JP2007314754A - 排出物の溶融処理プラント - Google Patents

Abstract

【課題】 油化処理において発生する様々なガスを無害化させることに寄与する排出物の溶融処理プラントを提供する。
【解決手段】 排出物(11)を溶融させるための溶融油を蓄えるとともに当該排出物(11)を投入可能な処理空間を備えた内釜(21)およびその内釜(21)を加熱して当該内釜(21)に溜めた溶融油の温度を所定温度に保つための外釜(25)を備えた溶融装置(20)と、脱塩装置(30)と、塩素系ガスを除去した排気ガスを冷却する冷却装置(40)と、その排気ガスから水分および油分を除去する油水回収装置(50)と、回収されなかった未回収ガスを燃焼させるためのガス燃焼炉(60)と、を備える。そのガス燃焼炉(60)には、前記未回収ガスを完全燃焼させるために当該未回収ガスよりも高温に加熱した燃焼補助体(65)を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油化処理が可能な排出物、廃棄物（例えば廃棄プラスチック、発泡スチロールなど）を溶融、油化処理することができるプラントに関する技術である。

従来、プラスチック、発泡スチロールなどの処理は、焼却、埋め立てなどによっていた。焼却処理の場合は、被処理物の多くがプラスチックで占められているため、焼却炉の寿命が短くなる他、ダイオキシン発生を防止しなければならないなど問題がある。
また、薬物処理の場合はその取扱いが危険で、簡単に処理できない。このため、上述の問題点を解決すべく、燃焼技術を高めるための工夫がなされていることが多い。

ダイオキシンの発生を防止するためには、完全燃焼による処理が好ましい。したがって、「プラント×完全燃焼」というキーワードによって特許文献を検索したところ、３８件がヒットした。その中から、特許文献１に記載されるような技術を抽出した。
この技術によれば、ダイオキシン前駆体の分解および完全燃焼を実行させるとともに、間欠運転に伴う焼却処分低温燃焼時の不完全燃焼を鉄化合物触媒によって抑制するものである。

特開平１１−２６７５０７号公報

しかしながら、上記の技術は、その特許明細書中に記載されているように、「機械化バッチ炉または准連続炉等の間欠運転型焼却炉においてゴミを完全燃焼させるための技術」である。
一方、本発明者は、油化処理を前提としているので、「油化×プラント×完全燃焼」というキーワードによって特許文献を検索したところ、１件もヒットしなかった。
また、廃ゴム等の油分乾留装置についても検索し、特開2000−290661号などを検討したが、本願発明に関連する技術は発見できなかった。

本発明が解決しようとする課題は、油化処理において発生する様々なガスを無害化させることに寄与する技術を提供することにある。
ここで、請求項１から請求項７に記載の発明の目的は、油化処理において発生する様々なガスを無害化させることに寄与する排出物の溶融処理プラントを提供することにある。

（請求項１）
請求項１に記載の発明は、油化が可能な所定の排出物(11)を溶融処理するための処理プラントに係る。
すなわち、前記排出物(11)を溶融させるための溶融油を蓄えるとともに当該排出物(11)を投入可能な処理空間を備えた内釜(21)およびその内釜(21)を加熱して当該内釜(21)に溜めた溶融油の温度を所定温度に保つための外釜(25)を備えた溶融装置(20)と、 その溶融装置(20)から排出される塩素系ガスを除去するための脱塩装置(30)と、 その脱塩装置(30)にて塩素系ガスを除去した排気ガスを冷却する冷却装置(40)と、 その冷却装置(40)にて冷却された排気ガスから水分および油分を除去する油水回収装置(50)と、 その油水回収装置(50)にて回収されなかった未回収ガスを燃焼させるためのガス燃焼炉(60)と、を備える。
そして、そのガス燃焼炉(60)には、前記未回収ガスを完全燃焼させるために当該未回収ガスよりも高温に加熱した燃焼補助体を備えたことを特徴とする排出物の溶融処理プラントである。

（用語説明）
「燃焼補助体」とは、未回収ガスを無害化するために完全燃焼させるための補助材である。未回収ガスに触れる面積を増やすため、たとえばメッシュ構造をなす板材や筒体としている。また、材質は、未回収ガスよりも高温（例えば摂氏９００度以上１２００度以下）に熱することができる、たとえばステンレス鋼である。

（作用）
請求項１記載の発明では、以下のような作用をなす。
まず、外釜(25)からの加熱によって内釜(21)における溶融油を加熱する。そして、排出物を内釜(21)に投入する。すると、溶融装置(20)によって排出物が溶融され、油化が開始されるので、内釜(21)内で油化した油を回収する。
溶融装置(20)から排出される塩素系ガスを脱塩装置(30)が除去し、その脱塩装置(30)にて塩素系ガスを除去した排気ガスを冷却装置(40)が冷却する。そして、冷却された排気ガスから油水回収装置(50)が水分および油分を除去する。
その油水回収装置(50)にて回収されなかった未回収ガスは、ガス燃焼炉(60)において、未回収ガスの燃焼温度よりも高い温度となるように加熱された燃焼補助体を介して完全燃焼し、無害化される。

（請求項２）
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排出物の溶融処理プラントを限定したものである。
すなわち、前記内釜(21)は、その底部から上部に向かって立ち上がる上げ底部(21a)を備え、 前記外釜(25)には、その上げ底部(21a)を形成するための凹部に対して熱エネルギを加える上げ底加熱部を備える。
前記上げ底部(21a)は、内釜(21)における側面からの距離が遠い内部空間をえぐるように位置させたことを特徴とする。

（作用）
外釜(25)の上げ底加熱部が内釜(21)の上げ底部(21a)を加熱すると、上げ底部(21a)は内釜(21)における側面からの距離が遠い内部空間をえぐるように位置しているので、内釜(21)の内部空間が均等に加熱され、溶融油の部分的な温度低下を抑制することに寄与する。

（請求項３）
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の排出物の溶融処理プラントを限定したものである。
すなわち、前記内釜(21)には、底面に沈殿する残渣と、その残渣から分離させるべき固形物とを分離するための蜘蛛の巣状をなす固形物分離フィルタ(26)を備えたことを特徴とする。

（作用）
蜘蛛の巣状をなす固形物分離フィルタ(26)が、内釜(21)に設けられているので、油化されなかった金属などの固形物が固形物分離フィルタ(26)にて、油化された油から分離できる。この固形物分離フィルタ(26)がないと、固形物に粘度の高い油などが付着し、それを除去する作業に手間が掛かっていた。

（請求項４）
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の排出物の溶融処理プラントを限定したものである。
すなわち前記内釜(21)には、その内部空間を形成する内面に沿って上部から下部側に移動可能な内蓋(21b)と、 その内蓋(21b)を上下動させるための内蓋上下動機構(21c)と、を備えたことを特徴とする。

「内蓋上下動機構(21c)」とは、内蓋(21b)を必要に応じて上下動させることができる機構である。たとえば、リンク機構、ラックアンドピニオン、チェーン式などがある。

（作用）
排出物には空気が多く含まれているので溶融油に対して浮いてしまう。そのため、排出物の溶融が進まず、多くの排出物を投入することができない場合がある。そのため、内蓋(21b)およびその内蓋(21b)を上下動させるための内蓋上下動機構(21c)によって、投入した排出物を押し下げ、排出物の溶融を促進させる。その結果、早く多くの排出物を投入することができるようになる。

（請求項５）
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の排出物の溶融処理プラントを限定したものである。
すなわち、すなわち、前記燃焼補助体(65)は、摂氏９００度以上１２００度以下に加熱されて内蔵されていることを特徴とする。

（作用）
ガス燃焼炉(60)に燃焼補助体(65)を内蔵する。この燃焼補助体(65)によって急激に温度上昇した未回収ガスは、不完全燃焼することなく燃焼する。燃焼温度は、１２００度に近いほど望ましいが、それ以上であるとプラントの他の機器に対する負担が増加するからである。摂氏９００度以上としたのは、この温度以下では完全燃焼が困難だからである。

（請求項６）
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の排出物の溶融処理プラントを限定したものである。
すなわち、前記溶融装置(20)における前記内釜(21)と前記外釜(25)との間には、外釜(25)による燃焼ガスを排気させるための排気隙間(29)と、その排気隙間(29)から外釜(25)の外に連通する煙突(28)とを備える。 その煙突(28)の直下には、前記排気隙間(29)を上下に仕切る仕切りフランジ(27)を備え、 その仕切りフランジ(27)には、排気隙間(29)の上下を連通させる貫通孔(27a)を備えるとともに、 その貫通孔(27a)は、煙突(28)から遠い位置には近い位置よりも連通量が多くなるように形成する。
貫通孔(27a)について、煙突(28)から遠い位置には近い位置よりも連通量が多くなるように形成する手段としては、例えば、煙突(28)から遠い位置における貫通孔(27a)の大きさや密度を増やす。

（作用）
従来の溶融装置(20)においても内釜(21)と外釜(25)とを備えるものが存在するが、排気隙間(29)は均等にしている。すなわち、外釜(25)の内側において、内釜(21)は中央に位置させている。 煙突(28)は、排気すべき燃焼ガスを外釜(25)の外へ出す役割があるが、その場所は煙突(28)の役割上、一カ所である。一カ所にのみ煙突(28)を備え、排気隙間(29)が均等であると、煙突(28)に遠い位置において不完全燃焼が起きやすいことが把握された。
そこで、請求項６に記載したような構成とすると、内釜(21)において煙突(28)からの距離に応じた不完全燃焼が減少した。従来の構成では、煙突(28)に近い排気隙間(29)ほど通気量が多くなり、請求項６に記載した構成では排気隙間(29)における通気量が均等化されることが要因と考えられる。

（請求項７）
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の排出物の溶融処理プラントを限定したものである。
すなわち、前記脱塩装置(30)は、塩素系ガスを無害化するための筒状をなす脱塩部(31)と、その脱塩部(31)の下部へ連続させたロート状のワックス回収部(32)とを備え、 前記脱塩部(31)は、摂氏４００度以上としたことを特徴とする。

「脱塩装置(30)」とは、溶融装置(20)から発生するガスの中から塩素系ガスを消石灰などに反応させて無害化する装置である。
溶融装置(20)から発生するガスには、気化した油が含まれており、冷却装置(40)にて冷却されて油水回収装置(50)にて回収される。回収される油としては、重油類の他、ワックス油が含まれる。しかし、脱塩装置における脱塩工程においても、ワックス油が分離する場合があることが判明した。そこで、請求項７に記載するような構成を採用することで、脱塩工程において積極的にワックス油を回収可能としたものである。
脱塩部(31)を摂氏４００度以上とするため、たとえば、前記溶融装置(20)の排熱を、煙突を介するなどして利用する。

（作用）
脱塩部(31)においては、溶融装置(20)から発生するガスの中から塩素系ガスが摂氏４００度以上にて化学反応することで無害化される。脱塩部(31)の下方に位置するワックス回収部(32)は、部分的あるいは全体的に前記の化学反応よりも低い温度となり、例えば摂氏２４０度以下の箇所ができる。そのため、ワックス油がロート状をなしたワックス回収部(32)において回収できることとなる。

請求項１から請求項７に記載の発明によれば、油化処理において発生する様々なガスを無害化させることに寄与する排出物の溶融処理プラントを提供することができた。

以下、図１から図８を参照させながら、本願発明の実施形態について説明する。
図１では、本実施形態に係るプラントにおける処理手順をブロック図にて示している。

フォークリフトなどの輸送手段を用いて、排出物１１を保管場所１０から溶融装置２０における内釜２１に投入する。内釜２１には、予め排出物１１を溶融させるための溶融油を蓄えている。
排出物１１としては、油化処理が可能な排出物、廃棄物であり、一般の廃棄プラスチック、廃棄発泡スチロール、ＦＲＰなどである。本実施形態では、医療現場で出る医療排出物を排出物１１として選択し、必要に応じてその排出物１１に特有な点を説明する。

「溶融油」とは、排出物の液相のものよりも比重が軽く、且つ、その引火点及び発火点が当該プラスチックの融解点よりも高い油である。本実施形態では、大豆油を採用した。因みに、大豆油と同様の不乾性植物油であるオリーブ油は、比重０．９１、引火点２２５℃、発火点３４３℃である。一方、処理対象の一つであるポリスチロールの融解点は１６０〜１８０℃、比重は１．０〜１．３であって、いずれも上記の要件を満たしている。
本実施形態では、溶融油として、約３０００リットルを内釜２１に蓄えることとしている。

図２に示すように、排出物１１が投入された内釜２１は、蓋２２が固定されて外釜２５に納められて加熱される。
内釜２１には、その底部から上部に向かって立ち上がる上げ底部２１ａを備える。また、外釜２５には、その上げ底部２１ａを形成するための凹部に対して熱エネルギを加える上げ底加熱部（図示を省略）を備える。
前記上げ底部２１ａは、内釜２１における側面からの距離が遠い内部空間をえぐるように位置させている。このため、内釜２１の内部空間が均等に加熱され、溶融油の部分的な温度低下を抑制することに寄与する。

排出物１１についての溶融が進行すると、油化されない金属等が内釜２１の底部に落ちる。図３に示すように内釜２１の内部空間の下部には、蜘蛛の巣状をなす固形物分離フィルタ２６が備えられている。そのため、底面に沈殿する残渣と、その残渣から分離させるべき固形物とを分離することができる。
なお、固形物分離フィルタ２６の下に落ちた不純物は、後に一次破砕機によって破砕した後、破砕選別機７０にて炭素と金属とに選別し、リサイクル資源として活用する。

油化処理が進むと、内釜２１の蓋部２２からはガスが発生する。そのガスは、まず脱塩装置３０にて塩素を分離し、塩化化合物として土壌改良材などに活用する。

脱塩装置３０を通過させて塩素系ガスを除去した排気ガスは、冷却装置４０によって冷却する。
この冷却装置４０は、一次冷却器４３と、その一次冷却器４３にて冷却された排気ガスを更に冷却する二次冷却器４４と、前記一次冷却器４３および二次冷却器４４に対して冷却水を循環させるポンプ４２と、その冷却水を貯留する冷却水タンク４１とを備えている

冷却装置４０にて冷却された排気ガスは、油水回収装置５０によって水分および油分が除去される。その油水回収装置５０は、冷却されることによって液化した油分も水分も混じり合った液体を貯留する油水回収タンク５１、その油水回収タンク５１に回収された油分および水分から細かな固形物などを取り除く濾過器５２、その濾過器５２によって濾過された液体を貯留する油水分離タンク５３、その油水分離タンク５３に貯留された液体から油分を分離する油水分離機５５、その油水分離機５５に油水分離タンク５３の液体を送るポンプ５４、油分を生成する製油及び燃料タンク５６を備えている。

冷却装置４０にて液化されなかった未回収ガスは、安全器６１を通過させた後に過剰ガス燃焼炉６０にて燃焼させる。
図６に示すように、この過剰ガス燃焼炉６０の内部には、ステンレス鋼で作成されたメッシュ状板材である燃焼補助体６５が摂氏９００度以上１２００度以下に加熱されて内蔵されている。１２００度に近いほど望ましいが、それ以上であるとプラントの他の機器に対する負担が増加する。摂氏９００度以上としたのは、バーナー温度が摂氏９００度程度だからである。
この燃焼補助体６５によって急激に温度上昇した未回収ガスは、不完全燃焼することなく燃焼する。
なお、過剰ガス燃焼炉６０は、約１５００キログラムの排出物を処理する際に発生する過剰ガスによっても、不完全燃焼が生じないことが確かめられた。

燃焼が終了したら冷却水タンク６２によって冷却され、本プラントでの処理を終了する。
製油及び燃料タンク５６に溜められた油は、精製して用途毎に分離する。例えば、重油として分離回収されたら、前記外釜２５にて燃料として使用することができる。

さて、排出物１１を保管場所１０から溶融装置２０における内釜２１に投入する工程を合理化するため、内釜２１をトラックに搭載して輸送することも可能である。
油化処理用の油を加熱して内釜２１に入れ、保温しながら輸送すれば、油化処理の前処理が可能となるとともに、排出物１１に含まれている空気を抜くことができるので、減容が可能となり、輸送を合理化することができるのである。

図７に基づいて、脱塩装置３０について説明する。
この脱塩装置は、二機の脱塩処理タンクを、処理ガス排出パイプ３４にて連結し、溶融装置２０から発生した乾留ガスに対して二度の脱塩処理を実行することで完全に近い脱塩を行わせ、冷却装置４０に送り込もうというものである。
それぞれの脱塩処理タンクは、上方に向かってやや拡開した筒状の脱塩部３１と、その脱塩部３１の下部に連続させた漏斗状のワックス回収部３２とを備えている。

脱塩処理は、消石灰にて行う。図示は省略するが、脱塩部３１には、多数の消石灰を棚状に配置し、ワックス回収部３２との境目には、固形物のフィルタ作用をするための網を備えている。また、その網の上には、セラミックボールを配置している。溶融装置２０から発生した乾留ガスを摂氏４００度以上（摂氏５００度以下）に保つため、溶融装置２０からの廃熱も利用している。

乾留ガスは、脱塩部３１の下部においても摂氏２４０度以上に保たれているが、不純物の多いワックス油が、ワックス回収部３２に溜まり始める。そして、前記の網にて固形物が除去されたワックス油がワックス回収部３２にて回収される。
なお、回収されたワックスは、摂氏３０度以下で固化するので、固化する前にワックス回収部３２の外へ、バルブを介して取り出すようにしている。

図８には、溶融装置２０における内釜２１と外釜２５との関係を示す。前記溶融装置２０における内釜２１と外釜２５との間には、外釜２５による燃焼ガスを排気させるための排気隙間２９と、その排気隙間２９から外釜２５の外に連通する煙突２８とが備えられている。また、煙突２８の直下には、排気隙間２９を上下に仕切る仕切りフランジ２７を備えている。

図８（Ｂ）に示す仕切りフランジ２７には、排気隙間２９の上下を連通させる貫通孔２７ａを均等に位置させている。一方、図８（Ｄ）に示す仕切りフランジ２７は、煙突２８から遠い位置の貫通孔２７ａの密度を増やしている。このことにより、煙突２８から遠い位置の排気隙間２９が、近い位置よりも連通量が多くなる。このため、図８（Ａ）および（Ｂ）に示す構成よりも、図８（Ｃ）および（Ｄ）に示す構成のほうが、内釜２１に対する燃焼具合が均一化され、不完全燃焼を減少させることができる。

なお、図示は省略するが、内釜２１における不完全燃焼を減少させるための、溶融装置２０における内釜２１と外釜２５との関係として、以下のように構成することもできる。
すなわち、煙突２８から遠い位置における排気隙間２９を、煙突２８から近い位置における排気隙間２９よりも大きくなるように、外釜２５に対する内釜２１の位置を決定するのである。このようにすれば、煙突２８から遠い位置の排気隙間２９が、近い位置よりも連通量が多くなり、内釜２１における不完全燃焼を減少させることができる。

また、煙突２８から遠い位置の貫通孔２７ａの密度を増やすのではなく、均一の大きさの貫通孔２７ａを等間隔に配置しつつ、図示を省略するが、各貫通孔２７ａにシャッターを設ける。そして、そのシャッターをやや閉じることによって実質的な貫通孔２７ａの大きさを調整したり、シャッターを完全に閉じた貫通孔２７ａをいくつか設けることによって実質的な貫通孔２７ａの密度を調整したりすることによって、実現することもできる。

本願発明は、油化処理可能な廃棄物の運送業、油化処理などのリサイクル業、医療排出物の処理業などにおいて用いることができる。

本実施形態に係るプラントの概略的ブロック図である。 本プラントにおける主要部のひとつを示す断面図である。 本プラントにおける主要部のひとつを示す平面図である。 本プラントにおける過剰ガス燃焼炉を示す断面図である。 本プラントにおける過剰ガス燃焼炉を示す平面図である。 過剰ガス燃焼炉に内蔵された燃焼補助体を示す平面図である。 脱塩装置の詳細図である。 溶融装置における内釜と外釜との関係を示す図である。

符号の説明

１０ 排出物の保管場所 １１ 排出物
２０ 溶融装置
２１ 内釜 ２１ａ 上げ底部
２１ｂ 内蓋 ２１ｃ リンク機構
２２ 外蓋
２５ 外釜 ２６ 固形物分離フィルタ
２７ 仕切りフランジ ２７ａ 貫通孔
２８ 煙突 ２９ 排気隙間
３０ 脱塩装置 ３１ 脱塩部
３２ ワックス回収部 ３３ 連結路
３４ 処理ガス排出パイプ
４０ 冷却装置 ４１ 冷却水タンク
４２ ポンプ ４３ 一次冷却器
４４ 二次冷却器
５０ 油水分離装置 ５１ 油水回収タンク
５２ 濾過器 ５３ 油水分離タンク
５４ 油水分離器 ５５ ポンプ
５６ 製油および燃料タンク
６０ ガス燃焼炉 ６１ 安全器
６２ 冷却水タンク
６５ 過剰ガス燃焼炉
７０ 破砕選別機

Claims (7)

1. 油化が可能な所定の排出物を溶融処理するための処理プラントであって、
   前記排出物を溶融させるための溶融油を蓄えるとともに当該排出物を投入可能な処理空間を備えた内釜およびその内釜を加熱して当該内釜に溜めた溶融油の温度を所定温度に保つための外釜を備えた溶融装置と、
   その溶融装置から排出される塩素系ガスを除去するための脱塩装置と、
   その脱塩装置にて塩素系ガスを除去した排気ガスを冷却する冷却装置と、
   その冷却装置にて冷却された排気ガスから水分および油分を除去する油水回収装置と、
   その油水回収装置にて回収されなかった未回収ガスを燃焼させるためのガス燃焼炉と、を備え、
   そのガス燃焼炉には、前記未回収ガスを完全燃焼させるために当該未回収ガスの燃焼温度よりも高温に加熱した燃焼補助体を備えたことを特徴とする排出物の溶融処理プラント。
2. 前記内釜は、その底部から上部に向かって立ち上がる上げ底部を備え、
   前記外釜には、その上げ底部を形成するための凹部に対して熱エネルギを加える上げ底加熱部を備え、
   前記上げ底部は、内釜における側面からの距離が遠い内部空間をえぐるように位置させたことを特徴とする請求項１に記載の排出物の溶融処理プラント。
3. 前記内釜には、底面に沈殿する残渣と、その残渣から分離させるべき固形物とを分離するための蜘蛛の巣状をなす固形物分離フィルタを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の排出物の溶融処理プラント。
4. 前記内釜には、その内部空間を形成する内面に沿って上部から下部側に移動可能な内蓋と、
   その内蓋を上下動させるための内蓋上下動機構と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の排出物の溶融処理プラント。
5. 前記燃焼補助体は、摂氏９００度以上１２００度以下に加熱されて内蔵されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の排出物の溶融処理プラント。
6. 前記溶融装置における前記内釜と前記外釜との間には、外釜による燃焼ガスを排気させるための排気隙間と、その排気隙間から外釜の外に連通する煙突とを備え、
   その煙突の直下には、前記排気隙間を上下に仕切る仕切りフランジを備え、
   その仕切りフランジには、排気隙間の上下を連通させる貫通孔を備えるとともに、
   その貫通孔は、煙突から遠い位置には近い位置よりも連通量が多くなるように形成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の排出物の溶融処理プラント。
7. 前記脱塩装置は、塩素系ガスを無害化するための筒状をなす脱塩部と、その脱塩部の下部へ連続させたロート状のワックス回収部とを備え、
   前記脱塩部は、摂氏４００度以上としたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の排出物の溶融処理プラント。

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