JP2022104844A

JP2022104844A - 過熱水蒸気を用いた移動タンク式廃棄物処理設備

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Publication number: JP2022104844A
Application number: JP2020219937A
Authority: JP
Inventors: 操海山; Misao Umiyama
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2022-07-12

Abstract

【課題】設備全体が小型な装置で構成され、かつ過熱水蒸気による段階的な熱処理が可能な廃棄物処理設備、廃棄物資源回収装置を提供する。
【解決手段】移動タンク式廃棄物処理設備は、処理対象廃棄物を格納した状態で移動される移動式処理タンクと、前記移動式処理タンクの移動経路に沿って順番に配置された複数の過熱水蒸気供給ステーションとで構成され、前記複数の過熱水蒸気供給ステーションのそれぞれは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンクに接続して所定温度の過熱水蒸気を注入する蒸気注入手段を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマス、産業廃棄物等の処理対象廃棄物を過熱水蒸気で熱処理する廃棄物処理設備に関する。

次の特許文献には、廃棄物が入れられた複数のバスケット又はトレイを、全体又は一部を密閉構造にして高温蒸気を吹き込むことが可能な廃棄物処理装置の内部で移動させる技術が開示されている。

特開２０００－３１３８８４号公報

しかしながら前記特許文献に記載の廃棄物処理装置は、その全体又は一部を密閉、解除する構造であるため、装置が複雑化、大型化してしまうという問題があった。特に廃棄物を異なる温度の高温蒸気に曝して段階的に処理しようとすると、その問題が顕著になるように考えられる。これに対して本発明は、設備全体が小型な装置で構成され、かつ過熱水蒸気による段階的な熱処理が可能な廃棄物処理設備、廃棄物資源回収装置を提供することを目的としている。

本発明は、処理対象廃棄物を格納した状態で移動される移動式処理タンクと、前記移動式処理タンクの移動経路に沿って順番に配置された複数の過熱水蒸気供給ステーションとで構成された移動タンク式廃棄物処理設備であって、前記複数の過熱水蒸気供給ステーションのそれぞれは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンクに接続して所定温度の過熱水蒸気を注入する蒸気注入手段を備えていることを特徴とする。

又本発明は、前記移動式廃棄物処理装置に、資源回収装置を組み合わせてなる廃棄物資源回収設備であって、前記移動式処理タンクは、廃棄物放出口が下面側に設けられており、前記資源回収装置は、前記廃棄物放出口から放出落下された処理済廃棄物を受け入れて、特定資源を回収するように構成されていることを特徴とする。

本発明では、廃棄物処理設備が、簡単な構造の移動式処理タンク及び過熱水蒸気供給ステーションで構成され、かつ過熱水蒸気による段階的な熱処理が可能である。

本発明に係る移動タンク式廃棄物処理施設の基本構成図である。移動式処理タンクと過熱蒸気供給ステーションとの接続を説明する縦断面図である。移動式処理タンクと水ミスト供給ステーションとの接続を説明する縦断面図である。（ａ）は移動式処理タンクに処理対象廃棄物を投入する状態を説明する縦断面図、（ｂ）は移動式処理タンクから処理済廃棄物を排出する状態を説明する縦断面図である。移動式処理タンクの他例の構造を示す全体斜視透過図である。電気ヒーターの透視図である。

図１は、本発明に係る移動タンク式廃棄物処理施設の基本構成図である。
この移動タンク式廃棄物処理施設Ａは、処理対象廃棄物を格納した状態で移動される複数の移動式処理タンク１０…と、移動式処理タンク１０…の移動経路Ｒに沿って順番に配置された複数の過熱水蒸気供給ステーション２０…とで構成されている。
この例では、移動式処理タンク１０…はいずれも車輪を備えた台車に搭載され、リンクアーム（図示なし）等によって等間隔に連結されており、適所に配された電動機関車（図示なし）等によって一斉に移動、停止される。あるいは一部の移動式処理タンク１０の台車を電動式にしてもよい。このように移動タンク式廃棄物処理施設Ａは、移動式処理タンク１０の移動手段を含むものである。このとき移動経路Ｒを一方通行のループにすると効率的である。なお移動式処理タンク１０の移動手段は軌道に限らず、コンベアーでもよい。あるいは移動式処理タンク１０を、自動運転機能を備えた車両に搭載してもよい。
そして過熱水蒸気供給ステーション２０…は、移動式処理タンク１０と同じ間隔で配置されているので、複数の移動式処理タンク１０…を同時に処理することが可能である。

過熱水蒸気供給ステーション２０…のそれぞれは、そのステーションに輸送されてきた移動式処理タンク１０に接続して所定温度の過熱水蒸気を注入する水蒸気注入手段２１を備えている。水蒸気注入手段２１は常圧の過熱水蒸気を供給するので、移動式処理タンク１０は特別な高耐圧仕様にする必要がなく低コストにできる。ここで上流側の過熱水蒸気供給ステーション２０よりも、下流側の過熱水蒸気供給ステーション２０の方がより高温の過熱水蒸気を供給するように設定しておけば、同一の移動式処理タンク１０に対して過熱水蒸気による段階的な熱処理が可能である。
例えば、第一の過熱水蒸気供給ステーション２０Ａでは摂氏１００～２００度の過熱水蒸気を供給し、第二の過熱水蒸気供給ステーション２０Ｂでは摂氏２５０～４００度の過熱水蒸気を供給し、第三の過熱水蒸気供給ステーション２０Ｃでは摂氏４００～７００度の過熱水蒸気を供給する。すると摂氏１００～７００度の段階的な熱処理が行わることになるが、これはプラスチック、廃棄食品、木質廃材等の有機廃棄物に対して好適である。
なお水蒸気注入手段２１の一部において過熱水蒸気を輸送するガス管内に電気ヒーター等を内蔵させれば、非常に高温な過熱水蒸気を供給することも可能になる。

また過熱水蒸気供給ステーション２０…のそれぞれは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンク１０に接続して排ガスを放出させる排ガス回収手段２２を更に備えている。移動処理タンクに過熱水蒸気を注入すると、水蒸気以外に、処理対象廃棄物が加熱、熱分解されて水素ガス、一酸化炭素ガス等の資源ガスや、ダイオキシン等の有毒ガスが発生する。
排ガス回収手段２２は排ガスの拡散が防止されるように構成されており、その下流側にはガス分離手段、ガス吸着手段、蓄積手段やフィルター手段等が適宜設置される。なお過熱水蒸気供給ステーション２０のそれぞれにおいて発生する排ガスの種類はある程度予想できるので、それに対応して、前記ガス分離手段、蓄積手段、フィルター手段の種別や構成を最適化することも可能である。

また過熱水蒸気供給ステーション２０の少なくとも１つは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンク１０に接続して廃液を放出させる廃液回収手段２４を更に備えている。移動処理タンクに過熱水蒸気を注入すると、処理対象廃棄物の一部が溶融、熱分解されて油脂、合成樹脂等が廃液として発生する。
廃液回収手段２４は廃液の拡散が防止されるように構成されており、その下流側にはフィルター手段、液分離手段や、蓄積手段が適宜設置される。なお過熱水蒸気供給ステーション２０のそれぞれにおいて発生する廃液の種別はある程度予測できるので、それに対応して前記フィルター手段、液離手段、蓄積手段の種別や構成を最適化することも可能である。

また過熱水蒸気供給ステーション２０の少なくとも１つは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンク１０に接続してＨＨＯガスを注入するＨＨＯガス注入手段２３を更に備えている。
前記のように特定の段階（例えば摂氏２５０～４００度の過熱水蒸気を注入する段階）でダイオキシン等の有毒ガスが発生する。ところがこの段階のときにＨＨＯガスを注入すると、有毒ガスとＨＨＯガスとの間に何らかの反応が生じて、有毒ガスの無害化、低毒化ができることがわかっている。
ＨＨＯガス注入手段２３は、水の電気分解によって生成させたＨＨＯガスを移動式処理タンク１０に注入する。ＨＨＯガスは、過熱水蒸気と分離して注入してもよいし、過熱水蒸気と混合してから注入してもよい。

また過熱水蒸気供給ステーション２０の下流側に水ミスト供給ステーション３０が更に配置されていてもよい。水ミスト供給ステーション３０は、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンク１０に接続して水ミストを注入する水ミスト注入手段３１を備えている。水ミストは、常温の水に超音波を作用させて発生させるとよい。水ミストは熱処理されたあとの処理済廃棄物を冷却するためのものであり、処理済廃棄物はここで摂氏５０～２００度程度まで冷却される。

図２は移動式処理タンクと過熱蒸気供給ステーションとの接続を説明する縦断面図、図３は移動式処理タンクと水ミスト供給ステーションとの接続を説明する縦断面図である。
また図４（ａ）は移動式処理タンクに処理対象廃棄物を投入する状態を説明する縦断面図、図４（ｂ）は移動式処理タンクから処理済廃棄物を排出する状態を説明する縦断面図である。

図２～図４（ｂ）に示すように、移動式処理タンク１０は、上面、下面に開閉自在な廃棄物投入口１２、廃棄物放出口１３が設けられた気密な容器で、車輪を備えた台車１１に搭載されている。ある。上面、下面部分はステンレス合金等で形成され、周壁部分１４はステンレス合金（表面部）と断熱材（内部）１４ａで形成されている。断熱材１４ａはグラスウール、多孔質セラミック、耐熱煉瓦等を適宜用いればよい。

移動式処理タンク１０の周壁部分１４には内面近傍に複数の電気ヒーターＨが埋設されている。また周壁部分１４には、ガス注入口１５、通電コネクタ１６、ガス放出口１７、動力コネクタ１８、廃液放出口１９等が形成され、内部空間には攪拌羽Ｓが配置されている。

ガス注入口１５は、過熱水蒸気供給ステーション２０に設けられた水蒸気注入手段２１と着脱自在であり、過熱水蒸気や排ガスの周囲への漏出を防止するための逆流防止弁（図示なし）を備えている。またガス注入口１５は、水ミスト供給ステーション３０に設けられた水ミスト注入手段３１とも着脱自在である。
なおガス注入口１５の個数は特に制限されず、２以上であってもよい。またガス注入口１５の位置も特に制限されない。

通電コネクタ１６は、過熱水蒸気供給ステーション２０に設けられた電源装置（図示なし）から導出された通電コネクタ２５と着脱自在であり、電源装置から供給された電力によって電気ヒーターＨが発熱される。過熱水蒸気供給ステーション２０から供給する過熱水蒸気と略同温度まで電気ヒーターＨによって移動式処理タンク１０の周壁部分１４を発熱させれば、過熱水蒸気の温度低下が生じにくく熱処理が効率的になる。

ガス放出口１７は、過熱水蒸気供給ステーション２０、水ミスト供給ステーション３０の排ガス回収手段２２と着脱自在であり、過熱水蒸気や排ガスの周囲への漏出を防止するための逆流防止弁（図示なし）を備えている。なおガス放出口１７の個数は特に制限されず、２以上であってもよい。またガス放出口１７の位置も特に制限されない。

動力コネクタ１８は、過熱水蒸気供給ステーション２０、水ミスト供給ステーション３０に設けられた動力コネクタ２６と着脱自在であり、モーター２７の駆動力によって攪拌羽Ｓが回動される。過熱水蒸気による熱処理中に、攪拌羽Ｓによって処理対象廃棄物をかき混ぜ粉砕することにより、効率的な熱処理が可能になる。

廃液放出口１９は、過熱水蒸気供給ステーション２０に設けられた廃液回収手段２４と着脱自在であり、廃液の周囲への漏出を防止するための逆流防止弁（図示なし）を備えている。

前記のように、この移動タンク式廃棄物処理施設Ａは、簡単な構造の移動式処理タンク１０…及び過熱水蒸気供給ステーション２０…で構成されており、かつ過熱水蒸気による段階的な熱処理が可能である。また過熱水蒸気供給ステーション２０…で過熱水蒸気を移動式処理タンク１０に注入するとき、電気ヒーターＨによって移動式処理タンク１０…の周壁部分１４を電力等によって発熱させることにより、熱処理を効率的に行うことも可能である。
また過熱水蒸気供給ステーション２０…のそれぞれで、過熱水蒸気の注入量、温度、移動式処理タンク１０…の周壁温度、処理時間を適切に制御すれば、有毒ガス、有毒廃液の発生を抑えることも可能である。この場合、コンピューターに対して廃棄物の種別を予め設定し、その設定に応じてコンピューターが複数の過熱水蒸気供給ステーション２０…、水ミスト供給ステーション３０を並列にリモート制御するように自動化するとよい。

またこの移動タンク式廃棄物処理施設Ａに、種々の資源回収装置Ｂを組み合わせて廃棄物資源回収設備を構成することもできる。
例えば移動式処理タンク１０…は、廃棄物放出口１３が下面側に設けられているので、資源回収装置Ｂは、移動式処理タンク１０…から放出落下された処理済廃棄物を受け入れて特定資源を回収するように構成できる。
この場合、図１に示すように、移動式処理タンク１０…から放出落下されてきた処理済廃棄物を、移動式パレット４０…に受け入れて、そのパレットを移動させ、その移動経路Ｒに沿って順番に配置された複数の資源回収ステーション５０…において、特定資源を回収するように構成してもよい。例えば鉄資源は、いずれかの資源回収ステーション５０においてマグネットで吸着するようにして回収できる。

また資源回収装置Ｂは、前記排ガス回収手段２２を通じて放出された排ガスから特定資源を回収するように構成してもよい。この場合、排ガス回収手段２２の下流側に設けられた前記ガス分離手段、ガス吸着手段、蓄積手段やフィルター手段等が、資源回収装置Ｂを構成する。
あるいは資源回収装置Ｂは、前記廃液回収手段２４を通じて放出された廃液から特定資源を回収するように構成されてもよい。この場合、廃液配収手段２４の下流側に設けられた前記フィルター手段、液分離手段や、蓄積手段が、資源回収装置Ｂを構成する。

図４Ａは移動式処理タンクの他例の構造を示す全体斜視透過図である。
この移動式処理タンク１０は複数のガス注入口１５を備える点が特徴である。具体的にはガス注入口１５は移動式処理タンク１０の前面、後面にそれぞれ１つずつ設けられている。ガス注入口１５の先端は移動式処理タンク１０の内部空間で底面に向かうノズルになっている。またガス放出口１７は移動式処理タンク１０の前面に１つ設けられている。
攪拌羽Ｓは移動式処理タンク１０の内部空間を横断するように２つ平行に配置されている。攪拌羽Ｓの両端は軸受Ｂによって支持されており、その一方の軸受は動力コネクタ１８になっている。

図５は、移動式処理タンクに組み込まれる電気ヒーターの透視図である。
この図に示すように、電気ヒーターＨは、耐熱塗装されたステンレス合金をコイル状に巻いた電熱体５０を銅管５１に収容した構造になっている。銅管５１は、熱伝導性を高めるとともに、電熱体５０の変形や塗装剥がれを防止するためのものである。このような構成にすることで耐久性がよくなる。また板状のステンレス合金であればコイル状に巻くことが容易であり、その幅によって電気抵抗も自在に設定できる。

Ａ移動タンク式廃棄物処理設備
Ｂ資源回収装置
Ｈ電気ヒーター
Ｒ経路
Ｓ攪拌羽
１０移動式処理タンク
１２廃棄物投入口
１３廃棄物放出口
２０過熱水蒸気供給ステーション
２１水蒸気注入手段
２２排ガス回収手段
２３ＨＨＯガス注入手段
２４廃液回収手段
２５通電コネクタ
２６動力コネクタ
３０水ミスト供給ステーション
３１水ミスト注入手段
５０電熱体
５１銅管

Claims

処理対象廃棄物を格納した状態で移動される移動式処理タンクと、前記移動式処理タンクの移動経路に沿って順番に配置された複数の過熱水蒸気供給ステーションとで構成された移動タンク式廃棄物処理設備であって、
前記複数の過熱水蒸気供給ステーションのそれぞれは、
該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンクに接続して所定温度の過熱水蒸気を注入する蒸気注入手段を備えていることを特徴とする過熱水蒸気を用いた移動タンク式廃棄物処理設備。
請求項１において、
前記複数の過熱水蒸気供給ステーションのそれぞれは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンクに接続して排ガスを放出させる排ガス回収手段を更に備えていることを特徴とする過熱水蒸気を用いた移動タンク式廃棄物処理設備。
請求項１又は２において、
前記複数の過熱水蒸気供給ステーションの少なくとも１つは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンクに接続して廃液を放出させる廃液回収手段を更に備えていることを特徴とする過熱水蒸気を用いた移動タンク式廃棄物処理設備。
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記複数の過熱水蒸気供給ステーションの少なくとも１つは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンクに接続してＨＨＯガスを注入するＨＨＯガス注入手段を更に備えていることを特徴とする過熱水蒸気を用いた移動タンク式廃棄物処理設備。
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記移動式処理タンクは、その上、下面にそれぞれ開閉自在な廃棄物投入口、廃棄物放出口が設けられていることを特徴とする移動タンク式廃棄物処理設備。
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記移動式処理タンクは、その内部空間に前記処理対象廃棄物を攪拌する攪拌羽が配置されており、
前記複数の過熱水蒸気供給ステーションのそれぞれは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンクに接続して前記攪拌羽を作動させる動力コネクタを更に備えていることを特徴とする過熱水蒸気を用いた移動タンク式廃棄物処理設備。
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記移動式処理タンクは、タンク壁面に電気ヒーターが設けられており、
前記複数の過熱水蒸気供給ステーションのそれぞれは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンクに接続して前記電気ヒーターを通電させる通電コネクタを更に備えていることを特徴とする過熱水蒸気を用いた移動タンク式廃棄物処理設備。
請求項７において、
前記電気ヒーターは、耐熱塗装されたステンレス合金をコイル状に巻いた電熱体を銅管に収容した構造のものである、過熱水蒸気を用いた移動タンク式廃棄物処理設備。
請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記複数の過熱水蒸気供給ステーションの下流側に水ミスト供給ステーションが更に配置されており、
前記水ミスト供給ステーションは、該ステーションに輸送されてきた移動式処理タンクに接続して水ミストを注入する水ミスト注入手段を備えていることを特徴とする過熱水蒸気を用いた移動タンク式廃棄物処理設備。
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の移動タンク式廃棄物処理設備に、資源回収装置を組み合わせてなる廃棄物資源回収設備であって、
前記資源回収装置は、前記移動式処理タンクから放出された廃棄物を受け入れて、特定資源を回収するように構成されていることを特徴とする廃棄物資源回収設備。
請求項２に記載の移動式廃棄物処理装置に、資源回収装置を組み合わせてなる廃棄物資源回収設備であって、
前記資源回収装置は、前記排ガス回収手段を通じて放出された排ガスから特定資源を回収するように構成されている廃棄物資源回収装置。
請求項３に記載の移動式廃棄物処理装置に、資源回収装置を組み合わせてなる廃棄物資源回収設備であって、
前記資源回収装置は、前記廃液回収手段を通じて放出された廃液から特定資源を回収するように構成されている廃棄物資源回収装置。