JP2006266604A - 熱分解処理設備と熱分解処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設備全体構成を簡素化して設備コスト等を低減可能にすると共に、運転操作も簡素化可能にする熱分解処理設備とこれを用いた熱分解処理方法を提供する。
【解決手段】廃棄物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する熱分解反応器１０と、熱分解ガスを燃焼する燃焼溶融炉１４と、熱分解残渣から有価物を選別する熱分解残渣選別装置１３とを有する。燃焼溶融炉１４の下流側に、燃焼溶融炉１４から排出される高温排ガスを清浄化する集塵器１７が設けられており、この集塵器１７により清浄化された高温排ガスが熱分解反応器１０に導入されて廃棄物を熱分解する熱分解用ガスとして用いられるように構成されている熱分解処理設備。
【選択図】図１

Description

本発明は熱分解処理設備と熱分解処理方法に関し、詳しくは、廃棄物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する熱分解反応器と、前記熱分解ガスを燃焼する燃焼溶融炉と、前記熱分解残渣から有価物を選別する熱分解残渣選別装置とを有する熱分解処理設備と熱分解処理方法に関する。

各種ゴミなどの廃棄物を加熱して熱分解することにより処理する設備として、スクリューフィーダなどの搬送装置によって供給されたゴミを、熱分解ドラム中にて間接加熱し、分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する熱分解処理設備が知られている。

その場合、熱分解に必要な熱量を、別に設けた熱風炉にて灯油などの化石燃料を燃焼させ、燃焼ガスを熱分解ドラムに加熱ガスとして送給し、熱源としていた。しかし、この設備は化石燃料を大量に消費することから、運転コストが高く、しかも炭酸ガスの発生量がゴミ由来の発生量よりも多いという問題がある。

そのため、ゴミを間接加熱して熱分解ガスと熱分解残渣とに分離し、熱分解ガスと、熱分解残渣から選別して得られた燃焼成分であるカーボンとを燃焼溶融炉に導入して燃焼させ、この燃焼ガス流路に熱分解ドラム加熱用のガスと熱交換する熱交換器を設置し、ゴミの熱分解に必要な熱量を燃焼ガスより回収する方式が考えられた。

しかしながら、燃焼ガス中に、ゴミに由来する有害な酸性ガスを含まれていることから、燃焼ガス中の主としてＨＣｌによる熱交換器、配管、接続機器などへの腐食が進行し、設備の寿命が短くなるため、頻繁な保守作業を必要とし、実生産的にはコストがかかり使用し難かった。

そこで、熱分解ガスの一部を引き抜き、この引き抜いた熱分解ガスを熱分解ガス燃焼炉で燃焼させ、この燃焼ガスと熱分解用加熱ガスとを混合して熱分解ドラムへ供給し、ゴミを熱分解する。その後、熱分解ドラムから排出された排ガスを中和剤にて中和処理すると共に、集塵器で排ガスの無害化処理を行い、無害化され清浄化された排ガスを熱分解ガス燃焼炉に戻す方式が考えられた（例えば、特許文献１）。
特開２００２−２６３６２６号公報

しかしながら、上記従来技術では、熱分解ガスの分岐ダクトを必要とする他、熱分解ガス燃焼炉が必要になり、設備構成が多く複雑になるのみならず、熱分解ガス燃焼炉と燃焼溶融炉とに熱分解ガスを分配する運転操作は制御が難しく、面倒であるという問題点がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、設備全体構成を簡素化して設備コスト等を低減可能にすると共に、運転操作も簡素化可能にする熱分解処理設備と熱分解処理方法を提供することにある。

上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る熱分解処理設備の特徴構成は、廃棄物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する熱分解反応器と、前記熱分解ガスとカーボン残渣を燃焼する燃焼溶融炉と、前記熱分解残渣から有価物を選別する熱分解残渣選別装置とを有していて、前記燃焼溶融炉の下流側に、前記燃焼溶融炉から排出される高温排ガスを清浄化する清浄化設備が設けられており、この清浄化設備により清浄化された高温排ガスが前記熱分解反応器に導入されて前記廃棄物を熱分解する熱分解用ガスとして用いられるように構成されていることにある。

この構成によれば、熱分解反応器に廃棄物を熱分解するために用いる熱分解用ガスとして、燃焼溶融炉から排出され清浄化された高温排ガスを利用するので、従来技術のように、別に化石燃料を使用する必要がないのみならず、熱分解ガス燃焼炉を設ける必要がないため、熱分解ガス用に分岐ダクトを必要とせず、しかも燃焼溶融炉から排出される高温排ガスを送給する配管や接続治具、その他の付帯設備に高価な耐蝕性材料を使用することなく、一般鋼材などの安価な材料を使用できる。

その結果、設備全体構成を簡素化して設備コスト等を低減可能にすると共に、運転操作も簡素化可能にする熱分解処理設備を提供することができた。

清浄化された前記高温排ガスが、前記燃焼溶融炉と直結しているボイラー設備により発生した蒸気から過熱蒸気を生成する蒸気過熱器に送給されて熱交換されるように構成されていることが好ましい。

この構成によれば、ボイラー設備から発生した蒸気を発電などに有効利用でき、しかも熱交換される高温排ガスが清浄化されているため、蒸気過熱器は安価な一般鋼を使用できるだけでなく、熱交換効機能の高いフィン付き管を配置することができて、熱交換率を高めることもできるため、装置全体を小型化することができる。

前記熱分解反応器に導入され排出された熱分解用ガスの一部が、前記燃焼溶融炉と清浄化設備前に導入されるように構成されていることが好ましい。

この構成によれば、燃焼溶融炉での温度調整がし易くなり、運転操作が楽になる。

又、本発明に係る熱分解処理方法の特徴構成は、熱分解反応器により廃棄物を熱分解ガスと熱分解残渣に熱分解し、前記熱分解ガスとカーボン残渣を燃焼溶融炉により燃焼し、前記熱分解残渣から熱分解残選別装置により有価物を選別する方法において、前記燃焼溶融炉の下流側に清浄化設備を設けて、前記燃焼溶融炉から排出される高温排ガスを清浄化すると共に、この清浄化した高温排ガスを前記熱分解反応器に導入して前記廃棄物を熱分解する熱分解用ガスとして用いることにある。

この構成によれば、設備全体構成を簡素化して設備コスト等を低減可能にすると共に、運転操作も簡素化可能にする熱分解処理方法を提供することができる。

清浄化した前記高温排ガスを、前記燃焼溶融炉と直結しているボイラー設備により発生した蒸気から過熱蒸気を生成する蒸気過熱器に送給して熱交換するように構成されていることが好ましい。

この構成によれば、ボイラー設備から発生した蒸気を発電などに有効利用でき、しかも蒸気過熱器は安価な設備を用いて熱交換率を高めることもできるため、設備全体構成を一層簡素化して設備コスト等を低減可能にすると共に、運転操作も簡素化可能にする熱分解処理方法を提供するこことができる。

前記熱分解反応器に導入され排出された熱分解用ガスの一部を、前記燃焼溶融炉と清浄化設備前に導入することが好ましい。

この構成によれば、運転操作が一層楽になる。

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る熱分解処理設備の概略全体構成を示す。この熱分解処理設備は、各種産業廃棄物、家庭用ゴミなどの一般廃棄物などを加熱して、熱分解処理する。

以下に、各部の構成を説明する。
＜熱分解反応器＞
図外の前処理設備により、廃棄物ピットに貯留された廃棄物は、必要に応じて破砕機で概ね１５０ｍｍ角以下に破砕され、破砕廃棄物は搬送装置などにより熱分解反応器１０に送られる。熱分解反応器１０では、投入口２から廃棄物が投入された後、スクリューフィーダ１によって熱分解ドラム１１内に搬送供給される。熱分解ドラム１１において、廃棄物は無酸素あるいは低酸素雰囲気で間接加熱され、熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解される。この場合、熱分解ドラム１１において、通常は約４５０〜５００℃程度で熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解される。熱分解ガスは、下流側の燃焼溶融炉１４に送られ、熱分解残渣は、熱分解残渣排出部１２の下側排出口から排出されて、熱分解残渣選別装置１３に送られる。

熱分解ドラム１１内に送給され廃棄物を間接加熱する加熱ガスとしては、後述するように、下流側の燃焼溶融炉から発生する排ガスが清浄化されて利用されるようになっている。廃棄物を熱分解する加熱ガスは、約５３０℃程度の熱量で熱分解ドラム１１の内部配管（図示略）に導入され、廃棄物の熱分解に寄与した後、約３００℃程度になって排出され、その一部が後述する燃焼溶融炉１４とこの燃焼溶融炉１４から排出される排ガス流路とに導入され、残りは燃焼溶融炉１４に送給される空気を加熱するために、燃焼空気加熱器１９に送られ熱交換された後、排気ファン２０を介して煙突２５から放出される。これは、熱分解ドラム１１を間接加熱する加熱ガスが、清浄化されたガスであるため、そのまま煙突２５から放出され得るものである。なお、図番２１はダンパーであり、煙突２５からの放出量を、圧力センサーを備えた圧力指示制御器（ＰＩＣ）２２からの指示により、開閉制御されるようになっている。
＜熱分解残渣選別装置＞
上記したように、熱分解ドラム１１にて熱分解された熱分解残渣選別装置１３に送給されてきた熱分解残渣は、その中から鉄やアルミニウムなどの金属類は有価物として選別・除去される。そして、金属類が除去された残りの熱分解残渣は、主として燃焼成分であるカーボン（以下、カーボン残渣という）からなり、これらは粉砕機（図示略）などにより所定サイズ以下に粉砕されて、必要に応じてサイロ（図示略）などに貯留されると共に、燃焼溶融炉１４に搬送されて燃焼される。
＜燃焼溶融炉＞
燃焼溶融炉１４には、熱分解ガスの他、粉砕されたカーボン残渣、更には廃棄物を熱分解するのに利用された加熱ガスの一部も、適宜導入される。カーボン残渣は、燃焼溶融炉の炉頂付近から吹き込まれて約１３００℃程度で燃焼され、カーボン残渣中の灰分などは炉底からスラグとして排出される。
＜ボイラー設備＞
燃焼溶融炉１４から排出される高温排ガスは、ボイラー設備１５に送られてボイラー設備内の蒸発管群（図示略）を加熱し、得られた蒸気は蒸気過熱器１８に送られ、その後、発電設備（図示略）などに送られて利用されるべく排出される。
＜排ガス清浄化設備＞
ボイラー設備から排出された高温排ガスは、集塵器などの排ガス清浄化設備により清浄化される。すなわち、排ガス中には、粉塵が含まれているため、集塵器１７に送給されることになるが、その途中で集塵機能を高めるために水処理装置１６により水噴射され冷却される。つまり、ボイラー設備１５の出口側では、排ガスの温度はゴミ質によって変動するが、通常、約９００℃程度になっているので、水処理装置１６により約８００℃程度にまで冷却されると共に、熱分解ドラム１１を間接加熱した後排出される排ガスの一部が取り入れられて冷却される。冷却水の量は、下流側に配置されている温度指示制御器（ＴＩＣ）２３により、下流側配管中の排ガス温度を測定すると共に、その測定結果に基づいて水流調節バルブ２４の開閉を制御することにより行っている。

更に、排ガス中には廃棄物に由来する有害な酸性成分（ＨＣｌなど）が含まれており、これらを無害化処理するため、集塵器１７に導入される手前側の配管に、反応剤（ＮａＯＨなど）が吹き込まれて中和処理される。集塵器では、反応生成物とダストが除去され、排ガスは清浄化されて排出される。かかる集塵器としては、耐熱性のあるセラミック集塵器などが用いられる。
＜蒸気過熱器＞
清浄化された排ガスは、約５６０℃程度の温度を有しており、蒸気過熱器１８に送られて、過熱蒸気生成（約４００℃）のために利用される。このように、蒸気過熱器１８には酸性成分やダストが低減された清浄な排ガスが送られるので、配管類、接続機器などに高価な耐蝕性材料を用いる必要がなく、安価な一般炭素鋼を使用でき、設備コスト全体を低減できると共に、蒸気過熱器１８内にダストの蓄積が極めて少なくなるので、熱交換効機能の高いフィン付き管を配置することができて、熱交換率を高めることもできるため、装置全体を小型化することができる。因みに、上記処理を施した排ガス中のＨＣｌは、約３０容量ｐｐｍ程度であり、ダストは、０．００１ｇ／Ｎｍ³ 以下であった。

蒸気過熱器１８に送られた排ガスは、過熱蒸気を生成するのに利用された後も約５３０℃程度の温度を維持しているので、上記したように、熱分解ドラム１１に送給され熱分解ドラム加熱用熱源として利用できる。このようにすると、熱分解ドラム加熱用熱源として化石燃料を消費する必要もなく、省エネルギーを達成できる。もっとも、熱分解ドラム加熱用熱源として排ガスを利用する場合、必ずしも蒸気過熱器１８を経由する必要はなく、集塵器１７により清浄化された排ガスを直接熱分解ドラム１１に送給してもよい。

以上に説明したように、本実施形態では、燃焼排ガスを清浄化して、熱分解反応器における熱分解ドラムの熱分解用熱源としているので、熱分解ガス燃焼炉や複雑な制御を要する分岐ダクトなどが不要となり、設備構成の全体を簡素化し、従来の設備に比べて設備コスト、操業コスト、保守コスト等を低減できる。しかも、設備の占有スペースも小さくすることができると共に、殊更複雑な制御機構を採用する必要がないので、運転操作も楽であり簡素化することができる。

〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、鉄とアルミニウムとを選別回収する例を示したが、銅やその他の金属を回収するように構成してもよい。

本発明の一実施形態に係る熱分解処理設備の概略全体構成図

符号の説明

１０ 熱分解反応器
１３ 熱分解残渣選別装置
１４ 燃焼溶融炉
１７ 清浄化設備
１８ 蒸気過熱器

Claims (6)

1. 廃棄物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する熱分解反応器と、前記熱分解ガスとカーボン残渣を燃焼する燃焼溶融炉と、前記熱分解残渣から有価物を選別する熱分解残渣選別装置とを有する熱分解ガス化溶融設備において、
   前記燃焼溶融炉の下流側に、前記燃焼溶融炉から排出される高温排ガスを清浄化する清浄化設備が設けられており、この清浄化設備により清浄化された高温排ガスが前記熱分解反応器に導入されて前記廃棄物を熱分解する熱分解用ガスとして用いられるように構成されていることを特徴とする熱分解処理設備。
2. 清浄化された前記高温排ガスが、前記燃焼溶融炉と直結しているボイラー設備により発生した蒸気から過熱蒸気を生成する蒸気過熱器に送給されて熱交換されるように構成されている請求項１記載の熱分解処理設備。
3. 前記熱分解反応器に導入され排出された熱分解用ガスの一部が、前記燃焼溶融炉と清浄化設備前に導入されるように構成されている請求項１又は２記載の熱分解処理設備。
4. 熱分解反応器により廃棄物を熱分解ガスと熱分解残渣に熱分解し、前記熱分解ガスとカーボン残渣を燃焼溶融炉により燃焼し、前記熱分解残渣から熱分解残選別装置により有価物を選別する熱分解ガス化溶融方法において、
   前記燃焼溶融炉の下流側に清浄化設備を設けて、前記燃焼溶融炉から排出される高温排ガスを清浄化すると共に、この清浄化した高温排ガスを前記熱分解反応器に導入して前記廃棄物を熱分解する熱分解用ガスとして用いることを特徴とする熱分解処理方法。
5. 清浄化した前記高温排ガスを、前記燃焼溶融炉と直結しているボイラー設備により発生した蒸気から過熱蒸気を生成する蒸気過熱器に送給して熱交換するように構成されている請求項４記載の熱分解処理方法。
6. 前記熱分解反応器に導入され排出された熱分解用ガスの一部を、前記燃焼溶融炉と清浄化設備前に導入する請求項４又は５記載の熱分解処理方法。

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