JP4039467B2 - ゴミを熱処理する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明の主題は、特に家庭ゴミや産業廃棄物の熱処理方法及び投入側の端部からゴミや廃棄物を投入され、他端からスラグが回収され、その上流側または下流側でガスが回収される回転燃焼セルを備えるような熱処理装置である。
最近の傾向として、この種の回転炉ではゴミに含まれるすべての炭化水素系の物質を完全燃焼させるための酸化用空気を導入することによってゴミを発熱燃焼させ、灰だめへ移す際に、円筒状及び／または円錐状の燃焼室を回転させることによって撹拌する。
この燃焼段階において、ガスは９９％燃焼し、焼塊は炭素の形で２〜１０％の未燃焼物質を含む。
ほとんどすべての炭化水素が酸化する結果、平均正味発熱量（ＮＣＶ）が２０００ｋｃａｌ／ｋｇのゴミでは１２００℃以上の高温が発生し、ＮＣＶが３５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上のゴミでは１４００℃を超える高温に達する。
このような高温は、下記の現象となって現われる：
１．ゴミに強力な給気を行なうことで、煙の中にダストが浮遊し、これが融解して炉及びボイラーの壁に付着する。
２．焼塊も融解し、壁に凝着する。
このような現象を回避するための解決策は１つだけ、即ち、過剰な空気を導入することであり、この過剰空気は燃焼に寄与するのではなく、燃焼温度を約８５０〜９００℃に抑える役割を果す。
ただし、この過剰空気には下記のような不都合が伴なう：
１．発生させ、抽出するのにエネルギーが必要である。
２．発生する煙の量が多く、断面積及び容積の大きいガス管が必要である。
３．ゴミに含まれる有毒及び汚染成分がほぼ残らず煙と共に排出されるから、これを捕集するために大容量かつ複雑な装置が必要となる。
４．ますます厳しくなる国際的規制が煙の燃焼温度を１１５０℃以上と規定し、特に過剰空気での燃焼によって発生する汚染物質及びダストの含有量を極めて低く規定している。
５．９００℃で発生する煙では６０〜６５％の熱回収効率しか実現できず、８０〜８５％の達成が要求されている。
６．過剰空気を供給される燃焼室では、ＮＣＶが３５００ｋｃａｌ／ｋｇ以上のゴミからのエネルギー流出量を制御することは不可能ではないまでも極めて困難である。
これらの欠点を克服するため、すべてのゴミをそのＮＣＶに関係なく、酸欠の状態において６００〜７００℃程度の低い温度で蒸留することが可能な熱分解を利用する新規の熱処理方法を開発した。
この新規の方法は、特定チェンバにおける１２００℃の自然燃焼下で灰化させられ、ＣＯ，ＣＨ₄または種々のタールを多量に含有する燃料ガスの生成をも目標として設定している。処理温度が低いため汚染物質を僅かしか含んでいないこの燃料ガスは、いわゆる焼却の場合よりもはるかに簡単かつ小規模な処理で済む。
この方法を実施するための装置は、互いに同軸関係に回転する円筒部と円錐台部とで構成された回転セルを含む。
熱分解はセルの円筒部において行なわれ、熱分解は多量のエネルギーを必要とするから、独自に生成するコークスを熱分解のための熱発生器として機能する円錐台部において燃焼させることによって、このエネルギーを供給する。コークスの熱還元、熱分解／燃焼は向流的に行なわれ、発生するガスは固形物に対して向流関係に移動する。
熱分解を可能にするには、蒸留の途中で、上記熱発生器からの熱エネルギーによってゴミを加熱するゾーンをセルに設ける必要がある。加熱中の或る段階で、ゴミをコークスに変換するため、ゴミを長時間にわたって互いに密着させる必要がある。
本発明のゴミ熱処理装置の基本的な特徴は、回転セルの円筒部と円錐台部との間に介在させた保持壁によって、ゴミどうしを密着させるための上記ゾーンを画成することにある。
即ち、コークス化の過程でゴミは必然的にこの保持壁にぶつかり、少量の酸素を供給されながらゴミが互いに密着させられる容積を形成する。この時点において、ゴミの反応温度は約７００℃まで上昇する。保持壁によって人工的に達成されるゴミ保持効果により、熱分解に必要な高温ガス流を発生させるための燃料として熱発生円錐台部で使用されるコークスが得られる。
この円錐台部において、給気路を介してノズル群によって燃焼用空気が点火コークスの下方から供給される。
本発明の詳細を、添付図面に示す実施態様を例にとって以下に説明する。
添付の単一図面は、本発明のゴミ熱処理装置の簡略図である。
図中、参照符号１は略示する機械的手段２によって回転駆動される回転セルである。
セル１の上流側に矢印３で示すのは、ゴミを投入するホッパであり、フラップ４と押圧手段５とを装備している。
６は熱分解ガスを回収するための煙突である。
セル１の下流側には、矢印８で示すようにスラグまたはコークスを放出するための灰だめ７が配設されている。
付属部品及びその他の手段、例えば、投入ホッパ、回収煙突、灰だめなどは公知の構成成分であり、所期の成果に応じて選択されることは云うまでもない。
本発明では、回転セル１が熱分解装置として機能する円筒部９と熱発生器を形成する円錐台部１０との組合わせから成る。円筒部９と円錐台部１０との間には、円筒部９の一端１２と円錐台部１０の底部１３とを接続する部位１１が介在する。この部位１１は、円筒部９と円錐台部１０との直径差から生ずる大きいテーパを有するゴミ保持壁を形成する。
円錐台部１０には、給気路を介して燃焼用空気が供給されるノズル群を設けてある。矢印１４はこの給気を示す。
ＮＣＶが１５００〜１００００ｋｃａｌ／ｋｇの固形ゴミを処理するこの装置によって、下記の結果が得られる：
−９００〜１１００ｋｃａｌ／Ｎｍ³のＮＣＶで処理するのが最適条件であり、発生する熱分解ガスは汚染が極めて軽微であり、経済的に高い効率で処理することができる。
−簡単な手段で極めて厳しい汚染防止基準を満たす。
−装置のサイズ及びコストが著しく軽減される。

Claims (3)

1. 円筒部（９）と、該円筒部（９）と同軸回転する円錐台部（１０）の組合わせから成る回転セル（１）、端に設けたゴミ投入ホッパ、他端に設けた灰だめ（７）、及びガス回収手段（６）から成り、低温（６００〜７００℃）及び酸欠の状態で、正味発熱量（ＮＣＶ）に関係なく、すべての可燃ゴミを蒸留するとともに、コークスと、ＣＯ，ＣＨ₄及び種々のタールを含有する燃料ガスとを発生させるために熱分解を行ない、前記コークス及び燃料ガスを特定チェンバ内での自然燃焼下に１２００℃で灰化させ、蒸留段階におけるゴミの熱分解に必要な高温ガス流を、空気不足状態でのコークス燃焼によって発生させ、発生したガスが固形物と向流関係に移動するゴミ熱処理装置であって、円筒部（９）と円錐台部（１０）との間にテーパを有する保持壁（１１）が介在してコークス生成の段階でゴミどうしの密着域を形成し、該域が理論量以下の少量の酸素を供給されてゴミをコークスに変換させ、該コークスがゴミを熱分解するための燃料として利用されることを特徴とするゴミ熱処理装置。
2. 円筒部（９）と円錐台部（１０）を接続するテーパを有するゴミ保持壁（１１）を、円筒部（９）の直径（１２）と円錐台部（１０）の底部の直径（１３）との差によって形成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
3. セル（１）の円錐台部（１０）が熱分解に必要な熱流を発生させるため、点火されたコークスの下方から、理論量以下の燃焼用空気を給気路を介して供給するノズル群を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。

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