JP2005155999A - 熱分解処理システムと処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 多大なスペースと設備コストを要する有害ガス除去剤の吹込み設備や加熱ガス集塵器などを必要とせず、出来るだけ省スペースかつ設備コストの低い熱分解処理システムと処理方法を提供する。
【解決手段】 加熱空気による間接加熱により被処理物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する熱分解設備２と、この熱分解設備２に送給する加熱空気に加熱空気熱交換器９を介して高温熱エネルギーを付与する加熱ガス燃焼炉１とを備え、加熱空気熱交換器９が、被処理物を熱分解した加熱空気を受け入れると共に、加熱ガス燃焼炉１からの高温熱エネルギーを加熱空気に熱交換して付与する熱分解処理システム。
【選択図】 図１

Description

本発明は熱分解処理システムと処理方法に関し、詳しくは、加熱空気による間接加熱により被処理物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する熱分解設備を備えた熱分解処理システムと処理方法に関する。

カーシュレッダーダスト等の各種産業廃棄物や家庭ゴミ等の一般廃棄物を、加熱ガス供給部から送給される加熱ガスにより加熱して熱分解残渣と熱分解ガスとに熱分解する熱分解ドラムを設けるタイプのガス化溶融炉は、供給される加熱ガスに熱分解ガス燃焼排ガスを利用するため、ＨＣｌなどの有害ガスが含まれており、加熱ガスの供給経路途中に有害ガス除去設備が設けられて構成されている（例えば、特許文献１）。

この設備の一例としては、図３に示すように、加熱ガス燃焼炉１から発生する排ガスを、熱分解ドラム２ａ内の廃棄物を熱分解するための熱源として利用するため、熱分解ドラム２ａの加熱ガス受入部２ｂに送給する。加熱ガス燃焼炉１から発生する排ガスは、回転する熱分解ドラム内でゆっくりと後方に搬送される廃棄物を、間接加熱方式により熱分解した後、加熱ガス排出部２ｃから更に加熱ガス燃焼炉１に循環・送給されるが、加熱ガス燃焼炉１には、ＨＣｌガスなどの有害ガスを含む熱分解ガスの一部が送給されて燃焼するようになっているため、有害ガスを含む。そのため、この循環経路途中において、重曹などの有害ガス除去剤を投入されて中和される。中和された排ガスは加熱ガス集塵器３に送られて、除塵される。除塵された排ガスは、吸引ファン４により加熱ガス燃焼炉１に送給される。

そして、熱分解ドラム内で熱分解された廃棄物は、その残渣が熱分解残渣排出ケース５から取り出されると共に、加熱ガス燃焼炉１に送られた熱分解ガスの残りは下流側の高温燃焼溶融炉６にも送られる。
特開２００２−２６３６２６号公報。

しかしながら、上記従来技術は、有害ガス除去設備としては、有害ガス除去剤の吹込み設備、加熱ガス集塵器などが必要であるため、設備全体として大掛かりな設備スペースを必要とし、設備コストが高いものとなると共に、それら設備に対する少なくない保守コストを要することになる。

そこで、本発明の解決しようとする課題は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、多大なスペースと設備コストを要する有害ガス除去剤の吹込み設備や加熱ガス集塵器などを必要とせず、出来るだけ省スペースかつ設備コストの低い熱分解処理システムと処理方法を提供することにある。

上記課題は請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る熱分解処理システムの特徴構成は、加熱空気による間接加熱により被処理物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する熱分解設備と、この熱分解設備に送給する前記加熱空気に加熱空気熱交換器を介して高温熱エネルギーを付与する加熱ガス燃焼炉とを備え、前記加熱空気熱交換器が、前記被処理物を熱分解した前記加熱空気を受け入れると共に、前記加熱ガス燃焼炉からの高温熱エネルギーを前記加熱空気に熱交換して付与することにある。

この構成によれば、熱分解設備に導入される加熱媒体が、有害ガスを含む熱分解ガスと直接関係せず、加熱空気熱交換器により熱交換された、有害ガスを実質的に含まない加熱空気であるため、熱分解設備に送給される加熱ガスの循環経路途中で、大掛かりで少なくないスペースを占める有害ガス除去設備を必要としない。従って、熱分解処理システム全体構成の大幅な省スペースが達成できると共に、設備コストを低下させることができる。

その結果、多大なスペースと設備コストを要する有害ガス除去剤の吹込み設備や加熱ガス集塵器などを必要とせず、出来るだけ省スペースかつ設備コストの低い熱分解処理システムを提供することができた。

前記加熱空気熱交換器が、ユングストローム式熱交換器であることが好ましい。

この構成によれば、装置構成がコンパクトであるため、広いスペースを必要とせず、しかも内部の洗浄が簡易な設備で可能となり、運転しながら洗浄することもできて都合がよい。

前記熱分解設備の下流側に配置されているボイラ設備から発生した蒸気を、前記加熱空気熱交換器に導入して洗浄するようになっていることが好ましい。

この構成によれば、加熱空気熱交換器の伝熱面などに付着したダスト等を除去するため、別に蒸気を発生させることなく、取り出し易い蒸気を利用できて、洗浄に必要な設備コスト、保守コスト等を低くできる。

また、本発明の熱分解処理方法の特徴構成は、熱分解設備に加熱空気を送給して間接加熱することにより前記熱分解設備に投入された被処理物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解し、加熱ガス燃焼炉により前記熱分解設備に送給する前記加熱空気に加熱空気熱交換器を介して高温熱エネルギーを付与し、前記加熱空気熱交換器により、前記被処理物を熱分解した前記加熱空気を受け入れると共に前記加熱ガス燃焼炉からの高温熱エネルギーを前記加熱空気に熱交換して付与することにある。

この構成によれば、多大なスペースと設備コストを要する有害ガス除去剤の吹込み設備や加熱ガス集塵器などを必要とせず、出来るだけ省スペースかつ設備コストの低い熱分解処理方法を提供することができる。

前記熱分解設備の下流側に配置されているボイラ設備から発生した蒸気を取り出し、前記加熱空気熱交換器に導入して洗浄することが好ましい。

この構成によれば、取り出し易い蒸気を利用できて、洗浄に必要な処理コスト、保守コスト等を低くできる。

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る熱分解処理システムの全体構成を示す。この熱分解処理システムは、粉砕機で粉砕される等、必要に応じて前処理された廃棄物（被処理物に相当）を投入され熱分解する、熱分解設備２を構成する熱分解ドラム２ａと、この熱分解ドラム２ａに送給する加熱空気に熱エネルギーを付与する加熱ガス燃焼炉１と、その下流側に位置する高温燃焼溶融炉６と、更にその下流側に位置して発電などに利用可能なボイラ設備７と、排ガス処理設備（図示略）などとを備える。

そして、この実施形態では、従来技術と異なり、熱分解ドラム２ａに対して加熱ガス燃焼炉１からの加熱ガス（有害ガスを含む）を直接導入するのではなく、加熱空気熱交換器９に送給し、ここで熱交換された有害ガスを実質的に含まない加熱空気を熱分解ドラム２ａに送給する特徴を有する。

以下、各部を詳細に説明する。

＜熱分解設備２＞
被処理物である廃棄物は、図１に示すように、熱分解ドラム２ａに投入された後、可変速制御機構（ＶＶＶＦ）１０を有する電動機Ｍにより駆動され、幾分傾斜した下流側に搬送されると共に、熱分解ドラム２ａの下流側の加熱ガス受入部２ｂに供給された約５３０℃程度に保持された加熱空気により、加熱・分解される。この温度の調節は種々の手段により行うことができるが、例えば、温度指示コントローラ２１によるバイパスダンパ２２の開閉動作が挙げられる。

そして、廃棄物は間接的に加熱されながら、無酸素あるいは低酸素雰囲気で熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解され、熱分解ガスは後述する加熱ガス燃焼炉１へ送られるが、余剰の熱分解ガスは高温燃焼溶融炉６に送られて、飛灰の溶融などに利用される。熱分解残渣は、熱分解残渣排出ケース５から取り出され、図外の熱分解残渣選別装置に送られて、鉄、アルミニウム等の有価物は選別回収され、カーボン残渣（チャー）は加熱ガス燃焼炉１や高温燃焼溶融炉６の炉頂に送られて吹き込まれる等して燃焼に利用される。熱分解ドラム２ａの加熱ガス排出部２ｃから排出された加熱空気は、約３００℃程度に保持され、加熱空気循環送風機１１によって加熱空気熱交換器９に送られ、一部はボイラ入口に送られる。加熱空気を約３００℃程度に保持するのは、温度センサ２３ａによる測定結果を、温度指示コントローラ２３から流量指示コントローラ２４へ送信することにより、ダンパ２５の開閉を制御する等して行う。

また、加熱ガス排出部２ｃから排出された加熱空気中のＨＣｌ濃度が設定値以上になったことをＨＣｌ濃度測定器２９ａが検知した場合には、ＨＣｌ濃度コントローラ２９が、ダンパ３０を開状態にすべくコントローラ３１に指示して、送風機１８からの新鮮空気を循環経路Ａに導入して希釈するようになっている。

＜加熱ガス燃焼炉１＞
熱分解ガスを炉頂側から吹き込み燃焼して、約１０００〜１２００℃程度の高温排ガスを生成する。この高温排ガスを加熱空気熱交換器９に送給するようにしているが、その場合、送給する高温排ガスを加熱空気熱交換器９の入口側温度が約６００℃程度（５５０〜７００℃）になるように温度指示コントローラ１３により、ダンパ１４の開閉角度を変更するなどして制御する。図番１３ａは、加熱ガス燃焼炉１内の温度を測定する温度センサである。

＜加熱空気熱交換器９＞
加熱空気熱交換器９は、その片方の低温部９ａで熱分解ドラム２ａの加熱ガス排出部２ｃから排出された約３００℃の加熱空気を受け入れると共に、他方の高温部９ｂで加熱ガス燃焼炉１から送給されてきた約６００℃程度（５５０〜７００℃）の高温ガスを受け入れ、熱分解ドラム２ａの加熱ガス排出部２ｃから排出された加熱空気を加熱して高温熱エネルギーを付与する。そして、前述したように、熱分解ドラム２ａの加熱ガス受入部２ｂにおいて約５３０℃程度になるように加熱空気を送給し、循環経路Ａを形成する。加熱ガス燃焼炉１から受け入れた高温ガスは、熱交換され約３７０℃程度に減温されて加熱空気熱交換器９から送風機２０によって排出され、一部は加熱ガス燃焼炉１に送られると共に、一部は高温燃焼溶融炉６に送られる。

加熱空気熱交換器９から排出される前記高温ガスを約３７０℃程度に制御するには、配管Ｂ途中に設けられている温度指示コントローラ１５と、加熱ガス燃焼炉１の内部圧に基づいて圧力指示コントローラ１６によりダンパ１７を開閉して行う。図番１５ａは、配管Ｂ内の温度を測定する温度センサである。これは、熱分解設備２に投入される廃棄物の性状にバラツキがあり一定しないため、加熱時の発熱量が変動するので、加熱空気熱交換器９の熱交換機能を常時好ましい状態に維持すべく制御する。

このように、加熱空気熱交換器９に送給された加熱空気は、加熱ガス燃焼炉１から送給されてきた高温ガスと熱交換され、その後、熱分解ドラム２ａの加熱ガス受入部２ｂに送給されるので、この加熱ガスは有害ガスを含む熱分解ガスと混りあうことなく、熱交換されるだけであり、有害ガスを含んでおらず、その途中経路に、有害ガス処理設備や加熱ガス集塵器を設ける必要がない。また、加熱空気熱交換器９としては、例えば、装置構成がコンパクトであり、内部のクリーニングが容易な、回転蓄熱式の熱交換器であるユングストローム式熱交換器を使用することが好ましい。図番Ｍｏは、ユングストローム式熱交換器を回転させる電動機である。

このような回転蓄熱式の熱交換器を設置することにより、例えば、１３０ｔ／日程度の廃棄物処理設備の場合、有害ガス処理設備や加熱ガス集塵器などを設ける場合と、上記熱交換器を設置した場合との差は、建築容積約２７００ｍ³ 程度の容積減少となり、大幅な省スペースを達成できた。

また、加熱空気熱交換器９の伝熱面などに付着したダスト等は、ボイラ設備から発生した過熱蒸気を導入して定期的あるいは不定期に噴射し、洗浄されるようになっている（スートブロー）。ユングストローム式熱交換器を用いると、運転しながら洗浄することもできるので、常時、熱交換機能を高く維持できる。図番２６は、配管途中に設けられて蒸気量を制御するバルブである。

＜高温燃焼溶融炉６＞
熱分解ドラム２ａから発生した熱分解ガスの内、加熱ガス燃焼炉１に送給されなかったガスが送給され、飛灰の溶融などに利用されると共に、送風機１８により高温燃焼溶融炉６に送燃焼空気が給されるようになっている。また、カーボン残渣、集塵ダスト等を加熱ガス燃焼炉１に炉頂側から吹き込み、これらを旋回燃焼してもよい。焼却灰、集塵ダストは溶融され、炉底から連続排出される。

送風機１８により送給される空気は、その一部が加熱ガス燃焼炉１にも送給され、加熱ガス燃焼炉１の燃焼に利用されると共に、循環経路Ａにも送給されて温度調節に利用される。また、燃焼効率を高めるべく、この燃焼用空気を約１５０℃程度に加熱し、加熱空気として送給するため、途中にボイラ設備７を構成する過熱器１２から、蒸気配管Ｓを通して蒸気を導入し熱交換させる熱交換器１９を配置してもよい。更に、熱交換器１９により熱交換された空気の一部を循環経路Ａに導入して、加熱空気熱交換器９の低温部９ａに送給する加熱空気の清浄化を維持してもよい。このようにすると、加熱空気熱交換器９としてユングストローム式熱交換器を用いて操業中に、高温部９ｂからのガスが混入した際に、有害ガスを希釈できることになる。

＜ボイラ設備７＞
送給されてきた排ガスをボイラ輻射ゾーンで冷却し、蒸発管群で均一な温度にした後、過熱蒸気管群を内部に有する過熱器１２に送る。過熱器１２から発生する過熱蒸気は、加熱空気熱交換器９に送られて、内部で生じたダスト等を除去するため蒸気を吹き付けるスートブロー装置（図示略）に利用される。また、ボイラで熱回収された蒸気は、タービン・発電機（図示略）で電気として利用される。

ボイラ設備７から排出された排ガスは、排ガス処理設備に送給される。排ガス処理設備は、排ガスを冷却するガス冷却室やバグフィルタ等を備えて構成されており、排ガス処理され無害にされた排ガスは、煙突などから放出される。
〔別実施の形態〕
（１）熱分解ドラム２ａの加熱ガス受入部２ｂで約５３０℃程度になるように加熱空気を制御するため、上記実施形態では、温度指示コントローラ２１によるバイパスダンパ２２の開閉動作を行う例を挙げたが、これに代えて図２に示すように、回転蓄熱式のユングストローム式熱交換器の回転速度を適正になるよう制御する構成としてもよい。すなわち、温度センサ２１ａの測定結果に応じて、温度指示コントローラ２７により可変速制御機構（ＶＶＶＦ）２８を有する電動機Ｍｏの回転速度を適正にすべく制御することにより行う。
（２）上記実施形態では、加熱空気熱交換器９の伝熱面などに付着したダスト等を、ボイラ設備から発生した過熱蒸気を導入して噴射し、洗浄するスートブロー方式を採用することを説明したが、これに代えて水噴射ノズルから水を噴射する水洗方式を採用してもよい。

本発明に係る熱分解処理システムを示す概略全体構成図 別実施形態の熱分解処理システムを示す概略全体構成図 従来技術に係る熱分解処理システムの概略全体フロー図

符号の説明

１ 加熱ガス燃焼炉
２ 熱分解設備
７ ボイラ設備
９ 加熱空気熱交換器

Claims (5)

1. 加熱空気による間接加熱により被処理物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する熱分解設備と、この熱分解設備に送給する前記加熱空気に加熱空気熱交換器を介して高温熱エネルギーを付与する加熱ガス燃焼炉とを備え、前記加熱空気熱交換器が、前記被処理物を熱分解した前記加熱空気を受け入れると共に、前記加熱ガス燃焼炉からの高温熱エネルギーを前記加熱空気に熱交換して付与する熱分解処理システム。
2. 前記加熱空気熱交換器が、ユングストローム式熱交換器である請求項１の熱分解処理システム。
3. 前記熱分解設備の下流側に配置されているボイラ設備から発生した蒸気を、前記加熱空気熱交換器に導入して洗浄するようになっている請求項１又は２の熱分解処理システム。
4. 熱分解設備に加熱空気を送給して間接加熱することにより前記熱分解設備に投入された被処理物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解し、加熱ガス燃焼炉により前記熱分解設備に送給する前記加熱空気に加熱空気熱交換器を介して高温熱エネルギーを付与し、前記加熱空気熱交換器により、前記被処理物を熱分解した前記加熱空気を受け入れると共に前記加熱ガス燃焼炉からの高温熱エネルギーを前記加熱空気に熱交換して付与する熱分解処理方法。
5. 前記熱分解設備の下流側に配置されているボイラ設備から発生した蒸気を取り出し、前記加熱空気熱交換器に導入して洗浄する請求項４の熱分解処理方法。

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