JPH11257624A - 廃棄物熱分解処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金属除去装置を小型化でき、少量の熱分解残留
物から金属を効率良く除去できる。また、ガレキを溶融
装置でスラグ化するので、ガレキを埋立てするのに要す
る費用が不要になると共に、埋立て処分場の使用期間を
延ばすことができる。 【解決手段】熱分解装置１から排出される熱分解残留物
ｂを粉砕装置４で粉砕する。粉砕された熱分解残留物ｅ
を分別装置５で分別する。分別された粒径１mmよりも大
きな熱分解残留物ｇ（チャー，ガレキ及び金属を含有）
から、金属除去装置６によって金属を除去する。金属除
去装置６から熱分解残留物ｉ（チャー及びガレキを含
有）を粉砕装置４に導き、粒径の大きなチャー及びガレ
キを再度粉砕する。分別装置５を通過した粒径１mm以下
のチャー及びガレキは、溶融装置８に供給される。チャ
ーは溶融装置８で燃焼され、灰及びガレキはスラグ化さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物熱分解処理
装置に係り、特に廃棄物を熱分解して熱分解ガスと熱分
解残留物とを生成し、熱分解残留物を燃焼させスラグ化
する廃棄物熱分解処理装置に適用するのに好適な廃棄物
熱分解処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般ゴミなどの廃棄物を熱分解した上で
廃棄物を処理する廃棄物熱分解処理装置が提案されてい
る。可燃物（紙，有機物質）を酸素遮断下で加熱する
と、可燃物の一部は可燃性の熱分解ガスとなり、残りは
可燃性の熱分解残留物となる。一般ゴミなどの廃棄物に
対して、例えば５００℃の温度で熱分解を行った場合、
次の様に分離される。平均的な一般ゴミなどの廃棄物の
成分は、重量比で水分が約４０％、可燃性分が約４５
％、石，ガラス等の非金属性不燃成分が約７％、鉄，ア
ルミなどの金属性不燃成分が約３％となっている。この
一般ゴミが熱分解されると、一般ゴミ中の水分と可燃性
分の一部（可燃性分の約５５％）とが熱分解ガスにな
る。可燃成分の残りは熱分解残留物となる。

【０００３】生成された熱分解ガスは、水分が全体体積
の約８０％を占め、約８％が不燃性の二酸化炭素、残り
は一酸化炭素，水素，メタン等の炭化水素である。ま
た、熱分解残留物は、主として次の３つの成分を含んで
いる。第一の成分は、一般ゴミに含まれる可燃物（厨
芥，紙，木，繊維，ビニール，プラスチック等）が熱分
解されて生じる可燃性分（以下、チャーという）であ
る。これは、熱分解残留物の重量比で約７０％、体積比
で約９５％を占める。第二の成分は、石，ガラス等の非
金属性成分（以下、ガレキという）である。これは、熱
分解残留物の重量比で約２０％、体積比で約３％であ
る。第三の成分は、鉄，アルミ等の金属性成分（以下、
金属という）である。これは、熱分解残留物の重量比で
約１０％、体積比で約２％である。

【０００４】熱分解により廃棄物自身が持つ熱量を使っ
て廃棄物中に含まれる灰分をスラグ化する廃棄物熱分解
処理装置は、特開昭55−51475 号公報に記載されてい
る。この廃棄物熱分解処理装置は、一般ゴミ等の廃棄物
を熱分解装置で熱分解して熱分解ガスと熱分解残留物と
を生成し、熱分解残留物を溶融装置に供給して熱分解残
留物の灰分（不燃性分）をスラグ化する。廃棄物に含ま
れる有害な重金属はスラグ内部に閉じ込められて溶出し
ないので、このスラグは道路の路板材等として再利用が
可能である。この廃棄物熱分解処理装置は、熱分解残留
物を燃焼させることによって灰分（不燃性分）のスラグ
化が図れるので、焼却炉で発生した焼却灰をスラグ化す
る場合に用いられる電気または灯油等の燃料を必要とし
ない。

【０００５】しかしながら、上記の廃棄物熱分解処理装
置は、生成された熱分解残留物をそのまま溶融装置に投
入する構成である。このため、廃棄物中に含まれる金属
もスラグ化されることになり、廃棄物からの有価物の回
収といった点では有効な手段とは言い難い。

【０００６】廃棄物から再利用できる金属を熱分解残留
物の溶融前に回収する廃棄物熱分解処理装置が、特公平
6−56253号公報に記載されている。この廃棄物熱分解処
理装置は、熱分解残留物中に含まれる金属及びガレキが
比較的粒径が大きいことから、熱分解残留物を篩により
分級して金属及びガレキの不燃性分を分離し、篩を通過
した成分（主としてチャー）を粉砕した上で溶融装置に
供給している。チャーは、可燃成分である。本装置によ
れば、廃棄物中に含まれる金属の回収が可能となる。し
かしながら、金属の他にガレキも一緒に分離されること
となり、再利用価値の低いガレキは、結局そのまま埋立
てられるか、仮に再利用するとしても二次的な処理が必
要となり、必ずしも効率の良い方法とは言い難い。

【０００７】熱分解残留物の中から再利用価値の高い金
属だけを取り除く廃棄物熱分解処理装置としては、以下
の３つが知られている。

【０００８】第一は、日立評論Vol.６１ Ｎo.２（１９
７９年２月発行）の４５頁に記載された「外熱式都市ご
み熱分解システム」である。このシステムは、チャーの
比重が水よりも小さいことを利用している。すなわち、
熱分解装置から排出された熱分解残留物を水槽に投入し
て比重による分級を行い、水槽の底に沈んだ金属，ガレ
キの中から磁選装置等によって金属を回収し、チャー及
びガレキを溶融装置に投入しスラグ化している。

【０００９】第二は、特開平9−79548号公報に記載され
た廃棄物熱分解処理装置である。この廃棄物熱分解処理
装置は、熱分解装置から排出された熱分解残留物から磁
選装置によって金属を取り除き、残りの熱分解残留物で
あるチャー及びガレキを粉砕装置によって粉砕した後、
溶融装置に供給している。

【００１０】第三は、特開平9−273723 号公報に記載さ
れた廃棄物熱分解処理装置である。この廃棄物熱分解処
理装置は、熱分解装置から排出された熱分解残留物をチ
ャー，ガレキ及び金属のそれぞれに分離し、チャー及び
ガレキを各々専用の粉砕装置で粉砕した後に溶融装置に
供給し、金属が回収される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】第一，第二及び第三の
各廃棄物熱分解処理装置は、いずれも熱分解残留物の中
から有価物である金属だけを回収でき、再利用価値の低
いガレキはチャーと共に燃焼させられスラグ化されるこ
とから、ガレキも容易に再利用できる。従って、ガレキ
を処分場に埋め立てる必要はなくなる。

【００１２】しかしながら、第一の廃棄物熱分解処理装
置は、チャー及びガレキを溶融装置でスラグ化するため
には、高温燃焼の阻害要因となる水分を除去することが
必要であり、チャー及びガレキから水分を除去する脱水
装置が必須となる。このため、第一の廃棄物熱分解処理
装置は設備が複雑になる。

【００１３】第二の廃棄物熱分解処理装置は、乾式の処
理を行うため脱水装置は必要ないが、熱分解装置から排
出される金属及びガレキにはチャーが付着している。こ
の状態で、熱分解装置から排出される熱分解残留物(チ
ャー，金属及びガレキを含む)から磁選装置によって金
属の回収を行っても、チャーが付着した金属を回収する
ことになる。このため、実際に金属を再利用する際に
は、金属に付着したチャーを取り除くための二次的な作
業が必要となる。更に、熱分解残留物に含まれる金属
は、前述した如く体積比で熱分解残留物の約２％程であ
る。熱分解装置から排出された熱分解残留物をそのまま
磁選装置等にかけることは、回収される金属の量に対し
て非常に大型の磁選装置を使用しなければならず、又、
大量の熱分解残留物から磁選等を行うためその効率自体
も低下する。

【００１４】第三の廃棄物熱分解処理装置は、第二の廃
棄物熱分解処理装置と同様に乾式の処理を適用してい
る。このため、脱水装置は必要ないが、熱分解装置から
排出される金属及びガレキに付着していないチャーも小
さな塊となっており、この状態で篩装置等によって分級
を行っても、チャー，金属及びガレキの効率の良い分別
は望めない。また、第三の廃棄物熱分解処理装置では、
チャーとガレキ用に各々専用の粉砕装置を設置する必要
があるばかりか、一旦分離したチャーとガレキを再度均
一に混合するための装置も必要となり設備が複雑にな
る。

【００１５】本発明の目的は、小規模の装置で金属を効
率よく回収できる廃棄物熱分解処理装置を提供するもの
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の特徴は、廃棄物を熱分解し熱分解ガス及び熱分解
残留物を生成する熱分解装置と、前記熱分解装置から排
出された前記熱分解残留物を粉砕する粉砕装置と、粉砕
された前記熱分解残留物を、設定された粒径より大きい
熱分解残留物と設定された粒径以下の熱分解残留物とに
分別する分別装置と、分別された設定粒径より大きい前
記熱分解残留物から金属を取り除く金属除去装置と、金
属が取り除かれた設定粒径より大きい前記熱分解残留物
を前記粉砕装置に供給する装置と、前記分別装置で分別
された設定粒径以下の前記熱分解残留物を燃焼させスラ
グ化する溶融装置とを備えたことにある。

【００１７】分別装置から排出された設定粒径より大き
い熱分解残留物が金属除去装置に供給されるので、この
熱分解残留物の量は粉砕装置から排出された熱分解残留
物の量よりも少ない。このため、金属除去装置は、小型
化でき、少量の熱分解残留物から金属を効率良く除去で
きる。

【００１８】金属を除去された熱分解残留物は、設定粒
径より大きい非金属の不燃成分、及び設定粒径より大き
い可燃成分を含んでいる。その熱分解残留物は、粉砕装
置に戻されて再度粉砕される。この粉砕により設定粒径
以下になった可燃成分及び非金属の不燃成分は、溶融装
置に供給されてスラグ化される。このスラグは再利用で
きるので、非金属の不燃成分を埋立てするのに要する費
用が不要になる。また、非金属の不燃成分を埋め立てな
いので、埋立て処分場の使用期間を延ばすことができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の好適な一実施例である廃
棄物熱分解処理装置を図１に基づいて説明する。本実施
例の廃棄物熱分解処理装置は、熱分解装置１，熱分解ガ
ス燃焼装置２，粉砕装置４，分別装置５，金属除去装置
６及び溶融装置８を備える。

【００２０】各家庭から排出される一般ゴミなどの廃棄
物は、図示しない廃棄物投入器により熱分解装置１内に
投入される。熱分解装置１としては例えばロータリーキ
ルン式熱分解炉が用いられる。その廃棄物は、水分，紙
及びプラスチック等の可燃性分、石及びガラス等の非金
属性不燃成分、及び鉄及びアルミなどの金属性不燃成分
を含んでおり、熱分解装置１内で酸素遮断下で壁面から
の加熱により乾留される。熱分解装置１内の温度は約５
００℃になる。プラスチックは、乾留により熱分解され
て可燃性の熱分解ガスａを発生する。熱分解ガスａは、
熱分解装置１に接続されたガス排出管１０により熱分解
ガス燃焼装置２に導かれる。水分が蒸発して生じる水蒸
気も、熱分解ガスａと共に熱分解ガス燃焼装置２に導か
れる。

【００２１】熱分解ガスａは、熱分解装置１内で燃焼さ
れ無害化される。熱分解ガスａの燃焼で生じた燃焼排ガ
スｃは、配管２２より熱分解ガス燃焼装置２に供給され
る冷却空気により約６００℃に温度が低下された状態で
熱分解装置１の外周を取り囲むように設けられた環状空
間９内に供給される。熱分解装置１の側壁は燃焼排ガス
ｃにより加熱され、この熱が熱分解装置１内の廃棄物の
乾留に利用される。環状空間９は、熱分解装置１の側壁
とこの側壁に取り付けられた環状壁２３との間に形成さ
れる。環状空間９及び環状壁２３は、熱分解装置１の加
熱手段を構成する。環状空間９から排出される燃焼排ガ
スｃは、図示されていない浄化装置を通って外部の環境
に排出される。熱分解ガス燃焼装置２から排出される燃
焼排ガスｃの熱を、熱分解装置１の加熱に利用するの
で、熱分解装置１を加熱するエネルギー源を別途設ける
必要はない。燃焼排ガスｃの熱を有効に活用できる。

【００２２】一方、熱分解装置１から排出された熱分解
残留物ｂは、熱分解装置１に接続された熱分解残留物排
出管１３により冷却装置３に導かれる。熱分解装置１か
ら排出された熱分解残留物ｂは、高温であるためそのま
ま大気中に排出すると発火の危険がある。このため、熱
分解残留物ｂは、冷却装置３によって発火の危険性がな
い温度（例えば室温）まで冷却される。冷却装置３とし
ては、例えば外筒に冷却水を通し内筒内に供給される物
質を冷却する二重管構造の冷却装置を用いる。熱分解残
留物ｂは、可燃成分であるチャー，ガレキ等の非金属の
不燃成分、及び鉄及びアルミ等の金属を含んでいる。チ
ャーは、廃棄物中に多量に含まれるビニール等のプラス
チックが熱分解装置１内での熱分解によって炭化される
ことによって生じる。プラスチックは熱分解によって軟
化し粘性を持った状態となるため、金属及びガレキ等の
非熱分解物質に付着した状態で熱分解が進行する。この
結果、金属及びガレキにチャーが付着した状態で熱分解
装置１から排出される。また、金属及びガレキに付着し
なかったプラスチックは、それ自身がバインダーとなり
セルロース系物質を付着させた状態で熱分解が進行しチ
ャーの塊として排出される。廃棄物に含まれている紙も
乾留により炭化物となり、熱分解残留物ｂに含まれる。

【００２３】冷却された熱分解残留物ｄは、熱分解残留
物ｂと同じ物質を含んでおり、冷却装置３と粉砕装置４
とを接続する熱分解残留物排出管１４を通って粉砕装置
４に供給される。粉砕装置４としては、好ましくはボー
ルミル等の衝撃式粉砕装置を用いるとよい。

【００２４】ここで、チャー，ガレキ及び金属の粉砕特
性について説明する。チャーは、廃棄物に含まれる有機
物質であるプラスチックが熱分解によって炭化されたも
ので硬度的に脆い。ガレキは、廃棄物に含まれる石及び
ガラス等がそのまま排出されたもので、チャーと比較し
て硬度はあるが、ボールミルのような衝撃式の粉砕装置
で充分に粉砕が可能である。金属は、靭性を有している
のでボールミルのような衝撃式の粉砕装置で粉砕を行っ
てもほとんど粉砕されない。

【００２５】粉砕装置４内では、熱分解残留物に含まれ
る上記の各主要物質の粉砕特性が反映された粉砕が行わ
れる。粉砕装置４の衝撃によって、金属及びガレキに付
着しているチャーが剥がされ、このチャー及び小さな塊
となっているチャーが粉砕される。チャーは硬度的に脆
いので粉砕されやすい。ガレキは時間を要するが粉砕装
置４によって粉砕できる。しかし、金属は、ほとんど粉
砕されない。

【００２６】粉砕装置４から排出された熱分解残留物ｅ
は、熱分解残留物配管１５を通って例えば篩で構成され
た分別装置５に供給される。分別装置５に用いられる篩
の目の大きさは、例えば１mmに設定されている。このた
め、分別装置５は、熱分解残留物ｅのうち篩を通過した
粒径１mm以下の熱分解残留物ｆ（粒径１mm以下のチャー
及びガレキ）は、配管１７を通ってホッパ７に一時的に
貯えられる。一方、篩を通過しなかった粒径１mmより大
きな熱分解残留物ｇ（粒径１mmより大きなチャー，ガレ
キ及び金属）は、ベルトコンベア等の移送装置１６によ
って金属除去装置６に送られる。熱分解残留物ｅに含ま
れる金属はほとんど粒径が１mmよりも大きい。このた
め、熱分解残留物ｅに含まれる金属はほとんど金属除去
装置６に送られる。

【００２７】金属除去装置６は、熱分解残留物ｇから鉄
及びアルミ等の金属ｈを取り除く。金属除去装置６とし
ては、磁石を用いた磁選装置，渦電流を用いた鉄，アル
ミ分割回収装置などを用いることができる。破砕装置４
によってチャーが金属から剥がされているので、取り除
かれた金属に付着しているチャーの量は、極めて少なく
なる。金属ｈを取り除かれた熱分解残留物ｉは、移送装
置１６によって粉砕装置４内に供給される。熱分解残留
物ｉは、熱分解残留物排出管１４によって供給される熱
分解残留物ｄと共に、粉砕装置４で粉砕される。熱分解
残留物ｉに含まれる粒径１mmより大きなチャー及びガレ
キの大部分は、再度粉砕されて粒径が１mm以下となる。
これらのチャー及びガレキは、熱分解残留物ｄの粉砕に
よって粒径が１mm以下となったチャー及びガレキと共に
分別装置５の篩を通過してホッパ７に導かれる。なお、
粉砕されてもまだ粒径が１mmよりも大きい熱分解残留物
ｉは、粒径が１mm以下になるまで金属除去装置６を経て
粉砕装置４に供給される。ホッパ７に貯えられた熱分解
残留物ｆは、空気輸送により配管１８を通って溶融装置
８内に供給される。熱分解残留物ｆに含まれるチャー
は、溶融装置８で燃焼される。溶融装置８内の温度は、
発生した灰が溶融してスラグ化するように約１４００℃
に保持される。熱分解残留物ｆに含まれるガレキもスラ
グ化される。溶融装置８で生成されたスラグは、スラグ
排出管２０により水が充填された容器２１内に導かれ、
水によって冷却される。熱分解残留物ｆに含まれる有害
物質（例えば有害金属）は、スラグ内に閉じ込められ外
部に浸出することはない。

【００２８】本実施例は、分別装置５で分別された粒径
が１mmよりも大きい熱分解残留物ｇ（チャー，ガレキ及
び金属を含む）を金属除去装置６に供給するので、金属
除去装置６に供給される熱分解残留物の量は粉砕装置４
から排出される熱分解残留物ｅの量よりも少なくなる。
このため、熱分解残留物の供給量が少なくなる分、金属
除去装置６を小型化できる。また、分別装置５は、熱分
解残留物ｅから熱分解残留物ｆ（粒径１mm以下のチャー
及びガレキ）を分離するので、熱分解残留物ｇは金属の
含有割合が熱分解残留物ｅの金属の含有割合よりも大き
くなる。熱分解残留物ｇから金属を除去する本実施例
は、熱分解残留物ｅから金属を除去する場合に較べて、
熱分解残留物から金属を効率良く除去できる。また、本
実施例は金属の除去精度を向上できる。

【００２９】本実施例は、金属を除去された熱分解残留
物ｉを、粉砕装置４に戻して再度粉砕する。粒径１mmよ
り大きいガレキ及びチャーは、粉砕装置４で再度粉砕さ
れて粒径が１mm以下になる。このため、熱分解装置１か
ら排出された熱分解残留物ｂに含まれているガレキ及び
チャーの全量を、溶融装置８に供給することができる。
チャーの燃焼によって発生する灰及びガレキを、再利用
できるスラグにすることができる。従って、ガレキを埋
立てするのに要する費用が不要になる。また、ガレキを
埋め立てないので、埋立て処分場の使用期間を延ばすこ
とができる。

【００３０】ガレキ及びチャーが粒径１mm以下になるの
で、空気輸送を用いることができ、ガレキ及びチャーの
溶融装置８への供給が容易になる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、金属除去装置を小型化
でき、少量の熱分解残留物から金属を効率良く除去でき
る。また、非金属の不燃成分を溶融装置でスラグ化する
ので、非金属の不燃成分を埋立てするのに要する費用が
不要になると共に、埋立て処分場の使用期間を延ばすこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である廃棄物熱分解処
理装置の構成図である。

【符号の説明】

１…熱分解装置、２…熱分解ガス燃焼装置、４…粉砕装
置、５…分別装置、６…金属除去装置、８…溶融装置。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年６月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/033 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/14 ＺＡＢＤ 5/14 ＺＡＢ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２Ｆ (72)発明者 大橋 悟 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 宇津野 英明 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 三輪 雅子 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 沼田 紀子 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 阪本 昇吾 茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃棄物を熱分解し熱分解ガス及び熱分解残
   留物を生成する熱分解装置と、前記熱分解装置から排出
   された前記熱分解残留物を粉砕する粉砕装置と、粉砕さ
   れた前記熱分解残留物を、設定された粒径より大きい熱
   分解残留物と設定された粒径以下の熱分解残留物とに分
   別する分別装置と、分別された設定粒径より大きい前記
   熱分解残留物から金属を取り除く金属除去装置と、金属
   が取り除かれた設定粒径より大きい前記熱分解残留物を
   前記粉砕装置に供給する装置と、前記分別装置で分別さ
   れた設定粒径以下の前記熱分解残留物を燃焼させスラグ
   化する溶融装置とを備えたことを特徴とする廃棄物熱分
   解処理装置。
2. 【請求項２】前記熱分解ガスを燃焼させる燃焼装置と、
   この燃焼装置から排出される燃焼排ガスを用いて前記熱
   分解装置を加熱する手段とを備えた請求項１の廃棄物熱
   分解処理装置。