JP4157438B2 - 熱分解システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物等の被処理物を熱分解により処理する熱分解システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、廃棄物等の被処理物を熱分解により処理する熱分解システムが知られている（例えば特許文献１参照）。このシステムは、様々な汚染物質を含む未分別で、かつ未処理の廃棄物などを処理して、使用可能な物質に変質させるもので、廃棄物処理システムとして用いられるようになってきた。
【０００３】
熱分解システムで用いられる熱分解炉としては、例えば、回転ドラムを外部から加熱する外熱式回転キルンが一般的に用いられている。この熱分解炉の回転ドラムの入口側には廃棄物投入装置が配置され、回転ドラム内へ廃棄物が連続または間欠的に供給される。そして、この回転ドラム内において、いわゆる蒸し焼き状態になり、廃棄物は熱分解される。
【０００４】
熱分解された廃棄物は回転ドラムの出口側に設置された出口フードにおいて、熱分解ガスと熱分解残渣とに分離されて排出される。有機性の高分子からなる熱分解ガスは改質器に送られ、燃焼空気と混合して、低酸素状態で燃焼され、約１０００℃の温度で低分子の可燃性ガスに改質処理される。
【０００５】
ところで、このような熱分解システムでは、廃棄物を安定的かつ長期的に継続して熱分解処理できることが望まれる。
【０００６】
しかしながら、廃棄物処理を長時間に渡って行っていると、煤やスラグの蓄積により廃棄物処理が停止に至ることがある。例えば、上述した改質器についてみる。改質器は、上部に熱分解ガスの自燃部を有する第１の縦長空間と、この第１の縦長空間の下端部に連通する水平方向の連通部と、この連通部の他端に連通し上部に改質されたガスの送出部を有する第２の縦長空間とから成る、略Ｊ字形に形成されている。
【０００７】
熱分解ガスは、改質器の第１の縦長空間の上部において燃焼空気と共に低酸素状態で自燃し、第１の縦長空間を下降し、底部の連通部を水平方向に通り、第２の縦長空間を上昇する略Ｊ字形に流れ、改質される。そして、第２の縦長空間上部から、改質ガスとして次工程に送出される。このとき、熱分解ガスの自燃によりカーボン灰(煤)が生じる。このカーボン灰の多くは改質器内における、上述した略Ｊ字形のガスの流れに伴って改質ガスと共に送出され、次工程のガス浄化装置により除去される。
【０００８】
ガス改質器内部のガスの流れに同伴でなかったカーボン灰や自燃用バーナ火炎近傍で溶融して滴下したスラグは、改質器の連通部の床上にスラグとして堆積する。その結果、ガス改質器の床がカーボン灰やスラグで閉塞し、ガスの流れが阻害され廃棄物処理が停止になることがある。
【０００９】
【特許文献１】
特公平８−２４９０４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の熱分解システムでは、長期間継続運転すると、ガス改質器内部においてカーボン灰やスラグの堆積が生じ、ガスの流れが阻害され、処理が停止に至ることがあった。
【００１１】
本発明の目的は、ガス改質器の炉床部がカーボン灰やスラグで閉塞されることなく、安定かつ長期間に渡って熱分解処理を継続できる熱分解システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による熱分解システムは、有機性の高分子からなる熱分解ガスを低酸素状態で自燃させ、低分子の可燃性ガスに改質するガス改質器を有するシステムであって、前記改質器は、上部に熱分解ガスの自燃部を有する第１の縦長内部空間と、この第１の縦長空間の下端部に連通する水平方向の連通部と、この連通部の他端に連通し上部に改質されたガスの送出部を有する第２の縦長空間とから成り、前記連通部にはカーボン灰を一定方向に移送するスクリューを設けるとともに、このスクリューの前記自燃部直下の部分を覆うカバーを設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記スクリューの移送方向先端部には、カーボン灰を冷却しながら所定方向に移送するカーボン灰冷却器の一端が連結されている。
【００１４】
また、カーボン灰冷却装置の出口部分に２個の仕切弁を直列に配置し、これら２個の仕切弁を交互に開閉させるダブルダンパ排出機構を構成した。
【００１５】
また、本発明では、前記スクリューの移送方向先端部は、第２の縦方向空間の外壁より外方に突出しており、この突出部分の周囲は、冷却ジャケットを有するスクリューケーシングで囲まれ、かつこのスクリューケーシング内と改質器内との仕切部に、スクリューの外径より大きな内径を有するスリーブを一体に設けた構成としてもよい。
【００１６】
また、本発明の熱分解システムでは、カーボン灰を一定方向に移送するスクリューは、移送方向先端部側の回転軸部分にて片持ち支持され、且つ、このスクリューの長さを、その移送方向基端部が、前記自燃部直下に達しない長さに設定してもよい。
【００１７】
この場合、連通部には、スクリューの移送方向基端部側の回転軸外周を若干の隙間を保って支持する支持台を設けるとよい。
【００１８】
本発明の熱分解システムでは、カーボン灰を一定方向に移送するスクリューは、前記連通部内の自燃部直下を含む所定長さ範囲の部分以外は回転軸の周囲に螺旋状の羽根を設け、前記所定長さ範囲の部分は螺旋状の羽根を持たない構成としてもよい。
【００１９】
この場合、改質器内における連通部の、螺旋状羽根を持たないスクリュー部分に対向する床面にスラグ溜穴を設けるとよい。
【００２０】
また、本発明の熱分解システムでは、改質器内に、自燃部直下を含む所定範囲内に存在するカーボン灰を、スクリューの移送方向先端側に吹き飛ばすノズルを設けるとよい。
【００２１】
さらに、本発明の熱分解システムでは、スクリューの回転軸内に、その軸端部に連結端を有する冷媒通路が形成され、前記軸端部に連結する回転ジョイントにより、外部から冷媒が流れるように構成するとよい。
【００２２】
これらの発明では、改質器内の底部床面上にスクリューを設けたので、改質器内底部に堆積しようとするカーボン灰などを強制的に除去することができ、長期間にわたる熱分解システムの継続した運転が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による熱分解システムの一実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
始に、熱分解システム全体の機能について、図８により説明する。熱分解システムは、廃棄物等の被処理物が投入されて前処理を行う前処理装置１１と、廃棄物供給装置１２、熱分解炉１３および残渣排出装置１４と、熱分解炉１３からの熱分解ガスを改質するガス改質器１５と、ガス改質器１５からのガスを浄化するガス浄化装置１６とを備えている。また残渣排出装置１４には造粒装置１７が接続されている。
【００２５】
図８において、廃棄物等の被処理物は、前処理装置１１を経た後、廃棄物供給装置１２により熱分解炉１３内へ供給され、熱分解炉１３において、いわゆる蒸し焼き状態となり、熱分解処理される。この熱分解処理により熱分解炉１３内には有機性の高分子ガスと残渣が発生する。
【００２６】
熱分解炉１３内で発生した有機性の高分子ガス（熱分解ガス）はガス改質器１５により改質されて低分子の可燃性ガスとなる。ガス改質器１５からの可燃性ガスはガス浄化装置１６により煤などが浄化されて改質ガスとなる。この改質ガス（可燃性ガス）は熱分解システム内のエネルギー源として再利用することもできる。また、残渣は、残渣排出装置１４により排出され、造粒装置１７において残渣の選別と造粒が施され、再資源化される。
【００２７】
次に、図１乃至図３により、熱分解炉１３および改質器１５の構成について詳述する。
【００２８】
図１は熱分解炉１３とガス改質器１５との関係を示す構造図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００２９】
図１において、熱分解炉１３は回転ドラム２１を有し、その両端近くの外周は支持体２２により回転自在に支持されている。また、回転ドラム２１の外周には外燃型の燃焼室２３が形成され、バーナ２４により外部から加熱される。さらに、回転ドラム２１の入り口側には被処理物(廃棄物)供給装置１２が設けられ、回転ドラム２１内に被処理物を供給する。
【００３０】
回転ドラム２１は図示しない駆動機構により低速で回転駆動され、且つバーナ２４により加熱され、投入された廃棄物を密閉状態で蒸し焼きし、熱分解して熱分解ガスと残渣を生成する。
【００３１】
この回転ドラム２１の出口側には、回転ドラム２１内に空気が入らないように、その出口部分を覆う出口フード２６が設けられている。この出口フード２６は、回転ドラム２１内で熱分解された熱分解ガス２７と熱分解残渣２８とに分離する。出口フード２６の上部には連結ガス管３１の一端が連結されており、分離された熱分解ガス２７を排出させる。この連結ガス管３１の他端は、ガス改質器１５の熱分解バーナ３２と連結している。
【００３２】
熱分解バーナ３２は、燃焼空気供給管３３を有し、連結ガス管３１により送られてくる熱分解ガス２７と燃焼空気とを混合させ、ガス改質器１５内において低酸素状態で燃焼させる。このため、熱分解ガスはガス改質器１５内において約１０００℃の温度で改質処理される。
【００３３】
ガス改質器１５は、第１の縦長内部空間１５Ａと、この第１の縦長空間１５Ａの下端部に連通する水平方向の連通部１５Ｂと、この連通部１５Ｂの他端に連通する第２の縦長空間１５Ｃとから成る、略Ｊ字形に形成されている。第１の縦長空間１５Ａの上部には、熱分解バーナ３２による熱分解ガスの自燃部３２Ａが位置する。また、第２の縦長空間１５Ｃの上部には、改質されたガスの送出部３４が設けられ、後段のガス浄化装置に接続される。したがって、自燃部３２Ａで燃焼したガスは、改質器１５内において矢印で示すように略Ｊ字形の経路で流れ、送出部３４から改質ガスとして送出される。
【００３４】
連通部１５Ｃの床上には、熱分解ガスの燃焼により生じるカーボン灰３５を一定方向(図示右方)に移送するスクリュー３６を設ける。このスクリュー３６の、自燃部３２Ａの直下となる部分(図示左部分)は、耐熱煉瓦で構成したカバー３７で覆っている。
【００３５】
スクリュー３６は、例えばステンレス材など高温に耐える材料で作られ、図示のように、改質器１５の幅より長く設定されている。このスクリュー３６の両端部分は、改質器１５の外側面より突出しており、その周囲はスクリューケーシング３８，３９により覆われている。そして、スクリュー３６の両端は、スクリューケーシング３８，３９内に設けた耐熱性の軸シール４１と軸受け４２で回転自在に支持される。さらに、このスクリュー３６の一端(図示右端)は駆動モータ４３とチェーン４４を介して連結し、この駆動モータ４３により回転駆動される。
【００３６】
スクリュー３６の移送方向先端部(図示右方)の周囲、すなわち、スクリューケーシング３９の下面には排出口４５が設けられ、仕切弁４６を介してカーボン灰冷却器４７の一端と連結している。カーボン灰冷却器４７は、カーボン灰３５を冷却しながら所定方向に移送するもので、水冷ジャケット４８を備えた円筒状のケーシング４９を有し、その内部にスクリュー５０を回転自在に設けている。スクリユー５０は軸受け５１と軸シール５２で回転自在に支持され、駆動モータ５３により回転駆動される。
【００３７】
カーボン灰冷却器４７の出口側(図示左側)に設けられた排出口には２個の仕切弁５５，５６を直列に結合して、ダブルダンパ排出機構を構成している。カーボン灰３５は最終的に回収缶５７に溜められ、定期的に交換するようになっている。
【００３８】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３９】
図１において、廃棄物は廃棄物供給装置１２により熱分解炉１３へ供給される。廃棄物は、密閉された熱分解炉１２の回転ドラム２１内に投入され、暖められながら出口側に送られ、熱分解ガス２６を発生させる。熱分解ガス２６は連結ガス管３１を通って熱分解バーナ３２に送られ、燃焼空気と混合してガス改質器１５の内の自燃部３２Ａで燃焼し、約１０００℃の温度で改質処理され、ガス送出部３４から後段の図示しないガス浄化装置へ送られる。
【００４０】
このとき、熱分解バーナ３２からの火炎の局部加熱により生成されるスラグ５９は液滴下する。しかし、改質器１５内の自燃部直下の部分にはカバー３７が設けられているため、滴下したスラグ５９は図１及び図２で示すように、カバー３７の外表面部に固体のスラグ５９として堆積する。すなわち、スクリユー３６に接触しないため、スクリユー３６が固持することを避けられる。
【００４１】
また、熱分解ガスの燃焼により生じるカーボン灰３５は、矢印で示す改質ガスの流れに沿って大部分が後段のガス浄化装置に搬送されるが、一部はガス改質器１５の底部に降り落ちる。この降り落ちたカーボン灰３５は、スクリュー３６によって図示右方の移送方向先端側に移送され、排出口４５の仕切弁４６を経て、ガス改質器１５外へ排出される。
【００４２】
排出されたカーボン灰３５はカーボン灰冷却器４７のスクリュー５０により図示左方に運ばれながら冷却される。そして、排出口に設けられたダブルダンパ５５，５６で空気進入を遮断しながら、外部に排出される。なお、ダブルダンパ５５，５６は両方が同時に開かないように自動シーケンスで動かし、カーボン灰冷却器４７およびガス改質器１５内に空気が進入しないように構成している。このようにカーボン灰３５は充分に冷却し、しかも外部空気と接触しないので、高温のカーボン灰が発火するような恐れはない。
【００４３】
本実施の形態によれば、ガス改質器１５に降り落ちたカーボン灰３５はスクリュー３６により強制的に改質器１５外に排出されるので、床および連通部１５Ｂのトンネルが、カーボン灰３５やスラグ５９で閉塞されることはない。したがって、従来のようにガスの流れが阻害され廃棄物処理が停止になることはなく、安定かつ長期間に渡って熱分解処理を継続できる。
【００４４】
次に、図４および図５を用いて、第２の実施の形態を説明する。
【００４５】
この実施の形態は、図１で示した実施の形態に対し、スクリユー３６の移送方向先端部分、すなわち、図示右方の出口部分４５の構成を変更したもので他の部分は図１と同様の構成であり、対応する部分に同一符号を付している。
【００４６】
スクリュー３６の移送方向先端部分は、前述のように改質器１５の幅方向より突出し、スクリューケーシング３９内に設けた耐熱性の軸シール４１と軸受け４２で回転自在に支持される。スクリューケーシング３９の外周には冷却ジャケット６０が設けられている。すなわち、冷却ジャケット６０は、スクリューケーシング３９と同芯に、内部の水が漏れないように取り付けてあり、その内部を流れる冷媒(冷却水など)により、スクリュー３６によって移送されてきたカーボン灰３５などを冷却する。
【００４７】
また、このスクリューケーシング３６内と改質器１５内との仕切部に、スクリュー３６の外径より大きな内径を有するスリーブ６１を一体に設けている。このスリーブ６１は、例えばステンレス材などの耐熱合金によるものである。そして、この金属スリーブ６１は、前記寸法関係により、スクリュー３６の軸と同芯に、若干の隙間をもって取りつけられ、改質器１５内の輻射熱がスクリューケーシング３９内に入らないように機能する。
【００４８】
スクリューケーシング３９の下面には仕切弁４６を有する排出口４５が設けられ、仕切弁４６を介して回収缶６２が、シールバンド６３及びシール材６４により外部の空気が進入しないように締め付けられ、密閉状態で連結している。
【００４９】
スクリュー３６は回転軸３６Ａとその周囲に形成された強固な螺旋状の羽根３６Ｂとからなる。回転軸３６Ａ内には、図５で示すように、図示右端からスクリューケーシング３９の長さ範囲部分に、軸端部に連結端を有する冷媒通路６４が形成されている。この回転軸３６Ａの軸端部には、回転ジョイント６５が連結される。この回転ジョイント６５は、冷媒入り口側通路６５Ａと冷媒出口側通路６５Ｂとを有する。そして、回転軸３６Ａの軸端部に連結されることにより、その回転状態において、冷媒通路６４内に外部から冷媒(冷却水など)を流すことができる。すなわち、回転ジョイント６５で静止側から回転側へ水を供給し、冷媒通路６４を通った戻り水を、回転ジョイント６５で回転側から静止側へ戻すものである。
【００５０】
なお、図示していないが、スクリュー３６の図示左端側（反駆動側）にも冷媒通路６４を設け、回転ジョイント６５により、所定の長さ範囲冷媒が流れるように構成している。
【００５１】
次に、これらの構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００５２】
図４において、金属スリーブ６１はスクリュー３６と同芯に若干の隙間をもって取りつけられているため、改質器１５内の高温部から輻射熱がスクリュー３６の送出方向先端部側に伝熱し難くなる。また、スクリューケーシング３９には冷却ジャケット６０が取り付けられているため、スクリュー３６によって移送されてきたカーボン灰３５などを冷却し、排出口４６の温度を低温に保つことができる。
【００５３】
冷却されたカーボン灰３５は仕切弁４６を経て回収缶６２に回収される。回収缶６２は、シール材６４とシールバンド６３で締め付けられ、外部空気が進入しないように構成されているため、カーボン灰３５の発火を防止することができる。
【００５４】
また、図５に示すように、スクリュー３６の回転軸３６Ａに対して、回転ジョイント６５により静止側から回転側へ冷媒を供給し、冷却後、回転側から静止側へ戻している。このため、スクリュー回転軸３６Ａの端部を冷却して、軸の温度を低温に保ち、軸受け４２を保護することができる。
【００５５】
本実施の形態によれば、これらの総合的な効果により、改質器１５内から排出されるカーボン灰３５を十分冷却できる。しかも、空気進入を不可能としているため、カーボン灰３５の発火を防止しながら、連続して排出できる。この結果、ガス改質器１５の床および連通部１５Ｂのトンネルに、カーボン灰３５やスラグ５９が堆積せず、ガスの流れが阻害されて処理が停止になることはない。したがって、安定かつ長期間に渡って熱分解処理を継続できる。
【００５６】
次に、図６により第３の実施の形態を説明する。この実施の形態では、スクリュー６７は、移送方向先端部側（図示右側）の回転軸６７Ａ部分にて片持ち支持され、且つ、このスクリュー６７の長さを、その移送方向基端（図示左端）部が、図１で示した自燃部３２Ａの直下に達しない長さに設定したことを特徴とする。
【００５７】
すなわち、スクリュー６７の移送方向先端部側の回転軸６７Ａ部分は長く形成されており、これを囲むスクリューケーシング６８の軸長も長く設定している。この回転軸６７Ａの先端部分はスクリューケーシング６８内に設けられた２組の耐熱性の軸シール４１と軸受け４２で回転自在に片持ち支持される。また、スクリューケーシング６８は、フランジ部６８Ａにおいて、冷却ジャケット６０を設けた部分と２組の耐熱性の軸シール４１と軸受け４２を内装した部分とに分割可能に構成されている。
【００５８】
また、回転軸６７Ａの内部には、その図示右端からほぼ全長にわたって、軸端部に連結端を有する冷媒通路７０が形成されている。したがって、この回転軸６７Ａの軸端部に、回転ジョイント６５を連結することにより、スクリュー回転軸６７Ａのほぼ全長にわたって冷媒を流すことができる。
【００５９】
また、改質器１５内の連通部１５Ｂの床上、すなわち、スクリュー６７の移送方向基端部（図示左端）側の位置に、回転軸６７Ａの外周を若干の隙間を保って支持する支持台７１を設けた。この支持台７１は、スクリュー６７に撓みが発生した場合に軸受けとなり、撓みを制限して支持するものである。
【００６０】
なお、改質器１５内の図示左側の床上、すなわち、図１で示した自燃部３２Ａの直下を含む所定範囲内には、スクリュー６７が存在しないので、図５などで示したカバー３７は設けない。これに代って蒸気などを噴出するノズル７２を設け、その近くに存在するカーボン灰３５を、スクリュー６７の移送方向先端側(図示右側)に吹き飛ばすように構成する。
【００６１】
他の構成は前述した第１及び第２の実施の形態と略同一であり、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６２】
上記構成において、スクリュー６７はガス改質器１５の連通部１５Ｂの中央部分くらいまで挿入されており、スクリューケーシング６８内において間隔を保って設けた２つの軸受け４２により片持ち状態で回転自在に支持されている。改質器１５内の軸端部分は、若干の隙間をもって支持部材７１により支持されており、スクリュー６７の撓みを制限している。
【００６３】
このスクリュー６７の外側軸端には回転ジョイント６５が取り付け可能であり、スクリュー６７の軸内部に形成した冷媒通路７０に冷媒(冷却水など)を流すことができる。冷媒通路７０は、図示のようにスクリュー６７のほぼ全長にわたって形成されており、スクリュー６７全体を内部から冷却することができる。一般に、スクリュー６７は、高温になると械的強度が低下するが、前記冷却により強度が低下することを防止し、スクリュー６７の回転を潤滑にできる。
【００６４】
また、スクリュー６７は、その改質器１５内において、連通部１５Ｂの中間位置程度以上には挿入されていないため、上方の自燃部からスラグ５９が滴下する領域にはスクリュー６７が存在しないことになる。このため、スクリュー６７の螺旋羽根６７Ｂにスラグ５９を巻きこむことがなく、スクリュー６７の回転は何ら阻害されることはない。なお、スラグ５９はガス改質器１５の床部に溜め、定期的に実施する点検補修時に除去すればよい。
【００６５】
また、スクリューケーシング６８内における２組の軸受け４２、軸シール４１の補修を容易にするために、スクリューケーシング６８をフランジ６８Ａ部分で分割できるようにしている。
【００６６】
さらに、スラグ５９が溜まる部分にはカーボン灰３５も同時に溜まるので、ノズル７２から蒸気などを噴出させ、このカーボン灰３５を後段に吹き飛ばし、スクリュー６７でカーボン灰３５を改質器１５外に排出することができる。
【００６７】
本実施の形態によれば、カーボン灰３５を連続して排出できるため、ガス改質器１５の床および連通部１５Ｂがカーボン灰３５やスラグ５９で閉塞することはなく、安定かつ長期間にわたって熱分解を継続できる。
【００６８】
次に、図７により第４の実施の形態を説明する。この実施の形態は、スクリュー７４の形状と、改質器１５内におけるスラグ５９の溜め方を特徴とするものである。すなわち、スクリュー７４は、図１及び図４で示した第１及び第２の実施の形態と同様に、改質器１５の幅より大きな長さ寸法を有する。しかも、これらの実施の形態より、改質器１５の外壁より外方に突出した部分の長さが大きく設定されている。
【００６９】
そして、その右側は、図６で示した第３の実施の形態と同様のスクリューケーシング６８で囲まれている。ただし、このケーシング６８内には１組の軸受け４２及び外部に対する軸シール４１と、スクリュー回転軸７４Ａを軸方向にシールする軸シール７５が設けられている。また、このスクリュー回転軸７４の図示右端からスクリューケーシング６８の長さ範囲部分の内部には、軸端部に連結端を有する冷媒通路７６が形成されている。この回転軸７４Ａの軸端部には、冷媒を流すための回転ジョイント６５が連結できるように構成されている。
【００７０】
スクリュー７４の図示左側も、冷却ジャケット７７を有するスクリューケーシング７８で囲まれており、その中に設けられた軸シール７９及び軸受け４２により回転自在に支持されている。このスクリュー回転軸７４Ａの左側部分の内部にも、その図示左端からスクリューケーシング７８の長さ範囲部分に、軸端部に連結端を有する冷媒通路８０が形成されている。この回転軸７４Ａの左軸端部にも、冷媒を流すための回転ジョイント６５が連結できるように構成されている。
【００７１】
このスクリュー７４は、回転軸７４Ａとその周囲に形成された螺旋状の羽根７４Ｂとで構成されるが、改質器１５内の左側部分、すなわち、上部の自燃部からスラグ５９が滴下する範囲を含む所定長さの部分には、螺旋状の羽根７４Ｂを持たない構成とした。
【００７２】
また、改質器１５内の図示左側の床面、すなわち、螺旋状の羽根７４Ｂを持たないスクリュー７４部分と対向する床面に、スラグ溜穴８１を設け、上部から滴下するスラグ５９をこのスラグ溜穴８１内に溜めるようにしている。
【００７３】
他の構成は前述した各実施の形態と略同一であり、対応する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７４】
上記構成において、スラグ溜穴８１を設けたことにより、落下したスラグ５９をスラグ溜穴８１内に溜めることができる。このため、落下したスラグ５９がスクリュー７４と床面との間に固着して、スクリュー７４の回転を阻害することを防止できる。特に、スラグ溜穴８１と対向する部分には螺旋状の羽根７４Ｂがないため、羽根７４Ｂなどの突起物により生じる回転阻害を防止できる。
【００７５】
また、スクリュー７４の左右の軸端には回転ジョイント６５を取り付けることができるので、この回転ジョイント６５により、スクリュー軸７４Ａの内部に設けた冷媒通路７６，８０に冷媒（冷却水など）を流すことができる。このようにスクリュー７４の内部を冷却することによって、高温による機械的強度の低下を防止でき、スクリュー７４の回転を潤滑にできる。また、スクリュー７４の軸端部が冷却されるので、軸の温度を低温に保ち、軸受け４２を保護することができる。
【００７６】
なお、スラグ５９が溜まる部分にはカーボン灰３５も溜まるので、これを防止するために、ノズル７２から蒸気を噴出させで煤払いを行い、後段にカーボン灰３５を吹き飛ばし、スクリュー７４でカーボン灰３５を排出することができる。
【００７７】
本実施の形態によれば、カーボン灰３５を連続して排出できるため、ガス改質器１５の床および連通部１５Ｂがカーボン灰３５やスラグ５９で閉塞せず、安定かつ長期間に渡って熱分解処理を継続できる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス改質器の炉床部がカーボン灰やスラグで閉塞されることなく、安定かつ長期間に渡って熱分解処理を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱分解処理システムの第１の実施の形態を示す全体構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す全体構成図である。
【図５】図４の要部を拡大して示す構成図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す構成図である。
【図８】一般的な熱分解処理工程を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１５ 改質器
１５Ａ 第１の縦長空間
１５Ｂ 連通部
１５Ｃ 第２の縦長空間
３２Ａ 自燃部
３５ カーボン灰
３６，６７，７４ スクリュー
３６Ａ，６７Ａ，７４Ａ 回転軸
３６Ｂ，６７Ｂ，７４Ｂ 螺旋状の羽根
３７ カバー
３８，３９，６８，７８ スクリューケーシング
４７ カーボン灰冷却器
５５，５６ ダブルダンパー機構を構成する仕切弁
５９ スラグ
６０，７７ 冷却ジャケット
６１ スリーブ
６４，７０，７６，７９ 冷媒通路
６５ 回転ジョイント
７１ 支持体
７２ ノズル
８１ スラグ溜穴
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物等の被処理物を熱分解により処理する熱分解システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、廃棄物等の被処理物を熱分解により処理する熱分解システムが知られている（例えば特許文献１参照）。このシステムは、様々な汚染物質を含む未分別で、かつ未処理の廃棄物などを処理して、使用可能な物質に変質させるもので、廃棄物処理システムとして用いられるようになってきた。
【０００３】
熱分解システムで用いられる熱分解炉としては、例えば、回転ドラムを外部から加熱する外熱式回転キルンが一般的に用いられている。この熱分解炉の回転ドラムの入口側には廃棄物投入装置が配置され、回転ドラム内へ廃棄物が連続または間欠的に供給される。そして、この回転ドラム内において、いわゆる蒸し焼き状態になり、廃棄物は熱分解される。
【０００４】
熱分解された廃棄物は回転ドラムの出口側に設置された出口フードにおいて、熱分解ガスと熱分解残渣とに分離されて排出される。有機性の高分子からなる熱分解ガスは改質器に送られ、燃焼空気と混合して、低酸素状態で燃焼され、約１０００℃の温度で低分子の可燃性ガスに改質処理される。
【０００５】
ところで、このような熱分解システムでは、廃棄物を安定的かつ長期的に継続して熱分解処理できることが望まれる。
【０００６】
しかしながら、廃棄物処理を長時間に渡って行っていると、煤やスラグの蓄積により廃棄物処理が停止に至ることがある。例えば、上述した改質器についてみる。改質器は、上部に熱分解ガスの自燃部を有する第１の縦長空間と、この第１の縦長空間の下端部に連通する水平方向の連通部と、この連通部の他端に連通し上部に改質されたガスの送出部を有する第２の縦長空間とから成る、略Ｊ字形に形成されている。
【０００７】
熱分解ガスは、改質器の第１の縦長空間の上部において燃焼空気と共に低酸素状態で自燃し、第１の縦長空間を下降し、底部の連通部を水平方向に通り、第２の縦長空間を上昇する略Ｊ字形に流れ、改質される。そして、第２の縦長空間上部から、改質ガスとして次工程に送出される。このとき、熱分解ガスの自燃によりカーボン灰(煤)が生じる。このカーボン灰の多くは改質器内における、上述した略Ｊ字形のガスの流れに伴って改質ガスと共に送出され、次工程のガス浄化装置により除去される。
【０００８】
ガス改質器内部のガスの流れに同伴でなかったカーボン灰や自燃用バーナ火炎近傍で溶融して滴下したスラグは、改質器の連通部の床上にスラグとして堆積する。その結果、ガス改質器の床がカーボン灰やスラグで閉塞し、ガスの流れが阻害され廃棄物処理が停止になることがある。
【０００９】
【特許文献１】
特公平８−２４９０４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の熱分解システムでは、長期間継続運転すると、ガス改質器内部においてカーボン灰やスラグの堆積が生じ、ガスの流れが阻害され、処理が停止に至ることがあった。
【００１１】
本発明の目的は、ガス改質器の炉床部がカーボン灰やスラグで閉塞されることなく、安定かつ長期間に渡って熱分解処理を継続できる熱分解システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による熱分解システムは、有機性の高分子からなる熱分解ガスを低酸素状態で自燃させ、低分子の可燃性ガスに改質するガス改質器を有するシステムであって、前記改質器は、上部に熱分解ガスの自燃部を有する第１の縦長内部空間と、この第１の縦長空間の下端部に連通する水平方向の連通部と、この連通部の他端に連通し上部に改質されたガスの送出部を有する第２の縦長空間とから成り、前記連通部にはカーボン灰を一定方向に移送するスクリューを設けるとともに、このスクリューの前記自燃部直下の部分を覆うカバーを設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記スクリューの移送方向先端部には、カーボン灰を冷却しながら所定方向に移送するカーボン灰冷却器の一端が連結されている。
【００１４】
また、カーボン灰冷却装置の出口部分に２個の仕切弁を直列に配置し、これら２個の仕切弁を交互に開閉させるダブルダンパ排出機構を構成した。
【００１５】
また、本発明では、前記スクリューの移送方向先端部は、第２の縦方向空間の外壁より外方に突出しており、この突出部分の周囲は、冷却ジャケットを有するスクリューケーシングで囲まれ、かつこのスクリューケーシング内と改質器内との仕切部に、スクリューの外径より大きな内径を有するスリーブを一体に設けた構成としてもよい。
【００１６】
また、本発明の熱分解システムでは、カーボン灰を一定方向に移送するスクリューは、移送方向先端部側の回転軸部分にて片持ち支持され、且つ、このスクリューの長さを、その移送方向基端部が、前記自燃部直下に達しない長さに設定してもよい。
【００１７】
この場合、連通部には、スクリューの移送方向基端部側の回転軸外周を若干の隙間を保って支持する支持台を設けるとよい。
【００１８】
本発明の熱分解システムでは、カーボン灰を一定方向に移送するスクリューは、前記連通部内の自燃部直下を含む所定長さ範囲の部分以外は回転軸の周囲に螺旋状の羽根を設け、前記所定長さ範囲の部分は螺旋状の羽根を持たない構成としてもよい。
【００１９】
この場合、改質器内における連通部の、螺旋状羽根を持たないスクリュー部分に対向する床面にスラグ溜穴を設けるとよい。
【００２０】
また、本発明の熱分解システムでは、改質器内に、自燃部直下を含む所定範囲内に存在するカーボン灰を、スクリューの移送方向先端側に吹き飛ばすノズルを設けるとよい。
【００２１】
さらに、本発明の熱分解システムでは、スクリューの回転軸内に、その軸端部に連結端を有する冷媒通路が形成され、前記軸端部に連結する回転ジョイントにより、外部から冷媒が流れるように構成するとよい。
【００２２】
これらの発明では、改質器内の底部床面上にスクリューを設けたので、改質器内底部に堆積しようとするカーボン灰などを強制的に除去することができ、長期間にわたる熱分解システムの継続した運転が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による熱分解システムの一実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
始に、熱分解システム全体の機能について、図８により説明する。熱分解システムは、廃棄物等の被処理物が投入されて前処理を行う前処理装置１１と、廃棄物供給装置１２、熱分解炉１３および残渣排出装置１４と、熱分解炉１３からの熱分解ガスを改質するガス改質器１５と、ガス改質器１５からのガスを浄化するガス浄化装置１６とを備えている。また残渣排出装置１４には造粒装置１７が接続されている。
【００２５】
図８において、廃棄物等の被処理物は、前処理装置１１を経た後、廃棄物供給装置１２により熱分解炉１３内へ供給され、熱分解炉１３において、いわゆる蒸し焼き状態となり、熱分解処理される。この熱分解処理により熱分解炉１３内には有機性の高分子ガスと残渣が発生する。
【００２６】
熱分解炉１３内で発生した有機性の高分子ガス（熱分解ガス）はガス改質器１５により改質されて低分子の可燃性ガスとなる。ガス改質器１５からの可燃性ガスはガス浄化装置１６により煤などが浄化されて改質ガスとなる。この改質ガス（可燃性ガス）は熱分解システム内のエネルギー源として再利用することもできる。また、残渣は、残渣排出装置１４により排出され、造粒装置１７において残渣の選別と造粒が施され、再資源化される。
【００２７】
次に、図１乃至図３により、熱分解炉１３および改質器１５の構成について詳述する。
【００２８】
図１は熱分解炉１３とガス改質器１５との関係を示す構造図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００２９】
図１において、熱分解炉１３は回転ドラム２１を有し、その両端近くの外周は支持体２２により回転自在に支持されている。また、回転ドラム２１の外周には外燃型の燃焼室２３が形成され、バーナ２４により外部から加熱される。さらに、回転ドラム２１の入り口側には被処理物(廃棄物)供給装置１２が設けられ、回転ドラム２１内に被処理物を供給する。
【００３０】
回転ドラム２１は図示しない駆動機構により低速で回転駆動され、且つバーナ２４により加熱され、投入された廃棄物を密閉状態で蒸し焼きし、熱分解して熱分解ガスと残渣を生成する。
【００３１】
この回転ドラム２１の出口側には、回転ドラム２１内に空気が入らないように、その出口部分を覆う出口フード２６が設けられている。この出口フード２６は、回転ドラム２１内で熱分解された熱分解ガス２７と熱分解残渣２８とに分離する。出口フード２６の上部には連結ガス管３１の一端が連結されており、分離された熱分解ガス２７を排出させる。この連結ガス管３１の他端は、ガス改質器１５の熱分解バーナ３２と連結している。
【００３２】
熱分解バーナ３２は、燃焼空気供給管３３を有し、連結ガス管３１により送られてくる熱分解ガス２７と燃焼空気とを混合させ、ガス改質器１５内において低酸素状態で燃焼させる。このため、熱分解ガスはガス改質器１５内において約１０００℃の温度で改質処理される。
【００３３】
ガス改質器１５は、第１の縦長内部空間１５Ａと、この第１の縦長空間１５Ａの下端部に連通する水平方向の連通部１５Ｂと、この連通部１５Ｂの他端に連通する第２の縦長空間１５Ｃとから成る、略Ｊ字形に形成されている。第１の縦長空間１５Ａの上部には、熱分解バーナ３２による熱分解ガスの自燃部３２Ａが位置する。また、第２の縦長空間１５Ｃの上部には、改質されたガスの送出部３４が設けられ、後段のガス浄化装置に接続される。したがって、自燃部３２Ａで燃焼したガスは、改質器１５内において矢印で示すように略Ｊ字形の経路で流れ、送出部３４から改質ガスとして送出される。
【００３４】
連通部１５Ｃの床上には、熱分解ガスの燃焼により生じるカーボン灰３５を一定方向(図示右方)に移送するスクリュー３６を設ける。このスクリュー３６の、自燃部３２Ａの直下となる部分(図示左部分)は、耐熱煉瓦で構成したカバー３７で覆っている。
【００３５】
スクリュー３６は、例えばステンレス材など高温に耐える材料で作られ、図示のように、改質器１５の幅より長く設定されている。このスクリュー３６の両端部分は、改質器１５の外側面より突出しており、その周囲はスクリューケーシング３８，３９により覆われている。そして、スクリュー３６の両端は、スクリューケーシング３８，３９内に設けた耐熱性の軸シール４１と軸受け４２で回転自在に支持される。さらに、このスクリュー３６の一端(図示右端)は駆動モータ４３とチェーン４４を介して連結し、この駆動モータ４３により回転駆動される。
【００３６】
スクリュー３６の移送方向先端部(図示右方)の周囲、すなわち、スクリューケーシング３９の下面には排出口４５が設けられ、仕切弁４６を介してカーボン灰冷却器４７の一端と連結している。カーボン灰冷却器４７は、カーボン灰３５を冷却しながら所定方向に移送するもので、水冷ジャケット４８を備えた円筒状のケーシング４９を有し、その内部にスクリュー５０を回転自在に設けている。スクリユー５０は軸受け５１と軸シール５２で回転自在に支持され、駆動モータ５３により回転駆動される。
【００３７】
カーボン灰冷却器４７の出口側(図示左側)に設けられた排出口には２個の仕切弁５５，５６を直列に結合して、ダブルダンパ排出機構を構成している。カーボン灰３５は最終的に回収缶５７に溜められ、定期的に交換するようになっている。
【００３８】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３９】
図１において、廃棄物は廃棄物供給装置１２により熱分解炉１３へ供給される。廃棄物は、密閉された熱分解炉１２の回転ドラム２１内に投入され、暖められながら出口側に送られ、熱分解ガス２６を発生させる。熱分解ガス２６は連結ガス管３１を通って熱分解バーナ３２に送られ、燃焼空気と混合してガス改質器１５の内の自燃部３２Ａで燃焼し、約１０００℃の温度で改質処理され、ガス送出部３４から後段の図示しないガス浄化装置へ送られる。
【００４０】
このとき、熱分解バーナ３２からの火炎の局部加熱により生成されるスラグ５９は液滴下する。しかし、改質器１５内の自燃部直下の部分にはカバー３７が設けられているため、滴下したスラグ５９は図１及び図２で示すように、カバー３７の外表面部に固体のスラグ５９として堆積する。すなわち、スクリユー３６に接触しないため、スクリユー３６が固持することを避けられる。
【００４１】
また、熱分解ガスの燃焼により生じるカーボン灰３５は、矢印で示す改質ガスの流れに沿って大部分が後段のガス浄化装置に搬送されるが、一部はガス改質器１５の底部に降り落ちる。この降り落ちたカーボン灰３５は、スクリュー３６によって図示右方の移送方向先端側に移送され、排出口４５の仕切弁４６を経て、ガス改質器１５外へ排出される。
【００４２】
排出されたカーボン灰３５はカーボン灰冷却器４７のスクリュー５０により図示左方に運ばれながら冷却される。そして、排出口に設けられたダブルダンパ５５，５６で空気進入を遮断しながら、外部に排出される。なお、ダブルダンパ５５，５６は両方が同時に開かないように自動シーケンスで動かし、カーボン灰冷却器４７およびガス改質器１５内に空気が進入しないように構成している。このようにカーボン灰３５は充分に冷却し、しかも外部空気と接触しないので、高温のカーボン灰が発火するような恐れはない。
【００４３】
本実施の形態によれば、ガス改質器１５に降り落ちたカーボン灰３５はスクリュー３６により強制的に改質器１５外に排出されるので、床および連通部１５Ｂのトンネルが、カーボン灰３５やスラグ５９で閉塞されることはない。したがって、従来のようにガスの流れが阻害され廃棄物処理が停止になることはなく、安定かつ長期間に渡って熱分解処理を継続できる。
【００４４】
次に、図４および図５を用いて、第２の実施の形態を説明する。
【００４５】
この実施の形態は、図１で示した実施の形態に対し、スクリユー３６の移送方向先端部分、すなわち、図示右方の出口部分４５の構成を変更したもので他の部分は図１と同様の構成であり、対応する部分に同一符号を付している。
【００４６】
スクリュー３６の移送方向先端部分は、前述のように改質器１５の幅方向より突出し、スクリューケーシング３９内に設けた耐熱性の軸シール４１と軸受け４２で回転自在に支持される。スクリューケーシング３９の外周には冷却ジャケット６０が設けられている。すなわち、冷却ジャケット６０は、スクリューケーシング３９と同芯に、内部の水が漏れないように取り付けてあり、その内部を流れる冷媒(冷却水など)により、スクリュー３６によって移送されてきたカーボン灰３５などを冷却する。
【００４７】
また、このスクリューケーシング３６内と改質器１５内との仕切部に、スクリュー３６の外径より大きな内径を有するスリーブ６１を一体に設けている。このスリーブ６１は、例えばステンレス材などの耐熱合金によるものである。そして、この金属スリーブ６１は、前記寸法関係により、スクリュー３６の軸と同芯に、若干の隙間をもって取りつけられ、改質器１５内の輻射熱がスクリューケーシング３９内に入らないように機能する。
【００４８】
スクリューケーシング３９の下面には仕切弁４６を有する排出口４５が設けられ、仕切弁４６を介して回収缶６２が、シールバンド６３及びシール材６４により外部の空気が進入しないように締め付けられ、密閉状態で連結している。
【００４９】
スクリュー３６は回転軸３６Ａとその周囲に形成された強固な螺旋状の羽根３６Ｂとからなる。回転軸３６Ａ内には、図５で示すように、図示右端からスクリューケーシング３９の長さ範囲部分に、軸端部に連結端を有する冷媒通路６４が形成されている。この回転軸３６Ａの軸端部には、回転ジョイント６５が連結される。この回転ジョイント６５は、冷媒入り口側通路６５Ａと冷媒出口側通路６５Ｂとを有する。そして、回転軸３６Ａの軸端部に連結されることにより、その回転状態において、冷媒通路６４内に外部から冷媒(冷却水など)を流すことができる。すなわち、回転ジョイント６５で静止側から回転側へ水を供給し、冷媒通路６４を通った戻り水を、回転ジョイント６５で回転側から静止側へ戻すものである。
【００５０】
なお、図示していないが、スクリュー３６の図示左端側（反駆動側）にも冷媒通路６４を設け、回転ジョイント６５により、所定の長さ範囲冷媒が流れるように構成している。
【００５１】
次に、これらの構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００５２】
図４において、金属スリーブ６１はスクリュー３６と同芯に若干の隙間をもって取りつけられているため、改質器１５内の高温部から輻射熱がスクリュー３６の送出方向先端部側に伝熱し難くなる。また、スクリューケーシング３９には冷却ジャケット６０が取り付けられているため、スクリュー３６によって移送されてきたカーボン灰３５などを冷却し、排出口４６の温度を低温に保つことができる。
【００５３】
冷却されたカーボン灰３５は仕切弁４６を経て回収缶６２に回収される。回収缶６２は、シール材６４とシールバンド６３で締め付けられ、外部空気が進入しないように構成されているため、カーボン灰３５の発火を防止することができる。
【００５４】
また、図５に示すように、スクリュー３６の回転軸３６Ａに対して、回転ジョイント６５により静止側から回転側へ冷媒を供給し、冷却後、回転側から静止側へ戻している。このため、スクリュー回転軸３６Ａの端部を冷却して、軸の温度を低温に保ち、軸受け４２を保護することができる。
【００５５】
本実施の形態によれば、これらの総合的な効果により、改質器１５内から排出されるカーボン灰３５を十分冷却できる。しかも、空気進入を不可能としているため、カーボン灰３５の発火を防止しながら、連続して排出できる。この結果、ガス改質器１５の床および連通部１５Ｂのトンネルに、カーボン灰３５やスラグ５９が堆積せず、ガスの流れが阻害されて処理が停止になることはない。したがって、安定かつ長期間に渡って熱分解処理を継続できる。
【００５６】
次に、図６により第３の実施の形態を説明する。この実施の形態では、スクリュー６７は、移送方向先端部側（図示右側）の回転軸６７Ａ部分にて片持ち支持され、且つ、このスクリュー６７の長さを、その移送方向基端（図示左端）部が、図１で示した自燃部３２Ａの直下に達しない長さに設定したことを特徴とする。
【００５７】
すなわち、スクリュー６７の移送方向先端部側の回転軸６７Ａ部分は長く形成されており、これを囲むスクリューケーシング６８の軸長も長く設定している。この回転軸６７Ａの先端部分はスクリューケーシング６８内に設けられた２組の耐熱性の軸シール４１と軸受け４２で回転自在に片持ち支持される。また、スクリューケーシング６８は、フランジ部６８Ａにおいて、冷却ジャケット６０を設けた部分と２組の耐熱性の軸シール４１と軸受け４２を内装した部分とに分割可能に構成されている。
【００５８】
また、回転軸６７Ａの内部には、その図示右端からほぼ全長にわたって、軸端部に連結端を有する冷媒通路７０が形成されている。したがって、この回転軸６７Ａの軸端部に、回転ジョイント６５を連結することにより、スクリュー回転軸６７Ａのほぼ全長にわたって冷媒を流すことができる。
【００５９】
また、改質器１５内の連通部１５Ｂの床上、すなわち、スクリュー６７の移送方向基端部（図示左端）側の位置に、回転軸６７Ａの外周を若干の隙間を保って支持する支持台７１を設けた。この支持台７１は、スクリュー６７に撓みが発生した場合に軸受けとなり、撓みを制限して支持するものである。
【００６０】
なお、改質器１５内の図示左側の床上、すなわち、図１で示した自燃部３２Ａの直下を含む所定範囲内には、スクリュー６７が存在しないので、図５などで示したカバー３７は設けない。これに代って蒸気などを噴出するノズル７２を設け、その近くに存在するカーボン灰３５を、スクリュー６７の移送方向先端側(図示右側)に吹き飛ばすように構成する。
【００６１】
他の構成は前述した第１及び第２の実施の形態と略同一であり、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６２】
上記構成において、スクリュー６７はガス改質器１５の連通部１５Ｂの中央部分くらいまで挿入されており、スクリューケーシング６８内において間隔を保って設けた２つの軸受け４２により片持ち状態で回転自在に支持されている。改質器１５内の軸端部分は、若干の隙間をもって支持部材７１により支持されており、スクリュー６７の撓みを制限している。
【００６３】
このスクリュー６７の外側軸端には回転ジョイント６５が取り付け可能であり、スクリュー６７の軸内部に形成した冷媒通路７０に冷媒(冷却水など)を流すことができる。冷媒通路７０は、図示のようにスクリュー６７のほぼ全長にわたって形成されており、スクリュー６７全体を内部から冷却することができる。一般に、スクリュー６７は、高温になると械的強度が低下するが、前記冷却により強度が低下することを防止し、スクリュー６７の回転を潤滑にできる。
【００６４】
また、スクリュー６７は、その改質器１５内において、連通部１５Ｂの中間位置程度以上には挿入されていないため、上方の自燃部からスラグ５９が滴下する領域にはスクリュー６７が存在しないことになる。このため、スクリュー６７の螺旋羽根６７Ｂにスラグ５９を巻きこむことがなく、スクリュー６７の回転は何ら阻害されることはない。なお、スラグ５９はガス改質器１５の床部に溜め、定期的に実施する点検補修時に除去すればよい。
【００６５】
また、スクリューケーシング６８内における２組の軸受け４２、軸シール４１の補修を容易にするために、スクリューケーシング６８をフランジ６８Ａ部分で分割できるようにしている。
【００６６】
さらに、スラグ５９が溜まる部分にはカーボン灰３５も同時に溜まるので、ノズル７２から蒸気などを噴出させ、このカーボン灰３５を後段に吹き飛ばし、スクリュー６７でカーボン灰３５を改質器１５外に排出することができる。
【００６７】
本実施の形態によれば、カーボン灰３５を連続して排出できるため、ガス改質器１５の床および連通部１５Ｂがカーボン灰３５やスラグ５９で閉塞することはなく、安定かつ長期間にわたって熱分解を継続できる。
【００６８】
次に、図７により第４の実施の形態を説明する。この実施の形態は、スクリュー７４の形状と、改質器１５内におけるスラグ５９の溜め方を特徴とするものである。すなわち、スクリュー７４は、図１及び図４で示した第１及び第２の実施の形態と同様に、改質器１５の幅より大きな長さ寸法を有する。しかも、これらの実施の形態より、改質器１５の外壁より外方に突出した部分の長さが大きく設定されている。
【００６９】
そして、その右側は、図６で示した第３の実施の形態と同様のスクリューケーシング６８で囲まれている。ただし、このケーシング６８内には１組の軸受け４２及び外部に対する軸シール４１と、スクリュー回転軸７４Ａを軸方向にシールする軸シール７５が設けられている。また、このスクリュー回転軸７４の図示右端からスクリューケーシング６８の長さ範囲部分の内部には、軸端部に連結端を有する冷媒通路７６が形成されている。この回転軸７４Ａの軸端部には、冷媒を流すための回転ジョイント６５が連結できるように構成されている。
【００７０】
スクリュー７４の図示左側も、冷却ジャケット７７を有するスクリューケーシング７８で囲まれており、その中に設けられた軸シール７９及び軸受け４２により回転自在に支持されている。このスクリュー回転軸７４Ａの左側部分の内部にも、その図示左端からスクリューケーシング７８の長さ範囲部分に、軸端部に連結端を有する冷媒通路８０が形成されている。この回転軸７４Ａの左軸端部にも、冷媒を流すための回転ジョイント６５が連結できるように構成されている。
【００７１】
このスクリュー７４は、回転軸７４Ａとその周囲に形成された螺旋状の羽根７４Ｂとで構成されるが、改質器１５内の左側部分、すなわち、上部の自燃部からスラグ５９が滴下する範囲を含む所定長さの部分には、螺旋状の羽根７４Ｂを持たない構成とした。
【００７２】
また、改質器１５内の図示左側の床面、すなわち、螺旋状の羽根７４Ｂを持たないスクリュー７４部分と対向する床面に、スラグ溜穴８１を設け、上部から滴下するスラグ５９をこのスラグ溜穴８１内に溜めるようにしている。
【００７３】
他の構成は前述した各実施の形態と略同一であり、対応する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７４】
上記構成において、スラグ溜穴８１を設けたことにより、落下したスラグ５９をスラグ溜穴８１内に溜めることができる。このため、落下したスラグ５９がスクリュー７４と床面との間に固着して、スクリュー７４の回転を阻害することを防止できる。特に、スラグ溜穴８１と対向する部分には螺旋状の羽根７４Ｂがないため、羽根７４Ｂなどの突起物により生じる回転阻害を防止できる。
【００７５】
また、スクリュー７４の左右の軸端には回転ジョイント６５を取り付けることができるので、この回転ジョイント６５により、スクリュー軸７４Ａの内部に設けた冷媒通路７６，８０に冷媒（冷却水など）を流すことができる。このようにスクリュー７４の内部を冷却することによって、高温による機械的強度の低下を防止でき、スクリュー７４の回転を潤滑にできる。また、スクリュー７４の軸端部が冷却されるので、軸の温度を低温に保ち、軸受け４２を保護することができる。
【００７６】
なお、スラグ５９が溜まる部分にはカーボン灰３５も溜まるので、これを防止するために、ノズル７２から蒸気を噴出させで煤払いを行い、後段にカーボン灰３５を吹き飛ばし、スクリュー７４でカーボン灰３５を排出することができる。
【００７７】
本実施の形態によれば、カーボン灰３５を連続して排出できるため、ガス改質器１５の床および連通部１５Ｂがカーボン灰３５やスラグ５９で閉塞せず、安定かつ長期間に渡って熱分解処理を継続できる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス改質器の炉床部がカーボン灰やスラグで閉塞されることなく、安定かつ長期間に渡って熱分解処理を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱分解処理システムの第１の実施の形態を示す全体構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す全体構成図である。
【図５】図４の要部を拡大して示す構成図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す構成図である。
【図８】一般的な熱分解処理工程を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１５ 改質器
１５Ａ 第１の縦長空間
１５Ｂ 連通部
１５Ｃ 第２の縦長空間
３２Ａ 自燃部
３５ カーボン灰
３６，６７，７４ スクリュー
３６Ａ，６７Ａ，７４Ａ 回転軸
３６Ｂ，６７Ｂ，７４Ｂ 螺旋状の羽根
３７ カバー
３８，３９，６８，７８ スクリューケーシング
４７ カーボン灰冷却器
５５，５６ ダブルダンパー機構を構成する仕切弁
５９ スラグ
６０，７７ 冷却ジャケット
６１ スリーブ
６４，７０，７６，７９ 冷媒通路
６５ 回転ジョイント
７１ 支持体
７２ ノズル
８１ スラグ溜穴
Claims (10)
- 有機性の高分子からなる熱分解ガスを低酸素状態で自燃させ、低分子の可燃性ガスに改質するガス改質器を有する熱分解システムであって、
前記改質器は、上部に熱分解ガスの自燃部を有する第１の縦長内部空間と、この第１の縦長空間の下端部に連通する水平方向の連通部と、この連通部の他端に連通し上部に改質されたガスの送出部を有する第２の縦長空間とから成り、
前記連通部にはカーボン灰を一定方向に移送するスクリューを設けるとともに、このスクリューの前記自燃部直下の部分を覆うカバーを設けたことを特徴とする熱分解システム。 - スクリューの移送方向先端部分には、カーボン灰を冷却しながら所定方向に移送するカーボン灰冷却器の一端が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の熱分解システム。
- カーボン灰冷却装置の出口部分に２個の仕切弁を直列に配置し、これら２個の仕切弁を交互に開閉させるダブルダンパ排出機構を構成したことを特徴とする請求項２に記載の熱分解システム。
- スクリューの移送方向先端部は、第２の縦方向空間の外壁より外方に突出しており、この突出部分の周囲は、冷却ジャケットを有するスクリューケーシングで囲まれ、かつこのスクリューケーシング内と改質器内との仕切部に、スクリューの外径より大きな内径を有するスリーブを一体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱分解システム。
- 有機性の高分子からなる熱分解ガスを低酸素状態で自燃させ、低分子の可燃性ガスに改質するガス改質器を有する熱分解システムであって、
前記改質器は、上部に熱分解ガスの自燃部を有する第１の縦長内部空間と、この第１の縦長空間の下端部に連通する水平方向の連通部と、この連通部の他端に連通し上部に改質されたガスの送出部を有する第２の縦長空間とから成り、
前記連通部にはカーボン灰を一定方向に移送するスクリューを設け、このスクリューは、移送方向先端部側の回転軸部分にて片持ち支持され、且つ、このスクリューの長さを、その移送方向基端部が、前記自燃部直下に達しない長さに設定したことを特徴とする熱分解システム。 - 連通部に、スクリューの移送方向基端部側の回転軸外周を若干の隙間を保って支持する支持台を設けたことを特徴とする請求項５に記載の熱分解システム。
- 有機性の高分子からなる熱分解ガスを低酸素状態で自燃させ、低分子の可燃性ガスに改質するガス改質器を有する熱分解システムであって、
前記改質器は、上部に熱分解ガスの自燃部を有する第１の縦長内部空間と、この第１の縦長空間の下端部に連通する水平方向の連通部と、この連通部の他端に連通し上部に改質されたガスの送出部を有する第２の縦長空間とから成り、
前記連通部にはカーボン灰を一定方向に移送するスクリューを設け、このスクリューは、前記連通部内の自燃部直下を含む所定長さ範囲の部分以外は回転軸の周囲に螺旋状の羽根を設けており、前記所定長さ範囲の部分は螺旋状の羽根を持たない構成としたことを特徴とする熱分解システム。 - 改質器内における連通部の、螺旋状羽根を持たないスクリュー部分に対向する床面にスラグ溜穴を設けたことを特徴とする請求項７に記載の熱分解システム。
- 改質器内に、自燃部直下を含む所定範囲内に存在するカーボン灰を、スクリューの移送方向先端側に吹き飛ばすノズルを設けたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の熱分解システム。
- スクリューの回転軸内には、その軸端部に連結端を有する冷媒通路が形成され、前記軸端部に連結する回転ジョイントにより、外部から冷媒が流れるように構成したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の熱分解システム。
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