JP3960454B2 - 熱分解ドラム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を横型の中空回転体にその軸芯方向一端側の受け入れ口から受け入れて熱分解残渣と熱分解ガスとに熱分解し、前記熱分解残渣と熱分解ガスとを前記中空回転体の軸芯方向他端側の排出口から排出するよう構成してある熱分解ドラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
上記の熱分解ドラムで熱分解した熱分解残渣は、例えば、前記中空回転体の軸芯方向他端側に設けた送りスクリューで送って排出口から排出し、熱分解ガスは誘引ファンにより誘引して排出口から排出している。
【0003】
このような熱分解ドラムでは、熱分解反応中に針金等の熱分解残渣が塊状の異物に成長して送りスクリューに詰まり、中空回転体内のガス圧が上がって、熱分解ガスが中空回転体と固定部との間のシール部から漏れ出すことがある。
【0004】
そこで、シール部からのガス漏れを防止する手段が必要になるが、従来のガス漏れ防止手段としては、中空回転体と固定部との被シール部同士をバネ材で所定の強さで押しつけ合わせるという手段や、シール部から漏れだす熱分解ガスを吸引して燃焼炉に送り込む吸引フードを設けるという手段があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、中空回転体と固定部とをバネ材で所定の強さで押しつけ合わせるという手段では、バネ材の強さを強くするとシール部の磨耗が進んで、やはりガス漏れが生じるおそれがある。
【0006】
そして、シール部から漏れだす熱分解ガスを吸引して燃焼炉に送り込む吸引フードを設ける手段では、漏洩ガスの量が多くなるとその全てを吸引フードで吸引することが困難になり、同様にガス漏れが生じるおそれがある。
【0007】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は、中空回転体からのガス漏れを防止しやすい熱分解ドラムを提供する点にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1による発明の構成・作用・効果は次の通りである。
【0009】
[構成]冒頭に記載した熱分解ドラムにおいて、前記中空回転体に、前記排出口とは別個のガス抜き孔と、前記ガス抜き孔を開閉する開閉機構とを設けて、前記中空回転体内のガス圧が設定値を超えると、前記ガス抜き孔を開放させて前記中空回転体内の熱分解ガスを前記中空回転体外に排出可能に構成してあり、前記中空回転体の軸芯方向一端側に前記軸芯方向に沿う状態に挿入させた廃棄物送りスクリューのスクリュー軸を中空に形成して、その中空部を前記ガス抜き孔に構成してある。
【0010】
[作用]塊状の異物が熱分解残渣の送りスクリューに詰まったこと等に起因して、中空回転体内のガス圧が設定値を超えると、前記開閉機構によりガス抜き孔を開放し、熱分解ガスを中空回転外に排出して燃焼炉に送り込むようにすることができる。これにより、中空回転体内のガス圧を設定値以下に抑えることができる。しかも、中空回転体の軸芯方向一端側に前記軸芯方向に沿う状態に挿入させた廃棄物送りスクリューのスクリュー軸を中空に形成して、その中空部を前記ガス抜き孔に構成してあるから、部品点数の増加を抑制することができる。
【0011】
[効果]従って、中空回転体内のガス圧を設定値以下に抑えることができるから、中空回転体からのガス漏れを防止しやすく、構造の複雑化を回避する熱分解ドラムを提供することができた。
【0012】
請求項2による発明の構成・作用・効果は次の通りである。
【0013】
[構成]
請求項1による発明の構成において、前記中空回転体内のガス圧を検出するガス圧検出センサを設け、前記ガス圧が設定値を超えたことを前記ガス圧検出センサが検出すると、前記ガス圧検出センサの検出結果に基づいて、前記開閉機構を開放制御する制御手段を設けてある。
【0014】
[作用]
請求項1の構成による作用と同様の作用を奏することができるのに加え、中空回転体内のガス圧が設定値を超えたことをガス圧検出センサが検出すると、制御手段が開閉機構を開放制御するから、中空回転体内のガス圧を設定値以下により確実に抑えることができる。
【0015】
[効果]
従って、請求項1の構成による効果と同様の効果を得やすくなった。
【0016】
請求項3による発明の構成・作用・効果は次の通りである。
【0021】
[構成]
冒頭に記載した熱分解ドラムにおいて、前記中空回転体の他端側を、前記熱分解残渣の送りスクリューを備えた内筒と、前記内筒を設定間隔を開けて囲む外筒との二重筒状に形成して、前記内筒と外筒との間から前記熱分解ガスを排出可能に構成してある。
【0022】
[作用]
塊状の異物が熱分解残渣の送りスクリューに詰まった場合であっても、熱分解ガスを、前記内筒と外筒との間から中空回転体外に排出することができるから、塊状の異物の詰まりに起因する中空回転体内のガス圧の上昇を抑制することができる。
【0023】
[効果]
従って、塊状の異物が熱分解残渣の送りスクリューに詰まった場合であっても、中空回転体内のガス圧の上昇を抑制することができるから、中空回転体からのガス漏れを防止しやすい熱分解ドラムを提供することができた。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0025】
図1に、家庭ゴミ等の一般廃棄物やカーシュレッダーダスト・電化製品等の産業廃棄物の処理プラントである熱分解ガス化溶融プラントを示してある。
【0026】
この熱分解ガス化溶融プラントは前処理設備1・熱分解ドラム設備2・熱分解残渣選別設備3・高温燃焼溶融設備4・ボイラ発電設備5・排ガス処理設備6から成る。
【0027】
[前処理設備1]
廃棄物ピット7に貯留された廃棄物を破砕機で破砕し、破砕廃棄物を搬送装置等で熱分解ドラム設備2に送る。
【0028】
[熱分解ドラム設備2]
図1,図2に示すように、廃棄物ピット7からの廃棄物を熱分解ドラム12に搬送供給し、熱分解ドラム12により廃棄物を無酸素あるいは低酸素雰囲気で約450°Cの熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解し、熱分解ガスを後述の高温燃焼溶融炉13に送り、熱分解残渣を熱分解残渣選別設備3に送る。本設備2については後で詳しく説明する。
【0029】
[熱分解残渣選別設備3]
図1に示すように、熱分解ドラム12からの熱分解残渣を、振動フィーダ70・冷却振動コンベア14を介してバケットコンベア55側に送る。冷却振動コンベア14は窒素封入水冷ジャケットタイプであり、熱分解残渣を発火等が起こらない温度(約80°C)まで窒素雰囲気中で冷却する。そして、バケットコンベア55からの熱分解残渣をシール用振動コンベア59を介して熱分解残渣選別装置91に送る。
【0030】
前記熱分解残渣選別装置91で選別されて排出された熱分解残渣のうち、カーボン残渣をカーボン残渣サイロ61に送り、カーボン残渣サイロ61内のカーボン残渣を高温燃焼溶融炉13にその炉頂側から吹き込む。また、磁選機(図示せず)を介して選別した鉄類を鉄類コンテナ96に回収するとともに、アルミ選別機(図示せず)を介して選別したアルミニウムをアルミコンテナ97に回収する。
【0031】
[高温燃焼溶融設備4]
熱分解ガス・カーボン残渣・集塵ダストを高温燃焼溶融炉13に炉頂側から吹き込み、これらを旋回燃焼する。焼却灰・集塵ダストは溶融し、炉底から連続排出する。
【0032】
熱分解ドラム設備2で廃棄物が燃料化されるから低空気比(1.3)で燃焼させることができ、低空気比燃焼により排ガスが少なくなる。多段燃焼・排ガス再循環させて低NOx化し、十分な滞留時間をとって低ダイオキシン化する。
【0033】
[ボイラ発電設備5]
排ガスはボイラ輻射ゾーンで冷却し、蒸発管群で均一な温度にした後、過熱蒸気管群に送る。ボイラ18で蒸気を熱回収し、タービン・発電機(図示せず)で電気として回収する。
【0034】
[排ガス処理設備6]
排ガスをガス冷却室21・第1バグフィルタ17・第2バグフィルタ22等で処理して煙突25から排気する。
【0035】
次に、前記熱分解ドラム設備2について詳しく説明する。図2に示すように前記熱分解ドラム12は、廃棄物ピット7からの廃棄物をコンベアケース11内に受け入れて搬送するスクリューコンベア10を、横型の回転ドラム27(中空回転体に相当)にその軸芯方向一端側から前記軸芯方向に沿う状態に挿入し、廃棄物加熱用の加熱ガスを流通させる複数本の伝熱管28を、回転ドラム27の中空内に設けた前記軸芯方向一端側の隔壁36と他端側の隔壁37とにわたって、その回転ドラム27の長手方向に沿う状態に架設して構成してある。
【0036】
そして、前記回転ドラム27の軸芯方向他端側に、伝熱管28に対する加熱ガス供給部29と熱分解ガス・熱分解残渣排出部31とを、また、回転ドラム27の軸芯方向一端側に加熱ガス排出部30を設けてある。
【0037】
つまり、廃棄物を回転ドラム27にその軸芯方向一端側の開口(この開口は、回転ドラム27におけるスクリューコンベア10の挿入用孔であり、受け入れ口に相当する)から受け入れて熱分解残渣と熱分解ガスとに熱分解し、熱分解残渣と熱分解ガスとを回転ドラム27の軸芯方向他端側から排出するよう構成してある。
【0038】
前記回転ドラム27は、廃棄物の搬送方向下手側ほど下方に位置する状態に傾斜させて、回転軸芯Oを据えつけ面に対して約1.5度傾斜させてある。そして、その状態で回転ドラム27の長手方向両端側を一対の遊転ローラ機構32に回転自在に各別に支持させ、両遊転ローラ機構32間の回転ドラム部分の外周部に全周にわたって設けた大径ギア33と、支持台35に支持させた電動モータM1に設けた小径ギア34とを噛み合わせて、電動モータM1の駆動で回転ドラム27を回転駆動(1.5rpm)するよう構成してある。
【0039】
図4にも示すように、前記回転ドラム27の軸芯方向他端側の隔壁37から、回転ドラム27よりも小径の残渣排出管38を前記搬送方向下手側に回転ドラム27と同芯状に延出してある。この残渣排出管38の内周面側に、熱分解残渣を送る残渣送りスクリュー101を設けてある。
【0040】
前記加熱ガス供給部29は、加熱ガス供給口39を備えた加熱ガス供給ケース40を、前記残渣排出管38の長手方向中間部分を囲む状態に、かつ、回転ドラム27の回転を許す状態に支持台35に位置固定して構成してある。前記加熱ガス供給口39には熱風発生炉41から加熱ガスを供給する(図1参照)。供給される加熱ガスの温度は約530°Cである。
【0041】
前記熱分解ガス・熱分解残渣排出部31は、熱分解ガス・熱分解残渣排出ケース45(以下、「排出ケース45」と略称する)を、前記残渣排出管38の排出口(つまり熱分解ドラム12における熱分解残渣の排出口)を覆う状態に設けて構成し、この排出ケース45の上端側の熱分解ガス排出口46から熱分解ガスを排出して高温燃焼溶融炉13に送り、熱分解残渣は排出ケース45の下端側の熱分解残渣排出口47から排出して、熱分解残渣選別設備3に送るようにしてある。
【0042】
熱分解ガスは前記排ガス処理設備6における煙突25の手前側の誘引ファン121により誘引して排出する。この誘引ファン121(図1参照)により誘引することで、排出ケース45内を−5mmAq〜−20mmAq(−5×0.0098kPa〜−20×0.0098kPa)の負圧にする。
【0043】
図3に示すように前記加熱ガス排出部30は、加熱ガス排出口42を備えた加熱ガス排出ケース43を、スクリューコンベア10の所定長さにわたるコンベアケース部分を囲む状態に、かつ、回転ドラム27の回転を許す状態に支持台35に固定して構成してある。
【0044】
前記スクリューコンベア10は搬送始端側を支持台35上の台車48に支持させてあり、回転ドラム27の両隔壁36,37のうち廃棄物の搬送方向上手側の隔壁36に設けた中心孔にコンベアケース11の終端部を臨ませ、搬送始端側のコンベアケース部分の上面側に廃棄物供給口を形成し、台車48上の電動モータM2に連動連結したスクリュー軸51Bにスクリュー羽根51Aを設けて構成してある。
【0045】
前記回転ドラム27と排出ケース45等の固定部との間にはシール機構を設けて、空気の流入や加熱ガス・熱分解ガスの洩れを防止してある。各シール機構のうち、回転ドラム27と排出ケース45との間のシール機構について説明すると、図4に示すように、熱分解ドラム12の残渣排出管38にフランジ106を設け、排出ケース45の一方の側板45Aの外方側に、前記フランジ106に対する当てつけ板107をバネ材103を介して設けるとともに、前記当てつけ板107と側板45Aとの間を覆う布ダクト102を設けて、バネ材103の弾性力でフランジ106に当てつけ板107を当てつけることで、例えば回転ドラム27が軸芯方向に熱膨張してもガス洩れを防止可能に構成してある。
【0046】
加熱ガス排出ケース43と回転ドラム27との間のシール機構や、加熱ガス供給ケース40と回転ドラム27との間のシール機構も上記と同様の構造であり、その説明については省略する。
【0047】
この種の熱分解ドラム12では、熱分解反応中に針金等の熱分解残渣が塊状の異物に成長して残渣送りスクリュー101に詰まることがあることから、この詰まりに起因して回転ドラム27内のガス圧が上がるのを防止するために、図3に示すように前記回転ドラム27に、残渣排出管38の排出口とは別個のガス抜き孔120と、ガス抜き孔120を開閉する開閉機構としての開閉弁115を設けて、回転ドラム27内のガス圧が設定値を超えると、ガス抜き孔120を開放させて回転ドラム27内の熱分解ガスを回転ドラム27外に排出して、高温燃焼溶融炉13に送り込むよう構成してある。
【0048】
詳しくは、前記ガス抜き孔120は廃棄物送りスクリュー51のスクリュー軸51Bを中空に形成して、その中空部を前記ガス抜き孔120に構成してあり、さらに、回転ドラム27内のガス圧を検出するガス圧検出センサ112を設け、ガス圧が設定値を超えたことをガス圧検出センサ112が検出すると、ガス圧検出センサ112の検出結果に基づいて、開閉弁115を開放制御する制御手段としての制御装置113を設けてある。図3において114は熱分解ガスを吸引するファンである。
【0049】
これにより、回転ドラム27内のガス圧を設定値以下に抑えることができて、回転ドラム27からのガス漏れを防止しやすくすることができる。
【0050】
[別実施形態]
上記のガス圧検出センサ112は回転ドラム27内に設けてあってもよい。
【0051】
前記開閉弁115を閉鎖側に付勢するバネ材等の付勢手段を設け、前記回転ドラム27内のガス圧が設定値を越えると、そのガス圧で開閉弁115が付勢力に抗して開放するように付勢手段の付勢力を設定してあってもよい。この構造の場合は、制御装置113や圧力検出センサ112等が不要になる。
【0052】
前記残渣送りスクリュー101に塊状の異物が詰まることに起因する回転ドラム27内のガス圧の上昇を防止する手段として、次のように構成してあってもよい。
【0053】
つまり図5に示すように、前記回転ドラム27の残渣排出管38を、残渣送りスクリュー101を備えた内筒117と、内筒117を設定間隔を開けて囲む外筒116との二重筒状に形成して、内筒117と外筒116との間から熱分解ガスを排出可能に構成する。
【0054】
この構造によれば、塊状の異物が残渣送りスクリュー101に詰まった場合であっても、熱分解ガスを内筒117と外筒116との間から回転ドラム27外に排出することができるから、塊状の異物の詰まりに起因する回転ドラム27内のガス圧の上昇を抑制することができる。
【0055】
この構造において内筒117と外筒116との間に熱分解が入り込むのを防止するスクリーンを設けてもよく、あるいは、前記外筒116のガス入口部をラビリンス構造に構成してあってもよい。
【0056】
図6に示すように、前記回転ドラム27内の一対の隔壁36,37のうち熱分解残渣の搬送方向下手側の隔壁37の内面側に、残渣掻き上げ体122を設けてあってもよい。
【0057】
搬送面124を内筒117の内面に沿わせることにより、掻き上げられた残渣が内筒117の残渣送りスクリュー101によって送られる。このため内筒117と外筒116の間に残渣が侵入することが防止できる。
【0058】
前記残渣掻き上げ体122は、回転ドラム27の回転方向を向く掻き上げ面123を、前記隔壁37の内面側に備えており、回転ドラム27の回転に伴って掻き上げ面123で熱分解残渣を掻き上げて落下させる。
【0059】
これにより、熱分解残渣が残渣排出管38の入口(この入口は回転ドラム27の軸芯側に位置する)側に盛り上がり、前記入口側に入りやすくなる。
【0060】
(図6においては、伝熱管28は隔壁37の近くで切断された状態に描かれているが、このように描いたのは残渣掻き上げ体122の構造を理解しやすくするためで、実際には図2に示すように伝熱管28は隔壁36側まで延出してある。)
【図面の簡単な説明】
【図1】熱分解ガス化溶融プラントの概略図
【図2】熱分解ドラム設備の概略縦断面正面図
【図3】熱分解ドラムの廃棄物受け入れ側の構造を示す縦断面図
【図4】熱分解ドラムの熱分解残渣排出側の構造を示す縦断面図
【図5】別実施形態の縦断面図
【図6】別実施形態の斜視図
【符号の説明】
27 中空回転体
51A スクリュー軸
101 廃棄物送りスクリュー
112 ガス圧検出センサ
113 制御手段
115 開閉機構
116 外筒
117 内筒
Claims (3)
- 廃棄物を横型の中空回転体にその軸芯方向一端側の受け入れ口から受け入れて熱分解残渣と熱分解ガスとに熱分解し、前記熱分解残渣と熱分解ガスとを前記中空回転体の軸芯方向他端側の排出口から排出するよう構成しており、前記中空回転体に、前記排出口とは別個のガス抜き孔と、前記ガス抜き孔を開閉する開閉機構とを設けて、前記中空回転体内のガス圧が設定値を超えると、前記ガス抜き孔を開放させて前記中空回転体内の熱分解ガスを前記中空回転体外に排出可能に構成してある熱分解ドラムにおいて、前記中空回転体の軸芯方向一端側に前記軸芯方向に沿う状態に挿入させた廃棄物送りスクリューのスクリュー軸を中空に形成して、その中空部を前記ガス抜き孔に構成してあることを特徴とする熱分解ドラム。
- 前記中空回転体内のガス圧を検出するガス圧検出センサを設け、前記ガス圧が設定値を超えたことを前記ガス圧検出センサが検出すると、前記ガス圧検出センサの検出結果に基づいて、前記開閉機構を開放制御する制御手段を設けてある請求項1記載の熱分解ドラム。
- 廃棄物を横型の中空回転体にその軸芯方向一端側の受け入れ口から受け入れて熱分解残渣と熱分解ガスとに熱分解し、前記熱分解残渣と熱分解ガスとを前記中空回転体の軸芯方向他端側の排出口から排出するよう構成してある熱分解ドラムであって、前記中空回転体の他端側を、前記熱分解残渣の送りスクリューを備えた内筒と、前記内筒を設定間隔を開けて囲む外筒との二重筒状に形成して、前記内筒と外筒との間から前記熱分解ガスを排出可能に構成してある熱分解ドラム。
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