WO2023062860A1 - 磁気熱分解処理装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a device that thermally decomposes or burns organic waste and removes smoke components from the emitted combustible exhaust gas, and a thermal decomposition processing apparatus that is attached to the device.
- Patent Literature 1 discloses a technique for removing soot using a filter.
- Patent Literature 2 discloses a waste thermal decomposition apparatus and a technique for removing harmful substances in exhaust gas in water.
- Patent Literature 3 discloses a technology related to soot reduction using a burner.
- Patent Literature 4 discloses a technology for reducing the emission of dioxins.
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- JP 2018-185141 Incinerator with secondary combustion furnace
- JP 2014-157006 Silicon-on-air incinerator
- the pyrolysis treatment apparatus and soot reduction apparatus of the present invention have the following configurations. That is, in the soot reduction device used in the heat treatment apparatus, the soot gas generated from the object to be heat treated is guided into the inside of the soot reduction device from the soot gas introduction port of the soot reduction device through the dedicated exhaust pipe. A heating wire covered with a protective material is provided inside the soot reduction device as a closed space that does not leak soot gas, and the soot gas guided from the heat treatment furnace is heated to a high temperature inside the soot reduction device.
- Exhaust gas from which the soot components have been reduced after being combusted by heat rays is emitted from the exhaust gas outlet of the soot reduction device through a dedicated chimney, and the exhaust gas from which the soot components have been removed is released into the atmosphere. It is characterized by
- the heating wire may have a temperature of 900°C or higher, and the induced soot gas may be combusted by the heat of the heating wire inside the soot reduction device.
- the protective material for the heating wire may be lava rock, heat-resistant steel, or ceramic.
- the body of the soot reduction device is made of a material with high thermal conductivity
- the soot reduction device is installed so as to be in contact with the lower part of the heat treatment furnace that heats the object
- the lower part of the heat treatment furnace is made of a material with high heat conductivity
- the heat treatment apparatus may be characterized by transferring the heat of the soot reduction device to the inside of the heat treatment furnace to assist the heating of the inside of the heat treatment furnace.
- the heat treatment apparatus may be characterized by starting the heat treatment of the object to be heat treated in the heat treatment furnace.
- the heat treatment device may be a magnetic pyrolysis treatment device.
- FIG. 1 is a front configuration diagram of a main part of a pyrolysis treatment apparatus according to the present invention. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
- FIG. 1 is a side view of a main part of a pyrolysis treatment apparatus according to the present invention; Configuration diagram showing the inside of the soot reduction device Configuration diagram showing the inside of the soot reduction device
- FIG. 1 is a front view of the essential parts of the pyrolysis treatment apparatus according to the present invention.
- FIG. 2 is a side view of the main part of the pyrolysis treatment apparatus according to the present invention.
- the main body of the device has a shape of a quadrangular prism, a rectangular parallelepiped, or a cylinder, and is capable of holding an object to be treated by throwing it in and carrying out thermal decomposition treatment.
- An openable and closable opening in the upper part of the device is for introducing the object of heat treatment (waste, etc.). This opening can be closed during operation of the pyrolysis process to trap off-gases and odors from the interior of the apparatus.
- the opening at the bottom of the device that can be opened and closed is for taking out the ash after the pyrolysis process and the residue such as metals that cannot be pyrolyzed.
- the material to be pyrolyzed (organic waste: waste plastic, waste tires, etc.) is put into the upper opening.
- the material to be treated is ignited. Since this apparatus does not have a flame burner, it is possible to directly ignite paper waste, etc., and throw it into the material to be ignited.
- the soot gas (unburned gas before treatment) generated when the material is burned in the pyrolysis treatment equipment is discharged from the entrance of the exclusive exhaust pipe provided on the side of the upper part of the pyrolysis treatment equipment through the exclusive exhaust pipe.
- the soot gas is guided into the inside of the soot reduction device from the soot gas introduction port of the soot reduction device.
- the soot reduction device (Fig. 3) consists of a sealed metal box that prevents soot gas from leaking.
- a heating wire coated with ceramics or heat-resistant steel is provided inside.
- the rating 200 V 3.5 kw
- insulation resistance 10 M ⁇ or more at DC 500 V megger
- insulation withstand voltage AC 1500 V / min
- watt density 4.15 W / cm
- the unburned gas before being processed by the soot reduction device contains carbon monoxide and is a combustible gas.
- the inside of the soot reduction device is heated to a temperature of about 900° C. by the heating wire, and this combustible gas is combusted inside the soot reduction device.
- a flame will be generated inside this soot reduction device, so the heating wire is to be protected by coating it with lava rock, ceramics, heat-resistant steel, etc.
- the combustion gas that has been processed by the soot reduction device is discharged into the atmosphere through a dedicated chimney from the exhaust gas outlet installed in the soot reduction device.
- Unburned gas before treatment is discharged from the upper part of the pyrolysis treatment device, through a dedicated exhaust pipe, through a smoke reduction device installed at the bottom of the pyrolysis treatment device, and from the exhaust gas outlet through a dedicated chimney for pyrolysis treatment. It is released into the atmosphere through a dedicated chimney outlet above the device.
- the forced ventilation inlet where forced ventilation can be introduced is directed between the exhaust gas outlets installed in the soot reduction device, and the forced ventilation air from the fan is directed to the dedicated chimney. and the exhaust gas is forcibly discharged.
- this forced ventilation also enables the unburned gas before treatment to be guided to the soot reduction device.
- the soot reduction device is installed in close proximity to the lower part of the pyrolysis treatment device.
- the upper part of the soot reduction device is made of a metal plate with excellent thermal conductivity.
- the lower part of the soot reduction device is also made of a metal plate with excellent thermal conductivity.
- the pyrolysis device and the soot reduction device are configured to be independent, but the metal plate between the pyrolysis device and the soot reduction device is one. It is good also as a structure which the apparatus integrated.
- the efficiency of pyrolysis in the pyrolysis treatment device is increased and the time is shortened. It is possible to process an object to be processed at a high temperature and to process an object with a large amount of water.
- the structure may be such that the heating part of the heater stick can be inserted into the heat treatment furnace so that the heat treatment of the object to be heat treated in the heat treatment furnace can be started without using an open flame. Assuming that the heater stick can be heated to a surface temperature of 600°C to 1100°C, the heat treatment of the heat treatment object in the heat treatment furnace can begin.
- Figure 4 shows an outline of the heater stick.
- a cylindrical heater stick is provided on the side of the heat treatment furnace with an insertion hole and an opening/closing lid so that the heat generating portion of the cylindrical heater stick can be taken in and out of the heat treatment furnace.
- the cylindrical heater stick is taken out and the lid is closed so that the smoke inside the heat treatment furnace is not exposed. It should be noted that the heater stick is fitted into the insertion hole without a gap, thereby isolating the inside and outside of the heat treatment furnace.
- the soot containing carbon monoxide and dioxins accompanying the thermal decomposition process can be combusted by the soot reduction device, and the purified exhaust gas can be released into the atmosphere.
- the thermal energy in the soot reduction device it is possible to improve the processing efficiency of the object to be processed while suppressing the generation of CO2, and the industrial use value is high.
- Opening for introducing objects to be heat-treated Opening for cleaning and inspection 3
- Magnetized air supply port 4
- Guide passage pipe for unburned gas before treatment 5
- Soot reduction device 6
- Exhaust gas treated by the soot reduction device Induction passage pipe 7 heating wire
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Abstract
有機廃棄物を加熱分解させ、排出される可燃性の排気ガスのうち、煤煙成分を除去する加熱分解処理装置を提供する。 煤煙ガスが、煤煙ガスを漏洩させない煤煙削減装置（５）内部において、高温の電熱線（７）により燃焼させられることで、煤煙成分が削減される。
Description
本発明は、有機廃棄物を加熱分解又は燃焼させ、排出される可燃性の排気ガスのうち、ばい煙成分を除去する装置と、その装置が付属された加熱分解処理装置に関する。
石油由来廃棄物やその他の有機廃棄物を加熱分解すると、ばい煙や有毒なダイオキシン類など汚染物質を含む排ガスが発生します。近年、環境対策が重視されるなかで、この排ガスを清浄化させるために、様々な技術が開示されている。
従来技術によるばい煙や有毒なダイオキシン類など汚染物質を含む排ガスの清浄化技術としては、下記に挙げた特許文献に開示されている。特許文献１には、フィルタを用いて煤煙を除去する技術が開示されている。特許文献２には、廃棄物の熱分解装置と、水中にて排ガス中の有害物質を除去する技術が開示されている。特許文献３には、バーナーを使用した煤煙削減に関する技術が開示されています。特許文献４には、ダイオキシン類の排出低減技術が開示されている。
しかし、ばい煙フィルターを使用するものでは、そのフィルターに吸着した煤煙成分を定期的に除去しなければならないことにコストを要する。水を使用するものでは、大量の水を必要としたり、汚染水が出ることが問題である。また、ダイオキシン類など有害な化学物質の除去が十分にできないという課題もあった。
また、ばい煙自体を外部バーナーなどで燃焼させて、その煤煙成分を除去する技術もあるが、バーナーを使用する場合に化石燃料を必要としたり、大量のCO2を発生させるなどの問題があり、またばい煙自体を燃焼された際に発生する熱エネルギーを有効活用できなかったとの課題がある。
上記課題を解決するために、本発明の熱分解処理装置や煤煙削減装置などは、次の構成を備える。すなわち、熱処理装置に用いる煤煙削減装置であって、熱処理の対象物から発生する煤煙ガスを専用排気管を通じて、煤煙削減装置の煤煙ガスの導入口から煤煙削減装置内部に誘導させ、煤煙削減装置は煤煙ガスを漏洩させない閉鎖空間として、当該煤煙削減装置の内部には、保護材で被覆された電熱線が設けられており、熱処理炉から誘導された煤煙ガスが煤煙削減装置内部において高温である電熱線により燃焼させられ、燃焼処理後の煤煙成分が削減された排気ガスが煤煙削減装置の排気ガス出口から専用煙突を通じて、煤煙ガスのうち煤煙成分が除去された排気ガスが大気中に放出されることを特徴とする。
前記の電熱線は９００℃以上の温度となり、誘導された煤煙ガスが煤煙削減装置内部において、当該電熱線の熱により燃焼することを特徴しても良い。
前記の電熱線の保護材が溶岩石・耐熱鋼又はセラミックであることを特徴しても良い。
前記の煤煙削減装置の躯体を熱伝導性の高い材料として、対象物を熱処理する熱処理炉の下部に接するように煤煙削減装置を設置して、熱処理炉の下部を熱伝導性の高い材料として、煤煙削減装置の熱を熱処理炉の内部に伝えるようにして、熱処理炉の内部の加温を補助することを特徴とする熱処理装置としても良い。
熱処理炉の側面に外部からヒーターステックの加温部を挿入できる孔及びその開閉部を設けて、当該開閉部を閉じることで、熱処理炉内部の煤煙成分が外部に露出しない構造として、前記ヒーターステックにより熱処理炉での熱処理対象物の熱処理を開始させることを特徴とする熱処理装置としても良い。
前記熱処理装置が、磁気熱分解処理装置であることを特徴としても良い。
本発明によると、ばい煙成分を燃焼させる外部バーナーを使用することが無いために、化石燃料を使用することがなく、CO2の発生も抑制できる。また、処理対象物を熱分解・熱処理するための熱処理炉の加温の補助ができるようになり、廃熱を利用することができる。
さらに、磁気熱分解処理装置との組み合わせにより、ばい煙成分を除去できることに加えて、ダイオキシン類の除去や一酸化炭素濃度の低減化も実現できる。加えて、磁気熱分解処理装置の熱処理炉の加温の補助が可能となり、処理効率の向上化や処理可能な処理物の種類を増やすことできる。
以下に、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記の例示に限らず、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、前記特許文献など従来公知の技術を用いて適宜設計変更可能である。
図１は、本発明による熱分解処理装置の要部正面構成図である。図２は、本発明による熱分解処理装置の要部側面構成図である。この装置本体は、概ね四角柱、直方体、円柱のいずれかの形状をしており、処理対象物を投入して保持でき熱分解処理できるものである。
装置の上部にある開閉可能である開口部は、熱処理の対象物（廃棄物など）を投入するためのものである。この開口部は、熱分解処理の稼働中においては、装置内部からの排ガスや臭気を閉じ込めることができるように、閉じることができる。
装置の下部にある開閉可能である開口部は、熱分解処理後の灰分、熱分解できない金属類などの残渣を取り出すためのものである。
この熱分解処理装置では、熱分解させたい処理物（有機廃棄物：廃棄プラスティックや廃タイヤなど）を上部開口部から投入する。この処理物に着火させる。本装置では、火炎バーナーなどは付属していないので、紙屑などに直接着火させたものを、処理物の中に放り込み着火させる。
処理物が着火すると、ばい煙を発生させるので、この熱分解処理装置の開口部を閉じるものとする。処理物の燃焼を補助するために、外部給気口から空気をブロワーで強制挿入させる。なお、強制挿入させる空気に、永久磁石などで磁気を与えることで、磁気熱分解処理装置にもなる。
熱分解処理装置内で処理物の燃焼させる際に発生する煤煙ガス（処理前未燃焼ガス）については、熱分解処理装置上部の側面に設けられた専用排気管の入口部から専用排気管を通じて、煤煙削減装置の煤煙ガスの導入口から煤煙削減装置内部に誘導させられる。
煤煙削減装置（図３）は、煤煙ガスを漏洩させないような密閉した金属箱で構成されている。この内部には、セラミック又は耐熱鋼等で被膜された電熱線が設けられている。本実施例では、定格：２００Ｖ ３．５ｋｗ、絶縁抵抗：ＤＣ５００Ｖメガにて１０ＭΩ以上、絶縁耐圧：ＡＣ１５００Ｖ／ｍｉｍに耐えること、ワット密度：４．１５Ｗ／ｃｍ、燃焼室温度≒９００℃とすること、とした。
煤煙削減装置での処理前の未燃焼ガスは、一酸化炭素などを含み、可燃性のガスである。煤煙削減装置内部は、電熱線により９００℃程度の温度となっており、この可燃性ガスは、この煤煙削減装置内部で燃焼することとなる。
この煤煙削減装置内部で火炎が生じることになるが、そのために電熱線は溶岩石・セラミック又は耐熱鋼等で被膜して保護されるものとしている。
処理前の未燃焼ガスは、煤煙削減装置内部で概ね完全燃焼させられて、ばい煙成分も除去され、一酸化炭素も大幅に減少して、ダイオキシン類も高温燃焼することで、大幅に削減する（下記表）。同時に、悪臭防止法で定められた22物質も規制値以下に削減される。
次いで、煤煙削減装置で処理された燃焼ガスは、煤煙削減装置に設置されている排気ガス出口から専用煙突を通じて、煤煙ガスのうち煤煙成分などが除去された排気ガスが大気中に放出される。
処理前の未燃焼ガスは、熱分解処理装置上部から排出されて、専用排気管を通じて、熱分解処理装置の下部の設置された煤煙削減装置されて、排気ガス出口から専用煙突を通じて、熱分解処理装置よりも上部にある専用煙突出口より大気に放出される。このような排気ガスの移動を可能とするために、煤煙削減装置に設置されている排気ガス出口の間に、強制送風が導入できる強制送風入口を向けて、送風機による強制送風の空気が専用煙突に導入されて、排気ガスを強制的に排出されるものとなる。また、この強制送風が処理前の未燃焼ガスも煤煙削減装置への誘導も可能とするものである。
煤煙削減装置は、熱分解処理装置の下部に密接して設けられている。煤煙削減装置の上部は、熱伝導性に優れた金属板とした。同様に、煤煙削減装置の下部も熱伝導性に優れた金属板とした。これにより、煤煙削減装置での処理前の未燃焼ガスの燃焼処理で生じる熱エネルギーを効率よく、煤煙削減装置の炉内に伝熱することができる。
なお、上記の例では、熱分解処理装置と煤煙削減装置が独立している構成としているが、熱分解処理装置と煤煙削減装置の間の金属板を１枚として、熱分解処理装置と煤煙削減装置が一体とした構成としても良い。
煤煙削減装置での処理前の未燃焼ガスの燃焼処理で生じる熱エネルギーを効率よく、熱分解処理装置の炉内に伝熱することで、分解処理装置の熱分解の効率が高まり、より短時間での処理対象物の処理ができることや、水分量を多い対象物の処理を可能とする。
また、熱処理炉での熱処理対象物の熱処理の開始にあたって、裸火を用いることなく実施できるように、ヒーターステックの加温部を熱処理炉内部に挿入できる構造としても良い。ヒーターステックは、その表面温度が６００℃から１１００℃まで熱せられるものとして、熱処理炉での熱処理対象物の熱処理の開始することができる。
図４には、ヒーターステックの概要を示す。実施例では、熱処理の開始時に、筒状のヒーターステックを熱処理炉側面に、挿入孔及び開閉蓋を設けて、筒状のヒーターステックの熱発生部が熱処理炉内部に出し入れできるものとする。熱処理の開始後は、筒状のヒーターステックを取り出し当該蓋を閉じることで、熱処理炉内部の煤煙等が露出しないものとする。なお、ヒーターステックは、当該挿入孔に隙間なく嵌合することで、熱処理炉内部と外部が遮断されるものである。
本発明によると、熱分解処理に伴う、一酸化炭素やダイオキシン類を含む煤煙について煤煙削減装置で燃焼処理ができ、清浄化した排ガスを大気に放出できる。また、同時に煤煙削減装置での熱エネルギーを利用することができ、CO2発生を抑制しながら、処理対処物の処理効率を向上させることなどができ、産業上利用価値が高い。
１ 熱処理の対象物の投入用の開口部
２ 清掃・点検用の開口部
３ 磁気化空気供給口
４ 処理前未燃焼ガスの誘導通路管
５ 煤煙削減装置
６ 煤煙削減装置で処理された排気ガスの誘導通路管
７ 電熱線
２ 清掃・点検用の開口部
３ 磁気化空気供給口
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５ 煤煙削減装置
６ 煤煙削減装置で処理された排気ガスの誘導通路管
７ 電熱線
Claims (6)
- 熱処理装置に用いる煤煙削減装置であって、
熱処理の対象物から発生する煤煙ガスを専用排気管を通じて、
煤煙削減装置の煤煙ガスの導入口から煤煙削減装置内部に誘導させ、
煤煙削減装置は煤煙ガスを漏洩させない閉鎖空間として、
当該煤煙削減装置の内部には、保護材で被覆された電熱線が設けられており、
熱処理炉から誘導された煤煙ガスが煤煙削減装置内部において高温である電熱線により燃焼させられ、
燃焼処理後の煤煙成分が削減された排気ガスが煤煙削減装置の排気ガス出口から専用煙突を通じて、煤煙ガスのうち煤煙成分が除去された排気ガスが大気中に放出されることを特徴とする、煤煙削減装置。 - 前記の電熱線は９００℃以上の温度となり、誘導された煤煙ガスが煤煙削減装置内部において、当該電熱線の熱により燃焼することを特徴とする、請求項１記載の煤煙削減装置。
- 前記の電熱線の保護材が溶岩石、耐熱鋼又はセラミックであることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の煤煙削減装置。 - 前記の煤煙削減装置の躯体を熱伝導性の高い材料として、
対象物を熱処理する熱処理炉の下部に接するように煤煙削減装置を設置して、
熱処理炉の下部を熱伝導性の高い材料として、
煤煙削減装置の熱を熱処理炉の内部に伝えるようにして、
熱処理炉の内部の加温を補助することを特徴とする熱処理装置。 - 熱処理炉の側面に外部からヒーターステックの加温部を挿入できる挿入孔及びその開閉部を設けて、
当該開閉部を閉じることで、熱処理炉内部の煤煙成分が外部に露出しない構造として、前記ヒーターステックにより熱処理炉での熱処理対象物の熱処理を開始させることを特徴とする前記熱処理装置。 - 前記熱処理装置が、磁気熱分解処理装置であることを特徴とする請求項４又は５に記載の熱処理装置。
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