JP6588113B2

JP6588113B2 - 可燃物の処理装置および可燃物の処理方法

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Publication number: JP6588113B2
Application number: JP2018019642A
Authority: JP
Inventors: 優毅平松; 鈴木　義昭; 義昭鈴木; 国博石井
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2034-11-05
Also published as: JP2018087685A

Description

本発明は、可燃物の処理装置および可燃物の処理方法に関する。

廃自動車シュレッダー残渣や廃プラスチックといった産業廃棄物の処理方法として、焼却炉で可燃物を焼却した後、燃え残った残渣や不燃物をさらに還元して、金属成分を回収する方法が知られている。焼却炉として、ロータリーキルンなどが用いられている。ロータリーキルン内では、燃焼補助の目的でバーナを用いる場合がある（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−２９７６２３号公報

しかしながら、廃棄物に発熱量の高い可燃物が多く含まれている場合、可燃物の過剰燃焼に起因して炉内温度が過剰に高くなり、耐火物の損耗や低融点金属の溶融固着などのトラブルが発生するおそれがある。

そこで、例えば、廃棄物などの原料を炉内に投入するベルトコンベアの回転速度を下げ、原料投入量を低減し、可燃物量を低減させることによって、炉内温度を抑制することが考えられる。しかしながら、この場合、処理量が低下することになる。

本発明は上記の課題に鑑み、処理量を確保しつつ過剰燃焼を抑制することができる可燃物の処理装置および可燃物の処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る可燃物の処理装置は、可燃物を含む原料を燃焼させるロータリーキルンと、前記ロータリーキルンへの投入口に接続された、前記原料の導入路と、所定量の前記原料を前記導入路に供給する２重ダンパと、前記２重ダンパから前記導入路に供給された前記所定量の原料を前記ロータリーキルン内に押し出すように導入するプッシャーと、前記プッシャーによって押し出される前の前記導入路の前記所定量の原料に対して散水する散水装置と、を備えることを特徴とする。前記ロータリーキルン内の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出結果に応じて前記散水装置による散水量を制御する制御部と、を備えていてもよい。前記プッシャーは、所定周期で前記原料を前記ロータリーキルン内に押し出してもよい。前記原料は、ＡＳＲを２０ｍａｓｓ％以上含んでいてもよい。前記散水装置は、散水によって前記原料中の水分含有量を１〜５ｍａｓｓ％としてもよい。前記２重ダンパは、ベルトコンベアから運ばれてきた前記原料を前記導入路に供給してもよい。

本発明に係る可燃物の処理方法は、可燃物を含む原料を燃焼させるロータリーキルンへの投入口に接続された導入路に、２重ダンパを用いて所定量の前記原料を供給し、前記２重ダンパから前記導入路に供給された前記所定量の原料の含水量を増加させ、含水量が増加した前記所定量の原料をプッシャーによって前記ロータリーキルンに導入することを特徴とする。前記原料に散水することで、前記原料の含水量を増加させてもよい。前記原料に、水分を含む材料を混ぜることによって、前記原料の含水量を増加させてもよい。前記プッシャーによって、所定周期で前記原料を前記ロータリーキルン内に押し出してもよい。前記原料は、ＡＳＲを２０ｍａｓｓ％以上含んでいてもよい。前記原料に散水することで、前記原料の水分含有量を１〜５ｍａｓｓ％としてもよい。前記２重ダンパは、ベルトコンベアから運ばれてきた前記原料を前記導入路に供給してもよい。

本発明によれば、処理量を確保しつつ過剰燃焼を抑制することができる。また、Ｃｕなどの有価金属を含有するスラッジの処理などにも好適であり、また、溶融炉等への原料投入前の乾燥設備としても利用できる。

第１実施形態に係る可燃物の処理装置の模式図である。第２実施形態に係る可燃物の処理装置の模式図である。

以下、本発明を実施するための実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る可燃物の処理装置１００の模式図である。図１に示すように、本実施形態においては、処理装置１００は、原料ホッパー１０、ベルトコンベア２０、２重ダンパ３０、導入路４０、プッシャー５０、ロータリーキルン６０などを備える。

原料ホッパー１０は、産業廃棄物等の、可燃物を含む原料をベルトコンベア２０上に供給する装置である。ベルトコンベア２０は、原料ホッパー１０から供給された原料を２重ダンパ３０に搬送する装置である。２重ダンパ３０は、所定量の原料を導入路４０に供給する。導入路４０は、ロータリーキルン６０の投入口に接続された、原料の導入路である。プッシャー５０は、所定周期で、導入路４０に供給された原料をロータリーキルン６０内に押し出すように導入する。このように、所定周期で所定量ずつ、原料がロータリーキルン６０内に導入される。

ロータリーキルン６０は、横置きの円筒状の燃焼炉である。図１に示すように、導入路４０から、ロータリーキルン６０の一方端の鏡部に原料が導入される。ロータリーキルン６０において、原料が投入される投入口近傍には、キルンバーナが設けられていてもよい。例えば、キルンバーナは、重油や再生燃料などの燃料を燃焼させることによってロータリーキルン６０内に向かって火炎を吹き出す。それにより、原料の燃焼を補助することができる。ロータリーキルン６０は、後段に向かって僅かに下方に傾斜するようにして配置されており、図示しないモータなどによって回転可能となっている。ロータリーキルン６０内の原料は、徐々に後段に移動し、ストーカ炉などの後段装置に排出される。

ロータリーキルン６０においては、回転によって原料が後段に進むにつれて当該燃料を燃焼させることができる。上述のように、キルンバーナなどによって燃焼の補助を行う場合がある一方、原料が発熱量の高い可燃物を含む場合がある。この場合においては、ロータリーキルン６０内の温度が過剰に高くなるおそれがある。

そこで、本実施形態においては、ロータリーキルン６０への投入口に接続された導入路４０に散水装置が設けられている。具体的には、散水装置は、プッシャー５０によって押し出される前の導入路４０内の原料に対して散水する。図１に示すように、途中に流量調整弁８０が設けられた水道管が導入路４０の開口７０に接続されている。このような構成により、流量調整弁８０で流量調整された水が導入路４０内に供給される。それにより、ロータリーキルン６０内に導入される原料の含水量を増加させることができる。その結果、原料の含有水分の潜熱と顕熱とによって、ロータリーキルン６０内の過剰燃焼を抑制することができる。また、ベルトコンベア２０からの原料落下量を抑制しなくても、ロータリーキルン６０の過剰燃焼を抑制することができる。すなわち、原料の処理量を確保しつつ過剰燃焼を抑制することができる。

また、流量調整弁８０で水の供給量を調整することにより、原料の含水量を調整することができる。それにより、ロータリーキルン６０内の温度を調整することができる。

なお、上述した散水装置の代わりに、ロータリーキルン内に水噴霧装置を取り付けることなども考えられる。しかしながら、ロータリーキルン内にガスが流れているため、噴霧した水分がロータリーキルン内を冷却する前にガスに引かれる。その結果、十分な冷却効果が得られない。また、原料が含水していないと、ロータリーキルンへの導入後、比較的早期に着火するおそれがあり、その場合にはロータリーキルン内を移動する長期間にわたって過剰燃焼が生じるおそれがある。この場合には、ロータリーキルン内の水噴霧装置では、ロータリーキルン内の温度を効果的に下げることは困難である。

これに対し、本実施形態においては、ロータリーキルン６０内に導入される前に原料が含水することになる。この場合、ロータリーキルン６０内のガスの影響を抑制することができる。また、ロータリーキルン６０内に導入された直後においては、水の潜熱および顕熱として熱が消費されるため、ロータリーキルン６０内における着火開始点を移動方向後段にシフトさせることができる。この場合、着火した燃料がロータリーキルン６０内に滞留する時間を短くすることができる。その結果、原料の過剰燃焼による温度の過剰の上昇を抑制することができる。

一方で、導入路４０内に供給される前の原料に散水することも考えられる。しかしながら、この場合においては、水分量が多い原料を搬送する必要が生じる。この場合、原料の取り扱いが困難である。これに対して、本実施形態においては、ロータリーキルン６０への投入口に接続された導入路４０の原料に散水するため、原料の扱いが容易である。

なお、散水の代わりに、原料に系内発生排水泥や水分の高い有価物含有泥原料を混ぜ合わせてもよい。それにより、原料選択の幅を広げることができる。

本実施形態においては、対象とする原料は、可燃物を含む産業廃棄物であり、自動車廃棄物残渣（ＡＳＲ）、廃家電スクラップ、廃プラスチック等である。一般廃棄物にも適用は可能であるが、焼却残渣からの有価金属の回収を念頭に置いている。そのため、焼却灰や燃え殻といった焼却残渣は電気炉で溶融処理され、有価金属成分を回収するのに適した成分として排出される。

表１は、自動車廃棄物残渣（ＡＳＲ）の一例を表す。表１の成分分析調査結果は、環境省で開示されている「平成２０年度ＡＳＲの成分分析調査」である。

自動車廃棄物残渣（ＡＳＲ）以外の産業廃棄物の具体例として、汚泥、鉱滓、燃え殻、プリント基板、パット屑，廃触媒、金属屑、廃ショット、研削屑、ダストなどが挙げられる。「汚泥」は脱水汚泥、めっき汚泥、研磨汚泥、下水汚泥などである。脱水汚泥はＣａ，Ｆｅを主成分とする。めっき汚泥はＣｕ，Ｆｅ，Ｓ，Ｃａを主成分とする。燃え殻は焼却残渣等である。プリント基板はＣｕとプラスチックから構成される。鉱滓はＡｌ_２Ｏ_３粉等、パット屑はブレーキパッド等である。廃ショットはショットブラスト用投射粒等の廃材である。ダストは煤塵である。

原料に２０ｍａｓｓ％以上の自動車廃棄物残渣（ＡＳＲ）が含まれていると、過剰燃焼が生じやすくなる。したがって、本実施形態は、２０ｍａｓｓ％以上のＡＳＲが含まれる原料に対してより高い効果を発揮する。ＡＳＲの比率が高いほど、過剰燃焼が生じやすくなる。

なお、ロータリーキルン６０内に投入される原料における水分の比率は、１〜５ｍａｓｓ％であることが好ましく、１．５〜３ｍａｓｓ％であることがより好ましい。原料における水分の比率は、原料の燃焼熱、水分の顕熱・潜熱、ロータリーキルン６０内の目標温度などに応じて算出することができる。ただし、ロータリーキルン６０内の温度に応じて原料中の水分量を調整することで、より容易にロータリーキルン６０内の温度を調整することができる。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る処理装置１００ａの模式図である。処理装置１００ａが図１の処理装置１００と異なる点は、温度センサ９０ａおよびコントローラ９０ｂを備える点である。温度センサ９０ａは、ロータリーキルン６０内の温度を検出し、コントローラ９０ｂに送信する。コントローラ９０ｂは、温度センサ９０ａが検出する温度に応じて流量調整弁８０の流量を制御する。

例えば、コントローラ９０ｂは、ロータリーキルン６０の温度がしきい値を上回った場合に、流量調整弁８０の流量を増加させる制御などを行う。このように、ロータリーキルン６０内の温度に応じて散水量を制御してもよい。なお、温度センサ９０ａの配置箇所は、ロータリーキルン６０内の温度を検出できればよいため、ロータリーキルン６０からの排気ガス通路内であってもよい。

（実施例１）
原料に対して散水を行ってからロータリーキルン６０内に原料を導入した。原料として、プリント基板等の電子部品屑からなる産業廃棄物にＡＳＲを３０ｍａｓｓ％混合したものを用いた。この原料の水分の比率が２ｍａｓｓ％になるよう、散水量を調整した。この結果、散水を行う前のロータリーキルン６０の出口温度（１０４５℃）が９５０℃に低下した。

（実施例２）
Ｆｅを５０ｍａｓｓ％、Ｃｕを３０ｍａｓｓ％、Ｓｉを５ｍａｓｓ％含む原料１２．５ｔに対して系内発生排水泥（水分６０ｗｔ％、２．５ｔ）を混合し、合計の原料量を１５ｔとし、３ｈにわたってロータリーキルン６０内に順次導入した。投入水分量は、２５００ｋｇ（Ｌ）×６０％／３ｈ＝５００Ｌ／ｈに相当する。この結果、系内排水泥を混ぜる前のロータリーキルン６０の出口温度（１０５０℃）が８３０℃に低下した。

（比較例）
実施例２で用いた同じ原料について、ロータリーキルン内で水を１２００Ｌ／ｈも噴霧したが、散水を行う前のロータリーキルン６０の出口温度（１１０６℃）が９９５℃までしか低下しなかった。したがって、多くの水を噴霧しても、高い冷却効果が得られないことがわかった。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０原料ホッパー
２０ベルトコンベア
３０２重ダンパ
４０導入路
５０プッシャー
６０ロータリーキルン
７０開口
８０流量調整弁
１００処理装置

Claims

可燃物を含む原料を燃焼させるロータリーキルンと、
前記ロータリーキルンへの投入口に接続された、前記原料の導入路と、
所定量の前記原料を前記導入路に供給する２重ダンパと、
前記２重ダンパから前記導入路に供給された前記所定量の原料を前記ロータリーキルン内に押し出すように導入するプッシャーと、
前記プッシャーによって押し出される前の前記導入路の前記所定量の原料に対して散水する散水装置と、を備えることを特徴とする可燃物の処理装置。
前記ロータリーキルン内の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出結果に応じて前記散水装置による散水量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の可燃物の処理装置。
前記プッシャーは、所定周期で前記原料を前記ロータリーキルン内に押し出すことを特徴とする請求項１または２に記載の可燃物の処理装置。
前記原料は、ＡＳＲを２０ｍａｓｓ％以上含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の可燃物の処理装置。
前記散水装置は、散水によって前記原料中の水分含有量を１〜５ｍａｓｓ％とすることを特徴とする請求項４記載の可燃物の処理装置。
前記２重ダンパは、ベルトコンベアから運ばれてきた前記原料を前記導入路に供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の可燃物の処理装置。
可燃物を含む原料を燃焼させるロータリーキルンへの投入口に接続された導入路に、２重ダンパを用いて所定量の前記原料を供給し、
前記２重ダンパから前記導入路に供給された前記所定量の原料の含水量を増加させ、
含水量が増加した前記所定量の原料をプッシャーによって前記ロータリーキルンに導入することを特徴とする可燃物の処理方法。
前記原料に散水することで、前記原料の含水量を増加させることを特徴とする請求項７記載の可燃物の処理方法。
前記原料に、水分を含む材料を混ぜることによって、前記原料の含水量を増加させることを特徴とする請求項７または８記載の可燃物の処理方法。
前記プッシャーによって、所定周期で前記原料を前記ロータリーキルン内に押し出すことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の可燃物の処理方法。
前記原料は、ＡＳＲを２０ｍａｓｓ％以上含むことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の可燃物の処理方法。
前記原料に散水することで、前記原料の水分含有量を１〜５ｍａｓｓ％とすることを特徴とする請求項１１記載の可燃物の処理方法。
前記２重ダンパは、ベルトコンベアから運ばれてきた前記原料を前記導入路に供給することを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一項に記載の可燃物の処理方法。