JP3983111B2 - ダクト清掃装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ダクト内における付着物、堆積物を除去するダクト清掃装置に関するものであり、特に灰溶融炉の排ガスダクト内壁に付着、堆積するダストを除去するためのダクト清掃装置に関するものである。
【発明の属する技術分野】
【0002】
【従来の技術】
近年、都市ごみ等の焼却処理に伴ない発生する焼却残渣等(以下、「被溶融物」という。)を灰溶融炉を用いて溶融固化する処理方法が多用されている。このような溶融処理方法を用いることによって、被溶融物の減容化が可能になり、最終処分場の延命化が図れることに加え、被溶融物に含まれるダイオキシン類の分解および重金属類の溶出防止等の無害化が達成されている。
【0003】
この溶融処理方法において、発生する排ガスは、灰溶融炉の上部に設けられるガス排出口から上方に向けてに斜設される傾斜ダクト部(縦ダクト)と、この傾斜ダクト部の上部で水平に延設される水平ダクト部(横ダクト)からなる排ガスダクトを通じて下流側に送出される。また、この排ガス中に含まれる溶融飛灰は、下流の低温域にて集塵装置により回収されている。
【0004】
このような溶融処理方法によれば、ダストを含む排ガスが排ガスダクトを経て、下流側に送出されることから、その排ガスダクトの内壁にダストが付着、堆積し、この排ガスダクトの閉塞を招くという問題点がある。
【0005】
この問題点を解決するものとして、排ガスダクト内に突入される駆動軸と、この駆動軸に放射状かつ等間隔に取り付けられる複数の掻き取り板を有し、前記駆動軸を回転・往復動させる駆動手段を備えたダスト清掃装置(以下「従来装置」という。)が提供されている。このように構成される従来装置は、排ガスダクトにおける傾斜ダクト部の上方と、水平ダクト部の上流側とに設けられ、前記駆動手段により、前記駆動軸を介して、前記掻き取り板をダクト内で回転させながら往復動させ、前記掻き取り板の外周で傾斜ダクト部または水平ダクト部の内壁に付着したダストを掻き落とすようにされている。
【0006】
ところで、このような従来装置においては、付着したダストを掻き落とす際に、掻き取り板自体にダストが付着して成長し、互いに隣接する掻き取り板間の隙間を埋めてしまい、排ガスダクトにおける排ガス流通を阻害して、灰溶融炉の内圧を上昇させ、炉の運転に支障をきたすという問題点がある。また、前記水平ダクト部において掻き落されたダストの排出については、排ガスの流力を利用するようにされているが、水平ダクト部のダクト長が比較的長い場合には、その掻き落されたダクトの排出が十分には行われず、水平ダクト部で堆積し、水平ダクト部の閉塞を招くという問題点がある。また、前記掻き取り板は、常に高温排ガス中に置かれているため、その排ガスの熱による劣化、損傷が著しく、その掻き取り板を頻繁に交換する必要があるという問題点がある。
【0007】
そこで、このような問題点を解決するためのダクト清掃装置(以下「先願装置」という。)を、本出願人は、特願2000−368568号にて提案している。
【0008】
図5に先願装置の概略説明図が、図6(a)に先願装置の駆動軸および掻き取り羽根の縦断面図が、図6(b)に図6(a)の同右側面図がそれぞれ示されている。
【0009】
図5に示されるように、先願装置100は、排ガスダクト101内に突入される駆動軸102と、この駆動軸102を軸周りに回転させるとともに、その軸方向に往復動させる駆動手段(図示せず)と、その駆動軸102の先端部近傍に設けられ前記排ガスダクト101の内壁に付着したダストを除去する掻き取り羽根103によって構成されている。なお、前記先願装置100は、下方の溶融炉(図示せず)に設けられる排ガス排出口(図示せず)から上方に向けて斜設される傾斜ダクト部104の最上部と、前記傾斜ダクト部104の上方に水平に延設される水平ダクト部105の上流側に配置されているが、これら両装置の構成は基本的に異なるところがないため、以下水平ダクト部105に設けられる装置についてのみ説明する。
【0010】
前記掻き取り羽根103は、図6(a)に示されるように、断面矩形形状の中空部材で螺旋状に形成されており、その掻き取り羽根103の回転時における最大周面軌跡が排ガスダクト101の内周よりやや小さく、かつ内周面が駆動軸102と所要距離h隔てるように形成されている。また、この掻き取り羽根103は、その両端部103a、103bがそれぞれ駆動軸102の中心軸方向に延びてその駆動軸102に固定され、更に所要箇所が支柱107を介して駆動軸102に固定されている。こうして掻き取り羽根103の内周部と、駆動軸102外周面との間に中空部108が形成されている。
【0011】
前記駆動軸102は、図6(a)で示されるように、外側管110と、内側管111からなる二重管構造とされ、その外側管110の内周面と、内側管111の外周面111との間に仕切り板112が設けられて構成されている。なお、この仕切り板112は、前記駆動軸102と前記掻き取り羽根103の両端部103a、103bとのそれぞれの固定部の間に、それら固定部とは所要距離隔てるようにして設けられている。こうして前記駆動軸102の軸内空間には、内側管111内周面、外側管110内周面、仕切り板112および駆動軸102の端壁113で区画形成される冷却空気供給路120と、内側管111の外周面、外側管110の内周面および仕切り板112で区画形成される冷却空気環流路121が設けられている。そして、前記掻き取り羽根103の一端側103aの開口部が前記冷却空気供給路120と連通され、掻き取り羽根103の他端側103bの開口部が前記冷却空気環流路121と連通されている。また、駆動軸102の他端部はロータリジョイント(図示せず)を介して冷却空気供給源(図示せず)と接続され、冷却空気が冷却空気供給路120に流通するようにされている。こうして、冷却空気供給路120からの冷却空気が掻き取り羽根103の内部を流通し、冷却空気環流路121を通じて環流するようにされている。
【0012】
このように構成される先願装置100によれば、駆動軸102と掻き取り羽根103の間に中空部108が設けられているため、掻き取り羽根103にダストが付着して成長し、排ガスの流動を妨げることがなく、また、その掻き取り羽根103によって、水平ダクト部105に付着したダストをせん断して掻き落とすとともに、その掻き落されたダストを軸方向の推進力によって押進するようにされているため、比較的長いダクト長の水平ダクト部105においても、ダストがダクトの途中で成長しそのダクトを閉塞させることがない。また、前記駆動軸102および掻き取り羽根103の内部には、常に冷却空気が供給されているため、高温の排ガスに対する耐熱性が向上されるとともに、ダクトの内壁に付着したダストを冷却固化して剥離し易い状態にすることができ、ダクトの清掃の効率向上を実現する効果もある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記先願装置100によれば、冷却空気は駆動軸102を冷却した後に掻き取り羽根103を冷却する構造であるため、駆動軸102と、掻き取り羽根103とを同じ圧縮空気を用いて冷却せざるを得ず、この冷却に必要な空気量と空気圧とを確保するには、大動力の空気圧縮機が必要となり、ダクト清掃装置の大型化とランニングコストの増大を招くという問題点がある。
【0014】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、小動力の空気圧縮機によって、掻き取り羽根および駆動軸を冷却することができ、それによってランニングコストの低減を図ることができるダクト清掃装置を提供することを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるダクト清掃装置は、
排ガスダクト内に突入される駆動軸と、この駆動軸の外周部に設けられる掻き取り部材と、前記駆動軸を回転・往復動させる駆動手段を備えるダクト清掃装置において、
前記掻き取り部材は、前記駆動軸の周りに螺旋状に配される中空部材で構成され、この中空部材の基端部および先端部にそれぞれ開口が形成され、一方の開口が前記駆動軸内に配される圧縮空気流通路に連通されるとともに、他方の開口が前記駆動軸の軸内空間に連通され、
前記圧縮空気通路には空気圧縮機から冷却空気が供給され、前記駆動軸の軸内空間にはブロワーから冷却空気が供給されることを特徴とするものである。
【0016】
本発明によれば、駆動軸にブロワーからの冷却空気を供給し、掻き取り部材にのみ圧縮空気を供給するようにされているため、少量の圧縮空気を供給するだけで駆動軸の軸内空間と掻き取り部材の内部空間とを効果的に冷却することができる。そのため小型の空気圧縮機を使用することができ、ランニングコストを削減することができる。
【0017】
また、駆動軸および掻き取り部材をそれぞれ冷却した後の空気の排出口を共有することで、全体として冷却空気流通路の配置をコンパクトにすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるダクト清掃装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0019】
図1には、本発明の一実施形態に係るダクト清掃装置の全体構成図が、図2(a)には、掻き取り羽根および駆動軸の正面図が、図2(b)には、掻き取り羽根および駆動軸の右側面図(b)が、図3には、掻き取り羽根および駆動軸の縦断面図がそれぞれ示されている。
【0020】
本実施形態では、図1に示されるように、灰溶融炉1が排ガスダクト2を介して下流側に配される燃焼室5と接続されている。ここで、灰溶融炉1は、アーク放電に空気や窒素等を吹き込んで発生させた高温のプラズマにより、ごみ焼却炉(図示せず)における燃焼残渣等の被溶融物がその融点を越える温度(300〜1500℃)に加熱されて溶融するように構成されたものである。また、前記排ガスダクト2は、灰溶融炉1の上方に設けられるガス排出口1aと連通するようにその灰溶融炉1の上方に斜設される傾斜ダクト部3と、この傾斜ダクト部3の上部から水平に延設され、前記燃焼室5と接続される水平ダクト部4より構成されている。また、前記燃焼室5は、排ガス中の未燃分を燃焼させるものであって、下部にダスト排出口5aを具備して鉛直方向に延設されている。
【0021】
このように構成された灰溶融炉1においては、溶融の際にその灰溶融炉1より発生した排ガスが、ガス排出口1aから傾斜ダクト部3および水平ダクト部4を経て、燃焼室5に送り込まれる。
【0022】
また、本実施形態においては、水平ダクト部4内に付着したダストを除去するためのダクト清掃装置10と、傾斜ダクト部3内に付着したダストを除去するためのダクト清掃装置10'とが設けられている。なお、前記傾斜ダクト部3に付着したダストを除去するダクト清掃装置10'は、基本的に水平ダクト部4のためのダクト清掃装置10と同様の構成であるため、以下水平ダクト4のためのダクト清掃装置10を中心に説明する。
【0023】
前記ダクト清掃装置10は、水平ダクト4内の付着ダクトを除去するための、螺旋状の掻き取り羽根20と、水平ダクト部4の上流側からその水平ダクト部4内に突入され、その一端部に前記掻き取り羽根20が固定される駆動軸15と、この駆動軸15をその軸周りに回転させ、かつその軸方向に往復動させる駆動装置30とを備えて構成されている。
【0024】
前記掻き取り羽根20は、図2および図3で示されるように、断面矩形状の中空部材で螺旋状に形成されるとともに、その掻き取り羽根20の回転時における最外周面軌跡が水平ダクト部4の内周よりやや小さくされ、かつ内周面が駆動軸15とは、所要距離h隔てるように形成されている。また、この掻き取り羽根20は、その両端部20a、20bがそれぞれ駆動軸15の中心軸方向に伸びてその駆動軸15の側面に固定されている。こうして前記掻き取り羽根20内周面と駆動軸15の外周面との間には環状の中空部22が形成される。なお、掻き取り羽根20の巻き数は、本実施形態では、1.5巻きとされ、駆動軸15および掻き取り羽根20に与える駆動力の集中と節約を図り、清掃作業の効率化が図られている。
【0025】
前記駆動軸15は、図3で示されるように、外側管16と、この外側管16の内部に支持される内側管17を備えている。前記外側管16の一端部(先端部)には端壁19が取り付けられ、この端壁19によって水平ダクト部4の内部空間と、駆動軸15の内部空間とが互いに画成されている。また、前記外側管16の他端部(基端部)には、前記内側管17を外側管16の内部に挿入するための挿入口16'が設けられている。前記内側管17は、その挿入口16'より外側管16の内部に挿入されてその一端部が外側管16の先端部近傍に臨むようにされるとともに、他端部が前記挿入口16'で支持されている。
【0026】
掻き取り羽根20の一端部20aにおける駆動軸15との固定部(外側管16上)には、駆動軸15の軸内空間と、掻き取り羽根20の内部空間とを互いに連通させる連通孔(開口)15aが設けられている。一方、前記外側管16の他端部側(図中左側)の側面には、圧縮された冷却空気を呼び込むための圧縮空気呼び込み口23が設けられるとともに、この圧縮空気呼び込み口23に連通するように外側管16の内周面と内側管17の外周面との間に圧縮空気供給路24が配されている。そして、この圧縮空気供給路24の一端部側は、前記掻き取り羽根20の内部空間と連通孔(開口)15bを介して接続されている。これによって圧縮空気呼び込み口23、圧縮空気供給路24、連通孔15bおよび前記掻き取り羽根20の内部空間が連通するようにされている。また、前記外側管16には、前記圧縮空気呼び込み口23よりやや先端部寄り(図中右より)の壁面に、冷却空気を排出するための排出口25が設けられている。
【0027】
前記圧縮空気呼び込み口23は、第1のロータリージョイント26Aを介して空気圧縮機27に接続されており、この空気圧縮機27から前記圧縮空気供給路24を介して掻き取り羽根20の内部空間に、圧縮された冷却空気を供給できるようにされている。なお、前記排出口25は第2のロータリージョイント26Bを介して系外に接続されている。
【0028】
前記駆動軸15の他端部には、第3のロータリージョイント26Cを介して駆動軸15の軸内空間にブロワー28からの冷却空気が供給される。
【0029】
一方、前記駆動装置30は、図1に示されるように、ボールネジ31に回転により架台32上のレール33に沿って往復動するスライドテーブル34に前記駆動軸15が回転可能に支持され、往復動用モータ38の回転を、スプロケット39a、39bおよびチェーン40を介してボールネジ31に伝達し、このボールネジ31を回転させて前記駆動軸15をその軸方向に往復動するように構成されている。同時に、前記スライドテーブル34上の回転用モータ35によってスプロケット36a、36b、チェーン37を介して駆動軸15をその軸周りに回転するようにされている。こうして、駆動装置30の駆動により、駆動軸15がその軸周りに回転しながらその軸方向に往復動するようにされている。
【0030】
前記水平ダクト部4内に付着、堆積したダストは、次のようにしてダクト清掃装置10により除去される。
【0031】
前記駆動装置30により駆動軸15を介して掻き取り羽根20を、駆動軸15の軸線周りに回転させながら(図4(a)中矢印R方向)、水平ダクト部4の最上流部(図中水平ダクト部4の左端)4aから燃焼室5に向けて移動させ、水平ダクト部の内壁に付着するダストにせん断力を付与して順次掻き取るとともに、その掻き取ったダストを押進しつつ燃焼室5に向けて搬送し(図4(b)参照)、その掻き取ったダストを燃焼室5内に排出する(図4(c)参照)。その後、その掻き取り羽根20を引き戻し、水平ダクト部4の最上流部4aに帰着させる。
【0032】
なお、このようなダストの除去作業中、排ガスの流れが阻止される恐れがある。しかしながら、本実施形態のダクト清掃装置10においては、駆動軸15の外周面と、掻き取り羽根20の内周面との間に中空部22が設けられて排ガスの流通が確保されているため、掻き取り羽根20によって排ガスの流れを阻止することがなく、しかも、ダクト内のダストが確実に下流側の燃焼室5に押進されるため、ダストが水平ダクト部4を閉塞することもない。そのため、溶融炉1から発生する排ガスは、確実に水平ダクト部4を通過して下流側の燃焼室5へ送出される。
【0033】
このような、ダクト清掃の際には、前記駆動軸15と、掻き取り羽根20が常に高温雰囲気下に曝されるため、前記ブロワー28から冷却空気を駆動軸15の内部に、前記空気圧縮機27から圧縮空気を掻き取り羽根20の内部空間にそれぞれ供給して、駆動軸15並びに掻き取り羽根20を冷却するようにされている。こうして、水平ダクト部4内を流れる高温の排ガスによる、前記駆動軸15ならびに掻き取り羽根20の損傷が防止されている。
【0034】
前記ブロワー28から供給される冷却空気は、内側管17の内部、外側管16の先端部、外側管16−内側管17間を順次流通し、駆動軸15本体を冷却した後前記排出口25から系外に排出される。また、前記空気圧縮機27から供給される圧縮空気は、圧縮空気呼び込み口23、圧縮空気供給路24、連通孔15bを経て、掻き取り羽根20の内部空間を通過し、この掻き取り羽根20を冷却した後、連通孔15aから、駆動軸15の軸内空間に入り込み、前記ブロワー28からの冷却空気と合流して、排出口25より系外に排出される。こうして、水平ダクト部4の内部を清掃する間、駆動軸15と掻き取り羽根20の内部に冷却空気が流通され、その駆動軸15と掻き取り羽根20とが冷却される。
【0035】
次に、本実施形態によるダクト清掃装置の効果を確認するために、先願発明(図5、図6参照)に係るダクト清掃装置と本実施形態のダクト清掃装置10とのそれぞれについて、駆動軸と掻き取り羽根を冷却するために必要な空気圧、単位時間あたりの空気量等に関する比較試験を行った。
【0036】
この比較試験の結果、先願発明に用いられる駆動軸並びに掻き取り羽根を十分に冷却するためには、空気圧0.4MPaの圧縮空気を毎秒10(m3)供給する必要があり、それを供給するための冷却空気供給手段としては、消費電力55kWの空気圧縮機が必要であった。
【0037】
これに対して、本実施形態においては、駆動軸15を冷却するのに、空気圧20kPaで毎秒10(m3)の空気を供給する消費電力3.7kWのブロワーと、前記掻き取り羽根20を十分に冷却するのに、空気圧0.4MPaで毎秒0.2(m3)の圧縮空気を供給する消費電力2.2kWの小動力の空気圧縮機で済む。
【0038】
したがって、本実施形態のダスト清掃装置10は、先願発明のものに比べ、所要電力(55kW)を約10分の1程度に抑えることができることが分かる。
【0039】
本実施形態においては、掻き取り羽根20の基端部側の連通孔15bを圧縮空気供給路24に接続するようにしたものについて説明したが、先端部側の連通孔15aを圧縮空気供給路24に接続するようにしても良い。このような構成によっても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【0040】
本実施形態においては、水平ダクト部用のダクト清掃装置について説明したが、本発明は、傾斜ダクト部用のダクト清掃装置に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係るダクト清掃装置の構成図である。
【図2】図2(a)は、掻き取り羽根および駆動軸の正面図であり、図2(b)は図2(a)の同右側面図である。
【図3】図3は、掻き取り羽根および駆動軸の縦断面図である。
【図4】図4(a)〜(c)は、付着ダクトの除去動作の説明図である。
【図5】図5は、先願装置の概略説明図である。
【図6】図6(a)は先願装置の駆動軸および掻き取り羽根の縦断面図であり、図6(b)は同右側面図である。
【符号の説明】
1 灰溶融炉
2 排ガスダクト
3 傾斜ダクト部
4 水平ダクト部
10 ダクト清掃装置(水平ダクト部用)
10' ダクト清掃装置(傾斜ダクト部用)
15 駆動軸
15a、15b 連通孔
16 外側管
17 内側管
20 掻き取り羽根
23 圧縮空気呼び込み口
24 圧縮空気供給路
27 空気圧縮機
28 ブロワー
30 駆動装置
Claims (1)
- 排ガスダクト内に突入される駆動軸と、この駆動軸の外周部に設けられる掻き取り部材と、前記駆動軸を回転・往復動させる駆動手段を備えるダクト清掃装置において、
前記掻き取り部材は、前記駆動軸の周りに螺旋状に配される中空部材で構成され、この中空部材の基端部および先端部にそれぞれ開口が形成され、一方の開口が前記駆動軸内に配される圧縮空気流通路に連通されるとともに、他方の開口が前記駆動軸の軸内空間に連通され、
前記圧縮空気通路には空気圧縮機から冷却空気が供給され、前記駆動軸の軸内空間にはブロワーから冷却空気が供給されることを特徴とするダクト清掃装置。
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