JP2005013921A - 熱分解残渣分別装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シュート内を流下する搬送物の偏流を解消し滞留を抑制すること。
【解決手段】廃棄物を熱分解して生成された熱分解残渣と流動媒体との混合体に空気を噴射して流動層を形成し、熱分解残渣を重量分別する流動槽１と、この流動槽１の底部に接続されたシュート５と、このシュート５の下端に接続されたスクリューフィーダ３と、このスクリューフィーダ３から排出される流動媒体を流動槽１に戻す搬送手段とを備えるとともに、スクリューフィーダ３は、分別された熱分解残渣と流動媒体との混合物がシュート内に充満するようにスクリュ２６の回転が設定され、かつ間欠的に一定時間逆転運転又は停止する制御手段（３９）を備えることにより、シュート内における混合体の偏流を解消し滞留を抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物などを熱分解して生成される熱分解残渣を分別する熱分解残渣分別装置およびその装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミ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（以下、単に廃棄物という。）を処理する技術として、廃棄物を熱分解反応器に導いて、低酸素雰囲気で加熱して熱分解し、その熱分解ガスを燃焼処理するとともに、熱分解残渣に含まれる燃焼性成分や灰分を熱分解ガスとともに燃焼処理する方法が知られている。この熱分解残渣中には、熱分解カーボンなどの可燃物に加えて、鉄やアルミニウムなどの金属やガレキなどの不燃物が含まれている。このため、熱分解残渣を篩にかけて可燃物の粉粒体などを分別して燃焼処理するようにしている。また、分別残をさらにガレキなどの不燃物と比較的大きな熱分解カーボンに分別し、熱分解カーボンをさらに微粉砕して燃焼処理するようにしている。ところが、このような篩により分別する場合、不燃物に付着した熱分解カーボンなどの粉粒体は分別が困難で、可燃物を十分に回収できない。
【０００３】
そこで、熱分解反応器から排出された熱分解残渣を流動媒体とともに流動槽に導いて流動化させ、粉粒体の熱分解カーボンを浮遊させて分別した後、その分別残の比較的重量の大きい熱分解残渣と流動媒体とをスクリューフィーダにより抜き出して篩にかけることにより、熱分解カーボンと不燃物とを分別する方法が提案されている（特許文献１参照）。つまり、流動槽に導入された熱分解残渣は、傾斜された多孔板の上で空気の噴流により流動化され、比較的重量の小さい粉粒体及び不燃物に付着した粉粒体とが吹き飛ばされて分別され、上方から系外に排出される。一方、吹き飛ばされなかった熱分解残渣としての分別残と流動媒体との混合物は、流動槽の底部から重力により下方のシュートを介してスクリューフィーダに導かれ、スクリューフィーダ内を搬送され他端側の排出口から排出されるようになっている。
【０００４】
ここで、スクリューフィーダは、一端部のケーシング上部に開口が設けられ、この開口に矩形又は円形断面のシュートの下端が連結されている。これにより、シュート内に充満して流下される分別残は、スクリュの回転にともない、スクリューフィーダに取り込まれるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２１９４１７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法によれば、分別残と流動媒体との混合物（以下、適宜、搬送物という。）がシュートからスクリューフィーダに至る間で、シュート内の搬送物の流れに偏流（流れに偏りが生じる）が起き、滞留をまねくおそれがある。すなわち、搬送物は、スクリュの回転にともない、スクリュ羽根に挟まれたスクリュ溝内に取り込まれて下流側に搬送されるから、空間を有する上流側のスクリュ溝から優先的に取り込まれる。したがって、シュート内の搬送物は、スクリューフィーダの上流側の流れが速く（主流域）、下流側の流れが遅くなるから（低速流域）、有効な流路断面積が低下する。
【０００７】
そこで、有効な流路断面積を確保するためにシュート断面積を大きくすることが考えられるが、これに合わせてスクリュフィーダの断面積を大きくする必要があり、装置が大型化され、製造コストが嵩むという問題がある。
【０００８】
本発明は、シュート内を流下する搬送物の滞留を抑制することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、上記の問題に対し、種々検討した結果、スクリュ回転を一時的に逆転運転させることにより、偏流が一時的に解消されることを知見した。また、スクリューフィーダの運転中は、ケーシング内に搬送物が充満されているのに対し、逆転運転させるとケーシング内の上部に空間が形成されることが判明した。この逆転による現象のメカニズムは必ずしも明確ではないが、逆転によりケーシング内に充満する搬送物の嵩密度が増加してスクリュ溝に空間が形成され、この空間を有するスクリュ溝が上流側に移動することにより、シュート内の搬送物（特に、低流速域の搬送物）が空間内に取り込まれ、偏流が解消されるものと解される。なお、スクリュの回転数（搬送能力）は、シュート内に搬送物が充満するように設定する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る熱分解残渣分別装置における流動槽およびスクリューフィーダの一実施形態を示す断面図である。図１に示すように、流動槽１は、底部の排出口に円形又は矩形断面のシュート５が接続され、シュート５を介してスクリューフィーダ３の一端に接続されている。流動槽１は、箱型の容器７と、容器７の内壁を斜めに渡して設けられる傾斜多孔板９と、傾斜多孔板９の下部空間を三つに分割して形成される風箱１３ａ〜１３ｃとを有して構成される。容器７は、頂部に熱分解残渣の被分別物（例えば、熱分解カーボン）を取り出すための取出口１２が形成され、上部側面には、熱分解残渣を供給する供給口１１が形成されている。風箱１３ａ〜１３ｃは、それぞれ隔壁１７で区画され、各風箱には、それぞれ空気供給管１９ａ〜１９ｃが接続されている。傾斜多孔板９の下流側には、容器７の側壁から斜め下方に突出した貯留室１５が形成されている。傾斜多孔板９には、多数の空気噴出孔が形成され、各空気噴出孔には庇が形成されている。
【００１１】
貯留室１５は、シュート５の上端に連結され、シュート５の下端は、スクリューフィーダ３の供給口３１に接続されている。スクリューフィーダ３は、ケーシング２１と、一軸のスクリュ２６と、駆動制御部３０とを有して構成される。スクリュ２６は、スクリュ軸２３と、スクリュ軸２３の外周に螺旋状に形成される羽根２５とを備えて構成される。ケーシング２１は水平方向に配置され、ケーシング２１の一端の上部には供給口３１が形成される一方、他端の下部には排出口３３が形成されている。ケーシング２１の両端には、軸受２７がそれぞれ配設され、スクリュ軸２３の両端をそれぞれ軸支している。軸受２７から外側に突出したスクリュ軸２３は、それぞれ軸受２９に軸支され、軸受２９は支持台３４によりスクリューフィーダ本体を設置面に対して水平に支持するようになっている。駆動制御部３０は、減速機３５と、モータ３７と、制御装置３９とを備えて構成される。一方の軸受２９から外側に突出したスクリュ軸３２は、減速機３５に接続され、減速機３５を介してモータ軸３８と接続されている。モータ３７は、制御装置３９と電気的に接続されている。
【００１２】
次に、本発明の熱分解残渣分別装置の動作について説明する。廃棄物は、粉砕機機により粉砕された後、例えば熱分解装置として横型回転ドラムに導入され、低酸素雰囲気で加熱（例えば、３００〜６００℃）されて熱分解し、熱分解ガスと熱分解残渣を生成する。熱分解ガスは、熱分解残渣と分離されて燃焼溶融炉に供給される一方、熱分解残渣は、冷却（例えば、約８０℃）された後、供給口１１から砂などの流動媒体とともに、流動槽１内に導入される。
【００１３】
流動槽１に導入された流動媒体と熱分解残渣との混合物は、傾斜多孔板９の上に堆積され、空気噴出孔から噴射される空気により流動化され、流動層が形成される。ここで、熱分解残渣中には、金属、ガラス、陶器、砂利などの不燃物に加えて、熱分解カーボンなどの可燃物が含まれている。このため、流動化にともなって、不燃物に付着した熱分解カーボンなどの粉粒体が、不燃物から剥離して上方に吹き飛ばされて分別され、取出口１２から排出される。一方、吹き飛ばされなかった比較的重量の大きい熱分解残渣は、傾斜多孔板９上を転がり、流動媒体とともに流動槽１から排出される。なお、取出口１２から排出された可燃物は、燃焼溶融炉に導入され、燃焼処理（例えば、１３００℃）される。
【００１４】
流動槽１から排出される搬送物、つまり分別残である熱分解残渣と流動媒体は、シュート５を介してスクリューフィーダ３内に導入される。ここで、スクリューフィーダ３は、シュート５内に搬送物が充満するようにスクリュの回転数が設定され、流動層からスクリューフィーダ３の供給口３１に至る空間には、搬送物が充満している。そして、シュート５内の搬送物は、スクリュ２６の回転にともなってスクリュ溝に取り込まれ、次第に落込むようになっている。スクリューフィーダ３に取り込まれた搬送物は、スクリュ２６により水平方向に搬送され、排出口３３から排出される。排出された搬送物は、篩にかけられ、金属などの有価物、ガレキなどの不燃物及び熱分解カーボンなどに分別され、流動媒体は搬送コンベアなどで再び流動槽１に戻される。
【００１５】
ここで、スクリューフィーダ３を運転（以下、適宜、正転運転という。）し、スクリューフィーダ３内に所定量の搬送物が供給される定常状態において、シュート５内に、搬送物の偏流が発生することが確認された。すなわち、シュート内において、搬送物は、スクリューフィーダ３の上流側から優先して流下しスクリュ２６に早く取り込まれる一方、下流側ほど遅く流下する。図２（ａ）は、正転運転時において、シュート５とスクリューフィーダ３内を移動する搬送物を示す模式図である。図２（ａ）に示すように、シュート５の上部においては、搬送物がシュート５内の流路断面方向に一様の速度で流れている。しかし、スクリューフィーダ３の供給口３１が近づくにつれて偏流が発生し、低速流域４１が増加する反面、主流域４３が減少するようになる。すなわち、この偏流の原因は、スクリュ２６が回転してスクリュ溝が下流側に移動するにつれて、スクリュ溝内に搬送物が取り込まれ、その分、スクリュ溝内の空いた空間が減少するために、シュート５内の流路断面方向における搬送物の取り込み量に分布が生じ、偏流が発生するものと解される。
【００１６】
そこで、スクリュ２６を逆転運転させたところ、シュート５内の搬送物は、流路断面方向で一様の速度で流下するようになる。すなわち、逆転運転を開始すると、直ちに低速流域の搬送物も主流域とほぼ同等の速度で流れるようになる。図３（ａ）は、逆転運転時において、シュート５とスクリューフィーダ３内を移動する搬送物を示す模式図である。図３（ａ）に示すように、シュート５内の搬送物は、偏流が解消され、流路断面方向の全域４７に渡って一様の速度で流れている。
【００１７】
ここで、図２（ｂ）、図３（ｂ）は、それぞれ、図２（ａ）、図３（ａ）におけるＡ部、Ｂ部の拡大図である。図２（ｂ）に示すように、正転運転時において、ケーシング２１の上部に形成される点検口４５を通過する搬送物は、ケーシング２１の内壁面から盛り上がっていることから、スクリューフィーダ３内を搬送される搬送物は、ケーシング２１内に充満していることが確認された。これに対し、図３（ｂ）に示すように、逆転運転時は、搬送物の上面がケーシング２１の内壁面から沈降し、ケーシング２１内に空間４９が形成されることが確認された。
【００１８】
以上の結果から、スクリュ２６を正転運転から逆転運転に切り替えると、ケーシング２１内に充満する搬送物の嵩密度が増加され、スクリュ溝に生じる空間にシュート内の搬送物（特に、低速流域の搬送物）が取り込まれることにより、偏流が解消されるものと推測される。この場合において、逆転運転の時間は、正転運転の時間に基づいて適宜設定されるが、必要以上に長く逆転させても、偏流を抑制する効果は小さくなることが判った。なお、スクリュ２６の運転中は、シュート５に搬送物が均一に充満されるように、スクリュ回転数を設定する必要がある。これにより、スクリュ溝にかかる搬送物の圧力はほぼ均一になる。
【００１９】
したがって、本実施形態におけるスクリューフィーダ３は、分別された熱分解残渣と流動媒体との混合物がシュート５内に充満するようにスクリュ２６の回転数を設定するとともに、間欠的に一定時間逆転運転するように、スクリュ２６の動作を制御するようになっている。具体的には、制御装置３９の指令に基づいてモータ３７の回転を制御するようにする。なお、本実施形態では、スクリュ回転を逆転する方法を説明したが、本発明は、これに限らず、スクリュの運転を間欠的に停止させるようにしてもよい。
【００２０】
以上、本実施形態によれば、シュート内を移動する分別された熱分解残渣と流動媒体との混合物の偏流を一時的に解消することができる。これにより、例えば、一定の時間間隔で自動的に正転運転、逆転運転を繰り返すようにスクリュ回転を制御することにより、搬送物の滞留を継続的に抑制することができる。また、シュート５やスクリューフィーダ３を大型化させずに、既設の熱分解残渣分別装置の制御を変えるだけで、混合体の移送を安定化することができるから経済的である。
【００２１】
ここで、本発明に係るシュートとスクリューフィーダとの実験設備を用いて、搬送物を搬送させる実験をした結果について説明する。先ず、本実験では、搬送物として、４号珪砂と粒径５ｍｍ以下のカーボン粒子との混合物を使用した。スクリューフィーダは、搬送距離：約３０００ｍｍに対し、スクリュ径：φ６００ｍｍ、スクリュピッチ：３８０ｍｍの一軸スクリュフィーダを使用した。また、スクリューフィーダの供給口には、□４００ｍｍのシュートを設置した。なお、本実験におけるシュートは、シュート内の搬送物の流れを観察できるように、壁面の一部が透明の窓で構成されている。
【００２２】
上記の設備において、搬送物（比重：１０００ｋｇ／ｍ^３）をシュート内に充満させた後、スクリュ回転数：０．０８ｒｐｍ、供給速度：３５０ｋｇ／ｈ、スクリュ回転方向：スクリュ軸周りに時計回転、の条件で３０分間、継続して運転させた後、３０秒間の逆転運転を行ない、以降これを繰り返した。
【００２３】
このような条件で実験した結果、正転運転中は、シュート内の四隅のうち、１コーナ部から搬送物が集中的に流れて偏流が発生した。すなわち、スクリューフィーダの上流側かつスクリュの反回転方向のコーナに主流域が発生し、この領域における流速（例えば、６〜１５ｃｍ／ｍｉｎ）は時間変動が大きいことが確認された。また、主流部以外の他の領域は、ゆっくりではあるが、搬送物が下方に流れていた（例えば、１〜２ｃｍ／ｍｉｎ程度）。以上確認された偏流は、シュートの下部ほど顕著になり、主流域は下部ほど窄む傾向が見られた。なお、主流域の発生箇所は、スクリューフィーダの羽根取付け角度や回転方向などにより決まると考えられる。
【００２４】
これに対し、連続正転運転中にスクリュを３０秒間、逆転運転させたところ、逆転運転中に、シュート内の搬送物が流路断面に対して一様の速度で下方に流れ、偏流が解消された。すなわち、逆転運転中は、低速流域においても、主流部とほぼ同等の速度（例えば、５〜６ｃｍ／ｍｉｎ程度）で流れるようになる。なお、３０秒以上、逆転運転すると、搬送物が移動しなくなり偏流防止の効果は上がらなかった。
【００２５】
以上の結果から、シュート内の搬送物の偏流を防止するには、一定時間の逆転運転が効果的であることが確認された。なお、スクリュ回転は、３０分間の正転運転の後、３０秒間の逆転運転を行なうのが好ましいが、これに限られるものではなく、例えば、１０分間の正転運転の後に、１０秒間逆転運転を行なうようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、シュート内を流下する搬送物の偏流を解消し滞留を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る流動槽とスクリューフィーダの断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の流動槽とスクリューフィーダにおいて、正転運転中の搬送物の移動を示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大図である。
【図３】（ａ）は、図１の流動槽とスクリューフィーダにおいて、逆転運転中の搬送物の移動を示す模式図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ部拡大図である。
【符号の説明】
１ 流動槽
３ スクリューフィーダ
５ シュート
９ 傾斜多孔板
２６ スクリュ
３１ 供給口
３３ 排出口
３９ 制御装置
４１ 低速流域
４３ 主流域

Claims (2)

1. 廃棄物を熱分解して生成された熱分解残渣と流動媒体との混合体に空気を噴射して流動層を形成し、前記熱分解残渣を重量分別する流動槽と、該流動槽の底部に接続されたシュートと、該シュートの下端に接続されたスクリューフィーダと、該スクリューフィーダから排出される前記流動媒体を前記流動槽に戻す搬送手段とを有する熱分解残渣分別装置において、
   前記スクリューフィーダは、分別された熱分解残渣と前記流動媒体との混合体が前記シュート内に充満するようにスクリュの回転が設定され、かつ間欠的に一定時間逆転運転又は停止する制御手段を備えてなることを特徴とする熱分解残渣分別装置。
2. 廃棄物を熱分解して生成された熱分解残渣と流動媒体との混合体に空気を噴射して流動層を形成し、前記熱分解残渣を重量分別する流動槽と、該流動槽の底部に接続されたシュートと、該シュートの下端に接続されたスクリューフィーダと、該スクリューフィーダから排出される前記流動媒体を前記流動槽に戻す搬送手段とを有する熱分解残渣分別装置の運転方法において、
   前記スクリューフィーダは、分別された熱分解残渣と前記流動媒体との混合体が前記シュート内に充満するようにスクリュの回転を設定し、かつ間欠的に一定時間逆転運転又は停止することを特徴とする熱分解残渣分別装置の運転方法。

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