JP2004330159A

JP2004330159A - パドル攪拌式粉体加熱装置

Info

Publication number: JP2004330159A
Application number: JP2003132972A
Authority: JP
Inventors: Akio Hirotsune; 晃生広常; Satoshi Kaneda; 聡金田; Yasuhiro Kusano; 康弘草野; Noriyuki Nakamura; 紀之中村
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】要求処理能力が大きい、あるいは流動性に乏しい性質を示す飛灰に適用した場合においても、飛灰を必要な温度に安定的に均一に加熱処理し高いダイオキシン類分解性能を維持する。
【解決手段】攪拌式粉体加熱装置は、一端に供給口２１を、他端に排出口２２をそれぞれ有する横置円筒状ドラム１１と、ドラム１１の軸線上に配置されている回転パドル軸１３と、パドル軸１３の外面長さ方向複数か所に取付られている攪拌パドル１４とを備えており、攪拌パドル１４が、パドル軸１３からその半径方向にのびているアーム３１と、アーム３１の先端に揺動自在に取付られかつパドル軸１３の軸線と平行な揺動中心Ｃおよび揺動中心Ｃに対して偏心させられた重心Ｇをそれぞれ有しているスクレーパ３２と、パドル軸１３外面の長さ方向所要か所に設けられている粉体推進用スクリュー１５とを備えている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、粉体の加熱処理、とりわけ都市ごみや産業廃棄物などの焼却炉排ガスの処理装置から排出される捕集灰、たとえば電気集塵機（ＥＰ）で捕集されたＥＰ灰や、バグフィルタで捕集されたバグフィルタ灰など（以後「飛灰」と称する）のように、一般的に熱伝導性に乏しくまたはときに流動性に乏しい性質を示す粉体のパドル攪拌式加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の加熱装置としては、一端に供給口を、他端に排出口をそれぞれ有する横置円筒状ドラムと、ドラムの軸線上に配置されている回転パドル軸と、パドル軸の外面長さ方向複数か所に取付られている攪拌パドルとを備えており、攪拌パドルが、パドル軸からその半径方向にのびているアームと、アームの先端に揺動自在に取付られかつパドル軸の軸線と平行な揺動中心および揺動中心に対して偏心させられた重心をそれぞれ有しているスクレーパとを備えており、スクレーパの揺動中心からその揺動端までの距離が、スクレーパの揺動中心からドラム内面までの最短距離よりも大であるものが知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２１９３４６号公報
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
この種の粉体（飛灰）は、熱伝導性が断熱材なみに乏しいこと（熱伝導率０．１〜１Ｗ／ｍ^０Ｋ）に加えて、重金属類の塩化物を多量に含みこれを加熱すると焼結しやすい傾向にある。廃棄物処理では色々な形式の焼却炉が用いられており、またその排ガス処理プロセスも色々である。したがって、この排ガス処理プロセスで捕集・排出される飛灰が様々に異なった性状を示し、概念的には表１および表２記すように区分できる。
【０００５】
【表１】

【表２】

また、よく知られた事実であるが、粉体はその粒子径の分布や粒子自体の形状によってかなり異なった物理的性状を示す。このように物理的性状の異なる飛灰どうしをランダムに混合する場合その混合状態によっては流動性に乏しい性質を示す。図３に、平均粒子径と内部摩擦係数の関係を示すグラフを示す。ときに流動性の乏しい飛灰が混入する様子が窺える。
【０００６】
上記従来の加熱装置では、飛灰を焼結させることなく必要な温度に安定的に加熱処理し、高いダイオキシン類分解性能を維持して、よくその機能を発揮した。これは、ドラムが運転中には複雑に変形するが、スクレーパはこの変形にうまく追随して飛灰を加熱面にとどめることなく効果的に攪拌することによるものである。
【０００７】
近年資源リサイクルの観点から廃棄物焼却灰に、たとえばセメント原料化などのための集中処理と雑多需要がでてきたことにともない、この飛灰ダイオキシン類熱分解装置にも、より大きな処理能力と雑多な性状の飛灰を処理対象とする、需要がでてきた。このような需要の中で、上記従来の加熱装置はときにその弱点を露呈した。その弱点とは、ドラム内での飛灰の渋滞や造粒、さらにはパドル軸の過負荷という問題である。
【０００８】
すなわち、ドラムは５０％程度の充満率で運転するのが本来の設計であるが、飛灰の性状によっては（流動性に乏しい飛灰を供給した場合には）、ドラム内で軸方向への飛灰の移動が円滑でない現象が発生する。このような状態になると、スクレーパが思惑通りに機能せず、飛灰を造粒したり（結果として加熱不十分になる）、ドラム壁面付近で飛灰に含まれる塩類が過熱により融解状態になったり（焼結）、これらの現象がパドル軸の過負荷をもたらす結果となった。
【０００９】
この発明の目的は、要求処理能力が大きい、あるいは流動性に乏しい性質を示す飛灰に適用した場合においても、上記のような問題を引き起こすことなく、飛灰を必要な温度に安定的に均一に加熱処理し高いダイオキシン類分解性能を維持できるパドル攪拌式粉体加熱装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明によるパドル攪拌式粉体加熱装置は、一端に供給口を、他端に排出口をそれぞれ有する横置円筒状ドラムと、ドラムの軸線上に配置されている回転パドル軸と、パドル軸の外面長さ方向複数か所に取付られている攪拌パドルとを備えており、攪拌パドルが、パドル軸からその半径方向にのびているアームと、アームの先端に揺動自在に取付られかつパドル軸の軸線と平行な揺動中心および揺動中心に対して偏心させられた重心をそれぞれ有しているスクレーパとを備えており、スクレーパの揺動中心からその揺動端までの距離が、スクレーパの揺動中心からドラム内面までの最短距離よりも大であるパドル攪拌式粉体加熱装置において、パドル軸外面の長さ方向所要か所に粉体推進用スクリューが設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明によるパドル攪拌式粉体加熱装置では、パドル軸外面の長さ方向所要か所に粉体推進用スクリューが設けられているから、スクリューは、たとえ流動性に乏しい飛灰であってもこれを強制的に送る作用をする。この強制的送りは、飛灰がその粒子群のもつ力学的性質によってドラム軸方向への移動が渋滞したり、あるいはその結果飛灰がパドルから受ける圧力によって造粒したり、さらにはこの渋滞によって引き起こされるパドル軸の過負荷、といった諸問題の発生を防止する。
【００１２】
さらに、スクリューの回転半径が、ドラム内面半径の５０〜７０％であることが好ましい。その比率が小さいと軸方向への移動補佐が十分でなく、逆に大き過ぎると、軸方向への移動が過剰となり、均一に効率良く加熱しようとする本来の目的を損なう結果となる。
【００１３】
また、スクリューの設けられたか所が、パドル軸外面の長さ方向に断続する複数か所であると、スクリューの推進機能は飛灰をあくまでも軸方向への移動の補佐に留めることができる。
【００１４】
また、排出口の側から数えて少なくとも１か所に、スクリューの設けられていないか所があることが好ましい。加熱による温度上昇にともない飛灰粒子群のもつ力学的性質が変化するので、軸方向への送りをドラム軸の全長にわたって補佐し続ける必要は無い。あるいは、軸方向への送りをドラム軸の全長にわたって補佐し続けると、逆効果が予想される。
【００１５】
また、スクリューが、パドル軸外面を挟んで反対方向に突出させられた２つのブレードよりなり、２つのブレードの間を、２つの攪拌パドルのアームがそれぞれのびていると、攪拌パドルおよびスクリューが相互に干渉し合うことなく、ドラム内のスペースの有効利用を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照してつぎに説明する。
【００１７】
以下の説明において、前後とは、図１を基準として、図１の右側を前、これと反対側を後といい、左右とは、後方より見て、その左右の側を左右というものとする。
【００１８】
粉体加熱装置は、前後方向にのびている両端閉鎖水平円筒状ドラム１１と、ドラム１１周壁外面に外装されている電気ヒータ１２と、ドラム１１の軸線上に配置されている回転パドル軸１３と、パドル軸１３の外面長さ方向９か所に２つずつ取付られている１８の攪拌パドル１４と、攪拌パドル１４の９か所の取付か所のうち、後から数えて５か所の取付か所にのみ取付られ、その前側の４か所には取付られていない５つのスクリュー１５とを備えている。
【００１９】
ドラム１１周壁後端部には上向き粉体供給口２１が、ドラム１１周壁後端部には上向きベントガス排出口２３がそれぞれ設けられている。さらに、ドラム１１周壁後端部には粉体排出口２２が設けられている。粉体排出口２２は、図示は下向きであるが、実際は、ほぼ開き角９０度をもつ長孔状のもので、斜め下を向いている。また、粉体排出口２２には可動蓋が備えられており、可動蓋をドラム周方向に移動させることにより、運転状態に合わせて、粉体排出レベルが調整されるようになされている。
【００２０】
バドル軸１３は、ドラム１１両端壁に回転自在に支持されかつ図示しない手段によって、後方より見て、反時計方向に回転駆動される。
【００２１】
全ての攪拌パドル１４は、取付位置および向きは異にするが、同一構造のものである。同じように、全てのスクリュー１５は、取付位置および向きは異にするが、同一構造のものである。
【００２２】
図２は、ドラム１１内を後方より見たものである。図２を参照すると、隣り合う２つの取付位置に２つずつ取付られた４つの攪拌パドル１４および２つのスクリュー１５が示されている。後側の２つの攪拌パドル１４は、上および下を向いており、前側の２つの攪拌パドル１４は、左および右を向いている。すなわち、隣り合う２つの取付位置に取付られた２つずつの攪拌パドル１４は、位相が９０度ずれている。
【００２３】
各攪拌パドル１４は、パドル軸１３からその半径方向にのびているアーム３１と、アーム３１の先端に揺動自在に取付られているスクレーパ３２とを備えている。アーム３１は、パドル軸１３の長さ方向に間隔をおいて互いに平行にのびかつスクレーパ３２を渡した一対のアーム部材４１よりなる。
【００２４】
スクレーパ３２は、前後方向に長い略方形板状のものである。スクレーパ３２には、両アーム部材４１の先端部をそれぞれ挿通させたスリット４２が形成されている。各スリット４２の一縁部には耳４３が設けられ、これに、前後方向水平ピン４４によってアーム部材４１の先端部が枢着されている。スクレーパ３２の回転方向下流側の揺動端縁部には錘４５が取付られている。
【００２５】
スクレーパ３２の揺動中心Ｃは、水平ピン４４の軸心にある。図２において、右向きの攪拌パドル１４のスクレーパ３２の揺動中心Ｃの上方鉛直線上にスクレーパ３２の重心Ｇがあり、左向きの攪拌パドル１４のスクレーパ３２の揺動中心Ｃの下方鉛直線上にスクレーパ３２の重心Ｇがある。スクレーパ３２の揺動中心Ｃに対して、重心Ｇは偏心させられている。また、スクレーパ３２の揺動中心Ｃからスクレーパ３２の揺動端までの距離をＬ１、スクレーパ３２の揺動中心Ｃからドラム１１内面までの最短距離をＬ２としてときにＬ１＞Ｌ２である。
【００２６】
パドル軸１３が１回転する間において、スクレーパ３２は、その自重によってアーム３１に対する姿勢を変更する。攪拌パドル１４が左向きになったときに、スクレーパ３２の揺動端がドラム１１内面との接触が始まり、これは攪拌パドル１４が右向きになるまで持続される。この後、攪拌パドル１４が再び左向きになるまで、スクレーパ３２の揺動端はドラム１１内面から離隔させられる。
【００２７】
スクリュー１５は、パドル軸１３外面を挟んで反対方向に突出させられた２つの略扇形状ブレード５１よりなる。２つのブレード５１の間を、スクリュー１５と同じところに取付られた２つの攪拌パドル１４のアーム３１がそれぞれのびている。ドラム１１内面の半径をＲ１、ブレード５１の回転半径をＲ２とすると、Ｒ２／Ｒ１＝５０〜７０％である。
【００２８】
粉体は、供給口２１からドラム１１内に供給される。粉体が流動性に富んでいる場合、仮に、スクリュー１５が無くても、ドラム１１内において攪拌パドル１４によって粉体が攪拌されると、供給口２１から排出口２２に向かって粉体は移動させられる。スクレーパ３２は粉体をドラム１１内面に留めることなく効果的に攪拌する。ところが、粉体が流動性に乏しい場合、ドラム１１内での粉体の軸方向への移動が円滑でなくなる可能性がある。そこで、スクリュー１５が粉体をドラム１１軸方向へ強制的に断続的に送る機能を発揮し、粉体がドラム内で滞留することを防止する。排出口２２まで送られた粉体は、そこから排出される。
【００２９】
攪拌パドル１４およびスクリュー１５の数は、上記例示の数に限定されることなく、任意であってよい。
【００３０】
【発明の効果】
この発明によれば、要求処理能力が大きい、あるいは流動性に乏しい性質を示す飛灰に適用した場合においても、飛灰を必要な温度に安定的に均一に加熱処理し高いダイオキシン類分解性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による加熱装置の垂直縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線にそう拡大垂直横断面図である。
【図３】粉体の平均粒径とドラム１１内面摩擦係数との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
１１ドラム
１３パドル軸
１４攪拌パドル
１５スクリュー
２１供給口
２２排出口
３１アーム
３２スクレーパ
Ｃスクレーパ揺動中心
Ｇスクレーパ重心

Claims

一端に供給口２１を、他端に排出口２２をそれぞれ有する横置円筒状ドラム１１と、ドラム１１の軸線上に配置されている回転パドル軸１３と、パドル軸１３の外面長さ方向複数か所に取付られている攪拌パドル１４とを備えており、攪拌パドル１４が、パドル軸１３からその半径方向にのびているアーム３１と、アーム３１の先端に揺動自在に取付られかつパドル軸１３の軸線と平行な揺動中心Ｃおよび揺動中心Ｃに対して偏心させられた重心Ｇをそれぞれ有しているスクレーパ３２とを備えており、スクレーパ３２の揺動中心Ｃからその揺動端までの距離Ｌ１が、スクレーパ３２の揺動中心Ｃからドラム１１内面までの最短距離Ｌ２よりも大であるパドル攪拌式粉体加熱装置において、
パドル軸１３外面の長さ方向所要か所に粉体推進用スクリュー１５が設けられていることを特徴とするパドル攪拌式粉体加熱装置。
スクリュー１５の回転半径Ｒ２が、ドラム１１内面半径Ｒ１の５０〜７０％である請求項１に記載のパドル攪拌式粉体加熱装置。
スクリュー１５の設けられたか所が、パドル軸１３外面の長さ方向に断続する複数か所である請求項１または２に記載のパドル攪拌式粉体加熱装置。
排出口２２の側から数えて少なくとも１か所に、スクリュー１５の設けられていないか所がある請求項３に記載のパドル攪拌式粉体加熱装置。
スクリュー１５が、パドル軸１３外面を挟んで反対方向に突出させられた２つのブレード５１よりなり、２つのブレード５１の間を、２つの攪拌パドル１５のアーム３１がそれぞれのびている請求項３または４に記載のパドル攪拌式粉体加熱装置。