JP3867259B2 - ゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ゴミ等の高温熱風乾燥を行う乾燥設備に関するものであり、特に乾燥機内部の酸素濃度を低い状態に維持することで乾燥機内部での発火を防ぐことのできる、ゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法に係るものである。
【0002】
【発明の背景】
従来、都市において排出される家庭ゴミ、産業廃棄物等(以下都市ゴミと称する)は、大部分が埋立処分や焼却処分されていたのであるが、近時このものを乾燥させて例えばゴミ固形燃料(RDF)としてRDF発電に再利用することが試みられている。
このようなRDFを得るためのゴミ乾燥装置1′は図2に骨格的に示すように、乾燥機2′に対して、供給ホッパ3′から都市ゴミDを投入し、更にバーナ4a′により加熱された熱風炉4′から数百度の熱風を供給するものである。
【0003】
このような都市ゴミ乾燥装置1′においては、乾燥品D1 の含水率を一定にすべく、排気温度の値によって熱風炉4′に具えたバーナ4a′の燃焼度を制御しているのであるが、被乾燥物たる都市ゴミDの含有水分の変動に応じてバーナ4a′の燃焼度が変化するため乾燥機2′内の酸素濃度が変化することは避けられず、これに起因する発火の危険性を伴うものであった。
【0004】
具体的には乾燥機2′に投入する都市ゴミDの含有水分が多くなると、都市ゴミDを乾燥するための熱量が多くなるため排ガスの温度が低下する。乾燥不足を防いで乾燥品D1 の含水率を一定にすべく所要の熱量を供給するためにバーナ4a′の開度を大きくして燃焼度を増すと、バーナ4a′から乾燥機2′に供給される熱風の酸素濃度が低下する。従ってこのような状況下では乾燥機2′内部が低酸素濃度であるため、乾燥の進んだ都市ゴミDまたは乾燥品D1 は極めて発火しにくい。
一方、乾燥機2′に投入する都市ゴミDの含有水分が少なくなると、都市ゴミDを乾燥するための熱量が少なくなるため排ガスの温度が上昇する。過乾燥を防いで乾燥品D1 の含水率を一定にすべく供給熱量を減少するためにバーナ4a′の開度を小さくして燃焼度を減らすと、バーナ4a′から乾燥機2′に供給される熱風の酸素濃度が上昇する。従ってこのような状況下では乾燥機2′内部が高酸素濃度であるため、高温下にある乾燥の進んだ都市ゴミDまたは乾燥品D1 が発火してしまい、はなはだしい場合には乾燥品D1 の焼失、乾燥機2′の損傷を招いてしまうのである。
【0005】
因みに本出願人は、バーナ停止後の乾燥機内での発火防止方法を発明し、すでに「都市ごみ乾燥設備並びにその発火防止方法」として出願に至っており(特開平9−138069号)クールダウン運転時の乾燥機内部での発火防止については解決するに至っている。
【0006】
【解決を試みた技術課題】
本発明はこのような背景からなされたものであり、被乾燥物たる都市ゴミの含有水分が変動した場合であっても乾燥機内部の酸素濃度を低い状態に維持することで乾燥機内部での発火を防ぐことのできる、ゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法を開発することを技術課題としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項1記載のゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法は、乾燥機の投入口に供給ホッパを臨ませ、熱風吹込口に熱風炉を接続し、排出口に取出コンベヤを臨ませ、排気口に乾燥ファンを接続するとともに、この排気口に臨ませて温度センサを具え、更に前記乾燥機内部に散水するための散水機構を具え、また排ガスの酸素濃度を検出するための酸素濃度検出器を具えて、前記温度センサの検出値によって前記熱風炉に具えたバーナの燃焼度を制御して含水率の一定な乾燥品を得るゴミ乾燥装置の運転において、前記バーナの燃焼度が低い場合には、前記乾燥機における乾燥作用部に散水して排ガスの温度を低下させ、温度センサの検出値を意図的に下げることよって、この温度センサの検出値に支配される前記バーナの燃焼度を上昇させて、前記乾燥機内部の酸素濃度を低下させることを特徴として成る。
この発明によれば、乾燥機内部で乾燥の進んだ都市ゴミまたは乾燥品の発火を防止することができる。
【0008】
また請求項2記載のゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法は、前記請求項1記載の要件に加え、前記バーナの燃焼度は、乾燥機内部の酸素濃度の検出値から判断することを特徴として成る。
この発明によれば、発火の最大の原因である乾燥機内部の高酸素濃度状態を直接的に検知することで、乾燥機内部での乾燥の進んだ都市ゴミまたは乾燥品の発火をより確実に防止することができる。
【0009】
更にまた請求項3記載のゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法は、前記請求項1記載の要件に加え、前記バーナの燃焼度は、バーナ開度の検出値から判断することを特徴として成る。
この発明によれば、バーナの燃焼度を定量的に認識することで、乾燥機内部での乾燥の進んだ都市ゴミまたは乾燥品の発火防止に寄与することができる。
【0010】
更にまた請求項4記載のゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法は、前記請求項1記載の要件に加え、前記バーナの燃焼度は、燃料流量の検出値から判断することを特徴として成る。
この発明によれば、バーナの燃焼度を定量的に認識することで、乾燥機内部での乾燥の進んだ都市ゴミまたは乾燥品の発火防止に寄与することができる。
そしてこれら各請求項記載の発明により前記課題の解決が図られる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下本発明の適用対象となる「ゴミ乾燥装置」について図面に基づいて説明し、その作動状態と併せて本発明の「ゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法」について説明する。
図1に骨格的に示すのがゴミ乾燥装置1であり、このものは乾燥機2の投入口21に供給ホッパ3の排出部を臨ませ、また排出口22には取出コンベヤ5を臨ませて成る。また前記乾燥機2の熱風吹込口24には熱風炉4を接続し、排気口23には管路を経由して乾燥ファン7を接続して成り、更にこのファン7の後段には脱臭炉6が接続されて成る。
【0012】
次に上述したゴミ乾燥装置1を構成する諸部材について付設される機器とともに詳細に説明する。まず供給ホッパ3について説明する。このものは箱型の容器の底部にスクリューコンベヤを具え、容器内に収容された都市ゴミDをスクリューコンベヤの回転度により定量排出するものである。
【0013】
次に熱風炉4について説明する。熱風炉4は耐火材で内張りされた炉であって、熱源としてバーナ4aを具え、このバーナ4aによって外気を加熱して加熱空気を得る。本実施の形態では約500℃の加熱空気を得ることができる能力とする。
そしてこのバーナ4aと、燃料タンク4bとの間にはバルブ4c及び流量計12を具えて成るものであって、バーナ4aの燃焼度は、燃料タンク4bから供給される燃料の量をバルブ4cの開放度によって調節することで制御される。
【0014】
次に乾燥機2について説明する。乾燥機2としては一例として回転ドラム式乾燥機を用いる。このものは、図示は省略するがドラム20の中心付近を貫通するように攪拌羽根を具備した攪拌軸を具えて成り、ドラム20の一方の蓋部材に熱風吹込口24を設けるとともに、ドラム20内を臨むようにスクリューコンベヤを具え、このスクリューコンベヤにはバケット状の投入口21を設ける。そしてもう一方の蓋部材に排出口22及び排気口23を設け、この排気口23に臨ませて抵抗温度計、熱電温度計等を適用した温度センサ10を具えて成る。
【0015】
また前記乾燥機2の乾燥作用部であるドラム20内に水を供給するための散水機構15を具えるのであって、この散水機構15は一例としてドラム20内部に長手方向に沿ってシャワーリングノズル16を具えたパイプを配設して成り、このパイプには適宜のポンプPを経由して水槽17が接続される。
【0016】
また前記乾燥機2内部には更に酸素濃度検出器11を具えるものであり、このものは固体電解質膜やガルバニ電池式の溶存酸素計を用いて酸素分圧に対して応答を示す電極としたり、ジルコニア系セラミックスを用いた素子を検出部として具えて成る。
【0017】
次に脱臭炉6について説明する。このものは気体を加熱するためのバーナ6aを具備した炉であって、この脱臭炉6から排気される加熱された気体から熱回収を図る熱交換器6bを具えて成り、気体を燃焼、酸化させて脱臭する装置である。
【0018】
次に取出コンベヤ5について説明する。このものはトラフの底部にスクリューコンベヤを具えて成り、トラフに落下投入された都市ゴミDをスクリューコンベヤの回転度により順次排出する装置である。
【0019】
本発明の適用対象となるゴミ乾燥装置1は上述したように構成されるものであり、以下この設備の作動状態を説明しながら、併せて本発明の「ゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法」について説明する。
まず供給ホッパ3の容器内に収容された都市ゴミDを乾燥機2の投入口21に投入する。都市ゴミDは乾燥機2内において、ドラム20の回転と攪拌羽根の作用とにより破砕、攪拌されながら、熱風炉4から供給された熱風(約500℃)と接触して乾燥処理がなされて乾燥品D1 となり、順次排出口22から取出コンベヤ5に向けて排出される。
【0020】
一方、都市ゴミDを乾燥した熱風は都市ゴミDの水分その他の成分を吸収した排ガスとなるのであり、この排ガスの酸素濃度は約10〜15%、温度は150〜180℃である。
そして排ガスは乾燥ファン7の吸引作用により排気口23から排出され、乾燥ファン7の後段に位置する脱臭炉6に投入され、燃焼、酸化されて脱臭処理が施され、熱交換器6bによって熱を吸収された後、外部に排出される。
【0021】
そして含水率の一定な乾燥品D1 を得るために被処理物である都市ゴミDの含有水分に応じて熱風炉4に具えたバーナ4aの燃焼度を、コンピュータによる自動制御で、あるいは手動で調節するのであり、この都市ゴミDの含有水分を乾燥機2における排気口23に臨ませて具えた温度センサ10の検出値によって判断する。
つまり都市ゴミDの含有水分が高くなると、都市ゴミDを乾燥するための熱量が多くなるため排ガスの温度が低下する。一方、乾燥機に投入する都市ゴミDの含有水分が低くなると、都市ゴミDを乾燥するための熱量が少なくなるため排ガスの温度が上昇するのである。
この結果から前記熱風炉4に具えたバーナ4aの燃焼度を、バルブ4cの開放度を調節して燃料供給量を変化させて制御し、乾燥機2に供給する熱量を調節して含水率の一定な乾燥品D1 を得るのである。
【0022】
ゴミ乾燥装置1による都市ゴミDの乾燥は上述のように行われるのであり、以下、都市ゴミDの含有水分に応じた運転について説明する。
(1)バーナの燃焼度が高い場合の運転
まず熱風炉4に具えたバーナ4aの燃焼度が高い場合の運転について説明する。上述のように、含有水分の高い都市ゴミDが投入されると排ガス温度が下降するため、バルブ4cの開放度を増大させてバーナ4aの燃焼度を増大させる。
バーナ4aの燃焼度が増大すると燃焼ガスの酸素濃度は低くなるため、乾燥機2内での都市ゴミDあるいは排出口22付近の乾燥品D1 の発火率は低下する。
【0023】
(2)バーナの燃焼度が低い場合の運転
次に熱風炉4に具えたバーナ4aの燃焼度が低い場合の運転について説明する。上述のように、含有水分の低い都市ゴミDが投入されると排ガス温度が上昇するため、バルブ4cの開放度を減少させてバーナ4aの燃焼度を減少させる。
バーナ4aの燃焼度が減少すると燃焼ガスの酸素濃度は高くなるため、乾燥機2内での都市ゴミDあるいは排出口22付近の乾燥品D1 の発火率は上昇する。
【0024】
そこで本発明の特徴的手法として、バーナ4aの燃焼度が低いことを検知した場合には、前記散水機構15を稼働して乾燥機2の乾燥作用部であるドラム20内に散水する。
この散水によって熱風炉4から供給される熱風の有する熱量が水の乾燥に消費されるため、排ガスの温度が低下するのである。
このように温度センサ10の検出値を意図的に下げることよって、この温度センサ10の検出値に支配される前記バーナ4aの燃焼度を上昇させて、前記乾燥機2内部の酸素濃度を低下させるのである。
【0025】
ここで前記バーナ4aの燃焼度が、発火を引き起こす危険性のある状態か否かを判断するための手法について説明する。
(a)乾燥機内部の酸素濃度の検出値からのバーナの燃焼度の判断
まず乾燥機2に具えた酸素濃度検出器11の検出値から、バーナ4aの燃焼度を判断する方法について説明する。
この場合には、乾燥機2内部の酸素濃度を直接検知できるため、あらかじめ予備測定等を必要としないのであり、都市ゴミDの含有水分等と、排ガス温度とから発火の危険性を予測する。
【0026】
(b)バーナ開度からのバーナの燃焼度の判断
次にバーナ4aに具えたバルブ4cの開度から、バーナ4aの燃焼度を判断する場合には、あらかじめバルブ4cの開度と、乾燥機2内の酸素濃度と、都市ゴミDの含有水分等と、排ガス温度との相関関係を定量的に把握しておくことで発火の危険性を予測する。
【0027】
(c)燃料流量からのバーナの燃焼度の判断
次にバーナ4aに具えた流量計12の検出値から、バーナ4aの燃焼度を判断する場合には、あらかじめ流量計12による燃料流量の検出値と、バルブ4cの開度と、乾燥機2内の酸素濃度と、都市ゴミDの含有水分等と、排ガス温度との相関関係を定量的に把握しておくことで、発火の危険性を予測する。
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、被乾燥物たる都市ゴミDの含有水分が変動した場合であっても乾燥機2内部の酸素濃度を低い状態に維持することで乾燥機2内部での発火を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の適用対象となるゴミ乾燥装置を示す骨格図である。
【図2】 従来のゴミ乾燥装置を示す骨格図である。
【符号の説明】
1 ゴミ乾燥装置
2 乾燥機
3 供給ホッパ
4 熱風炉
4a バーナ
4b 燃料タンク
4c バルブ
5 取出コンベヤ
6 脱臭炉
6a バーナ
6b 熱交換器
7 乾燥ファン
10 温度センサ
11 酸素濃度検出器
12 流量計
15 散水機構
16 シャワーリングノズル
17 水槽
20 ドラム
21 投入口
22 排出口
23 排気口
24 熱風吹込口
D 都市ゴミ
D1 乾燥品
P ポンプ
Claims (4)
- 乾燥機の投入口に供給ホッパを臨ませ、熱風吹込口に熱風炉を接続し、排出口に取出コンベヤを臨ませ、排気口に乾燥ファンを接続するとともに、この排気口に臨ませて温度センサを具え、更に前記乾燥機内部に散水するための散水機構を具え、また排ガスの酸素濃度を検出するための酸素濃度検出器を具えて、前記温度センサの検出値によって前記熱風炉に具えたバーナの燃焼度を制御して含水率の一定な乾燥品を得るゴミ乾燥装置の運転において、前記バーナの燃焼度が低い場合には、前記乾燥機における乾燥作用部に散水して排ガスの温度を低下させ、温度センサの検出値を意図的に下げることよって、この温度センサの検出値に支配される前記バーナの燃焼度を上昇させて、前記乾燥機内部の酸素濃度を低下させることを特徴とするゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法。
- 前記バーナの燃焼度は、乾燥機内部の酸素濃度の検出値から判断することを特徴とする請求項1記載のゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法。
- 前記バーナの燃焼度は、バーナ開度の検出値から判断することを特徴とする請求項1記載のゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法。
- 前記バーナの燃焼度は、燃料流量の検出値から判断することを特徴とする請求項1記載のゴミ乾燥装置における酸素濃度制御方法。
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