JP4462101B2

JP4462101B2 - 廃棄物の熱分解残渣からの紐状金属分離装置

Info

Publication number: JP4462101B2
Application number: JP2005126293A
Authority: JP
Inventors: 幹夫茂木
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2025-04-25
Also published as: JP2006300475A

Description

本発明は、都市ごみ等の廃棄物を外熱により加熱して熱分解して熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、熱分解ガスは下流で燃焼してから排ガス処理をして大気へ放出させるようにし、熱分解残渣は回収するようにする熱分解ガス化装置に用いる熱分解残渣からの紐状金属分離装置に関するものである。

都市ごみ等の廃棄物の処理システムとしては、廃棄物を焼却炉で燃焼させるようにした燃焼方式に代るものとして、近年では、廃棄物を低酸素雰囲気で加熱することにより熱分解させて、熱分解ガスと熱分解残渣（チャー）とを発生させ、該熱分解ガスと熱分解残渣を溶融炉へ導き、少ない空気量（たとえば、空気比１．３程度）で高温にて燃焼させ、溶融スラグとして取り出し、排ガスは排ガス処理をした後に大気へ放出するようにした熱分解ガス化溶融システムのほかに、上記熱分解残渣を選別して鉄、アルミ等の有価金属と炭化物に分けた後、炭化物を粉砕して回収するようにした熱分解ガス化システムが開発され、実用化されている。

上記廃棄物を熱分解キルン炉内で外熱により間接加熱して熱分解させ、熱分解ガスと熱分解残渣を発生させて、熱分解残渣を回収するようにした熱分解ガス化装置としては、図４に一例を示すようにしたものが提案されている。

すなわち、一端の入口２側に供給管２ａを一体に接続し且つ他端の出口３側に排出管３ａを一体に接続した内筒４と、該内筒４の外側に同心状に配置した外筒５との間に、加熱流路６を形成し、上記外筒５と内筒４を一体で回転できるようにした熱分解キルン炉１を、一端の入口２側よりも他端の出口３側が僅かに低くなるように傾斜させて横向きに配置し、図示しない駆動装置により低速で回転するようにしてある。

又、上記熱分解キルン炉１の入口２には、給じん機７が供給管２ａ内に挿入されて設けてあり、投入ホッパ８に投入された廃棄物９を給じん機７により入口２へ供給するようにしてある。一方、上記熱分解キルン炉１の出口３には、熱分解ガス１０と熱分解残渣１１とを分離する分離室１２を設け、該分離室１２の頂部には熱分解ガスライン１３を接続して、該熱分解ガスライン１３により熱分解ガス１０を下流の燃焼炉へ送って燃焼させるようにし、又、上記分離室１２の底部には熱分解残渣ライン１４を接続して、該熱分解残渣ライン１４により熱分解残渣１１を取り出すようにしてある。更に、上記熱分解キルン炉１の出口３側には、加熱ガス入口１５が設けてあって、図示しない熱風発生炉で発生した高温の加熱ガス１６を加熱ガス供給ライン１７を通して上記加熱ガス入口１５へ供給し、加熱流路６を流通させて、入口２側に設けた加熱ガス出口１８より排出させるようにすることにより、上記加熱流路６内を流通する高温の加熱ガス１６による外熱により内筒４内の廃棄物９を間接加熱させて熱分解させ、上記熱分解ガス１０と熱分解残渣１１を発生させるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。

上記のように、熱分解キルン炉１内で廃棄物９が熱分解されて炭化されると、炭化物である熱分解残渣１１は、一般的には熱分解残渣ライン１４により排出された後、鉄、アルミ等の有価金属や廃棄すべき不燃物とその他の可燃物としての炭である炭化物とに分けられ、有価金属は回収し、不燃物は廃棄し、炭化物は必要に応じて粉砕して粉状にして回収して燃料化するようにしてある。

しかし、上記熱分解キルン炉１内で熱分解される廃棄物９中に金属が含まれていると得られた炭化物である熱分解残渣１１中の金属は、塗装や被覆が除去された金属の素材だけが原型のまま熱分解残渣１１として排出されて来ている。

かかる原型のまま排出されて来る炭化物中の金属が、鉄缶、スチール缶等の如き１個毎の取り扱いが容易な形状のものである場合は、比較的簡単に回収することができるが、銅線や、針金、番線等の如き紐状の金属は、熱分解される前の廃棄物９中の絡み易い物に絡み付いたまま炭化されて排出されたり、炭化されて排出される途中で引掛り易いところに引掛ってしまうことがあり、排出段階で紐状金属が１本でも引掛ると、そこを起点として次々に紐状金属が引掛ることにより絡み付きが助長されて大きな固まりに発達することがある。

特に、コンベヤ等の搬送手段の途中で紐状の金属が引掛って来ると、搬送に支障を来たすおそれがあり、又、回転部に引掛ると、次々と引掛って来る紐状金属が回転により巻き付けられて鳥の巣状に固まって行き、トラブル発生の原因となることがある。

又、銅線と針金が絡まる等、異種金属同士が絡み合った状態で排出されて来ることもある。

上記のように、熱分解キルン炉１の分離室１２から排出された熱分解残渣１１中の紐状の金属が、搬送途中で引掛ったり、回転部に引掛って鳥の巣状に絡められて固められると、これを自動的に分離させて回収することは極めて困難なことである。

そのため、これまでは、上記排出された熱分解残渣１１中の紐状の金属を磁力選別機で分離するようにすることが考えられていた。

しかし、磁力選別機で分離しようとする場合は、針金だけが絡まったものであるときには分離して回収することも可能であるが、たとえば、針金と銅線が絡まったような場合には、磁力選別機で分離してそのまま回収することはできず、現実的ではない。

近年では、熱分解残渣を粉砕機で粉砕した後に、磁力選別機で選別するようにしたものが提案されている。

図５はその一例として、シュレッダーダストの乾留残渣（熱分解残渣）を処理するようにしたものを示すもので、シュレッダーダスト１９を乾留炉としての熱分解キルン炉１で熱分解処理して熱分解ガス１０と熱分解残渣１１を発生させ、該熱分解ガス１０と熱分解残渣１１を分離させて取り出すようにしている。上記熱分解残渣１１は、熱分解キルン炉１から取り出すと、先ず、破砕機２０による破砕工程Ｉで破砕することにより、熱分解残渣１１中に含まれるワイヤー状の物体、たとえば、銅線等を切断し、鳥の巣状の固まりとならないように細かくするようにする。次に、チャー分離機２１によるチャー分離工程IIにて、上記破砕機２０で破砕された小さいサイズの熱分解残渣１１ａ中のチャー２２と金属類２３とを風力選別により分別し、金属類２３は磁力選別機の如き鉄回収機２４による鉄回収工程IIIに導いて金属類２３から鉄２５を磁力選別して回収するようにしてある。しかる後、上記鉄２５を選別した後の非鉄金属類２６を高磁力選別機２７により選別するための高磁力選別工程Ｖを設けて、非鉄金属類２６中の銅２８とアルミ２９とステンレス３０とを、強磁界条件下における各々の磁性の相違に基づく挙動の違いを利用して選別するようにするものが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

前記した図４に示す熱分解キルン炉１から排出される熱分解残渣１１中の紐状の金属を分離するために、図５に示す処理方法を利用して、先ず、破砕機２０で熱分解残渣１１を破砕した後、磁力選別機で磁力選別すれば、紐状の金属を分離させることは可能である。

特開２００３−２７７７６０号公報特開２００１−２３２３４０号公報

ところが、熱分解キルン炉１から排出される熱分解残渣１１中の紐状の金属を、搬送途中で引掛ったり、回転部で巻き付いて鳥の巣状に固まるのを未然に防止するため、熱分解残渣１１が排出されると、特許文献２に記載されているように、破砕機で破砕して細かくしてから、磁力選別機で選別するようにすれば、紐状の金属と炭化物（チャー）とを分離することができ、又、紐状の金属が銅線や針金であっても、これらを更に選別することができることになるが、熱分解キルン炉１の下流側には、破砕機や各種の選別機を設置することが必要となり、そのために、広い設置スペースを必要とすることになる。

したがって、現状では、このような多くの機器を必要とすることなく紐状の金属を分離して回収できるようにするには、熱分解残渣の搬送ラインに、滞留部を出来るだけ無くし、且つ極力引掛りそうな突起を無くす等の工夫をした上で、各所に点検用のマンホールを設けて定期的に点検するようにし、紐状の金属が引掛る等の原因で閉塞の兆候が見られると、掃除をするということしか対応の手段がないのが実状で、現在では、一度閉塞が起きると、プラントが停止するばかりでなく、非常に大変な人力での作業が必要となっていた。

そこで、本発明は、熱分解キルン炉から熱分解残渣を排出させる段階で紐状の金属を１個所に積極的に巻き付けて分離させるようにした廃棄物の熱分解残渣からの紐状金属分離装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、廃棄物を外熱により加熱して熱分解し熱分解ガスと熱分解残渣を発生させるようにしてある熱分解キルン炉の出口側の分離室底部に熱分解残渣を排出する熱分解残渣ラインを接続し、該熱分解残渣ラインの途中に、紐状金属を引掛けて巻き付けるように多数の引掛けアームを、支持軸に、該支持軸の軸方向には密に配置して取り付けると共に各々放射方向に取り付けてなるものとし、且つ上記支持軸に放射方向に取り付けられた引掛けアームが熱分解残渣の搬送方向に直交するようにしてある熱分解残渣中の紐状金属を分離するための紐状金属巻取機を排出側に回転するように備えている熱分解残渣取出装置を、設置した構成とする。

又、熱分解残渣ラインの途中に設置する熱分解残渣取出装置は、一端側に投入用シュートを有し且つ他端側に排出用シュートを取り付けたケーシング内にスクリューの一端側を片持ち式に回転自在に支持させたスクリューコンベヤ型式とし、且つ上記スクリューの先端部に、紐状金属巻取機を着脱可能に取り付け、スクリューと一体に紐状金属巻取機が回転するようにしてある構成とし、更に、回転するようにしてある紐状金属巻取機は、紐状金属を引掛けて巻き付けるように多数の引掛けアームを、支持軸に、該支持軸の軸方向には密に配置して取り付けると共に各々放射方向に取り付けてなるものとし、且つ上記支持軸に放射方向に取り付けられた引掛けアームが熱分解残渣の搬送方向に直交するようにしたり、支持軸に取り付けられた各引掛けアームの先端部を、回転方向に向けて屈曲させた構成とする。

本発明の廃棄物の熱分解残渣からの紐状金属分離装置によれば、次の如き優れた効果を奏し得る。
（１）廃棄物を外熱により加熱して熱分解し熱分解ガスと熱分解残渣を発生させるようにしてある熱分解キルン炉の出口側の分離室底部に熱分解残渣を排出する熱分解残渣ラインを接続し、該熱分解残渣ラインの途中に、紐状金属を引掛けて巻き付けるように多数の引掛けアームを、支持軸に、該支持軸の軸方向には密に配置して取り付けると共に各々放射方向に取り付けてなるものとし、且つ上記支持軸に放射方向に取り付けられた引掛けアームが熱分解残渣の搬送方向に直交するようにしてある熱分解残渣中の紐状金属を分離するための紐状金属巻取機を排出側に回転するように備えている熱分解残渣取出装置を、設置した構成としてあるので、排出段階で熱分解残渣中に混在している紐状金属を紐状金属巻取機に巻き取ることができて、多くの紐状金属を分離することができ、後段の搬送系や選別機、排出系等での引掛りや詰り等のトラブルを抑制することができる。
（２）熱分解残渣ラインの途中に設置する熱分解残渣取出装置は、一端側に投入用シュートを有し且つ他端側に排出用シュートを取り付けたケーシング内にスクリューの一端側を片持ち式に回転自在に支持させたスクリューコンベヤ型式とし、且つ上記スクリューの先端部に、紐状金属巻取機を着脱可能に取り付け、スクリューと一体に紐状金属巻取機が回転するようにしてある構成とすることにより、熱分解残渣取出装置の排出側を中心に点検やメンテナンスを集中させることができ、紐状金属巻取機に紐状金属が巻き取られて固まりに成長する状況を点検できて、紐状金属巻取機を交換することができる。これにより、熱分解残渣の搬送を阻害することもなくなる。
（３）更に、支持軸に取り付けられた各引掛けアームの先端部を、回転方向に向けて屈曲させた構成とすることにより、紐状金属を容易に引掛けて巻き取って行くことができ、短かい紐状金属から長い紐状金属まで確実に引掛けて巻き取って分離させることができる。
（４）上記のように排出段階で簡単な機構により多くの紐状金属を取り除くことができることから、紐状金属除去のための破砕機や磁力選別機を後段に設置する必要がない。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明の実施の一形態を示すもので、図４に示す熱分解ガス化装置の熱分解キルン炉１と同様に、熱分解キルン炉１を低速で回転している状態で、入口２に給じん機７により投入ホッパ８内の廃棄物９を供給しつつ、加熱ガス入口１５から供給した高温の加熱ガス１６を、加熱流路６に流通させて、該加熱ガス１６による外熱により間接加熱して廃棄物９を熱分解し、生成された熱分解ガス１０と熱分解残渣１１を分離室１２で分離し、熱分解ガス１０は熱分解ガスライン１３より排出させ、又、熱分解残渣１１は分離室１２底部に接続した熱分解残渣ライン１４より排出するようにしてある構成において、上記熱分解残渣ライン１４の上流部位置に、熱分解残渣１１中の紐状金属を積極的に分離するための紐状金属巻取機３２を着脱可能に備えた熱分解残渣取出装置３１を設置する。

上記熱分解残渣取出装置３１は、一端側上面に投入用シュート３３を有し且つ他端側に排出用シュート３４を取り付けたケーシング３５内に、回転軸（スクリュー軸）３７の外周に螺旋状に羽根３８を取り付けたスクリュー３６を、ケーシング３５の一端側より挿入して、先端部を排出用シュート３４との間に所要の隙間を保持するように位置させると共に、基端側をケーシング３５に回転自在に支持させて片持ち式とし、該スクリュー３６の基端部に連結した駆動装置３９より熱分解残渣１１を搬送するようにしたスクリューコンベヤ型式の構成とする。

上記スクリューコンベヤ型式の熱分解残渣取出装置３１におけるスクリュー３６の先端側、すなわち、回転軸３７の先端側には、搬送されて来る紐状金属を引掛けて巻き取って行くように、多数の引掛けアーム４０を支持軸４１に放射方向に且つ該支持軸４１の軸方向の複数個所に取り付けてなる紐状金属巻取機３２を配置し、該紐状金属巻取機３２の支持軸４１の一端部に取り付けた取付座４２を、上記回転軸３７の先端面にねじ４３等で着脱自在に取り付けるようにし、スクリュー３６と一体となって上記紐状金属巻取機３２が回転するようにする。

又、上記ケーシング３５の排出用シュート３４側の上面には、所要大きさのメンテナンス用のハッチ４４を設け、該ハッチ４４を利用して上記紐状金属巻取機３２の着脱作業を行うことができるようにする。更に、上記ハッチ４４には、中央部分に覗窓４６を備えた蓋４５を開閉可能に取り付け、運転中は覗窓４６から紐状金属巻取機３２への紐状金属の巻き付き状況を監視できるようにする。同様に、上記紐状金属巻取機３２の延長線上の排出用シュート３４の後側壁３４ａにも、覗窓４７を設け、排出用シュート３４の後方からも紐状金属巻取機３２を注視することができるようにする。

上記紐状金属巻取機３２は、図２（イ）（ロ）に一例の詳細を示す如く、支持軸４１のほぼ全長に亘るように多数の引掛けアーム４０を取り付けて、支持軸４１の軸方向には密に配置されているようにすると共に、各々放射方向に取り付けてあって、紐状金属の長さの長いものは勿論、比較的長さの短かい紐状金属でも確実に引掛けて巻き取って行くことができるようにしてある。又、各引掛けアーム４０は、単なる直線状のものでも有効であるが、図２（ロ）に示す如く先端部を回転方向に折り曲げて鉤状にしたものを用いるようにする。なお、上記各引掛けアーム４０の支持軸４１への取り付けは、引掛けアーム４０の末端部を支持軸４１の外側面に固定して放射状に配設するようにするが、支持軸４１に貫通孔を設けて、該貫通孔に長尺の引掛けアーム４０を中央部まで挿通させて保持させるようにすることもできる。

熱分解キルン炉１の分離室１２から熱分解残渣ライン１４に排出された熱分解残渣１１は、投入用シュート３３に入ってから熱分解残渣取出装置３１のケーシング３５内に投入され、スクリュー３６の回転により排出側となる下流側へ搬送され、排出用シュート３４を経て下流へ排出される。この間に、熱分解残渣１１中に混入している銅線、針金、番線の如き紐状の金属は、炭化物（チャー）とともにケーシング３５内を搬送され、排出用シュート３４の方向へ移送される。スクリュー３６の先端部まで搬送されて来た紐状金属は、排出用シュート３４に達する前に、回転している紐状金属巻取機３２の各引掛けアーム４０のいずれかに引掛けられ、更に、各引掛けアーム４０に絡み付けられて巻き取られて行く。

このように炭化物中の紐状金属は、紐状金属巻取機３２に引掛けられて巻き取られることから、熱分解残渣取出装置３１に投入されて搬送される炭化物中の紐状金属は、長さの長いもの、短かいものに限らず、多数ある引掛けアーム４０に次々と引掛けられて炭化物中から取り除かれて順次巻き取られ、ほとんどの紐状金属を炭化物中より分離して取り除くことができる。

上記熱分解残渣取出装置３１中のスクリュー３６と一体に回転している紐状金属巻取機３２は、覗窓４６，４７から監視することができて、上記紐状金属巻取機３２に紐状金属が引掛けられて巻き取られている状況は容易に点検することができる。紐状金属巻取機３２への紐状金属の巻取り量が多くなり過ぎると、熱分解残渣取出装置３１の搬送を阻害することになるおそれがある。

そのため、上記熱分解残渣取出装置３１の運転が開始されると、以後は、定期的に点検し、紐状金属巻取機３２に巻き取られた紐状金属の量が熱分解残渣取出装置３１の搬送を阻害する要因にならないように、巻き取られた紐状金属の固まりが或る程度まで成長した段階で、一時的に熱分解残渣取出装置３１の運転を停止し、メンテナンス用のハッチ４４を開けて、スクリュー３６の先端より作業員が紐状金属巻取機３２を工具を使って取り外し、予め用意しておいた新しい紐状金属巻取機３２を工具を使ってスクリュー３６の先端に取り付けることにより交換し、ハッチ４４の蓋４５を閉じた後、熱分解残渣取出装置３１の運転を再開させるようにする。

以後、同様に、紐状金属巻取機３２に巻き取られた紐状金属の量を点検しながら上記紐状金属巻取機３２を交換することにより、紐状金属を炭化物中から分離させることができ、後段の搬送系や選別機、排出系等での紐状金属の引掛りや詰り等をなくすことができる。

上記スクリュー３６の先端から取り外して回収した紐状金属巻取機３２は、系外で巻き付いた紐状金属を分離して取り外し、予備の巻取機３２として再利用できるようにしておく。

上記において、紐状金属巻取機３２の多数の引掛けアーム４０は、図２（イ）に示す如く支持軸４１の軸心方向に沿って変化させ、搬送方向の上流側の方の長さを短かくした配列としてあるので、搬送されて来る紐状金属が万一、上流側の引掛けアーム４０に引掛らないで通過しても、下流側に位置する引掛けアーム４０で引掛けることができ、又、紐状金属が引掛けアーム４０に引掛って巻き付けられて行くときには、上流側から順に巻き付けられて徐々に成長して行くことになり、炭化物の搬送を阻害しにくいものとすることができて有利である。

次に、図３（イ）（ロ）は本発明の実施の他の形態として、上記紐状金属巻取機３２の各引掛けアーム４０の変形例を示すものである。

すなわち、図２（イ）に示した場合と同様に、炭化物の搬送方向の上流側から下流側へ順に長さが長くなるように引掛けアーム４０を整列させた構成において、各引掛けアーム４０を回転方向へ湾曲するように屈曲させた形状としたものである。

この実施の形態によれば、搬送されて来る炭化物中の紐状金属を、より引掛け易く、且つ引掛けアーム４０に引掛けた紐状金属をより絡み付け易くすることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態のものに限定されるものではなく、たとえば、紐状金属巻取機３２は図２（イ）、図３（イ）に示す実施の形態では、炭化物の搬送方向の上流側から下流側へ向けて引掛けアーム４０を長くした場合を示したが、これに限定されるものではなく、上流側から下流側へ長さの異なる引掛けアーム４０を交互に配置するようにしたり、上流側に長い引掛けアーム４０を配置するようにしてもよいこと、又、各引掛けアーム４０は、回転方向に折り曲げたり、湾曲させた場合を示したが、回転方向に対して所要角度傾斜させて折り曲げたり、湾曲させるようにし、且つ傾斜させる方向を、炭化物搬送方向の上流側へ向くようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の廃棄物の熱分解残渣からの紐状金属分離装置の実施の一形態を示す概要図である。図１のＡ部の拡大を示すもので、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ矢視図である。本発明の実施の他の形態として、図２に拡大して示す紐状金属巻取機の変形例を示すもので、（イ）は側面図、（ロ）は（イ）のＣ−Ｃ矢視図である。従来の廃棄物の熱分解ガス化装置の一例を示す概略図である。従来提案されている熱分解残渣処理方法を示す概要図である。

符号の説明

１熱分解キルン炉
９廃棄物
１０熱分解ガス
１１熱分解残渣
１２分離室
１４熱分解残渣ライン
３１熱分解残渣取出装置
３２紐状金属巻取機
３４排出用シュート
３５ケーシング
３６スクリュー
３７回転軸
４０引掛けアーム
４１支持軸
４４ハッチ
４５蓋
４６，４７覗窓

Claims

廃棄物を外熱により加熱して熱分解し熱分解ガスと熱分解残渣を発生させるようにしてある熱分解キルン炉の出口側の分離室底部に熱分解残渣を排出する熱分解残渣ラインを接続し、該熱分解残渣ラインの途中に、紐状金属を引掛けて巻き付けるように多数の引掛けアームを、支持軸に、該支持軸の軸方向には密に配置して取り付けると共に各々放射方向に取り付けてなるものとし、且つ上記支持軸に放射方向に取り付けられた引掛けアームが熱分解残渣の搬送方向に直交するようにしてある熱分解残渣中の紐状金属を分離するため紐状金属巻取機を排出側に回転するように備えている熱分解残渣取出装置を、設置したことを特徴とする廃棄物の熱分解残渣からの紐状金属分離装置。
熱分解残渣ラインの途中に設置する熱分解残渣取出装置は、一端側に投入用シュートを有し且つ他端側に排出用シュートを取り付けたケーシング内にスクリューの一端側を片持ち式に回転自在に支持させたスクリューコンベヤ型式とし、且つ上記スクリューの先端部に、紐状金属巻取機を着脱可能に取り付け、スクリューと一体に紐状金属巻取機が回転するようにしてなる構成としてある請求項１記載の廃棄物の熱分解残渣からの紐状金属分離装置。
支持軸に取り付けられた各引掛けアームの先端部を、回転方向に向けて屈曲させた請求項１又は２記載の廃棄物の熱分解残渣からの紐状金属分離装置。