JP2007309622A

JP2007309622A - 外熱式ロータリーキルンを用いた廃棄物処理装置

Info

Publication number: JP2007309622A
Application number: JP2006141573A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nishimura; 哲也西村; Masateru Yamamoto; 誠輝山本; Tadashi Manabe; 忠司真鍋; Kazuhiro Iwakuma; 一博岩隈
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2026-05-22
Also published as: JP4833736B2

Abstract

【課題】外熱式ロータリーキルンで廃棄物を熱分解処理する場合に、伝熱能力を向上させると共に、気体として回収する可燃ガスや油に熱分解残渣の微粒子が多量に混入しガスや油の清浄化装置が大規模になったり操業の安定化が困難になったりすることのない廃棄物の処理をおこなう装置を提供する。
【解決手段】外熱式ロータリーキルン１１を用いた高分子化合物を含有する廃棄物の処理装置であって、前記ロータリーキルンの内壁に、当該内壁からの法線方向の設置高さにおいて５ｍｍ以上前記ロータリーキルン直径の２５％未満、且つ、前記ロータリーキルンの長手方向の設置範囲において前記ロータリーキルン加熱長の２０％以上９０％以下、且つ、前記ロータリーキルンの円周方向の設置間隔において１２０度以下の円周角で、滑り落下防止抵抗物４２を設置する。
【選択図】図４

Description

本発明は、高分子化合物を含有する廃棄物を処理する外熱式ロータリーキルンを用いた熱分解処理装置に関するものであり、特に、熱分解ガスを回収する場合に、廃棄物の熱分解反応の促進と回収ガス中ダスト濃度の抑制とを両立させることができる処理装置に関するものである。

近年資源循環社会を実現するために廃棄物を資源化する技術が益々必要となっている。高分子化合物を含有する廃棄物を熱分解処理する方法は特許文献１で説明されているとおり、外熱式ロータリーキルン方式やシャフト炉方式等がある。外熱式ロータリーキルンは設備容積に対する処理能力は大きくはないが、雑多な種類で構成される廃棄物を安定して処理できることが特徴である。

また、外熱式ロータリーキルンでは、図１に示すとおり、廃棄物を被処理物投入口１４から投入し、大気を遮断した状態で加熱炉１２の内側に設置されたロータリーキルン１１内の加熱長１３で廃棄物を加熱熱分解することにより、可燃ガスや油を熱分解回収気体として回収し、また熱分解回収残渣から炭素分、有価金属も回収することが可能である。
この場合には、特許文献２、特許文献３、および特許文献４で説明されているとおり熱分解成分が熱分解の途中で軟化することにより融着や塊状化し、熱分解反応を阻害したり操業を安定して継続できなくなることがある。

この融着や塊状化を防止するために、ロータリーキルンの内壁に、特許文献２で提案されている転動防止板や特許文献３で提案されている掻き上げ羽根を設置すると、被処理材の攪拌性が向上し熱分解効率は向上するが、気体として回収する可燃ガスや油に熱分解残渣の微粒子（ダスト）が多量に混入しガスや油の清浄化装置が大規模になったり操業の安定化が困難になったりすることがあった。

特許文献３では掻き上げ羽根の設置長さを制約することにより問題の解決を提案しているが、これだけでは問題を解決できず熱分解回収気体中に大量のダストが混入することが多かった。

特開平８−１１００２４号公報特開昭５１−３６２８７号公報特開２０００−１５３５２３号公報特開平８−１５５４１９号公報

上述したように、外熱式ロータリーキルンにて高分子化合物を含有する廃棄物を熱分解処理し気体状の可燃ガスや油を回収する際、廃棄物中の熱分解成分が熱分解の途中で軟化することにより融着や塊状化し、外熱式ロータリーキルンの伝熱面からの熱を効率的に廃棄物に伝えることが出来なくなり廃棄物の熱分解反応が阻害されることがある。

これを改善するために、前述のようにロータリーキルン内被処理物の攪拌性を向上すべく掻き上げ板（転動防止板もしくは掻き上げ羽根）を設置する方法があるが、一方被処理物の熱分解により気体として回収する可燃ガスや油に熱分解残渣の微粒子（ダスト）が多量に混入しガスや油の清浄化装置が大規模になったり操業の安定化が困難になったりする問題があった。

図２に示すように、従来の掻き上げ板２２は、設置高さを被処理物１のキルン１１内での最大層厚以上を基本としていることにより、被処理物１がロータリーキルン１１の回転中心軸高さ４１以上まで持ち上げられた後にロータリーキルン下部へ自由落下することになる。この被処理物の自由落下運動と下部に衝突したときの衝撃により大量のダストがロータリーキルン内に舞い上がり発塵し、回収気体中のダスト濃度を増大させてしまう。

そこで本発明の目的は、外熱式ロータリーキルン内被処理物の攪拌能力を向上し、廃棄物の融着や塊状化を抑制及び防止しながら伝熱促進を図りつつも、熱分解回収気体中のダスト混入量も従来の掻き上げ板を使用した技術に比べて大幅に削減することができる外熱式ロータリーキルンを用いた廃棄物処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、下記（１）〜（４）の廃棄物処理装置を提供することにより、上記目的を達成する。
（１）外熱式ロータリーキルンを用いた高分子化合物を含有する廃棄物の処理装置であって、前記ロータリーキルンの内壁に、滑り落下防止抵抗物を、当該内壁からの法線方向の設置高さにおいて５ｍｍ以上ロータリーキルン直径の２５％未満、且つ、前記ロータリーキルンの長手方向の設置範囲においてロータリーキルン加熱長の２０％以上９０％以下で設置するとともに、前記ロータリーキルンの円周方向の設置間隔において１２０度以下の円周角で設置することを特徴とする外熱式ロータリーキルンを用いた廃棄物処理装置。
（２）前記滑り落下防止抵抗物が平板であって、前記ロータリーキルンの長手方向に連続的又は断続的に設置されていることを特徴とする（１）記載の外熱式ロータリーキルンを用いた廃棄物処理装置。
（３）前記平板が、前記ロータリーキルンの長手方向に対して−５〜＋５度傾斜して取り付けられていることを特徴とする（２）記載の外熱式ロータリーキルンを用いた廃棄物処理装置。
（４）前記落下防止抵抗物が、点状突起物、ピン状突起物、棒状突起物、又は波状突起物であって、前記ロータリーキルンの長手方向に断続的に設置されていることを特徴とする（１）記載の外熱式ロータリーキルンを用いた廃棄物処理装置。

ここで、本発明における高分子化合物とは、加熱乾留処理により低分子化合物となり可燃性気体もしくは可燃性液体を回収可能な化合物である。特にプラスチック類、ゴム類、木材、下水汚泥、又は、これらの混合物が主な構成素材となる。
廃棄物中に含有される高分子化合物の割合は、廃棄物により異なるが２０質量％から７０質量％程度となることが一般的である。

本発明の適用により、外熱式ロータリーキルン内での被処理物の攪拌を適正化した結果、廃棄物の融着や塊状化を抑制及び防止しながら伝熱が促進され、外熱式ロータリーキルンでの処理能力の増大化、又は、処理能力一定であれば熱分解に必要な外熱温度の低減化を図ることができると共に、被処理物の熱分解回収気体中のダスト濃度をロータリーキルン内被処理物の攪拌性を向上させる前と同程度に抑えることが可能となった。

本発明は、外熱式ロータリーキルンを用いた高分子化合物を含有する廃棄物の処理装置であって、前記ロータリーキルンの内壁に、適正形状かつ適正サイズの滑り落下防止抵抗物を、適正範囲および間隔で配置することにより、課題を解決できる顕著な効果を発揮するものである。すなわち、滑り落下防止抵抗物を、ロータリーキルン内壁からの法線方向の設置高さにおいて５ｍｍ以上ロータリーキルン直径の２５％未満とし、且つ、ロータリーキルンの長手方向の設置範囲においてロータリーキルン加熱長の２０％以上９０％以下とし、且つ、ロータリーキルンの円周方向の設置間隔において１２０度以下の円周角として、設置するものである。

以下に、本発明の具体的な実施形態を説明する。
外熱式ロータリーキルンは、キルンの外部を加熱することによりロータリーキルンの内部にある被処理物を加熱する設備である。外熱温度は被処理物や処理速度によって異なるが３００℃から８００℃程度が一般的である。下限は被処理物の熱分解に必要な下限温度で制約され、上限はロータリーキルンの高温機械強度や高温耐食性で制約される。熱の伝達効率を高くするために外熱式ロータリーキルンは金属素材で製作し、外周面及び内周面（内壁とも呼称する）は耐火物等を施工せずに金属素材を被覆なしで使用することが一般的である。

被処理物が接触するロータリーキルン内壁は被覆のない金属素材であるため摩擦係数が小さく、本発明の滑り落下防止抵抗物が設置されていない場合は、図３に示すように、被処理物１はロータリーキルン１１が回転してもロータリーキルン内壁をわずかに上昇するだけでロータリーキルン回転中心軸の高さに到達する前にロータリーキルン内壁を滑り落ち被処理物の混合攪拌作用は小さく被処理物温度が上昇し軟化することにより被処理物同士が融着し塊状化３１する場合があり、ロータリーキルン外部からロータリーキルン内部の被処理物への熱の伝達が悪化する。このため外熱温度をロータリーキルン耐熱温度限界まで上昇させるか処理速度を低下させる必要が生じる。

本発明においては、図４に示すように、被処理物がロータリーキルン内壁を滑り落ちないように滑り落下防止抵抗物４２を設置することにより、被処理物１はロータリーキルン回転中心軸高さ４１まで持ち上げられ、その後ロータリーキルン回転の水平速度成分４３がロータリーキルン長手方向の外側４３ａから内側４３ｂに変わることにより回転中心軸以上に持ち上げられた被処理物はロータリーキルン底部に向かってロータリーキルン回転中心軸高さ４１より低い被処理物の表面を緩やかに崩れ落ちる。

そして、緩やかとはいえ確実に被処理物が攪拌混合されるので、被処理物の融着や塊状化を生じないうえに、被処理物内の温度偏差が小さくなりロータリーキルン外部からの熱が被処理物に効率よく伝わる。更に被処理物は自由落下することなく傾斜面を緩やかに崩れ落ちるのみであるので、確実に混合攪拌できる上に、被処理物の熱分解回収気体中のダスト濃度をロータリーキルン内被処理物の攪拌性を向上させる前と同程度に抑えることが可能となった。

被処理物がロータリーキルン内壁５１を滑り落ちないようにする滑り落下防止抵抗物の形状は、攪拌板として一般的な平板を使用することができるが、図５に示したように、（Ａ）点状突起物５２、（Ｂ）ピン状突起物５３、（Ｃ）棒や板の直線状突起物５４、（Ｄ）波線棒や溶接ビードの波線状突起物５５や（Ｅ）コルゲート状板突起物５６等の曲線状突起物、等のロータリーキルンと被処理物との間の摩擦力をアップする機能を有するものであれば如何なる形状も使用できる。

ここで、点状突起物５２とはロータリーキルン長手方向（回転中心軸方向）の長さ５７が突起物高さ５８以上であるものであり、ピン状突起物５３とはキルン長手方向長さが突起物高さ５８より小さいものである。点状突起物やピン状突起物のキルン回転軸方向の長さ（高さ）は２００ｍｍ以下が好ましい。また、波線棒やコルゲート状板（板は内壁に対し幅方向に垂直に立てて設置し、波はキルンの長手方向に延びて、キルンの周方向に振幅する）の曲線状突起物のキルン円周上の波高さ５９（波の振幅に相当）はキルン内径の３０％もしくは２００ｍｍのどちらか大きい値以下が好ましく、波ピッチ６０は波高さ５９の５０％以上が好ましい。

よって、特許文献４で記載されているような鋭利な円錐状突起は先端鋭利なため被処理物を切断あるいはすり抜ける作用はあるがキルン内壁を滑り落下する被処理物を滑り落下しないように保持する効果が小さいので好ましくない。

更に、落下防止抵抗物の設置高さ（ロータリーキルン内壁５１の法線方向の高さ、言い換えれば、キルン内壁からロータリーキルン回転中心軸への高さ）は、ロータリーキルン回転中心軸の高さ以上に持ち上げられた被処理物が、ロータリーキルン底部に向かってロータリーキルン回転中心軸より低い被処理物の表面を緩やかに崩れ落ちるのを阻害しないようにロータリーキルン内の被処理物の最大層厚以下とすることが必要で、好ましくは被処理物の最大層厚の半分以下とするのが良い。

ロータリーキルン内への被処理物充填率は、キルン内混合攪拌を確実にするためには通常５％から２０％であるから、内容物層厚はキルン直径の０．１倍から０．２５倍となる。そうすると、落下防止抵抗物の高さはキルン直径の０．２５倍未満が必要である。またその高さは５ｍｍ未満では効果を発揮することは難しい。従って、落下防止抵抗物の高さは、内壁の法線方向の高さにおいて５ｍｍ以上前記ロータリーキルン直径の２５％未満が好ましい。

滑り落下防止抵抗物のロータリーキルン内壁５１への取り付け方法としては、溶接により行うことが好ましい。また、ピン状突起物５３等は溶接強度を確保するためにキルン壁に孔を開けて滑り落下防止抵抗物を貫通しキルン内壁５１に加えて外壁でも溶接することも可能である。更には、取り付け台と本体との２種構造とし土台のみを溶接し本体は溶接、ボルト止め、はめ込み、差し込みとすることも可能である。

この被処理物がロータリーキルン内壁を滑り落ちないようにするために必要な、ロータリーキルン長手方向における滑り落下防止抵抗物の設置範囲は、ロータリーキルン加熱長１３の全長に設置することも可能ではあるが、被処理物は熱分解乾留するとロータリーキルンの混合攪拌作用により残渣中カーボンや灰分が粉化している割合が多くなるので、加熱長１３の入口側から加熱長の９０％以下に抑えることが好ましい。

また、落下防止抵抗物は設置範囲が２０％未満ではその効果を充分発揮できない。設置位置は、被処理物が熱分解乾留すると粉化しやすくなるので、キルン長手方向の被処理物投入口側から加熱長の２０％以上９０％以下設置することが望ましい。但し、連続的に設置する必要はなく途中で途切れる断続的な構造とすることも可能である。

断続的に設置する場合は、滑り落下防止抵抗物のキルン長手方向設置間隔は、密に設置するほうが好ましい。設置間隔上限は滑り落下防止抵抗物のキルン長手方向長さの１０倍もしくは５００ｍｍのどちらか小さいほうとすべきである。設置間隔がキルン長手方向長さの１０倍より長いと滑り落下抵抗物の間で被処理物が自由に滑り落下しキルン内での被処理物の攪拌が不十分となる。設置間隔が狭い場合には設置費用が高くなり経済的に不利ではあるが被処理物攪拌機能上は問題ない。

加熱長１３から外れるキルン１１部分についてはキルン外部から加熱操作していないので滑り落下防止抵抗物を設置する必要はない。特に出口部分については無用の攪拌により回収ガス中のダスト量を増大させることになるので滑り落下防止抵抗物は設置しないことが好ましい。

また、被処理物がロータリーキルン内壁を滑り落ちないようにする滑り落下防止抵抗物はロータリーキルンと被処理物との間の摩擦力をアップする機能を有するものであれば如何なるものも可であるが、図６に示すように、工業的にはロータリーキルン回転軸に平行な平板６１とすることがロータリーキルンの加工が容易で経済的である。

滑り落下防止抵抗物４２のロータリーキルン円周方向取り付け間隔φ７２は、図７に示すように、被処理物がロータリーキルン円周上で滑ることがないようキルン円周に対する処理物の占める扇角度θ７３以下となることが望ましい。被処理物充填率が５％から２０％を考慮すると扇角度θは６０度から１２０度となるので扇角度θは１２０度以下が必要で、設置間隔狭いほうが確実に滑り落下を防止できるため好ましい。但し、被処理物が滑り落下防止抵抗物４２間に入る量を考慮して適宜設定する。

滑り落下防止抵抗物としての平板設置により被処理物の熱分解進行が設置なし時より速くなるので、これに合わせて被処理物のキルン内移動速度を速くするために、滑り落下防止抵抗平板の一部もしくは全部の取り付け角度をキルン傾斜より大きくしたり、処理速度を更に向上させるために被処理物のキルン内移動速度を遅くするために、滑り落下防止抵抗平板の一部もしくは全部の取り付け角度をキルン傾斜より小さくすることも可能である。

平板設置の変更角度はキルン傾斜角度方向を＋として＋５度〜−５度が適当である。キルン傾斜角度は通常０．５度〜５度程度であり、平板の設置角度が＋５度を超えると当初傾斜の２倍以上となりキルン内滞留時間が半分以下と極端に短くなるので本来の熱分解処理が完全には行なえなくなる。また、−５度未満では逆にキルン傾斜角度を完全に打ち消すだけでなくキルン傾斜と逆傾斜を生じることとなり被処理物のキルン内滞留時間が極端に長くなりキルン内の充填率が適正な２０％を大幅に超過する可能性がある。キルン内での被処理物の移動速度はキルン傾斜と被処理物の安息角およびキルン回転数から経験式を求め決定することができる。平板状滑り落下防止抵抗物は傾斜をキルン回転中心軸と平行な角度零度から変更することによりキルン傾斜角度を変更した場合と同じ効果を発揮することができる。図１１に＋２°のケースを示す。

以下、滑り落下防止抵抗物を図８〜１１のように設置した本発明の実施例についてさらに説明する。また、実施例、比較例の結果の一覧を表１に示す。

（実施例１）
実施例１は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として図１０に示した高さ５ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物６１を円周上に１０度毎に配置して、加熱炉入側から加熱長の８０％の範囲でロータリーキルン円筒軸に平行な角度で板状突起物を溶接して設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、６２０℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は３２ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生はなかった。

（実施例２）
実施例２は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として図１０に示した高さ５００ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物６１を円周上４箇所９０度間隔配置にて、加熱炉入側から加熱長の８０％の範囲でロータリーキルン円筒軸に平行な角度で板状突起物を溶接して設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、６００℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は３４ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生はなかった。

（比較例１）
滑り落下防止抵抗物がキルン内壁に設置されていない以外は、実施例１、実施例２と同様の条件で処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための外熱温度は、７００℃であった。また、熱分解ガス中のダスト濃度は３０ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生は散見された。

実施例１、実施例２と比較例１の結果から、本発明では、熱分解に必要な外熱温度を低減させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同レベルに抑制することが可能であり被処理物の融着塊状化にも効果があることが判る。

（比較例２）
比較例２は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として高さ３ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物を円周上に１０度毎に配置して、加熱炉入側から加熱長の８０％の範囲でロータリーキルン円筒軸に平行な角度で板状突起物を溶接して設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、６８０℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は３２ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生は散見された。

実施例１と比較例１、比較例２の結果から、本発明範囲内では、熱分解に必要な外熱温度を低減させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同レベルに抑制することが可能であり被処理物の融着塊状化にも効果があることが判る。

（比較例３）
比較例３は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として高さ７５０ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物を円周上４箇所９０度間隔配置にて、加熱炉入側から加熱長の８０％の範囲でロータリーキルン円筒軸に平行な角度で板状突起物を溶接して設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、６３０℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は１００ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生はなかった。

実施例２と比較例１、比較例３の結果から、本発明範囲内では、熱分解に必要な外熱温度を低減させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同レベルに抑制することが可能であることが判る。

（実施例３）
実施例３は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として図１０に示した高さ５００ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物６１を円周上３箇所１２０度間隔配置にて、加熱炉入側から加熱長の８０％の範囲でロータリーキルン円筒軸に平行な角度で板状突起物を溶接して設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、６００℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は３７ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生はなかった。

（比較例４）
比較例４は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として高さ５００ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物を円周上２箇所１８０度間隔配置にて、加熱炉入側から加熱長の８０％の範囲でロータリーキルン円筒軸に平行な角度で板状突起物を溶接して設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、６９０℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は３２ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生は散見された。

実施例３と比較例４の結果から、本発明範囲内では、熱分解に必要な外熱温度を低減させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同レベルに抑制することが可能であり被処理物の融着塊状化にも効果があることが判る。

（実施例４）
実施例４は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として図１０に示した高さ３００ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物を円周上４箇所９０度間隔配置にて、加熱炉入側から加熱長の２０％の範囲でロータリーキルン円筒軸に平行な角度で板状突起物を溶接して設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、６３０℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は２８ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生はなかった。

（実施例５）
実施例５は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として図１０に示した高さ３００ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物を円周上４箇所９０度間隔配置にて、加熱炉入側から加熱長の９０％の範囲でロータリーキルン円筒軸に平行な角度で板状突起物を溶接して設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、６００℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は３３ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生はなかった。

（比較例５）
比較例５は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として高さ３００ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物を円周上４箇所９０度間隔配置にて、加熱炉入側から加熱長の１５％の範囲でロータリーキルン円筒軸に平行な角度で板状突起物を溶接して設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、７００℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は３２ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生は散見された。

実施例４、実施例５と比較例５の結果から、本発明範囲内では、熱分解に必要な外熱温度を低減させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同レベルに抑制することが可能であり被処理物の融着塊状化にも効果があることが判る。

（比較例６）
比較例６は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として高さ３００ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物を円周上４箇所９０度間隔配置にて、加熱炉入側から加熱長の１００％の範囲でロータリーキルン円筒軸に平行な角度で板状突起物を溶接して設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、６００℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は８０ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生はなかった。

実施例４、実施例５と比較例６の結果から、本発明範囲内では、熱分解に必要な外熱温度を低減させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同レベルに抑制することが可能であることが判る。

（実施例６）
実施例６は、廃タイヤを２軸破砕機で約50mmに前処理で破砕したものを原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として図８に示した直径φ１０ｍｍ、高さ１０ｍｍ、間隔３０ｍｍの点状突起物をキルン内壁に千鳥配置にて、加熱炉入側から加熱長の８０％の範囲で溶接にて設置した場合である。

３ｔ／ｈの廃タイヤを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量を７％とするための加熱炉温度は、６００℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は３２ｇ／Ｎｍ³であり廃タイヤの融着塊状化の発生はなかった。

（実施例７）
実施例７は、市中から発生する一般ゴミを破袋処理のみ実施したものを原料とし、内径１ｍ、加熱長７ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として図９に示したアーク溶接棒による溶接線（溶接線幅約５ｍｍ、溶接線高さ約５ｍｍ、間隔約５０ｍｍの概並行な直線近似溶接線）を、ロータリーキルン回転中心軸に並行に加熱炉入側から加熱長の９０％の範囲で設置した場合である。

２００ｋｇ／ｈの市中一般ゴミを外熱温度７００℃で熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量が約７％の熱分解が得られた。熱分解ガス中のダスト濃度は２９ｇ／Ｎｍ³であり被処理物の融着塊状化はなかった。

（比較例７）
滑り落下防止抵抗物がキルン内壁に設置されていない以外は、実施例７と同様の条件で処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量が約７％とするための処理速度は１５０ｋｇ／ｈであった。また、熱分解ガス中のダスト濃度は３０ｇ／Ｎｍ³であり被処理物の融着塊状化が散見された。

実施例７と比較例２７の結果から、本発明では、熱処理速度を増加させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同じレベルに抑制することが可能であり被処理物の融着塊状化にも効果があることが判る。

（実施例８）
実施例８は、自動車破砕解体屑（ASR＝Automobile Shredder Residue）を原料とし、内径１ｍ、加熱長７ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として図１０に示した高さ１００ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物を円周上４箇所９０度間隔配置にて、加熱炉入側から加熱長の８０％の範囲で溶接にて設置した場合である。

２００ｋｇ／ｈのASRを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量が約７％とするための外熱温度は６００℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は３５ｇ／Ｎｍ³であり被処理物の融着塊状化はなかった。

（比較例８）
滑り落下防止抵抗物がキルン内に設置されていない以外は、実施例８と同様の条件で処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量が約７％とするための外熱温度は、７００℃であった。また、熱分解ガス中のダスト濃度は３０ｇ／Ｎｍ³であり被処理物の融着塊状化が散見された。

実施例８と比較例８の結果から、本発明では、熱分解に必要な外熱温度を低減させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同じレベルに抑制することが可能であり被処理物の融着塊状化にも効果があることが判る。

（比較例９）
比較例９は、自動車破砕解体屑（ASR）を原料とし、内径１ｍ、加熱長７ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として高さ３００ｍｍ、円周配置４箇所９０度間隔配置を加熱炉入側から加熱長の８０％について板状突起物を設置した場合である。

２００ｋｇ／ｈのASRを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量が７％とするための外熱温度は６３０℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は１３５ｇ／Ｎｍ³であり被処理物の融着塊状化はなかった。

実施例８と比較例３８、及び比較例９の結果から、本発明では、熱分解に必要な外熱温度を低減させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同レベルに抑制することが可能であり被処理物の融着塊状化にも効果があることが判る。

（比較例１０）
比較例１０は、自動車破砕解体屑（ASR）を原料とし、内径１ｍ、加熱長７ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として高さ１００ｍｍ、円周配置２箇所１８０度間隔設置を加熱炉入側から加熱長の８０％について板状突起物を設置した場合である。

２００ｋｇ／ｈのASRを処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量が７％とするための外熱温度は６７０℃であった。また、回収した熱分解ガス中のダスト濃度は３３ｇ／Ｎｍ³と僅かな増加に止まり被処理物の融着塊状化が散見された。

実施例８と比較例３８、及び比較例１０の結果から、本発明では、熱分解に必要な外熱温度を低減させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同レベルに抑制することが可能であり被処理物の融着塊状化にも効果があることが判る。

（実施例９）
実施例９は、廃タイヤを2軸破砕機で約50mmに前処理したものを重量比７０％と、一般廃棄物プラスチックを選別破砕後に約５ｍｍに造粒したもの重量比２０％、廃棄木材を破砕機で約５０ｍｍに前処理したもの重量比で１０％の混合物を原料とし、内径３ｍ、加熱長２０ｍの外熱式ロータリーキルンを使用し、滑り落下防止抵抗物として高さ１００ｍｍ、幅２０ｍｍの板状突起物を円周配置４箇所９０度間隔に配置して、加熱炉入側から加熱長の８０％の範囲で、図１１に示すように、ロータリーキルン円筒軸に平行な線から２度傾斜させて、キルン設置基準水平より傾斜を増加させるよう板状突起物を溶接して設置した場合である。

２．５ｔ／ｈの廃タイヤ、一般廃棄物プラスチック、廃棄木材の混合物を処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量が約７％とするための外熱温度は７００℃、ロータリーキルン内部滞留時間は６０ｍｉｎであった。また、熱分解ガス中のダスト濃度は３６ｇ／Ｎｍ³であり被処理物の融着塊状化は発生しなかった。

（比較例１１）
比較例１１は、滑り落下防止抵抗物がキルン内壁に設置されていない以外は、実施例９と同様の条件で処理したところ、熱処理残渣カーボン中の揮発成分重量が約７％とするための外熱温度は７００℃、ロータリーキルン内部滞留時間は９０ｍｉｎであった。また、熱分解ガス中のダスト濃度は３０ｇ／Ｎｍ³であり被処理物の融着塊状化は散見された。

実施例９と比較例１１の結果から、本発明では、熱分解に必要なロータリーキルン滞留時間を低減させつつ、回収した熱分解ガス中のダスト濃度を、滑り落下防止抵抗物を設置しない場合と同じレベルに抑制することが可能であり被処理物の融着塊状化にも効果があることが判る。

本発明に係る外熱式ロータリーキルン設備の概要を示す図である。従来の掻き上げ板設置時のロータリーキルン内被処理物運動を示す図である。滑り落下防止抵抗物を設置しない場合のロータリーキルン内被処理物運動図である。本発明に係る滑り落下防止抵抗物を設置した場合のロータリーキルン内被処理物運動図である。本発明に係る滑り落下防止抵抗物の例を示した図である。本発明に係る滑り落下防止抵抗物に平板を使用した例を示した図である。本発明に係る滑り落下防止抵抗物の円周断面設置間隔の説明図である。実施例６で使用した滑り落下防止抵抗物の配置を示した図である。実施例７で使用した滑り落下防止抵抗物の配置を示した図である。実施例１、２、３、４，５、８で使用した滑り落下防止抵抗物の配置を示した図である。実施例９で使用した滑り落下防止抵抗物の配置を示した図である。

符号の説明

１被処理物
１１ロータリーキルン
１２加熱炉
１３加熱長
１４被処理物投入口
２２掻き上げ板
３１融着塊状化
４１ロータリーキルン回転中心軸高さ
４２滑り落下防止抵抗物
４３ａ水平速度成分（外向き）
４３ｂ水平速度成分（内向き）
５１ロータリーキルン内壁面
５２点状突起物
５３ピン状突起物
５４直線上突起物
５５波線状突起物
５６コルゲート状板状突起物
５７突起物のキルン長手方向長さ
５８突起物の高さ
５９波状突起物のキルン円周方向の波高さ
６０波状突起物の波ピッチ
６１平板
７１被処理物最大層厚
７２落下防止抵抗物設置間隔角度
７３被処理物の占める扇角度

Claims

外熱式ロータリーキルンを用いた高分子化合物を含有する廃棄物の処理装置であって、前記ロータリーキルンの内壁に、滑り落下防止抵抗物を、当該内壁からの法線方向の設置高さにおいて５ｍｍ以上ロータリーキルン直径の２５％未満、且つ、前記ロータリーキルンの長手方向の設置範囲においてロータリーキルン加熱長の２０％以上９０％以下で設置するとともに、前記ロータリーキルンの円周方向の設置間隔において１２０度以下の円周角で設置することを特徴とする外熱式ロータリーキルンを用いた廃棄物処理装置。
前記滑り落下防止抵抗物が平板であって、前記ロータリーキルンの長手方向に連続的又は断続的に設置されていることを特徴とする請求項１記載の外熱式ロータリーキルンを用いた廃棄物処理装置。
前記平板が、前記ロータリーキルンの長手方向に対して−５〜＋５度傾斜して取り付けられていることを特徴とする請求項２記載の外熱式ロータリーキルンを用いた廃棄物処理装置。
前記落下防止抵抗物が、点状突起物、ピン状突起物、棒状突起物、又は曲線状突起物であって、前記ロータリーキルンの長手方向に断続的に設置されていることを特徴とする請求項１記載の外熱式ロータリーキルンを用いた廃棄物処理装置。