JP5761738B2 - 有機塩素含有廃棄物処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機塩素含有廃棄物の有機塩素を分解したり、有機塩素含有廃棄物から塩素を除去するために用いられる有機塩素含有廃棄物処理装置に関する。

近年、廃プラスチック等の有機塩素含有廃棄物の有機塩素を分解したり、有機塩素含有廃棄物から塩素を除去し、塩素や塩素化合物の含有率の低い廃棄物を燃料として利用する技術が種々開発されている。

従来、外部加熱による熱伝導だけで有機塩素含有廃棄物の有機塩素の分解や塩素除去を行う場合には、原料（有機塩素含有廃棄物）の温度を３００℃以上とする必要があったが、過熱蒸気による直接加熱法の導入によって、２００〜２５０℃程度の比較的低温で有機塩素分解・塩素除去を行うことが可能になった。これにより、産業上で有効利用され難い低温廃熱の利用が可能となっている。

しかし、過熱蒸気を用いて有機塩素含有廃棄物の有機塩素分解・塩素除去を行う場合には、過熱蒸気で有効に使われるエンタルピーは極一部に過ぎず、たとえ排蒸気温度を１００℃程度と低くしても、蒸気潜熱を含むエンタルピーの大部分は排蒸気として持ち去られるため、極力少ない過熱蒸気で、被加熱物を目標温度に速やかに、かつ、均一に昇温させる必要がある。ここで、蒸気を加熱炉の内部で凝縮させ、蒸気潜熱を回収することも考えられるが、凝縮水の排出方法や凝縮部を含む接液部の塩素による腐食を考慮すると困難を極める。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、より少ない蒸気量で目標温度まで有機塩素含有廃棄物を昇温させることができ、有機塩素含有廃棄物の有機塩素分解・塩素除去を効率よく行うことのできる有機塩素含有廃棄物処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、有機塩素含有廃棄物処理装置であって、回転可能な内筒と、該内筒を囲繞する外熱炉と、前記内筒の中腹に設けられ、該内筒の内部と前記外熱炉の内部とを連通させる排気ダクトと、前記内筒の一端から該内筒の内部に延設され、過熱蒸気を該内筒に供給する蒸気管と、該蒸気管から過熱蒸気を吐出する蒸気吐出口とを備え、前記内筒の他端から有機塩素含有廃棄物が該内筒の内部へ供給され、該内筒に供給された有機塩素含有廃棄物が、前記外熱炉からの熱と、前記蒸気吐出口から吐出された過熱蒸気とで加熱され、前記内筒の一端から有機塩素が分解された廃棄物が該内筒の外部へ排出され、前記蒸気吐出口は、前記内筒の前記外熱炉で囲繞される全体の領域のうち、有機塩素含有廃棄物の流れの下流側３分の２の領域に配置され、該蒸気吐出口から下向きに過熱蒸気が吐出されることを特徴とする。

そして、本発明によれば、外熱炉からの熱と、蒸気吐出口から吐出された過熱蒸気とで回転する内筒の内部に供給された有機塩素含有廃棄物を加熱するため、少ない蒸気で有機塩素含有廃棄物を目標温度まで昇温させることができ、有機塩素分解・塩素除去を効率よく行うことができる。また、外熱炉からの熱によって昇温した有機塩素含有廃棄物に直接過熱蒸気を接触させることができるため、より効率よく有機塩素の分解、塩素の除去を行うことができる。

また、上記有機塩素含有廃棄物処理装置において、前記蒸気吐出口から吐出される過熱蒸気の吐出速度を、内筒の直径を代表長さとしてフルード数が７以上となるように設定することができる。これにより、さらに効率よく有機塩素分解・塩素除去を行うことができる。

上記有機塩素含有廃棄物処理装置において、前記蒸気管が貫通可能な筒状部を備え、該筒状部を支点として前記蒸気管を前記内筒の中心軸上に支持することができ、前記筒状部を前記排気ダクトによって支持することができる。

以上のように、本発明によれば、有機塩素含有廃棄物の有機塩素分解・塩素除去を効率よく行うことのできる有機塩素含有廃棄物処理装置を提供することができる。

本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の一実施の形態を示す概略図である。 本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置のシミュレーションの計算条件を説明するための概略図である。 本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の比較例のシミュレーション結果を示す図である。 本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の実施例１のシミュレーション結果を示す図である。 本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の実施例２のシミュレーション結果を示す図である。 本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の実施例３のシミュレーション結果を示す図である。 本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の実施例４のシミュレーション結果を示す図である。 本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の実施例５のシミュレーション結果を示す図である。 本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の比較例及び実施例１〜５のシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の実施例６のシミュレーション結果を示す図である。 本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の実施例２及び６のシミュレーション結果を示すグラフである。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明にかかる有機塩素含有廃棄物処理装置の一実施の形態を示し、この処理装置１は、一方向に回転可能な内筒２と、内筒２を囲繞する外熱炉３と、内筒２の中腹に設けられ、内筒２の内部と外熱炉３の内部とを連通させる排気ダクト４と、内筒２の内部に延設され、過熱蒸気を内筒２に供給する蒸気管５等を備える。

内筒２は、内部に供給された廃プラスチック等の有機塩素含有廃棄物（以下、適宜「廃棄物」という）Ｗを加熱するために設けられ、円筒状の本体２ａに、廃棄物Ｗを内筒２の内部に供給する供給部２ｂと、処理された廃棄物Ｗ’を排出する排出部２ｃとを備える。

外熱炉３は、内筒２の内部を外側から加熱するために設けられ、内筒２の両端部の領域を除く中央部を囲繞するように配置される。外熱炉３の熱源には、熱ガス、電気等が用いられる。

排気ダクト４は、内筒２の排ガスＧを外熱炉３に導くために設けられる。この排気ダクト４は、後述する蒸気管５を保持する筒状部５ａの支持部も兼ねている。

蒸気管５は、内筒２の内部に供給された廃棄物Ｗを加熱する過熱蒸気Ｓを過熱蒸気発生装置（不図示）から内筒２の内部に導くために設けられる。蒸気管５は、この蒸気管５が貫通する筒状部５ａを支点として内筒２の中心軸上に支持され、筒状部５ａは、上記排気ダクト４によって支持される。蒸気管５には、過熱蒸気Ｓを下方のＷに向けて吐出する吐出口５ｂが穿設される。

次に、上記構成を有する処理装置１の動作について説明する。

外熱炉３を２５０〜３００℃に加熱した状態で、内筒２の供給部２ｂに供給装置（不図示）を介して廃棄物Ｗを供給すると、廃棄物Ｗは、外熱炉３の熱により加熱されながら内筒２の内部を左方に向かって移動する。これにより、外熱炉３からの熱が廃棄物Ｗに伝導され、内筒２内で廃棄物Ｗを高温状態にすることができ、廃棄物Ｗに含まれる有機塩素の分解が進行する。

次に、排出部２ｃ側から内部に延設された蒸気管５を介して内筒２の内部に蒸気管５の吐出口５ｂから３００〜３５０℃の過熱蒸気Ｓを下方の廃棄物Ｗに向けて吐出する。廃棄物Ｗは、吐出口５ｂの直下に達すると、蒸気管５の吐出口５ｂから吐出された過熱蒸気Ｓが直接廃棄物Ｗに接触して未分解の有機塩素が分解され、ほとんど完全に有機塩素が分解された廃棄物Ｗ’が排出部２ｃから排出される。

上述のように、未分解の有機塩素を含む廃棄物Ｗは、吐出口５ｂから供給された過熱蒸気Ｓに直接接触するため、効率よく有機塩素を分解することができる。また、有機塩素を分解した後の廃棄物Ｗ’を水洗して脱塩することができる。さらに、酸素を含まない過熱蒸気Ｓを用いるため、内筒２等の爆発の虞もない。内筒２から外熱炉３を経て外部に排出された排ガスＧは、ブロワ（不図示）を介してバグフィルタ（不図示）等を経て適切に処理される。

尚、上記実施の形態では、排気ダクト４及び蒸気管５の吐出口５ｂを各々１つ設けたが、これらは複数配置してもよい。

次に、上記構成を有する処理装置１のシミュレーション例について、図２乃至図１１を参照しながら説明する。

図２は、シミュレーションの計算条件を示す。図１に示した処理装置１を用い、内筒２の内径をＤとした場合に、内筒２の全長Ｌを略々１０とし、両端部を除くＬ／Ｄ＝６の領域を外熱炉３で５２５Ｋ（約２５０℃）に加熱する。廃棄物（被加熱物）Ｗの温度を３０℃、かさ密度を０．３ｔ／ｍ³、蒸気管５に導入される過熱蒸気Ｓの温度を５７５Ｋ（約３００℃）とし、内筒２内における廃棄物Ｗの充填率を９％、内筒２の直径Ｄを代表長さとしたフルード数Ｆｒ（式１参照、同式において、ｖは蒸気吐出口５ｂから吐出される過熱蒸気Ｓの吐出速度、ｇは重力加速度を示す）を１１とした。

上記条件の下で、図３〜図８に示すように、過熱蒸気Ｓの導入位置を変化させて内筒２内の被加熱物Ｗの温度をシミュレートした。各図の内筒２の内部の色が内筒２内の温度分布を示している。図３は、比較例であって内筒２の排出部２ｃ側の端部から過熱蒸気Ｓを導入した場合、図４〜図８は、実施例１〜５を示し、各々丸数字で示した場所に位置する蒸気管５の１箇所の吐出口５ｂから下方に過熱蒸気Ｓを吐出した場合を示す。各例における過熱蒸気Ｓの導入（吐出）位置を表１にまとめた。

図９は、上記比較例と実施例１〜５における原料入口からのＬ／Ｄと、廃棄物Ｗの温度との関係を示すグラフである。これらのグラフから明らかなように、比較例では、比較的低温の内筒２へ高温の過熱蒸気Ｓを導入すると、密度差によって過熱蒸気Ｓは内筒２内の上部へ昇り、廃棄物Ｗと過熱蒸気Ｓの直接接触が生じ難くなるものと推定され、廃棄物Ｗの温度が比較的上昇せず、有機塩素分解が進行し難い。

一方、各実施例では、比較例に比べて廃棄物Ｗの温度が高く推移し、特に実施例２及び３では、廃棄物Ｗの温度が４７０〜５００Ｋに上昇し、有機塩素分解が効率よく行われ得ることが判る。

以上より、蒸気管５の蒸気吐出口５ｂは、内筒２が外熱炉３で囲繞される全体の領域のうち、廃棄物Ｗの流れの下流側３分の２の領域に配置し、下向きに過熱蒸気Ｓを吐出することが好ましく、予熱帯や冷却帯に相当する部分への過熱蒸気Ｓの導入（実施例５及び実施例１に相当）は、廃棄物Ｗを目標温度に到達させることに大きく寄与することはなく、廃棄物Ｗの予熱は、外熱炉３によることが望ましいことが判る。

次に、上記フルード数Ｆｒを変化させた場合のシミュレーション結果について説明する。

図１０は、上記実施例２と同じ過熱蒸気Ｓの吐出位置において、フルード数Ｆｒを６．５とした場合のシミュレーション結果を示す。尚、実施例２ではフルード数Ｆｒは１１であった。

図１１は、上記実施例２と６における原料入口からのＬ／Ｄと、廃棄物Ｗの温度との関係を示すグラフである。同図より明らかなように、実施例６では、廃棄物Ｗの温度が４７０〜５００Ｋの領域に達することがなく、過熱蒸気Ｓの吐出速度は、フルード数Ｆｒが７以上となるように設定することが好ましいことが判る。

１ 有機塩素含有廃棄物処理装置
２ 内筒
２ａ 本体
２ｂ 供給部
２ｃ 排出部
３ 外熱炉
４ 排気ダクト
５ 蒸気管
５ａ 筒状部
５ｂ 吐出口

Claims (4)

1. 回転可能な内筒と、
   該内筒を囲繞する外熱炉と、
   前記内筒の中腹に設けられ、該内筒の内部と前記外熱炉の内部とを連通させる排気ダクトと、
   前記内筒の一端から該内筒の内部に延設され、過熱蒸気を該内筒に供給する蒸気管と、
   該蒸気管から過熱蒸気を吐出する蒸気吐出口とを備え、
   前記内筒の他端から有機塩素含有廃棄物が該内筒の内部へ供給され、該内筒に供給された有機塩素含有廃棄物が、前記外熱炉からの熱と、前記蒸気吐出口から吐出された過熱蒸気とで加熱され、前記内筒の一端から有機塩素が分解された廃棄物が該内筒の外部へ排出され、
   前記蒸気吐出口は、前記内筒の前記外熱炉で囲繞される全体の領域のうち、有機塩素含有廃棄物の流れの下流側３分の２の領域に配置され、該蒸気吐出口から下向きに過熱蒸気が吐出されることを特徴とする有機塩素含有廃棄物処理装置。
2. 前記蒸気吐出口から吐出される過熱蒸気の吐出速度は、内筒の直径を代表長さとしてフルード数が７以上となるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の有機塩素含有廃棄物処理装置。
3. 前記蒸気管が貫通可能な筒状部を備え、該筒状部を支点として前記蒸気管を前記内筒の中心軸上に支持することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機塩素含有廃棄物処理装置。
4. 前記筒状部を前記排気ダクトによって支持することを特徴とする請求項３に記載の有機塩素含有廃棄物処理装置。