JP2006151548A

JP2006151548A - ロータリーフィーダー

Info

Publication number: JP2006151548A
Application number: JP2004341844A
Authority: JP
Inventors: Masato Ikebe; 正人池辺; Hiroshi Miura; 啓三浦
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】ロータリーフィーダーの気密性を向上しても搬送物の噛み込みを低減でき、安定して運転できるようにする。
【解決手段】ロータリー回転軸１３の周りに放射状に複数設けられたロータリー羽根１５の平板状の羽根部材を、回転軸の方向に曲折させてＶ字形に形成し、かつロータリー羽根のＶ字の開脚側をロータリー１７の回転方向２９に向けて配設して形成し、搬送物をＶ字の中心に集めて強力に切断することにより、噛み込みを低減することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリーフィーダーに係り、特に、廃棄物処理装置に廃棄物などを供給するのに好適なロータリーフィーダーに関する。

例えば、廃棄物を燃焼等によって処理する場合、炉内に空気の漏れ込みを少なくすることが求められる。従来は、炉に廃棄物を供給する装置からの漏れ込み空気を低減するため、スクリューフィーダーなどのような、搬送物でシールするマテリアルシールが可能な供給装置が採用されてきた。

しかし、漏れ込み空気量を厳しく管理することが必要な場合、例えば廃棄物を低酸素雰囲気で加熱してガス化する炉の場合は、上述のようなマテリアルシールでは空気の漏れ込みを十分に抑制できないことがある。

そこで、漏れ込み空気量を厳しく管理する場合には、比較的、気密性が高いロータリーフィーダーを用いることが行われている。つまり、ロータリーフィーダーは、回転軸周りに複数の平板状の羽根を放射状に取り付けたロータリーを円筒状のケーシング内に挿入して構成されることから、ロータリー羽根の先端とケーシングとの隙間を小さくすることにより、気密性を高くできる（特許文献１，２）。

特開２０００−９７４１３号公報特開平１０−１９２２４号公報

しかしながら、ロータリー羽根の先端とケーシングとの隙間を小さくしすぎると、両者の間に搬送物が噛み込みやすくなってしまうという問題がある。例えば、搬送物が一定の粒度を有し伸縮性を持たない固定物の場合は、ロータリー羽根の先端とケーシングとの間に搬送物が噛み込むことは少ないが、廃棄物の場合には問題が生じる。

すなわち、廃棄物は不定形で異物が混入していることが多く、伸縮性があり圧密しやすい性状であるから、例えば、円筒状のケーシングに形成される搬送物の供給口の開口縁と平板状のロータリー羽根の先端との間に搬送物が噛み込みやすい。

このように、供給口の開口縁とロータリー羽根の先端との間に搬送物が噛み込むと、ロータリーの駆動力が増大するだけでなく、停止する場合があり、安定して運転することができなくなるおそれがある。

本発明は、ロータリーフィーダーの気密性を向上しても搬送物の噛み込みを低減でき、安定して運転できるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明のロータリーフィーダーは、回転軸の周りに放射状に複数のロータリー羽根が設けられてなるロータリーと、該ロータリーを包囲して設けられた円筒状のケーシングと、該ケーシングの円筒胴部に設けられた搬送物の供給口および排出口と、前記ロータリーを回転させる電動機とを備えたロータリーフィーダーにおいて、前記ロータリー羽根を、平板状の羽根部材を前記回転軸に沿う方向に曲折させてＶ字形に形成し、かつ前記Ｖ字の開脚側をロータリーの回転方向に向けて配設したことを特徴とする。

これにより、搬送物の供給口の開口縁とロータリー羽根先端とにより形成される搬送物の剪断位置がロータリー羽根の回転に伴って中心方向に移動するから、搬送物は順次破断されることになる。特に、開口縁とロータリー羽根のＶ字交点部の剪断は、動力が集中的に作用するから強力な破断力となる。その結果、ロータリー羽根とケーシングとの隙間を小さくしても、搬送物の噛み込みを低減できるから、気密性を向上できるとともに、安定して運転することができる。

上述したように、本発明によれば、ロータリーフィーダーの気密性を向上しても搬送物の噛み込みを低減でき、安定して運転することができる。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１に本発明のロータリーフィーダーの一実施の形態の要部詳細図を示し、図２に、図１のロータリーフィーダーを適用した廃棄物のガス化溶融装置の一実施形態を示す。

図２に示すように、ガス化炉１は縦型の筒状に形成され、粉砕された廃棄物が集積されたホッパー３から、スクリューフィーダー５とロータリーフィーダー７を介して、廃棄物が炉の中間部に投入されるようになっている。また、ガス化炉１の底部には、複数本の散気管９が配設され、散気管９から炉内の廃棄物の層に燃焼用空気が散気され、これにより廃棄物が部分燃焼されるようになっている。その部分燃焼の熱により廃棄物が熱分解され、熱分解ガスはガス化炉１の炉頂から図示していない溶融炉に導かれ、熱分解残渣はガス化炉１の炉底から排出されるようになっている。熱分解残渣中の金属（例えば、鉄やアルミニウム）は分離回収されるようになっている。なお、図示していない溶融炉に導かれた熱分解ガスは、１３００℃〜１４００℃の高温で燃焼され、熱分解ガスに同伴する灰を溶融してスラグ化するようになっている。これにより、灰を減容化するとともに、飛灰が環境に放出されるのを防いでいる。また、ダイオキシンは高温燃焼により完全に分解される。

ここで、ガス化炉１内において廃棄物を部分燃焼させて、廃棄物を熱分解するためには、ガス化炉１内の空気量を厳しく管理する必要がある。一般に、ガス化炉１内は負圧に保持されていることから、例えば、廃棄物の供給系であるホッパー３、スクリューフィーダー５、ロータリーフィーダー７を介して空気が炉内に漏れ込むことを抑制する必要がある。本実施形態においては、スクリューフィーダー５により搬送される廃棄物により、いわゆるマテリアルシールを行なうようにしている。しかし、ガス化炉１の場合には、スクリューフィーダー５によるマテリアルシールのみでは、十分に漏れ込み空気量を抑えることができない場合がある。そこで、本実施形態では、スクリューフィーダー５とガス化炉１との間に、比較的気密性が高いロータリーフィーダー７を設けている。

このロータリーフィーダー７の基本構成は、周知のとおり、回転軸１３の周りに放射状に複数のロータリー羽根１５を設けてなるロータリー１７を、円筒状のケーシング１９内に装着して形成されている。回転軸１３は、円筒状のケーシング１９の両端を閉塞して設けられた側板に軸支され、電動機２１によって回転されるようになっている。また、ロータリー羽根１５の軸方向両端に円板状の側板を固定してロータリー１７の剛性を上げることが好ましい。この側板の外径は、ロータリー羽根１５の先端に合わせることが好ましい。また、ケーシング１９の上胴部には矩形の開口が設けられ、この開口に廃棄物の供給口２３が連結されている。ケーシング１９の下胴部にも矩形の開口が設けられ、この開口に廃棄物の排出口２５が連結されている。

ここで、本実施形態の特徴であるロータリー羽根１５の形状について、図１を参照して説明する。図１は供給口２３側からロータリーフィーダー７を見た図である。従来の平板のロータリー羽根とは異なり、ロータリー羽根１５は、回転軸１３に沿う方向に平板を曲折させてＶ字形に形成される。Ｖ字形の羽根の開脚部のなす角度は、適宣設定できるが、例えば９０°〜１５０°とすることができる。また、ロータリー羽根１５は、Ｖ字の開脚側をロータリー１７の回転方向（矢印２９）に向けて配設される。

このように構成されることから、スクリューフィーダー５から供給口２３を通じてロータリーフィーダー７に廃棄物が供給されると、図３の（ａ）のように、廃棄物２７は、回転方向の隣り合うロータリー羽根１５の間に落下する。そして図３の（ａ）〜（ｃ）のようにロータリー１７の回転に伴って搬送されて、ケーシング１９内を半周して排出口２５より落下してガス化炉１に供給される。また、ロータリー１７の回転に伴い、図３の（ｂ）、（ｃ）のように、供給口２３の開口縁とロータリー羽根１５の先端が交差する箇所の廃棄物２７に剪断力が働いて破断される。

ここで、ロータリー羽根１５がＶ字形に形成されているから、廃棄物２７の剪断部位はロータリー羽根１５の回転に伴ってＶ字両端から中央に向かって順次移動する。この過程で、破断されなかった廃棄物２７は、図３（ｃ）のように、Ｖ字の開脚部によってロータリー羽根１５の中央部に集められ圧密される。この圧密により、廃棄物２７を破断させる力が増加するが、ロータリー羽根１５の駆動力がＶ字交点と開口縁との交差点に集中することになるから、強力に破断される。これにより、ケーシング１９とロータリー羽根１５の先端との隙間を小さくしても、廃棄物２７の噛み込みを低減でき、気密性を向上しても安定して運転することができる。

ここで、ロータリー１７を矢印２９の逆方向に回転すると、廃棄物２７はＶ字のロータリー羽根１５によってケーシング１９の側板側に押しやられる力を受ける。その結果、剪断されなかった廃棄物２７はロータリー１７の両端へ集められ、ケーシング１９に押し付けられることになり、廃棄物２７とケーシング１９との間で摺動摩擦が増大して電動機の駆動力が増大することになる。また、ケーシング１９に押し付けられた廃棄物２７が、ケーシング１９の側板とロータリー１７の側板との隙間に入り込むと、一層、電動機の駆動力を増大させて、最悪の場合は運転停止に至ることになる。

以上述べたように、本実施形態によれば、ケーシング１９とロータリー羽根１５の先端との隙間を小さくしても、廃棄物の噛み込みを低減できるから、気密性を向上できるとともに、安定して運転することができる。

なお、本実施形態によれば、廃棄物の噛み込みを低減できるが、万一、廃棄物の噛み込みが発生した場合は、公知のように、電動機２１の電流が設定値を越えたときに、ロータリー１７を一定時間逆転させる電動機制御手段を設けることができる。これにより、計画以上となる過大な廃棄物あるいは圧密した廃棄物が搬送されてきて、ロータリー羽根１５とケーシング１９の間に廃棄物が噛み込んだ場合、その噛み込みを解消することができる場合がある。

また、本実施形態では、廃棄物の部分燃焼によりガス化するガス化炉１を例にして説明したが、本発明はこれに限らず、３００度〜４５０度で熱分解させる方式や、もう少し低温帯で時間をかけてガス化する方式などにも適用でき、炉の構造についてもキルン式やシャフト式等、様々な構造のものにも適用できる。

（実施形態２）
図４に、本発明の他の実施形態の構成図を示す。本実施形態が図２の実施形態と相違する点は、ロータリーフィーダー７のケーシング１９内に、噛み込み防止フラッパー３１を設けたことにある。したがって、図２の実施形態と同一機能構成を有する部材には、同一の符号を付して説明を省略する。

図示のように、ケーシング１９は、ロータリー１７の外周が回転して排出口２５から供給口２３に向かう側の円筒状胴部を広げて、供給口２３と排出口２５とを連通する空間が形成されている。噛み込み防止フラッパー３１は、ケーシング１９に形成された空間に、ロータリー外周の曲面に沿ってロータリー１７と接する面を有して、円弧状に形成されている。噛み込み防止フラッパー３１は、前記回転軸に平行な軸周りに揺動可能にケーシング１９に支持されたアーム３５の下端に支持され、アーム３５と一体に揺動するようになっている。このアーム３５には、噛み込み防止フラッパー３１をロータリー１７に一定の力で押圧する押圧手段としてのカウンターウェイト３７が設けられている。なお、図示していないが、電動機２１の電流が設定値を越えたときに、ロータリー１７を逆転させる電動機制御手段が設けられている。

このように構成されることから、本実施形態によれば、噛み込み防止フラッパー３１は、通常時はガス化炉１に空気が漏れ込まないようにカウンターウェイト３７の重さにより閉方向に抑制され、ロータリー１７の外周に空隙なく接している。そして、計画以上となる過大な廃棄物あるいは圧密した廃棄物が搬送されてロータリー羽根１５とケーシング１９の間に廃棄物を噛み込んだ際には、電動機２１の過負荷電流を検知してロータリー１７を逆回転させる。これにより、ロータリー羽根１５により破断されなかった廃棄物が噛み込み防止フラッパー３１を開方向に押すことになる。この押圧力によりカウンターウェイト３７の重さに抗して上方に開き、破断されなかった廃棄物はロータリー羽根１５に逆転に伴って噛み込み防止フラッパー３１の開口部を通ってガス化炉１に強制的に供給される。

（実施形態３）
図５に、図４の実施形態の噛み込み防止フラッパー３１の駆動制御に係る他の実施形態を示す。図４の実施の形態において、噛み込み防止フラッパー３１が開くのは一時的であるから、ガス化した未燃ガスが燃焼して燃焼制御できなくなるほどガス火炉１に空気が漏れ込むわけではない。しかし、噛み込み防止フラッパー３１の開放および開放時間を可能な限り抑制することが望ましい。

図５の実施形態は、噛み込み防止フラッパー３１を、油圧シリンダー、電動シリンダー、あるいは空気シリンダーなどを用いた駆動装置３９により行ない、この駆動装置３９を制御盤４１とコントローラ４３により制御するようにしている。

すなわち、計画以上となる過大な廃棄物あるいは圧密した廃棄物が搬送されてロータリー羽根１５とケーシング１９の間に廃棄物を噛み込んだ際には、コントローラ４３が電動機２１の過負荷電流を検知し、緊急措置としてロータリー１７を逆回転させると同時に制御盤４１に信号を送る。制御盤４１は送られた信号に応じて駆動装置３９に指示を出し、噛み込み防止フラッパー３１を原点ＯからＡ点、Ｂ点と段階的に開動作制御する。これにより、電動機２１の過負荷の原因となった破断されなかった廃棄物はロータリー羽根１５に逆転に伴って噛み込み防止フラッパー３１の開口部を通ってガス化炉１に強制的に供給される。

本実施形態によれば、廃棄物の噛み込みの度合によって電動機２１の過負荷電流が異なるから、その電流値に応じて噛み込み防止フラッパー３１の開度を調整することにより、炉内への洩れ込み空気を段階的に抑制することができる。

（実施形態４）
図６に、図４の実施形態の噛み込み防止フラッパー３１の駆動制御に係るさらに他の実施形態を示す。本実施形態では、噛み込み防止フラッパー３１の開放時間を、電動機２１の電流値に応じて段階的に制御することを特徴とする。

すなわち、本実施形態によれば、計画以上となる過大な廃棄物あるいは圧密した廃棄物が搬送されてロータリー羽根１５とケーシング１９の間に廃棄物を噛み込んだ際には、コントローラ４３が電動機２１の過負荷電流を検知し、ロータリー１７を逆回転させるとともに、制御盤４１に信号を送る。制御盤４１は、送られた信号に応じてタイマー４５を介して駆動装置３９に指示を出し、噛み込み防止フラッパー３１を一定時間開動作させる。これにより、電動機２１の過負荷の原因となった破断されなかった廃棄物は、ロータリー羽根１５に逆転に伴って噛み込み防止フラッパー３１の開口部を通ってガス化炉１に強制的に供給される。また、タイマー４５が一定時間を計測すると、駆動装置３９により噛み込み防止フラッパー３１が閉じられるから、ガス化炉への漏れ込み空気の増加を抑制することができる。

以上、本発明を、廃棄物を処理するガス化溶融装置に適用した実施の形態に基づいて説明したが、本発明は廃棄物焼却炉や、乾燥機、キルン炉などシール性が要求される熱処理機械に用いても有効である。また、廃棄物処理施設に付帯する減温器、集じん器などに設置し、焼却灰を排出する小型ヘリカル形ロータリーバルブに適用して、搬送物の噛み込みという不具合を防止することができる。

本発明のロータリーフィーダーの一実施形態の要部詳細図である。本発明のロータリーフィーダーの一実施形態を適用してなる廃棄物のガス化溶融装置の構成図である。図１の実施形態の動作を説明する模式図である。本発明のロータリーフィーダーの他の実施形態を適用してなる廃棄物のガス化溶融装置の構成図である。図４の実施形態のロータリーフィーダーの他の実施形態の構成図である。図４の実施形態のロータリーフィーダーのさらに他の実施形態の構成図である。

符号の説明

５スクリューフィーダー
７ロータリーフィーダー
１３回転軸
１５ロータリー羽根
１７ロータリー
１９ケーシング
２１電動機
２３供給口
２５排出口
３１噛み込み防止フラッパー
３５アーム
３７カウンターウェイト
３９駆動装置
４１制御盤
４３コントローラ
４５タイマー

Claims

回転軸の周りに放射状に複数のロータリー羽根が設けられてなるロータリーと、該ロータリーを包囲して設けられた円筒状のケーシングと、該ケーシングの円筒胴部に設けられた搬送物の供給口および排出口と、前記ロータリーを回転させる電動機とを備えたロータリーフィーダーにおいて、
前記ロータリー羽根は、平板状の羽根部材を前記回転軸に沿う方向に曲折させてＶ字形に形成され、かつ前記Ｖ字の開脚側をロータリーの回転方向に向けて配設されたことを特徴とするロータリーフィーダー。
前記ケーシングは、前記ロータリーの外周が回転して前記排出口から前記供給口に向かう側の円筒状胴部を広げて、前記供給口と前記排出口とを連通する空間が形成され、該空間に前記ロータリー外周の曲面に沿って前記ロータリーと接する面を有する噛み込み防止フラッパーが設けられ、該噛み込み防止フラッパーは、前記回転軸に平行な軸周りに揺動可能に前記ケーシングに支持されたアームの下端に支持されてなり、前記電動機の電流が設定値を越えたときに前記ロータリーを逆転させる電動機制御手段を有してなることを特徴とする請求項1に記載のロータリーフィーダー。
前記噛み込み防止フラッパーを前記ロータリーに一定の力で押圧する押圧手段を有してなることを特徴とする請求項２に記載のロータリーフィーダー。
前記噛み込み防止フラッパーを開閉する駆動装置と、該駆動装置を制御する開閉制御手段とを有し、該開閉制御手段は、前記電動機の電流に応じて前記噛み込み防止フラッパーを段階的に開閉駆動することを特徴とする請求項３に記載のロータリーフィーダー。
前記噛み込み防止フラッパーを開閉する駆動装置と、該駆動装置を制御する開閉制御手段とを有し、該開閉制御手段は、前記電動機の電流に応じて前記噛み込み防止フラッパーの開時間を制御することを特徴とする請求項３に記載のロータリーフィーダー。