JP3618280B2

JP3618280B2 - 廃棄物の炭化・還元装置

Info

Publication number: JP3618280B2
Application number: JP2000195052A
Authority: JP
Inventors: 裕治水越
Original assignee: ACTREE Corp
Current assignee: ACTREE Corp
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: JP2002011451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転炉を用いて廃棄物を炭化・還元する装置に関するもので、特に廃棄物を乾燥及び炭化させると共にダイオキシン等の有害物を還元雰囲気で分解させるのに好適な加熱手段を備えた上記装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物は通常焼却処理されている場合が殆どで、このような焼却処理では、酸素によって燃焼が行われるので、酸素を供給するために大量の空気を必要とする（空気中の酸素が２１％であることと、空気過剰率が約１．８倍となるため）。これにより燃焼排気ガスは大量に発生し、窒素酸化物、硫黄酸化物、塩化水素、炭酸ガス等の有害な副生成物が発生し、これらを除去するために排気ガス処理装置が大きく複雑になり、コスト的にも不利になる。
【０００３】
また、重油等の助燃材を用いないで廃棄物を完全燃焼させ、悪臭や有害な燃焼ガスの発生を極力抑制した装置として、廃棄物を減圧マイクロ波加熱により乾燥し、水分を除去した廃棄物を燃焼室に送って酸素焼却を行うという焼却装置が、特開平７−２３３９３１号公報に開示されている。この装置は、燃焼室の前段に置かれた乾燥室において、マイクロ波加熱により水分を含んだ廃棄物を内部から加熱して乾燥させた後、乾燥室から燃焼室に移送して焼却しようとするものであり、マイクロ波加熱を乾燥手段として用いることは、たとえば木材の乾燥等において従来から用いられているものである。
【０００４】
また、特開昭５９−１０９１３１号公報には、このようなマイクロ波加熱を用いた回転キルン型の乾燥炉による茶葉の乾燥装置が提唱されている。これらの装置における加熱原理は、高周波電流による誘導作用を利用して、被加熱物を内部から加熱するというものであり、被加熱物を（表面のみでなく）内部まで均一に乾燥することができるという特徴がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、廃棄物を乾燥するとともにより高温に加熱して、悪臭や有害ガスを発生させることなく炭化・還元することができる装置を得ることを課題としており、炭化時に発生する可燃性還元ガスを燃焼させて間接加熱することにより、効率良くかつ低コストで炭化・還元温度にまで廃棄物を加熱することができる加熱手段を備えた廃棄物の炭化・還元装置を得ることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の廃棄物の炭化・還元装置は、水平軸から若干傾斜して支持した回転胴２と、この回転胴の両端を閉鎖する固定の供給側隔壁３及び排出側隔壁４と、還元ガスの排気筒３１と、供給側隔壁３及び排出側隔壁４を貫通して当該両隔壁３、４で回転胴２と平行に支持された円柱ないし多角柱状の輻射加熱筒５と、回転胴２の外周を囲む加熱周室１０と、前記排気筒から還元ガスの供給を受ける燃焼室１５と、この燃焼室に設けた助燃バーナー４４とを備えた廃棄物の炭化・還元装置において、供給側隔壁３を貫通して回転胴２内に廃棄物を供給するスクリューフィーダ２８と、排出側隔壁４の底部に開口する排出口３３に連通する排出用スクリューコンベア３４と、これらのスクリューフィーダ２８及び排出用スクリューコンベア３４に設けられたウォータジャケット３８、３９と、前記燃焼室から排出される燃焼ガスを前記加熱周室及び輻射加熱筒を直列に通過させる燃焼ガスダクト１１、２５と、前記加熱筒を回転胴２の中心から若干偏倚させることにより形成された前記スクリューフィーダの配置スペースとを備え、輻射と熱伝導との完全な間接加熱による高温還元雰囲気下で廃棄物の炭化・還元を行なうことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の廃棄物の炭化・還元装置において、加熱周室１０が当該周室と輻射加熱筒５とを連結する燃焼ガスダクト１１の上流側に位置していることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明の炭化・還元装置は、木造家屋の解体時に生ずる廃棄物のような木質の廃棄物の炭化装置として特に好適に用いることができ、燃料、調湿材、土壌改良剤などとして用いる良質の炭化物を得ることができる。木質の廃棄物を処理するときは、還元ガスの排気筒３１から排出された還元ガスを木酢液抽出装置４１を経て燃焼室１５へ供給する。
【０００９】
【作用】
軸線が傾斜した回転胴２の回転により、フィーダ２８によって回転胴２内に供給された廃棄物は、撹拌されながら排出側へゆっくりと移送される。運転の開始時には、燃焼室に付属されている助燃バーナー４４によって加熱用の燃焼ガスを発生させ、廃棄物が炭化されて還元ガスが発生した時点で助燃バーナーを徐々に絞り、還元ガスを燃焼させて回転胴２を加熱する。廃棄物は、回転胴２内の上流側部分を移動する間に主として加熱周室１０からの熱伝導と輻射により加熱され、外表面から水分が蒸散して乾燥していく。外表面が乾燥した廃棄物は、主として輻射加熱筒５からの輻射熱によってさらに加熱され、炭化・還元される。炭化・還元によって生ずる還元ガスは、燃焼室１５に供給されて完全燃焼され、その燃焼ガスが廃棄物の乾燥と炭化・還元に利用される。またこの炭化・還元に伴い廃棄物の内部の水も蒸散して炭化・還元が進み、回転胴２の回転に伴って撹拌されながら排出側へゆっくりと移送され、残った炭化物が排出口３３を通って排出コンベア３４により搬出される。この排出コンベア３４による搬出過程で、炭化物が冷却される。
【００１０】
この発明の装置では、炭化・還元時に発生する還元ガスを燃焼して、その高温の燃焼ガスにより回転胴の外側から廃棄物を熱伝導と輻射により加熱し、更に回転胴の内側に設置した輻射加熱筒からの輻射熱によってを内側から加熱するという、回転胴の内外両面から間接加温により、炭化・還元時の熱効率を高めている。加熱筒から排出された燃焼ガスは、サイクロン集塵機１９等で集塵された後、排ガスファン１４を経て煙突２４から大気放出される。廃棄物自体を一切燃焼させないので歩留まりがよく、燃焼室の助燃バーナー４４を制御することにより、回転胴内を炭化・還元に必要な高温度に加熱することができると共に、炭化・還元に温度を所望温度に正確に維持することができる。また回転胴２の回転による撹拌作用で、均一な乾燥及び炭化・還元が可能である。
【００１１】
フィーダ２８及び排出コンベア３４としてスクリューフィーダ及びスクリューコンベアを用いれば、廃棄物及び炭化物がコンベア内を充満して搬送されることにより、特別な密封装置を用いることなくフィーダや排出コンベアの空間を通って回転胴内に空気が流入するのを防止できる。なお、炭化・還元中においては、空気の流入を防ぐために、炉内は若干正圧に維持される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例を参照して、この発明の実施の形態を説明する。図１は回転炉の一実施例を示す断面図、図２は木質廃棄物のための装置の一実施例を示すブロック図、図３は図１の回転炉を含む図２の装置のより具体的な形状を示す平面図である。
【００１３】
回転炉１は回転胴２と供給側及び排出側隔壁３、４と、回転胴の周壁を囲んでいる加熱周室１０と、輻射加熱筒５と、加熱周室１０と輻射加熱筒５とを連結する燃焼ガスダクト１１とで構成される。回転胴２は両側に肉厚の鍔６を有しており、この鍔６を架台７に設けたローラ８（８ａ、８ｂ）で支持することにより、回転自在に支持されている。ローラ８は、廃棄物供給側のもの８ａが若干高い位置にあり、従って、回転胴２は供給側から排出側へと若干低くなるように傾斜している。回転胴２には、またスプロケット９が固定されており、架台７に装着した図示しない電動機とこのスプロケットとをチェーンで連結することにより、回転胴２が回転駆動される。
【００１４】
回転胴２の両端を閉鎖する供給側隔壁３及び排出側隔壁４は、架台７に固定的に設けられている。供給側隔壁３及び排出側隔壁４と回転胴２との間には、回転シール１６及び１７が設けられて炉内からのガスの漏出を防止している。回転胴２の内面には廃棄物を掻き上げるための軸方向に細長い掻上羽根が装着されている。
【００１５】
回転胴２のローラ８で支持された鍔６の間の部分は、回転胴との間に筒状の加熱周室１０を形成している断熱壁１２で囲まれている。加熱周室１０内は、図２で説明する排ガスファン１４の吸引により僅かに負圧となっており、断熱壁１２の両端と回転胴２との摺接部には、大気の流入を防ぐ回転シール１６及び１７が設けられている。加熱周室１０の廃棄物供給側の端部は、燃焼ガス供給ダクト２５により図３に示す燃焼室１５に連結されている。
【００１６】
回転胴２の内部には、その軸線と平行な円筒状の輻射加熱筒５が設けられている。輻射加熱筒５は、その両端を供給側隔壁３及び排出側隔壁４に設けた加熱筒装着孔２０、２１を貫通した状態で支持されている。この輻射加熱筒５の廃棄物排出側の端部は、燃焼ガスダクト１１により、前記加熱周室１０の廃棄物排出側の端部に連結されており、廃棄物供給側の端部は、排ガスダクト１８により、図３のサイクロン集塵機１９に連結されている。
【００１７】
回転炉１の供給側の架台７上には、基端に撹拌ホッパ２７を設けたスクリューフィーダ２８が設けられており、このフィーダの先端は、回転炉の供給側隔壁３を貫通して回転胴２内に開口している。撹拌ホッパ２７には、回転撹拌羽根２９が設けられて、回転炉１に供給される廃棄物を撹拌しており、均一化された廃棄物が連続的に回転炉に供給されるようにしている。また、スクリューフィーダ２８の中間部には、加熱により廃棄物から発生する水蒸気を逃がすための水蒸気出口３０が開口している。このスクリューフィーダ２８の配置スペースを確保するため、加熱筒５は図２、３に示すように回転胴２の中心から若干偏倚している。
【００１８】
供給側隔壁３は、上方部に回転炉内に連通する還元ガス排気筒３１を備えている。排出側隔壁４は、壁面に耐火材層１３を設けた空室３２を有しており、回転胴２の排出側端部は、この空室に若干差し込まれた状態で支持されている。空室３２の下端には排出口３３が設けられ、この排出口に排出用スクリューコンベア３４が連接されている。排出用スクリューコンベア３４は、排出口３３から落下する炭化物を排出する。また、排出側隔壁４には炉内に連通する不燃ガス供給口３５が設けられている。
【００１９】
次に図２、３を参照して、回転炉１の周辺の機器について説明する。廃棄物の供給用スクリューフィーダ２８及び炭化物の排出用スクリューコンベア３４にはウォータジャケット３８、３９が設けられて、このウォータジャケットに通水することにより、冷却を行なっている。還元ガスの排気筒３１は、還元ガスダクト４０により、木酢液抽出装置４１を経て、燃焼室１５に連結されている。木酢液抽出装置４１には給水パイプ４２と排水パイプ４３が連結されている。燃焼室１５には助燃バーナー４４が設けられており、この助燃バーナーには灯油タンク４５から油ポンプ４６で燃料が供給されている。燃焼室１５の燃焼ガスは、燃焼ガス供給ダクト２５で加熱周室１０の廃棄物供給側の端部に導入されている。運転の立上り時においては、助燃バーナー４４に大量の灯油を供給して、その燃焼ガスで回転炉１を加熱する。運転が定常状態に達したときは、廃棄物から生じた還元ガスを主たる燃料として回転炉を加熱し、助燃バーナー４４で不足熱量を補うと共に、助燃バーナー４４の燃焼量を制御することによって、回転炉１の温度を一定に維持する。
【００２０】
加熱周室１０及び輻射加熱筒５を通った燃焼ガスは、排ガスダクト１８を経てサイクロン集塵機１９に導かれ、ダンパ２２を備えた外気吸入口２３から吸入される新鮮空気と混合されて、排ガスファン１４で吸引され、煙突２４を通って大気放出される。
【００２１】
炭化・還元しようとする廃棄物は撹拌ホッパ２７に投入され、スクリューフィーダ２８によって回転胴２内に送られる。回転胴２はゆっくりと回転駆動されている。回転胴２から排出される還元ガスは、燃焼室で完全燃焼され、これにより生ずる高温と燃焼ガスにより、まず回転胴が外側より加熱され、更にその燃焼ガスが回転胴内に設置されている輻射加熱筒を通過する時に発生する輻射熱で回転胴２内の廃棄物が加熱されて、廃棄物を炭化・還元する。炭化・還元温度は燃焼室の助燃バーナーで制御する。回転胴２の回転により回転胴内の廃棄物は底部のものが上層へ掻き上げられるように撹拌され、非酸化性雰囲気中で均一に炭化・還元される。
【００２２】
回転胴２の傾斜により、回転胴内の廃棄物は撹拌されつつ排出側へと移動する。そして、排出側隔壁の空室３２に移動してきた廃棄物は、排出口３３を通って落下し、排出用スクリューコンベア３４によって排出される。
【００２３】
この発明の装置では、以上の実施例で述べたように、フィーダから連続的に供給される廃棄物を、回転炉内で炭化・還元して排出コンベアにより連続的に排出するものであり、廃棄物を均一に炭化・還元することができるとともに、炭化・還元温度の制御が容易である。またこの発明の構造の加熱装置を採用することにより、高温加熱が可能であるとともに、炭化・還元の制御を正確に行うことができ、かつ熱効率を向上させることができてランニングコストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の回転炉の断面側面図
【図２】実施例装置全体を示すブロック図
【図３】実施例装置の全体平面図
【符号の説明】
２回転胴
３供給側隔壁
４排出側隔壁
５輻射加熱筒
１０加熱周室
１１燃焼ガスダクト
１５燃焼室
２５燃焼ガス供給ダクト
２８供給用スクリューフィーダ
３１還元ガス排気筒
３３炭化物排出口
３４排出用フクリューコンベア
４１木酢液抽出装置
４４助燃バーナー

Claims

水平軸から若干傾斜して支持した回転胴(2)と、この回転胴の両端を閉鎖する固定の供給側隔壁(3)及び排出側隔壁(4)と、還元ガスの排気筒(31)と、供給側隔壁 (3) 及び排出側隔壁 (4) を貫通して当該両隔壁 (3,4) で回転胴 (2) と平行に支持された円柱ないし多角柱状の輻射加熱筒 (5) と、回転胴 (2) の外周を囲む加熱周室 (10) と、前記排気筒から還元ガスの供給を受ける燃焼室 (15) と、この燃焼室に設けた助燃バーナー (44) とを備えた廃棄物の炭化・還元装置において、
供給側隔壁 (3) を貫通して回転胴 (2) 内に廃棄物を供給するスクリューフィーダ (28) と、排出側隔壁 (4) の底部に開口する排出口 (33) に連通する排出用スクリューコンベア (34) と、これらのスクリューフィーダ (28) 及び排出用スクリューコンベア (34) に設けられたウォータジャケット (38,39) と、前記燃焼室から排出される燃焼ガスを前記加熱周室及び輻射加熱筒を直列に通過させる燃焼ガスダクト(11,25)とを備え、前記加熱筒を回転胴 (2) の中心から若干偏倚させて前記スクリューフィーダの配置スペースを設けていることを特徴とする、廃棄物の炭化・還元装置。
加熱周室(10)が当該周室と輻射加熱筒(5)とを連結する燃焼ガスダクト(11)の上流側に位置していることを特徴とする、請求項１記載の炭化・還元装置。