熱分解装置およびそのクリーニング方法
【課題】既存の伝熱管を利用して付着プラスチックを効果的に除去することができる熱分解装置およびそのクリーニング方法を提供すること。
【解決手段】、本発明の熱分解装置は、処理対象物を入れる入口を一端側に有し、他端側に出口を備える熱分解ドラムと、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられ、加熱媒体が流れる伝熱管とを備え、前記熱分解ドラムの入口から入れられた処理対象物を、前記伝熱管を前記熱分解ドラムの出口側部位から入り前記熱分解ドラムの入口側部位から出る方向に流れる加熱媒体によって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する熱分解装置であって、前記加熱媒体を、熱分解ドラムの前記入口側部位から入り前記出口側部位から出る状態に切り換える切り換え部を備える。
【解決手段】、本発明の熱分解装置は、処理対象物を入れる入口を一端側に有し、他端側に出口を備える熱分解ドラムと、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられ、加熱媒体が流れる伝熱管とを備え、前記熱分解ドラムの入口から入れられた処理対象物を、前記伝熱管を前記熱分解ドラムの出口側部位から入り前記熱分解ドラムの入口側部位から出る方向に流れる加熱媒体によって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する熱分解装置であって、前記加熱媒体を、熱分解ドラムの前記入口側部位から入り前記出口側部位から出る状態に切り換える切り換え部を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物（処理対象物）を熱分解処理する熱分解装置に関し、特にカーシュレッダーダスト等のプラスチック含有割合の高い廃棄物の熱分解処理に適した熱分解装置およびそのクリーニング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック含有割合の高い廃棄物の熱分解処理に適した熱分解装置として、例えば特許文献１に記載されるものが挙げられる。この熱分解装置はロータリーキルンを備えている。
【０００３】
図５に、熱分解装置の一例としてのロータリーキルンの概略の縦断面図を示す。ロータリーキルン２は、横型回転ドラム式の熱分解炉であって、処理対象物Ａに対して熱分解処理を行う熱分解ドラム３と、この熱分解ドラム３を回転可能に支持する支持体１３、１４と、加熱処理によって生じた熱分解ガス及び熱分解残渣を排出する排出装置１８と、を備えて構成されている。熱分解ドラム３の入口４側から投入された処理対象物Ａは、該熱分解ドラム３の回転に伴ってゆっくりと出口５側に移動しながら加熱されることにより熱分解される。
【０００４】
熱分解ドラム３は、その内壁面１７に沿って多数の伝熱管１６を有している。この伝熱管１６には、加熱媒体である高温の加熱ガスＧが処理対象物Ａの移動方向に対して対向流で流れるように構成されている。すなわち、加熱ガスＧは、熱分解ドラム３の出口５側が加熱ガス入口８となり、該熱分解ドラム３の入口４側が加熱ガス出口９となっている。この対向流で高温の加熱ガスＧが伝熱管１６内を通ることにより、内部の処理対象物Ａは間接的に加熱され、熱分解されるようになっている。
【０００５】
尚、図５において、符号１１は処理対象物Ａを運搬するコンベアを示しており、符号１２は処理対象物を熱分解ドラム３内に定量供給するスクリューフィーダーを示している。
【特許文献１】特開２００３−３２１５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、都市ゴミ等の一般廃棄物を処理する場合に比して、産業廃棄物、その中でも特にカーシュレッダーダスト（以下「ＡＳＲ」と言う）を処理する場合には、以下の様な不具合が生じる。即ち、ＡＳＲは、自動車のシートやインパネ等の部品を構成するプラスチック、繊維、発泡ウレタン等の可燃物と、金属やガラス等の不燃物とからなるが、都市ゴミ等と比べてプラスチックの比率が大きいという性質を有している。
【０００７】
加熱分解のために伝熱管１６内を流される加熱ガスは、その温度が伝熱管１６の前記入口８側（熱分解ドラム３の出口５側）で通常５００℃〜５５０℃程度である。この加熱ガスＧの温度は、伝熱管１６内をその出口９（熱分解ドラム３の入口４側）に向かって流れ、その間に処理対象物Ａに熱を吸収されて次第に温度が下がり、図７に示したような温度プロファイルＬ１となる。すなわち、出口９（熱分解ドラム３の入口４側）において２８０℃〜３００℃程度に温度が下がる。
【０００８】
一方、処理対象物Ａは、熱分解ドラム３の入口４から室温（２０℃程度）で熱分解ドラム３内に投入され、伝熱管１６内を流れる対向流の加熱ガスＧによって間接加熱され、次第に温度が上昇し、熱分解ドラム３の出口５では４３０℃〜５００℃程度になる。図７に、処理対象物Ａの温度プロファイルＬ２を示した。
【０００９】
図７に示したように、熱分解ドラム３の入口４から出口５までの全領域におけるほぼ中央部の約３分の１の領域Ｍにおいて、処理対象物Ａの温度が２００℃〜４００℃になる。処理対象物ＡがＡＳＲ等のプラスチックの比率の多いものである場合、この温度の領域Ｍにおいて、熱分解ドラム３の内壁面１７（伝熱管１６の表面）にプラスチックが分解しきれずに付着し、成長する問題が発生する。この問題は熱分解処理の効率を低下させ、運転継続を困難にする。
【００１０】
そこで、付着したプラスチックを除去する必要がある。その除去方法として、定期的に熱分解装置の運転を停止して物理的に内部をクリーニングして付着プラスチックを除去する、或いは装置全体として運転温度を上げて付着プラスチックを溶融除去する方法が考えられる。
【００１１】
しかし、前者の方法では、一旦付着・固化したプラスチックは非常に硬く、手作業等の物理的除去に長時間を要するため、当該装置の稼働率が低下して処理能力低下につながる。また後者の方法では、付着プラスチックの除去は可能であるが、その高温化のための設備が別途必要となり、大型化及び高コスト化につながる。すなわち、いずれの方法も実用化するのは困難である。
【００１２】
そこで、付着プラスチックの量があるレベルに達したときに、熱分解ドラム３内に処理対象物Ａを投入しないで、伝熱管１６内に加熱ガスＧを流すクリーニング方法が提案された。図６は、図５の熱分解装置において、このクリーニング運転を行っている状態を示す概略の要部縦断面図である。図６において、符号Ｐは付着プラスチックを示す。このクリーニング方法は、クリーニング運転時には処理対象物Ａが熱分解ドラム３内に投入されない分、伝熱管１６の入口８から送られた加熱ガスＧの温度低下は少ない。すなわち、図７に示した温度プロファイルＬ３のようになる。
【００１３】
上記のように、領域Ｍにおいて温度プロファイルＬ１よりも温度プロファイルＬ３が高温になっているその差の分だけ、付着プラスチックＰに対して、より高温で間接加熱することが可能になので、付着プラスチックをある程度除去することが可能になる。
【００１４】
しかし、付着プラスチックＰは、領域Ｍの内、熱分解ドラム３の入口４に近い側の領域Ｍ１に多量に付着し、出口５に近い側の領域Ｍ２は少量の付着になる傾向にある。そのため、上記クリーニング方法（温度プロファイルＬ３）では、付着プラスチック量の多い領域Ｍ１に対して充分に高温の加熱ガスＧで間接加熱することができず、除去効率が低くなる問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、既存の伝熱管を利用して付着プラスチックを効果的に除去することができる熱分解装置およびそのクリーニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る熱分解装置は、処理対象物を入れる入口を一端側に有し、他端側に出口を備える熱分解ドラムと、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられ、加熱媒体が流れる伝熱管とを備え、前記熱分解ドラムの入口から入れられた処理対象物を、前記伝熱管を前記熱分解ドラムの出口側部位から入り前記熱分解ドラムの入口側部位から出る方向に流れる加熱媒体によって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する熱分解装置であって、前記加熱媒体を、熱分解ドラムの前記入口側部位から入り前記出口側部位から出る状態に切り換える切り換え部を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
本態様によれば、熱分解ドラム内にプラスチックが付着した場合、そのクリーニング運転時に、切り換え部によって前記加熱媒体を、対向流に代えて、熱分解ドラムの入口側部位から入り出口側部位から出る状態に切り換えてクリーニングを実行することができるので、付着プラスチックが多量に存在する領域に対して、より高温の加熱を行うことが可能となり、付着プラスチックを効果的に除去することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る熱分解装置は、前記第１の態様に係る熱分解装置において、前記切り換え部は、熱分解ドラム内に付着したプラスチックを除去するクリーニング運転時に、加熱媒体を熱分解運転時と逆向きに流すように構成されていることを特徴とするものである。本態様によれば、第１の態様と同様の効果が得られる。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る熱分解装置は、前記第２の態様に係る熱分解装置において、前記切り換え部は、前記加熱媒体の供給元と、前記伝熱管の前記熱分解ドラムの前記出口側部位及び前記入口側部位とを連通する第１連通路と、前記伝熱管の前記熱分解ドラムの前記出口側部位及び前記入口側部位と、加熱媒体の送り先とを連通する第２連通路と、前記第１流通路及び第２流通路にそれぞれ設けられた第１開閉弁部及び第２開閉弁部と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２０】
本態様によれば、プラスチックの比率が多くない都市ゴミ等の一般廃棄物を処理する場合と、例えばＡＳＲ等のプラスチックの比率の多い処理対象物を処理する場合を、第１流通路及び第２流通路にそれぞれ設けられた第１開閉弁部及び第２開閉弁部を調整することにより、構造簡単にして、容易に切り換えて対応することができる。
【００２１】
本発明の第４の態様に係る熱分解装置のクリーニング方法は、熱分解ドラムの入口から入れられた処理対象物を、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられた伝熱管内を前記熱分解ドラムの出口側部位から入り前記熱分解ドラムの入口側部位から出る方向に流れる加熱媒体によって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する熱分解運転時に、前記熱分解ドラム内に付着したプラスチックを除去するための熱分解装置のクリーニング方法であって、クリーニング工程は、前記熱分解運転時と逆に、前記加熱媒体を、熱分解ドラムの前記入口側部位から入り前記出口側部位から出る状態に切り換えて行われることを特徴とするものである。
【００２２】
本態様に係るクリーニング方法によれば、クリーニング工程は、熱分解運転時と逆に、加熱媒体を、熱分解ドラムの入口側部位から入り、出口側部位から出る状態に切り換えて行われる。従って、加熱媒体を熱分解運転時の対向流の向きから逆の向きに変えるだけで、付着プラスチックが多量に存在する領域に対して、より高温の加熱を行うことが可能となり、付着プラスチックを効果的に除去することができる。
【００２３】
本発明の第５の態様に係る熱分解装置のクリーニング方法は、前記第４の態様に係る熱分解装置のクリーニング方法において、前記熱分解運転時と逆に加熱媒体を流す前記クリーニング工程に続いて、前記空気管内を再び前記熱分解運転時と同じ方向に加熱媒体を流す続クリーニング工程が行われることを特徴とするものである。
【００２４】
本態様によれば、続クリーニング工程によって、その前のクリーニング工程で除去しきれずに残った付着プラスチックに対して、更に新たな温度プロファイルによって加熱処理を行うことができるので、付着プラスチックに対する一層効果的な除去を実現することができる。
【００２５】
本発明の第６の態様に係る熱分解装置のクリーニング方法は、前記第４の態様又は第５の態様に係る熱分解装置のクリーニング方法において、前記クリーニング工程時に熱分解ドラム内に鉄筋等の機械的除去材をいれて前記プラスチックを除去することを特徴とするものである。
【００２６】
本態様によれば、前記各態様による加熱による除去効果に加えて、鉄筋等による機械的除去の効果が相乗的に加わり、一層効果的なプラスチック除去を実現することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、熱分解ドラム内にプラスチックが付着した場合、そのクリーニング運転時に、切り換え部によって前記加熱媒体を、対向流に代えて、熱分解ドラムの入口側部位から入り出口側部位から出る状態に切り換えてクリーニングを実行することができるので、付着プラスチックが多量に存在する領域に対して、より高温の加熱を行うことが可能となり、付着プラスチックを効果的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
［実施の形態１］
以下、図面を参照しながら本発明に係る熱分解装置及びそのクリーニング方法の実施形態について説明する。
先ず、図１を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。ここで、図１は本発明の第１実施形態に係る熱分解装置の全体構成及びクリーニング工程を示す概略構成図である。
【００２９】
本実施の形態に係る熱分解装置は、処理対象物Ａを入れる入口４を一端側に有し、他端側に出口５を備える熱分解ドラム３と、該熱分解ドラム３の１７内壁面に沿って設けられ、加熱媒体である高温の加熱ガスＧが流れる伝熱管１６とを備える。熱分解ドラム３の入口４から入れられた処理対象物Ａを、伝熱管１６を前記熱分解ドラム３の出口５側部位から入り前記熱分解ドラム３の入口４側部位から出る方向に流れる加熱ガスＧによって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出するようになっている。
【００３０】
そして、前記加熱ガスＧを、熱分解ドラム３の前記入口４側部位から入り前記出口５側部位から出る状態に切り換える切り換え部２０を備えている。該切り換え部２０は、前記加熱ガスＧの供給元３０と、前記伝熱管１６の前記熱分解ドラム３の前記出口５側部位及び前記入口４側部位とを連通する第１連通路２１と、前記伝熱管１６の前記熱分解ドラム３の前記出口５側部位及び前記入口４側部位と、加熱ガスＧの送り先４０とを連通する第２連通路２２と、前記第１流通路２１及び第２流通路２２にそれぞれ設けられた第１開閉弁部２３ａ，２３ｂ及び第２開閉弁部２４ａ，２４ｂとを備えている。
【００３１】
第１連通路２１は、前記加熱ガスＧの供給元３０に接続された配管が途中で分岐して、熱分解ドラム３の入口４側に位置する伝熱管１６の入口８１、更に熱分解ドラム３の出口５側に位置する伝熱管１６の他の入口８２にそれぞれ接続されている。そして、該第１連通路２１の各入口８１，８２の上流（手前）位置に、第１開閉弁部２３ａ，２３ｂが、図１に示したように、それぞれ設けられている。尚、第１開閉弁部２３ａ，２３ｂは、単一の三方切換弁で構成してもよい。
【００３２】
第２連通路２２は、前記加熱ガスＧの送り先４０に接続された配管がその上流側途中まで分岐しており、該第２連通路２２の基端は熱分解ドラム３の入口４側に位置する伝熱管１６の出口９１、更に熱分解ドラム３の出口５側に位置する伝熱管１６の他の出口９２にそれぞれ接続されている。そして、該第２連通路２２の各出口９１，９２の下流位置に、第２開閉弁部２４ａ，２４ｂが、図１に示したように、それぞれ設けられている。尚、第２開閉弁部２４ａ，２４ｂは、単一の三方切換弁で構成してもよい。
【００３３】
［熱分解装置のクリーニング］
続いて、図１の熱分解装置のクリーニング方法を説明する。切り換え部２０は、熱分解ドラム３内に付着したプラスチックＰを除去するクリーニング運転時に、加熱ガスＧを熱分解運転時と逆向きに流すようになっている。この切り換えは図示しない制御部によって行われるようになっている。尚、作業者がマニュアルで順番に切り換えることも可能である。
【００３４】
すなわち、通常の熱分解運転時には、熱分解ドラム３の入口４から入れられたＡＳＲ等の処理対象物Ａを、熱分解ドラム３の内壁面１７に沿って設けられた伝熱管１６内を対向流で流れる加熱ガスＧによって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する。しかし、クリーニング工程では、前記熱分解ドラム３内に付着したプラスチックＰを除去するため、前記熱分解運転時の対向流に代えて、前記加熱ガスＧを、熱分解ドラム３の入口４側部位から入り前記出口５側部位から出る状態に切り換えて行われる。尚、このクリーニング工程では、当然に処理対象物Ａは熱分解ドラム内に投入しない。
【００３５】
具体的には、第１連通路２１の第１開閉弁部２３ａを開（ＯＮ）にすると同時に、第１開閉弁部２３ｂを閉（ＯＦＦ）にする。更に、第２連通路２２の第２開閉弁部２４ａを閉（ＯＦＦ）にすると同時に、第２開閉弁部２４ｂを開（ＯＮ）にする。これにより、加熱ガスＧは、伝熱管１６内を熱分解ドラム３の入口４側から流入し、同出口５側から流出する流れとなり、その温度は従来のクリーニング運転時の温度プロファイルＬ３とは逆の勾配となる。すなわち、その温度プロファイルＬ４は図２に示したようになる。
【００３６】
この温度プロファイルＬ４によって以下の効果が得られる。すなわち、付着プラスチック量の多い領域Ｍ１に対して充分に高温の加熱ガスＧで間接加熱することができ、もって付着プラスチックＰの除去効率を向上することができる。
【００３７】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２に係る熱分解装置のクリーニング方法を説明する概略構成図である。この実施の形態においては、図１に示した熱分解運転時と逆に加熱ガスＧを流すクリーニング工程に続いて、前記空気管１６内を再び前記熱分解運転時と同じ方向に加熱ガスＧを流す続クリーニング工程が行われている。
【００３８】
この続クリーニング工程は、具体的には、第１連通路２１の第１開閉弁部２３ａを閉（ＯＦＦ）にすると同時に、第１開閉弁部２３ｂを開（ＯＮ）にする。更に、第２連通路２２の第２開閉弁部２４ａを開（ＯＮ）にすると同時に、第２開閉弁部２４ｂを閉（ＯＦＦ）にする。これにより、加熱ガスＧは、伝熱管１６内を熱分解ドラム３の出口５側から流入し、同入口４側から流出する流れとなり、その温度は図１のクリーニング運転時の温度プロファイルＬ４とは逆の勾配となる。すなわち、その温度プロファイルは図７に示したＬ３に近いものとなる。この工程では付着プラスチックＰの量が減っているので、Ｌ３よりも少し高温側にシフトした温度プロファイルになる。
【００３９】
本実施の形態２によれば、続クリーニング工程によって、その前のクリーニング工程で除去しきれずに、領域Ｍ２に主に残った付着プラスチックＰ（図３に示したように付着量は減少している）に対して、更に新たな温度プロファイルによって領域Ｍ２に対して加熱処理を行うことができるので、付着プラスチックＰに対する一層効果的な除去を実現することができる。
【００４０】
［実施の形態３］
図４は本発明の実施の形態３に係る熱分解装置のクリーニング方法を説明する概略構成図である。この実施の形態においては、図１に示した実施の形態１に係る熱分解装置のクリーニング方法において、そのクリーニング工程時に熱分解ドラム３内に鉄筋等の機械的除去材５０をいれて前記付着プラスチックＰを除去するものである。なお、図３に示した実施の形態２に係る熱分解装置のクリーニング方法において、そのクリーニング工程及び続クリーニング工程の両方又は一方の工程において、熱分解ドラム３内に鉄筋等の機械的除去材５０をいれて前記付着プラスチックＰを除去するようにしてもよい
本実施の形態３によれば、前記実施の形態１又は２による加熱（温度プロファイルＬ４、更にＬ３）による除去効果に加えて、鉄筋等５０による機械的除去の効果が相乗的に加わり、一層効果的なプラスチック除去を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱分解装置の全体構成及びクリーニング工程を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱分解装置のクリーニング工程時の温度プロファイル等、熱分解ドラムの各領域（入口からの距離）と加熱ガスの温度等との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る熱分解装置の全体構成及びクリーニング工程を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る熱分解装置の全体構成及びクリーニング工程を示す概略構成図である。
【図５】従来の熱分解装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図６】従来の熱分解装置の全体構成及びクリーニング工程を示す概略構成図である。
【図７】従来の熱分解装置のクリーニング工程時の温度プロファイル等、熱分解ドラムの各領域（入口からの距離）と加熱ガスの温度等との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
２ ロータリーキルン（熱分解装置）
３ 熱分解ドラム
４ 熱分解ドラムの入口
５ 熱分解ドラムの出口
６ 排ガス処理装置
８ 伝熱管の入口
９ 伝熱管の出口
２０ 切り換え部
２１ 第１連通路
２２ 第２連通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物（処理対象物）を熱分解処理する熱分解装置に関し、特にカーシュレッダーダスト等のプラスチック含有割合の高い廃棄物の熱分解処理に適した熱分解装置およびそのクリーニング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック含有割合の高い廃棄物の熱分解処理に適した熱分解装置として、例えば特許文献１に記載されるものが挙げられる。この熱分解装置はロータリーキルンを備えている。
【０００３】
図５に、熱分解装置の一例としてのロータリーキルンの概略の縦断面図を示す。ロータリーキルン２は、横型回転ドラム式の熱分解炉であって、処理対象物Ａに対して熱分解処理を行う熱分解ドラム３と、この熱分解ドラム３を回転可能に支持する支持体１３、１４と、加熱処理によって生じた熱分解ガス及び熱分解残渣を排出する排出装置１８と、を備えて構成されている。熱分解ドラム３の入口４側から投入された処理対象物Ａは、該熱分解ドラム３の回転に伴ってゆっくりと出口５側に移動しながら加熱されることにより熱分解される。
【０００４】
熱分解ドラム３は、その内壁面１７に沿って多数の伝熱管１６を有している。この伝熱管１６には、加熱媒体である高温の加熱ガスＧが処理対象物Ａの移動方向に対して対向流で流れるように構成されている。すなわち、加熱ガスＧは、熱分解ドラム３の出口５側が加熱ガス入口８となり、該熱分解ドラム３の入口４側が加熱ガス出口９となっている。この対向流で高温の加熱ガスＧが伝熱管１６内を通ることにより、内部の処理対象物Ａは間接的に加熱され、熱分解されるようになっている。
【０００５】
尚、図５において、符号１１は処理対象物Ａを運搬するコンベアを示しており、符号１２は処理対象物を熱分解ドラム３内に定量供給するスクリューフィーダーを示している。
【特許文献１】特開２００３−３２１５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、都市ゴミ等の一般廃棄物を処理する場合に比して、産業廃棄物、その中でも特にカーシュレッダーダスト（以下「ＡＳＲ」と言う）を処理する場合には、以下の様な不具合が生じる。即ち、ＡＳＲは、自動車のシートやインパネ等の部品を構成するプラスチック、繊維、発泡ウレタン等の可燃物と、金属やガラス等の不燃物とからなるが、都市ゴミ等と比べてプラスチックの比率が大きいという性質を有している。
【０００７】
加熱分解のために伝熱管１６内を流される加熱ガスは、その温度が伝熱管１６の前記入口８側（熱分解ドラム３の出口５側）で通常５００℃〜５５０℃程度である。この加熱ガスＧの温度は、伝熱管１６内をその出口９（熱分解ドラム３の入口４側）に向かって流れ、その間に処理対象物Ａに熱を吸収されて次第に温度が下がり、図７に示したような温度プロファイルＬ１となる。すなわち、出口９（熱分解ドラム３の入口４側）において２８０℃〜３００℃程度に温度が下がる。
【０００８】
一方、処理対象物Ａは、熱分解ドラム３の入口４から室温（２０℃程度）で熱分解ドラム３内に投入され、伝熱管１６内を流れる対向流の加熱ガスＧによって間接加熱され、次第に温度が上昇し、熱分解ドラム３の出口５では４３０℃〜５００℃程度になる。図７に、処理対象物Ａの温度プロファイルＬ２を示した。
【０００９】
図７に示したように、熱分解ドラム３の入口４から出口５までの全領域におけるほぼ中央部の約３分の１の領域Ｍにおいて、処理対象物Ａの温度が２００℃〜４００℃になる。処理対象物ＡがＡＳＲ等のプラスチックの比率の多いものである場合、この温度の領域Ｍにおいて、熱分解ドラム３の内壁面１７（伝熱管１６の表面）にプラスチックが分解しきれずに付着し、成長する問題が発生する。この問題は熱分解処理の効率を低下させ、運転継続を困難にする。
【００１０】
そこで、付着したプラスチックを除去する必要がある。その除去方法として、定期的に熱分解装置の運転を停止して物理的に内部をクリーニングして付着プラスチックを除去する、或いは装置全体として運転温度を上げて付着プラスチックを溶融除去する方法が考えられる。
【００１１】
しかし、前者の方法では、一旦付着・固化したプラスチックは非常に硬く、手作業等の物理的除去に長時間を要するため、当該装置の稼働率が低下して処理能力低下につながる。また後者の方法では、付着プラスチックの除去は可能であるが、その高温化のための設備が別途必要となり、大型化及び高コスト化につながる。すなわち、いずれの方法も実用化するのは困難である。
【００１２】
そこで、付着プラスチックの量があるレベルに達したときに、熱分解ドラム３内に処理対象物Ａを投入しないで、伝熱管１６内に加熱ガスＧを流すクリーニング方法が提案された。図６は、図５の熱分解装置において、このクリーニング運転を行っている状態を示す概略の要部縦断面図である。図６において、符号Ｐは付着プラスチックを示す。このクリーニング方法は、クリーニング運転時には処理対象物Ａが熱分解ドラム３内に投入されない分、伝熱管１６の入口８から送られた加熱ガスＧの温度低下は少ない。すなわち、図７に示した温度プロファイルＬ３のようになる。
【００１３】
上記のように、領域Ｍにおいて温度プロファイルＬ１よりも温度プロファイルＬ３が高温になっているその差の分だけ、付着プラスチックＰに対して、より高温で間接加熱することが可能になので、付着プラスチックをある程度除去することが可能になる。
【００１４】
しかし、付着プラスチックＰは、領域Ｍの内、熱分解ドラム３の入口４に近い側の領域Ｍ１に多量に付着し、出口５に近い側の領域Ｍ２は少量の付着になる傾向にある。そのため、上記クリーニング方法（温度プロファイルＬ３）では、付着プラスチック量の多い領域Ｍ１に対して充分に高温の加熱ガスＧで間接加熱することができず、除去効率が低くなる問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、既存の伝熱管を利用して付着プラスチックを効果的に除去することができる熱分解装置およびそのクリーニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る熱分解装置は、処理対象物を入れる入口を一端側に有し、他端側に出口を備える熱分解ドラムと、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられ、加熱媒体が流れる伝熱管とを備え、前記熱分解ドラムの入口から入れられた処理対象物を、前記伝熱管を前記熱分解ドラムの出口側部位から入り前記熱分解ドラムの入口側部位から出る方向に流れる加熱媒体によって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する熱分解装置であって、前記加熱媒体を、熱分解ドラムの前記入口側部位から入り前記出口側部位から出る状態に切り換える切り換え部を備えることを特徴とするものである。
【００１７】
本態様によれば、熱分解ドラム内にプラスチックが付着した場合、そのクリーニング運転時に、切り換え部によって前記加熱媒体を、対向流に代えて、熱分解ドラムの入口側部位から入り出口側部位から出る状態に切り換えてクリーニングを実行することができるので、付着プラスチックが多量に存在する領域に対して、より高温の加熱を行うことが可能となり、付着プラスチックを効果的に除去することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る熱分解装置は、前記第１の態様に係る熱分解装置において、前記切り換え部は、熱分解ドラム内に付着したプラスチックを除去するクリーニング運転時に、加熱媒体を熱分解運転時と逆向きに流すように構成されていることを特徴とするものである。本態様によれば、第１の態様と同様の効果が得られる。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る熱分解装置は、前記第２の態様に係る熱分解装置において、前記切り換え部は、前記加熱媒体の供給元と、前記伝熱管の前記熱分解ドラムの前記出口側部位及び前記入口側部位とを連通する第１連通路と、前記伝熱管の前記熱分解ドラムの前記出口側部位及び前記入口側部位と、加熱媒体の送り先とを連通する第２連通路と、前記第１流通路及び第２流通路にそれぞれ設けられた第１開閉弁部及び第２開閉弁部と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２０】
本態様によれば、プラスチックの比率が多くない都市ゴミ等の一般廃棄物を処理する場合と、例えばＡＳＲ等のプラスチックの比率の多い処理対象物を処理する場合を、第１流通路及び第２流通路にそれぞれ設けられた第１開閉弁部及び第２開閉弁部を調整することにより、構造簡単にして、容易に切り換えて対応することができる。
【００２１】
本発明の第４の態様に係る熱分解装置のクリーニング方法は、熱分解ドラムの入口から入れられた処理対象物を、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられた伝熱管内を前記熱分解ドラムの出口側部位から入り前記熱分解ドラムの入口側部位から出る方向に流れる加熱媒体によって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する熱分解運転時に、前記熱分解ドラム内に付着したプラスチックを除去するための熱分解装置のクリーニング方法であって、クリーニング工程は、前記熱分解運転時と逆に、前記加熱媒体を、熱分解ドラムの前記入口側部位から入り前記出口側部位から出る状態に切り換えて行われることを特徴とするものである。
【００２２】
本態様に係るクリーニング方法によれば、クリーニング工程は、熱分解運転時と逆に、加熱媒体を、熱分解ドラムの入口側部位から入り、出口側部位から出る状態に切り換えて行われる。従って、加熱媒体を熱分解運転時の対向流の向きから逆の向きに変えるだけで、付着プラスチックが多量に存在する領域に対して、より高温の加熱を行うことが可能となり、付着プラスチックを効果的に除去することができる。
【００２３】
本発明の第５の態様に係る熱分解装置のクリーニング方法は、前記第４の態様に係る熱分解装置のクリーニング方法において、前記熱分解運転時と逆に加熱媒体を流す前記クリーニング工程に続いて、前記空気管内を再び前記熱分解運転時と同じ方向に加熱媒体を流す続クリーニング工程が行われることを特徴とするものである。
【００２４】
本態様によれば、続クリーニング工程によって、その前のクリーニング工程で除去しきれずに残った付着プラスチックに対して、更に新たな温度プロファイルによって加熱処理を行うことができるので、付着プラスチックに対する一層効果的な除去を実現することができる。
【００２５】
本発明の第６の態様に係る熱分解装置のクリーニング方法は、前記第４の態様又は第５の態様に係る熱分解装置のクリーニング方法において、前記クリーニング工程時に熱分解ドラム内に鉄筋等の機械的除去材をいれて前記プラスチックを除去することを特徴とするものである。
【００２６】
本態様によれば、前記各態様による加熱による除去効果に加えて、鉄筋等による機械的除去の効果が相乗的に加わり、一層効果的なプラスチック除去を実現することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、熱分解ドラム内にプラスチックが付着した場合、そのクリーニング運転時に、切り換え部によって前記加熱媒体を、対向流に代えて、熱分解ドラムの入口側部位から入り出口側部位から出る状態に切り換えてクリーニングを実行することができるので、付着プラスチックが多量に存在する領域に対して、より高温の加熱を行うことが可能となり、付着プラスチックを効果的に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
［実施の形態１］
以下、図面を参照しながら本発明に係る熱分解装置及びそのクリーニング方法の実施形態について説明する。
先ず、図１を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。ここで、図１は本発明の第１実施形態に係る熱分解装置の全体構成及びクリーニング工程を示す概略構成図である。
【００２９】
本実施の形態に係る熱分解装置は、処理対象物Ａを入れる入口４を一端側に有し、他端側に出口５を備える熱分解ドラム３と、該熱分解ドラム３の１７内壁面に沿って設けられ、加熱媒体である高温の加熱ガスＧが流れる伝熱管１６とを備える。熱分解ドラム３の入口４から入れられた処理対象物Ａを、伝熱管１６を前記熱分解ドラム３の出口５側部位から入り前記熱分解ドラム３の入口４側部位から出る方向に流れる加熱ガスＧによって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出するようになっている。
【００３０】
そして、前記加熱ガスＧを、熱分解ドラム３の前記入口４側部位から入り前記出口５側部位から出る状態に切り換える切り換え部２０を備えている。該切り換え部２０は、前記加熱ガスＧの供給元３０と、前記伝熱管１６の前記熱分解ドラム３の前記出口５側部位及び前記入口４側部位とを連通する第１連通路２１と、前記伝熱管１６の前記熱分解ドラム３の前記出口５側部位及び前記入口４側部位と、加熱ガスＧの送り先４０とを連通する第２連通路２２と、前記第１流通路２１及び第２流通路２２にそれぞれ設けられた第１開閉弁部２３ａ，２３ｂ及び第２開閉弁部２４ａ，２４ｂとを備えている。
【００３１】
第１連通路２１は、前記加熱ガスＧの供給元３０に接続された配管が途中で分岐して、熱分解ドラム３の入口４側に位置する伝熱管１６の入口８１、更に熱分解ドラム３の出口５側に位置する伝熱管１６の他の入口８２にそれぞれ接続されている。そして、該第１連通路２１の各入口８１，８２の上流（手前）位置に、第１開閉弁部２３ａ，２３ｂが、図１に示したように、それぞれ設けられている。尚、第１開閉弁部２３ａ，２３ｂは、単一の三方切換弁で構成してもよい。
【００３２】
第２連通路２２は、前記加熱ガスＧの送り先４０に接続された配管がその上流側途中まで分岐しており、該第２連通路２２の基端は熱分解ドラム３の入口４側に位置する伝熱管１６の出口９１、更に熱分解ドラム３の出口５側に位置する伝熱管１６の他の出口９２にそれぞれ接続されている。そして、該第２連通路２２の各出口９１，９２の下流位置に、第２開閉弁部２４ａ，２４ｂが、図１に示したように、それぞれ設けられている。尚、第２開閉弁部２４ａ，２４ｂは、単一の三方切換弁で構成してもよい。
【００３３】
［熱分解装置のクリーニング］
続いて、図１の熱分解装置のクリーニング方法を説明する。切り換え部２０は、熱分解ドラム３内に付着したプラスチックＰを除去するクリーニング運転時に、加熱ガスＧを熱分解運転時と逆向きに流すようになっている。この切り換えは図示しない制御部によって行われるようになっている。尚、作業者がマニュアルで順番に切り換えることも可能である。
【００３４】
すなわち、通常の熱分解運転時には、熱分解ドラム３の入口４から入れられたＡＳＲ等の処理対象物Ａを、熱分解ドラム３の内壁面１７に沿って設けられた伝熱管１６内を対向流で流れる加熱ガスＧによって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する。しかし、クリーニング工程では、前記熱分解ドラム３内に付着したプラスチックＰを除去するため、前記熱分解運転時の対向流に代えて、前記加熱ガスＧを、熱分解ドラム３の入口４側部位から入り前記出口５側部位から出る状態に切り換えて行われる。尚、このクリーニング工程では、当然に処理対象物Ａは熱分解ドラム内に投入しない。
【００３５】
具体的には、第１連通路２１の第１開閉弁部２３ａを開（ＯＮ）にすると同時に、第１開閉弁部２３ｂを閉（ＯＦＦ）にする。更に、第２連通路２２の第２開閉弁部２４ａを閉（ＯＦＦ）にすると同時に、第２開閉弁部２４ｂを開（ＯＮ）にする。これにより、加熱ガスＧは、伝熱管１６内を熱分解ドラム３の入口４側から流入し、同出口５側から流出する流れとなり、その温度は従来のクリーニング運転時の温度プロファイルＬ３とは逆の勾配となる。すなわち、その温度プロファイルＬ４は図２に示したようになる。
【００３６】
この温度プロファイルＬ４によって以下の効果が得られる。すなわち、付着プラスチック量の多い領域Ｍ１に対して充分に高温の加熱ガスＧで間接加熱することができ、もって付着プラスチックＰの除去効率を向上することができる。
【００３７】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２に係る熱分解装置のクリーニング方法を説明する概略構成図である。この実施の形態においては、図１に示した熱分解運転時と逆に加熱ガスＧを流すクリーニング工程に続いて、前記空気管１６内を再び前記熱分解運転時と同じ方向に加熱ガスＧを流す続クリーニング工程が行われている。
【００３８】
この続クリーニング工程は、具体的には、第１連通路２１の第１開閉弁部２３ａを閉（ＯＦＦ）にすると同時に、第１開閉弁部２３ｂを開（ＯＮ）にする。更に、第２連通路２２の第２開閉弁部２４ａを開（ＯＮ）にすると同時に、第２開閉弁部２４ｂを閉（ＯＦＦ）にする。これにより、加熱ガスＧは、伝熱管１６内を熱分解ドラム３の出口５側から流入し、同入口４側から流出する流れとなり、その温度は図１のクリーニング運転時の温度プロファイルＬ４とは逆の勾配となる。すなわち、その温度プロファイルは図７に示したＬ３に近いものとなる。この工程では付着プラスチックＰの量が減っているので、Ｌ３よりも少し高温側にシフトした温度プロファイルになる。
【００３９】
本実施の形態２によれば、続クリーニング工程によって、その前のクリーニング工程で除去しきれずに、領域Ｍ２に主に残った付着プラスチックＰ（図３に示したように付着量は減少している）に対して、更に新たな温度プロファイルによって領域Ｍ２に対して加熱処理を行うことができるので、付着プラスチックＰに対する一層効果的な除去を実現することができる。
【００４０】
［実施の形態３］
図４は本発明の実施の形態３に係る熱分解装置のクリーニング方法を説明する概略構成図である。この実施の形態においては、図１に示した実施の形態１に係る熱分解装置のクリーニング方法において、そのクリーニング工程時に熱分解ドラム３内に鉄筋等の機械的除去材５０をいれて前記付着プラスチックＰを除去するものである。なお、図３に示した実施の形態２に係る熱分解装置のクリーニング方法において、そのクリーニング工程及び続クリーニング工程の両方又は一方の工程において、熱分解ドラム３内に鉄筋等の機械的除去材５０をいれて前記付着プラスチックＰを除去するようにしてもよい
本実施の形態３によれば、前記実施の形態１又は２による加熱（温度プロファイルＬ４、更にＬ３）による除去効果に加えて、鉄筋等５０による機械的除去の効果が相乗的に加わり、一層効果的なプラスチック除去を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱分解装置の全体構成及びクリーニング工程を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱分解装置のクリーニング工程時の温度プロファイル等、熱分解ドラムの各領域（入口からの距離）と加熱ガスの温度等との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る熱分解装置の全体構成及びクリーニング工程を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る熱分解装置の全体構成及びクリーニング工程を示す概略構成図である。
【図５】従来の熱分解装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図６】従来の熱分解装置の全体構成及びクリーニング工程を示す概略構成図である。
【図７】従来の熱分解装置のクリーニング工程時の温度プロファイル等、熱分解ドラムの各領域（入口からの距離）と加熱ガスの温度等との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
２ ロータリーキルン（熱分解装置）
３ 熱分解ドラム
４ 熱分解ドラムの入口
５ 熱分解ドラムの出口
６ 排ガス処理装置
８ 伝熱管の入口
９ 伝熱管の出口
２０ 切り換え部
２１ 第１連通路
２２ 第２連通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物を入れる入口を一端側に有し、他端側に出口を備える熱分解ドラムと、
該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられ、加熱媒体が流れる伝熱管と、を備え、
前記熱分解ドラムの入口から入れられた処理対象物を、前記伝熱管を前記熱分解ドラムの出口側部位から入り前記熱分解ドラムの入口側部位から出る方向に流れる加熱媒体によって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する熱分解装置であって、
前記加熱媒体を、熱分解ドラムの前記入口側部位から入り前記出口側部位から出る状態に切り換える切り換え部を備えることを特徴とする熱分解装置。
【請求項２】
請求項１に記載に熱分解装置であって、
前記切り換え部は、熱分解ドラム内に付着したプラスチックを除去するクリーニング運転時に、加熱媒体を熱分解運転時と逆向きに流すように構成されていることを特徴とする熱分解装置。
【請求項３】
請求項２に記載に熱分解装置であって、
前記切り換え部は、
前記加熱媒体の供給元と、前記伝熱管の前記熱分解ドラムの前記出口側部位及び前記入口側部位とを連通する第１連通路と、
前記伝熱管の前記熱分解ドラムの前記出口側部位及び前記入口側部位と、加熱媒体の送り先とを連通する第２連通路と、
前記第１流通路及び第２流通路にそれぞれ設けられた第１開閉弁部及び第２開閉弁部と、を備えていることを特徴とする熱分解装置。
【請求項４】
熱分解ドラムの入口から入れられた処理対象物を、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられた伝熱管内を前記熱分解ドラムの出口側部位から入り前記熱分解ドラムの入口側部位から出る方向に流れる加熱媒体によって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する熱分解運転時に、前記熱分解ドラム内に付着したプラスチックを除去するための熱分解装置のクリーニング方法であって、
クリーニング工程は、前記熱分解運転時と逆に、前記加熱媒体を、熱分解ドラムの前記入口側部位から入り前記出口側部位から出る状態に切り換えて行われることを特徴とする熱分解装置のクリーニング方法。
【請求項５】
請求項４に記載の熱分解装置のクリーニング方法において、
前記熱分解運転時と逆に加熱媒体を流す前記クリーニング工程に続いて、前記空気管内を再び前記熱分解運転時と同じ方向に加熱媒体を流す続クリーニング工程が行われることを特徴とする熱分解装置のクリーニング方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の熱分解装置のクリーニング方法において、
前記クリーニング工程時に熱分解ドラム内に鉄筋等の機械的除去材をいれて前記プラスチックを除去することを特徴とする熱分解装置のクリーニング方法。
【請求項１】
処理対象物を入れる入口を一端側に有し、他端側に出口を備える熱分解ドラムと、
該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられ、加熱媒体が流れる伝熱管と、を備え、
前記熱分解ドラムの入口から入れられた処理対象物を、前記伝熱管を前記熱分解ドラムの出口側部位から入り前記熱分解ドラムの入口側部位から出る方向に流れる加熱媒体によって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する熱分解装置であって、
前記加熱媒体を、熱分解ドラムの前記入口側部位から入り前記出口側部位から出る状態に切り換える切り換え部を備えることを特徴とする熱分解装置。
【請求項２】
請求項１に記載に熱分解装置であって、
前記切り換え部は、熱分解ドラム内に付着したプラスチックを除去するクリーニング運転時に、加熱媒体を熱分解運転時と逆向きに流すように構成されていることを特徴とする熱分解装置。
【請求項３】
請求項２に記載に熱分解装置であって、
前記切り換え部は、
前記加熱媒体の供給元と、前記伝熱管の前記熱分解ドラムの前記出口側部位及び前記入口側部位とを連通する第１連通路と、
前記伝熱管の前記熱分解ドラムの前記出口側部位及び前記入口側部位と、加熱媒体の送り先とを連通する第２連通路と、
前記第１流通路及び第２流通路にそれぞれ設けられた第１開閉弁部及び第２開閉弁部と、を備えていることを特徴とする熱分解装置。
【請求項４】
熱分解ドラムの入口から入れられた処理対象物を、該熱分解ドラムの内壁面に沿って設けられた伝熱管内を前記熱分解ドラムの出口側部位から入り前記熱分解ドラムの入口側部位から出る方向に流れる加熱媒体によって加熱して熱分解ガスと熱分解残渣を産出する熱分解運転時に、前記熱分解ドラム内に付着したプラスチックを除去するための熱分解装置のクリーニング方法であって、
クリーニング工程は、前記熱分解運転時と逆に、前記加熱媒体を、熱分解ドラムの前記入口側部位から入り前記出口側部位から出る状態に切り換えて行われることを特徴とする熱分解装置のクリーニング方法。
【請求項５】
請求項４に記載の熱分解装置のクリーニング方法において、
前記熱分解運転時と逆に加熱媒体を流す前記クリーニング工程に続いて、前記空気管内を再び前記熱分解運転時と同じ方向に加熱媒体を流す続クリーニング工程が行われることを特徴とする熱分解装置のクリーニング方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の熱分解装置のクリーニング方法において、
前記クリーニング工程時に熱分解ドラム内に鉄筋等の機械的除去材をいれて前記プラスチックを除去することを特徴とする熱分解装置のクリーニング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２４２６１３（Ｐ２００９−２４２６１３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９１３２２（Ｐ２００８−９１３２２）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
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