JP2020041729A - Heat treatment equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、処理対象物を熱処理する熱処理装置に関するものである。 The present invention relates to a heat treatment apparatus for heat treating an object to be treated.
リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く、他の二次電池に比して軽量化、小型化を図ることができるなどの特性を備えているため、電気・電子機器用、自動車用などの用途で広く使用されている。そのため、将来的には、使用済みのリチウムイオン電池の量が増加すると考えられる。 Lithium-ion batteries have high energy density and have characteristics such as lighter weight and smaller size compared to other secondary batteries, so they are used in applications such as electric and electronic devices and automobiles. Widely used. Therefore, it is considered that the amount of used lithium ion batteries will increase in the future.
ところで、リチウムイオン電池は、リチウム、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウムなどの有価物を含んでいる。そのため、使用済みのリチウムイオン電池を処分する際には、これらの有価物を回収することが望まれている。 By the way, lithium ion batteries contain valuable resources such as lithium, cobalt, nickel, copper, and aluminum. Therefore, when disposing of used lithium-ion batteries, it is desired to recover these valuable resources.
リチウムイオン電池から有価物を回収する方法は、先ず、リチウムイオン電池を、設定された熱処理温度、たとえば、アルミニウムの融点(660℃)未満の温度である400〜600度で熱処理する。なお、この熱処理は焙焼ともいわれる。 In a method for recovering valuable resources from a lithium ion battery, first, a lithium ion battery is heat treated at a set heat treatment temperature, for example, 400 to 600 degrees, which is lower than the melting point of aluminum (660 ° C.). This heat treatment is also called roasting.
リチウムイオン電池は、前記所定の温度で熱処理を行うと、リチウムイオン電池の構成要素のうち、電解液、セパレータ、バインダー、負極活物質などに含まれる炭素系の材料や有機物の大部分が、蒸発(揮発)または熱分解してガス化される。この際、アルミニウムは溶融しないため、他の金属などがアルミニウムの溶融物に巻き込まれることはない。 Lithium-ion batteries, when subjected to heat treatment at the predetermined temperature, most of the carbon-based materials and organic substances contained in the electrolyte, separator, binder, anode active material, and the like among the components of the lithium-ion battery are evaporated. (Volatile) or pyrolyzed and gasified. At this time, since aluminum does not melt, other metals and the like do not get caught in the aluminum melt.
したがって、前記熱処理に伴って生じるガスを分離することにより、処理物は、主として、リチウムイオン電池のケース、正極および負極、配線、端子、基盤、その他の金属製の部材に由来する金属が、粉、塊、箔、板などの形状で残留したものとなる。 Therefore, by separating the gas generated by the heat treatment, the processed material is mainly a metal derived from the case, the positive electrode and the negative electrode, the wiring, the terminal, the base, and other metal members of the lithium ion battery. , Lump, foil, plate, etc.
よって、その後は、前記処理物を、破砕処理や粉砕処理、篩分け処理、選別処理などを適宜行うことで、有価物の金属の回収を行うことができると考えられている。 Therefore, after that, it is considered that the valuable metal can be recovered by appropriately performing crushing treatment, crushing treatment, sieving treatment, and sorting treatment of the treated material.
ところで、リチウムイオン電池の熱処理を行う場合の一つの手法として、火炎により焼却対象物を焼却処理する焼却炉内で、リチウムイオン電池を、リチウムイオン電池の筐体に火炎が直接的に当たることを防ぐ電池保護コンテナ内に配置し、この電池保護コンテナの外面に火炎を当てる手法が、従来提案されている。また、電池保護コンテナが、リチウムイオン電池から生じるガスを電池保護コンテナの外側へ排出するためのガス抜き孔を備える構成とする考えも、従来提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 By the way, as one method of performing heat treatment of a lithium ion battery, in a incinerator that incinerates an object to be incinerated by flame, the lithium ion battery is prevented from directly hitting the casing of the lithium ion battery by the flame. Conventionally, a method of arranging the battery in a battery protection container and applying a flame to the outer surface of the battery protection container has been proposed. In addition, conventionally, a concept has been proposed in which the battery protection container is provided with a gas vent hole for discharging gas generated from the lithium ion battery to the outside of the battery protection container (for example, see Patent Document 1).
ところで、特許文献1に示された電池保護コンテナは、焼却炉内に単に配置されるものであって、焼却炉の炉内で受ける熱を制御する手段や、リチウムイオン電池を収納しているコンテナ内部の温度を制御する手段を有していない。
By the way, the battery protection container disclosed in
そのため、特許文献1に示されたものでは、電池保護コンテナ内のリチウムイオン電池の温度を所定の熱処理温度にするためには、前記焼却炉の炉内温度を制御する必要がある。
Therefore, in the technique disclosed in
したがって、特許文献1に示された電池保護コンテナを用いてリチウムイオン電池の熱処理を行う焼却炉は、炉内温度をリチウムイオン電池の熱処理温度に応じて制御する必要がある。よって、この焼却炉は、実際には、化石燃料を使用するバーナなどの発熱量の制御が可能な燃焼器を、リチウムイオン電池の熱処理温度の制御に専用に用いる熱源として備えた構成とする必要が生じる。したがって、この熱源を備えた焼却炉は、リチウムイオン電池の熱処理専用の焼却炉となる。
Therefore, in the incinerator for performing the heat treatment of the lithium ion battery using the battery protection container disclosed in
更に、リチウムイオン電池は、熱処理を行うと、フッ化水素のような腐食性のガスや、有害物質を含むガスが発生することがある。特許文献1に示されたものでは、リチウムイオン電池の熱処理に伴って発生したガスは、電池保護コンテナからガス抜き孔を通して排出されるが、その排出先は、焼却炉の炉内である。そのため、リチウムイオン電池の熱処理に伴って発生するガスのうち、可燃性のガスは、焼却炉の炉内で焼却されるとしても、焼却炉の炉内温度では分解されないガスや、不燃性のガスは、焼却炉の燃焼排ガスに同伴されて焼却炉より排出される。
Further, in a lithium ion battery, when heat treatment is performed, a corrosive gas such as hydrogen fluoride or a gas containing a harmful substance may be generated. In the technique disclosed in
したがって、リチウムイオン電池の熱処理に用いる焼却炉は、燃焼排ガスに同伴されるフッ化水素のような腐食性のガス、および、有害物質を含むガスを処理するための排ガス処理装置を付設する必要がある。 Therefore, the incinerator used for heat treatment of the lithium ion battery needs to be provided with an exhaust gas treatment device for treating corrosive gas such as hydrogen fluoride entrained in the combustion exhaust gas and gas containing harmful substances. is there.
したがって、特許文献1に示されたものを実現するためには、リチウムイオン電池の熱処理温度の制御を行う専用の熱源を備えた構成の焼却炉を、リチウムイオン電池の熱処理専用の焼却炉として設けると共に、この焼却炉用の排ガス処理装置を設ける必要がある。
Therefore, in order to realize what is shown in
しかし、このようなリチウムイオン電池の熱処理専用の焼却炉と、排ガス処理装置を新たに設ける場合は、それらを設置する場所の確保が必要となると共に、設備コストが嵩むというのが実状である。 However, in the case where such an incinerator dedicated to heat treatment of a lithium ion battery and an exhaust gas treatment device are newly provided, it is necessary to secure a place for installing such an incinerator and to increase the equipment cost.
そこで、本発明は、リチウムイオン電池のように、設定された熱処理温度での熱処理が必要とされ、熱処理に伴って可燃性のガスや腐食性のガスなどの排出ガスを生じる処理対象物について、熱処理温度の制御に用いる専用の熱源、および、専用の排ガス処理装置を必要とすることなく、処理対象物の熱処理を行うことができる熱処理装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention requires a heat treatment at a set heat treatment temperature, such as a lithium ion battery, for a treatment target that generates an exhaust gas such as a flammable gas or a corrosive gas with the heat treatment. An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus capable of performing heat treatment of an object to be treated without requiring a dedicated heat source used for controlling a heat treatment temperature and a dedicated exhaust gas treatment apparatus.
本発明は、前記課題を解決するために、処理対象物を収納する処理容器と、前記処理容器に備えたガス入口と、開閉可能な出入口を備えて前記処理容器を収容する熱処理室と、前記熱処理室に、該熱処理室に収容した前記処理容器の前記ガス入口と近接する配置で設けられた容器内ガス供給管と、前記熱処理室に、排ガス処理装置が付設された燃焼炉の炉内の熱を導く手段と、前記熱処理室に設けられたガス排出管と、前記ガス排出管を前記燃焼炉に接続するガス排出ラインと、を備えた構成を有する熱処理装置とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a processing container for storing a processing object, a gas inlet provided in the processing container, a heat treatment chamber including the openable and closable entrance and the processing container, and In the heat treatment chamber, a gas supply pipe in the vessel provided in the vicinity of the gas inlet of the processing vessel housed in the heat treatment chamber, and in a furnace of a combustion furnace provided with an exhaust gas treatment device in the heat treatment chamber. A heat treatment apparatus having a configuration including a means for guiding heat, a gas discharge pipe provided in the heat treatment chamber, and a gas discharge line connecting the gas discharge pipe to the combustion furnace.
前記熱処理室に、前記排ガス処理装置が付設された前記燃焼炉の炉内の熱を導く手段は、前記熱処理室に備えて前記燃焼炉に連通接続された連通口と、前記連通口を開閉する連通口ゲートと、を備える構成とした構成としてもよい。 The means for guiding heat in the furnace of the combustion furnace provided with the exhaust gas treatment device to the heat treatment chamber opens and closes a communication port provided in the heat treatment chamber and connected to the combustion furnace, and the communication port. And a communication port gate.
前記熱処理室に、前記排ガス処理装置が付設された前記燃焼炉の炉内の熱を導く手段は、前記熱処理室に設けた入口および出口と、前記入口を前記燃焼炉の炉内と連通させる導入通路と、前記出口を前記燃焼炉の炉内と連通させる戻り通路と、前記導入通路および前記戻り通路に設けた個別のダンパと、を備える構成としてもよい。 Means for guiding heat in the furnace of the combustion furnace provided with the exhaust gas treatment device to the heat treatment chamber includes an inlet and an outlet provided in the heat treatment chamber, and an introduction that connects the inlet with the furnace of the combustion furnace. It may be configured to include a passage, a return passage communicating the outlet with the inside of the furnace of the combustion furnace, and individual dampers provided in the introduction passage and the return passage.
前記処理容器に、温度計挿入口を備え、前記熱処理室に、該熱処理室に収容した前記処理容器の前記温度計挿入口と近接する配置で、前記温度計挿入口を通して前記処理容器内に差し込み可能に設けられた容器内温度計と、を備えた構成としてもよい。 The processing vessel is provided with a thermometer insertion port, and is inserted into the processing container through the thermometer insertion port in the heat treatment chamber in an arrangement close to the thermometer insertion port of the processing vessel housed in the heat treatment chamber. And an in-vessel thermometer provided as possible.
前記排ガス処理装置が付設された前記燃焼炉を、排ガス処理装置が付設された廃棄物焼却炉とした構成としてもよい。 The combustion furnace provided with the exhaust gas treatment device may be configured as a waste incinerator provided with the exhaust gas treatment device.
前記処理対象物を、リチウムイオン電池とした構成としてもよい。 The object to be processed may be a lithium ion battery.
本発明の熱処理装置によれば、設定された熱処理温度での熱処理が必要とされ、熱処理に伴って可燃性のガスや腐食性のガスなどの排出ガスを生じる処理対象物について、熱処理温度の制御に用いる専用の熱源、および、専用の排出ガスの処理装置を必要とすることなく、処理対象物の熱処理を行うことができる。 According to the heat treatment apparatus of the present invention, heat treatment at a set heat treatment temperature is required, and control of the heat treatment temperature is performed on an object to be treated that generates an exhaust gas such as a flammable gas or a corrosive gas with the heat treatment. The heat treatment of the object to be processed can be performed without the need for a dedicated heat source used for the above and a dedicated exhaust gas treatment device.
以下、本開示の熱処理装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the heat treatment apparatus of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、熱処理装置の第1実施形態を示す概略切断側面図である。図2は、図1の熱処理装置の概略切断平面図である。図3は、図1の熱処理装置が取り付けられた廃棄物焼却炉を示す概略切断側面図である。図4は、熱処理装置における処理容器を拡大して示すもので、図4(a)は、容器本体から蓋を取り外した状態を示す概略斜視図、図4(b)は、容器本体の上側に蓋を取り付けた状態を示す概略切断側面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic sectional side view showing a first embodiment of the heat treatment apparatus. FIG. 2 is a schematic plan view of the heat treatment apparatus of FIG. FIG. 3 is a schematic sectional side view showing a waste incinerator to which the heat treatment apparatus of FIG. 1 is attached. FIG. 4 is an enlarged view of a processing container in the heat treatment apparatus. FIG. 4 (a) is a schematic perspective view showing a state in which a lid is removed from the container main body, and FIG. It is a schematic cut side view which shows the state which attached the lid.
図5は、熱処理装置の使用手順を説明するための図で、図5(a)は、パージ工程を示す図、図5(b)は、収容工程を示す図である。図6は、図5(a)(b)に続く熱処理装置の使用手順を説明するための図で、図6(a)は、熱処理工程を示す図、図6(b)は、冷却工程を示す図である。図7は、図6(a)(b)に続く熱処理装置の使用手順を説明するための図で、図7(a)は、排出工程を示す図、図7(b)は、回収工程を示す図である。 5A and 5B are diagrams for explaining a procedure for using the heat treatment apparatus. FIG. 5A is a diagram illustrating a purging process, and FIG. 5B is a diagram illustrating a housing process. 6A and 6B are diagrams for explaining a procedure of using the heat treatment device following FIGS. 5A and 5B. FIG. 6A is a diagram illustrating a heat treatment process, and FIG. 6B is a diagram illustrating a cooling process. FIG. 7A and 7B are diagrams for explaining a procedure of using the heat treatment apparatus subsequent to FIGS. 6A and 6B. FIG. 7A illustrates a discharge step, and FIG. 7B illustrates a recovery step. FIG.
本実施形態の熱処理装置は、図1、図2に符号1で示すものである。なお、本実施形態は、熱処理装置1を用いて熱処理を行う処理対象物が、リチウムイオン電池50であり、また、本実施形態の熱処理装置1が、熱源および排出ガスの処理装置として利用するものが、図3に示すように、廃棄物焼却炉100とそれに付設された排ガス処理装置101である場合の例について説明する。
The heat treatment apparatus of the present embodiment is indicated by
本実施形態の熱処理装置1は、処理対象物であるリチウムイオン電池50を収納可能な処理容器3と、処理容器3を収容可能な内部空間を有する熱処理室2とを備えた構成とされている。
The
ここで、先ず、処理容器3の構成について説明する。
Here, first, the configuration of the
処理容器3は、たとえば、図4(a)(b)に示すように、上端側が開口部5とされた箱形の容器本体4と、容器本体4の上端側に被せる形状の蓋6とを備えた構成とされている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, for example, the
容器本体4と蓋6は、リチウムイオン電池50の熱処理温度よりも高い耐熱温度を有し、設定された熱伝導率を備え、更に、リチウムイオン電池50の熱処理時に発生する腐食性のガスに対するある程度の耐食性を備えた材質であれば、金属製やセラミック製とすればよい。
The
蓋6は、中央部に、上下に延びる管状のガス入口7が設けられている。更に、蓋6は、中央付近におけるガス入口7と干渉しない位置に、上下に延びる管状の温度計挿入口8が設けられている。
The
ガス入口7と温度計挿入口8は、蓋6から上方へ突出する寸法が、図1に示すように処理容器3を熱処理室2の内部に収容したときに、ガス入口7と温度計挿入口8の上端側開口が、熱処理室2の天井面の近傍に配置されるよう設定されている。
The
更に、図4(a)(b)に示すように、容器本体4は、たとえば、一対の対向する側壁9の上端縁に、切欠き10を備えた構成とされている。これにより、処理容器3は、容器本体4の上側に蓋6を載置して、容器本体4の開口部5が蓋6により塞がれた状態のときにも、図4(b)に二点鎖線で示すように、側壁9の切欠き10の内側を通して処理容器3の内外方向にガスの流通が可能な経路が形成されるようにしてある。
Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, the container
処理容器3の内部には、熱処理を行うリチウムイオン電池50が収納される。処理容器3に複数のリチウムイオン電池50を収納する場合は、たとえば、ラックやスペーサのような図示しない間隔保持具を用いて、複数個のリチウムイオン電池50が互いに隙間を隔てた状態で一つに纏められた集合体を形成する。なお、図示する便宜上、図1、図2、図4(b)では、この集合体を、リチウムイオン電池50を代表するものとして示してある。
Inside the
図1、図4(b)に示すように、処理容器3には、このリチウムイオン電池50の集合体を、スペーサ11を介して隙間を隔てた状態で積層して収納するようにすればよい。このようにすれば、処理容器3の内部では、個々のリチウムイオン電池50の周囲に、ガスが連続して流通可能な隙間が形成される。したがって、処理容器3に収納したリチウムイオン電池50の熱処理を行うときには、加熱されたガスが各リチウムイオン電池50の周囲を流通することで、各リチウムイオン電池50への熱の供給を効率よく行うことができると共に、リチウムイオン電池50から生じるガスが、リチウムイオン電池50の周囲に滞留することも防ぐことができる。なお、図示しない間隔保持具やスペーサ11は、リチウムイオン電池50の熱処理温度よりも高い耐熱温度を有する材質製のものとすればよい。
As shown in FIG. 1 and FIG. 4B, the assembly of the
次に、熱処理室2の構成について説明する。
Next, the configuration of the
熱処理室2は、図1、図2に示すように、本実施形態では、水平方向に延びる角筒形状とされている。熱処理室2は、耐火材によって形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
熱処理室2の長手方向一端側の開口は、処理容器3を熱処理室2内へ出し入れするための出入口12とされている。
An opening at one end in the longitudinal direction of the
出入口12には、出入口12の開放状態と閉止状態とを切り替える出入口ゲート13が設けられている。出入口ゲート13には、出入口ゲート13の開閉動作を行うアクチュエータ14が取り付けられている。
The
これにより、熱処理室2は、アクチュエータ14により出入口ゲート13を動作させて開姿勢にすると、出入口12を開放することができて、出入口12を通して外部から熱処理室2へ処理容器3を入れる操作と、熱処理室2から出入口12を通して処理容器3を外部へ取り出す操作を行うことが可能になる。
Thereby, when the entrance /
一方、熱処理室2は、アクチュエータ14により出入口ゲート13を動作させて閉姿勢に動作にすると、出入口12を出入口ゲート13により閉止することができる。この際、閉止した出入口12の気密性を高めるために、出入口ゲート13の外周部と、出入口12の周囲の壁や床における閉姿勢の出入口ゲート13の外周部が接する個所には、図示しないが、互いに嵌合する凹凸を備えるようにしてもよいし、シール手段を備えるようにしてもよい。
On the other hand, when the
熱処理室2の長手方向他端側の開口は、連通口15とされ、この連通口15は、廃棄物焼却炉100の側壁102に設けられた開口部103に、接続筒16を介して連通するように接続されている。接続筒16は、たとえば、接続筒16の底面が、熱処理室2側から廃棄物焼却炉100側に向けて下方傾斜する構成を備えるものとして、接続筒16の底面に、廃棄物焼却炉100の炉内で浮遊する粒子が堆積すること防ぐようにすることが好ましい。
An opening at the other end in the longitudinal direction of the
熱処理室2の連通口15には、連通口15の開放状態と閉止状態とを切り替える連通口ゲート17が設けられている。連通口ゲート17には、連通口ゲート17の開閉動作を行うアクチュエータ18が取り付けられている。
The
これにより、熱処理室2は、処理容器3を収容した状態で、アクチュエータ18により連通口ゲート17を動作させて開姿勢にすると、連通口15を開放して、熱処理室2内の処理容器3を、連通口15、接続筒16、側壁102の開口部103を通して廃棄物焼却炉100の炉内に曝すことができる。よって、この状態で、本実施形態の熱処理装置1は、熱処理室2内に収容した処理容器3を、廃棄物焼却炉100の炉内からの輻射により加熱することができる。
Accordingly, when the
また、この状態では、熱処理室2の内部のガス36を、図6(a)に示すように、連通口15、接続筒16、側壁102の開口部103を通して廃棄物焼却炉100の炉内に排出することができる。
In this state, the
一方、熱処理室2は、アクチュエータ18により連通口ゲート17を動作させて閉姿勢にすると、熱処理室2内の処理容器3について、廃棄物焼却炉100の炉内からの輻射による加熱を停止させることができる。また、この状態では、熱処理室2と廃棄物焼却炉100の炉内との間での連通口15を経るガス36の流通は、停止させることができる。この際、閉止した連通口15の気密性を高めるために、連通口ゲート17の外周部と、連通口15の周囲の壁や床における閉姿勢の連通口ゲート17の外周部が接する個所には、図示しないが、互いに嵌合する凹凸を備えるようにしてもよいし、シール手段を備えるようにしてもよい。
On the other hand, when the
熱処理室2の内底部、および、出入口12の外側には、処理容器3を熱処理室2に出し入れする方向に沿って移動させる移動装置19が設けられている。この移動装置19は、駆動源を備えたコンベヤであってもよいし、駆動源を備えずに、載置された処理容器3を単にスライド可能に支持するローラコンベヤのようなものであってもよい。なお、熱処理室2は、床面が摩擦係数の小さい材質製とされていれば、移動装置19を省略した構成としてもよい。更に、移動装置19は、処理容器3を載置して移動させるものに限定されず、出入口12の外側から、処理容器3を押し引きして移動させる形式のものとしてもよいことは勿論である。
A moving
熱処理室2の内部には、図示しないが、出入口12を通して熱処理室2に収容される処理容器3の位置決めを行う位置決め部材が設けられている。これにより、熱処理室2は、処理容器3を、決められた姿勢で出入口12を通して熱処理室2へ収容すると、位置決め部材により、処理容器3を毎回同じ位置に配置できるようにしてある。
Although not shown, a positioning member for positioning the
このように、熱処理室2に収容された処理容器3が、毎回決められた姿勢で同じ位置に配置されると、処理容器3の蓋6に設けられているガス入口7、および、温度計挿入口8も、毎回同じ位置に配置される。
As described above, when the
この点に鑑みて、熱処理室2の天井には、熱処理室2に収容された処理容器3のガス入口7が配置される位置の直上に、容器内ガス供給管20が、上下方向に貫通するように設けられている。容器内ガス供給管20の下端側の開口は、処理容器3のガス入口7の上端側開口と、同様の口径に設定されている。
In view of this point, the in-vessel
これにより、熱処理室2では、熱処理室2に処理容器3を収容すると、処理容器3のガス入口7の上端側開口が、容器内ガス供給管20の下端側の開口の近傍に、互いに対向して配置される。よって、この状態では、容器内ガス供給管20からガスを供給すると、そのガスを、ガス入口7を通して処理容器3内へ吹き込むように供給することができる。
Thereby, in the
また、熱処理室2の天井には、熱処理室2に収容された処理容器3の温度計挿入口8が配置される位置の直上に、容器内温度計21が、アクチュエータ22により上下方向に移動可能な状態で設けられている。容器内温度計21は、アクチュエータ22により、図1に示すように、温度計挿入口8を通して処理容器3の内部まで差し込まれた温度計測姿勢と、図5(a)に示すように、容器内温度計21が熱処理室2の内側に突出しない退避姿勢との間で移動可能とされている。
In the ceiling of the
これにより、熱処理室2では、容器内温度計21を図5(a)に示した如き退避姿勢とすることにより、容器内温度計21との干渉を生じさせることなく、処理容器3を熱処理室2へ出し入れする操作を行うことができる。
Thereby, in the
また、熱処理室2に処理容器3を収容すると、処理容器3の温度計挿入口8の上端側開口が、容器内温度計21の下方近傍位置に配置される。よって、この状態では、アクチュエータ22により、容器内温度計21を、処理容器3に温度計挿入口8より差し込んで温度計測姿勢に移動させることができる。容器内温度計21は、この温度計測姿勢とされた状態では、処理容器3の内部の温度、すなわち、処理容器3に収納されたリチウムイオン電池50が曝されている雰囲気の温度を計測することができる。
When the
更に、熱処理室2の天井には、容器内ガス供給管20、および、容器内温度計21とアクチュエータ22に干渉しない配置で、ガス供給管23とガス排出管24が接続され、更に、熱処理室2の室内の温度を計測するための温度計25が設けられている。
Furthermore, a
ガス供給管23とガス排出管24は、後述するパージ工程では、ガス供給管23から熱処理室2に吹き込むガスにより、熱処理室2内の既存のガスをガス排出管24を通して追い出す処理を行う。そのため、ガス供給管23と、ガス排出管24は、或る距離を隔てた配置で設けられている。
The
温度計25は、処理容器3を熱処理室2へ出し入れする操作を行うときに、処理容器3のガス入口7および温度計挿入口8が移動する経路と干渉しない位置に設けられている。
The
なお、ガス供給管23とガス排出管24は、図1では、熱処理室2における出入口12寄りと連通口15寄りに配置した例を示したが、これは一例であり、熱処理室2の平面形状の対角方向に距離を隔てた配置や、熱処理室2の長手方向と直交する水平方向に距離を隔てた配置としてもよいことは勿論である。
Although the
容器内ガス供給管20は、開閉弁26を介して、ガス供給ライン27の下流側端部に接続されている。また、ガス供給管23は、開閉弁28を介して、ガス供給ライン29の下流側端部に接続されている。
The
ガス供給ライン27とガス供給ライン29の上流側は、それぞれ2本に分岐され、各分岐端部が空気供給装置30と、不活性ガス供給装置としての窒素ガス供給装置31に接続されている。空気供給装置30は、ガス供給ライン27とガス供給ライン29に対し、空気32の供給と供給停止とを、個別に切り替え可能な機能を備えている。窒素ガス供給装置31は、ガス供給ライン27とガス供給ライン29に対し、不活性ガスとしての窒素ガス33の供給と供給停止とを、個別に切り替え可能な機能を備えている。
The upstream side of the
これにより、本実施形態の熱処理装置1は、開閉弁26を開操作した状態では、空気供給装置30からガス供給ライン27への空気32の供給と、窒素ガス供給装置31からガス供給ライン27への窒素ガス33の供給とを切り替えて行うことにより、熱処理室2に収容された処理容器3内へ、容器内ガス供給管20から空気32を供給する状態と、窒素ガス33を供給する状態とを切り替えて実施することができる。
Thereby, the
また、本実施形態の熱処理装置1は、開閉弁26を閉操作した状態では、容器内ガス供給管20を経る空気32や窒素ガス33の供給を停止することができる。
In the
同様に、本実施形態の熱処理装置1は、開閉弁28を開操作した状態では、空気供給装置30からガス供給ライン29への空気32の供給と、窒素ガス供給装置31からガス供給ライン29への窒素ガス33の供給とを切り替えて行うことにより、熱処理室2へ、ガス供給管23から空気32を供給する状態と、窒素ガス33を供給する状態とを切り替えて実施することができる。
Similarly, the
また、本実施形態の熱処理装置1は、開閉弁28を閉操作した状態では、ガス供給管23を経る空気32や窒素ガス33の供給を停止することができる。
In the
ガス排出管24には、開閉弁34を介して、ガス排出ライン35の上流側端部が接続されている。ガス排出ライン35の下流側端部は、廃棄物焼却炉100の側壁102に、炉内と連通するように接続されている。
The upstream end of a
これにより、本実施形態の熱処理装置1は、熱処理室2の出入口12と連通口15が共に閉止され、更に、容器内ガス供給管20とガス供給管23のいずれかから空気32または窒素ガス33が供給されている状態で、開閉弁34を開操作すると、熱処理室2の内部のガス36を、ガス排出管24とガス排出ライン35とを通して廃棄物焼却炉100の炉内へ送ることができる。
Thereby, in the
一方、本実施形態の熱処理装置1は、開閉弁34を閉操作した状態では、ガス排出管24を経るガス36の流通を停止することができる。
On the other hand, the
本実施形態の熱処理装置1を取り付ける廃棄物焼却炉100は、たとえば、図3に示すように、一次燃焼室104と二次燃焼室105と後燃焼室106とを備えた構成とされている。
The
一次燃焼室104は、図示しない供給装置より供給される図示しない廃棄物を、一次空気供給部107より供給される一次空気により乾燥、熱分解および燃焼させる処理を行う機能を備えている。
The
二次燃焼室105は、一次燃焼室104で生じた可燃性のガスを、二次空気供給部108より供給される二次空気により完全燃焼させる処理を行う機能を備えている。
The
また、二次燃焼室105は、頂部に、燃焼排ガス110のガス出口109を備え、このガス出口109の下流側に、排ガスライン111を介して排ガス処理装置101が接続されている。
The
なお、排ガス処理装置101は、熱回収ボイラやガス冷却塔のようなガス冷却装置、集じん装置、および、燃焼排ガス110に含まれる各種有害物質の除去装置を適宜組み合わせた、既存の廃棄物焼却炉100に付設される排ガス処理装置101であればよい。
The exhaust
後燃焼室106は、一次燃焼室104で生じた固形の熱分解残渣に含まれている固定炭素のような未燃物を、後燃焼空気供給部112より供給される後燃焼空気により完全燃焼させる処理を行う機能を備えている。
The
かかる構成を備えた廃棄物焼却炉100は、炉内では、図3に矢印で示すように、一次燃焼室104で発生した可燃性のガスが二次燃焼室105に向けて流れるガス流れが生じる。
In the
そこで、本実施形態では、図3に示すように、廃棄物焼却炉100にて、炉内のガス流れ方向に関して二次燃焼室105の上流側となる個所の側壁102(図1参照)に、開口部103を設け、この開口部103に、本実施形態の熱処理装置1における熱処理室2の連通口15(図1参照)が、接続筒16(図1参照)を介して連通するように取り付けられている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the
また、図3では記載を省略するが、本実施形態の熱処理装置1は、ガス排出ライン35(図1参照)の下流側端部も、廃棄物焼却炉100にて、炉内のガス流れ方向に関して二次燃焼室105の上流側となる個所の側壁102(図1参照)に接続されている。
Although not shown in FIG. 3, in the
これにより、本実施形態では、熱処理装置1の熱処理室2の内部のガス36が、熱処理室2から連通口15と接続筒16を経た後、開口部103を通して廃棄物焼却炉100の炉内に流入すると、ガス36は、廃棄物焼却炉100の炉内のガス流れにより二次燃焼室105へ送られる。また、熱処理装置1の熱処理室2の内部のガス36が、熱処理室2からガス排出管24とガス排出ライン35とを経て廃棄物焼却炉100の炉内に流入する場合も、ガス36は、廃棄物焼却炉100の炉内のガス流れにより二次燃焼室105へ送られる。
Thus, in the present embodiment, the
したがって、いずれの場合も、本実施形態の熱処理装置1の熱処理室2から廃棄物焼却炉100の炉内へ導かれるガス36は、廃棄物焼却炉100の二次燃焼室105へ送られるため、ガス36に含まれている可燃性のガスは、廃棄物焼却炉100の二次燃焼室105にて二次燃焼空気による完全燃焼が行われる。
Therefore, in any case, the
また、この際、ガス36に含まれている有害物質のうち、二次燃焼室105の炉内温度で分解可能なものは、二次燃焼室で分解される。
At this time, of the harmful substances contained in the
その後、ガス36に含まれていた有害物質のうちの二次燃焼室105では処理されない残分と、二次燃焼室105の炉内温度で分解された有害物質から生じた成分は、燃焼排ガス110と共に、二次燃焼室105のガス出口109から排ガスライン111を経て排ガス処理装置101へ送られて処理される。
After that, of the harmful substances contained in the
よって、本実施形態の熱処理装置1では、熱処理室2のガス36は、すべて廃棄物焼却炉100へ送ることができて、ガス36を、廃棄物焼却炉100における燃焼と分解処理、または、廃棄物焼却炉100に付設された排ガス処理装置101により処理することができる。
Therefore, in the
以上の構成としてある本実施形態の熱処理装置1は、処理対象物であるリチウムイオン電池50の熱処理に使用する場合は、以下のような手順で行う。
When the
本実施形態の熱処理装置1は、使用していないときには、熱処理室2は処理容器3を入れない空の状態とし、熱処理室2の出入口12は出入口ゲート13により閉止し、連通口15は連通口ゲート17により閉止し、容器内ガス供給管20の開閉弁26、ガス供給管23の開閉弁28、および、ガス排出管24の開閉弁34はすべて閉操作状態とし、更に、容器内温度計21は退避姿勢とした状態とする。本実施形態の熱処理装置1は、この状態を初期状態とする。
When the
廃棄物焼却炉100は、廃棄物の焼却を行う運転状態としておく。この際、廃棄物焼却炉100の運転は、設定されている廃棄物焼却炉100の制御手法に従って行えばよい。
The
ところで、本実施形態の熱処理装置1は、初期状態で、連通口15を連通口ゲート17により閉止状態としてあっても、連通口15の漏れにより廃棄物焼却炉100の炉内のガスが熱処理室2に侵入する可能性はある。
By the way, in the
そこで、本実施形態の熱処理装置1は、初期状態から使用を開始する場合は、先ず、パージ工程を行う。
Therefore, when using the
パージ工程では、図5(a)に示すように、本実施形態の熱処理装置1は、ガス供給管23の開閉弁28を開操作すると共に、ガス排出管24の開閉弁34を開操作し、この状態で、先ず、窒素ガス供給装置31からガス供給ライン29を通して導かれる窒素ガス33を、ガス供給管23から熱処理室2に供給する。これにより、熱処理室2では、それまで存在していた熱処理室2内のガス36が、ガス排出管24およびガス排出ライン35を通して廃棄物焼却炉100の炉内へ追い出されて、熱処理室2内は、窒素ガス33の雰囲気とされる。
In the purging step, as shown in FIG. 5A, the
したがって、初期状態の熱処理室2内に存在していたガス36が可燃性のガスを含んでいたとしても、そのガスに着火させることなく、熱処理室2内のガス36は、廃棄物焼却炉100の炉内へ追い出すことができる。
Therefore, even if the
次に、本実施形態の熱処理装置1は、窒素ガス供給装置31からガス供給ライン29への窒素ガス33の供給を停止した後、空気供給装置30からガス供給ライン29を通して導かれる空気32を、図5(a)に二点鎖線で示すように、ガス供給管23から熱処理室2に供給する。これにより、熱処理室2は、窒素ガス33に置換されていた熱処理室2内のガス36が、ガス排出管24およびガス排出ライン35を通して廃棄物焼却炉100の炉内へ追い出されて、熱処理室2内は、空気32の雰囲気とされる。
Next, after stopping the supply of the
その後、本実施形態の熱処理装置1は、ガス供給管23の開閉弁28を閉操作すると共に、ガス排出管24の開閉弁34を閉操作して、パージ工程を終了する。
Thereafter, the
また、本実施形態の熱処理装置1は、熱処理室2について行うパージ工程とは別に、熱処理室2の外部で、処理容器3に、処理対象物であるリチウムイオン電池50を、前記したように、スペーサ11等を用いて所定の収納状態とする。
In addition, the
次に、本実施形態の熱処理装置1は、収容工程を行う。
Next, the
収容工程では、図5(b)に示すように、本実施形態の熱処理装置1は、出入口ゲート13を開姿勢に動作させて出入口12を開放した後、移動装置19を用いて、リチウムイオン電池50を収納した処理容器3を、出入口12を通して熱処理室2内の所定の配置で収容する。
In the accommodation step, as shown in FIG. 5B, the
次に、本実施形態の熱処理装置1は、退避姿勢とされていた容器内温度計21を、アクチュエータ22により、温度計挿入口8を通して処理容器3の内部まで差し込むように動作させて、温度計測姿勢とする。
Next, the
次いで、本実施形態の熱処理装置1は、出入口ゲート13を閉姿勢に動作させて出入口12を閉止して収容工程を終了する。なお、容器内温度計21の動作と出入口ゲート13の動作は、順序を入れ替えてもよいし、同時に進行させるようにしてもよい。
Next, the
次いで、本実施形態の熱処理装置1は、熱処理工程を行う。
Next, the
熱処理工程では、図6(a)に示すように、本実施形態の熱処理装置1は、容器内ガス供給管20の開閉弁26を開操作し、この状態で、窒素ガス供給装置31からガス供給ライン27を通して導かれる窒素ガス33を、容器内ガス供給管20から供給する。これにより、熱処理室2内に収容された処理容器3は、容器内ガス供給管20から供給される窒素ガス33が、ガス入口7から処理容器3内へ吹き込まれるように供給される。更に、処理容器3では、ガス入口7から吹き込まれた窒素ガス33は、処理容器3に収納されているリチウムイオン電池50の周囲を流通した後、処理容器3の内側から側壁9の切欠き10(図4(a)(b)参照)を通して、熱処理室2にて処理容器3の外部となる空間に排出される。
In the heat treatment step, as shown in FIG. 6A, the
この状態で、本実施形態の熱処理装置1は、連通口ゲート17を開姿勢に動作させて、連通口15を開放する。これにより、本実施形態の熱処理装置1は、熱処理室2に収容した処理容器3を、廃棄物焼却炉100の炉内からの輻射により加熱することができる。したがって、本実施形態では、熱処理室2における連通口ゲート17を備えた連通口15が、熱処理室2に廃棄物焼却炉100の炉内の熱を導く手段となる。
In this state, the
この際、本実施形態の熱処理装置1では、容器内温度計21により処理容器3の内部の温度を計測することで、処理容器3の内部でリチウムイオン電池50が曝される雰囲気の温度を知ることができる。
At this time, in the
また、本実施形態の熱処理装置1では、処理容器3の内部に窒素ガス供給装置31から導かれる窒素ガス33を供給して、流通させているため、この窒素ガス33の流通量を増減させることで、処理容器3の内部を流通する窒素ガス33が処理容器3から奪う熱量を増減させることができる。したがって、本実施形態の熱処理装置1は、処理容器3の内部における窒素ガス33の流通量を増加させることで、処理容器3からリチウムイオン電池50へ付与される熱を減少させることができ、処理容器3の内部における窒素ガス33の流通量を減少させることで、処理容器3からリチウムイオン電池50へ付与される熱を増加させることができる。
Further, in the
更に、本実施形態の熱処理装置1は、連通口ゲート17による連通口15の開度を増減させることで、熱処理室2内の処理容器3が廃棄物焼却炉100の炉内から受ける輻射の量を増減させることができて、リチウムイオン電池50が収納された処理容器3に付与される熱を増減させることもできる。
Further, the
そこで、本実施形態の熱処理装置1は、容器内温度計21で計測される処理容器3の内部の温度を基に、処理容器3に収納されているリチウムイオン電池50の温度が、リチウムイオン電池50から有価物を回収する場合に所望される熱処理温度に保持されるように、処理容器3の内部に流通させる窒素ガス33の流通量の制御と、連通口ゲート17による連通口15の開度の制御のいずれか一方、または、双方を実施する。このような処理容器3の内部の窒素ガス33の流通量の制御と、連通口ゲート17による連通口15の開度の制御は、容器内温度計21の計測結果を基に、図示しない制御装置によりフィードバック制御などの制御則にしたがって自動化することが好ましいが、作業者が行ってもよいことは勿論である。
Therefore, the
なお、リチウムイオン電池50の熱処理温度は、リチウムイオン電池50の熱処理後に残留する処理物51から有価物を回収する手法として、従来実施されているか、または、従来提案されている手法に応じて、適宜設定すればよい。
Note that the heat treatment temperature of the
これにより、本実施形態の熱処理装置1は、処理容器3に収納されたリチウムイオン電池50を、設定された熱処理温度で熱処理することができる。
Thereby, the
更に、リチウムイオン電池50の熱処理に伴ってリチウムイオン電池50から発生するフッ化水素のような腐食性のガスや、有害物質を含むガスは、処理容器3の内部を流通する窒素ガス33の流れにより、リチウムイオン電池50の周囲より速やかに除去することができる。
Further, a corrosive gas such as hydrogen fluoride generated from the
処理容器3の内部を流通する間にリチウムイオン電池50から発生したフッ化水素のような腐食性のガスや、有害物質を含むガスを同伴した窒素ガス33は、処理容器3の内側から側壁9の切欠き10を通して、熱処理室2に順次排出される。その後、熱処理室2の内部のガス36は、開放されている連通口15を通して廃棄物焼却炉100の炉内に排出される。
A corrosive gas such as hydrogen fluoride generated from the
したがって、本実施形態の熱処理装置1では、熱処理されるリチウムイオン電池50から発生したフッ化水素のような腐食性のガスや、有害物質を含むガスは、熱処理室2の内部のガス36と一緒に、熱処理室2から連通口15を通して廃棄物焼却炉100の炉内に送ることができる。
Therefore, in the
このように、本実施形態の熱処理装置1より廃棄物焼却炉100に送られたガス36は、廃棄物焼却炉100の炉内のガス流れに同伴されて二次燃焼室105(図3参照)に送られる。したがって、ガス36に含まれている可燃性のガスは、廃棄物焼却炉100の二次燃焼室105にて二次燃焼空気による完全燃焼が行われる。また、このガス36に含まれている有害物質のうち、二次燃焼室105の炉内温度で分解可能なものは、二次燃焼室で分解される。更に、ガス36に含まれていた有害物質のうちの二次燃焼室105では処理されない残分と、二次燃焼室105の炉内温度で分解された有害物質から生じた成分は、廃棄物焼却炉100の燃焼排ガス110(図3参照)により希釈されると共に、燃焼排ガス110と共に排ガス処理装置101(図3参照)へ送られて処理される。
As described above, the
その後、本実施形態の熱処理装置1は、処理容器3に収納されたリチウムイオン電池50が、設定された熱処理温度に設定された時間保持されると、連通口ゲート17を閉姿勢に動作させて連通口15を閉止して熱処理工程を終了する。
Thereafter, when the
なお、前記熱処理工程は、熱処理室2の容器内ガス供給管20から、窒素ガス33を処理容器3の内部へ供給する例について示したが、処理容器3の内部でリチウムイオン電池50を熱処理する際に、リチウムイオン電池50の熱処理により生成する処理物51についての酸化処理が望まれる場合は、熱処理室2の容器内ガス供給管20から処理容器3の内部へ、空気供給装置30より導かれる空気32(図1参照)を供給するようにしてもよいことは勿論である。
In the heat treatment step, the
本実施形態の熱処理装置1は、熱処理工程を終了すると、続けて冷却工程を行う。
When the heat treatment step is completed, the
冷却工程では、図6(b)に示すように、本実施形態の熱処理装置1は、熱処理室2の容器内ガス供給管20から窒素ガス33を処理容器3の内部へ供給する処理を継続した状態で、熱処理室2のガス排出管24の開閉弁34を開操作する。
In the cooling step, as shown in FIG. 6B, the
これにより、本実施形態の熱処理装置1では、処理容器3の内部に供給された窒素ガス33は、熱処理工程と同様に、処理容器3の内部を流通した後、処理容器3の内側から側壁9の切欠き10を通して、熱処理室2にて処理容器3の外部となる空間に排出される。更に、窒素ガス33は、この空間を流通した後、熱処理室2の内部のガス36として、ガス排出管24およびガス排出ライン35を通して廃棄物焼却炉100の炉内へ送られる。
Thus, in the
したがって、本実施形態の熱処理装置1は、前記した窒素ガス33の流れにより、処理容器3の内部に残る処理物51が保有する熱、処理容器3自体が保有する熱、更には、熱処理室2が保有する熱を奪って、処理容器3とその内部の処理物51、更には、熱処理室2を冷却することができる。
Therefore, the
更に、本実施形態の熱処理装置1は、前記した窒素ガス33の流れにより、処理容器3の内部のガスを熱処理室2へ追い出すことができ、更に、熱処理室2の内部のガス36を、ガス排出管24およびガス排出ライン35を通して廃棄物焼却炉100の炉内へ追い出すことができる。なお、冷却工程にて、本実施形態の熱処理装置1から廃棄物焼却炉100の炉内へ追い出されたガス36は、前記した熱処理工程の際に本実施形態の熱処理装置1より廃棄物焼却炉100の炉内へ送られたガス36と同様に、廃棄物焼却炉100の炉内、または、排ガス処理装置101で処理される。
Further, the
よって、本実施形態の熱処理装置1は、後述するように熱処理室2から処理容器3を取り出す作業や、処理容器3から処理物51を取り出す作業を行うときに、残留していた腐食性のガスや、有害物質を含むガスが放出されることを防ぐことができる。
Therefore, the
本実施形態の熱処理装置1は、容器内温度計21により処理容器3の内部の温度を計測することで、処理物51が存在している処理容器3の内部の雰囲気の温度を知ることができる。また、温度計25により、熱処理室2の温度を計測することができる。よって、本実施形態の熱処理装置1は、容器内温度計21の計測結果が、処理物51の取り出しが可能な温度まで低下し、温度計25の計測結果が、熱処理室2の出入口12を開放可能な温度まで低下すると、熱処理室2の容器内ガス供給管20の開閉弁26と、熱処理室2のガス排出管24の開閉弁34を共に閉操作して、冷却工程を終了する。
The
なお、冷却工程は、容器内温度計21の計測結果と、温度計25の計測結果が前記所定の温度まで低下した時点か、または、温度低下する前に、熱処理室2の容器内ガス供給管20から処理容器3の内部へ供給するガスを、窒素ガス33から空気32(図1参照)に切り替えて、熱処理室2の内部の雰囲気、および、処理容器3の内部の雰囲気を、空気32に置換する処理を行うようにしてもよい。
The cooling step is performed when the measurement result of the in-
本実施形態の熱処理装置1は、冷却工程が終了すると、排出工程を行う。
When the cooling step is completed, the
排出工程では、図7(a)に示すように、本実施形態の熱処理装置1は、先ず、容器内温度計21を、アクチュエータ22により、温度計測姿勢から退避姿勢まで動作させる。
In the discharge step, as shown in FIG. 7A, the
次いで、出入口ゲート13を開姿勢に動作させて出入口12を開放した後、移動装置19を用いて、処理容器3を、出入口12を通して熱処理室2から外部へ取り出す。次いで、本実施形態の熱処理装置1は、出入口ゲート13を閉姿勢に動作させて出入口12を閉止して排出工程を終了する。
Next, after the entrance /
その後は、図7(b)に示すように、処理容器3の蓋6を開けて、処理容器3の内部から処理物51を回収する回収工程を行うようにすればよい。回収された処理物51は、従来実施されているか、または、従来提案されている有価物の回収手法に従った処理を行って、処理物51からの有価物の回収を行うようにすればよい。
After that, as shown in FIG. 7B, the
このように、本実施形態の熱処理装置1は、処理容器3に収納したリチウムイオン電池50の熱処理を行う際に、熱処理室2の内部に収容した処理容器3を加熱するための熱源として、廃棄物焼却炉100の炉内の熱を用いることができる。その際、本実施形態の熱処理装置1は、リチウムイオン電池50の熱処理温度の制御を、廃棄物焼却炉100の炉内の温度制御を必要とすることなく実施することができる。また、リチウムイオン電池50の熱処理に伴ってリチウムイオン電池50から発生するフッ化水素のような腐食性のガスや、有害物質を含むガスは、その全量を廃棄物焼却炉100の炉内へ送ることができて、廃棄物焼却炉100の炉内、または、廃棄物焼却炉100に付設された排ガス処理装置101で処理することができる。
As described above, the
したがって、本実施形態の熱処理装置1は、リチウムイオン電池50の熱処理温度の制御に用いる専用の熱源、および、専用の排ガス処理装置を必要とすることなく、リチウムイオン電池50の熱処理を行うことができる。
Therefore, the
しかも、本実施形態の熱処理装置1は、廃棄物焼却炉100に取り付けて設けることができるため、リチウムイオン電池の熱処理温度の制御に用いる専用の熱源、および、専用の排ガス処理装置が要求される装置構成に比して、設備コストの低減化を図ることができる。更に、本実施形態の熱処理装置1は、既設の廃棄物焼却炉100を改修して取り付ければ、既設の廃棄物焼却炉100に、リチウムイオン電池50の熱処理(焙焼)を行う機能を付加することができる。
Moreover, since the
ところで、特許文献1に示された電池保護コンテナは、ガス抜き孔を備えているため、電池保護コンテナ内に収まらない余剰分のガスを外部に排出することはできる。しかし、電池保護コンテナ内に収まるガスを積極的に排出することはできないものである。そのため、リチウムイオン電池の熱処理中には、たとえば、電解液、炭素系の材料や有機物の蒸発や熱分解により発生したガスが電池保護コンテナ内に充満するため、新たな蒸発や熱分解によるガスの発生が抑制される可能性がある。更に、熱処理後に電池保護コンテナから処理物を回収するときには、熱処理されるリチウムイオン電池より発生して電池保護コンテナ内に滞留していたガスが、処理物の回収に伴い外部に放出される可能性もある。
By the way, since the battery protection container disclosed in
これに対し、本実施形態の熱処理装置1は、熱処理工程および冷却工程では、処理容器3の内部に窒素ガス33、あるいは、空気32を流通させて、熱処理されるリチウムイオン電池50から発生するガスを、処理容器3の内部から熱処理室2を経て廃棄物焼却炉100の炉内へ順次追い出すことができる。よって、本実施形態の熱処理装置1では、熱処理されるリチウムイオン電池50より発生するガスが処理容器3の内部に充満することはないため、リチウムイオン電池50の熱処理によるガスの発生を促進する効果が期待できる。また、熱処理室2の出入口12を開放するとき、および、処理容器3から処理物51を取り出すときに、熱処理されるリチウムイオン電池50より発生したガスが外部へ放出されることを防ぐことができる。
On the other hand, in the
[第2実施形態]
図8は、熱処理装置の第2実施形態を示す概略切断側面図、図9は、図8の熱処理装置の概略切断平面図である。
[Second embodiment]
FIG. 8 is a schematic sectional side view showing a second embodiment of the heat treatment apparatus, and FIG. 9 is a schematic sectional plan view of the heat treatment apparatus of FIG.
なお、図8、図9において、第1実施形態と同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。 8 and 9, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
本実施形態の熱処理装置は、図8、図9に符号1Aで示すもので、第1実施形態の熱処理装置1と同様の構成において、熱処理室2に収容した処理容器3の加熱用の熱源として、廃棄物焼却炉100の炉内からの輻射を用いる構成に代えて、廃棄物焼却炉100の炉内に存在している高温ガス37を熱処理室2に循環供給して、この高温ガス37が有する熱を、熱処理室2に収容した処理容器3を加熱するための熱源として用いる構成としたものである。
The heat treatment apparatus according to the present embodiment is indicated by
具体的には、本実施形態の熱処理装置1Aでは、熱処理室2は、長手方向の他端側が端壁38により閉塞されている。更に、熱処理室2は、高温ガス37の入口39と出口40とを備えた構成とされている。なお、熱処理室2では、入口39から流入する高温ガス37は、出口に向かう流れを形成する。よって、熱処理室2は、高温ガス37が有する熱を処理容器3に付与する効率を高めるためには、熱処理室2に入口39から流入して出口40へ向かう高温ガス37の流れが、熱処理室2内で処理容器3が配置される領域を通過する構成とすることが好ましい。この点に鑑みて、本実施形態では、熱処理室2は、たとえば、入口39を、端壁38の下部の中央部に備え、出口40を、一方の側壁における出入口12の内側付近の上部位置に備えた構成とされている。
Specifically, in the
熱処理室2の入口39は、導入通路41の下流側となる一端側が接続されている。導入通路41の上流側となる他端側は、廃棄物焼却炉100の側壁102に、炉内と連通するように接続されている。
The
熱処理室2の出口40は、戻り通路42の上流側となる一端側が接続されている。戻り通路42の下流側となる他端側は、廃棄物焼却炉100の側壁102に、炉内と連通するように接続されている。
The
なお、図示しないが、本実施形態の熱処理装置1Aは、導入通路41と戻り通路42は、廃棄物焼却炉100にて、炉内のガス流れ方向に関して二次燃焼室105の上流側となる個所の側壁102に接続されている。
Although not shown, in the
導入通路41と戻り通路42は、開操作と閉操作により、熱処理室2と廃棄物焼却炉100の炉内とを連通させた状態と、両者間の連通を遮断した状態とを切り替える個別のダンパ43,44を備えた構成とされている。
The
更に、戻り通路42は、熱処理室2から廃棄物焼却炉100の炉内へ向かう方向に沿い圧縮ガス46を噴射するガス噴射ノズル45を備えた構成とされている。これにより、戻り通路42は、ダンパ44を開操作した状態で、ガス噴射ノズル45から圧縮ガス46を噴射すると、エジェクタ効果により、戻り通路42に、熱処理室2の内部のガス36を吸引して、廃棄物焼却炉100の炉内へ送る方向のガス流れを強制的に形成することができる。
Further, the
熱処理室2は、出入口12が閉止された状態で、前記したように内部のガス36が戻り通路42に吸引されると、内部が負圧になるので、このとき、導入通路41のダンパ43が開操作されていれば、廃棄物焼却炉100の炉内の高温ガス37が、導入通路41を通して熱処理室2に導入されるようになる。したがって、この状態で、本実施形態の熱処理装置1Aは、熱処理室2に、廃棄物焼却炉100の炉内の高温ガス37を、導入通路41と戻り通路42とを介して循環供給することができる。
When the
なお、戻り通路42は、廃棄物焼却炉100の炉内から導かれる高温ガス37が流通するようになると共に、熱処理室2にて処理容器3に収納されたリチウムイオン電池50が熱処理される際にリチウムイオン電池50から発生するガスも、高温ガス37に同伴されて、戻り通路42を流通するようになる。この際、廃棄物焼却炉100の炉内から導かれた高温ガス37は、可燃性のガスを含んでいることがあり、リチウムイオン電池50から発生したガスも、可燃性のガスを含んでいることがある。
In addition, the
そこで、戻り通路42を流通するガスに含まれている可燃性のガスが戻り通路42内で燃焼することを防ぐ必要がある場合は、ガス噴射ノズル45から噴射する圧縮ガス46としては、窒素ガスのような不活性ガスを使用すればよい。一方、戻り通路42を流通するガスに含まれている可燃性のガスが戻り通路42内で燃焼してもよい場合は、ガス噴射ノズル45から噴射する圧縮ガス46としては、空気を用いるようにすればよい。
Therefore, when it is necessary to prevent the combustible gas contained in the gas flowing through the
以上の構成としてある本実施形態の熱処理装置1Aは、処理対象物であるリチウムイオン電池50の熱処理に使用する場合は、以下のような手順で行う。
When the
本実施形態の熱処理装置1Aは、使用していないときには、熱処理室2は処理容器3を入れない空の状態とし、熱処理室2の出入口12は出入口ゲート13により閉止し、導入通路41と戻り通路42のダンパ43,44は閉操作し、戻り通路42に備えたガス噴射ノズル45は圧縮ガス46の噴射を停止し、容器内ガス供給管20の開閉弁26、ガス供給管23の開閉弁28、および、ガス排出管24の開閉弁34はすべて閉操作状態とし、更に、容器内温度計21は退避姿勢とした状態とする。本実施形態の熱処理装置1Aは、この状態を初期状態とする。
When the
本実施形態の熱処理装置1Aは、パージ工程および収容工程は、第1実施形態の熱処理装置1と同様に行う。
In the
次に、本実施形態の熱処理装置1Aで熱処理工程を行う場合は、第1実施形態の熱処理装置1と同様の熱処理工程の操作において、第1実施形態の熱処理装置1にて熱処理室2の連通口15を開放するという操作を、本実施形態の熱処理装置1Aでは、導入通路41と戻り通路42のダンパ43,44を開操作し、戻り通路42に備えたガス噴射ノズル45からの圧縮ガス46の噴射を開始するという操作に置き換える。また、第1実施形態の熱処理装置1で熱処理室2の連通口15を閉止するという操作は、本実施形態の熱処理装置1Aでは、導入通路41と戻り通路42のダンパ43,44を閉操作し、戻り通路42に備えたガス噴射ノズル45からの圧縮ガス46の噴射を停止するという操作に置き換える。
Next, when the heat treatment step is performed by the
これにより、本実施形態の熱処理装置1Aは、熱処理工程では、熱処理室2に収容した処理容器3を、廃棄物焼却炉100の炉内から、熱処理室2へ循環供給する高温ガスが有する熱により加熱することができる。したがって、本実施形態では、導入通路41および戻り通路42が、熱処理室2に高温ガス37を循環供給して、熱処理室2に廃棄物焼却炉100の炉内の熱を導く手段となる。
Accordingly, in the heat treatment process, the
この際、本実施形態の熱処理装置1Aは、処理容器3の内部における窒素ガス33の流通量を増減させることに加えて、導入通路41および戻り通路42の各ダンパ43,44の開度を調整して、廃棄物焼却炉100から熱処理室2へ循環供給される高温ガスの流量を増減させることによっても、リチウムイオン電池50が収納された処理容器3に付与される熱を増減させることができる。
At this time, the
そこで、本実施形態の熱処理装置1Aは、容器内温度計21で計測される処理容器3の内部の温度を基に、処理容器3に収納されているリチウムイオン電池50の温度が、リチウムイオン電池50から有価物を回収する場合に所望される熱処理温度に保持されるように、処理容器3の内部に流通させる窒素ガス33の流通量の制御と、導入通路41および戻り通路42の各ダンパ43,44の開度の調整のいずれか一方、または、双方を実施する。このような処理容器3の内部の窒素ガス33の流通量の制御と、導入通路41および戻り通路42の各ダンパ43,44の開度の調整は、容器内温度計21の計測結果を基に、図示しない制御装置によりフィードバック制御などの制御則にしたがって自動化することが好ましいが、作業者が行ってもよいことは勿論である。
Therefore, the
これにより、本実施形態の熱処理装置1Aは、処理容器3に収納されたリチウムイオン電池50を、設定された熱処理温度で熱処理することができる。
Thereby, the
また、本実施形態の熱処理装置1Aは、熱処理室2のガス36は、すべて戻り通路42を経て廃棄物焼却炉100の炉内へ送ることができる。したがって、本実施形態の熱処理装置1Aは、熱処理室2のガス36を、廃棄物焼却炉100における燃焼と分解処理、または、廃棄物焼却炉100に付設された排ガス処理装置101により処理することができる。
Further, in the
本実施形態の熱処理装置1Aは、冷却工程、排出工程および回収工程は、第1実施形態の熱処理装置1と同様に行う。
In the
したがって、本実施形態の熱処理装置1Aは、第1実施形態の熱処理装置と同様の効果を得ることができる。
Therefore, the
更に、本実施形態の熱処理装置1Aは、熱処理室2が導入通路41と戻り通路42とを介しては廃棄物焼却炉100に接続された構成とすればよいので、熱処理室2の配置の自由度を高める効果が期待できる。
Furthermore, the
なお、本開示の熱処理装置は、前記各実施形態にのみ限定されるものではない。 Note that the heat treatment apparatus of the present disclosure is not limited to only the above embodiments.
各図に示した熱処理室2と処理容器3のサイズ、形状、および、熱処理室2と処理容器3のサイズの比は、図示するための便宜上のもので、実際のサイズや形状、サイズの比を反映したものではない。
The size and shape of the
熱処理室2は、廃棄物焼却炉100から離れた端部側に出入口12を備えた構成を示したが、廃棄物焼却炉100に対して近接離反する方向と直交する方向の側面に出入口を備えた構成としてもよい。また、熱処理室2は、上面や底部に、処理容器3を出し入れする出入口を備えた構成としてもよい。
The
熱処理室2に備える容器内ガス供給管20と、処理容器3のガス入口7は、熱処理室2に収容した処理容器3のガス入口7が容器内ガス供給管20に近接して配置されるようにしてあれば、処理容器3の側部にガス入口7を設け、熱処理室2の側壁に容器内ガス供給管20を設けた構成とするなど、熱処理室2における容器内ガス供給管20の配置、および、処理容器3におけるガス入口7の配置は、適宜変更してもよい。
The in-vessel
同様に、熱処理室2に備える容器内温度計21と、処理容器3の温度計挿入口8は、熱処理室2に収容した処理容器3の温度計挿入口8が、容器内温度計21に近接して配置されるようにしてあれば、熱処理室2における容器内温度計21の配置、および、処理容器3における温度計挿入口8の配置は、適宜変更してもよい。
Similarly, the
熱処理室2におけるガス供給管23とガス排出管24の配置は、熱処理室2の側壁に設けるなど適宜変更してもよい。
The arrangement of the
熱処理室2のガス供給ライン27とガス供給ライン29には、窒素ガス33以外の不活性ガスを供給するようにしてもよい。この場合は、ガス供給ライン27とガス供給ライン29の上流側は、その不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、空気供給装置30に接続された構成とすればよい。
An inert gas other than the
処理容器3は、処理対象物であるリチウムイオン電池50を収納して熱処理することができ、処理物51を取り出すことができるようにしてあれば、蓋を容器本体に片持ち式で連結した構成など、形式の異なる蓋を備える構成としてもよい。また、処理容器は、蓋により開閉可能な開口を、上部に代えて側部に備える構成としてもよい。
The
前記各実施形態では、処理対象物をリチウムイオン電池50とする例を示した。これに対し、本開示の熱処理装置は、設定された熱処理温度での熱処理が必要とされる処理対象物であって、熱処理に必要とされる熱処理温度が、燃焼炉の炉内からの輻射、または、炉内からの高温ガスの循環供給により加熱可能な温度である処理対象物、更には、熱処理に伴って熱による分解処理や、有害物質の除去処理が必要とされるガスを発生する処理対象物であれば、リチウムイオン電池50以外の処理対象物の熱処理に適用してもよい。
In each of the above embodiments, an example has been described in which the object to be processed is the
一般に、廃棄物焼却炉100は、廃棄物の焼却処理に伴って生じる様々な有害物質を処理するための排ガス処理装置101が付設されている。そのため、本開示の熱処理装置は、各実施形態に示したように、処理対象物を収納した処理容器3を熱処理室2で加熱するための熱源として、廃棄物焼却炉100の炉内の熱を用いる構成とすることが好ましい。なお、本開示の熱処理装置は、処理対象物から発生するガスを処理することが可能な排ガス処理装置が付設された燃焼炉であれば、その燃焼炉の熱を、処理対象物を収納した処理容器3を熱処理室2で加熱するための熱源として使用してもよいことは勿論である。
In general, the
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 In addition, it goes without saying that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
2 熱処理室
3 処理容器
7 ガス入口
8 温度計挿入口
12 出入口
15 連通口(手段)
17 連通口ゲート(手段)
20 容器内ガス供給管
21 容器内温度計
24 ガス排出管
35 ガス排出ライン
39 入口(手段)
40 出口(手段)
41 導入通路(手段)
42 戻り通路(手段)
43 ダンパ(手段)
44 ダンパ(手段)
50 リチウムイオン電池(処理対象物)
100廃棄物焼却炉(燃焼炉)
101 排ガス処理装置
2
17 Communication gate (means)
40 Exit (means)
41 Introductory passage (means)
42 Return path (means)
43 Damper (means)
44 Damper (means)
50 Lithium-ion battery (object to be treated)
100 waste incinerator (combustion furnace)
101 Exhaust gas treatment equipment
Claims (6)
前記処理容器に備えたガス入口と、
開閉可能な出入口を備えて前記処理容器を収容する熱処理室と、
前記熱処理室に、該熱処理室に収容した前記処理容器の前記ガス入口と近接する配置で設けられた容器内ガス供給管と、
前記熱処理室に、排ガス処理装置が付設された燃焼炉の炉内の熱を導く手段と、
前記熱処理室に設けられたガス排出管と、
前記ガス排出管を前記燃焼炉に接続するガス排出ラインと、を備えたこと
を特徴とする熱処理装置。 A processing container for storing the processing object,
A gas inlet provided in the processing container,
A heat treatment chamber that contains the processing container with an openable doorway,
In the heat treatment chamber, an in-vessel gas supply pipe provided in an arrangement close to the gas inlet of the processing vessel housed in the heat treatment chamber,
Means for guiding heat in the furnace of a combustion furnace provided with an exhaust gas treatment device to the heat treatment chamber;
A gas exhaust pipe provided in the heat treatment chamber,
A heat treatment apparatus, comprising: a gas discharge line connecting the gas discharge pipe to the combustion furnace.
前記熱処理室に備えて前記燃焼炉に連通接続された連通口と、
前記連通口を開閉する連通口ゲートと、を備える構成とした
請求項1に記載の熱処理装置。 Means for guiding heat in the furnace of the combustion furnace provided with the exhaust gas treatment device to the heat treatment chamber,
A communication port connected to the combustion furnace for the heat treatment chamber;
The heat treatment apparatus according to claim 1, further comprising: a communication port gate that opens and closes the communication port.
前記熱処理室に設けた入口および出口と、
前記入口を前記燃焼炉の炉内と連通させる導入通路と、
前記出口を前記燃焼炉の炉内と連通させる戻り通路と、
前記導入通路および前記戻り通路に設けた個別のダンパと、を備える構成とした
請求項1に記載の熱処理装置。 Means for guiding heat in the furnace of the combustion furnace provided with the exhaust gas treatment device to the heat treatment chamber,
An inlet and an outlet provided in the heat treatment chamber;
An introduction passage for communicating the inlet with the furnace of the combustion furnace,
A return passage communicating the outlet with the furnace of the combustion furnace;
The heat treatment apparatus according to claim 1, further comprising: individual dampers provided in the introduction passage and the return passage.
前記熱処理室に、該熱処理室に収容した前記処理容器の前記温度計挿入口と近接する配置で、前記温度計挿入口を通して前記処理容器内に差し込み可能に設けられた容器内温度計と、を備えた
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の熱処理装置。 The processing container has a thermometer insertion port,
In the heat treatment chamber, in an arrangement close to the thermometer insertion port of the processing container accommodated in the heat treatment chamber, a container thermometer provided so as to be insertable into the processing container through the thermometer insertion port, The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, comprising:
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the combustion furnace provided with the exhaust gas treatment device is a waste incinerator provided with an exhaust gas treatment device.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the processing target is a lithium ion battery.
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