JP7584785B2 - 有機廃棄物の熱分解装置及び熱分解方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機廃棄物を熱分解し、有機廃棄物から熱分解された炭化物を回収する熱分解装置及び熱分解方法に関する。

従来、有機廃棄物を熱分解し、有機廃棄物から熱分解された炭化物を回収する熱分解装置として、内容物の有機廃棄物を熱分解させる乾留槽としての内容器と、内容器を加熱する加熱炉としての外容器と、を備え、内容器の軸心を回転中心として回転駆動されつつ加熱されて熱分解を行なう、熱分解装置が、特許文献１に記載されている。

特開２００５－２５５８４１号公報

しかし、特許文献１に記載された熱分解装置は、加熱炉に接する乾留槽の面積が小さいため、加熱炉の熱が乾留槽に伝わる効率が良くないという課題があった。

本発明は、上記にかんがみて、加熱炉の熱を乾留槽に効率よく伝えることができる熱分解装置を提供することを目的とする。

本発明に係る熱分解装置は、有機廃棄物を乾留する乾留槽と、該有機廃棄物を該乾留槽に投入する投入装置と、該有機廃棄物を乾留するために該乾留槽を加熱する加熱炉と、を備える熱分解装置であって、
該加熱炉内に、該乾留槽が並列に複数備えられていることを特徴とする。

本発明の熱分解装置によれば、乾留槽に投入された有機廃棄物は、乾留槽を加熱する加熱炉によって加熱され、加熱されることによって乾留（熱分解）され、燃料、土壌改良剤又は水質浄化剤などとして利用することができる炭化物として再生することができる。乾留槽は、加熱炉内に並列に複数備えられているため、加熱炉に接する乾留槽の表面積の合計を大きくすることができる。このため、この熱分解装置は、加熱炉の熱を乾留槽に効率よく伝えることができる。

ここで、上記熱分解装置において、前記加熱炉が、円筒形状をなし、該円筒形状の中心軸を回動軸として回動可能に構成され、
複数の前記乾留槽が、該回動軸を中心とする仮想円筒上に、等間隔に配置される構成とすることができる。

これによれば、加熱炉の回動軸を中心とする円筒上に複数配置された乾留槽が、加熱炉の回動軸を中心に公転する。このため、並列に複数備えられた乾留槽に対して、加熱炉による加熱を均等に行うことができる。

また、上記熱分解装置において、前記加熱炉の一端側と他端側のそれぞれに、該加熱炉を閉塞する端壁を備え、該一端側に、熱風を発生させる燃焼機構を備え、
該燃焼機構のハウジングに、該加熱炉が貫通し、
該ハウジング内に配置された該加熱炉の外筒の周方向に、開放した開放部を備える構成とすることができる。

これによれば、燃焼機構で発生させた熱風を、加熱炉の開放部を介して、加熱炉内の乾留槽に、直接当てることができるため、効率よく、乾留槽を加熱することができる。

また、上記熱分解装置において、前記他端側の前記端壁の前記回動軸上に、前記熱風の排気口を備え、前記加熱炉内に、前記燃焼機構からの熱風の通路となる熱風路が形成される構成とすることができる。

これによれば、熱風を一端側から後端側に流すことができるため、効率よく、乾留槽を加熱することができる。

また、上記熱分解装置において、前記一端側の前記端壁と前記他端側の前記端壁との間に、前記乾留槽を支持するとともに前記熱風路を区切る複数の間仕切板が設けられ、該間仕切板は、該乾留槽が貫通されるとともに、熱風の通る熱風孔が隣り合う該間仕切板において設置位置を変えて設けられる構成とすることができる。

これによれば、間仕切板が乾留槽を支持するとともに、熱風の通る熱風孔が間仕切板ごとに設置位置を変えて設けられているため、熱風路内の熱風の流れを変えて流すことができ、乾留槽に対して、加熱炉による加熱を均等に行うことができる。

また、上記熱分解装置において、前記加熱炉の一端側の前記回動軸上に、前記有機廃棄物を受け入れる受入管が、前記投入装置に対して回動可能に接続され、
該受入管の他端側から該加熱炉内の半径方向に、該有機廃棄物を前記乾留槽のそれぞれに分配する分配路が設けられ、
それぞれの該乾留槽の一端側の端部に、該分配路が接続される構成とすることができる。

これによれば、受入管が投入装置に対して回動可能であり、受入管から有機廃棄物を乾留槽のそれぞれに分配する分配路が設けられている。このため、乾留槽を備える加熱炉を回転させながら、乾留槽のそれぞれに、有機廃棄物を分配させることができる。

また、上記熱分解装置を用いた熱分解方法において、前記加熱炉の燃焼の燃料に、バイオマス燃料を使用することができる。

これによれば、バイオマス燃料が成長過程において二酸化炭素を吸収しているため、環境破壊を抑制しつつ熱分解処理を行なうことができる。

本発明の熱分解装置によれば、加熱炉の熱を乾留槽に効率よく伝えることができる。

本発明の実施形態の熱分解装置の概念図である。 同熱分解装置の乾留槽と加熱炉の概念図である。 同熱分解装置の投入装置の概念図である。 同熱分解装置の凝集装置の概念図である。 同乾留槽と加熱炉の鉛直方向の断面図であり、図２のV－V線断面図である。 同乾留槽と加熱炉の鉛直方向の断面図であり、図２のVI－VI線断面図である。 架台を含めた、同乾留槽と加熱炉の鉛直方向の断面図であり、図２のVII－VII線断面図である。 同乾留槽と加熱炉の一端部側の水平方向の部分断面図であり、図２のVIII－VIII線断面図である。 同乾留槽と加熱炉の他端部側の水平方向の部分断面図であり、図２のIX－IX線断面図である。 同熱分解装置の分配装置の鉛直方向の断面図であり、図２のX－X線断面図である。

以下、本発明の熱分解装置の実施形態について説明する。図１及び図２に示すように、実施形態の熱分解装置Ａは、有機廃棄物としての廃プラスチックＷＰを移動させながら連続的に乾留する円筒形状の乾留槽２１を並列に６本備える乾留槽群２と、乾留槽群２を覆い乾留槽２１を燃焼により加熱する加熱炉１と、廃プラスチックＷＰを乾留槽群２に投入する投入装置４と、投入された廃プラスチックＷＰを乾留槽２１のそれぞれに分配する分配装置３と、加熱されることによって廃プラスチックＷＰの熱分解から生じる炭化物ＣＢや乾留ガスＤＧを回収する回収装置５と、を備える。加熱炉１は、後述するように、円筒形状の中心軸（回動軸ＲＡ）を中心に回動可能に構成され、乾留槽群２の６本の乾留槽２１が回動軸ＲＡを中心とする仮想円筒上に等間隔に配置されている。また、それぞれの乾留槽２１は、中心軸が回動軸ＲＡと平行になるように、加熱炉１に対して固定され、加熱炉１とともに回動（公転）するように構成されている。なお、本明細書において、熱分解装置Ａの向きは、図１及び図２に示すように、投入装置４を有する側を前とし、回収装置５を有する側を後とする。上下左右は、熱分解装置Ａを前側から見た際の上下左右とし、図示で使用する、Ｆは前、Ｂは後、Ｕは上、Ｄは下、Ｌは左、Ｒは右を示す。また、乾留槽２１の回動などの円周の方向は、熱分解装置Ａを前側から見た際の方向（時計回り方向など）とする。

図２に示すように、加熱炉１は、詳しくは後述する、前後方向に並列に配置された６本の乾留槽２１からなる乾留槽群２を覆い、後述する燃焼機構１４がバイオマス燃料ＢＦを燃焼させて、燃焼から生じる熱風を用いて乾留槽群２を加熱する炉である。加熱炉１は、乾留槽群２を覆い、前後方向を軸方向とする円筒形状をなし、円筒形状の中心軸を回動軸ＲＡとして、周方向に回動可能に構成されている。加熱炉１の加熱炉外筒１１の一端側の端壁となる前端壁１１ａには、周方向に回動する加熱炉１の回動の軸となる前側軸１１ｃが形成され、加熱炉外筒１１の他端側の端壁となる後端壁１１ｂには、同様に、周方向に回動する加熱炉１の回動の軸となる後側軸１１ｄが形成される。前側軸１１ｃは中空となっており、その中空の軸内は、後述する受入管３１を兼ねている。また、後側軸１１ｄも中空となっており、その中空の軸内は、後述する排気路１５を兼ねている。

加熱炉外筒１１の前後方向略中心の外周面の周方向に無端状に、回動歯車１６が設けられ、回動歯車１６の下側に、回動歯車１６と噛合う駆動歯車１７と駆動歯車１７を回動させるモータ１７ａが備えられ、モータ１７ａの回動により、加熱炉外筒１１（加熱炉１）が円筒の中心軸（回動軸ＲＡ）を中心に周方向に回動可能に構成されている。加熱炉外筒１１は、図２、７に示す如く、前後の２箇所の架台１８に、回転ローラ１８ａを介して設置場所Ｇに回動可能に設置される。

加熱炉１の前端部側に、熱源として燃焼熱を発生させる燃焼機構１４が設置され、燃焼機構１４は、燃焼機構１４のハウジング１４ａが加熱炉１の前端部側をその半径方向の全周に亘って覆い（図１０）、ハウジング１４ａの下側に、燃焼装置１４ｂと燃焼装置１４ｂにバイオマス燃料ＢＦを供給する燃料供給ポンプ１４ｃとが連結されている。燃料供給ポンプ１４ｃは、ハウジング１４ａの下部に、バイオマス燃料ＢＦを供給し、ハウジング１４ａ下部に連結された燃焼装置１４ｂによって、バイオマス燃料ＢＦが燃焼される。燃焼機構１４は、バイオマス燃料ＢＦを燃焼装置１４ｂによって燃焼させることにより、燃焼熱を発生させる。なお、燃焼機構１４の燃料には、後述する揮発油ＶＯ及び油滴ＯＤを使用することもできる。

図２、８に示すように、燃焼機構１４は、設置場所Ｇに対して固定され、ハウジング１４ａに、加熱炉１を前後に貫通させる貫通孔１４ｄが形成され、加熱炉１がハウジング１４ａを貫通している。貫通孔１４ｄに対して、加熱炉１が回動軸ＲＡを中心に周方向に回動するため、貫通孔１４ｄの前後の外周には、グランドパッキン１４ｅが施されている。ハウジング１４ａは、グランドパッキン１４ｅにより、その貫通孔１４ｄに対して加熱炉１を回動可能としつつ、燃焼機構１４の熱の流出を防ぐ構造となっている。

図８に示すように、ハウジング１４ａの内側部分に配置された加熱炉１の前部側には、外殻となる加熱炉外筒１１が周方向の全周に亘って開放している開放部１１ｅが形成されている。これにより、燃焼機構１４（燃焼装置１４ｂ）からの熱が、開放部１１ｅを通って、直接に乾留槽群２を加熱するように構成されている。なお、開放部１１ｅから前側の加熱炉１と、開放部１１ｅから後側の加熱炉１は、６本の乾留槽２１によって連結されているため、連動して、回動軸ＲＡを中心に周方向に回動することができる。

加熱炉１の後側軸１１ｄの内部に、排気路１５が配設されている。燃焼機構１４からの熱風は、加熱炉１内の熱風が通る熱風路１３を流れて乾留槽群２を加熱し、排気路１５を通り、外部へ放出される。排気路１５の後方の内部には、熱風の流量を規制又は調整するダンパ１５ａが備えられ、熱風の流量を調整することにより、加熱炉１内の温度を調整することができる。

加熱炉１の前端壁１１ａと後端壁１１ｂの間には、熱風路１３を区切る円形状の５枚の間仕切板１２が前後方向に熱風路１３を６分割するように配置されている。５枚の間仕切板１２は、前から、第１間仕切板１２ａ、第２間仕切板１２ｂ、第３間仕切板１２ｃ、第４間仕切板１２ｄ、第５間仕切板１２ｅ、とする。第１間仕切板１２ａ、第３間仕切板１２ｃ及び第５間仕切板１２ｅは、図５に示すように、間仕切板１２の半径方向外側部に、熱風を通す熱風孔１３ａを６個備えている。第２間仕切板１２ｂ及び第４間仕切板１２ｄは、図６に示すように、間仕切板１２の中央に、熱風を通す熱風孔１３ａを備えている。これにより、燃焼機構１４から送られた熱風は、加熱炉外筒１１内の半径方向の外側と内側とを行き来しつつ後方に流れ、加熱炉１の後側軸１１ｄの排気路１５に流れる。燃焼機構１４から送られた熱風は、加熱炉外筒１１の軸方向の回転に加え、加熱炉外筒１１内の半径方向の外側と内側とを行き来しつつ後方に流れるため、乾留槽群２の乾留槽２１を、効率よく加熱することができる。なお、間仕切板１２は、各乾留槽２１を貫通させる孔を有し、熱風孔１３ａが隣り合う乾留槽を貫通させる孔の間の外側に１つずつ配置されている。また、間仕切板１２は、乾留槽群２を支える支柱としての役割も果たしている。

乾留槽群２は、６本の乾留槽２１からなり、加熱炉１内に並列に配置され、６本の乾留槽２１が加熱炉１の回動軸ＲＡを中心とする仮想円筒上に等間隔に配置され、加熱炉１に対して固定されている。実施形態の熱分解装置Ａは、乾留槽２１を６本備えることにより、乾留槽を１本備える熱分解装置と比して、乾留槽２１の表面積の合計を大きくし、熱効率に優れるものとした。

乾留槽２１は、加熱炉１内で加熱され、有機廃棄物としての廃プラスチックＷＰを移動させながら連続的に乾留する。乾留槽群２の６本の乾留槽２１は、前側が投入装置４で閉塞され、後側が回収装置５で閉塞され、加熱炉の熱風を含めた外気から遮断されている。このため、乾留されて廃プラスチックＷＰから発生する乾留ガスＤＧと炭化物ＣＢは、酸化が抑制され、劣化（酸化）が少ないものとなる。

図８及び図９に示すように、それぞれの乾留槽２１は、内周面２１ａの軸方向（前後方向）に沿って一列に並んだ撹拌羽根２５からなる撹拌羽根列を４列備えている。撹拌羽根列は、乾留槽２１の内周面２１ａを周方向に沿って四等分するように、乾留槽２１の内周面２１ａから突設されている。このため、乾留槽２１を回動させることにより、廃プラスチックＷＰは、容易に撹拌・転動させられ、廃プラスチックＷＰに加熱ムラが生じることを抑制される。撹拌羽根２５は、その各々の後端部が前端部と比して反時計回りにシフトするように備えられている。このため、乾留槽２１（加熱炉１）を時計回りに回動させると、収容物としての廃プラスチックＷＰは後方に移動するように撹拌・転動され、乾留槽２１を反時計回りに回動させると、廃プラスチックＷＰは前方に移動するように撹拌・転動される。乾留槽２１の回動方向を変えることにより、廃プラスチックが前後に移動するため、廃プラスチックＷＰを乾留させる時間の調整をすることができる。

乾留槽２１によって乾留される有機廃棄物としての廃プラスチックＷＰは、投入装置４によって、分配装置３に圧送され、分配装置３から、６本の乾留槽２１にそれぞれ分配される。

分配装置３は、図２、８、１０に示すように、投入装置４から分配装置３へ廃プラスチックＷＰを移送する受入管３１と、移送された廃プラスチックＷＰを６本の乾留槽２１に分配する分配部３２と、分配部３２と６本の乾留槽２１とをそれぞれ連結する分配路３３と、から構成されている。

受入管３１は、図２に示すように、投入装置４から廃プラスチックＷＰを受け入れて分配部３２へ移送する管であり、中空の前側軸１１ｃ内を軸方向に貫通する孔である。受入管３１は、加熱炉１に対して固定され、周方向に回動するため、投入装置４に対して回動可能に接続される。受入管３１は、投入装置４の第１ねじポンプ４１の送出口４１ｄに、送出口４１ｄを覆うように接続され、受入管３１の先端には、外気から空気（酸素）を遮断するグランドパッキン３１ａが施されている。分配部３２は、図８に示すように、回動軸ＲＡを中心とする円筒上に配置された６本の乾留槽２１の前端側の中心の回動軸ＲＡ上に配置された容体である。分配部３２には、６本の乾留槽２１のそれぞれと連通する６本の分配路３３が接続され、移送された廃プラスチックＷＰをそれぞれの分配路３３に分配する。回動軸ＲＡを中心に回転する分配路３３に対して、自重により廃プラスチックＷＰを下方向に移送させることにより、分配部３２は、６本の乾留槽２１に廃プラスチックＷＰを分配する。

図８、１０に示すように、乾留槽２１の前端側の分配路３３が接続される部分の回動軸ＲＡから外側にあたる内周面２１ａには、廃プラスチックＷＰを容易に後方に移送させるように傾斜面２４が設けられている。傾斜面２４は、回動軸ＲＡから外側となる乾留槽２１の内周面２１ａに、後方から前方に向けて回動軸ＲＡ方向に傾斜し、乾留槽２１を閉塞する面である。傾斜面２４により、廃プラスチックＷＰを容易に後方に移動させることができるとともに、乾留槽２１の前端側に廃プラスチックＷＰが滞留するのを防止することができる。

図１に示すように、分配装置３の受入管３１に、廃プラスチックＷＰを投入する投入装置４が接続されている。投入装置４は、図３に示すように、乾留槽２１に廃プラスチックＷＰを投入する第１ねじポンプ４１と、第１ねじポンプ４１に廃プラスチックＷＰを供給する第２ねじポンプ４２と、を備えている。

第１ねじポンプ４１は、筐体となるポンプ外筒４１ｃ内に、廃プラスチックＷＰを回転により圧送するスクリュ４１ｂを備え、ポンプ外筒４１ｃ前方にスクリュ４１ｂを回転させるモータ４１ａを備える。ポンプ外筒４１ｃの前側上部に第２ねじポンプ４２から廃プラスチックＷＰが供給される供給口４１ｅを有し、供給口４１ｅから供給された廃プラスチックＷＰは、スクリュ４１ｂの回転によって後方に圧送され、ポンプ外筒４１ｃの後端の送出口４１ｄから分配装置３の受入管３１に移送される。

ポンプ外筒４１ｃの後端の送出口４１ｄの近傍に、乾留槽２１に窒素を供給する窒素注入口１９が備えられている。これにより、乾留槽２１内が減圧状態となった際に、窒素を供給することによって、外部からの空気（酸素）の流入を防ぐことができる。窒素の供給は、窒素注入口１９に接続された窒素ボンベ１９ａによって行われる。

第１ねじポンプ４１では、スクリュ４１ｂの回転によって後方に圧送される廃プラスチックＷＰは、スクリュ４１ｂの回転の圧力によって脱気され、空気（酸素）が取り除かれるように、ポンプ外筒４１ｃ内を後方に移送され、乾留槽２１に投入される。ポンプ外筒４１ｃには、油を注入する油注入口４１ｆが備えられている。第１ねじポンプ４１では、油注入口４１ｆから油（油滴ＯＤ）が注入されることにより、廃プラスチックＷＰ粒子間の空間に油が充填され、さらに脱気が促進されて、廃プラスチックＷＰを乾留槽群２へ移送する。

第２ねじポンプ４２は、第１ねじポンプ４１に廃プラスチックＷＰを供給するポンプであり、基本的な構成は、第１ねじポンプ４１と同じである。第２ねじポンプ４２は、筐体となるポンプ外筒４２ｃ内に、廃プラスチックＷＰを回転により圧送するスクリュ４２ｂを備え、ポンプ外筒４２ｃ前方にスクリュ４２ｂを回転させるモータ４２ａを備える。第２ねじポンプ４２は、ポンプ外筒４２ｃの前方上部に、廃プラスチックＷＰを溜めるホッパー容器４３を備え、ホッパー容器４３とポンプ外筒４２ｃとの接続部に、ホッパー容器４３から廃プラスチックＷＰが供給される供給口４２ｅを備えている。供給口４２ｅから供給された廃プラスチックＷＰは、スクリュ４２ｂの回転によって後方に圧送され、ポンプ外筒４２ｃの後端下側の送出口４２ｄから第１ねじポンプ４１に移送される。

図１、３に示すように、第２ねじポンプ４２のポンプ外筒４２ｃは、後方に向けて水平方向から角度αとして５°上向きに配置されている。廃プラスチックＷＰの自重が供給元側に加わるため、廃プラスチックＷＰは、自重の圧力によって脱気され、空気（酸素）が取り除かれるように、ポンプ外筒４２ｃ内を後方に移送される。

図３に示すように、第１ねじポンプ４１及び第２ねじポンプ４２のスクリュ４１ｂ、４２ｂは、その１回転のピッチＰが後方に向けて短くなるように形成されている。このため、廃プラスチックＷＰは、後方に向けて圧縮され、空気（酸素）が取り除かれるように、ポンプ外筒４１ｃ、４２ｃ内を後方に移送される。

第１ねじポンプ４１の供給口４１ｅと第２ねじポンプ４２の送出口４２ｄは、上下方向に配設される連結管４４によって連結されている。連結管４４の下側（第１ねじポンプ４１の供給口４１ｅ側）に、連結管４４内を閉じる第１仕切弁４４ａが設けられ、連結管４４の上側（第２ねじポンプ４２の送出口４２ｄ側）に、連結管４４内を閉じる第２仕切弁４４ｂが設けられている。第１仕切弁４４ａ又は第２仕切弁４４ｂを開閉することによって、廃プラスチックＷＰの移送を円滑に行うことができる。

回収装置５は、図２に示すように、廃プラスチックＷＰを熱分解することにより生じる炭化物ＣＢや乾留ガスＤＧを回収する装置である。回収装置５は、前側に、炭化物ＣＢや乾留ガスＤＧを受け入れる受入口５６が設けられ、受入口５６が加熱炉外筒１１の後端部を覆うように連結されている。受入口５６は、加熱炉外筒１１の後端部を回動可能に支持し、受入口５６の外周には、グランドパッキン５６ａが施され、空気（酸素）の流入を防ぐ構造となっている。加熱炉外筒１１内の乾留槽群２で発生する粒状の炭化物ＣＢと気体の乾留ガスＤＧは、回収装置５に搬出され、比重の大きい炭化物ＣＢが回収装置５の下部の固体溜部５２に溜まり、比重の小さい乾留ガスＤＧが回収装置５の上部の気体溜部５１に溜まる。固体溜部５２の下側に、外気を遮断して粒状の固体を下側に排出するロータリーバルブ５４が備えられ、炭化物ＣＢは、下側に排出され回収される。気体溜部５１の上側に、外気の流入を抑え気体を排出する逆止弁５３が備えられ、乾留ガスＤＧは、次に述べるガス分別装置６へと移送される。また、気体溜部５１の上側には、乾留ガスＤＧに含まれる粉塵の流出を防止する編笠形状のバッフル５１ａが備えられている。

ガス分別装置６は、図４に示すように、回収装置５中の乾留ガスＤＧを、揮発油ＶＯ、油滴ＯＤ及び水滴ＷＤに分別して回収する装置である。ガス分別装置６は、乾留ガスＤＧを吸引するエジェクタ７０と、乾留ガスＤＧから揮発油ＶＯと液滴ＬＤを分離する気液分離槽６１と、液滴ＬＤから分離した油滴ＯＤと水滴ＷＤをそれぞれ分別して回収する油分回収器６２及び水分回収器６３と、を備えている。

エジェクタ７０は、エジェクタ効果により乾留ガスＤＧを吸引する装置であり、気液分離槽６１中の液滴ＬＤを液体ポンプ７０ｂを用いて循環路７０ｃを高速循環させ、エジェクタ７０内のノズル７０ａから液滴ＬＤを高速噴射させて、ノズル７０ａ近辺を低圧にすることによって、乾留ガスＤＧを吸引する。エジェクタ７０は、その吸引能力によって回収装置５内の揮発油ＶＯを吸引し、揮発油ＶＯを気液分離槽６１に移送する。

気液分離槽６１は、閉塞された容体からなり、上端部に揮発油ＶＯを回収する気体出口６１ａを備え、下側に液滴ＬＤが溜まる液滴溜部６１ｂを有している。気液分離槽６１では、エジェクタ７０によって移送された乾留ガスＤＧが液滴溜部６１ｂ内の液滴ＬＤ中に放出される。液滴ＬＤ中に放出された乾留ガスＤＧは、液滴ＬＤによって冷却され、液化した乾留ガスＤＧは液滴ＬＤとなり液滴溜部６１ｂに溜まり、冷却されても液化しなかった乾留ガスＤＧは揮発油ＶＯとなり上側に溜まる。なお、乾留ガスＤＧが液滴ＬＤ中に放出されることによって、乾留ガスＤＧに含まれる硫化水素や塩化水素などの有害物質を液滴ＬＤに溶かすことができ、有害物質の放出を防止することができる。上側に溜まった揮発油ＶＯは、有水式ガスホルダ６８に充填され、加熱炉１の燃焼装置１４ｂの燃料、発電機６９の燃料などとして使用される。

液滴溜部６１ｂに溜まった液滴ＬＤは、油滴ＯＤと水滴ＷＤとが混ざったものである。油滴ＯＤと水滴ＷＤは相溶しないため、液滴ＬＤは、比重の違いから油滴ＯＤと水滴ＷＤとに分離される。気液分離槽６１の上側に浮く油滴ＯＤは、上側が開口した漏斗形状の油分回収器６２から回収される。液滴溜部６１ｂの下部に溜まった水滴ＷＤは、水滴ＷＤ中に配置された水分回収器６３から回収される。油分回収器６２から回収された油滴ＯＤは、水と油を分離する油水分離槽６４でさらに水分が除去され、油分回収槽６６に蓄えられる。水分回収器６３から回収された水滴ＷＤは、油水分離槽６５でさらに油分が除去され、水分回収槽６７に蓄えられ、下水として排棄される。

気液分離槽６１の底部には、水滴ＷＤより比重の大きい（１．１～１．２）粉塵やタールなどの沈殿物Ｓが沈殿する。このため、沈殿物Ｓを排出するドレイン６１ｃが気液分離槽６１の底部に備えられている。

気液分離槽６１には、液滴ＬＤを中和する中和剤（水酸化ナトリウム水溶液）を注入する中和剤注入器６１ｅが備えられている。中和剤注入器６１ｅは、乾留ガスＤＧに含まれる有害物質の硫化水素や塩化水素などが液滴ＬＤに溶け、液滴ＬＤのｐＨが酸性側に変化した際に、液滴ＬＤを中和させて、気液分離槽６１の腐食を防止するものである。

気液分離槽６１には、液滴ＬＤを循環させて液滴ＬＤを冷却する冷却塔６１ｄが備えられている。熱によって乾留された高温の乾留ガスＤＧが液滴ＬＤ中に放出されるため、液滴ＬＤは常に加熱される状態である。このため、液滴ＬＤを冷却する冷却塔６１ｄが備えられ、液滴ＬＤの冷却が行われている。冷却塔６１ｄは、熱交換器（図示せず）を備え、熱分解装置Ａが備えられた設備内の暖房設備、ロードヒーティングの熱源として再利用される。

次に、実施形態の熱分解装置Ａの動作について説明する。実施形態の熱分解装置Ａでは、乾留させる有機廃棄物に廃プラスチックＷＰを使用し、加熱炉１の燃焼装置１４ｂの燃料にバイオマス燃料ＢＦを使用した。

有機廃棄物としての廃プラスチックＷＰは、第２ねじポンプ４２と第１ねじポンプ４１とが直列に配置された投入装置４によって、熱分解装置Ａの分配装置３に投入される。投入は、第２ねじポンプ４２と第１ねじポンプ４１とをそれぞれ交互に運転し、連結管４４の上下の第２仕切弁４４ｂと第１仕切弁４４ａとをそれぞれ交互に開閉することによって、空気を遮断して、廃プラスチックＷＰを熱分解装置Ａの分配装置３に投入する。また、第１ねじポンプ４１及び第２ねじポンプ４２のスクリュ４１ｂ、４２ｂの１回転のピッチＰが後方に向けて短くなるように形成されているため、廃プラスチックＷＰは、後方に向けて圧縮され、空気（酸素）が取り除かれるように、ポンプ外筒４１ｃ、４２ｃ内を後方に移送される。第２ねじポンプ４２及び第１ねじポンプ４１に圧送されることにより、スクリュ４１ｂ、４２ｂの回転の圧力によって脱気されながら、ポンプ外筒４１ｃ、４２ｃ内を移送される。廃プラスチックＷＰは、第１ねじポンプ４１の油注入口４１ｆから油（油滴ＯＤ）が注入されることにより、廃プラスチックＷＰ粒子間の空間に油が充填され、さらに脱気が促進される。廃プラスチックＷＰは、脱気されて、熱分解装置Ａの分配装置３に投入される。

熱分解装置Ａの分配装置３に投入された廃プラスチックＷＰは、分配装置３の分配部３２から下方向に落下することにより、回動軸ＲＡを中心に回転する６本の乾留槽２１の前端側に接続された分配路３３のそれぞれに分配される。廃プラスチックＷＰは、分配路３３から後方への移動を容易にする傾斜面２４を伝わることによって、後方に移動し、それぞれの乾留槽２１に投入される。

加熱炉１では、燃焼機構１４の燃焼装置１４ｂによってバイオマス燃料ＢＦがハウジング１４ａ内で燃焼され、ハウジング１４ａを貫通する乾留槽群２の乾留槽２１を開放部１１ｅを介して直接加熱する。乾留槽２１に投入された廃プラスチックＷＰは、加熱炉１とともに回動する乾留槽２１の回動と乾留槽２１の内周面２１ａの撹拌羽根２５によって撹拌されながら、乾留槽２１から仕切られた加熱炉１の燃焼装置１４ｂのバイオマス燃料ＢＦの燃焼によって加熱され、乾留される。

加熱炉１（熱風路１３）では、間仕切板１２に設けられた熱風孔１３ａの設置位置の違いにより、熱風が加熱炉外筒１１内の内側と外側とを行き来しつつ後方に流れ、乾留槽２１が回動軸ＲＡを中心に公転するため、乾留槽２１は均一に加熱される。乾留槽２１を加熱した熱風は、加熱炉１の後側軸１１ｄ内の排気路１５に流れる。排気路１５の内部には、熱風の流量を規制又は調整するダンパ１５ａが備えられ、熱風の流量を調整することにより、加熱炉１内の温度が調整される。加熱炉１内の温度は、８００℃を１０℃程度超えるように調整される。ダイオキシンの発生を防ぐためである。なお、この場合、乾留槽２１内は、３００℃前後となる。

乾留槽群２のそれぞれの乾留槽２１は、円筒形状の内周面２１ａに撹拌羽根２５を備えて、乾留槽２１自体が回動軸ＲＡを中心に周方向に公転する。このため、廃プラスチックＷＰが撹拌されながら加熱され、加熱ムラが抑制され、均等に加熱され、加熱の熱効率に優れるものとなる。廃プラスチックＷＰは、脱気された状態で乾留槽２１に投入され、その状態で加熱されるため、酸化が抑制されて熱分解が進行する。廃プラスチックＷＰは約９０分かけて乾留される。乾留された廃プラスチックＷＰからは、熱分解により乾留ガスＤＧと炭化物ＣＢが発生する。廃プラスチックＷＰから発生した乾留ガスＤＧと炭化物ＣＢは、酸化が抑制されているため、劣化（酸化）が少ないものとなる。

乾留された廃プラスチックＷＰから発生した炭化物ＣＢは、乾留槽２１内を転動し、導出口２３から回収装置５に落下し、固体溜部５２に溜まる。炭化物ＣＢは、固体溜部５２の下側に設置されたロータリーバルブ５４によって、排出され回収される。回収された炭化物ＣＢは、炭（カーボン）を多く含み、燃料、土壌改良剤又は水質浄化剤などとして再利用することができる。

乾留された廃プラスチックＷＰから発生した乾留ガスＤＧは、ガス分別装置６のエジェクタ７０の吸引によって、回収装置５を経て、気液分離槽６１の液滴溜部６１ｂに導入される。液滴溜部６１ｂに導入された乾留ガスＤＧは、液滴ＬＤに接触することによって冷却され、凝縮した液滴ＬＤと、冷却されても凝縮しない揮発油ＶＯとに分けられる。揮発油ＶＯは、気液分離槽６１の上側に溜まり、気体出口６１ａから有水式ガスホルダ６８に充填され、加熱炉１の燃焼装置１４ｂの燃料、発電機６９の燃料などとして使用される。液滴ＬＤは、気液分離槽６１に流出され、油滴ＯＤと水滴ＷＤとに分離される。油滴ＯＤは、油分回収器６２に回収され、再生油として燃料等に使用することができ、また、第１ねじポンプ４１の油注入口４１ｆから注入する油として使用することもできる。水滴ＷＤは、水分回収器６３に回収され、有害成分が含有されていないことを確認したうえで、下水として排出することができる。

(実施例１)
実施例１では、第一実施形態の熱分解装置Ａを用いて、下記の条件で連続的に熱分解を行なった。

加熱炉１ φ１１００ｍｍ（外径１１００ｍｍ）×Ｌ１５００ｍｍ
バイオマス燃料ＢＦ 建築廃木材粉砕物８０ｋｇ／ｈ 加熱炉内温度８１０℃に調整
乾留槽２１ φ３００ｍｍ×Ｌ１５５０ｍｍ ×６本 回転数１ｒｐｍ 有機廃棄物の通過時間約９０分 乾留槽内温度約３００℃
第１ねじポンプ４１及び第２ねじポンプ４２ 移送量２０ｋｇ／ｈ
ガス分別装置６ １２００Ａ（内径１２００ｍｍ）ｍｍ×Ｈ２０００ｍｍ
エジェクタ７０ ６５Ａ（エアー入口）×５０Ａ（吸引口）×５０Ａ（出口）
循環路７０ｃ 流量１．１ｍ³／ｍｉｎ
有機廃棄物 使用済みポリエチレン容器粉砕物１０ｋｇ／ｈ
実施例１では、定常運転状態で、油滴ＯＤ（再生油）として灯油・軽油クラスの油が４ｋｇ／ｈ得られた。水滴ＷＤは確認できなかった。炭化物ＣＢとして最大１０ｍｍ程度の炭を主成分とする粒子が１ｋｇ／ｈ得られた。

(実施例２)
実施例２では、実施例１と同じ熱分解装置Ａを用いて、下記の条件で連続的に熱分解を行なった。

バイオマス燃料ＢＦ 建築廃木材粉砕物８０ｋｇ／ｈ 加熱炉内温度８１０℃に調整
乾留槽２１ φ３００ｍｍ×Ｌ１５５０ｍｍ ×６本 回転数１ｒｐｍ 有機廃棄物の通過時間約９０分 乾留槽内温度約３００℃
第１ねじポンプ４１及び第２ねじポンプ４２ 移送量２０ｋｇ／ｈ
エジェクタ７０ ６５Ａ（エアー入口）×５０Ａ（吸引口）×５０Ａ（出口）
循環路７０ｃ 流量１．１ｍ³／ｍｉｎ
有機廃棄物 自動車シュレッダーダスト１０ｋｇ／ｈ
実施例２では、定常運転状態で、炭化物ＣＢとして最大１０ｍｍ程度の炭を主成分とする粒子が１．５ｋｇ／ｈ得られた。

(実施例３)
実施例３では、実施例１と同じ熱分解装置Ａを用いて、下記の条件で連続的に熱分解を行なった。

バイオマス燃料ＢＦ 木材加工廃棄物８０ｋｇ／ｈ 加熱炉内温度８１０℃に調整
乾留槽２１ φ３００ｍｍ×Ｌ１５５０ｍｍ ×６本 回転数１ｒｐｍ 有機廃棄物の通過時間約９０分 乾留槽内温度約３００℃
第１ねじポンプ４１及び第２ねじポンプ４２ 移送量２０ｋｇ／ｈ
エジェクタ７０ ６５Ａ（エアー入口）×５０Ａ（吸引口）×５０Ａ（出口）
循環路７０ｃ 流量１．１ｍ³／ｍｉｎ
有機廃棄物 木材加工廃棄物１０ｋｇ／ｈ
実施例３では、定常運転状態で、油滴ＯＤは確認できなかった。水滴ＷＤとして木酢液が４ｋｇ／ｈ得られた。炭化物ＣＢとして最大１ｍｍ程度の炭を主成分とする粒子が０．５ｋｇ／ｈ得られた。

（その他実施形態）
実施形態の熱分解装置は、以下のような形態であってもその実施をすることができる。

実施形態の熱分解装置では乾留槽群２の乾留槽２１の本数は６本としたが、乾留槽群２の乾留槽２１の本数は３～８本であれば、加熱炉１の熱を乾留槽２１に効率よく伝えることができる。乾留槽群２の乾留槽２１の本数が３本未満の場合には、乾留槽２１の表面積の合計が小さく、加熱炉１の熱を乾留槽２１に効率よく伝えることができないおそれがある。一方、８本を超えると、乾留槽２１のそれぞれが小さくなり、熱分解装置のメンテナンス性に欠けるおそれがある。より好ましくは、乾留槽群２の乾留槽２１の本数は、４～６本である。

実施形態の熱分解装置では加熱炉１の前部側の開放部１１ｅは、外殻となる加熱炉外筒１１の周方向の全周に亘って開放する構成としたが、開放部１１ｅは加熱炉外筒１１の周方向の一部が開放する構成であっても、燃焼機構１４からの熱が開放部１１ｅを通って直接に乾留槽群２を加熱することができる。

実施形態の熱分解装置ではバイオマス燃料ＢＦとして建築廃木材粉砕物及び木材加工廃棄物を使用したが、バイオマス燃料ＢＦとして食用油廃棄物、穀物油なども使用することができる。また、乾留槽２１を加熱する燃料は、バイオマス燃料ＢＦに限定さるものではなく、汎用の燃料（都市ガス、プロパンガスなど）であっても使用することができる。

実施形態の熱分解装置では有機廃棄物として、使用済みポリエチレン容器粉砕物、自動車シュレッダーダスト及び木材加工廃棄物を使用したが、有機廃棄物は特に限定されることなく使用することができるものであり、生ゴミや糞尿なども使用することができる。

（その他技術的思想）
以下に、実施形態から把握されるその他の技術的思想について記載する。

実施形態に係る熱分解装置において、前記乾留槽の一端側の端部の前記回動軸から外側となる該乾留槽の内周面に、他端側から一端側に向けて該回動軸方向に傾斜し該乾留槽を閉塞する傾斜面が備えられた構成とすることができる。

これによれば、接続部から搬入された有機廃棄物を、容易に一端側から他端側に移動させることができる。

また、実施形態に係る上記熱分解装置において、前記乾留槽が円筒形状をなし、該乾留槽の内周面に、該乾留槽の軸方向に沿って、一列に並んだ複数の撹拌羽根からなる撹拌羽根列が備えられ、
それぞれの該撹拌羽根が、該軸方向に対して傾斜して備えられる構成とすることができる。

これによれば、円筒形状の乾留槽の内周面に撹拌羽根列が備えられ、それぞれの該撹拌羽根が、軸方向に対して傾斜して備えられる。このため、加熱炉を円筒形状の中心軸を中心に回動させ、加熱炉に備えられた乾留槽を回動させることにより、乾留槽内の有機廃棄物を、撹拌するとともに、前又は後に移動させることができる。

１…加熱炉、２…乾留槽群、３…分配装置、４…投入装置、５…回収装置、６…ガス分別装置、１１…加熱炉外筒、１１ａ…前端壁、１１ｂ…後端壁、１１ｃ…前側軸、１１ｄ…後側軸、１１ｅ…開放部、１２…間仕切板、１２ａ…第１間仕切板、１２ｂ…第２間仕切板、１２ｃ…第３間仕切板、１２ｄ…第４間仕切板、１２ｅ…第５間仕切板、１３…熱風路、１３ａ…熱風孔、１４…燃焼機構、１４ａ…ハウジング、１４ｂ…燃焼装置、１４ｃ…燃料供給ポンプ、１４ｄ…貫通孔、１４ｅ…グランドパッキン、１５…排気路、１５ａ…ダンパ、１６…回動歯車、１７…駆動歯車、１７ａ…モータ、１８…架台、１８ａ…回転ローラ、１９…窒素注入口、１９ａ…窒素ボンベ、２１…乾留槽、２１ａ…内周面、２３…導出口、２４…傾斜面、２５…撹拌羽根、３１…受入管、３１ａ…グランドパッキン、３２…分配部、３３…分配路、４１…第１ねじポンプ、４１ａ…モータ、４１ｂ…スクリュ、４１ｃ…ポンプ外筒、４１ｄ…送出口、４１ｅ…供給口、４１ｆ…油注入口、４２…第２ねじポンプ、４２ａ…モータ、４２ｂ…スクリュ、４２ｃ…ポンプ外筒、４２ｄ…送出口、４２ｅ…供給口、４３…ホッパー容器、４４…連結管、４４ａ…第１仕切弁、４４ｂ…第２仕切弁、５１…気体溜部、５１ａ…バッフル、５２…固体溜部、５３…逆止弁、５４…ロータリーバルブ、５６…受入口、５６ａ…グランドパッキン、６１…気液分離槽、６１ａ…気体出口、６１ｂ…液滴溜部、６１ｃ…ドレイン、６１ｄ…冷却塔、６１ｅ…中和剤注入器、６２…油分回収器、６３…水分回収器、６４…油水分離槽、６５…油水分離槽、６６…油分回収槽、６７…水分回収槽、６８…有水式ガスホルダ、６９…発電機、７０…エジェクタ、７０ａ…ノズル、７０ｂ…液体ポンプ、７０ｃ…循環路、Ａ…熱分解装置、ＢＦ…バイオマス燃料、ＣＢ…炭化物、ＤＧ…乾留ガス、Ｇ…設置場所、ＬＤ…液滴、ＯＤ…油滴、Ｐ…ピッチ、ＲＡ…回動軸、Ｓ…沈殿物、ＶＯ…揮発油、ＷＤ…水滴、ＷＰ…廃プラスチック、α…角度。

Claims (3)

1. 有機廃棄物を乾留する乾留槽と、該有機廃棄物を該乾留槽に投入する投入装置と、該有機廃棄物を乾留するために該乾留槽を加熱する加熱炉と、を備える熱分解装置であって、
   該加熱炉が、円筒形状をなし、該円筒形状の中心軸を回動軸として回動可能に構成され、
   該加熱炉内に、複数の該乾留槽が、該回動軸を中心とする仮想円筒上に、等間隔に配置され、
   該加熱炉の一端側と他端側のそれぞれに、該加熱炉を閉塞する端壁を備え、該一端側に、熱風を発生させる燃焼機構を備え、該他端側の該端壁の該回動軸上に、該熱風の排気口を備え、該加熱炉内に、該燃焼機構からの熱風の通路となる熱風路が形成され、
   該一端側の該端壁と該他端側の該端壁との間に、該乾留槽を支持するとともに該熱風路を区切る複数の間仕切板が設けられ、該間仕切板は、該乾留槽が貫通されるとともに、熱風の通る熱風孔が設けられ、
   隣り合う該間仕切板において、該熱風孔を中央に備える該間仕切板と該熱風孔を半径方向外側部に備える該間仕切板とが交互に設けられる、
   ことを特徴とする有機廃棄物の熱分解装置。
2. 前記加熱炉の一端側の前記回動軸上に、前記有機廃棄物を受け入れる受入管が、前記投入装置に対して回動可能に接続され、
   該受入管の他端側から該加熱炉内の半径方向に、該有機廃棄物を前記乾留槽のそれぞれに分配する分配路が設けられ、
   それぞれの該乾留槽の一端側の端部に、該分配路が接続されることを特徴とする請求項１に記載の有機廃棄物の熱分解装置。
3. 請求項１又は２に記載の有機廃棄物の熱分解装置の前記加熱炉の燃焼の燃料に、バイオマス燃料を使用することを特徴とする有機廃棄物の熱分解方法。
   

Images