JP3758908B2 - Ｆｒｐ製廃船の処理方法及び設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＲＰ製廃船の処理設備、ＦＲＰ製廃船処理設備を備えた水上浮揚構造物、及びＦＲＰ廃船の再資源化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲＰ（繊維強化プラスチックス）は、プラスチックスを母体（マトリックス）とし、これを繊維で強化した複合材料であって、軽量、高強度であり、耐海水性に優れている。ＦＲＰ、特にガラス繊維強化プラスチックス（ＧＦＲＰ）は、船体のような構造物を始め、多方面にわたり用いられてきた。造船業の分野では、ＦＲＰ（例えば、ＧＦＲＰ）製の漁船、プレジャーボート等が過去数１０万隻製造、販売されてきた。これらの船舶は、老朽化すると廃棄処分をしなければならない。廃棄処分が必要な船（以下、廃船という）は年に数千隻に達すると言われている。
【０００３】
上記廃船の処分方法として、従来、廃船を切断・破砕して燃焼させ、燃焼残渣であるガラス繊維は溶融固化して埋め立て処分する方法等が行われていた。しかし、この処理方法は、処理コストが高く、焼却燃料が必要であり、ガラス固化物の埋め立て地が見つからない等の理由から、大部分の廃船は港に係留したままになっている。従って、港湾利用上、使用可能なスペースが狭くなり、他の船舶などの港湾利用に支障を来すなど、多くの問題を生じ、その廃船を低コストで、適正に処理するシステムが求められている。
また、近年、地球環境の変化や海水汚染等により、沿岸漁場の漁礁に海洋生物（プランクトン、海草等の植物、魚貝類等）が減少するいわゆる磯焼けが起こり、漁獲高が減少している。したがって、廃船の処理費用を節減すると共に、廃船を再利用して、これを、漁礁の再生、海域の浄化などに利用する社会的ニーズが高まっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑み、低コストで処理できるＦＲＰ廃船の処理設備及びそれを設置した水上浮揚構造物を提供すること、及び賦活処理した廃船を漁礁材または海水圏浄化材として再資源化する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料、金属部品等の不要部分を除去したＦＲＰ廃船を炭化／賦活処理するためのＦＲＰ炭化賦活炉と、該炭化賦活炉に加熱空気を供給する空気加熱装置と、前記炭化賦活炉へイナートガスを供給するためのイナートガス製造装置と、イナートガスの循環ラインに水蒸気を供給するための水蒸気発生装置と、前記炭化賦活炉から排出されるイナートガスの脱硫やダストの除去を行い、清浄なイナートガスを前記イナートガス製造装置に循環させるクリーンアップ装置とを含んでなるＦＲＰ廃船処理設備を提供する。
また、前記ＦＲＰ廃船の炭化賦活炉をそれぞれ炭化炉と賦活炉とに分離させ、炭化処理と賦活処理とを別個の反応炉でそれぞれ独立して連続的に行うことも可能である。
【０００６】
また、本発明は、浮体と、該浮体上にそれぞれ設けた上記ＦＲＰ廃船処理設備と、廃船の積込み積降ろし装置と、操舵運転室とを備えた水上浮揚構造物が提供する。
さらに、上記水上浮揚構造物上に、港又は海岸にあるＦＲＰ廃船を積み込んで、ＦＲＰ廃船処理設備によりＦＲＰ廃船の炭化賦活処理を行いながら、該処理した廃船を漁礁予定海域へそのまま移動し、漁礁材又は海水圏浄化材として海水中へ投入、固定する、ＦＲＰ廃船の再資源化方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明は以下の実施形態にのみ限定されない。
図１は、本発明にかかるＦＲＰ廃船処理の一実施の形態を説明するブロック図である。
まず、港に係留または放置されている廃船から燃料、金属部品等の不要部分を分離除去した後、ＦＲＰ、例えばＧＦＲＰを主体とした部分（以下、ＦＲＰ廃船という。）をクレーン等の積込み・積降し装置により炭化賦活炉Ｆに投入する。
炭化賦活炉Ｆにおける炭化賦活処理手順について以下に示す。
【０００８】
（１）加熱工程
廃船炭化賦活炉Ｆの入口側に、空気加熱装置Ａにより加熱空気をライン１を経て導入する。この加熱空気により、炭化賦活炉Ｆを昇温速度１０〜１００℃／ｈで１００〜３００℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度にし、０．５〜３時間、好ましくは約１時間維持する。この加熱によってＦＲＰ廃船の樹脂成分が一部、部分酸化、溶融し、樹脂のマトリックスが大きなかたまりとなり、軽質分が抜け、次の炭化工程に入る準備状態になる。この間に発生する炭化水素ガスは、タール焼却炉Ｆ−３で燃焼させる。
【０００９】
（２）炭化工程
次いで、炭化賦活炉Ｆの出口側（下流側）に設けたイナートガス製造装置ＩＮＧに空気と燃料を供給して燃焼させることにより、イナートガス、即ち燃焼排ガスを発生させる。イナートガスの組成は、酸素、窒素、二酸化炭素、ＳＯｘ、ＮＯｘなどからなっており、酸素濃度を５％以下、好ましくは２％以下とする。
このイナートガスを、ライン４、５を経て炭化賦活炉Ｆに流し、タール焼却炉Ｆ−３を経て、ライン６を通って熱交換器Ｈへ送る。その間、炭化賦活炉Ｆにおいて、上記樹脂成分を炭化処理する。熱交換器Ｈに入ったイナートガスは、ライン８を通ってクリーンアップ装置ＧＣＬへ、ライン９を通ってガス循環圧縮機ＧＣＰへ、ライン１０を通って熱交換器Ｈへ順次に流通し、ライン１１を経てイナートガス製造装置ＩＮＧに戻される。
この炭化反応は、予備炭化と炭化からなる。予備炭化は、炭化賦活炉Ｆを１０〜１００℃／ｈで昇温し、２５０〜５５０℃の温度、好ましくは３００〜５００℃で一定時間、例えば０．５〜１時間行なう。次いで炭化は炭化賦活炉Ｆを１０〜１００℃／ｈで昇温し、８００〜１１００℃の温度、好ましくは８５０〜９５０℃で一定期間、例えば０．５時間行なう。
【００１０】
こうして炭化賦活炉Ｆ内でＦＲＰ廃船の樹脂成分の炭化が進行し、ＧＦＲＰのガラス繊維表面が炭化した炭素によって被覆される。この炭化反応で発生した炭化水素、タール等はタール焼却炉Ｆ−３で燃焼させる。タール焼却炉Ｆ−３を出た燃焼排ガスは、熱交換器Ｈでガス／ガス熱交換した後、クリーンアップ装置ＧＣＬへ導入され、ここでガス中のＳＯｘ成分の脱硫やダストの除去などが行われ、燃焼排ガスを清浄なイナートガスに変換させる。変換されたイナートガスは、ガス循環圧縮機ＧＣＰにより熱交換器Ｈを経てイナートガス製造装置ＩＮＧへ戻され、以上の経路を循環する。
炭化賦活炉Ｆの温度は、イナートガス製造装置ＩＮＧ、タール焼却炉Ｆ−３の燃焼熱および熱交換器Ｈ等により、２５０〜５５０℃、好ましくは３００〜５００℃（予備炭化温度）または８００〜１１００℃、好ましくは８５０〜９５０℃（炭化温度）に維持される。
【００１１】
（３）賦活工程
ＦＲＰ廃船の樹脂成分の炭化反応が終了したら、水蒸気発生装置Ｗで発生させた水蒸気を炭化賦活炉Ｆに供給し、炭化賦活炉Ｆを通るイナートガスに添加、混合させる。これにより賦活ガスが生成され、炭化賦活炉Ｆは５５０〜９５０℃、好ましくは、６００〜７００℃に昇温される。賦活ガスの組成は、前記イナートガスに水蒸気１０〜２０％又は炭酸ガス１０〜２０％が含まれるようにするのが望ましい。賦活反応は、賦活ガス中の水あるいは二酸化炭素と炭化された樹脂が反応して炭化樹脂表面に細孔を形成させる。こうして、前記ガラス繊維を被覆している炭素が活性化される。
賦活された炭素表面は吸着作用、触媒作用を有し、本発明の炭化賦活処理したＦＲＰ廃船を漁礁や汚染海水中に設置すると、鉄分やりん分等各種の無機成分の吸着、有機成分の吸着、海水中の微生物や藻類の吸着、付着、繁茂、産卵を促進させ、漁礁の再生、造成や汚染海水圏の浄化を行うことができる。
なお、図１中、配管７は設備の起動・停止時のバイパスラインである。
【００１２】
図１に示す炭化賦活炉Ｆは、図２に示すように、炭化炉Ｆ−１と賦活炉Ｆ−２とに分けてそれぞれ独立して設けることができる。この構成例を図２に示す。図２において、主要装置の役割や相互関係は図１の場合とほぼ同様である。なお、図中の配管７−１及び７−２は設備の起動、停止時のバイパスラインである。
まず、不要部分を除去した、例えばＧＦＲＰ廃船をクレーン等の積込み積降し装置により炭化炉Ｆ−１に投入する。以下の手順は、図１の賦活反応を別個の反応炉Ｆ−２で行うことを除いては図１の場合と同様である。即ち、上記工程（１）で説明したように、炭化炉Ｆ−１で加熱し、ＦＲＰ廃船の樹脂成分を一部、部分酸化、溶融し、樹脂の大マトリックス化を行う。この間に発生する炭化水素ガスは、必要に応じ、タール焼却炉Ｆ−３で焼却する。
【００１３】
次に、上記工程（２）で説明したように、炭化炉Ｆ−１の後流側に設けたイナートガス製造装置ＩＮＧから発生されるイナートガス、即ち燃焼排ガスにより、同一条件の下にＦＲＰ廃船の樹脂成分を炭化処理する。このイナートガスは、クリーンアップ装置によって清浄なガスに変換され、イナートガス製造装置ＩＮＧへ戻される。
ＦＲＰ廃船の樹脂成分の炭化反応が終了したら、ＦＲＰ廃船を廃船賦活炉Ｆ−２に入れ、賦活炉Ｆ−２の入口側に設けた水蒸気発生装置Ｗから発生蒸気を賦活炉Ｆー２に供給し、この賦活炉Ｆ−２を通るイナートガスの循環ラインに添加、混合させる。これによって、上記工程（３）の場合と同様に、賦活ガスが生成され、この賦活反応により、前記ガラス繊維を被覆している炭素が活性化される。
【００１４】
図３に、ＦＲＰ廃船の炭化処理と賦活処理とを別個の反応炉でそれぞれ独立して行う場合を示す。この場合、設備のイニシャルコストは多少高くなるが、多数の廃船を連続的に処理することができる利点がある。図３においては、図１の炭化賦活反応を別個の反応炉でそれぞれ独立して行い、炭化炉Ｆ−１と賦活炉Ｆ−２につき、イナートガス製造装置ＩＮＧ、タール焼却炉Ｆ−３、熱交換器Ｈ、ガス循環圧縮器ＧＣＰ、クリーンアップ装置ＧＣＬをそれぞれ配設するが、主要装置の役割や相互関係は図１の場合とほぼ同様である。なお、図中の配管７−１及び７−２は設備の起動、停止時のバイパスラインである。
【００１５】
まず、例えばＧＦＲＰ廃船をクレーン等の積込み積降し装置により炭化炉Ｆ−１に投入し、上記工程（１）と（２）で説明したように、ＦＲＰ廃船の炭化炉Ｆ−１で同一条件の下に樹脂成分の大マトリックス化、炭化処理を行う。即ち、ＦＲＰ廃船の炭化炉Ｆー１に、該炭化賦活炉の前流側に設けた空気加熱装置Ａにより加熱された空気をライン１を経て導入する。この加熱空気により、炭化炉Ｆ−１は昇温速度１０〜１００℃／ｈで１００〜３００℃、好ましくは１５０〜２００℃の温度に０．５〜３時間、好ましくは約１時間維持する。
【００１６】
その後、炭化炉Ｆ−１の後流側に設けたイナートガス製造装置ＩＮＧに空気と燃料を供給して燃焼させることにより、イナートガス、即ち燃焼排ガスを発生させる。このイナートガスは、ライン４を経て炭化炉Ｆ−１に流され、タール焼却炉Ｆ−３を経て、ライン６を通って熱交換器Ｈへ、ライン８を通ってクリーンアップ装置ＧＣＬへ、ライン９を通ってガス循環圧縮機ＧＣＰへ、ライン１０を通って熱交換器Ｈへ順次に流通し、ライン１１を経てイナートガス製造装置ＩＮＧに戻される。この経路に沿って炭化炉Ｆ−１へイナートガスを循環させることにより、ＦＲＰ廃船の樹脂成分が炭化処理される。炭化反応は、まず予備炭化として炭化炉Ｆ−１を１０〜１００℃／ｈで昇温し、２５０〜５５０℃の温度、好ましくは３００〜５００℃で一定時間、例えば０．５〜１時間行い、引き続き炭化を炭化炉Ｆ−１を１０〜１００℃／ｈで昇温し、８００〜１１００℃の温度、好ましくは８５０〜９５０℃で一定時間、例えば０．５時間行う。
【００１７】
一方、炭化炉Ｆ−１からライン１２を通ってＦＲＰ廃船を賦活炉Ｆ−２に移送し、賦活炉Ｆ−２で、上記炭化処理したＦＲＰ廃船を、上記工程（３）で説明したように、賦活反応により、ガラス繊維を被覆している炭素を活性化する。また該賦活炉Ｆ−２の前流側に設けた水蒸気発生装置Ｗから発生蒸気を導入し、イナートガス製造装置ＩＮＧからのイナートガスの循環ラインに添加、混合させる。これにより賦活ガスが組成され、賦活炉Ｆ−２の温度が５５０〜９５０℃、好ましくは６００〜７００℃に昇温される。このイナートガスは、ライン４を経て賦活炉Ｆ−２に流され、熱交換器Ｈを経て、ライン８を通ってクリーンアップ装置ＧＣＬへ、ライン９を通ってガス循環圧縮機ＧＣＰへ、ライン１０を通って熱交換器Ｈへ順次に流通し、ライン１１を経てイナートガス製造装置ＩＮＧに戻される。
【００１８】
図４は、図１に示した本発明のＦＲＰ廃船処理設備をバージ（浮体）上に搭載した場合を、より具体的に例示した図である。この例は、基本的には図１に記載した例と同様にＦＲＰ廃船の樹脂成分を大マトリックス化し、炭化賦活処理するものであるが、より効率的な処理を行うために以下の付帯装置が設けられている。
ディーゼルエンジンによる発電器を設け、必要な電力を供給する。また、この発電器はバージの駆動力として利用することもできる。
水蒸気発生装置としては造水装置が備えられ、海水を逆浸透膜により純水に製造することができる。純水はボイラに移送され、賦活処理用の水蒸気に転換される。
【００１９】
炭化賦活炉Ｆの入口に混合器を設け、上記ボイラから供給される賦活処理用の水蒸気と、イナートガス製造装置ＩＮＧから供給されるイナートガスを所定の割合に混合して、図１の例について記載したように、酸素濃度が５％以下、好ましくは２％以下となるよう賦活ガスの組成を調整する。この賦活ガスはライン１４を通って炭化賦活炉Ｆに供給される。炭化賦活炉Ｆには、ライン１５を通って加熱空気が導入される。
さらに、ガス循環圧縮機ＧＣＰの出口にバッファタンクＢを設け、循環ライン内の循環ガス量を圧力と一定値に設定する。すなわち、過剰なガスは、系外へ放出することにより循環ガス量を制御することができる。燃焼排ガスや起動、停止時のガスは、煙突Ｅより大気へ放散される。
【００２０】
本発明によれば、ＦＲＰ廃船処理設備、例えば上述のＦＲＰ廃船処理設備を浮体上に備えた水上浮揚構造物を提供できる。図５及び図６に、ＦＲＰ廃船処理設備一式を具備した水上浮揚構造物の例を示すが、本発明がこの例に限定されない。
図５において、この水上浮揚構造物は、浮体２１上の甲板２２にＦＲＰ廃船処理設備２３と、廃船の積込み積降ろし装置２４（例えば、クレーン等）と、これらの諸設備を運転し本水上浮揚構造物を目的地に移動させるための操舵等に必要な操舵・運転室２５とを含んでなる。ＦＲＰ廃船処理設備２３は１基又は複数基備えることができる。この水上浮揚構造物は自力走行でも他の船による曳航でも、どちらでもよい。上記積込み積降ろし装置２４は、回頭クレーンを例示しているが、この例に制限されない。回頭クレーン２４で廃船をＦＲＰ廃船処理設備２３の炭化賦活炉まで運搬して炉内に直接降ろしてもよいし、また、甲板２２上に仮置スペースにおいた後、運搬した廃船をまとめて、炉内へ移動してもよい。
【００２１】
図６に示す水上浮揚構造物は、基本的には図５の例と同様であるが、浮体３１に簡易ドック３６と、積込み積降ろし装置として走行式クレーン３４を設けた点に特徴がある。解体分離したＦＲＰ廃船は、上記簡易ドック３６に導入され、走行式クレーン３４により廃船処理設備３３へ移動され、炭化賦活処理される。また、簡易ドック３６には仕切板３７を設け、運搬されるＦＲＰ廃船の処理収容量を調節する。この廃船処理設備３３は、１基又は複数基備えることができる。
【００２２】
図７は本発明の炭化賦活処理をした廃船を海中に固定し、漁礁材等として利用する際の漁礁の構成を示す図である。
本発明によれば、図５及び図６に示すＦＲＰ廃船処理設備を備えた水上浮揚構造物上で、ＦＲＰ廃船の炭化賦活処理を行いながら、該処理した廃船を漁礁の造成予定海域へ移動し、投入固定することができる。漁礁は、石材、コンクリート材、耐海水性鋼材等を構成材として使用し、本発明の炭化賦活処理をした廃船を現場へ固定する。該処理済廃船の固定の際、海水の流れや魚類の回遊を妨げないように、バスケット式に適当な隙間を空けた構造とすることが好ましい。処理済廃船が現場へ固定されればよい。
【００２３】
漁礁の大きさは、特に限定されないが、例えば、大型１基にするか、小型のものを複数個設けて１基の漁礁とするか等、漁礁組成の予定海域の環境に従って決定する。また、漁礁の固定法としては、海底に直接固定する方法（図７の左図を参照）、海底より少し離した海中に固定する方法（図７の右図を参照）等が考えられるが、これらに限定されない。直接固定する場合は、漁礁４５を海底４１にそのまま設置し、また、海中に固定する場合は、海底４１にアンカー４２を埋設し、海面にはブイ４３を設け、支持網４４を利用して漁礁４５を係留することができる。ブイ４３の形態と規模は、設置海域の海象条件、係留方法などによって決定する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のＦＲＰ廃船処理設備によれば、不要部分を除去したＦＲＰ廃船を炭化賦活処理 するためのＦＲＰ炭化賦活炉と、該炭化賦活炉に加熱空気を供給する空気加熱装置と、前記炭化賦活炉へイナートガスを供給するためのイナートガス製造装置と、イナートガス製造装置とＦＲＰ炭化賦活炉を含むイナートガスの循環ラインと、該イナートガスの循環ラインに水蒸気を供給するための水蒸気発生装置と、前記炭化賦活炉から排出されるイナートガスの脱硫やダストの除去を行い、清浄なイナートガスを前記イナートガス製造装置に循環させるための、上記イナートガスの循環ライン内に設けたクリーンアップ装置とを備えることによって、循環するイナートガスに含まれる公害ガスをクリーンにしながら、ＦＲＰ廃船を処理することができ、賦活処理した廃船を漁礁材または海水圏浄化材として提供することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、多数の廃船を工業的に連続処理することが可能であり、バージ等の水上浮揚構造物上で処理を行い、処理済廃船を海洋の適地にそのまま運搬して海中へ固定させることができる。これによって、陸上で別途に廃船を処理するための工場用地を設ける必要がなく、ＦＲＰの溶融固化物の埋立地も不要となり、時間が節約できるなど、処理コストを節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかるＦＲＰ廃船処理の一実施の形態を説明するブロック図である。
【図２】 図１に示した実施例の変形例を示すブロック図である。
【図３】 図１に示した実施例の別の変形例を示すブロック図である。
【図４】 図１に示した本発明のＦＲＰ廃船処理設備をより具体的に例示したブロック図である。
【図５】 ＦＲＰ廃船処理設備一式を具備した水上浮揚構造物の一例を示す図である。
【図６】 ＦＲＰ廃船処理設備一式を具備した水上浮揚構造物のもう一つの例を示す図である。
【図７】 本発明の炭化賦活処理をした廃船を海中に固定し、漁礁材等として利用する際の漁礁の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｆ 炭化賦活炉
Ｆ−１ 炭化炉
Ｆ−２ 賦活炉
Ｆ−３ タール焼却炉
ＩＮＧ イナートガス製造装置
ＧＣＰ ガス循環圧縮機
ＧＣＬ クリーンアップ装置
Ｈ 熱交換器
Ａ 空気加熱装置
Ｗ 水蒸気発生装置
１ 加熱空気
２ 燃料供給ライン
３ 加熱空気排気ライン
４、５ イナートガス供給ライン
７ バイパスライン
１１ イナートガス循環ライン
２１、３１ 浮体
２２、３２ 甲板
２３、３３ ＦＲＰ廃船処理設備
２４ 回頭クレーン
２５、３５ 操舵・運転室
３４ 走行式クレーン
３６ 簡易ドック
３７ 仕切板
４１ 海底
４２ アンカー
４３ ブイ
４４ 支持網
４５ 漁礁

Claims (5)

1. 燃料、金属部品等の不要部分を除去したＦＲＰ廃船を炭化賦活処理するためのＦＲＰ炭化賦活炉と、該炭化賦活炉に加熱空気を供給する空気加熱装置と、前記炭化賦活炉へイナートガスを供給するためのイナートガス製造装置と、イナートガス製造装置とＦＲＰ炭化賦活炉を含むイナートガスの循環ラインと、該イナートガスの循環ラインに水蒸気を供給するための水蒸気発生装置と、前記炭化賦活炉から排出されるイナートガスの脱硫やダストの除去を行い、清浄なイナートガスを前記イナートガス製造装置に循環させるための、上記イナートガスの循環ライン内に設けたクリーンアップ装置とを含んでなるＦＲＰ廃船処理設備。
2. ＦＲＰ炭化賦活炉の後流であって、クリーンアップ装置の前流にタール焼却炉を設けてなる、請求項１に記載のＦＲＰ廃船処理設備。
3. ＦＲＰ廃船の炭化賦活炉をそれぞれ炭化炉と賦活炉と分離させ、炭化処理と賦活処理とを別個の反応炉でそれぞれ独立して行うようにした、請求項１記載のＦＲＰ廃船処理設備。
4. 浮体と、該浮体上にそれぞれ設けた上記請求項１，２または３のいずれかに記載のＦＲＰ廃船処理設備と、廃船の積込み積降ろし装置と、操舵運転室とを備え
   た水上浮揚構造物。
5. 請求項４記載の水上浮揚構造物上に、港又は海岸にあるＦＲＰ廃船を積み込んで、ＦＲＰ廃船の炭化賦活処理を行いながら漁礁予定海域へ移動し、賦活処理した廃船を漁礁材又は海水圏浄化材として海中へ投入、固定する、ＦＲＰ製廃船の再資源化方法。

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