JP3774732B2 - 横型回転炉装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみの焼却灰などを溶融して無害のスラグにする事を目的とする横型回転炉装置に関し、より詳しくは、回転炉の開口部をほぼ密閉するフードにて覆い炉内に対して外気の出入を遮断することにより、環境保全を図って前記目的を達成する横型回転炉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者等の発明に係る従来の技術として、特許第３１１５８３８号がある。これは、ゆっくり回転する横型回転炉を用い炉内に投入された焼却灰を酸素バーナの燃焼により溶融し、排出ガスを消石灰装置等を経て無害化して大気に放出すると共に、溶融スラグを排出口より外部に流下させ無害の水砕スラグとして運搬処理するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のものは、溶融スラグ排出口を外気（又は大気、空気、雰囲気）に開放していることなど炉内への外気の侵入又は炉内からの排ガスの漏洩に対して充分な対策を施していないため、前者では窒素の過分な導入によるＮＯｘの後処理を困難にし、又、後者では炉外の大気の汚染防止施設が大掛かりとなり、いずれも環境を安全に保つ上で問題点を生ずるものであった。
【０００４】
本発明は、前記課題を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、投入された焼却灰等の原料をバーナの燃焼により炉内で溶融する横型回転炉と、この横型回転炉の両端開口部を円周方向の隙間を介して覆う一対のフードと、前記隙間をシールするシール部材とを備え、溶融スラグ排出口側の開口部を覆う前記フードをスラグ冷却水槽の水面まで延長して構成してなる横型回転炉装置において、前記シール部材は、前記フードと前記横型回転炉の外周面との間の隙間をシールする第１のシール部材と、前記フードに一体的に取付けた第１の環状垂直板に対して前記横型回転炉の軸に平行な方向に移動自在かつ前記第１の環状垂直板から離反する方向へ押圧されている第２の環状垂直板と、前記横型回転炉の外周面に設けられた環状の垂直部材と前記第２の環状垂直板との間に設けられ、前記垂直部材の垂直面に接触してある第３のシール部材と、前記横型回転炉の外周面と前記第１，第２の環状垂直板と前記垂直部材及び前記第１，第２の環状垂直板の間に設けられた環状のエキスパンダとの間に気密を保持して閉じられた環状の空間をシールすべく前記横型回転炉の外周面に接触して前記第１の環状垂直板に設けられた第２のシール部材とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施例を図１及び図２により説明する。処理フローを示す図１のシステム図において、大凡、外径２ｍ、内径１ｍ、全長４ｍの円筒形状の横型回転炉１は、２個の環状凸部２で基台３１取付の支持部３にて支持され３分間に１回転するようになっている。左側は外内径共に若干小径となっていて原料投入用開口部５が左フード４で覆われ、右側が内径のみ小径の開口部６となっていて右フード７で覆われている。基台３１に取付けられている両フード４，７に対し横型回転炉１は、後述するように小さな隙間にシール部材を設けて大気との連通を回避しつつ回転できる。
【０００８】
左フード４を貫通する原料投入機８は、焼却灰、飛灰、破砕残渣など溶融すべき原料（主として灰）を混合してホッパ９に受け入れ開口部５を経て中央径大の内部空洞部１０に投入する。右フード７を貫通する酸素バーナ１１は、液化酸素とＬＰＧの供給による燃焼（１次燃焼）にて内部を１３００〜１４００℃の高温に保ち内部空洞部１０内の原料を溶融する。この溶融物は流動ストーカーとして機能する炉内壁回転面を移動する際、有害気体と無害スラグ体とに分離される。溶融した無害スラグ体は開口部６の周壁６ａ（図２参照方）の一部に切欠いて設けたスラグ排出口１２より右フード７の下方延長部２５を経てスラグ水槽１３の水面下に落下し、水砕スラグコンベア１８で運搬され適宜処理される。このスラグの原料に対する減容率は１／２〜１／３である。有害ガスを含む比較的軽い排ガスは主として左フード４の上方の排気出口１４を経て灯油バーナ２０による２次燃焼炉１５に到り、第１熱交換器１９、第２熱交換器２１、バグフィルタ２２、触媒２３など酸化還元による無害化装置を経て吸引ファン１６により吸引され、煙突１７から大気に放出される。また、比較的重い排ガスは右フード７の排気出口２４から２次燃焼炉１５に到り同様に無害となって大気に放出される。
【０００９】
図２は図１の右上方の一部を破断し、かつ拡大した図で、右フード７と横型回転炉１との間の隙間Ｓをシールするものを示す。この図２において、２枚の環状垂直板２６と２７は、外側（外周）がコイルスプリング２９を挿んでボルトナット２８を周方向複数配置することで連結され、内側（内周）がぐるりと環状のエキスパンダ（耐熱性アスベスト内装）３０で連結され、右側の環状垂直板２６を右フード７と一体の環状ブラケット３２にボルトナット３３で取付け固定することでこれらは右フード７側に一体化する。
【００１０】
軸方向可動の左側の環状垂直板２７には左方に薄板を介してスタッドナット３４でグリース保持用凹部３６具備の環状の垂直部材３５を取付けてある。凹部３６にはグリース注入口３６´からグリースを注入する。垂直部材３５の自由側の垂直面Ｐ面に接して環状の垂直部材３７が横型回転炉１の表面構成部材３８にスタッドナット３９にて取付けられ、Ｐ面での回転摺動時に内挿のリング４０が凹部３６のグリースを掻き出しＰ面での円滑摺動性を確保すると共に気密性をも確保する。
【００１１】
かくして、両垂直部材３７，３５の内周側とエキスパンダ３０の内周側と、更にブラケット３２の内周側とに対する、表面構成部材３８の外周側とで空間Ｋが形成されこの空間Ｋは隙間Ｓを介して横型回転炉１の炉内１０へと連通することになるが、これらは、内側から外側へと順に、第１のシール部材４１、第２のシール部材４２及び第３のシール部材４３を設けることでシールされる。
【００１２】
第１のシール部材４１と第２のシール部材４２とは、共に２枚重ねの耐熱性アスベストクロスを円錐形状に、かつ、自由接触部分では内側に凹むように湾曲形成する。そして前者をスタッドナット４４で右フード７に、後者をボルト４５で環状垂直板２６に夫々取付ける。又、第３のシール部材４３は、内外２枚重ねの耐熱性のアスベストクロスをバンド４６で環状垂直板２７に固定し、自由端が夫々相反するように湾曲されて、回転側の垂直部材３７のＰ面に接触するようにしてある。
【００１３】
尚、左フード４と横型回転炉１の左側部分とのシール関係も前述の右側のものと同様対称的に構成する。
【００１４】
次に、前記実施例の作用を説明する。図２において、運転中に横型回転炉１が左右横方向に膨張し、これと一体の垂直部材３７が右方に移動すると、これに押されてＰ面で接触する垂直部材３５を介して左側の環状垂直板２７が同じく右方に移動しコイルスプリング２９を縮めると共に、エキスパンダ３０を中央部が膨らむように縮めてＰ面での接触摺動を円滑ならしめると共に気密性を保持する。
【００１５】
そして、横型回転炉１の内部空洞部（炉内）１０の圧力状態は外気圧より若干低くその差圧ΔＰが５ｍｍＡｑ付近に制御されているが、この状態は、第１のシール部材４１、第２のシール部材４２及び第３のシール部材４３の３段階のシール機能で確保される。これと同時に、右フード７は、図１に示すように、溶融スラグ排出口１２と連通する開口部６をスラグ水槽１３の水面まで延長した延長部２５を有して外気に対して炉内１０を遮断してあるため、前述のシール機能と相まって炉内負圧状態の維持を完璧ならしめる。
【００１６】
而して、第１のシール部材４１及び第２のシール部材４２の形状が内方に凹むようになっているため、ΔＰ大なるときは負圧により吸込勝手となるがこれは後述するようにあまり問題を生じない。そして、反対に正圧のときは、シールが増す増す押付け側、即ち回転炉側に撓んでシール機能を果たすため炉内の有害ガスを炉外に洩らすことを極力回避でき、雰囲気によるガス中毒等のリスクを防止する。これにより前記リスク防止の為の大掛かりな設備対策を不要となしうるものである。
【００１７】
尚、前述の吸込勝手の場合は、シール部材と共に、左フード４側において原料投入機８の貫通部分からも、若干の外気が炉内に進入することがあっても、その量は僅小で燃料制御の範囲内に納まり、あまり問題を生じない。勿論、大量の外気が炉内に侵入すると、燃焼制御に大きな問題を生じ、ＮＯｘ発生など、排ガス処理上の困難を伴うが、本実施例では前述によるシール手段等による圧力制御で、これを回避していることは勿論である。
【００１８】
本実施例の試験によると、排ガス中のダイオキシン類は、０．１ｎｇ／Ｎｍ³以下であり、また、溶融スラグの溶融試験値は、ｍｇ／ｌ単位で、Ｃｄ＜０．００１，Ｐｂ＜０．００５，Ａｓ＜０．００１，総水銀＜０．０００５，六価クロム＜０．０１，セレン＜０．００１で、いずれも土壌環境値を下回っている。よって本実施例によれば燃焼灰などの有害な原料を積みブロック材などの基盤材として無害なものに変え再資源化利用することができるものである。
【００１９】
尚、本発明は、前記実施例に限定されないものであり、例えば、シール部材を回転側に取付け、固定フード側に接触するようにしても良く、その場合は、接触サイドに凹むように湾曲形成することが望ましい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、焼却炉などを横型回転炉を用いて溶融スラグに無害化処理するに当たり、炉内と環境大気との連通を極力遮断でき、当該処理設備のコンパクト化と環境の安全化の両方を達成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による横型回転炉装置を用いて焼却灰などの原料を溶融し無害化する処理フローを示すシステム図である。
【図２】図１の右側上方部分の拡大断面図でフードと横型回転炉との隙間をシールする部材の詳細説明図である。
【符号の説明】
１ 横型回転炉
２ 環状凸部
３ 支持部
４ 左フード
５ 左側の開口部
６ 右側の開口部
７ 右フード
８ 原料投入機
９ ホッパ
１０ 内部空洞部（炉内）
１１ 酸素バーナ
１２ フラグ排出口
１３ スラグ水槽
１４ 排気出口
１５ ２次燃焼炉
１６ 吸引ファン
１７ 煙突
１８ 水枠スラグ用コンベア
１９ 第１熱交換器
２０ 灯油バーナ
２１ 第２熱交換器
２２ バグフィルタ
２３ 触媒
２４ 排気出口
２５ 延長部
２６ 環状垂直板（固定）
２７ 環状垂直板（可動）
２８ ボルト
２９ コイルスプリング
３０ エキスパンダ
３１ 基台
３２ ブラケット
３３ ボルトナット
３４ スタッドナット
３５ 垂直部材
３６´ グリース注入口
３７ 垂直部材
３８ 表面構成部材
３９ スタッドナット
４０ リング
４１ 第１のシール部材
４２ 第２のシール部材
４３ 第３のシール部材
４４ スタッドナット
４５ ボルト
４６ バンド

Claims (1)

1. 投入された焼却灰等の原料をバーナの燃焼により炉内で溶融する横型回転炉と、この横型回転炉の両端開口部を円周方向の隙間を介して覆う一対のフードと、前記隙間をシールするシール部材とを備え、溶融スラグ排出口側の開口部を覆う前記フードをスラグ冷却水槽の水面まで延長して構成してなる横型回転炉装置において、前記シール部材は、前記フードと前記横型回転炉（１）の外周面との間の隙間（Ｓ）をシールする第１のシール部材（４１）と、前記フードに一体的に取付けた第１の環状垂直板（２６）に対して前記横型回転炉（１）の軸に平行な方向に移動自在かつ前記第１の環状垂直板（２６）から離反する方向へ押圧されている第２の環状垂直板（２７）と、前記横型回転炉（１）の外周面に設けられた環状の垂直部材（３７）と前記第２の環状垂直板（２７）との間に設けられ、前記垂直部材（３７）の垂直面（Ｐ）に接触してある第３のシール部材（４３）と、前記横型回転炉（１）の外周面と前記第１，第２の環状垂直板（２６，２７）と前記垂直部材（３７）及び前記第１，第２の環状垂直板（２６，２７）の間に設けられた環状のエキスパンダ ( ３０ ) との間に気密を保持して閉じられた環状の空間（Ｋ）をシールすべく前記横型回転炉（１）の外周面に接触して前記第１の環状垂直板（２６）に設けられた第２のシール部材（４２）とを備えていることを特徴とする横型回転炉装置。

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