JP3787216B2

JP3787216B2 - 廃棄物の炭化・還元装置

Info

Publication number: JP3787216B2
Application number: JP11527697A
Authority: JP
Inventors: 一彦川津
Original assignee: ACTREE Corp
Current assignee: ACTREE Corp
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2017-04-16
Also published as: JPH10286544A

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ことやダイオキシン等有害物を還元雰囲気で分解させる加熱手段に特徴がある加熱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、酸素を供給する為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、これらを除去する為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、高周波を用いて廃棄物をより効率良く炭化・還元温度にまで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流入側隔壁３及び流出側隔壁４と、流入側隔壁３を貫通して回転胴２内に廃棄物を供給するフィーダ２８と、流出側隔壁４の底部に開口する排出口３３に連通する排出コンベア３４と、流入側隔壁３及び流出側隔壁４を貫通して当該両隔壁３、４で支持された円柱ないし多角柱状の加熱装置５と、流入側隔壁３及び流出側隔壁４の少なくともいずれか一方に設けられた不燃ガス供給口３５及び還元ガス排気筒３１とを備え、加熱装置５は金属殻筒２３とこの金属殻筒の内面に若干間隔を隔てて配置された中空素線からなる高周波コイル２５と、この高周波コイルを所定位置に保持する絶縁性断熱材２６とを備え、前記コイル２５には高周波電流が印加されるとともに、その中空孔に冷却水が通水される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、フィーダ２８及び排出コンベア３４がスクリューフィーダ及びスクリューコンベアであることを特徴とするものである。
【０００８】
【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３６は、撹拌されながら流出側へゆっくりと移送される。高周波コイル２５に高周波電流を通電することにより、誘導加熱作用で金属殻筒２３が加熱される。廃棄物３６は回転胴２内の上流側部分を移動する間に、金属殻筒２３からの主として輻射熱によって加熱され、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、金属殻筒２３からの輻射熱によってさらに加熱され、炭化・還元する。炭化・還元によって生ずる還元ガスは、金属殻筒２３とともに廃棄物３６の乾燥と炭化・還元とを助長する。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流出側へゆっくりと移送され、残った炭化材が排出口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、炭化材が冷却される。また、通電抵抗によって生ずる高周波コイル２５の素線の発熱は、中空孔を流れる水によって冷却される。
【０００９】
この発明の装置では、高周波電流の誘導加熱作用すなわち高周波コイル２５に高周波電流を流すことによって、導体である金属殻筒２３内に生ずる渦電流の電気抵抗によって金属殻筒２３が高温に加熱されることを利用して、廃棄物３６の乾燥と炭化・還元とを行っており、廃棄物を効率良く炭化・還元に必要な高温度に加熱することが可能である。また回転胴２の回転による撹拌作用で、均一な乾燥及び燃焼が可能であるとともに、炉内温度に応じて高周波コイル２５への通電量を制御することにより、炭化・還元温度を所望温度に正確に維持することができる。
【００１０】
回転胴２内の廃棄物３６は、回転胴２内にこの回転胴とほぼ平行に配置された円柱ないし多角柱状の加熱装置５で加熱されるので、外部への熱の放散が少なく、熱効率が向上する。高周波コイル２５を絶縁性断熱材２６で保持することにより、金属殻筒２３の内側への放熱も抑制することができる。
【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たものは、廃棄物及び灰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は回転炉の断面図、図２は図１のＡ部断面図、図３は装置全体の側面図、図４は同平面図である。
【００１３】
回転炉１は回転胴２と流入側及び流出側隔壁３、４と加熱装置５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は上流側のもの８ａが若干高い位置にあり、従って回転胴２は上流側から下流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が固着されており、架台７に装着した電動機１０の出力軸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は主要な強度部材である円筒状の鉄板１１の内面に、断熱材層１２と耐火材層１３を設けた三層構造をしており、さらに鉄板１１の外側の前記鍔６及びスプロケット９の装着しないところには、断熱材１４が装着されている。回転胴２の内側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１５が装着されている。
【００１５】
回転胴２の両端を閉鎖する流入側隔壁３及び流出側隔壁４は、架台７に固定的に設けられている。流入側隔壁３及び流出側隔壁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。回転シール１６及び１７は、耐熱性の紐状のシール材を巻回したもので、押え板１８及び１９で軸方向に挟み込んで回転シール１６、１７を保持している。
【００１６】
加熱装置５は円柱状でその両端を流入側隔壁３及び流出側隔壁４に設けたヒータ装着孔２０、２１を貫通した状態で支持されている。この円柱状の加熱装置５は流入側隔壁３側で軸方向に固定され、点検等をするときは流出側隔壁４側に引き抜くことができるようになっており、そのために流出側隔壁４のヒータ装着孔２１は若干径大で、その隙間から炉内ガスが漏れるのを防止するために、流出側隔壁４と回転胴２との間に設けたと同様な回転シール２２が設けられている。
【００１７】
加熱装置５は円柱状の金属殻筒２３の内側に当該金属殻筒と若干間隙２４ａを隔てて銅パイプを巻回した高周波コイル２５を配置し、このコイルの内側及び前記金属殻筒との間の間隙２４、２４ａにセラミックファイバー製の断熱材２６を充填した構造である。高周波コイル２５には高周波発振器から高周波電流が印加され、また銅パイプの中空孔には冷却水が供給されるようになっている。
【００１８】
回転炉１の上流側の架台７ａ上には、基端にホッパ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、回転炉の上流側隔壁３を貫通して回転胴２内に開口している。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、加熱装置５は図２に示すように回転炉１の中心から若干偏倚している。ホッパ２７の側方（図３の紙面手前側）には、作業台２９とこの作業台に上がるための梯子３０が設けられている。流入側隔壁３の上方部には、回転炉内に連通する還元ガス排気筒３１が設けられている。
【００１９】
流出側隔壁４は壁面に回転胴２に設けたと同様な断熱材層１２及び耐火材層１３を設けた空室３２を有しており、回転胴２の流出側端部は、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は斜め上方に向かって延びており、排出口３３から落下する炭化材を斜め上方に持ち上げるようにして排出する。また流出側隔壁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。
【００２０】
炭化・還元しようとする廃棄物はホッパ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は電動機１０により図２で左回りにゆっくりと回転駆動される。不燃ガス供給口３５からは、不燃ガスが炉内に供給され、加熱装置５の高周波コイルには、高周波電流が印加され、かつその銅パイプの中空孔に冷却水が通水される。加熱装置の金属殻筒２３は高周波コイル２５を流れる高周波の作用により誘導加熱され、金属殻筒２３の熱が主として輻射及び対流により回転胴２内の廃棄物に伝熱され、廃棄物を炭化・還元する。炭化・還元温度は高周波コイル２５に流す電流値により制御する。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、均一に炭化・還元される。非酸化性雰囲気中での加熱により、廃棄物３６が炭化・還元される。
【００２１】
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流出側へと移動する。そして流出側隔壁の空室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。ホッパ２７が上方に向かって開口しており、また排出用スクリューコンベア３４が上方に向けて炭化材を送り出す関係上、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は、炭化材で充填された状態となり、炉内ガスがホッパ２７及び排出用スクリューコンベア３４から流出するのを抑制している。
【００２２】
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、かつ炉外への熱の漏洩が少なくて熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の回転炉の断面図
【図２】図１のＡ部断面図
【図３】実施例装置の全体側面図
【図４】実施例装置の全体平面図
【符号の説明】
２回転胴
３流入側隔壁
４流出側隔壁
５燃焼装置
23 金属殻筒
25 高周波コイル
26 絶縁性断熱材
28 フィーダ
31 還元ガス排気筒
33 排出口
34 排出コンベア
35 不燃ガス供給口

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流入側隔壁(3) 及び流出側隔壁(4) と、流入側隔壁(3) を貫通して回転胴(2) 内に廃棄物を供給するフィーダ(28)と、流出側隔壁(4) の底部に開口する排出口(33)に連通する排出コンベア(34)と、流入側隔壁(3) 及び流出側隔壁(4) を貫通して当該両隔壁(3,4) で支持された円柱ないし多角柱状の加熱装置(5) と、流入側隔壁(3) 及び流出側隔壁(4) の少なくともいずれか一方に設けられた不燃ガス供給口(35)及び還元ガス排気筒(31)とを備え、加熱装置(5) は金属殻筒(23)とこの金属殻筒の内面に若干間隔を隔てて配置された中空素線からなる高周波コイル(25)と、この高周波コイルを所定位置に保持する絶縁性断熱材(26)とを備え、前記コイル(25)には高周波電流が印加されるとともに、その中空孔に冷却水が通水されることを特徴とする、廃棄物の炭化・還元装置。
フィーダ(28)及び排出コンベア(34)がスクリューフィーダ及びスクリューコンベアであることを特徴とする、請求項１記載の廃棄物の炭化・還元装置。