JP2013242099A - フロンガスの無害化処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】破砕した発泡ウレタンを１次燃焼炉に供給し、発泡ウレタンの破砕時に発生するフロンガスを２次燃焼炉に供給する。
【解決手段】発泡ウレタンを含有する断熱材を破砕し、１次燃焼炉２に発泡ウレタンを供給し、２次燃焼炉３にフロンガスを供給する。１次燃焼炉がキルン式である。１次燃焼炉の燃焼温度が４００〜７００℃、２次燃焼炉３の燃焼温度が８５０〜１０００℃である。破砕機１から燃焼炉２，３までの作業を密閉状態で行う。発泡ウレタンの大きさを、２〜１０ｍｍの範囲内に調整する。破砕機１で破砕する発泡ウレタンやフロンガスの供給は定量供給方式とし、２次燃焼炉３の炉内温度から供給量を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱材に含有されているフロンガスの無害化処理方法に係り、冷蔵庫などの冷凍・冷蔵機器或いは、建材に断熱材として使用されるウレタン等の発泡材として含まれるフロンガスの無害化処理方法に関する。

近年フロンガスはオゾン層破壊物質として注目され、国内外で厳しい排出規制が設けられている。家電リサイクル法との関係では、特に冷蔵庫およびエアコンについてはフロンが冷媒として使用されているが、これはすでに回収装置が開発されており、それを用いることで比較的容易に回収されている。冷蔵庫においては更にその断熱材の発泡材としてフロンガスが用いられていることが多いが、発泡材中の独立気泡の回収及び処理が難しく、また処理コストが大きな負担となっていた。

冷蔵庫の構造は、キャビネット・扉・内箱・コンプレッサー・配管・断熱材等で構成されており、例えば、まず扉パッキンを回収、次に冷媒フロンと冷凍機油を回収しコンプレッサーを手分解で取り外す。その後、残りを一次破砕機でせん断破砕し、２次破砕機で更に２〜３ｍｍに破砕し、空気と炭化水素をフロン処理温度に設定した燃焼炉に破砕物とともに供給して、フロンガスの完全な分解処理を行うことが提案されている（特許文献１）。

特開２００３−３０２０３１号公報

しかし、ウレタン破砕物は軽いこともあり、燃焼炉への輸送後も炉温の不均一を招来するという問題があった。また、特許文献１の技術では、フロンガスを１次燃焼炉へ導入すると、未分解のガスが２次燃焼炉に流入することもあり、２次燃焼炉にて確実に分解するために、バーナーを多少過剰に稼動させる必要があった。更に、破砕処理による破砕物と放出ガスを２次燃焼炉へ導入する際には助燃剤を併用していた。
そこで、燃焼炉を低コストで稼動させて、フロンガスを１００％焼却無害化することを目的とする。

そこで本発明者らは、上述の従来の問題を解決すべく創意工夫した結果、破砕した発泡ウレタンを１次燃焼炉に供給し、発泡ウレタンの破砕時に発生するフロンガスを２次燃焼炉に供給することを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明のフロンガスの無害化処理方法は、発泡ウレタンの破砕物と発生ガスを別々の燃焼炉に供給することとしたため、燃焼炉を低コストで稼動させて、フロンガスを１００％焼却無害化することができる。

本発明のフロンガスの無害化処理方法に用いるシステム構成の一例を示す図である。

以下、本発明のフロンガスの無害化処理方法について説明する。
かかるフロンガスの無害化処理方法では、まず破砕機で発泡ウレタンを含有する断熱材を破砕する。
例えば、冷蔵庫の場合、扉パッキン（ガスケット）を回収し、次に冷媒フロンと冷凍機油を回収し、次にコンプレッサーを取り外す。これらは有価値物として売却したり、分解処理等を行えばよい。その後、１次破砕機で１０〜５０ｍｍ（平均３０ｍｍ）程度に剪断破砕する。得られた破砕物は、磁力選別機で鉄を回収し、非鉄選別機で非鉄を回収し、残ったプラスチックから風力選別機で軽い発泡ウレタンを回収する。
この断熱材の発泡ウレタンを破砕処理し、破砕された発泡ウレタンとフロンガスとを別々に回収する。

ここで、断熱材は、冷蔵庫等の冷凍・冷蔵機器あるいは建築材の断熱材料として使用されている。冷蔵庫の構造はキャビネット・扉・内箱・コンプレッサー・配管・断熱材等で構成され、冷却、保温のためにコンプレッサー内に冷媒フロンと冷凍機油が、断熱材の中に発泡ウレタンと共に断熱材フロンガスが使用されている。オゾン層を破壊すると言われている特定フロン（ＣＦＣ）は１９９５年に全廃され、現在では、冷媒用には代替えフロン（ＨＦＣ）が、断熱材には代替えフロン（ＨＦＣ）、真空断熱材、シクロペンタンなどが使用されている。しかし、収集されてくる冷蔵庫は規制の前に製造されたものがほとんどであり、特定フロンが使用されているのでフロンの回収は大変重要である。冷蔵庫においては大きさにもよるが４〜５ｋｇ／台の断熱材が使用されており、家電リサイクル法により大量の断熱材の処理が必要となっている。

本発明のフロンガスの無害化処理方法では、前記破砕機で破砕する発泡ウレタンの大きさを、２〜１０ｍｍの範囲内に調整することが好ましい。２ｍｍ未満ではフロンガスと分けることが困難となり易く、１０ｍｍを超えると、内包されるフロンガス量が多くなり過ぎる他、ダクト内の移動効率や燃焼効率が低下するおそれがある。

また、本発明では、前記断熱材の発泡ウレタンを破砕して回収された発泡ウレタンとフロンガスは、１次燃焼炉に発泡ウレタンを供給し、２次燃焼炉にフロンガスを供給する。このときは、破砕機はダクトを介して燃焼炉へ連結し、破砕機から燃焼炉までの作業を系外にガスやダストが流出しない密閉状態で行うことが好ましい。
これにより、発泡ウレタンに内包されたままのフロンガスであっても２段階の処理を介して完全に分解されることとなる。

なお、フロンガスを破壊するための必要な条件は、十分な高温と酸素および水素の存在である。ここで、ＣＦＣ-１２を例にして破壊の反応基本式を示す。
ＣＣｌ_２Ｆ_２＋Ｈ_２＋Ｏ_２ → ＣＯ_２＋２ＨＣｌ＋２ＨＦ
酸素及び水素はこれらの混合ガスを焼却炉中に直接供給する方法、プロパンガスや重油等を燃焼、熱分解して得られる酸素及び水素ガスを利用する方法がある。しかし、これらの方法は、新たな燃料を消費するためコスト高の原因となる。本発明の方法であれば最小限の燃料の使用で効率よくフロンガスを分解できる。

本発明のフロンガスの無害化処理方法では、１次燃焼炉をキルン式として燃焼処理を行うことが好ましい。これにより、他の廃棄物等の燃焼処理とともに断熱材の処理を行えるため、フロンガスを完全分解することができる。
例えば、１次燃焼炉にて、プラスチックなどの炭化水素化合物が大量に含まれている廃棄物を焼却、熱分解することにより、炭化水素ガスが得られ、
更にはＣＯ２とＨ２Ｏにまで分解が進み、酸素及び水素を２次燃焼炉へ供給できる。
従って、廃棄物の２次燃焼炉では炭化水素ガス、即ち水素と酸素が多く存在する条件となっており、そのゾーンにフロンガスを吹き込むことで下記の反応が起こり完全に分解することができる。
ＣＣｌ_２Ｆ_２＋Ｃ_ｍＨ_ｎ＋Ｏ_２ → ＣＯ_２＋ＨＣｌ＋ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ
このときの前記１次燃焼炉の燃焼温度は４００〜７００℃、２次燃焼炉の燃焼温度は８５０〜１０００℃であることが補助燃料の使用料を最小限とする点から好ましい。特に、２次燃焼炉の燃焼温度が８７０〜９５０℃であることが焼却炉の耐火材の消耗を防ぐ点からより好ましい。

また、本発明では、焼却炉への発泡ウレタン、フロンガスの双方又はいずれか一方の供給は、２次燃焼炉の炉内温度をモニターしながら、当該供給量を調整することが好ましい。例えば、０〜５００ｋｇ／ｈに変更することができる。これより、所望の炉内温度を保持して効率の良い焼却処理を行うことができる。
従来は、様々な組成・熱量を持つ廃棄物が集積されるため、炉内温度の制御を廃棄物の種類や組成・熱量から予測して対応することが困難であった。一方、本発明では、発泡ウレタンとフロンガスを燃料として使用して容易に炉内温度を調整できるので、供給したフロンガス等を確実に分解処理することが可能となる。

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
手分解場において、冷蔵庫の、扉パッキン（ガスケット）を回収し、次に冷媒フロンと冷凍機油を回収、次にコンプレッサーを取り外した。これらのパーツを取り外したものを破砕機の供給コンベアに載せ１次破砕機で剪断破砕した。
更に、破砕されたものは、抜き出しコンベアに載せ２次破砕機で更に２〜３ｍｍに破砕した。その後磁力選別機で鉄を回収し、非鉄やプラスチックは非鉄選別機で非鉄を回収し、プラスチックは残査として処分した。同時に、風力選別機で軽い発泡ウレタンを回収した。

図１に示すように、破砕機１、ロータリーキルン２、２次燃焼炉３（流動床型）、冷却塔４、バグフィルタ５を有する燃焼システムにて、フロンガスの無害化処理を行った。破砕機１は２つのダクトを介して、１次焼却炉としてのロータリーキルン２に破砕された発泡ウレタンが供給でき、２次燃焼炉３に破砕時に得られたフロンガスを供給できるようにした。

ロータリーキルン２には、廃棄物として、家電からの電子基盤を３５０ｋｇ／ｈｒ、廃液４５０ｋｇ／ｈｒの供給速度で供給した。また、前記発泡ウレタンを、気密な２次破砕機中で破砕処理し、破砕時に放出されるフロンガスを吸引し破砕物を３５０ｋｇ／ｈｒの供給速度でスキップコンベア及びエプロンコンベアを用いてロータリーキルン２へ供給し、破砕時に発生したフロンガスはダクトブロアを用いて２次燃焼炉３へ供給した。更に、補助燃料としてディーゼルオイルをロータリーキルン２へ５６Ｌ／ｈｒ、２次燃焼炉３へ８２Ｌ／ｈｒの供給量で用いた。
なお、２次燃焼炉３の炉内温度をセンサーのモニターにより計測し、８８０℃を維持するよう２次燃焼炉３へのディーゼルオイルの供給量をコントロールした。２次燃焼炉３の排ガス組成中の酸素濃度は８．９％であった。

その後、冷却塔４にて消石灰で排ガスの中和処理を行い、ＨＣｌ、ＨＦを中和処理し、またその他の飛灰はバグフィルタ５で捕らえ系外に出ないようにした。中和処理後の排ガス成分を分析したところ、フロンガスは検出限界以下であった。

（比較例１）
発泡ウレタンの破砕機１を用いなかったこと以外は、実施例１と同様の方法でフロンガス等を送り込んだ。この場合は、ディーゼルオイルの使用量は、ロータリーキルン２で５６Ｌ／ｈｒ、２次燃焼炉３で８２Ｌ／ｈｒの供給量となった。また、２次燃焼炉３の排ガス組成中の酸素濃度は１６．７％であった。更に、中和処理後の排ガス成分からは０．１％以上のフロンガスが検出された。

以上のことから、本発明の一例であるフロンガスの無害化処理方法を適用することにより、簡単で安全・確実に断熱材中のフロンガスを分解・燃焼処理することができる。また、補助燃料の低減によりランニングコストも大幅に減らすことができる。

１ 破砕機
２ ロータリーキルン
３ ２次燃焼炉
４ 冷却塔
５ バグフィルタ

Claims (7)

1. 破砕機が連結された燃焼炉を用いるフロンガスの無害化処理方法であって、
   前記破砕機で発泡ウレタンを含有する断熱材を破砕し、１次燃焼炉に破砕された発泡ウレタンを供給し、２次燃焼炉に発泡ウレタンから発生したフロンガスを供給することを特徴とするフロンガスの無害化処理方法。
2. １次燃焼炉がキルン式であることを特徴とする請求項１に記載のフロンガスの無害化処理方法。
3. １次燃焼炉の燃焼温度が４００〜７００℃、２次燃焼炉の燃焼温度が８５０〜１０００℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフロンガスの無害化処理方法。
4. ２次燃焼炉の燃焼温度が８７０〜９５０℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のフロンガスの無害化処理方法。
5. 破砕機から燃焼炉までの作業を密閉状態で行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のフロンガスの無害化処理方法。
6. 前記破砕機で破砕する発泡ウレタンの大きさを、２〜１０ｍｍの範囲内に調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載のフロンガスの無害化処理方法。
7. 前記破砕機で破砕する発泡ウレタン及び／又はフロンガスの供給は定量供給方式とし、２次燃焼炉の炉内温度から供給量を調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載のフロンガスの無害化処理方法。

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