廃棄物熱分解チャーの冷却方法及び装置
【課題】 チャーを湿らすことなく効率よく冷却できるようにする。
【解決手段】 廃棄物熱分解ガス化装置１の分離室１１のチャー取出口１１ｂに、二重フラップダンパ１９と間接冷却装置２２とを順に接続する。間接冷却装置２２の受入ホッパ２４の上部位置に冷却水３１の噴霧ノズル３２を設けて、流量制御弁３４付きの冷却水供給管３３を接続する。受入ホッパ２４内のチャー１３の温度を検出し、その検出温度に基づいて流量制御弁３４を制御する温度制御器３５を備える。廃棄物熱分解ガス化装置１より二重フラップダンパ１０の作動により抜き出されるチャー１３が間接冷却装置２２の受入ホッパ２４へ落下されるときに、噴霧ノズル３２から冷却水３１を噴霧して約１１０℃まで直接冷却させ、その後、間接冷却装置２２により７０〜８０℃まで間接冷却させる。
【解決手段】 廃棄物熱分解ガス化装置１の分離室１１のチャー取出口１１ｂに、二重フラップダンパ１９と間接冷却装置２２とを順に接続する。間接冷却装置２２の受入ホッパ２４の上部位置に冷却水３１の噴霧ノズル３２を設けて、流量制御弁３４付きの冷却水供給管３３を接続する。受入ホッパ２４内のチャー１３の温度を検出し、その検出温度に基づいて流量制御弁３４を制御する温度制御器３５を備える。廃棄物熱分解ガス化装置１より二重フラップダンパ１０の作動により抜き出されるチャー１３が間接冷却装置２２の受入ホッパ２４へ落下されるときに、噴霧ノズル３２から冷却水３１を噴霧して約１１０℃まで直接冷却させ、その後、間接冷却装置２２により７０〜８０℃まで間接冷却させる。
【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して熱分解ガスとチャーとに分離できるようにしてある熱分解ガス化装置より取り出されるチャーを冷却するための廃棄物熱分解チャーの冷却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の処理システムとしては、廃棄物を焼却炉で燃焼させるようにした燃焼方式に代るものとして、近年では、廃棄物を低酸素雰囲気で加熱することにより熱分解させて、可燃性の熱分解ガスと、熱分解残渣となるチャー（炭化物）を発生させ、しかる後、該熱分解ガスとチャーとを共に溶融炉へ導いて、高温で燃焼させることにより、上記廃棄物に含まれていた灰分を溶融スラグとして取り出すことができるようにした熱分解ガス化溶融方式や、上記と同様の廃棄物の熱分解処理により熱分解ガスとチャーとを発生させた後、チャーを回収して、外部の各種施設の石炭焚きボイラ等で燃料として利用することによりサーマルリサイクルを図る一方、上記熱分解ガスは燃焼させて、上記廃棄物を熱分解させるための熱源として利用するようにした炭化処理方式による廃棄物の処理設備が開発され、実用化されてきている。
【０００３】
上記のように廃棄物を熱分解ガスとチャーとに熱分解させるために用いる装置としては、図２にその一例の概略を示す如き外熱キルン式の廃棄物熱分解ガス化装置がある。
【０００４】
すなわち、図２に示す上記外熱キルン式の廃棄物熱分解ガス化装置１は、一端の入口４側に供給管４ａを一体に接続し且つ他端の出口５側に排出管５ａを一体に接続した内筒３と、該内筒３の外側に同心状に配置した外筒６との間に、加熱流路７を形成し、上記外筒６と内筒３を一体で回転できるようにした熱分解キルン炉２を、一端の入口４側よりも他端の出口５側が僅かに低くなるように傾斜させて横向きに配置し、図示しない駆動装置により低速で回転するようにしてある。
【０００５】
又、上記熱分解キルン炉２の入口４には、給じん機８が供給管４ａ内に挿入されて設けてあり、投入ホッパ９に投入された廃棄物１０を給じん機８により入口４へ供給するようにしてある。一方、上記熱分解キルン炉２の出口５には、熱分解ガス１２と熱分解残渣として生じるチャー１３とを分離して上部の熱分解ガス取出口１１ａより熱分解ガス１２を、又、底部のチャー取出口１１ｂよりチャー１３をそれぞれ取り出すための分離室１１を設けるようにしてある。
【０００６】
更に、上記熱分解キルン炉２の出口５側には、加熱ガス入口１４が設けてあり、図示しない熱風発生炉で発生した高温の加熱ガス１５を、上記加熱ガス入口１４へ供給し、加熱流路７を流通させて、入口４側に設けた加熱ガス出口１６より排出させることにより、上記加熱流路７内を流通する高温の加熱ガス１５による外熱によって内筒３内の廃棄物１０を間接加熱して熱分解させ、上記熱分解ガス１２とチャー１３とを発生させるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
その後、たとえば、熱分解ガス化溶融処理を行う廃棄物処理施設では、図３に示す如く、上記と同様の廃棄物熱分解ガス化装置１における廃棄物１０の熱分解により発生する熱分解ガス１２とチャー１３のうち、熱分解ガス１２は、分離室１１の熱分解ガス取出口１１ａに接続した熱分解ガスライン１７を通して溶融炉１８へ送られる。
【０００８】
一方、上記分離室１１で熱分解ガス１２と分離されるチャー１３は、該分離室１１のチャー取出口１１ｂより外部へ取り出すようにするが、この際、可燃性の熱分解ガス１２が発生している状態の熱分解キルン２内へ大気（空気）が逆流して侵入することを防ぐ必要がある。そのために、上記分離室１１のチャー取出口１１ｂには、取出装置として、フラップダンパ２０ａ，２０ｂを各々内蔵したホッパケーシング２１ａ，２１ｂを上下２段に重ねてなる二重フラップダンパ１９を取り付けて、上記上段と下段のフラップダンパ２０ａと２０ｂを、互いの開放・閉止動作のサイクルが重ならないように交互に開閉することによって、少なくとも一方のフラップダンパ２０ａ又は２０ｂが閉じた状態となるようにして、空気の逆流を防止しながら上記分離室１１内よりチャー１３を半連続的に抜き出すようにしてある。
【０００９】
更に、上記分離室１１より取り出されるチャー１３は、４５０℃程度の高温を有していると共に、灰分と固定炭素と揮発分が１：１：１程度の割合で含まれている。このため、上記チャー１３が高温を有したまま大気に接すると発火する可能性があることから、チャー１３を外部へ取り出す際には冷却が必要とされる。そのため、従来は、冷却装置の入口側となる長手方向の一端側上部に受入ホッパ２４を設け且つ出口側となる他端側下部に排出口２５を設けた筒状のケーシング２３内に、スクリュー２６を回転駆動可能に収納し、更に、上記ケーシング２３の外周に、水冷ジャケット２７を備えてなるスクリューコンベヤ形式の間接冷却装置（チャー抜出装置）２２を設け、該間接冷却装置２２の上記受入ホッパ２４を、上記二重フラップダンパ１９の下端に接続した構成としてある。これにより、上記二重フラップダンパ１９より受入ホッパ２４へ落下されるチャー１３を、上記スクリュー２６の回転駆動によりケーシング２３内を通して排出口２５側へ搬送する間に、上記水冷ジャケット２７に流通させる冷却水と熱交換させて間接冷却することで７０〜８０℃程度まで冷却してから外部へ取り出すようにしてある。
【００１０】
上記間接冷却装置２２を経て冷却された後、取り出されたチャー１３は、その後、たとえば、分別装置２８にて金属等の大型の不燃物が分別除去された後、不燃物分離装置２９にて小形の不燃物が除去されてから上記溶融炉１８へ送られるようにして、上記熱分解ガス１２と一緒に低空気比の高温で燃焼されて溶融スラグ３０とされるようにしてある（たとえば、特許文献２参照）。
【００１１】
なお、上記間接冷却装置２２は、通常、受入ホッパ２４内のチャー１３の貯留レベルに応じて上記スクリュー２６の回転駆動を制御することにより、受入ホッパ２４内に常時所定量のチャー１３を貯留させてマテリアルシールを形成できるようにしてある。又、上記二重フラップダンパ１９や間接冷却装置２２には、通常、窒素パージを行うことにより、内部を正圧に保持して大気の侵入を防止できるようにしてある。
【００１２】
ところで、冷却機能を備えたスクリューコンベヤ式の搬送装置においては、スクリューを収納するケーシングに冷却水を流通させる水冷ジャケットを設けることに加えて、スクリュー軸の中心部にも長手方向に延びる冷却水流路を設けて、被搬送物を上記スクリュー軸の内部を流通させる冷却水と熱交換させることによっても間接冷却できるようにして、冷却効率の向上化を図ることが従来提案されてきている（たとえば、特許文献３参照）。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−２７７７６０号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８４２０号公報
【特許文献３】特開平８−１６６１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、図２に示した如き廃棄物熱分解ガス化装置１における廃棄物１０の熱分解により生じるチャー１３は、粉状のものばかりでなくフレーク状のものが多いため密度が小さく伝熱性が低い。そのため、上記図３に示した如きスクリューコンベヤ形式の間接冷却装置２２における間接冷却方式では冷却効率をあまり高めることができない。このような間接冷却だけでは、相当な滞留時間と大きな撹拌能力を持った冷却装置にしないと、十分に温度が下がりきらず、又、冷却にむらが生じる虞がある。更に、チャー１３が十分に温度が下がりきっていない状態で大気に接触すると、発火する火種が残った状態のまま排出されることになり、これを排除するために、上記間接冷却装置２２は、滞留時間の長い大型の装置とする必要が生じていた。
【００１５】
又、廃棄物熱分解ガス化装置１の分離室１１の下側に上記二重フラップダンパ１９と間接冷却装置２２とを順に設ける配置とする関係上、上記間接冷却装置２２は、地下に設置されることが多いが、地下部分に大型の間接冷却装置２２を設置するための大きなスペースを設けることは、廃棄物処理施設の建設費が嵩む要因となっていた。
【００１６】
一方、廃棄物熱分解ガス化装置１より取り出されるチャー１３に、冷却水を直接噴霧して直接冷却を行う手法は、高い冷却効率を得るためには有効であると考えられるが、このような水の直接噴霧を行う場合には、回収されるチャー１３が湿ることになり、回収されるチャー１３が湿った状態となると、チャー１３を燃焼させる際の発熱量が低下したり、機器への付着やハンドリング等の問題が生じるために、上記水の直接噴霧によるチャー１３の直接冷却は従来採用されていないというのが実状である。
【００１７】
そこで、本発明は、廃棄物熱分解ガス化装置より取り出されるチャーを、直接冷却と間接冷却との併用により効率よく且つ確実に冷却することができ、しかも、チャーを湿らせることなく回収できるようにするための廃棄物熱分解チャーの冷却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】
【００１８】
本発明は、上記課題を解決するために、廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーに対し、該チャーを１００℃以上の温度範囲に保持できるように量を調整した冷却水を噴霧して直接冷却を行い、しかる後、上記チャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却する廃棄物熱分解チャーの冷却方法、及び、廃棄物熱分解ガス化装置より廃棄物の熱分解により発生するチャーを取り出すためのチャー取出口の下流側に、上記チャー取出口より取り出されるチャーに対し冷却水を噴霧して直接冷却する直接冷却ゾーンと、チャーを間接冷却するための間接冷却装置とを順に設け、更に、上記直接冷却ゾーンを通過して上記間接冷却装置へ受けられるチャーの温度を検出し、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲に保持されるように上記直接冷却ゾーンにて噴霧する冷却水の量を調整する装置を備えた構成を有する廃棄物熱分解チャーの冷却装置とする。
【００１９】
又、廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーを、冷却水の噴霧による直接冷却を行いながら、該直接冷却された後のチャーの温度を検出して、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲となるように、上記噴霧する冷却水の量を調整するようにし、更に、上記直接冷却された後のチャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却する方法、及び、廃棄物熱分解ガス化装置のチャー取出口に、二重フラップダンパを取り付けると共に、該二重フラップダンパの下側に、間接冷却装置の受入ホッパを接続し、上記二重フラップダンパの下段ホッパケーシングの下部位置、又は、上記間接冷却装置の受入ホッパの上部位置に冷却水の噴霧ノズルを設けて、該噴霧ノズル付近に、上記二重フラップダンパより上記受入ホッパの底部へ向けて落下するチャーに対し冷却水を噴霧できるようにしてなる直接冷却ゾーンを形成させるようにした構成とし、更に、間接冷却装置の受入ホッパに、該受入ホッパ内へ受けられるチャーの温度を検出すると共に、噴霧ノズルに接続してある冷却水供給管上の流量制御弁を制御する機能を有する温度制御器を設けるようにした構成を有する装置とする。
【００２０】
更に、上記構成において、二重フラップダンパの下段ホッパケーシングと、廃棄物熱分解ガス化装置の所要個所とを開閉弁付きの蒸気排出管で接続し、且つ温度制御器に、冷却水供給管上の流量制御弁の開閉制御に対応して上記蒸気排出管上の開閉弁を制御する機能も備えるようにした構成とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーに対し、該チャーを１００℃以上の温度範囲に保持できるように量を調整した冷却水を噴霧して直接冷却を行い、しかる後、上記チャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却する熱分解チャーの冷却方法、及び、廃棄物熱分解ガス化装置より廃棄物の熱分解により発生するチャーを取り出すためのチャー取出口の下流側に、上記チャー取出口より取り出されるチャーに対し冷却水を噴霧して直接冷却する直接冷却ゾーンと、チャーを間接冷却するための間接冷却装置とを順に設け、更に、上記直接冷却ゾーンを通過して上記間接冷却装置へ受けられるチャーの温度を検出し、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲に保持されるように上記直接冷却ゾーンにて噴霧する冷却水の量を調整する装置を備えた構成を有する廃棄物熱分解チャーの冷却装置としてあるので、廃棄物熱分解ガス化装置より抜き出される４５０℃程度の高温を有するチャーは、噴霧される冷却水による直接冷却により効率よく冷却させることができるため、その後の間接冷却で冷却すべき温度幅を低減させることができる。したがって、上記チャーを、直接冷却と間接冷却との併用により効率よく且つ確実に冷却することができる。しかも、上記直接冷却を行うために噴霧する冷却水の量は、チャーを１００℃以上の温度範囲に保持できるように調整してあるため、該チャーの直接冷却のために噴霧する冷却水はすべて蒸発させることができ、このため、チャーが湿る虞を解消できる。したがって、取り出された後のチャーを燃焼させる際に発熱量が低下したり、機器への付着やハンドリング等の問題が生じる虞を解消できる。
（２）更に、上記間接冷却を行う間接冷却装置としては、上記したように間接冷却で冷却すべき温度幅を低減させることができることから、該間接冷却装置に要求される冷却能力を、４５０℃程度のチャーを間接冷却のみで所要温度まで冷却するために要求される冷却能力に比して低減できる。したがって、上記間接冷却装置を、滞留時間の長い大型の装置とする必要を解消できて、間接冷却装置を地下スペースに設ける場合は、地下部分に大きなスペースを設ける必要を解消できるため、廃棄物処理施設の建設費を軽減することが可能になる。
（３）廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーを、冷却水の噴霧による直接冷却を行いながら、該直接冷却された後のチャーの温度を検出して、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲となるように、上記噴霧する冷却水の量を調整するようにし、更に、上記直接冷却された後のチャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却する方法、及び、廃棄物熱分解ガス化装置のチャー取出口に、二重フラップダンパを取り付けると共に、該二重フラップダンパの下側に、間接冷却装置の受入ホッパを接続し、上記二重フラップダンパの下段ホッパケーシングの下部位置、又は、上記間接冷却装置の受入ホッパの上部位置に冷却水の噴霧ノズルを設けて、該噴霧ノズル付近に、上記二重フラップダンパより上記受入ホッパの底部へ向けて落下するチャーに対し冷却水を噴霧できるようにしてなる直接冷却ゾーンを形成させるようにした構成とし、更に、間接冷却装置の受入ホッパに、該受入ホッパ内へ受けられるチャーの温度を検出すると共に、噴霧ノズルに接続してある冷却水供給管上の流量制御弁を制御する機能を有する温度制御器を設けるようにした構成を有する装置とすることにより、チャーに冷却水を噴霧して直接冷却を行うための装置構成を、一般的なシーケンス制御装置とすることが可能な温度制御器と、冷却水を定量噴霧するための噴霧ノズル、流量制御弁付きの冷却水供給管を設けるだけの簡単な装備により実現できるため、コストを安価なものとすることができると共に、廃棄物熱分解ガス化装置のチャー取出口に二重フラップダンパを取り付け、該二重フラップダンパの下側に間接冷却装置の受入ホッパを接続してなる形式の従来の廃棄物処理施設にも容易に設置することができる。
（４）二重フラップダンパの下段ホッパケーシングと、廃棄物熱分解ガス化装置の所要個所とを開閉弁付きの蒸気排出管で接続し、且つ温度制御器に、冷却水供給管上の流量制御弁の開閉制御に対応して上記蒸気排出管上の開閉弁を制御する機能も備えるようにした構成とすることにより、チャーの直接冷却に供するために噴霧した冷却水が蒸発して発生する蒸気が、二重フラップダンパの下段ホッパケーシングと間接冷却装置の受入ホッパに過剰に充満する虞を解消できると共に、上記蒸気排出管を通して排出される余剰の蒸気を、廃棄物熱分解ガス化装置へ送って不活性ガスとして利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の廃棄物熱分解チャーの冷却方法及び装置を示すもので、図２に示したと同様の廃棄物熱分解ガス化装置１における分離室１１のチャー取出口１１ｂの下流側に、図３に示したと同様に、二重フラップダンパ１９と、水冷ジャケット２７を具備してなるスクリューコンベヤ形式の間接冷却装置２２とを順に設けてなる構成において、上記二重フラップダンパ１９における下段フラップダンパ２０ｂのホッパケーシング２１ｂの下部位置、又は、上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４の上部位置に、冷却水３１の噴霧ノズル３２を設ける（図では、受入ホッパ２４の上部位置に噴霧ノズル３２を設けた状態を示してある）。該噴霧ノズル３２は、流量制御弁３４付きの冷却水供給管３３を介し図示しない冷却水供給部に接続することにより、上記噴霧ノズル３２の設置個所付近に、下段フラップダンパ２０ｂのホッパケーシング２１ｂから上記受入ホッパ２４の底部へ向けて落下するチャー１３に対して冷却水３１を噴霧して直接冷却するための直接冷却ゾーンＡを形成する。又、上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４に、該ホッパ２４内に受け入れられるチャー１３の温度を検出すると共に、チャー１３の検出温度に応じて、上記冷却水供給管３３上の流量制御弁３４をフィードバック制御する温度制御器３５を設ける。これにより、上記二重フラップダンパ１９の上部と下部のフラップダンパ２０ａと２０ｂを従来と同様に交互に開閉することによって上記廃棄物熱分解ガス化装置１の分離室１１より半連続的に抜き出されるチャー１３が、上記直接冷却ゾーンＡを経て間接冷却装置２２の受入ホッパ２４の底部へ向けて落下するときに、上記噴霧ノズル３２より所要量の冷却水３１を噴霧してチャー１３の直接冷却を行うようにし、更に、上記冷却水３１をチャー１３へ噴霧する際、上記温度制御器３５にて検出される間接冷却装置２２の受入ホッパ２４内のチャー１３の温度が１００℃以上の所要温度、たとえば、約１１０℃となるように、該温度制御器３５により冷却水供給管３３上の流量制御弁３４を制御して、上記噴霧ノズル３２より噴霧させる冷却水３１の噴霧量を調整させるようにする。上記冷却水３１の噴霧による直接冷却により受入ホッパ２４内で約１１０℃となるように冷却されたチャー１３は、その後、間接冷却装置２２にて、従来と同様に、スクリュー２６の回転駆動によってケーシング２３内を排出口２５側へ搬送する間に、水冷ジャケット２７に流通させる冷却水３１により間接冷却させて７０〜８０℃まで冷却した後、排出口２５より外部へ取り出すようにする。
【００２４】
以下、詳述する。
【００２５】
上記間接冷却装置２２は、受入ホッパ２４の下部位置と上部位置にそれぞれリミットスイッチ３６ｂ，３６ａを備えて、該ホッパ２４内に貯留されるチャー１３のレベルが下部リミットスイッチ３６ｂにより検出できなくなると、運転制御器３７を介してスクリュー２６の回転駆動装置３８を停止させることにより、上記受入ホッパ２４内に、図１に二点鎖線で示す如く、少なくとも下部リミットスイッチ３６ｂのレベルまでチャー１３を常時貯留させて、マテリアルシールを形成できるようにしてある。一方、上部リミットスイッチ３６ａにより受入ホッパ２４内に貯留されるチャー１３のレベルが検出されるようになるときには、運転制御器３７を介して回転駆動装置３８によるスクリュー２６の回転数を増速させて、該スクリュー２６によるチャー１３の搬送速度を増加させることができるようにしてある。
【００２６】
上記温度制御器３５は、上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４内のチャー１３の温度を確実に検出できるようにするために、該受入ホッパ２４における上記下部リミットスイッチ３６ｂよりもやや下方位置に取り付けるようにしてある。
【００２７】
更に、上記二重フラップダンパ１９における下段フラップダンパ２０ｂを内蔵している下段ホッパケーシング２１ｂの上部位置に、上記温度制御器３５にて制御される開閉弁４０付きの蒸気排出管３９の一端部を接続すると共に、該蒸気排出管３９の他端部を、上記廃棄物熱分解ガス化装置１における所要個所、たとえば、分離室１１に接続してなる構成とする。
【００２８】
ここで、上記温度制御器３５による制御を具体的に説明する。
【００２９】
上記温度制御器３５は、上記二重フラップダンパ１９における下段フラップダンパ２０ｂの開放動作と同期、あるいは、下段フラップダンパ２０ｂの開放動作にやや遅れて流量制御弁３４を開操作させるようにしてあり、これにより、上記二重フラップダンパ１９により廃棄物熱分解ガス化装置１の分離室１１より抜き出され、上記下段フラップダンパ２０ｂの開放動作によって下段ホッパケーシング２１ｂを通して上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４へ落下させられる４５０℃程度の高温を有しているチャー１３が上記直接冷却ゾーンＡを通過するときに、噴霧ノズル３２より冷却水３１を噴霧して、該噴霧された冷却水３１によるチャー１３の直接冷却を行うことができるようにしてある。更に、この際、上記温度制御器３５は、受入ホッパ２４内に落下されて貯留されるチャー１３の温度を検出して、該チャー１３の検出温度が約１１０℃となるように、上記流量制御弁３４の開度を調整して上記噴霧ノズル３２よりチャー１３に対して噴霧する冷却水３１の噴霧量を調整するようにしてある。
【００３０】
上記においては、冷却水３１の噴霧により直接冷却された後にもチャー１３が約１１０℃と水の蒸発温度以上の温度を保有するようにしてあるため、上記チャー１３に対して噴霧された冷却水３１はすべて蒸発されて正圧の蒸気４１が発生するようになる。かかる蒸気４１は、間接冷却装置２２の受入ホッパ２４及び二重フラップダンパ１９の下段ホッパケーシング２１ｂ内に充満するようになることから、上記温度制御器３５は、上記流量制御弁３４の開操作に同期するか又は少し遅れて蒸気排出管３９上の開閉弁４０を開操作するようにして、上記チャー１３の冷却に供した冷却水３１の蒸発によって発生する蒸気４１の過剰分を、上記下段ホッパケーシング２１ｂより蒸気排出管３９を通し排出させて、微負圧に保たれている廃棄物熱分解ガス化装置１の分離室１１へ送ることができるようにしてある。
【００３１】
その後、上記二重フラップダンパ１９の下段フラップダンパ２０ｂが閉止動作されるときには、上記温度制御器３５は、流量制御弁３４を閉操作して、噴霧ノズル３２からの冷却水３１の噴霧を停止させると共に、上記開閉弁４０を閉操作して、蒸気排出管３９における蒸気４１の流通を遮断するようにする。
【００３２】
しかる後、上記温度制御器３５は、二重フラップダンパ１９の下段フラップダンパ２０ｂの開放・閉止動作に対応して上述した流量制御弁３４と開閉弁４０の開閉動作を繰り返すようにしてある。このような制御を行っている際、上記温度制御器３５にて検出される上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４内のチャー１３の温度が１１０℃を下回るように下がり過ぎた場合には、上記下段フラップダンパ２０ｂの開放動作に対応した流量制御弁３４の開操作を一時中断して、チャー１３に対する噴霧ノズル３２からの冷却水３１の噴霧を一時停止させることにより、上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４内のチャー１３の温度を上昇させて、水の蒸発温度以上の温度である約１１０℃に保つようにしてある。
このように流量制御弁３４の開操作を一時中断して噴霧ノズル３２からの冷却水３１の噴霧を一時停止する場合には、チャー１３の冷却水３１による直接冷却に伴う蒸気４１の発生はないため、蒸気排出管３９上の開閉弁４０の開操作もキャンセルするようにしてある。
【００３３】
本発明における間接冷却装置２２は、冷却効率の向上化を図るために、スクリュー２６のスクリュー軸２６ａの軸心部にも冷却水３１の流路（図示せず）を設けて、スクリュー軸２６ａ内を流通させる冷却水３１によってもチャー１３の間接冷却を行うようにした形式のものとしてある。又、図１における符号４２は、上記間接冷却装置２２の排出口２５近傍に設けて該間接冷却装置２２より排出されるチャー１３の温度を常時監視するための温度検出器であり、該温度検出器４２にて検出されるチャー１３の温度が所望する７０〜８０℃よりも高温となっている場合には、上記冷却水３１の噴霧によるチャー１３の直接冷却や、間接冷却装置２２による間接冷却がうまく行われていないとして、警報を発したり、廃棄物１０の熱分解処理を行うシステム全体を停止させるようにしてもよい。４３は上記間接冷却装置２２の排出口２５より取り出される冷却後のチャー１３を下流側の所要個所、たとえば、図示しない溶融炉へ搬送するためコンベヤである。又、図示してはいないが、上記間接冷却装置２２の下流側のコンベヤ４３内や二重フラップダンパ１９の上段ホッパケーシング２１ａ内、間接冷却装置２２のケーシング２３内等の所要個所には、適宜従来と同様に窒素パージを行うことにより、内部を正圧に保持して大気の進入を防止できるようにしてある。その他、図２及び図３に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００３４】
以上の構成としてある本発明の廃棄物熱分解チャーの冷却方法及び冷却装置によれば、廃棄物熱分解ガス化装置１より抜き出されるチャー１３は、先ず、噴霧ノズル３２より噴霧する冷却水３１により約１１０℃まで直接冷却するようにした後、間接冷却装置２２にて、上記約１１０℃のチャー１３を７０〜８０℃まで冷却するようにしてあるため、上記チャー１３を、直接冷却と間接冷却との併用により効率よく且つ確実に冷却することができる。
【００３５】
更に、上記冷却水３１の噴霧による直接冷却を行った後のチャー１３が、水の蒸発温度以上の温度である約１１０℃となるように上記噴霧する冷却水３１の量を調整するようにしてあるため、上記チャー１３の直接冷却のために噴霧する冷却水３１をすべて蒸発させることができて、チャー１３が湿る虞を解消できる。したがって、取り出された後のチャー１３を燃焼させる際に発熱量が低下したり、機器への付着やハンドリング等の問題が生じる虞を解消できる。
【００３６】
上記チャー１３に冷却水３１を噴霧して直接冷却を行うための装置構成としては、一般的なシーケンス制御装置とすることが可能な温度制御器３５と、冷却水３１を定量噴霧するための噴霧ノズル３２、流量制御弁３４付きの冷却水供給管３３を設けるだけの簡単な装備であるため、コストを安価なものとすることができると共に、図３に示した如き従来の廃棄物処理施設にも容易に設置することができる。
【００３７】
又、上記間接冷却装置２２では、噴霧ノズル３２より噴霧される冷却水３１により廃棄物熱分解ガス化装置１より抜き出された４５０℃程度の高温状態から約１１０℃まで直接冷却された後のチャー１３を、７０〜８０℃まで冷却すればよいため、上記間接冷却装置２２に要求される冷却能力を、従来要求されていた４５０℃程度のチャー１３を７０〜８０℃まで冷却できるようにするための冷却能力に比して、低減できる。したがって、該間接冷却装置２２を、滞留時間の長い大型の装置とする必要を解消できて、間接冷却装置２２を設置するために地下部分に大きなスペースを設ける必要をなくすことができるため、廃棄物処理施設の建設費を軽減することが可能になる。
【００３８】
しかも、上記二重フラップダンパ１９の下段ホッパケーシング２１ｂでは、副次的に、チャー１３の直接冷却に供される冷却水３１の蒸発により発生する不活性ガスである蒸気４１により内部を正圧に保つことができるため、廃棄物熱分解ガス化装置１のシール性を向上させる効果が期待できると共に、外気を遮断して、熱分解ガス１２の漏洩を防止する機能も期待できる。
【００３９】
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、下段フラップダンパ２ｂの開放動作により落下されるチャー１３に冷却水３１を直接噴霧することができれば、噴霧ノズル３２は、二重フラップダンパ１９における下段ホッパケーシング２１ｂの下部又は間接冷却装置２２の受入ホッパ２４の上部に、たとえば、周方向に複数配置したり、上下方向に多段に配置する等、配置や数を任意に変更してもよい。
【００４０】
間接冷却装置２２の受入ホッパ２４内のチャー１３の温度検出と、冷却水供給管３３上の流量制御弁３４の制御を介した冷却水３１の噴霧量の制御とを、温度制御器３５により行わせるものとして示したが、上記受入ホッパ２４に設置してチャー１３の温度検出を行う温度検出器と、該温度検出器より入力される信号を基に上記流量制御弁３４を制御する制御器とを別体とするようにしてもよい。更には、上記温度制御器３５における制御機能を、廃棄物熱分解ガス化装置１の図示しない運転制御器や、間接冷却装置２２における上下のリミットスイッチ３６ａ，３６ｂからの入力の基づいてスクリュー２６の回転駆動装置３８を制御する運転制御器３７等の別の制御器の機能と統合するようにしてもよい。
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の廃棄物熱分解チャーの冷却方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】従来提案されている廃棄物熱分解ガス化装置の一例を示す概要図である。
【図３】従来提案されている廃棄物の熱分解ガス化溶融処理を行う形式の廃棄物処理施設の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 廃棄物熱分解ガス化装置
１０ 廃棄物
１１ｂ チャー取出口
１２ 熱分解ガス
１３ チャー
１９ 二重フラップダンパ
２１ａ，２１ｂ ホッパケーシング
２２ 間接冷却装置
２４ 受入ホッパ
３１ 冷却水
３２ 噴霧ノズル
３３ 冷却水供給管
３４ 流量制御弁
３５ 温度制御器
３９ 蒸気排出管
４０ 開閉弁
Ａ 直接冷却ゾーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を熱分解して熱分解ガスとチャーとに分離できるようにしてある熱分解ガス化装置より取り出されるチャーを冷却するための廃棄物熱分解チャーの冷却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の処理システムとしては、廃棄物を焼却炉で燃焼させるようにした燃焼方式に代るものとして、近年では、廃棄物を低酸素雰囲気で加熱することにより熱分解させて、可燃性の熱分解ガスと、熱分解残渣となるチャー（炭化物）を発生させ、しかる後、該熱分解ガスとチャーとを共に溶融炉へ導いて、高温で燃焼させることにより、上記廃棄物に含まれていた灰分を溶融スラグとして取り出すことができるようにした熱分解ガス化溶融方式や、上記と同様の廃棄物の熱分解処理により熱分解ガスとチャーとを発生させた後、チャーを回収して、外部の各種施設の石炭焚きボイラ等で燃料として利用することによりサーマルリサイクルを図る一方、上記熱分解ガスは燃焼させて、上記廃棄物を熱分解させるための熱源として利用するようにした炭化処理方式による廃棄物の処理設備が開発され、実用化されてきている。
【０００３】
上記のように廃棄物を熱分解ガスとチャーとに熱分解させるために用いる装置としては、図２にその一例の概略を示す如き外熱キルン式の廃棄物熱分解ガス化装置がある。
【０００４】
すなわち、図２に示す上記外熱キルン式の廃棄物熱分解ガス化装置１は、一端の入口４側に供給管４ａを一体に接続し且つ他端の出口５側に排出管５ａを一体に接続した内筒３と、該内筒３の外側に同心状に配置した外筒６との間に、加熱流路７を形成し、上記外筒６と内筒３を一体で回転できるようにした熱分解キルン炉２を、一端の入口４側よりも他端の出口５側が僅かに低くなるように傾斜させて横向きに配置し、図示しない駆動装置により低速で回転するようにしてある。
【０００５】
又、上記熱分解キルン炉２の入口４には、給じん機８が供給管４ａ内に挿入されて設けてあり、投入ホッパ９に投入された廃棄物１０を給じん機８により入口４へ供給するようにしてある。一方、上記熱分解キルン炉２の出口５には、熱分解ガス１２と熱分解残渣として生じるチャー１３とを分離して上部の熱分解ガス取出口１１ａより熱分解ガス１２を、又、底部のチャー取出口１１ｂよりチャー１３をそれぞれ取り出すための分離室１１を設けるようにしてある。
【０００６】
更に、上記熱分解キルン炉２の出口５側には、加熱ガス入口１４が設けてあり、図示しない熱風発生炉で発生した高温の加熱ガス１５を、上記加熱ガス入口１４へ供給し、加熱流路７を流通させて、入口４側に設けた加熱ガス出口１６より排出させることにより、上記加熱流路７内を流通する高温の加熱ガス１５による外熱によって内筒３内の廃棄物１０を間接加熱して熱分解させ、上記熱分解ガス１２とチャー１３とを発生させるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
その後、たとえば、熱分解ガス化溶融処理を行う廃棄物処理施設では、図３に示す如く、上記と同様の廃棄物熱分解ガス化装置１における廃棄物１０の熱分解により発生する熱分解ガス１２とチャー１３のうち、熱分解ガス１２は、分離室１１の熱分解ガス取出口１１ａに接続した熱分解ガスライン１７を通して溶融炉１８へ送られる。
【０００８】
一方、上記分離室１１で熱分解ガス１２と分離されるチャー１３は、該分離室１１のチャー取出口１１ｂより外部へ取り出すようにするが、この際、可燃性の熱分解ガス１２が発生している状態の熱分解キルン２内へ大気（空気）が逆流して侵入することを防ぐ必要がある。そのために、上記分離室１１のチャー取出口１１ｂには、取出装置として、フラップダンパ２０ａ，２０ｂを各々内蔵したホッパケーシング２１ａ，２１ｂを上下２段に重ねてなる二重フラップダンパ１９を取り付けて、上記上段と下段のフラップダンパ２０ａと２０ｂを、互いの開放・閉止動作のサイクルが重ならないように交互に開閉することによって、少なくとも一方のフラップダンパ２０ａ又は２０ｂが閉じた状態となるようにして、空気の逆流を防止しながら上記分離室１１内よりチャー１３を半連続的に抜き出すようにしてある。
【０００９】
更に、上記分離室１１より取り出されるチャー１３は、４５０℃程度の高温を有していると共に、灰分と固定炭素と揮発分が１：１：１程度の割合で含まれている。このため、上記チャー１３が高温を有したまま大気に接すると発火する可能性があることから、チャー１３を外部へ取り出す際には冷却が必要とされる。そのため、従来は、冷却装置の入口側となる長手方向の一端側上部に受入ホッパ２４を設け且つ出口側となる他端側下部に排出口２５を設けた筒状のケーシング２３内に、スクリュー２６を回転駆動可能に収納し、更に、上記ケーシング２３の外周に、水冷ジャケット２７を備えてなるスクリューコンベヤ形式の間接冷却装置（チャー抜出装置）２２を設け、該間接冷却装置２２の上記受入ホッパ２４を、上記二重フラップダンパ１９の下端に接続した構成としてある。これにより、上記二重フラップダンパ１９より受入ホッパ２４へ落下されるチャー１３を、上記スクリュー２６の回転駆動によりケーシング２３内を通して排出口２５側へ搬送する間に、上記水冷ジャケット２７に流通させる冷却水と熱交換させて間接冷却することで７０〜８０℃程度まで冷却してから外部へ取り出すようにしてある。
【００１０】
上記間接冷却装置２２を経て冷却された後、取り出されたチャー１３は、その後、たとえば、分別装置２８にて金属等の大型の不燃物が分別除去された後、不燃物分離装置２９にて小形の不燃物が除去されてから上記溶融炉１８へ送られるようにして、上記熱分解ガス１２と一緒に低空気比の高温で燃焼されて溶融スラグ３０とされるようにしてある（たとえば、特許文献２参照）。
【００１１】
なお、上記間接冷却装置２２は、通常、受入ホッパ２４内のチャー１３の貯留レベルに応じて上記スクリュー２６の回転駆動を制御することにより、受入ホッパ２４内に常時所定量のチャー１３を貯留させてマテリアルシールを形成できるようにしてある。又、上記二重フラップダンパ１９や間接冷却装置２２には、通常、窒素パージを行うことにより、内部を正圧に保持して大気の侵入を防止できるようにしてある。
【００１２】
ところで、冷却機能を備えたスクリューコンベヤ式の搬送装置においては、スクリューを収納するケーシングに冷却水を流通させる水冷ジャケットを設けることに加えて、スクリュー軸の中心部にも長手方向に延びる冷却水流路を設けて、被搬送物を上記スクリュー軸の内部を流通させる冷却水と熱交換させることによっても間接冷却できるようにして、冷却効率の向上化を図ることが従来提案されてきている（たとえば、特許文献３参照）。
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−２７７７６０号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８４２０号公報
【特許文献３】特開平８−１６６１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、図２に示した如き廃棄物熱分解ガス化装置１における廃棄物１０の熱分解により生じるチャー１３は、粉状のものばかりでなくフレーク状のものが多いため密度が小さく伝熱性が低い。そのため、上記図３に示した如きスクリューコンベヤ形式の間接冷却装置２２における間接冷却方式では冷却効率をあまり高めることができない。このような間接冷却だけでは、相当な滞留時間と大きな撹拌能力を持った冷却装置にしないと、十分に温度が下がりきらず、又、冷却にむらが生じる虞がある。更に、チャー１３が十分に温度が下がりきっていない状態で大気に接触すると、発火する火種が残った状態のまま排出されることになり、これを排除するために、上記間接冷却装置２２は、滞留時間の長い大型の装置とする必要が生じていた。
【００１５】
又、廃棄物熱分解ガス化装置１の分離室１１の下側に上記二重フラップダンパ１９と間接冷却装置２２とを順に設ける配置とする関係上、上記間接冷却装置２２は、地下に設置されることが多いが、地下部分に大型の間接冷却装置２２を設置するための大きなスペースを設けることは、廃棄物処理施設の建設費が嵩む要因となっていた。
【００１６】
一方、廃棄物熱分解ガス化装置１より取り出されるチャー１３に、冷却水を直接噴霧して直接冷却を行う手法は、高い冷却効率を得るためには有効であると考えられるが、このような水の直接噴霧を行う場合には、回収されるチャー１３が湿ることになり、回収されるチャー１３が湿った状態となると、チャー１３を燃焼させる際の発熱量が低下したり、機器への付着やハンドリング等の問題が生じるために、上記水の直接噴霧によるチャー１３の直接冷却は従来採用されていないというのが実状である。
【００１７】
そこで、本発明は、廃棄物熱分解ガス化装置より取り出されるチャーを、直接冷却と間接冷却との併用により効率よく且つ確実に冷却することができ、しかも、チャーを湿らせることなく回収できるようにするための廃棄物熱分解チャーの冷却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】
【００１８】
本発明は、上記課題を解決するために、廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーに対し、該チャーを１００℃以上の温度範囲に保持できるように量を調整した冷却水を噴霧して直接冷却を行い、しかる後、上記チャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却する廃棄物熱分解チャーの冷却方法、及び、廃棄物熱分解ガス化装置より廃棄物の熱分解により発生するチャーを取り出すためのチャー取出口の下流側に、上記チャー取出口より取り出されるチャーに対し冷却水を噴霧して直接冷却する直接冷却ゾーンと、チャーを間接冷却するための間接冷却装置とを順に設け、更に、上記直接冷却ゾーンを通過して上記間接冷却装置へ受けられるチャーの温度を検出し、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲に保持されるように上記直接冷却ゾーンにて噴霧する冷却水の量を調整する装置を備えた構成を有する廃棄物熱分解チャーの冷却装置とする。
【００１９】
又、廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーを、冷却水の噴霧による直接冷却を行いながら、該直接冷却された後のチャーの温度を検出して、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲となるように、上記噴霧する冷却水の量を調整するようにし、更に、上記直接冷却された後のチャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却する方法、及び、廃棄物熱分解ガス化装置のチャー取出口に、二重フラップダンパを取り付けると共に、該二重フラップダンパの下側に、間接冷却装置の受入ホッパを接続し、上記二重フラップダンパの下段ホッパケーシングの下部位置、又は、上記間接冷却装置の受入ホッパの上部位置に冷却水の噴霧ノズルを設けて、該噴霧ノズル付近に、上記二重フラップダンパより上記受入ホッパの底部へ向けて落下するチャーに対し冷却水を噴霧できるようにしてなる直接冷却ゾーンを形成させるようにした構成とし、更に、間接冷却装置の受入ホッパに、該受入ホッパ内へ受けられるチャーの温度を検出すると共に、噴霧ノズルに接続してある冷却水供給管上の流量制御弁を制御する機能を有する温度制御器を設けるようにした構成を有する装置とする。
【００２０】
更に、上記構成において、二重フラップダンパの下段ホッパケーシングと、廃棄物熱分解ガス化装置の所要個所とを開閉弁付きの蒸気排出管で接続し、且つ温度制御器に、冷却水供給管上の流量制御弁の開閉制御に対応して上記蒸気排出管上の開閉弁を制御する機能も備えるようにした構成とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーに対し、該チャーを１００℃以上の温度範囲に保持できるように量を調整した冷却水を噴霧して直接冷却を行い、しかる後、上記チャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却する熱分解チャーの冷却方法、及び、廃棄物熱分解ガス化装置より廃棄物の熱分解により発生するチャーを取り出すためのチャー取出口の下流側に、上記チャー取出口より取り出されるチャーに対し冷却水を噴霧して直接冷却する直接冷却ゾーンと、チャーを間接冷却するための間接冷却装置とを順に設け、更に、上記直接冷却ゾーンを通過して上記間接冷却装置へ受けられるチャーの温度を検出し、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲に保持されるように上記直接冷却ゾーンにて噴霧する冷却水の量を調整する装置を備えた構成を有する廃棄物熱分解チャーの冷却装置としてあるので、廃棄物熱分解ガス化装置より抜き出される４５０℃程度の高温を有するチャーは、噴霧される冷却水による直接冷却により効率よく冷却させることができるため、その後の間接冷却で冷却すべき温度幅を低減させることができる。したがって、上記チャーを、直接冷却と間接冷却との併用により効率よく且つ確実に冷却することができる。しかも、上記直接冷却を行うために噴霧する冷却水の量は、チャーを１００℃以上の温度範囲に保持できるように調整してあるため、該チャーの直接冷却のために噴霧する冷却水はすべて蒸発させることができ、このため、チャーが湿る虞を解消できる。したがって、取り出された後のチャーを燃焼させる際に発熱量が低下したり、機器への付着やハンドリング等の問題が生じる虞を解消できる。
（２）更に、上記間接冷却を行う間接冷却装置としては、上記したように間接冷却で冷却すべき温度幅を低減させることができることから、該間接冷却装置に要求される冷却能力を、４５０℃程度のチャーを間接冷却のみで所要温度まで冷却するために要求される冷却能力に比して低減できる。したがって、上記間接冷却装置を、滞留時間の長い大型の装置とする必要を解消できて、間接冷却装置を地下スペースに設ける場合は、地下部分に大きなスペースを設ける必要を解消できるため、廃棄物処理施設の建設費を軽減することが可能になる。
（３）廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーを、冷却水の噴霧による直接冷却を行いながら、該直接冷却された後のチャーの温度を検出して、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲となるように、上記噴霧する冷却水の量を調整するようにし、更に、上記直接冷却された後のチャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却する方法、及び、廃棄物熱分解ガス化装置のチャー取出口に、二重フラップダンパを取り付けると共に、該二重フラップダンパの下側に、間接冷却装置の受入ホッパを接続し、上記二重フラップダンパの下段ホッパケーシングの下部位置、又は、上記間接冷却装置の受入ホッパの上部位置に冷却水の噴霧ノズルを設けて、該噴霧ノズル付近に、上記二重フラップダンパより上記受入ホッパの底部へ向けて落下するチャーに対し冷却水を噴霧できるようにしてなる直接冷却ゾーンを形成させるようにした構成とし、更に、間接冷却装置の受入ホッパに、該受入ホッパ内へ受けられるチャーの温度を検出すると共に、噴霧ノズルに接続してある冷却水供給管上の流量制御弁を制御する機能を有する温度制御器を設けるようにした構成を有する装置とすることにより、チャーに冷却水を噴霧して直接冷却を行うための装置構成を、一般的なシーケンス制御装置とすることが可能な温度制御器と、冷却水を定量噴霧するための噴霧ノズル、流量制御弁付きの冷却水供給管を設けるだけの簡単な装備により実現できるため、コストを安価なものとすることができると共に、廃棄物熱分解ガス化装置のチャー取出口に二重フラップダンパを取り付け、該二重フラップダンパの下側に間接冷却装置の受入ホッパを接続してなる形式の従来の廃棄物処理施設にも容易に設置することができる。
（４）二重フラップダンパの下段ホッパケーシングと、廃棄物熱分解ガス化装置の所要個所とを開閉弁付きの蒸気排出管で接続し、且つ温度制御器に、冷却水供給管上の流量制御弁の開閉制御に対応して上記蒸気排出管上の開閉弁を制御する機能も備えるようにした構成とすることにより、チャーの直接冷却に供するために噴霧した冷却水が蒸発して発生する蒸気が、二重フラップダンパの下段ホッパケーシングと間接冷却装置の受入ホッパに過剰に充満する虞を解消できると共に、上記蒸気排出管を通して排出される余剰の蒸気を、廃棄物熱分解ガス化装置へ送って不活性ガスとして利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の廃棄物熱分解チャーの冷却方法及び装置を示すもので、図２に示したと同様の廃棄物熱分解ガス化装置１における分離室１１のチャー取出口１１ｂの下流側に、図３に示したと同様に、二重フラップダンパ１９と、水冷ジャケット２７を具備してなるスクリューコンベヤ形式の間接冷却装置２２とを順に設けてなる構成において、上記二重フラップダンパ１９における下段フラップダンパ２０ｂのホッパケーシング２１ｂの下部位置、又は、上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４の上部位置に、冷却水３１の噴霧ノズル３２を設ける（図では、受入ホッパ２４の上部位置に噴霧ノズル３２を設けた状態を示してある）。該噴霧ノズル３２は、流量制御弁３４付きの冷却水供給管３３を介し図示しない冷却水供給部に接続することにより、上記噴霧ノズル３２の設置個所付近に、下段フラップダンパ２０ｂのホッパケーシング２１ｂから上記受入ホッパ２４の底部へ向けて落下するチャー１３に対して冷却水３１を噴霧して直接冷却するための直接冷却ゾーンＡを形成する。又、上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４に、該ホッパ２４内に受け入れられるチャー１３の温度を検出すると共に、チャー１３の検出温度に応じて、上記冷却水供給管３３上の流量制御弁３４をフィードバック制御する温度制御器３５を設ける。これにより、上記二重フラップダンパ１９の上部と下部のフラップダンパ２０ａと２０ｂを従来と同様に交互に開閉することによって上記廃棄物熱分解ガス化装置１の分離室１１より半連続的に抜き出されるチャー１３が、上記直接冷却ゾーンＡを経て間接冷却装置２２の受入ホッパ２４の底部へ向けて落下するときに、上記噴霧ノズル３２より所要量の冷却水３１を噴霧してチャー１３の直接冷却を行うようにし、更に、上記冷却水３１をチャー１３へ噴霧する際、上記温度制御器３５にて検出される間接冷却装置２２の受入ホッパ２４内のチャー１３の温度が１００℃以上の所要温度、たとえば、約１１０℃となるように、該温度制御器３５により冷却水供給管３３上の流量制御弁３４を制御して、上記噴霧ノズル３２より噴霧させる冷却水３１の噴霧量を調整させるようにする。上記冷却水３１の噴霧による直接冷却により受入ホッパ２４内で約１１０℃となるように冷却されたチャー１３は、その後、間接冷却装置２２にて、従来と同様に、スクリュー２６の回転駆動によってケーシング２３内を排出口２５側へ搬送する間に、水冷ジャケット２７に流通させる冷却水３１により間接冷却させて７０〜８０℃まで冷却した後、排出口２５より外部へ取り出すようにする。
【００２４】
以下、詳述する。
【００２５】
上記間接冷却装置２２は、受入ホッパ２４の下部位置と上部位置にそれぞれリミットスイッチ３６ｂ，３６ａを備えて、該ホッパ２４内に貯留されるチャー１３のレベルが下部リミットスイッチ３６ｂにより検出できなくなると、運転制御器３７を介してスクリュー２６の回転駆動装置３８を停止させることにより、上記受入ホッパ２４内に、図１に二点鎖線で示す如く、少なくとも下部リミットスイッチ３６ｂのレベルまでチャー１３を常時貯留させて、マテリアルシールを形成できるようにしてある。一方、上部リミットスイッチ３６ａにより受入ホッパ２４内に貯留されるチャー１３のレベルが検出されるようになるときには、運転制御器３７を介して回転駆動装置３８によるスクリュー２６の回転数を増速させて、該スクリュー２６によるチャー１３の搬送速度を増加させることができるようにしてある。
【００２６】
上記温度制御器３５は、上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４内のチャー１３の温度を確実に検出できるようにするために、該受入ホッパ２４における上記下部リミットスイッチ３６ｂよりもやや下方位置に取り付けるようにしてある。
【００２７】
更に、上記二重フラップダンパ１９における下段フラップダンパ２０ｂを内蔵している下段ホッパケーシング２１ｂの上部位置に、上記温度制御器３５にて制御される開閉弁４０付きの蒸気排出管３９の一端部を接続すると共に、該蒸気排出管３９の他端部を、上記廃棄物熱分解ガス化装置１における所要個所、たとえば、分離室１１に接続してなる構成とする。
【００２８】
ここで、上記温度制御器３５による制御を具体的に説明する。
【００２９】
上記温度制御器３５は、上記二重フラップダンパ１９における下段フラップダンパ２０ｂの開放動作と同期、あるいは、下段フラップダンパ２０ｂの開放動作にやや遅れて流量制御弁３４を開操作させるようにしてあり、これにより、上記二重フラップダンパ１９により廃棄物熱分解ガス化装置１の分離室１１より抜き出され、上記下段フラップダンパ２０ｂの開放動作によって下段ホッパケーシング２１ｂを通して上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４へ落下させられる４５０℃程度の高温を有しているチャー１３が上記直接冷却ゾーンＡを通過するときに、噴霧ノズル３２より冷却水３１を噴霧して、該噴霧された冷却水３１によるチャー１３の直接冷却を行うことができるようにしてある。更に、この際、上記温度制御器３５は、受入ホッパ２４内に落下されて貯留されるチャー１３の温度を検出して、該チャー１３の検出温度が約１１０℃となるように、上記流量制御弁３４の開度を調整して上記噴霧ノズル３２よりチャー１３に対して噴霧する冷却水３１の噴霧量を調整するようにしてある。
【００３０】
上記においては、冷却水３１の噴霧により直接冷却された後にもチャー１３が約１１０℃と水の蒸発温度以上の温度を保有するようにしてあるため、上記チャー１３に対して噴霧された冷却水３１はすべて蒸発されて正圧の蒸気４１が発生するようになる。かかる蒸気４１は、間接冷却装置２２の受入ホッパ２４及び二重フラップダンパ１９の下段ホッパケーシング２１ｂ内に充満するようになることから、上記温度制御器３５は、上記流量制御弁３４の開操作に同期するか又は少し遅れて蒸気排出管３９上の開閉弁４０を開操作するようにして、上記チャー１３の冷却に供した冷却水３１の蒸発によって発生する蒸気４１の過剰分を、上記下段ホッパケーシング２１ｂより蒸気排出管３９を通し排出させて、微負圧に保たれている廃棄物熱分解ガス化装置１の分離室１１へ送ることができるようにしてある。
【００３１】
その後、上記二重フラップダンパ１９の下段フラップダンパ２０ｂが閉止動作されるときには、上記温度制御器３５は、流量制御弁３４を閉操作して、噴霧ノズル３２からの冷却水３１の噴霧を停止させると共に、上記開閉弁４０を閉操作して、蒸気排出管３９における蒸気４１の流通を遮断するようにする。
【００３２】
しかる後、上記温度制御器３５は、二重フラップダンパ１９の下段フラップダンパ２０ｂの開放・閉止動作に対応して上述した流量制御弁３４と開閉弁４０の開閉動作を繰り返すようにしてある。このような制御を行っている際、上記温度制御器３５にて検出される上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４内のチャー１３の温度が１１０℃を下回るように下がり過ぎた場合には、上記下段フラップダンパ２０ｂの開放動作に対応した流量制御弁３４の開操作を一時中断して、チャー１３に対する噴霧ノズル３２からの冷却水３１の噴霧を一時停止させることにより、上記間接冷却装置２２の受入ホッパ２４内のチャー１３の温度を上昇させて、水の蒸発温度以上の温度である約１１０℃に保つようにしてある。
このように流量制御弁３４の開操作を一時中断して噴霧ノズル３２からの冷却水３１の噴霧を一時停止する場合には、チャー１３の冷却水３１による直接冷却に伴う蒸気４１の発生はないため、蒸気排出管３９上の開閉弁４０の開操作もキャンセルするようにしてある。
【００３３】
本発明における間接冷却装置２２は、冷却効率の向上化を図るために、スクリュー２６のスクリュー軸２６ａの軸心部にも冷却水３１の流路（図示せず）を設けて、スクリュー軸２６ａ内を流通させる冷却水３１によってもチャー１３の間接冷却を行うようにした形式のものとしてある。又、図１における符号４２は、上記間接冷却装置２２の排出口２５近傍に設けて該間接冷却装置２２より排出されるチャー１３の温度を常時監視するための温度検出器であり、該温度検出器４２にて検出されるチャー１３の温度が所望する７０〜８０℃よりも高温となっている場合には、上記冷却水３１の噴霧によるチャー１３の直接冷却や、間接冷却装置２２による間接冷却がうまく行われていないとして、警報を発したり、廃棄物１０の熱分解処理を行うシステム全体を停止させるようにしてもよい。４３は上記間接冷却装置２２の排出口２５より取り出される冷却後のチャー１３を下流側の所要個所、たとえば、図示しない溶融炉へ搬送するためコンベヤである。又、図示してはいないが、上記間接冷却装置２２の下流側のコンベヤ４３内や二重フラップダンパ１９の上段ホッパケーシング２１ａ内、間接冷却装置２２のケーシング２３内等の所要個所には、適宜従来と同様に窒素パージを行うことにより、内部を正圧に保持して大気の進入を防止できるようにしてある。その他、図２及び図３に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００３４】
以上の構成としてある本発明の廃棄物熱分解チャーの冷却方法及び冷却装置によれば、廃棄物熱分解ガス化装置１より抜き出されるチャー１３は、先ず、噴霧ノズル３２より噴霧する冷却水３１により約１１０℃まで直接冷却するようにした後、間接冷却装置２２にて、上記約１１０℃のチャー１３を７０〜８０℃まで冷却するようにしてあるため、上記チャー１３を、直接冷却と間接冷却との併用により効率よく且つ確実に冷却することができる。
【００３５】
更に、上記冷却水３１の噴霧による直接冷却を行った後のチャー１３が、水の蒸発温度以上の温度である約１１０℃となるように上記噴霧する冷却水３１の量を調整するようにしてあるため、上記チャー１３の直接冷却のために噴霧する冷却水３１をすべて蒸発させることができて、チャー１３が湿る虞を解消できる。したがって、取り出された後のチャー１３を燃焼させる際に発熱量が低下したり、機器への付着やハンドリング等の問題が生じる虞を解消できる。
【００３６】
上記チャー１３に冷却水３１を噴霧して直接冷却を行うための装置構成としては、一般的なシーケンス制御装置とすることが可能な温度制御器３５と、冷却水３１を定量噴霧するための噴霧ノズル３２、流量制御弁３４付きの冷却水供給管３３を設けるだけの簡単な装備であるため、コストを安価なものとすることができると共に、図３に示した如き従来の廃棄物処理施設にも容易に設置することができる。
【００３７】
又、上記間接冷却装置２２では、噴霧ノズル３２より噴霧される冷却水３１により廃棄物熱分解ガス化装置１より抜き出された４５０℃程度の高温状態から約１１０℃まで直接冷却された後のチャー１３を、７０〜８０℃まで冷却すればよいため、上記間接冷却装置２２に要求される冷却能力を、従来要求されていた４５０℃程度のチャー１３を７０〜８０℃まで冷却できるようにするための冷却能力に比して、低減できる。したがって、該間接冷却装置２２を、滞留時間の長い大型の装置とする必要を解消できて、間接冷却装置２２を設置するために地下部分に大きなスペースを設ける必要をなくすことができるため、廃棄物処理施設の建設費を軽減することが可能になる。
【００３８】
しかも、上記二重フラップダンパ１９の下段ホッパケーシング２１ｂでは、副次的に、チャー１３の直接冷却に供される冷却水３１の蒸発により発生する不活性ガスである蒸気４１により内部を正圧に保つことができるため、廃棄物熱分解ガス化装置１のシール性を向上させる効果が期待できると共に、外気を遮断して、熱分解ガス１２の漏洩を防止する機能も期待できる。
【００３９】
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、下段フラップダンパ２ｂの開放動作により落下されるチャー１３に冷却水３１を直接噴霧することができれば、噴霧ノズル３２は、二重フラップダンパ１９における下段ホッパケーシング２１ｂの下部又は間接冷却装置２２の受入ホッパ２４の上部に、たとえば、周方向に複数配置したり、上下方向に多段に配置する等、配置や数を任意に変更してもよい。
【００４０】
間接冷却装置２２の受入ホッパ２４内のチャー１３の温度検出と、冷却水供給管３３上の流量制御弁３４の制御を介した冷却水３１の噴霧量の制御とを、温度制御器３５により行わせるものとして示したが、上記受入ホッパ２４に設置してチャー１３の温度検出を行う温度検出器と、該温度検出器より入力される信号を基に上記流量制御弁３４を制御する制御器とを別体とするようにしてもよい。更には、上記温度制御器３５における制御機能を、廃棄物熱分解ガス化装置１の図示しない運転制御器や、間接冷却装置２２における上下のリミットスイッチ３６ａ，３６ｂからの入力の基づいてスクリュー２６の回転駆動装置３８を制御する運転制御器３７等の別の制御器の機能と統合するようにしてもよい。
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の廃棄物熱分解チャーの冷却方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】従来提案されている廃棄物熱分解ガス化装置の一例を示す概要図である。
【図３】従来提案されている廃棄物の熱分解ガス化溶融処理を行う形式の廃棄物処理施設の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 廃棄物熱分解ガス化装置
１０ 廃棄物
１１ｂ チャー取出口
１２ 熱分解ガス
１３ チャー
１９ 二重フラップダンパ
２１ａ，２１ｂ ホッパケーシング
２２ 間接冷却装置
２４ 受入ホッパ
３１ 冷却水
３２ 噴霧ノズル
３３ 冷却水供給管
３４ 流量制御弁
３５ 温度制御器
３９ 蒸気排出管
４０ 開閉弁
Ａ 直接冷却ゾーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーに対し、該チャーを１００℃以上の温度範囲に保持できるように量を調整した冷却水を噴霧して直接冷却を行い、しかる後、上記チャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却することを特徴とする廃棄物熱分解チャーの冷却方法。
【請求項２】
廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーを、冷却水の噴霧による直接冷却を行いながら、該直接冷却された後のチャーの温度を検出して、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲となるように、上記噴霧する冷却水の量を調整するようにし、更に、上記直接冷却された後のチャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却することを特徴とする廃棄物熱分解チャーの冷却方法。
【請求項３】
廃棄物熱分解ガス化装置より廃棄物の熱分解により発生するチャーを取り出すためのチャー取出口の下流側に、上記チャー取出口より取り出されるチャーに対し冷却水を噴霧して直接冷却する直接冷却ゾーンと、チャーを間接冷却するための間接冷却装置とを順に設け、更に、上記直接冷却ゾーンを通過して上記間接冷却装置へ受けられるチャーの温度を検出し、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲に保持されるように上記直接冷却ゾーンにて噴霧する冷却水の量を調整する装置を備えた構成を有することを特徴とする廃棄物熱分解チャーの冷却装置。
【請求項４】
廃棄物熱分解ガス化装置のチャー取出口に、二重フラップダンパを取り付けると共に、該二重フラップダンパの下側に、間接冷却装置の受入ホッパを接続し、上記二重フラップダンパの下段ホッパケーシングの下部位置、又は、上記間接冷却装置の受入ホッパの上部位置に冷却水の噴霧ノズルを設けて、該噴霧ノズル付近に、上記二重フラップダンパより上記受入ホッパの底部へ向けて落下するチャーに対し冷却水を噴霧できるようにしてなる直接冷却ゾーンを形成させるようにした請求項３記載の廃棄物熱分解チャーの冷却装置。
【請求項５】
間接冷却装置の受入ホッパに、該受入ホッパ内へ受けられるチャーの温度を検出すると共に、噴霧ノズルに接続してある冷却水供給管上の流量制御弁を制御する機能を有する温度制御器を設けるようにした請求項４記載の廃棄物熱分解チャーの冷却装置。
【請求項６】
二重フラップダンパの下段ホッパケーシングと、廃棄物熱分解ガス化装置の所要個所とを開閉弁付きの蒸気排出管で接続し、且つ温度制御器に、冷却水供給管上の流量制御弁の開閉制御に対応して上記蒸気排出管上の開閉弁を制御する機能も備えるようにした請求項５記載の廃棄物熱分解チャーの冷却装置。
【請求項１】
廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーに対し、該チャーを１００℃以上の温度範囲に保持できるように量を調整した冷却水を噴霧して直接冷却を行い、しかる後、上記チャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却することを特徴とする廃棄物熱分解チャーの冷却方法。
【請求項２】
廃棄物熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解した後、熱分解ガスと分離して取り出されるチャーを、冷却水の噴霧による直接冷却を行いながら、該直接冷却された後のチャーの温度を検出して、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲となるように、上記噴霧する冷却水の量を調整するようにし、更に、上記直接冷却された後のチャーを間接冷却して１００℃以下の所要温度まで冷却することを特徴とする廃棄物熱分解チャーの冷却方法。
【請求項３】
廃棄物熱分解ガス化装置より廃棄物の熱分解により発生するチャーを取り出すためのチャー取出口の下流側に、上記チャー取出口より取り出されるチャーに対し冷却水を噴霧して直接冷却する直接冷却ゾーンと、チャーを間接冷却するための間接冷却装置とを順に設け、更に、上記直接冷却ゾーンを通過して上記間接冷却装置へ受けられるチャーの温度を検出し、該チャーの検出温度が１００℃以上の温度範囲に保持されるように上記直接冷却ゾーンにて噴霧する冷却水の量を調整する装置を備えた構成を有することを特徴とする廃棄物熱分解チャーの冷却装置。
【請求項４】
廃棄物熱分解ガス化装置のチャー取出口に、二重フラップダンパを取り付けると共に、該二重フラップダンパの下側に、間接冷却装置の受入ホッパを接続し、上記二重フラップダンパの下段ホッパケーシングの下部位置、又は、上記間接冷却装置の受入ホッパの上部位置に冷却水の噴霧ノズルを設けて、該噴霧ノズル付近に、上記二重フラップダンパより上記受入ホッパの底部へ向けて落下するチャーに対し冷却水を噴霧できるようにしてなる直接冷却ゾーンを形成させるようにした請求項３記載の廃棄物熱分解チャーの冷却装置。
【請求項５】
間接冷却装置の受入ホッパに、該受入ホッパ内へ受けられるチャーの温度を検出すると共に、噴霧ノズルに接続してある冷却水供給管上の流量制御弁を制御する機能を有する温度制御器を設けるようにした請求項４記載の廃棄物熱分解チャーの冷却装置。
【請求項６】
二重フラップダンパの下段ホッパケーシングと、廃棄物熱分解ガス化装置の所要個所とを開閉弁付きの蒸気排出管で接続し、且つ温度制御器に、冷却水供給管上の流量制御弁の開閉制御に対応して上記蒸気排出管上の開閉弁を制御する機能も備えるようにした請求項５記載の廃棄物熱分解チャーの冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１５５２３１（Ｐ２００７−１５５２３１Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５１８５８（Ｐ２００５−３５１８５８）
【出願日】平成１７年１２月６日（２００５．１２．６）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月６日（２００５．１２．６）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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