JP2011033333A - 誘導加熱式乾留炉 - Google Patents

Abstract

【課題】被乾留物より発生した可燃性ガスを爆発燃焼させることなく乾留処理を連続的に行い、１バッチにかかる時間を短縮して処理能力を向上させるとともに、排出された被乾留物の温度を短時間にかつ一様に下げるようにする。
【解決手段】不活性ガス雰囲気の炉本体１内で被乾留物７を収容した乾留槽２を誘導加熱して被乾留物７を乾留処理し、処理後の被乾留物を炉本体１の下部から排出する誘導加熱式乾留炉において、炉本体１の下部に密閉構造の排出室１２及びコンベヤダクト１３を接続し、コンベヤダクト１３内にコンベヤ１７を設置するとともに、排出室２及びコンベヤダクト１３を不活性ガス置換する手段を設け、排出室１２を窒素置換した後、炉本体１の底蓋６を開いて乾留処理が終了した被乾留物７をコンベヤ１７上に排出するようにする。さらに、前記コンベヤダクト内のコンベヤ上の被乾留物に冷却水を噴霧する手段１９を設け、被乾留物７を冷却水により冷却する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、塗料、樹脂などの高分子化合物を含む廃棄物、特に使用済み飲料缶など
の金属系廃棄物を誘導加熱により乾留処理するバッチ処理方式の誘導加熱式乾留炉に関す
る。

バッチ処理方式の誘導加熱式乾留炉については、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているが、図４にこの種の乾留炉の従来構成を改めて示す。図４において、不活性ガス雰囲気を形成する閉塞された円筒状の炉本体１内に、磁性材（鉄）からなる円筒状の乾留槽２が設置され、炉本体１の外側に加熱コイル３が配置されている。加熱コイル３は励磁電源４により励磁され、乾留槽２を誘導加熱する。耐熱断熱材からなる炉本体１は上蓋５及び底蓋６を備え、上蓋５には乾留槽２に被乾留物７を投入するための投入ホッパ８がシュータ９を介して接続され、底蓋６の下方には乾留槽２から排出された被乾留物７を受け入れる排出トレイ１０が設置されている。炉内は図示しない不活性ガスタンクから導入される不活性ガス（窒素）で置換されることにより酸素が遮断され、炉内で生じた乾留ガスは図示しない排ガス処理設備に排出されるようになっている。

図４の乾留炉を運転するには、図示しないコンベアで投入ホッパ８に被乾留物７をいったん貯留し、炉本体１及び投入ホッパ８を不活性ガス置換する。炉本体１及び投入ホッパ８の内部の酸素濃度が所定値、例えば３％以下に到達したら、投入ホッパ８から被乾留物７を乾留槽２内に投入し、加熱コイル３に通電して乾留槽２を誘導加熱する。乾留槽２内に投入された被乾留物７は、底蓋６上に取り付けられた炉底いた１１により下支えされる。被乾留物７は乾留槽２からの輻射や熱伝導よって加熱され、所定の温度まで到達した後、その温度で一定時間保持されることで乾留処理が行われる。被乾留物７の加熱により高分子化合物（例えば飲料缶の塗料）が熱分解され、可燃性の乾留ガスが発生するが、この乾留ガスは排ガス処理設備に送られて処理される。

乾留処理後の被乾留物７は底蓋６を開いて排出トレイ１０に排出し、所定温度まで冷却した後、取り出して次工程へと送る。一方、炉本体１は底蓋６を閉め、次の乾留処理のために内部を不活性ガス置換する。炉本体１内の不活性ガス置換が完了したら、予め被乾留物７を貯留し、不活性ガス置換した投入ホッパ８から乾留槽２内に被乾留物７を投入し、次の乾留処理を開始する。

特開平１０−４３７１４号公報 特開２０００−２３９００９号公報

上記したような従来の乾留炉は、以下の問題が挙げられる。
(1) 乾留処理後の被乾留物を排出するために底蓋を開くと外気が炉内に侵入し、炉内の酸素濃度が上昇する。ところが、連続処理において、一度乾留処理を終えた乾留槽は高温になっているため、そのままで再び被乾留物を炉内に投入すると、乾留槽からの熱を受けて被乾留物の温度が上昇し、含まれる高分子化合物が分解して燃焼や爆発を引き起こす危険性がある。そこで、被乾留物を投入する前に炉内の酸素濃度が所定値に低下するまで不活性ガス置換しているが、これに要する時間によって連続処理の効率が低下している。
(2) 乾留処理が終了した被乾留物は炉外の排出トレイに取り出す際、高温のまま外気に触れてしまうため、飲料缶などの被乾留物は金属が酸化し、後工程での金属の回収率及び純度が低下する。なお、引用文献２に記載された発明においては、加熱分解炉内で乾留処理した後の被乾留物（炭素素材）を閉鎖密閉構造の冷却部に搬入して冷却しているが、加熱分解炉からの搬出時に被乾留物が高温のまま外気に触れてしまう点では変わりはない。
(3) 排出トレイに排出した被乾留物を冷却する場合、被乾留物の温度を下げるために多大の時間を要している。引用文献２に記載された発明においては、被乾留物をコンテナに収納して冷却部に搬入し、コンテナ内の被乾留物に冷却水を噴霧して被乾留物を冷却しているが、冷却されるのはコンテナ内の上部に位置する被乾留物だけなので気化せずに残る噴霧水が生じ、コンテナ内の下部の被乾留物まで一様に冷却することは困難である。

この発明は、上記問題を解決するためになされたもので、被乾留物を炉外に取り出す際の炉内への外気の侵入を防止し、連続処理時における炉内の不活性ガス置換を不要として、１バッチにかかる処理時間の短縮を図るとともに、乾留処理された被乾留物の酸化を防止して金属の回収率及び純度の向上を図り、更に排出された被乾留物の温度を短時間にかつ一様に下げることを課題とするものである。

上記課題を解決するために、この発明は、不活性ガス雰囲気を形成する炉本体内に被乾留物を収容する乾留槽が設置され、前記炉本体の外側に設置された加熱コイルで前記乾留槽を誘導加熱することにより、この乾留槽内の前記被乾留物を乾留処理するとともに、乾留処理後の前記被乾留物を前記炉本体の下部から排出する誘導加熱式乾留炉において、
前記炉本体の下部に気密に接続された密閉構造の排出室と、この排出室に一端が接続され他端に開閉可能な仕切り蓋を有する密閉構造のコンベヤダクトとを設け、前記炉本体の内部を不活性ガスで置換する手段と、前記炉本体とは別に前記排出室及びコンベヤダクトの内部を不活性ガスで置換する手段とを設け、さらに、前記炉本体の下部に、前記排出室及びコンベヤダクト内部が不活性ガスで置換された後に前記炉本体から乾溜処理された前記被乾溜物を前記排出室に排出するための開閉可能な底蓋を設けるととともに、前記コンベヤダクト内に前記排出室に排出された前記乾溜処理された被乾溜物を搬送するコンベヤを設けるとともに前記コンベヤダクト内のコンベヤ上の被乾留物に冷却水を噴霧する手段を設けたものである（請求項１）。

請求項１の発明によれば、これにより、被乾留物は冷却水の蒸発熱により冷却されるが、その場合、コンベヤ上の被乾留物は一定量が等速で搬送されるため、冷却水を被乾留物に均等に噴霧し、噴霧水を確実に気化させて被乾留物を一様に冷却すること可能になる。
前記冷却水を噴霧する手段は、前記コンベヤの流れに沿って複数箇所に設けることが可能である（請求項２）。

請求項１の発明において、前記コンベヤダクト内の雰囲気温度を測定する温度センサを設け、この温度センサで測定した前記雰囲気温度に応じて冷却水の噴霧量を制御するようにするとよい（請求項３）。密閉されたコンベヤダクト内で雰囲気温度を測定することにより、コンベヤ上の被乾留物の冷却状態を的確に把握することができる。その場合、冷却水を間欠的に噴霧するとともに、前記雰囲気温度に応じて噴霧時間を制御するようにすることができる（請求項４）。

また、請求項１の発明において、前記コンベヤダクト内の雰囲気温度を測定する温度センサを設け、この温度センサで測定した前記雰囲気温度に応じて前記コンベヤの速度を制御するようにしてもよい（請求項５）。

この発明によれば、炉本体の下部に密閉構造の排出室とコンベヤダクトとを設け、不活性ガス置換した排出室に乾留処理後の被乾留物を排出することにより、炉本体から被乾留物を排出する際に炉内の酸素濃度が上昇することがなくなり、炉内を不活性ガス置換することなく直ちに次処理の被乾留物を投入できるので、連続処理効率が向上する。

また、排出室内は低酸素濃度になっているので、高温で排出された被乾留物が燃焼する危険がなく、特に飲料缶など金属を含む被乾留物の酸化がなくなる結果、後工程で回収する金属の回収効率及び品質が向上する。

更に、密閉されたコンベヤダクト内でコンベヤ上の被乾留物に冷却水を噴霧することにより、被乾留物を短時間で一様に冷却し、次工程との間で生じる冷却待ち時間を解消することが可能になる。

この発明の実施の形態を示す乾留炉の縦断面図である。 図１の乾留炉におけるコンベヤダクトの要部拡大図で、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図である。 冷却水のスプレーノズルを２箇所に設けた場合のコンベヤダクトの縦断面図である。 従来例を示す乾留炉の縦断面図である。

図１はこの発明の実施の形態を示す乾留炉の縦断面図、図２（Ａ）は図１におけるコンベヤダクトの要部拡大横断面図、図２（Ｂ）は同じく縦断面図である。なお、従来例と対応する部分には同一の符号を用いるものとする。図１及び図２において、図４の従来構成との主たる相違は、炉本体１の下部に密閉構造の排出室１２が気密に接続され、この排出室１２には密閉構造のコンベヤダクト１３の一端が接続されている点である。コンベヤダクト１３の他端には矢印方向に開閉可能な仕切り蓋１４が水平に設けられ、また開閉可能な底蓋１５を有する密閉構造の排出トレイ１６が気密に接続されている。排出室１２は、鋼板で囲うことにより構成されている。また、コンベヤダクト１３は鋼板により、図２（Ａ）に示すように、横断面方形のトンネル状に構成されている。

コンベヤダクト１３内にはコンベヤ１７が設置され、その一端は炉本体１の真下に位置し、他端は排出トレイ１６の上方に達している。コンベヤ１７としては図示の場合、エプロンコンベヤが用いられている。エプロンコンベヤは公知の通り、図示しないモータで駆動される２本のローラチェーンの間に、鋼製のエプロンが鎧戸式に連続して取り付けられ、エプロンの継ぎ目で折れ曲がるものである。コンベヤ１７は、エプロンコンベヤに限らず、高温の被乾留物７を一方向に搬送できるものであれば、スチールベルトコンベヤ、金網ベルトコンベヤ等の種々のものが使用可能である。炉本体１の底蓋６とコンベヤ１７との間には排出ホッパ１８が設置されている。コンベヤダクト１３内の上部には、コンベヤ１７上の被乾留物７に冷却水を噴霧するスプレーノズル１９が設置され、またコンベヤ１７の搬送面の近傍には、コンベヤダクト１３内の雰囲気温度を計測する温度センサ２０が設置されている。

一方、図１において、投入ホッパ８、炉本体１並びに排出室１２及びコンベヤダクト１３には不活性ガスタンク２１から不活性ガス（窒素ガス）が開閉バルブ２２〜２４を介してそれぞれ供給され、また投入ホッパ８、炉本体１並びに排出室１２及びコンベヤダクト１３内のガスは開閉バルブ２５〜２７を介して排ガス処理設備２８に排出されるようになっている。図示しないが炉本体１、投入ホッパ８及び排出室１２には、内部の酸素濃度を検出する酸素濃度計がそれぞれ設置されている。その他の構成は、図４の従来構成と実質的に同じである。

図１において、被乾留物として例えば使用済み飲料缶を乾留処理する工程は次の通りである。図示しないコンベアから投入ホッパ８に所定量の被乾留物７を貯留したら、図示しない上蓋を閉めて投入ホッパ８を密閉状態とする。次に、開閉バルブ２２を制御して窒素ガスタンク２１から窒素ガスを投入ホッパ８内へ供給する。窒素供給中は酸素濃度計により投入ホッパ８内の酸素濃度を管理し、酸素濃度が所定濃度の例えば３％以下（炉内のガス成分を基に算出した燃焼限界上限値における酸素濃度の４倍希釈値を満足する値）になるまで窒素置換を行う。また、投入ホッパ８から排出されるガス（投入ホッパ内の空気及び窒素）は開閉バルブ２５を制御して排出ガス処理設備２８に排出する。このとき、炉本体１内も開閉バルブ２３,２６を制御して同様に窒素置換する。

炉本体１内の酸素濃度が３％以下になった時点で、投入ホッパ８の図示しない底蓋を開き、被乾留物７を乾留槽２に投入する。次いで、乾留槽２を加熱コイル３により誘導加熱し、被乾留物７が所定の温度、例えば５５０℃まで到達した後、一定時間保持して乾留処理を行う。被乾留物７の乾留が終了するまでの間に、仕切り蓋１４を閉じて開閉バルブ２４を制御し、窒素ガスを排出室１２及びコンベヤダクト１３に供給して、酸素濃度が３％以下になるまで窒素置換を行う。窒素供給中は酸素濃度計により酸素濃度を管理する。排出されるガス（排出室１２及びコンベヤダクト１３内の空気及び窒素）は、開閉バルブ２７を制御して排ガス処理設備２８に排出する。

乾留が終了した被乾留物７は、図１に破線で示すように底蓋６を開いて排出ホッパ１８へ排出する。底蓋６は、ヒンジを支点に両開きする。排出室１２及びコンベヤダクト１３は窒素置換されているため、底蓋６を開いても炉本体１に空気が侵入して酸素濃度が上昇することはない。また、高温の被乾留物７を排出しても排出室１２内で金属が酸化されることもない。排出された被乾留物７は排出ホッパ１８に貯溜され、コンベヤ１７の上面で下支えされる。そこで、図示の通り仕切り蓋１４を開き、コンベヤ１７を起動する。コンベヤ１７が矢印方向に移動を開始すると、排出ホッパ１８内の被乾留物７は底部から定量ずつ切り出され、図２に示すようにコンベヤ１７の上面に拡散して搬送される。

コンベヤ１７上の被乾留物７には、図２に示すようにスプレーノズル１９から冷却水を噴霧し、１００〜２００℃程度まで冷却する。コンベヤ１７上の被乾留物７は拡散しているため容易に噴霧水に晒され、噴霧水は余すことなく気化して蒸発熱により被乾留物７を短時間で冷却する。噴霧水の気化により生じた水蒸気は、窒素ガスとともに排ガス処理設備２８に排出する。冷却後の被乾留物７は、コンベヤダクト１３の端部から排出トレイ１６に落下する。排出トレイ１６に排出した被乾留物７は、コンベヤダクト１３の仕切り蓋１４を閉めてから底蓋１５を開き、大気中の図示しないコンベヤで次工程に搬送する。

冷却水の噴霧量は、温度センサ２０で測定したコンベヤ１７の近傍の雰囲気温度により制御する。その場合、コンベヤ１７の速度を一定にして冷却水の流量を変化させてもよいし、冷却水の流量を一定にしてコンベヤ１７の速度を変化させてもよい。また、冷却水を間欠的に噴霧し、雰囲気温度に応じて噴霧間隔あるいは一回当りの噴霧時間を変化させることもできる。更に、図３に示すように、スプレーノズル１９をコンベヤ１７の流れに沿って複数箇所（図示は２箇所）に設けることができる。それにより、一度にまとめて水噴霧すると気化できない冷却水がコンベヤ上に溜まるような場合に、水噴霧を複数回に分け、水の溜まりを避けながら必要量の冷却水を充分に噴霧することができる。

連続処理の場合、投入ホッパ８は乾留処理中に次のバッチを貯留して窒素置換しておき、炉本体１から乾留処理した被乾留物７を排出して底蓋６を閉めた段階で、次処理の被乾留物７を投入ホッパ８から直ちに炉内に投入する。炉内は酸素の侵入がないため、高温のままで被乾留物７を投入しても被乾留物７の燃焼や乾留ガスの爆発が生じる危険がない。従って、次処理の被乾留物７の投入のために炉内を冷却しておく必要がなく、連続処理工程の時間が短縮される。以降、上記した工程の繰り返しにより、バッチ処理を連続して行う。

コンベヤ１７から排出トレイ１６に排出した被乾留物７は、底蓋１５を開いて大気中に取り出すが、その際、排出トレイ１６に外気が侵入する。そのため、連続処理において、仕切り蓋１４を開いて被乾留物７を排出トレイ１６に排出すると、排出トレイ１６内の酸素がコンベヤダクト１３を介して排出室１２に侵入する可能性がある。そこで、そのような懸念がある場合には、次処理の被乾留物７が炉内から排出されるまでに、仕切り蓋１４を閉めて排出室１２及びコンベヤダクト１３内を窒素置換しておくことができ、これにより酸素遮断がより確実になる。あるいは、排出トレイ１６から被乾留物７を大気中に排出したら、次処理の被乾留物７が排出トレイ１６に排出される前に、仕切り蓋１４及び底蓋１５を閉め、図１に鎖線で示す経路により排出トレイ１６を別途窒素置換しておくこともできる。

１ 炉本体
２ 乾留槽
３ 加熱コイル
４ 電源
５ 上蓋
６ 底蓋
７ 被乾留物
８ 投入ホッパ
１２ 排出室
１３ コンベヤダクト
１４ 仕切り蓋
１５ 底蓋
１６ 排出トレイ
１７ コンベヤ
１８ 排出ホッパ
１９ スプレーノズル
２０ 温度センサ
２１ 不活性ガスタンク
２８ 排ガス処理設備

Claims (5)

1. 不活性ガス雰囲気を形成する炉本体内に被乾留物を収容する乾留槽が設置され、前記炉本体の外側に設置された加熱コイルで前記乾留槽を誘導加熱することにより、この乾留槽内の前記被乾留物を乾留処理するとともに、乾留処理後の前記被乾留物を前記炉本体の下部から排出する誘導加熱式乾留炉において、
   前記炉本体の下部に接続された密閉構造の排出室と、この排出室に一端が接続され他端に開閉可能な仕切り蓋を有する密閉構造のコンベヤダクトとを設け、このコンベヤダクト内にコンベヤを設置するとともに、前記排出室及びコンベヤダクトの内部を不活性ガスで置換する手段を設け、さらに、前記コンベヤダクト内のコンベヤ上の被乾留物に冷却水を噴霧する手段を設け、前記排出室及びコンベヤダクトを不活性ガス雰囲気にした後、前記排出室に乾留処理後の前記被乾留物を排出し、この被乾留物を前記コンベヤにより搬送するようにしたことを特徴とする誘導加熱式乾留炉。
2. 前記冷却水を噴霧する手段を前記コンベヤの流れに沿って複数箇所に設けたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱式乾留炉。
3. 前記コンベヤダクト内の雰囲気温度を測定する温度センサを設け、この温度センサで測定した前記雰囲気温度に応じて前記冷却水の噴霧量を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱式乾留炉。
4. 冷却水を間欠的に噴霧するとともに、前記雰囲気温度に応じて噴霧間隔あるいは１回当りの噴霧時間を制御するようにしたことを特徴とする請求項３記載の誘導加熱式乾留炉。
5. 前記コンベヤダクト内の雰囲気温度を測定する温度センサを設け、この温度センサで測定した前記雰囲気温度に応じて前記コンベヤの速度を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱式乾留炉。

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