JP3998127B2 - 熱分解設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱ガス供給部から供給された加熱ガスで廃棄物を間接的に加熱して熱分解残さと熱分解ガスに熱分解する熱分解ドラムを設け、前記熱分解ドラムは、加熱ガス受入部と、前記加熱ガスを通す加熱管と、加熱ガス排出部とを熱分解ドラム本体に設けて構成してある熱分解設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記の熱分解設備における加熱ガス供給部は、特開２０００−３１４５１１号公報に開示されているように、灯油等の化石燃料を燃焼させて加熱ガスを生成する熱風炉を設け、加熱ガスが熱分解ドラムの加熱ガス受入部に供給されて加熱ガス排出部から熱風炉側に戻されるように加熱ガスを循環させる加熱ガス循環路及び循環ファンを設けて構成してあり、熱分解ドラムの運転中は熱風炉で灯油を燃焼して、加熱ガス排出部からのガスを加熱し続けなければならなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成によれば、熱分解ドラムの運転中は熱風炉で灯油等の化石燃料を燃焼し続けなければならなかったために、燃料に多くのコストがかかって運転コストが高くなるという問題があった。
【０００４】
この問題を解消するために、加熱ガス循環路を構成する配管の一部を、熱分解ドラムからの熱分解ガスと、熱分解残さから選別されたカーボン残さとを燃焼させる燃焼溶融炉の燃焼排ガスの流路内に配置して、加熱ガス排出部からのガスを燃焼排ガスで間接的に加熱する技術が提案されている。
【０００５】
しかしながら、燃焼溶融炉の燃焼排ガス中には多くのＨＣｌ（塩化水素）が含まれており、前記配管が腐食しやすくなっていた。
【０００６】
本発明の目的は、運転コストを低廉化でき、加熱ガスの流路を形成する管部等の腐食を抑制することができる熱分解設備を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴構成は、加熱ガス供給部から供給された加熱ガスで廃棄物を間接的に加熱して熱分解残さと熱分解ガスに熱分解する熱分解ドラムを設け、前記熱分解ドラムは、加熱ガス受入部と、前記加熱ガスを通す加熱管と、熱分解ガス排出口および加熱ガス排出部とが設けられた熱分解設備であって、前記加熱ガス供給部が、ガス燃焼器を備えた加熱ガス第１供給手段と、該ガス燃焼器、ガス冷却手段、ガス中和処理装置と、集塵器を備えた加熱ガス第２供給手段とからなり、次の処理機能を有する点にある。
（１）運転開始時において、前記加熱ガス第１供給手段を加熱ガス供給状態側に設定し、前記ガス燃焼器によって加熱ガスを生成し、熱分解ドラムの加熱ガス受入部に供給する。
（２）熱分解ドラムから熱分解ガスや熱分解残さが排出される状態で、加熱ガス第２供給手段もガス供給状態側に設定し、
（２−１）前記熱分解ドラムの熱分解ガス排出口からの熱分解ガスのうちの所定量を、ガス燃焼器に導入して燃焼させる。
（２−２）前記熱分解ドラムの加熱ガス排出部からの排出ガスのうちの所定量を、回収ガスとして、前記ガス冷却手段で冷却し、ガス中和処理装置で中和し、集塵器で除塵してからガス混合部に供給する。
（２−３）前記ガス燃焼器に供給する空気は、前記ガス冷却手段において前記回収ガスによって予熱される。
（２−４）前記回収ガスと、前記ガス燃焼器からの燃焼排ガスとを前記ガス混合部で混合させて加熱ガスを生成し、この加熱ガスを前記加熱ガス受入部に供給する。
（２−５）上記（２−１）〜（２−４）の運転を、熱分解ドラムから排出される熱分解ガスの量が設定量になるまでを継続し、
（３）熱分解ドラムから排出される熱分解ガスの量が設定量になると、加熱ガス第１供給手段のガス供給作動を停止させて非供給状態に設定し、
（３−１）加熱ガス第２供給手段だけで加熱ガスを加熱ガス受入部に送り込む。
（３−２）この状態で定常運転に入る。
【０００８】
この構成によれば一例として次のように運転させることができる。
【０００９】
熱分解ドラムの運転を開始する場合、加熱ガス第１供給手段を加熱ガス供給状態側に設定する。そして、加熱ガス第１供給手段に設けた例えばバーナーで灯油等の化石燃料を燃焼させて加熱ガスを生成し、熱分解ドラムの加熱ガス受入部に供給する。
【００１０】
熱分解ドラムから熱分解ガスや熱分解残さが排出されるようになると、加熱ガス第２供給手段もガス供給状態側に切り換え、熱分解ドラムからの熱分解ガスのうちの所定量の熱分解ガスを熱分解ガス燃焼器に導入して燃焼させる。そして、熱分解ドラムの加熱ガス排出部から排出されてガス回収路に回収されたガスと、熱分解ガス燃焼器からの燃焼排ガスとをガス混合部で混合させて加熱ガスを生成し、この加熱ガスを熱分解ドラムの加熱ガス受入部に供給する。
【００１１】
ところで、廃棄物に含まれる塩素は熱分解ガスに約２５％移行し、熱分解残さに約７５％が移行する。従って、熱分解ガス燃焼器で熱分解ガスだけを燃焼させた場合、その燃焼排ガス中のＨＣｌ濃度は、熱分解残さと熱分解ガスを共に燃焼させた場合や、熱分解残さだけを燃焼させた場合の燃焼排ガス中のＨＣｌよりも低くなる。
【００１２】
しかしながら、前者の場合、熱分解ドラムの加熱管等が腐食するという問題が解消される程度のＨＣｌ濃度まで低くなっているわけではない。そこで、加熱ガス排出部からのガスを、ガス回収路に設けたガス中和処理装置で中和し、集塵器で除塵してからガス混合部に供給する。
【００１３】
つまり、熱分解ガス燃焼器で熱分解残さとは別個に熱分解ガスだけを燃焼させて低いＨＣｌ濃度の燃焼排ガスを得、しかも、この低いＨＣｌ濃度の燃焼排ガスに、中和処理したガス（加熱ガス排出部からのガス）を混合させて加熱ガスを生成するから、加熱ガス受入部側に供給する加熱ガス中のＨＣｌ濃度をさらに低くすることができる。これにより、加熱ガス供給部のガス流路を形成する配管や熱分解ドラムの加熱管の腐食を抑制することができる。
【００１４】
上記のように運転して、熱分解ガス燃焼器で燃焼させる熱分解ガスの量を徐々に増やしていくとともに、加熱ガス第１供給手段で燃焼させる化石燃料の量を徐々に少なくしていく。
【００１５】
熱分解ドラムから排出される熱分解ガスの量が設定量になると、加熱ガス第１供給手段のガス供給作動を停止させて非供給状態にし、加熱ガス第２供給手段だけで加熱ガスを加熱ガス受入部に送り込む。この状態で定常運転に入る。定常運転においても、ガスをガス中和処理装置で中和し、集塵器で除塵してからガス混合部に供給する。
【００１６】
このようにして運転させるから、加熱ガス第１供給手段では、定常運転に入るまでの間だけ化石燃料を燃焼させればよく、化石燃料の消費量が少なくて済む。
【００１７】
前記加熱ガス排出部から排出されるガスの温度は３００℃程度あり、例えばこのような高温のガスを中和処理するとすれば、高温でも中和性能が低下しない重曹等の高価な中和剤を用いなければならず、そのうえ、集塵器のろ布を高温に耐える高価な材質のもので形成しなければならなくなって、運転コスト・製作コストが高くなるという問題があるが、請求項１の構成によれば、前記ガスをガス冷却手段で冷却してから中和処理し集塵器で除塵するから、消石灰等の安価な中和剤を用いることができるとともに、集塵器のろ布を安価なガラス繊維や４フッ化エチレン樹脂（商品名；テフロン）等で形成することができる。
【００１８】
また、前記ガス冷却手段は、前記熱分解ガス燃焼器に供給する空気で前記ガス回収路のガスを冷却する空気予熱器に構成してあると、熱分解ガス燃焼器に供給する空気を加熱するコストや、ガス回収路のガスを冷却するコストを低廉化できる。
【００１９】
本発明において、前記熱分解設備が、熱分解ガスとカーボン残さを燃焼させる燃焼溶融炉と、この燃焼溶融炉の燃焼排ガスの熱を回収するボイラと、ボイラからの排ガスを集塵器で処理する排ガス処理設備とで廃棄物処理プラントを構成し、前記加熱ガス第２供給手段が稼動するとき、
（１）前記熱分解ドラムの熱分解ガス排出口からの熱分解ガスの余分を前記燃焼溶融炉に供給し、
（２）前記熱分解ドラムの加熱ガス排出部からの排出ガスの余分を前記ボイラに供給する場合、前記排ガス処理設備に、消石灰等の安価な中和剤で排ガスを処理するガス中和処理装置を設けることが多いことから、このような構造の廃棄物処理プラントでは排ガス処理設備のガス中和処理装置を加熱ガス第２供給手段のガス中和処理装置として兼用できるという利点や、排ガス処理設備と熱分解設備で異なる中和剤を用いる場合に比べると中和剤が一種類で済んで中和剤の取り扱い・管理が容易になるという利点がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1 に、家庭ごみ等の一般廃棄物や電化製品等の産業廃棄物の処理プラントである熱分解ガス化溶融プラントを示してある。このプラントは次の構成の前処理設備１・熱分解設備２・熱分解残さ選別設備３・高温燃焼溶融設備４・ボイラ発電設備５・排ガス処理設備６から成る。
【００２１】
［前処理設備１］
廃棄物ピット７に貯留された廃棄物を破砕機で破砕し、破砕廃棄物を搬送装置等で熱分解設備２に送る。
【００２２】
［熱分解設備２］
図１，図２に示すように、廃棄物ピット７からの廃棄物を熱分解ドラム１２に搬送供給し、加熱ガス供給部１０２から熱分解ドラム１２に加熱ガスを供給する。熱分解ドラム１２に供給する加熱ガスの温度は約５３０℃である。この加熱ガスで廃棄物を間接的に加熱しながら無酸素あるいは低酸素雰囲気で４５０℃の熱分解ガスと熱分解残さに熱分解し、熱分解ガスを後述の高温燃焼溶融炉１３に送り、熱分解残さを熱分解残さ選別設備３に送る。本設備２の構造については後で詳しく説明する。
【００２３】
［熱分解残さ選別設備３］
熱分解ドラム１２からの熱分解残さを、振動フィーダ７０・冷却振動コンベア１４を介してバケットコンベア５５に送る。そして、バケットコンベア５５からの熱分解残さをシール用振動コンベア５９を介して熱分解残さ選別装置９１に送り、鉄・アルミ等を選別された後の熱分解残さを粉砕する。粉砕したものを以下「カーボン残さ」と呼ぶ。カーボン残さはカーボン残さサイロ６１に送り、カーボン残さサイロ６１内のカーボン残さを高温燃焼溶融炉１３に吹き込む。また磁選機（図示せず）で選別した鉄類を鉄類コンテナ９６に回収するとともに、アルミ選別機（図示せず）で選別したアルミをアルミコンテナ９７に回収する。
【００２４】
［高温燃焼溶融設備４］
熱分解ガス・カーボン残さ・集塵ダストを高温燃焼溶融炉１３に炉頂側から吹き込み、これらを旋回燃焼する。焼却灰・集塵ダストは溶融し、炉底から連続排出させる。
【００２５】
［ボイラ発電設備５］
排ガスはボイラ輻射ゾーンで冷却し、蒸発管群で均一な温度にした後、過熱蒸気管群に送る。ボイラ１８で蒸気を回収し、タービン・発電機（図示せず）で電気として回収する。
【００２６】
［排ガス処理設備６］
排ガスをガス冷却室２１・第１バグフィルタ１７・第２バグフィルタ２２等で処理して煙突２５から排気する。排ガスは第２バグフィルタ２２に入り込む前にガス中和処理装置８０で中和処理する。このガス中和処理装置８０は、消石灰サイロ８１と、排ガス管路８４に接続した消石灰供給管８３と、消石灰供給ファン８２とから成る。次に前記熱分解設備２について詳しく説明する。
【００２７】
〔熱分解ドラム１２の構造〕
図２に示すように熱分解ドラム１２は、廃棄物をコンベアケース１１内に受け入れて搬送するスクリューコンベア１０を、横型の熱分解ドラム本体２７（以下、「ドラム本体２７」と略称する）にその軸心方向一端側から挿入し、加熱ガス供給部１０２からの廃棄物加熱用のガスを流通させる複数の加熱管２８を、ドラム本体２７の中空内の前記軸心方向一端側の隔壁３６と他端側の隔壁３７とにわたって架設して構成してある。
【００２８】
そして、ドラム本体２７の軸心方向他端側に、加熱ガス受入部２９と熱分解ガス・熱分解残さ排出部３１とを、また、軸心方向一端側に加熱ガス排出部３０を設けてある。ドラム本体２７の他端側の隔壁３７から、ドラム本体２７よりも小径の残渣排出管３８を前記搬送方向下手側にドラム本体２７と同心状に延出してある。この残渣排出管３８の内周面側に残さ送りスクリュー１０１を設けてある。
【００２９】
前記加熱ガス受入部２９は、加熱ガス受入口３９を備えた加熱ガス受入ケース４０を、残さ排出管３８の長手方向中間部部分を囲む状態に、かつ、ドラム本体２７の回転を許す状態に支持台３５に支持させて構成してある。
【００３０】
前記熱分解ガス・熱分解残さ排出部３１は、熱分解ガス・熱分解残さ排出ケース４５（以下、「第１排出ケース４５」と略称する）を、残渣排出管３８の排出口を覆う状態に設けて構成し、この第１排出ケース４５の上端側の熱分解ガス排出口４６から熱分解ガスを排出して高温燃焼溶融炉１３に送り、第１排出ケース４５の下端側の熱分解残さ排出口４７から熱分解残さを排出して熱分解残さ選別設備３に送るようにしてある。熱分解ガスは排ガス処理設備６における煙突２５の上流側の誘引ファン１３０（図１参照）で誘引する。
【００３１】
前記加熱ガス排出部３０は、加熱ガス排出口４２を備えた加熱ガス排出ケース４３（以下、「第２排出ケース４３」と略称する）を、スクリューコンベア１０の所定長さにわたるコンベアケース部分を囲む状態に、かつ、ドラム本体２７の回転を許す状態に支持台３５に支持させて構成してある。
【００３２】
〔加熱ガス供給部１０２の構造〕
加熱ガス供給部１０２は、運転開始用の加熱ガス第１供給手段１０３と、運転開始後の運転用の加熱ガス第２供給手段１０４とを設けて構成してある。
【００３３】
〔加熱ガス第２供給手段１０４の構造〕
前記熱分解ドラム１２からの熱分解ガスのうちの所定量の熱分解ガスを燃焼させる熱分解ガス燃焼炉１１０( 熱分解ガス燃焼器に相当) を設け、熱分解ドラム１２の加熱ガス排出部３０から排出されてガス回収路１０５側に回収されたガスを、熱分解ガス燃焼炉１１０からの燃焼排ガスと混合させて前記加熱ガスを生成するガス混合部１１１を設けてある。
【００３４】
詳しくは、熱分解ドラム１２の第１排出ケース４５と高温燃焼溶融炉１３との間の熱分解ガス管路１０８から熱分解ガス分岐管路１０９を分岐して熱分解ガス燃焼炉１１０に接続し、空気供給管路１２２を熱分解ガス燃焼炉１１０に接続し、空気を空気供給管路１２２を通して熱分解ガス燃焼炉１１０に供給する燃焼炉用押し込みファン１２１を設けてある。そして、熱分解ドラム１２の第２排出ケース４３から排出されたガスを通すガス回収路１０５をガス混合部１１１に接続するとともに、前記ガスをガス混合部１１１に供給する回収ファン１１６を設け、ガス回収路１０５に、排ガス処理設備６におけるガス中和処理装置８０の消石灰供給管８３から分岐した消石灰分岐供給管８９を接続してある（つまり前記ガス中和処理装置８０は、加熱ガス第２供給手段１０４のガス中和処理装置として兼用してある）前記消石灰分岐供給管８９の接続部よりも下流側のガス回収路１０５に集塵器としての第３バグフィルタ１１４を設け、前記接続部よりも上流側でガス回収路１０５のガスを冷却するガス冷却手段１２３を設けてある。
【００３５】
このガス冷却手段１２３は、空気供給管路１２２を通る空気でガス回収路１０５のガスを冷却する空気予熱器に構成してある。第２排出ケース４３から排出されるガスの温度は約３００℃であり、このガスをガス冷却手段１２３で約２３０℃に低下させる。これにより消石灰でも十分中和機能を発揮できるようになり、第３バグフィルタ１１４のろ布を３００℃の温度に耐える高価な材質のもので形成しなくてもよくなる。従って、本実施形態における第３バグフィルタ１１４のろ布はガラス繊維で形成してある。
【００３６】
前記ガス回収路１０５はガス冷却手段１２３の上流側で分岐してあり、所定量のガスを、排気ファン１２０で分岐管路１１９を通してボイラ１８の入り口に供給する。
【００３７】
〔加熱ガス第１供給手段１０３の構造〕
熱分解ガス燃焼炉１１０に、灯油等を燃料とするバーナー１０６を設けてある。上記の構造により熱分解設備２を次のように運転する。
【００３８】
熱分解ドラム１２の運転を開始する場合、熱分解ガス燃焼炉１１０に設けたバーナー１０６で灯油等を燃焼させて加熱ガスを生成する。そして、この加熱ガスを熱分解ドラム１２の加熱ガス受入ケース４０に供給する。
【００３９】
また、熱分解ドラム１２の加熱管２８を流通して第２排出ケース４３から排出された加熱ガスをガス混合部１１１側に回収し、バーナー１０６で再び加熱して加熱ガス受入ケース４０に戻す。第２排出ケース４３からの余分な加熱ガスは分岐管路１１９を通してボイラ１８に供給する。
【００４０】
第１排出ケース４５から熱分解ガスや熱分解残さが排出されるようになると、第１排出ケース４５からの熱分解ガスのうちの所定量の熱分解ガスを熱分解ガス燃焼炉１１０に導いて燃焼させる。そして、熱分解ドラム１２の加熱管２８を流通して第２排出ケース４３から排出されたガスをガス回収路１０５側に回収し、ガス冷却手段１２３で約２３０℃まで低下させる。このガスを消石灰分岐供給管８５からの消石灰で中和するとともに、そのガスからバグフィルタ１１４でダストを除去してガス混合部１１１に供給する。
【００４１】
バーナー１０６で燃焼させる灯油を徐々に少なくしていき、第１排出ケース４５から排出される熱分解ガスの量が設定量になると、バーナー１０６の運転を停止し、熱分解ガス燃焼炉１１０・ガス混合部１１１だけで加熱ガスを加熱ガス受入ケース４０に送り込む。この状態で定常運転に入る。定常運転においてもガス冷却手段１２３でガスを約２３０℃まで低下させ、消石灰分岐供給管８５からの消石灰でガスを中和するとともに第３バグフィルタ１１４で除塵する。
【００４２】
［別実施形態］
前記ガス冷却手段は空気予熱器以外の冷却手段であってもよい。前記加熱ガス第２供給手段１０４に、排ガス処理設備６におけるガス中和処理装置８０とは別個の専用のガス中和処理装置を設けてあってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、化石燃料の消費量が少なくて済んで燃料に要するコストを低廉化でき、また、加熱ガス供給部に設けたガス中和処理装置では消石灰等の安価な中和剤を用いることができ、加熱ガス供給部に設けた集塵器のろ布を安価なガラス繊維や４フッ化エチレン樹脂等で形成することができて運転コスト・製作コストを低廉化でき、しかも、熱分解ドラムの加熱ガス受入部に供給する加熱ガス中のＨＣｌ濃度をより低くすることができて、加熱ガス供給部のガス流路を形成する配管や熱分解ドラムの加熱管の腐食を抑制することができる熱分解設備を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱分解ガス化溶融プラントの概略図
【図２】熱分解設備の概略縦断正面図
【符号の説明】
１２ 熱分解ドラム
２７ 熱分解ドラム本体
２８ 加熱管
２９ 加熱ガス受入部
３０ 加熱ガス排出部
８０ ガス中和処理装置
１０２ 加熱ガス供給部
１０３ 加熱ガス第１供給手段
１０４ 加熱ガス第２供給手段
１０５ ガス回収路
１１０ 熱分解ガス燃焼器
１１１ ガス混合部
１１４ 集塵器
１２３ ガス冷却手段

Claims (2)

1. 加熱ガス供給部から供給された加熱ガスで廃棄物を間接的に加熱して熱分解残さと熱分解ガスに熱分解する熱分解ドラムを設け、前記熱分解ドラムは、加熱ガス受入部と、前記加熱ガスを通す加熱管と、熱分解ガス排出口および加熱ガス排出部とが設けられた熱分解設備であって、
   前記加熱ガス供給部が、ガス燃焼器を備えた加熱ガス第１供給手段と、該ガス燃焼器、ガス冷却手段、ガス中和処理装置と、集塵器を備えた加熱ガス第２供給手段とからなり、次の処理機能を有することを特徴とする熱分解設備。
   （１）運転開始時において、前記加熱ガス第１供給手段を加熱ガス供給状態側に設定し、前記ガス燃焼器によって加熱ガスを生成し、熱分解ドラムの加熱ガス受入部に供給する。
   （２）熱分解ドラムから熱分解ガスや熱分解残さが排出される状態で、加熱ガス第２供給手段もガス供給状態側に設定し、
   （２−１）前記熱分解ドラムの熱分解ガス排出口からの熱分解ガスのうちの所定量を、ガス燃焼器に導入して燃焼させる。
   （２−２）前記熱分解ドラムの加熱ガス排出部からの排出ガスのうちの所定量を、回収ガスとして、前記ガス冷却手段で冷却し、ガス中和処理装置で中和し、集塵器で除塵してからガス混合部に供給する。
   （２−３）前記ガス燃焼器に供給する空気は、前記ガス冷却手段において前記回収ガスによって予熱される。
   （２−４）前記回収ガスと、前記ガス燃焼器からの燃焼排ガスとを前記ガス混合部で混合させて加熱ガスを生成し、この加熱ガスを前記加熱ガス受入部に供給する。
   （２−５）上記（２−１）〜（２−４）の運転を、熱分解ドラムから排出される熱分解ガスの量が設定量になるまでを継続し、
   （３）熱分解ドラムから排出される熱分解ガスの量が設定量になると、加熱ガス第１供給手段のガス供給作動を停止させて非供給状態に設定し、
   （３−１）加熱ガス第２供給手段だけで加熱ガスを加熱ガス受入部に送り込む。
   （３−２）この状態で定常運転に入る。
2. 熱分解ガスとカーボン残さを燃焼させる燃焼溶融炉と、この燃焼溶融炉の燃焼排ガスの熱を回収するボイラと、ボイラからの排ガスを集塵器で処理する排ガス処理設備とで廃棄物処理プラントを構成する前記熱分解設備であって、前記加熱ガス第２供給手段が稼動するとき、
   （１）前記熱分解ドラムの熱分解ガス排出口からの熱分解ガスの余分を前記燃焼溶融炉に供給し、
   （２）前記熱分解ドラムの加熱ガス排出部からの排出ガスの余分を前記ボイラに供給する
   ことを特徴とする請求項１記載の熱分解設備。

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