WO2002094463A1 - Intermittent flowing type thermal decomposer - Google Patents

Description

明細 ^: 断続流動式熱分解装置

[技術分野]

この発明は、 焼却装置から排出される焼却灰や、 下水道汚泥や、 企業の施設等 から排出させる廃棄物等を分解処理するための熱分解装置に関し、 特に、 焼却時 に有毒ガスを発生するゴム製品やプラスチック製品等の産業廃棄物等についても 分解処理することができる熱分解装置に関するものである。

[背景技術]

従来、家庭や企業の施設等で排出される廃棄物は、焼却処理できる可燃ゴミと、 ゴム製品やプラスチック製品のように燃焼すると有毒ガスを発生するため焼却処 理できない不燃ゴミと、 再資源として利用できる紙やガラスやアルミニウム製品 等のような資源ゴミと、 工場や施設等から排出される廃油やコンクリートや金属 性の構造物等の産業廃棄物とに主に分類され、 それぞれの廃棄物に対応した廃棄 処理が行われている。

一般に、 可燃ゴミは焼却処理され、 不燃ゴミは埋立て地等の中に埋設する処理 が行われている。 資源ゴミについては、 紙やガラスやアルミニウムの素材に応じ てそれぞれに分別されて、 粉砕処理や溶解処理されて再資源として利用されてい る。 更に、 産業廃棄物は特殊加工され、 それぞれに対応した特殊処理が行われて いる。

しかしながら、 廃棄物の種類によっては、 可燃ゴミでもゴム製品やプラスチヅ ク製品等のように焼却処理が認められないものがあるという欠点がある。 また、 焼却処理中に不完全燃焼等による煙やガス等が発生し、 周囲の環境に悪影響を与 えるという欠点がある。 また、 従来の焼却装置では、 廃棄物を空気中で燃焼させ て焼却処理しているため、 塩素系廃棄物が混入していた場合には、 ダイォキシン や塩素化合物の発生が起こり、 環境に悪影響を及ぼすといった問題も発生してい る。

さらに、 焼却灰や焼却処理できない不燃ゴミや産業廃棄物は埋立地等に埋設処 理されているため、 埋立用地の確保が必要であり、 また廃棄物によって発せられ る悪臭や廃棄物に含まれる重金属等により埋立地の周囲の環境に悪影響を与えて いる。

そこで本出願人は、 被処理物を密閉されたるつぼの中に入れ、 そのるつぼ内を 真空状態にして加熱し、 被処理物を加熱分解する装置を開発し、 特許を得た （特 公平 7 _ 3 4 9 0 2号、 特許第 2 0 3 8 2 1 4号）。

この装置は、 焼却する被処理物を収容するるつぼを支持部以外のるつぼの外壁 との間に間隙を有するように炉本体内に支持し、 炉本体内の内壁とるつぼ外壁と の間隙にるつぼを加熱する加熱装置を設け、 るつぼの開口部を炉本体の開口部の 内側に位置させ、 これらの開口部を同時に塞ぐ開閉蓋を設け、 被処理物を焼却す る際に発生する気体をるつぼ内から導出する吸引管を設け、 その吸引管と接続す る吸引装置と、 その吸引装置と接続する気体選別抽出装置を設ける。 るつぼ内を 開閉蓋をしめて真空状態にし、 その真空状態で加熱装置によってるつぼの内部の 被処理物を加熱し、 被処理物から発生した気体を吸引装置によってるつぼから取 出し、 気体選別抽出装置で気体を抽出する。

しかしながら、 この装置では、 るつぼ内に一定量の被処理物しか入れることが できないため、 一定量の被処理物ごとに、 るつぼ内に密閉して真空状態にして加 熱し、 一定時聞の加熱後に取り出すといった作業を繰り返さなければならない。 従って、 被処理物が多い場合に一連の作業を何度も繰り返さなければならず、 非 常に手間のかかるものであった。

そこでこの発明は、 大量の被処理物を連続して熱分解処理できるようにして、 作業効率を高めるようにした熱分解装置を提供するものである。

[発明の開示]

請求項 1の発明は、 るつぼ内に被処理物を入れて、 るつぼ内を真空にした状態 でるつぼ内の被処理物を加熱させて被処理物を熱分解する装置において、 前記る つぼが両端に入口と出口とを形成すると共に内壁に螺旋溝を形成した筒状形状と し、 枠体を有し、 その枠体に回転炉を回転自在に保持し、 前記るつぼを前記回転 炉の内部に取付け、 前記回転炉の内部でしかも前記るつぼの外部に加熱装置を備 え、 前記回転炉を回転させる駆動装置を備え、 前記るつぼの入口と連絡する投入 ボックスを枠体に設け、前記るつぼの出口と連絡する排出ボックスを枠体に設け、 前記投入ボックスに外部と前記るつぼとの連絡を遮断する遮断装置を備え、 前記 排出ボックスに外部と前記るつぼとの連絡を遮断する遮断装置を備え、 前記排出 ボックスと接続するものであって前記るつぼ内を真空状態にしかつ被処理物を前 記加熱装置によって分解する際に発生する気体をるつぼ内から吸引する吸引装置 を備えるようにしたものである。

また、 請求項 2の発明は、 請求項 1の断続流動式熱分解装置において、 前記吸 引装置に気体選別抽出装置を接続し、 その気体選別抽出装置で被処理物を分解し た際に発生する気体を抽出するものである。 請求項 3の発明は、 請求項 2の断続 流動式熱分解装置において、前記気体選別抽出装置と別設の加熱装置とを接続し、 前記気体選別抽出装置で被処理物を分解する際に発生した気体のうち抽出されな い気体を前記別設の加熱装置に導入するものである。 請求項 4の発明は、 請求項 1の断続流動式熱分解装置において、 前記るつぼの前記排出口の位置を前記投入 口の位置より高くするものである。 請求項 5の発明は、 請求項 1の断続流動式熱 分解装置において、 枠体を互いに揺動可能な関係の土台に取付け、 その土台に対 して前記枠体の傾斜角度を自由に変化させることを可能とするものである。 請求 項 6の発明は、 請求項 1の断続流動式熱分解装置において、 前記るつぼの内部と 外部とを遮断する前記遮断装置を二重の遮断構造とするものである。 請求項 7の 発明は、 請求項 1の断続流動式熱分解装置において、 前記加熱装置は前記るつぼ 内の被処理物を 1 2 0 0 ° C以上に加熱できる遠赤外線加熱装置とするものであ る。 請求項 8の発明は、 請求項 1の断続流動式熱分解装置において、 前記回転炉 の外壁にリング状の導体を設け、 この導体と前記回転炉内部の前記加熱装置とを 電気的に接続し、 前記枠体に前記回転炉の回転中に前記リング状導体と常に接触 する接触子を設けるものである。 [図面の簡単な説明]

第 1図は、 この発明の実施形態の装置の正面図、 第 2図は、 この発明の実施形 態例の回転炉の断面正面図、 第 3図は、 この発明の実施形態例の装置の側面図、 第 4図は、 この発明の実施形態例の枠体を外した状態の回転炉の断面図、 第 5図 は、 この発明の実施形態例のるつぼの断面図、 第 6図は、 この発明の実施形態例 の回転シャツ夕一の断面図、 第 7図は、 この発明の実施形態例の回転シャッター の平面図、 第 8図は、 この発明の実施形態例のオートシャッターの正面図、 第 9 図は、 この発明の他の実施形態を示するつぼの断面図である。 [発明を実施するための最良の形態]

次にこの発明の実施形態を図に基づいて説明する。

基台 1の上に水平軸 1 aで軸支された枠体 2を設け、 この枠体 2に筒状の回転 炉 3の両端を回転自在に支持している。 基台 1の中央部で水平軸 1 aに枠体 2を 軸支したのは、 回転炉 3を傾けて、 後述のるつぼ内のものを自動的に排出するた めである。 この枠体 2の両端に固定円盤 4 , 4を固定し、 これらの固定円盤 4 , 4はべァリング 4 aを介して回転炉 3の両端の回転円盤 3 a , 3 aと回転自在な 状態で対向している。 そしてこれらの各固定円盤 4と各回転円盤 3 aとは磁力で 相互に吸引されている。 各回転円盤 3 aの中央部には透孔 3 bを有し、 各固定円 盤 4中央部には透孔 4 bを有している。

また枠体 2の両側下部には、 前記回転炉 3の両側下部外壁に接触した複数の口 —ラ 5 , 5を設けており、'これらのローラ 5を駆動装置 5 aにより駆動回転させ、 回転炉 3を回転させるものである。 一方の固定円盤 4にはチャンバ一状の投入ボ ックス 6が固定され、 他方の固定円盤 4にはチャンバ一状の排出ボックス 7が固 定されている。 この投入ボックス 6の上部に被処理物を投入する投入ホッパー 8 が設けられ、 この投入ホヅパ一8の下部 （投入ボックス 6の上部） に第 1の遮断 装置としての回転シャヅ夕一 9が設けられる。 また、 投入ボックス 6内には第 2 の遮断装置としてのオートシャッター 1 0が設けられている。 前記排出ボヅクス 7内にも第 1の遮断装置としてのオートシャッター 1 1が設けられ、 排出ボック ス 7内の下部には第 2の遮断装置として回転シャッター 1 2が設けられている。 前記回転炉 3の外壁中央部には、 電源供給用の複数個の導体から成るリング体 1 3が設けられ、 外壁両端側には温度測定用の複数個のリング体 1 4が設けられ ている。 これらのリング体 1 4は、 第 3図に示すように、 回転炉 3の外壁に適宜 間隔を開けて設けた複数の支持台 1 4 aに支持され、 回転炉 3の外壁から浮いて いる。 なお、 リング体 1 3もリング体 1 4と同様に支持されている。 そして回転 炉 3が回転した場合にも、 これのリング体 1 3 , 1 4にそれぞれ常時接触する接 触子 1 5 , 1 6が前記枠体 2の上部に垂下して取付けられている。

第 2図に示すように、 筒状の回転炉 3の内部空間に遠赤外線を発生する熱伝導 率の高い素材からなる筒状のるつぼ 1 7を備え、 このるつぼ 1 7は回転炉 3と共 に回転させられる。 筒状のるつぼ 1 7の中心軸を回転炉 3の回転中心軸と一致さ せる。 筒状のるつぼ 1 7は、 第 5図に示すように、 被処理物を収容する中空部 1 7 aと、 両端の開口部である入口 1 7 b並び出口 1 7 cを有し、 中空部 1 7 aの 内壁には螺旋溝 1 7 dを形成する。 このるつぼ 1 7の両端部は前記回転円盤 3 a に支持されている。 中空部 1 7 aの入口 1 7 bは回転円盤 3 aの透孔 3 bと固定 円盤 4の透孔 4 bとを介して投入ボックス 6と通じており、 中空部 1 7 aの出口 1 7 cは回転円盤 3 aの透孔 3 bと固定円盤 4の透孔 4 bとを介して排出ボック ス 7と通じている。 この排出ボックス 7には吸引管 1 8が設けられ、 吸引管 1 8 の他端には、 るつぼ 1 7の中空部 1 7 aを真空にし、 かつ被処理物の分解時に発 生する気体を吸引する吸引装置 3 2が接続されている。 この吸引装置 3 2には被 処理物の分解時に発生する気体を選別抽出するための気体選別抽出装置 3 3が接 続され、 更にこの気体選別抽出装置 3 3には、 気体選別抽出装置 3 3で選別抽出 できなかった気体を加熱するための加熱処理装置 3 4が接続されている。

前記回転炉 3内には、 るつぼ 1 7の内部に導入される被処理物を加熱するため の加熱装置 1 9が備えられる。 この加熱装置 1 9は、 常温から 1 2 0 0。 C以上 まで加熱できる遠赤外線加熱装置であり、 第 2図及び第 4図に示すように、 るつ ぼ 1 7の外壁とは間隙を設けて配置してあり、 るつぼの一端から他端までの全長 にわたつて設けられている。 この加熱装置 1 9は、 前記リング体 1 3から電源を 取っている。

第 6図は前記投入ボックス 6の回転シャツ夕一 9の構成を示す断面図であり、 第 7図はその平面図である。 回転シャッター 9は、 前記投入ボックス 6上部の円 形の遮蔽板 2 0に同心円上に多数の透孔 2 1を穿ち、 この遮蔽板 2 0の上に軸 2 3を中心に回転自在とした透孔 2 4を有する回転板 2 2を重ねたものである。 前 記回転板 2 2を図示しない駆動手段で回転駆動させると、 断続的に透孔 2 4が透 孔 2 2の一つと重なり、 被処理物が通れるようになつている。 また、 前記排出ボ ヅクス 7の回転シャヅ夕一 1 2もこの回転シャヅ夕一 9と同様な構成となってい る。

第 8図は、 投入ボックス 6内のオートシャヅ夕一 1 0の構成を示す。 ォートシ ャッ夕一 1 0は、 縦方向の断面四角形状の通路 2 5内の上部に上部シャッター 2 6を設けると共に下部に下部シャツ夕一 2 7を設ける。 上部シャッター 2 6はそ の上端で、 通路 2 5の内壁に設けた蝶番 2 8により回動自在に軸支され、 蝶番 2 8と反対側の自由端を上げると通路 2 5を塞ぎ、 自由端を下げると通路 2 5を開 くものである。 また前記下部シャッター 2 7はその下端で、 通路 2 5の内壁に設 けた蝶番 2 9により回転自在に軸支され、 その自由端を下げると、 前記上部シャ ッ夕ー 2 6の自由端を持ち上げて、 上部シャヅ夕一 2 6で通路 2 5を塞ぐととも に、 自らも通路 2 5を塞ぐ構成となっている。 従って、 下部シャヅ夕ー 2 7の自 由端を持ち上げて反対側の通路の内壁に当てると、 上部シャツ夕一 2 6も自重で 下部が下がり下部シャッター 2 7の内側に重なる。 これにより通路 2 5は遮断が 解かれ、 被処理物は下方に落下する。 そして前記下部シャツ夕一 2 7は、 通路 2 5の外側に設けたシリンダー 3 0のビストン 3 1に連結され、 当該ビス トン 3 1 の動きに連動する構成となっている。 また、 前記排出ボックス 7のオートシャツ 夕一 1 1もこのォートシヤヅ夕一 1 0と同様な構成となっている。

被処理物は前記投入ホッパー 8に投入されると、 回転シャッター 9により、 断 続的に前記投入ボックス 6に移送される。 この投入ボックス 6内で被処理物が溜 まるとオートシャッター 1 0が開き、 回転炉 3の中心のるつぼ 1 7の中空部 1 7 a内に入る。 その後、 回転シャヅ夕一 9とオートシャッター 1 0を閉じて吸引装 置 3 2を作動させて、 るつぼ 1 7内を真空にする。 前記加熱装置 1 9を作動させ てるつぼ 1 7を約 1 2 0 0 ° Cに加熱し、 さらに駆動装置 5 aによりローラ 5を 駆動させて回転炉 3を回転させる。 これにより、 るつぼ 1 7内の被処理物は真空 状態のなかで電磁波 （遠赤外線熱放射） の超高熱エネルギーで加熱され分解させ られる。 これにより、 るつぼ 1 7内の被処理物は熱分解しながら、 回転するるつ ぼ 1 7の内周の螺旋溝 1 7 dに沿って、 るつぼ 1 7の入口 1 7 b側から出口 1 7 c側に移動する。 これと同時に、 前記吸引管 1 8により、 被処理物の熱分解で発 生する気体をるつぼ内から導出する。 従って、 るつぼ 1 7内は常に吸引管 1 8に よる吸引により真空状態となっている。

また、 前記吸引装置 3 2によって吸引された気体は気体選別抽出装置 3 3に達 し、 気体選別抽出装置 3 3によって気体は種類ごとに抽出選別され、 液化して処 分したり、 再利用したりする。 気体選別抽出装置 3 3で抽出されない気体は加熱 処理装置 3 4に導入し、 導入された気体の一部は高温によって分解され、 他の一 部は図示しないクリーンフィル夕一で無害な気体にされて外部に放出される。 るつぼ 1 7内の被処理物は熱分解されながら螺旋溝 1 7 dに沿って出口 1 7 c に至り、 被処理物は一定時間加熱されることにより分解されて灰となり、 排出ボ ックス 7内に導入される。 排出ボックス 7内に導入された灰は、 オートシャツ夕 —1 1を開き、 灰を下方に落としてから一端閉じ、 その後、 回転シャツ夕一 1 2 を開けて、 排出ボックス 7から外部に排出される。 即ち、 灰は排出ボックス 7の 二重の遮断装置を開閉して外部に排出される。 この排出された灰は冷却して別途 の方法により固形物にしてセラミック等の製品として再利用できる。

オートシャツ夕一 1 0の断続的な開閉により被処理物がるつぼ 1 7内に投入さ れ、 オートシャッター 1 1の断続的な開閉により被処理物が排出ボックス 7から 排出される。 その際、 るつぼ 1 7内は、 投入ボックス 6のオートシャツ夕一 1 0 及び排出ボックス 7内のオートシャツ夕一 1 1により一時的に開かれるが、 その 時期を除いてオートシャツ夕一 1 0 , 1 1が閉じられるつぼ 1 7内は密閉され、 吸引装置 3 2によってるつぼ 1 7内は真空にされる。

被処理物のるつぼ 1 7内に入っている時間は約 2 0分から 4 0分であり、 その 場合に 1分間に 3 K gから 1 0 K gの被処理物を処理することができる。

この様に被処理物をるつぼ 1 7内に断続的に入れ、 また排出ボックス 7から灰 を断続的に排出する。 これにより被処理物を断続ながら連続的に熱分解処理する ものである。

第 1図や第 2図ではるつぼ 1 7を水平状態にした図を示したが、るつぼ 1 7 (回 転炉 3 ) を傾斜させた状態を第 9図に示す。 第 9図は、 るつぼ 1 7の入口 1 7 b よりも出口 1 7 cを相対的に高くする （水平面に対する傾斜角度を 0とする） よ うにしたものである。 本発明では、 その逆にしても良い。 第 9図に示すように、 るつぼ 1 7内を被処理物が移動するにつれて被処理物が上昇するようにるつぼ 1 7を傾斜させると、 加熱分解した灰を乾燥用等の高い位置に自動的に持ち上げる ことができる利点がある。 灰を乾燥用等の高い位置に持ち上げる場合に、 従来で はリフトを必要とするが、 るつぼ 1 7 (回転炉 3 ) を傾斜させることによって、 リフトを不要にする利点がある。 また、 るつぼ 1 7 (回転炉 3 ) を傾斜させる場 合には、 駆動装置 5 aによるローラ 5の回転速度を変化させて、 るつぼ 1 7内を 進行する被処理物の量 （分解処理量） を調節することができる。 なお、 るつぼ 1 7 (回転炉 3 ) を傾斜させなくても、 被処理物の種類に応じて駆動装置 5 aによ るローラ 5の回転速度を変化させることで、 適正な熱分解処理を行うことが可能 である。 [産業上の利用可能性]

以上説明したように、 この発明によれば、 真空状態のるつぼの内部を約 1 2 0 0 ° Cに加熱して被処理物を熱分解するので、 ダイォキシン等の分解ができる。 るつぼ内に入った被処理物は、 回転炉の回転により、 るつぼの螺旋溝に沿ってる つぼの入口側から出口側に順に移送されるため、 断続的に被処理物をるつぼ内を 通過させてそのるつぼ内の通過時に被処理物を熱分解処理できる。 従って、 従来 のような 1回ごとのるつぼ内への被処理物の出し入れを行うものと比べて、 大量 の被処理物を連続して熱分解処理でき、 作業効率を高めることができる。

るつぼから吸引した気体を気体選別抽出装置にかけて抽出選別し、 これを収集 する。 また、 気体選別抽出装置で抽出されない気体が存在するとしても、 その気 体を加熱処理装置に導入して熱分解することによって、 有害なガスや悪臭を外部 に排出させることはない。

また、 るつぼ内を被処理物が移動するにつれて被処理物が上昇するようにるつ ぼを傾斜させることによって、 加熱分解した灰を乾燥用の高い位置に自動的に移 送することができ、 加熱分解した灰を高い位置に持ち上げるためのリフ トを不要 とすることができる。 更に、 駆動装置によるるつぼの回転速度を変化させて、 る つぼ内を進行する被処理物の分解処理量を調節することができる。 被処理物の加 熱分解によって生じた灰は、 固形物に固化させ、 再利用することができる。 しか も、 回転炉を回転させながら、 被処理物を熱分解するため、 満遍なく被処理物を 分解することができる。 回転炉の外壁にパン夕グラフ状のリング体を設け、 回転 炉の回転中も固定した枠体から電源等を安定して回転炉の内部に供給することが できる。

Claims

請求の範囲

1 . るつぼ内に被処理物を'入れて、 るつぼ内を真空にした状態でるつぼ内の被処 理物を加熱させて被処理物を熱分解する装置において、 前記るつぼが両端に入口 と出口とを形成すると共に内壁に螺旋溝を形成した筒状形状とし、 枠体を有し、 その枠体に回転炉を回転自在に保持し、前記るつぼを前記回転炉の内部に取付け、 前記回転炉の内部でしかも前記るっぽの外部に加熱装置を備え、 前記回転炉を回 転させる駆動装置を備え、 前記るつぼの入口と連絡する投入ボックスを枠体に設 け、 前記るつぼの出口と連絡する排出ボックスを枠体に設け、 前記投入ボックス に外部と前記るつぼとの連絡を遮断する遮断装置を備え、 前記排出ボックスに外 部と前記るつぼとの連絡を遮断する遮断装置を備え、 前記排出ボックスと接続す るものであって前記るつぼ内を真空状態にしかつ被処理物を前記加熱装置によつ て分解する際に発生する気体をるつぼ内から吸引する吸引装置を備えたことを特 徴とする断続流動式熱分解装置。

2 . 前記吸引装置に気体選別抽出装置を接続し、 その気体選別抽出装置で被処理 物を分解した際に発生する気体を選別かつ抽出することを特徴とする請求項 1記 載の断続流動式熱分解装置。

3 . 前記気体選別抽出装置に加熱処理装置を接続し、 前記気体選別抽出装置で被 処理物を分解する際に発生した気体のうち抽出されない気体を前記加熱処理装置 に導入して加熱することを特徴とする請求項 2記載の断続流動式熱分解装置。

4 . 前記るつぼの前記排出口の位置を前記投入口の位置より高くしたことを特徴 とする請求項 1記載の断続流動式熱分解装置。

5 . 前記枠体を土台に揺動可能に取付け、 前記土台に対して前記枠体の傾斜角度 を自由に変化させることを特徴とする請求項 1記載の断続流動式熱分解装置。

6 . 前記投入ボックス並びに前記排出ボックスと外部とを遮断する前記遮断装置 を二重の遮断構造としたことを特徴とする請求項 1記載の断続流動式熱分解装置 c

7 . 前記加熱装置は、 前記るつぼ内の被処理物を 1 2 0 0 ° C以上に加熱できる 遠赤外線加熱装置としたことを特徴とする請求項 1記載の断続流動式熱分解装置

8 . 前記回転炉の外周にリング状の導体を設け、 この導体と前記回転炉内部の前 記加熱装置とを電気的に接続し、 前記枠体に前記回転炉の回転中に前記リング状 導体と常に接触する接触子を設けたことを特徴とする請求項 1記載の断続流動式 熱分解装置。