廃棄物の熱分解処理方法及び装置
【課題】 高品位な燃料として利用可能な熱分解ガス及び熱分解残渣を得る。
【解決手段】 廃棄物１を乾燥兼脱塩化水素処理装置２にて低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱して、廃棄物１を熱分解させずに、水分の蒸発と、塩素含有プラスチックからの塩素分６の放出を行わせ、水蒸気５と塩素分６を含むガス成分４を分離させた固体成分３を回収する。この際、固体成分３は、熱分解時に生成する灰成分をほとんど含まないため、塩素含有プラスチックより放出された遊離の塩素と灰成分中のアルカリ金属との反応による塩をほとんど含まないものとなる。次いで、固体成分３を、熱分解装置７で４００〜５００℃に加熱して熱分解処理することで、水分が少なくて高カロリーとなり且つ塩素分を含まない可燃性ガスである熱分解ガス８と、塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩を含まない固定炭素主体の熱分解残渣９を生成させて回収する。
【解決手段】 廃棄物１を乾燥兼脱塩化水素処理装置２にて低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱して、廃棄物１を熱分解させずに、水分の蒸発と、塩素含有プラスチックからの塩素分６の放出を行わせ、水蒸気５と塩素分６を含むガス成分４を分離させた固体成分３を回収する。この際、固体成分３は、熱分解時に生成する灰成分をほとんど含まないため、塩素含有プラスチックより放出された遊離の塩素と灰成分中のアルカリ金属との反応による塩をほとんど含まないものとなる。次いで、固体成分３を、熱分解装置７で４００〜５００℃に加熱して熱分解処理することで、水分が少なくて高カロリーとなり且つ塩素分を含まない可燃性ガスである熱分解ガス８と、塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩を含まない固定炭素主体の熱分解残渣９を生成させて回収する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を熱分解処理して可燃性の熱分解ガスと固定炭素主体の熱分解残渣を回収する廃棄物の熱分解処理方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ等の廃棄物を処理し、再利用を図る手法の１つとして、廃棄物の熱分解処理が知られている。
【０００３】
これは、廃棄物を、低酸素雰囲気（無酸素雰囲気を含む、以下同様）下で所要温度に加熱して熱分解処理することにより、該廃棄物中の可燃分を熱分解させて可燃性の熱分解ガスと、固定炭素（チャー）を主体とする熱分解残渣を生成させ、上記熱分解ガスと熱分解残渣を分離して回収できるようにしたものであり、上記可燃性の熱分解ガスと熱分解残渣を共に溶融炉へ導き、少ない空気量（たとえば、空気比１．３程度）で高温にして燃焼させて、溶融スラグを取り出すようにした廃棄物の熱分解ガス化溶融システムや、上記回収される熱分解残渣を、炭化物として各種施設の石炭炊きボイラ等で燃料として再利用して、サーマルリサイクルを図るようにする廃棄物の炭化燃料化システム等の試みが行われてきている。更に、上記熱分解ガス化溶融システムや、廃棄物の炭化燃料化システムにおいて、回収される熱分解ガスの一部を、上記廃棄物の熱分解処理用の熱源とするための高温ガス（熱風）を発生させる熱風発生炉で燃料として利用することも考えられてきている。
【０００４】
ところで、上記都市ごみ等の廃棄物を熱分解処理する際には、廃棄物中の水分と、塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの混入が問題となる。
【０００５】
すなわち、水分は、廃棄物の熱分解処理時に混入していても、加熱されて水蒸気になるだけだが、水分の混入した廃棄物を熱分解処理するためには、廃棄物の熱分解に必要とされる熱量に加えて、廃棄物中に混入している水分の蒸発潜熱が必要とされる。この際、水分量が多い廃棄物を処理する場合は、水分の蒸発潜熱が全体必要熱量の７０〜８０％を占めることもあり、そのため、廃棄物の熱分解処理時に多量の熱量が必要になるという問題が生じる。
【０００６】
更に、上記廃棄物の熱分解により発生する熱分解ガスに、上記廃棄物中の水分に由来する水蒸気が含まれることで、上記熱分解ガスの見かけ上の発熱量が低下するという問題も生じる。
【０００７】
一方、廃棄物に塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックが混入している場合は、該塩素含有プラスチックの熱分解処理に伴って塩素（Ｃｌ）が放出され、この放出された塩素が有害な塩化水素ガスとなるため、廃棄物の熱分解処理によって得られる熱分解ガスのガス性状を著しく悪化させ、又、腐食性を助長するという問題が生じる。そのために、上記熱分解ガスの流通に用いる管路や燃焼に用いる燃焼装置やボイラ等の熱回収装置が大きく制限されてしまう。又、排ガス処理装置の設置も必要になる。
【０００８】
更に、上記塩素含有プラスチックの熱分解処理時に放出される塩素の一部が、遊離した状態で熱分解残渣中の灰成分に含まれるＫ、Ｃａ、Ｎａ等のアルカリ金属と反応して、ＫＣｌ、ＣａＣｌ２、ＮａＣｌ等の塩となり、これらの塩が熱分解残渣に含まれることになるが、この塩を含んだ熱分解残渣を、炭化物として取り出して燃料として燃焼させると、その時点で再び塩素が放出されて塩化水素ガスの発生に繋がる虞が生じるようになるため、上記熱分解残渣を燃料として用いるには、予め該熱分解残渣を水洗して脱塩する処理が必要になってしまう。
【０００９】
以上の点に鑑みて、本出願人は、たとえば、図２に示す如く、外熱キルン炉ｂ内の廃棄物ａを、熱風発生炉ｃで発生させた高温ガスｄを熱源として乾燥、熱分解し、熱分解ガスｅ及び熱分解残渣ｆを下流の溶融炉ｇへ送って処理するようにしてある廃棄物熱分解ガス化溶融装置において、上記外熱キルン炉ｂの上流側に、該外熱キルン炉ｂに供給する前の廃棄物ａを乾燥させるための通気乾燥機ｈを設置してなる構成として、廃棄物ａを該通気乾燥機ｈで５０％以上の水分を除去してから、この乾燥後の廃棄物ａを上記外熱キルン炉ｂへ供給させる手法を従来提案している。
【００１０】
かかる手法によれば、上記外熱キルン炉ｂでは、上記通気乾燥機ｈで予め水分量が５０％以下まで低減された廃棄物ａを処理対象として、その乾燥と熱分解処理を行うことができるため、該外熱キルン炉ｂより回収される熱分解ガスｅ中に含まれる水蒸気（水分）を少なくすることができて、該熱分解ガスｅの見かけ上の発熱量の低下を抑えて、高発熱量（高カロリー）のガスを取り出すことができるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。
【００１１】
又、本出願人は、図３に示す如く、廃棄物ａを、一次熱分解炉ｉへ供給して低酸素雰囲気条件の下で塩素含有プラスチックが熱分解され且つアルミニウム合金の溶融が生じない温度範囲、具体的には、３５０〜４５０℃に加熱して熱分解し、発生する一次熱分解ガスｊと一次熱分解残渣ｋを分離して回収した後、該一次熱分解炉ｉより回収された一次熱分解残渣ｋを、二次熱分解炉ｌへ供給して低酸素雰囲気条件の下でより高温の熱分解温度、たとえば、７５０℃まで加熱することにより更に熱分解し、発生する二次熱分解ガスｍと二次熱分解残渣ｎとを分離して回収するようにした廃棄物の熱分解ガス化方法及び装置も従来提案している。
【００１２】
かかる構成としてある廃棄物の熱分解ガス化方法及び装置によれば、一次熱分解炉ｉで廃棄物ａを３５０〜４５０℃に加熱して熱分解させ、この際発生する一次熱分解ガスｊを一次熱分解残渣ｋより分離して回収することで、該一次熱分解ｊガス中に、処理対象とした水分を含んだ廃棄物ａが上記一次熱分解炉ｉ内で乾燥される際に放出される水蒸気（水分）、及び、上記廃棄物ａ中の塩素含有プラスチックに含まれる塩素に由来する塩化水素等の腐食性を有する成分を回収することができる。よって、その後、上記一次熱分解炉ｉより上記水分及び腐食性を有する成分を含んだ一次熱分解ガスｊと分離された状態で回収される一次熱分解残渣ｋを、上記二次熱分解炉ｌへ供給して更に高温の熱分解温度で熱分解することにより、該二次熱分解炉ｌから、上記水分や塩化水素等の腐食性を有する成分を含まない高発熱量（高カロリー）で且つクリーンな可燃性ガスである二次熱分解ガスｍと、固定炭素主体の二次熱分解残渣ｎとをそれぞれ回収できるようにしてある（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−１４１８３４号公報
【特許文献２】特開２００７−２３８８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、上記特許文献１に示した手法は、通気乾燥機ｈで予め乾燥して水分を除去した後の廃棄物ａを外熱キルン炉ｂで熱分解するようにしてあるため、水蒸気の低減した高発熱量の熱分解ガスｅを回収するのに有効である。しかし、上記通気乾燥機ｈは、廃棄物ａの完全な乾燥を行うことを目的としたものではないため、上記外熱キルン炉ｂより回収される熱分解ガスｅ中には、廃棄物ａ中の水分に由来する水蒸気（水分）が多少残ることがある。
【００１５】
又、上記特許文献１に示した手法では、上記外熱キルン炉ｂより回収される熱分解ガスｅに、塩化ビニル樹脂等の塩素含有プラスチックに含まれる塩素に由来する塩化水素等の腐食性を有する成分が含まれないようにするための対策は特に図られていないというのが実状である。
【００１６】
上記特許文献２に示した手法は、一次熱分解炉ｉで水分及び腐食性を有する成分を含んだ一次熱分解ガスｊを分離してから、残る一次熱分解残渣ｋを二次熱分解炉ｌで更に高温の熱分解温度で熱分解することで、該二次熱分解炉ｌより高発熱量（高カロリー）でクリーンな二次熱分解ガスｍと、固定炭素主体の二次熱分解残渣ｎを発生させて回収するのに有効である。しかし、上記一次熱分解炉ｉにおいても３５０〜４５０℃の温度条件での熱分解処理を行うようにしていることから、塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックと、その他の３５０〜４５０℃の温度条件の下で熱分解される廃棄物ａ中の相当量の可燃分の熱分解反応が進行して可燃性ガスが生じるため、その分、二次熱分解炉ｌより回収されるクリーンな可燃性ガスである二次熱分解ガスｍの回収量が減ってしまう。
【００１７】
更に、上記一次熱分解炉ｉでは、上記塩素含有プラスチックの熱分解により発生する塩素の一部が、遊離した状態で、該一次熱分解炉ｉにおける３５０〜４５０℃の温度条件の下で塩素含有プラスチックやその他の廃棄物が熱分解されることで発生する一次熱分解残渣ｋ中の灰成分に含まれるアルカリ金属と反応して塩になり、この塩が一次熱分解残渣ｋと一緒に二次熱分解炉ｌへ送られるようになるため、該二次熱分解炉ｌより回収される二次熱分解残渣ｎ中にも、上記塩が含まれるようになる。よって、上記二次熱分解残渣ｎを燃料として使用する場合は、水洗等の脱塩処理が必要になるというのが実状である。
【００１８】
そこで、本発明者は、上記した従来提案している手法を更に発展させて、高カロリーで且つ塩化水素等の腐食性を有する成分を含まない高品位の熱分解ガスをより多く回収できるようにすると共に、固定炭素（チャー）主体で且つ塩素含有プラスチックに含まれる塩素に由来して生成される塩の濃度が低いという性状を備えた高品位の熱分解残渣を回収できるようにするための工夫、研究を重ねた。その結果、塩素含有プラスチックの主体をなす塩化ビニル樹脂の低酸素雰囲気条件における脱塩化水素反応は２８０℃程度をピークとして２５０〜３００℃程度の温度条件で進行する一方、この温度条件の下では該塩化ビニル樹脂におけるサーマルリサイクルに有効な炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる点、及び、プラスチックは種類により熱分解温度は大きく異なるが、生産量から４大プラスチックとして知られているポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリスチレンのうち、塩化ビニル樹脂以外のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンは、いずれも４００〜５００℃程度の温度条件の下で熱分解の反応が進行する点、更に、木や紙等の主成分のセルロースの主要な熱分解反応は３５０℃程度をピークとして３００〜４００℃程度の温度条件の下で進行する点に着目して、熱分解処理する前の廃棄物を、低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃の温度条件で一旦加熱処理することで、上記廃棄物中に含まれている水分を蒸発させることができると共に、上記棄物中の可燃分の熱分解反応をあまり進行させることなく、該廃棄物中に含まれる塩素含有プラスチックについての脱塩化水素反応を効率よく進行させることができ、よって、上記加熱処理後に固体成分をガス成分より分離して回収することで、上記廃棄物中の可燃分を多く含み且つ水分と塩素含有プラスチックに由来する塩素が除去されてなる固体成分を得ることができて、この固体成分を熱分解処理することにより、水分及び塩素分が除去された可燃性ガスである熱分解ガスと、上記塩素分の除去に伴い塩の生成が抑えられた固定炭素主体の熱分解残渣を得ることができることを見出して本発明をなした。
【００１９】
したがって、本発明の目的とするところは、高カロリーで且つ塩化水素等の腐食性を有する成分を含まない高品位の熱分解ガスを多く回収できると共に、固定炭素主体で且つ塩素含有プラスチックに含まれる塩素に由来する塩の含有量が低減された高品位の熱分解残渣を回収することができる廃棄物の熱分解処理方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックの炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下で可燃分の主体を成すプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収する廃棄物の熱分解処理方法とする。
【００２１】
又、請求項２に対応して、廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃の温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収する廃棄物の熱分解処理方法とする。
【００２２】
更に、請求項３に対応して、廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックの炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件で加熱するための乾燥兼脱塩化水素処理装置と、該乾燥兼脱塩化水素処理装置より上記所要の温度条件での加熱に伴い放出される水蒸気及び塩素分を含むガス成分と分離した状態で回収する固体成分を、３％以下の低酸素雰囲気下で可燃分の主体を成すプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件で熱分解して発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離して回収できるようにしてある熱分解装置とを備えてなる構成を有する廃棄物の熱分解処理装置とする。
【００２３】
更に又、請求項４に対応して、廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱するための乾燥兼脱塩化水素処理装置と、該乾燥兼脱塩化水素処理装置より上記所要の温度条件での加熱に伴い放出される水蒸気及び塩素分を含むガス成分と分離した状態で回収する固体成分を、３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃の温度条件で熱分解して発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離して回収できるようにしてある熱分解装置とを備えてなる構成を有する廃棄物の熱分解処理装置とする。
【００２４】
上述の各構成において、乾燥兼脱塩化水素処理装置を、廃棄物を熱源となる加熱ガスと直接接触させて加熱する形式のものとした構成とする。
【００２５】
更に、上記各構成において、熱分解装置を、熱風発生炉で発生させた加熱ガスを熱源とする外熱により固体成分を間接加熱して所定の温度条件で熱分解させる形式のものとし、且つ該熱分解装置における固体成分の熱分解用の熱源に供した後の加熱ガスを、乾燥兼脱塩化水素処理装置における廃棄物の加熱用の熱源として用いるようにした構成とする
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックの炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下で可燃分の主体を成すプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収する廃棄物の熱分解処理方法及び装置、より具体的には、廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃の温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収する廃棄物の熱分解処理方法及び装置としてあるので、廃棄物の上記所定の低酸素雰囲気下における塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックのサーマルリサイクルに有効な炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件である２５０〜３００℃への加熱により、該廃棄物に含まれていた水分は水蒸気として放出させることができると共に、廃棄物中の塩素含有プラスチックの塩素分をガス成分として放出させることができるため、このガス成分を分離した状態で回収する固体成分は、水分及び塩素分が除去されたものとすることができる。更に、上記温度条件では廃棄物の熱分解反応はほとんど進行しないために灰成分はほとんど発生しないことから、上記固体成分は、廃棄物より放出される塩素分中の遊離の塩素と灰成分に含まれるアルカリ金属との反応で生じる塩をほとんど含まないものとすることができる。よって、上記固体成分を、上記所定の低酸素雰囲気下で可燃分の主体を成すプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件である４００〜５００℃の温度条件で熱分解することにより、水蒸気及び塩素分を含まない高カロリーで且つ高品位な可燃性ガスとなる熱分解ガスと、廃棄物中の塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩を含まない高品位の固定炭素主体の熱分解残渣を生成させることができる。
（２）以上により、分離して回収される上記熱分解ガス及び熱分解残渣を、それぞれ良質で高カロリーの燃料ガス、及び、良質な炭化燃料として利用することができて、廃棄物のサーマルリサイクルを図る場合に、上記熱分解ガスや熱分解残渣を燃料として広範な燃焼装置で利用することが可能になる。
（３）乾燥兼脱塩化水素処理装置を、廃棄物を熱源となる加熱ガスと直接接触させて加熱する形式のものとした構成とすることにより、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置にて廃棄物を加熱するときの熱効率を高めることができると共に、廃棄物より放出される水蒸気や塩素分を含むガス成分を、該廃棄物の加熱用の熱源として用いる加熱ガスの流れに乗せて固体成分より容易に分離させることができる。
（４）熱分解装置を、熱風発生炉で発生させた加熱ガスを熱源とする外熱により固体成分を間接加熱して所定の温度条件で熱分解させる形式のものとし、且つ該熱分解装置における固体成分の熱分解用の熱源に供した後の加熱ガスを、乾燥兼脱塩化水素処理装置における廃棄物の加熱用の熱源として用いるようにした構成とすることにより、熱分解装置における固体成分の熱分解用の熱源に供した後の加熱ガスに残存する熱を、乾燥兼脱塩化水素処理装置における廃棄物の加熱用の熱源として有効利用することができるため、装置全体の熱効率を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の廃棄物の熱分解処理方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】本出願人が従来提案している廃棄物の熱分解処理手法の一例の概要を示す図である。
【図３】本出願人が従来提案している廃棄物の熱分解ガス化方法及び装置の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は本発明の廃棄物の熱分解処理方法及び装置の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。
【００３０】
すなわち、廃棄物１を乾燥兼脱塩化水素処理装置２へ供給し、該乾燥兼脱塩化水素処理装置２へのリークによって生じる３％以下の低酸素雰囲気を保持した状態で、塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックのサーマルリサイクルに有効な炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件である２５０〜３００℃、たとえば、３００℃に加熱して、上記廃棄物１の乾燥と、該廃棄物１中に含まれる塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチック（図示せず）の脱塩化水素反応を行わせる。
【００３１】
次に、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２より、固体成分３を、上記廃棄物１の乾燥に伴い放出された水蒸気（水分）５及び塩素含有プラスチックより放出された塩化水素ガス等の塩素分６を含むガス成分４と分離した状態で回収する。
【００３２】
次いで、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２より回収された固体成分３を、熱分解装置７へ供給し、該熱分解装置７へのリークによって生じる３％以下の低酸素雰囲気を保持した状態で、可燃分の主体を成すプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件である４００〜５００℃、たとえば、４５０℃に加熱して、上記固体成分３中の可燃分を熱分解して、可燃性ガスである熱分解ガス８と、固定炭素（チャー）を主体とする熱分解残渣９を生成させ、その後、該生成した熱分解ガス８と熱分解残渣９を分離して回収するようにする。
【００３３】
詳述すると、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２は、たとえば、円筒状のキルン本体１０を一端の入口１０ａ側よりも他端の出口１０ｂ側が低くなるように所要角度傾斜させて横置きに配置して回転駆動できるようにしてある。上記キルン本体１０の上記入口１０ａ側には、投入ホッパ１１の下端部に接続したスクリューコンベヤ形式等の給じん機１２を取り付けて、上記投入ホッパ１１内に投入された廃棄物１を、上記給じん機１２により上記キルン本体１０内へ供給できるようにしてある。
【００３４】
上記キルン本体１０の出口側には、固体成分回収口１４を底部に備えた分離室１３を設け、該分離室１３に、加熱ガス入口１５を設けると共に、助燃用のバーナ１６が設置してある。更に、上記キルン本体１０の入口１０ａ側にガス出口１７を設けた構成としてある。これにより、上記キルン本体１０を低速で回転させた状態において、上記投入ホッパ１１内の廃棄物１を給じん機１２によりキルン本体１０内へ徐々に供給しつつ、所要温度の加熱ガス１８ａを、上記キルン本体１０内へ加熱ガス入口１５より導入し、該キルン本体１０内にて上記ガス出口１７に向けて流通させることにより、上記キルン本体１０内を上記所定の低酸素雰囲気に保持した状態にて、キルン本体１０の回転に伴って該キルン本体１０内を入口１０ａ側から出口１０ｂ側へ順次移送される廃棄物１を、上記加熱ガス１８ａによる直接加熱により３００℃に加熱できるようにしてある。
【００３５】
なお、上記加熱ガス１８ａにより上記キルン本体１０内の廃棄物１を３００℃に加熱するための必要熱量が得られない場合は、図１に二点鎖線で示すように、上記助燃用のバーナ１６の燃焼により発生させる高温の燃焼ガス１９を補助熱源として、上記キルン本体１０内で廃棄物１を３００℃に加熱できるようにしてある。よって、この廃棄物１の３００℃への加熱に伴い、該廃棄物１中に含まれていた水分を蒸発させることができるようにしてあると共に、上記廃棄物１中に含まれている塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応を進行させて、塩素分６を塩化水素ガス等のガスとして放出させることができるようにしてある。
【００３６】
更に、上記所定温度の加熱処理により水分の除去と塩素分６の除去が行われた後に上記分離室１３に達する固体成分３は、該分離室１３の底部の固体成分回収口１４より固体成分回収ライン２０へ回収できるようにしてある。
【００３７】
一方、上記廃棄物１の３００℃への加熱用の熱源として供された後の加熱ガス１８ａ、及び、必要に応じて補助熱源として供された後の上記助燃用のバーナ１６の燃焼ガス１９と、上記廃棄物１中に含まれていた水分の蒸発により生じた水蒸気５及び上記廃棄物１中の塩素含有プラスチックの脱塩化水素処理により生じた塩化水素ガス等の塩素分６を含むガス成分４は、上記ガス出口１７より取り出して、ガス排出ライン２１を通して図示しない所要の排ガス処理設備へ排出できるようにしてある。
【００３８】
上記熱分解装置７は、一端の入口２３ａ側に供給管２４を一体に接続し且つ他端の出口２３ｂ側に排出管２５を一体に接続した内筒２３と、その外側に同心状に配置した外筒２６との間に加熱流路２７を形成してなる二重筒構造とした熱分解キルン炉２２を、上記内筒２３の一端の入口２３ａ側よりも他端の出口２３ｂ側が低くなるように所要角度傾斜させて横置きに配置して回転駆動できるようにしてある。
【００３９】
上記熱分解キルン炉２２における上記内筒２３の入口２３ａには、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２における分離室１３の固体成分回収口１４より固体成分３を導く固体成分回収ライン２０の下流側に接続したホッパ２８の下端部に設けてあるスクリューコンベヤ形式等の供給装置２９を取り付けて、上記投入ホッパ２８内の固体成分３を、上記供給装置２９により上記内筒２３内へ供給できるようにしてある。
【００４０】
一方、上記熱分解キルン炉２２における内筒２３の出口２３ｂには、上記固体成分３の熱分解処理により発生する熱分解ガス８と熱分解残渣９を分離させて、頂部の熱分解ガス回収口３１と底部の熱分解残渣回収口３２よりそれぞれ回収できるようにした分離室３０が設けてある。
【００４１】
更に、上記内筒２３と外筒２６との間に形成した加熱流路２７における内筒２３の出口２３ｂ寄りに設けた加熱ガス入口３３に、熱風発生炉３４が加熱ガス供給ライン３５を介して接続してある。
【００４２】
上記加熱流路２７における内筒２３の入口２３ａ寄りには加熱ガス出口３６が設けてある。これにより、上記熱分解キルン炉２２を低速で回転させた状態において、ホッパ２８内の固体成分３を供給装置２９により内筒２３内へ徐々に供給しつつ、内筒２３と外筒２６との間に形成された加熱流路２７内に、上記熱風発生炉３４で所要の燃料の燃焼により発生させた高温の加熱ガス（熱風）１８を、加熱ガス供給ライン３５を介し加熱ガス入口３３より導入すると共に、該加熱流路２７内を加熱ガス出口３６へ向けて流通させることにより、内筒２３内を上記所定の低酸素雰囲気に保持した状態にて、熱分解キルン炉２２の回転に伴って内筒２３内を入口２３ａ側から出口２３ｂ側へ順次移送される固体成分３を、内筒２３の周壁を介して上記加熱ガス１８を熱源とする外熱により４５０℃に間接加熱して、可燃性ガスである熱分解ガス８と固定炭素主体の熱分解残渣９に熱分解させることができるようにしてある。
【００４３】
更に、上記固体成分３の熱分解により発生する熱分解ガス８と熱分解残渣９は、上記分離室３０で分離させた後、熱分解ガス８は分離室３０の頂部の熱分解ガス回収口３１より熱分解ガス回収ライン３７を通して回収できるようにしてある。一方、上記熱分解残渣９は上記分離室３０の底部の熱分解残渣回収口３２より熱分解残渣回収ライン３８を通して回収できるようにしてある。
【００４４】
上記熱分解ガス回収ライン３７には、途中の所要位置より２本の熱分解ガスライン３９と４０をそれぞれ分岐させて設け、一方の熱分解ガスライン３９を上記熱風発生炉３４に接続して、上記可燃性ガスである熱分解ガス８の一部を、熱風発生炉３４に供給して加熱ガス１８を発生させるための燃料として利用できるようにしてある。
【００４５】
又、上記熱分解ガス回収ライン３７より分岐させた他方の熱分解ガスライン４０は、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２に設けた助燃用のバーナ１６に接続して、上記熱分解ガス８の一部を、上記助燃用のバーナ１６に供給して燃焼用燃料として利用できるようにしてある。
【００４６】
上記熱分解装置７における加熱流路２７の加熱ガス出口３６には、循環ファン４２を備えた加熱ガス循環ライン４１が接続してあり、上記熱分解装置７における加熱流路２７を流通して上記固体成分３の熱分解処理用の熱源に供された後に加熱ガス出口３６より排出される加熱ガス１８ａを、上記熱風発生炉３４に循環させることができるようにしてある。
【００４７】
更に、上記加熱ガス循環ライン４１における循環ファン４２よりも下流側の所要個所に加熱ガス回収ライン４３の上流側端部を接続すると共に、該加熱ガス回収ライン４３の下流側端部を２本に分岐させて、一方の分岐ライン４３ａを、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２における分離室１３の加熱ガス入口１５に接続すると共に、他方の分岐ライン４３ｂを上記ガス排出ライン２１の途中位置に接続し、且つ上記各分岐ライン４３ａと４３ｂに、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の固定成分回収口１４より固体成分３を導く固体成分回収ライン２０上に温度検出部を接続した温度調節器４４によって制御される流量調整弁４５ａと４５ｂを、それぞれ設けた構成としてある。上記温度調節器４４は、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の固体成分回収口１４より固体成分回収ライン２０へ回収されて該温度調節器４４の温度検出部により検出される固体成分３の温度が常に３００℃に保持されるように、上記加熱ガス回収ライン４３の各分岐ライン４３ａ，４３ｂ上の各流量調整弁４５ａ，４５ｂへ制御指令を与えるようにしてある。これにより、上記熱分解装置７の加熱流路２７を流通した後、加熱ガス出口３６より加熱ガス循環ライン４１へ導かれる加熱ガス１８ａの一部を、上記加熱ガス回収ライン４３へ回収すると共に、該加熱ガス回収ライン４３と上記一方の分岐ライン４３ａを通して上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の加熱ガス入口１５へ供給することができるようにしてあり、この加熱ガス１８ａの保有する熱、すなわち、上記熱分解装置７における固体成分３の熱分解用熱源に供した後の加熱ガス１８ａに残存する熱を、乾燥兼脱塩化水素処理装置２にて廃棄物１を３００℃まで加熱するための熱源として利用できるようにしてある。この際、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２にて加熱される廃棄物１の温度が３００℃に保持されるように、上記温度調節器４４により上記加熱ガス回収ライン４３を通して導かれる加熱ガス１８ａの一方の分岐ライン４３ａを通した上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２への供給量を適宜調整できるようにしてある。なお、上記加熱ガス１８ａの余剰分は、他方の分岐ライン４３ｂを経てガス排出ライン２１へ排出できるようにしてある。
【００４８】
以上により、上記熱分解装置７における固体成分３の熱分解処理によって生じる可燃性ガスである熱分解ガス８の燃焼熱を熱源として、上記熱分解装置７における固体成分３の熱分解処理と、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２における廃棄物１の３００℃までの加熱を共に行わせることができるようにしてある。
【００４９】
なお、本発明の廃棄物の熱分解処理装置の運転開始時等、上記熱分解装置７における固体成分３の熱分解処理が開始される以前は、上記熱分解ガス８は発生しないことから、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の助燃用のバーナ１６、及び、上記熱風発生炉３４には、図示しない外部燃料の供給ラインをそれぞれ接続して、上記熱分解ガス８が燃焼用燃料として利用できるようになるまでは、上記外部燃料の燃焼熱を熱源として、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２における廃棄物１の３００℃までの加熱と、上記熱分解装置７における固体成分３の４５０℃での熱分解処理を行わせることができるようにしてあるものとする。
【００５０】
４６は上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の助燃用のバーナ１６へ供給する燃焼用空気、４７は熱風発生炉３４へ供給する燃焼用空気である。４８は熱分解装置７の熱分解残渣回収口３２より熱分解残渣９を導く熱分解残渣回収ライン３８上に温度検出部を接続した温度調節器であり、該温度調節器４８により、上記熱分解残渣回収ライン３８を通して熱分解装置７より回収される熱分解残渣９の温度が４５０℃に保持されるように、図示しない調整手段を介して上記熱分解装置７の加熱流路２７へ流通させる加熱ガス１８の流量を適宜調整させるようにすればよい。
【００５１】
以上の構成としてある本発明の廃棄物の熱分解処理装置を用いる場合は、先ず、廃棄物１を乾燥兼脱塩化水素処理装置２へ供給し、キルン本体１０内で上記所定の低酸素雰囲気を保持した状態で加熱ガス１８ａを熱源とし、又、必要に応じて燃焼させる助燃用のバーナ１６の燃焼ガス１９を補助熱源として３００℃に加熱する。これにより、上記廃棄物１では、含まれていた水分が蒸発して水蒸気５として放出されると共に、該廃棄物１中に含まれる塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行することで、塩素分６がガスとして放出される。
【００５２】
上記のようにして廃棄物１より水蒸気５と塩素分６を含むガス成分４が放出されると、該ガス成分４は、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２のキルン本体１０にて上記廃棄物１の加熱用の熱源として供された後の加熱ガス１８ａ、及び、必要に応じて補助熱源として供された後の上記助燃用のバーナ１６の燃焼ガス１９と一緒にガス出口１７よりガス排出ライン２１を通して図示しない所要の排ガス処理設備へ排出されるようになるため、上記キルン本体１０内で上記ガス成分４の分離が行われた後に残存する固体成分３は、水分及び塩素分６が除去されたものとなる。
【００５３】
しかも、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２における廃棄物１の加熱温度である３００℃では、該廃棄物１の可燃分の熱分解反応はほとんど進行しないため、灰成分はほとんど発生しない。このため、上記廃棄物１より放出される塩素分６中の遊離の塩素が、灰成分に含まれるアルカリ金属と塩を生成する反応は抑制される。
【００５４】
よって、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の固体成分回収口１４より回収される固体成分３は、水分と塩素が除去され、且つ上記廃棄物１中の塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩もほとんど含まないものとなる。
【００５５】
次いで、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２より回収した固体成分３が、熱分解装置７へ供給されると、該固体成分３を、熱分解装置７における熱分解キルン炉２２内で、上記所定の低酸素雰囲気を保持した状態にて熱風発生炉３４で発生させた加熱ガス１８を熱源として４５０℃に加熱する。これにより、上記固体成分３では、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２にて予め塩素の除去が行われた塩化ビニル樹脂等の塩素含有プラスチックにおけるサーマルリサイクルに有効な炭化水素成分である可燃分と、残りの可燃分の主体を成すポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のプラスチック類、及び、木や紙等の主成分のセルロースの熱分解反応が行われて、可燃性ガスである熱分解ガス８と、固定炭素を主体とする熱分解残渣９が生成される。この際、上記したように熱分解の対象となる固体成分３が、予め水分と塩素が除去され且つ上記廃棄物１中の塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩もほとんど含まないものとなっていることから、上記生成する熱分解ガス８は水分としての水蒸気及び塩素分を含まない高カロリーで且つ高品位な可燃性ガスとなり、又、熱分解残渣９は上記廃棄物１中の塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩を含まない高品位の固定炭素主体のものとなる。
【００５６】
よって、上記高カロリーで且つ高品位の可燃性ガスである熱分解ガス８が、上記熱分解装置７より熱分解ガス回収ライン３７を通して、又、高品位な固定炭素主体の熱分解残渣９が、上記熱分解装置７より熱分解残渣回収ライン３８を通してそれぞれ回収されるようになる。
【００５７】
このように、本発明の廃棄物の熱分解処理方法及び装置によれば、高カロリーで且つ高品位の熱分解ガス８を得ることができるため、該熱分解ガス８を良質で高カロリーの燃料ガスとして利用することができる。又、塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩の低減された高品位の固定炭素主体の熱分解残渣９を得ることができるため、該熱分解残渣９を、良質な炭化燃料として利用することができる。よって、廃棄物１のサーマルリサイクルを図る場合に、上記熱分解ガス８や熱分解残渣９を燃料として広範な燃焼装置で利用することが可能になる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、乾燥兼脱塩化水素処理装置２は、廃棄物１の加熱温度が２５０〜３００℃であって、多少の酸素が存在していても廃棄物１の燃焼がほとんど進行しない温度条件であるため、熱効率の観点、及び、廃棄物１より放出させる水蒸気５や塩素分６を含むガス成分４を該廃棄物１の加熱用熱源として用いる加熱ガス１８ａや補助熱源として用いる助燃用のバーナ１６の燃焼ガス１９の流れに乗せて排出させることで固体成分３からの分離を容易に行うことができるという観点からすると、上記加熱ガス１８ａや燃焼ガス１９を、廃棄物１に直接接触させる形式とすることが好ましいが、廃棄物１を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱すると共に固体成分３をガス成分４より分離して回収できれば、熱分解装置７における固体成分３の加熱方式と同様に、廃棄物１を上記加熱ガス１８ａや助燃用のバーナ１６の燃焼ガス１９により間接加熱する形式としてもよい。又、廃棄物１を上記所定の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱すると共に固体成分３をガス成分４より分離して回収できれば、図示した以外のいかなる形式の乾燥兼脱塩化水素処理装置２を用いるようにしてもよい。
【００５９】
熱分解装置７は、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２より回収される固体成分３を３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃に加熱して該固体成分３中の可燃分を熱分解することができるようにしてあれば、固体成分３を熱源により直接加熱する方式等、図示した以外のいかなる形式の熱分解装置７を採用してもよい。
【００６０】
熱分解装置７より回収される熱分解ガス８をより高温で処理してタール成分を分解させるようにしてもよい。又、熱分解装置７より回収される熱分解残渣９をより高温で処理することで、該熱分解残渣９に残存している揮発分をより多くガス化させて、可燃性ガスである熱分解ガス８の収量を増加させるようにしてもよい。
【００６１】
乾燥兼脱塩化水素処理装置２における廃棄物１の加熱用熱源、及び、熱分解装置７における固体成分３の熱分解処理用の熱源は、熱分解ガス８の燃焼熱により自給できる形式とすることが好ましいが、外部の熱源を使用するようにしてもよい。
【００６２】
熱分解装置７より熱分解残渣９を回収する熱分解残渣回収ライン３８の下流側に、該熱分解残渣９中の金属や不燃物を分離するための選別装置を設けて、熱分解残渣９における固定炭素の比率を高めるようにしてもよい。
【００６３】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 廃棄物
２ 乾燥兼脱塩化水素処理装置
３ 固体成分
４ ガス成分
５ 水蒸気
６ 塩素分
７ 熱分解装置
８ 熱分解ガス
９ 熱分解残渣
１８，１８ａ 加熱ガス
３４ 熱風発生炉
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を熱分解処理して可燃性の熱分解ガスと固定炭素主体の熱分解残渣を回収する廃棄物の熱分解処理方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ等の廃棄物を処理し、再利用を図る手法の１つとして、廃棄物の熱分解処理が知られている。
【０００３】
これは、廃棄物を、低酸素雰囲気（無酸素雰囲気を含む、以下同様）下で所要温度に加熱して熱分解処理することにより、該廃棄物中の可燃分を熱分解させて可燃性の熱分解ガスと、固定炭素（チャー）を主体とする熱分解残渣を生成させ、上記熱分解ガスと熱分解残渣を分離して回収できるようにしたものであり、上記可燃性の熱分解ガスと熱分解残渣を共に溶融炉へ導き、少ない空気量（たとえば、空気比１．３程度）で高温にして燃焼させて、溶融スラグを取り出すようにした廃棄物の熱分解ガス化溶融システムや、上記回収される熱分解残渣を、炭化物として各種施設の石炭炊きボイラ等で燃料として再利用して、サーマルリサイクルを図るようにする廃棄物の炭化燃料化システム等の試みが行われてきている。更に、上記熱分解ガス化溶融システムや、廃棄物の炭化燃料化システムにおいて、回収される熱分解ガスの一部を、上記廃棄物の熱分解処理用の熱源とするための高温ガス（熱風）を発生させる熱風発生炉で燃料として利用することも考えられてきている。
【０００４】
ところで、上記都市ごみ等の廃棄物を熱分解処理する際には、廃棄物中の水分と、塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの混入が問題となる。
【０００５】
すなわち、水分は、廃棄物の熱分解処理時に混入していても、加熱されて水蒸気になるだけだが、水分の混入した廃棄物を熱分解処理するためには、廃棄物の熱分解に必要とされる熱量に加えて、廃棄物中に混入している水分の蒸発潜熱が必要とされる。この際、水分量が多い廃棄物を処理する場合は、水分の蒸発潜熱が全体必要熱量の７０〜８０％を占めることもあり、そのため、廃棄物の熱分解処理時に多量の熱量が必要になるという問題が生じる。
【０００６】
更に、上記廃棄物の熱分解により発生する熱分解ガスに、上記廃棄物中の水分に由来する水蒸気が含まれることで、上記熱分解ガスの見かけ上の発熱量が低下するという問題も生じる。
【０００７】
一方、廃棄物に塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックが混入している場合は、該塩素含有プラスチックの熱分解処理に伴って塩素（Ｃｌ）が放出され、この放出された塩素が有害な塩化水素ガスとなるため、廃棄物の熱分解処理によって得られる熱分解ガスのガス性状を著しく悪化させ、又、腐食性を助長するという問題が生じる。そのために、上記熱分解ガスの流通に用いる管路や燃焼に用いる燃焼装置やボイラ等の熱回収装置が大きく制限されてしまう。又、排ガス処理装置の設置も必要になる。
【０００８】
更に、上記塩素含有プラスチックの熱分解処理時に放出される塩素の一部が、遊離した状態で熱分解残渣中の灰成分に含まれるＫ、Ｃａ、Ｎａ等のアルカリ金属と反応して、ＫＣｌ、ＣａＣｌ２、ＮａＣｌ等の塩となり、これらの塩が熱分解残渣に含まれることになるが、この塩を含んだ熱分解残渣を、炭化物として取り出して燃料として燃焼させると、その時点で再び塩素が放出されて塩化水素ガスの発生に繋がる虞が生じるようになるため、上記熱分解残渣を燃料として用いるには、予め該熱分解残渣を水洗して脱塩する処理が必要になってしまう。
【０００９】
以上の点に鑑みて、本出願人は、たとえば、図２に示す如く、外熱キルン炉ｂ内の廃棄物ａを、熱風発生炉ｃで発生させた高温ガスｄを熱源として乾燥、熱分解し、熱分解ガスｅ及び熱分解残渣ｆを下流の溶融炉ｇへ送って処理するようにしてある廃棄物熱分解ガス化溶融装置において、上記外熱キルン炉ｂの上流側に、該外熱キルン炉ｂに供給する前の廃棄物ａを乾燥させるための通気乾燥機ｈを設置してなる構成として、廃棄物ａを該通気乾燥機ｈで５０％以上の水分を除去してから、この乾燥後の廃棄物ａを上記外熱キルン炉ｂへ供給させる手法を従来提案している。
【００１０】
かかる手法によれば、上記外熱キルン炉ｂでは、上記通気乾燥機ｈで予め水分量が５０％以下まで低減された廃棄物ａを処理対象として、その乾燥と熱分解処理を行うことができるため、該外熱キルン炉ｂより回収される熱分解ガスｅ中に含まれる水蒸気（水分）を少なくすることができて、該熱分解ガスｅの見かけ上の発熱量の低下を抑えて、高発熱量（高カロリー）のガスを取り出すことができるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。
【００１１】
又、本出願人は、図３に示す如く、廃棄物ａを、一次熱分解炉ｉへ供給して低酸素雰囲気条件の下で塩素含有プラスチックが熱分解され且つアルミニウム合金の溶融が生じない温度範囲、具体的には、３５０〜４５０℃に加熱して熱分解し、発生する一次熱分解ガスｊと一次熱分解残渣ｋを分離して回収した後、該一次熱分解炉ｉより回収された一次熱分解残渣ｋを、二次熱分解炉ｌへ供給して低酸素雰囲気条件の下でより高温の熱分解温度、たとえば、７５０℃まで加熱することにより更に熱分解し、発生する二次熱分解ガスｍと二次熱分解残渣ｎとを分離して回収するようにした廃棄物の熱分解ガス化方法及び装置も従来提案している。
【００１２】
かかる構成としてある廃棄物の熱分解ガス化方法及び装置によれば、一次熱分解炉ｉで廃棄物ａを３５０〜４５０℃に加熱して熱分解させ、この際発生する一次熱分解ガスｊを一次熱分解残渣ｋより分離して回収することで、該一次熱分解ｊガス中に、処理対象とした水分を含んだ廃棄物ａが上記一次熱分解炉ｉ内で乾燥される際に放出される水蒸気（水分）、及び、上記廃棄物ａ中の塩素含有プラスチックに含まれる塩素に由来する塩化水素等の腐食性を有する成分を回収することができる。よって、その後、上記一次熱分解炉ｉより上記水分及び腐食性を有する成分を含んだ一次熱分解ガスｊと分離された状態で回収される一次熱分解残渣ｋを、上記二次熱分解炉ｌへ供給して更に高温の熱分解温度で熱分解することにより、該二次熱分解炉ｌから、上記水分や塩化水素等の腐食性を有する成分を含まない高発熱量（高カロリー）で且つクリーンな可燃性ガスである二次熱分解ガスｍと、固定炭素主体の二次熱分解残渣ｎとをそれぞれ回収できるようにしてある（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−１４１８３４号公報
【特許文献２】特開２００７−２３８８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、上記特許文献１に示した手法は、通気乾燥機ｈで予め乾燥して水分を除去した後の廃棄物ａを外熱キルン炉ｂで熱分解するようにしてあるため、水蒸気の低減した高発熱量の熱分解ガスｅを回収するのに有効である。しかし、上記通気乾燥機ｈは、廃棄物ａの完全な乾燥を行うことを目的としたものではないため、上記外熱キルン炉ｂより回収される熱分解ガスｅ中には、廃棄物ａ中の水分に由来する水蒸気（水分）が多少残ることがある。
【００１５】
又、上記特許文献１に示した手法では、上記外熱キルン炉ｂより回収される熱分解ガスｅに、塩化ビニル樹脂等の塩素含有プラスチックに含まれる塩素に由来する塩化水素等の腐食性を有する成分が含まれないようにするための対策は特に図られていないというのが実状である。
【００１６】
上記特許文献２に示した手法は、一次熱分解炉ｉで水分及び腐食性を有する成分を含んだ一次熱分解ガスｊを分離してから、残る一次熱分解残渣ｋを二次熱分解炉ｌで更に高温の熱分解温度で熱分解することで、該二次熱分解炉ｌより高発熱量（高カロリー）でクリーンな二次熱分解ガスｍと、固定炭素主体の二次熱分解残渣ｎを発生させて回収するのに有効である。しかし、上記一次熱分解炉ｉにおいても３５０〜４５０℃の温度条件での熱分解処理を行うようにしていることから、塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックと、その他の３５０〜４５０℃の温度条件の下で熱分解される廃棄物ａ中の相当量の可燃分の熱分解反応が進行して可燃性ガスが生じるため、その分、二次熱分解炉ｌより回収されるクリーンな可燃性ガスである二次熱分解ガスｍの回収量が減ってしまう。
【００１７】
更に、上記一次熱分解炉ｉでは、上記塩素含有プラスチックの熱分解により発生する塩素の一部が、遊離した状態で、該一次熱分解炉ｉにおける３５０〜４５０℃の温度条件の下で塩素含有プラスチックやその他の廃棄物が熱分解されることで発生する一次熱分解残渣ｋ中の灰成分に含まれるアルカリ金属と反応して塩になり、この塩が一次熱分解残渣ｋと一緒に二次熱分解炉ｌへ送られるようになるため、該二次熱分解炉ｌより回収される二次熱分解残渣ｎ中にも、上記塩が含まれるようになる。よって、上記二次熱分解残渣ｎを燃料として使用する場合は、水洗等の脱塩処理が必要になるというのが実状である。
【００１８】
そこで、本発明者は、上記した従来提案している手法を更に発展させて、高カロリーで且つ塩化水素等の腐食性を有する成分を含まない高品位の熱分解ガスをより多く回収できるようにすると共に、固定炭素（チャー）主体で且つ塩素含有プラスチックに含まれる塩素に由来して生成される塩の濃度が低いという性状を備えた高品位の熱分解残渣を回収できるようにするための工夫、研究を重ねた。その結果、塩素含有プラスチックの主体をなす塩化ビニル樹脂の低酸素雰囲気条件における脱塩化水素反応は２８０℃程度をピークとして２５０〜３００℃程度の温度条件で進行する一方、この温度条件の下では該塩化ビニル樹脂におけるサーマルリサイクルに有効な炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる点、及び、プラスチックは種類により熱分解温度は大きく異なるが、生産量から４大プラスチックとして知られているポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリスチレンのうち、塩化ビニル樹脂以外のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンは、いずれも４００〜５００℃程度の温度条件の下で熱分解の反応が進行する点、更に、木や紙等の主成分のセルロースの主要な熱分解反応は３５０℃程度をピークとして３００〜４００℃程度の温度条件の下で進行する点に着目して、熱分解処理する前の廃棄物を、低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃の温度条件で一旦加熱処理することで、上記廃棄物中に含まれている水分を蒸発させることができると共に、上記棄物中の可燃分の熱分解反応をあまり進行させることなく、該廃棄物中に含まれる塩素含有プラスチックについての脱塩化水素反応を効率よく進行させることができ、よって、上記加熱処理後に固体成分をガス成分より分離して回収することで、上記廃棄物中の可燃分を多く含み且つ水分と塩素含有プラスチックに由来する塩素が除去されてなる固体成分を得ることができて、この固体成分を熱分解処理することにより、水分及び塩素分が除去された可燃性ガスである熱分解ガスと、上記塩素分の除去に伴い塩の生成が抑えられた固定炭素主体の熱分解残渣を得ることができることを見出して本発明をなした。
【００１９】
したがって、本発明の目的とするところは、高カロリーで且つ塩化水素等の腐食性を有する成分を含まない高品位の熱分解ガスを多く回収できると共に、固定炭素主体で且つ塩素含有プラスチックに含まれる塩素に由来する塩の含有量が低減された高品位の熱分解残渣を回収することができる廃棄物の熱分解処理方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックの炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下で可燃分の主体を成すプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収する廃棄物の熱分解処理方法とする。
【００２１】
又、請求項２に対応して、廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃の温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収する廃棄物の熱分解処理方法とする。
【００２２】
更に、請求項３に対応して、廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックの炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件で加熱するための乾燥兼脱塩化水素処理装置と、該乾燥兼脱塩化水素処理装置より上記所要の温度条件での加熱に伴い放出される水蒸気及び塩素分を含むガス成分と分離した状態で回収する固体成分を、３％以下の低酸素雰囲気下で可燃分の主体を成すプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件で熱分解して発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離して回収できるようにしてある熱分解装置とを備えてなる構成を有する廃棄物の熱分解処理装置とする。
【００２３】
更に又、請求項４に対応して、廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱するための乾燥兼脱塩化水素処理装置と、該乾燥兼脱塩化水素処理装置より上記所要の温度条件での加熱に伴い放出される水蒸気及び塩素分を含むガス成分と分離した状態で回収する固体成分を、３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃の温度条件で熱分解して発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離して回収できるようにしてある熱分解装置とを備えてなる構成を有する廃棄物の熱分解処理装置とする。
【００２４】
上述の各構成において、乾燥兼脱塩化水素処理装置を、廃棄物を熱源となる加熱ガスと直接接触させて加熱する形式のものとした構成とする。
【００２５】
更に、上記各構成において、熱分解装置を、熱風発生炉で発生させた加熱ガスを熱源とする外熱により固体成分を間接加熱して所定の温度条件で熱分解させる形式のものとし、且つ該熱分解装置における固体成分の熱分解用の熱源に供した後の加熱ガスを、乾燥兼脱塩化水素処理装置における廃棄物の加熱用の熱源として用いるようにした構成とする
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックの炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下で可燃分の主体を成すプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収する廃棄物の熱分解処理方法及び装置、より具体的には、廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃の温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収する廃棄物の熱分解処理方法及び装置としてあるので、廃棄物の上記所定の低酸素雰囲気下における塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックのサーマルリサイクルに有効な炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件である２５０〜３００℃への加熱により、該廃棄物に含まれていた水分は水蒸気として放出させることができると共に、廃棄物中の塩素含有プラスチックの塩素分をガス成分として放出させることができるため、このガス成分を分離した状態で回収する固体成分は、水分及び塩素分が除去されたものとすることができる。更に、上記温度条件では廃棄物の熱分解反応はほとんど進行しないために灰成分はほとんど発生しないことから、上記固体成分は、廃棄物より放出される塩素分中の遊離の塩素と灰成分に含まれるアルカリ金属との反応で生じる塩をほとんど含まないものとすることができる。よって、上記固体成分を、上記所定の低酸素雰囲気下で可燃分の主体を成すプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件である４００〜５００℃の温度条件で熱分解することにより、水蒸気及び塩素分を含まない高カロリーで且つ高品位な可燃性ガスとなる熱分解ガスと、廃棄物中の塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩を含まない高品位の固定炭素主体の熱分解残渣を生成させることができる。
（２）以上により、分離して回収される上記熱分解ガス及び熱分解残渣を、それぞれ良質で高カロリーの燃料ガス、及び、良質な炭化燃料として利用することができて、廃棄物のサーマルリサイクルを図る場合に、上記熱分解ガスや熱分解残渣を燃料として広範な燃焼装置で利用することが可能になる。
（３）乾燥兼脱塩化水素処理装置を、廃棄物を熱源となる加熱ガスと直接接触させて加熱する形式のものとした構成とすることにより、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置にて廃棄物を加熱するときの熱効率を高めることができると共に、廃棄物より放出される水蒸気や塩素分を含むガス成分を、該廃棄物の加熱用の熱源として用いる加熱ガスの流れに乗せて固体成分より容易に分離させることができる。
（４）熱分解装置を、熱風発生炉で発生させた加熱ガスを熱源とする外熱により固体成分を間接加熱して所定の温度条件で熱分解させる形式のものとし、且つ該熱分解装置における固体成分の熱分解用の熱源に供した後の加熱ガスを、乾燥兼脱塩化水素処理装置における廃棄物の加熱用の熱源として用いるようにした構成とすることにより、熱分解装置における固体成分の熱分解用の熱源に供した後の加熱ガスに残存する熱を、乾燥兼脱塩化水素処理装置における廃棄物の加熱用の熱源として有効利用することができるため、装置全体の熱効率を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の廃棄物の熱分解処理方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】本出願人が従来提案している廃棄物の熱分解処理手法の一例の概要を示す図である。
【図３】本出願人が従来提案している廃棄物の熱分解ガス化方法及び装置の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は本発明の廃棄物の熱分解処理方法及び装置の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。
【００３０】
すなわち、廃棄物１を乾燥兼脱塩化水素処理装置２へ供給し、該乾燥兼脱塩化水素処理装置２へのリークによって生じる３％以下の低酸素雰囲気を保持した状態で、塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックのサーマルリサイクルに有効な炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件である２５０〜３００℃、たとえば、３００℃に加熱して、上記廃棄物１の乾燥と、該廃棄物１中に含まれる塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチック（図示せず）の脱塩化水素反応を行わせる。
【００３１】
次に、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２より、固体成分３を、上記廃棄物１の乾燥に伴い放出された水蒸気（水分）５及び塩素含有プラスチックより放出された塩化水素ガス等の塩素分６を含むガス成分４と分離した状態で回収する。
【００３２】
次いで、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２より回収された固体成分３を、熱分解装置７へ供給し、該熱分解装置７へのリークによって生じる３％以下の低酸素雰囲気を保持した状態で、可燃分の主体を成すプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件である４００〜５００℃、たとえば、４５０℃に加熱して、上記固体成分３中の可燃分を熱分解して、可燃性ガスである熱分解ガス８と、固定炭素（チャー）を主体とする熱分解残渣９を生成させ、その後、該生成した熱分解ガス８と熱分解残渣９を分離して回収するようにする。
【００３３】
詳述すると、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２は、たとえば、円筒状のキルン本体１０を一端の入口１０ａ側よりも他端の出口１０ｂ側が低くなるように所要角度傾斜させて横置きに配置して回転駆動できるようにしてある。上記キルン本体１０の上記入口１０ａ側には、投入ホッパ１１の下端部に接続したスクリューコンベヤ形式等の給じん機１２を取り付けて、上記投入ホッパ１１内に投入された廃棄物１を、上記給じん機１２により上記キルン本体１０内へ供給できるようにしてある。
【００３４】
上記キルン本体１０の出口側には、固体成分回収口１４を底部に備えた分離室１３を設け、該分離室１３に、加熱ガス入口１５を設けると共に、助燃用のバーナ１６が設置してある。更に、上記キルン本体１０の入口１０ａ側にガス出口１７を設けた構成としてある。これにより、上記キルン本体１０を低速で回転させた状態において、上記投入ホッパ１１内の廃棄物１を給じん機１２によりキルン本体１０内へ徐々に供給しつつ、所要温度の加熱ガス１８ａを、上記キルン本体１０内へ加熱ガス入口１５より導入し、該キルン本体１０内にて上記ガス出口１７に向けて流通させることにより、上記キルン本体１０内を上記所定の低酸素雰囲気に保持した状態にて、キルン本体１０の回転に伴って該キルン本体１０内を入口１０ａ側から出口１０ｂ側へ順次移送される廃棄物１を、上記加熱ガス１８ａによる直接加熱により３００℃に加熱できるようにしてある。
【００３５】
なお、上記加熱ガス１８ａにより上記キルン本体１０内の廃棄物１を３００℃に加熱するための必要熱量が得られない場合は、図１に二点鎖線で示すように、上記助燃用のバーナ１６の燃焼により発生させる高温の燃焼ガス１９を補助熱源として、上記キルン本体１０内で廃棄物１を３００℃に加熱できるようにしてある。よって、この廃棄物１の３００℃への加熱に伴い、該廃棄物１中に含まれていた水分を蒸発させることができるようにしてあると共に、上記廃棄物１中に含まれている塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応を進行させて、塩素分６を塩化水素ガス等のガスとして放出させることができるようにしてある。
【００３６】
更に、上記所定温度の加熱処理により水分の除去と塩素分６の除去が行われた後に上記分離室１３に達する固体成分３は、該分離室１３の底部の固体成分回収口１４より固体成分回収ライン２０へ回収できるようにしてある。
【００３７】
一方、上記廃棄物１の３００℃への加熱用の熱源として供された後の加熱ガス１８ａ、及び、必要に応じて補助熱源として供された後の上記助燃用のバーナ１６の燃焼ガス１９と、上記廃棄物１中に含まれていた水分の蒸発により生じた水蒸気５及び上記廃棄物１中の塩素含有プラスチックの脱塩化水素処理により生じた塩化水素ガス等の塩素分６を含むガス成分４は、上記ガス出口１７より取り出して、ガス排出ライン２１を通して図示しない所要の排ガス処理設備へ排出できるようにしてある。
【００３８】
上記熱分解装置７は、一端の入口２３ａ側に供給管２４を一体に接続し且つ他端の出口２３ｂ側に排出管２５を一体に接続した内筒２３と、その外側に同心状に配置した外筒２６との間に加熱流路２７を形成してなる二重筒構造とした熱分解キルン炉２２を、上記内筒２３の一端の入口２３ａ側よりも他端の出口２３ｂ側が低くなるように所要角度傾斜させて横置きに配置して回転駆動できるようにしてある。
【００３９】
上記熱分解キルン炉２２における上記内筒２３の入口２３ａには、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２における分離室１３の固体成分回収口１４より固体成分３を導く固体成分回収ライン２０の下流側に接続したホッパ２８の下端部に設けてあるスクリューコンベヤ形式等の供給装置２９を取り付けて、上記投入ホッパ２８内の固体成分３を、上記供給装置２９により上記内筒２３内へ供給できるようにしてある。
【００４０】
一方、上記熱分解キルン炉２２における内筒２３の出口２３ｂには、上記固体成分３の熱分解処理により発生する熱分解ガス８と熱分解残渣９を分離させて、頂部の熱分解ガス回収口３１と底部の熱分解残渣回収口３２よりそれぞれ回収できるようにした分離室３０が設けてある。
【００４１】
更に、上記内筒２３と外筒２６との間に形成した加熱流路２７における内筒２３の出口２３ｂ寄りに設けた加熱ガス入口３３に、熱風発生炉３４が加熱ガス供給ライン３５を介して接続してある。
【００４２】
上記加熱流路２７における内筒２３の入口２３ａ寄りには加熱ガス出口３６が設けてある。これにより、上記熱分解キルン炉２２を低速で回転させた状態において、ホッパ２８内の固体成分３を供給装置２９により内筒２３内へ徐々に供給しつつ、内筒２３と外筒２６との間に形成された加熱流路２７内に、上記熱風発生炉３４で所要の燃料の燃焼により発生させた高温の加熱ガス（熱風）１８を、加熱ガス供給ライン３５を介し加熱ガス入口３３より導入すると共に、該加熱流路２７内を加熱ガス出口３６へ向けて流通させることにより、内筒２３内を上記所定の低酸素雰囲気に保持した状態にて、熱分解キルン炉２２の回転に伴って内筒２３内を入口２３ａ側から出口２３ｂ側へ順次移送される固体成分３を、内筒２３の周壁を介して上記加熱ガス１８を熱源とする外熱により４５０℃に間接加熱して、可燃性ガスである熱分解ガス８と固定炭素主体の熱分解残渣９に熱分解させることができるようにしてある。
【００４３】
更に、上記固体成分３の熱分解により発生する熱分解ガス８と熱分解残渣９は、上記分離室３０で分離させた後、熱分解ガス８は分離室３０の頂部の熱分解ガス回収口３１より熱分解ガス回収ライン３７を通して回収できるようにしてある。一方、上記熱分解残渣９は上記分離室３０の底部の熱分解残渣回収口３２より熱分解残渣回収ライン３８を通して回収できるようにしてある。
【００４４】
上記熱分解ガス回収ライン３７には、途中の所要位置より２本の熱分解ガスライン３９と４０をそれぞれ分岐させて設け、一方の熱分解ガスライン３９を上記熱風発生炉３４に接続して、上記可燃性ガスである熱分解ガス８の一部を、熱風発生炉３４に供給して加熱ガス１８を発生させるための燃料として利用できるようにしてある。
【００４５】
又、上記熱分解ガス回収ライン３７より分岐させた他方の熱分解ガスライン４０は、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２に設けた助燃用のバーナ１６に接続して、上記熱分解ガス８の一部を、上記助燃用のバーナ１６に供給して燃焼用燃料として利用できるようにしてある。
【００４６】
上記熱分解装置７における加熱流路２７の加熱ガス出口３６には、循環ファン４２を備えた加熱ガス循環ライン４１が接続してあり、上記熱分解装置７における加熱流路２７を流通して上記固体成分３の熱分解処理用の熱源に供された後に加熱ガス出口３６より排出される加熱ガス１８ａを、上記熱風発生炉３４に循環させることができるようにしてある。
【００４７】
更に、上記加熱ガス循環ライン４１における循環ファン４２よりも下流側の所要個所に加熱ガス回収ライン４３の上流側端部を接続すると共に、該加熱ガス回収ライン４３の下流側端部を２本に分岐させて、一方の分岐ライン４３ａを、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２における分離室１３の加熱ガス入口１５に接続すると共に、他方の分岐ライン４３ｂを上記ガス排出ライン２１の途中位置に接続し、且つ上記各分岐ライン４３ａと４３ｂに、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の固定成分回収口１４より固体成分３を導く固体成分回収ライン２０上に温度検出部を接続した温度調節器４４によって制御される流量調整弁４５ａと４５ｂを、それぞれ設けた構成としてある。上記温度調節器４４は、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の固体成分回収口１４より固体成分回収ライン２０へ回収されて該温度調節器４４の温度検出部により検出される固体成分３の温度が常に３００℃に保持されるように、上記加熱ガス回収ライン４３の各分岐ライン４３ａ，４３ｂ上の各流量調整弁４５ａ，４５ｂへ制御指令を与えるようにしてある。これにより、上記熱分解装置７の加熱流路２７を流通した後、加熱ガス出口３６より加熱ガス循環ライン４１へ導かれる加熱ガス１８ａの一部を、上記加熱ガス回収ライン４３へ回収すると共に、該加熱ガス回収ライン４３と上記一方の分岐ライン４３ａを通して上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の加熱ガス入口１５へ供給することができるようにしてあり、この加熱ガス１８ａの保有する熱、すなわち、上記熱分解装置７における固体成分３の熱分解用熱源に供した後の加熱ガス１８ａに残存する熱を、乾燥兼脱塩化水素処理装置２にて廃棄物１を３００℃まで加熱するための熱源として利用できるようにしてある。この際、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２にて加熱される廃棄物１の温度が３００℃に保持されるように、上記温度調節器４４により上記加熱ガス回収ライン４３を通して導かれる加熱ガス１８ａの一方の分岐ライン４３ａを通した上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２への供給量を適宜調整できるようにしてある。なお、上記加熱ガス１８ａの余剰分は、他方の分岐ライン４３ｂを経てガス排出ライン２１へ排出できるようにしてある。
【００４８】
以上により、上記熱分解装置７における固体成分３の熱分解処理によって生じる可燃性ガスである熱分解ガス８の燃焼熱を熱源として、上記熱分解装置７における固体成分３の熱分解処理と、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２における廃棄物１の３００℃までの加熱を共に行わせることができるようにしてある。
【００４９】
なお、本発明の廃棄物の熱分解処理装置の運転開始時等、上記熱分解装置７における固体成分３の熱分解処理が開始される以前は、上記熱分解ガス８は発生しないことから、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の助燃用のバーナ１６、及び、上記熱風発生炉３４には、図示しない外部燃料の供給ラインをそれぞれ接続して、上記熱分解ガス８が燃焼用燃料として利用できるようになるまでは、上記外部燃料の燃焼熱を熱源として、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２における廃棄物１の３００℃までの加熱と、上記熱分解装置７における固体成分３の４５０℃での熱分解処理を行わせることができるようにしてあるものとする。
【００５０】
４６は上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の助燃用のバーナ１６へ供給する燃焼用空気、４７は熱風発生炉３４へ供給する燃焼用空気である。４８は熱分解装置７の熱分解残渣回収口３２より熱分解残渣９を導く熱分解残渣回収ライン３８上に温度検出部を接続した温度調節器であり、該温度調節器４８により、上記熱分解残渣回収ライン３８を通して熱分解装置７より回収される熱分解残渣９の温度が４５０℃に保持されるように、図示しない調整手段を介して上記熱分解装置７の加熱流路２７へ流通させる加熱ガス１８の流量を適宜調整させるようにすればよい。
【００５１】
以上の構成としてある本発明の廃棄物の熱分解処理装置を用いる場合は、先ず、廃棄物１を乾燥兼脱塩化水素処理装置２へ供給し、キルン本体１０内で上記所定の低酸素雰囲気を保持した状態で加熱ガス１８ａを熱源とし、又、必要に応じて燃焼させる助燃用のバーナ１６の燃焼ガス１９を補助熱源として３００℃に加熱する。これにより、上記廃棄物１では、含まれていた水分が蒸発して水蒸気５として放出されると共に、該廃棄物１中に含まれる塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行することで、塩素分６がガスとして放出される。
【００５２】
上記のようにして廃棄物１より水蒸気５と塩素分６を含むガス成分４が放出されると、該ガス成分４は、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２のキルン本体１０にて上記廃棄物１の加熱用の熱源として供された後の加熱ガス１８ａ、及び、必要に応じて補助熱源として供された後の上記助燃用のバーナ１６の燃焼ガス１９と一緒にガス出口１７よりガス排出ライン２１を通して図示しない所要の排ガス処理設備へ排出されるようになるため、上記キルン本体１０内で上記ガス成分４の分離が行われた後に残存する固体成分３は、水分及び塩素分６が除去されたものとなる。
【００５３】
しかも、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２における廃棄物１の加熱温度である３００℃では、該廃棄物１の可燃分の熱分解反応はほとんど進行しないため、灰成分はほとんど発生しない。このため、上記廃棄物１より放出される塩素分６中の遊離の塩素が、灰成分に含まれるアルカリ金属と塩を生成する反応は抑制される。
【００５４】
よって、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２の固体成分回収口１４より回収される固体成分３は、水分と塩素が除去され、且つ上記廃棄物１中の塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩もほとんど含まないものとなる。
【００５５】
次いで、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２より回収した固体成分３が、熱分解装置７へ供給されると、該固体成分３を、熱分解装置７における熱分解キルン炉２２内で、上記所定の低酸素雰囲気を保持した状態にて熱風発生炉３４で発生させた加熱ガス１８を熱源として４５０℃に加熱する。これにより、上記固体成分３では、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２にて予め塩素の除去が行われた塩化ビニル樹脂等の塩素含有プラスチックにおけるサーマルリサイクルに有効な炭化水素成分である可燃分と、残りの可燃分の主体を成すポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のプラスチック類、及び、木や紙等の主成分のセルロースの熱分解反応が行われて、可燃性ガスである熱分解ガス８と、固定炭素を主体とする熱分解残渣９が生成される。この際、上記したように熱分解の対象となる固体成分３が、予め水分と塩素が除去され且つ上記廃棄物１中の塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩もほとんど含まないものとなっていることから、上記生成する熱分解ガス８は水分としての水蒸気及び塩素分を含まない高カロリーで且つ高品位な可燃性ガスとなり、又、熱分解残渣９は上記廃棄物１中の塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩を含まない高品位の固定炭素主体のものとなる。
【００５６】
よって、上記高カロリーで且つ高品位の可燃性ガスである熱分解ガス８が、上記熱分解装置７より熱分解ガス回収ライン３７を通して、又、高品位な固定炭素主体の熱分解残渣９が、上記熱分解装置７より熱分解残渣回収ライン３８を通してそれぞれ回収されるようになる。
【００５７】
このように、本発明の廃棄物の熱分解処理方法及び装置によれば、高カロリーで且つ高品位の熱分解ガス８を得ることができるため、該熱分解ガス８を良質で高カロリーの燃料ガスとして利用することができる。又、塩素含有プラスチックの塩素に由来する塩の低減された高品位の固定炭素主体の熱分解残渣９を得ることができるため、該熱分解残渣９を、良質な炭化燃料として利用することができる。よって、廃棄物１のサーマルリサイクルを図る場合に、上記熱分解ガス８や熱分解残渣９を燃料として広範な燃焼装置で利用することが可能になる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、乾燥兼脱塩化水素処理装置２は、廃棄物１の加熱温度が２５０〜３００℃であって、多少の酸素が存在していても廃棄物１の燃焼がほとんど進行しない温度条件であるため、熱効率の観点、及び、廃棄物１より放出させる水蒸気５や塩素分６を含むガス成分４を該廃棄物１の加熱用熱源として用いる加熱ガス１８ａや補助熱源として用いる助燃用のバーナ１６の燃焼ガス１９の流れに乗せて排出させることで固体成分３からの分離を容易に行うことができるという観点からすると、上記加熱ガス１８ａや燃焼ガス１９を、廃棄物１に直接接触させる形式とすることが好ましいが、廃棄物１を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱すると共に固体成分３をガス成分４より分離して回収できれば、熱分解装置７における固体成分３の加熱方式と同様に、廃棄物１を上記加熱ガス１８ａや助燃用のバーナ１６の燃焼ガス１９により間接加熱する形式としてもよい。又、廃棄物１を上記所定の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱すると共に固体成分３をガス成分４より分離して回収できれば、図示した以外のいかなる形式の乾燥兼脱塩化水素処理装置２を用いるようにしてもよい。
【００５９】
熱分解装置７は、上記乾燥兼脱塩化水素処理装置２より回収される固体成分３を３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃に加熱して該固体成分３中の可燃分を熱分解することができるようにしてあれば、固体成分３を熱源により直接加熱する方式等、図示した以外のいかなる形式の熱分解装置７を採用してもよい。
【００６０】
熱分解装置７より回収される熱分解ガス８をより高温で処理してタール成分を分解させるようにしてもよい。又、熱分解装置７より回収される熱分解残渣９をより高温で処理することで、該熱分解残渣９に残存している揮発分をより多くガス化させて、可燃性ガスである熱分解ガス８の収量を増加させるようにしてもよい。
【００６１】
乾燥兼脱塩化水素処理装置２における廃棄物１の加熱用熱源、及び、熱分解装置７における固体成分３の熱分解処理用の熱源は、熱分解ガス８の燃焼熱により自給できる形式とすることが好ましいが、外部の熱源を使用するようにしてもよい。
【００６２】
熱分解装置７より熱分解残渣９を回収する熱分解残渣回収ライン３８の下流側に、該熱分解残渣９中の金属や不燃物を分離するための選別装置を設けて、熱分解残渣９における固定炭素の比率を高めるようにしてもよい。
【００６３】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 廃棄物
２ 乾燥兼脱塩化水素処理装置
３ 固体成分
４ ガス成分
５ 水蒸気
６ 塩素分
７ 熱分解装置
８ 熱分解ガス
９ 熱分解残渣
１８，１８ａ 加熱ガス
３４ 熱風発生炉
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックの炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下でプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収することを特徴とする廃棄物の熱分解処理方法。
【請求項２】
廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃の温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収することを特徴とする廃棄物の熱分解処理方法。
【請求項３】
廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックの炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件で加熱するための乾燥兼脱塩化水素処理装置と、該乾燥兼脱塩化水素処理装置より上記所要の温度条件での加熱に伴い放出される水蒸気及び塩素分を含むガス成分と分離した状態で回収する固体成分を、３％以下の低酸素雰囲気下でプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件で熱分解して発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離して回収できるようにしてある熱分解装置とを備えてなる構成を有することを特徴とする廃棄物の熱分解処理装置。
【請求項４】
廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱するための乾燥兼脱塩化水素処理装置と、該乾燥兼脱塩化水素処理装置より上記所要の温度条件での加熱に伴い放出される水蒸気及び塩素分を含むガス成分と分離した状態で回収する固体成分を、３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃の温度条件で熱分解して発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離して回収できるようにしてある熱分解装置とを備えてなる構成を有することを特徴とする廃棄物の熱分解処理装置。
【請求項５】
乾燥兼脱塩化水素処理装置を、廃棄物を熱源となる加熱ガスと直接接触させて加熱する形式のものとした請求項３又は４記載の廃棄物の熱分解処理装置。
【請求項６】
熱分解装置を、熱風発生炉で発生させた加熱ガスを熱源とする外熱により固体成分を間接加熱して所定の温度条件で熱分解させる形式のものとし、且つ該熱分解装置における固体成分の熱分解用の熱源に供した後の加熱ガスを、乾燥兼脱塩化水素処理装置における廃棄物の加熱用の熱源として用いるようにした請求項３、４又は５記載の廃棄物の熱分解処理装置。
【請求項１】
廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックの炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下でプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収することを特徴とする廃棄物の熱分解処理方法。
【請求項２】
廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱し、該加熱に伴い水蒸気及び塩素分を含むガス成分の放出後に残存する固体成分を、上記ガス成分より分離した状態で回収し、次に、上記固体成分を３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃の温度条件で熱分解して、発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離した状態でそれぞれ回収することを特徴とする廃棄物の熱分解処理方法。
【請求項３】
廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で塩化ビニル樹脂を主体とする塩素含有プラスチックの脱塩化水素反応が進行し且つ該塩素含有プラスチックの炭化水素成分の分解が１０％以下に抑えられる温度条件で加熱するための乾燥兼脱塩化水素処理装置と、該乾燥兼脱塩化水素処理装置より上記所要の温度条件での加熱に伴い放出される水蒸気及び塩素分を含むガス成分と分離した状態で回収する固体成分を、３％以下の低酸素雰囲気下でプラスチック類及びセルロースの熱分解反応が進行する温度条件で熱分解して発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離して回収できるようにしてある熱分解装置とを備えてなる構成を有することを特徴とする廃棄物の熱分解処理装置。
【請求項４】
廃棄物を３％以下の低酸素雰囲気下で２５０〜３００℃に加熱するための乾燥兼脱塩化水素処理装置と、該乾燥兼脱塩化水素処理装置より上記所要の温度条件での加熱に伴い放出される水蒸気及び塩素分を含むガス成分と分離した状態で回収する固体成分を、３％以下の低酸素雰囲気下で４００〜５００℃の温度条件で熱分解して発生する熱分解ガスと熱分解残渣とを分離して回収できるようにしてある熱分解装置とを備えてなる構成を有することを特徴とする廃棄物の熱分解処理装置。
【請求項５】
乾燥兼脱塩化水素処理装置を、廃棄物を熱源となる加熱ガスと直接接触させて加熱する形式のものとした請求項３又は４記載の廃棄物の熱分解処理装置。
【請求項６】
熱分解装置を、熱風発生炉で発生させた加熱ガスを熱源とする外熱により固体成分を間接加熱して所定の温度条件で熱分解させる形式のものとし、且つ該熱分解装置における固体成分の熱分解用の熱源に供した後の加熱ガスを、乾燥兼脱塩化水素処理装置における廃棄物の加熱用の熱源として用いるようにした請求項３、４又は５記載の廃棄物の熱分解処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−６７８００（Ｐ２０１１−６７８００Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２３３２５（Ｐ２００９−２２３３２５）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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