JP2001315972A - 灰供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要最小限の空気もしくは窒素等の気体によ
って灰のブリッジ現象の発生を確実に防止することので
きる灰供給装置を提供する。 【解決手段】 スクリューフィーダ３のスクリュー軸７
の内部にそのスクリュー軸７を冷却する冷却用気体を流
すとともに、スクリュー軸７に多数個の気体吹出口１０
を設け、これら気体吹出口１０から気体を吹出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、灰ホッパ内に貯留
されている灰をその灰ホッパの下部からスクリューフィ
ーダにて取り出して灰溶融炉に供給するようにした灰供
給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、灰ホッパ内に貯留されている灰を
電気式溶融炉等の灰溶融炉に供給する灰供給装置とし
て、スクリューフィーダ方式およびプッシャ方式が知ら
れているが、灰溶融炉を安定して操業するためには、灰
を連続的に定量供給できるスクリューフィーダ方式を用
いられることが多い。

【０００３】ところで、前記スクリューフィーダ方式に
よる灰供給装置の場合、灰ホッパに対してスクリューフ
ィーダの径が小さいために、灰ホッパ内で灰がブリッジ
状態になって、灰を安定的に供給するのが困難であると
いう問題点があった。特に、平均粒径が数十ミクロンの
飛灰や、この飛灰を焼却灰と混合した混合灰の場合にそ
の傾向が顕著である。

【０００４】このようなブリッジ現象に対処するため
に、以下のような対策が採られている。 （１）灰ホッパの壁面角度を灰の安息角以上にしたり、
灰ホッパを左右非対称形状にしたりして、灰がブリッジ
現象を起こし難い構造にする。 （２）灰ホッパにエアレーション装置を設け、灰を流動
化させることにより灰がブリッジ状態になるのを防止す
る。 （３）灰ホッパにエアノッカ装置（高圧の空気もしくは
窒素のパルス吹込み装置）を設け、その衝撃力によって
ブリッジ状態の灰を除去する。 （４）灰ホッパにハンマリング装置を設け、外部からそ
の灰ホッパ壁面に衝撃力を加えることによってブリッジ
状態の灰を除去する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
（１）の方法では、灰の供給が停止した際には灰供給口
が小さいためにブリッジ現象の発生が避けられないとい
う問題点がある。また、前記（２）（３）の方法では、
エアレーション装置もしくはエアノッカ装置の取付部近
傍においてはブリッジ現象の発生は防止できるものの、
灰ホッパの全域にわたって効果を発揮することは極めて
難しいという問題点がある。また、これらエアレーショ
ン装置等を灰ホッパの全域に取付けた場合には装置が大
型化するとともに、大量の空気等が必要になって空気抜
き手段等も講じなければならない。さらに、前記（４）
の方法では、壁面に加えられる衝撃力によって灰に混入
した空気が上方へ抜けることになり、これによってブリ
ッジ現象が助長されるという問題点があるほか、壁面に
加えられる衝撃力に伴い大きな騒音が発生するという問
題点もある。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、必要最小限の空気もしくは窒素等の気体に
よって灰のブリッジ現象の発生を確実に防止することの
できる灰供給装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、第１発明による灰供給装置は、灰
ホッパ内に貯留されている灰をその灰ホッパの下部から
スクリューフィーダにて取り出して灰溶融炉に供給する
ようにした灰供給装置において、前記スクリューフィー
ダのスクリュー軸の内部にそのスクリュー軸を冷却する
冷却用気体を流すとともに、前記スクリュー軸に多数個
の気体吹出口を設け、これら気体吹出口から気体を吹出
させることを特徴とするものである。

【０００８】本発明によれば、灰ホッパ内に貯留されて
いる灰を取り出すスクリューフィーダのスクリュー軸か
ら気体を吹出させるようにされているので、従来のよう
に壁面に設けられたエアレーション装置もしくはエアノ
ッカ装置とスクリューフィーダとの間で灰がブリッジ状
態になることがなく、スクリュー軸の外周面から吹出さ
れる気体が灰のブリッジ現象の防止および除去に有効に
作用することになる。また、この吹出しに用いられる気
体としてスクリュー軸を冷却する冷却用気体を用いれ
ば、この冷却用気体を有効利用して、装置を大型化する
ことなく、所要の目的を達成することができる。ここ
で、この吹出しに用いられる気体としては空気もしくは
窒素を用いるのが好ましく、特に炉内を還元雰囲気で運
転する炉においては、窒素を用いるのが好ましい。その
理由は、窒素を吹込むことで、灰に混入した空気が窒素
と置換されることになって、炉内への空気（酸素）の洩
れ込みがなく、炉内が還元雰囲気に維持されるととも
に、灰ホッパ内に炉内ガスが逆流しても、灰ホッパ内で
爆発、燃焼の危険性がなくなるためである。

【０００９】また、第２発明は、前記第１発明におい
て、前記気体吹出口を前記スクリュー軸の長手方向に等
間隔に配置し、この気体吹出口から比較的低圧の気体を
連続して吹出させることにより、前記灰ホッパ内に貯留
されている灰がブリッジ状態になるのを防止するように
したものである。この第２発明によれば、気体吹出口か
ら連続的に吹出される比較的低圧の気体によって、スク
リューフィーダの上方の灰を常に流動化させることがで
きるので、灰ホッパ内の灰がブリッジ状態になるのを確
実に防止してその灰をスクリューフィーダによって安定
して溶融炉内へ供給することができる。

【００１０】次に、第３発明は、前記第１発明におい
て、前記気体吹出口を前記スクリュー軸の長手方向に等
間隔に配置し、この気体吹出口から比較的高圧の気体を
一定時間間隔で吹出させることにより、前記灰ホッパ内
でブリッジ状態になっている灰を除去するようにしたも
のである。この第３発明によれば、気体吹出口から一定
時間間隔で吹出される比較的高圧の気体の衝撃力によっ
て、スクリューフィーダの上方でブリッジ状態になって
いる灰を確実に除去することができる。

【００１１】さらに、第４発明は、前記第１発明におい
て、前記気体吹出口を、比較的低圧の気体を連続して吹
出させる吹出口と、比較的高圧の気体を一定時間間隔で
吹出させる吹出口とを含んでなる構成にし、前記灰ホッ
パ内に貯留されている灰をブリッジ状態を起こすことな
く安定して取り出すようにしたものである。この第４発
明によれば、第２発明における比較的低圧の気体を連続
的に吹出させる気体吹出口と、第３発明における比較的
高圧の気体を一定時間間隔で吹出させる気体吹出口とが
設けられているので、灰の流動化によるブリッジ現象の
防止と、灰への衝撃力の付与によるブリッジ状態にある
灰の除去の両方の機能を併せ持たせることができる。

【００１２】次に、第５発明は、前記第１発明〜第４発
明のいずれかにおいて、前記気体吹出口の径ｄと、この
気体吹出口を設けた部分におけるスクリュー軸の肉厚ｔ
と、灰ホッパ内の灰の安息角θとの間に次式 ｄ＜ｔ／ｔａｎθ が成り立つように径ｄおよび肉厚ｔを設定するようにし
たものである。このようにすれば、灰が数ミクロンの径
の粉体であっても、この灰がスクリューフィーダの気体
吹出口を通してスクリュー軸内に入り込んでくるのを防
止することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明による灰供給装置の
具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明す
る。

【００１４】図１には、本発明の一実施例に係る灰供給
装置の断面図が示され、図２（ａ）には、図１のＡ−Ａ
断面図が、図２（ｂ）には、図２（ａ）の部分拡大図
が、図２（ｃ）には、空気吹出口の径、軸の肉厚および
灰の安息角の関係を説明する図がそれぞれ示されてい
る。

【００１５】本実施例は、プラズマ溶融炉にて、ごみ焼
却炉から排出される焼却残渣（灰）１を溶融する際に、
灰ホッパ２内に貯留された灰１をスクリューフィーダ３
によって溶融炉本体４内に連続的に供給するように構成
されたものである。

【００１６】前記溶融炉本体４は、炉頂部に配される黒
鉛主電極と炉底に配される炉底電極との間に直流電圧を
印加することによってプラズマアークが発生し、これに
より炉内の被溶融物が加熱されるようになっている。ま
た、前記溶融炉本体４内の被溶融物が溶融すると、その
内部に存在する揮発成分や未燃炭素の燃焼によって発生
する一酸化炭素等のガス体（排ガス）は炉頂部から排出
される。一方、鉄等の金属類やガラス、砂等の不燃性成
分を含む被溶融物は流動性を有する液体状の溶湯５とな
る。この溶湯５は、溶融炉本体４に形成される図示され
ない溶融スラグ流出口より連続的に溢出し、スラグコン
ベアによってスラグヤードへ排出される。

【００１７】前記灰ホッパ２は、鉛直平面に対して左右
対称形状であって、この鉛直平面に直交する鉛直平面で
切断したときに下方に向かうにしたがって先窄まり状の
形状とされ（図２（ａ）参照）、この先窄まり状の最下
部に前記スクリューフィーダ３が配されて構成されてい
る。

【００１８】前記スクリューフィーダ３は、モータ６に
て駆動されるスクリュー軸７の外周面に螺旋状のスクリ
ュー羽根８が固着されてなり、モータ６にてスクリュー
軸７が回転されることで灰ホッパ２内の灰１がスクリュ
ー羽根８によって溶融炉本体４内へ連続的に供給される
ように構成されている。

【００１９】図２（ｂ）に示されるように、前記スクリ
ュー軸７は中空軸とされ、この軸内空間９にそのスクリ
ュー軸７を冷却するための冷却用空気（もしくは窒素）
が流通されるようになっている。また、このスクリュー
軸７には、軸内空間９と連通するように多数個（本実施
例では４個）の空気吹出口１０が軸方向に等ピッチで穿
設され、軸内を流通される冷却用空気がそれら空気吹出
口１０を通して灰ホッパ２内に吹出されるようにされて
いる。

【００２０】本実施例において、空気吹出口１０の径ｄ
は２〜５ｍｍφとするのが好ましい。また、灰ホッパ２
内の灰１の安息角をθとし、スクリュー軸７の肉厚をｔ
とするとき、これらｄ，ｔ，θの間に図２（ｃ）に示さ
れる関係があることを考慮すれば、次式（１）が成り立
つように灰の性状に応じて径ｄおよび肉厚ｔを設定する
のが好ましい。 ｄ＜ｔ／ｔａｎθ （１） このようにすれば、灰ホッパ２内の灰１がスクリュー軸
７の空気吹出口１０を通してスクリュー軸７の軸内空間
９内に入り込んでくるのを防止することができる。な
お、本発明者らは、粉体（灰）と空気吹出口１０との比
が比較的小さい場合には、上記（１）式を満足すれば、
数ミクロンの径の粉体であってもほとんど空気吹出口１
０から落下することがないことを確認することができ
た。

【００２１】本実施例においては、スクリュー軸７の軸
内空間９を通して流通される冷却用空気（もしくは窒
素）を利用して、比較的低圧の冷却用空気をスクリュー
軸７に形成された空気吹出口１０から灰ホッパ２内に連
続的に吹出させることにより、灰ホッパ２内に貯留され
ている灰１を常に流動化させることができるので、灰ホ
ッパ２内の灰１がブリッジ状態になるのを確実に防止す
ることができる。こうして、灰ホッパ２内の灰１を安定
的に溶融炉本体４内へ供給することが可能となる。

【００２２】図３には、本発明の他の実施例に係るスク
リュー軸構造が示されている。

【００２３】本実施例では、スクリュー軸７Ａを２重管
構造にし、内側管１１の軸内空間を通って軸先端側へ送
り込まれた冷却用空気がその内側管１１の開口端から外
側管１２の内周面と内側管１１の外周面との間の空間を
通って基端部側へ戻されるように構成されている。この
ような構成を採用することで、冷却用空気をスムーズに
循環させることができる。

【００２４】図４には、本発明の更に他の実施例に係る
スクリュー軸構造が示されている。

【００２５】本実施例では、スクリュー軸７Ｂを３重管
構造にし、冷却用空気（もしくは窒素）の流通路と吹出
用空気の流通路とを分離するように構成したものであ
る。すなわち、このスクリュー軸７Ｂは、内側管１３と
中間管１４と外側管１５にて構成され、吹出用空気は、
内側管１３の軸内空間に流通され、冷却用空気は、内側
管１３と中間管１４との間の空間を通って軸先端側へ送
り込まれた後中間管１４の開口端から外側管１５の内周
面と中間管１４の外周面との間の空間を通って基端部側
へ戻されるように構成されている。

【００２６】このように構成されたものでは、吹出用空
気として比較的高圧（例えば５〜６ｋｇ／ｃｍ^２）の空
気を一定時間間隔毎にパルス的に供給し、この高圧空気
を空気吹出口１０から灰ホッパ内に吹出させることによ
り、この高圧空気の衝撃力によって、灰ホッパ内でブリ
ッジ状態になっている灰を除去することができる。

【００２７】本実施例においては、冷却用媒体として吹
出用媒体と同種のものを用いるものについて説明した
が、本実施例のように吹出用媒体の流通路と冷却用媒体
の流通路とを別に設けるように構成した場合には、スク
リュー軸の冷却用媒体として、吹出用媒体とは異種の例
えば水を用いることもできる。

【００２８】本実施例において、冷却用空気の流通路で
ある外側管１５の外周壁に空気吹出口を開口し、この空
気吹出口から比較的低圧の冷却用空気を灰ホッパ２内に
連続的に吹出させるようにすることもできる。このよう
にすれば、比較的低圧の空気を連続的に吹出させる空気
吹出口と、比較的高圧の気体を一定時間間隔で吹出させ
る空気吹出口の両方の吹出口を設けることになるので、
灰の流動化によるブリッジ現象の防止と、灰への衝撃力
の付与によるブリッジ状態にある灰の除去の両方の機能
を併せ持たせることができる。

【００２９】本実施例では、吹出用空気を冷却用空気と
は別に供給するものについて説明したが、本実施例のよ
うに高圧空気を吹出させる場合にも、前記図１，図２に
示される実施例もしくは図３に示される実施例と同様の
構造を採用して、吹出用空気を冷却用空気とを兼用する
こともできる。

【００３０】前記各実施例では、プラズマ溶融炉を例に
とって説明したが、本発明は、アーク炉、電気抵抗炉等
の他の電気式溶融炉に対しても適用できるのは言うまで
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係る灰供給装置の
断面図である。

【図２】図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、図２
（ｂ）は、図２（ａ）の部分拡大図、図２（ｃ）は、空
気吹出口の径、軸の肉厚および灰の安息角の関係を説明
する図である。

【図３】図３は、本発明の他の実施例に係るスクリュー
軸構造を示す断面図である。

【図４】図４は、本発明の更に他の実施例に係るスクリ
ュー軸構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 灰 ２ 灰ホッパ ３ スクリューフィーダ ４ 溶融炉本体 ７，７Ａ，７Ｂ スクリュー軸 ８ スクリュー羽根 ９ 軸内空間 １０ 空気吹出口 １１，１３ 内側管 １２，１５ 外側管 １４ 中間管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F040 BA01 DA02 DA08 EA01 3F075 AA08 BA01 BB01 CA04 CA09 CC05 CC09 DA13 3K061 NB02 NB13 NB16 NB17 NB24

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 灰ホッパ内に貯留されている灰をその灰
   ホッパの下部からスクリューフィーダにて取り出して灰
   溶融炉に供給するようにした灰供給装置において、 前記スクリューフィーダのスクリュー軸の内部にそのス
   クリュー軸を冷却する冷却用気体を流すとともに、前記
   スクリュー軸に多数個の気体吹出口を設け、これら気体
   吹出口から気体を吹出させることを特徴とする灰供給装
   置。
2. 【請求項２】 前記気体吹出口は前記スクリュー軸の長
   手方向に等間隔に配置され、この気体吹出口から比較的
   低圧の気体を連続して吹出させることにより、前記灰ホ
   ッパ内に貯留されている灰がブリッジ状態になるのを防
   止するようにされる請求項１に記載の灰供給装置。
3. 【請求項３】 前記気体吹出口は前記スクリュー軸の長
   手方向に等間隔に配置され、この気体吹出口から比較的
   高圧の気体を一定時間間隔で吹出させることにより、前
   記灰ホッパ内でブリッジ状態になっている灰を除去する
   ようにされる請求項１に記載の灰供給装置。
4. 【請求項４】 前記気体吹出口は、比較的低圧の気体を
   連続して吹出させる吹出口と、比較的高圧の気体を一定
   時間間隔で吹出させる吹出口とを含んでなり、前記灰ホ
   ッパ内に貯留されている灰をブリッジ状態を起こすこと
   なく安定して取り出すようにされる請求項１に記載の灰
   供給装置。
5. 【請求項５】 前記気体吹出口の径ｄと、この気体吹出
   口を設けた部分におけるスクリュー軸の肉厚ｔと、灰ホ
   ッパ内の灰の安息角θとの間に次式 ｄ＜ｔ／ｔａｎθ が成り立つように径ｄおよび肉厚ｔが設定される請求項
   １〜４のいずれかに記載の灰供給装置。