JP2012125666A - 金属スクラップの処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転加熱炉内の排出ガスを加熱、循環させて炉内に再供給して、回転加熱炉の温度制御を行う。
【解決手段】金属スクラップ（原料）の解砕機と供給フィーダとを備えた原料供給装置と、一方端の供給路から原料を投入し、円筒回転体内で回転させて加熱処理し、他方端から排出する回転加熱炉であって、円筒回転体を電磁誘導加熱により加熱する加熱装置と、循環する高温空気を円筒回転体内に導入する循環空気供給管とを備えた回転加熱炉と、その他方端に設け、処理された原料を回収すると共に燃焼ガスを排出する排出筒と、燃焼ガスから不純固形物を除去し排出ガスとして二次燃焼炉に供給する集塵装置と、排出ガスを高温で熱分解し高温空気として排出する二次燃焼炉と、高温空気を所定の温度まで調整する冷却塔と、高温空気を回転加熱炉の循環空気供給管へ循環させて再供給する循環ファンとで金属スクラップの処理装置を構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、使用済みアルミ缶などの金属スクラップを、回転ドラム型の炉で加熱処理して、該金属スクラップの表面に付着した樹脂被膜や印刷塗膜などの不要可燃物を焼却除去し、再利用可能な資源とするための処理装置に関するもので、特に、回転加熱炉の外部加熱に電磁誘導加熱式の加熱装置を使用すると共に、回転加熱炉の排出ガスを再利用するようにしたものである。

従来、飲料用容器としてアルミ缶などが多用されている。そして、資源の再利用の観点から、使用済みのアルミ缶を回収し、これをアルミニウム製品の原材料としてリサイクルするシステムが構築されている。また、他の金属類についても同様に、リサイクルシステムが構築されている。

このようなリサイクルの手段として、例えばアルミ缶を例にとれば、回収したアルミ缶等を解砕機やシュレッダー等で粉砕する工程、磁選機で鉄片などを回収する工程、さらにデラッカー装置等で表面に残留する樹脂被膜や印刷塗膜を除去処理する工程、処理されたアルミニウム片を造粒する工程又は溶解する工程等からリサイクル処理が構成される。

このリサイクル処理工程のうち、表面に残留する樹脂被膜や印刷塗膜を除去処理する工程におけるデラッカー装置として、出願人は、特許文献１に開示したような加熱処理装置を提案している。

特開２００９−２８７８６３号公報

特許文献１に記載のデラッカー装置では、スクラップ材に含まれる可燃物の燃焼熱量を主要な熱源とする一方、回転加熱炉の不足熱量や変動熱量を補うため、電磁誘導加熱式の外部加熱装置を設けている。しかしながら、この種の電磁誘導加熱式の加熱装置を含む加熱処理装置を実際に稼働すると、その仕様にもよるが、炉（ロータリーキルン）の内部温度は、およそ４５０℃前後までしか上昇させることができないことが確認された。一方、燃焼時にダイオキシン等の有害物質を発生させないためには、炉内温度がおよそ６００℃前後必要なことが知られているので、炉内温度を上昇させる手段を講じることが課題とされる。

また、回転加熱炉には、適宜な供給装置を介して、使用済みアルミ缶等を所定の大きさに解砕してなる金属スクラップ材が投入されるが、その供給量は常に一定ではなく随時変動するので、その燃焼時に発生する熱量の変動により、炉内の温度も絶えず変動している。そのため、上記電磁誘導加熱式の外部加熱装置による加熱温度も、適宜制御する必要があるが、電磁誘導加熱のための電流制御による温度制御は、必ずしも容易ではないという課題も残る。

本発明は、かかる課題を解決するために発明したものであって、回転加熱炉内の温度上昇のために、その排出ガスを加熱した後、循環させて炉内に再供給するようにして、回転加熱炉の温度上昇と温度制御を行うことを目的としてる。

上記課題を解決するため、本発明は、金属スクラップの処理装置を、金属スクラップを解砕する解砕機と、解砕した金属スクラップを搬送する供給フィーダとを備えた原料供給装置と、一方端に設けた供給路から前記原料供給装置を介して金属スクラップを投入し、これを円筒回転体内で回転させながら加熱処理し、他方端に設けた出口堰から排出する回転加熱炉であって、前記円筒回転体を電磁誘導加熱により加熱する加熱装置と、循環する高温空気を前記円筒回転体内に導入する循環空気供給管とを備えた回転加熱炉と、前記回転加熱炉の他方端に設け、加熱処理された金属スクラップを下端から落下回収すると共に、回転加熱炉で発生した燃焼ガスを排出する排出筒と、前記排出筒から排出された燃焼ガスを導入して不純固形物を除去すると共に、排出ガスとして次の二次燃焼炉に供給する集塵装置と、前記集塵装置から供給された排出ガスをバーナーによって高温で燃焼させて熱分解し、高温空気として排出する二次燃焼炉と、前記二次燃焼炉から排出された高温空気を加湿空気により所定の温度まで調整する冷却塔と、前記冷却塔で温度調整された高温空気を前記回転加熱炉の循環空気供給管へ循環させ前記回転加熱炉に再供給する循環ファンとで構成するという手段を採用した。

かかる構成の本発明装置によれば、回転加熱炉から排出される燃焼ガスは、集塵した後加熱して浄化し、さらに有害物質を分解するのに適した温度に調整されて回転加熱炉に再供給されることになる。

また、上記処理装置において、上記冷却塔から排出された高温空気の一部を外気との熱交換により温度を下げ、上記二次燃焼炉のバーナー燃焼用空気として供給する熱交換器をさらに備えるという手段を採用した。

これにより、二次燃焼炉をさらに効率よく燃焼させることができる。

また、上記冷却塔から排出された高温空気を循環させる循環路の途中に、熱風遮断ダンパと外気を導入する外気調整ダンパを設けて、上記循環ファンを介して回転加熱炉に再供給する空気の温度と酸素量を調整するようにするという手段を採用した。

また、上記集塵装置は、サイクロン分離器を備えたものであるという手段を採用した。

そして、上記二次燃焼炉から排出する高温空気の温度が約８００℃であり、上記循環ファンを介して上記回転加熱炉の循環空気供給管に導入する空気の温度が約６００℃であるという手段を採用した。

このような温度を採用することにより、二次燃焼炉では、排出ガスを完全に無害化することが可能であり、回転加熱炉では、有害物質を確実に分解できる温度とすることができる。

そして、上記原料供給装置と回転加熱炉の供給路の間に、互いに連動する２基の回転ダンパからなる入口二重ダンパ装置を設けると共に、上記排出筒の下端に、互いに連動する２基の回転ダンパからなる出口二重ダンパ装置を設けるという手段を採用した。

回転加熱炉の入口と出口に、それぞれ互いに連動する２基の回転ダンパからなる二重ダンパ装置を設けることで、回転燃焼炉から燃焼ガスを無駄に排出することを防止できる。

上記構成にかかる本発明の金属スクラップの処理装置は、回転加熱炉から排出される燃焼ガスを、集塵した後加熱して浄化し、さらに有害物質を分解するのに適した温度に調整して回転加熱炉に再供給するようにしたので、回転加熱炉で発生した燃焼ガスは完全に熱分解されて無害化し、かつ、装置内を循環するので、有害なガスを排出することがなく、環境を汚染することがない。

即ち、回転加熱炉を約６００℃の高温で燃焼させることができるので、金属スクラップを燃焼する際に発生するダイオキシン等の有害物質を確実に分解することができる。

この場合、二次燃焼炉で高温にした空気を再供給するようにしているので、回転加熱炉の昇温に別のエネルギーを必要としないから、省エネルギー効率の高い処理装置を提供できるものである。

また、回転加熱炉には、安定した温度の高温空気を供給するので、投入した金属スクラップの量による炉内の温度変化に対応でき、安定した処理を行うことができる。

本発明に係る金属スクラップの処理装置の実施形態の回路図である。 吸排気の流れを示す簡略回路図である。

以下、本発明に係る金属スクラップの処理装置の好ましい実施形態について、添付した図面に従って説明する。

図１の回路図において、１は、回転加熱炉であり、その一方端に設ける供給路１ａから炉の内部に投入した金属スクラップ材（原料）を回転しながら加熱処理して、表面の不要可燃物を焼却除去して排出するものである。この回転加熱炉１の基本的な構成は従来公知のものであるが、本発明においては、その回転加熱炉１の外部加熱装置として電磁誘導加熱式の加熱装置１ｂ、１ｂを採用し、回転加熱炉１の円筒回転体１ｃを電磁誘導による加熱で外部から加熱している。また、後述するように、循環する高温空気を導入する循環空気供給管１ｄを有し、所定の高温雰囲気で原料を燃焼可能としている。２は、原料供給装置で、アルミ缶等の金属スクラップ材の原料を所定の大きさに解砕する解砕機２ａと、ベルトコンベヤやスクリュー装置等の搬送装置からなる供給フィーダ２ｂなどで構成し、解砕した原料を上記供給路１ａから回転加熱炉１内に投入するものである。この原料供給装置２と上記回転加熱炉１の供給路１ａとの間には互いに連動する２基の回転ダンパからなる入口二重ダンパ装置３が設けられ、内部の燃焼ガスの無駄な排出を防止している。即ち、この入口二重ダンパ装置３は、例えばエアシリンダーで作動する２基の回転ダンパからなり、一方が開いているときには他方は閉じているように互いに連動して構成し、原料投入時に炉内の高温の燃焼ガスが外部に漏出しない構造となっている。

４は、上記回転加熱炉１の他方端に設ける排出筒であり、エアシリンダーで作動する出口堰１ｅから排出される加熱処理された金属スクラップ材（製品）を落下させて回収するとともに、回転加熱炉１内で発生した燃焼ガスを次に述べる集塵装置６に排出ガスとして排出するものである。５は、この排出筒４の下端に設ける出口二重ダンパ装置で、例えばエアシリンダーで作動する２基の回転ダンパからなり、一方が開いているときには他方は閉じているように互いに連動して構成し、処理後の金属スクラップ材（製品）の回収時に炉内の高温の燃焼ガスが外部に漏出しない構造となっている。

６は、集塵装置で、上記排出筒４から排出された排出ガスを導入し、例えばサイクロン分離器６ａでダスト等の不純固形物を除去すると共に、その排出ガスを次の二次燃焼炉に供給する。なお、サイクロン分離器６ａで除去された不純固形物は下端のロータリーバルブ６ｂを介して排出し、回収する。

７は、二次燃焼炉で、バーナー７ａにＬＰＧ等を送って前記集塵装置６から送られてくる排出ガスをより高温で燃焼させ、ガスを熱分解して無害化し、高温空気とするものである。このときの燃焼温度は、約８００℃である。この二次燃焼炉７には、後述する熱交換器１２からバーナー燃焼用空気が導入されている。なお、その空気量はダンパによって制御されている。

８は、冷却塔で、二次燃焼炉７から排出された高温空気を加湿空気によってその温度を調整している。そして、この冷却塔８から排出された空気は、循環ファン９を介して前記回転加熱炉１に再供給するようにしている。このときの空気温度は、約６００℃である。即ち、回転加熱炉１には循環空気供給管１ｄが設けられており、循環する高温の空気を炉内に導入して、炉内の燃焼温度をダイオキシン等の有害物質が確実に分解される温度まで上昇させる。

なお、循環ファン９に対しては、上記循環空気と酸素供給のための外気を混合して供給するが、循環路には熱風遮断ダンパ１０を設け、外気についても外気調整ダンパ１１を設け、回転加熱炉１に供給する空気の温度と酸素量を調整している。

１２は熱交換器で、上記冷却塔８から排出された空気の一部は、この熱交換器１２によって外気と熱交換して温度を下げたうえ、再び二次燃焼炉７にバーナー燃焼用空気として供給する。また、一部は前記集塵装置６にも導入している（※１参照）。

なお、図中、Ｔ、・・・は、各管路における温度計である。

このように、本発明に係る金属スクラップの処理装置においては、回転加熱炉１で発生した燃焼ガスを、先ず集塵装置６によって不純固形物を除去すると共に、二次燃焼炉７によって高温で燃焼させて熱分解によりさらに浄化し、この高温空気を再び回転加熱炉１に導入して金属スクラップ材を高温雰囲気下で燃焼するようにしている。そのため、発生した燃焼ガスは、完全に無害化されて循環するので、環境を汚染するおそれがないばかりでなく、炉を高温で燃焼させるエネルギーを削減することが可能となり、省エネルギー効率の高い処理装置を提供できる。

なお、上記構成において、回転加熱炉１に投入する金属スクラップ材（原料）は予備的に洗浄等をする場合があるが、このとき原料が含有する水分が多すぎると、投入時に回転加熱炉１の内部を急冷して、当該加熱炉１にヒビが入る等の悪影響が生じるおそれがある。特に、１０％を超える含水量の場合に悪影響が心配されるが、２〜３％程度の含水量であれば問題は生じない。そのため、回転加熱炉１に投入する原料に関しては、これを予熱することによって含水量が低くなるように調整することが好ましい。

続いて、上記処理装置における吸排気の温度変化の例を図２に従って説明する。なお、この例では水分および塗料分を６．５％含む原料を、時間あたり３２１０ｋｇ、原料供給装置２によって投入した実施例について説明する。

まず、出力３１５ｋｗの電磁誘導加熱式の加熱装置により回転加熱炉１の円筒回転体を外部加熱する。このとき、排出筒４から排出されるキルン出口空気の温度は３１８．４℃であった。この燃焼ガスはサイクロン分離器を備えた集塵装置６に導入され、熱交換器１２から送られた２９１．６℃の加湿空気と混合されながら集塵する。この集塵装置６から排出されるキルン排気の温度は３１８．４℃であって、そのまま二次燃焼炉７に導入される。二次燃焼炉７ではＬＰＧを燃料として排気をさらに高温で燃焼させて熱分解により無害化するが、その二次燃焼炉７内の空気の温度は８００．０℃まで達している。

この二次燃焼炉７から排出された高温空気は、冷却塔８に導入され、加湿空気によって調整冷却され、そして、この冷却塔８から排出され回転加熱炉１に循環される二次燃焼炉循環空気の温度は、６３４．６℃となっている。この循環空気は２０．０℃の外気（循環リーク空気）と混合された後、循環ファン９を介して回転加熱炉１に再供給される。このときの循環混合空気の温度は、６００．３℃であった。即ち、回転加熱炉（キルン）１に吹き込まれる空気の温度はおよそ６００℃であり、このときの炉内の燃焼温度は、ダイオキシン等の有害物質を確実に分解できる温度となっている。

なお、冷却塔８から排出された空気の一部は、６３４．６℃の二次燃焼炉排気空気として熱交換器１２に導入され、外気との熱交換器によって２９１．６℃まで冷却される。そして、この空気は一部はバーナ燃焼用空気として二次焼却炉７に導入される一方、一部は加湿空気として集塵装置６に送られている。

このように、本発明に係る金属スクラップの処理装置においては、回転加熱炉１の燃焼ガスは、集塵装置６や二次燃焼炉７などによって熱分解し無害化されると共に、温度調整され、約６００℃のキルン吹込空気として回転加熱炉１に再供給するようにして、回転加熱炉１の内部の温度を有害物質を分解できる適正な温度にして稼働させることができる。

１ 回転加熱炉
１ａ 供給路
１ｂ 電磁誘導加熱式の加熱装置
１ｃ 円筒回転体
１ｄ 循環空気供給管
１ｅ 出口堰
２ 原料供給装置
２ａ 解砕機
２ｂ 供給フィーダ
３ 入口二重ダンパ装置
４ 排出筒
５ 出口二重ダンパ装置
６ 集塵装置
６ａ サイクロン分離器
７ 二次燃焼炉
８ 冷却塔
９ 循環ファン
１２ 熱交換器

Claims (6)

1. 金属スクラップを解砕する解砕機と、解砕した金属スクラップを搬送する供給フィーダとを備えた原料供給装置と、
   一方端に設けた供給路から前記原料供給装置を介して金属スクラップを投入し、これを円筒回転体内で回転させながら加熱処理し、他方端に設けた出口堰から排出する回転加熱炉であって、前記円筒回転体を電磁誘導加熱により加熱する加熱装置と、循環する高温空気を前記円筒回転体内に導入する循環空気供給管とを備えた回転加熱炉と、
   前記回転加熱炉の他方端に設け、加熱処理された金属スクラップを下端から落下回収すると共に、回転加熱炉で発生した燃焼ガスを排出する排出筒と、
   前記排出筒から排出された燃焼ガスを導入して不純固形物を除去すると共に、排出ガスとして次の二次燃焼炉に供給する集塵装置と、
   前記集塵装置から供給された排出ガスをバーナーによって高温で燃焼させて熱分解し、高温空気として排出する二次燃焼炉と、
   前記二次燃焼炉から排出された高温空気を加湿空気により所定の温度まで調整する冷却塔と、
   前記冷却塔で温度調整された高温空気を前記回転加熱炉の循環空気供給管へ循環させ前記回転加熱炉に再供給する循環ファンと、
   からなることを特徴とする金属スクラップの処理装置。
2. 上記冷却塔から排出された高温空気の一部を外気との熱交換により温度を下げ、上記二次燃焼炉のバーナー燃焼用空気として供給する熱交換器をさらに備えた請求項１記載の金属スクラップの処理装置。
3. 上記冷却塔から排出された高温空気を循環させる循環路の途中に、熱風遮断ダンパと外気を導入する外気調整ダンパを設けて、上記循環ファンを介して回転加熱炉に再供給する空気の温度と酸素量を調整するようにした請求項１又は請求項２記載の金属スクラップの処理装置。
4. 上記集塵装置は、サイクロン分離器を備えたものである請求項１から請求項３のいずれか１項記載の金属スクラップの処理装置。
5. 上記二次燃焼炉から排出する高温空気の温度が約８００℃であり、上記循環ファンを介して上記回転加熱炉の循環空気供給管に導入する空気の温度が約６００℃である請求項１から請求項４のいずれか１項記載の金属スクラップの処理装置。
6. 上記原料供給装置と回転加熱炉の供給路の間に、互いに連動する２基の回転ダンパからなる入口二重ダンパ装置を設けると共に、上記排出筒の下端に、互いに連動する２基の回転ダンパからなる出口二重ダンパ装置を設けた請求項１から請求項５のいずれか１項記載の金属スクラップの処理装置。

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