JPS593505B2 - 都市ごみの熱分解炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は都市ごみの熱分解−炉に関し、さらに詳しくは
都市ごみを外部加熱により熱分解するレトルト式都市′
ごみの熱分解炉に関する。

都市とみは人間生活と密着して発生するため、その性質
は生活環境、四季、天候、貯留日数などにより変化する
ことが多い。

たとえば生ごみの場合には付着水分は４０覧以上にも達
するが、乾燥ごみの場合には付着水分は数多以下のこと
もある。

また、ごみの物理的性質たとえば圧縮性などはごみの種
類によって著しく変化し、見掛密度のばらつきは甚だし
い。

このような都市ごみを熱分解炉で処理する際に、びんや
缶などの選別、粗大ごみの粉砕程度の前処理を加えるこ
とは実施されている。

しかし熱分解に影響を著しく与える水分の調整、見掛密
度の均等化などの操作をすることは前処理工程の複雑化
のために処理コストが著しく高くなるためにほとんど実
施されていない。

都市ごみの熱分解炉のレトルト内で起る反応は単純では
ないが、これをタング（Ｔａｎｇ）およびベーコン（Ｂ
ａｃｏｎ）の論文（Ｐｒｅｐａｒａｔｉｎ ａｎｄｅｖ
ａｔｕａｔｉｎ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂ
ｏｎ ｐｒｏ −ｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｍｕｎｉｃｉ
ｐａ、ｆｆ ｒｅｆｕｓｅ−ＰＢ−２２１，１７２ｐａ
ｇｅ８１９７３） 、ならびにニー・デー・マツフィン
タイヤ（Ａ−Ｄ、ＭｃＩｎｔｙｒｅ）およびエム・エム
・パピツク（Ｍ−Ｍ−ｐａｐｉｃ）の論文（Ｐｙｒｂ／
：ｙｓ ｉｓ ｏｆ ｍｕｎｉｃｉｐａｔｓｏｔｉｄｗ
ａｓｔｅ ％Ｔｈｅ Ｃａｎａｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａ
ｔｏｆ Ｃｈｅ −ｍｉｃａｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇ：５２（２）、Ｐ２６５−２６６゜１９７４）を引用
して説明する。

都市とみは水分の蒸発、固有水分の脱水、熱分解および
水性ガス化反応の過程を順次経ている。

以下に反応式をまじえて説明する。

を経過してグラファイト化し、さらに５００℃以上で水
蒸気と水性ガス化反応 を起こしている。

上記３帯すなわち蒸発帯、熱分解帯、水性ガス化帯にお
ける必要熱量は必ずしも一定していないため、それぞれ
の必要熱量に応じた熱束を与えることが望ましい。

従来の都市ごみの熱分解炉は、下部にのみ加熱手段を有
しており、レトルトの伝熱面積に裕度を持たせることに
より全熱量がバランスするように設計されている。

このような従来の熱分解炉では、ごみの組成変化が直ち
に残渣およびガス組成に影響を与えるため、不安定操業
になりやすい欠点があった。

またレトルト内においてごみ中の糖類のカラメル化ある
いはプラスチックゾーンの形成などによるブリッジ形成
により運転トラブルが起こりやすいなどの欠点があった
。

上記の欠点を除くため、本発明者は以下の内容をなす発
明を提案している。

すなわち、都市ごみを加熱し、水分の蒸発、熱分解およ
び水性ガス化反応を順次行なわせる都市ごみの熱分解炉
において、上端にごみの投入口を備えた筒状レトルトの
上部外周にレトルト内のごみを加熱して水分を蒸発させ
るための第１の加熱手段を設け、前記レトルトの投入口
より下方でかつ第１の加熱手段より上方位置に前記の第
１の加熱手段より発生する水分および分解ガスの一部を
系外に抽出するための開口部を設け、さらに前記レトル
トの下部外周にレトルト内のごみを加熱して熱分解およ
び水性ガス化をさせるための第２の加熱手段を設けるこ
とを特徴とする都市ごみの熱分解炉である。

この発明を以下発明Ａと称する。

上記発明Ａによれば、ごみの付着水分量などの組成変化
にかかわらず安定操業が可能となり、ごみ中の糖類のカ
ラメル化あるいはプラスチックゾーンの形成を防止する
ことができるようになった。

上記発明Ａにおける第１の加熱手段による熱たとえば燃
焼ガスの供給量は、ごみ中の付着水分の量によって変化
させなければならない。

この第１の加熱手段への熱の供給量は、たとえばバーナ
ーなどを手動によって、調節しなければならないため、
操作は繁雑となる欠点があった。

本発明の目的は、上記の欠点を除き、操作容易な都市ご
みの熱分解炉を提供することにある。

本発明者は、上記の発明Ａにおいて、第１の加熱手段に
より発生する水分および分解ガスの一部を系外に抽出す
るための開口部より抽出されるガス温度と第１の加熱手
段とを制御手段によって連動させることにより、上記の
欠点が一挙に解決されることを見出し、本発明に到達し
たものである。

すなわち本発明は、都市ごみを外部より加熱し、水分の
蒸発、熱分解および水性ガス化反応を順次行なわせる都
市ごみの熱分解炉において、上端にごみの投入口を備え
た筒状レトルトの土部外周にレトルト内のごみを加熱し
て水分を蒸発させるための第１の加熱手段を設け、前記
し斗ルトの投入口より下方でかつ第１の加熱手段より上
方位置に前記の第１の加熱手段より発生する水分および
分解ガスの一部を系外に抽出するための開口部を設け、
ざらに前記レトルトの下部外周にレトルト内のごみを加
熱して熱分解および水性ガス化をさせるための第２の加
熱手段を設け、さらに前記の開口部より抽出されるガス
温度と前記第１の加熱手段とを連動制御させる制御手段
を設けたことを特徴とする都市ごみの熱分解炉である。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

上端を拡開されて投入口３Ａを形成されたレトルト３の
外周には、上下端に底板を有する円筒状の熱分解塔５が
設けられている。

この熱分解塔５内には上下立枚の邪魔壁６が設けられて
上、中、下３つの加熱室５Ａ、５Ｂ、５Ｃが形成され、
これらの加熱室５Ａ、５Ｂ、５Ｃは前記邪魔“壁６の一
部に設けられた連通切欠部６Ａにより連通されている。

また上部の加熱室５Ａには第１の加熱手段”としての上
部バーナー８からの燃焼ガスが導入されるようにされ、
下部の加熱室５Ｃには第２の加熱手段としての下部バー
ナー７からの燃焼ガスが導入されるようにされ、さらに
中央部の加熱室５Ｂには上下の邪魔壁６の連通切欠部６
Ａから前記上、下部の加熱室５Ａ、、５Ｃを通過した燃
焼ガスが導ひかれるようにされている。

この中央部の加熱室５Ｂには、一端を大気に開口された
煙道１０の他端が開口され、前記燃焼ガスが大気に放出
されるようになっている。

前記レトルト３の投入口３Ａより下方で、熱分解塔５よ
り上方には、はぼ全周にわたってスリット状の開口部１
１が形成され、この開口部１１の外周には該開口部１１
を取囲んで円筒状の蒸気抽出煙道９が設けられ、この蒸
気抽出煙道９にはパイプ１２の一端が接続されている。

このパイプ１２には温度測定装置１３が挿入され、この
温度測定装置１３には温度指示調節計１４が接続されて
いる。

また、上部バーナー８と上部加熱室５Ａとの間のパイプ
８Ａには、該パイプ８Ａを連間する調節バルブ１５が設
けられこの調節バルブ１５は前記温度測定装置１３によ
り制御されるようにされている。

なお、調節バルブ１５は、バーナー８の燃料流量などを
調節して燃焼状態を調節するように設けてもよい。

前記レトルト３の下部には、ガス溜り囲１７が連設され
、このガス溜り囲１７の下端部は水を貯めたホッパー２
０内に挿入され水封されている。

また、ガス溜り囲１７の水封水面より上部にはロータリ
ーバルブ１８が回転可能に設けられるとともに、このロ
ータリーバルブ１８のさらに上部にはガス溜り囲」γ中
に溜ったガスを排出するためのパイプ１６が設けられて
いる。

前記ロータリーバルブ１８の回転軸１８Ａの一端には、
ギヤー１９が固着され、図示しない駆動源により回転さ
れるようになっている。

前記ホッパー２０内には、複数個の滑車２１Ａで案内さ
れる無端状のコンベア２１の一部がガス溜り囲１７の下
端開口より下方を走行するように配設され、このコンベ
ア２１の他部はホッパー２０の外周を通って回行するよ
うにされている。

また、レトルト３中に投入されるごみ４は、レトルト３
の一部においてレトルト３の投入口３Ａより上方まで延
設され、その先端を投入口３入側に向って折曲されたレ
ール１上を走るパケット２により運ばれるようにされて
いる。

なお、符号２２は残渣を示す。

次に、本実施例の作用につき説明する。

レール１に沿って上下するパケット２でごみ４を熱分解
塔５中のレトルト３に該レトルト３の上端の投入口３Ａ
から投入する。

一方、第１の加熱手段としての上部バーナー８および第
２の加熱手段としての下部バーナー７からの燃焼ガスに
よってレトルト３は加熱されている。

上、下の加熱室５Ａ、５Ｃに入った燃焼ガスは、邪魔壁
６により腰壁６の開口部６Ａを通ってジクザク進行しな
がら、レトルト３に熱を与え、中央部の加熱室５Ｂから
煙道１０を通って大気中に放出される。

レトルト３内のごみ４の変化状態はＡ、Ｂ、Ｃで示され
ている。

レトルト３の上部では都市ごみ４からの水分の蒸発が主
として起こるため蒸発帯Ａと称する。

この蒸発帯Ａは、上部の加熱室５Ａとほぼ対応しており
、蒸発帯Ａで水分が蒸発した都市ごみ４は定常化され、
熱分解を主として受ける熱分解帯Ｂに導入される。

この熱分解帯Ｂは中央部の加熱室５Ｂとほぼ対応してお
り、熱分解帯Ｂでは固有水分の脱水、ガス化およびグラ
ファイト化などが起る。

この゛グラファイト化したごみ４は高温で水と反応して
水素、一酸化炭素ガス化を受ける水性ガス化帯Ｃに導入
される。

この水性ガス化帯Ｃは、はぼ下部加熱室５Ｃに対応して
いる。

蒸発帯Ａで発生した水蒸気、低沸点揮発分および熱分解
帯Ｂから上昇する一部の分解ガスは、レトルト３上部の
全周にわたって刻まれた開口部１１から蒸気抽出煙道９
に入り、さらにパイプ１２を通って系外に排出される。

パイ゛プ１２に挿入された温度測定装置１３により抽気
温度を測り、この温度を温度指示調節計１４で検出して
、上部バーナー８に取付けた調節バルブ１５を制御する
。

ごみ中の水分が多量になると抽気温度が低下するので、
これと連動する調節バルブ１５が開となって上部バーナ
ー８より燃焼ガスを導入し、水分の蒸発を増加させ、逆
に抽気温度が高いと上部バーナー８の燃焼ガスを連間す
る。

かかる操作により熱分解帯Ｂに入る被分解ごみの水分の
均一化をさせ、熱分解帯Ｂにおける固有水分の脱水ガス
化およびグラファイト化、さらに水性ガス化帯Ｃにおけ
る水素、一酸化炭素化への化学的変化を都市ごみ４が受
けた残渣２２はロータリーバルブ１８から排出される。

レトルト３の下端はホッパー２０に水封されており、外
気を遮断されているから、ガスの流出、空気の混入が防
止されている。

ロータリーバルブ１８は水封水面とガス溜り囲１７との
中間に位置し、ギヤー１９で回転が伝えられる。

ホッパー２０の底部に溜った残渣２２はコンベアー２１
で排出される。

一方、熱分解生成ガスはガス溜り囲１７で残渣を分離し
てパイプ１６を経て系外に放出される。

なお、加熱手段はバーナーに限らず電熱線などでもよい
。

本発明は以上のような構成および作用によってごみの付
着水分量などの組成変化にかかわらず安定操業が可能と
なりごみ中の糖類のカラメル化あるいはプラスチックゾ
ーンの形成を防止できると同時に、都市ごみの熱分解炉
の操作を容易にすることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る熱分解炉の一実施例を示す断面図であ
る。 １：レール、２：パケット、３：レトルト、３Ａ：投入
口、４：ごみ、５：熱分解塔、６：邪魔壁、７：下部バ
ーナー、８：上部バーナー、９：蒸気抽出煙道、１０：
煙道、１１：開口部、１２：パイプ、１３：温度測定装
置、１４：温度指示調節計、１５：調節バルブ、１６：
パイプ、１７：ガス溜り囲、１８：ロータリーバルブ、
１９：ギーヤー、２０：ホッパー、２１：コンベアー、
２２：残渣。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 都市ごみを外部より加熱し、水分の蒸発、熱分解お
   よび水性ガス化反応を順次行なわせる都市ごみの熱分解
   炉において、上端にごみの投入口を備えた筒状レトルト
   の上部外周にレトルト内のごみを加熱して水分を蒸発さ
   せるための第１の加熱手段を設け、前記レトルトの投入
   口より下方でかつ第１の加熱手段より上方位置に前記の
   第１の加熱手段より発生する水分および分解ガスの一部
   を系外に抽出するための開口部を設け、さらに前記レト
   ルトの下部外周にレトルト内のごみを加熱して熱分解お
   よび水性ガス化をさせるための第２の加熱手段を設け、
   さらに前記の開口部より抽出されるガス温度と前記第１
   の加熱手段とを連動制御させる制御手段を設けたことを
   特徴とする都市ごみの熱分解炉。