JP3246377U - Waste plastic continuous gasification and combustion equipment - Google Patents

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Abstract

【課題】種類の異なるプラスチックや異物が混入した使用済み廃プラスチックを、分析、洗浄、分別、配合調整、成形等の工程を経ずに、直接熱分解ガス化して発熱量を制御しながら燃焼可能なコンパクトな廃プラスチック連続ガス化燃焼装置を提供する。【解決手段】廃プラスチックガス化燃焼装置1は、廃プラスチック材料供給用ホッパー4、燃焼室3a、燃焼室3aの内部に設けた予熱用バーナー、燃焼室を貫通するように設置したスクリューシリンダー2b、主排気管5と副排気管6およびスクリューシリンダーの先端部に設けた残渣排出管2eで構成され、スクリューシリンダーの内部にはスクリュー2cを、スクリューシリンダーの加熱部に連結された乾留ガス管入口部には水蒸気管8aを、主排気管の内部には開閉度を調節可能な主ダンパー5aを、副排気管の内部には開閉度を調節可能な副ダンパー6aを、それぞれ設けた装置である。【選択図】図1[Problem] To provide a compact continuous waste plastic gasification and combustion device that can directly pyrolyze and gasify used waste plastics containing different types of plastics or foreign matter without going through processes such as analysis, cleaning, sorting, blending adjustment, molding, etc., and burn them while controlling the amount of heat generated. [Solution] The waste plastic gasification and combustion device 1 is composed of a hopper 4 for supplying waste plastic materials, a combustion chamber 3a, a preheating burner installed inside the combustion chamber 3a, a screw cylinder 2b installed so as to penetrate the combustion chamber, a main exhaust pipe 5, a sub-exhaust pipe 6, and a residue discharge pipe 2e installed at the tip of the screw cylinder, and is equipped with a screw 2c inside the screw cylinder, a steam pipe 8a at the inlet of a dry distillation gas pipe connected to the heating part of the screw cylinder, a main damper 5a with an adjustable opening and closing degree inside the main exhaust pipe, and a sub-damper 6a with an adjustable opening and closing degree inside the sub-exhaust pipe. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は使用済み廃プラスチックを無酸素雰囲気下の高温でガス化して燃焼させるコンパクトな装置に関するものである。The present invention relates to a compact device for gasifying and burning used waste plastics at high temperatures in an oxygen-free atmosphere.

プラスチック類は単一成分で使用される場合も多いが、ラミネートフィルムやPETボトルのキャップのように異種のプラスチックと組合されたり、家電製品のように金属等の他の材料と複合されて使用される場合も多い。また、使用後に廃棄物として出される廃プラスチックは、これらの混合物であったり、汚れ等の異物が付着しているのが一般的である。Plastics are often used as a single component, but are also often combined with different types of plastics, such as in laminate films and PET bottle caps, or used in combination with other materials such as metals, such as in home appliances. Moreover, waste plastics that are discarded after use are generally mixtures of these materials or have dirt or other foreign matter attached to them.

異種のプラスチックや異物が混在する廃プラスチックをリサイクルするために、分別、破砕、粉砕、分析、洗浄、分別、配合調整、成形等の複雑な工程を経て成されているが、本発明ではスクリューで供給できる大きさまで粉砕されていれば処理でき、熱分解ガス化して乾留ガス温度を制御しながら連続的に自立燃焼可能な装置を提供する。In order to recycle waste plastics that contain a mixture of different types of plastics and foreign matter, complex processes such as sorting, crushing, pulverization, analysis, cleaning, sorting, blending adjustment, and molding are carried out. However, the present invention can process the plastics as long as they are crushed to a size that can be fed by a screw, and provides an apparatus that can pyrolyze and gasify them, and continuously burn them autonomously while controlling the temperature of the dry distillation gas.

また、リサイクルで選別は成されたものの区分け困難のため用途がなく、やむを得ずに埋め立て処分されている格外品の利用も可能となる。この装置は、使用済み廃プラスチックの処理に有効であるが、新品プラスチックや新品プラスチックと廃プラスチックの混合物、金属、ガラス繊維、炭素繊維、セルロースその他の異質材料等の異種材料との複合物や混合物、その他の物質で汚染されたプラスチック類の処理にも使用することができる。It is also possible to utilize non-standard items that have been sorted for recycling but are difficult to separate and have no use, and are inevitably disposed of in landfills. This device is effective for treating used waste plastics, but it can also be used to treat new plastics, mixtures of new plastics and waste plastics, composites or mixtures of different materials such as metals, glass fibers, carbon fibers, cellulose, and other different materials, and plastics contaminated with other substances.

また、無酸素雰囲気下で廃プラスチックを熱分解できるので、有価金属類を酸化させずに回収できる。装置がコンパクトであるので、廃プラスチックの発生現場に移動してon siteで運転することができる。その場合には、廃プラスチックの処理場への運搬が不要となり、一層の省エネと、二酸化炭素排出量低減を図ることができる。In addition, because waste plastics can be thermally decomposed in an oxygen-free atmosphere, valuable metals can be recovered without being oxidized. Because the device is compact, it can be moved to the site where waste plastics are generated and operated on-site. In that case, it becomes unnecessary to transport the waste plastics to a processing plant, which leads to further energy savings and reduction in carbon dioxide emissions.

製造工場等から端材として排出される単一成分のプラスチック廃材は、マテリアルリサイクルとして再利用されることが多いが、それ以外の使用済み廃プラスチックのリサイクル方法として、これを熱源として再利用するサーマルリサイクル法が多用されている。Single-component plastic waste materials discharged as scraps from manufacturing plants and other sources are often reused as material recycling, but the thermal recycling method, in which plastic waste is reused as a heat source, is widely used as a method for recycling other used plastic waste.

使用済み廃プラスチックのサーマルリサイクルでは、特許文献1に示されているように、ペレット状の固形燃料にして使用する方法が知られている。特許文献1には、原料受入時に原料中の組成と発熱量の分析を行って、組成と発熱量を調整するための分別、配合、成形等からなる複雑な工程の固形燃料製造法が記載されている。A known method of thermally recycling used waste plastics is to turn them into pellet-shaped solid fuel and use them as such, as shown in Patent Document 1. Patent Document 1 describes a complex process for producing solid fuel, in which the composition and calorific value of the raw materials are analyzed when the raw materials are received, and then sorting, blending, molding, and other steps are carried out to adjust the composition and calorific value.

また、特許文献2には、熱分解ガスのCO濃度を測定して廃棄物の供給量と補助燃料の供給量を制御し、装置の負荷を一定に制御するという複雑な廃棄物ガス化燃焼システムが記載されている。Furthermore, Patent Document 2 describes a complex waste gasification and combustion system that measures the CO concentration of pyrolysis gas to control the amount of waste material and the amount of auxiliary fuel supplied, thereby controlling the load on the device to a constant level.

特許文献3および特許文献4に記載のロータリーキルン式熱分解装置は、大掛かりであり、大規模処理には適するが小規模の処理には適さない。また、廃棄物の発生現場に適宜移動して、on site処理するには不適当である。The rotary kiln type pyrolysis apparatus described in Patent Documents 3 and 4 is large-scale and suitable for large-scale treatment but not for small-scale treatment. In addition, it is not suitable for on-site treatment by moving it to the waste generation site as needed.

これらのように、従来の廃プラスチックのサーマルリサイクルでは、熱量調整や異物除去などの複雑な工程が必要であり、コスト高などの理由から普及が進まず、かなりの量が埋め立て処分されている。また、選別されても使い道の無い格外品も埋め立て処分されているのが現状である。As described above, conventional thermal recycling of waste plastic requires complex processes such as adjusting heat and removing foreign matter, and it has not become widespread due to high costs and other reasons, so a considerable amount of waste plastic is disposed of in landfills. In addition, even if it is sorted, unusable non-standard products are also disposed of in landfills.

なお、プラスチックは埋め立てられると、自然劣化によりマイクロプラスチック化し、生物の生存環境に大きな悪影響を及ぼすことが社会問題となっている。
海岸等に漂着し自然劣化により脆化したプラスチックは、マイクロプラスチック源の一つとして問題視されているが、本発明の装置はコンパクトなので、これらの発生場所に移動して現場処理することもできる。
Furthermore, when plastics are landfilled, they naturally deteriorate and turn into microplastics, which have a significant adverse effect on the living environment of living organisms, becoming a social problem.
Plastics that have washed up on coastlines and elsewhere and become brittle through natural deterioration are seen as a problematic source of microplastics, but because the device of the present invention is compact, it can be moved to the source of these plastics and processed on-site.

これにより、廃棄物運搬の燃料節減やそれに伴う二酸化炭素発生量低減にも貢献できる。なお、本発明の装置では、特許文献1に示されるような直接焼却とは異なり、ガス化して燃焼させるので、煤塵が発生しない。
また、本発明の装置では、プラスチックは無酸素雰囲気下で熱分解されるので、プラスチックに金属が混在しても、酸化されずに回収される。
This contributes to saving fuel for waste transportation and the associated reduction in carbon dioxide emissions. Note that, unlike the direct incineration method shown in Patent Document 1, the device of the present invention gasifies and burns waste, so no soot is generated.
Furthermore, in the device of the present invention, plastics are pyrolyzed in an oxygen-free atmosphere, so even if metals are mixed in with the plastics, they are recovered without being oxidized.

特許文献5には、汚泥を気流乾燥して炭化処理して活性炭を製造する際に、炭化処理で発生する排ガスの廃熱を気流乾燥の熱源に利用し、さらに気流乾燥排ガスを活性炭化炉に導入して排ガス中の臭気成分を熱分解して脱臭する方法が記載されている。
これは、含水量の大きい汚泥の乾燥には適した方法であるが、汚泥よりも含水量が少なく、発熱量が大きい廃プラスチックの熱分解ガス化では乾燥工程が不要であり、かつ、乾留ガスの燃焼による燃焼室の過度な温度上昇を防止し、燃焼室の温度を制御することが求められる。しかしながら特許文献5の方法では、排ガスを利用した燃焼室の温度制御についての記述はない。
Patent Document 5 describes a method for producing activated carbon by flash drying sludge and carbonizing it, in which the waste heat of the exhaust gas generated in the carbonization process is utilized as a heat source for the flash drying, and the flash-dried exhaust gas is introduced into an activated carbonization furnace to thermally decompose odorous components in the exhaust gas, thereby removing odors.
This is a method suitable for drying sludge with a high water content, but the drying process is not necessary for the pyrolysis and gasification of waste plastics, which has a lower water content than sludge and a higher calorific value, and it is necessary to prevent an excessive temperature rise in the combustion chamber due to the combustion of the dry distillation gas and to control the temperature of the combustion chamber. However, the method of Patent Document 5 does not mention temperature control of the combustion chamber using exhaust gas.

特許文献6には、複数のスクリューコンベヤを上下に設置した炭化炉において、汚泥等を順次下段のスクリューに落下させて供給する接続シュートを上段と下段のスクリューコンベヤの外套よりもやや大きくして摺動可能とすることにより、スクリューコンベヤとシュートの熱膨張に対応できるようにすることが記載されている。また、接続シュートを炭化炉内に配置することにより、シュートの温度低下によるシュート表面への乾留ガス中のタール分の付着を防止することが記載されている。さらに、炭化により発生した乾留ガスはスクリューコンベヤの外側を囲む加熱室に供給して熱源として利用することが示されている。Patent Document 6 describes that in a carbonization furnace having multiple screw conveyors installed above and below, a connecting chute that sequentially drops and supplies sludge to the lower screw is made slightly larger than the outer jackets of the upper and lower screw conveyors to make it slidable, thereby making it possible to accommodate thermal expansion of the screw conveyors and the chute. It also describes that by arranging the connecting chute inside the carbonization furnace, adhesion of tar in the carbonization gas to the chute surface due to a drop in the temperature of the chute is prevented. Furthermore, it is shown that the carbonization gas generated by carbonization is supplied to a heating chamber surrounding the outside of the screw conveyor and used as a heat source.

このように、特許文献5および特許文献6には、炭化工程で生成する乾留ガスを炭化の熱源として利用することが記載されているが、発熱量の大きい廃プラスチックの熱分解において水蒸気と組み合わせてスクリュー加熱部の温度を制御するシステムについては全く触れられていない。As described above, Patent Documents 5 and 6 describe the use of the dry distillation gas generated in the carbonization process as a heat source for carbonization, but they make no mention of a system for controlling the temperature of the screw heating section in combination with water vapor in the thermal decomposition of waste plastics, which generate a large amount of heat.

これに対して、本発明は、発熱量の大きい廃プラスチックの乾留ガスの温度を熱電対で検知しながら、炭化炉の主排気管のダンパーおよび副排気管のダンパー開閉度と、スクリューの回転速度および、燃焼エアー量、スクリュー加熱部分冷却エアー量をそれぞれの制御モーターにより調整してスクリュー加熱部分の温度を制御する技術であり、先行技術文献とはコンセプトが異なる技術である。また、水蒸気をスクリュー加熱部に存在する空気の排出、スクリュー加熱部分の温度の均一化、昇温速度の向上および、外界空気との遮断および、スクリュー先端部からの熱分解残渣の排出に利用する方法は、先行文献に見られない独創的な方法である。In contrast, the present invention is a technology that controls the temperature of the screw heating part by adjusting the opening and closing degree of the damper of the main exhaust pipe and the damper of the sub-exhaust pipe of the carbonization furnace, the rotation speed of the screw, the amount of combustion air, and the amount of cooling air for the screw heating part using respective control motors while detecting the temperature of the dry distillation gas of waste plastics, which has a large calorific value, with a thermocouple, and is a technology with a different concept from the prior art documents.In addition, the method of using water vapor to exhaust air present in the screw heating part, to make the temperature of the screw heating part uniform, to increase the temperature rise rate, to isolate it from the outside air, and to exhaust pyrolysis residue from the tip of the screw is an original method not found in the prior art documents.

特開2001-220590号公報JP 2001-220590 A 特開2002-181320号公報JP 2002-181320 A 特開2011-67800号公報JP 2011-67800 A 特開2019-127578号公報JP 2019-127578 A 特許3077802号公報Patent Publication No. 3077802 再公表WO2004/092303号公報Republished WO2004/092303

本発明が解決しようとする課題は、種類の異なるプラスチックや異物が混入した使用済み廃プラスチックを、分析、配合調整、成形等の工程を経ることなく、直接熱分解ガス化して乾留ガス温度を制御しながら燃焼可能で、有価金属を酸化させずに回収できるコンパクトな装置を提供することにある。The problem that the present invention aims to solve is to provide a compact device that can directly pyrolyze and gasify used waste plastics containing different types of plastics or foreign matter, without going through processes such as analysis, blending adjustment, molding, etc., and can burn the resulting waste plastics while controlling the temperature of the dry distillation gas, and can recover valuable metals without oxidizing them.

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、ホッパー、予熱用バーナー、燃焼室、燃焼室を貫通し、内部にスクリューを有するスクリューシリンダー、開閉度が調節可能な排気管を備え、水蒸気で空気を遮断しながら無酸素雰囲気下でスクリューシリンダー内の加熱部分より気化する乾留ガスは連結された乾留ガス管内に導かれる。その乾留ガス温度を制御しながら廃プラスチックを加熱溶融ガス化させて燃焼し、スクリューシリンダーの先端部から熱分解残渣を排出することを特徴とする廃プラスチックガス化燃焼装置である。The present invention has been made to solve the above problems, and is a waste plastic gasification and combustion device that includes a hopper, a preheating burner, a combustion chamber, a screw cylinder that penetrates the combustion chamber and has a screw inside, and an exhaust pipe that can be adjusted to open or close, and the carbonization gas that is vaporized from the heated part of the screw cylinder in an oxygen-free atmosphere while blocking air with water vapor is introduced into the connected carbonization gas pipe. The carbonization gas temperature is controlled to heat, melt, gasify, and combust waste plastics, and the pyrolysis residue is discharged from the tip of the screw cylinder.

このガス化燃焼装置では、予熱用バーナーで燃焼室温度を所定温度まで予熱し、その後、スクリューモーターを回転させてホッパーから廃プラスチックを供給し、スクリューシリンダー加熱部に連結された乾留ガス管内へ水蒸気を供給して空気を遮断しつつ、燃焼室の温度が廃プラスチックの熱分解温度(ガス化温度)に達するまで予熱用バーナーで予熱する。その後、燃焼室で廃プラスチック分解ガス(乾留ガス)の燃焼が始まれば、予熱用バーナーを停止し、以後、スクリューモーターの回転速度と主排気管のダンパーと副排気管ダンパーの開閉度、及び、燃焼エアー量、スクリュー加熱部分冷却エアー量を調整しながら乾留ガス温度を制御し、スクリューシリンダー内部の加熱部分において廃プラスチックを溶融させ、無酸素下で加熱溶融ガス化された乾留ガスを乾留ガス管出口部でエアーと混合し、その混合ガスを完全燃焼させる。In this gasification combustion device, the combustion chamber temperature is preheated to a predetermined temperature by a preheating burner, then the screw motor is rotated to supply waste plastic from a hopper, and while supplying steam into the dry distillation gas pipe connected to the screw cylinder heating section to block air, the combustion chamber temperature is preheated by the preheating burner until it reaches the thermal decomposition temperature (gasification temperature) of the waste plastic. After that, when the waste plastic decomposition gas (dry distillation gas) starts to burn in the combustion chamber, the preheating burner is stopped, and thereafter, the dry distillation gas temperature is controlled by adjusting the rotation speed of the screw motor, the opening and closing degree of the damper of the main exhaust pipe and the damper of the auxiliary exhaust pipe, the amount of combustion air, and the amount of cooling air for the screw heating section, to melt the waste plastic in the heating section inside the screw cylinder, and the dry distillation gas heated and melted in an oxygen-free environment is mixed with air at the outlet of the dry distillation gas pipe, and the mixed gas is completely combusted.

本発明の装置は、使用済み廃プラスチックだけでなく、新品プラスチックや新品プラスチックと使用済み廃プラスチックとの混合物、金属等の不燃物との複合部材、海岸漂着のような自然劣化による脆化プラスチック製品等の処理にも有効に使用できる。また、装置がコンパクトであるので、海岸、河川敷、イベント会場、プラスチック成形工場等の現場での処理にも適している。その場合には、廃プラスチックの処理場への運搬が不要となり、一層の省エネと、二酸化炭素排出量低減を図ることができる。The device of the present invention can be effectively used to process not only used waste plastics, but also new plastics, mixtures of new plastics and used waste plastics, composite materials with non-combustible materials such as metals, embrittled plastic products caused by natural deterioration such as washed up on the coast, etc. In addition, since the device is compact, it is also suitable for on-site processing such as on the coast, riverbanks, event venues, plastic molding factories, etc. In such cases, it becomes unnecessary to transport the waste plastics to the processing plant, which can further save energy and reduce carbon dioxide emissions.

また、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素含有プラスチックの処理では、無酸素高温熱分解によりダイオキシンの発生の恐れは小さいが、燃焼排ガスの降温中でのダイオキシン生成を防止するために、急冷かつ塩素吸収のためのアルカリ液スクラバーを設けることも有効である。In the treatment of chlorine-containing plastics such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride, there is little risk of dioxin generation due to oxygen-free, high-temperature pyrolysis. However, in order to prevent dioxin generation during the temperature drop of the combustion exhaust gas, it is effective to provide an alkaline liquid scrubber for rapid cooling and chlorine absorption.

また、本発明の装置で発生する燃焼熱を小規模火力発電、熱風乾燥等に利用するなど、多様な応用展開が可能である。Furthermore, the combustion heat generated by the device of the present invention can be utilized for a variety of applications, such as small-scale thermal power generation and hot air drying.

なお、実施例1での記述内容は基本的な実施形態の一例であり、実際には状況に応じて変形して実施することができることは当然である。It should be noted that the description of the first embodiment is merely an example of a basic embodiment, and it is of course possible to modify and implement the embodiment in accordance with the actual situation.

本発明の廃プラスチックガス化燃焼装置は、分析、洗浄、分別、配合調整、等を行わずに、異種のプラスチックや異物が混入した使用済み廃プラスチックを、乾留ガス温度を制御しながら直接熱分解ガス化して燃焼できるコンパクトな装置である。The waste plastic gasification and combustion apparatus of the present invention is a compact device that can directly pyrolyze and gasify used waste plastics containing different types of plastics or foreign matter by controlling the temperature of the dry distillation gas, without performing analysis, cleaning, sorting, blending, etc.

本発明に係る廃プラスチック連続ガス化燃焼装置の一実施形態の構造模式図である。1 is a structural schematic diagram of one embodiment of a waste plastic continuous gasification and combustion device according to the present invention. FIG. 図1の廃プラスチック連続ガス化燃焼装置の予熱用バーナー使用状態の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which a preheating burner is used in the waste plastic continuous gasification and combustion apparatus of FIG. 図1の廃プラスチック連続ガス化燃焼装置のプラスチック熱分解ガス燃焼状態と、その制御系統の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the combustion state of plastic pyrolysis gas in the waste plastic continuous gasification and combustion apparatus of FIG. 1 and its control system. 図1の廃プラスチック連続ガス化燃焼装置の外観斜視模式図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of the external appearance of the waste plastic continuous gasification and combustion apparatus of FIG. 1.

本発明に係る廃プラスチック連続ガス化燃焼装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の記述は、本発明の一実施形態に過ぎず、実際には、種々の応用、変形の形態で実施され得る。An embodiment of the continuous waste plastic gasification and combustion apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following description is merely one embodiment of the present invention, and in practice, the present invention can be implemented in various applications and modified forms.

装置の構成は以下の通りである。
本発明の装置の構造は、図1に示すように、本発明の廃プラスチックガス化燃焼装置は、ホッパー4、予熱用バーナー11、燃焼室3a、スクリュー2cを内部に有し燃焼室3aを貫通するように設置されたスクリューシリンダー2b、開閉度を調節可能なダンパー5aと6aを備えた主排気管5と副排気管6、残渣排出管2e、スクリューシリンダー2bの加熱部2gに連結された乾留ガス管入口部に水蒸気を供給する蒸気管8a、スクリュー2cの加熱部分2gの外部両側に設けた冷却水管10aと10bにより構成される。
ホッパー4は、処理する廃プラスチックを供給するホッパーである。廃プラスチックだけでなく、新品プラスチックや、新品プラスチックと廃プラスチックの混合物も処理できる。
スクリュー2cは、供給口から供給されたプラスチックをスクリューシリンダー2bの加熱部分2gに送り込み、そこで供給されたプラスチックを溶融、熱分解させる機能を果たす。
本発明の装置の予熱用バーナー11は図2に示すように装置の運転開始時に、スクリュー2cによりスクリューシリンダー2b内の加熱部分2gに送り込まれたプラスチックを予熱して加熱分解させるもので、加熱分解が定常化すれば停止する。プラスチックの熱分解が定常化すれば、この予熱用バーナー11は使用しないので、取り外してもよい。この場合には、予熱用バーナー11を取り外した後の予熱用バーナー挿入口11aを耐火レンガ等の閉塞材11bで閉塞する。この状態を図3に示す。
図3に示すように、スクリューシリンダー2b内の加熱部分2gでプラスチックの熱分解により発生した乾留ガスは、燃焼室3a内の乾留ガス管3出口で、燃焼エアー管7から供給されたエアーとともに燃焼される。燃焼室3aで発生した燃焼排ガスは、主排気管5と副排気管6から排出する。
スクリューシリンダー2b内のスクリュー加熱部分2gに連結された乾留ガス管入口部に蒸気管8aから水蒸気を供給する。この水蒸気は、スクリュー加熱部の空気を追い出すとともに、外界空気を遮断し、かつ、スクリュー加熱部分2gの温度の均一化と昇温速度の向上効果を発揮する。
また先端部の蒸気管8bから供給される水蒸気は、熱分解残渣を排出しやくする機能を有すると共に外界空気を遮断する。
なお、蒸気管8aおよび8bで使用する水蒸気は、乾留ガスにより発生する燃焼熱を利用して省エネ的に製造することもできる。
スクリューシリンダー2b内で熱分解しなかった異物等の残渣は残渣排出管2eから排出される。
なお、図2に示すように、乾留ガスの温度を熱電対9で検知しながら、主排気管5のダンパー5aおよび副排気管6のダンパー6aの開閉度と、スクリューモーター2aの回転速度をそれぞれの制御モーター13a、13b、13c、13d、13eにより調整して乾留ガス温度をPLC制御13fにより一定に制御するので、供給するプラスチックの熱量調整は不要である。
なお、本発明の装置の外観は図4に示すようにコンパクトに形成されている。
The configuration of the device is as follows.
The structure of the device of the present invention is as shown in FIG. 1. The waste plastic gasification and combustion device of the present invention is composed of a hopper 4, a preheating burner 11, a combustion chamber 3a, a screw cylinder 2b having a screw 2c inside and installed so as to penetrate the combustion chamber 3a, a main exhaust pipe 5 and a sub-exhaust pipe 6 equipped with dampers 5a and 6a whose opening and closing degree can be adjusted, a residue discharge pipe 2e, a steam pipe 8a which supplies steam to the inlet of the dry distillation gas pipe connected to the heating part 2g of the screw cylinder 2b, and cooling water pipes 10a and 10b provided on both sides of the outside of the heating part 2g of the screw 2c.
The hopper 4 is a hopper for supplying waste plastic to be treated. Not only waste plastic, but also new plastic and a mixture of new plastic and waste plastic can be treated.
The screw 2c sends the plastic supplied from the supply port to the heating portion 2g of the screw cylinder 2b, where the supplied plastic is melted and thermally decomposed.
As shown in Fig. 2, the preheating burner 11 of the apparatus of the present invention preheats and thermally decomposes the plastics sent by the screw 2c to the heating section 2g in the screw cylinder 2b when the apparatus starts to operate, and is stopped when thermal decomposition becomes steady. Once the thermal decomposition of the plastics becomes steady, the preheating burner 11 is no longer used and may be removed. In this case, the preheating burner insertion port 11a after the preheating burner 11 is removed is blocked with a blocking material 11b such as a firebrick. This state is shown in Fig. 3.
As shown in Fig. 3, the carbonization gas generated by the thermal decomposition of plastics in the heating portion 2g in the screw cylinder 2b is combusted at the outlet of the carbonization gas pipe 3 in the combustion chamber 3a together with air supplied from the combustion air pipe 7. The combustion exhaust gas generated in the combustion chamber 3a is discharged from the main exhaust pipe 5 and the sub-exhaust pipe 6.
Steam is supplied from a steam pipe 8a to the inlet of the carbonization gas pipe connected to the screw heating part 2g in the screw cylinder 2b. This steam expels air from the screw heating part, blocks the outside air, and has the effect of making the temperature of the screw heating part 2g uniform and increasing the temperature rise rate.
Moreover, the steam supplied from the steam pipe 8b at the tip has the function of facilitating the discharge of the thermal decomposition residue and also blocks the outside air.
The steam used in the steam pipes 8a and 8b can also be produced in an energy-saving manner by utilizing the combustion heat generated by the dry distillation gas.
Residues such as foreign matter that have not been thermally decomposed in the screw cylinder 2b are discharged from a residue discharge pipe 2e.
As shown in FIG. 2, the temperature of the carbonization gas is detected by a thermocouple 9 while the opening and closing degree of the damper 5a of the main exhaust pipe 5 and the damper 6a of the auxiliary exhaust pipe 6 and the rotation speed of the screw motor 2a are adjusted by the respective control motors 13a, 13b, 13c, 13d, and 13e to control the carbonization gas temperature to a constant value by a PLC control 13f, so there is no need to adjust the calorific value of the plastic being supplied.
The external appearance of the device of the present invention is compact, as shown in FIG.

装置の動作は以下の通りである。
本発明の廃プラスチック連続ガス化燃焼装置1では、スクリューモーター2aを回転させてホッパー4から廃プラスチックをスクリューシリンダー2b内に供給し、スクリューシリンダー2bに連結された乾留ガス管入口部に蒸気管8aから水蒸気を供給して空気を遮断しつつ、燃焼室3aの温度が廃プラスチックの熱分解温度(ガス化温度)に達するまで予熱用バーナー11を使用して予熱する。
その後、燃焼室3aで廃プラスチックの熱分解により発生する乾留ガスの燃焼が始まれば、予熱用バーナー11を停止し、以後、乾留ガスの温度を熱電対9で検知しながら、主排気管5のダンパー5aおよび副排気管6のダンパー6aの開閉度と、スクリューモーター2aの回転速度をそれぞれの制御モーター13a、13b、13c、13d、13eにより調整して乾留ガス温度を制御すると共に燃焼室3aでの良好な燃焼状態を制御する。予熱用バーナー11は停止後、加熱による損傷防止のために取り外しても良いが、そのまま装着しておいてもよい。
本発明の装置では、運転が定常化した後は、廃プラスチックの熱分解により発生する乾留ガスの燃焼熱により処理材料を加熱、溶融、熱分解を行うので、エネルギー的に自立した操業が可能で、経済的である。
The operation of the device is as follows.
In the waste plastic continuous gasification and combustion device 1 of the present invention, waste plastic is supplied from the hopper 4 into the screw cylinder 2b by rotating the screw motor 2a, and while supplying steam from the steam pipe 8a to the inlet of the dry distillation gas pipe connected to the screw cylinder 2b to block air, the combustion chamber 3a is preheated using the preheating burner 11 until the temperature reaches the thermal decomposition temperature (gasification temperature) of the waste plastic.
Thereafter, when the carbonization gas generated by the thermal decomposition of the waste plastics in the combustion chamber 3a starts to burn, the preheating burner 11 is stopped, and thereafter, while the temperature of the carbonization gas is detected by the thermocouple 9, the opening and closing degree of the damper 5a of the main exhaust pipe 5 and the damper 6a of the sub-exhaust pipe 6 and the rotation speed of the screw motor 2a are adjusted by the respective control motors 13a, 13b, 13c, 13d, and 13e to control the carbonization gas temperature and to control a good combustion state in the combustion chamber 3a. After the preheating burner 11 is stopped, it may be removed to prevent damage due to heat, but it may also be left installed.
In the device of the present invention, once operation has stabilized, the materials to be treated are heated, melted, and pyrolyzed using the combustion heat of the distillation gas generated by the thermal decomposition of waste plastics, making it possible to operate in an energy independent manner and economical.

具体的な操作の実施例は以下の通りである。
アルミホイールが部分的にラミネートされ、食品で汚染された使用済みポリプロピレン食品トレイを破砕し、図1の構造の廃プラスチック連続ガス化燃焼装置のホッパー4に投入した。
廃プラスチック連続ガス化燃焼装置の主排気管5のダンパー5aを閉状態、副排気管6のダンパー6aを開状態に設定した。
次いで、予熱用バーナー11を予熱用バーナー挿入口11aに装着し、この予熱用バーナー11に点火した。この状態を模式的に示したのが図2である。
その後、スクリューモーター2aを始動し、処理原料がスクリューシリンダー2b内の加熱部分2gの大よそ1/3程度に到達した頃を見計らってスクリューモーター2aを一旦停止させた。
その後、熱電対9の指示温度が100℃を超えた時点でスクリュー冷却水管10aと10bから冷却水を循環開始させた。
次いで熱電対9の指示温度が250℃を超えた時点で、蒸気管8aと8bから水蒸気を、燃焼エアー管7から燃焼用エアーを僅かに吐出させた。
その後、乾留ガス管3から火炎が出だしたときに、燃焼エアー管7のエアー量を調節して良好な燃焼状態に調整した。
その後、乾留ガス管3の火炎量に応じて予熱用バーナー11の火炎を小さくしていった。その後、熱電対9の指示温度が470℃に達したときにスクリューモーター2aを起動させた。
その後、熱電対9の指示温度が540℃に到達した時点で予熱用バーナー11を取り外し、予熱用バーナー挿入口11aに予熱用バーナー挿入口閉塞材11bの耐火レンガを挿入した。この状態を模式的に示したのが図3である。
次いで、熱電対9の指示温度が570℃で主ダンパー5aが開き、その開閉度で熱電対9の指示温度が580℃以下となるように調整した。
さらに、熱電対9の指示温度が580℃を超えるようであれば、副ダンパー6aを閉じて冷却エアーを吐出するように調整した。
熱分解残渣はほとんど発生しないが、適当なタイミングで残渣排出管2eのゲートバルブ2fを開いて排出させた。この時、外気遮断と残渣の強制排出の目的で先端側蒸気管8bより蒸気を吐出した。
排出された残渣中にはアルミ箔が酸化されずに存在していた。
A specific example of the operation is as follows.
Used polypropylene food trays partially laminated with aluminum wheels and contaminated with food were crushed and fed into the hopper 4 of the waste plastic continuous gasification and combustion apparatus having the structure shown in FIG.
The damper 5a of the main exhaust pipe 5 of the waste plastic continuous gasification and combustion apparatus was set to a closed state, and the damper 6a of the sub-exhaust pipe 6 was set to an open state.
Next, the preheating burner 11 was attached to the preheating burner insertion port 11a, and the preheating burner 11 was ignited. This state is shown diagrammatically in FIG.
Thereafter, the screw motor 2a was started, and when the raw material to be processed reached approximately 1/3 of the heated portion 2g in the screw cylinder 2b, the screw motor 2a was temporarily stopped.
Thereafter, when the temperature indicated by the thermocouple 9 exceeded 100° C., circulation of cooling water was started through the screw cooling water pipes 10 a and 10 b.
Next, when the temperature indicated by the thermocouple 9 exceeded 250° C., a small amount of steam was discharged from the steam pipes 8 a and 8 b and a small amount of combustion air was discharged from the combustion air pipe 7 .
Thereafter, when a flame started to emerge from the dry distillation gas pipe 3, the amount of air in the combustion air pipe 7 was adjusted to obtain a good combustion state.
Thereafter, the flame of the preheating burner 11 was gradually reduced in size in accordance with the flame amount of the dry distillation gas pipe 3. Thereafter, when the temperature indicated by the thermocouple 9 reached 470° C., the screw motor 2a was started.
Thereafter, when the temperature indicated by the thermocouple 9 reached 540° C., the preheating burner 11 was removed, and a firebrick as a preheating burner insertion port clogging material 11b was inserted into the preheating burner insertion port 11a. This state is shown diagrammatically in FIG. 3.
Next, the main damper 5a was opened when the temperature indicated by the thermocouple 9 was 570°C, and the opening and closing degree was adjusted so that the temperature indicated by the thermocouple 9 was 580°C or less.
Furthermore, if the temperature indicated by the thermocouple 9 exceeded 580° C., the secondary damper 6 a was closed to discharge cooling air.
Although almost no pyrolysis residue was generated, the gate valve 2f of the residue discharge pipe 2e was opened at an appropriate timing to discharge the residue. At this time, steam was discharged from the tip side steam pipe 8b in order to shut off the outside air and forcibly discharge the residue.
The aluminum foil was present in the discharged residue without being oxidized.

本発明の装置は、簡便な装置でプラスチックのサーマルリサイクルを行い、ボイラー、冷暖房等の熱源を必要とする多くの産業用途に利用できる。
さらに、家電製品、電子機器、電子基板等の処理では、熱分解残渣として稀金属等が酸化されずに回収されるので、有価物回収にも利用できる。
The device of the present invention is a simple device that performs thermal recycling of plastics and can be used in many industrial applications that require a heat source, such as boilers, air conditioners, etc.
Furthermore, in the processing of home appliances, electronic devices, electronic circuit boards, etc., rare metals and the like are recovered as pyrolysis residue without being oxidized, so they can also be used to recover valuable resources.

1 炉本体
1a 棚板
2a スクリューモーター
2b スクリューシリンダー
2c スクリュー
2d シリンダー冷却管
2e 残渣排出管
2f ゲートバルブ
2g スクリュー加熱部分
3 乾留ガス管
3a 燃焼室
4 ホッパー
5 主排気管
5a 主ダンパー
6 副排気管
6a 副ダンパー
7 燃焼エアー管
8a 供給側蒸気管
8b 先端側蒸気管
8b 電対
9 ホッパー側冷却水管
10a スクリュー先端側冷却水管
11 予熱用バーナー
11a 予熱用バーナー挿入口
11b 予熱用バーナー挿入口閉塞材
12 スクリュー加熱部分冷却エアー管
13a 主ダンパー開閉度制御モーター
13b 副ダンパー開閉度制御モーター
13c スクリュー回転速度制御インバーター
13d スクリュー温度制御冷却エアーインバーター
13e 燃焼炎制御燃焼エアーインバーター
1 Furnace body 1a Shelf 2a Screw motor 2b Screw cylinder 2c Screw 2d Cylinder cooling pipe 2e Residue discharge pipe 2f Gate valve 2g Screw heating part 3 Dry distillation gas pipe 3a Combustion chamber 4 Hopper 5 Main exhaust pipe 5a Main damper 6 Auxiliary exhaust pipe 6a Auxiliary damper 7 Combustion air pipe 8a Supply side steam pipe 8b Tip side steam pipe 8b Electric couple 9 Hopper side cooling water pipe 10a Screw tip side cooling water pipe 11 Preheating burner 11a Preheating burner insertion port 11b Preheating burner insertion port plug 12 Screw heating part cooling air pipe 13a Main damper opening degree control motor 13b Auxiliary damper opening degree control motor 13c Screw rotation speed control inverter 13d Screw temperature control cooling air inverter 13e Combustion flame control combustion air inverter

Claims (5)

廃プラスチック材料供給用ホッパー、予熱用バーナー、燃焼室、この燃焼室を貫通するように設置した内部にスクリューを有するスクリューシリンダー、燃焼室の熱により加熱されたスクリューシリンダー内部で廃プラスチックが熱分解されて発生した乾留ガスを燃焼室に供給する乾留ガス管と、この乾留ガス管に燃焼用エアーを供給する燃焼エアー管、スクリューシリンダー加熱部に連結された乾留ガス管入口部に蒸気を供給する蒸気管、主排気管と副排気管のそれぞれに設けた開閉度を調節可能なダンパーおよび、スクリューの先端部に残渣排出管を備えた廃プラスチック連続ガス化燃焼装置。The device is equipped with a hopper for supplying waste plastic materials, a preheating burner, a combustion chamber, a screw cylinder with a screw inside that is installed so as to penetrate the combustion chamber, a distillation gas pipe that supplies the distillation gas generated when the waste plastic is thermally decomposed inside the screw cylinder heated by the heat of the combustion chamber to the combustion chamber, a combustion air pipe that supplies combustion air to the distillation gas pipe, a steam pipe that supplies steam to the distillation gas pipe inlet connected to the screw cylinder heating section, dampers whose opening and closing degree can be adjusted that are installed on each of the main exhaust pipe and auxiliary exhaust pipe, and a residue discharge pipe at the tip of the screw. 乾留ガスの温度を熱電対で検知しながら、主排気管のダンパーおよび副排気管のダンパー開閉度と、スクリューの回転速度、及び、燃焼エアー量、スクリュー加熱部分冷却エアー量をそれぞれの制御モーターにより調整してスクリュー加熱部分の温度を制御する請求項1に記載の廃プラスチック連続ガス化燃焼装置。2. A continuous waste plastic gasification and combustion device as described in claim 1, in which the temperature of the screw heating part is controlled by adjusting the opening and closing degree of the damper of the main exhaust pipe and the damper of the sub-exhaust pipe, the rotation speed of the screw, and the amount of combustion air and the amount of cooling air for the screw heating part using respective control motors while detecting the temperature of the dry distillation gas with a thermocouple. 運転開始時には予熱用バーナー等の外部からの熱源を必要とするが、定常状態では外熱を必要としない廃プラスチックのみで連続運転を可能とする請求項1、2に記載の廃プラスチック連続ガス化燃焼装置。3. The continuous gasification and combustion apparatus for waste plastics according to claim 1 or 2, which requires an external heat source such as a preheating burner at the start of operation, but enables continuous operation using only the waste plastics without requiring external heat in a steady state. 新品プラスチック、新品プラスチックと廃プラスチックの混合物、金属、ガラス繊維、炭素繊維、セルロースその他の異質材料とプラスチックとの混合材料または複合材料を処理する請求項1、2、3に記載する廃プラスチック連続ガス化燃焼装置。4. A continuous waste plastic gasification and combustion apparatus according to claims 1, 2 or 3, which processes new plastics, mixtures of new plastics and waste plastics, and mixtures or composite materials of plastics and metals, glass fibers, carbon fibers, cellulose or other heterogeneous materials. 予熱用バーナーで燃焼室の温度を所定温度まで予熱し、その後、スクリューを回転させてホッパーから廃プラスチックをスクリューシリンダー内部に供給し、スクリューシリンダー加熱部に連結された乾留ガス管入口へ水蒸気を供給して空気を遮断しつつ、予熱用バーナーで予熱後、燃焼室で廃プラスチックの熱分解ガスの燃焼が始まれば、予熱用バーナーを停止させ、以後、外部よりの熱を必要としないで乾留ガスの温度を熱電対で検知しながら、主排気管のダンパーおよび副排気管のダンパー開閉度と、スクリューの回転速度、及び、燃焼エアー量、スクリュー加熱部分冷却エアー量をそれぞれの制御モーターにより調整して安定した燃焼状態を連続的に保つことが出来る請求項1、2、3、4、に記載する廃プラスチック連続ガス化装置。5. A continuous gasification system for waste plastics as described in claims 1, 2, 3 and 4, in which the temperature of the combustion chamber is preheated to a predetermined temperature with a preheating burner, then the screw is rotated to supply waste plastics from a hopper into the inside of the screw cylinder, and water vapor is supplied to the inlet of the dry distillation gas pipe connected to the heating section of the screw cylinder to block air. After preheating with the preheating burner, when the combustion of the pyrolysis gas of the waste plastics begins in the combustion chamber, the preheating burner is stopped, and thereafter, without requiring heat from outside, the temperature of the dry distillation gas is detected with a thermocouple, and the opening and closing degree of the damper of the main exhaust pipe and the damper of the auxiliary exhaust pipe, the rotation speed of the screw, the amount of combustion air, and the amount of cooling air for the heating part of the screw are adjusted with the respective control motors to continuously maintain a stable combustion state.
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