JPH04180997A - 高分子系廃棄物の乾溜ガス化処理方法および乾溜ガス化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、廃タイヤや廃プラスチック、或いは医療廃棄
物等の高分子系廃棄物を処理するための、乾溜ガス化処
理方法および乾溜ガス化処理装置に関するものである。

〈従来の技術〉 廃タイヤや廃プラスチック等の高分子系の石油合成品の
廃棄物は、自然に腐敗、分解することなく、半永久的に
形を保ち続けるため、埋め立て等の処理では、増え続け
るこれら高分子系の廃棄物を処理しきれないのか現状で
ある。また、近時、使い捨ての注射器等の、医療廃棄物
の増加に伴って、二次感染の問題か重大な社会問題とな
りつつある。これら医療廃棄物には、ガラスや、注射針
等の金属も含まれるが、主流を占めるのは、やはりプラ
スチックやゴム等の高分子系の石油合成品である。

上記廃タイヤや廃プラスチック、医療廃棄物等の高分子
系廃棄物は、焼却処理すれば、跡形もなく分解すること
ができ、特に、医療廃棄物の場合には、二次感染の問題
も解消できる。

しかし、高分子系廃棄物は、焼却処理を行うと、激しい
発煙を伴い、窒素酸化物や煤塵等、大気汚染の原因とな
る有害物質を多量に発生するほか、燃焼エネルギーか大
きいため、燃焼温度が著しく上昇して、焼却炉の劣化を
早めるという問題があった。そこで、近時、高分子系廃
棄物を一次燃焼炉で燃焼させ、燃焼によって発生した排
ガスを、二次燃焼炉で完全燃焼させる焼却法か用いられ
ている（例えば、特開平２−２１１２０号公報等参照）
。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、従来の焼却法では、燃焼をコントロールでき
ないので、−次燃焼炉で発生したガスは組成が一定しな
い。このため、二次燃焼炉からの排気ガス中には、どう
しても、前記有害物質か含まれてしまい、大気汚染を防
止するには、補助燃焼装置や触媒、集塵装置等、これら
有害物質を除去するための装置が必要となる。したがっ
て、従来の焼却法においては、２つの燃焼炉を要するこ
とと相俟って、処理設備が複雑かつ巨大化してしまう上
、処理のために膨大なエネルギーを必要とするという問
題がある。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであって、
複雑かつ巨大な設備と多大なエネルギーとを必要とせず
、しかも、大気汚染の原因となる有害物質を発生するお
それがない高分子系廃棄物の乾溜ガス化処理方法と、そ
の実施のための装置とを提供することを目的としている
。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するため、本発明者らは、高分子系廃棄
物の燃焼反応について、種々検討を行い、その結果、特
定構造の乾溜缶を使用し、特定の条件で乾溜を行えば、
十分な自燃性を有し、燃焼させた際に大気汚染の原因と
なる有害物質を発生するおそれのないきれいな、しかも
燃焼エネルギーの大きい可燃性の乾溜ガスを回収しつつ
、高分子系廃棄物の処理を行えることを見出し、本発明
を完成するに至った。

すなわち、本発明の高分子系廃棄物の乾溜ガス化処理方
法は、バッチ式で上部に投入口を有し、下部に着火部を
有する、水冷ジャケット式二重構造の缶胴を備えた竪型
の乾溜缶内に高分子系廃棄物を充填し、当該高分子系廃
棄物の燃焼に必要な空気量の２０％未満の空気を上記乾
溜缶内に供給すると共に、乾溜時の乾溜缶の温度を、高
分子系廃棄物から発生する可燃性の乾溜ガスの着火温度
未満に制限しながら、上記着火部から着火して、乾溜に
より発生した乾溜ガスを乾溜缶の上部から回収しつつ、
高分子系廃棄物を、乾溜缶の下部から徐々に加熱させた
後、乾溜ガスが全て放出された段階で、缶内に十分な空
気を供給して、乾溜残渣を燈火燃焼させることを特徴と
する。

また、本発明の高分子系廃棄物の乾溜ガス化処理装置は
、バッチ式で上部に投入口を有し、下部に着火部を有す
る、水冷ジャケット式二重構造の缶胴を備えた竪型の乾
溜缶と、当該乾溜缶への空気の供給量を、高分子系廃棄
物の燃焼に必要な空気量の２０％未満の空気量に制限し
、乾溜残渣の燐火燃焼時には、当該燐火燃焼に必要な、
十分な空気量に調整する空気供給量調整機能を有する空
気供給手段と、乾溜時の乾溜缶内の温度を、高分子系廃
棄物の下部よりの加熱によって発生する可燃性の乾溜ガ
スの着火温度未満に制限すべく、上記水冷ジャケット式
二重構造の缶胴に冷却水を供給する給水手段と、発生し
た乾溜ガスを乾溜缶の上部から炉外へ回収するガス回収
手段とを備えることを特徴とする。

く作用〉 上記構成からなる、本発明においては、上記特定条件下
、乾溜により発生した可燃性の乾溜ガスを竪型の乾溜缶
の上部から回収しつつ、高分子系廃棄物を、乾溜缶の下
部から徐々に加熱することにより、大気汚染の原因とな
る有害物質を発生するおそれのないきれいな、しかも燃
焼エネルギーの大きい可燃性の乾溜ガスを回収しつつ、
高分子系廃棄物を処理できる。得られた乾溜ガスは、そ
のまま燃焼させることができるほか、無公害のガス燃料
として再利用することもできる。

〈実施例〉 以下に、本発明を、乾溜ガス化処理装置の実施例を示す
図面を参照しつつ説明する。

まず、第１図の実施例について説明する。

図の実施例の乾溜ガス化処理装置は、竪型の乾溜缶１と
、当該乾溜缶１への空気の供給量を調整する機能を備え
た空気供給手段２と、上記乾溜缶１に冷却水を供給する
給水手段３と、発生した乾溜ガスを乾溜缶１の上部から
炉外へ回収するカス回収手段４とを備えている。

乾溜缶１は、第２図（ａＪ（ｂ）に示すように、上部に
高分子系廃棄物の投入口１０ａを有し、底部近傍の側面
に、着火部を兼ねた灰出口１０ｂを有する竪型円筒状の
缶胴１０と、投入口１０ａを閉蓋すべく、上記缶胴１０
の上端部に回動自在に軸支された蓋体１１と、灰出口１
０ｂを閉蓋すべく、上記缶胴１０の下部側面に回動自在
に軸支された蓋体１２とを備えている。

缶胴１０は、内殻１０ｃと、この内殻１０Ｃの外部を覆
う外殻１０ｄとを備え、上記内殻１０ｃと外殻１０ｄと
の隙間Ｓに冷却のための水が充填される水冷ジャケット
式二重構造になっている。

内殻１０ｃは、竪型円筒状の内胴部１０ｅと円錐状の内
底部１０ｆとからなり、内胴部１０ｅの上端部が、前記
投入口１０ａになっている。

一方、外殻１０ｄは、上記内胴部１０ｅと同心状に配置
され、内底部１０ｆの底面に達する長さを有する竪型円
筒状の外胴部１０ｇと、上記内底部１０ｆの下面を覆う
べく、外胴部１０ｇ内に取り付けられた円錐状の外底部
１０ｈとを備えている。また、上記外底部１０ｈの底面
には、隙間Ｓに充填された水を抜くためのバルブＢ１が
設けられている。

そして、上記外胴部１０ｇ、外底部１０ｈおよび内底部
１０ｆを貫通して、前記灰出口１０ｂが形成されている
と共に、外底部１０ｈと内底部１０ｆとを貫通して、缶
胴１内に空気を供給するための複数のノズル１３．１３
・・・が配置されている。

外胴部１０ｇの上端部には、隙間Ｓと繋がれた環状の槌
部１０ｉが設けられており、この槌部１０ｉの一部に、
給水手段３から水を受水して、槌部１０ｉを介して隙間
Ｓに供給する受水槽１０ｊが設けられている。

槌部１０ｉは、蓋体１１を閉じた際に、図にみるように
、当該蓋体１１の周縁部を水中に浸漬させることて、缶
胴１０と蓋体１１とを水封させるためのものである。蓋
体１１と缶胴１０との密閉状態が保たれないと、隙間か
らの通気によって、爆発燃焼の危険性がある。これに対
し、上記のように、缶胴１０と蓋体１１とを水封してお
けば、密閉が万全である上、万一の場合には、蓋体１１
が上に持ち上がって、爆発扉の役目をする。

上記槌部１０ｉの下方には、乾溜により発生した乾溜ガ
スを、炉内からガス回収手段４へ導くための横管１０ｋ
が、内殻１０ｃおよび外殻１０ｄを貫通して突設されて
いる。この横管１０にの先端部は、缶胴１０の側方に並
列に配置された縦管１０ｇに接続されており、この縦管
１（ｌの、横管１０ｋが接続された部分より僅かに下方
に、ガス回収手段４の配管４１が接続されている。上記
縦管１（ｌの下端部には、炉内から回収した乾溜ガス中
に含まれるタール分を回収するバルブＢ２が設けられて
いる。

空気供給手段２は、第１図に示すように、−次送風機２
０と、この−次送風機２ｏがら供給される空気の量を調
整するための風量調整ダンパ２１とを備えている。風量
調整ダンパ２１は、コントロールモータ２１ｇを備えた
電動式のもので、外部からの信号に基づいてコントロー
ルモータ２１ａか作動して、風量が調整される。

給水手段３は、図示しない水源に接続され、先端部が前
記受水槽１０ｊに達する配管３ｏと、この配管３０の先
端部に取り付けられたバルブ３１とを備えている。バル
ブ３１は、受水槽１０ｊ内の水面に浮かぶボールタップ
３１ａによって、当該受水槽１０ｊ内の水位を検知して
開閉されることで、受水槽１０ｊ内の水位を所定範囲内
に保つ働きをする。すなわち、上記バルブ３１は、受水
槽１０ｊ内の水位が所定の高さにあるときは閉じられて
おり、蒸発等によって受水槽１０ｊ内の水位が所定の高
さより低下した際に開がれて、配管３０から水を供給す
る。そして、配管３ｏがら水が供給されて、受水槽１０
ｊ内の水位が所定の高さまで達すると、再度閉じられる
ようになっている。

ガス回収手段４は、図の実施例の場合、回収した乾溜ガ
スを燃焼させて、その熱によって、汚泥の乾燥等を行う
ロータリーキルン（またはボイラ）４０を備えている。

そして回収された乾溜ガスは、前記縦管１０ｇに接続さ
れた配管４１を通して、上ｇ己ロータリーキルン（また
はボイラ）４０のバーナ４０ａに供給され、二次送風機
４２からの空気と混合されて、燃焼される。なお、図に
おいて、符号４０ｂは、乾溜ガスに点火したり、乾溜ガ
スの燃焼を補助したりする補助バーナ、４３は、二次送
風機４２からバーナ４０ａに送風される空気量を調整す
るための風量調整ダンパである。この風量調整ダンパ４
３は、コントロールモータ４３ａを備えた電動式のもの
で、上記コントロールモータ４３ａには、バーナ４０ａ
の温度を測定する温度センサ４０ｃが接続されており、
この温度センサ４０ｃによる温度の測定結果に基づいて
コントロールモータ４３ａが駆動して、風量が調整され
る。

ロータリーキルン（またはボイラ）４０には、当該ロー
タリーキルン（またはボイラ）４０内の温度を測定する
温度センサ４０ｄが設けられており、この温度センサ４
０ｄによる温度の測定結果は、前記空気供給手段２の風
量調整ダンパ２１のコントロールモータ２１ａに人力さ
れるようになっている。また、上記コントロールモータ
２１ａには、図示しない制御部から、予めプログラムさ
れた運転手順に基づく制御信号も人力されるようになっ
ている。配管４１には、管内の乾溜ガスの温度を測定す
るための温度センサ４１ａが設けられている。

上記各部からなる、この実施例の乾溜ガス化処理装置に
おいては、まず、乾溜缶１の受水槽１゜ｊに給水手段３
から水を供給して、缶胴１ｏの隙間Ｓに水を充填する。

次に、蓋体１１を開けて、図中白矢印で示すように、投
入口１０ａから高分子系廃棄物を投入し、乾溜缶１内を
上記高分子系廃棄物で充填する。この充填に際し、例え
ば高分子系廃棄物が廃タイヤである場合には、最下段の
廃タイヤを、缶胴１０の内底部１０ｆに沿わせて配列す
る等、高分子系廃棄物の乾溜が予定通り行われるように
、充填方法を種々工夫することが望ましい。

次に、空気供給手段２の一次送風機２０を運転すると共
に、この−次送風機２０から乾溜缶１内に供給される空
気の量を、高分子系廃棄物の燃焼に必要な空気量の２０
％未満の空気量に制限すべく、前記制御部からの制御信
号に基づいて、コントロールモータ２１ａを作動させて
、風量調整ダンパ２１を調整する。乾溜缶１内に供給さ
れる空気の量が、高分子系廃棄物の燃焼に必要な空気量
の２０％未満の空気量に制限されるのは、これ以上の空
気を供給すると、高分子系廃棄物が燃焼状態に移行して
激しく発煙するからである。

次に、灰出口１０ｂから高分子系廃棄物に着火し、着火
を確認した後、蓋体１２を密閉する。そうすると、缶胴
１０の、内底部１０ｆの底面に燃焼帯が形成される。

この燃焼帯においては、空気量が前記のように制限され
ていると共に、乾溜缶１が水によって冷却されて、発生
する乾溜ガスの着火温度未満に制限されているため、燃
焼反応は進行せず、一般式Ｃ，Ｈ，（式中ｍは、２以上
の正の′数を示す）で表される炭化水素化合物や一酸化
炭素等の可燃性物質と少しの遊離炭素分とを含む高温の
ガスが発生する。上記ガスには、上記可燃性物質のほか
に、例えば、ＣＯ２、Ｃｏ、Ｈ２０，ＣＨ３ＣＥＣＨ，
Ｈ２，Ｈ２ＣＯ等の安定分子や、ＣＨＯ，ＣＨ，ＣＨ３
，ＣＨ２，Ｃ２Ｈ，Ｃ２，Ｃ５，Ｈ。

０、ＣＨ，ＨＯ２等のラジカル、Ｈ３Ｃ）”、ＣＨＯ”
、ＣＨ３”、ＮＯ“、ＣＯ“、ＯＨ′″、Ｈ２Ｏ”、Ｃ
２０２Ｈ”、Ｃ３Ｈ５”、Ｈ２Ｏ２”。

Ｈ７０３＋等のイオンなど、燃焼反応の中間生成体であ
る還元性物質が含まれている。

なお、乾溜缶１は、上記各種化合物の着火温度を考慮す
れば、水によって５００℃未満に冷却されていることが
望ましい。

燃焼帯で加熱された高分子系廃棄物は、上記ガスを放出
しながら体積が徐々に減少し、それに伴って、上に積層
された高分子系廃棄物か、缶胴１０の内底部１０ｆの斜
面に沿って徐々に下降して燃焼帯に供給される。このた
め、乾溜缶１内の高分子系廃棄物か全て燃焼帯に供給さ
れるまで、燃焼帯における加熱乾溜反応と、それに伴う
乾溜ガスの発生が持続される。乾溜ガス発生の持続時間
は、炉内への高分子系廃棄物の充填量によっても異なる
が、通常、８〜１０時間程度続き、その間、上記ガスが
、連続して発生する。

乾溜により発生したガスは、上記のように、乾溜缶１が
水によって冷却されて、発生する乾溜ガスの着火温度未
満に制限されているため、着火することなく炉内を上昇
し、燃焼帯の上の高分子系廃棄物を熱分解して、さらに
可燃性物質等を発生させながら、缶胴１０の水と高分子
系廃棄物とによって徐々に熱を奪われ、着火温度以下を
保持した状態で、ガス回収手段４によって乾溜缶１外へ
回収され、このガス回収手段４のロータリーキルン（ま
たはボイラ）４０て燃焼される。上記ガスは、約９００
０　ｋｃａｌ　／ｍ３以上の高い熱量を保有しており、
十分な自燃性を有する１、燃焼させた際に大気汚染の原
因となる有害物質を発生するおそれのない、無公害のき
れいな乾溜ガスである。

このため、上記ロータリーキルン（またはボイラ）４０
でそのまま燃焼させることができる。

乾溜缶１内の高分子系廃棄物が全て乾溜され、乾溜ガス
が発生しなくなった段階で、炉内に十分な空気を供給す
べく、前記制御部からの制御信号に基づいて、コントロ
ールモータ２１ａを作動させて、風量調整ダンパ２１を
調整する。そうすると、乾溜ガスを全て放出した後の残
渣が煥火燃焼して、完全に燃焼した無害な燃焼灰となり
、ガラス、金属等の不燃物と共に、缶胴１０の内底部１
０ｆの底に残る。上記燐火燃焼は、通常、１時間程度で
終息する。

この後、灰出口１０ｂを開け、上記燃焼灰や不燃物を取
り出せば、処理が完了する。

次に、第３図に示す実施例について説明する。

この実施例では、ガス回収手段４が、回収した乾溜ガス
を、そのまま燃焼させて大気中に放散するフレアバーナ
４４を備えている点か、先のものと相違している。その
他の部分については、先の実施例とほぼ同一であるので
、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

フレアバーナ４４は、乾溜ガスを空気と混合して燃焼さ
せるバーナ本体４４ａと、煙突４４ｂと、点火バーナ４
４ｃとを備えている。また、上記／く−す本体４４ａに
は、当該バーナ本体４４ａに空気を供給するための二次
送風機４５が、送風量を調整する風量調整ダンパ４６を
介して接続されている。また、点火バーナ４４Ｃには、
燃料としてのプロパンガスを供給するガスボンベ４７と
、上記二次送風機４５とが、各種ダンパ４８ａ〜４８ｋ
を介して接続されている。

なお、図において、符号１４は、乾溜缶１内の圧力を測
定するための圧力計、２２は、空気供給手段２によって
供給される空気の圧力を測定するための圧力計、３２は
、受水槽１０ｊの水位を電気的に測定するためのリミッ
トスイッチ、３３は、受水槽１０ｊ内の水を排水するた
めの排水路、Ｔは、高分子系廃棄物としての廃タイヤを
示している。

上記各部からなる、この実施例の乾溜ガス化処理装置に
おいては、乾溜缶１て発生したガスが、前記のように、
十分な自燃性を有する上、燃焼させた際に大気汚染の原
因となる有害物質を発生するおそれのない、無公害のき
れいな乾溜ガスであるため、図にみるように、補助燃焼
装置や触媒、集塵装置等を必要とせず、装置全体か極め
てシンプルなものとなる。

なお、本発明は、上記実施例には限定されない。

例えば、本発明の乾溜ガス化処理装置においては、空気
供給手段２や給水手段３として、実施例のものと同様の
働きをする、従来公知の他の手段を採用することもてき
る。

ガス回収手段４における乾溜ガスの用途としては、例え
ば、砕石場における砕石工程で発生する、土や泥の交じ
ったズリを加熱して、いわゆる汗かき現象によって細砂
と砕石とを分離して取り出す装置や、同じく砕石場で発
生する汚泥を加熱乾燥して無公害化する装置等、多量の
エネルギーを必要とする装置の燃料等かあげられる。

その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更を
施すことかできる。

実験例 第１図に示す乾溜カス化処理装置（乾溜缶１の容量３５
ｒｎ３）に、４０００ｋｇの廃タイヤを充填して乾溜を
行い、発生した乾溜カスをロータリーキルン４０て燃焼
させて、その排ガスを分析した。

結果を表１に示す。

なお、廃タイヤを処理する際の、地域自治体の設定した
排ガスの規制値は、以下の通りである。

ダスト濃度：０．５０ｇ／ｍ３Ｎ以下 硫黄酸化物量：　５．１２ｍ’　Ｎ／ｈ以下（Ｋ−８，
０） 窒素酸化物濃度：Ｏｐｐｍ 塩化水素濃度ニア０Ｃ１＋ｇ／ｍ３Ｎ以下表１ 表１の結果より、ダスト濃度、硫黄酸化物量、塩化水素
濃度の各項目で、規制値をクリアし、窒素酸化物濃度に
ついても、極めて低濃度にてきることか判明した。また
、排ガス組成のデータから、排ガス中には、−酸化炭素
等の有害物質か含まれていないことも判明した。

〈発明の効果〉 本発明は、以上のように構成されており、特定条件下、
乾溜により発生した乾溜ガスを竪型の乾溜缶の上部から
回収しつつ、高分子系廃棄物を、乾溜缶の下部から徐々
に加熱させることにより、大気汚染の原因となる有害物
質を発生するおそれのないきれいな乾溜ガスを回収しつ
つ、高分子系廃棄物を処理できる。得られた乾溜ガスは
、燃焼エネルギーが大きいので、そのまま燃焼させるこ
とができるほか、無公害のガス燃料として再利用するこ
ともてきる。したがって、本発明によれば複雑且つ巨大
な設備と多大なエネルギーとを必要とせずに、高分子系
廃棄物を処理することが可能となる。しかも、従来厄介
者扱いされていた廃棄物から、石油やガス燃料に吾して
遜色のない高エネルギーの乾溜ガスを回収でき、限られ
た地球資源の有効再利用に貢献し得るという利点もある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高分子系廃棄物の乾溜ガス化処理装置
の一実施例を示す概略図、第２図（ａｌは上記実施例の
乾溜ガス化処理装置に使用される乾溜缶の外観を示す正
面図、第２図曲は上記乾溜缶の断面図、第３図は乾溜ガ
ス化処理装置の他の実施例を示す概略図である。 １・・・乾溜缶、　　１０・・・缶胴、２・・・空気供
給手段、３・・・給水手段、４・・・ガス回収手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バッチ式で上部に投入口を有し、下部に着火部を有
   する、水冷ジャケット式二重構造の缶胴を備えた竪型の
   乾溜缶内に高分子系廃棄物を充填し、当該高分子系廃棄
   物の燃焼に必要な空気量の２０％未満の空気を上記乾溜
   缶内に供給すると共に、乾溜時の乾溜缶の温度を、高分
   子系廃棄物から発生する可燃性の乾溜ガスの着火温度未
   満に制限しながら、上記着火部から着火して、乾溜によ
   り発生した乾溜ガスを乾溜缶の上部から回収しつつ、高
   分子系廃棄物を、乾溜缶の下部から徐々に加熱させた後
   、乾溜ガスが全て放出された段階で、缶内に十分な空気
   を供給して、乾溜残渣を煥火燃焼させることを特徴とす
   る高分子系廃棄物の乾溜ガス化処理方法。 ２、バッチ式で上部に投入口を有し、下部に着火部を有
   する、水冷ジャケット式二重構造の缶胴を備えた竪型の
   乾溜缶と、当該乾溜缶への空気の供給量を、高分子系廃
   棄物の燃焼に必要な空気量の２０％未満の空気量に制限
   し、乾溜残渣の煥火燃焼時には、当該煥火燃焼に必要な
   、十分な空気量に調整する空気供給量調整機能を有する
   空気供給手段と、乾溜時の乾溜缶内の温度を、高分子系
   廃棄物の下部よりの加熱によって発生する可燃性の乾溜
   ガスの着火温度未満に制限すべく、上記水冷ジャケット
   式二重構造の缶胴に冷却水を供給する給水手段と、発生
   した乾溜ガスを乾溜缶の上部から炉外へ回収するガス回
   収手段とを備えることを特徴とする高分子系廃棄物の乾
   溜ガス化処理装置。