熱分解装置
【課題】 シンプルな装置構成で、炭化物の歩留まり及び性状を良好にする。
【解決手段】 内筒２７と外筒２８からなり内外筒間に加熱流路２９を形成したキルン炉本体２６を、軸心方向一端側より他端側が低くなるよう傾斜させて回転駆動可能に横置きする。キルン炉本体２６の軸心方向他端側に、分離室３０を、内筒２７内と加熱流路２９の双方に連通させて設ける。分離室３０より加熱流路２９に流入する熱分解ガス１８へ空気３２を供給するための空気供給手段３１を備えて熱分解装置を形成する。内筒２７内に供給される廃棄物１１を熱分解処理することで生じる熱分解ガス１８を、分離室３０で炭化物１９と分離した後、加熱流路２９へ流入させて、空気供給手段３１より供給される空気により燃焼させ、発生する高温の燃焼ガス３３を加熱流路２９に流通させることで、内筒２７内の廃棄物１１の間接加熱による熱分解処理を行なわせる。
【解決手段】 内筒２７と外筒２８からなり内外筒間に加熱流路２９を形成したキルン炉本体２６を、軸心方向一端側より他端側が低くなるよう傾斜させて回転駆動可能に横置きする。キルン炉本体２６の軸心方向他端側に、分離室３０を、内筒２７内と加熱流路２９の双方に連通させて設ける。分離室３０より加熱流路２９に流入する熱分解ガス１８へ空気３２を供給するための空気供給手段３１を備えて熱分解装置を形成する。内筒２７内に供給される廃棄物１１を熱分解処理することで生じる熱分解ガス１８を、分離室３０で炭化物１９と分離した後、加熱流路２９へ流入させて、空気供給手段３１より供給される空気により燃焼させ、発生する高温の燃焼ガス３３を加熱流路２９に流通させることで、内筒２７内の廃棄物１１の間接加熱による熱分解処理を行なわせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物やバイオマス等の廃棄物を熱分解処理して熱分解ガスと炭化物を発生させて炭化物を回収すると共に、上記熱分解ガスを燃料として上記廃棄物の熱分解処理を行なうための熱分解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のうち、廃棄物を焼却炉で燃焼す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処理して、可燃性の熱分解ガスと、熱分解残渣としての炭化物（チャー）及び灰分を発生させ、該熱分解ガスと熱分解残渣を溶融炉へ導き、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、溶融スラグとして取り出すようにし、更に排ガスは排ガス処理装置で処理して大気へ放出するようにした廃棄物の熱分解ガス化溶融設備や、上記熱分解ガスは燃焼炉で燃焼させた後、排ガス処理を施してから大気へ放出させるようにし、一方、熱分解残渣は、選別、粉砕をして、燃料等として利用可能な炭化物を回収するようにした廃棄物の炭化処理設備（熱分解ガス化設備）が開発され、実用化されている。
【０００３】
上記廃棄物の熱分解処理を実施するための熱分解装置としては、従来、内熱（部分燃焼）方式のものと、外熱（間接加熱）方式のものが知られている。
【０００４】
図４は内熱方式の熱分解装置の一例の概略を示すもので、回転駆動可能に横置きした熱分解炉１の出口側に設けた分離室２に、バーナ３を取り付け、該バーナ３に、補助燃料供給ライン４を接続して、プロパン等の補助燃料５を供給するようにすると共に、バーナ３に着火用のパイロットバーナ６を取り付け、又、バーナ３に空気供給ライン７を接続して空気８を供給し、バーナ３で補助燃料５を燃焼させて温風を熱分解炉１内へ送給させるようにし、投入ホッパ９から投入されて給じん機（スクリューコンベヤ）１０で供給される廃棄物１１の加熱に供した後、熱分解ガス取出部１２より熱分解ガス取出ライン１３へ取り出すようにしてある。１４は補助燃料供給ライン４の途中に設けた流量調整弁、１５は空気供給ライン７の途中に設けた流量調整弁、１６はガス温度を調整するために空気８を導入させる希釈空気ラインである。
【０００５】
又、図５は外熱方式の熱分解装置の一例の概略を示すもので、入口側よりも出口側が約３度低くなるように傾斜させて横置きさせたロータリーキルン型の熱分解炉１７の入口側に、給じん機（スクリューコンベヤ）１０を設置して、投入ホッパ９からの廃棄物１１を上記給じん機１０で熱分解炉１７内に供給するようにし、一方、出口側に、熱分解ガス１８と炭化物（熱分解残留物）１９とを分離する分離室２０を設け、更に、熱分解炉１７の外側に、高温ガス２１を流通させる加熱流路２２を設け、該加熱流路２２内へ熱分解炉１７の出口側から入口側へ高温ガス２１を流通させることにより、熱分解炉１７内の廃棄物１１を間接加熱して熱分解させ、発生した熱分解ガス１８と炭化物１９は上記分離室２０内で互いに分離させた後、熱分解ガス１８は分離室２０の頂部の熱分解ガス取出ライン２３を通して取り出すようにしてある。２４は回転継手、２５は回転シールプレートである（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３７３８５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、一般的に、上記図４に示した如き内熱方式の熱分解装置は、構造が簡単で装置の小型化に有利であるが、廃棄物を部分燃焼させるため、回収される炭化物の歩留まりが低下し、性状が悪化する傾向がある。又、回収される熱分解ガスには燃焼ガスが混入するため、ガスの成分がよくなく、熱量も低くなる傾向がある。
【０００８】
一方、図５に示した如き外熱方式の熱分解装置は、炭化物の性状と歩留まりはよいが、熱分解炉の構造及びシステムが複雑になる。すなわち、外熱方式の熱分解装置は、熱分解炉１７で発生する可燃性の熱分解ガス１８と、加熱流路２２を流通させる高温ガスとの接触を完全に遮断できる構造とする必要があるため、回転部分と固定部分との間を気密にシールするためのシール部が多くて、構造が複雑化しているというのが実状である。
【０００９】
又、外熱方式の熱分解装置は、加熱流路２２へ流通させる高温ガス２１を発生させるための熱風発生炉が別途必要になり、更に、該熱風発生炉で高温ガス２１を発生させるための燃料として上記熱分解ガス１８を使用する場合には、熱分解ガス取出ライン２３上に図示しない熱分解ガスファンを設ける必要が生じるが、この熱分解ガス取出ライン上の熱分解ガスファンには、上記熱分解ガス１８中のタール分やダスト分の付着による動作不良や異常振動発生への対策も必要とされる。しかし、このような対策を講じても上記熱分解取出ライン２３上の熱分解ガスファンやバルブに対する上記タール分やダスト分の付着を完全に防止することは難しいというのが実状である。
【００１０】
そこで、本発明は、原料の熱分解処理により生じる炭化物を、従来の外熱方式の熱分解装置と同等の性状と歩留まりで回収でき、しかも、従来の外熱方式の熱分解装置に比して装置構成をよりシンプルなものとすることができる熱分解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】
【００１１】
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、内筒と外筒とからなる二重筒構造として内外筒間に加熱流路を形成してなるキルン炉本体を回転駆動可能に横置きし、上記キルン炉本体の軸心方向一端側に、上記内筒内へ原料を供給するための原料供給装置を設けると共に、上記キルン炉本体の他端側に、上記内筒内における原料の熱分解により発生する熱分解ガスと炭化物を分離するための分離室を設けて、該分離室を上記内筒内と加熱流路に連通させて熱分解ガスを加熱流路に流入させるようにし、更に、上記加熱流路に空気を供給して熱分解ガスを燃焼させるようにするための空気供給手段を備えてなる構成とする。
【００１２】
又、上記構成において、加熱流路のガス流通方向下流側に誘引通風機を設けて、該誘引通風機の誘引作用により、分離室内の熱分解ガスを加熱流路へ流入させることができるようにした構成とする。
【００１３】
更に、上記構成において、加熱流路と誘引通風機との間に２次燃焼室を設け、該２次燃焼室でダイオキシン類を分解可能な温度及びガスの滞留時間を確保できるようにした構成とする。
【００１４】
更に又、上記構成において、分離室と２次燃焼室をダンパを備えた熱分解ガスバイパスラインを介して接続し、且つ加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に温度コントローラを設けて、熱分解ガスを空気供給手段より供給される空気で燃焼させることで発生する燃焼ガスの温度に応じて上記ダンパの開閉量を制御するようにした構成とする。
【００１５】
上述の各構成において、誘引通風機の上流側にダンパを設け、且つ分離室に圧力コントローラを備えて、該圧力コントローラにより上記ダンパの開閉量を調整して上記分離室内の圧力が外気の圧力に対して常に所要圧力低くなるようにした構成とする。
【００１６】
更に、上述の各構成において、加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に、パイロットバーナを設けるようにした構成とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の熱分解装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）内筒と外筒とからなる二重筒構造として内外筒間に加熱流路を形成してなるキルン炉本体を回転駆動可能に横置きし、上記キルン炉本体の軸心方向一端側に、上記内筒内へ原料を供給するための原料供給装置を設けると共に、上記キルン炉本体の他端側に、上記内筒内における原料の熱分解により発生する熱分解ガスと炭化物を分離するための分離室を設けて、該分離室を上記内筒内と加熱流路に連通させて熱分解ガスを加熱流路に流入させるようにし、更に、上記加熱流路に空気を供給して熱分解ガスを燃焼させるようにするための空気供給手段を備えてなる構成としてあるので、分離室より加熱流路へ流入する熱分解ガスを空気供給手段より供給する空気で燃焼させることで生じる燃焼ガスを加熱流路を流すことで、キルン炉本体の内筒内へ供給する原料を、上記熱分解ガスの燃焼ガスの保有する熱により間接加熱して熱分解処理することができる。この際、燃焼させるのは、熱分解ガスのみであるため、原料の熱分解処理により発生させる炭化物の歩留まり及び性状を、従来の外熱式の熱分解装置における炭化物の歩留まり及び性状と同等とすることができる。
（２）更に、上記キルン炉本体の内筒の内側と、内外筒間の加熱流路は、分離室を介して連通させてあるため、該内筒と加熱流路との間で厳密な気密性を保つ必要をなくすことができる。このため、従来の外熱式の熱分解装置に比して、回転シール部の数を削減できて、装置構成をよりシンプルなものとすることが可能になる。
（３）加熱流路のガス流通方向下流側に誘引通風機を設けて、該誘引通風機の誘引作用により、分離室内の熱分解ガスを加熱流路へ流入させることができるようにした構成とすることにより、内筒内における原料の熱分解処理により発生する熱分解ガスは、分離室で炭化物と分離させた後、上記誘引通風機の誘引作用により、キルン炉本体の加熱流路へ流入させることができる。このため、上記熱分解ガスを外部へ取り出すための熱分解ガスファンを備えた熱分解ガス取出ラインを不要にできることから、従来、熱分解ガスファンに熱分解ガス中のタール分が付着して動作不良や異常振動が生じる等の虞を解消できる。
（４）加熱流路と誘引通風機との間に２次燃焼室を設け、該２次燃焼室でダイオキシン類を分解可能な温度及びガスの滞留時間を確保できるようにした構成とすることにより、上記加熱流路を流通させることにより原料の熱分解処理用の熱源に供した後の熱分解ガスの燃焼ガス中に残存する未燃分を完全燃焼させることができると共に、上記熱分解ガスの燃焼ガスに由来するダイオキシン類が外部へ放出される虞を防止することができる。
（５）分離室と２次燃焼室をダンパを備えた熱分解ガスバイパスラインを介して接続し、且つ加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に温度コントローラを設けて、熱分解ガスを空気供給手段より供給される空気で燃焼させることで発生する燃焼ガスの温度に応じて上記ダンパの開閉量を制御するようにした構成とすることにより、余剰の熱分解ガスを上記２次燃焼室へ導いて燃焼させることができる。更に、上記加熱流路へ流通させる熱分解ガスの燃焼ガスの温度が所望する温度よりも低い場合は、上記温度コントローラにより熱分解ガスバイパスライン上のダンパの開度が小さくなるように調整することで、加熱流路へ流入させて燃焼させる熱分解ガスの量を増加させて、加熱流路へ流通させる熱分解ガスの燃焼ガスの温度を上昇させることができる。一方、上記加熱流路へ流通させる熱分解ガスの燃焼ガスの温度が所望する温度よりも高い場合は、上記温度コントローラにより熱分解ガスバイパスライン上のダンパの開度が大きくなるように調整することで、加熱流路へ流入させて燃焼させる熱分解ガスの量を減少させて、加熱流路へ流通させる熱分解ガスの燃焼ガスの温度を引き下げることができる。よって、上記加熱流路へ流通させる熱分解ガスの燃焼ガスの温度を所望する温度に保持することが可能になる。
（６）誘引通風機の上流側にダンパを設け、且つ分離室に圧力コントローラを備えて、該圧力コントローラにより上記ダンパの開閉量を調整して上記分離室内の圧力が外気の圧力に対して常に所要圧力低くなるようにした構成とすることにより、キルン本体の内筒内で原料の熱分解により発生する可燃性の熱分解ガスが外部へ漏れ出る虞を防止できる。
（７）加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に、パイロットバーナを設けるようにした構成とすることにより、該パイロットバーナに種火を常時点けておくことで、分離室より加熱流路へ導かれる熱分解ガスの燃焼を確実に行なわせることができる。よって、該加熱流路へ流入する熱分解ガスの燃焼が不安定になったり、失火する虞を未然に防止することで、加熱流路へ流入する熱分解ガスの燃焼の安全性を高めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は本発明の熱分解装置の実施の一形態を示すもので、内筒２７と外筒２８とからなる二重筒構造として内外筒間に加熱流路２９を形成してなるキルン炉本体２６を、軸心方向一端側より他端側の方がやや低くなるように、所要角度、たとえば、約３度傾斜させて回転駆動可能に横置きする。上記キルン炉本体２６の軸心方向他端側に、上記内筒２７の内部と内外筒間の加熱流路２９の双方に連通する分離室３０を設けて、該分離室３０にて、上記内筒２７内で原料としての廃棄物１１の熱分解により生じる熱分解ガス１８と炭化物１９とを分離して、熱分解ガス１８を、上記加熱流路２９へ軸心方向他端側より流入させることができるようにする。更に、上記分離室３０より加熱流路２９に流入する熱分解ガス１８へ空気３２を供給するための空気供給手段３１を備えてなる構成として、上記分離室３０より加熱流路２９へ送られる熱分解ガス１８を、上記空気供給手段３１より供給される空気３２を用いて燃焼させ、この燃焼により発生する高温の燃焼ガス３３を上記加熱流路２９に流通させることで、該燃焼ガス３３の保有する熱を熱源（外熱）として、上記内筒２７内に供給される廃棄物１１を間接加熱して熱分解処理を行わせることができるようにしてある。
【００２０】
詳述すると、上記キルン炉本体２６は、内筒２７の軸心方向の両端部が、外筒２８の両端部よりも所要寸法ずつ突出した構成としてあり、内筒２７の軸心方向一端側の入口２７ａ側には、軸心方向に所要の長さ寸法を有する所要径の供給管３４が一体に接続してある。
【００２１】
上記キルン炉本体２６の軸心方向一端側には、キルン炉本体２６に臨む一方の側壁３５ａに該キルン炉本体２６の外筒２８に対応した大きさの開口部を有するガス取出室３５を、上記供給管３４の周りを取り囲むように配置して設ける。上記ガス取出室３５の内部には、上記供給管３４の内径寸法に応じた外径寸法を有する給じん機取付管３６を、上記キルン炉本体２６の軸心方向に沿わせて配置すると共に、該給じん機取付管３６の軸心方向一端部を、上記ガス取出室３５における反キルン炉本体２６側となる他方の側壁３５ｂに貫通させて取り付け、該給じん機取付管３６におけるガス取出室３５内側への突出部分の外周に、上記供給管３４を回転自在に嵌合させた構成としてある。
【００２２】
又、上記ガス取出室３５の一方の側壁３５ａに設けた開口部の外側には、上記キルン炉本体２６の外筒２８に対応した径の円筒形状としてある加熱流路出口側接続管３７を、キルン炉本体２６の軸心方向に沿って所要寸法突出させて設けて、該加熱流路出口側接続管３７の突出端部に、上記外筒２８の軸心方向一端部が、気密性を保持した状態で外筒２８の回転を許容できる回転シール部４６を介して接続してある。これにより、上記給じん機取付管３６の内側に挿入して取り付けた原料供給装置としての給じん機１０によって、投入ホッパ９に投入される原料としての廃棄物１１を上記内筒２７の入口２７ａへ供給できるようにしてある。更に、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９の軸心方向一端部側が、上記加熱流路出口側接続管３７を介してガス取出室３５に連通するようにしてある。
【００２３】
なお、内筒２７に接続してある上記供給管３４は、上記給じん機取付管３６の外周に単に回転自在に嵌合させたものであるため、該供給管３４と給じん機取付管３６との間には、上記ガス取出室３５の内部とキルン炉本体２６の内筒２７の内部の双方に連通する隙間が存在することになるが、この隙間の断面積が、上記した分離室３０と加熱流路２９の軸心方向他端部側との連通部分の断面積に比して十分狭くなるようにすることで、上記給じん機取付管３６と供給管３４との間に回転シール部を特に設けなくても、上記キルン炉本体２６の内筒２７の内部で廃棄物１１を熱分解処理する際に発生する熱分解ガス１８が上記給じん機取付管３６と供給管３４との間の隙間を通ってガス取出室３５側へ直接漏れ出る量をほぼ無視することができる程度の量に制限できるようにしてある。
【００２４】
上記ガス取出室３５の頂部には、耐火材を内張りして耐火構造としてある２次燃焼室３８の下端に設けた入口３８ａが連通接続してある。更に、上記２次燃焼室３８の頂部に設けてある排ガス出口３８ｂの下流側には、ボイラ形式又は水噴射によって燃焼排ガス３９を冷却するようにしてある排ガス冷却設備４１と、脱ＨＣｌ処理やバグフィルタ等による集塵処理を行なうようにしてある排ガス処理設備４２と、誘引通風機４３とを順に備えた排ガスライン４０を介して煙突４４が接続してある。
【００２５】
上記キルン炉本体２６の軸心方向他端側に設ける分離室３０は、キルン炉本体２６に臨む一方の側壁３０ａに、上記キルン炉本体２６の外筒２８に対応した大きさの開口部が設けてあると共に、該開口部の外側に、上記外筒２８と対応した径の円筒形状としてある加熱流路入口側接続管４５を、キルン炉本体２６の軸心方向に沿って所要寸法突出させて設けてなる構成として、上記キルン炉本体２６の内筒２７の軸心方向他端部の出口２７ｂを、上記開口部を通して分離室３０の内側へ所要寸法挿入して配置すると共に、上記外筒２８の軸心方向他端部を、上記加熱流路入口側接続管４５の突出端部に、気密性を保持した状態で外筒２８の回転を許容できる回転シール部４６を介して接続する。これにより、上記内筒２７内での廃棄物１１の熱分解処理によって生じる熱分解ガス１８と炭化物１９を、該内筒２７の出口２７ｂより上記分離室３０内へ排出できるようにしてある。更に、分離室３０と加熱流路２９の軸心方向他端部側が連通されることから、上記２次燃焼室３８の下流側の排ガスライン４０上に設けてある上記誘引通風機４３の誘引作用により、上記２次燃焼室３８とガス取出室３５とを介して上記キルン炉本体２６の加熱流路２９内のガスを上記ガス取出室３５側となる軸心方向一端側へ引くことで、上記分離室３０内で炭化物１９と分離される熱分解ガス１８を、上記加熱流路入口側接続管４５を経て上記キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流入させることができるようにしてある。
【００２６】
上記分離室３０より加熱流路２９に流入する熱分解ガス１８へ空気３２を供給するための空気供給手段３１は、たとえば、上記加熱流路入口側接続管４５の外周に、環状の空気供給ヘッダ４７を配置して、押込送風機４８に空気供給ライン４９を介して接続し、更に、上記空気供給ヘッダ４７の周方向所要間隔位置に内向きに設けた複数の空気ノズル５０を、上記加熱流路入口側接続管４５の周壁における対応する個所にそれぞれ接続してなる構成とする。これにより、上記押込送風機４８の運転によって上記空気供給ライン４９を経て空気供給ヘッダ４７へ供給される空気３２を、各空気ノズル５０より上記加熱流路入口側接続管４５の内側へ吹き込むことができるようにしてある。したがって、上記したように分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５を経て上記加熱流路２９へ流入させる熱分解ガス１８に、上記各空気ノズル５０より吹き込む空気３２を供給して燃焼させることができるようにしてあると共に、この燃焼によって発生する高温の燃焼ガス３３を、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９を流通させることで、上記燃焼ガス３３の保有する熱を熱源として、内筒２７内へ供給される廃棄物１１を間接加熱して熱分解処理できるようにしてある。
【００２７】
更に、上記加熱流路入口側接続管４５における上記空気ノズル５０の設置個所よりも熱分解ガス１８流通方向の下流側となる位置には、プロパン等の補助燃料５２を用いたパイロットバーナ５１を設ける。これにより、本発明の熱分解装置の運転中は、上記パイロットバーナ５１にて種火を常時点けておくことで、上記分離室３０より加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ導かれる熱分解ガス１８の燃焼を確実に行なわせることができるようにして、該加熱流路２９へ流入する熱分解ガス１８の燃焼が不安定になったり、失火する虞を未然に防止することで、加熱流路２９へ流入する熱分解ガス１８の燃焼の安定性を高めることができるようにしてある。
【００２８】
上記加熱流路入口側接続管４５における空気ノズル５０の設置個所よりも熱分解ガス１８流通方向の上流側となる内周面所要個所と、該個所に対向（対面）するキルン炉本体２６の内筒２７の他端部における外周面所要個所との間には、加熱流路入口側接続管４５の内周面と、内筒２７の外周面の一方又は双方より径方向に所要寸法張り出して熱分解ガス１８の流路を絞るための隔壁５３を設ける。なお、図では内筒２７の外周面に径方向外向きに張り出す隔壁５３を設けた状態を示してある。これにより、上記したように、誘引通風機４３の誘引作用により上記分離室３０より熱分解ガス１８を加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ流入させる際、上記隔壁５３の設置部分で圧損をたてることにより、内筒２７と連通している分離室３０の内圧よりも、上記加熱流路２９内の圧力の方が十分低くなるように、たとえば、両者の差圧が、９８〜１９６Ｐａ程度となるようにさせることで、上記内筒２７内で発生した後、分離室３０へ導かれる熱分解ガス１８を、上記加熱流路２９へ確実に流入させることができるようにすると共に、上記加熱流路２９で熱分解ガス１８の燃焼により生じる高温の燃焼ガス３３が上記分離室３０側へ逆流する虞を防止できるようにしてある。
【００２９】
上記空気供給ライン４９には、灯油やプロパン等の起動用燃料５６を上記押込送風機４８より供給される空気３２により燃焼させるバーナ５５を具備した熱風発生炉５４を設ける。これにより、本発明の熱分解装置の起動時は、上記熱風発生炉５４のバーナ５５にて上記起動用燃料５６の燃焼により発生させる高温の燃焼ガスと、上記押込送風機４８より空気供給ライン４９を経て供給される空気３２とを混合して所要温度、たとえば、５５０℃に温度調整した高温空気５７を、図１に二点鎖線で示す矢印のように、上記空気供給ライン４９を介して空気供給ヘッダ４７へ供給して、各空気ノズル５０より上記加熱流路入口側接続管４５内へ吹き込んで、キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させることにより、該高温空気５７の保有する熱を熱源として、内筒２７内へ供給される廃棄物１１を間接加熱して該廃棄物１１の熱分解処理を開始させることができるようにしてある。
【００３０】
更に、上記空気供給ライン４９における上記空気供給ヘッダ４７の上流側位置には、図１に二点鎖線で示す如き空気予熱器５８を設けて、本発明の熱分解装置の通常運転時に上記各空気ノズル５０より加熱流路入口側接続管４５内を流れる熱分解ガス１８へ吹き込む空気３２を、該空気予熱器５８にて予め所要温度に予熱させることができる構成とすることが好ましい。
【００３１】
上記分離室３０の頂部には、熱分解ガス取出口５９を設けて、熱分解ガスバイパスライン６０の上流側端部となる一端部を接続し、該熱分解ガスバイパスライン６０の下流側端部となる他端部を、上記２次燃焼室３８に接続する。又、上記空気供給ライン４９における熱風発生炉５４よりも上流側位置より分岐させた分岐空気供給ライン４９ａが、上記２次燃焼室３８に接続してある。これにより、キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３を発生させるために上記分離室３０より加熱流路入口側接続管４５へ導いて燃焼させることが所望される量の熱分解ガス１８以外の余剰の熱分解ガス１８を、上記熱分解ガスバイパスライン６０を通して２次燃焼室３８へ導くようにして、該余剰の熱分解ガス１８と、上記加熱流路２９を流通して廃棄物１１の間接加熱用の熱源に供された後にガス取出室３５を経て２次燃焼室３８の入口３８ａより導かれる燃焼ガス３３中に残存する未燃分とを、上記分岐空気供給ライン４９ａを通して供給される空気３２により一緒に燃焼させることができるようにしてある。この際、上記２次燃焼室３８では、燃焼室内温度が８５０℃以上、各ガス１８及び３３の滞留時間が３秒以上となるようにすることで、ダイオキシン類を分解できるようにしてある。
【００３２】
更に、上記熱分解ガスバイパスライン６０の途中位置にダンパ６１を設けると共に、上記加熱流路入口側接続管４５における加熱流路２９寄りの端部に、温度コントローラ６２を設け、上記分離室３０より加熱流路入口側接続管４５へ導かれる熱分解ガス１８の燃焼により発生する燃焼ガス３３の温度の検出値に応じて上記熱分解ガスバイパスライン６０上のダンパ６１の開閉量を制御するようにする。これにより、上記温度コントローラ６２で検出される加熱流路２９を流通する燃焼ガス３３の温度が所要の設定温度、たとえば、５５０℃を超える場合は、該温度コントローラ６２により上記ダンパ６１の開度を大きくして上記熱分解ガスバイパスライン６０を経て２次燃焼室３８へ直接導く熱分解ガス１８の量を増加させることにより、上記分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５へ導いて燃焼させる熱分解ガス１８の量を減少させて、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３の温度を引き下げることができるようにしてある。
【００３３】
一方、上記温度コントローラ６２で検出されるキルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３の温度が５５０℃を下回る場合は、該温度コントローラ６２により上記ダンパ６１の開度を小さくして、上記熱分解ガスバイパスライン６０を経て２次燃焼室３８へ直接導く熱分解ガス１８の量を減少させることにより、上記分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５へ導いて燃焼させる熱分解ガス１８の量を増加させて、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３の温度を上昇させることができるようにしてある。
【００３４】
なお、上記２次燃焼室３８にて、余剰の熱分解ガス１８と、上記加熱流路２９を流通して廃棄物１１の間接加熱用の熱源に供された後の燃焼ガス３３中に残存する未燃分とを一緒に燃焼させる際、該２次燃焼室３８の内部温度が、８５０℃を下回る虞が懸念される場合は、図１に二点鎖線で示す如く、補助燃料を燃焼させることで該２次燃焼室３８内の温度を上昇させる補助バーナ６３を設けると共に、該２次燃焼室３８に、内部温度を検出して、その検出温度が８５０℃を下回るときに、上記補助バーナ６３の運転（燃焼）を行わせるための温度コントローラ６４を設ける構成とすればよい。かかる構成とすれば、上記２次燃焼室３８の内部温度を常に８５０℃以上に保持できるため、ダイオキシン類の分解をより確実なものとすることができるようになる。
【００３５】
更に又、上記燃焼排ガスライン４０における誘引通風機４３の上流側にダンパ６５を設けると共に、分離室３０に、該分離室３０の内部圧力の検出値に応じて、上記誘引通風機４３の上流側のダンパ６５の開閉量を制御するための圧力コントローラ６６を設ける。これにより、上記圧力コントローラ６６で検出される上記キルン炉本体２６の内筒２６に連通している分離室３０の内部圧力が、外気の圧力に対して常に低く、たとえば、４．９Ｐａ程度低くなるように、該圧力コントローラ６６により、上記ダンパ６５の開閉量を制御して上記誘引通風機４３による誘引作用の強度を変化させることができるようにしてある。
【００３６】
上記分離室３０には、上記キルン炉本体２６の内筒２７内での廃棄物１１の熱分解処理により発生した後、該分離室３０へ回収される熱分解ガス１８の温度を検出し、その検出値に応じて上記空気供給手段３１より上記加熱流路２９へ流入する空気３２の量を制御するための温度コントローラ６７を設ける。これにより、上記温度コントローラ６７で検出される上記分離室３０内の熱分解ガス１８の温度が所要の設定温度、たとえば、４５０℃に保持されるようにしてある。具体的には、上記温度コントローラ６７で検出される熱分解ガス１８の温度が４５０℃を下回る場合は、上記空気供給手段３１の所要個所に設けた図示しないダンパの開度を大きくして、空気供給ライン４９より空気供給ヘッダ４７と各空気ノズル５０を介して上記加熱流路入口側接続管４５内へ吹き込む空気３２の量を増加させる。これにより、空気３２の供給量に対する熱分解ガス１８の相対的な供給比率が低下するため、発生する燃焼ガス３３の温度が低下する。この燃焼ガス３３の温度低下が、加熱流路入口側接続管４５に設けてある上記温度コントローラ６２により検出されると、上記したと同様に、熱分解ガスバイパスライン６０上のダンパ６１の開度が小さくなるように操作されて、上記分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５へ導いて燃焼させる熱分解ガス１８の量が増加させられるようになることから、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３の温度が上昇させられる。よって、この加熱流路２９を流通する燃焼ガス３３の温度上昇により、廃棄物１１を熱分解処理して発生させる熱分解ガス１８の温度を上昇させることができるようにしてある。
【００３７】
一方、上記分離室３０の温度コントローラ６７で検出される熱分解ガス３０の温度が４５０℃を超える場合は、上記空気供給手段３１の所要個所に設けた図示しないダンパの開度を小さくして、上記空気供給ライン４９より空気供給ヘッダ４７と各空気ノズル５０を介して上記加熱流路入口側接続管４５内を流通する熱分解ガス１８へ吹き込む空気３２の量を減少させる。これにより、空気３２の供給量に対する熱分解ガス１８の相対的な供給比率が増加するため、発生する燃焼ガス３３の温度が上昇する。この燃焼ガス３３の温度上昇が上記加熱流路入口側接続管４５に設けてある温度コントローラ６２により検出されると、上記の場合とは逆に、熱分解ガスバイパスライン６０上のダンパ６１の開度が大きくなるように操作されて、上記分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５へ導いて燃焼させる熱分解ガス１８の量が減少させられることで、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３の温度が引き下げられる。よって、この加熱流路２９を流通する燃焼ガス３３の温度低下に伴い、廃棄物１１を熱分解処理して発生させる熱分解ガス１８の温度が低下させられるようにしてある。
【００３８】
上記分離室３０に設けた加熱流路入口側接続管４５と、キルン炉本体２６の外筒２８と、ガス取出室３５と、加熱流路出口側接続管３７と、給じん機取付管３６は、上記燃焼ガス３３と接するため、該燃焼ガス３３と接する面部を耐火材により被覆して耐火構造としてある。
【００３９】
６８は上記加熱流路２９を流通して廃棄物１１の間接加熱用の熱源に供された後の燃焼ガス３３の温度を確認するために、ガス取出室３５の加熱流路出口側接続管３７に設けた温度検出器、６９は分離室３０の底部より熱分解残差としての炭化物１９を取り出して回収するための炭化物回収ラインである。
【００４０】
以上の構成としてある熱分解装置を使用する場合は、予め、２次燃焼室３８の下流側の排ガスライン４０上に設けてある誘引通風機４３を運転して、その誘引作用により上記キルン炉本体２６の内筒２７の内側より分離室３０、加熱流路入口側接続管４５、加熱流路２９、加熱流路出口側接続管３７、ガス取出室３５、２次燃焼室３８を順に経てガスを誘引できるようにしておく。又、キルン炉本体２６を図示しない駆動装置により回転駆動させた状態にて、熱風発生炉５４のバーナ５５にて起動用燃料５６を燃焼させて、このバーナ５５の燃焼により発生する高温の燃焼ガスと、押込送風機４８より供給される空気３２とを熱風発生炉５４で混合して所要温度、たとえば、５５０℃程度に温度調整した高温空気５７を、上記空気供給ライン４９と空気供給ヘッダ４７と各空気ノズル５０を経て上記加熱流路入口側接続管４５内へ供給して、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９を流通させるようにしておく。更に、パイロットバーナ５１には常に種火を点けておくようにする。
【００４１】
この状態にて、給じん機１０によりホッパ９内の廃棄物１１をキルン炉本体２６の内筒２７の入口２７ａへ供給すると、該廃棄物１１がキルン炉本体２６の回転に伴って内筒出口２７ｂ側へ送られる間に、上記加熱流路２９を流通する高温空気５７の保有する熱により内筒２７の周壁を介し間接加熱されて、熱分解処理が開始されるようになる。
【００４２】
上記のようにして内筒２６内における廃棄物１１の熱分解処理が開始されると、この廃棄物１１の熱分解処理により発生した熱分解ガス１８と炭化物１９が、上記内筒２７の出口２７ｂより順次分離室３０へ送られ、該分離室３０にて上記熱分解ガス１８と炭化物１９が分離される。その後、上記炭化物１９と分離された熱分解ガス１８は、上記誘引通風機４３の誘引作用により、分離室３０から加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ流入させられるようになり、この際、可燃性の熱分解ガス１８が、上記空気ノズル５０より供給されている高温空気５７と混合された状態で上記パイロットバーナ５１の種火に接することで点火されて、該熱分解ガス１８の燃焼が開始される。
【００４３】
上記のようにして分離室３０から加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ流入する熱分解ガス１８の燃焼が開始された後は、上記熱風発生炉５４のバーナ５５を消火する。これにより、各空気ノズル５０より上記加熱流路入口側接続管４５内へ吹き込まれるのは、高温空気５７に代えて、押込送風機４８より空気供給ライン４９と空気供給ヘッダ４７を介して導かれる単なる空気３２となるが、上記熱分解ガス１８の燃焼開始以降は、熱分解ガス１８が上記各空気ノズル５０より供給される空気３２により燃焼されることで生じる高温の燃焼ガス３３が、上記加熱流路２９を流通し、この燃焼ガス３３の保有する熱によって上記内筒２７内での廃棄物１１の間接加熱が行われるため、該廃棄物１１の熱分解処理が継続して行われるようになる。
【００４４】
なお、通常運転時は、上記加熱流路２９へ流通させる熱分解ガス１８に対して上記空気供給部３１の各空気ノズル５０より吹き込む空気３２の量や温度を調整することで、内筒２７内での廃棄物１１の熱分解処理に必要な燃焼ガス３３温度を得るようにするが、熱分解ガス１８の燃焼による燃焼ガス３３の熱量だけでは内筒２７内での廃棄物１１の熱分解処理に必要とされる熱量に不足が生じる場合は、上記熱風発生炉５４のバーナ５５の燃焼を適宜行わせて、上記したと同様に、熱風発生炉５４より導く高温空気５７を加熱流路２９へ供給するようにしてもよい。
【００４５】
上記加熱流路２９を流通して内筒２７内における廃棄物１１の熱分解処理用の熱源に供された後の燃焼ガス３３は、ガス取出室３５を経て２次燃焼室３８へ導かれ、該２次燃焼室３８にて、上記燃焼ガス３３中に未燃分が残存している場合は、その未燃分が、上記分離室３０より熱分解ガスバイパスライン６０を経て導かれる余剰の熱分解ガス１８と一緒に燃焼させられ、この際、２次燃焼室３８の内部温度が８５０℃以上、ガスの滞留時間が３秒以上に保持されることで、ダイオキシン類の分解が行われる。
【００４６】
その後、上記２次燃焼室３８にて発生するダイオキシン類が分解処理された燃焼排ガス３９が、排ガスライン４０上の排ガス冷却設備４１と、排ガス処理設備４２にて処理された後、煙突４４へ導かれて放出されるようになる。
【００４７】
上記廃棄物１１の熱分解処理によって生じる炭化物１９は、上記分離室３０の底部に接続してある炭化物回収ライン６９より適宜取り出して回収するようにすればよい。
【００４８】
このように、本発明の熱分解装置によれば、キルン炉本体２６の内筒２７内へ供給する原料としての廃棄物１１を、内外筒間の加熱流路２９を流通させる熱分解ガス１８の燃焼ガス３３による外熱によって間接加熱して熱分解処理することができる。この際、燃焼させるのは、熱分解ガス１８のみであるため、該廃棄物１１の熱分解処理により発生させる炭化物１９の歩留まり及び性状を、前記した図５に示した如き従来の外熱式の熱分解装置における炭化物の歩留まり及び性状と同等とすることができる。
【００４９】
更に、上記キルン炉本体２６の内筒２７の内側と、内外筒間の加熱流路２９とは、分離室３０を介して連通させてあるため、該内筒２７と加熱流路２９との間で厳密な気密性を保つ必要をなくすことができる。よって、図５に示した如き内筒となる熱分解炉１７と加熱流路２２との間で厳密な気密性を保つ必要がある従来の外熱式の熱分解装置に比して、回転シール部４６の数を削減できて、装置構成をよりシンプルなものとすることができる。
【００５０】
しかも、上記内筒２７内における廃棄物１１の熱分解処理により発生する熱分解ガス１８は、分離室３０で炭化物１９と分離した後、２次燃焼室３８の下流側の排ガスライン４０上に設けた誘引通風機４３の誘引作用により、キルン炉本体２６の加熱流路２９へ導いて燃焼させることができるようにしてあり、又、分離室３０から熱分解ガスバイパスライン６０を経た２次燃焼室３８への余剰の熱分解ガス１８の導入も、上記誘引通風機４３の誘引作用によって行わせることができるため、上記熱分解ガス１８を外部へ取り出すための熱分解ガスファンを備えた熱分解ガス取出ラインを不要にできる。このために、従来、熱分解ガスファンを備えた熱分解ガスラインを設ける場合に懸念されていた、該熱分解ガスファンに熱分解ガス１８中のタール分が付着して動作不良や異常振動が生じる等の虞を解消できる。
【００５１】
次に、図２は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１に示したと同様の構成において、分離室３０の頂部と２次燃焼室３８とを接続する熱分解ガスバイパスライン６０を省略して、キルン炉本体２６の内筒２７内における廃棄物１１の熱分解により発生する熱分解ガス１８を、分離室３０で炭化物１９と分離した後、該熱分解ガス１８の全量を、分離室３０より加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ流入させる構成としたものである。
【００５２】
なお、上記熱分解ガスバイパスライン６０を省略したことに伴って、図１に示した加熱流路入口側接続管４５上の温度コントローラ６２も省略した構成としてある。
【００５３】
その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００５４】
本実施の形態の熱分解装置を使用する場合は、上記したように、内筒２７内での廃棄物１１の熱分解によって生じる熱分解ガス１８の全量を、分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ流入させるようにしてあることに鑑みて、空気供給ヘッダ４７より各空気ノズル５０を通して上記加熱流路入口側接続管４５を流通する熱分解ガス１８へ供給する空気３２の量を、加熱流路２９へ流入するときに熱分解ガス１８の一部のみが部分燃焼されるような量に制限することで、該熱分解ガス１８の部分燃焼で生じる高温の燃焼ガスと、燃焼されていない熱分解ガス１８の残部とが混合されて生じる混合ガス７０の温度が５５０℃程度に調整されるようにする。
【００５５】
これにより、上記のように温度調整された混合ガス７０が加熱流路２９に流通することで、内筒２７内に供給される廃棄物１１が、上記加熱流路２９を流通する混合ガス７０の保有する熱により間接加熱されて、熱分解ガス１８と炭化物１９に熱分解処理されるようになる。
【００５６】
上記加熱流路２９を流通することで廃棄物１１の熱分解処理用の熱源に供された後の上記混合ガス７０は、ガス取出室３５を経て２次燃焼室３８へ導かれると、押込送風機４８より空気供給ライン４９と分岐空気供給ライン４９ａを経て２次燃焼室３８へ供給される空気３２により、該混合ガス７０中に含まれている未燃の熱分解ガス１８の燃焼が行われるようになる。
【００５７】
よって、本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様に効果を得ることができる。
【００５８】
なお、上記各実施の形態では、排ガスライン４０上の誘引通風機４３の上流側に設けたダンパ６５の開閉量の制御が、分離室３０に設けた圧力コントローラ６６により行われるものとして示してあるが、上記分離室３０から加熱流路２９とガス取出室３５を経て２次燃焼室３８に至る流路での圧損が既知である場合は、図３に示す如く、２次燃焼室３８に、上記排ガスライン４０上の誘引通風機４３の上流側に設けたダンパ６５の開閉量の制御を行うための圧力コントローラ６６ａを設けて、該圧力コントローラ６６ａにより、２次燃焼室３８の内部圧力の検出値と、上記分離室３０から加熱流路２９とガス取出室３５を経て２次燃焼室３８に至る流路での圧損の情報を基に、上記分離室３０の内部圧力が、外気の圧力に対して常に４．９Ｐａ程度低くなるように、上記ダンパ６５の開閉量を制御して、上記誘引通風機４３による誘引作用の強度を変化させるようにしてもよい。
【００５９】
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、分離室３０における熱分解ガス１８の温度条件や、加熱流路２９を流通させる燃焼ガス３３や混合ガス７０の温度条件は、原料としての廃棄物１１の熱分解温度条件や、キルン炉本体２６のサイズ、熱伝達効率等に応じて適宜変更してもよい。
【００６０】
空気供給手段３１は、分離室３０より加熱流路２９へ流入させる熱分解ガス１８に所要量の空気３２を供給して燃焼させることができるようにしてあれば、図示した以外のいかなる形式の空気供給手段を採用してもよい。
【００６１】
分離室３０より加熱流路２９へ流入する熱分解ガス１８の流路を絞るための隔壁５３は、設けることが好ましいが、２次燃焼室３８の下流側の排ガスライン４０上に設けた誘引通風機４３の誘引作用により、熱分解ガス１８が分離室３０より狭い加熱流路２９へ流入するときに生じる圧損に基いて、該加熱流路２９を流通させる熱分解ガス１８の燃焼ガス３３が分離室３０へ逆流する虞が防止できるようにしてあれば、上記隔壁５３を省略した構成としてもよい。
【００６２】
ガス取出室３５に対する２次燃焼室３８の取り付け方向は、周辺機器の配置等に応じて、ガス取出室３５の側方や下方等、任意の方向に変更してもよい。又、ガス取出室３５に配管やダクト等を介して２次燃焼室３８を接続するようにしてもよい。２次燃焼室３８はダイオキシン類を分解できるような燃焼条件を得ることができるようにしてあれば、図示した以外の形式の２次燃焼室３８を採用してもよい。
【００６３】
本発明の熱分解装置は、熱分解処理を望む原料であれば、廃棄物１１以外の原料の熱分解処理行うための装置としても適用できること、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】
【００６４】
【図１】本発明の熱分解装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】本発明の実施の他の形態を示す概要図である。
【図３】本発明の実施の更に他の形態における一部を示す概要図である。
【図４】従来提案されている内熱式の熱分解装置の一例を示す概要図である。
【図５】従来提案されている外熱式の熱分解装置の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 給じん機（原料供給装置）
１８ 熱分解ガス
１９ 炭化物
２６ キルン炉本体
２７ 内筒
２８ 外筒
２９ 加熱流路
３０ 分離室
３１ 空気供給手段
３２ 空気
３３ 燃焼ガス
３８ ２次燃焼室
４３ 誘引通風機
５１ パイロットバーナ
６０ 熱分解ガスバイパスライン
６１ ダンパ
６２ 温度コントローラ
６５ ダンパ
６６ 圧力コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物やバイオマス等の廃棄物を熱分解処理して熱分解ガスと炭化物を発生させて炭化物を回収すると共に、上記熱分解ガスを燃料として上記廃棄物の熱分解処理を行なうための熱分解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のうち、廃棄物を焼却炉で燃焼す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処理して、可燃性の熱分解ガスと、熱分解残渣としての炭化物（チャー）及び灰分を発生させ、該熱分解ガスと熱分解残渣を溶融炉へ導き、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、溶融スラグとして取り出すようにし、更に排ガスは排ガス処理装置で処理して大気へ放出するようにした廃棄物の熱分解ガス化溶融設備や、上記熱分解ガスは燃焼炉で燃焼させた後、排ガス処理を施してから大気へ放出させるようにし、一方、熱分解残渣は、選別、粉砕をして、燃料等として利用可能な炭化物を回収するようにした廃棄物の炭化処理設備（熱分解ガス化設備）が開発され、実用化されている。
【０００３】
上記廃棄物の熱分解処理を実施するための熱分解装置としては、従来、内熱（部分燃焼）方式のものと、外熱（間接加熱）方式のものが知られている。
【０００４】
図４は内熱方式の熱分解装置の一例の概略を示すもので、回転駆動可能に横置きした熱分解炉１の出口側に設けた分離室２に、バーナ３を取り付け、該バーナ３に、補助燃料供給ライン４を接続して、プロパン等の補助燃料５を供給するようにすると共に、バーナ３に着火用のパイロットバーナ６を取り付け、又、バーナ３に空気供給ライン７を接続して空気８を供給し、バーナ３で補助燃料５を燃焼させて温風を熱分解炉１内へ送給させるようにし、投入ホッパ９から投入されて給じん機（スクリューコンベヤ）１０で供給される廃棄物１１の加熱に供した後、熱分解ガス取出部１２より熱分解ガス取出ライン１３へ取り出すようにしてある。１４は補助燃料供給ライン４の途中に設けた流量調整弁、１５は空気供給ライン７の途中に設けた流量調整弁、１６はガス温度を調整するために空気８を導入させる希釈空気ラインである。
【０００５】
又、図５は外熱方式の熱分解装置の一例の概略を示すもので、入口側よりも出口側が約３度低くなるように傾斜させて横置きさせたロータリーキルン型の熱分解炉１７の入口側に、給じん機（スクリューコンベヤ）１０を設置して、投入ホッパ９からの廃棄物１１を上記給じん機１０で熱分解炉１７内に供給するようにし、一方、出口側に、熱分解ガス１８と炭化物（熱分解残留物）１９とを分離する分離室２０を設け、更に、熱分解炉１７の外側に、高温ガス２１を流通させる加熱流路２２を設け、該加熱流路２２内へ熱分解炉１７の出口側から入口側へ高温ガス２１を流通させることにより、熱分解炉１７内の廃棄物１１を間接加熱して熱分解させ、発生した熱分解ガス１８と炭化物１９は上記分離室２０内で互いに分離させた後、熱分解ガス１８は分離室２０の頂部の熱分解ガス取出ライン２３を通して取り出すようにしてある。２４は回転継手、２５は回転シールプレートである（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３７３８５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、一般的に、上記図４に示した如き内熱方式の熱分解装置は、構造が簡単で装置の小型化に有利であるが、廃棄物を部分燃焼させるため、回収される炭化物の歩留まりが低下し、性状が悪化する傾向がある。又、回収される熱分解ガスには燃焼ガスが混入するため、ガスの成分がよくなく、熱量も低くなる傾向がある。
【０００８】
一方、図５に示した如き外熱方式の熱分解装置は、炭化物の性状と歩留まりはよいが、熱分解炉の構造及びシステムが複雑になる。すなわち、外熱方式の熱分解装置は、熱分解炉１７で発生する可燃性の熱分解ガス１８と、加熱流路２２を流通させる高温ガスとの接触を完全に遮断できる構造とする必要があるため、回転部分と固定部分との間を気密にシールするためのシール部が多くて、構造が複雑化しているというのが実状である。
【０００９】
又、外熱方式の熱分解装置は、加熱流路２２へ流通させる高温ガス２１を発生させるための熱風発生炉が別途必要になり、更に、該熱風発生炉で高温ガス２１を発生させるための燃料として上記熱分解ガス１８を使用する場合には、熱分解ガス取出ライン２３上に図示しない熱分解ガスファンを設ける必要が生じるが、この熱分解ガス取出ライン上の熱分解ガスファンには、上記熱分解ガス１８中のタール分やダスト分の付着による動作不良や異常振動発生への対策も必要とされる。しかし、このような対策を講じても上記熱分解取出ライン２３上の熱分解ガスファンやバルブに対する上記タール分やダスト分の付着を完全に防止することは難しいというのが実状である。
【００１０】
そこで、本発明は、原料の熱分解処理により生じる炭化物を、従来の外熱方式の熱分解装置と同等の性状と歩留まりで回収でき、しかも、従来の外熱方式の熱分解装置に比して装置構成をよりシンプルなものとすることができる熱分解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】
【００１１】
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、内筒と外筒とからなる二重筒構造として内外筒間に加熱流路を形成してなるキルン炉本体を回転駆動可能に横置きし、上記キルン炉本体の軸心方向一端側に、上記内筒内へ原料を供給するための原料供給装置を設けると共に、上記キルン炉本体の他端側に、上記内筒内における原料の熱分解により発生する熱分解ガスと炭化物を分離するための分離室を設けて、該分離室を上記内筒内と加熱流路に連通させて熱分解ガスを加熱流路に流入させるようにし、更に、上記加熱流路に空気を供給して熱分解ガスを燃焼させるようにするための空気供給手段を備えてなる構成とする。
【００１２】
又、上記構成において、加熱流路のガス流通方向下流側に誘引通風機を設けて、該誘引通風機の誘引作用により、分離室内の熱分解ガスを加熱流路へ流入させることができるようにした構成とする。
【００１３】
更に、上記構成において、加熱流路と誘引通風機との間に２次燃焼室を設け、該２次燃焼室でダイオキシン類を分解可能な温度及びガスの滞留時間を確保できるようにした構成とする。
【００１４】
更に又、上記構成において、分離室と２次燃焼室をダンパを備えた熱分解ガスバイパスラインを介して接続し、且つ加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に温度コントローラを設けて、熱分解ガスを空気供給手段より供給される空気で燃焼させることで発生する燃焼ガスの温度に応じて上記ダンパの開閉量を制御するようにした構成とする。
【００１５】
上述の各構成において、誘引通風機の上流側にダンパを設け、且つ分離室に圧力コントローラを備えて、該圧力コントローラにより上記ダンパの開閉量を調整して上記分離室内の圧力が外気の圧力に対して常に所要圧力低くなるようにした構成とする。
【００１６】
更に、上述の各構成において、加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に、パイロットバーナを設けるようにした構成とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の熱分解装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）内筒と外筒とからなる二重筒構造として内外筒間に加熱流路を形成してなるキルン炉本体を回転駆動可能に横置きし、上記キルン炉本体の軸心方向一端側に、上記内筒内へ原料を供給するための原料供給装置を設けると共に、上記キルン炉本体の他端側に、上記内筒内における原料の熱分解により発生する熱分解ガスと炭化物を分離するための分離室を設けて、該分離室を上記内筒内と加熱流路に連通させて熱分解ガスを加熱流路に流入させるようにし、更に、上記加熱流路に空気を供給して熱分解ガスを燃焼させるようにするための空気供給手段を備えてなる構成としてあるので、分離室より加熱流路へ流入する熱分解ガスを空気供給手段より供給する空気で燃焼させることで生じる燃焼ガスを加熱流路を流すことで、キルン炉本体の内筒内へ供給する原料を、上記熱分解ガスの燃焼ガスの保有する熱により間接加熱して熱分解処理することができる。この際、燃焼させるのは、熱分解ガスのみであるため、原料の熱分解処理により発生させる炭化物の歩留まり及び性状を、従来の外熱式の熱分解装置における炭化物の歩留まり及び性状と同等とすることができる。
（２）更に、上記キルン炉本体の内筒の内側と、内外筒間の加熱流路は、分離室を介して連通させてあるため、該内筒と加熱流路との間で厳密な気密性を保つ必要をなくすことができる。このため、従来の外熱式の熱分解装置に比して、回転シール部の数を削減できて、装置構成をよりシンプルなものとすることが可能になる。
（３）加熱流路のガス流通方向下流側に誘引通風機を設けて、該誘引通風機の誘引作用により、分離室内の熱分解ガスを加熱流路へ流入させることができるようにした構成とすることにより、内筒内における原料の熱分解処理により発生する熱分解ガスは、分離室で炭化物と分離させた後、上記誘引通風機の誘引作用により、キルン炉本体の加熱流路へ流入させることができる。このため、上記熱分解ガスを外部へ取り出すための熱分解ガスファンを備えた熱分解ガス取出ラインを不要にできることから、従来、熱分解ガスファンに熱分解ガス中のタール分が付着して動作不良や異常振動が生じる等の虞を解消できる。
（４）加熱流路と誘引通風機との間に２次燃焼室を設け、該２次燃焼室でダイオキシン類を分解可能な温度及びガスの滞留時間を確保できるようにした構成とすることにより、上記加熱流路を流通させることにより原料の熱分解処理用の熱源に供した後の熱分解ガスの燃焼ガス中に残存する未燃分を完全燃焼させることができると共に、上記熱分解ガスの燃焼ガスに由来するダイオキシン類が外部へ放出される虞を防止することができる。
（５）分離室と２次燃焼室をダンパを備えた熱分解ガスバイパスラインを介して接続し、且つ加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に温度コントローラを設けて、熱分解ガスを空気供給手段より供給される空気で燃焼させることで発生する燃焼ガスの温度に応じて上記ダンパの開閉量を制御するようにした構成とすることにより、余剰の熱分解ガスを上記２次燃焼室へ導いて燃焼させることができる。更に、上記加熱流路へ流通させる熱分解ガスの燃焼ガスの温度が所望する温度よりも低い場合は、上記温度コントローラにより熱分解ガスバイパスライン上のダンパの開度が小さくなるように調整することで、加熱流路へ流入させて燃焼させる熱分解ガスの量を増加させて、加熱流路へ流通させる熱分解ガスの燃焼ガスの温度を上昇させることができる。一方、上記加熱流路へ流通させる熱分解ガスの燃焼ガスの温度が所望する温度よりも高い場合は、上記温度コントローラにより熱分解ガスバイパスライン上のダンパの開度が大きくなるように調整することで、加熱流路へ流入させて燃焼させる熱分解ガスの量を減少させて、加熱流路へ流通させる熱分解ガスの燃焼ガスの温度を引き下げることができる。よって、上記加熱流路へ流通させる熱分解ガスの燃焼ガスの温度を所望する温度に保持することが可能になる。
（６）誘引通風機の上流側にダンパを設け、且つ分離室に圧力コントローラを備えて、該圧力コントローラにより上記ダンパの開閉量を調整して上記分離室内の圧力が外気の圧力に対して常に所要圧力低くなるようにした構成とすることにより、キルン本体の内筒内で原料の熱分解により発生する可燃性の熱分解ガスが外部へ漏れ出る虞を防止できる。
（７）加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に、パイロットバーナを設けるようにした構成とすることにより、該パイロットバーナに種火を常時点けておくことで、分離室より加熱流路へ導かれる熱分解ガスの燃焼を確実に行なわせることができる。よって、該加熱流路へ流入する熱分解ガスの燃焼が不安定になったり、失火する虞を未然に防止することで、加熱流路へ流入する熱分解ガスの燃焼の安全性を高めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は本発明の熱分解装置の実施の一形態を示すもので、内筒２７と外筒２８とからなる二重筒構造として内外筒間に加熱流路２９を形成してなるキルン炉本体２６を、軸心方向一端側より他端側の方がやや低くなるように、所要角度、たとえば、約３度傾斜させて回転駆動可能に横置きする。上記キルン炉本体２６の軸心方向他端側に、上記内筒２７の内部と内外筒間の加熱流路２９の双方に連通する分離室３０を設けて、該分離室３０にて、上記内筒２７内で原料としての廃棄物１１の熱分解により生じる熱分解ガス１８と炭化物１９とを分離して、熱分解ガス１８を、上記加熱流路２９へ軸心方向他端側より流入させることができるようにする。更に、上記分離室３０より加熱流路２９に流入する熱分解ガス１８へ空気３２を供給するための空気供給手段３１を備えてなる構成として、上記分離室３０より加熱流路２９へ送られる熱分解ガス１８を、上記空気供給手段３１より供給される空気３２を用いて燃焼させ、この燃焼により発生する高温の燃焼ガス３３を上記加熱流路２９に流通させることで、該燃焼ガス３３の保有する熱を熱源（外熱）として、上記内筒２７内に供給される廃棄物１１を間接加熱して熱分解処理を行わせることができるようにしてある。
【００２０】
詳述すると、上記キルン炉本体２６は、内筒２７の軸心方向の両端部が、外筒２８の両端部よりも所要寸法ずつ突出した構成としてあり、内筒２７の軸心方向一端側の入口２７ａ側には、軸心方向に所要の長さ寸法を有する所要径の供給管３４が一体に接続してある。
【００２１】
上記キルン炉本体２６の軸心方向一端側には、キルン炉本体２６に臨む一方の側壁３５ａに該キルン炉本体２６の外筒２８に対応した大きさの開口部を有するガス取出室３５を、上記供給管３４の周りを取り囲むように配置して設ける。上記ガス取出室３５の内部には、上記供給管３４の内径寸法に応じた外径寸法を有する給じん機取付管３６を、上記キルン炉本体２６の軸心方向に沿わせて配置すると共に、該給じん機取付管３６の軸心方向一端部を、上記ガス取出室３５における反キルン炉本体２６側となる他方の側壁３５ｂに貫通させて取り付け、該給じん機取付管３６におけるガス取出室３５内側への突出部分の外周に、上記供給管３４を回転自在に嵌合させた構成としてある。
【００２２】
又、上記ガス取出室３５の一方の側壁３５ａに設けた開口部の外側には、上記キルン炉本体２６の外筒２８に対応した径の円筒形状としてある加熱流路出口側接続管３７を、キルン炉本体２６の軸心方向に沿って所要寸法突出させて設けて、該加熱流路出口側接続管３７の突出端部に、上記外筒２８の軸心方向一端部が、気密性を保持した状態で外筒２８の回転を許容できる回転シール部４６を介して接続してある。これにより、上記給じん機取付管３６の内側に挿入して取り付けた原料供給装置としての給じん機１０によって、投入ホッパ９に投入される原料としての廃棄物１１を上記内筒２７の入口２７ａへ供給できるようにしてある。更に、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９の軸心方向一端部側が、上記加熱流路出口側接続管３７を介してガス取出室３５に連通するようにしてある。
【００２３】
なお、内筒２７に接続してある上記供給管３４は、上記給じん機取付管３６の外周に単に回転自在に嵌合させたものであるため、該供給管３４と給じん機取付管３６との間には、上記ガス取出室３５の内部とキルン炉本体２６の内筒２７の内部の双方に連通する隙間が存在することになるが、この隙間の断面積が、上記した分離室３０と加熱流路２９の軸心方向他端部側との連通部分の断面積に比して十分狭くなるようにすることで、上記給じん機取付管３６と供給管３４との間に回転シール部を特に設けなくても、上記キルン炉本体２６の内筒２７の内部で廃棄物１１を熱分解処理する際に発生する熱分解ガス１８が上記給じん機取付管３６と供給管３４との間の隙間を通ってガス取出室３５側へ直接漏れ出る量をほぼ無視することができる程度の量に制限できるようにしてある。
【００２４】
上記ガス取出室３５の頂部には、耐火材を内張りして耐火構造としてある２次燃焼室３８の下端に設けた入口３８ａが連通接続してある。更に、上記２次燃焼室３８の頂部に設けてある排ガス出口３８ｂの下流側には、ボイラ形式又は水噴射によって燃焼排ガス３９を冷却するようにしてある排ガス冷却設備４１と、脱ＨＣｌ処理やバグフィルタ等による集塵処理を行なうようにしてある排ガス処理設備４２と、誘引通風機４３とを順に備えた排ガスライン４０を介して煙突４４が接続してある。
【００２５】
上記キルン炉本体２６の軸心方向他端側に設ける分離室３０は、キルン炉本体２６に臨む一方の側壁３０ａに、上記キルン炉本体２６の外筒２８に対応した大きさの開口部が設けてあると共に、該開口部の外側に、上記外筒２８と対応した径の円筒形状としてある加熱流路入口側接続管４５を、キルン炉本体２６の軸心方向に沿って所要寸法突出させて設けてなる構成として、上記キルン炉本体２６の内筒２７の軸心方向他端部の出口２７ｂを、上記開口部を通して分離室３０の内側へ所要寸法挿入して配置すると共に、上記外筒２８の軸心方向他端部を、上記加熱流路入口側接続管４５の突出端部に、気密性を保持した状態で外筒２８の回転を許容できる回転シール部４６を介して接続する。これにより、上記内筒２７内での廃棄物１１の熱分解処理によって生じる熱分解ガス１８と炭化物１９を、該内筒２７の出口２７ｂより上記分離室３０内へ排出できるようにしてある。更に、分離室３０と加熱流路２９の軸心方向他端部側が連通されることから、上記２次燃焼室３８の下流側の排ガスライン４０上に設けてある上記誘引通風機４３の誘引作用により、上記２次燃焼室３８とガス取出室３５とを介して上記キルン炉本体２６の加熱流路２９内のガスを上記ガス取出室３５側となる軸心方向一端側へ引くことで、上記分離室３０内で炭化物１９と分離される熱分解ガス１８を、上記加熱流路入口側接続管４５を経て上記キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流入させることができるようにしてある。
【００２６】
上記分離室３０より加熱流路２９に流入する熱分解ガス１８へ空気３２を供給するための空気供給手段３１は、たとえば、上記加熱流路入口側接続管４５の外周に、環状の空気供給ヘッダ４７を配置して、押込送風機４８に空気供給ライン４９を介して接続し、更に、上記空気供給ヘッダ４７の周方向所要間隔位置に内向きに設けた複数の空気ノズル５０を、上記加熱流路入口側接続管４５の周壁における対応する個所にそれぞれ接続してなる構成とする。これにより、上記押込送風機４８の運転によって上記空気供給ライン４９を経て空気供給ヘッダ４７へ供給される空気３２を、各空気ノズル５０より上記加熱流路入口側接続管４５の内側へ吹き込むことができるようにしてある。したがって、上記したように分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５を経て上記加熱流路２９へ流入させる熱分解ガス１８に、上記各空気ノズル５０より吹き込む空気３２を供給して燃焼させることができるようにしてあると共に、この燃焼によって発生する高温の燃焼ガス３３を、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９を流通させることで、上記燃焼ガス３３の保有する熱を熱源として、内筒２７内へ供給される廃棄物１１を間接加熱して熱分解処理できるようにしてある。
【００２７】
更に、上記加熱流路入口側接続管４５における上記空気ノズル５０の設置個所よりも熱分解ガス１８流通方向の下流側となる位置には、プロパン等の補助燃料５２を用いたパイロットバーナ５１を設ける。これにより、本発明の熱分解装置の運転中は、上記パイロットバーナ５１にて種火を常時点けておくことで、上記分離室３０より加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ導かれる熱分解ガス１８の燃焼を確実に行なわせることができるようにして、該加熱流路２９へ流入する熱分解ガス１８の燃焼が不安定になったり、失火する虞を未然に防止することで、加熱流路２９へ流入する熱分解ガス１８の燃焼の安定性を高めることができるようにしてある。
【００２８】
上記加熱流路入口側接続管４５における空気ノズル５０の設置個所よりも熱分解ガス１８流通方向の上流側となる内周面所要個所と、該個所に対向（対面）するキルン炉本体２６の内筒２７の他端部における外周面所要個所との間には、加熱流路入口側接続管４５の内周面と、内筒２７の外周面の一方又は双方より径方向に所要寸法張り出して熱分解ガス１８の流路を絞るための隔壁５３を設ける。なお、図では内筒２７の外周面に径方向外向きに張り出す隔壁５３を設けた状態を示してある。これにより、上記したように、誘引通風機４３の誘引作用により上記分離室３０より熱分解ガス１８を加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ流入させる際、上記隔壁５３の設置部分で圧損をたてることにより、内筒２７と連通している分離室３０の内圧よりも、上記加熱流路２９内の圧力の方が十分低くなるように、たとえば、両者の差圧が、９８〜１９６Ｐａ程度となるようにさせることで、上記内筒２７内で発生した後、分離室３０へ導かれる熱分解ガス１８を、上記加熱流路２９へ確実に流入させることができるようにすると共に、上記加熱流路２９で熱分解ガス１８の燃焼により生じる高温の燃焼ガス３３が上記分離室３０側へ逆流する虞を防止できるようにしてある。
【００２９】
上記空気供給ライン４９には、灯油やプロパン等の起動用燃料５６を上記押込送風機４８より供給される空気３２により燃焼させるバーナ５５を具備した熱風発生炉５４を設ける。これにより、本発明の熱分解装置の起動時は、上記熱風発生炉５４のバーナ５５にて上記起動用燃料５６の燃焼により発生させる高温の燃焼ガスと、上記押込送風機４８より空気供給ライン４９を経て供給される空気３２とを混合して所要温度、たとえば、５５０℃に温度調整した高温空気５７を、図１に二点鎖線で示す矢印のように、上記空気供給ライン４９を介して空気供給ヘッダ４７へ供給して、各空気ノズル５０より上記加熱流路入口側接続管４５内へ吹き込んで、キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させることにより、該高温空気５７の保有する熱を熱源として、内筒２７内へ供給される廃棄物１１を間接加熱して該廃棄物１１の熱分解処理を開始させることができるようにしてある。
【００３０】
更に、上記空気供給ライン４９における上記空気供給ヘッダ４７の上流側位置には、図１に二点鎖線で示す如き空気予熱器５８を設けて、本発明の熱分解装置の通常運転時に上記各空気ノズル５０より加熱流路入口側接続管４５内を流れる熱分解ガス１８へ吹き込む空気３２を、該空気予熱器５８にて予め所要温度に予熱させることができる構成とすることが好ましい。
【００３１】
上記分離室３０の頂部には、熱分解ガス取出口５９を設けて、熱分解ガスバイパスライン６０の上流側端部となる一端部を接続し、該熱分解ガスバイパスライン６０の下流側端部となる他端部を、上記２次燃焼室３８に接続する。又、上記空気供給ライン４９における熱風発生炉５４よりも上流側位置より分岐させた分岐空気供給ライン４９ａが、上記２次燃焼室３８に接続してある。これにより、キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３を発生させるために上記分離室３０より加熱流路入口側接続管４５へ導いて燃焼させることが所望される量の熱分解ガス１８以外の余剰の熱分解ガス１８を、上記熱分解ガスバイパスライン６０を通して２次燃焼室３８へ導くようにして、該余剰の熱分解ガス１８と、上記加熱流路２９を流通して廃棄物１１の間接加熱用の熱源に供された後にガス取出室３５を経て２次燃焼室３８の入口３８ａより導かれる燃焼ガス３３中に残存する未燃分とを、上記分岐空気供給ライン４９ａを通して供給される空気３２により一緒に燃焼させることができるようにしてある。この際、上記２次燃焼室３８では、燃焼室内温度が８５０℃以上、各ガス１８及び３３の滞留時間が３秒以上となるようにすることで、ダイオキシン類を分解できるようにしてある。
【００３２】
更に、上記熱分解ガスバイパスライン６０の途中位置にダンパ６１を設けると共に、上記加熱流路入口側接続管４５における加熱流路２９寄りの端部に、温度コントローラ６２を設け、上記分離室３０より加熱流路入口側接続管４５へ導かれる熱分解ガス１８の燃焼により発生する燃焼ガス３３の温度の検出値に応じて上記熱分解ガスバイパスライン６０上のダンパ６１の開閉量を制御するようにする。これにより、上記温度コントローラ６２で検出される加熱流路２９を流通する燃焼ガス３３の温度が所要の設定温度、たとえば、５５０℃を超える場合は、該温度コントローラ６２により上記ダンパ６１の開度を大きくして上記熱分解ガスバイパスライン６０を経て２次燃焼室３８へ直接導く熱分解ガス１８の量を増加させることにより、上記分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５へ導いて燃焼させる熱分解ガス１８の量を減少させて、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３の温度を引き下げることができるようにしてある。
【００３３】
一方、上記温度コントローラ６２で検出されるキルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３の温度が５５０℃を下回る場合は、該温度コントローラ６２により上記ダンパ６１の開度を小さくして、上記熱分解ガスバイパスライン６０を経て２次燃焼室３８へ直接導く熱分解ガス１８の量を減少させることにより、上記分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５へ導いて燃焼させる熱分解ガス１８の量を増加させて、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３の温度を上昇させることができるようにしてある。
【００３４】
なお、上記２次燃焼室３８にて、余剰の熱分解ガス１８と、上記加熱流路２９を流通して廃棄物１１の間接加熱用の熱源に供された後の燃焼ガス３３中に残存する未燃分とを一緒に燃焼させる際、該２次燃焼室３８の内部温度が、８５０℃を下回る虞が懸念される場合は、図１に二点鎖線で示す如く、補助燃料を燃焼させることで該２次燃焼室３８内の温度を上昇させる補助バーナ６３を設けると共に、該２次燃焼室３８に、内部温度を検出して、その検出温度が８５０℃を下回るときに、上記補助バーナ６３の運転（燃焼）を行わせるための温度コントローラ６４を設ける構成とすればよい。かかる構成とすれば、上記２次燃焼室３８の内部温度を常に８５０℃以上に保持できるため、ダイオキシン類の分解をより確実なものとすることができるようになる。
【００３５】
更に又、上記燃焼排ガスライン４０における誘引通風機４３の上流側にダンパ６５を設けると共に、分離室３０に、該分離室３０の内部圧力の検出値に応じて、上記誘引通風機４３の上流側のダンパ６５の開閉量を制御するための圧力コントローラ６６を設ける。これにより、上記圧力コントローラ６６で検出される上記キルン炉本体２６の内筒２６に連通している分離室３０の内部圧力が、外気の圧力に対して常に低く、たとえば、４．９Ｐａ程度低くなるように、該圧力コントローラ６６により、上記ダンパ６５の開閉量を制御して上記誘引通風機４３による誘引作用の強度を変化させることができるようにしてある。
【００３６】
上記分離室３０には、上記キルン炉本体２６の内筒２７内での廃棄物１１の熱分解処理により発生した後、該分離室３０へ回収される熱分解ガス１８の温度を検出し、その検出値に応じて上記空気供給手段３１より上記加熱流路２９へ流入する空気３２の量を制御するための温度コントローラ６７を設ける。これにより、上記温度コントローラ６７で検出される上記分離室３０内の熱分解ガス１８の温度が所要の設定温度、たとえば、４５０℃に保持されるようにしてある。具体的には、上記温度コントローラ６７で検出される熱分解ガス１８の温度が４５０℃を下回る場合は、上記空気供給手段３１の所要個所に設けた図示しないダンパの開度を大きくして、空気供給ライン４９より空気供給ヘッダ４７と各空気ノズル５０を介して上記加熱流路入口側接続管４５内へ吹き込む空気３２の量を増加させる。これにより、空気３２の供給量に対する熱分解ガス１８の相対的な供給比率が低下するため、発生する燃焼ガス３３の温度が低下する。この燃焼ガス３３の温度低下が、加熱流路入口側接続管４５に設けてある上記温度コントローラ６２により検出されると、上記したと同様に、熱分解ガスバイパスライン６０上のダンパ６１の開度が小さくなるように操作されて、上記分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５へ導いて燃焼させる熱分解ガス１８の量が増加させられるようになることから、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３の温度が上昇させられる。よって、この加熱流路２９を流通する燃焼ガス３３の温度上昇により、廃棄物１１を熱分解処理して発生させる熱分解ガス１８の温度を上昇させることができるようにしてある。
【００３７】
一方、上記分離室３０の温度コントローラ６７で検出される熱分解ガス３０の温度が４５０℃を超える場合は、上記空気供給手段３１の所要個所に設けた図示しないダンパの開度を小さくして、上記空気供給ライン４９より空気供給ヘッダ４７と各空気ノズル５０を介して上記加熱流路入口側接続管４５内を流通する熱分解ガス１８へ吹き込む空気３２の量を減少させる。これにより、空気３２の供給量に対する熱分解ガス１８の相対的な供給比率が増加するため、発生する燃焼ガス３３の温度が上昇する。この燃焼ガス３３の温度上昇が上記加熱流路入口側接続管４５に設けてある温度コントローラ６２により検出されると、上記の場合とは逆に、熱分解ガスバイパスライン６０上のダンパ６１の開度が大きくなるように操作されて、上記分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５へ導いて燃焼させる熱分解ガス１８の量が減少させられることで、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９へ流通させる燃焼ガス３３の温度が引き下げられる。よって、この加熱流路２９を流通する燃焼ガス３３の温度低下に伴い、廃棄物１１を熱分解処理して発生させる熱分解ガス１８の温度が低下させられるようにしてある。
【００３８】
上記分離室３０に設けた加熱流路入口側接続管４５と、キルン炉本体２６の外筒２８と、ガス取出室３５と、加熱流路出口側接続管３７と、給じん機取付管３６は、上記燃焼ガス３３と接するため、該燃焼ガス３３と接する面部を耐火材により被覆して耐火構造としてある。
【００３９】
６８は上記加熱流路２９を流通して廃棄物１１の間接加熱用の熱源に供された後の燃焼ガス３３の温度を確認するために、ガス取出室３５の加熱流路出口側接続管３７に設けた温度検出器、６９は分離室３０の底部より熱分解残差としての炭化物１９を取り出して回収するための炭化物回収ラインである。
【００４０】
以上の構成としてある熱分解装置を使用する場合は、予め、２次燃焼室３８の下流側の排ガスライン４０上に設けてある誘引通風機４３を運転して、その誘引作用により上記キルン炉本体２６の内筒２７の内側より分離室３０、加熱流路入口側接続管４５、加熱流路２９、加熱流路出口側接続管３７、ガス取出室３５、２次燃焼室３８を順に経てガスを誘引できるようにしておく。又、キルン炉本体２６を図示しない駆動装置により回転駆動させた状態にて、熱風発生炉５４のバーナ５５にて起動用燃料５６を燃焼させて、このバーナ５５の燃焼により発生する高温の燃焼ガスと、押込送風機４８より供給される空気３２とを熱風発生炉５４で混合して所要温度、たとえば、５５０℃程度に温度調整した高温空気５７を、上記空気供給ライン４９と空気供給ヘッダ４７と各空気ノズル５０を経て上記加熱流路入口側接続管４５内へ供給して、上記キルン炉本体２６の加熱流路２９を流通させるようにしておく。更に、パイロットバーナ５１には常に種火を点けておくようにする。
【００４１】
この状態にて、給じん機１０によりホッパ９内の廃棄物１１をキルン炉本体２６の内筒２７の入口２７ａへ供給すると、該廃棄物１１がキルン炉本体２６の回転に伴って内筒出口２７ｂ側へ送られる間に、上記加熱流路２９を流通する高温空気５７の保有する熱により内筒２７の周壁を介し間接加熱されて、熱分解処理が開始されるようになる。
【００４２】
上記のようにして内筒２６内における廃棄物１１の熱分解処理が開始されると、この廃棄物１１の熱分解処理により発生した熱分解ガス１８と炭化物１９が、上記内筒２７の出口２７ｂより順次分離室３０へ送られ、該分離室３０にて上記熱分解ガス１８と炭化物１９が分離される。その後、上記炭化物１９と分離された熱分解ガス１８は、上記誘引通風機４３の誘引作用により、分離室３０から加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ流入させられるようになり、この際、可燃性の熱分解ガス１８が、上記空気ノズル５０より供給されている高温空気５７と混合された状態で上記パイロットバーナ５１の種火に接することで点火されて、該熱分解ガス１８の燃焼が開始される。
【００４３】
上記のようにして分離室３０から加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ流入する熱分解ガス１８の燃焼が開始された後は、上記熱風発生炉５４のバーナ５５を消火する。これにより、各空気ノズル５０より上記加熱流路入口側接続管４５内へ吹き込まれるのは、高温空気５７に代えて、押込送風機４８より空気供給ライン４９と空気供給ヘッダ４７を介して導かれる単なる空気３２となるが、上記熱分解ガス１８の燃焼開始以降は、熱分解ガス１８が上記各空気ノズル５０より供給される空気３２により燃焼されることで生じる高温の燃焼ガス３３が、上記加熱流路２９を流通し、この燃焼ガス３３の保有する熱によって上記内筒２７内での廃棄物１１の間接加熱が行われるため、該廃棄物１１の熱分解処理が継続して行われるようになる。
【００４４】
なお、通常運転時は、上記加熱流路２９へ流通させる熱分解ガス１８に対して上記空気供給部３１の各空気ノズル５０より吹き込む空気３２の量や温度を調整することで、内筒２７内での廃棄物１１の熱分解処理に必要な燃焼ガス３３温度を得るようにするが、熱分解ガス１８の燃焼による燃焼ガス３３の熱量だけでは内筒２７内での廃棄物１１の熱分解処理に必要とされる熱量に不足が生じる場合は、上記熱風発生炉５４のバーナ５５の燃焼を適宜行わせて、上記したと同様に、熱風発生炉５４より導く高温空気５７を加熱流路２９へ供給するようにしてもよい。
【００４５】
上記加熱流路２９を流通して内筒２７内における廃棄物１１の熱分解処理用の熱源に供された後の燃焼ガス３３は、ガス取出室３５を経て２次燃焼室３８へ導かれ、該２次燃焼室３８にて、上記燃焼ガス３３中に未燃分が残存している場合は、その未燃分が、上記分離室３０より熱分解ガスバイパスライン６０を経て導かれる余剰の熱分解ガス１８と一緒に燃焼させられ、この際、２次燃焼室３８の内部温度が８５０℃以上、ガスの滞留時間が３秒以上に保持されることで、ダイオキシン類の分解が行われる。
【００４６】
その後、上記２次燃焼室３８にて発生するダイオキシン類が分解処理された燃焼排ガス３９が、排ガスライン４０上の排ガス冷却設備４１と、排ガス処理設備４２にて処理された後、煙突４４へ導かれて放出されるようになる。
【００４７】
上記廃棄物１１の熱分解処理によって生じる炭化物１９は、上記分離室３０の底部に接続してある炭化物回収ライン６９より適宜取り出して回収するようにすればよい。
【００４８】
このように、本発明の熱分解装置によれば、キルン炉本体２６の内筒２７内へ供給する原料としての廃棄物１１を、内外筒間の加熱流路２９を流通させる熱分解ガス１８の燃焼ガス３３による外熱によって間接加熱して熱分解処理することができる。この際、燃焼させるのは、熱分解ガス１８のみであるため、該廃棄物１１の熱分解処理により発生させる炭化物１９の歩留まり及び性状を、前記した図５に示した如き従来の外熱式の熱分解装置における炭化物の歩留まり及び性状と同等とすることができる。
【００４９】
更に、上記キルン炉本体２６の内筒２７の内側と、内外筒間の加熱流路２９とは、分離室３０を介して連通させてあるため、該内筒２７と加熱流路２９との間で厳密な気密性を保つ必要をなくすことができる。よって、図５に示した如き内筒となる熱分解炉１７と加熱流路２２との間で厳密な気密性を保つ必要がある従来の外熱式の熱分解装置に比して、回転シール部４６の数を削減できて、装置構成をよりシンプルなものとすることができる。
【００５０】
しかも、上記内筒２７内における廃棄物１１の熱分解処理により発生する熱分解ガス１８は、分離室３０で炭化物１９と分離した後、２次燃焼室３８の下流側の排ガスライン４０上に設けた誘引通風機４３の誘引作用により、キルン炉本体２６の加熱流路２９へ導いて燃焼させることができるようにしてあり、又、分離室３０から熱分解ガスバイパスライン６０を経た２次燃焼室３８への余剰の熱分解ガス１８の導入も、上記誘引通風機４３の誘引作用によって行わせることができるため、上記熱分解ガス１８を外部へ取り出すための熱分解ガスファンを備えた熱分解ガス取出ラインを不要にできる。このために、従来、熱分解ガスファンを備えた熱分解ガスラインを設ける場合に懸念されていた、該熱分解ガスファンに熱分解ガス１８中のタール分が付着して動作不良や異常振動が生じる等の虞を解消できる。
【００５１】
次に、図２は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１に示したと同様の構成において、分離室３０の頂部と２次燃焼室３８とを接続する熱分解ガスバイパスライン６０を省略して、キルン炉本体２６の内筒２７内における廃棄物１１の熱分解により発生する熱分解ガス１８を、分離室３０で炭化物１９と分離した後、該熱分解ガス１８の全量を、分離室３０より加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ流入させる構成としたものである。
【００５２】
なお、上記熱分解ガスバイパスライン６０を省略したことに伴って、図１に示した加熱流路入口側接続管４５上の温度コントローラ６２も省略した構成としてある。
【００５３】
その他の構成は図１に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００５４】
本実施の形態の熱分解装置を使用する場合は、上記したように、内筒２７内での廃棄物１１の熱分解によって生じる熱分解ガス１８の全量を、分離室３０より上記加熱流路入口側接続管４５を経て加熱流路２９へ流入させるようにしてあることに鑑みて、空気供給ヘッダ４７より各空気ノズル５０を通して上記加熱流路入口側接続管４５を流通する熱分解ガス１８へ供給する空気３２の量を、加熱流路２９へ流入するときに熱分解ガス１８の一部のみが部分燃焼されるような量に制限することで、該熱分解ガス１８の部分燃焼で生じる高温の燃焼ガスと、燃焼されていない熱分解ガス１８の残部とが混合されて生じる混合ガス７０の温度が５５０℃程度に調整されるようにする。
【００５５】
これにより、上記のように温度調整された混合ガス７０が加熱流路２９に流通することで、内筒２７内に供給される廃棄物１１が、上記加熱流路２９を流通する混合ガス７０の保有する熱により間接加熱されて、熱分解ガス１８と炭化物１９に熱分解処理されるようになる。
【００５６】
上記加熱流路２９を流通することで廃棄物１１の熱分解処理用の熱源に供された後の上記混合ガス７０は、ガス取出室３５を経て２次燃焼室３８へ導かれると、押込送風機４８より空気供給ライン４９と分岐空気供給ライン４９ａを経て２次燃焼室３８へ供給される空気３２により、該混合ガス７０中に含まれている未燃の熱分解ガス１８の燃焼が行われるようになる。
【００５７】
よって、本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様に効果を得ることができる。
【００５８】
なお、上記各実施の形態では、排ガスライン４０上の誘引通風機４３の上流側に設けたダンパ６５の開閉量の制御が、分離室３０に設けた圧力コントローラ６６により行われるものとして示してあるが、上記分離室３０から加熱流路２９とガス取出室３５を経て２次燃焼室３８に至る流路での圧損が既知である場合は、図３に示す如く、２次燃焼室３８に、上記排ガスライン４０上の誘引通風機４３の上流側に設けたダンパ６５の開閉量の制御を行うための圧力コントローラ６６ａを設けて、該圧力コントローラ６６ａにより、２次燃焼室３８の内部圧力の検出値と、上記分離室３０から加熱流路２９とガス取出室３５を経て２次燃焼室３８に至る流路での圧損の情報を基に、上記分離室３０の内部圧力が、外気の圧力に対して常に４．９Ｐａ程度低くなるように、上記ダンパ６５の開閉量を制御して、上記誘引通風機４３による誘引作用の強度を変化させるようにしてもよい。
【００５９】
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、分離室３０における熱分解ガス１８の温度条件や、加熱流路２９を流通させる燃焼ガス３３や混合ガス７０の温度条件は、原料としての廃棄物１１の熱分解温度条件や、キルン炉本体２６のサイズ、熱伝達効率等に応じて適宜変更してもよい。
【００６０】
空気供給手段３１は、分離室３０より加熱流路２９へ流入させる熱分解ガス１８に所要量の空気３２を供給して燃焼させることができるようにしてあれば、図示した以外のいかなる形式の空気供給手段を採用してもよい。
【００６１】
分離室３０より加熱流路２９へ流入する熱分解ガス１８の流路を絞るための隔壁５３は、設けることが好ましいが、２次燃焼室３８の下流側の排ガスライン４０上に設けた誘引通風機４３の誘引作用により、熱分解ガス１８が分離室３０より狭い加熱流路２９へ流入するときに生じる圧損に基いて、該加熱流路２９を流通させる熱分解ガス１８の燃焼ガス３３が分離室３０へ逆流する虞が防止できるようにしてあれば、上記隔壁５３を省略した構成としてもよい。
【００６２】
ガス取出室３５に対する２次燃焼室３８の取り付け方向は、周辺機器の配置等に応じて、ガス取出室３５の側方や下方等、任意の方向に変更してもよい。又、ガス取出室３５に配管やダクト等を介して２次燃焼室３８を接続するようにしてもよい。２次燃焼室３８はダイオキシン類を分解できるような燃焼条件を得ることができるようにしてあれば、図示した以外の形式の２次燃焼室３８を採用してもよい。
【００６３】
本発明の熱分解装置は、熱分解処理を望む原料であれば、廃棄物１１以外の原料の熱分解処理行うための装置としても適用できること、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】
【００６４】
【図１】本発明の熱分解装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】本発明の実施の他の形態を示す概要図である。
【図３】本発明の実施の更に他の形態における一部を示す概要図である。
【図４】従来提案されている内熱式の熱分解装置の一例を示す概要図である。
【図５】従来提案されている外熱式の熱分解装置の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 給じん機（原料供給装置）
１８ 熱分解ガス
１９ 炭化物
２６ キルン炉本体
２７ 内筒
２８ 外筒
２９ 加熱流路
３０ 分離室
３１ 空気供給手段
３２ 空気
３３ 燃焼ガス
３８ ２次燃焼室
４３ 誘引通風機
５１ パイロットバーナ
６０ 熱分解ガスバイパスライン
６１ ダンパ
６２ 温度コントローラ
６５ ダンパ
６６ 圧力コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒と外筒とからなる二重筒構造として内外筒間に加熱流路を形成してなるキルン炉本体を回転駆動可能に横置きし、上記キルン炉本体の軸心方向一端側に、上記内筒内へ原料を供給するための原料供給装置を設けると共に、上記キルン炉本体の他端側に、上記内筒内における原料の熱分解により発生する熱分解ガスと炭化物を分離するための分離室を設けて、該分離室を上記内筒内と加熱流路に連通させて熱分解ガスを加熱流路に流入させるようにし、更に、上記加熱流路に空気を供給して熱分解ガスを燃焼させるようにするための空気供給手段を備えてなる構成を有することを特徴とする熱分解装置。
【請求項２】
加熱流路のガス流通方向下流側に誘引通風機を設けて、該誘引通風機の誘引作用により、分離室内の熱分解ガスを加熱流路へ流入させることができるようにした請求項１記載の熱分解装置。
【請求項３】
加熱流路と誘引通風機との間に２次燃焼室を設け、該２次燃焼室でダイオキシン類を分解可能な温度及びガスの滞留時間を確保できるようにした請求項２記載の熱分解装置。
【請求項４】
分離室と２次燃焼室をダンパを備えた熱分解ガスバイパスラインを介して接続し、且つ加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に温度コントローラを設けて、熱分解ガスを空気供給手段より供給される空気で燃焼させることで発生する燃焼ガスの温度に応じて上記ダンパの開閉量を制御するようにした請求項３記載の熱分解装置。
【請求項５】
誘引通風機の上流側にダンパを設け、且つ分離室に圧力コントローラを備えて、該圧力コントローラにより上記ダンパの開閉量を調整して上記分離室内の圧力が外気の圧力に対して常に所要圧力低くなるようにした請求項２、３又は４記載の熱分解装置。
【請求項６】
加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に、パイロットバーナを設けるようにした請求項１、２、３、４又は５記載の熱分解装置。
【請求項１】
内筒と外筒とからなる二重筒構造として内外筒間に加熱流路を形成してなるキルン炉本体を回転駆動可能に横置きし、上記キルン炉本体の軸心方向一端側に、上記内筒内へ原料を供給するための原料供給装置を設けると共に、上記キルン炉本体の他端側に、上記内筒内における原料の熱分解により発生する熱分解ガスと炭化物を分離するための分離室を設けて、該分離室を上記内筒内と加熱流路に連通させて熱分解ガスを加熱流路に流入させるようにし、更に、上記加熱流路に空気を供給して熱分解ガスを燃焼させるようにするための空気供給手段を備えてなる構成を有することを特徴とする熱分解装置。
【請求項２】
加熱流路のガス流通方向下流側に誘引通風機を設けて、該誘引通風機の誘引作用により、分離室内の熱分解ガスを加熱流路へ流入させることができるようにした請求項１記載の熱分解装置。
【請求項３】
加熱流路と誘引通風機との間に２次燃焼室を設け、該２次燃焼室でダイオキシン類を分解可能な温度及びガスの滞留時間を確保できるようにした請求項２記載の熱分解装置。
【請求項４】
分離室と２次燃焼室をダンパを備えた熱分解ガスバイパスラインを介して接続し、且つ加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に温度コントローラを設けて、熱分解ガスを空気供給手段より供給される空気で燃焼させることで発生する燃焼ガスの温度に応じて上記ダンパの開閉量を制御するようにした請求項３記載の熱分解装置。
【請求項５】
誘引通風機の上流側にダンパを設け、且つ分離室に圧力コントローラを備えて、該圧力コントローラにより上記ダンパの開閉量を調整して上記分離室内の圧力が外気の圧力に対して常に所要圧力低くなるようにした請求項２、３又は４記載の熱分解装置。
【請求項６】
加熱流路への空気供給手段による空気供給個所の近傍に、パイロットバーナを設けるようにした請求項１、２、３、４又は５記載の熱分解装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１８６１２０（Ｐ２００９−１８６１２０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７９４０（Ｐ２００８−２７９４０）
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]