JP3905845B2 - 溶融設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融設備に関し、詳しくは、溶融炉及び溶融炉ダスト搬送用の機械駆動型乾式搬送装置を備えた溶融設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、供給される被処理物を燃焼溶融する例えばロータリーキルン等の溶融炉と、この溶融炉の出口に連絡する二次燃焼室の下部に接続され溶融炉出口から排出されるダストを受けて所定位置へ搬送する例えばスクリューコンベヤ等の機械駆動型乾式搬送装置と、を備える溶融設備が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１―２８９４１３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記溶融設備にあっては、機械駆動型乾式搬送装置の特にダストを受けるダスト受部が高温に晒されるため、耐久性の観点から改善が望まれている。
【０００５】
また、機械駆動型乾式搬送装置を通しての炉外への熱放出の改善も求められている。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、機械駆動型乾式搬送装置が長寿命化されると共に溶融炉の放熱量が低減される溶融設備を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による溶融設備は、供給される被処理物を燃焼溶融する溶融炉と、この溶融炉の出口に連絡し当該溶融炉出口から排出されるダストを受けて所定位置へ搬送する機械駆動型乾式搬送装置と、を備える溶融設備において、溶融炉の出口に連絡される後段へのガス経路に向かわずに、落下するダストを受ける機械駆動型乾式搬送装置のダスト受部と、ダスト受部を覆うように、粒状物質及びカレット状物質の少なくとも一方を供給物質として供給する供給装置を備え、機械駆動型乾式搬送装置は、ダストと共に供給物質を搬送することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された溶融設備によれば、供給装置により粒状物質及びカレット状物質の少なくとも一方が供給物質として機械駆動型乾式搬送装置のダスト受部へ供給され、この供給物質及びダストは機械駆動型乾式搬送装置によりダスト受部から所定位置へ搬送されつつ、ダスト受部は供給物質により覆われて遮蔽される。このため、ダスト受部は高温に晒されること無く保護されると共に、溶融炉側から機械駆動型乾式搬送装置を通しての熱流出が妨げられる。
【０００９】
ここで、供給物質を、融点降下剤とし、搬送されるダスト及び供給物質を被処理物として溶融炉へ供給すると、融点降下剤に従って被処理物の融点が下げられるため、被処理物の完全溶融、溶融炉の燃料消費量の低減、耐熱材の熱損耗の軽減、ダストの再溶融が図られるようになる。
【００１０】
また、供給物質を、粒状物質である湿灰とし、搬送されるダスト及び供給物質を被処理物として溶融炉へ供給すると、湿灰は、機械駆動型乾式搬送装置のダスト受部等で溶融炉出口からの熱で乾かされて乾灰とされるため、湿灰を被処理物として直接溶融炉に供給する場合に比して、溶融炉の熱が奪われることは無く燃料消費量の低減が図られる。
【００１１】
ここで、機械駆動型乾式搬送装置のダスト受部より上方の壁面にダストが付着して成長し大塊ダストとしてダスト受部に落下してくる場合があり、この場合に、機械駆動型乾式搬送装置が、単に回転軸に螺旋羽根を周設して成る構成であると、当該大塊ダストが螺旋羽根上で踊って搬送が妨げられる。
【００１２】
従って、機械駆動型乾式搬送装置は、回転軸に螺旋羽根を周設して成り、この螺旋羽根が、外周縁に複数の切欠状のエッジを備えていれば、この切欠状のエッジで大塊ダストが解砕されるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による溶融設備の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る溶融設備を示す概略構成図、図２は、図１のII−II矢視図であり、この溶融設備は、廃棄物や灰等を被処理物として燃焼溶融し溶融スラグとして回収するものである。
【００１４】
図１に示すように、溶融設備１は概略、回転溶融炉としてのロータリーキルン２と、このロータリーキルン２に連絡される二次燃焼塔３と、を備えている。
【００１５】
ロータリーキルン２は、円筒形状を成す炉を略横置きして成るもので、炉長（Ｌ）／炉径（Ｄ）＜５とされている所謂ショートキルンである。このロータリーキルン２は、入口側となる前部（図示左側）から出口側となる後部（図示右側）に向かって下方に所定に傾斜するようにして配設され、その前端部が固定部としての前支持部４により閉じられていると共に回転自在に支持され、その後端部が固定部としての二次燃焼塔３に挿入されて回転自在に支持されている。
【００１６】
前支持部４には、上流側からの被処理物を炉内に導入する入口としての導入ダクト５が貫設され、ロータリーキルン２は、所定の速度で回転することで、炉内の被処理物を入口側の前部から後端面の出口６へ向かって搬送する。
【００１７】
また、前支持部４には、加熱装置７が配設されている。この加熱装置７は、前支持部４を貫通し炉内に導入される例えばバーナ等の燃料燃焼装置７ａと、前支持部４を貫通し燃焼用空気を炉内に導入する複数の燃焼用空気供給ノズル７ｂと、を備えている。
【００１８】
燃料燃焼装置７ａは、例えば灯油等の燃料を燃焼用空気供給ノズル７ｂからの燃焼用空気を用いて燃焼させるもので、この燃料燃焼で生じる高温の燃焼ガス及び火炎は、被処理物の移動方向（図示左側から右側）と同じ方向に向かい、ロータリーキルン２の回転で前部から後部へ移動する被処理物と接触して当該被処理物を燃焼溶融する。
【００１９】
ロータリーキルン２の出口６は、炉内での被処理物の燃焼溶融で生じる溶融スラグ及び燃焼排ガスの共通出口とされ、この出口６に二次燃焼塔３が連絡されている。
【００２０】
二次燃焼塔３は、出口６に連通する出口領域８を備えている。この二次燃焼塔３の出口領域８の直下には、出口６から流下する溶融スラグを下方に案内するスラグ排出ダクト１１が接続され、このスラグ排出ダクト１１には、流下する溶融スラグを急水冷し水砕スラグとして回収するスラグ冷却水槽１２が接続されている。このスラグ冷却水槽１２には、槽内の水砕スラグを槽外に搬送するスラグコンベヤ１３が付設され、炉側を水封するように貯水が成されている。
【００２１】
また、二次燃焼塔３は、出口領域８の出口６とは反対側の上部側に連通して二次燃焼室９を備えている。この二次燃焼室９は、出口６から排出される燃焼排ガスを、二次燃焼用空気を導入して二次燃焼する。この二次燃焼室９の上部には、当該二次燃焼室９からの排ガスを無害化するように処理する排ガス処理設備（不図示）が接続されている。
【００２２】
二次燃焼室９の下部側には、出口６から排出されて上部側の二次燃焼室９まで飛ばないで落下する飛灰等のダスト（飛散ダスト）を下方に案内するダスト排出ダクト１４が接続され、このダスト排出ダクト１４の下部には、落下してくるダストを受けて所定位置へ搬送する機械駆動型乾式搬送装置１５が接続されている。
【００２３】
この機械駆動型乾式搬送装置１５は、ダスト排出ダクト１４の下端に接続されて外方に延在する筒状の本体（外筒）１５ａ内に、螺旋羽根１５ｂを周設した回転軸１５ｃを回転自在に支持し、当該回転軸１５ｃを、本体１５ａ外に配設された駆動電動機Ｍの駆動により回転して搬送物を搬送するもので、本実施形態では、図２に示すように、回転軸１５ｃが本体１５ａ内で二列に並設される二連式とされている。なお、この機械駆動型乾式搬送装置１５は、単式でも三連式以上であっても良い。
【００２４】
ここで、本実施形態にあっては、回転軸１５ｃに周設される螺旋羽根１５ｂが、解砕機能を備えるべく、外周縁に複数の切欠状のエッジ１５ｅを備えている。
【００２５】
そして、この機械駆動型乾式搬送装置１５にあっては、図１及び図２に示すように、ダスト排出ダクト１４に連絡されて当該ダスト排出ダクト１４側へ露出し、ダストが落下してくる導入部（本体内壁部分、回転軸部分、螺旋羽根部分）が、ダストを受けるダスト受部１５ｆとされている。
【００２６】
なお、この機械駆動型乾式搬送装置１５は、本体１５ａの胴部及び回転軸１５ｃ内に冷却水を流し間接冷却する水冷式とされている。
【００２７】
また、機械駆動型乾式搬送装置１５には、図１に示すように、その排出部１５ｇに、当該機械駆動型乾式搬送装置１５により搬送された搬送物を導入ダクト５へ戻すように搬送する供給ラインＬが接続されている。この供給ラインＬは、機械駆動型乾式搬送装置１５と同様な搬送装置でも良く、また、別形式の例えばエレベータ装置や気体搬送装置等であっても良い。
【００２８】
ここで、特に本実施形態にあっては、上記ダスト受部１５ｆへ所定の供給物質を供給する供給装置１６が設置されている。この供給装置１６は、所定の供給物質を貯留する貯留部１６ａと、この貯留部１６ａとダスト排出ダクト１４とを連絡する連絡ダクト１６ｂと、この連絡ダクトに介装されるバルブ１６ｃと、を備えている。本実施形態では、所定の供給物質として粒状物質である砂が採用されている。この砂は、融点降下剤（塩基度降下剤）としての機能を有している。
【００２９】
また、本実施形態にあっては、ダスト排出ダクト１４の壁部に設置されて供給砂の堆積レベルを検知するレベルセンサＬＳと、このレベルセンサＬＳからの信号に基づいて、バルブ１６ｃを制御し砂の供給の有無や量を制御する制御装置１７と、を備えている。
【００３０】
この制御装置１７は、ＣＰＵで構成されると共に、設定値等を記憶するＲＡＭ１８、処理手順をプログラムの形で格納するＲＯＭ１９を接続し、ダスト受部１５ｆが供給砂で覆われるレベルを設定レベルとして、供給砂が常時設定レベルに位置するようにバルブ１６ｃを制御する。
【００３１】
このように構成された溶融設備１によれば、導入ダクト５を介してロータリーキルン２に導入される被処理物は、燃料燃焼装置７ａで生じる高温の燃焼ガス及び火炎により燃焼溶融してスラグ化され、この溶融スラグは、出口６から流下しスラグ冷却水槽１２で急水冷されて水砕スラグとされ、スラグコンベヤ１３に従って槽外に搬送されて回収される。
【００３２】
一方、ロータリーキルン２での被処理物の燃焼溶融で生じる燃焼排ガスは、出口６、出口領域８を介して二次燃焼室９へ排出されて当該二次燃焼室９で二次燃焼される。
【００３３】
また、出口６から排出されて二次燃焼室９まで飛ばないで落下するダストは、ダスト排出ダクト１４に案内されて機械駆動型乾式搬送装置１５のダスト受部１５ｆに落下する。
【００３４】
ここで、ロータリーキルン２の運転に先立って、制御装置１７によりバルブ１６ｃが制御され、ダスト受部１５ｆ全体が砂で覆われるように貯留部１６ａから砂が供給されていると共に、機械駆動型乾式搬送装置１５の駆動電動機Ｍ、供給ラインＬが駆動されている。その結果、機械駆動型乾式搬送装置１５の駆動に従って、ダスト受部１５ｆを覆っている供給砂は当該ダスト受部１５ｆから排出部１５ｇへ順次搬送されていくが、この搬送に従って下がる供給砂のレベルは、レベルセンサＬＳで検知され、設定レベルに戻すように制御装置１７によりバルブ１６ｃが制御されて砂が供給される。
【００３５】
従って、機械駆動型乾式搬送装置１５は、その本体１５ａ内が供給砂で満たされていると共にダスト受部１５ｆが供給砂で覆われ、導入口が供給砂で塞がれる状態とされている。
【００３６】
このような状態でダスト受部１５ｆの供給砂とダストとの混合物は、機械駆動型乾式搬送装置１５の駆動に従って排出部１５ｇへ向かって搬送される。
【００３７】
この時、ダスト受部１５ｆに対して、ダスト受部１５ｆより上方の二次燃焼室９の壁面やダスト排出ダクト１４の壁面に付着して成長した大塊ダストが、落下してくる場合がある。この場合、機械駆動型乾式搬送装置１５が、単に回転軸に螺旋羽根を周設して成る構成であると、当該大塊ダストが螺旋羽根上で踊って搬送が妨げられる虞がある。
【００３８】
しかしながら、本実施形態においては、螺旋羽根１５ｂの外周縁に複数の切欠状のエッジ１５ｅが設けられているため、当該切欠状のエッジ１５ｅにより大塊ダストは解砕され、ダスト及び供給砂から成る混合物は円滑且つ良好に排出部１５ｇへ搬送される。この混合物は、供給ラインＬを経由して導入ダクト５に供給され、前述した廃棄物や灰等の被処理物と共に、被処理物としてロータリーキルン２に導入される。
【００３９】
この時、砂は融点降下剤であるため、被処理物の融点が下げられる。このため、被処理物が完全溶融され安定した溶融が成されると共に、ロータリーキルン２の燃料燃焼装置７ａの燃料消費量が低減され低コスト化が図られている。また、ロータリーキルン２の耐熱材の熱損耗が軽減されロータリーキルン２の耐久性が高められていると共に、ダストが再溶融されスラグ化率（溶融化率）が向上されている。
【００４０】
そして、このようなサイクルで被処理物は燃焼溶融されてスラグ化され、ロータリーキルン２にあっては、溶融温度が約１２００〜１３００°Ｃの高温とされている。従って、このロータリーキルン２に連通する機械駆動型乾式搬送装置１５の特にダスト受部１５ｆは高熱の及ぶ範囲にある。
【００４１】
しかしながら、特に本実施形態においては、前述したように、機械駆動型乾式搬送装置１５のダスト受部１５ｆが供給砂により覆われて遮蔽されている。このため、ダスト受部１５ｆは高温に晒されること無く保護され、機械駆動型乾式搬送装置１５の長寿命化が図られていると共に、ロータリーキルン２側から機械駆動型乾式搬送装置１５を通しての放熱量の低減が図られている。なお、機械駆動型乾式搬送装置１５の前述した水冷作用だけでは、機械駆動型乾式搬送装置１５の特にダスト受部１５ｆに対する冷却効果は十分では無い。
【００４２】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、供給装置１６により供給される供給物質を、融点降下剤としての機能を有する粒状物質である砂としているが、融点降下剤としての機能を有する他の粒状物質でも良く、また、融点降下剤としての機能を有する例えばガラス屑等のカレット状物質（細片状物質）であっても良く、また、融点降下剤としての機能を有する粒状物質及びカレット状物質の混合物であっても良い。特に、供給物質をガラス屑とした場合には、当該ガラス屑が被処理物として溶融設備１に仕分けして搬入されているため、購入の必要も無く、低コスト化が図られる。
【００４３】
また、回収されたダストと供給物質とから成る混合物をロータリーキルン２へ戻す場合には、供給物質を融点降下剤とするのが特に好ましいが、融点降下剤とする必要は必ずしも無い。また、ダストと供給物質とから成る混合物をロータリーキルン２へ戻さないで最終処理場等へ送る設備の場合には、供給物質を融点降下剤では無い、例えば乾灰や湿灰等の灰や消石灰（融点上昇剤）や回収された水砕スラグの一部等の粒状物質や、例えば陶器片等のカレット状物質としても良い。特に、供給物質を灰、スラグとした場合には、灰は被処理物として溶融設備１に搬入され、スラグは被処理物を燃焼溶融したものであるから、購入の必要は無く低コスト化が図られる。また、粒状物質、カレット状物質の何れかを用いるかは適宜選択されるが、機械駆動型乾式搬送装置１５に対する熱遮蔽の観点からは、相互間の隙間が大となるカレット状物質よりも粒状物質の方が好ましい。勿論、供給物質は、融点降下剤では無い粒状物質及びカレット状物質の混合物であっても良い。
【００４４】
また、供給物質を、粒状物質である湿灰とし、これとダストから成る混合物を被処理物としてロータリーキルン２へ搬送する場合には、湿灰は、機械駆動型乾式搬送装置１５のダスト受部１５ｆ等においてロータリーキルン２の出口６からの熱で乾かされて乾灰とされるため、湿灰を被処理物として直接ロータリーキルン２へ供給する場合に比して、ロータリーキルン２の熱が奪われることは無く、燃料燃焼装置７ａの燃料消費量が低減され、低コスト化が図られる。
【００４５】
また、機械駆動型乾式搬送装置１５は、駆動を一旦停止すると、ダストの粘着等により螺旋羽根１５ｂが本体１５ａ内壁に固着し動かなくなることがあるため、常時駆動することが好ましい。
【００４６】
また、上記実施形態においては、レベルセンサＬＳを監視して供給物質が一定レベルに堆積するように制御しているが、ダスト受部１５ｆが覆われれば、常時一定量の供給物質を供給するようにしても良い。
【００４７】
また、上記実施形態においては、燃焼ガス及び火炎と被処理物との流れが同一方向となる並流型のロータリーキルン２に対する適用を述べているが、燃焼ガス及び火炎と被処理物との流れが対向する向流型のロータリーキルンに対しても適用可能である。
【００４８】
また、上記実施形態においては、ショートキルンに対する適用を述べているが、炉長（Ｌ）／炉径（Ｄ）＞２０の所謂ロングキルンに対しても同様に適用可能である。
【００４９】
また、上記実施形態においては、特に適用が効果的であるとして、ロータリーキルン２に対する適用を述べているが、ロータリーキルン２に限定されるものでは無く、要は、供給される被処理物を燃焼溶融し出口からダストが排出される溶融炉に対して適用可能である。
【００５０】
また、上記実施形態においては、機械駆動型乾式搬送装置を、解砕の観点から特に好ましいとして切欠状のエッジ１５ｅを螺旋羽根１５ｂに有する搬送コンベヤとしているが、螺旋羽根に切欠状のエッジが無い通常のスクリューコンベヤでも良く、また、スクリューコンベヤ以外の搬送装置でも良く、要は、機械駆動型乾式搬送装置であれば良い。
【００５１】
【発明の効果】
本発明による溶融設備は、供給装置により粒状物質及びカレット状物質の少なくとも一方を供給物質として機械駆動型乾式搬送装置のダスト受部へ供給し、この供給物質及びダストを機械駆動型乾式搬送装置によりダスト受部から所定位置へ搬送しつつ、ダスト受部を供給物質により覆うことで遮蔽し、ダスト受部を高温に晒すこと無く保護すると共に溶融炉側から機械駆動型乾式搬送装置を通しての熱流出を妨げるように構成したものであるから、機械駆動型乾式搬送装置の長寿命化が可能になると共に溶融炉の放熱量の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る溶融設備を示す概略構成図である。
【図２】図１のII−II矢視図である。
【符号の説明】
１…溶融設備、２…ロータリーキルン（溶融炉）、５…導入ダクト、６…出口、１４…ダスト排出ダクト、１５…機械駆動型乾式搬送装置、１５ａ…本体、１５ｂ…螺旋羽根、１５ｃ…回転軸、１５ｅ…エッジ、１５ｆ…ダスト受部、１６…供給装置、１６ａ…貯留部、１６ｂ…連絡ダクト、１６ｃ…バルブ、Ｌ…供給ライン。

Claims (4)

1. 供給される被処理物を燃焼溶融する溶融炉と、この溶融炉の出口に連絡し当該溶融炉出口から排出されるダストを受けて所定位置へ搬送する機械駆動型乾式搬送装置と、を備える溶融設備において、
   前記溶融炉の出口に連絡される後段へのガス経路に向かわずに、落下する前記ダストを受ける前記機械駆動型乾式搬送装置のダスト受部と、
   前記ダスト受部を覆うように、粒状物質及びカレット状物質の少なくとも一方を供給物質として供給する供給装置を備え、
   前記機械駆動型乾式搬送装置は、前記ダストと共に前記供給物質を搬送することを特徴とする溶融設備。
2. 前記供給物質は、融点降下剤であり、
   前記搬送される前記ダスト及び前記供給物質は、前記被処理物として前記溶融炉へ供給されることを特徴とする請求項１記載の溶融設備。
3. 前記供給物質は、前記粒状物質である湿灰であり、
   前記搬送される前記ダスト及び前記供給物質は、前記被処理物として前記溶融炉へ供給されることを特徴とする請求項１記載の溶融設備。
4. 前記機械駆動型乾式搬送装置は、回転軸に螺旋羽根を周設して成り、
   この螺旋羽根は、外周縁に複数の切欠状のエッジを備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の溶融設備。

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