JP2005195277A - 廃棄物の乾燥制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素濃度と内部温度との関係に基づいた幅広い発火防止制御を行うことで、乾燥機を効率の良く運転することのできる廃棄物の乾燥制御方法を提供する。
【解決手段】乾燥機２内に投入した廃棄物を当該乾燥機２内で乾燥させる廃棄物の乾燥制御方法であって、前記乾燥機２内で発火しない範囲を、熱風温度センサ８１による乾燥機内の温度と、酸素濃度センサ８２による酸素濃度に基づいて予め設定し、これら温度と酸素濃度とのカスケード制御により発火しない範囲を逸脱した場合に乾燥機２内を消火する。出口温度センサ８３により乾燥機の出口温度が所定温度以上になったとき、又は火炎検知センサ８４により乾燥機内で火炎を検知したときに、乾燥機２内を消火する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物を乾燥させる際に行う廃棄物の乾燥制御方法に関するものである。

従来、廃棄物の乾燥機としては、廃棄物が投入される内筒と、該内筒を覆うように設けられた外筒とを備え、内筒内に熱風を直接導入するとともに、外筒にも熱風を導入して内筒内を間接的に加熱することで、内筒内の廃棄物を乾燥させるものがある。

ところで、このような乾燥機においては、内筒内の温度や酸素濃度が上昇すると当該内筒内の廃棄物が発火する恐れがあるため、廃棄物が発火しないであろう酸素濃度を予め設定してこの設定値以下となるように制御するとともに、その上で内筒内の温度を高温に設定することで、乾燥効率の向上を図っていた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−８６１０５号公報

しかしながら、上記従来のものでは、内筒内の酸素濃度を設定値以下となるように一義的に制御しているため、何らかの要因により酸素濃度が設定値以上に上昇した場合には内筒内の温度状況にかかわらず運転を一旦中止していた。つまり、酸素濃度が設定値以上であっても内筒内の温度が低ければ発火することがない状況においても運転を中止せざるを得ず、一旦運転を中止すると再度通常運転に移行するまでに多くの時間がかかり、これが運転効率を低下させる大きな要因になっていた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、酸素濃度と内部温度との関係に基づいた幅広い発火防止制御を行うことで、乾燥機を効率の良く運転することのできる廃棄物の乾燥制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明の廃棄物の乾燥制御方法は、乾燥機内に投入した廃棄物を当該乾燥機内で乾燥させる廃棄物の乾燥制御方法であって、前記乾燥機内で発火しない範囲を当該乾燥機内の温度と酸素濃度に基づいて予め設定し、これら温度と酸素濃度とのカスケード制御により発火しない範囲を逸脱した場合に乾燥機内を消火することを特徴とする。

請求項２に係る発明の廃棄物の乾燥制御方法は、前記乾燥機の出口温度が所定温度以上になったとき、又は乾燥機内で火炎を検知したときに、乾燥機内を消火することを特徴とする。

本発明によれば、温度と酸素濃度とのカスケード制御により発火に対する幅広い発火防止の制御を行うことで、むやみに運転を中止させることなく効率の良い運転を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の廃棄物の乾燥制御方法を実施する乾燥機の一例、並びに廃棄物の乾燥に寄与する気体の流れ及び温度の一例を示している。

図１において、１は廃棄物の乾燥機の本体で、本体１は内筒２と該内筒２を覆うよう設けられた外筒３とから構成されている。

上記内筒２は、図示しない駆動装置によりその軸芯回りに回転自在になされた円筒状のもので、該内筒２の一方側にはごみ受入れ口２ａが形成され、他方側がごみ排出口２ｂになされている。内筒２内には、当該内筒２内の廃棄物の攪拌を行うための図示しない攪拌部材が設けられている。

前記内筒２の一方側は、熱風導入装置４が熱風導入路４４を通じて連通されている。熱風導入装置４は、バーナ４１で燃料を燃焼させることにより熱風を熱風炉４２で発生させ、熱風導入路４４を通じて内筒２内に導入するようになされている。

また、前記内筒２の他方側は、内筒２内で発生する乾燥排ガスを排気する排気路２１が接続されている。排気路２１には、サイクロン２２が設けられており、このサイクロン２２よりも下流側で循環路２３と臭気導入路５１とに分岐されている。

循環路２３は、循環弁２４、循環ファン２５を介して前記熱風炉４２に接続されている。循環弁２４は、その開度を調整することで循環ファン２５により乾燥排ガスの一部を熱風炉４２に導き、この熱風炉４２内の熱風の温度を調整するようになされている。

上記臭気導入路５１には、排気ファン５２が介装されており、この排気ファン５２の上流側の臭気導入路５１にバグフィルタ５３が設けられるとともに、排気ファン５２の下流側が熱交換器５５を介して脱臭装置５に連通されている。

前記バグフィルタ５３は、廃棄物から揮散したダイオキシン類やガス化した塩素ガス及び塩ビ類を含む可燃粉塵を乾燥排ガスから予め除去するためのもので、このバグフィルタ５３をバイパスするバイパス路５４がバイパス弁５４ａを介して設けられている。

このようにバグフィルタ５３で予め先にダイオキシン類等を除去することで、脱臭装置５で分解処理する負担を軽減できるとともに、脱臭装置５以降のプロセスでダイオキシン類の再合成を大幅に抑制することができる。また、バグフィルタ５３で粉塵を除去した後に乾燥排ガスを熱交換器５５に通すことから、熱交換器５５での粉塵による閉塞を防止することができる。

脱臭装置５は、バーナ５ａの燃焼により排気路２１と臭気導入路５１を通じて脱臭炉５ｂに導入される乾燥排ガスを昇温して当該乾燥排ガスの脱臭処理を行い、脱臭排ガスにする。

この脱臭装置５のガス排出口は、排ガス導入路３１により前記熱交換器５５を通過して前記外筒３の一方側に連通されており、脱臭排ガスを外筒３内に導入している。

前記外筒３の他方側寄りには図示しない煙突に通じる排気路３２が接続されている。排気路３２には排気弁３３、排気ファン３４が介装されており、排気ファン３４により外筒３内の脱臭排ガスを煙突に導いている。

また、この廃棄物乾燥機には、外筒３に外気を導入する外気導入手段６が設けられるとともに、脱臭装置５で処理された脱臭排ガスを外気に放出する脱臭排ガス放出手段７が設けられている。

具体的には、外気導入手段６は、一端が外気に開放され、他端が排ガス導入路３１の途中部に連結された外気導入管６１と、外気導入管６１に設けられた外気開閉弁６２とで構成されている。

脱臭排ガス放出手段７は、外気導入管６１よりも上流側の排ガス導入管３１と排気路３２とに連結されたバイパス管７１と、バイパス管７１に設けられたバイパス開閉弁７２とで構成されている。

また、外気導入手段６と脱臭排ガス放出手段７との間の排ガス導入路３１には、外熱遮断弁３１ａが設けられている。

なお、図１における符号２ｃは、内筒２のごみ受入れ口２ａに設けられたごみ投入フード、２ｄは、内筒２のごみ排出口２ｂに設けられたごみ排出フードである。

次に、このように構成された廃棄物乾燥機により廃棄物を乾燥する場合について、本発明の廃棄物の乾燥制御方法と合わせて説明する。

まず、バーナ４１の燃焼により熱風炉４２で発生した熱風を熱風導入路４４を通じて内筒２内に導入することで、ごみ受入れ口２ａから内筒２内（乾燥機内）に投入した廃棄物を当該内筒２内において一方側から他方側に移動させながら直接的に乾燥させるとともに、後述するように外筒３に脱臭排ガスを導入して廃棄物を間接的に乾燥させることにより、当該廃棄物を乾燥させてごみ排出口２ｂから順次排出する。

一方、排気ファン５２により内筒２内から排気路２１を通じて排気される乾燥排ガスは、その一部が前述したように循環路２３を通じて熱風炉４２に導入され、残りの乾燥排ガスが臭気導入路５１を通じて熱交換器５５に導かれ、この熱交換器５５で脱臭炉５ｂから排気される脱臭排ガスとの熱交換によって約４５０℃に昇温されて脱臭炉５ｂに導入される。

脱臭炉５ｂでは、上記残りの乾燥排ガスをバーナ５ａの燃焼により約８００℃に昇温させることで、この乾燥排ガスに含まれる臭気やダイオキシン類を分解処理して脱臭排ガスとし、この脱臭排ガスを熱交換器５５で熱交換して約５２０℃に降温させた後、排ガス導入路３１を通じて外筒３内に導入する。

外筒３に導入される脱臭排ガスは、排ガス導入路３１を通過する際に約５００℃まで降温されて当該外筒３内を流れ、これにより内筒２内の廃棄物を間接的に乾燥させて排気路３２に排気される。この排気路３２に排気される脱臭排ガスは、約３００℃に降温された状態で煙突を通じて外気に放出される。

ところで、上述した廃棄物の乾燥処理にあたっては、内筒２内の酸素濃度と当該内筒２内に導入する熱風温度とを以下のように制御して廃棄物を効率良く乾燥処理するようにしている。

具体的な一例としては、内筒２内の酸素濃度を１４％以下に制御するのが好ましい。このため、内筒２内への外気の進入を考慮し、バーナ４１で燃焼させる燃料の量と空気との比率を例えば１：１．１程度にすることで、熱風の酸素濃度が約１０％以下になるようにしており、この熱風を内筒２内に導入することで内筒２内の酸素濃度を全体として１４％以下にしている。

また、熱風温度は、各機器の耐熱性や施工性を考慮すると約５００℃以下に制御するのが好ましい。従って、循環弁２４の開閉により内筒２内から排気される乾燥排ガス（約１５０℃）の一部を循環路２３を通じて熱風炉４２に導入することで、この熱風を約５００℃にして内筒２内に導入している。

一方、このように酸素濃度と熱風温度を制御して廃棄物を乾燥処理している運転中において、何らかの要因により酸素濃度が上昇したり、熱風温度が上昇する場合があり、これにより乾燥処理している廃棄物の発火を招く場合がある。

このため、本発明の廃棄物の乾燥制御方法では、内筒２内で廃棄物が発火しない範囲を当該内筒２内の温度と酸素濃度に基づいて予め設定し、これら温度と酸素濃度とのカスケード制御により発火しない範囲を逸脱した場合に内筒２内を消火するようにしている。

具体的には、内筒２内の温度としては、当該内筒２内の温度変化の要因となる内筒２内に導入する熱風温度を熱風温度センサ８１によって検出する。つまり、熱風温度の変化を内筒２内の温度変化と見なして間接的な形で検出する。

また、酸素濃度は、例えば排気路２１に設けた酸素濃度センサ８２によって検出する。

そして、内筒２内で発火が発生する状況にあるか否かは、表１に示すように熱風温度と酸素濃度との関係から予め判断することができる。つまり、発火するか否かの発火制御条件が予め実験によって熱風温度と酸素濃度との関係から導かれており、この結果から発火しない範囲を安全性も加味して設定し、これを図示しない制御装置にデータテーブルとして持たせておく。

これにより乾燥機の運転中において、図示しない制御装置では、熱風温度センサ８１及び酸素濃度センサ８２から入力される各検出信号に基づいて、図２に示すようにステップＳ１において発火しない範囲にあるか否かを判断し、発火しない範囲を逸脱した場合には実際には発火していなくとも発火したものと判断して緊急立下運転を行う。

緊急立下運転は、内筒２の回転、攪拌部材以外の全ての作動を停止して内筒２内に水を噴射することにより内筒２内を消火する。

また、制御装置では、このような熱風温度及び酸素濃度に基づく消火制御の他、内筒２の出口温度が所定温度以上になったとき（ステップＳ２）、又は内筒２内で火炎を検知したとき（ステップＳ３）にも、緊急立下運転を行って消火するように制御している。

具体的には、内筒２の出口温度を出口温度センサ８３によって検出し、この検出温度が所定温度（例えば約１８０℃）以上になったときには、実際に発火しているか否かに係わらず発火と見なして上述した緊急立下運手を行う。また、内筒２内が実際に発火した場合には火炎検知センサ８４によってその火炎を検知することで緊急立下運手を行う。

つまり、制御装置ではこれら３つの制御を並列的に行っている。

このようにして制御装置により発火に対して酸素濃度と内部温度との関係に基づいた幅広い発火防止の制御を行うことで、むやみに運転を中止させることなく効率の良い運転を行うことができる。

また、発火を未然に防止することができるとともに、急激な変動によって実際に発火してしまっても迅速に消火することができ、発火による大事故の発生を防止することができ、安全性を高めることができる。

さらに、制御装置では、バーナ４１の火炎をバーナ火炎検知センサ８５により検知してバーナ４１の火炎が消えた場合に燃焼ファン４３の作動を停止する制御を行っている。

これは乾燥機の立下運転時において、バーナ４１の火炎を小さく絞り込むのであるが、内部の圧力変動などによって火炎が消えてしまう場合がある。このように火炎が消えてしまうと、燃焼によって消費されていた酸素が消費されないまま内筒２内に導入されることになり、これによって内筒２内において酸素濃度が急上昇して発火を起こす危険が生じることになる。

このため、制御装置では、図３に示すように運転中においてステップＳ４でバーナ火炎検知センサ８５からの検知信号に基づいてバーナ４１の火炎が消えたか否かを判断し、バーナ４１の火炎が消えた場合にはステップＳ５で燃焼ファン４３の作動を停止するようにしている。

なお、この燃焼ファン４３の作動制御は、前述した緊急立下運転の制御と並列的に行っており、燃焼ファン４３の作動を停止した場合でも前述した緊急立下運転を行う条件及び状況でない場合には、当該緊急立下運転を行うことはない。

このようにして制御装置によりバーナ４１の状況に基づいた燃焼ファン４３の制御を行うことによって、内筒２内が発火する状況になるのを未然に抑制することができ、これにより緊急立下運転に移行する頻度を極力減らすことができる。一旦、緊急立下運転が行われて内部が消火されると、再度立上げるまでに多大な労力と時間を費やすことになって運転効率の低下を招くことになるが、これを極力防止できることから有効である。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、その範囲内において種々設計変更可能である。

例えば、乾燥機として内筒２と外筒３との二重構造のものについて説明したが、この構造に限らず、一重構造のものなどであってもよい。

また、本実施の形態で説明した熱風及び各排ガスの温度は一例であり、乾燥機の規模や廃棄物の性状等により廃棄物の乾燥が最適に行われるように適宜に設定すればよく、これに応じて発火しない範囲の設定などを行えばよい。

本発明の廃棄物の乾燥制御方法を実施する乾燥機の概略構成及びフローを示す図である。 運転中において緊急立下運転に移行するフローを示す図である。 運転中において燃焼ファンが作動停止に移行するフローを示す図である。

符号の説明

２ 内筒
３ 外筒
８１ 熱風温度センサ
８２ 酸素濃度センサ
８３ 出口温度センサ
８４ 火炎検知センサ

Claims (2)

1. 乾燥機内に投入した廃棄物を当該乾燥機内で乾燥させる廃棄物の乾燥制御方法であって、
   前記乾燥機内で発火しない範囲を当該乾燥機内の温度と酸素濃度に基づいて予め設定し、これら温度と酸素濃度とのカスケード制御により発火しない範囲を逸脱した場合に乾燥機内を消火することを特徴とする廃棄物の乾燥制御方法。
2. 前記乾燥機の出口温度が所定温度以上になったとき、又は乾燥機内で火炎を検知したときに、乾燥機内を消火することを特徴とする請求項１記載の廃棄物の乾燥制御方法。
   

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