JP4747669B2

JP4747669B2 - 廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法及び装置

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Publication number: JP4747669B2
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Inventors: 幹夫茂木
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Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2011-08-17
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Description

本発明は、都市ごみ等の廃棄物を外熱により熱分解して熱分解ガスと炭化物に分離して取り出すようにしてある廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法及び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のうち、廃棄物を焼却炉で燃焼す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、可燃性の熱分解ガスと、熱分解残渣となる炭化物（チャー）を発生させ、しかる後、該熱分解ガスと炭化物とを共に溶融炉へ導き、少ない空気量（たとえば、空気比１．３程度）で高温にして燃焼させて、上記廃棄物に含まれていた灰分を溶融スラグとして取り出すことができるようにした熱分解ガス化溶融方式や、上記と同様の廃棄物の熱分解処理により熱分解ガスと炭化物とを発生させた後、炭化物を取り出して回収し、該回収された炭化物を各種施設の石炭焚きボイラ等で燃料として利用することによりサーマルリサイクルを図るようにし、一方、上記熱分解ガスは燃焼させて、上記廃棄物を熱分解させるための熱源として利用することができるようにした炭化処理方式による廃棄物の処理設備が開発され、実用化されてきている。

上記のように廃棄物を熱分解ガスと炭化物とに熱分解させるために用いる装置としては、図３にその一例の概要を示す如き外熱キルン式の廃棄物熱分解ガス化装置がある。

すなわち、上記外熱キルン式の廃棄物熱分解ガス化装置は、図３に示す如く、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を構成する。上記熱分解キルン炉１は、一端の入口２側よりも他端の出口３側を僅かに低くするように傾斜させて横置きに配置し、外筒５の外周面に設けたリングギヤ７に、回転駆動装置としてのモータ８の出力軸に取り付けてある駆動ピニオン９を噛合させて、該モータ８の駆動により熱分解キルン炉１を回転できるようにしてある。又、上記熱分解キルン炉１の入口２には、給じん機１０が供給管２ａの内側に挿入して設けてあり、投入ホッパ１１に投入された廃棄物１２を、上記給じん機１０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１３と炭化物１４とを分離する分離室１５を設け、該分離室１５の頂部に熱分解ガスライン１６を接続すると共に、分離室１５の底部に熱分解残渣ライン（炭化物取出ライン）１７を接続して、熱分解ガス１３を熱分解ガスライン１６より、又、炭化物１４を熱分解残渣ライン１７よりそれぞれ取り出すことができるようにしてある。更に、上記熱分解キルン炉１の出口３側には、上記加熱流路６に連通する加熱ガス入口１８を設けて、熱風発生炉１９と加熱ガス供給ライン２０を介し接続し、上記熱風発生炉１９で熱回収空気２１や補助燃料を用いて発生させた高温の加熱ガス（熱風）２２を、上記加熱ガス供給ライン２０を経て加熱ガス入口１８より加熱流路６内へ供給できるようにしてある。又、上記熱分解キルン炉１の入口２側には、上記加熱流路６に連通する加熱ガス出口２３を設けて、該加熱ガス出口２３を、上記熱風発生炉１９に、加熱ガス循環ファン２５を備えた加熱ガス循環ライン２４を介して接続し、上記加熱ガス循環ファン２５の運転により上記熱分解キルン炉１の加熱流路６の加熱ガス２２を誘引し、加熱ガス循環ライン２４を経て上記熱風発生炉１９へ循環させるようにしてある。２６は上記加熱ガス循環ライン２４を通して熱風発生炉１９へ導く加熱ガス２２のうちの余剰分を図示しない溶融炉の排ガス出口部等へ送るための余剰ガスラインである。これにより、熱分解キルン炉１をモータ８の駆動により低速で回転させた状態において、投入ホッパ１１内の廃棄物１２を給じん機１０により上記熱分解キルン炉１の内筒４内へ入口２側より供給すると共に、熱風発生炉１９で発生させた高温の加熱ガス（熱風）２２を加熱ガス供給ライン２０、加熱ガス入口１８を通して加熱流路６へ供給して流通させることにより、上記内筒４内へ入口２側より供給された廃棄物１２は、熱分解キルン炉１の回転によって徐々に出口３側へ移送される間に、上記加熱流路６を流通する加熱ガス２２による外熱により間接加熱されて、乾燥、熱分解されるようになる。

上記熱分解キルン炉１における廃棄物１２の熱分解処理によって発生した熱分解ガス１３は、熱分解ガスライン１６上に設けた熱分解ガスファン２７の運転により誘引して下流の図示しない溶融炉へ送るようにすると共に、その一部を上記熱分解ガスライン１６における熱分解ガスファン２７よりも下流側位置で分岐させた分岐ライン２８を通して熱風発生炉１９へ供給して燃焼させることにより、上記熱分解キルン炉１の加熱用熱源として利用する。一方、廃棄物１２の熱分解処理により発生する炭化物１４は、熱分解残渣ライン１７へ取り出した後、たとえば、図示しない溶融炉へ送るようにする（たとえば、特許文献１参照）。

ところで、廃棄物１２は雑多なもので構成されているが、一般的には、水分、灰分、可燃分の割合で性状がほぼ代表される。このため、廃棄物１２を熱分解すると、水分は蒸発し、灰分はそのまま残り、可燃分は熱分解ガス１３と炭化物へ分解されることから、熱分解ガス１３と、上記灰分を含んだ熱分解残渣としての炭化物１４が発生することとなる。
このうち、廃棄物１２中の可燃分の熱分解により発生する炭化物１４は、熱分解温度を変化させると、固定炭素と揮発分との割合、すなわち、燃料比（固定炭素／揮発分）が変化することが知られている。

一方、上記廃棄物熱分解ガス化装置より取り出される炭化物１４の燃料比については、たとえば、廃棄物１２を熱分解ガス化溶融処理方式で処理する場合のように、廃棄物１２の熱分解によって発生する熱分解ガス１３と炭化物１４とを一緒に溶融炉へ導いて燃焼させる場合には、炭化物１４の燃料比を１．０付近とすることが好ましい。又、回収される炭化物１４の燃料比を小さくすれば、着火性を向上させて、燃焼性の良好な燃料とすることができるが、廃棄物熱分解ガス化装置より取り出す段階で炭化物１４の燃料比があまりにも小さい（揮発分が多い）と、簡単に着火し易い不安定なものとなって取り扱い難いものとなる虞が懸念される。更に、回収した炭化物１４を外部の石炭焚きボイラ等へ燃料として供給する場合のように炭化物１４の輸送が必要となる場合には、揮発分は少ない方が性状をより安定化させることができて好ましい。したがって、廃棄物１２の熱分解を行うときには、取り出される炭化物１４の用途に応じて該炭化物１４の燃料比をある範囲に調整することが望まれる。

又、上記炭化物１４は、その燃料比によって燃料としての歩留まりが変化したり、見かけ比重も非常に大きく変化することから、燃料として使用するために所要量の炭化物１４を回収できるようにしたり、或る一定の性状を備えた炭化物を回収できるようにする観点からも、炭化物１４の燃料比を調整することが所望される。

そのために、図３に示した如き廃棄物熱分解ガス化装置を運転するときには、一般的に、熱分解キルン炉１より取り出される熱分解ガス１３の温度を指標として、該熱分解ガス１３の温度を或る一定の温度（温度範囲）に保持するようにする制御方法が採られている。

すなわち、図３に示した廃棄物熱分解ガス化装置における一般的な運転制御は、具体的には、加熱ガス供給ライン２０上に設けた温度調節器２９からの信号に基づいて、上記熱分解ガスライン１６と分岐ライン２８における互いの分岐点よりも下流側位置にそれぞれ設けたバルブ３０と３１の開度を適宜制御することにより、上記熱分解ガスライン１６より分岐ライン２８を経て熱風発生炉１９へ供給される熱分解ガス１３の量を制御して、該熱風発生炉１９にて、たとえば、５５０℃程度でほぼ一定温度となる加熱ガス２２を発生させるようにしておく。この状態において、熱分解ガスライン１６上に設けた温度調節器３２からの熱分解ガス温度の信号に基づいて、上記加熱ガス循環ライン２４における加熱ガス循環ファン２５よりも上流側位置に設けたダンパ３３の開度を適宜制御することにより、上記加熱ガス循環ファン２５により誘引されて上記熱分解キルン炉１の加熱流路６を流通させられる５５０℃程度の加熱ガス２２の流量を調整して、熱分解ガス１３の温度を、４５０℃程度でほぼ一定に保持させるようにしていた。又、熱分解キルン炉１内に供給された廃棄物１２の滞留時間、すなわち、熱分解キルン炉１の内筒４内へ入口２側より供給された廃棄物１２が熱分解キルン炉１の回転によって出口３方向へ徐々に移送されながら熱分解され、この熱分解によって発生する炭化物１４が出口３側に達するまでの時間は、たとえば、１時間程度でほぼ一定となるように、熱分解キルン炉１を回転駆動するモータ８の回転数をほぼ一定に設定するようにしていた。

更に、図３に示した廃棄物熱分解ガス化装置においては、上記した一般的な運転制御方法に加えて、処理対象となる廃棄物１２の性状変化が生じても、発生する熱分解ガス１３中の塩化水素濃度を低く抑えることができるようにするための運転制御方法も提案されている。これは、熱風発生炉１９にて熱分解ガス１３を燃焼させて発生させる加熱ガス２２が流通される加熱ガス供給ライン２０の途中位置に、塩化水素濃度計３４を設けると共に、該塩化水素濃度計３４の検出信号に基づいて熱分解キルン炉１の駆動用のモータ８の回転数調節器３５へ指令を与える制御器３６を備えて、上記塩化水素濃度計３４によって検出される加熱ガス２２中の塩化水素濃度が所定の値を超えると、上記制御器３６よりモータ８の回転数調節器３５へ回転数を増加させる指令を与えるようにしてある。これにより、上記モータ８による熱分解キルン炉１の回転数を増加させて該熱分解キルン炉１内における廃棄物１２の滞留時間を短くすることによって、廃棄物１２中に含まれている塩化ビニルや塩化ビニリデン等の塩素含有プラスチックの熱分解を抑え、取り出される熱分解ガス１３中の塩化水素濃度を抑えるようにするものである。又、上記と同様の構成において、加熱ガス供給ライン２０上に設けた塩化水素濃度計３４の検出信号を基に、制御器３６によりモータ８の回転数を制御させる構成に代えて、熱分解ガスライン１６に塩化水素濃度計を設けて、熱分解キルン炉１より該熱分解ガスライン１６へ取り出される熱分解ガス１３中の塩化水素濃度を直接検出し、該検出される熱分解ガス１３中の塩化水素濃度が所定の値を超えると、上記と同様にしてモータ８による熱分解キルン炉１の回転数を増加させて廃棄物１２の滞留時間を短くすることで、該廃棄物１２に含まれている塩素含有プラスチックの熱分解を抑えるようにする手法も提案されている。

更に又、廃棄物熱分解ガス化装置の運転を制御する別の手法としては、以下のようなものも提案されている。すなわち、図４及び図５に示す如く、図３に示したと同様の構成としてある熱分解キルン炉（ガス化炉本体）１を、外筒５の外周に沿って設けたタイヤ３７を支持ローラ３８にて回転できるように支持させ、更に、上記熱分解キルン炉１の出口３側に設けた加熱流路６に連通する加熱ガス入口１８に、図示しない熱風発生炉にて発生させた加熱ガス２２を導くための加熱ガス供給ライン２０を接続し、又、上記熱分解キルン炉１の入口２側に設けた加熱ガス出口２３に、ダンパ３３と循環用のファン（加熱ガス循環ファン）２５を順に備えた加熱ガス循環ライン（加熱ガス排出管）２４を接続してなる廃棄物熱分解ガス化装置において、上述した一般的な運転制御方法と同様に、熱分解ガスライン１６上の温度調節器（温度検出器）３２にて検出される熱分解ガス１３の検出温度に基づいて、加熱ガス循環ライン２４における上記ダンパ３３の開度を適宜制御することにより、熱分解キルン炉１の加熱流路６に一定温度（たとえば、５５０℃）で導入される加熱ガス２２の流量を制御して、熱分解ガスライン１６へ取り出される熱分解ガス１３の温度を所要の設定温度（たとえば、４００〜４５０℃）となるように制御するときに、内筒４の温度を加味するようにしたものが提案されている。すなわち、上記加熱ガス２２の循環ガス量を制御して熱分解ガス温度を制御するとき、急激な廃棄物１２の処理量の変化やごみ質に変化が生じると、分離室１５より取り出される熱分解ガス１３の温度や、炭化物（熱分解残渣）１４の発熱量が変化してしまう虞が生じる。たとえば、熱分解キルン炉１内での廃棄物１２の滞留時間が１時間程度あることに起因して、熱分解キルン炉１へ供給される廃棄物１２の処理量の変化やごみ質の変化が急激に生じると、上記のように熱分解ガス１３の温度のみを制御因子とした加熱ガス２２の流量調整では、応答遅れが出るという問題が懸念される。

そのために、上記熱分解キルン炉１に、内筒４自体の温度を検出する温度検出器３９を設け、制御器４０にて、上記熱分解ガスライン１６上の温度調節器３２にて検出される熱分解ガス１３の検出温度に、上記温度検出器３９にて検出される内筒４の検出温度を加味して、加熱ガス循環ライン２４上のダンパ３３の開度を適宜制御させることにより、熱分解キルン炉１の加熱流路６における加熱ガス２２の流量制御を行って、熱分解キルン炉１より取り出される熱分解ガス１３の温度をフィードフォワード制御させるようにするものである。

なお、上記内筒４の温度を検出するための温度検出器３９は、図５に示す如く、内筒４の長手方向中央部の外皮に一端を固定し且つ他端を外筒５を貫通させて外部へ突出位置させた熱電対４１と、上記熱電対４１の突出端部となる他端を接続して外筒５の外周部に取付部材４３により同心状に取り付けられたリング状の導線４２と、該導線４２に接触させた検出端子４４とからなる構成としてあり、更に、上記熱電対４１の一端側で加熱流路６内に位置している部分は、図示しない断熱材にて被覆した構成とするようにしてある（たとえば、特許文献２参照）。図４において図３に示したものと同じのものには同じ符号が付してある。

特開平１１−１９３９１２号公報特開２００３−２５１３２２号公報

ところが、上記特許文献１及び特許文献２に記載された廃棄物熱分解ガス化装置の運転の制御方法は、廃棄物１２の熱分解を行わせて所要温度（特許文献１では４５０℃程度、特許文献２では４３０〜４５０℃の温度範囲）の熱分解ガス１３と炭化物１４とを取り出すことができる点では有効である。このうち、取り出される炭化物１４の燃料比は、熱分解温度、すなわち、熱分解キルン炉１より取り出される熱分解ガス１３の温度を指標として制御される熱分解キルン炉１内の温度の影響を最も大きく受けるものではあるが、しかし、実際には、廃棄物１２としての都市ごみの熱分解ガス化処理を行なうと、取り出される熱分解ガス１３の温度を指標として該熱分解ガス１３の温度が４３０〜４５０℃の温度範囲でほぼ一定となるように廃棄物熱分解ガス化装置の運転の制御を行っても、取り出される炭化物１４の燃料比はばらつきが大きくなってしまうというのが実状である。

なお、特許文献１には、熱分解ガス１３の温度を４５０℃程度に保持するように廃棄物熱分解ガス化装置を運転する状態において、熱分解ガス１３あるいは熱風発生炉１９にて発生させる加熱ガス２２中の塩化水素濃度が高いときに、モータ８による熱分解キルン炉１の回転駆動を速めることにより廃棄物１２の熱分解キルン炉１内における滞留時間を短くするように制御する手法が記載されているが、これは、廃棄物１２に含まれる塩素含有プラスチックの熱分解を抑制するために、廃棄物１２の熱分解キルン炉１内における滞留時間を積極的に短くするよう制御する手法が示されているに過ぎず、熱分解キルン炉１より取り出される炭化物１４の燃料比をばらつきを抑えるよう調整する考えは全く記載されておらず、示唆すらされるものではない。

特許文献２には、内筒４の長手方向中間部における該内筒４の検出温度を、廃棄物熱分解ガス化装置の運転制御用の制御因子として利用することは示されているが、これは、熱分解ガス１３の検出温度を第１の制御因子とし、上記内筒４全体の平均温度の検出温度を第２の制御因子として、熱分解キルン炉１の加熱流路６へ流通させる加熱ガス２２の流量を制御する考えが示されているに過ぎず、しかも、熱分解ガス１３の温度が設定温度範囲内に保たれるようにフィードフォワード制御するためのものであって、取り出される炭化物１４の燃料比をばらつきを抑えるよう調整する考えは全く示されておらず、且つ示唆すらされるものではない。

そこで、本発明者は、従来、廃棄物熱分解ガス化装置を、熱分解ガス１３の温度を指標として該熱分解ガス１３の温度をほぼ一定に保持させるように運転する場合においても生じていた如き炭化物１４の燃料比のばらつきを抑えて、廃棄物熱分解ガス化装置より或る一定の燃料比を有する性状の揃った炭化物１４を取り出すことができるようにするための工夫、研究を重ねた結果、取り出される炭化物１４の燃料比には、熱分解温度と共に、該炭化物１４が熱分解キルン炉１内に滞留している間に受ける温度変化が大きく影響していることを見出した。

すなわち、本発明者は、廃棄物熱分解ガス化装置より取り出される熱分解ガス１３の温度が同じとなるように制御する場合にも、炭化物１４の燃料比がばらつく原因を以下のように推察した。

つまり、廃棄物１２に含まれる可燃分は、紙、繊維、草木等のセルロース系のものと、プラスチック系のものに大別され、セルロース系は３５０℃程度、プラスチック系は種類により多少異なるが、概ね４００℃以上で熱分解が進行する。このために、廃棄物熱分解ガス化装置の運転を、上述したように、熱分解ガスライン１６へ取り出される熱分解ガス１３の温度が４３０〜４５０℃となるように制御すると、熱分解キルン炉１内では上記セルロース系の可燃分は比較的速やかに熱分解されるようになるが、プラスチック系の可燃分の熱分解温度は上記熱分解ガス１３の温度と比較的近いため、該プラスチック系の可燃分の熱分解は徐々に進行するようになる。このため、取り出される炭化物１４の燃料比が変化する主因は、プラスチック系の可燃分の熱分解の進行の度合いが変化しているためと考えられた。したがって、上記プラスチック系の可燃分の熱分解の進行度合いを揃えれば、一定の燃料比を有する炭化物１４が得られると考えた。

しかし、廃棄物熱分解ガス化装置において、熱分解ガス１３の温度は、熱分解キルン炉１の加熱流路６に流通させる加熱ガス２２の流量の変化や、該加熱ガス２２の温度の変化に対して比較的応答性が早いことから、該熱分解ガス１３の温度は所定温度へ容易に調整できる。一方、炭化物１４の温度は、該炭化物１４が熱分解キルン炉１内に１時間程度滞留した後、排出されるものであって熱分解キルン炉１内に存在する炭化物１４のマスが非常に大きいこと、炭化物１４は見かけ比重が０．２以下となっていて空隙を多く含んだものとなっていること、更には、炭化物１４の材質自体の熱伝導性が低いこと等に起因して、上記熱分解ガス１３の場合とは異なり、熱分解キルン炉１の内筒４の内周壁面からの輻射熱等によって容易に加熱されるものではなく、炭化物１４の加熱は、該炭化物１４が接する上記内筒４の内周壁面の鉄皮からの直接的な熱伝達による影響が大きいことが判明した。このために、炭化物１４の温度変化は、上記熱分解ガス１３の温度変化に全く追いつかない。

したがって、たとえ、熱分解ガス１３の温度を指標として該熱分解ガス１３を所定温度に保持するように廃棄物熱分解ガス化装置の運転を制御しても、熱分解キルン炉１内に滞留している間に炭化物１４に生じる温度変化は必ずしも一定とはならないことから、熱分解の進行度合を一定に揃えることはできず、よって、炭化物１４の性状を或る一定性状に揃えることはできない。

これらの点に鑑みて、本発明者は、廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物の熱分解を行うときに、熱分解の過程で炭化物へ与えられる温度履歴、すなわち、炭化物の受けるトータルの熱量を一定にすることにより、炭化物の燃料比のばらつきを抑えることができることを見出して、本発明をなした。

したがって、本発明の目的とするところは、廃棄物を熱分解する過程で炭化物の受けるトータルの熱量を或る一定の値にすることができて、回収される炭化物の燃料比を所望の値に調整することができる廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法及び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、内筒と外筒との間に加熱流路を備えて高温の加熱ガスを流通させるようにしてある熱分解キルン炉を回転可能に横置きし、上記内筒内へ一端の入口側より供給された廃棄物を、上記熱分解キルン炉の回転により上記内筒の他端の出口側へ移送する間に、上記加熱流路を流通させる高温の加熱ガスによる外熱により間接加熱して熱分解ガスと炭化物へ熱分解させるようにし、該熱分解ガスと炭化物とを上記内筒の他端の出口側より取り出すようにしてある廃棄物熱分解ガス化装置における上記内筒の長手方向所要個所にて内部の炭化物の温度を検出する温度検出器の温度検出値と、該温度検出器による温度検出時に上記熱分解キルン炉から取り出される炭化物の燃料比との相関を予め求めておくと共に、炭化物の回収時に求められる該炭化物の燃料比から上記予め求めてある相関関係を基に、上記温度検出器の設置位置での温度を設定温度とするようにした機能を有する制御装置を備えて、該制御装置にて、上記内筒の長手方向所要個所にて検出される温度検出値と、上記設定温度とを比較して、上記温度検出値が上記設定温度と一定となるように上記熱分解キルン炉の回転数を増減して上記炭化物の該熱分解キルン炉内における滞留時間を調整し、該炭化物の燃料比を調整する廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法、具体的には、上記における内筒の長手方向所要個所の内部に存在する炭化物の温度を、該長手方向所要個所における内筒の鉄皮の温度に代表させて検出するようにする熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法、及び、上記該温度検出器の温度検出値と、該温度検出器による温度検出時に上記熱分解キルン炉から取り出される炭化物の燃料比との相関を予め求めておくと共に、炭化物の回収時に求められる該炭化物の燃料比から上記予め求めてある相関関係を基に、上記温度検出器の設置位置での温度を設定温度とするようにし且つ上記温度検出器より入力される温度検出値と上記設定温度とを比較して、上記温度検出値が上記設定温度と一定となるように、上記熱分解キルン炉の回転駆動装置を制御する制御装置を備えた構成を有する廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整装置とする。

又、上記において、内筒の長手方向所要個所の内部に存在する炭化物の温度検出値が、制御装置に設定されている設定温度と一定になるように、熱分解キルン炉の回転数を増減して炭化物の該熱分解キルン炉内における滞留時間を調整すると共に、上記熱分解キルン炉の加熱流路へ流通させる加熱ガスの温度制御を行うようにする方法、及び、制御装置を、温度検出器より入力される温度検出値と設定温度とを比較して、上記温度検出値が上記設定温度と一定となるように、熱分解キルン炉の回転駆動装置を制御すると共に、熱風発生炉にて発生させる加熱ガスの温度を制御する機能を有するものとした構成の装置とする。

本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）内筒と外筒との間に加熱流路を備えて高温の加熱ガスを流通させるようにしてある熱分解キルン炉を回転可能に横置きし、上記内筒内へ一端の入口側より供給された廃棄物を、上記熱分解キルン炉の回転により上記内筒の他端の出口側へ移送する間に、上記加熱流路を流通させる高温の加熱ガスによる外熱により間接加熱して熱分解ガスと炭化物へ熱分解させるようにし、該熱分解ガスと炭化物とを上記内筒の他端の出口側より取り出すようにしてある廃棄物熱分解ガス化装置における上記内筒の長手方向所要個所にて内部の炭化物の温度を検出する温度検出器の温度検出値と、該温度検出器による温度検出時に上記熱分解キルン炉から取り出される炭化物の燃料比との相関を予め求めておくと共に、炭化物の回収時に求められる該炭化物の燃料比から上記予め求めてある相関関係を基に、上記温度検出器の設置位置での温度を設定温度とするようにした機能を有する制御装置を備えて、該制御装置にて、上記内筒の長手方向所要個所にて検出される温度検出値と、上記設定温度とを比較して、上記温度検出値が上記設定温度と一定となるように上記熱分解キルン炉の回転数を増減して上記炭化物の該熱分解キルン炉内における滞留時間を調整し、該炭化物の燃料比を調整し、具体的には、上記における内筒の長手方向所要個所の内部に存在する炭化物の温度を、該長手方向所要個所における内筒の鉄皮の温度に代表させて検出するようにする熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法及び装置としてあるので、上記内筒内に入口側より供給された廃棄物が出口方向へ移送されながら熱分解される過程で、該熱分解によって生じる炭化物が上記温度検出を行う内筒の長手方向所要個所に達する時点までの温度履歴を、一旦揃えることができる。これにより、熱分解キルン炉内にて炭化物に加えられるトータルの熱量をほぼ一定のものとすることができることから、廃棄物熱分解ガス化装置より取り出される炭化物の燃料比をほぼ一定にすることができて、或る一定の性状を備えた炭化物を回収することができる。
（２）内筒の長手方向所要個所の内部に存在する炭化物の温度検出値が、制御装置に設定されている設定温度と一定になるように、熱分解キルン炉の回転数を増減して炭化物の該熱分解キルン炉内における滞留時間を調整すると共に、上記熱分解キルン炉の加熱流路へ流通させる加熱ガスの温度制御を行うようにする方法及び装置とすることにより、熱分解ガスキルン炉内における炭化物の滞留時間の制御に加え、加熱流路を流通させる加熱ガスの温度の制御も併せて行うことによって、上記内筒内に入口側より供給された廃棄物が出口方向へ移送されながら熱分解される過程で、この熱分解により生じた炭化物が内筒の温度検出を行う上記長手方向所要個所に達する時点までの温度履歴を一旦揃えることができる。よって、（１）に示したと同様の効果を得ることができる。

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は本発明の廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法及び装置の実施の一形態を示すもので、図３に示したと同様の構成としてある廃棄物熱分解ガス化装置において、熱分解キルン炉１に、内筒４の長手方向中間部における鉄皮の温度を検出するための温度検出器３９を、図５に示した内筒４の長手方向中央部の外皮に一端を固定した熱電対４１と、外筒５の外周部に取付部材４３にて同心状に取り付け且つ外筒５を貫通させて外部へ突出させた上記熱電対４１の他端に接続したリング状の導線４２と、該導線４２に接触させる検出端子４４とからなる温度検出器３９と同様の構成として設ける。更に、上記温度検出器３９より入力される信号を基に、熱分解キルン炉１の回転駆動装置としてのモータ８の回転数調節器３５へ指令を与える制御装置４５を備える。

詳述すると、上記温度検出器３９によって検出される内筒４の鉄皮の温度は、該温度検出器３９の設置位置である内筒４の長手方向中間部にて該内筒４の内部に存在している炭化物１４（廃棄物１２が熱分解される過程の炭化物１４）の温度を代表する温度となる。
このため、上記制御装置４５は、上記廃棄物熱分解ガス化炉にて、上記温度検出器３９にて検出される温度検出値と、そのときに取り出される炭化物１４の燃料比との相関を予め求めておき、上記廃棄物熱分解ガス化炉にて廃棄物１２を熱分解するときに或る一定の燃料比を有する炭化物１４の回収が所望されると、先ず、該所望された炭化物１４の燃料比から、上記予め求めてある相関関係を基に、上記温度検出器３９の設置位置での温度を、たとえば、４００℃として設定する。次いで、実際に上記廃棄物熱分解ガス化炉を運転するときには、上記温度検出器３９より入力される内筒４の長手方向中間部の鉄皮温度の検出値と、上記４００℃としてある設定温度とを比較して、温度検出値が４００℃を下回っている場合には、上記モータ８の回転数調節器３５へ、回転数を減じるよう指令を与えるようにしてある。これにより、上記モータ８により回転駆動する熱分解キルン炉１の回転数を減少させて、該熱分解キルン炉１の回転によって内筒４の入口側から出口側へ移送されている廃棄物１２あるいは炭化物１４の送り速度を低減させ、熱分解キルン炉１内における炭化物１４の滞留時間を長くすることによって、該炭化物１４に与えられる熱量を増加させ、上記温度検出器３９における温度検出値を、上記設定温度である４００℃に一致するまで上昇させることができるようにしてある。

一方、上記温度検出器３９による温度検出値が４００℃を超えている場合には、上記モータ８の回転数調節器３５へ、回転数を増すよう指令を与えるようにしてある。これにより、上記モータ８により回転駆動する熱分解キルン炉１の回転数を増加させて、該熱分解キルン炉１の回転により内筒４の入口側から出口側へ移送されている廃棄物１２あるいは炭化物１４の送り速度を増加させ、熱分解キルン炉１内における炭化物１４の滞留時間を短くすることによって、該炭化物１４へ与えられる熱量を減少させるようにして、上記温度検出器３９における温度検出値を、上記設定温度である４００℃に一致するまで低減させるようにする制御機能を具備してなるものとしてある。

その他、図３に示したものと同一のものには同一符号が付してある。

本発明の廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整装置は、上記の如き構成としてあるので、炭化物１４の燃料比を調整するために、廃棄物熱分解ガス化炉を運転する場合には、図３で説明した従来の一般的な運転制御方法と同様に、加熱ガス供給ライン２０上の温度調節器２９からの信号に基づいて、熱分解ガスライン１６と分岐ライン２８にそれぞれ設けてあるバルブ３０と３１の開度を適宜制御することにより、上記熱風発生炉１９にて発生させる加熱ガス２２の温度を、たとえば、５５０℃程度でほぼ一定温度となるように制御することができるようにしておく。又、熱分解ガスライン１６上の温度調節器３２からの信号に基づき、加熱ガス循環ライン２４におけるダンパ３３の開度を適宜制御することにより、熱分解キルン炉１の加熱流路６を流通させる上記加熱ガス２２の流量を調整して、該熱分解キルン炉１より取り出される熱分解ガス１３の温度を、４５０℃程度でほぼ一定に保持されるように制御することができるようにしておく。

更に、熱分解キルン炉１内での廃棄物１２の滞留時間を、たとえば、１時間程度とするように当初の熱分解キルン炉１の回転数を設定し、モータ８により回転駆動させるようにしておく。

このようにした状態において、熱分解キルン炉１の内筒４の鉄皮温度を温度検出器３９で検出して制御装置４５に入力し、上記制御装置４５で、上記温度検出器３９からの温度検出値と設定温度とを比較演算させるようにする。該制御装置４５での比較演算により、温度検出値が設定温度と一致しないときは、設定温度である４００℃になるように、上記制御装置４５から上記モータ８へ回転を増速あるいは減速させるように指令を与えて、熱分解キルン炉１の回転数を増減させ、該熱分解キルン炉１内での炭化物１４の滞留時間を制御させるようにする。これにより、熱分解キルン炉１内の炭化物１４は、内筒４内にて入口２側から上記温度検出器３９の設置位置である内筒４の長手方向中間部に移送される間に、上記内筒４の長手方向中間部の４００℃となる鉄皮温度により代表される或る一定温度まで加熱されることとなる。なお、廃棄物１２の熱分解によって発生する熱分解ガス１３は、廃棄物１２の熱分解の進行に伴って内筒４内の空間部へ随時放出されるため、内筒４の長手方向中間部に達した時点で上記或る一定温度まで加熱されているのは固体の炭化物１４となる。

したがって、上記内筒４内で廃棄物１２が熱分解されることによって生成される炭化物１４が内筒４の長手方向中間部に達する時点までに該炭化物１４に対して加えられる温度履歴を一旦揃えることができる。これにより、熱分解キルン炉１内にて炭化物１４に加えられるトータルの熱量をほぼ一定のものとすることができることから、廃棄物熱分解ガス化装置より取り出される炭化物１４の燃料比をほぼ一定にすることができて、或る一定の性状を備えた炭化物１４を回収することができる。

次に、図２は本発明の実施の他の形態として、図１の実施の形態の応用例を示すもので、図１に示したと同様の構成において、加熱ガス供給ライン２０上に、熱風発生炉１９にて発生させる加熱ガス２２の温度が５５０℃程度でほぼ一定温度となるよう熱分解ガスライン１６と分岐ライン２８上のバルブ３０と３１の開度を制御する温度調節器２９を設ける構成に代えて、後述する制御装置４５ａからの指令に基づいて制御すべき加熱ガス温度の温度設定値を変更でき、且つ熱風発生炉１９にて発生させる加熱ガス２２の温度が上記変更後の温度設定値に一致するように、熱分解ガスライン１６と分岐ライン２８上のバルブ３０と３１の開度を制御するようにしてある温度調節器４６を、加熱ガス供給ライン２０上に設ける。

更に、制御装置を、熱分解キルン炉１の内筒４の長手方向中間部に設けた温度検出器３９より入力される信号を基に、熱分解キルン炉１の回転駆動装置としてのモータ８の回転数調節器３５へ指令を与える機能に加えて、上記温度調節器４６へ、加熱ガス温度の温度設定値を指令する機能を具備してなる構成の制御装置４５ａとしたものである。

具体的には、上記制御装置４５ａは、図１の実施の形態における制御装置４５と同様に、温度検出器３９の温度検出値に基づいて上記モータ８の回転数を適宜制御することにより、熱分解キルン炉１の回転数を制御して該熱分解キルン炉１内における炭化物１２の滞留時間を制御するようにしてある。更に、上記のように、炭化物１２の熱分解キルン炉１内における滞留時間の制御を行っても、上記温度検出器３９にて検出される内筒４の長手方向中間部における鉄皮の温度検出値が、設定温度である４００℃に保持できないときには、上記温度調節器４６へ、加熱ガス温度を５５０℃より所要温度上昇あるいは低下させる新たな温度設定値を指令するようにしてある。これにより、上記温度調節器４６は、上記制御装置４５ａより加熱ガス温度の温度設定値を上昇あるいは低下するよう指令が与えられると、その温度設定値の変更に応じて熱分解ガスライン１６と分岐ライン２８上のバルブ３０と３１の開度を制御して、熱風発生炉１９へ供給される熱分解ガス１３の量を制御するようになるため、該熱風発生炉１９では、発生させる加熱ガス２２の温度が、上記制御装置４５ａからの指令に基づいて温度調節器４６に設定される温度設定値と一致するように、すなわち、５５０℃より所要温度上昇あるいは低下するように変更（調整）され、この温度変更された加熱ガス２２が、加熱ガス供給ライン２０を経て熱分解キルン炉１の加熱流路６へ供給されて、熱分解キルン炉１における熱分解処理の熱源として供されるようになる。

その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態によれば、熱分解キルン炉１内における炭化物の滞留時間の制御に加え、加熱流路６を流通させる加熱ガス２２自体の温度の制御も併せて行うことによって、上記内筒４内に入口側より供給された廃棄物１２が出口３方向へ移送されながら熱分解され、この熱分解により生じた炭化物１４が内筒４の長手方向中間部に達する時点までに該炭化物１４に加えられる温度履歴を一旦揃えることができる。よって、本実施の形態によっても、図１の実施の形態と同様に、熱分解キルン炉１内にて炭化物１４に加えられるトータルの熱量をほぼ一定のものとすることができて、燃料比のほぼ一定な性状を備えた炭化物１４を回収することができる。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、温度検出器３９の設置位置は、内筒４の長手方向に関し、該内筒４の内部にて廃棄物１２がある程度熱分解されて炭化物１４が生じている個所であれば、供給される廃棄物１２自体の温度が直接大きく影響する内筒４の入口側端部を除く範囲内で、内筒４の長手方向にずらしてもよいこと、又、内筒４の入口２寄り位置、中間部、出口３寄り位置のように、内筒４の長手方向の複数個所にそれぞれ温度検出器３９を設けて、内筒４の内部に存在する炭化物１４の温度を代表する該内筒４の鉄皮温度を上記各温度検出器３９の設置位置ごとに検出して、該検出される内筒４の長手方向複数個所の温度が、予め設定してある所定温度に一致するように、図１の実施の形態と同様に熱分解キルン炉１の回転を制御したり、図２の実施の形態と同様に熱分解キルン炉１の回転の制御及び加熱ガス２２の温度制御を行うようにしてもよい。制御装置４５，４５ａにて、上記温度検出器３９の設置位置に対して設定する温度は、所望する燃料比の炭化物１４が得られるようにするために炭化物１４に加えるべきトータルの熱量や、温度検出器３９の内筒４の長手方向に対する設置位置に応じて変化させるようにしてもよい。温度検出器３９は、内筒４の鉄皮温度を検出できれば、いかなる形式のものを採用してもよい。熱風発生炉１９は、熱分解ガス１３を燃焼させて加熱ガス２２を発生させる形式とすることが好ましいが、外部の燃料を燃焼させて加熱ガス２２を発生させる形式の熱風発生炉１９を備えてなる形式の廃棄物熱分解ガス化装置にも適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。本発明の実施の他の形態を示す概要図である。従来提案されている廃棄物熱分解ガス化装置の運転制御方法の一例を示す概要図である。従来提案されている廃棄物熱分解ガス化装置の運転制御方法の別の例を示す概要図である。図４に示した方法で用いる温度検出器部分を拡大して示す図である。

符号の説明

１熱分解キルン炉
２入口
３出口
４内筒
５外筒
６加熱流路
８モータ（回転駆動装置）
１０給じん装置
１２廃棄物
１３熱分解ガス
１４炭化物
１５分離室
１８加熱ガス入口
１９熱風発生炉
２０加熱ガス供給ライン
２２加熱ガス
３９温度検出器
４５，４５ａ制御装置

Claims

内筒と外筒との間に加熱流路を備えて高温の加熱ガスを流通させるようにしてある熱分解キルン炉を回転可能に横置きし、上記内筒内へ一端の入口側より供給された廃棄物を、上記熱分解キルン炉の回転により上記内筒の他端の出口側へ移送する間に、上記加熱流路を流通させる高温の加熱ガスによる外熱により間接加熱して熱分解ガスと炭化物へ熱分解させるようにし、該熱分解ガスと炭化物とを上記内筒の他端の出口側より取り出すようにしてある廃棄物熱分解ガス化装置における上記内筒の長手方向所要個所にて内部の炭化物の温度を検出する温度検出器の温度検出値と、該温度検出器による温度検出時に上記熱分解キルン炉から取り出される炭化物の燃料比との相関を予め求めておくと共に、炭化物の回収時に求められる該炭化物の燃料比から上記予め求めてある相関関係を基に、上記温度検出器の設置位置での温度を設定温度とするようにした機能を有する制御装置を備えて、該制御装置にて、上記内筒の長手方向所要個所にて検出される温度検出値と、上記設定温度とを比較して、上記温度検出値が上記設定温度と一定となるように上記熱分解キルン炉の回転数を増減して上記炭化物の該熱分解キルン炉内における滞留時間を調整し、該炭化物の燃料比を調整することを特徴とする廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法。
内筒の長手方向所要個所の内部に存在する炭化物の温度検出値が、制御装置に設定されている設定温度と一定になるように、熱分解キルン炉の回転数を増減して炭化物の該熱分解キルン炉内における滞留時間を調整すると共に、上記熱分解キルン炉の加熱流路へ流通させる加熱ガスの温度制御を行うようにする請求項１記載の廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法。
内筒の長手方向所要個所の内部に存在する炭化物の温度を、該長手方向所要個所における内筒の鉄皮の温度に代表させて検出するようにする請求項１又は２記載の熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整方法。
内筒と外筒との間に加熱流路を備えてなる熱分解キルン炉を回転駆動装置により回転駆動可能に横置きし、上記内筒の一端側に廃棄物の給じん装置を、又、他端側に熱分解ガスと炭化物を分離させて取り出すための分離室をそれぞれ設け、更に、上記加熱流路に連通する加熱ガス入口に、熱風発生炉より加熱ガスを導く加熱ガス供給ラインを接続してなる廃棄物熱分解ガス化装置における上記内筒の長手方向所要個所の温度を検出する温度検出器を有し、更に、上記該温度検出器の温度検出値と、該温度検出器による温度検出時に上記熱分解キルン炉から取り出される炭化物の燃料比との相関を予め求めておくと共に、炭化物の回収時に求められる該炭化物の燃料比から上記予め求めてある相関関係を基に、上記温度検出器の設置位置での温度を設定温度とするようにし且つ上記温度検出器より入力される温度検出値と上記設定温度とを比較して、上記温度検出値が上記設定温度と一定となるように、上記熱分解キルン炉の回転駆動装置を制御する制御装置を備えた構成を有することを特徴とする廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整装置。
制御装置を、温度検出器より入力される温度検出値と設定温度とを比較して、上記温度検出値が上記設定温度と一定となるように、熱分解キルン炉の回転駆動装置を制御すると共に、熱風発生炉にて発生させる加熱ガスの温度を制御する機能を有するものとした請求項４記載の廃棄物熱分解ガス化装置における炭化物の燃料比調整装置。