| 【発明の名称】 |
ガス熱分解装置および該ガス熱分解装置を備えた廃棄物処理装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】沼津 利一
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| 【要約】 |
【課題】低い設備費・維持費で済む小型のガス熱分解装置、および該ガス熱分解装置を備えた廃棄物処理装置を提供する。
【解決手段】一次処理ガスを熱分解するために酸素を遮断した雰囲気で加熱する電気抵抗発熱体が配置された熱分解部と、該熱分解部で生成した熱分解ガスを燃焼する燃焼部とからなるガス熱分解装置において、該電気抵抗発熱体は非焼結型であることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 廃棄物の一次処理により生成した一次処理ガスを熱分解するために酸素を遮断した雰囲気で加熱する電気抵抗発熱体が配置された熱分解部と、該熱分解部で生成した熱分解ガスを燃焼する燃焼部とからなるガス熱分解装置において、該電気抵抗発熱体は非焼結型であることを特徴とするガス熱分解装置。
【請求項２】 非焼結型電気抵抗発熱体は板状である請求項１に記載のガス熱分解装置。
【請求項３】 非焼結型電気抵抗発熱体は、一次処理ガスを接触させて該一次処理ガスの乱流を高める請求項１または２に記載のガス熱分解装置。
【請求項４】 非焼結型電気抵抗発熱体は、長手方向が垂直方向に対して５〜３０°傾斜させて配置されている請求項１、２または３に記載のガス熱分解装置。
【請求項５】 非焼結型電気抵抗発熱体は、相隣り合う同士間の空間距離が４０〜１００ｍｍで複数配置されている請求項１〜４のいずれかに記載のガス熱分解装置。
【請求項６】 非焼結型電気抵抗発熱体は、長手方向に対して１０〜９０°の向きの貫通孔が、該電気抵抗発熱体一体につき１個以上形成されている請求項１〜５のいずれかに記載のガス熱分解装置。
【請求項７】 非焼結型電気抵抗発熱体は、表面に凹凸部が形成されている請求項１〜６のいずれかに記載のガス熱分解装置。
【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載のガス熱分解装置を複数直列に繋いだガス熱分解装置。
【請求項９】 一次処理は、乾留処理または燃焼処理である請求項１に記載のガス熱分解装置。
【請求項１０】 一次処理装置と、請求項１〜９のいずれかに記載のガス熱分解装置とを備えた廃棄物処理装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、乾留処理や燃焼処理などの一次処理で廃棄物より生成した一次処理ガスを熱分解するガス熱分解装置、および該ガス熱分解装置を備えた廃棄物処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】廚房などから発生する生ゴミ類、食品加工場から発生する不要粕類など、病院から発生する医療用廃棄物、廃プラスチック、排水処理残渣などの廃棄物を環境汚染を伴うことなく処理することは極めて重要な問題である。特に、一次処理ガス中には猛毒の化学物質であるダイオキシン類が含まれるので、ダイオキシン類を熱分解（二次処理）する技術を開発すべく、関連研究者や技術者は日夜懸命に努力している。
【０００３】従来のガス熱分解装置の一例の透視正面図を図６に示す。図６のガス熱分解装置は、廃棄物の乾留や燃焼などの一次処理を行う一次処理装置２０で生成した一次処理ガスを熱分解するために、酸素を遮断した雰囲気で通常１４００℃以上に加熱する熱分解部３０と、熱分解部３０で生成した熱分解ガスを燃焼して無害化する燃焼部４０とからなる。熱分解部３０には、複数の電気抵抗発熱体３１と、電気抵抗発熱体３１の相隣り合う同士間を挿通する伝熱管３２が配置されている。電気抵抗発熱体３１は、耐熱性の箱体にカーボン粒３１ａが充填され、外部電源接続端子（図示せず）が取り付けられたものであるが、この他にカンタル線などの金属発熱体やセラミック粉末を焼結した焼結型発熱体なども使用される。燃焼部４０は、伝熱管３２を通過した熱分解ガスを燃焼するための空気を取り入れる空気取り入れ口４１を有する。
【０００４】一次処理ガスは、熱分解部３０に送られ伝熱管３２内を通過する。通過しながら、電気抵抗発熱体３１により伝熱管３２を介して加熱され、熱分解される。熱分解ガスは、伝熱管３２を出て燃焼部４０に送られる。そして、燃焼部４０で、空気取り入れ口４１から取り入れた空気で燃焼し、無害化される。無害化された燃焼ガスは廃棄口５０から廃棄される。なお、一次処理ガス、熱分解ガス、取り入れ空気などの気体は、廃棄口５０の下流側に設けられているファン（図示せず）により図６中の矢印方向の流れを形成する。
【０００５】しかしながら、従来のガス熱分解装置は、大型であるばかりでなく、電気抵抗発熱体が短い寿命であったり高価であったりするために高価になったり高い維持費がかかるという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記事情に鑑み、低い設備費・維持費で済む小型のガス熱分解装置、および該ガス熱分解装置を備えた廃棄物処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を達成すべく、鋭意検討研究した結果、公知の非焼結型電気抵抗発熱体を用いることにより上記目的を達成し得ることを見い出し、本発明に到達した。
【０００８】すなわち、本発明のガス熱分解装置は、一次処理ガスを熱分解するために酸素を遮断した雰囲気で加熱する電気抵抗発熱体が配置された熱分解部と、該熱分解部で生成した熱分解ガスを燃焼する燃焼部とからなるガス熱分解装置において、該電気抵抗発熱体は非焼結型であることを特徴とする。
【０００９】本発明のガス熱分解装置において、非焼結型電気抵抗発熱体は、従来の電気抵抗発熱体より大型で板状などの形状のものが作製しやすく、寿命が長く安価である。また、作製の際に取付金具を適宜埋め込むことによって取付け・取外しが簡便にできる。その結果、本発明のガス熱分解装置は、低い設備費・維持費で済み、小型にできる。
【００１０】非焼結型電気抵抗発熱体は、一次処理ガスを接触させて該一次処理ガスの乱流を高めるようにすると、該一次処理ガスが均一に加熱され効率よく熱分解される。その結果、本発明のガス熱分解装置は、より低い設備費・維持費で済み、より小型にできるので、好ましい。
【００１１】ガス熱分解装置に導かれる一次処理ガスは、ある程度乱流であるが、非焼結型電気抵抗発熱体により乱流を高めるために、本発明のガス熱分解装置では、例えば次の（１）〜（３）の手段を非焼結型電気抵抗発熱体に施す。
【００１２】（１）長手方向を垂直方向に対して５〜３０°傾斜して配置する、（２）長手方向に対して１０〜９０°の向きの貫通孔を電気抵抗発熱体一体につき１個以上形成する、（３）表面に凹凸部を形成する。
【００１３】非焼結型電気抵抗発熱体は、相隣り合う同士間の空間距離が４０〜１００ｍｍで複数配置されていると、上記乱流による均一加熱効果が助長されて好ましい。
【００１４】ガス熱分解率を高めるために、上記ガス熱分解装置を複数直列に繋ぐことができる。ここで、直列とは、ガス上流側のガス熱分解装置の下流側に、ガス下流側のガス熱分解装置の上流側を繋げる方式を意味する。
【００１５】一次処理ガスは、乾留処理したガスでも燃焼処理したガスでもよい。
【００１６】本発明は、一次処理装置と上記ガス熱分解装置とを組み合わせた廃棄物処理装置でもある。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のガス熱分解装置の一実施例の透視正面図である。図２は、図１のガス熱分解装置で用いられている非焼結型電気抵抗発熱体に貫通孔を形成した場合の該貫通孔の形成状態一例を示した正面図であり、図３は図２の側面図である。また、図４は、図１のガス熱分解装置で用いられている非焼結型電気抵抗発熱体の表面に凸部を形成した場合の該凸部の形成状態の一例を示した正面図であり、図５は図４の側面図である。
【００１８】図１のガス熱分解装置は、一次処理を行う一次処理装置２０で生成した一次処理ガスを熱分解するために酸素を遮断した雰囲気で加熱する非焼結型電気抵抗発熱体１１が配置された熱分解部１０と、熱分解部１０で生成した熱分解ガスを燃焼する燃焼部４０とからなる。なお、燃焼部４０は図６と同様であるので同符号にした。
【００１９】非焼結型電気抵抗発熱体１１は、結合剤および硬化剤とともに導電性粉末を、焼結することなく圧縮・注型などにより、板状・異型などの自由な形状に成型、固形化したものである。好ましい非焼結型電気抵抗発熱体には、特公平２−４５４７号公報に記載されたものを挙げることができる。すなわち、上記公報に記載された非焼結型電気抵抗発熱体は、導電性粉末とポルトランドセメントと塩素系硬化剤と必要に応じて耐熱性粉末とを均一に混合した混合体である。そのため、本発明のガス熱分解装置は、低い設備費・維持費で済み、小型にできる。
【００２０】非焼結型電気抵抗発熱体１１は、非焼結型電気抵抗発熱体１１の相隣り合う同士で形成される加熱空間１２で一次処理ガスを接触させて、該一次処理ガスの乱流を高める。そのため、一次処理ガスは、万遍なく均一に加熱され、効率よく熱分解される。
【００２１】一次処理ガスの乱流を高めるために非焼結型電気抵抗発熱体１１に前記手段を施す理由は、次の（１）〜（３）の通りである。
【００２２】（１）傾斜した配置は、一次処理ガスの流れる向きを変えて乱流を高める。傾斜角度が５°未満では傾斜効果が十分でなく、３０°を超えると一次処理ガスの通気抵抗が増大する。非焼結型電気抵抗発熱体１１を傾斜して配置した様子を図１に示す。
【００２３】（２）貫通孔１１ａは、一次処理ガスが加熱空間１２以外に流通し得る別の空間となるので、乱流を高めるだけでなく伝熱面積も増大させる。貫通孔１１ａの向きが１０°未満または９０°を超えると、乱流を十分高めにくい。貫通孔１１ａにテーパをもたせてもよい。貫通孔１１ａの数は、非焼結型電気抵抗発熱体１１一体につき１個以上形成すればよい。向きが９０°の貫通孔１１ａを５個、非焼結型電気抵抗発熱体１１に形成した様子を図２、３に示す。
【００２４】（３）表面に形成する凹凸部は、乱流を高めるだけでなく伝熱面積も増大させる。凹凸部の位置・形状は特に制限はなく、適宜定めることができる。帯状で水平な凸部１１ｂを片面に３本宛、非焼結型電気抵抗発熱体１１の両面に形成した様子を図４、５に示す。
【００２５】加熱空間１２における非焼結型電気抵抗発熱体１１の間の距離（図１にｄで示す）が４０ｍｍ未満では、非焼結型電気抵抗発熱体１１をいたずらに多く使用して、ガス熱分解処理能力が低下する。一方、１００ｍｍを超えると、一次処理ガスが均一に加熱し難くなる。
【００２６】一次処理装置とガス熱分解装置とを組み合わせた本発明の廃棄物処理装置において、一次処理装置は、通常のものでもよいが、本出願と同日に本出願人が出願した廃棄物減容処理装置が好ましい。何故なら、この廃棄物減容処理装置で熱分解を一部行うので、本発明のガス熱分解装置における熱分解部の負荷が軽減でき、従って、本発明のガス熱分解装置は、より一層低い設備費・維持費で済み、より一層小型にできるからである。
【００２７】図１のガス熱分解装置において、一次処理ガスは、熱分解部１０に送られ乱流を高められながら、加熱空間１２を例えば１、２秒程度で通過する。通過しながら、例えば１０００℃以上の非焼結型電気抵抗発熱体１１の輻射熱により、例えば１２００〜１４００℃に直接加熱されて、熱分解される。熱分解ガスは、熱分解部１０を出て燃焼部４０に送られる。そして、燃焼部４０で、空気取り入れ口４１から取り入れた空気で燃焼し無害化される。無害化された燃焼ガスは廃棄口５０から廃棄される。なお、一次処理ガス、熱分解ガス、取り入れ空気などの気体は、廃棄口５０の下流側に設けられているファン（図示せず）により、図１中の矢印方向で所望の流速の流れを形成する。また、空気取り入れ口４１および廃棄口５０は、図６と同様であるので同符号にした。
【００２８】
【実施例】［実施例１〜７］図１の一次処理装置（通常のもの）およびガス熱分解装置を用いて、ファミリーレストランで発生した廃棄物５０ｋｇを処理する試験を行った。本試験において廃棄口５０から廃棄される燃焼ガス中のダイオキシンおよびジベンゾフランを分析した。
【００２９】ガス熱分解装置の詳細は、次の（１）〜（３）の通りである。また、一次処理ガスが加熱空間１２を通過する時間が０．５〜０．８秒になるように、ファンの吸引を調整した。なお、使用した一次処理装置２０の種類、および非焼結型電気抵抗発熱体１１の配置（傾斜）・形成（貫通孔および凸部）状態を表１に示す。
【００３０】（１）熱分解部１０の寸法（内部）：長さ８００ｍｍ、奥行８００ｍｍ、高さ７００ｍｍ。
【００３１】（２）燃焼部４０の寸法（内部）：長さ８００ｍｍ、奥行８００ｍｍ、高さ４００ｍｍ。
【００３２】（３）非焼結型電気抵抗発熱体１１（ａ）製造方法と取付け重量にて、５００メッシュ木炭粉末と５００メッシュ第３リン酸カルシウムと５００メッシュ硅石との配合比率が４：２：２の混合物に対して、塩素系硬化剤（ＣａＣｌ2 ＋ＮａＣｌ）を３重量％、ポルトランドセメントを１５重量％および水を３０重量％加えて充分混練し、縦７００ｍｍ、横７００ｍｍ、厚さ５０ｍｍの板状に注型成型した。この成型の際、取り付け用金具を埋め込んだ。得られた成型物を充分に乾燥して使用した。なお、熱分解部１０への配置は、上記取り付け用金具を熱分解部１０の側壁に固定することにより行った。
【００３３】（ｂ）枚数：７枚（ｃ）加熱空間１２における発熱体間距離ｄ：５５ｍｍ（ｄ）発熱体発生温度：１０００℃（ｅ）加熱空間１２の温度：１２００℃【００３４】
【表１】
注１：「傾斜あり」は、傾斜角度が８°、「傾斜なし」は長手方向が垂直。 注２：「貫通孔あり」は、径２０ｍｍで、向きが３０°の貫通孔を発熱体表面に均等に５個形成。 注３：「凸部あり」は、高さ２０ｍｍ、幅２５ｍｍの凸部を水平・均等に３本形成。
【００３５】ダイオキシンおよびジベンゾフランの分析は、「廃棄物処理におけるダイオキシン類測定分析マニュアル」に従った。その結果はいずれも、規制値を充分クリヤーするものであった。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、極めて低い設備費・維持費で済み、極めて小型のガス熱分解装置および廃棄物処理装置を提供することが可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９９０４１９２７
【氏名又は名称】沼津 利一
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| 【出願日】 |
平成１１年３月２９日（１９９９．３．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８４０８７
【弁理士】
【氏名又は名称】鴨田 朝雄
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２８３４２８（Ｐ２０００−２８３４２８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８６８３２ |
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