JP2000157959A

JP2000157959A - 廃棄物の熱分解残渣冷却方法及び装置

Info

Publication number: JP2000157959A
Application number: JP10333718A
Authority: JP
Inventors: Takeaki Muto; 武明武藤; Tomohiro Wada; 知弘和田; Shiyouichirou Kinoshita; 詳一郎木下; Katsuyuki Ishii; 克幸石井
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物の熱分解残渣を高効率かつ均一に冷却す
ることで冷却設備を小形化でき、冷却後の熱分解残渣の
万一の再着火等を回避して安全性を向上することが可能
な、廃棄物の熱分解残渣冷却方法及び装置を実現する。【解決手段】廃棄物ｘは熱分解装置１００により熱分解
され、その熱分解残渣ｂは粗粉砕装置５により粗粉砕さ
れ、所定の粒径の範囲のものとされる。粗粉砕された熱
分解残渣ｉは冷却装置１により冷却される。冷却装置２
で冷却された熱分解残渣ｄは、粉砕装置２により微粉砕
される。冷却される残渣の粒径を所定範囲とすれば、そ
の粒径のものの冷却に必要な時間で冷却装置を設定で
き、冷却効率を向上して冷却時間を非常に短時間とする
ことができるとともに、冷却装置を小型化することがで
きる。また、確実に冷却して、冷却後の熱分解残渣の万
一の再着火等を回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を熱分解し
て、熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、熱分解残渣を
燃焼させスラグ化する廃棄物の熱分解残渣冷却方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般ゴミなどの廃棄物の焼却処理は、廃
棄物の有力な処理方法の一つとして広く行われており、
その一つに、廃棄物を熱分解した上で廃棄物を処理する
技術がある。

【０００３】ここで、熱分解とは、可燃物（有機物質）
を空気（酸素）遮断下で加熱すると、可燃物の一部は可
燃性のガスとなり、可燃性の熱分解ガスと熱分解残渣
（チャーという）とに分離されることである。一般ゴミ
などの廃棄物に対して、例えば５００℃の温度で熱分解
を行った場合、次の様に分離される。

【０００４】平均的な一般ゴミなどの廃棄物の成分は、
重量比で水分が約４０％、可燃性分が約４５％、石、ガ
ラス等の非金属性不燃成分が約７％、鉄、アルミなどの
金属性不燃成分が約３％となっており、これを熱分解す
ると、廃棄物中の水分と可燃性分の一部（可燃性分の約
５５％）とがガスとして放出され、熱分解ガスと熱分解
残渣とに分離される。

【０００５】また、熱分解残渣については、主として次
の３つの成分構成となっている。第一の成分は、廃棄物
中に含まれる可燃物（厨芥、紙、木、繊維、ビニール、
プラスチック等）が熱分解された可燃性分で、これは熱
分解残渣の重量比で約７０％、体積比で約９５％を占め
る。

【０００６】第二の成分は、石、ガラス等の非金属性成
分で、これは熱分解残渣の重量比で約２０％、体積比で
約３％である（以下、これをガレキとする。）第三の成分は、鉄、アルミ等の金属性成分で、これは熱
分解残渣の重量比で約１０％、体積比で約２％である
（以下、これを金属類とする。）。

【０００７】この熱分解の技術を利用し、熱分解残渣を
冷却・粉砕して、粗粒分に含まれる金属物を回収し、粗
粒分を分離させた熱分解残渣を微粉炭燃料の一部として
使用する目的で、熱分解反応器の下流側に粉砕器を設置
する技術として、イギリスにて公開された英国特許１、
５６２、１９８０の「ＰＹＲＯＬＹＳＩＳＯＦＷＡ
ＳＴＥ」が公知となっている。

【０００８】この公知技術は、一般ゴミ等の廃棄物を熱
分解して、熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、このう
ち、熱分解残渣を冷却して粉砕した後、篩いにかけ、そ
の後、金属回収装置を設けて、回収される微粉炭を石炭
と共に、バーナー若しくはストーカ炉の燃料として利用
する方法である。

【０００９】この公知技術によれば、熱分解残渣を分級
する、つまり、熱分解残渣をある程度の粒径に粉砕する
目的で、冷却器下流側に粉砕器を設置し、その後、金属
回収装置を設けるものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術では、熱分解プロセスで生成した熱分解残渣をそ
のまま冷却する構成としており、このため、冷却される
廃棄物中には様々な粒径の熱分解残渣が含まれることに
なり、熱分解残渣の効果的な冷却あるいは冷却の均一性
といった点では有効な方法とは言い難い。

【００１１】熱分解装置から排出された熱分解残渣を、
そのまま冷却器にかけることは、冷却対象処理量の量に
対して非常に大型容量の冷却器を使用しなければならな
い。また、大量の熱分解残渣の冷却を行うため、その効
率自体も低下する。

【００１２】本発明は、従来技術の問題点を解決するこ
とであり、上述したように熱分解装置から排出される熱
分解残渣は、塊であったりすることから、粒径が様々で
あることより冷却時間の偏差が大きくなり、熱分解残渣
の高効率並びに均一冷却は望めないという点を改善する
ものである。

【００１３】すなわち、本発明の目的は、廃棄物の熱分
解残渣を高効率かつ均一に冷却することで冷却設備を小
形化することができるとともに、冷却後の熱分解残渣の
万一の再着火等を回避して安全性を向上することが可能
な、廃棄物の熱分解残渣冷却方法及び装置を実現するこ
とである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。（１）廃棄物を熱分解し、熱分解ガスと熱分解残渣とに
分離する熱分解プロセスを有する廃棄物の熱分解残渣冷
却方法において、上記熱分解プロセスから排出される熱
分解残渣を、粗粉砕する粗粉砕プロセスと、粗粉砕され
た熱分解残渣を冷却する冷却プロセスとを備える。

【００１５】冷却される残渣の粒径を、粗粉砕プロセス
により所定範囲とすれば、その粒径のものの冷却に必要
な時間で冷却プロセスを設定でき、冷却効率を向上して
冷却時間を非常に短時間とすることができる。また、確
実に冷却して、冷却後の熱分解残渣の万一の再着火等を
回避することができる。

【００１６】（２）好ましくは、上記（１）において、
上記冷却プロセスにより冷却された熱分解残渣を、上記
粗粉砕による粉砕より小さな粒径とする微粉砕プロセス
をさらに備える。

【００１７】（３）また、好ましくは、上記（２）にお
いて、上記微粉砕された熱分解残渣を可燃性分と不燃性
分とに分別する分別プロセスと、この分別プロセスによ
り分別された可燃性分を燃焼するプロセスとを備えるこ
とを特徴とする廃棄物の熱分解残渣冷却方法。

【００１８】（４）また、廃棄物を熱分解し、熱分解ガ
スと熱分解残渣とに分離する熱分解手段を有する廃棄物
の熱分解残渣冷却装置において、上記熱分解手段から排
出される熱分解残渣を、粗粉砕する粗粉砕手段と、上記
粗粉砕手段により粗粉砕された熱分解残渣を、冷却する
冷却手段とを備える。

【００１９】冷却手段により冷却される残渣の粒径を、
粗粉砕手段により所定範囲とすれば、その粒径のものの
冷却に必要な時間で冷却手段を設定でき、冷却効率を向
上して冷却時間を非常に短時間とすることができ、冷却
手段を小形化することができる。また、確実に冷却し
て、冷却後の熱分解残渣の万一の再着火等を回避するこ
とができる。

【００２０】（５）好ましくは、上記（４）において、
上記冷却手段により冷却された熱分解残渣を、上記粗粉
砕手段による粉砕より小さな粒径とする微粉砕手段を、
さらに備える。

【００２１】（６）また、好ましくは、上記（５）にお
いて、上記微粉砕手段により微粉砕された熱分解残渣を
可燃性分と不燃性分とに分別する分別手段と、この分別
手段により分別された可燃性分を燃焼する燃焼手段とを
備える。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態の説明に先だっ
て、本発明の原理について説明する。一般ゴミなどの廃
棄物を、例えば、ロータリーキルン式熱分解炉で熱分解
を行った場合、廃棄物中に多量に含まれるビニールやプ
ラスチック等は、熱分解炉内で軟化し粘性を持った状態
となる。このため、非熱分解物質である金属、ガレキ等
に付着した状態で熱分解が進行する。

【００２３】この結果、金属類、ガレキにチャーが付着
した状態で熱分解炉から排出される。又、金属類、ガレ
キ等に付着しなかったビニールやプラスチック等は、そ
れ自身がバインダーとなりセルロース系物質を付着させ
た状態で熱分解が進行しチャーの塊として排出される。

【００２４】ここで、チャーの冷却特性について説明す
る。熱分残渣の所定温度までの冷却時間は、冷却方法に
より相違はあるが、熱分残渣の性状、即ち、粒径、熱分
解残渣冷却層厚により冷却所要時間が決定される。

【００２５】図３は、熱分解残渣の粒径とチャー冷却層
層温度の冷却時間との関係を示すグラフであり、図４
は、チャー冷却層厚とチャー冷却層層温度の冷却時間と
の関係を示すグラフである。

【００２６】図３に示すように、チャーの粒径が小の場
合と大の場合とで冷却時間に相違が生じ、粒径が大の方
が冷却時間は短い。また、図４に示すように、冷却器内
での熱分解残渣層厚については、薄いほど冷却時間が短
いことが分かる。

【００２７】すなわち、粒径にばらつきがあると、冷却
所要時間の長い粒径を想定した冷却器の設計を行わなけ
ればならず、冷却器の大型化を招くことになる。

【００２８】これに対して、粒径を所定範囲とすれば、
その粒径のものの冷却に必要な時間で冷却器を設定で
き、冷却効率を向上することができる。例えば、熱分解
温度を５００℃とした場合には、ゴミの熱分解残渣の場
合、粒径がある所定範囲以内であると、冷却時間を非常
に短時間とすることができるとともに、冷却装置を小型
化することができる。さらに、効率良く確実に冷却する
ことができれば、冷却後の熱分解残渣の万一の再着火等
を回避することができる。

【００２９】チャーは、廃棄物中に含まれる有機物質が
熱分解によって炭化されたもので、その性状は熱分解プ
ロセスに投入される時点におけるゴミの大きさや、性分
によって熱分解後の形状はまちまちとなる。また、熱分
解残渣は硬度的に脆いものであり、熱分解のプロセスに
おいて一部は微粉状態になり、一部は塊状で排出される
こともあり得る。

【００３０】したがって、熱分解残渣の冷却を行う場合
には、上述のごとき不確定性を十分配慮した設備とする
必要がある。

【００３１】本発明では、この様な熱分解残渣の主要構
成物質の冷却特性の差を利用して、熱分解装置から排出
され、チャーが付着した金属類、ガレキ及び小さな塊と
なっているチャーを予め粗粉砕装置に投入することによ
り、冷却対象のチャーの粒径をある一定値以下に粗粉砕
することにより、後置の冷却器にて熱分解残渣の高効率
冷却をするものである。

【００３２】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。〔第１の実施形態〕図１は、本発明による第１の実施形
態に係わる、廃棄物の熱分解残渣冷却装置の概略構成図
である。

【００３３】図１において、１００は熱分解装置、３０
０は熱分解ガス燃焼装置である。廃棄物ｘは、図示しな
い廃棄物投入器により熱分解装置１００に供給される。
熱分解装置１００は、投入された廃棄物を間接的に加熱
して熱分解し（熱分解プロセス）、熱分解ガスａと、熱
分解残渣ｂとに分離し、各々別の排出口から排出する。

【００３４】排出された熱分解ガスａと熱分解残渣ｂと
は共に可燃性であり、この第１の実施形態によれば、熱
分解装置１００から排出された熱分解ガスａは、熱分解
ガス燃焼装置３００に供給され、この熱分解ガス燃焼装
置３００において燃焼される。そして、熱分解ガス燃焼
装置３００の燃焼排ガスｃが、熱分解装置１００の熱源
として用いられる。なお、燃焼排ガスｃは、熱分解装置
１００の熱源として使用された後、排気ｋとして排出さ
れる。

【００３５】一方、熱分解装置１００から排出される熱
分解残渣ｂは、高温であるため、そのまま大気中に排出
すると発火の危険がある。このため、冷却することが上
述した様に必要であるが、冷却効率の向上という観点か
ら冷却する前に粗粉砕器５に供給され、粗粉砕される
（粗粉砕プロセス）。

【００３６】この粗粉砕装置５は、ハンマーミル等の衝
撃式粉砕装置であり、熱分解残渣ｂを数十ｃｍ〜数ｍｍ
程度の径の範囲のものに粉砕する。粗粉砕された熱分解
残渣ｉは、例えば外筒に冷却水を通した二重管構造の公
知の冷却装置１に投入され、発火の危険性がない温度
で、例えば室温まで冷却する冷却プロセスにより冷却さ
れる（または、５００°Ｃ程度のものを８０°Ｃ以下の
温度とする）。

【００３７】そして、冷却された熱分解残渣ｄは、例え
ば、ボールミル等の衝撃式粉砕装置である粉砕装置２に
供給され、その粒径が１００μｍ以下であり、４０μｍ
のものが約４０〜５０％となるように、微粉砕される
（微粉砕プロセス）。そして、粉砕装置２により微粉砕
された熱分解残渣ｅが、粉砕装置２から排出される。

【００３８】以上のように、本発明の第１の実施形態に
よれば、熱分解装置１００により熱分解された熱分解残
渣ｂは粗粉砕装置５により粗粉砕され、所定の粒径の範
囲のものとした後に、冷却装置１により冷却され、その
後、粉砕装置２により微粉砕される。

【００３９】したがって、廃棄物の熱分解残渣を高効率
かつ均一に冷却することで冷却設備を小形化することが
できるとともに、冷却後の熱分解残渣の万一の再着火等
を回避して安全性を向上することが可能な、廃棄物の熱
分解残渣冷却方法及び装置を実現することができる。

【００４０】なお、上述した実施形態においては、粗粉
砕器５と冷却装置１とを別個のものとしたが、粗破砕装
置５に冷却機能を付加し、粗粉砕装置５が冷却装置１を
兼ねる構成とすることができる。

【００４１】〔第２の実施形態〕図２は、本発明による
第２の実施形態に係わる、廃棄物の熱分解残渣冷却装置
の概略構成図である。図２において、熱分解装置１０
０、熱分解ガス燃焼装置３００、粗粉砕装置５、冷却装
置１、粉砕装置２は、図１の例と同等であり、この図２
の例は、粉砕装置２の後段に、分別装置３と、チャーホ
ッパ４と溶融装置２００を追加したものである。したが
って、図１の例と共通する部分については、その詳細な
説明は省略する。

【００４２】図２において、粉砕装置２によって、チャ
ー、金属類、ガレキ、それぞれの粉砕特性に応じた粉砕
がなされた熱分解残渣ｅは、例えば篩で構成されている
分別装置３に投入され、チャー及びガレキｆと、金属類
及び一部のガレキｇとに分別される（分別プロセス）。

【００４３】なお、分別装置３の篩の目の大きさは、チ
ャーを燃焼させスラグ化する溶融装置２００の仕様に応
じて任意に変更できることは言うまでもなく、例えば溶
融装置２００に旋回式溶融炉を用いる場合は、目の細か
い篩を用いることができる。

【００４４】分別装置３を通過したチャー及びガレキｆ
は、チャーホッパ４に貯えられ、適宜、溶融装置２００
に供給され、溶融され（燃焼され（燃焼プロセス））排
気ガスｍ及びスラグｊとされて排出される。

【００４５】以上のように、本発明の第２の実施形態に
おいても、第１の実施形態と同様な効果を得ることがで
きる他、分別装置３により、チャー及びガレキｆと、金
属類及び一部のガレキｇとに分離されるので、熱分解装
置１００に供給される廃棄物ｘは、チャー及びガレキｆ
と、金属類及び一部のガレキｇとを含むものでよいとい
う効果がある。

【００４６】つまり、廃棄物ｘを熱分解装置１００に供
給する前に、チャー及びガレキｆと、金属類及び一部の
ガレキｇとを分別する必要が無く、分別装置３により、
効率良く、ガレキｆとｇとに分別することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱分解装
置により分解された熱分解残渣を、粗粉砕装置により粗
粉砕し、所定の粒径の範囲のものとした後に、冷却装置
により冷却し、その後、粉砕装置により微粉砕する。

【００４８】したがって、廃棄物の熱分解残渣を高効率
かつ均一に冷却することで冷却設備を小形化することが
できるとともに、冷却後の熱分解残渣の万一の再着火等
を回避して安全性を向上することが可能な、廃棄物の熱
分解残渣冷却方法及び装置を実現することができる。

【００４９】また、粉砕装置により微粉砕された熱分解
残渣を分別装置により、チャー及びガレキと、金属類及
び一部のガレキとに分別するように構成すれば、熱分解
装置に供給される廃棄物は、チャー及びガレキと、金属
類及び一部のガレキとを含むものでよく、分別装置によ
り効率良く分別することができるという効果がある。

【００５０】つまり、廃棄物を熱分解装置に供給する前
に、チャー及びガレキと、金属類及び一部のガレキとを
分別する必要が無く、分別装置により、効率良く、ガレ
キを分別することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係わる、廃棄物の熱
分解残渣冷却装置の概略構成図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係わる、廃棄物の熱
分解残渣冷却装置の概略構成図である。

【図３】熱分解残渣の粒径とチャー冷却層層温度の冷却
時間との関係を示すグラフである。

【図４】チャー冷却層厚とチャー冷却層層温度の冷却時
間との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１冷却装置２粉砕装置３分別装置４チャーホッパ５粗粉砕装置１００熱分解装置２００溶融装置３００熱分解ガス燃焼装置ａ熱分解ガスｂ熱分解残渣ｃ燃焼排ガスｄ冷却された熱分解残渣ｅ粉砕された熱分解残渣ｆチャー及びガレキｇ金属類及び一部のガレキｉ粗粉砕された熱分解残渣ｊスラグｋ、ｍ排気ｘ廃棄物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者和田知弘茨城県日立市幸町三丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内 (72)発明者木下詳一郎茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者石井克幸茨城県日立市大みか町三丁目18番１号茨城日立情報サービス株式会社内Ｆターム(参考） 3K061 AA24 AB02 AC01 AC19 BA01 CA07 FA08 FA10 FA21 NA05 NA13 NA14 4D004 AA46 BA03 CA04 CA08 CA26 CA27 CA28 CA32 CB09 CB13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を熱分解し、熱分解ガスと熱分解残
渣とに分離する熱分解プロセスを有する廃棄物の熱分解
残渣冷却方法において、上記熱分解プロセスから排出される熱分解残渣を、粗粉
砕する粗粉砕プロセスと、粗粉砕された熱分解残渣を冷却する冷却プロセスと、を備えることを特徴とする廃棄物の熱分解残渣冷却方
法。
【請求項２】請求項１記載の廃棄物の熱分解残渣冷却方
法において、上記冷却プロセスにより冷却された熱分解
残渣を、上記粗粉砕による粉砕より小さな粒径とする微
粉砕プロセスをさらに備えることを特徴とする廃棄物の
熱分解残渣冷却方法。
【請求項３】請求項２記載の廃棄物の熱分解残渣冷却方
法において、上記微粉砕された熱分解残渣を可燃性分と
不燃性分とに分別する分別プロセスと、この分別プロセ
スにより分別された可燃性分を燃焼するプロセスとを備
えることを特徴とする廃棄物の熱分解残渣冷却方法。
【請求項４】廃棄物を熱分解し、熱分解ガスと熱分解残
渣とに分離する熱分解手段を有する廃棄物の熱分解残渣
冷却装置において、上記熱分解手段から排出される熱分解残渣を、粗粉砕す
る粗粉砕手段と、上記粗粉砕手段により粗粉砕された熱分解残渣を、冷却
する冷却手段と、を備えることを特徴とする廃棄物の熱分解残渣冷却装
置。
【請求項５】請求項４記載の廃棄物の熱分解残渣冷却装
置において、上記冷却手段により冷却された熱分解残渣
を、上記粗粉砕手段による粉砕より小さな粒径とする微
粉砕手段を、さらに備えることを特徴とする廃棄物の熱
分解残渣冷却装置。
【請求項６】請求項５記載の廃棄物の熱分解残渣冷却装
置において、上記微粉砕手段により微粉砕された熱分解
残渣を可燃性分と不燃性分とに分別する分別手段と、こ
の分別手段により分別された可燃性分を燃焼する燃焼手
段とを備えることを特徴とする廃棄物の熱分解残渣冷却
装置。