JP4886243B2 - 廃棄物処理システム - Google Patents

Description

本発明は、廃棄物を熱分解して再利用可能な物質に変質させ、資源を有効にリサイクルする廃棄物処理装置に関する。

従来から、様々な汚染物質を含む未分別でかつ未処理の廃棄物を処理して使用可能な物質に変質させ、資源を有効にリサイクルする廃棄物処理システムがある。この廃棄物処理システムとして、廃棄物を熱分解し、ガス改質処理する廃棄物処理システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような熱分解処理を主体とする廃棄物処理システムについて、図２を用いて説明する。図２は、廃棄物を熱分解したのち、熱分解ガスをガス改質する廃棄物処理システムである。

図２において、廃棄物１０１は、前処理装置１０２で破砕され、分別された後、廃棄物供給装置１０３を通して外熱式の熱分解炉１０４に送られる。熱分解炉１０４では、約５００〜６００℃前後で廃棄物を熱分解ガスとチャーと呼ばれる残渣に熱分解する。チャーは、熱分解炉１０４からチャー冷却装置１０５を通り、チャー貯留サイロ１０６に貯留され、再資源化される。一方、熱分解炉１０４で分解された熱分解ガスは、ガス改質炉１０７内で約９００〜１２００℃前後で改質される。さらに、改質されたガスは、ガス浄化装置１０８で冷却され、かつ、カーボン粉末が除塵され、洗浄された可燃性のガスとして生成され、熱分解炉１０４の燃料などとして有効利用される。

また、図３は、純粋な廃プラスチックを主体とする廃棄物を熱分解処理し、その後に油として回収する廃棄物処理システムである。

図３において、廃プラスチックは、前処理装置１１１で破砕された後、廃棄物供給装置１１２を通して外熱式の熱分解炉１１３に送られる。熱分解炉１１３では、廃プラスチックを約４００〜６００℃前後で熱分解ガスとチャーに熱分解する。熱分解炉１１３内に生じたチャーは、チャー冷却装置１１４を通り、チャー貯留サイロ１１５に貯留され、再資源化される。一方、熱分解ガスは、熱分解炉１１３から生成油回収工程１１６へ送られ、ここで油が回収される。生成された油は、熱分解炉１１３の燃料などとして有効利用される。

このような廃棄物処理システムにおいて、熱分解処理系統、すなわち、図２の例では、熱分解炉１０４からガス浄化装置１０８に到る一連の処理系統には、前述のように、チャーや徐塵されたカーボン粉末が生じる。これらチャーやカーボン粉末はそのままにしておくと熱分解処理系統内に滞留し、熱分解処理に支障を与えるので、チャー用のサイロ１０６や図示しないカーボン用のサイロなどに排出される。
特開２０００−２０２４１９号公報

ところで、このような廃棄物の熱分解処理においては、廃棄物を安定的に継続して処理することが望まれる。

しかしながら、廃棄物処理過程で発生するチャー及びカーボン粉末などの固体は、それらの主成分が炭素であるため、搬送装置の中で発火して、廃棄物処理が継続できない問題が想定された。

本発明の目的は、チャーやカーボンなどの熱分解処理系統からの排出固体の、排出途中における発火を防止し、安定して廃棄物の処理を継続できる廃棄物処理システムを提供することにある。

本発明の廃棄物処理システムは、廃棄物を熱分解して熱分解ガスを発生させる熱分解炉、熱分解炉で発生した熱分解ガスを改質するガス改質炉、ガス改質炉で改質された改質ガスを冷却する冷却ボイラを有する熱分解処理系統と、前記ガス改質炉に滞留するカーボン及び前記冷却ボイラに滞留するカーボンを、それぞれ系外のサイロに排出するための密閉された搬送装置と、この密閉された搬送装置内に不活性ガスを供給する供給ライン及びこの供給ラインから分岐されその先端は水封タンク内の水に開口する分岐配管を有し水封レベル以上の圧力で不活性ガスを供給しないように構成して、外気より高い圧力で搬送装置内に不活性ガスを封入するガス封入装置とを備えたことを特徴とする

本発明では、サイロは、レベルセンサ及び排出機構を有し、このレベルセンサにより、この排出機構が、搬送装置により搬送されてきた可燃性のカーボンにより埋もれた状態を維持して外部と遮蔽したマテリアルシールを形成した状態であることを検出して、前記排出機構を運転し、前記カーボンを排出させる。

本発明によれば、熱分解処理系統で発生する固体の排出物、例えば、熱分解炉から排出されるチャーや、ガス改質炉、ボイラ、バグフィルターから排出されるカーボンを搬送する固体搬送装置を密閉構造にして、その内部に外気より若干高めの圧力で窒素などの不活性ガスを封入したことにより、炭素が主成分のチャー及びカーボンが、固体搬送装置の中で発火することを防止して、安定して廃棄物の処理を継続できる。

以下、本発明の廃棄物処理システムの一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１において、１は廃棄物の投入装置で、廃棄物を熱分解炉２に挿入する。廃棄物は、カーシュレッダーダスト、廃プラスチック、木くず、紙くず、廃家電品、廃ＯＡ品、都市ゴミ、汚泥およびこれらの混合物を主体としたもので、投入装置１により、空気の漏れ込みを防ぎながら熱分解炉２に投入される。

熱分解炉２は、例えば、外熱式の回転ドラムを有し、外部の空気と遮断して投入された廃棄物を、いわゆる蒸し焼き状態にして熱分解させる。すなわち、回転ドラム内温度は４００℃から６００℃程度に設定されており、前記廃棄物は、熱分解炉２の回転ドラム内でチャーと呼ばれる残渣とガス化した熱分解ガスに分かれる。チャーと熱分解ガスは熱分解炉２の出口部分で互いに分離され、このうち熱分解ガスは後続のガス改質炉３に送られる。

ガス改質炉３は、図示しないガス改質バーナを有し、熱分解ガスを低酸素状態で部分燃焼させ、約１０００℃の高温を保ってガス改質を行う。この改質過程で高分子の熱分解ガスが水素や一酸化炭素などの低分子のガスに改質される。このとき、同時にカーボン（煤）が発生する。発生したカーボンはその一部が改質炉３内に滞留すると共に、残りは改質ガスに含まれ後続するガス冷却ボイラ４に送られる。

ガス冷却ボイラ４は、送られてきたカーボンを含んだ改質ガスを約２００℃まで急冷却する。さらに、カーボンを多量に含んだガスは後続のバグフィルター５に運ばれ、木目細かなろ布を介してカーボンが除去される。カーボンが除かれたガスは、ガス洗浄装置６に運ばれ、ここで塩化水素やアンモニウムなどの化学物質が洗い落され、再利用可能な生成ガスが得られる。

生成ガスはブロワ７で誘引するので、熱分解炉２からガス洗浄装置６までの熱分解処理系統２００は、若干の負圧に保たれる。ブロワ７を出た生成ガスは、水封装置８で逆流防止され、ブロワが停止しても外記の空気が逆流しないようにしている。さらに、生成ガスはガス供給装置９によって昇圧され、熱分解炉２の燃料や、図示しないガスエンジンの燃料として利用される。

一方、熱分解炉２の出口で熱分解ガスと分離されたチャーは、図示しない排出機構により外気と遮断された状態で排出され、同じく外気と遮断されたチャー冷却機１０で冷却される。チャー冷却機１０の排出側には、交互に開閉動作するダンパ１１，１２を直列に並べたダブルダンパ１３による排出機構に連結している。このため、チャー冷却機１０で冷却されたチャーは、このダブルダンパ１３による排出機構を通り、シールを形成しながら固体搬送装置１４に送られる。

固体搬送装置１４は密閉構造で、チャー用のサイロ（以下、チャーサイロと呼ぶ）１５まで引き込まれる。チャーサイロ１５は、入り口、出口を除いて密閉構造になっている。また、チャーサイロ１５の天井部にはレベルセンサ１８を設け、内部に貯留されるチャー１７の貯留量を測定できるようにしている。さらに、チャーサイロ１５の底部には切出スクリュー１６が設けられており、チャーサイロ１５内に貯留されたチャーを切り出し、外部に排出できるように構成している。

ここで、前記レベルセンサ１８は、チャーサイロ１５内におけるチャー１７の貯留量を測定しているので、その測定結果により、切出スクリュー１６を運転する際、この切り出しスクリュー１６が常にチャー１７で埋まっている状態を確保しながら運転し、チャー１７を外部に切出すようにしている。すなわち、チャーサイロ１５の出口部分を外部に対してシールした、いわゆるマテリアルシールを構成した状態で、チャー１７を外部に切り出すようにしている。

密封された固体搬送装置１４には、ガス封入装置２０１により、例えば、窒素などの不活性ガス（以下、窒素として説明する）が、外気より若干高い圧力で封入される。ガス封入装置２０１は、窒素タンク１９を有し、この窒素タンク１９は窒素供給ライン２０により固体搬送装置１４と連結している。また、窒素供給ライン２０には分岐配管２１を設け、水封タンク２２内に水２３を入れて水封を形成し、水封レベル以上の圧力で窒素を供給しないように構成している。このため、ガス封入装置２０１は、窒素タンク１９からの窒素を、外気より若干高い圧力で固体搬送装置１４に注入している。

以上のような構成にすることにより、固体搬送装置１４からチャーサイロ１５までに窒素を封入することができ、チャーの発火を防止し、または発火したチャーを消火することができる。

次に、ガス改質炉３内で発生し、内部に滞留したカーボンについて説明する。このカーボンは、図示しない排出機構により外気と遮断された状態でガス改質炉３から排出され、同じく外気と遮断された冷却機２４で冷却される。冷却機２４の排出側は、交互に開閉動作するダンパ２５，２６を直列に並べたダブルダンパ２７に連結している。冷却機２４で冷却されたカーボンは、このダブルダンパ排出機構２７を通り、シールを形成しながら固体搬送装置２８に送られる。

固体搬送装置２８は密閉構造で、カーボン用のサイロ（以下、カーボンサイロと呼ぶ）２９まで引き込まれる。カーボンサイロ２９は、入り口、出口を除いて密閉構造になっている。また、カーボンサイロ２９の天井部にもレベルセンサ３２を設け、内部に貯留されるカーボン３１の貯留量を測定できるようにしている。さらに、カーボンサイロ２９の底部には切出スクリュー３０が設置され、サイロ２９内のカーボン３１を底部より切り出し、外部に排出することができる。

前記レベルセンサ３２は、カーボンサイロ２９内におけるカーボン３１の貯留量を測定しており、その測定結果により、切り出しスクリュー３０が常にカーボン３１で埋まっている状態を確保しながら運転する。すなわち、カーボンサイロ２９の出口部分を外部に対してシールした、いわゆるマテリアルシールを構成した状態で、カーボン３１を外部に排出させている。さらに、固体搬送装置２８には、ガス封入装置２０１から窒素が注入されている。

以上のような構成にすることにより、固体搬送装置２８からカーボンサイロ２９までを窒素で封入することができ、カーボンの発火防止または発火したカーボンを消火することができる。

次に、バグフィルター５によりガスから除去されたカーボンについて説明する。このカーボンは、図示しない排出機構により外気から遮断された状態でバグフィルター５内から排出され、カーボン冷却機３３で冷却される。冷却されたカーボンは、交互に開閉するダンパ３４，３５を直列に並べたダブルダンパ３６を通り、シールを形成しながら固体搬送装置３７に送られる。固体搬送装置３７は密閉構造で、カーボンサイロ３８まで引き込まれている。

カーボンサイロ３８の底部には切出スクリュー３９が設置され、サイロ３８内のカーボン４０を底部より外部に排出することができる。このカーボンサイロ３８は、入り口、出口を除いて密閉構造になっている。また、カーボンサイロ３８の天井部にもレベルセンサ４１を設けており、カーボン４０の貯留量を測定する。このレベルセンサ４１の測定結果により、切出スクリュー３９を、常にカーボン４０で埋まっている状態を確保しながら運転し、カーボン４０を切出すようにしている。さらに、固体搬送装置３７には、ガス封入装置２０１により窒素を注入している。

以上のような構成にすることにより、固体搬送装置３７からカーボンサイロ３８までを窒素で封入することができ、カーボンの発火防止または発火したカーボンを消火することができる。

次に、ガス冷却ボイラ４から排出されたカーボンについて説明する。このカーボンは、ロータリーバルブ４２による排出機構を通り、シールを形成しながら固体搬送装置４３に送られる。固体搬送装置４３は密閉構造で、カーボンサイロ３８まで引き込まれる。カーボンサイロ３８の底部には、前述のように切出スクリュー３９が設置され、天井部に設けられたレベルセンサ４１と共に、切出スクリュー３９が常にカーボン４０で埋まっている状態を確保しながらカーボン４０を切出すことができる。さらに、固体搬送装置４３にはガス封入装置２０１から窒素が注入される。

以上のような構成にすることにより、固体搬送装置４３からカーボンサイロ３８までを窒素で封入することができ、カーボンの発火防止または発火したカーボンを消火することができる。

なお、ロータリバルブ排出機構４２に代えてダブルダンパ排出機構を用いてもよく、反対にダブルダンパ排出機構に代えてロータリバルブ機構を用いてもよい。

また、上記実施の形態では、廃棄物処理システムとして、熱分解処理により生じたガスを改質するシステムを例示したが、廃プラスチックを熱分解して油を回収するシステムにも勿論適用することができる。

このように、熱分解炉２からガス洗浄装置６に到る熱分解処理系統２００で生じるチャーやカーボン灰などの可燃性の固体を排出する際、それらの搬送装置を密封し、その内部に窒素などの不活性ガスを封入したので、チャーやカーボンなどが発火することを防止して、安定した熱分解による廃棄物処理を継続することができる。

本発明による廃棄物処理システムを説明するブロック構成図である。 従来技術の一例を説明するブロック図である。 従来技術の別の例を説明するブロック図である。

符号の説明

１ 投入装置
２ 熱分解炉
３ ガス改質炉
４ ガス冷却ボイラ
５ バグフィルター
６ ガス洗浄装置
１３，２７，３６ ダブルダンパ機構
１４，２８，３７，４３ 搬送装置
１５，２９，３８ サイロ
１６，３０，３９ 切り出しスクリューによる排出機構
４２ ロータリバルブ機構
２００ 熱分解処理系統
２０１ ガス封入装置

Claims (2)

1. 廃棄物を熱分解して熱分解ガスを発生させる熱分解炉、熱分解炉で発生した熱分解ガスを改質するガス改質炉、ガス改質炉で改質された改質ガスを冷却する冷却ボイラを有する熱分解処理系統と、
   前記ガス改質炉に滞留するカーボン及び前記冷却ボイラに滞留するカーボンを、それぞれ系外のサイロに排出するための密閉された搬送装置と、
   この密閉された搬送装置内に不活性ガスを供給する供給ライン及びこの供給ラインから分岐されその先端は水封タンク内の水に開口する分岐配管を有し水封レベル以上の圧力で不活性ガスを供給しないように構成して、外気より高い圧力で搬送装置内に不活性ガスを封入するガス封入装置と、
   を備えたことを特徴とする廃棄物処理システム。
2. サイロは、レベルセンサ及び排出機構を有し、このレベルセンサにより、この排出機構が、搬送装置により搬送されてきた可燃性のカーボンにより埋もれた状態を維持して外部と遮蔽したマテリアルシールを形成した状態であることを検出して、前記排出機構を運転し、前記カーボンを排出させることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物処理システム。

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