JP4288186B2 - 熱分解残渣の流動分別方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、廃棄物などを熱分解して生成される熱分解残渣の流動分別方法およびその装置に関する。

都市ゴミなどの一般廃棄物や廃プラスチックなどの可燃物を含む産業廃棄物（以下、単に廃棄物という。）を処理する技術として、廃棄物を熱分解反応器に導いて、低酸素雰囲気で加熱して熱分解し、その熱分解により生成される熱分解ガスを、熱分解残渣に含まれる燃焼性成分や灰分とともに燃焼処理する方法が知られている。ところが、このような熱分解残渣中には、熱分解カーボンなどの可燃物に加え、鉄やアルミニウムなどの金属やガレキなどの不燃物が含まれている。そのため、まず、熱分解残渣を篩にかけて可燃物の粉粒体などを分別し、さらにガレキなどの不燃物と比較的大きな熱分解カーボンなどに分別した上で、この熱分解カーボンを微粉砕して燃焼処理するようにしている。しかし、このような篩を用いて分別する場合、不燃物に付着する熱分解カーボンなどの粉粒体は、分別が困難であるため、可燃物を十分に回収できない。

そこで、熱分解反応器から排出された熱分解残渣を、例えば、約８０℃に冷却した後、流動媒体とともに分別塔内に導入して流動層を形成し、粉粒体の熱分解カーボンを流動層の上方に浮遊させて頂部から排出させると共に、分離残渣の比較的重量の大きい熱分解残渣と流動媒体を重力で下方に導いて抜き出し、これを篩などにかけて、熱分解カーボンと不燃物とを分別する方法が提案されている（特許文献１参照）。すなわち、流動層に導入された熱分解残渣は、下方から導入された空気により流動化され、粉粒体が吹き飛ばされて分別されるようになっている。

また、流動層により熱分解残渣を分別する他の方法として、傾斜した多孔板の上に熱分解残渣と流動媒体とを供給し、多孔板の隙間から空気を噴出させることにより流動層を形成し分別する方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００１−１８２９１９号公報 特開２００２−２１９４１７号公報

しかしながら、上述した方法によれば、熱分解反応器から排出された可燃物を含む熱分解残渣は、分別塔内での取り扱いを容易にするため、予め冷却装置を通じて設定温度まで十分に冷却してから分別塔内に供給する必要がある。そのため、冷却処理の短縮化、かつ、冷却装置の小型化が望まれている。

本発明は、冷却装置を簡素化または省略することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、廃棄物を熱分解して生成された熱分解残渣に流動媒体を混合してなる混合層に空気を噴出して流動層を形成し、この流動層により熱分解残渣を重量分別する熱分解残渣の流動分別方法において、空気に加えて流動層に霧化水を噴出することを特徴とする。これによれば、流動層の熱分解残渣は水の蒸発潜熱により冷却されるため、分別塔前段の冷却装置を簡単化または省略することができる。

本発明の熱分解残渣の流動分別装置は、縦型の空塔容器と、空塔容器の側壁に設けられ廃棄物を熱分解して生成される熱分解残渣を供給する熱分解残渣供給口と、空塔容器の底部に設けられ空塔容器内の熱分解残渣を流動化させる流動ガスを供給する流動ガス噴出孔と、空塔容器の頂部に設けられ流動ガスと流動ガスに同伴する粉粒体の排出口とを有する熱分解残渣流動分別装置において、空塔容器は、熱分解残渣供給口よりも下方に、空塔容器内を横断面方向に延在させてなる冷却用伝熱管を備えることにより実現できる。

さらに、上記の冷却用伝熱管に代えて、空塔容器の外壁に水を散布する散水ノズルと、散水ノズルが散布した水を回収する回収容器と、回収容器により回収された水をポンプで汲み上げて散水ノズルから噴出させる水循環手段とを備えるようにしてもよい。

本発明によれば、冷却装置を簡素化または省略することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る熱分解残渣の分別塔およびその周辺装置の構成図を示し、図２は、図１の分別塔を含む廃棄物処理プラントの全体構成図を示している。

図２に示すように、まず、所定サイズに粉砕された処理対象の廃棄物は、熱分解反応器１に投入される。この熱分解反応器１は、例えば横型回転ドラムが用いられ、シール機構により内部は低酸素雰囲気に保持されるとともに、後述する燃焼溶融炉４の後流側に配置された空気加熱器から高温の加熱空気が加熱ライン２９を通じて供給される。熱分解反応器１で熱分解された廃棄物の熱分解ガスＧ１と熱分解残渣ａは、排出装置２により分離され、熱分解ガスＧ１はガスライン３を通って燃焼溶融炉４に導かれる。一方、熱分解残渣ａは、燃焼溶融炉４から高温（例えば、約４５０℃）の状態で排出されるため、冷却器５により冷却（例えば、約８０℃以下）された後、分別塔６に導かれる。分別塔６においては、粉粒体の熱分解カーボンｂが装置内を浮遊して上方から排出される一方、不燃物を含み分離残渣の比較的重量の大きい熱分解残渣ｃは、流動媒体とともに重力で下方から抜き出され、熱分解カーボンと不燃物に分別される。なお、ここで分別された熱分解カーボンは、燃焼溶融炉４に供給される。

分別塔６の上方から排出された熱分解カーボンｂは、捕集装置７を経て、カーボンホッパ９に一時的に貯蔵され、搬送ライン１０により燃焼溶融炉４のバーナ１１に供給される。送風機１２により送風ライン１３から供給された燃焼用空気、熱分解ガスＧ１及び熱分解カーボンｂは、燃焼溶融炉４内において、高温域（例えば、約１３００℃）で燃焼して溶融し、底部の排出口から溶融スラグｄとして水槽１５中に排出される。

燃焼溶融炉４から排出された燃焼排ガスは、排ガスライン１６を通って廃熱ボイラ１７により熱回収され、続いて集塵装置１８により飛灰が回収される。飛灰が除去された燃焼排ガスは、脱塩剤１９が添加され、ガス浄化装置２０において脱塩処理が行われる。これにより燃焼排ガスは、低温の清浄ガスＧ２となり、誘引送風機２１を経て煙突２２から大気へ放出される。なお、脱塩処理において発生した脱塩残渣ｅは、脱塩残渣処理装置２３に回収されて処理される。また、ガス浄化装置２０では、脱塩処理と同時に脱硫処理などを行うこともできる。

排ガスＧ２の一部は、送風機２５により循環ライン２４を介して冷却器５に供給される。集塵装置１８で補集された飛灰２６は、再処理ライン２７により燃焼溶融炉４へ戻され、溶融してスラグ内に混入される。また、廃熱ボイラ１７で発生した蒸気は、発電機２８の蒸気タービンに送られて発電をする。

次に、上述した分別塔６とその周辺装置の構成について、図１を用いて説明する。分別塔６の排出口３１には、スクリューコンベア３２がシュートを介して接続され、分別塔６により分別された比較的重量の大きい分別残渣と流動媒体が抜き出される。スクリューコンベア３２の後段には、第１の篩３３が設置され、ここにおいて分別された所定粒径以上の分別残渣が、例えば、磁選機により磁力選別され、また、アルミ選別機によりアルミニウムが選別される。第１の篩３３の後段には、第２の篩３４が設置され、さらに細かい粒径選別により流動媒体が分別される。第２の篩３４で分別された流動媒体は、後段の搬送コンベア３５により再び分別塔６に戻されるようになっている。

ここで、図１の分別塔６の冷却システムについて、図３を用いて説明する。図３は、分別塔６の冷却システムに係る第１の実施形態を示す構成図である。図３に示すように、分別塔６は、縦型で断面矩形の空塔容器３６と、空塔容器３６の内壁を斜めに渡して形成され、多数の空気噴出孔を有する傾斜多孔板３７と、この傾斜多孔板３７の下部空間を三つに分割して形成される風箱３８ａ，３８ｂ，３８ｃとを備えて構成される。空塔容器３６は、頂部に熱分解カーボンなどの粉粒体を取り出すための取出口３９が形成され、上部側面には、熱分解残渣ａを供給する供給口４０及び流動媒体を供給する供給口４１が形成されている。また、空塔容器３６の下部側壁には、傾斜多孔板３７を下方に延在させた貯留室４４が突出して形成され、この貯留室４４の下方には、分別残渣を排出する排出口３１が形成されている。風箱３８ａ，３８ｂ，３８ｃは、それぞれ隔壁４２で区画され、各風箱には、流動ガスが導入される空気供給管４３ａ，４３ｂ，４３ｃが接続されている。

貯留室４４の下方付近には、空塔容器３６の側壁から冷却用伝熱管４５が挿通され、空塔容器３６内の横断面方向に渡って数回折り曲げて形成されている。この冷却用伝熱管４５には、所定温度に冷却された冷却水が、図示しない冷却水循環装置により循環されている。なお、冷却用伝熱管４５が配置される位置は、上記に限られるものではない。

次に、本実施形態の動作を説明する。空塔容器３６内に導入された熱分解残渣ａと流動媒体は、傾斜多孔板３７上に堆積し、空気噴出孔から噴き上がる空気により流動化されて流動層が形成される。ここで、熱分解残渣ａには、金属、ガラス、砂利などの不燃物に加えて、熱分解カーボンなどの可燃物が含まれている。そのため、流動化にともない不燃物に付着した熱分解カーボンなどの粉粒体が不燃物から剥離して上方に吹き飛ばされて分別され、取出口３９から排出される。一方、吹き飛ばされなかった比較的重量の大きい熱分解残渣は、傾斜多孔板３７に沿って下方に移動し、流動媒体とともに排出口３１から排出される。

ところで、熱分解反応器１から排出された熱分解残渣ａは、冷却器５を通じて設定温度（例えば、８０℃以下）まで十分に冷却してから分別塔６に供給する必要がある。そのため、冷却処理の短縮化および冷却装置の小型化が望まれている。

そこで、本実施形態では、流動層における熱分解残渣の酸化を抑制して冷却機能を向上させることにより、冷却器５の小型化を実現すべく、流動層中に冷却用伝熱管４５を配置し、冷却用伝熱管４５に高温の熱分解残渣を接触させ、伝熱管４５を介して熱交換させることにより冷却を行うようにしている。この場合、伝熱管４５は、熱分解残渣の熱交換効率および下方への移動の妨げにならないよう構造や配置を勘案して適宜設計される。なお、熱交換により生成された温水は、他の熱源として利用することができる。

次に、分別塔６の冷却システムに係る第２の実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、第２の実施形態に係る冷却システムを備えた分別塔の横断面図である。なお、前実施形態で説明した部分と同じ部分については同じ符号を用い、説明を省略する（以下の実施形態でも同様とする）。

本実施形態の分別塔５０は、空塔容器の壁面を熱交換機能を有する金属製２重構造とし、この間に水ジャケット４６を形成することを特徴としている。水ジャケット４６内の冷却水は、図１に示すように、水循環ライン４７に付設されるポンプ４８により循環され、熱交換器４９により所定温度に冷却されるようになっている。このような構成によれば、流動層の熱分解残渣は、分別塔５０内において、壁面を介して熱交換され、冷却が促進される。

次に、分別塔の冷却システムに係る第３の実施形態について、図５を用いて説明する。図５は、第３の実施形態に係る冷却システムを備えた分別塔６の横断面図である。本実施形態の分別塔５１は、空塔容器３６の外壁面に冷水を散水して内壁面を冷却することを特徴とする。すなわち、空塔容器３６の側壁を取り囲むようにスプレー管５２を複数配置させ、先端の散水ノズルから外壁面に散水して、内壁面まで冷却するようになっている。また、本実施形態では、分別塔５１の底部を回収容器５３で囲い、この回収容器５３の中に回収された水をポンプで汲み上げて冷却し、循環利用することにより、水の使用量が低減され、かつ空塔容器３６の壁面構造が簡単になる。以上のような構成により、流動層の熱分解残渣は、第２の実施形態と同様に、冷却効果を発揮できる。

次に、分別塔の冷却システムに係る第４の実施形態について説明する。本実施形態は、図示しないが、分別塔に供給される流動ガスに霧化水などを添加することを特徴とする。具体的には、分別塔内に空気を供給する空気供給ラインに霧化水供給ラインを接続させ、所定量の水を流動層に霧状で噴出させるようにする。これにより、流動層の熱分解残渣を水の蒸発潜熱により冷却することができる。なお、霧化水供給ラインと空気供給ラインを別々に配設し、各々のラインから直接分別塔内に供給するようにしてもよい。

さらに、分別塔の冷却システムに係る第５の実施形態は、分別塔に供給される流動ガスを冷却することを特徴とする。例えば、上記の空気供給ラインに熱交換器を付設し、または、霧化水を添加することにより、予め冷却した空気を流動ガスとして分別塔内に供給するようにする。このように、冷却された空気を導入することにより熱分解残渣から熱が回収され、冷却効率を向上させることができる。

以上述べたように、熱分解残渣の分別塔に冷却機能をもたせることにより、前段の冷却器５を小型化または省略し、冷却処理を短縮化できる。なお、上記の実施形態のいずれかを組み合わせることにより、冷却効果を一層向上させることができる。

本発明の一実施形態の熱分解残渣の分別塔および周辺装置の構成図である。 図１の分別塔を含む廃棄物処理プラントの一実施形態を示す全体構成図である。 本発明に係る分別塔の冷却システムの第１の実施形態を示す横断面図である。 本発明に係る分別塔の冷却システムの第２の実施形態を示す横断面図である。 本発明に係る分別塔の冷却システムの第３の実施形態を示す横断面図である。

符号の説明

１ 熱分解反応器
４ 燃焼溶融炉
５ 冷却器
６ 分別塔
４５ 冷却用伝熱管
４６ 水ジャケット
５２ スプレー管
５３ 回収容器
ａ 熱分解残渣
ｂ 熱分解カーボン

Claims (3)

1. 廃棄物を熱分解して生成された熱分解残渣に流動媒体を混合してなる混合層に空気を噴出して流動層を形成し、該流動層により前記熱分解残渣を重量分別する熱分解残渣の流動分別方法において、
   前記空気に加えて前記流動層に霧化水を噴出することを特徴とする熱分解残渣の流動分別方法。
2. 縦型の空塔容器と、該空塔容器の側壁に設けられ廃棄物を熱分解して生成される熱分解残渣を供給する熱分解残渣供給口と、前記空塔容器の底部に設けられ前記空塔容器内の前記熱分解残渣を流動化させる流動ガスを供給する流動ガス噴出孔と、前記空塔容器の頂部に設けられ前記流動ガスと該流動ガスに同伴する粉粒体の排出口とを有する熱分解残渣流動分別装置において、前記空塔容器は、前記熱分解残渣供給口よりも下方に、前記空塔容器内を横断面方向に延在させてなる冷却用伝熱管を備えることを特徴とする熱分解残渣流動分別装置。
3. 縦型の空塔容器と、該空塔容器の側壁に設けられ廃棄物を熱分解して生成される熱分解残渣を供給する熱分解残渣供給口と、前記空塔容器の底部に設けられ前記空塔容器内の前記熱分解残渣を流動化させる流動ガスを供給する流動ガス噴出孔と、前記空塔容器の頂部に設けられ前記流動ガスと該流動ガスに同伴する粉粒体の排出口とを有する熱分解残渣流動分別装置において、前記空塔容器の外壁に水を散布する散水ノズルと、該散水ノズルが散布した水を回収する回収容器と、該回収容器により回収された水をポンプで汲み上げて前記散水ノズルから噴出させる水循環手段とを備えてなる熱分解残渣流動分別装置。

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