JP2001241623A

JP2001241623A - 廃プラスチックスを含む廃棄物の燃焼方法およびその装置

Info

Publication number: JP2001241623A
Application number: JP2000051611A
Authority: JP
Inventors: ▲将▼ ▲高▼野; Susumu Takano
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチックス類を低温燃焼させ、燃焼効率
を高め、燃焼装置の熱負荷を低減する。同時的に触媒の
再生を行う。【解決手段】廃プラスチックスを含む廃棄物にシリカ
・アルミナ触媒を混合し、廃プラの熱分解を促進させ、
加熱分解物を低炭素化し、燃焼を促進し、不完全燃焼を
防止する。自然状態における二酸化珪素と酸化アルミニ
ウムの合計が７０重量％以下、かつ、その組成比（Ｓｉ
Ｏ_２／Ａｌ_２Ｏ_３）が重量比で０．７〜１．７、比重が
０．２〜０．４の多孔質土を、触媒として添加する。鹿
沼軽石等の玄武岩質の火山性軽石天然土を用いる。廃プ
ラへの添加量は３〜１０重量％。生ゴミを含む場合、予
乾燥する。触媒粉末を噴霧し、加熱分解物を再分解し、
低炭素化し、未燃炭素を触媒が吸着する。空気を加熱分
解物に混合し、二次燃焼させる。残渣は、空気を吹き込
み燃焼させる。この空気により触媒に付着した炭素類を
燃焼させて触媒を再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は廃プラスチックス
を含む廃棄物の燃焼方法およびその装置、詳しくは廃プ
ラスチックスのガス化を促進し、可燃性廃棄物を効率よ
く燃焼する廃プラスチックスを含む廃棄物の燃焼方法お
よびその装置に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、廃プラスチックスを含む一般廃棄物
が多量に排出され、さらに増加の傾向にある。このよう
な一般廃棄物は大部分焼却処分されるか、埋め立て処分
されている。そこで、地球環境悪化防止の観点より、資
源の有効利用を図るべく、生ゴミと廃プラスチックスお
よび缶類との分別収集が図られている。しかしながら、
生ゴミと廃プラスチックスとの分別はなかなか進まず、
大部分同時に焼却処分されているのが現状である。

【０００３】また、廃プラスチックスを含む廃棄物を燃
焼させるには、多量の余剰空気を必要とするばかりか、
その燃焼温度も高温に達する。この結果、燃焼炉の耐久
性の問題が生じる。よって、プラスチックス類の燃焼方
法に関する研究も種々なされている。例えば、特開平８
−２１６１０号公報においては、合成樹脂類と紙類とを
不可分に混合した廃棄物、または、高水分の生ゴミを若
干混合した廃棄物を完全燃焼する焼却炉が開示されてい
る。この焼却炉では、１次燃焼室内の通気口を、火格子
部分の通気口と、その上方位置の通気口と、下方位置の
通気口とに３区分して、一次空気の配分をコントロール
している。また、その二次燃焼室において、一次燃焼室
の上部開口部に設置している薄型ノズルへ供給する二次
空気量が、上記一次空気の合計量よりも十分に大きくな
るようにコントロールしている。さらに、一次燃焼室内
には補助燃料の供給を可能としている。

【０００４】また、特開平１０−３８２３５号公報に
は、塩化ビニルなどの廃プラスチックスを燃焼させる
際、補助ガス化炉で塩素を除去した後、ガス化炉で熱分
解して可燃性ガスを発生させ、このガスを燃焼炉で燃焼
するシステムが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平８−２１６
１０号公報や特開平１０−３８２３５号公報に記載のガ
ス化燃焼炉は、いずれもプラスチックス類を分解するに
は、分解温度を４００℃以上として加熱する必要があ
る。また、塩素分が熱分解炉中で高温に加熱されると設
備の腐食等の問題が生じるため、ガス化燃焼炉とは別に
塩素ガスを発生させる分解槽を必要としている。よっ
て、装置が大がかりとなり、かつ、複雑な制御を必要と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、発明者は、廃プ
ラスチックスを含む廃棄物を、低温で分解し、効率よく
燃焼させる方法およびその装置を発明すべく種々研究し
た結果、次に示す燃焼方法およびその装置を開発するに
至った。請求項１に記載の発明は、である。廃プラスチ
ックスを含む廃棄物を加熱して熱分解する熱分解工程
と、発生した加熱分解物を燃焼させる燃焼工程とを備え
た廃プラスチックスを含む廃棄物の燃焼方法において、
上記熱分解工程では、二酸化珪素と酸化アルミニウムと
の合計含有量が７０重量％以下で、かつ、二酸化珪素と
酸化アルミニウムとの組成比が、重量比で０．７〜１．
７：１であるシリカ・アルミナ触媒を廃プラスチックス
を含む廃棄物に混合した後、廃プラスチックスを加熱分
解する廃プラスチックスを含む廃棄物の燃焼方法であ
る。

【０００７】請求項２に記載の発明は、上記燃焼工程で
は、上記加熱分解物中に上記触媒を供給することによ
り、加熱分解物をさらに再分解するとともに、上記熱分
解の際に発生する未燃焼炭素分をこの触媒に吸着し、加
熱分解物とともに燃焼させる請求項１に記載の廃プラス
チックスを含む廃棄物の燃焼方法である。

【０００８】請求項３に記載の発明は、上記燃焼工程で
発生した加熱分解残渣を燃焼させることにより、触媒を
再生する請求項１または請求項２に記載の廃プラスチッ
クスを含む廃棄物の燃焼方法である。

【０００９】請求項４に記載の発明は、廃プラスチック
スを含む廃棄物に、二酸化珪素と酸化アルミニウムとの
合計含有量が７０重量％以下で、かつ、二酸化珪素と酸
化アルミニウムとの組成比が、重量比で０．７〜１．
７：１であるシリカ・アルミナ触媒を混合し、この混合
物を加熱乾燥する乾燥手段と、乾燥した混合物を加熱す
ることにより、廃棄物中の廃プラスチックスを加熱分解
し、加熱分解物と加熱分解残渣とに分離する分離手段
と、この加熱分解物に上記シリカ・アルミナ触媒を供給
する触媒供給手段と、上記加熱分解残渣を燃焼させるこ
とにより、上記シリカ・アルミナ触媒を再生する再生手
段と、上記シリカ・アルミナ触媒が供給された加熱分解
物を燃焼させる燃焼手段とを有する廃プラスチックスを
含む廃棄物の燃焼装置である。

【００１０】

【発明の実施の態様】この発明は、廃プラスチックスを
含む廃棄物を燃焼させる際、この廃棄物にシリカ・アル
ミナ触媒を混合し、廃プラスチックスの熱分解を促進さ
せるとともに、加熱分解物を低炭素化することにより、
加熱分解物の燃焼を促進させ、不完全燃焼を防止する燃
焼方法とその装置に関する。この発明に使用するシリカ
・アルミナ触媒としては、自然状態（含水分）における
二酸化珪素と酸化アルミニウムの合計が７０重量％以
下、かつ、その二酸化珪素と酸化アルミニウムとの組成
比（ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３）が重量比で０．７〜１．
７、比重が０．２〜０．４の多孔質土を触媒として使用
する。このような性状を有するものとしては、鹿沼軽
石、今市軽石、七本桜軽石等の玄武岩質の火山性軽石天
然土を例示することができる。この火山性軽石天然土を
加工せずに用いることができる。その使用量としては、
廃プラスチックスに対し、２重量％以上混合する。２重
量％未満では、廃プラスチックスの分解が不十分とな
る。望ましい使用量としては３〜１０重量％である。使
用量の上限は、特に限定されないが、付帯する触媒の供
給装置および供給後の触媒の処理などを考慮すれば、１
２重量％以下とするのが好ましい。また、触媒の粒径
は、特に限定されないが、最大粒径２ｍｍ以下の園芸用
に使用されている土の篩下を用いることが経済的であり
好ましい。

【００１１】投入された廃プラスチックスを含む廃棄物
中に紙類および生ゴミなど水分を含んでいる場合は、乾
燥工程で廃棄物を乾燥させ、次の加熱分解工程で、廃プ
ラスチックスの分解温度である温度３００℃以上に加熱
する。この際、廃棄物中の紙類等は、着火温度以上とな
るため燃焼し、また、上記加熱分解物の一部を部分燃焼
させる。そして、上記触媒の粉末を噴霧すると、上記加
熱分解物を再分解させて低炭素化するとともに、上記燃
焼時に発生した未燃炭素をこの触媒に吸着させることが
できる。この触媒は上記加熱分解物とともに二次燃焼室
に搬送される。

【００１２】この二次燃焼室と上記加熱分解炉とは燃焼
筒で連結されている。この燃焼筒の下流端部には同一円
周上に空気を吹き込む複数の吹き込み口が設けられてい
る。この吹き込む口より高速で二次燃焼用空気が吹き込
むことにより、上記加熱分解物を二次燃焼室に吸引する
とともに、二次燃焼用空気と加熱分解物との混合を促進
し、吹き込まれた空気により二次燃焼させることができ
る。

【００１３】加熱分解した残渣は、次の残渣燃焼工程
で、吹き込まれた空気により燃焼させられる。また、こ
の空気により触媒に付着した炭素類を燃焼させて触媒の
再生を行う。この際、熱量が不足すれば、上記加熱分解
物を吹き込んで、燃焼させても良い。二次燃焼室におい
ては、上記加熱分解物を燃焼させ、燃焼熱を熱交換器で
熱交換する。続いて、燃焼排ガス中に含まれている触媒
等の固形物をサイクロンなどの固気分離器で分離した
後、有害物質処理装置で排ガス中の有害物質を除去する
こともできる。上記熱交換器で蒸気を発生させるととも
に、燃焼用の二次空気を加熱し、熱分解炉における乾燥
および加熱分解を行う。また、二次燃焼室における燃焼
温度を８００℃以上に保ち、塩化ビニル樹脂などを処理
した際に発生するダイオキシンの分解を行うこともでき
る。

【００１４】図１は、この発明の廃プラスチックスを含
む廃棄物を燃焼する燃焼装置の一実施例を示す概念図で
ある。１０１は、廃プラスチックスを含む廃棄物を加熱
分解する加熱分解炉である。１０２は、図示していない
上記廃棄物を貯蔵所より所定量だけ抜きだし、この加熱
分解炉１０１に供給する可変速スクリュウ式供給機であ
る。この供給機１０２には、触媒貯蔵槽１０３より触媒
を所定量だけ抜き出すことができる可変速回転式供給機
１０４が連結されている。廃棄物の供給機１０２が運転
されたとき、その回転数に基づき、触媒の供給機（触媒
の供給手段）１０４の回転数がセットされることによ
り、供給される廃棄物の量に対して一定量の触媒を混合
することが可能となっている。加熱分解炉１０１内に
は、複数の空気噴き出し孔を有する火格子を敷き詰めた
ストーカ１０５が設けられている。このストーカ１０５
は、図２に示すように、固定式火格子１０５ａと可動式
火格子１０５ｂとを交互に配列し、廃棄物の流れの下流
に行くにしたがい低くなるように傾斜して構成されてい
る。ストーカ１０５上の廃棄物は、可動式火格子１０５
ｂを固定している可動フレーム１０５ｃを作動させるこ
とにより、ストーカ１０５上の廃棄物を下流側に移動さ
せることができる構成である。廃棄物は、上記スクリュ
ウ式供給機１０２により乾燥手段１０６としてのストー
カ１０５上に供給される。このストーカ１０５の下方に
は、加熱空気室１０７が設けられており、この加熱空気
室１０７には、加熱空気供給口１０８を介して加熱用の
空気が供給されている。供給された廃棄物は、可動火格
子１０５ｂの作動によりストーカ１０５上を下流側に移
動しながら、ストーカ１０５の下方より供給される加熱
空気により加熱乾燥される。

【００１５】乾燥された廃棄物は、分離手段１０９とし
てのストーカ１０５上に移動する。そして、上記と同様
にストーカ１０５の下方に設けられている加熱空気室１
１０を介して吹き込まれる加熱された空気により、廃棄
物は燃焼させられる。このとき、この燃焼熱と吹き込ま
れる加熱空気とを熱源として、上記触媒の働きにより、
廃プラスチックスの熱分解が促進される結果、その燃焼
効率が向上する。また、この熱分解炉１０１には、触媒
を吹き込む吹き込み装置（触媒の供給手段）が設けられ
ている。例えば、本図においては、熱分解炉１０１の上
部に、ロータリバルブ１１２を備えた粉末触媒供給槽１
１１と、触媒吹き込みノズル１１３とが配設されてい
る。上記の熱分解により発生した加熱分解物中に上記ノ
ズル１１３を介して粉末触媒を噴射・散布して上記加熱
分解物をさらに低炭素に分解し、完全燃焼しやすくする
とともに、上記紙類などの燃焼で発生する未燃炭素をこ
の触媒に吸着させる構成である。

【００１６】一方、加熱分解残渣は、ストーカ１０５上
を移動し、燃焼手段１１４としてのストーカ１０５上に
移動する。燃焼手段１１４では、引き続きストーカ１０
５を介して燃焼用空気を加熱空気室１１５から供給し、
加熱分解残渣の燃焼を行う。この際、熱源が不足すれば
上記加熱分解物の一部を吸引ファン１１６により吸引
し、この残渣の燃焼手段１１４に設けている補助バーナ
１１７により熱源の不足を補うことができる。この分解
残渣を燃焼させることにより、触媒に付着している炭素
分も燃焼するので、触媒の再生を同時に行うことができ
る。すなわち、燃焼手段１１４、補助バーナ１１７は触
媒の再生手段を構成する。再生された触媒は、一部の燃
焼残渣とともに搬送機１１８で図示されていない一時貯
蔵槽に搬送される。この際、一部の再生触媒は燃焼用空
気で飛散し、燃焼ガスとともに熱分解炉１０１の上部の
二次燃焼室１２１に搬送される。ここで、この触媒は吹
き込まれた粉末触媒とともに加熱分解物の低炭素化をは
かり、燃焼効率を向上させることとなる。

【００１７】二次燃焼室１２１では、その入口近傍に複
数の二次燃焼空気の吹き込み口１２２を同一円周上に設
けている。これらの吹き込み口１２２より空気を吹き込
み、この空気と加熱分解物とを十分に混合させる。例え
ば空気吹き込み口１２２を円周方向において所定の角度
を付けて設け、旋回流を与えるように吹き込むこともで
きる。これにより、熱分解炉１０１よりの加熱分解物の
吸引と、二次燃焼空気・加熱分解物の混合とを行い、加
熱分解物の燃焼を促進する。この加熱分解物には加熱分
解炉１０１で噴射した触媒が含まれており、触媒に付着
している炭素分の燃焼も行うので、触媒の再生も同時に
行うことができる。燃焼ガスに同伴されている触媒は、
集塵器１２４により燃焼ガスより分離され、回収され
る。回収された触媒は、図示していない搬送機により、
触媒槽１０３または粉末触媒槽１１１に搬送され再使用
される。また、この燃焼ガスの熱分は、燃焼ガスが熱交
換器１２３を通過することにより、その温度が低下す
る。この熱交換器１２３では、例えば蒸気の発生、また
は、燃焼用空気の加熱を行うことができるものとする。
さらに、熱交換した後の燃焼ガスは、図示していない塩
素および硫黄酸化物処理装置で処理され、大気中に排出
される。

【００１８】図３は、この発明に係る廃棄物の燃焼装置
の他の実施例を示している。これは、バッチシステムの
燃焼装置の例である。図において、２０１は加熱分解炉
である。この加熱分解炉２０１は、複数の貫通孔を有す
るストーカ２０２により空気室２０４と、乾燥および一
次燃焼室２０３とに上下に分割されている。供給する廃
棄物を搬送する搬送機は、図示していない計量器を備え
ている。この計量器の計測値に基づき、可変速ロータリ
式供給機２１２の回転数を制御することにより、触媒槽
２１３より所定量の触媒を抜き出し、上記廃棄物に所定
量だけ供給する。例えば、生ゴミの混入しない比較的乾
燥した紙および木ぎれなどに、発泡スチロール、ポリエ
チレンシート、塩化ビニル製弁当容器などの廃プラスチ
ックスを２０重量％程度混入した廃棄物に対し、上記触
媒を５〜１０重量％となるように供給する。この混合物
は、加熱分解炉２０１の天井部に設けている供給口２０
５より加熱分解炉２０１内に供給される。その後、図示
していない吹き込み送風機により空気室２０４に燃焼用
空気を供給するとともに、点火バーナ２０６を作動さ
せ、廃棄物へ着火する。

【００１９】廃棄物の燃焼は、着火温度の低い紙類より
行われ、この燃焼熱により廃プラスチックスの熱分解を
行い加熱分解物を生成させ、この加熱分解物の一部を燃
焼させる。この際、空気室２０４を介して供給する空気
量は、廃プラスチックスの理論燃焼空気量以下とする。
加熱分解炉２０１の上部には、触媒を炉内に吹き込むた
めの触媒噴射装置２１０が設けられている。すなわち、
粉末触媒供給槽２０７の下部には廃棄物の搬送機２０８
が設けられている。この搬送機２０８の先端部には、空
気により粉末触媒を炉内に吹き込むためのノズル２０９
が設けられている。そして、上述したように、加熱分解
された加熱分解物に対し、触媒噴射装置２１０を介して
粉末触媒を噴射し、加熱分解物を再分解して低炭素化す
るとともに、未燃炭素を触媒に吸着させる。この加熱分
解物と触媒とは、次の二次燃焼室２２０で、燃焼用空気
供給口２２１を介して供給される燃焼用空気により完全
燃焼される。

【００２０】加熱分解物の発生量が少なくなり、加熱分
解が終了した加熱分解残渣と上記紙類などの燃焼残渣
は、ストーカ２０２上に設けられている燃焼用空気供給
口２１１より供給される空気によりおきび燃焼が行わ
れ、残存している炭素類が完全に燃焼させられる。この
際、上記の通り触媒の再生も同時に行われる。再生され
た触媒は、残渣とともに残査貯蔵槽２１８に貯蔵され
る。再生触媒の一部は燃焼用空気により飛散し、上述の
実施例の場合と同様に、加熱分解物の低炭素化、高燃焼
効率化を達成することができる。上記二次燃焼室２２０
で燃焼した燃焼ガスは、熱交換器２２２で熱交換を行っ
た後、固気分離器、例えばサイクロン式分離器２２３で
触媒の分離を行い、続いて図示していない有害物質処理
装置で有害物質の除去を行う。

【００２１】

【発明の効果】この発明は、廃棄物を焼却する際、あら
かじめシリカ・アルミナ系の触媒を混合することによ
り、廃棄物中に含まれている廃プラスチックス類の加熱
分解温度を低下させるとともに、この加熱分解物を低炭
素化して、燃焼効率を向上させることができる。また、
廃棄物中の廃プラスチックスの加熱分解温度を低下させ
ることができるため、焼却炉全体の熱負荷を低下させる
ことが可能である。さらに、添加する触媒は、園芸用な
どで利用され難い細粒子の火山性軽石天然土を利用する
ことができるばかりでなく、廃棄物を完全燃焼させるこ
とにより、再生できるので、繰り返し利用することが可
能であるため、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る廃棄物の燃焼装置を
示す断面図である。

【図２】この発明の一実施例に係る廃棄物の燃焼装置の
図１のＡ部の拡大断面図である。

【図３】この発明の他の実施例に係る廃棄物の燃焼装置
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０１：加熱分解炉、１０４：回転式供給器、１０５：ストーカ、１０６：乾燥手段、１０９：分離手段、１１４：燃焼手段、１２１：二次燃焼室。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ２３Ｇ 5/04 ＺＡＢＦ２３Ｇ 7/12 ＺＡＢＺ 5/14 ＺＡＢＢ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 7/12 ＺＡＢ３０３Ｊ３０３ＦＦターム(参考） 3K061 AA02 AB02 AC13 BA04 BA09 BA10 CA01 FA03 FA10 FA12 FA21 FA25 FA26 FA28 3K065 AA02 AB02 AC13 BA04 BA09 BA10 CA12 3K078 AA04 AA09 AA10 BA08 BA26 CA04 CA12 CA17 CA21 CA24 4D004 AA03 AA07 AA12 AA46 AC05 CA12 CA24 CA28 CA42 CA47 CB04 CB05 CB34 CB36 CB42 CB47 CC09 CC11 DA03 DA10 4G069 AA02 AA10 BA03A BA03B BA10A BA10B CD01 DA08 EA01X EA01Y GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃プラスチックスを含む廃棄物を加熱し
て熱分解する熱分解工程と、発生した加熱分解物を燃焼
させる燃焼工程とを備えた廃プラスチックスを含む廃棄
物の燃焼方法において、上記熱分解工程では、二酸化珪素と酸化アルミニウムと
の合計含有量が７０重量％以下で、かつ、二酸化珪素と
酸化アルミニウムとの組成比が、重量比で０．７〜１．
７：１であるシリカ・アルミナ触媒を廃プラスチックス
を含む廃棄物に混合した後、廃プラスチックスを加熱分
解する廃プラスチックスを含む廃棄物の燃焼方法。
【請求項２】上記燃焼工程では、上記加熱分解物中に
上記触媒を供給することにより、加熱分解物をさらに再
分解するとともに、上記熱分解の際に発生する未燃焼炭
素分をこの触媒に吸着し、加熱分解物とともに燃焼させ
る請求項１に記載の廃プラスチックスを含む廃棄物の燃
焼方法。
【請求項３】上記燃焼工程で発生した加熱分解残渣を
燃焼させることにより、触媒を再生する請求項１または
請求項２に記載の廃プラスチックスを含む廃棄物の燃焼
方法。
【請求項４】廃プラスチックスを含む廃棄物に、二酸
化珪素と酸化アルミニウムとの合計含有量が７０重量％
以下で、かつ、二酸化珪素と酸化アルミニウムとの組成
比が、重量比で０．７〜１．７：１であるシリカ・アル
ミナ触媒を混合し、この混合物を加熱乾燥する乾燥手段
と、乾燥した混合物を加熱することにより、廃棄物中の廃プ
ラスチックスを加熱分解し、加熱分解物と加熱分解残渣
とに分離する分離手段と、この加熱分解物に上記シリカ・アルミナ触媒を供給する
触媒供給手段と、上記加熱分解残渣を燃焼させることにより、上記シリカ
・アルミナ触媒を再生する再生手段と、上記シリカ・アルミナ触媒が供給された加熱分解物を燃
焼させる燃焼手段とを有する廃プラスチックスを含む廃
棄物の燃焼装置。