JP4061786B2

JP4061786B2 - Waste plastic treatment method in coke oven

Info

Publication number: JP4061786B2
Application number: JP27635899A
Authority: JP
Inventors: 康雄長島; 新次長谷部; 友男鴨志田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JP2001098277A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉の特定の空窯へ廃プラスチックを装入して熱分解するコークス炉による廃プラスチックの処理方法に関し、さらに詳しくは、廃プラスチックを熱分解した際に残る熱分解残渣を押し出し機を用いて排出することを可能にするコークス炉による廃プラスチックの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物および一般廃棄物として排出される廃プラスチックは、従来、主に焼却または埋め立てによる方法で処理されてきた。しかし、近年、環境保護および資源リサイクルの面から従来の処理方法の見直しが必要となり、新たな処理方法が種々検討されている。
【０００３】
その１にコークス炉を利用する方法がある。その代表的な方法として特開平８−１５７８３４号公報は廃プラスチックを破砕または粒状化して配合炭に混合し、配合炭と共に乾留する過程で廃プラスチックを熱分解し、タール、軽油、ガス等として回収する方法を提案している。
【０００４】
しかし、このように廃プラスチックを配合炭に混合する方法では、廃プラスチックの粒度が大きすぎたり混合比率が高い場合には、成品のコークス強度が低下することが知られている。そのため、高炉用コークスのように高強度が要求される場合には、廃プラスチックを１ｍｍ程度に粉砕する必要があるため粉砕コストが高くなるほか、混合比率も１ｗｔ％以内にする必要があり、廃プラスチックを多量に処理することができないという欠点がある。
【０００５】
すなわち、上述した廃プラスチックを配合炭に混合してコークス炉で熱分解処理する方法では、石炭に混合する廃プラスチックが成品コークスの強度に影響を与えることから種々の制約が生ずる。そこで、成品コークス強度に影響を与えることのない廃プラスチックの処理方法として、特定の空窯へ廃プラスチックのみを装入して熱分解する方法が提案されている。
【０００６】
例えば、特開平１０−２３７４５４号公報には、石炭を装入しない特定の炭化室を設けておき、この炭化室を１０００℃以上の所定温度に加熱しながら廃プラスチックを装炭車で装入して熱分解させ、熱分解ガスをコークス炉ガスとともに回収する方法（以下、先行技術という。）について述べられている。
【０００７】
この先行技術では、炭化室へ装入された廃プラスチックは装入後６０分程度ですべて分解・消失するため、廃プラスチックの装入は装炭車により断続的に行なわれる。また、炭化室の底部に常時コークスを敷き詰めたコークス層を形成しておくことにより、廃プラスチック装入時の衝撃を吸収したり、また、熱分解されるまでの間、部分的に融解したプラスチックをコークス層で保持する等の効果があるとしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
先行技術においては、炭化室へ装入された廃プラスチックは、装入後６０分程度ですべて分解し消失するとあるが、後述するように、発明者らが実際のコークス炉で実験した結果、装入した廃プラスチックの２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％に相当する微粉末状で軽い熱分解残渣が残ることが判明した。
【０００９】
したがって、先行技術のように廃プラスチックを特定の空窯へ断続的に装入し続けると、熱分解残渣が炭化室内に蓄積されて炭化室空間が狭くなるため、定期的に熱分解残渣を排出する必要が生ずる。ところで、新たな設備を必要とせずに熱分解残渣を排出しようとする場合、既存の押出し機を利用する方法が最も簡便である。しかし、配合炭の乾留が十分に行われずに、配合炭がケーキ状コークスにならない場合には、押出機のラムの押し出し力が炉長方向に伝わらないため押出し機で排出できないことが知られている。
【００１０】
したがって、前述のように熱分解残渣が微粉末状であることから、熱分解残渣についても同様に押出し機で排出できないという問題がある。
また、熱分解残渣は微粉末状で軽いため、熱分解に伴なって発生する熱分解ガスにより炭化室外へ搬送されて、コークス炉ガス吸引系に付着し、ガス吸引管を閉塞させるほか、タール等のコークス炉副生品に混入して副生品の品質低下を招くという問題もある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記の問題点を解決するために、発明者らは廃プラスチックの熱分解残渣を押出機により排出することができ、更には、熱分解残渣の炭化室外への搬送を防止する方法を種々検討した結果、以下の発明をなすに至った。
【００１２】
発明の第１の態様は、コークス炉の特定の炭化室（空窯）へ廃プラスチックを装入して熱分解し、コークス炉ガスおよび副生品として回収するコークス炉による廃プラスチックの処理方法であって、配合炭の目標強度（ＤＩ _{３０／１５} ）が８０以上となる強度が得られる配合炭を炭化室の底部に装入し床敷部を形成させ、該床敷部をコークスケーキ状に一体成形させた台座を形成するように乾留しながら、前記廃プラスチックを前記炭化室に１回もしくは複数回装入し、生成して蓄積された廃プラスチックの熱分解残渣を炭化室下部にコークスケーキ状に一体成型された台座ごと押出機で押し出すことを特徴とするコークス炉による廃プラスチックの処理方法である。
【００１３】
発明の第２の態様は、前記床敷部の平均厚みが通常のコークスケーキの高さの１ / ４程度であることを特徴とするコークス炉による廃プラスチックの処理方法である。
【００１４】
発明の第３の態様は、前記コークスケーキの台座が押出機のラムヘッドの押し当て部を形成するように前記配合炭を装入することを特徴とするコークス炉による廃プラスチックの処理方法である。
【００１５】
発明の第４の態様は、前記コークスケーキの台座が炭化室の排出側に流出防止堰を形成するように前記配合炭を装入することを特徴とするコークス炉による廃プラスチックの処理方法である。
【００１６】
発明の第５の態様は、前記炭化室に装入する廃プラスチックを３０から５０ｗｔ％配合した配合炭との混合物として装入することを特徴とするコークス炉による廃プラスチックの処理方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本願発明の詳細を説明するにあたり、まず、一般的なコークスの窯出し作業について説明する。
図１は、炭化室の幅方向断面図で、乾留後のコークスの状態を示す図である。炭化室１内に装入された配合炭は、隔壁レンガ４を介して燃焼室２により間接加熱され、無酸素状態で乾留される。乾留が終了すると、図１に示したように、配合炭は収縮してほぼ炭化室の形状に塊成化されて、一体成型されたコークスケーキ３となる。
【００１８】
図２は一般的なコークス炉の炉長方向断面図である。窯出し作業においては、炭化室両側の炉蓋１２を開けて、コークスケーキ3を押出機５のラムヘッド５１によって押出機側から反対側のコークガイド車６側に押し出す。コークスケーキ３は炭化室１から排出され、崩壊しながらコークスバケット７へ排出される。なお、図２において１１は配合炭の装入孔で、１３は上昇管、１４はドライメンである。
【００１９】
しかし、乾留後のコークスケーキの強度が低い場合、あるいは、配合炭が未乾留で一体型のケーキとなっていない場合には、押出機のラムヘッド５１近傍のみが圧密されるだけで、押出機ラムの押し出し力が炉長方向に伝わらず、炭化室の内容物を押し出すことができないことが知られている。
【００２０】
一方、発明者らが炭化室内における廃プラスチックの熱分解挙動を調査するため、内径が５ｃｍ、長さが２．５ｍの鋼管の一端を閉塞して廃プラスチック粒子を充填し、装入孔から垂直に炭化室内へ挿入して廃プラスチックが鋼管内で乾留される状況を調査した結果、廃プラスチックは熱分解されても完全に消失せずに、粒径が１ｍｍ以下の黒色微粉末状の残渣が残ることが判明した。
【００２１】
なお、この残渣の重量を測定したところ、はじめに充填した廃プラスチック粒子重量の約２０〜３０ｗｔ％であった。また、嵩比重は０．２２ｔ／ｍ³であった。したがって、炭化室内に蓄積した廃プラスチックの熱分解残渣を押し出す場合も、配合炭が未乾留で一体型のケーキとなっていない場合と同様に押出しが不能となるものと考えられる。
【００２２】
そこで、発明者らは廃プラスチックの熱分解残渣を押出機で押出す方法を種々検討した結果、
（１）押出機のラムの押し出し力が炉長方向に伝わること、および、
（２）炉底の摩擦力と炉壁の摩擦力の和が押出機ラムの押し出し力の範囲にあることが必要である。
【００２３】
押出機のラムの押し出し力を炉長方向に伝える方法として、熱分解残渣を一体成型されたコークスからなる台座上に載せて台座ごと押し出す方法が有効である。具体的には、廃プラスチックを装入する前に、予め、配合炭を装入して床敷部を形成し、その上に廃プラスチックを装入すれば床敷部の配合炭はコークス化して一体成型された台座となり、その上に廃プラスチックの熱分解残渣が蓄積するので、台座ごと押し出しが可能となる。さらに、台座にラムヘッドの押し当て部を設ければ、なお、押し出しが容易になる。
【００２４】
また、（２）炉底の摩擦力と炉壁の摩擦力の和が押出機ラムの押し出し力の範囲に入るためには、熱分解残渣の摩擦係数がコークスの摩擦係数の４倍以上であると推定されるので、熱分解残渣と炉壁面の接触面積が通常操業におけるコークスと炉壁面の接触面積の約１／４以下となるように廃プラスチックの装入量を決めればよい。
【００２５】
図３は炭化室室内の充填状態を示す断面図で、本発明の1実施態様を示す図である。図３において、配合炭がコークス化して一体成型された台座３０は床敷部３１とラムヘッドの押し当て部３２を有し、その上に廃プラスチックの熱分解残渣９が蓄積している。この一体化された台座ごと押出機で押し出すことにより、廃プラスチックの熱分解残渣を押し出すことが可能となる。
【００２６】
ここで、台座３０は床敷部３１の厚みが小さいと押出時に破壊してしまい、また、大き過ぎると廃プラスチックの装入容積が少なくなるので、床敷部３１を形成するための配合炭装入量は、床敷部３１の平均厚みが通常のコークスケーキの高さの１／４程度になるように調整することが望ましい。
【００２７】
また、炭化室における熱分解残渣９の蓄積レベルは、通常のコークスケーキ高さの８０％以下に留めることが望ましい。これは、熱分解残渣の嵩比重（０．２ｔ／ｍ³）がコークスの嵩比重（０．５５ｔ／ｍ³）の約１／３であるから、熱分解残渣はコークスの３倍まで蓄積しても炉底の摩擦力は同等であるが、一方、熱分解残渣の摩擦係数がコークスの摩擦係数の４倍以上と推定されるから、熱分解残渣の蓄積量がコークスケーキ高さの１／４以下にすると炉壁の摩擦力が同等もしくはそれ以下となる。
【００２８】
したがって、炉底の摩擦力と炉壁の摩擦力の和を通常のコークスの押し出し力の範囲内に抑えるためには、熱分解残渣の蓄積レベルは通常のコークスケーキ高さの３／４以下とすることが望ましい。この理由は、床敷コークスの高さがコークスケーキ高さの１／４であることを考慮すると、熱分解残渣の蓄積高さは通常のコークスケーキ高さの８０％程度（（３／４）＊（３／４）＋１／４＝１３／１６＝０．８１）と計算されるからである。この高さ以上熱分解残渣が蓄積すると既存の押出機の能力では押し出せなくなる。
【００２９】
また、図４は本発明のその他の実施態様を示す図である。図３の場合と異なる点は、台座３０にガイド車側の炉蓋面に接するように流出防止堰３３が設けられている点である。流出防止堰３３により、窯出しの際にコークガイド側の炉蓋を開けても微粉末状の熱分解残渣が炭化室から流出することがない。上記の台座３０を形成する配合炭の品位は、乾留後のコークスが押出機による押し出し圧力に耐え得る強度が必要であるから、成品コークスの強度（ＤＩ_30/15）が８０以上となるように配合炭の品位を設定することが望ましい。
【００３０】
ここで、コークス強度（ＤＩ_30/15）は、ＪＩＳ K ２１５１で規定される回転ドラム強度であり、コークス試料を回転ドラム内で３０回転させた後の粒径１５ｍｍ以上の試料の重量割合を示すものである。
【００３１】
一方、装入する廃プラスチックは、熱分解に際して塩素ガスを発生する塩化ビニル系を除いたものであれば特に制限は無く、粒径もホッパー出口および装入孔以下の大きさであれば構わない。ただし、粒径が小さいとガス化速度が大きいので炭化室へ装入直後に多量のガスが発生するので、やや大きめの方が良い。
【００３２】
つぎに、装炭車を用いて台座の配合炭および廃プラスチックを装入する方法について説明する。
図５（ａ）、（ｂ）は、配合炭および廃プラスチックの装入に用いる装炭車の平面および側面を示す図である。図５中のPSは押出し機側を、また、ＣＳはコークガイド車側を指す。装炭車８には炭化室の４個の装入孔１１の位置に対応して、ガイド車側からチャージホッパー８１〜８４およびチャージホッパー１８１〜１８４が４個づつ２列に配置されている。装入にあたり、まず石炭塔の受入槽からチャージホッパー８１〜８４へ配合炭を装填し、つづいてチャージホッパー１８１〜１８４へ廃プラスチックを装填する。
【００３３】
つぎに装炭車８を所定の炭化室の装入孔位置へ移動させ、チャージホッパー８１〜８４から一定量の配合炭を装入して床敷部を形成する。ここで、配合炭装入量は、床敷部が形成する台座の強度を確保するために床敷部の平均厚みが通常のコークスケーキ高さの１／４程度になるように調整する。例えば、通常のコークスケーキ高さが６．３ｍである場合、台座の平均厚みが１．６ｍとなるように収縮率を考慮して配合炭の装入量を決める。
【００３４】
つづいて、チャージホッパー８４（押出機側）から、残りの配合炭を装入する。チャージホッパー８４から装入された配合炭は、装入孔４（押出機側）直下に一方が押出機側炉蓋に接し、他方が炉中心方向に向けて安息角に沿った斜面を形成するように堆積して押当部が形成される。押当部の高さは、通常のコークスケーキ高さの１／２〜３／４の高さがあれば十分である。
【００３５】
なお、チャージホッパー８４から装入された配合炭は、炉中心方向に安息角に沿った斜面を形成することにより、押当部下方の厚みが増して、押当部の強度が増す。また、図４に示すように台座３０に流出防止堰３３を設けるには、チャージホッパー８１〜８４から配合炭を一定量装入し床敷部を形成した後、チャージホッパー８４に加えてチャージホッパー８１（ガイド車側）からも配合炭を装入すればよい。なお、流出防止堰３３の高さは後述する廃プラスチックの熱分解残渣の蓄積高さに合わせる必要がある。
【００３６】
上述したように、予め、台座を形成する配合炭を装入したあと、廃プラスチックを装入する。装炭車のチャージホッパー１８１〜１８４を装入孔位置にあわせ、図３に示す実施態様の場合にはチャージホッパー１８１〜１８３から廃プラスチックを装入する。また、図４に示す実施態様の場合には、チャージホッパー１８２およびチャージホッパー１８３から廃プラスチックを装入する。
【００３７】
一般に、配合炭の乾留には１６〜１８時間程度必要であるのに対し、一方、廃プラスチックは６０分程度で熱分解される。また、廃プラスチックの熱分解残渣は、装入した廃プラスチックの４０％の体積に減少するので、配合炭の乾留中に廃プラスチックを複数回装入する。廃プラスチックを複数回装入すると熱分解残渣の蓄積高さが上昇するが、上述したように熱分解残渣の蓄積高さの上限は通常のコークスケーキ高さの８０％程度に留める必要がある。これ以上熱分解残渣が蓄積すると既存の押出機の能力では押し出せなくなるからである。
【００３８】
つぎに、熱分解残渣の炭化室外への搬出防止について説明する。
上述したように、廃プラスチックは熱分解されても完全に消失せずに、充填した廃プラスチック粒子重量の約２０〜３０ｗｔ％の残渣が残り、この残渣の嵩比重は０．２ｔ／ｍ³程度で軽い。したがって、熱分解の際に発生するガスにより、熱分解残渣が炭化室外へ搬出されてコークス炉ガス吸引系に付着し、ガス吸引管を閉塞させるほか、タール等のコークス炉副生品に混入して副生品の品質低下を招く。
【００３９】
そこで、熱分解残渣が炭化室外へ搬出されない方法を種々検討した結果、廃プラスチックと配合炭を混合して装入する方法が有効であるとの知見を得た。
すなわち、嵩比重は配合炭が０．７ｔ／ｍ³程度、コークスが０．５５ｔ／ｍ³程度、および、廃プラスチック粒子が０．３５ｔ／ｍ³程度である。また、発明者らの測定によれば、廃プラスチックの熱分解残渣の嵩比重は０．２ｔ／ｍ³程度である。
【００４０】
したがって、廃プラスチックを配合炭と混合した状態で装入することにより、嵩比重の大きい配合炭およびコークスが抑えとなって、嵩比重の比較的小さい廃プラスチックおよび熱分解残渣が炭化室外へ搬送されるのを防止できる。
なお、廃プラスチックへ混合する配合炭の割合は少なすぎると抑え効果が小さく、また、配合炭の割合が大きすぎると廃プラスチックの処理量が減少するので、３０ｗｔ％〜５０ｗｔ％程度が適当である。
【００４１】
また、廃プラスチックに配合炭を混合せずに熱分解残渣が炭化室外へ搬送されるのを防止する他の方法として、廃プラスチックを装入した後、その上に少量の配合炭を装入して廃プラスチックを配合炭で覆う方法も有効である。
【００４２】
つぎに、熱分解残渣を台座コークスごと窯出しした後の消火方法について説明する。通常の乾式消火（ＣＤＱ）方式では、微粉末状の熱分解残渣が原因となってＣＤＱ炉内で目詰まりを生じ、冷却ガスの偏流によるコークス品位の低下が懸念される。したがって、熱分解残渣を台座コークスごと窯出しした後の消火は、通常のコークスとは別に湿式消火するのが好ましい。
以下に本願発明の実施例について説明する。
【００４３】
【実施例１】
（発明例１）
廃プラスチック処理に使用したコークス炉は実用の室炉式コークス炉（窯数１９８門、稼働率１２０％）であり、そのうち１０門を廃プラスチックの処理用にした。なお、炭化室の大きさは炉幅０．４５ｍ、炉長１７．２ｍ、炉高７．６ｍで、炭化室の装入孔数は４個である。
【００４４】
床敷部および押当部の形成に使用した配合炭の品位は、成品コークス強度（ＤＩ_30/15）が８０以上となるように設定した。なお、配合炭の装入は図５に示した装炭車を用いて行った。
まず、台座の配合炭として装炭車の各チャージホッパー８１〜８４から配合炭をそれぞれ２．５ｔ装入して床敷部を形成し、引き続き、チャージホッパー８４（押出機側）から残りの配合炭を７．５ｔ装入し押当部を形成した。なお、配合炭の装入量および収縮率（約７％）から計算される床敷部コークスの平均厚さは１．６ｍであった。
【００４５】
つづいて、廃プラスチックを同じ装炭車の各チャージホッパー１８１〜１８３から装入した。なお、廃プラスチックは塩化ビニルを除くプラスチック類を破砕したもので粒径が10ｍｍ〜100ｍｍの範囲のものを使用した。
廃プラスチックは、配合炭を装入直後、および、３時間ごとに合計５回装入した。いずれの回も廃プラスチックの装入量は３ｔで、装入された廃プラスチックの合計量は１５ｔであった。
【００４６】
配合炭装入後、２０時間（置時間２時間含む。）経過後に押出機で窯出しを行った。排出時の押し出し力は、２５Ｔ〜３０Ｔで通常のコークスの押出時とほぼ同程度であった。
窯出しされたコークスおよび廃プラスチック熱分解残渣はコークバケットに受けて散水消火した後、篩下コークス系に合流させて粉コークスおよび小粒コークスとして分離した。
【００４７】
（発明例２）
コークス炉、装炭車、配合炭、廃プラスチックは発明例１の場合と同じものを使用した。発明例１の場合と異なる点は、配合炭を装炭車の各チャージホッパー８１〜８４から装入して床敷部を形成後、装炭車のチャージホッパー８４（押出機側）から押当部の配合炭を装入した後に、チャージホッパー８１（コークガイド車側）から流出防止堰の配合炭を装入する点が異なる。
【００４８】
すなわち、台座の配合炭として装炭車の各チャージホッパー８１〜８４から、それぞれ配合炭を２．５ｔ装入して床敷部を形成し、つづいて、チャージホッパー８４（押出機側）から配合炭を７．５ｔ装入し押当部を形成した後、さらに、チャージホッパー８１（コークガイド車側）から配合炭を５ｔ装入し流出防止堰を形成した。
【００４９】
また、廃プラスチックの装入際し、発明例１の場合と異なり、廃プラスチックに配合炭を４０ｗｔ％混合したものを使用した。さらに、配合炭と混合した廃プラスチックを装炭車の中央部のチャージホッパー１８２および１８３のみから装入した。廃プラスチックの装入回数は発明例１の場合と同じく、５回であったが、１回の装入量は２ｔ、合計１０ｔで廃プラスチックの処理量は発明例１の場合に比べて少ない。
【００５０】
また、発明例１では、熱分解残渣が炭化室外に搬送されてコークス炉ガスの吸引系に付着する現象が見られたが、発明例２では、熱分解残渣の炭化室外への搬送は確認されなかった。
なお、乾留時間、窯出し方法、消火方法、消火後の熱分解残渣とコークスの処理方法は発明例１の場合と同じとした。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の廃プラスチック処理方法によれば、廃プラスチックをコークス炉の特定空窯へ装入して熱分解しても、熱分解残渣を押出し機で排出することができるので、円滑な廃プラスチックの処理が可能となる。
また、熱分解残渣が熱分解に伴なって発生する熱分解ガスにより炭化室外へ搬送されて、コークス炉ガス吸引系に付着し、場合によってはガス吸引管を閉塞させること、タール等のコークス炉副生品に混入して副生品の品質低下を招くことがなく、円滑な廃プラスチックの処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】炭化室の幅方向断面図で、乾留後のコークスの状態を示す図である。
【図２】一般的なコークス炉の炉長方向断面図である。
【図３】炭化室内の充填状態を示す断面図で、本発明の1実施態様を示す図である。
【図４】炭化室内の充填状態を示す断面図で、本発明の他の実施態様を示す図である。
【図５】本発明に係る配合炭および廃プラスチックの装入に用いる装炭車の平面および側面を示す図である。
【符号の説明】
１．炭化室
２．燃焼室
３．コークスケーキ
４．隔壁レンガ
５．押出機
６．コークスガイド車
７．バケットカー
８．装炭車
９．廃プラスチック
１１．装入孔
１２．炉蓋
１３．上昇管
１４．ドライメン
３０．台座
３１．床敷部
３２．押当部
３３．流出防止堰
５１．ラムヘッド
５２．ラムビーム
８１．〜８４．チャージホッパー
１８１．〜１８４．チャージホッパー
８５．仕切り弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for treating waste plastic by a coke oven in which waste plastic is charged into a specific empty kiln of a coke oven and pyrolyzed, and more specifically, a pyrolysis residue remaining when the waste plastic is pyrolyzed is extruded. The present invention relates to a method for treating waste plastic by a coke oven that can be discharged using a machine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, waste plastics discharged as industrial waste and general waste have been treated mainly by incineration or landfill methods. However, in recent years, it has become necessary to review conventional processing methods in terms of environmental protection and resource recycling, and various new processing methods have been studied.
[0003]
One of them is a method using a coke oven. As a representative method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-157734 discloses that waste plastic is crushed or granulated and mixed with blended coal, and the waste plastic is pyrolyzed in the process of dry distillation with the blended coal, and recovered as tar, light oil, gas, etc. Proposed method to do.
[0004]
However, in the method of mixing waste plastic with blended coal in this way, it is known that the coke strength of the product is reduced when the particle size of the waste plastic is too large or the mixing ratio is high. Therefore, when high strength is required, such as coke for blast furnaces, it is necessary to grind waste plastic to about 1 mm, which increases the grinding cost and the mixing ratio must be within 1 wt%. There is a disadvantage that a large amount of plastic cannot be processed.
[0005]
That is, in the method in which the above-described waste plastic is mixed with blended coal and pyrolyzed in a coke oven, the waste plastic mixed with the coal affects the strength of the product coke, and thus various restrictions arise. Therefore, as a method for treating waste plastic that does not affect the strength of the product coke, a method in which only the waste plastic is charged into a specific empty kiln and thermally decomposed has been proposed.
[0006]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-237454, a specific carbonization chamber in which no coal is charged is provided, and waste plastic is charged with a charcoal vehicle while heating the carbonization chamber to a predetermined temperature of 1000 ° C. or higher. A method (hereinafter referred to as “prior art”) is described in which pyrolysis is performed and the pyrolysis gas is recovered together with coke oven gas.
[0007]
In this prior art, the waste plastic charged into the carbonization chamber is all decomposed and disappeared in about 60 minutes after the charging, and therefore, the charging of the waste plastic is intermittently performed by the charcoal vehicle. Also, by forming a coke layer in which coke is constantly spread at the bottom of the carbonization chamber, it absorbs shocks when charging waste plastic, and partially melts until it is thermally decomposed. It is said that there is an effect such as retaining the coke layer.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, the waste plastic charged into the carbonization chamber is all decomposed and disappears in about 60 minutes after charging. As described later, the inventors have conducted experiments in an actual coke oven, It turned out that a fine thermal decomposition residue of fine powder remained corresponding to 20 wt% to 30 wt% of the waste plastic.
[0009]
Therefore, if waste plastic is continuously charged into a specific empty kiln as in the prior art, pyrolysis residue accumulates in the carbonization chamber and the carbonization chamber space becomes narrow, so the pyrolysis residue is periodically discharged. Need to be done. By the way, when trying to discharge the pyrolysis residue without requiring new equipment, a method using an existing extruder is the simplest. However, it is known that when the blended coal is not sufficiently carbonized and the blended coal does not become cake-like coke, the extrusion force of the ram of the extruder is not transmitted in the furnace length direction, so it cannot be discharged by the extruder. Yes.
[0010]
Therefore, since the pyrolysis residue is in the form of fine powder as described above, there is a problem that the pyrolysis residue cannot be discharged by the extruder as well.
In addition, since the pyrolysis residue is fine and powdery, it is transported out of the carbonization chamber by the pyrolysis gas generated by pyrolysis, adheres to the coke oven gas suction system, closes the gas suction pipe, and tar. There is also a problem that the quality of the by-product is deteriorated by being mixed in the coke oven by-product.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to solve the above problems, the inventors can discharge the pyrolysis residue of waste plastic with an extruder, and various methods for preventing the pyrolysis residue from being conveyed outside the carbonization chamber. As a result of the examination, the inventors have made the following invention.
[0012]
A first aspect of the invention is a method for treating waste plastic by a coke oven in which the waste plastic is charged into a specific carbonization chamber (empty kiln) of the coke oven, pyrolyzed, and recovered as coke oven gas and by-products. Then, the blended coal with which the target strength of the blended coal (DI _30/15 ) is obtained to be 80 or more is charged into the bottom of the carbonization chamber to form a floor covering, and the floor covering is formed into a coke cake. The waste plastic is charged into the carbonization chamber one or more times while dry distillation so as to form an integrally formed pedestal, and the pyrolysis residue of the waste plastic generated and accumulated is coke cake at the bottom of the carbonization chamber. A waste plastic processing method using a coke oven is characterized in that the whole pedestal integrally molded is extruded with an extruder.
[0013]
A second aspect of the invention is a method for treating waste plastics in a coke oven , wherein the average thickness of the floor covering is about 1/4 of the height of a normal coke cake .
[0014]
According to a third aspect of the invention, there is provided a method for treating waste plastic by a coke oven, wherein the coal blend is charged so that a base of the coke cake forms a pressing portion of a ram head of an extruder.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for treating waste plastic by a coke oven, wherein the coal blend is charged so that the base of the coke cake forms an outflow prevention weir on the discharge side of the carbonization chamber. .
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for treating waste plastic by a coke oven, wherein the waste plastic charged in the carbonization chamber is charged as a mixture with blended coal containing 30 to 50 wt%.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In describing the details of the present invention below, first, a general coke-out operation will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view in the width direction of the carbonization chamber and is a view showing the state of coke after dry distillation. The blended coal charged into the carbonization chamber 1 is indirectly heated by the combustion chamber 2 through the partition brick 4 and is dry-distilled in an oxygen-free state. When the dry distillation is completed, as shown in FIG. 1, the blended coal contracts and is agglomerated almost in the shape of a carbonization chamber to form an integrally formed coke cake 3.
[0018]
FIG. 2 is a sectional view in the furnace length direction of a general coke oven. In the kiln removal operation, the furnace lids 12 on both sides of the carbonization chamber are opened, and the coke cake 3 is pushed out from the extruder side to the opposite coke guide wheel 6 side by the ram head 51 of the extruder 5. The coke cake 3 is discharged from the carbonization chamber 1 and discharged to the coke bucket 7 while collapsing. In FIG. 2, 11 is a charging hole for blended coal, 13 is a riser pipe, and 14 is a dry men.
[0019]
However, when the strength of the coke cake after dry distillation is low, or when the blended coal is not dry and is not an integrated cake, only the vicinity of the ram head 51 of the extruder is compacted, and the extruder ram It is known that the extruding force is not transmitted in the furnace length direction and the contents of the carbonization chamber cannot be extruded.
[0020]
On the other hand, in order to investigate the thermal decomposition behavior of waste plastic in the carbonization chamber, the inventors closed one end of a steel pipe having an inner diameter of 5 cm and a length of 2.5 m, filled with waste plastic particles, and perpendicularly inserted from the charging hole. As a result of investigating the situation in which the waste plastic is carbonized in the steel pipe after being inserted into the carbonization chamber, the waste plastic does not completely disappear even if it is thermally decomposed, and a black fine powder residue with a particle size of 1 mm or less is obtained. It turned out to remain.
[0021]
In addition, when the weight of this residue was measured, it was about 20-30 wt% of the waste plastic particle weight filled initially. The bulk specific gravity was 0.22 t / m ³ . Therefore, even when extruding the pyrolysis residue of the waste plastic accumulated in the carbonization chamber, it is considered that extrusion is impossible as in the case where the blended coal is not dry and is not an integral cake.
[0022]
Therefore, the inventors examined various methods for extruding the pyrolysis residue of waste plastic with an extruder,
(1) The pushing force of the extruder ram is transmitted in the furnace length direction, and
(2) It is necessary that the sum of the frictional force of the furnace bottom and the frictional force of the furnace wall be in the range of the extrusion force of the extruder ram.
[0023]
As a method for transmitting the extrusion force of the ram of the extruder in the furnace length direction, a method of placing the pyrolysis residue on a pedestal made of coke formed integrally and extruding the pedestal together is effective. Specifically, before charging the waste plastic, the mixed coal is charged in advance to form a floor covering, and if the waste plastic is charged thereon, the mixed coal in the floor covering is coke. Since the pedestal is integrally molded and the pyrolysis residue of waste plastic accumulates on it, the entire pedestal can be extruded. Furthermore, if the pressing portion of the ram head is provided on the pedestal, the extrusion can be facilitated.
[0024]
(2) In order for the sum of the frictional force of the furnace bottom and the frictional force of the furnace wall to fall within the range of the extrusion force of the extruder ram, the friction coefficient of the pyrolysis residue is four times or more than the friction coefficient of coke. Therefore, the amount of waste plastic charged may be determined so that the contact area between the pyrolysis residue and the furnace wall surface is about 1/4 or less of the contact area between the coke and the furnace wall surface in normal operation.
[0025]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a filling state in the carbonization chamber and is a view showing an embodiment of the present invention. In FIG. 3, a pedestal 30 formed by coking coal blended into coke has a floor portion 31 and a ram head pressing portion 32, on which the pyrolysis residue 9 of waste plastic is accumulated. By extruding the integrated pedestal together with an extruder, it becomes possible to extrude the thermal decomposition residue of the waste plastic.
[0026]
Here, the pedestal 30 is destroyed at the time of extrusion if the thickness of the floor covering 31 is small, and if it is too large, the charging volume of waste plastic is reduced. It is desirable to adjust the input amount so that the average thickness of the floor covering 31 is about 1/4 of the height of a normal coke cake.
[0027]
Moreover, it is desirable that the accumulation level of the pyrolysis residue 9 in the carbonization chamber be kept at 80% or less of the normal coke cake height. This is because the bulk density of the pyrolysis residue (0.2t / m ³⁾ is about one-third of the coke bulk density (0.55t / m ^3), the pyrolysis residue will accumulate up to three times the coke However, the frictional force at the bottom of the furnace is equivalent, but on the other hand, the friction coefficient of the pyrolysis residue is estimated to be four times or more than the friction coefficient of coke, so the accumulated amount of pyrolysis residue is 1 / of the coke cake height. If it is 4 or less, the frictional force of the furnace wall will be equal or less.
[0028]
Therefore, in order to keep the sum of the frictional force of the furnace bottom and the frictional force of the furnace wall within the range of the normal coke pushing force, the accumulation level of the pyrolysis residue should be 3/4 or less of the normal coke cake height. It is desirable to do. The reason for this is that, considering that the height of the floor coke is 1/4 of the coke cake height, the accumulated height of the pyrolysis residue is about 80% of the normal coke cake height ((3/4) * (3/4) + 1/4 = 13/16 = 0.81) If the pyrolysis residue accumulates above this height, it cannot be extruded with the capacity of the existing extruder.
[0029]
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the present invention. A difference from the case of FIG. 3 is that an outflow prevention weir 33 is provided on the pedestal 30 so as to contact the furnace cover surface on the guide vehicle side. By the outflow prevention weir 33, even if the furnace cover on the side of the coke guide is opened when leaving the kiln, the fine powdered pyrolysis residue does not flow out of the carbonization chamber. The quality of the blended coal forming the pedestal 30 needs to be strong enough that the coke after dry distillation can withstand the extrusion pressure by the extruder, so that the strength of the product coke (DI _30/15 ) is 80 or more. It is desirable to set the quality of the blended coal.
[0030]
Here, the coke strength (DI _30/15 ) is the strength of a rotating drum specified by JIS K 2151, and indicates the weight ratio of a sample having a particle diameter of 15 mm or more after the coke sample is rotated 30 times in the rotating drum. Is.
[0031]
On the other hand, the waste plastic to be charged is not particularly limited as long as it excludes vinyl chloride that generates chlorine gas upon pyrolysis, and the particle size may be smaller than the hopper outlet and the charging hole. . However, if the particle size is small, the gasification rate is high, and a large amount of gas is generated immediately after charging into the carbonization chamber.
[0032]
Next, a method of charging the pedestal blended charcoal and waste plastic using a charcoal vehicle will be described.
FIGS. 5 (a) and 5 (b) are views showing a plane and a side surface of a charcoal vehicle used for charging blended coal and waste plastic. PS in FIG. 5 indicates the extruder side, and CS indicates the coke guide wheel side. The charge hoppers 81 to 84 and the charge hoppers 181 to 184 are arranged in two rows from the guide vehicle side in correspondence with the positions of the four charging holes 11 of the carbonization chamber. In charging, first, blended coal is loaded into the charge hoppers 81 to 84 from the receiving tank of the coal tower, and then waste plastic is loaded into the charge hoppers 181 to 184.
[0033]
Next, the charcoal vehicle 8 is moved to a charging hole position of a predetermined carbonization chamber, and a certain amount of blended coal is charged from the charge hoppers 81 to 84 to form a floor covering. Here, the amount of blended charcoal is adjusted so that the average thickness of the floor portion is about 1/4 of the normal coke cake height in order to secure the strength of the pedestal formed by the floor portion. For example, when the normal coke cake height is 6.3 m, the amount of blended coal is determined in consideration of the shrinkage rate so that the average thickness of the pedestal is 1.6 m.
[0034]
Subsequently, the remaining blended coal is charged from the charge hopper 84 (extruder side). One of the blended coal charged from the charge hopper 84 is in contact with the extruder-side furnace lid directly below the charging hole 4 (extruder side), and the other forms a slope along the angle of repose toward the furnace center. As a result, the pressing portion is formed. It is sufficient that the height of the pressing portion is 1/2 to 3/4 of the normal coke cake height.
[0035]
In addition, the blended coal charged from the charge hopper 84 forms a slope along the angle of repose in the furnace center direction, thereby increasing the thickness below the pressing portion and increasing the strength of the pressing portion. Further, as shown in FIG. 4, in order to provide the spill prevention weir 33 on the pedestal 30, a fixed amount of blended coal is charged from the charge hoppers 81 to 84 to form a floor covering, and then the charge hopper 84 is added to the charge hopper 84. The blended coal may be charged from 81 (guide wheel side). The height of the outflow prevention weir 33 needs to match the accumulated height of the waste plastic thermal decomposition residue described later.
[0036]
As described above, after the blended coal forming the pedestal is charged in advance, the waste plastic is charged. The charge hoppers 181 to 184 of the charcoal vehicle are aligned with the positions of the charging holes, and in the embodiment shown in FIG. 3, waste plastic is charged from the charge hoppers 181 to 183. In the embodiment shown in FIG. 4, waste plastic is charged from the charge hopper 182 and the charge hopper 183.
[0037]
In general, the carbonization of the coal blend requires about 16 to 18 hours, whereas the waste plastic is pyrolyzed in about 60 minutes. Moreover, since the thermal decomposition residue of waste plastics reduces to 40% of the volume of waste plastics charged, waste plastics are charged several times during the dry distillation of the blended coal. When waste plastic is charged a plurality of times, the accumulated height of the pyrolysis residue increases, but as described above, the upper limit of the pyrolysis residue accumulation height needs to be limited to about 80% of the normal coke cake height. This is because if more pyrolysis residue accumulates, it cannot be extruded with the capacity of the existing extruder.
[0038]
Next, prevention of carrying out pyrolysis residue out of the carbonization chamber will be described.
As described above, the waste plastic does not completely disappear even when thermally decomposed, and a residue of about 20 to 30 wt% of the weight of the filled waste plastic particle remains, and the bulk specific gravity of this residue is about 0.2 t / m ^3. And light. Therefore, the pyrolysis residue is carried out of the carbonization chamber by the gas generated during pyrolysis, adheres to the coke oven gas suction system, clogs the gas suction pipe, and mixes with coke oven by-products such as tar. As a result, the quality of by-products is reduced.
[0039]
Therefore, as a result of various investigations on methods for preventing pyrolysis residues from being carried out of the carbonization chamber, it was found that a method of mixing waste plastic and blended coal and charging it is effective.
In other words, the bulk specific gravity of the coal blend is 0.7 t / m ³ approximately, coke 0.55t / m ³ approximately, and waste plastic particles is about 0.35 T / m ^3. Further, according to the measurement by the inventors, the bulk specific gravity of the thermal decomposition residue of waste plastic is about 0.2 t / m ³ .
[0040]
Therefore, by charging waste plastic in a state of being mixed with blended coal, blended coal and coke having a large bulk specific gravity are suppressed, and waste plastic and pyrolysis residue having a relatively small bulk specific gravity are conveyed outside the carbonization chamber. Can be prevented.
In addition, if the ratio of the blended coal to be mixed with the waste plastic is too small, the suppressing effect is small, and if the blended coal ratio is too large, the amount of waste plastic to be processed is reduced, so about 30 wt% to 50 wt% is appropriate. .
[0041]
As another method for preventing thermal decomposition residue from being transported outside the carbonization chamber without mixing blended coal with waste plastic, after charging waste plastic, a small amount of blended coal is loaded thereon. A method of covering waste plastic with blended coal is also effective.
[0042]
Next, the fire extinguishing method after putting the pyrolysis residue together with the base coke into a kiln will be described. In a normal dry fire extinguishing (CDQ) method, clogging occurs in the CDQ furnace due to a fine powdery thermal decomposition residue, and there is a concern about deterioration of coke quality due to drift of cooling gas. Therefore, it is preferable that the fire extinguishing after the pyrolysis residue is put out together with the base coke is fire extinguished separately from normal coke.
Examples of the present invention will be described below.
[0043]
[Example 1]
(Invention Example 1)
The coke oven used for waste plastic treatment was a practical room furnace type coke oven (with 198 kilns and an operation rate of 120%), of which 10 were for waste plastic treatment. The size of the carbonization chamber is 0.45 m in furnace width, 17.2 m in furnace length, 7.6 m in furnace height, and the number of charging holes in the carbonization chamber is four.
[0044]
The quality of the blended coal used for the formation of the flooring portion and the pressing portion was set so that the product coke strength (DI _30/15 ) was 80 or more. In addition, charging of the blended coal was performed using the coal-car shown in FIG.
First, 2.5 tons of blended coal is charged from each charge hopper 81 to 84 of the coal-cooked car as a blended coal for the pedestal to form a floor covering, and the remaining blended coal from the charge hopper 84 (extruder side) Of 7.5 tons and a pressing part was formed. In addition, the average thickness of the floor portion coke calculated from the charging amount of the blended coal and the shrinkage rate (about 7%) was 1.6 m.
[0045]
Subsequently, the waste plastic was charged from the charge hoppers 181 to 183 of the same charcoal vehicle. In addition, the waste plastic used what crushed plastics except vinyl chloride, and the particle size of the range of 10-100 mm.
The waste plastic was charged 5 times in total immediately after charging the blended coal and every 3 hours. In all cases, the amount of waste plastic charged was 3 tons, and the total amount of waste plastic charged was 15 tons.
[0046]
After charging the blended charcoal, the kiln was removed with an extruder after 20 hours (including 2 hours of setting time). The extrusion force at the time of discharging was 25T to 30T, which was almost the same as that at the time of normal coke extrusion.
The coke discharged from the kiln and the waste plastic pyrolysis residue were received in a coke bucket, sprinkled and fire extinguished, and then merged into an under-coke coke system to separate as powder coke and small coke.
[0047]
(Invention Example 2)
The same coke oven, charcoal car, blended coal, and waste plastic were used as in Example 1. The difference from the case of the invention example 1 is that the blended coal is charged from the charge hoppers 81 to 84 of the charcoal vehicle to form a floor covering, and then the charge hopper 84 (extruder side) of the charcoal vehicle is After charging the blended coal, the difference is that the blended coal of the outflow prevention weir is charged from the charge hopper 81 (coke guide wheel side).
[0048]
That is, as a blended coal for the pedestal, 2.5 tons of blended coal is charged from each of the charge hoppers 81 to 84 of the coal-equipped vehicle to form a floor covering, and then the blended coal from the charge hopper 84 (extruder side). 7.5t was added to form a pressing part, and then 5t of blended coal was charged from the charge hopper 81 (coke guide wheel side) to form an outflow prevention weir.
[0049]
In addition, when charging waste plastic, unlike the case of Invention Example 1, 40 wt% blended coal was mixed with waste plastic. Furthermore, the waste plastic mixed with the blended coal was charged only from the charge hoppers 182 and 183 in the center of the charcoal vehicle. The number of times the waste plastic was charged was 5 as in the case of Invention Example 1, but the amount charged per time was 2t, and the total amount of waste plastic was 10t, compared to the case of Invention Example 1.
[0050]
In Invention Example 1, there was a phenomenon that the pyrolysis residue was transported outside the carbonization chamber and adhered to the coke oven gas suction system. In Invention Example 2, it was confirmed that the pyrolysis residue was transported outside the carbonization chamber. There wasn't.
In addition, the carbonization time, the kiln removal method, the fire extinguishing method, the thermal decomposition residue after fire extinguishing, and the processing method of coke were the same as the case of the invention example 1.
[0051]
【The invention's effect】
According to the waste plastic treatment method of the present invention, even if the waste plastic is charged into a specific empty kiln of a coke oven and thermally decomposed, the pyrolysis residue can be discharged by an extruder, so that smooth waste plastic can be discharged. Processing is possible.
Also, the pyrolysis residue is transported out of the carbonization chamber by pyrolysis gas generated by pyrolysis, adheres to the coke oven gas suction system, and in some cases closes the gas suction tube, coke oven such as tar The waste plastics can be processed smoothly without being mixed into the by-products and degrading the quality of the by-products.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view in the width direction of a carbonization chamber, showing a state of coke after dry distillation.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a general coke oven in the furnace length direction.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a filling state in a carbonization chamber, and showing one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a filling state in the carbonization chamber, and showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a plane and a side of a charcoal vehicle used for charging coal blend and waste plastic according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1. 1. Carbonization chamber 2. Combustion chamber Coke cake 4. Bulkhead brick 5. Extruder 6. Coke guide car7. Bucket car8. Charcoal car9. Waste plastic11. Charging hole 12. Furnace lid 13. Ascending pipe 14. Drymen 30. Base 31. Floor covering 32. Pushing unit 33. Outflow prevention weir 51. Ram head 52. Ram beam 81. -84. Charge hopper 181. 184. Charge hopper 85. Gate valve

Claims

Specific carbonization chamber of the coke oven was charged waste plastics into (empty kiln) is thermally decomposed, a method of processing waste plastics by coke oven recovered as coke oven gas and by-product, the target strength of the coal blend A blended coal capable of obtaining a strength of (DI _30/15 ) of 80 or more is charged into the bottom of the carbonization chamber to form a floor covering, and a base is formed by integrally forming the floor covering into a coke cake. With the pedestal integrally molded into a coke cake in the bottom of the carbonization chamber, the waste plastic is charged into the carbonization chamber one or more times while dry distillation, A method for treating waste plastics in a coke oven, characterized by extruding with an extruder.

The average thickness of the floor covering is 1 of the height of a normal coke cake / The method for treating waste plastics using a coke oven according to claim 1, wherein the number is about 4.

The method for treating waste plastics in a coke oven according to claim 1 or 2, wherein the blended coal is charged so that the base of the coke cake forms a pressing portion of a ram head of an extruder.

The waste plastic by the coke oven according to any one of claims 1 to 3, wherein the blended coal is charged so that the base of the coke cake forms an outflow prevention weir on the discharge side of the carbonization chamber. Processing method.

The treatment of waste plastic by a coke oven according to any one of claims 1 to 4, wherein the waste plastic to be charged into the carbonization chamber is charged as a mixture with blended coal containing 30 to 50 wt%. Method.