する工程と、熱分解残留物を燃焼性成分と不燃焼性
成分とに分離して排出する工程とよりなる廃棄物熱分解
方法において、加熱空気は第１の空気加熱手段の高温腐
食を防止可能な制御温度に加熱される工程と、制御温度
を第２の空気加熱手段により追い焚きして熱分解温度に
昇温させる工程とを含む構成とする。

【００１０】そして制御温度は、４００℃程度であり、
熱分解温度は、４００℃以上である構成てもよい。

【００１１】本実施例によれば、第１の空気加熱手段の
高温腐食を防止するように、制御温度４００℃程度に加
熱された加熱空気を、第２の空気加熱手段により追い焚
きし、所定の熱分解温度４００℃以上に加熱することに
より、第１の空気加熱手段の耐久性が向上される。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１を参照し
ながら説明する。図１に示すように、本実施例である廃
棄物熱分解ドラム６を用いた廃棄物処理装置は、供給さ
れた廃棄物ａを加熱空気により間接加熱して熱分解し、
乾留ガスＧ１と主として不揮発性成分の熱分解残留物ｂ
とを生成する熱交換部６ａと、乾留ガスＧ１と熱分解残
留物ｂとを分離して排出する排出装置１０とを備えた廃
棄物熱分解ドラム６と、排出装置１０より排出された熱
分解残留物ｂを燃焼性成分ｄと不燃焼性成分ｅ１，ｅ２
とに分離する分離装置１３と、乾留ガスＧ１と燃焼性成
分ｄとを燃焼させるとともに燃焼灰を溶融スラグとして
排出する溶融炉９と、溶融炉９に内蔵され加熱空気を供
給する第１の空気加熱手段（高温空気加熱器）４０とを
備えてなり、廃棄物熱分解ドラム６は、第１の空気加熱
手段４０の高温腐食を防止可能な制御温度４００℃程度
に加熱された加熱空気を、追い焚きして制御温度４００
℃程度を熱分解温度４００℃以上に昇温する第２の空気
加熱手段（空気加熱器）４１を付設した構成とする。

【００１３】そして第２の空気加熱手段４１の加熱源が
好ましくは電熱体で形成されているものとし、電熱体
は、例えば電気ヒータ又は配管に内設した電流発熱管等
で形成される。またこの第２の空気加熱手段４１は灯油
焚バーナであってもよい。

【００１４】すなわち廃棄物熱分解ドラムは図２に示す
ように、中空円筒のドラム本体（回転ドラム）７は、図
示しない駆動源により駆動される複数のローラ３１に搭
載されて約２ｒｐｍで回転し、一方の端面にスクリュー
フィーダ５を内管３３ｂに挿着した加熱空気出口ヘッダ
３３がシールを介して摺動自在に接続され、スクリュー
フィーダ５に廃棄物ａの投入口４が接続可能になってい
る。そしてドラム本体７の他方の端面に加熱空気入口ヘ
ッダ３４がシールを介して摺動可能に接続され、ドラム
本体７の内部に、加熱空気出口側ヘッダ３３の管板３３
ａと加熱空気入口側ヘッダ３４の管板３４ａとに両端を
固定された複数の伝熱管８がドラム本体７の内周に配設
されている。伝熱管８は、耐熱、耐食材料の例えば、オ
ーステナイト系ステンレス（ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１
０ＳＳ、ＳＵＳ３２１又はＳＵＳ３４７）、５０Ｃｒ−
５０Ｎｉ、インコロイ又はインコネル等で形成されてい
る。加熱空気入口側ヘッダ３４の他端に、加熱空気入口
チャンネル３５と、排出装置１０とが直結され、排出装
置１０の上部に乾留ガスＧ１の出口１０ａと、下部に熱
分解残留物ｂ（燃焼性成分ｄと不燃焼成分ｅ１，ｅ２と
を含む）の排出口１０ｂとが設けられている。

【００１５】そして加熱空気入口側ヘッダ３４の管板３
４ａに穿設された排出穴３４ｂより、排出管３６が加熱
空気入口チャンネル３５を挿通して排出装置１０に連結
され、排出管３６を通してドラム本体７内の熱分解残留
物ｂ等を排出装置１０に排出するようになっている。空
気加熱器４１は灯油バーナでもよく、例えば空気加熱炉
の構造を有し、加熱源として灯油バーナを備えた構造又
は空気加熱器４１の灯油バーナを電熱体に替えた構造で
もよく、検出した加熱空気温度に応じて電流を調整する
制御スイッチ等を具備しているものとする。

【００１６】ここで図１及び図２を参照しながら廃棄物
処理装置の動作を説明する。受入れヤードＡに配置され
た例えば二軸剪断式の破砕機１に、都市ごみ等の廃棄物
ａが第１のコンベア２により供給され、例えば１５０ｍ
ｍ以下に粉砕される。この粉砕された廃棄物ａは第２の
コンベア３により投入口４よりスクリューフィーダ５を
経て熱交換部６ａに供給される。この熱交換部６ａは、
回転するドラム本体７の内周壁に沿って複数の伝熱管８
を配置して形成され、図示しないシール機構によりその
内部の圧力が−１０ｍｍＡｑ程度の大気圧以下の雰囲気
に保持される。溶融炉９の後流側に内蔵された高温空気
加熱器である第１の空気加熱手段４０には溶融炉９の燃
焼ガスＧ₂が作用され、ここで加熱空気は、高温腐食を
防止可能な制御温度４００℃より以下に加熱された後、
空気加熱器である第２の空気加熱手段４１により少なく
とも４００℃、例えば４５０℃〜５５０℃程度に追い焚
きされた加熱空気Ｈが、ラインＬ１より伝熱管８内に供
給され、この加熱空気Ｈにより廃棄物ａは３００℃〜６
００℃に、通常は４５０℃程度に間接加熱される。その
ため、この熱交換部６ａ内に供給された廃棄物ａは熱分
解され、乾留ガスＧ１と、主として不揮発性の熱分解残
留物ｂとが生成される。熱交換部６ａに供給された加熱
空気Ｈは、２５０℃程度の比較的低温の加熱空気Ｈａと
なってラインＬ₁ａより再び第１の空気加熱手段４０に
導かれる。

【００１７】熱交換部６ａ内で生成した乾留ガスＧ１
と、熱分解残留物ｂとは排出装置１０で分離され、乾留
ガスＧ１はラインＬ３を経て溶融炉９のバーナ１１に供
給され、熱分解残留物ｂは冷却装置１２で発火防止のた
め８０℃程度にまで冷却された後、例えば篩、磁選式、
うず電流式、遠心式又は風力選別式等の公知の分離装置
１３に供給され、ここで細粒灰分を含む燃焼性成分ｄ
と、不燃焼性成分である金属成分ｅ１及び非金属成分ｅ
２とに分離される。

【００１８】そして燃焼性成分ｄは粉砕機１４により例
えば１ｍｍ以下に微粉砕され、ラインＬ４を経て溶融炉
９のバーナ１１に供給され、ラインＬ３より供給された
乾留ガスＧ１と、送風機１５によりラインＬ５より供給
された燃焼用空気Ｆとが、１３００℃程度の高温域で燃
焼され、このとき発生した燃焼灰は溶融スラグとなって
溶融炉９の内壁に付着流下し、排出口１６より水槽１７
内に流下し、冷却固化する。この固化したスラグは舗装
材等建材として利用される。

【００１９】一方、不燃焼性成分である金属成分ｅ１は
コンテナ１８に入り回収されて再利用され、非金属性成
分ｅ２は埋め立てに供せられるか、又は粉砕機１９によ
り粉砕されラインＬ６を経て溶融炉９内に供給され、ス
ラグとして回収再利用される。

【００２０】溶融炉９で発生した高温排ガスＧ２は第１
の空気加熱手段４０を経てラインＬ７より廃熱ボイラ２
１で熱回収され、集塵機２２ａ，２２ｂで除塵され、低
温のクリーンな排ガスＧ３となって煙突２３へ大気へ放
出される。このクリーンな排ガスＧ３の一部はラインＬ
８を経て冷却装置１２へ供給される。廃熱ボイラ２１で
発生した蒸気は発電装置２４に連結した蒸気タービンを
回転する。第１の空気加熱手段４０では高温排ガスＧ２
により加熱された加熱空気Ｈが、空気加熱炉等の第２の
空気加熱手段４１により熱分解温度以上に追い焚きされ
て熱交換部６ａに供給される。第２の空気加熱手段４１
が電熱体により形成されている場合は、蒸気タービンを
有する発電装置２４により発電した電力、又は購入電力
が通電される。

【００２１】次に本発明の他の実施例として廃棄物熱分
解方法は、図１に示すように、第１の空気加熱手段４０
より燃焼ガスで加熱した加熱空気が送給される工程と、
廃棄物ａを伝熱管８を介して加熱空気により間接加熱し
熱分解する工程と、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ｂとを生成する工程と、熱分解
残留物ｂを燃焼性成分ｄと不燃焼性成分ｅ１，ｅ２とに
分離する工程とよりなる廃棄物熱分解方法であって、加
熱空気は第１の空気加熱手段４０の高温腐食を防止可能
な制御温度４００℃程度に加熱される工程と、制御温度
４００℃程度を第２の空気加熱手段４１により追い焚き
して熱分解温度４００℃以上に昇温させる工程とを含む
構成とする。

【００２２】本実施例によれば、まず廃棄物が熱交換部
に供給されると、加熱空気により廃棄物が低酸素雰囲気
で間接加熱されて熱分解し、乾留ガスと主として不揮発
性成分よりなる熱分解残留物とを生成する。この熱分解
工程で廃棄物は常温より３００℃〜６００℃、通常は４
５０℃程度まで加熱空気により間接的に加熱昇温され
る。加熱空気は、第１の空気加熱手段４０により制御温
度４００℃程度に加熱された後に第２の空気加熱手段４
１に追い焚きされ、熱交換部６ａ内の熱分解温度４００
〜４５０℃が保持される。第２の空気加熱手段の加熱源
は灯油バーナ又は電熱体のいずれでもよいが、電熱体は
温度制御が容易であり、排ガス等を発生しないので熱効
率が高く、また清浄な状態を保つことができる。灯油を
加熱源とする第２の空気加熱手段で追い焚きするのは、
常時、灯油等の燃料を購入し保管することになり管理を
複雑にし、かつ燃料費が増加する恐れがあり、灯油等の
燃料の替わりに電熱体を用いた第２の空気加熱手段を付
設することが望まれる。そして制御温度４００℃程度の
環境を保持することにより、高温空気加熱器の伝熱管等
の高温腐食が低減される。

【００２３】そして、この熱交換部で生成した乾留ガス
と熱分解残留物とは、排出装置で分離され、乾留ガスは
燃焼器である溶融炉へ供給され、一方、熱分解残留物は
冷却されかつ分離装置で燃焼性成分及び細粒の灰分と、
鉄又はアルミニウム等の金属よりなる粗粒不燃焼性成分
とに分離され、その内の燃焼性成分及び細粒の灰分は溶
融炉へ供給され燃焼される。この場合、溶融炉内は約１
３００℃程度の高温に保持されているため、燃焼灰及び
灰分は溶融し溶融スラグとなって溶融炉の内壁に付着流
下する。不燃焼性成分は鉄等の金属成分と陶器等の非金
属成分とに分離され、金属成分は再利用に供せられ、非
金属成分は埋め立てに、または必要に応じて溶融スラグ
に混合され舗装材等として再利用される。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、加熱空気が第１の空気
加熱手段で制御温度に加熱された後に、の第２の空気加
熱手段により追い焚きされて熱分解温度が確保されるた
め、高温腐食環境が改善されて機器の寿命が延長され
る。第２の空気加熱手段の熱源に電熱体を用いる場合は
燃料の管理が不要となり、経済性が向上する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の廃棄物熱分解ドラムを備え
た廃棄物処理装置を示す系統図である。

【図２】図１の廃棄物熱分解ドラムを示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 破砕機 ２ 第１のコンベア ３ 第２のコンベア ４ 投入口 ５ スクリューフィーダ ６ 廃棄物熱分解ドラム ６ａ 熱交換部 ７ ドラム本体 ８ 伝熱管 ９ 溶融炉 １０ 排出装置 １１ バーナ １２ 冷却装置 １３ 分離装置 １４ 粉砕機 １５ 送風機 １６ 排出口 １７ 水槽 １８ コンテナ １９ 粉砕機 ２１ 廃熱ボイラ ２２ａ，２２ｂ 集塵機 ２３ 煙突 ２４ 発電機 ４０ 高温空気加熱器 ４１ 空気加熱器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の空気加熱手段より燃焼ガスで加熱
   した加熱空気が送給され、該加熱空気により廃棄物を間
   接加熱するとともに、該廃棄物を熱分解して乾留ガスと
   熱分解残留物とを生成するようにした廃棄物処理装置に
   おいて、前記加熱空気は、前記第１の空気加熱手段の高
   温腐食を防止可能な制御温度に加熱され、該制御温度
   を、追い焚きして熱分解温度に昇温させる第２の空気加
   熱手段を付設したことを特徴とする廃棄物処理装置。
2. 【請求項２】 制御温度は、４００℃程度であり、熱分
   解温度は、４００℃以上であることを特徴とする請求項
   １記載の廃棄物処理装置。
3. 【請求項３】 第２の空気加熱手段に、電熱体を用いた
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物処理装
   置。
4. 【請求項４】 第１の空気加熱手段より燃焼ガスで加熱
   した加熱空気が送給される工程と、該加熱空気により廃
   棄物を間接加熱する工程と、該廃棄物を熱分解して乾留
   ガスと熱分解残留物とを生成する工程と、該熱分解残留
   物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離して排出する工
   程とよりなる廃棄物熱分解方法において、前記加熱空気
   は前記第１の空気加熱手段の高温腐食を防止可能な制御
   温度に加熱される工程と、前記制御温度を第２の空気加
   熱手段により追い焚きして熱分解温度に昇温させる工程
   とを含むことを特徴とする廃棄物熱分解方法。
5. 【請求項５】 制御温度は、４００℃程度であり、熱分
   解温度は、４００℃以上であることを特徴とする請求項
   ４記載の廃棄物熱分解方法。