JPS5915953B2

JPS5915953B2 - 廃物処理用熱分解炉

Info

Publication number: JPS5915953B2
Application number: JP49103409A
Authority: JP
Inventors: ダグラスエドワ−ド; ウオ−ルシユテレンス
Original assignee: NAT RES DEV
Current assignee: NAT RES DEV
Priority date: 1973-09-07
Filing date: 1974-09-07
Publication date: 1984-04-12
Also published as: HK70079A; IT1020732B; US3962045A; FR2243405B1; DE2442122C2; DE2442122A1; JPS5076868A; FR2243405A1; GB1485760A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、家庭のごみその他の廃物を処理するだめの熱
分解炉に関する。

以下、この「熱分解」という用語は、空気もしくはその
他の酸化剤が実質的に存在しない状態で上述の廃物等を
加熱することによって化学的に分解して、より好ましい
気体状、液体状もしくは固体状の生成物を得るための処
理を意味するものとする。

原理的に言えば、本発明の、広い範囲の可燃性廃物、特
に例示すれば、台所のごみ、その他の家庭から出るごみ
、下水のスラッジ、プラスチックおよびゴム等を処理す
るのに適用することができる。

工業技術としての熱分解は、既に公知となっており多種
多用の目的に使用されている。

しかしながら、こうした多くの使用例では、被処理廃物
が低い熱伝導率を持った材料であるため、問題が生じて
いる。

すなわち、この熱伝導率が低いことから、処理量が低下
してしまったり、処理用に与えるべき熱量が多量に必要
になったりして１．そのため、従来の燃料に支払う費用
が非常に増加してしまうのである。

例えば、多くの実例があるが公知の熱分解処理技術では
、被処理廃物は、適当々ガスを加熱して、その高温ガス
を熱分解炉中で対向流の状態で廃物に吹きつけることに
よって処理されている。

この従来技術は、いくらかの成功を見たのであるが、用
いられた装置内で、比較的高いガス流速と圧力ヘッドが
十分な量の高温ガスを廃物に吹き込むために必要である
という点は、未解決になっている。

従って、本発明の目的は、新規な設計の廃物処理用熱分
解炉を提供することであって、さらに詳細に述べれば、
この熱分解炉を使用して、被処理廃物を高温ガスと新規
な方法で混合することによってその熱分解処理を促進す
ることである。

本発明の廃物処理用熱分解炉は、細長い形状をしていて
、その一端に未処理の廃物を導入するための流入口が設
けられおり、他端には熱分解処理済みの廃物を排出する
ための排出口が設けられており、また、その長い一炉壁
には熱分解処理用ガスを導入するための流入口が設けら
れており、さらに、この流入口の反対側の炉壁には処理
後のガスを排出するための排出口が設けられているよう
々構成に々つているので、上述した廃物とガスは、炉内
で互いにほぼ直角に交わっている交叉路に沿って移動で
きるように々っている。

この熱分解炉は長方形の断面になっていて、その広い方
の側壁に火格子がはめ込まれている。

この炉は、また、廃物が鉛直方向に落下しかつガスが水
平方向に移動するように配置されている。

炉の流入口は、被処理廃物を供給するだめのホッパと二
重のちょう形バルブのよう々気密手段を用いて連結され
ているが、その排出口にも、空気もしくは他の酸化性の
ガスを遮断する適当な同様の手段を設けてもよい。

ガス用の排出口と流入口の配置は、気体状の熱分解生成
物の少くとも一部を、もしそれが熱分解後その排出口を
通って漏出した場合に、加熱して流入口へ再循環してや
り、次に装入される被処理廃物の熱分解を促進するよう
にしである。

ガスの流入口と排出口の所に設けられている火格子は、
廃物の移動を良くするために可動にしである。

この目的で、例えば、火格子は、上部で枢支すると共に
傾けて生じた反応室を末広がりの形状にしたり、また、
駆動されている偏心部材に設けて、両人格子間の空間を
通って廃物を積極的に送るようにしである。

以下、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳しく説
明する。

参照数字１は、本発明の廃物処理用熱分解炉を表わし、
同じく図中の矢印２，３および４は、それぞれ奥行、幅
、高さを示す炉の３次元寸法である。

フランジ５によって、この炉の頂部は、ホッパ７に延び
ているダクト６に連結されている。

熱分解処理すべき廃物は、このホッパに運ばれた後、ダ
クト６とちょう形バルブ８，９を通って熱分解炉１に達
する。

これらのちょう形バルブ８，９は、ホッパとダクトを通
って炉内に流入する空気やその他の酸化性ガスを最少量
に抑える作用をする。

この熱分解炉１は、頂部から底部まで長方形断面をして
おり、上から下へ向って深さが増加する上部１０と、深
さが一定でそこで熱分解反応が起る中央部と、さらに、
深さが一定で端部が開放されている下部とから構成され
ている。

この中央部１１には、水平方向に互いに整合している流
入口１３と排出口１４が設けられている。

これらの流入口と排出口のそれぞれには、フランジ１５
が設けられているが、これらのフランジは、以下述べる
ような方法で隣接部分の対応するフランジと係合してい
る。

この中央部１１の内部には、流入側火格子１６が水平の
枢軸１７から自由垂下しているが、止め棒１８の作用に
よって、第１図に示されている鉛直位置を越えて自由に
回転するのを制限されている。

同様々排出側火格子１９は、枢軸２０から自由回転する
ようになっていて、ふるい棒２１に連結されている。

また、圧力測定用ねじ立て２１ａが炉の中央部１１に設
けられていて、流入側火格子１６の上流近くのガス圧力
および排出側火格子１９の下流近ぐのガス圧力が簡単に
測定できるようになっている。

本発明の廃物処理用熱分解炉を運転する場合、被処理廃
物は、ちょう形バルブ８を通ってホッパ７へ、ちょつ形
バルブ９を通ってダクト６へさらに炉の上部１０を通っ
て炉の中央部１１に設けた火格子１６．１９間の空間へ
流入し、そこで、その廃物は、流入口１３を通って中央
部１１へ流入し排出口１４を通って排出される高温ガス
の流れに当って熱分解処理される。

処理後の固体状生成物は、炉の下部１２の開放底を通っ
て炉１から排出される。

かくて、廃物とガスは、熱分解炉の炉壁に設けられてい
る流入口と排出口との間に延びていて互いに直角に交わ
っている交叉通路に沿って炉内を移動することが理解さ
れるであろう。

このように、廃物は、流入側バルブ９と炉の下部の開放
底に形成されている排出口との間に延びる鉛直方向下向
きの通路を移動し、他方、ガスは、炉の長方形断面の対
向する炉壁の一部に設けられた流入口１３と排出口１４
との間に延びている水平方向の通路を移動する。

流入口１３のフランジ１５は、バーナ装置で加熱されて
おり、また、このバーナの燃焼生成物を排出するだめの
上部排出口２６を備えている熱交換器２４を通って延び
ている曲りくねったガスパイプ２３の気密になっている
じょうご形鋼部２２に取り付けられた同様なフランジと
連結されている。

こうした設計は変えても良く、例えば、燃焼生成物を用
いて流入して来る被処理廃物を乾燥するようにする。

炉の下部１２の開放底はスクリュコンベア２７を通って
蒸焼残滓容器２８に達している。

排出口１４のフランジ１５は、気密じょうご部２９に取
り付けられた同様なフランジと連結されているが、この
気密じょうご部には、落下するほこりをコンベア２７へ
運び重力排出口３０と、熱分解で生じた気体状生成物を
枝管部３２へ運ぶガス排出口３１とが設けられている。

この場合、この気体状生成物の一部は、パイプ３３を通
って高温ガスブロワ３４へ送られ次いで、ラギングされ
たパイプ３５を通って熱交換器２４内に設けたパイプ２
３の流入口３６へ送られる。

他方、枝管部３２の残りの枝パイプ３７へ達したガスは
、バルブ３８を通って凝縮器もしくは貯蔵タンク３９へ
送られる。

この貯蔵タンク３９の中で凝縮されたガスの代表的外熱
量は、台所のごみを熱分解した場合は、３５０ないし５
００Ｂｔｕ／ｆｔ３（約３．１ないし４．５に、
Ｊ／ｌ）である。

この凝縮ガスは、バルブ付取出口４０を介して外部に取
り出して、熱分解のプロセスとは無関係の目的に用いて
もよい。

もちろん、バルブ４１を通ってバーナ装置２５へ供給し
てもよい。

また、このガスが適当にクリーンである場合には、バー
ナ用ガスとして凝縮器３９の上流から取り出すことによ
って、それに含まれている高い熱容量を保存して全体の
熱効率を上げることもできる。

この目的のために十分な量のガスを貯蔵タンク３９が万
一供給できなかったり、（例えば、このプラントの運転
を開始する場合などで）必要量の加熱用ガスの供給が実
際上でき々い場合は、バーナにはバルブ４２を介して天
然ガスを送ることもできる。

これまで述べた設計から、本発明の熱分解炉では、火格
子１６．１９を通って大量のガスを炉１内の熱分解領域
に送り込んだりそこから取り出したりする事が容易であ
る。

また、廃物を炉１に供給するのに重力を用いているので
その装入密度を保つことができるのはもちろんである。

装入した廃物が２枚の火格子の間に詰まった場合は、ふ
るい棒２１を動かして排出側火格子１９を動かしその廃
物をゆさぶるようにする。

このふるい棒２１を用いる代りに、火格子１９を上下の
偏心部材に設けると共に、流入側火格子１６を可動状態
で設けることもできる。

このような配置によって、炉の中央部１１を通って廃物
を積極的に送ることができる。

炉の下部１２から出てくる固体状の生成物は、コンベア
２７上に落下する前に、必要ならば、蒸気で冷却するか
または水を噴霧するかして冷却することができる。

また、図示のコンベアを用いる代りに、チェイン駆動の
くま手形装置を用いてもよく、その場合は、水トラツプ
法が、固体状の生成物の冷却が必要ならば、最も適切な
方法である。

図示の実施例の熱分解処理プラントは、１／２ないし２
インチＷ７（約１．２７ないし５．０８ｃＴｒＬＷｆ
）という低圧で、火格子１６において約７００℃のガス
流入温度で、カリ火格子１９において約６００℃のガス
排出温度で運転されるように設計されている。

また、ガスと廃物の比の最大値の代表例は、重量で１０
対１、すなわち、１ポンド（約０．４５Ｋｇ）の廃物を
熱分解するために１０ポンド（約４．５４に７）のガス
を循環させる必要がある。

毎時１８０ポンド（約８２に！７）の廃物を処理するプ
ラントでは、ブロワ装置３４は毎分１０４ｆｔ”（約２
８３．２靜）のガスを送り出せることが望ましい。

温度４５０℃で圧力が１６インチＷｆ（約４０．６４Ｃ
ＩｒＬＨｇ）のガスを送り出すためには、ブロワ装置
の規格は計算されていて、その場合、火格子１６，１９
を通って６００℃の温度のガスを最大毎時７２０００ｆ
ｔ３（約２０３８ｒｒ？）流せばよく、置火格子間の圧
力低下は、３インチＷ１（約７．６２ｃｙｒｔＷＶ
）を越えない値で普通は１インチＨＰ（約２．５４Ｃｒ
ＩＬＷＳ’ ）より低い値である。

上の運転条件を可能にするためには、熱交換器２４は、
最大毎時的４５０，０ＯＯＢｔｕ（約１１３．４００Ｋ
ｄ）の熱交換能力がなければ々らず、その場合ガスパイ
プ２３の表面積は４５０ｆｔ２（約４１．７７？Ｚ”）
必要であるが、これは、直径３インチ（約７．６２ｃｒ
ｒＬ）で長さ２０ｆｔ（約６ｍ）のパイプを３０本
用いれば達成できる。

図面を参照すれば、試運転を行なった熱分解炉において
、火格子１６．１９はどちらも１ｆｔ２（約０．０９３
７？Ｚ”）の大きさで、互いに約１ｆｔ（約３０ＣｒＬ
）離されて配置された。

炉の上部１０は、その頂部の断面はほぼ１１インチ×１
２インチ（約２７．９ＣｒｆＬｘ３０．５ｃｒｒＬ）
で底部の断面は１フイートの正方形であり、また、炉の
下部１２は上から下まで約１２インチｘ２０インチ（約
３０．５Ｃｍｘ５０．８ｃｒｆＬ）の一定断面であった
。

フランジ５から炉の下部１２の開放底までの全高は約４
フイート（約１．２ｍ）であった。

火格子１６と１９は鉄製の鋳物で、炉の中央部１１の側
壁も、同じく鉄製の鋳物で、耐火性のライナで表面を保
護されていた。

上述したように６００ないし７００℃の温度で運転され
るこの熱分解炉は、普通の台所から出るごみ彦ら毎時約
１００匁いし２００ポンド（約４５，４ないし９０．８
Ｋｇ）処理する能力があり、その場合５４０々いし１８
００ポンド（約２４５ないし８１７Ｋｆ）の処理用ガス
が必要になることがわかった。

処理速度は、設定したガス温度と、ガスがプロワ装置３
４と熱交換器２４との間を再循環する量とに従って変え
るこけもちろんである。

ガスと廃物の通路を分けて、従来のように両者を重ねる
代りに交叉するようにしたため、廃物からガスの流れに
与えられる抵抗が廃物の通路の長さに依存する度合は減
少することが容易に理解されるであろう。

かくて、上述の実施例では、廃物の通路の長さは４フイ
ート（約１．２ｍ）であるが、ガスの通路の長さ、
すなわち、流入口１２と排出：口１４間の炉の奥行は、
約１２インチ（約３０ｃｒｆＬ）に過ぎなかった。

このガス用通路は、廃物用通路を変えなくとも、所望な
らばもっと短かくすることができる。

ただし、この変化を補償しなければ、轟然のことながら
、熱分解炉の断面を減少させるシことになり、その結果
、炉内を通る廃物の流れを制限したり、また、高温ガス
から廃物に伝達される熱量を減少させてしまうことにな
ってしまう。

また明らかに理解されるように、本発明の炉についての
これまでの説明は、熱分解反応すなわち実質的に空気が
存在しない状態で材料を加熱するプロセスとの関連で行
々われてきたが、本発明は、それに限られるものではな
く、特許請求の範囲で特定した構造の熱分解炉もしくは
それと同様の容器を包含するものである。

例えば、空気がそのように存在しない状態でなくとも、
炉内でほぼ直角に交叉する高温ガスとこれに比べて低温
の材料の移動する流れとの間で熱交換が起るのであれば
、こうした広い範囲の熱交換のプロセスに適当々炉もし
くは容器も、本発明の技術範囲に属することが理解され
よう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の熱分解炉を一部断面として側面図的
にかつ模式的に示する熱分解プラントのフローチャート
である。第２図は、第１図において矢印■の方向で切り取った熱
分解炉を示す図である。図中、参照数字１，１３および１４は、熱分解炉、流入
口および排出口をそれぞれ示している。

Claims

【特許請求の範囲】

１炉壁に設けられていて未処理の廃物を導入するだめ
の流入口と、炉壁のこれと反対側に設けられていて熱分
解処理を受けた廃物を排出するための排出口と、同じく
炉壁に設けられていて高温の熱分解処理用ガスを導入す
るための流入口と、さらに、この流入口の反対側の炉壁
に設けられていて熱分解処理後のガスを排出するための
排出口から構成きれている廃物処理用熱分解炉であって
、前述した流入口と排出口のそれぞれの間を、前述した
廃物とガスが、前述熱分解炉内で互いにほぼ直角に交わ
っている交叉通路に沿って移動することを特徴とする廃
物処理用熱分解炉。