JPS5826384B2 - 並列式熱分解炉の運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は熱分解炉、特にごみを熱分解して油を回収す
る油回収型熱分解炉が複数台並列に設けられた並列式熱
分解炉の運転方法に関するものである。

従来の油回収型熱分解炉は、炉に投入されたごみの一部
を燃焼させ、その際の発熱により残りのごみを熱分解し
、分解により生じた生成ガスより油を回収している。

その構成の概略を、第１図を参照して説明する。

図において、１は熱分解炉を示し、一般には流動床式の
炉が使用される。

この方式の炉は、炉１の中に砂を入れ、炉下力より空気
２を吹き込むことによって砂を流動化させ、その流動化
した砂の中へごみ３を投入して燃焼や熱分解をさせるも
のである。

炉内においては、ごみも砂と一緒に流動化するため、都
市ごみなどのような不均質な物質の場合であっても均一
な熱を与えることができる利点がある。

ごみ３の熱分解で生じた生成ガス４は炉上部より取り出
され、油回収装置５に導びかれる。

ここで、油６が回収され、オフガス７は排出される。

なお、オフガス７は、それ自体ある程度の発熱量（７０
０〜９００Ｋｃａｔ／Ｎ７７１’）を持っているので、
熱分解で生成する他の発熱量の高い回収物（例えば、プ
ラスチック系油、チャーなと）を燃焼させる時の補助燃
料として利用するため貯蔵される場合もある。

かかる熱分解炉におけるごみの燃焼割合は、炉１に供給
される空気２の量によってきまる。

十分な空気量を供給すれば、投入されるごみ３の全量が
燃焼し、逆に、空気量を制限し、かつ燃焼発熱量の代替
熱量を外部から供給すれば、投入ごみ３は全量が熱分解
する。

熱分解炉は、上述のごとく空気量の調整秒とって焼却お
よび熱分解の間での相互移行が容易に可能である。

通常は、熱分解炉の温度が４５０〜５５０℃程度になる
ように、供給空気量によって燃焼割合が調整されている
。

熱分解炉は、その炉温度が焼却炉の場合に比較して低い
ため、二次公害物質の発生や炉材上の問題が少ないこと
が特長のひとつとなっている。

しかしながら、その反面、低い炉内温度のため、炉内保
有熱量が小さく、投入ごみの含水率が高くなると炉内温
度が低下し、熱分解を持続できなくなると云う欠点があ
る。

また、熱分解炉が流動床方式であるため、容量に機械的
な制限があるなどの問題もあった。

この発明は、上記のごとき欠点、問題点などに鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、巧みな
手段により炉内温度の低下を防ぎ、含水率の高いごみで
あっても十分に熱分解しうる新規な熱分解炉の運転方法
を提供することにある。

この発明の特徴とするところは、投入されたごみの一部
を燃焼せしめる焼却モードと、その際発生した熱により
残りのごみの熱分解をする熱分解モードとを交互に繰り
返えして運転される熱分解炉が少なくとも２台設けられ
、そのうちの焼却モードで運転されている熱分解炉が発
生する燃焼ガスの一部を、熱分解モードで運転されてい
る他の熱分解炉に与えるようにしたことである。

以下、図を参照して説明するが、この発明の詳細な説明
の前に、この発明に適用されている基本動作について、
まず説明する。

熱分解炉においては、その供給空気量により、投入され
たごみを燃焼せしめたり、あるいはまた、それを熱分解
せしめうろことは既に述べた通りであるが、以下、説明
の便宜のため、前者のごとく熱分解炉が焼却炉として運
転されている状態を熱分解炉運転の焼却モード、また後
者のごとく分解炉として運転されている状態を熱分解モ
ードと称することとする。

この発明の基本的な点は、従来の熱分解炉の運転が、炉
温を所定値に保つような制御により、定常的に焼却モー
ドと熱分解モードとが同時に混在するような状態でなさ
れていたのに対し、２つの運転モードを意図的に区別し
て制御することである。

すなわち、熱分解炉の運転のある期間は、十分な空気量
を写えることにより焼却モードとし、その後の期間は空
気の供給を遮断あるいは制限して熱分解モードとするも
のである。

このような運転モードの切替えのためには炉内温度の制
限値すなわち設定炉温の上限値Ｔｕおよび下限値’１４
を利用することができる。

これらは経験的に設定される値で、一例によれば、Ｔｕ
がｓｏｏ℃、Ｔｔが４００℃前後に設定される。

なお、「熱分解モード」、「燃焼モード」につき前述の
ごとき定義したが、実際の熱分解炉の運転においては、
たとえば、熱分解モードと云っても、炉内のごみのすべ
てが熱分解状態にあるわけではなく、その一部にはなお
燃焼を続けている部分がある。

しかしながら、この運転モードにおいては、空気の供給
が遮断あるいは制限されているので、炉内の状態として
は、自づと、熱分解が支配的となる。

逆のことは、燃焼モードの場合にも云えることである。

このような実際上の問題に鑑み、前記のごとく定義され
た「熱分解モード」は、炉内のごみのすべてが完全に熱
分解状態にある運転モードのみを意味するのではなく、
炉内のごみの大部分が熱分解状態にある場合をも含むも
のと理解すべきである。

同様に、「燃焼モード」も、炉内のごみのすべてが燃焼
状態にある場合のみならず、その大部分が燃焼状態にあ
るときをも含んだ運転モードと解すべきである。

上記の解釈は、以下の説明においても同様に理解される
べきである。

第２図は空気量と炉温変化の関係を示すものであるが、
図示のごとく、熱分解炉に十分な空気量Ｑｕを与えると
、炉は焼却モード■で運転され、その炉内温度Ｔは急速
に上昇する。

炉内温度Ｔが温度Ｔｕに達したとき、それを検出して供
給空気量をＱｕよりＱｔに減少させる。

これにより、炉はそれまでの焼却モード期間中に発生し
た熱によってごみの熱分解を開始し、熱分解モードＰの
運転に入る。

熱分解モードＰに入ると、炉内温度Ｔは次第に低下し始
め、ついには温度’１４に達する。

このとき供給空気量をＱｔよりＱｕに増加すると、炉は
再び焼却モード■に移行する。

以上のごとき基本的な動作原理に基づくこの発明の一実
施例を第３図を参照して説明する。

図において、第１図中に示されたものと同じものには同
図と同じ参照番号が付されている。

さらに図において、ＩＡ、ＩＢは熱分解炉、１２Ａ。

１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂはブロア、１４Ａ、１４Ｂ。

１５Ａ、１５Ｂ 、１６Ａ、１６Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ。

１８Ａ、１８Ｂはバルブを示すものである。

１９は排ガス処理装置を示し、集じん、脱硫等の機能を
有し、さらに必要な場合には、脱硝機能が付加される周
知のものである。

この実施例の構成は、図から明らかなごとく、全体的に
は、炉１Ａとそれに関連するブロア、バルブ等の機器（
参照番号にｒＡＪを有するもの）からなる一群の設備と
、同様に、炉１Ｂとそれに関連する機器（同じく「Ｂ」
を有するもの）からなるもう一群の設備とが並列的に設
けられている。

さらに、炉１人の焼却モード運転時の燃焼ガスの一部が
炉１Ａの上部よりバルブ１５Ａ、ブロア１３Ｂおよびバ
ルブ１７Ｂを経て炉１Ｂにその下方より供給され、また
、炉１Ｂの焼却モード運転時の燃焼ガスの一部が炉１Ｂ
の上部よりバルブ１５Ｂ、ブロア１３Ａおよびバルブ１
７Ａを経て炉１人にその下方より供給されるごとく、流
体的に交叉接続となっている。

これは、燃焼ガスの持っている熱量を利用するためと、
燃焼ガス自体を流動床用の流体として利用するためにと
られた構成である。

これにより、熱分解モードにある熱分解炉は、自己が焼
却モードにあったとき発生した熱量のみならず、十分な
熱量を利用することができ、高含水率のごみが投入され
た場合であっても炉内温度Ｔを低下せしめることなく熱
分解を持続することができる。

次に、上述のごとき構成になる並列式熱分解炉の動作に
ついて説明する。

図において、黒く塗られたバルブ１４Ｂ、１５Ｂ。

１６Ａ、１７Ａおよび１８Ｂは閉じられ、その他のバル
ブ１４Ａ、１５Ａ、１６Ｂ、１７Ｂおよび１８Ａは開か
れているものとする。

この状態では、炉１人にはブロア１２Ａによりバルブ１
４Ａを介して十分な空気が供給され、したがって、炉１
Ａは焼却モードで運転されることになる。

他方、バルブ１４Ｂは閉じられているため、炉１Ｂへの
空気の供給は遮断あるいは制限され、したがって、炉１
Ｂは熱分解モードで運転されることになる。

焼却モードにある炉１人からの燃焼ガスはバルブ１５Ａ
、１８Ａを介して排ガス処理装置１９に至り、そこで必
要な処理を施された後、大気中に放出される。

しかしながら、その燃焼ガスの一部はブロア１３Ｂによ
りバルブ１７Ｂを介して炉１Ｂに与えられる。

炉１Ｂは、供給空気量が制限された分だけ炉１Ａからの
燃焼ガスの供給によって流動化が維持され、前に自己が
焼却モードにあった時に発生した熱と、炉１人からの燃
焼ガスの一部の顕熱により十分な熱量をもって熱分解を
継続する。

熱分解により生じた生成ガスはバルブ１６Ｂを介して油
回収装置５に送られ、ここで油６が回収され、オフガス
７は貯蔵あるいは排出される。

次に、炉１Ａが熱分解モード、炉１Ｂが焼却モードにあ
る場合について説明すると、この場合には、第３図に示
した状態において、閉じられていたバルブ、すなわち黒
く塗られているバルブ１４Ｂ。

１５Ｂ 、１６Ａ、１７Ａおよび１８Ｂが開かれ、それ
まで開かれていたバルブ１４Ａ、１５Ａ、１６Ｂ。

１７Ｂおよび１８Ａが閉じられる。

このような状態においては、ブロア１２Ｂによりバルブ
１４Ｂを介して炉１Ｂに十分な空気が供給され、炉１Ｂ
は焼却モードで運転される。

この炉１Ｂからの燃焼ガスはバルブ１５Ｂ、１８Ｂおよ
び排ガス処理装置１９を経て大気中に放出されると共に
、その一部はブロア１３Ａによりバルブ１７Ａを介して
熱分解モードにある炉１人に与えられる。

これにより炉１人は流動化を保持し、かつ十分な熱量を
もって熱分解をおこなう。

炉１人からの生成ガスはバルブ１６Ａを介して油回収装
置５に導かれ、ここで油６を回収し、オフガス７は貯蔵
あるいは排出される。

また、詳細は後述されるが、炉１人と炉１Ｂとが共に熱
分解モードになる場合がある。

この場合には、両方の炉ＩＡ、ＩＢで生じた生成ガスの
夫夫の一部を互に他方の炉ＩＢ、ＩＡの下方より与える
ようにし、生成ガスの残りの部分をバルブ１６Ａおよび
１６Ｂを介して油回収装置７へ導くようにバルブの開閉
をおこなう。

上述のごとく、第３図に示す実施例においては、３つの
動作フェーズがある。

すなわち、第１のフェーズは、一方の炉が焼却モード、
他方の炉が熱分解モードにある場合、第２のフェーズは
、その逆の関係であって、一方の炉が熱分解モード、他
方の炉が焼却モードにある場合、そして第３のフェーズ
は、両方の炉が熱分解モードにある場合である。

各フェーズにおいて、どのブロアを作動させ、どのバル
ブを開閉しなければならないかは、前述の通りであるが
、それらを選択的に動作せしめることは、後述する運転
モード切替制御装置からの運転指令に基づき適宜な論理
回路により容易に実現可能である。

次に、第４図を参照して、上述のごとき構成になる熱分
解炉の制御装置、特に運転モードの切替制御をおこなう
装置の一例について説明する。

図において、２０Ａおよび２０Ｂは夫々４１人あるいは
１Ｂの適当な個所に取り付けられ、炉内温度（あるいは
それに対応する温度）ＴＡあるいはＴＢを検出する炉温
度計、２１，２２は温度設定端子で、これらによって夫
々前述の温度上限値Ｔｕおよび下限値Ｔｔが設定される
。

２３Ａ、２４Ａおよび２３Ｂ、２４Ｂは比較器である。

比較器２３Ａおよび２３Ｂにおいては、上限値Ｔｕと炉
温度ＴＡあるいはＴＢとが夫々比較され、炉温度ＴＡ、
ＴＢがＴｕ以上となったときに出力する。

同様に、比較器２４Ａおよび２４Ｂは炉温度ＴＡ。

ＴＢが下限値Ｔｔ以下となったときに出力する。

２５Ａ、２５Ｂはアンドゲート、２６Ａ、２６Ｂはナン
トゲート、２７Ａ、２７Ｂはフリップ・フロップを示す
ものである。

フリップ・フロップ２７Ａ、２７Ｂは夫々アンドゲート
２５Ａ、２５Ｂの出力によりセットされ、比較器２３Ａ
、２３Ｂの出力によってリセットされる。

フリップ・フロップ２７Ａ、２７Ｂのセット出力は炉Ｉ
Ａ、ＩＢに対する焼却モードでの運転指令を意味し、リ
セット出力は熱分解モードでの運転指令を意味する。

したがって、夫々の出力を従来より周知のバルブ制御装
置、空気量制御装置（いずれも図示なし）、およびその
他の必要な装置に与えることにより、上記の説明のごと
き熱分解炉の所望の運転制御をおこなうことができる。

第５図は、炉ＩＡ、ＩＢの炉温度ＴＡ、ＴＢの変化と、
第４図の切替制御回路の各部の出力信号の波形を示すも
のである。

以下、この図を参照して、第３図、第４図に示されたこ
の発明の一実施例の動作について説明する。

この実施例によれば、並列的に設置された２台の炉は：
相互に、焼却モードと熱分解モードとの間を移行しなが
ら運転されるわけであるが、そのときの各部の炉温変化
を示すと、第５図イ２口のごとくなる。

並設される２台の炉が同一仕様の炉であれば、焼却モー
ドでの運転時間ｔｉと１ｉ／、および熱分解モードでの
運転時間ｔ、と１７はほとんど等しい（したがって、ｔ
ｉ＋ｔｐ＝ ｔ ｉ’＋ｔｐす。

なお、熱分解モードの運転時間ｔｐ ５ ｔｐ’は、通
常、焼却モードの運転時間ｔｉ、ｔｉ’の数倍（炉の大
きさ、炉温度等によっても異なるが、例えば２〜３倍）
である。

今、炉１Ａが焼却モードで運転されているとすると、第
５図イに示すごとく、炉１人の炉温ＴＡは急速に上昇し
、ついにはｔ４時点で上限値Ｔｕに達する。

この時、比較器２３Ａが出力を出す（同図ハ参照）。

この出力により、これまでセット状態にあったフリップ
・フロップ２７Ａがリセットされる（同図ル）。

これによって、炉１Ａに関連するバルブ制御装置、空気
量制御装置（図示なし）には、炉１人の熱分解モードの
運転指令が与えられる。

他方、それまで熱分解モードで運転されていた炉１Ｂに
おいては、その炉温ＴＢが低下し、ｔ１時点で下限値Ｔ
４に達する（同図口）。

これによって、比較器２４Ｂが出力しく同図へ）、また
その時ナントゲート２６Ｂも出力状態にあるので（同図
チ）、アントゲ−１−２５Ｂが出力を出しく同図ヌ）、
フリップ・フロップ２７Ｂをセットする（同図ヲ）。

このセット出力信号により、炉１Ｂに関連するするバル
ブ制御装置、空気量制御装置（図示なし）には、炉１Ｂ
を焼却モードに入れるべき旨の運転指令が出される。

これにより、炉１Ｂは焼却モードの運転に入り、その炉
温ＴＢは急速に上昇する（同図口）。

時点ｔ２において、炉温ＴＢが上限値Ｔｕに達すると、
比較器２３Ｂが出力を出す（同図ホ）。

その出力によりフリップ・フロップ２７Ｂがリセットさ
れ（同図ヲ）、炉１Ｂの運転は焼却モードから熱分解モ
ードに移行する。

炉ＩＢが焼却モードにある間、熱分解モードにあった炉
１人は次第に炉温ＴＡを低下させ、時点ｔ３には下限値
Ｔ４に至る（同図イ）。

これにより、比較器２４Ａが出力を出しく同図二）、ま
たこのときナントゲート２６Ａも出力している（同図ト
）ので、アンドゲート２５Ａが取立し、出力を出す（同
図り）。

これにより、フリップ・フロップ２７Ａがセットされ、
そのセット出力により、炉１人が再び焼却モードへ移行
する。

以上の動作（第５図の時点ｔ１〜ｔ４の動作）が、２台
の熱分解炉を有する並列式熱分解炉としての運転の１サ
イクルとなり、以後この運転サイクルを繰返えす。

また、熱分解モードにある一方の炉が焼却モードへ移行
しようとするときは、必ずもう一方の炉が熱分解モード
にあることを確認している。

これは、油などのエネルギー回収の効率を良くするため
には、２つの炉が同時に焼却モードになることを防ぐ必
要があるからである。

このために第４図の制御回路においては、フリップ・フ
ロップ２７Ａ、２７Ｂの出力を夫々ナンドゲ゛−）２６
Ｂ、２６Ａを介してアンドゲート２５Ｂ。

２５Ａの一方の入力としている。

なお、上述したごとき、第４図の制御回路と同じ制御動
作は制御用計算機で容易に実現可能である。

さらに、上記の実施例においては、２台の熱分解炉が並
設された並列式熱分解炉を示したが、この発明は、熱分
解炉の並設台数に制限を受けるものではない。

例えば、炉の数が３台以上の場合であっても、焼却モー
ドにある炉からの燃焼ガスの一部を熱分解モードにある
炉がその熱分解の時読のために利用しうるよう配管、バ
ルブ、ブロアなどを配列することは、上記の説明から容
易に考えられよう。

以上説明したように、この発明によれば、含水率の高い
都市ごみを処理しながら生成物の回収をすることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は油回収型熱分解炉の一般的な構成および動作を
説明するための図、第２図はこの発明の動作原理を説明
するための図、第３図はこの発明の一実施例になる並列
式熱分解炉の構成を示す図、第４図は第３図に示した並
列式熱分解炉の運転モードの切替を制御する制御回路の
一例を示す図、第５図は第３図、第４図に示された実施
例の動作を説明するための図である。 図において、１，１人および１Ｂは熱分解炉、２は空気
の供給、３はごみの投入、５は油回収装置、６は回収さ
れた油、７はオフガス、１９は排ガス処理装置を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 投入されたごみの一部を燃焼せしめる焼却モードと
   、その際発生した熱により残りのごみの熱分解をする熱
   分解モードとを交互に繰り返えして運転される熱分解炉
   を少なくとも２台有し、そのうちの焼却モードで運転さ
   れている熱分解炉が発生する燃焼ガスの一部を、熱分解
   モードで運転されている他の熱分解炉に与えるようにし
   たことを特徴とする並列式熱分解炉の運転方法。