JP4048456B2 - 廃プラスチックの脱塩素燃料化方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃プラスチックから塩化水素、塩素ガス等のガスを除去することにより減容化し、固形燃料化、さらには活性炭製造用固形炭素質とするための廃プラスチックの脱塩素燃料化方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、本願に関連する発明として、廃プラスチック材を含む廃棄物の減容固形化装置が提案されている（特開平７−２５６６４５号公報参照）。
【０００３】
前記装置は、投入された廃棄物を破砕、混練、圧縮、溶融し、圧密化しながら排出口側へ搬送する一対の螺旋羽根付き軸を回転可能に支持した廃プラスチック材を含む廃棄物の減容固形化装置であり、前記一対の螺旋羽根付き軸の一方を排出側で短くし且つ前記ケーシングも前記短軸に対応して短くし、前記ケーシングの前記短軸側半分の終端壁及び若しくはその内側の案内板を、前記他方の長い螺旋羽根付き軸の下流側に向かって傾斜させ、該他方の螺旋羽根付き軸の対応する端面に処理物の複数の排出孔を設け、且つ分離可能に積層した二枚のダイスプレートにより閉鎖するとともに、後段のダイスプレートに複数の加熱手段を設けてなるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
塩化ビニルや塩化ビニリデン等が混合された廃プラスチックを減容処理して固形燃料として用いる場合には、単なる機械的な減容処理では燃焼時に塩化水素や塩素ガスが大量に発生するため公害問題を招く。
【０００５】
したがって、単なる機械的な減容処理により廃プラスチックを固形燃料として使用する場合には、予め塩化ビニルや塩化ビニリデン等を事前に分別除去したのちに減容処理する必要があった。しかしながら、現実には前記分別作業は手数を要し困難である。
【０００６】
本発明は、前記塩化ビニルや塩化ビニリデン等を事前に分別する必要のない廃プラスチックの脱塩炭化方法及びその装置を提供するものである。
【０００７】
前記脱塩処理は、塩化ビニル、塩化ビニリデン等をそれぞれの熱分解温度まで加熱することにより行われるが、そのためには減容処理を高温加熱で行うか、あるいは十分に加熱時間をとる等して廃プラスチックの中心部まで完全に加熱する必要がある。
【０００８】
そのために、前記特開平７−２５６６４５号公報に記載されている前記ダイスプレートを用いる場合には、必然的に電気容量を増大させるか、あるいは前記ダイスプレートの厚みを大きくしなければならない等の問題が生じる。
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑み為されたもので、加熱効率に優れ、廃プラスチックの完全加熱が可能で、脱塩効果の優れた廃プラスチックの脱塩炭化方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明では、ダイスプレートに変えて周囲に適数の穴を有する穴あき管が使用され、さらに電気加熱方式に変えて熱風加熱方式が採用される。
【００１１】
請求項１は、廃プラスチックを摩擦熱によって溶融せしめ、外部より加熱されるとともに周囲にそれぞれ溶融プラスチックの流下方向と反対側に傾斜開口せしめた適数の穴を有する適数の穴あき管内に圧入し、熱分解によって生成されたガスを前記穴あき管の周囲の穴から排出除去する方法である。
【００１２】
すなわち、塩素を含む廃プラスチックは、無酸素状態や還元雰囲気での加熱により脱塩素されて燃料化されるが、熱分解により生成された塩化水素、塩素ガス等と、脱塩素された燃料化物と、を速やかに分離しない状態のままにして置くと、脱塩素燃料化効率を十分に上げることができなくなる。
【００１３】
そこで、請求項１は、廃プラスチックの加熱を、それぞれ溶融プラスチックの流下方向と反対側に傾斜開口せしめた前記適数の穴あき管を使用して行い、前記穴あき管の穴から内部を流下させられる溶融プラスチックの中間流出量を最小限におさえると同時に、塩化水素、塩素ガス等が生成された時点で、速やかに前記穴あき管の穴から排出除去せしめる方法を採用して、脱塩素燃料化効率を高めたものである。
【００１４】
その他、請求項１によれば、例えば、穴あき管の長さを調整等することにより、熱分解の加熱時間の調整が可能であり、また、燃料化物を所定形状の固形ペレットとすることが可能であり、さらに生成されたガスの収集処理も容易である。請求項２は、前記穴あき管の加熱に、無酸素炭酸ガスリッチの燃焼ガスを利用し、熱利用率を高めたものである。
【００１５】
請求項３は、前記穴あき管の加熱温度を１３０〜３６０℃とする方法であり、該温度幅は各種プラスチックの熱分解温度に対応するものである。
【００１６】
請求項４は、前記穴あき管の加熱速度を毎時５０〜１００℃の低熱束に制御することにより得られた燃料化物に難黒鉛化性を賦与し、さらに６００〜７００℃の無酸素炭酸ガスリッチの燃焼ガスと５〜８時間接触させる方法である。この方法によれば、燃料化物に多くの細孔を生ぜしめることができ、活性炭原料（固形炭素質）としての適性が得られ、脱臭剤として利用することができる。
【００１７】
請求項５は、廃プラスチックの脱塩素燃料化装置であり、廃プラスチックの圧送部の先端を閉塞する区画壁を介して熱風加熱室が設けられ、前記区画壁を貫通及び前記熱風加熱室内を横断して周囲にそれぞれ溶融プラスチックの流下方向と反対方向に傾斜開口された適数の穴を有する適数の穴あき管が設けられ、さらにそれぞれの穴あき管の先端が前記熱風加熱室から突出させられた構成にしたものである。
【００１８】
この請求項５の構成によれば、それぞれの穴あき管の周囲が熱風により均等に加熱され、しかも十分な過熱時間が得られるため、それぞれの穴あき管の内部を通過する廃プラスチック全体を迅速且つ有効に加熱して熱分解させ、さらに前記穴あき管の穴から内部を流下させられる溶融プラスチックの中間流出量を最小限におさえて、熱分解により生成された塩化水素、塩素ガス等を速やかに穴あき管の周囲の穴から排出除去することができる。
【００１９】
請求項６は、前記穴あき管が、内側面に凹凸状のスプラインを有する構成にしたものである。この構成によれば、内部を通過する廃プラスチックの加熱面積が増大され、加熱効率が向上させられ、熱分解が迅速且つ効率的に行われる。
【００２０】
請求項７は、前記熱風加熱室内に前記各穴あき管に交差して熱風を循環させる区画ガイド板を設けた構成である。この構成によれば、各穴あき管を加熱する熱風の有する熱量を無駄にすることなく、有効に利用できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明一実施形態の廃プラスチックの脱塩素燃料化装置の一部を破断した平面図、図２は図１の２−２線矢視断面図、図３は図１のＡ部拡大図、図４は穴あき管の他の実施の形態を示す一部断面図、図５は本発明の廃プラスチックの脱塩素燃料化装置を含む廃プラスチックの脱塩素燃料化処理プラントの一例を示すフローチャートである。
【００２２】
図５には、本発明の廃プラスチックの脱塩素燃料化装置を含む廃プラスチックの脱塩素燃料化処理プラントの一例が示されている。
【００２３】
図中、２１は廃プラスチックの溶融及び減容効率を上げるための破砕機、２２は破砕された廃プラスチックを定量供給機２３へ搬送するスクリュ−コンベア、２４は前記定量供給機２３で定量化された破砕プラスチックを本発明の廃プラスチックの脱塩素燃料化装置１へ搬送及び投入するコンベアである。
【００２４】
また、２５は内部にバーナが設けられ、前記本発明の廃プラスチック脱塩素燃料化装置１へ無酸素炭酸ガスリッチの燃焼ガスを供給する熱風発生炉、２６は前記熱風発生炉２５に設けられた送風ファン、２７は熱風発生炉用燃料タンク、２８は熱風調量ダンパーである。
【００２５】
さらに、２９、３０は脱塩素燃料化された廃プラスチックを搬出するコンベア、３１は脱塩素燃料化された廃プラスチック、３２は本発明の廃プラスチック脱塩素燃料化装置１の後述する熱風加熱室３からのガス排出管、３３は排ガス脱臭装置、３４は排ガス洗浄装置、３５は排ガス洗浄中和液の苛性ソーダ収容タンク、３６はそれぞれポンプ、３７、３８は排気ファン、３９はデミスター、４０はバグフィルタである。
【００２６】
前記構成の廃プラスチックの脱塩素燃料化処理プラントにおいては、前記廃プラスチックが破砕機２１で細かに破砕され、前記スクリューコンベア２２によって前記定量供給機２３へ搬送される。
【００２７】
そして、定量化された廃プラスチックが、本発明の廃プラスチックの脱塩素燃料化装置１に供給されて脱塩素燃料化処理が施され、該脱塩素燃料化処理が施された廃プラスチック３１が、前記廃プラスチックの脱塩素燃料化装置１から排出及び固形化されてコンベア２９、３０によって搬出される。
【００２８】
なお、後述する前記廃プラスチックの脱塩素燃料化装置１の熱風加熱室３から加熱された燃焼ガスとともに排出される、加熱によって分解された塩化水素や塩素ガス等は、前記ガス排出管３２から前記排ガス脱臭装置３３及び前記排ガス洗浄装置３４等に導かれ、脱臭及び中和処理等を経て大気に排出される。
【００２９】
さらに、廃プラスチック破砕時に発生する塵埃は、前記バグフィルタ４０によって捕捉され、また、減容脱塩素時に発生する前記排ガスの脱臭及び洗浄処理後の排ガス中の水分は、前記デミスタ３９で除去される。
【００３０】
図１には、本発明一実施形態の廃プラスチックの脱塩素燃料化装置１の一部を破断した平面図が示されている。同図中、２は圧送部、３は該圧送部２の廃プラスチック送り方向先端を閉塞する区画壁４を介して設けられた熱風加熱室である。
【００３１】
まず、前記圧送部２の実施の一形態を説明する。該圧送部２は、断面眼鏡形の中空部を有するケーシング５、その上部に設けられた前記破砕された廃プラスチック投入用のホッパー６及び投入された廃プラスチックを前記区画壁４に向けて圧縮しつつ移送する二本の圧縮スクリュー７、８で構成されている。
【００３２】
さらに、前記二本の圧縮スクリュー７、８の回転軸７ａ、８ａがギアボックス９内に延長支持され、該ギアボックス９内において前記回転軸７ａ、８ａに歯車１０、１１が設けられ、それぞれ噛み合わされる。
【００３３】
そして前記回転軸７ａ、８ａの一方、図示の場合、前記右側の回転軸８ａが前記ギアボックス９から突出させられ、減速機等を介して油圧モ−タや電動機等の駆動装置Ｍと連結される。
【００３４】
つぎに、前記圧送部２の先端を閉塞する前記区画壁４を介して設けられる熱風加熱室３の実施の一形態について説明する。該熱風加熱室３は、箱形に構成され、前記熱風発生炉２５からの前記燃焼ガスを内部に供給する供給口１２及び前記ガス排出管３２が連結される排出口１３が右側面に設けられる。
【００３５】
図示の実施の形態では、前記熱風加熱室３内に供給された熱風の有する熱量を無駄にすることなく有効利用するため、前記熱風加熱炉３内に後述する適数の穴あき管１５に交差して熱風を循環させる、区画ガイド板１４が設けられている。
【００３６】
すなわち、図１及び図２に示すごとく、前記熱風加熱室３内の略中央部に、その左側端に連通部Ｓをあけて前記区画ガイド板１４を設け、該区画ガイド板１４で区画された一方（下流）の隔室３ａ及び他方（上流）の隔室３ｂの前記連通部Ｓと反対（右）側側面に、それぞれ前記熱風の供給口１２及び排出口１３を設け、前記熱風発生炉２５から前記供給口１２に供給された熱風が、前記一方の隔室３ａから前記他方の隔室３ｂに循環するように構成されている。なお、前記区画ガイド板１４は一枚に限らず、適数枚、交互に設けて熱風を蛇行させるように構成してもよい。
【００３７】
つぎに、前記区画壁４を貫通及び前記熱風加熱室３内を横断して、周囲に適数の穴１６を有する適数の穴あき管１５が設けられる。なお、図示の実施の形態のごとく、前記熱風加熱室３内に前記区画ガイド板１４を設けた場合には、該区画ガイド板１４にも前記穴あき管１５が貫通させられる（図２参照）。
【００３８】
なお、前記穴あき管１５の上流端には、前記区画壁４の前記圧送部２側側面４ｂに形成した座ぐり部４ａに嵌入して、下流側への前記穴あき管１５の移動を阻止する、ストッパーフランジ１５ｂが、一体に形成されている。
【００３９】
前記穴あき管１５の前記穴１６は、図４に示すように、溶融プラスチックの送り方向Ｐと反対方向に傾斜開口させられる。その結果、前記穴１６から溶融プラスチックの流下途中での流出量を最小限にすることができ、同時に、熱分解により生成された塩化水素、塩素ガス等を前記穴１６から速やかに排出除去することができる。
【００４０】
さらに前記穴あき管１５のそれぞれ内周面に凹凸状のスプライン１５ｃを施すと、内部を通過する廃プラスチックの加熱面積が増大され、加熱効率が向上させられ、熱分解が迅速且つ効率的に行われる。
【００４１】
さらに、前記熱風加熱室３から突出させられた前記穴あき管１５の下流突出先端１５ａを、下方に位置するにしたがって順次段階的に短く構成すると、それぞれの穴あき管１５の先端１５ａから排出される脱塩素燃料化物の落下位置が異なるため、排出と同時に付着し合うことがなく、所定形状の固形ペレットが構成される。さらに前記穴あき管１５を、それぞれ予め交換自在に構成しておくことが望ましい。
【００４２】
さらに、図面実施の形態においては、前記区画壁４の前記圧送部２側側面４ｂと前記圧送部２の下流端２ａとの間に、前記区画壁４の前記圧送部２側側面から若干突出する着脱自在の摩擦防止板１７が介在させられている。
【００４３】
この摩擦防止板１７は、前記圧送部２の前記圧縮スクリュー７、８によって廃プラスチックが区画壁４に強く押圧、擦られ、さらに加熱させられて摩耗するため、前記区画壁４を保護するために設けられており、交換自在とされる。
【００４４】
なお、前記摩擦防止板１７には、前記穴あき管に一致せしめて、溶融廃プラスチックの流れを円滑にせしめるためにテーパー状に形成した流出口１７ａ設けられている。
【００４５】
前記構成の本発明一実施形態の廃プラスチックの脱塩素燃料化装置において、廃プラスチックが圧送部２の上部に設けられたホッパー６から投入される。投入された廃プラスチックは、二本の圧縮スクリュー７、８の回転によって、区画壁４、図面実施の形態では摩擦防止板１７に強く押圧され、同時に擦られ、さらに摩擦熱によって溶融される。
【００４６】
さらに、前記溶融とともに、前記各穴あき管１５内に圧入され、熱風加熱室３内において１３０〜３６０℃に加熱された穴あき管１５内を流下させられ、それぞれの廃プラスチックの熱分解温度において熱分解が行われ、分解された塩化水素、塩素ガス等が、前記穴あき管１５の穴１６から排出させられる。
【００４７】
そして前記熱分解により生成された前記塩化水素、塩素ガス等は、熱風加熱室３内に供給された燃焼ガスとともに排出口１３からガス排出管３２を介して排ガス脱臭装置３３及び排ガス洗浄装置３４等へ供給され、清浄化されて大気に放出される。
【００４８】
一方、前記加熱により塩化水素、塩素ガス等が除去された脱塩素燃料化物３１は、前記穴あき管１５の下流突出先端１５ａから排出され、所定形状の固形ペレット状にされて、燃料等に供される。
【００４９】
なお、本願発明を利用して廃プラスチックから、活性炭原料として利用可能な固形炭素質を得ることができる。その場合には、前記穴あき管１５の加熱速度を毎時５０〜１００℃の低熱束に制御することにより得られた脱塩素燃料化物に難黒鉛化性を賦与し、その後、必要に応じて別のバッチ式熱風炉等において、無酸素炭酸ガスリッチの燃焼ガスに５〜８時間接触させれば、沸点の高い揮発成分が蒸発して多くの細孔が生じ、活性炭原料用固形炭素質としての適性が得られ、脱臭剤用として利用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
前記構成の本発明の方法及び装置によれば、廃プラスチックの脱塩素燃料化処理を極めて有効に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃プラスチックの脱塩素燃料化装置の一部を破断した平面図である。
【図２】図１の２−２線矢視断面図である。
【図３】図１のＡ部拡大図である。
【図４】穴あき管の他の実施の形態を示す一部断面図である。
【図５】本発明の廃プラスチックの脱塩素燃料化装置を含む廃プラスチックの脱塩素燃料化処理プラントの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 廃プラスチックの圧送部
３ 熱風加熱室
４ 区画壁
１４ 区画ガイド板
１５ 穴あき管
１５ａ 先端
１６ 穴
Ｐ 流下方向

Claims (7)

1. 廃プラスチックを摩擦熱によって溶融せしめ、外部より加熱されるとともに周囲にそれぞれ溶解プラスチックの流下方向（Ｐ）と反対方向に傾斜開口せしめた適数の穴（１６）を有する適数の穴あき管（１５）内に圧入し、熱分解によって生成されたガスを前記穴あき管（１５）の周囲の穴（１６）から排出除去することを特徴とする廃プラスチックの脱塩素燃焼化方法。
2. 前記穴あき管（１５）が無酸素炭酸ガスリッチの燃焼ガスにより加熱されることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの脱塩素燃焼化方法。
3. 前記穴あき管（１５）の加熱温度が１３０〜３６０℃であることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックの脱塩素燃焼化方法。
4. 前記穴あき管の加熱速度を毎時５０〜１００℃の低熱束に制御し、得られた炭化物に難黒鉛化性を賦与し、さらに６００〜７００℃の無酸素炭酸ガスリッチの燃焼ガスと５〜８時間接触させることを特徴とする廃プラスチックの脱塩素燃料化方法。
5. 廃プラスチックの圧送部（２）の先端を閉塞する区画壁（４）を介して熱風加熱室（３）が設けられ、前記区画壁（４）を貫通及び前記熱風加熱室（３）内を横断して周囲にそれぞれ溶解プラスチックの流下方向（Ｐ）と反対方向に傾斜開口された適数の穴（１６）を有する適数の穴あき管（１５）が設けられ、さらに該それぞれの穴あき管（１５）の先端（１５ａ）が前記熱風加熱室（３）から突出させられてなることを特徴とする廃プラスチックの脱塩素燃料化装置。
6. 前記穴あき管（１５）が、内周面に凹凸状のスプライン（１５ｃ）を有することを特徴とする請求項５に記載の廃プラスチック脱塩素燃料化装置。
7. 前記加熱室（３）内に、前記各穴あき管（１５）に交差して熱風を循環させる区画ガイド板（１４）を設けたことを特徴とする請求項５又は６に記載の廃プラスチックの脱塩素燃料化装置。

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