JP3901453B2

JP3901453B2 - 飛灰除去装置

Info

Publication number: JP3901453B2
Application number: JP2001014482A
Authority: JP
Inventors: 隆司渡邉
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2021-01-23
Also published as: JP2002210315A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼却炉や溶融炉等から排出される高温排ガス中の飛灰を除去する飛灰除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉や溶融炉等で発生する高温排ガスには飛灰が含まれており、その煙道には一般に排ガス処理装置を設けて浄化処理をした後大気中へ放出される。この飛灰には塩化物が含まれており、８００℃以上の高温では気化しているが、６００〜７００℃に温度が低下すると液化あるいは固化して粘着性を帯び、煙道や後段の排ガス処理装置で付着現象を起こすので、飛灰はできるだけ焼却炉等の排ガス出口付近で除去するのが望ましい。
【０００３】
このような飛灰を除去する装置の一例として特開平７−１８０８２５号公報の「石炭灰の焼却集塵方法」が公知である。この集塵方法は、流動床炉からの排ガスを集塵装置のフィルタ内に設けたセラミックフィルタエレメントに導いて排ガス中の飛灰をフィルタエレメントの外周面に付着・堆積させ、堆積量が一定に達したときにバックブローを行って飛灰を落下させ、落下した飛灰を流動床炉へ循環させるというものである。この集塵方法によれば、フィルタとしてセラミックフィルタエレメントを用いたから、高い集塵効率で飛灰を捕捉でき、かつフィルタがセラミック製のため高温での耐久性があるとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許公開公報による集塵方法以外にも飛灰を除去する方法又は装置が種々提案されており、例えば煙道内に脱塩剤を注入して付着生成物を破壊したり、振動装置で対象部位を振動させて付着生成物を振り落とすなどの方法又は手段が採用されている。しかし、いずれの方法又は手段を用いる場合であれ、排ガス中の飛灰はある程度除去できるとしても、対象部位の付着生成物に対する剥離性について材質的な考慮がされていないため、付着、堆積した生成物は肥大化し、これを除去する対策としては不十分である。
【０００５】
例えば上記特許公開公報による集塵方法では、セラミックフィルタエレメントに飛灰を付着させて排気ガス中の飛灰を十分に除去できるが、フィルタエレメントの外面に付着した粘着性のある飛灰が堆積すると、バックブロー程度の除去方法では落下させることはできず、付着生成物が徐々に堆積されてフィルタが目詰りを起こすこととなる。バックブロー以外に振動作用等の外的除去作用を付加しても容易に付着生成物を落下させることは困難であり、このような堆積した付着生成物を除去するにはたがねではつる等の作業により除去する以外に方法がないというのが現状である。
【０００６】
この発明では、上記の問題に留意して、高温排ガス中の飛灰を煙道内に設けた剥離容易な付着板に付着させて付着した生成物を剥離させることができる飛灰除去装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として焼却炉のような高温炉から排出される高温排ガス中の飛灰を付着させて除去する付着板を煙道部分内側に設け、この付着板を付着生成物に対する剥離容易性材とし、これに高温排ガスを導いて付着された生成物に対し振動、衝撃、温度変化の剥離促進作用のうち少なくとも１の作用を付与する剥離促進手段を付着板に関連させて設け、付着板に付着堆積した生成物を落下させて除去するようにした飛灰除去装置としたのである。
【０００８】
上記の構成の飛灰除去装置によれば、高温排ガス中の飛灰を高効率に捕集し、付着した生成物を容易に剥離させる。焼却炉や溶融炉等から発生する高温排ガスを排出する煙道の一部に設けた付着板は、排ガス中の粘着性の高い飛灰が付着してもその生成物に対し剥離容易性材により形成されている。生成物が一定量以上になると振動、衝撃、温度変化のいずれかを与える剥離促進手段により剥離促進作用を与えると、生成物は付着板から容易に剥離し、落下する。落下した生成物は灰ポットのような収容手段に集められる。
【０００９】
付着板は、例えばクロム合金材とし、クロム含有量が一定割合のものとする。付着生成物に対するクロムの作用でミクロな剥離が付着生成時に生じており、剥離促進手段による剥離促進作用が付与されるとマクロな剥離へと進展し生成物が付着板から剥離する。
【００１０】
【実施の形態】
以下、この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は実施形態の飛灰除去装置の主縦断面図、図２は図１の矢視II−IIから見た断面図である。図示の飛灰除去装置Ａ₁は、焼却炉の直ぐ後に煙道１１と１２の間に置かれており、煙道の下流に置かれる、例えば図３に示す廃熱回収装置３０、浄化装置４０に飛灰が付着するのを防止するため、出来るだけ焼却炉寄りの上流側位置に設けられている。飛灰装置Ａ₁は、煙道１１に続く入口管１と、煙道１２に接続される出口管２との間に漏斗状のトラップ３が形成され、これらの間のスペースに多孔板４が吊り下げて設けられている。
【００１１】
多孔板４は付着生成物に対する剥離容易性材としてクロム合金製とされ、多数の貫通孔４ａが設けられ、焼却炉１０からの高温排ガス（８００〜１２００℃）中の飛灰を付着させる付着板としての役目をする部材であり、排ガスの流れを遮るように平板面を流れと直交する方向に設けてある。トラップ３の下部には開閉弁５により開閉される灰ポット６が設けられ、上部外側には多孔板４を振動させる振動手段７が剥離促進手段の１つとして取付けられている。８、８は多孔板４の前後の差圧を検出するための圧力センサ、５ｖは開閉弁５の電磁駆動部である。
【００１２】
圧力センサ８、８による圧力測定信号は小型コンピュータ又はマイクロコンピュータを用いた制御部２０へ送られ、ここでそれぞれの圧力が検出され、検出された圧力値から多孔板４の前後の差圧を演算してその差圧が一定値以上に達すると振動手段７へ制御信号を送り、振動手段７を駆動して振動を多孔板４に付与する。又、電磁駆動部５ｖにも制御信号を送り、開閉弁５を開放して落下した飛灰の付着生成物を灰ポット６へ受入れる。
【００１３】
多孔板４のクロム合金は、クロム含有量が２２〜２７重量％のクロム合金であり、クロム以外の組成はＣ＝０．１〜０．４、Ｓｉ＝０．２〜１．２、Ｍｎ＝１〜１０、Ｎｉ＝３〜６（いずれも重量％）、残部がＦｅ及び不可避な不純物である。ＭｎとＮｉの合計が６重量％以上のものを用いるのが好ましい。又、振動手段７により振動を付与するのは飛灰の付着生成物の量が一定量以上となったとき、例えば差圧が一定値を超えたとき、あるいは一定時間が経過したときに行うのが望ましい。このため、制御部２０には圧力の検出と並行して時間を測定するタイマ機能を備えておくとよい。
【００１４】
上記構成としたこの実施形態の飛灰除去装置Ａ₁によれば、高温排ガス中の飛灰を高効率に除去し、多孔板４に付着した付着生成物を自動的に回収することができる。焼却炉１０から排出される高温排ガス（８００〜１２００℃）中の飛灰には、６００〜７００℃で粘着性の高くなる塩化物が含まれ、廃熱回収装置３０や排ガス浄化装置４０へ流れる前にこの塩化物を含む飛灰は、飛灰除去装置Ａ₁により多孔板４に付着、除去され、浄化された後大気中に放出される。但し、飛灰には塩化物の少ない飛灰、即ち粘着性の低いものも含まれ、これらは多孔板４に付着せずそのまま通過するため、全体としての飛灰の除去率は８０％程度であるが、粘着性の高い飛灰は高効率に除去される。
【００１５】
高温排ガスが多孔板４に当たると多数の貫通孔４ａを通過し、その際、排ガス中の飛灰は多孔板４の表面あるいは貫通孔４ａの内面に付着する。付着した生成物の堆積が進み、貫通孔４ａが少しずつ塞がれると、排ガスの流れが悪くなり、多孔板４の前後で圧力差が次第に大きくなる。この差圧が一定値以上になったことが制御部２０で検出されると、制御信号が振動手段７に送られて多孔板４に振動が与えられ、多孔板４の振動により付着生成物は多孔板４から剥離されて落下する。
【００１６】
この場合、多孔板４は所定量のクロムを含有するクロム合金製であるため付着生成物が剥離するが、鉄、ステンレス、セラミックなど他の金属類では付着生成物の剥離は生じず、剥離容易性の機能は得られない。この剥離のメカニズムは、飛灰中の塩化物に対しクロム成分による作用でクロム合金の表面にミクロな剥離が生じていたのが、振動という外的な要因によりマクロな剥離に進展し、付着した生成物が落下することによると考えられる。
【００１７】
なお、多孔板のクロム合金材は、上記クロム含有率でなければ剥離性が不十分であり、クロム含有率が上記未満あるいはそれを超えるものでは十分な剥離性を得ることができない。落下した付着生成物は灰ポット６へ収容され、その後適宜処理される。
【００１８】
図４に第２実施形態の飛灰除去装置Ａ₂の縦断面図及び矢視Ｂ−Ｂからの横断面図を示す。この例の飛灰除去装置Ａ₂はサイクロン形式を用いて飛灰を除去するようにしたものであり、多孔板４を設ける代りにサイクロンで高温排ガス中の飛灰を分離して付着板４’に付着させ、振動手段７による振動をサイクロン全体に与えて付着生成物を剥離、落下させ、自動的に付着生成物を取り除こうとするものである。
【００１９】
図示のように、入口管１に続くうず巻管１’の下部に漏斗状のトラップ３が設けられ、その中央位置で排ガスを上方へ導く排出管２’が設けられている。入口管１をうず巻管１’の接線方向に接続し、うず巻管１’の深さ一杯に下端が挿入された排出管２’の下方から排ガスを上昇させて排出するように形成され、入口管１、うず巻管１’、トラップ３の内周及び排出管２’の下端部の外周には付着板４’がそれぞれ設けられている。付着板４’の材料は第１実施形態と同じくクロム合金製材である。
【００２０】
付着板４’はクロム合金製であるが、飛灰の付着生成物が所定以上の堆積厚さとなっても入口管１と排出管２’との間に差圧は殆ど生じないため、この実施形態では圧力センサは設けず、制御部２０で一定時間が経過したことをカウンタ部（図示せず）で検出すると振動手段７へ制御信号を送りサイクロン全体を振動させるようにしている。
【００２１】
上記構成の第２実施形態の飛灰除去装置Ａ₂は、付着板４’がクロム合金製であるため、付着生成物が堆積しても、一定時間の経過により制御信号が振動手段７へ送られて振動手段７による外的要因で剥離され、漏斗状のトラップ３へと落下し灰ポット６へ収容されて処理される。入口管１から送り込まれる排ガスは、サイクロン内で回転し、比重の重い飛灰が遠心力により外周へ飛ばされて分離され、周囲の付着板４’の表面に付着し、比重の軽いガスは中心に集まって排出管２’へと送り出される。
【００２２】
なお、上述した第１、第２の実施形態では飛灰の落下を促進する剥離促進手段の１つとして振動手段７による振動を用いているが、他の剥離促進手段とすることもできる。例えば、槌打手段、あるいは小さな鉄球を多孔板４又は付着板４’にぶつけて衝撃を加える。
【００２３】
上記他の剥離促進手段の１つとして温度変化を付与する手段を用いることもできる。この場合、吹付手段により空気を多孔板４や付着板４’に吹き付けるようにすると、高温排ガスに晒されていた付着生成物が空気による直接的な冷却を受けて縮み、このためクロム合金から剥離して脱落する。
【００２４】
又、クロム合金だけを冷却することにより付着生成物を脱落させるようにしてもよい。この場合、冷却管を多孔板４又は付着板４’に接するように設け、差圧が増大したとき又は一定時間が経過したときに、水や空気などの冷却媒体を流してクロム合金の温度を下げる。しかし、排ガスと接触している付着生成物の温度はあまり低下せず、このため熱膨張の差によってクロム合金から付着生成物が剥離して脱落する。サイクロン形式の場合、付着板４’の外側に冷却ジャケットを接して設け、冷却ジャケットに冷却媒体を流せばよい。
【００２５】
上記異なる３つの剥離促進手段はそれぞれ独立に設けてもよいが、そのいずれか又はいくつかを組合わせて剥離作用が最も効果的となるようにしてもよい。
【００２６】
図５は第３実施形態の飛灰除去装置Ａ₃の縦断面図及び（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂから見た断面図である。この実施形態は、煙道１１、１２に接続される煙道の一部をそのまま利用したものである。煙道の入口管１、出口管２の内周面には所定寸法の平板状の付着板４’の複数枚が煙道内周面に沿って取付けられ、中間長さ位置に漏斗状のトラップ３が設けられ、その下方に第１実施形態と同様に開閉弁５、灰ポット６が取付けられている。又、入口管１と出口管２の中間長さ位置の側方に振動手段７が取付けられている。付着板４’としてクロム合金材が用いられる点は第１実施形態と同じである。
【００２７】
上記の飛灰除去装置Ａ₃は、煙道をそのまま利用したものであるため、飛灰の捕集効率は第１、第２実施形態に比して高くないが、煙道の内周面に沿って設けられた多数の付着板４’の表面に接しながら流れる高温排ガスから粘着性の飛灰を捕集することができる。捕集されて出来た付着生成物は振動手段７により装置全体に振動が付与されて付着板４’から剥離し、落下して排ガスの流れにより移動し、トラップ３により捕集される。この例でも圧力センサは設けられておらず、一定時間が経過したことをカウンタにより検出すると振動手段７、開閉弁５の電磁駆動部５ｖへ制御部２０から制御信号が送られる。
【００２８】
図６は第３実施形態の飛灰除去装置Ａ₄の縦断面図、及び（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂから見た横断面図である。この例でも煙道１１、１２に接続される煙道の一部をそのまま利用したものであり、入口管１の内周面に所定寸法の付着板４’が高温排ガスの流れを阻害する邪魔板として（ｂ）図に示すように左右の側壁から交互に突出するように複数枚取付けられ、出口管２の付近の煙道下部に漏斗状のトラップ３が設けられている。トラップ３の下方に開閉弁５、灰ポット６が設けられ、煙道側方に装置全体に振動を与える振動手段７が設けられている。付着板４’は第１実施形態のクロム合金材が用いられている。
【００２９】
この実施形態の飛灰除去装置Ａ₄は、煙道をそのまま利用したものであるが、付着板４’が邪魔板として流れを阻害するように設けられているため、第３実施形態より飛灰の捕集効率が高い。高温排ガス中の粘着性の飛灰は付着板４’の表面に直接接触して付着する。付着板４’は互いにジグザグに設けられているため、ガスの流れの方向がジグザグに変化し、飛灰が付着板４’に付着し易い。
【００３０】
付着した生成物を一定時間経過した後振動手段７により付着板４’から剥離させ、トラップ３に集められた後開閉弁５を経て灰ポット６に落とされる点は他の実施形態と同様である。
【００３１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明の飛灰除去装置は煙道部分内側に飛灰の付着生成物に対する剥離容易性材の付着板を取り付け、付着板に一定量以上の生成物が付着すると剥離促進手段により剥離促進作用を付与して付着板から剥離させて取り除くようにしたから、従前のように付着した生成物を振動手段で振動させる程度では取り除くことができなかったのに対し、振動手段のような剥離促進手段による剥離促進作用を与えるだけで容易に生成物が剥離され、手作業による槌打作業などによらず生成物を取り除くことができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の飛灰除去装置Ａ₁の縦断面図
【図２】図１の矢視II−IIから見た断面図
【図３】飛灰除去装置を煙道に設けた排ガス処理システムの全体概略図
【図４】（ａ）第２実施形態の飛灰除去装置Ａ₂の縦断面図、（ｂ）（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂから見た断面図
【図５】（ａ）第３実施形態の飛灰除去装置Ａ₃の縦断面図、（ｂ）（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂから見た断面図
【図６】（ａ）第４実施形態の飛灰除去装置Ａ₄の縦断面図、（ｂ）（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂから見た断面図
【符号の説明】
１入口管
２出口管
２’ 排出管
３トラップ
４多孔板
４’ 付着板
４ａ貫通孔
５開閉弁
６灰ポット
７振動手段
８圧力センサ
１０焼却炉
２０制御部
３０廃熱回収装置
４０浄化装置

Claims

溶融炉から排出される高温排ガス中の飛灰を付着させて除去する付着板を煙道部分内側に設け、この付着板を
Ｃｒ＝２２〜２７重量％、Ｃ＝０．１〜０．４重量％、Ｓｉ＝０．２〜１．２重量％、Ｍｎ＝１〜１０重量％、Ｎｉ＝３〜６重量％、残部がＦｅ及び不可避な不純物であり、かつＭｎとＮｉの合計が６重量％以上であるクロム合金製
の付着生成物に対する剥離容易性材とし、これに高温排ガスを導いて付着された生成物に対し振動、衝撃、温度変化の剥離促進作用のうち少なくとも１の作用を付与する剥離促進手段を付着板に関連させて設けると共に、剥離容易性材の流れ方向の前後の高温排ガスの差圧、又は一定時間の経過を検出すると、その制御信号により剥離促進手段を作動させ、付着板に付着堆積した生成物を落下させて除去するようにした飛灰除去装置。
前記剥離容易性材の付着板を多孔板により形成したことを特徴とする請求項１に記載の飛灰除去装置。
前記剥離促進手段を振動手段としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の飛灰除去装置。