JPS593504B2 - 都市ごみの熱分解炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は都市ごみの熱分解炉に関し、さらに詳しくは、
都市ごみを外部加熱により熱分解する竪型レトルト式都
市ごみの熱分解炉に関する。

都市とみは人間生活と密着して発生するため、その性質
は生活還境、四季、天候、貯留日数などにより著しく変
化することが多い。

たとえば生ごみの場合には付着水分は４０％以上にも達
するが、乾燥ごみの場合には付着水分は数饅以下のこと
もある。

またごみの物理的性質たとえば圧縮性などはごみの種類
によって著しく変化し、見掛密度のばらつきは甚だしい
。

このような都市ごみを熱分解炉で処理する際に、びんや
缶などの選別、粗大ごみの粉砕程度の前処理を加えるこ
とは実施されている。

しかし熱分解に影響を著しく与える水分の調整、見掛密
度の均等化などの操作をすることは、前処理工程の複雑
化のために処理コストが著しく高くなるためにほとんう
実施されていない。

都市ごみの熱分解炉のレトルト内で起る反応は単純では
ないが、これをタング（Ｔａｎｇ）およびベーコン（Ｂ
ａｃｏｎ）の論文（Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄｅ
ｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａ
ｒｂｏｎ Ｐｒ−ｏｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｍｕｎｉｃ
ｉｐａｌ ｒｅｆｕｓｅ、 ＰＢ −２２１，１７
２ｐａｇｅ８、１９７３）、ならびにニー・デー・マツ
フィンタイヤ（Ａ −Ｄ 、ＭｃＩｎｔｙ ｒｅ ）お
よびエム・エム・パピツク（Ｍ 、 Ｍ 、 Ｐａｐｉ
ｃ）の論文（Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｕｎｉｃｉ
ｐａｌ ｓｏｌｉｄｗａｓｔｅ °Ｔｈｅ Ｃａｎａｄ
ｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈ−ｅｍｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ： ５２ （２） Ｐ ２
６５−２６６．１９７４）を引用して説明する。

都市とみは、水分の蒸発、固有水分の脱水、熱分解、お
よび水性ガス化反応の過程を順次繰ている。

以下に反応式をまじえて説明する。

付着水分の蒸発 （蒸発帯） ２５〜１５０℃セ
ルローズの脱水 １５０〜２４０°ＣＣ
−０，Ｃ−Ｃ結合の切断 タール、ＣＯ２，ＣＯ２Ｈ２（熱分 ２５０℃以上の発
生 解帯） 環状化（グラファイト結 ４００℃以上晶化） を経過してグラファイト化し、さらに５００℃以上で水
蒸気と水性ガス化反応 ０＋Ｈ・’ＣＯ＋Ｈ・ ）（水性ガフイア帯）Ｃ＋
２ Ｈ２０？’ Ｃ０２＋ ２ Ｈ２を起している。

上記３帯すなわち蒸発帯、熱分解帯、水性ガス化帯にお
ける必要熱量は必ずしも一定していないため、それぞれ
の必要熱量に応じた熱束を与えることが望ましい。

従来の都市ごみの熱分解炉は、下部にのみ加熱手段を有
しており、レトルトの伝熱面積に裕度を持たせることに
より、全熱量がバランスするように設計されている。

このような従来の熱分解炉では、ごみの組成変化が直ち
に残渣およびガス組成に影響を与えるため、不安定操業
になりやすい欠点があった。

またレトルト内において、ごみ中の糖類のカラメル化あ
るいはプラスチックゾーンの形成などによるブリッジ形
成により運転トラブルが起こりやすいなどの欠点があっ
た。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き安定操業を
行ないうる都市ごみの熱分解炉を提供することにある。

本発明者は、都市ごみの熱分解炉の上部に加熱手段を設
けて高熱束をあたえ、該加熱手段により発生する水分お
よび分解ガスの少なくとも一部を系外に抽出することに
よって、上記の欠点が一挙に解決されることを見出し、
本発明に到達したものである。

すなわち本発明は、都市ごみを加熱し水分の蒸発熱分解
および水性ガス化反応を順次行なわせる都市ごみの熱分
解炉において、上端にごみの投入口を備えた筒状レトル
トの上部外周にレトルト内のごみを加熱して水分を蒸発
させるための第１の加熱手段を設け、前記レトルトの投
入口より下方でかつ第１の加熱手段より上方位置に前記
の第１の加熱手段より発生する水分および分解ガスを系
外に抽出するための開口部を設け、さらに前記レトルト
の下部外周にレトルト内のごみを加熱して熱分解および
／または水性ガス化をさせるための第２の加熱手段を設
けることを特徴とする都市ごみの熱分解炉である。

本発明の熱分解炉においては、該分解炉の上部に第１の
加熱手段を設けて高熱束をあたえるため、ごみからの水
分の蒸発が促進されることとなり、レトルト内の圧力の
異常上昇をきたし、爆発などの危険を招く恐れがあるた
め、レトルトの投入口より下方でかつ第１の加熱手段よ
り上方位置に、第１の加熱手段より発生する水分および
分解ガスの一部を系外に抽出するための開口部を設けた
。

この開口部を設けることにより、熱分解に大きな影響を
与える水分を除去するので、熱分解、水性ガス化反応を
定常化することができる。

さらに水蒸気のごみ中での充満により水蒸気が凝縮する
のを防止することにより、ごみ間の摩擦抵抗の変化を減
少させ、降下速度のアンバランスを防止することができ
る。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

上端を拡開されて投入口３Ａを形成されたレトルト３の
外周には、上下端に底板を有する円筒状の熱分解塔５が
設けられている。

この熱分解塔５内には上下二枚の邪魔壁６が設けられて
上、中、下３つの加熱室５Ａ、５Ｂ 、５Ｃが形成され
、これらの加熱室５Ａ、５Ｂ 、５ｃは前記邪魔壁６の
一部に設けられた連通切欠部６Ａにより連通されている
。

また上部の加熱室５Ａには第１の加熱手段としての上部
バーナー８からの燃焼ガスが導入されるようにされ、下
部の加熱宿５Ｃには第２の加熱手段としての下部バーナ
ー７からの燃焼ガスが導入されるようにされ、さらに中
央部の加熱室５Ｂには上下の邪魔壁６の連通切欠部６Ａ
から前記上、下部の加熱室５Ａ、５Ｃを通過した燃焼ガ
スが導ひかれるようにされている。

この中央部の加熱室５Ｂには、一端を大気に開口された
煙道１０の他端が開口され、前記燃焼ガスが大気に放出
されるようになっている。

前記レトルト３の投入口３Ａより下方で、熱分解塔５よ
り上方には、はぼ全周にわたってスリット状の開口部１
１が形成され、この開口部１１の外周には該開口部１１
を取囲んで円筒状の蒸気抽出煙道９が設けられ、この蒸
気抽出煙道９にはパイプ１２の一端が接続されている。

前記レトルト３の下部には、ガス溜り囲１４が連設され
、このガス溜り囲１４の下端部は水を貯めたホッパー１
７内に挿入され水封されている。

また、ガス溜り囲１４の水封水面より上部にはロータリ
ーバルブ１５が回転可能に設けられるとともに、このロ
ータリーバルブ１５のさらに上部にはガス溜り囲１４中
に溜ったガスを排出するためのパイプ１３が設けられて
いる。

前記ロータリーバルブ１５の回転軸１５Ａの一端には、
ギャー１６が回着され、図示しない駆動源により回転さ
れるようになっている。

前記ホッパー１７内には、複数個の滑車１８Ａで案内さ
れる無端状のコンベア１８の一部がガス溜り囲１４の下
端開口より下方を走行するように配設され、このコンベ
ア１８の他部はホッパー１７の外周を通って回行するよ
うにされている。

また、レトルト３中に投入されるごみ４は、レトルト３
の一側においてレトルト３の投入口３Ａより上方まで延
設され、その先端を投入口３Ａ側に向って折曲されたレ
ール１上を走るパケット２により運ばれるようにされて
いる。

なお、符号１９は残渣を示す。

次に、本実施例の作用につき説明する。

レール１に沿って上下するパケット２でごみ４を熱分解
塔５中のレトルト３内に該レトルト３の上端の投入口３
Ａから投入する。

一方、第１の加熱手段としての上部バーナー８および第
２の加熱手段としての下部バーナー７からの燃焼ガスに
よってレトルト３は加熱されている。

上、下部の加熱室５Ａ、５Ｃに入った燃焼ガスは、邪魔
壁６により該壁６の開口部６Ａを通ってジグサグ運行し
ながらレトルト３に熱を与え、中央部の加熱室５Ｂから
煙道１０を通り、大気中に放出される。

その際、煙道１０より熱を回収することもできる。

レトルト３内のごみ４の変化状態はＡ、Ｂ、Ｃで示され
ている。

すなわち、レトルト３の上部では都市ごみ４からの水分
の蒸発が主として起こるため蒸発帯Ａと称する。

この蒸発帯Ａは、上部の加熱室５Ａとほぼ対応しており
、蒸発帯Ａで水分を蒸発された都市ごみ４は、定常化さ
れほぼ中央部の加熱室５Ｂに対応した熱分解を主として
受ける熱分解帯Ｂに導入される。

熱分解帯Ｂでは固有水分の脱水、ガス化およびグラファ
イト化などが起こる。

このグラファイト化したごみ４は、高温で水と反応し水
素、一酸化炭素ガス化を受ける水性ガス化帯Ｃに導入さ
れる。

この水性ガス化帯Ｃは、はぼ下部加熱室５Ｃに対応して
いる。

蒸発帯Ａで発生した水蒸気、低沸点揮発分および熱分解
帯Ｂから上昇する一部の分解ガスは、レトルト３上部の
全周にわたって刻まれた開口部１１から蒸気抽出煙道９
に入り、さらにパイプ１２を通って系外に排気される。

上記の一連の物理的変化、化学的変化を受けた後の都市
ごみ４の残渣は、ロータリーバルブ１５から排出される
。

レトルト３の下端はホッパー１１に水封されており外気
と遮断されているから、ガスの流出、空気の混入が防止
される。

ロータリーバルブ１５は水封水面とガス溜り囲１４との
中間に位置し、ギヤー１６で回転が伝えられる。

ホッパー１７の底部に溜った残渣１９はコンベア１８を
経て排出される。

一方、熱分解生成ガスはガス溜り囲１４で残渣１９を分
離してパイプ１３を経て系外に排出される。

これらの一連の都市ごみの熱分解操作は連続して行って
よいが、不連続運転にも適用できる。

また、加熱手段はバーナーに限らず電熱線など他のでも
よいが、バーナーの方が設備上有利である。

次に本発明による上、下撚焼室を有する方法（■法）と
下部燃焼室のみを有する従来の方法（■法）とを実施例
に基づいて比較する。

都市ごみを機械粉砕したものをごみとして使用した。

ごみの付着水分は４２，６％であり、処理量は毎時１８
０Ｋｐであった。

また、本実験に用いたレトルトは、断面形状が巾３００
ｍｍ１長さ３０００ｍｍの四角形で、高さが約７０００
ｍｍであり、温度測定は巾３００ｍｍのほぼ中央で行な
った。

従って、この中央部と炉壁近傍との温度差は非常に大き
く、炉壁近傍は測定温度の数倍になっており、例えば後
述する表−Ｉ中■法のレトルト上部からの距離が６ｍの
地点の炉壁温度は９５０℃であり、十分に水性ガスを発
生しうる状態となっている。

さらにに、燃料は、熱量にして約２０． ＯＯＯＫｃａ
ｌ ／ｈで、その内、大半は乾留ガスを使用し、はぼ自
給自足ささせた。

結果を表−■に示す。以上のように、本発明は従来の方
法に比し、熱伝達が良好であり分解ガス量は３倍と多く
、凝縮ガスも一部ガス化しているため、１０％減少して
いる。

この凝縮ガス量の減少により、該ガスの精製工程におけ
る負荷が軽減される。

本発明は、以上のような構成および作用により、ごみの
付着水分量などの組成変化にかかわらず安定操業が可能
となり、ごみ中の糖類のカラメル化あるいはプラスチッ
クゾーンの形成を防止することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る熱分解炉の一実施例を示す断面図であ
る。 １：レール、２：パケット、３：レトルト、３Ａ：投入
口、４：ごみ、５：熱分解塔、６：邪魔壁、Ｔ：下部バ
ーナ、８：上部バーナ、９：蒸気抽出煙道、１０：煙道
、１１：開口部、１２：パイプ、１３：パイプ、１４：
ガス溜り部、１５：ロータリーバルブ、１６：ギアー、
１７：ポツパー、１８：コンベアー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 都市ごみを外部より加熱し、水分の蒸発、熱分解お
   よび水性ガス化反応を順次行なわせる都市ごみの熱分解
   炉において、上端にごみの投入口を備えた筒状レトルト
   の上部外周にレトルト内のごみを加熱して水分を蒸発さ
   せるための第１の加熱手段を設け、前記レトルトの投入
   口より下方でかつ第１の加熱手段より上方位置に前記の
   第１の加熱手段より発生する水分および分解ガスを系外
   に抽出するための開口部を設け、さらに前記レトルトの
   下部外周にレトルト内のごみを加熱して熱分解および／
   または水性ガス化をさせるための第２の加熱手段を設け
   ることを特徴とする都市ごみの熱分解炉。