JPS63105308A - 廃タイヤ等の燃焼熱回収方法 - 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、硫黄と酸化亜鉛を含む加硫ゴムを主体とした
或いは一部含んだ廃タイヤ等を燃焼物とし、これを流動
層焼却炉で長期に安定燃焼させると同時にその燃焼排ガ
スから熱を回収するための燃焼熱回収方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

最近、自動車等の廃タイヤの処理が社会問題化して来て
いる。従来廃タイヤの多量処理方法としては、燃料に提
供するか或いは焼却処分されていた。焼却処理の場合は
廃タイヤを破砕してチップ化したり、或いは丸のままの
状態で焼却していた。

しかしながら、廃タイヤは高発熱量の塊状物で高温下で
の揮発性成分を多く含んでいるので一旦燃え出すと熱に
よる可燃ガスの大量発生を伴ないながら激しく燃焼して
大きな火炎を形成し燃焼制御が困難であった。そのため
燃焼発生熱量の変動が激しく、酸素不足や、火炎が燃焼
域外にはみ出して未燃分が発生して黒煙を出したり、灰
中の未燃分が激増したり、さらにまた炉壁や熱回収伝熱
面が高温や還元雰囲気に曝されて損傷が激しかった。

さらに廃タイヤ等のゴムには通常加硫処理により硫黄と
加硫促進剤としての酸化亜鉛がそれぞれ適量添加されて
おり、そのために燃焼排ガス中に数百ｐｐｍの３０８が
生じ、燃焼排ガス中のダストにも亜鉛が高濃度で含まれ
ることになる。

したがって、急激な燃焼で酸素不足状態となったり、熱
回収伝熱面が火炎の激しい接触を繰返し起こす−と、熱
回収伝熱面ではＳＯ，存在下に硫酸鉄が生成され、この
硫酸鉄が酸化還元を繰返して表面を侵食したり、一方酸
化亜鉛が活性化して激しいスケーリングを起こしていた
。このため熱回収伝熱面の寿命が短かく、またスケール
付着のため燃焼炉運転を停止してスケール除去を月に何
回も行う必要があったりして、廃タイヤ焼却に特有の問
題点があった。なお、酸化亜鉛は燃焼温度域においては
水素、炭素、−酸化炭素等により容易に還元されて金属
亜鉛となる。燃焼する廃タイヤの周囲より酸素供給を行
う燃焼方式では火炎内における還元によって溶融金属亜
鉛が生成され、この金属亜鉛はＳＯ，や酸素と反応し、
また溶融金属亜鉛がダストのバインダの役を果たし、い
ずれにしても亜鉛と硫黄が含まれることはスケーリング
形成に複雑で大きな要因となっていた。また酸化亜鉛は
７４０℃前後以下では５Ｏ１ｌと反応して硫酸亜鉛とな
りこれが一層複雑化しスケーリングを促進していた。以
上のように廃タイヤ等の加硫ゴムを含むものの燃焼には
問題点が多く、連続して安定燃焼することは困難であっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは、先に流動層焼却炉で廃タイヤ等を丸のま
ま投入して安定して連続的に完全燃焼させる方法を提供
（特願昭６１−２０５０７２号）した。本発明は流動層
焼却炉に燃焼排ガスからの熱回収装置を附設したものに
おいて、燃焼物として加硫ゴムを主体とした廃タイヤ等
を前記提案の方法で連続的に安定燃焼させた場合、熱回
収装置の回収伝熱面に前述のような問題点が存在するの
を除去して長期に安定した燃焼運転をｍ続できるように
した燃焼熱回収方法を提供することを目的としたもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するために、燃焼炉内で粒状固
体からなる流動媒体を、燃焼物の燃焼温度以上に保持し
ながら底面より酸素を含む気体を散気して流動状態とし
た流動層を形成し、その流動層内に燃焼物を投入して流
動層およびその上部空間燃焼温度域にて燃焼させ、その
燃焼排ガスの冷却と同時に燃焼排ガスから熱回収を行う
ようにした燃焼熱回収方法において、燃焼物を硫黄と酸
化亜鉛を含む加硫ゴムを主体とした廃タイヤ等とし、こ
れの燃焼により消費される酸素量以上のものを燃焼温度
域に供給すると共に流動層温度を７４０℃以上に保持し
、燃焼温度域にカルシウム化合物粉粒体を投入すること
を特徴とする廃タイヤ等の燃焼熱回収方法を提供するも
のである。

〔作　用〕

本発明は、廃タイヤ等を丸のままで、しかも投入本数を
制御しながら炉内流動層中に落下投入し、流動層に投入
された廃タイヤ等は旋回する流動媒体にのみこまれ流動
媒体との激しい接触によって２〜３分でほぼ完全に燃焼
する。そしてそのとき発生する可燃分は流動層中に拡散
してしまうため局部的高温も生じなければ局部的酸欠状
態も生じない、また還元状態の火炎も生じない、このよ
うにして、可燃分の半分以上が流動層内で燃焼し、残り
がフリーボード中で燃えることになる。そのときフリー
ボードに直接添加された二次空気や循環層から出た空気
はその燃焼を助ける。一方流動層には循環層と共に補充
砂およびカルシウム化合物粉粒体として石灰砕石が投入
される。この石灰砕石は流動媒体とともに分散し流動し
ながらその熱と流動媒体との衝突により次第に微粉化し
、燃焼温度域のような高温では脱炭酸されて酸化カルシ
ウムとなり活性化する。この酸化カルシウムは廃タイヤ
等の燃焼によって生ずるＳＯｘと流動層内で一部は反応
し、残余は流動媒体の消耗した微粉やタイヤに含まれる
酸化亜鉛その他微粉不燃物と共に燃焼排ガスに同伴され
たダストとなって流動層からボイラ、空気予熱器等を通
過し集じん装置で捕集され、外部に排出される。流動層
へ投入される石灰砕石の量は燃焼硫黄と反応するカルシ
ウムとの当量以上とすることで、発生ダストは塩基性側
に保持され、化学的にも安定化したものとなりダストの
付着性は極めて小さくなる。また燃焼排ガス中のＳ０８
はカルシウムと反応して石膏Ｃａ５Ｏａとなって排ガス
中のＳＯｘｔｍ度が下り熱回収伝熱面の損傷が少なくな
る。流動層温度は７４０℃以上一定範囲内に制御する。

〔実施例〕

図面ば、本発明方法の実施態様を説明するための一実施
例装置の概略説明図を示すものである。

流動層焼却炉１は左右の反射仕切壁とその間に位置する
空気室２を備えており、流動媒体は空気室２からの流動
空気の噴出によって流動層と反射仕切壁の外側を流動す
る循環層を形成している。流動層焼却炉１内の反射仕切
壁および循環層部には冷却兼熱回収伝熱管が配設されて
いる。流動層および循環層の上方部は燃焼温度域を構成
し、それに続いて燃焼排ガスからの熱回収ボイラ３が設
けられていて、熱回収ボイラ３は水胴４と気水用５を備
え、両水胴４，５は熱回収伝熱管で連結されている。熱
回収ボイラ３で熱回収された燃焼排ガスは空気予熱器６
、集じん装置７をとおり煙突８から外部に排出される。

流動Ｎ焼却炉１の下方部には不燃物排出口９が設けられ
ていて、燃焼物の天分とかタイヤ内に挿入されていたワ
イヤが数十鰭の塊状となって一部の流動媒体と共に排出
される。この排出物はワイヤ取出コンベアで冷却されな
がら分級装置に送られ、分級装置でワイヤ塊と流動媒体
を分離選別し、流動媒体は砂循環エレベータによって再
び炉内に返される。ワイヤ塊は外部に搬出される。流動
空気は空気予熱器を経て各空気室に入口ダンパによって
量を調節されて送り込まれる。給水タンクからはボイラ
給水ポンプＰ１によって熱回収ボイラ３に給水され給水
循環ポンプＰ２でワイヤ取出コンベアに給水している。

炉工の上方部にはダブルダンパを備えた廃タイヤ投入装
置が設けられ、また新しい流動砂と石灰砕石は砂循環エ
レベータで砂投入コンベアに運ばれ、炉内に投入される
ようになっている。熱回収ボイラ３の気水胴５からは回
収した熱を蒸気として取出し、種々の用途に使用される
。流動層上部フリーボード部には二次空気が吹込まれる
。なお、廃タイヤ投入装置は炉１の側部壁に設けてもよ
い。

（１）廃タイヤの投入 乗用車用タイヤは丸のままで、トランク等大型タイヤは
数個片に切断した形で投入本数と投入時間間隔を制御し
ながらタイヤ投入装置から炉内左右の反射仕切壁内の流
動層中に投入する。

（２）流動層 流動媒体は平均粒径０．５〜１．５鰭程度の砂状の粒状
固体を使用し、空気室の両側上では最低流動化速度Ｇｓ
ｆの４〜１０倍として激しい流動で気泡を含んだ上昇流
とし、反射仕切壁によって流れを中央側に曲げる。空気
室の中央上ではＧｍｆの０．５〜２倍として流動をする
かしないかの状態とし、両側の流動により上方では流動
媒体が運びこまれ、下方では両側に分れる形で全体とし
て中央下方近傍に山形の固定層に近い状態を残して下降
流となる。

（３）循環層と二次空気 空気室両側より上昇する流れは反射仕切壁により内側に
寄せられて加速し、流動層の上部空間であるフリーボー
ド部に吹き上げられそれに巻きこまれた流動媒体はガス
と分離して重力落下する。

中央側に落下したものは中央空気室↓の下降流に同化す
るが反射仕切壁側に落下したものは流動層から反射仕切
壁により仕切られた循環層に落下する。この循環層部に
は熱回収伝熱管が埋設されており、仕切壁下部には下方
に空気を噴出する噴出管が設けられ、Ｇｍｆの０〜２倍
で噴出させる。

この吹込風量を制御することによって循環層と流動層間
の殖動媒体の移動量を調節すると共に、熱回収伝熱面を
介した流動媒体の冷却と熱回収を広い範囲で制御するも
のである。この吹込空気は二次空気を分岐して使用する
と都合がよい。

（４）流動層温度 廃タイヤの燃焼により、タイヤの高い低位発熱量により
、流動層は過熱状態となるので循環層の吹込空気量の調
節によりこれを一定範囲内に制御する。

流動層温度はあまり高いと流動媒体の消耗量が増加する
ので通常９００℃以下とし、かつ、流動層に投入された
タイヤが速かに燃焼し、排ガスに同伴される未燃カーボ
ン等の発生を抑えるためには７５０℃前後以上あること
が望ましい、また、流動層で炭酸カルシウムに脱炭酸反
応を起して活性化さ、せるためにも７５０℃前後以上の
温度が必要である。したがって、流動Ｎ温度は７４０℃
以上あることが円滑な運転状態を得るために必要である
。この温度域であれば、硫黄分は活性化されたカルシウ
ムと反応して石膏（：ａＳＯａを形成固定化されるが、
この温度域は硫酸亜鉛Ｚｎ５Ｏａの分解温度以上である
から、硫黄分が亜鉛と反応して硫酸亜鉛となる心配はな
くなる。

（５）　　タイヤ内ワイヤ タイヤの燃焼によって残ったワイヤは７４０℃以上と高
い温度のため軟化し流動媒体の旋回流動によって硬く締
った数十ｍｍ前後の塊にまるめられて、空気室両端部に
集められ、不燃物排出口９からワイヤ取出コンベア、分
級装置を経て、分離排出される。

（６）補充砂と石灰砕石 補充砂と石灰砕石は砂循環エレベータ、砂投入コンベア
を介して炉内流動層に投入される。補充砂は粒径が設計
された範囲にあり、アルカリ金属化合物の含有が少ない
ものが好ましい０石灰枠石は炭酸カルシウムを含み、流
動媒体に近い粒径が好ましい０通常５ｆｉ以下の粒径で
、石灰岩、ドロマイト、大理石、方解石、コーラルリー
フロック、貝殻、骨などが利用できる。

（７）　　空気比 押込送風機風量は平均理論空気量とほぼ等しい量とし、
二次送風機により過剰空気を与えて、廃タイヤ燃焼に伴
う酸素消費量が変動しても酸欠状態が生じないようにす
る。二次送風機の風量は理論空気量の１／３〜１倍量と
多めの量とする。流動層炉の場合、酸欠状態となると煙
突排ガスに白煙が生じ視認による燃焼管理が可能で、風
量の増減またはタイヤ処理量の増減で調整する。これに
より、フリーボード部に強い還元性の火炎が生じず、ま
た酸欠による還元状態が生じることもなくなる。

（８）　　ダスト 石灰砕石は微粉化し、高温で脱炭酸されて酸化カルシウ
ムとなって活性化される。この酸化カルシウムの一部は
ＳＯｘと流動層内で反応し、他は酸化亜鉛その他微粉不
燃物と共に燃焼排ガスに同伴されたダストとなり、流動
層、ボイラ、空気予熱器を通過し、集じん装置で捕集さ
れ、外部に排出される。

（９）　　燃焼排ガス 流動層とフリーボード部での燃焼により発生した排ガス
は常に酸素を含む十分燃焼の完結した状態となっており
、ボイラ伝熱管群中を通り、空気予熱器、集じん装置を
通って煙突より排出される。

また燃焼排ガス中のダストはカルシウム分散により塩基
性側に保持されているから、ダストの付着性は極めて小
さく容易に払い落すことができる。

なお、図面の熱回収伝熱面は蒸気ボイラ、空気予熱器で
あったが、エコノマイザその他でもよい。

ただし、回収伝熱面の温度は酸露点以上として、伝熱面
上での中和反応をさけることが望ましいことはいうまで
もない。

また、流動層の温度制御は、流動媒体からの熱回収によ
る冷却としたが、図面のような流動層内における方法で
なくとも、例えば、冷却負荷に応じてワイヤ取出コンベ
ヤで流動媒体を抜き出して冷却と熱回収を行った上で炉
内にもどすいわゆる外部熱交換方式でも、あるいは、流
動層中に注水する直接水冷却方式でもよい。

また、空気供給は、図面の例では、炉床負荷を高めるた
めと窒素酸化物生成抑制をねらって押込送風機と二次送
風機の二段方式としたが、特にそれらの必要がなければ
、押込送風機のみの一段で行うことも可能である。

以上、廃タイヤの燃埼を例にとってのべてきたが、同様
の加硫ゴム塊燃焼すべてに適用可能であることは言うま
でもない。

〔発明の効果〕

本発明は、従来困難視されていた加硫ゴムを主体とした
或いは一部含んだ廃タイヤ等の丸のままの状態での燃焼
を長期に継続して安定的に行うことを可能にしたもので
あり、即ち、流動層内に石灰砕石を投入することによっ
て、燃焼排ガス中のＳＯｘを酸化カルシウムと反応させ
てＳＯｘを低減すると共に、これによって酸化亜鉛の活
性化を抑制し、さらに酸素を十分供給して燃焼のほぼ完
結した状態のものとし、かつ燃焼排ガスに含まれるダス
トも酸化カルシウムにより塩基性で十分酸化された安定
なものとしたからダストの付着性が軽減され、従来問題
となっていた熱回収伝熱面の腐食損傷やスケーリングを
解決することができたものである。

したがって、本発明は廃タイヤ処理とこれを燃料として
有効に活用することができ工業的意義が大きいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明方法の実施態様を説明するための一実施
例装置の概略説明図である。 １・・・流動層焼却炉、２・・・空気室、３・・・熱回
収ボイラ、４・・・水胴、５・・・気水胴、６・・・空
気予熱器、７・・・集じん装置、８・・・煙突、９・・
・不燃物排出口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼炉内で粒状固体からなる流動媒体を、燃焼物
   の燃焼温度以上に保持しながら底面より酸素を含む気体
   を散気して流動状態とした流動層を形成し、その流動層
   内に燃焼物を投入して流動層およびその上部空間燃焼温
   度域にて燃焼させ、その燃焼排ガスの冷却と同時に燃焼
   排ガスから熱回収を行うようにした燃焼熱回収方法にお
   いて、燃焼物を硫黄と酸化亜鉛を含む加硫ゴムを主体と
   した或いは一部含んだ廃タイヤ等とし、これの燃焼によ
   り消費される酸素量以上のものを燃焼温度域に供給する
   と共に流動層温度を７４０℃以上に保持し、燃焼温度域
   にカルシウム化合物粉粒体を投入することを特徴とする
   廃タイヤ等の燃焼熱回収方法。
2. （２）前記カルシウム化合物粉粒体の量を燃焼する硫黄
   と反応するカルシウムとの当量以上としたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の廃タイヤ等の燃焼熱回
   収方法。