JP2006258328A - 回転加熱処理装置及びそのシール装置の性能評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シール装置の性能確認を行うことができる回転加熱処理装置を提供する。
【解決手段】 略横置きされて回転しながら被処理物を移送しつつ加熱処理する円筒炉２と、前記円筒炉２の両端に設置された入口フード３及び出口フード４と、前記円筒炉２と前記入口フード３及び出口フード４との間にシール装置７を備えた回転加熱処理装置１である。少なくとも排気ライン１３に一台の酸素濃度計３０を設けて、排気ガスＦ２中の酸素濃度を測定することにより、シール装置７の密封性能の確認、及び安定した加熱処理を可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、廃棄物を低酸素雰囲気中において高温で加熱処理して、熱分解ガスと残留物に分解する回転加熱処理装置に関するものである。

従来は、産業廃棄物や一般廃棄物、その他の各種廃棄物の処理方法として、可燃性廃棄物については焼却炉による焼却処分が、不燃性廃棄物については埋め立て地への埋設処分が、それぞれ行われてきた。

しかし、大量生産・大量消費の時代となり、そこから生じる大量の廃棄物を従来と同じような方法で処分していたのでは、焼却場の設置場所や埋め立て地に限界が生じることになってしまう。

そのため近年では、大量の廃棄物を安全に処理する方法が色々と提案されており、それらのうちでは、ロータリーキルン型の回転加熱処理装置を用いて廃棄物を高温下で加熱分解処理する方法が、現在では広く採用されている。

このロータリーキルン型の回転加熱処理装置１は、図７に示すように、略横置きで図示しない駆動機構により回転する円筒炉２と、この円筒炉２の両端部に設けられた固定した入口フード３及び出口フード４とを有しており、この円筒炉２の内部は、外部加熱ヒーター５により高温に加熱され、更に出口フード４からの排気ライン１３に設けた吸引手段１４と、入口フード３の吸気口９から流入する不活性ガスにより、低酸素状態に保持されている。

被処理物である廃棄物Ａは、供給装置８により入口フード３を介して円筒炉２内部へ供給され、出口フード４側へ向かって搬送されつつ低酸素状態下で高温で加熱処理されて、熱分解ガスＧと固体生成物Ｂに分解される（例えば、特許文献を参照。）。

ここで、円筒炉２内の処理条件を安定させるために、円筒炉２と入口フード３及び出口フード４との間にはシール装置７が設けられており、外部から円筒炉２内に漏洩する空気を遮断している。

このシール装置７については、各種の構造が知られているが、例えば、一般廃棄物を焼却処理する大型のロータリーキルン炉においては、図８（図７のＣ部分に相当）に示すように、回転する円筒炉２に耐熱ゴム等の弾性体で製造された断面がＶ字型のリング状のシール２１を巻き付けて、固定された出口フードと一体になるように接続されたシールケース２０との間に摺接部２３を設けることにより、外部からの空気の漏洩を遮断する方法が採用されている。
特開平８−１０４８８０号公報

以上の説明から分かるように、ロータリーキルン型の回転加熱処理装置においては、シール装置は重要な役目を担うものであるが、従来は外部からシール機構を通じて円筒炉内部へ漏洩する空気の量を測定する方法がなく、従ってシール装置の密封性能の確認をして、安定した加熱処理を行う上で問題となっていた。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、シール機構を通じて外部から円筒炉内部へ漏洩する空気に含まれる酸素の量を測定することにより、シール装置の密封性能の確認をして、安定した加熱処理を行うことができる回転加熱処理装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するための本発明は、略横置きされて回転しながら廃棄物を移送しつつ加熱処理する円筒炉と、前記円筒炉の両端部にそれぞれ設置された入口フード及び出口フードと、前記円筒炉と入口フード及び出口フードとの間にそれぞれ設置されたシール装置と、入口フードへの吸気ラインに設置された不活性ガスの供給装置と、出口フードからの排気ラインに設置された排気ガスの吸引手段とを有し、少なくとも排気ラインに酸素濃度計を設置して排気ガス中の酸素濃度を測定して、シール装置を通じて円筒炉内に漏洩する空気の量を求めることにより、シール装置の密封性能を確認でき、安定した加熱処理を行うことができる回転加熱処理装置を提供するものである。

そして、上記酸素濃度計の測定値が所定の値以上となった場合には、吸気ラインに設けられた不活性ガスの流量調節弁を開いて流入量を増加させて、円筒炉内の酸素を希釈するような制御装置を設置することにより、安定した加熱処理を行うことができるようになる。

また、吸気ラインにも酸素濃度計を設置して、供給ガス中に含まれる酸素濃度を測定することにより、２つの酸素濃度計の測定値の差から、シール装置を通じて円筒炉内に漏洩する空気に含まれる酸素の量を精度よく求める方法により、シール装置の密封性能を評価することができる。

上記のように本発明による回転加熱処理装置によれば、排気ラインに設置した酸素濃度計による酸素濃度の変化により、シール装置から円筒炉内部へ漏洩する空気の量を測定することができ、シール装置の密封性能を確認して、安定した加熱処理を行うことができる。

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７に示すように、ロータリーキルン型の回転加熱処理装置１は、略横置きされ回転可能に支持された円筒状の円筒炉２と、その両開放端に設けられた固定された入口フード３及び出口フード４とを有するものである。

入口フード３には、円筒炉２内に廃棄物Ａを供給する装置８（例えばスクリューコンベア装置など）と、不活性ガスが流入する吸気口９とが設けられており、その吸気口９は吸気ライン１０を通じて不活性ガスの供給装置１１（例えば窒素ガスボンベなど）に接続している。

出口フード４には、廃棄物Ａを加熱処理して生成する熱分解ガスＧなどを排気する排気口１２と、同じく加熱処理により生成する固体生成物Ｂの取出口１５が設けられている。排気口１２に接続する排気ライン１３には、吸引手段１４（例えば、吸引ブロアなど）が設置されている。

また、円筒炉２の外側には、円筒炉２を外部から加熱するための加熱ヒーター５が、円筒炉２の軸方向に並行して設けられている。

以上のように構成された回転加熱処理装置１において、円筒炉２を図示しない駆動機構（例えば電動モーターなど）により回転させて、供給装置８により廃棄物Ａを円筒炉２内へ供給するとともに、入口フード３の吸気口９から不活性ガスを流入させ、更に排気ライン１３に設けた吸引手段１４（例えば、吸引ブロアなど）により円筒炉２の出口を強制的に排気することにより、円筒炉２の内部を低酸素状態にする。

円筒炉２の内部の入口部には螺旋状の仕切り板が設けられており、円筒炉２自体も出口フード４側に向かって下向きにわずかに傾斜して設置されているため、供給された廃棄物Ａは、加熱ヒーターにより３００℃〜６００℃の高温状態になっている円筒炉２の内部を出口フード４へ向かって撹拌・移送されながら、低酸素状態での加熱処理を受けることになる。この加熱処理により、廃棄物Ａは熱分解ガスＧと熱分解残渣などの固体生成物Ｂに分解され、熱分解ガスＧは不活性ガスなどとともに出口フード４の排気口１２を通じて、排気ライン１３に設けられた吸引手段１４により排気される。また、固体生成物Ｂは、出口フード４の下部に設けられた取出口１５から搬出される。

ここで、円筒炉２は、回転しない固定された入口フード３及び出口フード４に対して回転可能に支持されているため、各固定フードと円筒炉２との間には、円筒炉２内部の処理条件を安定させるために、外部からの空気の漏洩を遮断するシール装置７が設けられている。このシール装置７は、老朽化等によりその密封性能が徐々に低下するため、安定した加熱処理を行うためには、外部からシール装置７を通じて漏洩する空気の量を測定する必要がある。

本発明を実施した回転加熱処理装置１の構成を図１に示す。本構成は、図７に示す回転加熱処理装置１の排気ライン１３に酸素濃度計３０を設置したものである。

空気中には体積割合で約２１％の酸素が含まれているため、シール装置７を通じて回転熱処理装置１内に空気Ｆ３が漏洩した場合には、円筒炉２からの排気ガスＦ２中に含まれる酸素の濃度は上昇する。従って、排気ライン１３に設けた酸素濃度計３０の測定値を所定の値、例えばシール装置が健全なときの酸素濃度値、と比較することにより、漏洩した空気Ｆ３の量を求めることができる。

なお、図２に示すように、吸気ライン１０にも酸素濃度計３１を設けて、流入ガスＦ１である不活性ガス中に不純物として含まれる酸素濃度を測定して、排気ライン１３の酸素濃度計３０の測定値の差を取ることにより、漏洩した空気Ｆ３の量を精度よく求めることができる。

以上のように、簡単な構成により、シール装置７を通じて、円筒炉２内に漏洩する空気Ｆ３の量を求めることができ、それによりシール装置７の密封性能を確認することができるので、安定した加熱処理を行うことができる。

上記により確認されたシール装置７の密封性能の低下が軽微なものである場合には、回転加熱処理装置１の運転を停止して、シール装置７を交換することは、連続加熱処理運転の妨げとなり、回転熱処理装置１の運転上不経済である。そこで、図３に示すように、図１の構成に制御装置３３及び流量調節弁３２を付加して、円筒炉２内の処理条件を一定に保つことを考える。

制御装置３３は、排気側の酸素濃度計３０の測定信号Ｖ１とを基にして、吸気ライン１０に設置した不活性ガスの流量調節弁３２の開度を制御するものである。排気ガスＦ２に含まれる酸素濃度の値が所定の値以上になった場合には、制御装置３３により吸気ライン１０の流量調節弁３２が開いて、不活性ガス１１の流入量が増加するようになっている。

従って、シール装置７を通じて外部から漏洩する空気Ｆ３の量がわずかに増えても、円筒炉２内の処理条件を一定に保つことができ、安定した加熱処理を行うことができる。

なお、上記の図３の構成においても、図４に示すように、吸気ライン１０にも酸素濃度計３１を設けて流入ガスＦ１中の酸素濃度を測定し、制御装置３３は排気ライン１３の酸素濃度計３０の測定信号Ｖ１と吸気側の酸素濃度計３１の測定信号Ｖ２とを基にして、吸気ライン１０に設置した不活性ガスの流量調節弁３２の開度を制御することにすれば、より精度よく円筒炉２内の処理条件を一定に保つことができる。

ここで、酸素濃度計には、磁気式やガルバニ電池式などいくつかの種類があるが、本発明に係る酸素濃度計には、小型で軽量であり、高温での使用に適しているジルコニア式の酸素濃度測定器が適している。しかし、ジルコニア式の酸素濃度測定器のセンサ部は、図６に示すように、安定化ジルコニア製の円筒４０の内外面に多孔質の白金電極４１を取り付けて、円筒４０の両面の酸素分圧により生じる起電力４２を測定する、という構造になっている。従って、測定ガス４３中にダストが含まれている場合には、白金電極４１に目詰まりが生じて測定不能となる可能性がある。

そこで、円筒炉２から排気ライン１３に排気される排気ガスＦ２には、熱分解残渣などの固体生成物Ｂがダストとして含まれているため、図４の構成において、図５に示すように、排気ライン１３に設置した酸素濃度計３０の手前にダスト除去装置３４を備えることにより、排気ガスＦ２がセンサ部に到達する前にダストを除去することができる。このようなダスト除去装置は、市販の各種の除塵フィルタにより容易に構築することができる。

このように、簡単な装置を付加することにより、排気ガスＦ２中の酸素濃度を常に精度よく測定できるため、シール装置７の密封性能をより高い精度で確認できるとともに、より安定した加熱処理を行うことができる。

なお、前記ダスト除去装置３４は、図１乃至図３に示す構成に付加してもよい。

本発明に係る回転加熱処理装置の系統図である。 本発明に係る回転加熱処理装置の実施例１の系統図である。 本発明に係る回転加熱処理装置の実施例２の系統図である。 本発明に係る回転加熱処理装置の実施例３の系統図である。 本発明に係る回転加熱処理装置の実施例４の系統図である。 ジルコニア方式の酸素濃度計の構造図である。 回転加熱処理装置の構造断面図である。 シール装置の構造断面図であり、図７のＣ部に相当する部分である。

符号の説明

1 回転加熱処理装置
2 円筒炉
3 入口フード
４ 出口フード
５ 外部加熱ヒーター
６ ローラー支持部
７ シール装置
８ 被処理物供給装置
９ 吸気口
１０ 吸気ライン
１１ 不活性ガス供給装置
１２ 排気口
１３ 排気ライン
１４ 吸引ブロア
１５ 取出口
２０ シールケース
２１ Ｖ字型リング
２２ リング押さえ
２３ 摺接部
２４ 接続具
３０ 排気側酸素濃度計
３１ 吸気側酸素濃度計
３２ 不活性ガス流量調整弁
３３ 制御装置
３４ ダストフィルタ
４０ 酸化ジルコニウム
４１ 白金電極
４２ 電圧計
４３ 測定ガス
Ａ 廃棄物
Ｂ 固体生成物
Ｇ 熱分解ガス
Ｖ１ 排気側の酸素濃度の測定信号
Ｖ２ 吸気側の酸素濃度の測定信号
Ｓ 制御信号
Ｆ１ 不活性ガス
Ｆ２ 排気ガス
Ｆ３ 漏洩する空気

Claims (4)

1. 略横置きされて回転しながら廃棄物を移送しつつ加熱処理する円筒炉と、
   前記円筒炉の両端部にそれぞれ設置された第一の固定フード及び第二の固定フードと、
   前記円筒炉と前記第一の固定フード及び前記第二の固定フードとの間にそれぞれ設置されたシール装置と、
   前記第一の固定フードへの吸気ラインに設置された不活性ガスの供給装置と、
   前記第二の固定フードからの排気ラインに設置された排気ガスを吸引する手段と、
   を有する回転加熱処理装置において、
   少なくとも前記排気ラインに酸素濃度計を設置し、前記酸素濃度計の測定値により前記シール装置の密封性能を確認するようにしたことを特徴とする回転加熱処理装置。
2. 前記吸気ラインに設置された不活性ガスの流量調節装置と、
   前記流量調節装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記酸素濃度計の測定値が、所定の値以下となるように、前記流量調整装置を制御して、不活性ガスにより前記円筒炉内の酸素を希釈又は不活性状態にするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の回転加熱処理装置。
3. 前記酸素濃度計の上流側の前記排気ラインに前記排気ガス中のダストを除去する装置を設置し、前記酸素濃度計がジルコニア方式であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の回転加熱処理装置。
4. 略横置きされて回転しながら廃棄物を移送しつつ加熱処理する円筒炉と、
   前記円筒炉の両端部にそれぞれ設置された第一の固定フード及び第二の固定フードと、
   前記円筒炉と前記第一の固定フード及び前記第二の固定フードとの間にそれぞれ設置されたシール装置と、
   前記第一の固定フードへの吸気ラインに設置された不活性ガスの供給装置と、
   前記第二の固定フードからの排気ラインに設置された排気ガスを吸引する手段と、
   を有する回転加熱処理装置において、
   前記吸気ライン及び前記排気ラインに、それぞれ酸素濃度計を設置し、前記酸素濃度計のそれぞれの測定値の差から、前記シール装置を通じて前記円筒炉内に漏洩する空気量を求めることにより、前記シール装置の密封性能の評価を行うことを特徴とするシール装置の性能評価方法。

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