JP2005066423A - 熱分解残渣分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスが容易でかつ簡易な装置構成によって、効率良く熱分解残渣から燃焼性成分と不燃焼性成分とを分離することができる熱分解残渣分離装置を提供する。
【解決手段】熱分解残渣を粉砕する粉砕機２０と、その粉砕機２０で粉砕された粉砕物を重力分級、遠心分級、慣性分級又はその複合分級により燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する乾式分級機３０とを備える熱分解残渣分離装置であり、乾式分級機３０としてはジグザグ分級機が好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物等を熱分解して得られる熱分解残渣を、燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する熱分解残渣分離装置に関する。

従来、この種の装置としては、廃棄物を加熱して熱分解し、乾留ガスと主として不揮発性成分からなる熱分解残留物とを生成する熱分解反応器と、該熱分解反応器から排出される前記乾留ガスと熱分解残留物とを分離する排出装置と、該排出装置から排出される熱分解残留物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する分離装置と、前記燃焼性成分を粉砕する粉砕機と、前記乾留ガスと前記粉砕された燃焼性成分とを燃焼させる燃焼器とよりなる廃棄物処理装置が知られており、前記分離装置としては、篩選別機よりなる第１の分離機と比重差選別機よりなる第２の分離機とが用いられていた（例えば、特許文献１参照）。この装置では、熱分解反応器から排出される熱分解残留物を先に分離装置で燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離した後、粉砕機により燃焼性成分を粉砕する装置構成をとっている。

また、熱分解反応器で廃棄物を熱分解して得られる熱分解残渣のうち、所定の大きさの熱分解残渣を受け入れ収容する収容容器と、前記収容容器内に気体を吹き込む気体吹き込み手段とを設け、粒状又は塊状の硬質体と、前記所定の大きさの熱分解残渣とを前記収容容器に受け入れ収容するとともに、前記気体吹き込み手段により収容容器内に気体を吹き込み、その気体により前記熱分解残渣と硬質体とを掻き混ぜることで、前記熱分解残渣から付着カーボン残渣を剥離する熱分解残渣選別装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この装置においても、熱分解残渣を熱分解残渣選別装置で先に燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離した後、後段に設けた粉砕機により燃焼性成分を粉砕するようにしている。

更に、収容容器内に砂と熱分解残渣とを収容した状態で、その下部から空気を吹き上げて、空気により熱分解残渣と砂とを掻き混ぜることで、熱分解残渣から付着カーボン残渣を剥離する流動層式分離装置を用いる方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、熱分解残渣中の燃焼性成分には、炭化布などが含まれるため、上記のように粉砕前に分離又は選別を行うと、炭化布が有価物（磁性体、アルミ等）に引っかかって分離が困難なため、回収純度が低下するという問題があった。そのため、従来の装置では、燃焼性成分を分離するための分離機を多段に構成する必要があり、設備が複雑化するという問題もあった。

また、篩選別機を用いる方法では、篩（スクリーン）が目詰まりし易く、メンテナンスが煩雑になるという欠点も存在した。流動層式分離装置では、砂を用いるため装置が大がかりになり、また、分散浮遊媒体として空気を用いるため、分離の過程で熱分解残渣中の燃焼性成分が燃焼する危険性があるという問題もあった。
特開平９−２３６２２３号公報 特開２００１−８２７２８号公報 特開２００２−２１９４１７号公報

そこで、本発明の目的は、メンテナンスが容易でかつ簡易な装置構成によって、効率良く熱分解残渣から燃焼性成分と不燃焼性成分とを分離することができる熱分解残渣分離装置を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。

即ち、本発明の熱分解残渣分離装置は、熱分解残渣を粉砕する粉砕機と、その粉砕機で粉砕された粉砕物を重力分級、遠心分級、慣性分級又はその複合分級により燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する乾式分級機とを備えることを特徴とする。ここで、熱分解残渣の粉砕は、粉砕物の粒度が１ｍｍ以下まで行うのが好ましい。

本発明によると、予め熱分解残渣を粉砕機で粉砕してから分離を行うため、炭化布が有価物に引っかからず容易に分離できる状態となり、乾式分級機により効率良く燃焼性成分と不燃焼性成分とを分離することができる。その際、乾式分級機が重力分級、遠心分級、慣性分級又はその複合分級により分級を行うため、篩の目詰まり等がなく、装置のメンテナンスが容易となる。

上記において、前記乾式分級機は、重力分級と慣性分級との複合分級であるジグザグ分級機であることが好ましい。ジグザグ分級機によると、上昇流の流路がジグザグであるため、慣性衝突や気流の乱れによる粒子の分散と、上昇流による分級が繰り返し行われるので、特定の粒度でシャープな分級が可能となる。また、装置構造も簡易でメンテナンスの問題も殆ど生じない。

また、前記乾式分級機の分散浮遊媒体として、不活性ガスを循環させる循環流路を備えることが好ましい。分離対象となる粉砕物には、燃焼性成分が含まれるため、不活性ガスを使用することで燃焼や爆発等の危険性を回避することができる。また、不活性ガスを循環させる循環流路を備えることで、ガスコストを抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の熱分解残渣分離装置の一例を付帯設備と共に示す概略構成図である。

すなわち、図１には、廃棄物の処理プラントを構成する装置として、熱分解装置１０、粉砕機２０、乾式分級機３０、有価物選別機４４、２次分離装置である分級サイクロン５１と分級バグフィルタ５２、カーボン貯槽６２など示されている。このような熱分解ガス化溶融プラントでは、更に前処理設備、高温燃焼溶融設備、ボイラ発電設備、排ガス処理設備などを備える（何れも図示省略）。これによって、廃棄物（家庭ゴミ等の一般廃棄物やカーシュレッダーダスト・電化製品等の産業廃棄物）から鉄・アルミニウム等の有価物を再利用しやすい形で回収しながら、カーボン（燃焼性成分）を回収して燃焼させることができ、熱効率・発電効率が高く、低ＮＯｘ・低ダイオキシン化できるなど、地球環境保全、循環型環境社会に適合するプラントとなる。

このような熱分解ガス化溶融プラントでは、まず、前処理設備によって、廃棄物ピットに貯留された廃棄物を破砕機で概ね１５０ｍｍ角以下に破砕し、破砕廃棄物を搬送装置等で熱分解装置１０に送る。熱分解装置１０は、廃棄物をスクリューフィーダによって熱分解ドラム１１内に搬送供給し、熱分解ドラム１１において廃棄物を無酸素あるいは低酸素雰囲気で４５０〜４８０℃の熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解する。熱分解残渣は、熱分解残渣排出部１２の下側排出口から排出される。

排出された熱分解残渣は、冷却機能を有するスクリューフィーダ１３の受け入れ口に導入される。スクリューフィーダ１３では、熱分解残渣の搬送を行いながら、スクリュー軸内に設けた水路の入口１３ａ及びケーシング１３ｂから冷却水を供給して出口１３ｃ及び１３ｄから排出することで、冷却を行うことができる。冷却は、熱分解残渣を発火等が起こらない温度（約８０°Ｃ）まで窒素雰囲気中で冷却するのが好ましい。なお、このような搬送と冷却は、別々の装置で行ってもよい。

冷却搬送されて、粉砕機２０の導入口２１に供給される熱分解残渣は、粒度が３〜１５０ｍｍ程度であり、一般に炭化布、木炭などの炭素成分、および鉄、アルミニウム等の有価物などが含まれている。図示した設備では、粉砕機２０の導入口２１として、別の熱分解装置１０からの導入口２１ｂを備えている。また、不活性ガス雰囲気とするために、窒素ガス導入ライン２１ａを備えている。

本発明の熱分解残渣分離装置は、図１に示すように、熱分解残渣を粉砕する粉砕機２０を備える。粉砕機２０としては、導入した熱分解残渣中の炭素成分を粉砕物の粒度が１ｍｍ以下に微粉砕できる粉砕機であれば、その種類、型式、容量などは何れでもよい。

具体的には、ローラーミル、転動ロッドミル、振動ロッドミル、高速回転ミル、分級機内蔵型高速回転ミルの他、特に微粉砕が可能なものとして、転動ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、遠心流動化ミルなどの容器駆動媒体ミル、タワーミル、攪拌槽式ミル、流通槽式ミル、環状ミルなどの媒体攪拌式ミル、ジェットマイザー、ジェットミル、カウンタージェットミルなどの気流式粉砕機、高速遠心ローラーミル、オングミルなどの圧密せん断ミルなどが挙げられる。

本実施形態では、図１に示すように、熱分解残渣の導入口２１と、横置きの円筒部２２と、その内部で振動により運動する複数のロッド２７と、粉砕物の排出口２３とを備える、振動ロッド式の粉砕機２０を使用する例を示す。この粉砕機２０はスクリーンを有しないものであり、メンテナンス性により優れている。

粉砕機２０の排出口２３から排出された粉砕物は、バケットコンベヤ２４側に送られる。バケットコンベヤ２４は、複数のバケットを搬送経路に沿って往動・復動させるものであり、搬送経路を気密にして不活性ガス雰囲気にするために、窒素ガス導入ライン２５を設けている。

バケットコンベヤ２４で搬送された粉砕物は、シール機能を有するスクリューフィーダ２６の中腹に導入される。このシール機能を有することで、ジグザグ分級機３０などの乾式分級機からのバケットコンベヤ２４側への気流の逆流を防ぐことができる。また、スクリューフィーダ２６にてジグザグ分級機３０に熱分解残渣を定量供給することにより、分級の安定化が図れる。なお、スクリューコンベヤ２６は、スクリューの回転方向によって、正転時排出口２６ａと逆転時排出口２６ｂとの両側に粉砕物を搬送できる構造になっている。

常時は、スクリューを正転させて、正転時排出口２６ａから粉砕物を排出して、ジグザグ分級機３０に供給する。なお、逆転時排出口２６ｂは、バイパスシュート４１を介して異物バンカ４２に接続されており、長時間停電などの非常時の際に逆転時排出口２６ｂからの排出が行われる。

本発明の熱分解残渣分離装置は、粉砕機２０で粉砕された粉砕物を重力分級、遠心分級、慣性分級又はその複合分級により燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する乾式分級機を備える。本実施形態では、図１に示すように、重力分級と慣性分級との複合分級であるジグザグ分級機３０を用いる例を示す。

ジグザグ分級機３０は、粉砕物の導入口３１と、その付近に設けた気流の排出口３２と、それらの分岐位置より下方に設けられ、気流が上昇しながら粉砕物を落下させるジグザグ形状のジグザグ流路３３と、その下端に設けた落下物の排出口３５と、媒体となる気流の導入口３４とを備える。このジグザグ分級機３０では、上昇流の流路がジグザグであるため、慣性衝突や気流の乱れによる粉砕物の分散と、上昇流による分級が繰り返し行われるので、特定の粒度でシャープな分級が可能となり、燃焼性成分と不燃焼性成分とを排出される気流又は落下物として、効率良く高い純度で分離することができる。ジグザグ分級機３０には、ジグザグ流路３３が複数並設されているものもあり、処理量が多い場合に有効である。

落下物である不燃焼性成分は、排出口３５から排出されて、有価物選別機４４に供給される。有価物選別機４４は、不燃焼性成分中の鉄等を磁選機構４４ａで選別して磁選物ヤード４４ｂに送り、不燃焼性成分中のアルミニウムをアルミ選別機構４４ｃで選別してアルミヤード４４ｄに送るよう構成してある。なお、磁選機構４４ａとアルミ選別機構４４ｃとは別々の装置で構成してもよい。

不燃焼性成分中のその他の成分は、搬送路４４ｅを経て異物バンカ４２に送られる。また、ジグザグ分級機３０の排出口３５の下部には手動ゲート３５ａを有しており、そこからバイパスシュート３５ｂを介して異物バンカ４２に接続されており、磁選機構４４ａまたはアルミ選別機構４４ｃの故障等の際に手動ゲート３５ａからの排出が行われる。異物バンカ４２は、集塵機４３に接続されており、集塵機４３で異物バンカ４２内を常時負圧に保つ。

一方、本実施形態では、乾式分級機であるジグザグ分級機３０の気流（分散浮遊媒体）として、不活性ガスである窒素ガスを循環して使用するための循環流路ＣＬを備える例を示している。

循環流路ＣＬには、ジグザグ分級機３０の排出口３２からの流路３６に接続された分級サイクロン５１と、その気流排出部５１ａからの流路３７に接続された分級バグフィルタ５２と、その透過側出口５２ｂからの流路３８にダンパ５５ｂを介して接続された送風ファン５５ａと、その下流側の流路３９とを備える。このように、分級サイクロン５１と分級バグフィルタ５２とでカーボンを回収することによって、分級バグフィルタ５２の逆洗サイクルを短くしながら、効率良くカーボンを回収することができる。ダンパ５５ｂは、循環流路ＣＬの流量を調整する際に使用する。

循環流路ＣＬの流路３９には、ダンパ５８ａを有し大気開放するための分岐路５８が設けられ、圧力指示調節器（ＰＩＣ）５７で流路３８の圧力を検出して、循環流路ＣＬの圧力が一定になるように、ダンパ５８ａの開度を制御している。

循環流路ＣＬの流路３９には、循環経路を不活性ガス雰囲気にするために、オンオフ弁５９ａを有する窒素ガス導入ライン５９を設けている。また、流路３８には、一酸化炭素濃度調節器５３と酸素濃度調節器５４とのセンサ部が設けられている。流量調整弁５９ａは、一酸化炭素濃度調節器５３と酸素濃度調節器５４とからの操作信号により、酸素や一酸化炭素の濃度が設定値以下になるように制御されている。

分級サイクロン５１では、比較的大きな粒度のカーボン（燃焼性成分）およびアルミ箔が下方に分離され、排出口５１ｂから排出される一方、気流排出部５１ａからは、比較的小さな粒度のカーボンを含む気流が排出される。

分級バグフィルタ５２では、気流中のカーボンが分離され、フィルタを透過した気流が透過側出口５２ｂから排出される。分級バグフィルタ５２は逆洗パルスを与えるためのパルス用窒素の導入部５２ａが設けられ、逆洗パルスによって、フィルタに捕捉されたカーボンが落下し、下部に設けたスクリューコンベヤ５２ｃで排出される。

分級サイクロン５１および分級バグフィルタ５２で分離・排出されたカーボンは、パイプコンベヤ６１等の搬送機構でカーボン貯槽６２まで搬送される。カーボン貯槽６２に対しても、不活性ガス雰囲気にするために、窒素ガス導入ライン６３を設けている。

パイプコンベヤ６１は、一定間隔の円形状ブレードを取付けたエンドレスチェーンを密閉されたパイプ状のケーシング内に通し、このチェーンを駆動することにより、搬送物をブレードで押しながら搬送するタイプのコンベヤであり、密閉輸送、カーブ輸送、傾斜輸送、落粉防止輸送などの優れた特徴を備えている。なお、カーボンによる摩耗および堆積を防止する目的から、分級サイクロン５１等をジグザグ分級機３０の近傍に配置して循環流路ＣＬの流路３６を極力短くするのが好ましいが、パイプコンベヤ６１を用いることで、カーブ輸送が可能になり、流路３６を短くすることができる。

カーボン貯槽６２に溜められたカーボンは、気流生成装置６４を用いて気流と混合した状態で、高温燃焼溶融炉（図示省略）に送られる。高温燃焼溶融炉では、熱分解ガス、カーボン、集塵ダスト（ボイラや集塵器からのダスト）を炉頂側から吹き込み、これらを旋回燃焼させる。焼却灰・集塵ダストは溶融し、炉底から連続排出する。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、重力分級と慣性分級との複合分級であるジグザグ分級機を乾式分級機として使用する例を示したが、本発明では、粉砕物を重力分級、遠心分級、慣性分級又はその複合分級により分離可能な乾式分級機で有れば、何れの型式、構造などでもよい。中でも、駆動機構を備えずに気流の流動によって分級が可能なものが好ましい。

例えば、図２（ａ）〜（ｂ）に示すような、駆動機構を備えずに重力分級によって分離を行う重力分級機が使用可能である。図２（ａ）に示す横型の重力分級機７０は、横方向に気流を流通させる胴部７３と、その上流側に設けた気流の導入口７４と、下流側に設けた気流の排出口７２と、胴部７３の上流側の上方に設けた粉砕物の導入口７１と、胴部７３の下方に設けた落下物の排出口７５とを備える。

図２（ｂ）に示す縦型の重力分級機８０は、気流が上昇しながら粉砕物を落下させる直管流路８３と、その中腹に設けた粉砕物の導入口８１と、直管流路８３の上端に設けた気流の排出口８２と、直管流路８３の下端に設けた落下物の排出口８５と、直管流路８３の下端の落下物の排出口８５の周囲に設けられ、媒体となる気流を導入する導入口８４とを備える。

（２）また、例えば、図３（ａ）〜（ｂ）に示すような、駆動機構を備えずに遠心分級によって分離を行う遠心分級機（サイクロン分級機）が使用可能である。サイクロン分級機９０は、気流が旋回しながら粉砕物を落下させる胴部９３と、胴部９３の上部にて接線方向に媒体となる気流を吹き込む導入部９４と、導入部９４に対して粉砕物を供給する供給口９１と、胴部９３の上端に設けた気流の排出口９２と、胴部９３の下端に設けた落下物の排出口９５とを備える。サイクロン分級機９０を用いる場合でも、遠心分級により粉砕物を燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離することができる。

本発明の乾式分級機としては、その他、回転駆動機構を備えるタイプの遠心分級機や、ルーバー型分級機、エルボージェット型分級機などの慣性分級機など、何れも使用可能である。

（３）前述の実施形態では、乾式分級機のすぐ上流側にシール機能を有するスクリューフィーダを設ける例を示したが、シール機能を有する供給機として、振動フィーダ等が使用できる。また、ロータリーバルブや二重ダンパ等を用いることによって、シール機能を維持しながら粉砕物を乾式分級機に供給することができる。

（４）前述の実施形態では、熱分解残渣を粉砕機に供給する前に熱分解残渣を冷却する例を示したが、粉砕機に冷却機構を設けて、粉砕と冷却を同じ装置で行ってもよい。また、粉砕機の後段に冷却機を設けてもよい。

（５）前述の実施形態では、乾式分級機から排出された気流から、分級サイクロンと分級バグフィルタとでカーボンを回収する例を示したが、本発明では、分級サイクロンの代わりに、他の分級機を用いたり、分級サイクロンを省略することも可能である。他の分級機としては、本発明の乾式分級機と同様のものが使用できる。

（６）前述の実施形態では、鉄とアルミニウムとを選別回収する例を示したが、本発明では、銅やその他の金属を回収するよう構成してあってもよい。

本発明の熱分解残渣分離装置の一例を付帯設備と共に示す概略構成図 本発明の熱分解残渣分離装置の他の例の要部を示す概略構成図 本発明の熱分解残渣分離装置の他の例の要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図

符号の説明

１０ 熱分解装置
２０ 粉砕機
３０ ジグザグ分級機（乾式分級機）
ＣＬ 循環流路

Claims (3)

1. 熱分解残渣を粉砕する粉砕機と、その粉砕機で粉砕された粉砕物を重力分級、遠心分級、慣性分級又はその複合分級により燃焼性成分と不燃焼性成分とに分離する乾式分級機とを備える熱分解残渣分離装置。
2. 前記乾式分級機は、重力分級と慣性分級との複合分級であるジグザグ分級機である請求項１記載の熱分解残渣分離装置。
3. 前記乾式分級機の分散浮遊媒体として、不活性ガスを循環させる循環流路を備える請求項１又は２に記載の熱分解残渣分離装置。

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