JP2001065830A

JP2001065830A - プラスチックごみの処理方法

Info

Publication number: JP2001065830A
Application number: JP23962099A
Authority: JP
Inventors: Gentaro Takasuka; 玄太郎高須賀; Tomio Sugimoto; 富男杉本; Shinseki Itaya; 真積板谷; Hiroaki Harada; 裕昭原田
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチックごみを熱分解することができ
る。【解決手段】廃棄物を仕分けして回収されたプラスチ
ックごみに焼却灰と下水汚泥を加えて熱分解し、生成し
た熱分解ガスと熱分解残留物中の燃焼性成分を燃焼溶融
処理する。プラスチックごみ、焼却灰および汚泥の混合
割合は、プラスチックごみ２０ないし９５重量％、焼却
灰５ないし８０重量％、汚泥０ないし７０重量％の各範
囲から選ばれた値とし、これら選ばれた値の合計が１０
０重量％となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物（家庭やオ
フィスなどから排出される都市ごみ等の一般廃棄物、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、化成品等の産業廃棄物、など可燃物を
含むもの）を仕分けして回収されたプラスチックごみを
処理するプラスチックごみの処理方法に関するものであ
る。

【従来の技術】都市ごみなどの一般廃棄物や廃プラスチ
ックなどの可燃物を含む産業廃棄物を処理する廃棄物処
理方法としては、たとえば特開昭６４−４９８１６号公
報に開示された廃棄物処理方法が知られている。この廃
棄物処理方法は、廃棄物を低酸素雰囲気中で加熱して熱
分解し、熱分解ガス（乾留ガス）と主として不揮発性成
分からなる熱分解残留物とを生成する。さらに熱分解残
留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離した後、前記
熱分解ガスと前記燃焼性成分とを燃焼させ、生ずる灰分
を溶融し溶融スラグとする。この溶融スラグを外部に排
出して冷却固化する。この際、燃焼溶融炉から排出され
た排ガスは、その保有熱が熱回収された後、集塵、浄化
され大気に放出される。

【発明が解決しようとする課題】ところで、家庭から排
出される一般ごみや産業活動の過程で排出される産業廃
棄物中にはプラスチックを含むが、廃棄物中にこの割合
が大きいと、燃焼中に、たとえば炉内が過熱するなどし
て燃焼炉に悪影響を及ぼすことがある。このため、廃棄
物を仕分けしてプラスチックを主とするごみ、すなわち
プラスチックごみとし、このプラスチックごみを専用の
焼却炉で燃焼することが行われる。しかし、プラスチッ
クごみの専用の焼却炉は数が少ない。またプラスチック
ごみを処理するためには、プラスチックごみを上記専用
の焼却炉が設置された場所に輸送せねばならない。そこ
で、プラスチックごみを先の熱分解によって処理するこ
とが考えられる。この場合、プラスチックごみのみを加
熱し、熱分解するときにプラスチックごみが溶融し、熱
分解するために加熱する伝熱管の表面に付着する。溶融
したプラスチックが伝熱管の表面に付着すると熱伝達率
を低下させる。熱伝達率を低下させると熱分解に必要な
熱が処理されるべきプラスチックごみに伝わらなくな
る。このような状態になると、溶融したプラスチックは
熱分解装置の伝熱管に付着して固まり、熱分解処理を阻
害する。本発明は、プラスチックごみを熱分解できるこ
とを課題とする。

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、廃棄物を仕分けして回収されたプラスチ
ックごみに焼却灰を加えて熱分解し、生成した熱分解ガ
スを燃焼溶融処理することを特徴とする。焼却灰は、主
として灰分を含むのでプラスチックごみに焼却灰を加え
て加熱すると、溶融したプラスチックに灰分が混ざり熱
分解する装置内部の伝熱面に付着することがなくなる。
溶融したプラスチックが伝熱面に付着しなくなるので、
伝熱面の熱伝達率が低下せず、プラスチックごみは加熱
され効率的に熱分解される。また、プラスチックごみに
焼却灰を加えて加熱し熱分解するにあたり、汚泥を加え
ても良い。このようにすることにより、プラスチックご
みおよび焼却灰の処理と同時に汚泥を処理することがで
きる。汚泥は可燃分をある程度含んでいるので、燃焼さ
せることによりそのエネルギーを利用でき、かつ減容で
きる。汚泥の種類としては、たとえば下水汚泥を挙げる
ことができるが、これに限定されることはない。プラス
チックごみ、焼却灰および汚泥の混合割合は、プラスチ
ックごみ２０ないし９５重量％（「ｗｔ％」とも書く、
以下同じ）、焼却灰５ないし８０重量％、汚泥０ないし
７０重量％の各範囲から選ばれた値とし、これら選ばれ
た値の合計が１００重量％となるようにすると良い。プ
ラスチックごみの混合割合が２０重量％未満の場合は、
プラスチックごみの処理量が小さくなり処理に時間がか
かる。また、後流で燃焼溶融処理する場合はプラスチッ
クの保有するエネルギーを利用する熱量が小さくなる。
プラスチックごみの混合割合が９５重量％を越える場合
は、焼却灰の加える量が少なく溶融したプラスチックが
熱分解装置の伝熱面に付着する。プラスチックごみの好
ましい混合割合は、２７〜７５重量％である。焼却灰の
混合割合が５重量％未満の場合は、灰分量が少なく溶融
したプラスチックが伝熱面に付着する。焼却灰の混合割
合が８０重量％を越える場合は、プラスチックごみの処
理量が少なくなるとともに、プラスチックの保有するエ
ネルギーを利用する熱量が小さくなる。また、焼却灰が
８０重量％を越えると、熱分解された熱分解残留物の分
別装置の容量を大きくする必要があり、分別装置の平均
的な処理効率を悪くする。焼却灰の好ましい混合割合
は、１５ないし６５ｗｔ％である。汚泥は加えなくても
良いが、加える場合、その混合割合の上限値は、混合ご
みの発熱量によって決まると考えられ、焼却灰を下限の
５ｗｔ％とした場合、７０重量％、焼却灰を１５ｗｔ％
とした場合、６０重量％とする。汚泥は水分量が多いの
で７０重量％を越える場合は、熱分解に必要な温度まで
上昇させるのに助燃などの外部エネルギーを必要とす
る。また、本発明は、上記混合割合でプラスチックごみ
に焼却灰および汚泥を加えた廃棄物の熱分解によって生
成した主として不揮発性成分からなる熱分解残留物を燃
焼性成分と不燃焼性成分とに分離した後、熱分解ガスと
燃焼性成分とを燃焼させ、生ずる灰分を溶融することを
特徴とする。プラスチックごみに焼却灰および汚泥を加
えて加熱すると、溶融したプラスチックに焼却灰および
汚泥の灰分が混ざり、先に説明したように、溶融したプ
ラスチックが熱分解する装置内部の伝熱面に付着するこ
とがなくなる。熱分解によって生成した熱分解ガスと、
熱分解残留物から分離した燃焼性成分とを燃焼させるこ
とにより、燃焼溶融炉内の温度は、生ずる灰分を溶融す
るに必要な温度まで高められる。この温度により灰分が
溶融し減容する。プラスチックごみは、家庭やオフィス
などから排出される都市ごみ等の一般廃棄物、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、化成品等の産業廃棄物、など可燃物を含む廃
棄物を仕分けして回収されたもので、発熱量はおよそ３
０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上のごみである。焼却灰は、外
部の施設で発生した焼却灰、たとえばストーカ炉主灰、
その他の焼却炉で発生した灰を使用できる。プラスチッ
クごみに焼却灰と汚泥を加えるには、たとえばこれら３
種の廃棄物を各々必要量計量し、それぞれ速やかに加え
れば良い。これら３種の廃棄物を投入前に予め混合して
おくことは必ずしも必要ではない。また、プラスチック
ごみは見掛け比重が非常に小さいが、焼却灰および下水
汚泥を混合することにより熱分解装置に対して定量的に
供給しやすくなる。

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプラスチック
ごみの処理方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説
明する。表１は、プラスチックごみ、焼却灰および下水
汚泥の３種廃棄物の３成分割合と低位発熱量を示す。

【表１】ここに示したプラスチックごみは、家庭系のプラスチッ
クが主体で、見掛け比重が０．０７２ｔ／ｍ^３と非常に
小さい。水分は１９．６ｗｔ％、灰分は７．１ｗｔ％、
可燃分は７３．３ｗｔ％で、主として可燃分である。水
分量が小さいため、低位発熱量は６１８０ｋｃａｌ／ｋ
ｇと一般家庭ごみの約３倍ある。焼却灰は、ストーカ炉
主灰を示す。水分は１７．２ｗｔ％、灰分は７７．９ｗ
ｔ％、可燃分は４．９ｗｔ％で、主として灰分である。
加湿されているため１７．２ｗｔ％の水分がある。低位
発熱量は０ｋｃａｌ／ｋｇである。下水汚泥は、脱水ケ
ーキで、水分は、７６．５ｗｔ％、灰分は３．９ｗｔ
％、可燃分は１９．６ｗｔ％で、主として水分である。
低位発熱量は５７０ｋｃａｌ／ｋｇと低い。表２は、実
施例〜の上記３種廃棄物の混合処理条件を示す。

【表２】実施例は、プラスチックごみに焼却灰のみを加えた場
合で、プラスチックごみ４７ｗｔ％、焼却灰５３ｗｔ％
で、合計処理量は９００ｋｇ／ｈの場合である。混合ご
みの低位発熱量は２９００ｋｃａｌ／ｋｇ、混合ごみの
持ち込み熱量は２６１０×１０^３ｋｃａｌ／ｈである。
実施例は、プラスチックごみに同量の焼却灰を加えた
場合で、プラスチックごみ４０ｗｔ％、焼却灰４０ｗｔ
％、下水汚泥は２０ｗｔ％である。合計処理量は７５０
ｋｇ／ｈ、混合ごみの低位発熱量は２５８０ｋｃａｌ／
ｋｇ、混合ごみの持ち込み熱量は１９４０×１０^３ｋｃ
ａｌ／ｈである。実施例は、プラスチックごみを多く
した場合で、プラスチックごみ６８ｗｔ％、焼却灰１５
ｗｔ％、下水汚泥は１７ｗｔ％である。合計処理量は５
３０ｋｇ／ｈ、混合ごみの低位発熱量は４３００ｋｃａ
ｌ／ｋｇ、混合ごみの持ち込み熱量は２２８０×１０^３
ｋｃａｌ／ｈである。実施例は、プラスチックごみ４
２ｗｔ％、焼却灰２０ｗｔ％、下水汚泥は３８ｗｔ％
で、合計処理量は７９０ｋｇ／ｈの場合である。混合ご
みの低位発熱量は２８１０ｋｃａｌ／ｋｇ、混合ごみの
持ち込み熱量は２２２０×１０^３ｋｃａｌ／ｈである。
実施例は、プラスチックごみを少なくし、下水汚泥を
多くした場合で、プラスチックごみ２７ｗｔ％、焼却灰
３２ｗｔ％、下水汚泥は４１ｗｔ％である。合計処理量
は９５０ｋｇ／ｈ、混合ごみの低位発熱量は１９００ｋ
ｃａｌ／ｋｇ、混合ごみの持ち込み熱量は１８１０×１
０^３ｋｃａｌ／ｈである。上記実施例〜において、
各廃棄物は、特に予備混合はせず、ごみ供給コンベアか
ら２０分に１回の頻度で計量して熱分解ドラムに投入し
た。図１は、上記３種廃棄物の混合割合範囲を示す三角
図である。図中、外側の斜線を施した範囲、すなわち領
域Ｐは、３種廃棄物の混合割合範囲を示す。この領域Ｐ
には、内側の斜線線を施した範囲である領域Ｑを含む。
領域Ｐ内の任意の点は、何れも本発明の３種廃棄物の混
合割合を示し、３種廃棄物の各混合割合値の合計は１０
０ｗｔ％となる。この領域Ｐ内の３種廃棄物の混合ごみ
を熱分解するときに、混合ごみ中の溶融プラスチックが
熱分解ドラムの伝熱管表面に付着しにくいか、または付
着しない範囲である。領域Ｑは、好ましい混合割合範囲
を示し、当然３種廃棄物の各混合割合値の合計は１００
ｗｔ％となる。領域Ｑ中の点〜は、実施例〜の
混合割合に相当する点を示す。点は別途実施した点
で、プラスチックごみ６５ｗｔ％、焼却灰３５ｗｔ％、
下水汚泥０ｗｔ％である。領域Ｑ内の３種廃棄物の混合
ごみを熱分解するときに、混合ごみ中の溶融プラスチッ
クが熱分解ドラムの伝熱管表面に付着しない範囲であ
る。図２は、本発明に係るプラスチックごみの処理方法
を実施する際に使用するプラスチックごみ処理装置のブ
ロック図である。プラスチックごみ処理装置１は、都市
ごみ等の一般廃棄物や産業廃棄物を仕分けして回収され
たプラスチックごみを処理するものである。プラスチッ
クごみ３は、前処理設備５において、破砕機により、た
とえば１５０ｍｍ角以下に破砕される。この破砕された
プラスチックごみ６は、燃焼灰７および下水汚泥８とと
もに、スクリューフィーダなどの供給装置により熱分解
ドラム９に供給される。この熱分解ドラム９は、たとえ
ば横型回転式ドラムが用いられ、図示しないシール機構
によりその内部は大気圧以下の低酸素雰囲気に保持され
る。さらに、燃焼溶融炉１１の後流に配置された図示し
ていない熱交換器により加熱された加熱空気が熱分解ド
ラム９に供給される。この加熱空気により熱分解ドラム
９内に供給された３種廃棄物は、３００〜６００℃に、
通常は４５０℃程度に加熱される。これによって、３種
廃棄物は熱分解され、熱分解ガス１３と、主として不揮
発性の熱分解残留物（「熱分解残さ」ともいう）１５と
が生成される。さらに、熱分解ガス１３と熱分解残留物
１５とは、図示していない排出装置により分離され、熱
分解ガス１３は燃焼溶融炉１１のバーナに供給される。
熱分解残留物１５は、４５０℃程度の比較的高温で排出
されるため、図示していない冷却装置により８０℃程度
に冷却され、分別装置１７に導かれ、ここで鉄、アルミ
などの不燃焼性成分１９が分離、除去される。この分別
装置１７は、たとえば磁選式、遠心式または風力選別式
などの公知の分別機が使用される。このように不燃焼性
成分１９が分離、除去された燃焼性成分（熱分解残留物
の一部で熱分解カーボンを主成分とする）２１は、図示
していない粉砕機により、好ましくは全て１ｍｍ以下に
粉砕される。この粉砕された成分は、燃焼溶融炉１１の
バーナに供給される。燃焼溶融炉１１のバーナに供給さ
れた熱分解ガス１３および燃焼性成分２１は、送風機に
より供給される燃焼用空気とともに燃焼溶融炉１１内で
１３００℃程度の高温域で燃焼され、この燃焼により比
較的細粒の灰分より発生した燃焼灰は溶融し溶融スラグ
２３として排出される。排出された溶融スラグ２３は、
水槽に落下し固化してスラグとなる。一方、燃焼溶融炉
１１で発生した排ガス２５は、熱回収装置２７により熱
回収され、排ガス２８としてガス冷却塔２９に送られ、
ここで冷却された後、集塵用のバグフィルター３１と浄
化用のバグフィルター３３を通過し、低温のクリーンな
排ガス３５となって図示していない誘引送風機により煙
突から大気へ放出される。なお、集塵用のバグフィルタ
ー３１で回収された燃焼灰は循環灰３７として分別装置
１７に戻され、再溶融される。また、浄化用のバグフィ
ルター３３からは脱塩残さ３９が排出される。なお、上
記熱分解ドラム９は、ロータリーキルン方式であるが、
本発明はこれに限定されず、流動層熱分解方式、シャフ
ト炉方式の熱分解装置にも適用できる。次に、実施例
〜の処理結果について説明する。 (1) ごみの供給性、熱分解特性プラスチックごみは、見掛け比重が０．０７２ｔ／ｍ^３
と非常に小さいが、焼却灰および下水汚泥を表２に示し
た実施例〜の混合割合でプラスチックごみに混合す
ることにより、スクリューフィーダで熱分解ドラムに定
量的に供給でき、ごみの供給性が良好である。図３は、
実施例における熱分解ドラム内の温度プロファイルを
示す曲線図である。実施例における熱分解ドラム内部
のごみ温度プロファイルは、一般ごみ（参考曲線）と比
較してごみの温度上昇が早く、熱分解ドラム略中央部で
４００℃になり、熱分解特性が良好である。これは、ご
みの水分割合が３０ｗｔ％と一般ごみの４０〜５０ｗｔ
％に比較して少ないため、水分蒸発の完了がはやいため
と推定される。このためプラスチックごみの熱分解に好
ましい温度条件が十分確保できており、熱分解残留物中
に未分解のプラスチックによる白煙、異臭、固まりなど
の発生は見られず、一般ごみ処理時と変わらない極めて
良好な熱分解残留物の性状である。実施例、〜に
ついても同様の熱分解特性が得られる。 (2) 燃焼溶融特性、スラグ流出状況図４は、図２のプラスチックごみ処理装置の各部温度を
示す曲線図である。プラスチックごみ、燃焼灰および下
水汚泥の３種廃棄物の混合ごみは、熱分解ガスと燃焼性
成分（主に熱分解カーボン）を高温で安定して燃焼で
き、燃焼溶融炉における燃焼溶融特性が良好である。燃
焼溶融炉において燃焼空気量の調整による燃焼制御は容
易であり、一次燃焼域は約１１８０℃、またスラグホー
ル温度は約１２００〜１３００℃の高温で安定して温度
維持ができる。また、一般ごみ処理時に比較して、焼却
灰の混合によって灰分量が増加したので、スラグ発生量
が増加し、太くて安定したスラグの流出が行われ、スラ
グ流出状況は良好である。 (3) 排ガス性状実施例〜の混合ごみを処理した場合、煙突入口のＮ
Ｏｘ、ＳＯｘおよびＨＣｌ濃度を連続分析計で測定する
と、ＮＯｘは６０〜１５０ｐｐｍの範囲で変動してお
り、平均は約９０ｐｐｍである。一般ごみ燃焼時に比較
してＮＯｘ濃度が若干高いのは下水汚泥中に窒素分が多
く含まれるためである。ＳＯｘは１ｐｐｍ以下、ＨＣｌ
は１０〜４０ｐｐｍであり、排ガス性状は良好である。
次に、本発明の３種廃棄物の混合ごみ処理が、これらの
廃棄物の単独処理に比較して有利な点について述べる。
プラスチックごみ、焼却灰および下水汚泥の３種廃棄物
の混合ごみを熱分解、燃焼溶融処理することにより、
(a)熱分解処理装置にプラスチックごみの安定供給がで
きること、(b)溶融したプラスチックの付着が防止で
き、伝熱効率の低下を防止できること、(c)燃料など余
分な外部エネルギーを使用しなくてもプラスチックの保
有エネルギーにより燃焼、溶融できること、(d)プラス
チックごみ、焼却灰および下水汚泥の減容化ができるこ
と、である。

【発明の効果】本発明によれば、熱分解するときにプラ
スチックごみが溶融して伝熱面に付着することがなくな
り、熱分解を効率的にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラスチックごみの処理方法にお
ける３種廃棄物の混合割合範囲を示す三角図である。

【図２】本発明に係るプラスチックごみの処理方法を実
施する際に使用するプラスチックごみ処理装置のブロッ
ク図である。

【図３】実施例における熱分解ドラム内の温度プロフ
ァイルを示す曲線図である。

【図４】図２のプラスチックごみ処理装置の各部温度を
示す曲線図である。

【符号の説明】

１プラスチックごみ処理装置９熱分解ドラム１１燃焼溶融炉１７分別装置２７熱回収装置２９ガス冷却塔３１バグフィルター３３バグフィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者板谷真積千葉県市原市八幡海岸通１番地三井造船株式会社千葉事業所内 (72)発明者原田裕昭東京都中央区築地５丁目６番４号三井造船株式会社内Ｆターム(参考） 3K061 AA07 AA11 AA16 AB03 AC02 AC03 AC13 BA05 BA09 CA01 DA02 DA03 DA14 DA18 DA19 FA03 FA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を仕分けして回収されたプラスチ
ックごみに焼却灰を加えて熱分解し、生成した熱分解ガ
スを燃焼溶融処理することを特徴とするプラスチックご
みの処理方法。
【請求項２】請求項１において、前記プラスチックご
みに焼却灰を加えて加熱し熱分解するにあたり、汚泥を
加えること特徴とするプラスチックごみの処理方法。
【請求項３】請求項２において、前記プラスチックご
み、焼却灰および汚泥の混合割合は、プラスチックごみ
２０ないし９５重量％、焼却灰５ないし８０重量％、汚
泥０ないし７０重量％の各範囲から選ばれた値とし、こ
れら選ばれた値の合計が１００重量％となるようにした
ことを特徴とするプラスチックごみの処理方法。
【請求項４】請求項２において、前記プラスチックご
み、焼却灰および汚泥の混合割合は、プラスチックごみ
２７ないし７５重量％、焼却灰１５ないし６５重量％、
汚泥０ないし６０重量％の各範囲から選ばれた値とし、
これら選ばれた値の合計が１００重量％となるようにし
たことを特徴とするプラスチックごみの処理方法。
【請求項５】請求項３または４において、前記熱分解
によって生成した主として不揮発性成分からなる熱分解
残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離した後、前
記熱分解ガスと前記燃焼性成分とを燃焼させ、生ずる灰
分を溶融することを特徴とするプラスチックごみの処理
方法。