JP2004162973A - リサイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可燃ガスの凝縮成分や煤塵等が付着することを有効に防止するリサイクル装置を提供する。
【解決手段】炭化処理又は乾留処理を実現するリサイクル炉１と、必要に応じて他のガス燃料を供給しつつ、リサイクル炉１で生成された可燃ガスを燃焼させる混焼炉２とを備える。また、スートブロアＳＢを混焼炉２の入口部に設ける。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を投入して可燃ガスを生成するリサイクル装置に関し、特に、可燃ガスの凝縮成分や煤塵等が付着した配管から、付着物を除去する機能を有するリサイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物の処理法として、回収したプラスチック製品を熱分解して可燃ガスと炭化物とを生成する各種の方法が知られている（例えば、非特許文献１、及び特許文献１，２参照）。
【０００３】
なお、本明細書では、他の文献での記載振りに拘わらず、余剰酸素のない状態で対象物を熱分解させることを炭化処理と称し、炭化処理を実現する炉を炭化炉と称する。この用法に対応して、多少の余剰酸素を供給して対象物を熱分解させることを乾留処理と称し、乾留処理を実現する炉を乾留炉と称する。
【０００４】
そして、炭化炉からは熱分解ガスが発生し、炭化処理が完了すると炭化物が生成される。一方、乾留炉からは乾留ガスが発生し、乾留処理が完了すると灰化物が生成される。また、本明細書でリサイクル炉とは、炭化炉と乾留炉とを少なくとも含み、可燃ガスとは、熱分解ガスと乾留ガスとを少なくとも含んでいる。
【０００５】
【非特許文献１】
特許庁ホームページ・技術分野別特許マップ作成テーマ一覧（９４テーマ）・機械 ６ 焼却炉技術・１．３．３ 乾留ガス化燃焼技術・ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｐｏ．ｇｏ．ｊｐ／ｉｎｄｅｘｊ．ｈｔｍ
【特許文献１】
特開２００１−１８２９３５号
【特許文献２】
特開２００１−２４１６３２号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リサイクル炉で生成された可燃ガスを、下流側に配置した混焼炉で燃焼させるような場合、上流側のリサイクル炉で生成された可燃ガスは、下流側の混焼炉に至るまでにかなり温度降下するので、可燃ガスが所定温度（３００℃程度）を下回ると、粘土状又はタール状となった凝縮成分等が配管内に付着することがあった。
【０００７】
このような付着物をそのまま放置すると、ガス流路が狭くなる分だけ圧損が大きくなり、遂には、ガス流路を完全に閉塞させてしまうおそれもあった。このような問題は、リサイクル炉から発生する可燃ガスの温度が最も降下し、且つ、配管径も小さくなる混焼炉の入口部で顕著であり、可燃ガスによるリサイクル炉の爆発などの異常事態の発生を未然に防止する有効な対策が必要となる。
【０００８】
この発明は、この問題点に鑑みてなされたものであって、配管に付着した可燃ガスの凝縮成分等を除去することのできるリサイクル装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、炭化処理又は乾留処理を実現するリサイクル炉と、必要に応じて二次燃料を供給しつつ、前記リサイクル炉で生成された可燃ガスを燃焼させる混焼炉とを備えると共に、前記混焼炉の入口部の付着物を吹き飛ばす噴射手段を備えている。
【００１０】
炭化処理又は乾留処理の対象物は、好ましくは加工工場や製造工場から排出される廃棄物であり、より好ましくは廃棄される高分子化合物（典型的にはプラスチック材）である。
【００１１】
本発明において、混焼炉の出力を受ける熱交換器を更に設けるのが好適である。ここで熱交換器は特に限定されないが、例えばボイラや温水器が典型例である。また、噴射手段は、リサイクル装置の運転中に間欠的に機能するのが好ましいが、連続的に機能させても良い。そして、噴射手段は、加圧流体を噴射するのが典型的である。ここで、加圧流体とは、好適には、水、蒸気、空気、又は燃焼排ガスの何れかである。
【００１２】
上記各発明では、高分子化合物を処理対象とし、炭化物（灰化物でも可）と熱分解ガス（乾留ガスでも可）とを生成するのが好適である。ここで高分子化合物とは、典型的にはプラスチック材であり、好ましくは塩素分を含まないプラスチック材である。この高分子化合物には、何らかの金属成分を含有しているのが好適である。特定の限定された金属成分のみが含有されている場合が更に好適であり、一種類の金属成分のみが含有される場合が最適である。
【００１３】
本発明は、製造工場や加工工場などの同一施設から定常的に排出される特定の高分子化合物の処理に好適に適用されるが、同一施設から排出されるものに限らず、ほぼ正確に分別された高分子化合物の処理に適用するもの好適である。この場合、高分子化合物は同一種類のものに分別されるべきであるが、組成の共通性までは問わない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に係るリサイクル装置ＥＱＵに基づいて説明する。図１に示すように、このリサイクル装置ＥＱＵは、炭化炉として機能するリサイクル炉１と、リサイクル炉１で生成された熱分解ガスを燃焼させる混焼炉２と、混焼炉２から排出される燃焼排ガスを受けて蒸気を生成する排ガスボイラ３と、排ガスボイラ３への給水を予備加熱するエコノマイザ４とを中心的に備えている。
【００１５】
リサイクル炉１は、この実施例では略円筒形に形成され、円盤状の火格子５を介して上下に区画されている。そして、火格子５の下部には、耐火材に囲まれた燃焼室１ａが形成され、火格子５の上部には、廃棄物たるプラスチック材を収納する反応室１ｂが形成されている。なお、円盤状の火格子５には、多数の開口がほぼ均一に形成されてリサイクル炉１の上下を連通させている。
【００１６】
燃焼室１ａは、メンテナンス性の観点から、８０ｃｍ程度の高さに形成されており、水平方向の一方側には、ガス燃料と燃焼用空気の導入部６が設けられ、他方側に点検扉７が設けられている。この実施例の場合には、導入部６にはラジアント・チューブ・バーナ（ｒａｄｉａｎｔ ｔｕｂｅ ｂｕｒｎｅｒ）が配置されており、送風機８によって燃焼用空気が供給されると共に、制御弁Ｖ１を介してガス燃料（例えば、都市ガス１３Ａ）が供給されている。
【００１７】
一方、反応室１ｂには、処理対象物であるプラスチック材の投入時に開放される上部開閉扉１０と、反応室１ｂから発生する熱分解ガスの導出部１１と、火格子５の上に残る金属成分や炭化物などを回収するための取出部１２とが設けられている。
【００１８】
図２（ａ）は、燃焼室１ａの概略構成を示す平面図であり、図３（ａ）は、点検扉７から導入部６の方向を見た概略図である。図２（ａ）に示す通り、ラジアント・チューブＴＵは、３本の曲管ＲＡ１０〜ＲＡ１２と、４本の直管ＲＡ２０〜ＲＡ２３とを蛇行状に接続して、燃焼室１ａの全域に広がって配置されている。そして、ガス燃料と燃焼用空気の混合気が燃焼し、その燃焼ガスは、基端側の直管ＲＡ２０から先端側の直管ＲＡ２３に向けて流通される。
【００１９】
先端側の直管ＲＡ２３の側面には、ほぼ全長にわたって、長さ方向の開口溝Ｈ１，Ｈ２が２つ形成されている。図２（ｂ）に示すように、第１の開口溝Ｈ１は水平方向に向けて開口しており、第２の開口溝Ｈ２は斜め下方に向けて開口している。そのため、直管ＲＡ２０から導入された燃焼ガスはラジアント・チューブＴＵを流通する過程で燃焼反応を終え、その燃焼排ガスが直管ＲＡ２３の開口溝Ｈ１，Ｈ２を通して、ほぼ水平方向と斜め下方に向けて噴出されることになる。
【００２０】
そして、燃焼室１ａの底部は中央に向けて下り勾配で傾斜する傾斜面が、直管のＲＡ２０，ＲＡ２１，ＲＡ２２，ＲＡ２３と直交する方向に向けて延設され、断面視で逆台形状に形成されている。そのため、液化して火格子５から垂れ落ちたプラスチック材Ｐなどは、底部の中央部に集められることになり、ラジアント・チューブＴＵからの輻射熱が有効に伝わることになる。
【００２１】
燃焼室１ａに噴出された熱風（燃焼排ガス）は、燃焼室１ａから反応室１ｂに導入されるので、その対流伝熱によって、プラスチック材が熱分解されて水素やメタンなどの熱分解ガスが生成される。なお、火格子５には比較的大径の開口が形成されているので、燃焼排ガスは殆ど圧損を生じることなく反応室１ｂに導入される。また、ラジアント・チューブＴＵは、燃焼室１ａの全域に広がって配置されているので、ほぼ均等な輻射伝熱を実現することができ、しかも、燃焼室１ａに火炎が噴出しないので、局部高温の部分が発生せず、燃焼排ガスは偏流のおそれがないので、火格子５の開口を大径に設定しても問題がない。
【００２２】
また、この実施例では、ラジアント・チューブ・バーナを用いるので、反応室１ｂから垂れ落ちる液状のプラスチック材Ｐは、ラジアント・チューブＴＵに接触するか床面に落下してから熱分解ガス化するので、この点でも好適である。なお、燃焼室１ａの温度は７００℃程度に設定されている。
【００２３】
混焼炉２は、燃焼空間の一方側に拡散型ガスバーナ１４を備えて構成されている。拡散型ガスバーナ１４の構成は特に限定されないが、例えば、図４に示すように、二重管１５の内管１５ａにリサイクル炉１の熱分解ガスを導入する一方、二重管の外管１５ｂには二次燃料たるガス燃料を導入している。
【００２４】
図１に示すように、内管１５ａの上流側には、スートブロア（Ｓｏｏｔ Ｂｌｏｗｅｒ）ＳＢが設けられている。スートブロアＳＢの構成も特に限定されないが、この実施例では、内管１５ａの内周面に、加圧蒸気を間欠的に勢いよく噴射する噴射ノズルを採用している。動作間隔は、処理対象物であるプラスチック材の種類や運転条件に応じて適宜に決定されるが、何れにしても内管１５ａの内周面には、定期的に高温の加圧蒸気が勢いよく吹き付けられるので、熱分解ガスの凝縮成分や煤塵等を確実に除去することができる。なお、加圧蒸気に代えて、加圧空気や燃焼排ガスや加圧水を噴射しても良く、間欠的に動作することに代えて連続的に噴射動作を実行しても良い。
【００２５】
スートブロアＳＢの構成についても適宜に変更可能であり、例えば、必要時に内管１５ａの軸方向に侵入する噴出ノズルＮＺを設け、侵入方向と直交方向に加圧気体を噴出させても良い。この場合、噴出ノズルＮＺを周方向に回転させつつ軸方向に進退させれば、数個の噴出口でも内管１５ａの全内面の付着物を除去できる。
【００２６】
本実施例では、上記した何れかの構成によって、内管１５ａの内周面の付着物は除去されるが、内管１５ａに導入された熱分解ガスと、外管１５ｂに導入されたガス燃料は、外管１５ｂに延設される拡径部１６に向けて吐出され、拡径部１６の側面から導入される燃焼用空気と混合されて燃焼する。なお、拡径部１６の側面には、送風機１７によって燃焼用空気が供給されている。
【００２７】
この実施例の場合、リサイクル炉１は、炭化炉として機能するので、リサイクル炉１から出力される熱分解ガスと、外管１５ｂに供給されているガス燃料とが混合状態で燃焼されることになる。具体的には、混焼炉２の排出部に配置された温度センサＴＥ２及び制御部ＣＴＬ３によって制御弁Ｖ２が制御されて、燃焼排ガスの温度が８００℃以上に管理されている。また、燃焼ガス（燃焼火炎及び燃焼完了ガス）の滞留時間が２秒以上となるように、混焼炉２の容積や燃焼用空気の供給量などが設定されている。
【００２８】
排ガスボイラ３は、混焼炉２の上部に連設して一体的に保持されている。排ガスボイラ３の構成は特に限定されないが、この実施例では、図５に示すような貫流ボイラを使用している。この貫流ボイラは、上部管寄せ１７Ａと下部管寄せ１７Ｂとの間に多数の垂直水管１８・・・１８を接続した構成であり、下部管寄せ１７Ｂに給水を行い、垂直水管１８を上昇する間に気水混合状態とし、これを上部管寄せ１７Ａから気水分離器１９に送り込み分離して蒸気を得るものである。
【００２９】
図５（ｂ）に示す通り、垂直水管１８は、円環状に配置された内側水管群１８Ａと外側水管群１８Ｂの二重構造になっている。そして、混焼炉２の排ガス出口から導入された燃焼排ガスは、内側水管群１８Ａの一方側に形成されたガス入口２０から内外の水管群１８Ａ，１８Ｂの隙間を流通し、外側水管群１８Ｂの他方側に形成されたガス出口２１から導出される。ガス出口２１から導出された燃焼排ガスは、エコノマイザ４で更に熱交換した後、誘引ファン２２によって煙突２３に導出されて大気に放出される。
【００３０】
続いて、実施例に係るリサイクル装置ＥＱＵの動作内容を説明する。ここでは、スナック菓子などで利用される、アルミウム箔の上下にプラスチック膜を積層してなるシート材などの製造工場であって、一日に排出されるシート材の切れ端をバッチ的に処理する場合を説明する。
【００３１】
このような場合には、前日に排出されたシート材の廃棄物を反応室１ｂに投入した後、扉７，１０及び取出部１２を閉鎖した状態で、制御弁Ｖ１を開放して燃焼室１ａにガス燃料を導入し、送風機８によって必要量の燃焼用空気を供給しつつガス燃料に着火する。なお、反応室１ｂの温度は、予め設定されている燃焼量に基づき、高分子化合物（プラスチック）の熱分解温度（３００〜４００℃）以上であって、含有金属（アルミニウム）の融点（７００℃）未満に維持される。
【００３２】
このように、殆ど酸素を含まない所定温度域の熱風が反応室１ｂを流通することにより、プラスチック材が熱分解され水素やメタンなどの熱分解ガスが生成される。リサイクル炉１で生成された熱分解ガスは、混焼炉２に導入されて、別に導入されるガス燃料と混合されて燃焼される。
【００３３】
先に説明した通り、混焼炉２の入口部の付着物は定期的又は定常的に除去されているので、熱分解ガスが凝縮してガス流路を閉塞するおそれはない。また、混焼炉２に供給されるガス燃料は、混焼炉２の出口温度に基づいて制御されており、具体的には、混焼炉２の出口温度が８００℃以上に維持されている。
【００３４】
上記のような動作の結果、反応室１ｂのプラスチック材は熱分解され、過剰の炭素分は炭化物としてリサイクル炉１に残存することになる。また、プラスチック製フィルムに含まれるアルニミウムは、溶融することなくパサパサ状態のアルミ箔として残存する。したがって、リサイクル炉１が冷えた状態で、アルミニウムを回収し、有価物として流通させることができる。また、炭化物についても、そのまま回収した状態もしくは造粒後に有価物として流通させることが可能となる。
【００３５】
なお、以上の説明では、便宜上、リサイクル炉が理想的な炭化炉として機能するものとして説明したが、リサイクル炉を乾留炉として機能させることを何ら禁止するものではない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱分解ガスの凝縮成分や煤塵等が付着することを有効に防止するリサイクル装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るリサイクル装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１のリサイクル炉の燃焼室を図示した概略図である。
【図３】図１のリサイクル炉の燃焼室を図示した概略図である。
【図４】拡散型ガスバーナの構成を示す概略図である。
【図５】排ガスボイラの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ リサイクル炉
２ 混焼炉
ＳＢ 噴射手段（スートブロア）

Claims (3)

1. 炭化処理又は乾留処理を実現するリサイクル炉と、必要に応じて二次燃料を供給しつつ、前記リサイクル炉で生成された可燃ガスを燃焼させる混焼炉とを備えると共に、
   前記混焼炉の入口部の付着物を吹き飛ばす噴射手段を備えることを特徴とするリサイクル装置。
2. 前記噴射手段は、加圧流体を噴射している請求項１に記載のリサイクル装置。
3. 前記加圧流体は、水、蒸気、空気、又は燃焼排ガスの何れかである請求項２に記載のリサイクル装置。

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