JP2003071419A - Thermal decomposition device - Google Patents

Thermal decomposition device

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JP2003071419A
JP2003071419A JP2001308035A JP2001308035A JP2003071419A JP 2003071419 A JP2003071419 A JP 2003071419A JP 2001308035 A JP2001308035 A JP 2001308035A JP 2001308035 A JP2001308035 A JP 2001308035A JP 2003071419 A JP2003071419 A JP 2003071419A
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JP
Japan
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heating
thermal decomposition
heating element
decomposition apparatus
electrodes
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JP2001308035A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Wakabayashi
隆 若林
Sukeaki Ito
資哲 伊東
Yoshio Matsuoka
義雄 松岡
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Original Assignee
Individual
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a burning device with a simple structure and at a low operation cost capable of thermally decomposing wastes to the approximately atomic state by heating them at a higher temperature. SOLUTION: In a thermal decomposition chamber 1, the inside is covered with a refractory material 2 and a throwing port 3 for the wastes or the like and a discharge port 4 for discharging the gas produced by thermally decomposing the wastes or the like are provided. In the thermal decomposition chamber 1, three heating part 11A to 11C in which a large number of heat generation bodies 10, comprising a carbonaceous substance, of which an outer surface is covered with metal are interposed between electrodes 7a to 7f are arranged in series. When a power is fed to the electrodes 7a to 7f from a power source 8, arc discharge is generated between the electrodes and the heat generation bodies 10 or between the heat generation bodies to generate heat. Accompanying with this, an electric resistance of the carbonaceous substance is rapidly reduced and a feed current is rapidly increased to also strengthen a resistance generation heat. As a result, the high temperature of 2,000 deg.C or higher is obtained. The waters are thermally decomposed at the first heating part 11A, made to the gaseous state at the second heating part 11B and certainly decomposed to the atomic state at the third heating part 11C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみなどの一般廃
棄物や油等の工場から排出される産業廃棄物などを高温
で熱分解して無害な物質へ変換する熱分解装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal decomposition apparatus for thermally decomposing general waste such as municipal waste and industrial waste discharged from factories such as oil at a high temperature to convert it into a harmless substance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、廃棄物を無害化、減容・減量化処
理するには、焼却炉が用いられ、廃棄物を燃焼し、ガス
や灰へ変換することが多く行われている。この廃棄物の
燃焼温度は、通常900℃以上、またPCB類の焼却に
あっては1100℃以上とすることが望ましいとされ、
これらを若干上回る温度で運転されている。これらの燃
焼温度を得るため、焼却炉は、コークス、ガス、灯油、
重油などの燃料が主に用いられているが、一部には電気
抵抗加熱、アーク放電、プラズマ放電といった電気が利
用されているものもある。
2. Description of the Related Art Conventionally, incinerators have been used for detoxifying, reducing and reducing the volume of waste, and the waste is often burned and converted into gas or ash. It is said that the combustion temperature of this waste is usually 900 ° C. or higher, and it is desirable to be 1100 ° C. or higher when incinerating PCBs.
It is operated at a temperature slightly above these. To obtain these combustion temperatures, incinerators use coke, gas, kerosene,
Fuels such as heavy oil are mainly used, but there are some that use electricity such as electric resistance heating, arc discharge, and plasma discharge.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のごみ焼却炉
のうち、燃料を燃焼するタイプのものにあっては、焼却
温度が低く1000℃強程度の温度でしかなかったの
で、廃棄物の熱分解が十分でなく、かなりの数の原子が
結合した分子物質のまま残り、この処理に困るだけでな
く燃焼後の冷却過程で、再び化学反応によりダイオキシ
ン等の有害物質が発生してしまうことがある。一方、電
気を利用するタイプのものにあっては、抵抗加熱処理で
は効率が悪く運転コストが高くなり、アーク放電処理で
は狭い電極間での放電加熱しか得られず少量の廃棄物し
か処理できない。またプラズマ放電処理では、装置が大
型化・高コスト化するのを避けることができず、しかも
プラズマそのものは6000℃といったきわめて高い温
度になるものの微少部分にしかすぎず全体としてみれば
1500℃程度以下となってしまうことが多い。
Among the above-mentioned conventional refuse incinerators, the type that burns fuel has a low incineration temperature, which is only about 1000 ° C., so that the waste heat The decomposition is not sufficient, and it remains as a molecular substance with a considerable number of atoms bound, which not only causes problems for this treatment but also produces harmful substances such as dioxins due to chemical reaction again in the cooling process after combustion. is there. On the other hand, in the type using electricity, the resistance heating process is inefficient and the operating cost is high, and the arc discharge process can only discharge heat between narrow electrodes and can process only a small amount of waste. In addition, the plasma discharge treatment cannot avoid increasing the size and cost of the device, and the plasma itself has an extremely high temperature of 6000 ° C, but it is only a small portion, and is 1500 ° C or less as a whole. It often becomes.

【0004】本発明は、安価な運転費、及び簡単な構造
で、ごみや有害排出物などの廃棄物をより高温で加熱
し、ほとんど原子状態になるまで熱分解するようにした
熱分解装置を提供することを目的とする。
The present invention provides a thermal decomposition apparatus which has a low operating cost and a simple structure, and heats wastes such as dust and harmful emissions at a higher temperature to decompose them into almost atomic states. The purpose is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1の本
発明は、廃棄物を投入する投入口、及び廃棄物を熱分解
して発生したガスを排出する排出口を有し、投入口と排
出口との間を耐熱材で覆い廃棄物及びガスを収納可能な
熱分解室と、電力を供給可能な電源と、電源から電力が
供給される少なくとも一対の電極を有し、電極間に放電
可能かつ通電可能な炭素系物質で形成した複数個の発熱
体を介在させた加熱部と、を備え、加熱部を、少なくと
も3個設け、各加熱部を投入口から排出口に向けてそれ
ぞれ離間させた状態で熱分解室内に直列配して構成す
る。
Therefore, the present invention according to claim 1 has a charging port for charging a waste and a discharging port for discharging a gas generated by thermally decomposing the waste. And a discharge port are covered with a heat-resistant material, a pyrolysis chamber capable of storing waste and gas, a power source capable of supplying electric power, and at least a pair of electrodes to which electric power is supplied from the power source. A heating unit having a plurality of heating elements formed of a carbonaceous substance capable of discharging and energizing, and at least three heating units provided, each heating unit extending from an inlet to an outlet. It is arranged in series in the pyrolysis chamber in a separated state.

【0006】請求項2の発明は、上記電源が、好ましく
は、電極への供給電力を高電圧及び低電圧間で周期的に
切替え制御可能であるように構成する。
According to a second aspect of the present invention, the power source is preferably configured so that the power supplied to the electrodes can be periodically switched between a high voltage and a low voltage.

【0007】請求項3の発明は、上記周期が、好ましく
は、発熱体が低温である時は高温である時に比べてより
短い周期となるように制御する。
According to the third aspect of the present invention, the cycle is preferably controlled to be shorter when the heating element is at a low temperature than when it is at a high temperature.

【0008】請求項4の発明は、上記加熱部が、好まし
くは、このうちの一個が加熱不能となった異常時には、
残りの加熱部の少なくとも一個を正常時より高温側へと
切り替え制御されるように構成する。
According to a fourth aspect of the present invention, it is preferable that one of the heating units is in an abnormal state in which one of them cannot be heated.
At least one of the remaining heating units is configured to be controlled to be switched to a higher temperature side than in the normal state.

【0009】請求項5の発明は、上記発熱体を、好まし
くは、炭素の外表面部分に良通電性金属を拡散・浸透、
あるいは溶射したもので構成する。
According to a fifth aspect of the present invention, the heat generating element preferably diffuses and permeates a highly conductive metal on the outer surface of carbon.
Alternatively, it is formed by thermal spraying.

【0010】請求項6の発明は、良通電性金属が、好ま
しくは、クロム、モリブデン、アルミニウム、マグネシ
ウム、タングステンのうち少なくとも一つで構成するよ
うにする。
According to the sixth aspect of the present invention, the highly conductive metal preferably comprises at least one of chromium, molybdenum, aluminum, magnesium and tungsten.

【0011】請求項7の発明は、炭素系物質が、好まし
くは、約2000℃以上で焼き上げた木炭あるいは竹炭
であるようにする。
In the invention of claim 7, the carbonaceous material is preferably charcoal or bamboo charcoal baked at about 2000 ° C. or higher.

【0012】[0012]

【発明の効果】請求項1の発明では、電源から電極に電
力が供給されると、電極と発熱体との間、発熱体と発熱
体との間でそれぞれアーク放電が始まる。このアーク放
電が主となって、発熱体は、高温発熱していく。この発
熱体の温度上昇とともに、発熱体を構成する炭素系物質
は、その電気抵抗が急減していき、この結果供給電流が
急増して発熱量が増大し、ますます温度上昇し、容易か
つ短時間に2000℃以上の高温状態となる。この状態
の熱分解室に最下段の加熱部と下から二番目の加熱部と
の間に廃棄物を投入すると、廃棄物は、両者からたとえ
ば2200℃以上の高温から発せられる輻射熱等で熱分
解され、ベンゼン環等が断ち切られる。
According to the first aspect of the present invention, when electric power is supplied from the power source to the electrodes, arc discharge is initiated between the electrodes and the heating element and between the heating element and the heating element. This arc discharge is the main cause of the heating element to generate high temperature heat. As the temperature of the heating element rises, the electrical resistance of the carbonaceous material that makes up the heating element decreases sharply, resulting in a sharp increase in the supply current and an increase in the amount of heat generated, increasing the temperature even more, making it easier and shorter. The temperature becomes a high temperature of 2000 ° C. or higher. When waste is put into the pyrolysis chamber in this state between the lowermost heating unit and the second heating unit from the bottom, the waste is thermally decomposed by radiant heat or the like emitted from both of them, for example, from a high temperature of 2200 ° C or higher. Then, the benzene ring and the like are cut off.

【0013】このように熱分解してガス状物質や化学結
合が部分的に切れた細かい物質となる。これらの物質
は、第2の加熱部の発熱体間の隙間を通過し、2500
℃程度に加熱されながらよりガス化が進みさらに上昇す
る。なお、ここでは、ガスのかなりの部分が原子あるい
はほぼ原子状になるまで熱分解される。第3の加熱部で
は、さらにガスを2500℃程度で加熱して、第2の加
熱部から出てきたガスをほぼ完全に原子状のガスへと変
える。すなわち、ガス状物質は、ほぼ原子状の物質まで
分解されており、熱分解した物質がより大きな分子状の
まま残り、加熱後に再結合してダイオキシン等の有害物
質が生じるのを防ぐ。
As described above, the substance is thermally decomposed into a gaseous substance or a fine substance in which chemical bonds are partially broken. These substances pass through the gap between the heating elements of the second heating unit and
While being heated to about ℃, gasification progresses further and rises further. In addition, here, a considerable part of the gas is thermally decomposed until it becomes an atom or almost an atomic state. In the third heating section, the gas is further heated at about 2500 ° C., and the gas discharged from the second heating section is almost completely converted into an atomic gas. That is, the gaseous substance is decomposed to almost an atomic substance, and the thermally decomposed substance remains in a larger molecular state, and recombines after heating to prevent generation of harmful substances such as dioxins.

【0014】請求項2の発明では、電源を制御して、供
給電力が高電圧〜低電圧間で周期的に切り替わるように
しているので、発熱体の温度状態に応じて、アーク放電
を所望に応じてコントロールすることができる。
According to the second aspect of the present invention, the power supply is controlled so that the supplied power is periodically switched between a high voltage and a low voltage. Therefore, arc discharge is desired according to the temperature state of the heating element. Can be controlled accordingly.

【0015】請求項3の発明では、供給電圧の周期を、
発熱体の低温時には高温時に比べてより短い周期になる
ように制御しているので、発熱体の低温時は供給電力周
期が短くアーク放電が多頻度で生じて発熱体の発熱速度
を向上させることができ、発熱体の温度が上昇してその
電気抵抗が小さくなった後は、供給電力周期を長くして
発熱体へ流れる電流が多くなるようにして発熱量を高く
保つことができ、発熱体の最適な発熱制御を実行するこ
とが可能となる。
In the invention of claim 3, the cycle of the supply voltage is
When the temperature of the heating element is low, the cycle is controlled to be shorter than that at high temperature.Therefore, when the temperature of the heating element is low, the power supply cycle is short and arc discharge occurs frequently to improve the heating rate of the heating element. After the temperature of the heating element has risen and its electrical resistance has decreased, the power supply cycle can be lengthened to increase the amount of current flowing to the heating element and maintain a high heating value. It is possible to execute the optimum heat generation control of.

【0016】請求項4の発明では、加熱部の一個が加熱
不能になった異常時には、残りの少なくとも一個を正常
時より高温側へと切り替えるように制御したので、故障
した加熱部によりその箇所での廃棄物の加熱能力が低下
しても、その分他の正常な加熱部による加熱温度の上昇
により、廃棄物あるいはその熱分解物は、高温維持が保
たれほぼ無害化される。この場合、より加熱する加熱部
の発熱体が、耐久性がより早期に劣化する方向にあるも
のの、有害物質の排出を抑えることが可能となる。
In the fourth aspect of the present invention, at the time of an abnormality in which one of the heating parts cannot be heated, at least one of the remaining parts is controlled to be switched to a higher temperature side than in the normal state. Even if the heating capacity of the waste is reduced, the heating temperature of other normal heating units is correspondingly increased, so that the waste or its pyrolyzed product is maintained at a high temperature and is substantially harmless. In this case, although the durability of the heating element of the heating unit for further heating tends to deteriorate earlier, it is possible to suppress the discharge of harmful substances.

【0017】請求項5の発明では、発熱体を、炭素系物
質の外表面部分に良通電性金属を拡散・浸透、あるいは
溶射して構成したので、発熱体を炭素系物質のみで構成
した場合に比べ、発熱体表面にアーク放電を生じさせて
も、その欠損が少なくて済み発熱体の耐久性をより向上
させることができる。
According to the fifth aspect of the invention, the heating element is formed by diffusing, permeating, or spraying a highly conductive metal on the outer surface portion of the carbon-based material. Therefore, when the heating element is composed of only the carbon-based material. Compared with the above, even if an arc discharge is generated on the surface of the heating element, the loss is small and the durability of the heating element can be further improved.

【0018】請求項6の発明では、良通電性金属が、ク
ロム、モリブデン、アルミニウム、マグネシウム、タン
グステンのうち少なくとも一つであるようにしたので、
これらの金属により、発熱体を2000℃以上になるよ
うにしても内部の炭素系物質がアーク放電により欠損し
たり燃焼により灰化したりすることから保護するのに適
している。
According to the invention of claim 6, the good conductive metal is at least one of chromium, molybdenum, aluminum, magnesium and tungsten.
These metals are suitable for protecting the internal carbonaceous material from being damaged by arc discharge or being ashed by combustion even if the heating element is heated to 2000 ° C. or higher.

【0019】請求項7の発明では、発熱体の炭素系物質
に、約2000℃程度以上の高温で焼き上げた木炭ある
いは竹炭を用いているので、発熱時の高温に耐え、長時
間使用することが可能となる。また容易かつ安価に発熱
体を得ることが可能となる。
In the invention of claim 7, since charcoal or bamboo charcoal baked at a high temperature of about 2000 ° C. or more is used as the carbonaceous substance of the heating element, it can endure the high temperature at the time of heat generation and can be used for a long time. It will be possible. Further, it becomes possible to easily and inexpensively obtain the heating element.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図1は、本発明の実施例に係る燃
焼装置の断面を示す。同図において、熱分解室1は、角
筒状をして底部1aを有しており、内側に耐火材2が設
けられている。この耐火材2は、珪素系の物質に特殊加
工して耐火特性を持たせたもので、たとえば特開平11
−82980号公報に記載のものを用いる。熱分解室1
の下方側面には、廃棄物の投入口3が、また熱分解室1
の上方には排出口4がそれぞれ設けられる。なお、投入
口3は、図示しないドアで開閉可能とされている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below based on Examples. FIG. 1 shows a cross section of a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the thermal decomposition chamber 1 has a rectangular tubular shape and has a bottom portion 1a, and a refractory material 2 is provided inside. The refractory material 2 is a silicon-based material that is specially processed to have refractory properties.
The one described in Japanese Patent No. 82980 is used. Pyrolysis chamber 1
On the lower side of the, there is a waste input port 3 and also the thermal decomposition chamber 1
A discharge port 4 is provided above each. The inlet 3 can be opened and closed by a door (not shown).

【0021】熱分解室1内には、4面の側壁のほかに底
部1a上にも耐火材2が設けられるとともに、この耐火
材2の上に第1の底板5aが置かれる。この底板5a
は、セラミック系物質あるいは金属で構成される。内壁
となる耐火材2の内側には、絶縁部材6aを介して平板
状の第1の電極7aが図中左側壁に、またこの電極7a
に対向して絶縁部材6bを介して平板状の第2の電極7
bが図中右側壁に各々取り付けられる。第1、第2の電
極7a、7bは、良通電性物質でかつ耐熱性の物質、た
とえば炭素系物質で構成される。炭素系物質としては、
後述の発熱体と同じ材料あるいはグラファイト等を用い
る。なお、第1の電極7a、第2の電極7bには、それ
ぞれ電源8から電力を供給可能とするための電気ケーブ
ル9a、9bが接続される。
In the thermal decomposition chamber 1, the refractory material 2 is provided on the bottom portion 1a in addition to the four side walls, and the first bottom plate 5a is placed on the refractory material 2. This bottom plate 5a
Is made of a ceramic material or metal. Inside the refractory material 2 serving as an inner wall, a flat plate-shaped first electrode 7a is provided on the left side wall in the drawing via an insulating member 6a, and this electrode 7a
The flat plate-shaped second electrode 7 facing the
b are attached to the right side wall in the figure, respectively. The first and second electrodes 7a and 7b are made of a material having good electrical conductivity and heat resistance, for example, a carbon-based material. As a carbon-based substance,
The same material as the heating element described later or graphite or the like is used. Electric cables 9a and 9b for supplying electric power from a power source 8 are connected to the first electrode 7a and the second electrode 7b, respectively.

【0022】底板5a上で両電極板7a、7b及び耐火
材2で囲まれた空間には、多数の発熱体10を介在させ
る。発熱体10は、炭素系物質、たとえば約2000℃
以上で焼き上げた木炭や竹炭を5mm〜25mm程度の
球状に形成し、この外表面部に良通電性金属を拡散・浸
透あるいは溶射してこれらで覆うようにする。良通電性
金属としては、クロム、モリブデン、アルミニウム、マ
グネシウム、タングステンのうちの少なくとも一つを用
いるようにする。発熱体10の表面は、炭素系物質の外
表面を覆う金属にて多数の小突起が全面にわたって形成
されるようにしてアーク放電しやすいようにするのが望
ましい。このようにして、熱分解室1の最下部に、底板
5a、電極板7a、7b、発熱体10等からなる第1の
加熱部11Aが設けられる。
A large number of heating elements 10 are interposed in the space surrounded by the two electrode plates 7a and 7b and the refractory material 2 on the bottom plate 5a. The heating element 10 is a carbon-based material, for example, about 2000 ° C.
The charcoal or bamboo charcoal baked as described above is formed into a spherical shape having a diameter of about 5 mm to 25 mm, and a highly conductive metal is diffused, permeated or sprayed on the outer surface portion of the charcoal or bamboo charcoal to cover it. At least one of chromium, molybdenum, aluminum, magnesium, and tungsten is used as the highly conductive metal. It is desirable that the surface of the heating element 10 has a large number of small projections formed on the entire surface of the metal covering the outer surface of the carbon-based material so that arc discharge is facilitated. In this way, the first heating unit 11A including the bottom plate 5a, the electrode plates 7a and 7b, the heating element 10 and the like is provided at the bottom of the thermal decomposition chamber 1.

【0023】第1の加熱部11Aの上方には、所定の距
離離間して第2の加熱部11Bが設けられる。この第1
の加熱部11Aと第2の加熱部11Bとで形成される空
間には、熱分解室1の下方側面の投入口3から入れられ
た廃棄物が収容可能である。第2の加熱部11Bも、第
1の加熱部11A同様に、熱分解室1の内壁となる耐火
材2に、絶縁部材6cを介して平板状の第3の電極7
c、またこれに対向して絶縁部材6dを介して平板状の
第4の電極7dが取り付けられ、これら間に多数の発熱
体10が介在されて構成される。第3の電極7c、第4
の電極7dには、電気ケーブル9c、9dが接続され電
源8から電力が供給可能である。なお、発熱体10、及
び両電極7c、7dの下部には、第2の底板5bが設け
られ、発熱体10を支えるが、この第2の底板5bに
は、第1の底板5aと異なり、発熱体10より小径とし
た通孔13aが多数形成され、これらの通孔13aを介
して廃棄物が熱分解されて所定径以下になった物質やガ
ス等が通過可能である。
A second heating unit 11B is provided above the first heating unit 11A and separated by a predetermined distance. This first
The space formed by the heating unit 11A and the second heating unit 11B can accommodate the waste that is put in from the input port 3 on the lower side surface of the thermal decomposition chamber 1. Similarly to the first heating unit 11A, the second heating unit 11B also has a flat plate-shaped third electrode 7 on the refractory material 2 serving as the inner wall of the thermal decomposition chamber 1 via the insulating member 6c.
c, and a flat plate-shaped fourth electrode 7d is mounted opposite to this via an insulating member 6d, and a large number of heating elements 10 are interposed therebetween. Third electrode 7c, fourth
Electric cables 9c and 9d are connected to the electrode 7d, and electric power can be supplied from a power source 8. A second bottom plate 5b is provided below the heating element 10 and the electrodes 7c and 7d to support the heating element 10. However, unlike the first bottom plate 5a, the second bottom plate 5b is different from the first bottom plate 5a. A large number of through holes 13a having a diameter smaller than that of the heating element 10 are formed, and a substance, a gas or the like having a diameter smaller than a predetermined diameter due to thermal decomposition of waste can pass through the through holes 13a.

【0024】第2の加熱部11Bの上方には、所定距離
離間した位置に第3の加熱部11Cが設けられる。第3
の加熱部11Cは、第2の加熱部11Bと同様の構成と
され、熱分解室1の内壁となる耐火材2に、絶縁部材6
eを介して平板状の第5の電極7e、またこれに対向し
て絶縁部材6fを介して平板状の第6の電極7fが取り
付けられ、これら間に多数の発熱体10が介在されて構
成される。第5の電極7e、第6の電極7fには、電気
ケーブル9e、9fが接続され電源8から電力供給可能
とされる。なお、発熱体10及び両電極7e、7fの下
部には、第3の底板5cが設けられ、発熱体10を支え
るが、この第3の底板5cには、第2の底板5bと同様
に、発熱体10より小径とした通孔13bが多数形成さ
れ、これらの通孔13bを介して廃棄物が熱分解されて
所定径以下になった物質やガス等が通過可能である。
A third heating unit 11C is provided above the second heating unit 11B at a position separated by a predetermined distance. Third
The heating unit 11C has the same structure as the second heating unit 11B, and the insulating member 6 is provided on the refractory material 2 which is the inner wall of the thermal decomposition chamber 1.
A flat plate-shaped fifth electrode 7e is attached via e, and a flat plate-shaped sixth electrode 7f is mounted opposite to this via an insulating member 6f, and a large number of heating elements 10 are interposed therebetween. To be done. Electric cables 9e and 9f are connected to the fifth electrode 7e and the sixth electrode 7f so that power can be supplied from a power source 8. A third bottom plate 5c is provided below the heating element 10 and both electrodes 7e and 7f to support the heating element 10. The third bottom plate 5c has the same structure as the second bottom plate 5b. A large number of through holes 13b having a diameter smaller than that of the heating element 10 are formed, and a substance, a gas or the like having a diameter smaller than a predetermined diameter due to thermal decomposition of the waste can pass through the through holes 13b.

【0025】第2の加熱部11Bと第3の加熱部11C
との間、および第3の加熱部11Cの上方位置におけ
る、熱分解室1の内壁側面には、発熱体10を交換する
ための開口14、15がそれぞれ設けられている。これ
らの開口14、15は、図示しないドアで開閉可能とさ
れている。第3の加熱部11Cの上方には、蓋部16が
設けられるとともに、これに設けた排出口4から熱分解
され原子状(あるいは分子量が小さい分子状)になった
物質、ガスが放出可能である。なお、蓋部16には、排
出口4に連通する排出管17が接続される。排出管17
の側面には、空気を導き入れる空気ダクト18が取り付
けられ、ブロワ19により供給される空気を排出管17
内で上方へ向けて吐き出し可能とされている。なお、排
出管17には、開口20が設けられ、図示しないドアで
開閉されるようにしてある。
Second heating section 11B and third heating section 11C
Between and and and above the third heating portion 11C, openings 14 and 15 for exchanging the heating element 10 are provided on the side surface of the inner wall of the thermal decomposition chamber 1 respectively. These openings 14 and 15 can be opened and closed by a door (not shown). A lid 16 is provided above the third heating unit 11C, and a substance or gas that has been thermally decomposed into an atomic form (or a molecular form having a small molecular weight) can be released from the discharge port 4 provided in the lid unit 16. is there. A discharge pipe 17 communicating with the discharge port 4 is connected to the lid 16. Discharge pipe 17
An air duct 18 for introducing air is attached to a side surface of the exhaust pipe 17 for discharging the air supplied by the blower 19.
It is possible to spit upwards inside. The discharge pipe 17 is provided with an opening 20 so that it can be opened and closed by a door (not shown).

【0026】電源8は、電極7a〜7fへ供給する電力
を、この電圧が所定の周期で高圧、低圧間で切り替え可
能な周期制御部21が設けられている。この周期制御部
21は、たとえば、インバータ方式とし、発熱開始等の
ように発熱体10の温度が低いときは、50〜1000
ヘルツ程度の周期の電圧を電極7a〜7fへ供給し、発
熱体10が高温となり、所定の温度状態に達したら10
ヘルツ程度まで低下させた電圧あるいは定圧電流を供給
するように電源8を制御するようにしてある。
The power supply 8 is provided with a cycle control section 21 capable of switching the power supplied to the electrodes 7a to 7f between a high voltage and a low voltage at a predetermined cycle. The cycle control unit 21 is, for example, of an inverter type, and when the temperature of the heating element 10 is low such as when heat generation starts, it is 50 to 1000.
When a voltage having a cycle of about Hertz is supplied to the electrodes 7a to 7f and the heating element 10 reaches a high temperature and reaches a predetermined temperature state, 10
The power source 8 is controlled so as to supply a voltage or constant pressure current reduced to about Hertz.

【0027】以上の構成からなる熱分解装置の作用につ
き説明する。熱分解装置の始動にあっては、周期制御部
21が供給電圧の高低切り替え周期がたとえば100ヘ
ルツとなるように電源8(ここでは200ボルトを用い
る)をコントロールする。このようにして電源8から電
力が、電気ケーブル9a〜9fを通じて第1の加熱部1
1A〜第3の加熱部11Cに各々設けた電極7a〜7f
へと供給される。この結果、第1の加熱部11Aでは電
極7aと発熱体10との間、発熱体10同士間、発熱体
10と電極7bとの間で、第2の加熱部11Bでは電極
7cと発熱体10との間、発熱体10同士間、発熱体1
0と電極7dとの間で、また第3の加熱部11Cでは電
極7eと発熱体10との間、発熱体10同士間、発熱体
10と電極7fとの間で、アーク放電が発生する。
The operation of the thermal decomposition apparatus having the above structure will be described. In starting the thermal decomposition apparatus, the cycle control unit 21 controls the power supply 8 (here, 200 V is used) so that the cycle of switching the supply voltage between high and low is 100 Hertz, for example. In this way, the electric power from the power source 8 is transmitted through the electric cables 9a to 9f to the first heating unit 1
Electrodes 7a to 7f provided on 1A to third heating section 11C, respectively
Is supplied to. As a result, in the first heating portion 11A, between the electrode 7a and the heating element 10, between the heating elements 10 and between the heating element 10 and the electrode 7b, and in the second heating portion 11B, the electrode 7c and the heating element 10 are connected. And between the heating elements 10 and between the heating elements 1
Arc discharge occurs between 0 and the electrode 7d, between the electrode 7e and the heating element 10 in the third heating unit 11C, between the heating elements 10 and between the heating element 10 and the electrode 7f.

【0028】このアーク放電は、発熱体10の小突起先
端にて発生しやすく、また発熱体10が5mm〜25m
m程度の直径であるとき最も頻繁に発生する。アーク放
電により、アークが飛び交う小突起部分や電極7a〜7
fの部分温度は、3000℃〜6000℃程度の高温と
なり、発熱体10を加熱していく。アーク放電は、供給
電圧が周期的に変化することでより頻繁に発生するよう
になる。なお、発熱体10の炭素系物質にも電流が流れ
るが、始動当初は発熱体10の温度が低く電気抵抗が高
いので、抵抗発熱は小さくアーク放電による発熱が主と
なる。同様に、発熱体10同士間の接触抵抗によっても
抵抗発熱が発生する。
This arc discharge is likely to occur at the tip of the small protrusion of the heating element 10, and the heating element 10 is 5 mm to 25 m long.
It occurs most frequently when the diameter is about m. Small projections and electrodes 7a to 7 where arcs fly by arc discharge
The partial temperature of f becomes a high temperature of about 3000 ° C. to 6000 ° C., and the heating element 10 is heated. The arc discharge becomes more frequent due to the periodic change of the supply voltage. Although an electric current also flows through the carbonaceous material of the heating element 10, since the temperature of the heating element 10 is low and the electric resistance is high at the beginning of the start-up, resistance heating is small and heat is mainly generated by arc discharge. Similarly, resistance heating also occurs due to the contact resistance between the heating elements 10.

【0029】始動より数分経過すると、アーク放電によ
り発熱体10が温度上昇して高温となる。この結果、炭
素系物質の電気抵抗が急激に低下するので、炭素系物質
へ流れる電流が急増し抵抗発熱量も非常に大きくなる。
上記のように発熱させる発熱体10は、加熱部11A〜
11Cごとに温度制御する。ここでは、第1の加熱部1
1Aは、2200℃程度とし、第2の加熱部11B、第
3の加熱部11Cは、第1の加熱部11Aより若干高く
2500℃程度に保つようにする。なお、このとき、炭
素系物質が蓄熱作用を発揮する。また、発熱体10の発
熱にあっては、熱分解質1内に空気あるいは酸素の供給
なしに行う。
After a few minutes from the start, the temperature of the heating element 10 rises due to arc discharge and becomes high. As a result, the electric resistance of the carbon-based material sharply decreases, so that the current flowing through the carbon-based material sharply increases, and the resistance heating value also becomes very large.
The heating element 10 for generating heat as described above includes heating units 11A to 11A.
The temperature is controlled every 11C. Here, the first heating unit 1
1A is set to about 2200 ° C., and the second heating unit 11B and the third heating unit 11C are kept at about 2500 ° C., which is slightly higher than the first heating unit 11A. At this time, the carbon-based substance exerts a heat storage action. Further, the heat generation of the heating element 10 is performed without supplying air or oxygen into the thermal decomposition material 1.

【0030】一方、加熱部11A〜11Cが高温になっ
てきたら、投入口3のドアを開けて廃棄物を第1の加熱
部11Aと第2の加熱部11Bとの間の空間に投入し、
ドアを閉める。廃棄物は、第1の加熱部11Aと第2の
加熱部11Bとから2200℃程度以上の輻射熱等を受
け、熱分解し始め、化学結合が部分的に切れより細かい
物質となったりガス状物質になったりする。これらの熱
分解されて細かくなった物質やガスは、底板5Bの通孔
13aを通って第2の加熱部11Bの発熱体10間の隙
間を通過し、2500℃程度に加熱される。ここでより
化学結合の破断、ガス化が進む。なお、ここでは、かな
りの部分が原子状になるまで熱分解される。
On the other hand, when the heating parts 11A to 11C become high in temperature, the door of the charging port 3 is opened and the waste is charged into the space between the first heating part 11A and the second heating part 11B.
close the door. The waste receives radiant heat of about 2200 ° C. or higher from the first heating unit 11A and the second heating unit 11B, begins to be thermally decomposed, the chemical bond is partially broken and becomes a finer substance or a gaseous substance. It becomes. The thermally decomposed fine substance or gas passes through the through hole 13a of the bottom plate 5B, passes through the gap between the heating elements 10 of the second heating unit 11B, and is heated to about 2500 ° C. Here, breakage of chemical bonds and gasification proceed further. Here, a considerable part is thermally decomposed until it becomes atomic.

【0031】第2の加熱部11Bを通過した固形物質及
びガスは、第3の加熱部11Cで、さらに2500℃程
度で加熱されて、固形物質及びガスをほぼ完全に原子状
のガスへと変える。すなわち、ガス状物質は、原子ある
いはほぼ原子に近い状態まで分解されており、ダイオキ
シンの発生を防ぐだけでなく、熱分解した物質がより大
きな分子状のまま残って加熱後に再結合してダイオキシ
ン等の有害物質が生じるのを防ぐ。このガスは、空気ダ
クト17から供給され上方へ向かう空気により吸引さ
れ、排出口4から排気管17へ向かって上昇させられ
る。排出管17から外へ排出されたガスは、急冷され6
0℃程度まで温度が下がっている。
The solid substance and gas that have passed through the second heating unit 11B are further heated at about 2500 ° C. in the third heating unit 11C, and the solid substance and gas are almost completely converted into atomic gas. . In other words, the gaseous substance is decomposed to an atom or a state close to an atom, and not only does it prevent the generation of dioxin, but the thermally decomposed substance remains in a larger molecular state and is recombined after heating to cause dioxin etc. Prevent the generation of harmful substances. This gas is sucked by the air supplied from the air duct 17 and directed upward, and is raised from the exhaust port 4 toward the exhaust pipe 17. The gas discharged from the discharge pipe 17 to the outside is rapidly cooled.
The temperature has dropped to about 0 ° C.

【0032】以上が正常運転時の作用であるが、万が
一、加熱部の一つが処理途中で故障して発熱不能となっ
た異常時の場合、たとえば第2の加熱部11Bが故障し
た場合は、第3の加熱部11Cの発熱温度を2700℃
〜3000℃程度まで、あるいはこれ以上の高温まで上
げる。これにより、有害物質を2個の加熱部だけでほぼ
無害化することが可能となる。この場合、第3の加熱部
11Cに用いている発熱体10の耐久性がより早期に劣
化するようになるので、本熱分解処理が終了したらでき
るだけ早期に新品と交換するようにする。なお、発熱体
が炭素系物質を用いていることから、故障した加熱部で
も一旦加熱して高温になった後の故障であれば、炭素系
物質の保温効果によりしばらくは廃棄物の加熱を助ける
ことができる。
The above is the operation during normal operation, but in the unlikely event that one of the heating sections fails during processing and heat generation is impossible, for example, when the second heating section 11B fails. The heating temperature of the third heating section 11C is set to 2700 ° C.
Raise up to about 3000 ° C or higher. This makes it possible to render the harmful substances almost harmless with only two heating parts. In this case, since the durability of the heating element 10 used in the third heating unit 11C deteriorates earlier, the heat-generating body 10 should be replaced with a new one as soon as possible after the completion of the thermal decomposition process. In addition, since the heating element uses a carbon-based material, if the failure occurs after heating to a high temperature even in the failed heating unit, the heating effect of the carbon-based material will help heat the waste for a while. be able to.

【0033】上記説明から明らかなように、本実施例の
熱分解装置は、炭素系物質を金属で覆った発熱体を電極
間に多数介在させ、アーク放電させるとともに発熱体が
高温となったら電気抵抗が急減する炭素系物質に多量の
電流が流れるようにして抵抗発熱をも利用するようにし
たので、2000℃〜3000℃強の高温を簡単な装
置、かつ低コストで得ることができる。そして、このよ
うな高温を得ることが可能な発熱体を有する加熱部を3
個直列配置したので、廃棄物質はまず第1段階で熱分解
され、第2段階でほぼ完全に気化され、第3段階で原子
状物質まで分解され浄化される。したがって、ダイオキ
シン等の有害物質の発生、再発生を確実に抑止できると
ともに、灰等もほとんど残らない。
As is apparent from the above description, in the thermal decomposition apparatus of this embodiment, a large number of heating elements each having a carbon-based substance covered with a metal are interposed between electrodes to cause arc discharge and to generate electric power when the heating elements reach a high temperature. Since a large amount of current is made to flow in the carbonaceous material whose resistance decreases sharply and resistance heating is also used, a high temperature of 2000 ° C. to over 3000 ° C. can be obtained with a simple device and at low cost. Then, a heating unit having a heating element capable of obtaining such a high temperature is provided in
Since they are arranged in series, the waste substances are first thermally decomposed in the first stage, almost completely vaporized in the second stage, and decomposed into atomic substances in the third stage to be purified. Therefore, the generation and re-generation of harmful substances such as dioxins can be surely suppressed, and almost no ash remains.

【0034】また、発熱体は、上記のほかに炭素系物質
の蓄熱効果を有し発熱にとって有利となるだけでなく、
炭素系物質の外表面を金属で覆っているので耐久性も炭
素系物質のみの場合に比べ大きく向上させることができ
る。また、万が一、一つの加熱部が処理途中で故障して
も、残りの加熱部の少なくとも一方の温度を上げること
で有害物質が排出されるのを抑えることができる。
In addition to the above, the heating element not only has a heat storage effect of the carbonaceous material and is advantageous for heat generation,
Since the outer surface of the carbonaceous material is covered with a metal, the durability can be greatly improved as compared with the case where only the carbonaceous material is used. Further, even if one heating unit fails in the middle of processing, it is possible to suppress the discharge of harmful substances by raising the temperature of at least one of the remaining heating units.

【0035】なお、本発明は上記実施例に限られること
はなく、下記にようにしてもよい。すなわち、第1の加
熱部11A、第2の加熱部11B、第3の加熱部11C
の加熱断面積は、上記実施例では同一としたが、これら
の一部あるいはすべて異なるように設定してもよい。ま
た、加熱部は、最低でも3個必要であるが、これより多
く設定しても良い。さらに、排出口4から排出されたガ
スをいきなり外気へ放出してしまわず、ガスを利用して
発電機を駆動し発電するようにしても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment, but may be as follows. That is, the first heating unit 11A, the second heating unit 11B, and the third heating unit 11C.
Although the heating cross-sections of No. 1 and No. 2 are the same in the above-mentioned embodiment, some or all of them may be different. Further, at least three heating units are required, but more heating units may be set. Further, the gas discharged from the discharge port 4 may be used to drive the generator using the gas to generate electricity without suddenly discharging the gas to the outside air.

【0036】また、加熱部の故障時、たとえば第2の加
熱部11Bが故障したとき上記実施例では、第3の加熱
部11Cのみ温度上昇させたが、第1の加熱部11Aも
併せて温度上昇させてもよく、あるいは、第1の加熱部
11Aのみ温度上昇させるようにしても良い。周期制御
部21は、上記実施例ではインバータ方式を用いたが、
別の方式であっても良い。また、排出管17には、空気
ダクト18から空気を供給して廃棄物から生じたガスの
排出を促進するようにしているが、必ずしも空気を供給
しなくても良い。
Further, when the heating section fails, for example, when the second heating section 11B fails, in the above embodiment, only the third heating section 11C is heated, but the temperature of the first heating section 11A is also increased. The temperature may be raised, or only the first heating unit 11A may be raised in temperature. Although the cycle control unit 21 uses the inverter system in the above embodiment,
Another method may be used. Further, although air is supplied from the air duct 18 to the discharge pipe 17 to promote discharge of gas generated from the waste, it is not always necessary to supply air.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る熱分解装置の断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermal decomposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱分解室 2 耐火材 3 投入口 4 排出口 5a〜5c 底板 6 絶縁部材 7a〜7f 電極 8 電源 10 発熱体 11A〜11C 加熱部 21 周期制御部 1 Pyrolysis chamber 2 Fireproof material 3 slot 4 outlets 5a-5c bottom plate 6 Insulation member 7a to 7f electrodes 8 power supplies 10 heating element 11A-11C heating part 21 Cycle control unit

───────────────────────────────────────────────────── 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) F27D 11/08 B09B 3/00 ZAB Fターム(参考) 4D004 AA46 CA24 CB04 CB32 4K045 AA04 BA10 DA04 RA01 RB02 RB04 4K063 AA01 AA12 BA13 CA02 FA04 FA05 FA25 FA29 FA53 FA72 FA78 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F27D 11/08 B09B 3/00 ZAB F term (reference) 4D004 AA46 CA24 CB04 CB32 4K045 AA04 BA10 DA04 RA01 RB02 RB04 4K063 AA01 AA12 BA13 CA02 FA04 FA05 FA25 FA29 FA53 FA72 FA78

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 廃棄物を投入する投入口、及び前記廃棄
物を熱分解して発生したガスを排出する排出口を有し、
前記投入口と前記排出口との間を耐熱材で覆い前記廃棄
物及び前記ガスを収納可能な熱分解室と、 電力を供給可能な電源と、 該電源から電力が供給される少なくとも一対の電極を有
し、該電極間に放電可能かつ通電可能な炭素系物質で形
成した複数個の発熱体を介在させた加熱部と、を備え、 該加熱部を、少なくとも3個設け、各加熱部を前記投入
口から前記排出口に向けてそれぞれ離間させた状態で前
記熱分解室内に直列配置したことを特徴とする熱分解装
置。
1. A discharge port for discharging waste, and a discharge port for discharging gas generated by thermally decomposing the waste,
A thermal decomposition chamber that covers the space between the input port and the discharge port with a heat-resistant material, can store the waste and the gas, a power source that can supply power, and at least a pair of electrodes to which power is supplied from the power source. And a heating part having a plurality of heating elements formed of a carbonaceous substance capable of discharging and energizing between the electrodes, at least three heating parts being provided, and each heating part is provided. A thermal decomposition apparatus, wherein the thermal decomposition apparatus is arranged in series in the thermal decomposition chamber in a state of being separated from the charging port toward the discharging port.
【請求項2】 前記電源は、前記電極への供給電力を高
電圧及び低電圧間で周期的に切替え制御可能としたこと
を特徴とする請求項1に記載の熱分解装置。
2. The thermal decomposition apparatus according to claim 1, wherein the power source is capable of periodically switching control of electric power supplied to the electrode between a high voltage and a low voltage.
【請求項3】 前記周期は、前記発熱体が低温である時
は高温である時に比べてより短い周期となるように制御
することを特徴とする請求項2に記載の熱分解装置。
3. The thermal decomposition apparatus according to claim 2, wherein the cycle is controlled to be shorter when the heating element has a lower temperature than when the heating element has a high temperature.
【請求項4】 前記加熱部は、このうちの一個が加熱不
能となった異常時には、残りの加熱部の少なくとも一個
を正常時より高温側へと切り替えるように制御すること
を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の熱分解
装置。
4. The heating unit is controlled to switch at least one of the remaining heating units to a higher temperature side than in a normal state at the time of an abnormality in which one of the heating units cannot be heated. The thermal decomposition apparatus according to any one of 1 to 3.
【請求項5】 前記発熱体は、炭素系物質の外表面部分
に良通電性金属を拡散・浸透、あるいは溶射したことを
特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の熱分解装
置。
5. The thermal decomposition apparatus according to claim 1, wherein the heating element is formed by diffusing, permeating, or spraying a highly conductive metal on the outer surface of the carbonaceous material.
【請求項6】 前記良通電性金属は、クロム、モリブデ
ン、アルミニウム、マグネシウム、タングステンのうち
少なくとも一つであることを特徴とする請求項5に記載
の熱分解装置。
6. The thermal decomposition apparatus according to claim 5, wherein the highly conductive metal is at least one of chromium, molybdenum, aluminum, magnesium, and tungsten.
【請求項7】 前記炭素系物質は、約2000℃以上で
焼き上げた木炭あるいは竹炭から構成したことを特徴と
する請求項1から6のいずれかに記載の熱分解装置。
7. The thermal decomposition apparatus according to claim 1, wherein the carbon-based material is charcoal or bamboo charcoal baked at about 2000 ° C. or higher.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7005112B1 (en) * 1999-02-18 2006-02-28 Kyowa Co., Ltd. Thermal decomposer for waste

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7005112B1 (en) * 1999-02-18 2006-02-28 Kyowa Co., Ltd. Thermal decomposer for waste

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