JP4530131B2

JP4530131B2 - 熱分解ガスファンのインペラブロー装置

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Publication number: JP4530131B2
Application number: JP2004013342A
Authority: JP
Inventors: 実紀夫森
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2024-01-21
Also published as: JP2005207279A

Description

本発明は都市ごみ等の廃棄物を熱分解する熱分解炉より熱分解残渣と分離されて取り出される熱分解ガスを次工程へ送る熱分解ガス配管上に設けてある熱分解ガスファンのインペラに、上記熱分解ガスに同伴されるダストが付着することを防止すると共に、付着したダストを除去できるようにするための熱分解ガスファンのインペラブロー装置に関するものである。

一般に、都市ごみ等の廃棄物の処理方法としては、現在、その大半が焼却処理されている。この廃棄物の焼却処理の際にエネルギーを回収することができれば、廃棄物をエネルギー源としてリサイクルできると共に、その分の化石燃料の消費を減らすことができて、資源の節約及び二酸化炭素の排出抑制に繋がることになる。そのために、廃棄物をエネルギー源としてリサイクルする手法の１つとして、近年、都市ごみ等の廃棄物を熱分解炉内にて酸素欠乏状態（無酸素雰囲気或いは低酸素濃度雰囲気）や還元雰囲気下において３５０〜５００℃に加熱して熱分解処理し、生成される可燃性の熱分解ガスと熱分解残渣（チャー、炭化物）とを熱分解炉より分離させて取り出し、該熱分解ガス及び熱分解残渣を、共に溶融炉で少ない空気量で高温にして燃焼させ、廃棄物中の灰分を溶融スラグとして取り出すことができるようにした熱分解ガス化溶融方式の廃棄物処理方法が開発されてきている。

かかる熱分解ガス化溶融方式の廃棄物処理設備は、図４に示す如き構成としてある。すなわち、二重構造として外周に加熱流路３を形成してあるロータリー型のキルン炉本体２を回転駆動可能に横向き配置し、且つ該キルン炉本体２の長手方向一端側の入口４に投入ホッパ５からの廃棄物６を投入する給じん機７を備えると共に、長手方向他端側の出口８に熱分解ガス９と熱分解残渣１０を分離させる分離室１１を備えた構造としてなる外熱キルン式の熱分解炉１を設けて、低速で回転させた上記キルン炉本体２内に給じん機７より供給した廃棄物６を、外周部の加熱流路３内を流通する熱風炉１２からの高温ガス（熱風）１３による外熱により間接加熱して熱分解させるようにしてある。

上記熱分解炉１のキルン炉本体２内における廃棄物６の熱分解で発生した熱分解ガス９は、出口８部の分離室１１の上部に接続してある熱分解ガスファン１５を備えた熱分解ガス配管１４を通して下流側の表面溶融炉等の溶融炉１６へ導くようにしてある。一方、上記キルン炉本体２内における廃棄物６の熱分解で発生する熱分解残渣１０は、上記熱分解炉出口８部の分離室１１の下端より残渣取出装置１７へ取り出し、鉄、アルミニウム等の有価金属１８を分離回収してから上記溶融炉１６へ導くようにしてある。これにより、上記熱分解ガス９と熱分解残渣１０とを共に溶融炉１６内にて高温で燃焼させて、揮発分の残った熱分解残渣１０や、熱分解残渣１０中に混入するがれき類も含めて安定した溶融スラグ１９とさせて回収できるようにしてある。

更に、上記熱分解ガス９の一部は、上記熱分解ガス配管１４における熱分解ガスファン１５よりも下流側位置より分岐させた分岐管１４ａを通し熱風炉１２へ供給して、上記熱分解炉１における廃棄物６を熱分解させる熱源となる高温ガス１３を発生させるための燃料として利用することができるようにしてある。

なお、２０は熱風炉１２にて発生させた高温ガス１３をキルン炉本体２の加熱流路３に出口８側位置より導入させるための高温ガス導入配管である。又、上記熱風炉１２は、図示しない燃料ライン及び燃焼用空気ラインが接続してあり、上記燃料ラインを通して供給される助燃用の外部燃料と、熱分解ガス配管１４の分岐管１４ａを経て供給される熱分解ガス９と、上記燃焼用空気ラインを通して供給される燃焼用空気との比率を適宜調整することにより、発生させる高温ガス１３の温度が廃棄物６の熱分解温度を上回る所定温度となるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。

又、上記と同様にして熱分解炉１における廃棄物６の熱分解により発生させられて、熱分解炉出口８部の分離室１１の上部より取り出される熱分解ガス９と熱分解残渣１０のうち、熱分解ガス９は廃棄物処理設備で必要となる熱源の燃料として利用する一方、熱分解残渣１０は、有価金属や不燃物を除去した後、外部の各種燃焼炉で利用できる炭化物燃料として外部へ取り出すことができるようにした廃棄物炭化設備も提案されてきている。

ところで、上記熱分解炉１の分離室１１の上部より取り出される熱分解ガス９には、上記熱分解炉１内における廃棄物６の熱分解時に発生される可燃性で且つ粘性の高いダスト（粉塵）が多く同伴される。このため、熱分解ガス配管１４上に設けられる熱分解ガスファン１５では、上記可燃性で且つ粘性の高いダストが、インペラ（図示せず）に付着し易い。なお、ダストがインペラに付着すると、送風効率が低下するのみではなく、正常な場合と比較してインペラの重量バランスが崩れ、上記熱分解ガスファン１５に振動（異常振動）が発生する。更に、インペラの周方向に不均一にダストが付着したり、インペラの回転中に、該インペラに付着していたダストの付着物が一部剥離したりすると、回転しているインペラの回転バランスが大きく崩れされて熱分解ガスファン１５が更に異常振動する虞がある。このような振動が激しくなると、熱分解ガスファン１５が破損する虞も懸念されるようになるため、熱分解ガスファン１５の運転が継続できなくなる。したがって、上記インペラに付着するダストは除去する必要がある。

このため、従来は、１〜２週間に一度程度の頻度で定期的に、上記熱分解ガスファン１５のインペラに付着するダストを手作業で除去して清掃するようにしていた。

なお、ファンのインペラに付着するダストを運転中に除去できるようにするための装置としては、ダストの多いガスを送風するようにしてある、たとえば、セメントプラント等で用いる送風装置において、インペラのガス取込み側近傍位置に、該インペラの圧縮羽根のガス取込み先端の裏面に向けて開口するよう配置したノズルと、該ノズルに空気配管を介して接続した加圧空気タンクと、上記空気管に設けた開閉弁と、該開閉弁の開閉を制御する制御器とからなるダスト除去装置を設けて、上記制御器により開閉弁の開閉を行なうことにより、加圧空気タンク内より空気配管を通して導いた加圧空気を、ノズルより上記インペラの圧縮羽根のガス取込み先端の裏面へ向けて噴射することにより、その噴射圧力とインペラの回転による衝突力の増加によって上記インペラの圧縮羽根に付着したダストを剥離除去させるようにすることが従来提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

又、送風機のケーシング内に設けられた羽根車のガス流入部付近に位置して該羽根車に向けて粉粒体を噴射するノズルと、該ノズルに導通して前記ケーシングの外部まで延設された噴射粉粒体導管と、送風機の外部に設けられた粉粒体槽と、この粉粒体槽内の粉粒体の適量を圧縮空気にのせて上記噴射粉粒体導管に送給する圧縮空気源とからなる構成として、上記圧縮空気源より送給される圧縮空気によって搬送される粉粒体槽内の粉粒体を、ノズルより回転中の上記羽根車へ連続的又は間欠的に噴射させることにより、サンドブラストと同様の作用により上記羽根車に付着するダストを除去できるようにした送風機のダスト除去装置も従来提案されている（たとえば、特許文献３参照）。

特開２００１−２６３６２５号公報特開平９−１３３１００号公報実公昭５９−３８９９２号公報

ところが、上記熱分解ガス化溶融方式の廃棄物処理設備における熱分解ガスファン１５のインペラの清掃作業を手作業で行なう場合には、該熱分解ガスファン１５のインペラに付着するダストが可燃性であるため、該インペラに付着したダストの付着物が冷却されるまで待つ必要があり、このため、廃棄物処理設備全体の運転を２日程度停止させて、加熱部分である熱分解ガスファン１５が冷えてから清掃作業を行う必要があり、このため、廃棄物処理設備の運転の復旧に長時間を要するというのが実状である。

又、熱分解ガスファン１５を備えた熱分解ガス配管１４に並列させて予備のラインを設けるようにすれば、上記熱分解ガスファン１５のインペラに付着したダストを清掃する際に、廃棄物処理設備全体を長時間に亘って運転停止させる必要をなくすことができると考えられるが、この場合には、熱分解ガスファン１５を２基設ける必要が生じると共に、２系統の熱分解ガス配管１４について、停止中のラインへダストが付着するのを防ぐため、各々前後弁が必要となる。更には各弁入出口にブロー装置が必要となるため、イニシャルコスト及び維持管理コストが嵩んでしまう。

なお、特許文献２に示されたダスト除去装置、及び、特許文献３に示されたダスト除去装置は、セメントプラント等で用いる送風装置のように、非可燃物である空気等を送風する送風装置のインペラに付着するダストの除去には共に有効である。しかし、これらの特許文献に示されたダスト除去装置は、いずれも、外部より加圧した（圧縮した）空気をインペラや羽根車に向けて噴き付けるものであるため、該噴き付けられた空気は、そのまま、送付装置における送風対象となる空気に混入されて下流側へ送られている。したがって、図４に示された如き可燃性の熱分解ガス９を送風するようにしてある熱分解ガスファン１５のインペラに付着する可燃性のダストの除去を目的として、上記特許文献２、特許文献３に示されたダスト除去装置をそのまま適用すると、可燃物である熱分解ガス９やダストに、外部より空気が供給されることになり、これにより、上記熱分解ガス９やダストが燃焼する虞が懸念される。したがって、上記熱分解ガスファン１５のインペラの清掃に、上記特許文献２及び特許文献３に示されたダスト除去装置をそのまま適用することはできない。

更に、特許文献３に示されたダスト除去装置は、羽根車に対して、空気と一緒に外部より供給した粉粒体を噴き付けるようにしたものであるため、図４に示された熱分解ガスファン１５に適用すると、該熱分解ガスファン１５の下流側に熱分解ガス配管１４を介し接続してある溶融炉１６や、熱分解ガス配管１４の分岐管１４ａを介し接続してある熱風炉１２に、上記粉粒体が熱分解ガス９に混入された状態で一緒に供給されることになり、好ましくない。

そこで、本発明は、廃棄物の熱分解炉より取り出された熱分解ガスを次工程に送るため熱分解ガス配管上に設けてある熱分解ガスファンのインペラに可燃性のダストを付着させないようにすると共に、インペラに可燃性ダストが付着した場合は、該熱分解ガスファンの運転停止を要することなく且つ可燃性の熱分解ガスやダストの燃焼を防ぎながら清掃できるようにするための熱分解ガスファンのインペラブロー装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、廃棄物を熱分解する熱分解炉から取り出される熱分解ガスを次工程に送るための熱分解ガス配管上の熱分解ガスファンに、上記熱分解ガス中の酸素濃度を燃焼濃度下限未満に抑えることができるようなブロー気体流量となるようノズル特性が設定してあるブローノズルを設けて、上記熱分解ガスファンのインペラの所要個所に気体を噴き付けるようにし、且つ該ブローノズルを、加圧気体供給源に接続してあるヘッダに、開閉弁付きのブロー用気体配管を介し接続し、更に、上記開閉弁へ開閉指令を所要の時間間隔で間欠的に与える制御器を備えた構成とする。

又、上記構成における熱分解ガスファンの下流側近傍の熱分解ガス配管上に熱分解ガスの温度を検出する温度センサを設け、該温度センサにて検出される熱分解ガスファン出口側の熱分解ガス温度が予め設定してある温度よりも高い場合に、ブロー用気体配管上の開閉弁に閉止指令を与える機能を制御器にもたせた構成とする。

同じく、ヘッダの圧力を検出する圧力センサを設け、該圧力センサにて検出される上記ヘッダの圧力が所定の圧力よりも低い場合に、ブロー用気体配管上の開閉弁に閉止指令を与える機能を制御器にもたせた構成とする。

更に、熱分解ガスファンの回転数を検出するインバータを設けると共に、ヘッダの圧力を制御する圧力制御弁とヘッダ圧力を検出する圧力センサを設け、更に、上記インバータからの信号と圧力センサからの信号に基づいて上記圧力制御弁へヘッダ圧力の制御指令を与えるようにするヘッダ圧力制御器を備えるようにした構成とし、更に、上記ヘッダ圧力制御器は、ブローノズルからのブローを開始する直前の時点にて、インバータにより検出される熱分解ガスファンの回転数から求められる熱分解ガスの量を基に、上記ブローノズルよりブローされる加圧気体に含まれる酸素が熱分解ガス中に混合されても該熱分解ガス中の酸素濃度が燃焼濃度下限未満となる加圧気体の噴き込み可能量を算出し、該算出される加圧気体の噴き込み可能量と上記ブローノズルの特性とを基に、上記噴き込み可能量の加圧気体をブローノズルよりブローさせるために要求されるヘッダの圧力を算出し、該算出される要求ヘッダ圧力と、圧力センサにより検出されるヘッダ圧力の実測値との差が零になるように、ヘッダの圧力制御弁へ制御指令を与えて、該ヘッダの圧力を制御する機能を備えたものとした構成とする。

本発明の熱分解ガスファンのインペラブロー装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）廃棄物を熱分解する熱分解炉から取り出される熱分解ガスを次工程に送るための熱分解ガス配管上の熱分解ガスファンに、上記熱分解ガス中の酸素濃度を燃焼濃度下限未満に抑えることができるようなブロー気体流量となるようノズル特性が設定してあるブローノズルを設けて、上記熱分解ガスファンのインペラの所要個所に気体を噴き付けるようにし、且つ該ブローノズルを、加圧気体供給源に接続してあるヘッダに、開閉弁付きのブロー用気体配管を介し接続し、更に、上記開閉弁へ開閉指令を所要の時間間隔で間欠的に与える制御器を備えた構成としてあるので、熱分解ガスファンのインペラに、ブローノズルより間欠的に加圧気体をブローさせることにより、該インペラに対するダストの付着を防止できると共に、付着したダストの除去も行なうことができる。この際、上記熱分解ガスファンのインペラに対するブローノズルからの加圧気体のブローは、熱分解ガスファンのインペラを回転させた状態で行なえるため、熱分解ガスファンの運転を停止させる必要はなく、したがって、該熱分解ガスファンの運転を長期に亘って継続できると共に、廃棄物の熱分解を行う熱分解炉を備えた廃棄物処理設備を長期間継続運転することが可能になる。更に、上記ブローノズルを、熱分解ガスファンにおける熱分解ガスが最小量で且つヘッダ圧力が所要の圧力上限となるときに、該ブローノズルよりブローされる加圧気体の流量が、該加圧気体が酸素を含むものであって熱分解ガスに混入しても、該熱分解ガス中の酸素濃度を燃焼濃度下限未満に抑えることができるような流量となるように、ブローノズルの特性を備えたものとしてあるので、熱分解ガスファンを流通する熱分解ガスが上記ブローノズルからの加圧気体のブローに伴って燃焼する虞を防ぐことができる。
（２）上記熱分解ガスファンの下流側近傍の熱分解ガス配管上に熱分解ガスの温度を検出する温度センサを設け、該温度センサにて検出される熱分解ガスファン出口側の熱分解ガス温度が予め設定してある温度よりも高い場合に、ブロー用気体配管上の開閉弁に閉止指令を与える機能を制御器にもたせた構成とすることにより、万一、ブローノズルからの加圧気体のブローに伴って熱分解ガスの燃焼が開始されたとしても、該熱分解ガスの燃焼に伴う温度上昇を、温度センサにて検出して直ちにブローノズルからの加圧気体のブローを中断させることができるため、上記熱分解ガスの燃焼を速やかに終息させることができる。
（３）ヘッダの圧力を検出する圧力センサを設け、該圧力センサにて検出される上記ヘッダの圧力が所定の圧力よりも低い場合に、ブロー用気体配管上の開閉弁に閉止指令を与える機能を制御器にもたせた構成とすることにより、ブローノズルからの加圧気体のブローに伴ってヘッダの圧力が低下した場合は、ブローノズルからの加圧気体のブローを停止させることができて、ヘッダ圧力を所定の圧力以上に回復させることができるため、上記ブローノズルよりブローさせる加圧空気により熱分解ガスファンのインペラに付着するダストを効率よく除去することができる。
（４）更に、熱分解ガスファンの回転数を検出するインバータを設けると共に、ヘッダの圧力を制御する圧力制御弁とヘッダ圧力を検出する圧力センサを設け、更に、上記インバータからの信号と圧力センサからの信号に基づいて上記圧力制御弁へヘッダ圧力の制御指令を与えるようにするヘッダ圧力制御器を備えるようにした構成とし、更に、上記ヘッダ圧力制御器は、ブローノズルからのブローを開始する直前の時点にて、インバータにより検出される熱分解ガスファンの回転数から求められる熱分解ガスの量を基に、上記ブローノズルよりブローされる加圧気体に含まれる酸素が熱分解ガス中に混合されても該熱分解ガス中の酸素濃度が燃焼濃度下限未満となる加圧気体の噴き込み可能量を算出し、該算出される加圧気体の噴き込み可能量と上記ブローノズルの特性とを基に、上記噴き込み可能量の加圧気体をブローノズルよりブローさせるために要求されるヘッダの圧力を算出し、該算出される要求ヘッダ圧力と、圧力センサにより検出されるヘッダ圧力の実測値との差が零になるように、ヘッダの圧力制御弁へ制御指令を与えて、該ヘッダの圧力を制御する機能を備えたものとした構成とすることにより、熱分解ガスファンを流通する熱分解ガスの流量の変化に応じて、該熱分解ガスファンのインペラへ向けて各ブローノズルより吹き出させる加圧空気の噴出量を変化させることができ、この際、該加圧空気の噴出量は、加圧空気を噴出させる時点で熱分解ガスファンを流通している熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させない燃焼下限未満の酸素濃度となる範囲内において多く設定することができるようになる。このために、上記熱分解ガスファンのインペラに対するダストの付着防止効果、及び、付着したダストの除去効果を更に高めることが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の熱分解ガスファンのインペラブロー装置の実施の一形態を示すもので、以下のような構成とする。すなわち、図４に示したと同様の構成としてある熱分解ガス化溶融方式の廃棄物処理設備における熱分解炉１の下流側に接続してある熱分解ガス配管１４上の熱分解ガスファン１５に、該熱分解ガスファン１５のインペラにダストが付着し易い部位に向けて気体としての加圧空気２２を噴き付けるようにブローノズル２１を複数設ける。該各ブローノズル２１は、加圧気体供給源としてのコンプレッサ２４に接続してある空気ヘッダ２３に、開閉弁としての電磁弁２６を備えたブロー用空気配管２５を介して接続する。更に、上記空気ヘッダ２３に設けた圧力センサ２７と、熱分解ガスファン１５の出口側近傍となる熱分解ガス配管１４上に設けた温度センサ２９とから送られる信号に基づいて上記ブロー用空気配管２５上の電磁弁２６に開閉指令を与えるための制御器３０を設ける。なお、２８は熱分解ガスファン１５の回転数を検知するためのインバータである。

詳述すると、上記熱分解ガスファン１５が、たとえば、図２に示す如く、平行配置された２枚の円板状のシュラウド３２の間に、中心付近より外周部まで直線的或いは湾曲して略放射方向へ延びる複数の羽根部３３を設けた構成としてあるインペラ３１を備えてなる直線ターボファン形式としてある場合は、上記インペラ３１の各シュラウド３２の外側面と、各羽根部３３における回転方向の背面部にダストが付着し易い。このことから、上記熱分解ガスファン１５に設けるブローノズル２１は、図２に示す如く、上記インペラ３１の各シュラウド３２のそれぞれの外側面と、インペラ３１の回転に伴って回転する各羽根部３３の回転方向の背面部に臨む３個所に配置して熱分解ガスファン１５の図示しないケーシングに取り付けるようにすればよい。

上記空気ヘッダ２３は、連続運転するコンプレッサ２４にて加圧されて連続供給される空気を、電磁弁２６の閉止時に溜めることにより、通常７ｋＰａ以下程度としてある上記熱分解ガスファン１５内の圧力に比して大幅に高い圧力、たとえば、５００〜６５０ｋＰａのヘッダ圧力となるよう圧縮した状態としてブロー用空気２２を貯蔵できるようにしてある。又、本発明では、上記ブロー用の空気２２の供給源として、上記熱分解ガス化溶融方式の廃棄物処理設備に常備されている図示しない雑用空気ラインを通して導いた雑用空気を利用するようにしてある。

ところで、上記熱分解ガスファン１５を通して送風されている熱分解ガス９の量と、熱分解ガスファン１５の回転数は比例する。このため、或る時点におけるインバータ２８にて検出される熱分解ガスファン１５の回転数より、該時点にて熱分解ガスファン１５を通して送風されている熱分解ガス９の流量が判る。一方、上記空気ヘッダ２３のヘッダ圧力を熱分解ガスファン１５の内部圧力よりも大幅に高くなるようにしてあるため、上記各ブローノズル２１より噴き出される加圧空気２２の流量（ブロー空気流量）は、上記各ブローノズル２１の特性と、圧力センサ２７により検出される空気ヘッダ２３のヘッダ圧力とから求めることができる。

なお、各ブローノズル２１より熱分解ガスファン１５のインペラ３１に向けて加圧空気２２をブローさせる場合、上記熱分解ガスファン１５を通して送風されている可燃性の熱分解ガス９に対して上記加圧空気２２中に含まれる酸素が供給されることになる。この際、上記各ブローノズル２１よりブローされる加圧空気２２中に含まれている酸素が、熱分解ガスファン１５を流通している熱分解ガス９中に混入（供給）されたとしても、該熱分解ガス９中の酸素濃度が燃焼濃度下限未満となるようにすれば、上記各ブローノズル２１から熱分解ガスファン１５のインペラ３１へ向けて加圧空気２２をブローさせても、該ブローに伴って熱分解ガス９の燃焼が生じる虞を未然に防止できる。

そのために、上記インバータ２８にて検出される熱分解ガスファン１５の回転数を基にして求められる該熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の流量が、廃棄物処理設備の通常運転時に想定される最小量で、且つ上記空気ヘッダ２３のヘッダ圧力が、所要の圧力上限（たとえば、６５０ｋＰａ）にあるときに、上記電磁弁２６を開操作して各ブローノズル２１より加圧空気２２を噴き出させたとしても、上記熱分解ガス９中の酸素濃度を燃焼濃度下限未満に抑えることが可能なブロー空気流量となるよう、上記各ブローノズル２１のノズル特性を設定するようにしてある。これにより、熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の流量が上記最小量よりも多い場合、空気ヘッダ２３のヘッダ圧力が上記圧力上限よりも低い場合、及び、熱分解ガス９の流量が上記最小量より多く且つ空気ヘッダ２３のヘッダ圧力が上記圧力上限より低い場合、のいずれの場合も、上記各ブローノズル２１より噴き出させる加圧空気２２中の酸素が熱分解ガス９に混合されるときの該熱分解ガス９中の酸素濃度がより希薄になるようにすることで、該熱分解ガス９の燃焼を未然に防止できるようにしてある。

又、上記電磁弁２６を開操作して各ブローノズル２１より加圧空気２２を噴き出させると、上記空気ヘッダ２３のヘッダ圧力は低下する。このようなヘッダ圧力の低下に伴い、該ヘッダ圧力が所定の圧力下限（たとえば、５００ｋＰａ）よりも低くなると、電磁弁２６の開操作時に各ブローノズル２１より噴き出される加圧空気２２の勢いが弱まって、熱分解ガスファン１５のインペラ３１に付着するダストを除去することが困難になる。一方、電磁弁２６が閉状態のときには、コンプレッサ２４より加圧空気が連続供給されることに伴って、空気ヘッダ２３のヘッダ圧力は上昇される。

そのため、上記電磁弁２６の開操作時に生じる空気ヘッダ２３のヘッダ圧力の低下率と、電磁弁２６が閉状態のときに生じる空気ヘッダ２３のヘッダ圧力の上昇率とを考慮して、電磁弁２６の開操作と閉操作をそれぞれ所要の時間間隔で交互に行わせると共に、該電磁弁２６の間欠的な開閉操作に伴い上記空気ヘッダ２３のヘッダ圧力が交互に増減されるときの変動範囲が、上記所定の圧力下限と圧力上限の範囲内、たとえば、５００〜６５０ｋＰａの範囲内に保持できるように、上記制御器３０に、上記電磁弁２６を間欠的に開閉操作させるタイミングを、たとえば、電磁弁２６を１分間隔で５秒間開操作させ、残る５５秒間は閉操作させる、等として予め設定するようにしてある。

更に、上記制御器３０に設定した所定のタイミングで上記電磁弁２６の間欠的な開閉操作を行なっている状態において、万一、空気ヘッダ２３のヘッダ圧力が所定の圧力下限（たとえば、５００ｋＰａ）を下回るようになった場合には、上記制御器３０に設定された所要の時間間隔で次のブロー時期がきても、電磁弁２６へ開指令を与えずに各ブローノズル２１からの加圧空気２２の供給を一時停止させるようにして、上記空気ヘッダ２３のヘッダ圧力が、上記所定の圧力下限よりも高くなるまで回復させるようにしてもよい。

なお、空気ヘッダ２３のヘッダ圧力の圧力上限側は、該空気ヘッダ２３に図示しない安全弁を設けたり、空気ヘッダ２３に加圧空気２２を供給するようにしてあるコンプレッサ２４の能力を適宜選定すること等により過剰な圧力上昇を防止させるようにすればよい。

更に又、上記したように熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の燃焼が生じないようなブロー空気流量となるようノズル特性を設定してある各ブローノズル２１より、加圧空気２２を熱分解ガスファン１５のインペラ３１へ向けて間欠的にブローさせるときに、万一、熱分解ガス９の性状の変動等により熱分解ガスファン１５内にて該熱分解ガス９の燃焼が生じた場合には、速やかに上記各ブローノズル２１からの加圧空気２２のブローを停止できるようにする必要がある。上記のような熱分解ガスファン１５における熱分解ガス９の燃焼が生じた場合には、燃焼熱の発生により、燃焼ガスファン１５の下流側では、熱分解ガス配管１４内のガス温度が上昇する。このため、上記制御器３０は、上記熱分解ガスファン１５の下流側近傍となる熱分解ガス配管１４上に設けてある温度センサ２９による検出温度が、予め設定してある所要の設定温度を越えると、上記熱分解ガスファン１５内にて熱分解ガス９の燃焼が生じたと判断して、上記電磁弁２６が開操作されている場合であっても直ちに閉指令を与えて速やかに閉止させると共に、上記温度センサ２９による検出温度が、上記設定温度よりも低くなるまでの間は、上記電磁弁２６を閉止状態に保持し続けるインタロック機能を有するようにしてある。これにより、上記温度センサ２９の検出温度が設定温度よりも高い間は、上記制御器３０に設定された所要の時間間隔で次のブロー時期がきても、各ブローノズル２１からの新たな加圧空気２２の供給を行わせないようにしてある。

その他、図４に示したものと同一のものには同一符号が付してある。

上記本発明の熱分解ガスファンのインペラブロー装置を使用する場合は、コンプレッサ２４を運転して空気ヘッダ２３のヘッダ圧力を予め上記所定の圧力下限と圧力上限の範囲内となるように高めておくようにする。この状態において、熱分解炉１にて廃棄物６を熱分解することにより生じた後、該熱分解炉１の分離室１１より熱分解残渣１０と分離されて取り出される熱分解ガス９を、熱分解ガスファン１５の運転により熱分解ガス配管１４を通して下流側の溶融炉（図４参照）１６へ送ったり、分岐管１４ａを通して熱風炉１２へ送ると、上記熱分解ガスファン１５のインペラ３１に、上記熱分解炉１にて発生して熱分解ガス９に多く同伴される可燃性で且つ粘性の高いダストが次第に付着するようになる。本発明の熱分解ガスファンのインペラブロー装置は、上記熱分解ガスファン１５のインペラ３１にダストが付着し易い部位に向けて各ブローノズル２１が備えてあり、制御器３０により予め設定された所要の時間間隔で電磁弁２６を開閉操作させることにより、上記空気ヘッダ２３内にて上記所定の圧力下限と圧力上限の範囲内の所要圧力に加圧された空気２２を、ブロー用空気配管２５を経て、各ブローノズル２１より上記インペラ３１へ向けて間欠的にブローできる。この各ブローノズル２１からの加圧空気２２の間欠的なブローにより、上記熱分解ガスファン１５のインペラ３１に対するダストの付着が防止されると共に、付着したダストの除去が定期的に行われるようになる。

このように、本発明の熱分解ガスファンのインペラブロー装置によれば、熱分解ガスファン１５の運転を継続したまま該熱分解ガスファン１５のインペラ３１へのダストの付着を防止すると共にインペラ３１に付着したダストを除去することができることから、従来の如き１〜２週間程度の頻度で定期的に熱分解ガスファン１５の運転を停止させてインペラを清掃する必要がなく、該熱分解ガスファン１５を長期に亘り連続運転することが可能になる。このため、熱分解ガス化溶融方式の廃棄物処理設備を長期連続運転することが可能になる。又、この際、熱分解ガス配管１４の補助ラインを設ける必要もないため、イニシャルコストの増加を抑えることができる。

又、熱分解ガスファン１５のインペラ３１に各ブローノズル２１より加圧空気２２をブローすることに伴って熱分解ガスファン９に加圧空気２２中に含まれている酸素が供給されても、該熱分解ガス９中の酸素濃度を燃焼濃度下限未満に抑えることができるよう上記各ブローノズル２１のノズル特性を設定してあるため、上記熱分解ガスファン１５を通して送風される熱分解ガス９が燃焼するようになる虞を防ぐことができる。更に、万一、熱分解ガスファン１５にて熱分解ガス９の燃焼が生じたとしても、直ちに各ブローノズル２１からの加圧空気２２のブローを中断して、上記熱分解ガス９の燃焼を速やかに終息させることができる。

更に、たとえば、各ブローノズル２１より加圧空気２２をブローさせることに代えて窒素ガス（Ｎ_２）をブローさせるようにすれば、熱分解ガスファン１５のインペラ３１を清掃できると共に、該熱分解ガスファン１５における熱分解ガス９の燃焼を抑えることができるため、上記熱分解ガスファン１５の下流側近傍の熱分解ガス配管１４上に設ける温度センサ２９が不要になると考えられるが、この場合には、上記窒素ガスの製造設備を設けたり、外部より窒素ガスを供給しなければならず無駄が多くなるという問題が懸念される。これに対して、上記本発明の熱分解ガスファンのインペラブロー装置では、ブローする空気２２として、廃棄物処理設備に常備されている雑用空気を利用することができるようにしてあるため、無駄を省くことができてランニングコストの低減化を図ることが可能になる。

更に又、上記熱分解ガスファン１５のインペラ３１に対するダストの付着を防止するためには、熱分解ガス９中の可燃成分を燃焼させない燃焼下限未満の酸素濃度となる範囲内において上記インペラ３１に向けて常時加圧空気２２をブローさせるようにすることも考えられる。しかし、この場合には、空気ヘッダ２３やコンプレッサ２４の容量を大とする必要が生じてコストが嵩むと共に、連続的に加圧空気２２をブローする場合は、空気ヘッダ２３のヘッダ圧力を上記所定の圧力上限と圧力下限の範囲内に保つことが難しくなるため、たとえば、空気ヘッダ２３のヘッダ圧力が上記圧力下限よりも低下し、これにより、各ブローノズル２１より噴き出させる加圧空気２２の勢いが弱まって、熱分解ガスファン１５のインペラ３１に付着するダストを除去することが困難になる虞が生じることが懸念される。これに対して本発明の熱分解ガスファンのインペラブロー装置では、上記したように、加圧空気２２のブローは、制御器３０に予め設定された所要の時間間隔で間欠的に行なうようにしてあるため、空気ヘッダ２３やコンプレッサ２４は容量が小さいものでよく、したがって、設備コストを抑えることができると共に、空気ヘッダ２３のヘッダ圧力を上記所定の圧力上限と圧力下限の範囲内に保持できるため、各ブローノズル２１より噴き出す加圧空気２２により熱分解ガスファン１５のインペラ３１に付着するダストを効率よく除去することができる。

次に、図３は本発明の実施の他の形態を示すもので、先ず、概要を説明する。

図１及び図２に示した実施の形態では、熱分解ガスファン１５のインペラ３１へ向けて加圧空気２２を間欠的に噴き付けることにより該インペラ３１に付着しようとする、あるいは付着するダストを除去できるようにするために上記熱分解ガスファン１５に設ける各ブローノズル２１のノズル特性を、熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の流量が、廃棄物処理設備の通常運転時に想定される最小量で、且つ上記空気ヘッダ２３のヘッダ圧力が、所要の圧力上限にあるときに、上記電磁弁２６を開操作して各ブローノズル２１より加圧空気２２を噴き出させたとしても、上記熱分解ガス９中の酸素濃度を燃焼濃度下限未満に抑えることが可能なブロー空気流量となるようなノズル特性として設定してある。ところで、電磁弁２６の開操作時に各ブローノズル２１より噴き出される加圧空気２２の噴出量（ブロー空気流量）は、空気ヘッダ２３のヘッダ圧力の高低に依存して（比例して）増減される。したがって、上記図１及び図２に示した実施の形態では、熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の流量が最小量、且つ空気ヘッダ２３の圧力が最大となるときに対応させて、各ブローノズル２１より噴き出させる加圧空気２２の噴出量の最大量、すなわち、熱分解ガスファン１５のインペラ３１に吹き付けられる加圧空気２２の最大量が設定されていることとなる。

これに対し、本実施の形態の熱分解ガスファンのインペラブロー装置は、熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の流量が上記最小量よりも多いときには、熱分解ガス９中の可燃成分を燃焼させない燃焼下限未満の酸素濃度となる範囲内において各ブローノズル２１ａより熱分解ガスファン１５のインペラ３１へ噴き付ける加圧空気２２の量をより多くできるようにするもので、以下のような構成としてある。

すなわち、図１及び図２に示したものと同様の構成において、熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の流量が廃棄物処理設備の通常運転時に想定される最小量で、且つ上記空気ヘッダ２３のヘッダ圧力が所要の圧力上限にあるときに、上記熱分解ガス９中の酸素濃度を燃焼濃度下限未満に抑えることが可能なブロー空気流量となるようなノズル特性を有するものとしてあるブローノズル２１に代えて、熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の流量が、廃棄物処理設備の通常運転時に想定される最大量で、且つ上記空気ヘッダ２３のヘッダ圧力が、所要の圧力上限（たとえば、６５０ｋＰａ）にあるときに、上記電磁弁２６を開操作して各ブローノズルより加圧空気２２を噴き出させたとしても、上記熱分解ガス９中の酸素濃度を燃焼濃度下限未満に抑えることが可能なブロー空気流量となるようなノズル特性を備えてなるブローノズル２１ａとする。

更に、上記ノズル特性としてある各ブローノズル２１ａより噴き出させる加圧空気２２の噴出量を、熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の流量に対応させて制御できるようにするために、空気ヘッダ２３に、該空気ヘッダ２３のヘッダ圧力を調整するための圧力制御弁３４を設け、更に、上記空気ヘッダ２３に設けた圧力センサ２７と、上記熱分解ガスファン１５の回転数を検知するためのインバータ２８より入力される信号に基づいて、上記空気ヘッダ２３の圧力制御弁３４へヘッダ圧力の制御指令を発するヘッダ圧力制御器３５を備える。

上記ヘッダ圧力制御器３５は、先ず、各ブローノズル２１ａより加圧空気２２をブローさせる直前の時点で、上記インバータ２８にて検出される熱分解ガスファン１５の回転数を基にして、該時点における熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の流量を算出する。次に、算出された熱分解ガス９の流量に基づいて、該流量の熱分解ガス９に混合させても該熱分解ガス９中の酸素濃度を燃焼濃度下限未満に抑えることが可能な加圧空気２２の噴き込み可能量を算出する。次いで、上記各ブローノズル２１ａより噴き出される加圧空気２２の流量は上記各ブローノズル２１ａの特性と空気ヘッダ２３のヘッダ圧力とから決定されるものであることから、上記において算出される加圧空気２２の噴き込み可能量と、各ブローノズル２１ａのノズル特性を基に、上記噴き込み可能量の加圧空気２２を各ブローノズル２１ａより噴き出させるために要求される空気ヘッダ２３のヘッダ圧力を逆算する。この際、求める空気ヘッダ２３のヘッダ圧力としては、各ブローノズル２１ａより噴出される加圧空気２２により熱分解ガス９中の酸素濃度が燃焼濃度下限に達しない範囲となるヘッダ圧力の最大値を求めさせるようにすればよい。しかる後、上記で求められる空気ヘッダ２３のヘッダ圧力の最大値を目標値とし、圧力センサ２７より入力される空気ヘッダ２３のヘッダ圧力の実測値との差が零になるように、空気ヘッダ２３の圧力制御弁３４へ制御指令を与えて、該空気ヘッダ２３のヘッダ圧力を、上記目標値に合わせるよう制御するようにしてある。これにより、各ブローノズル２１ａより熱分解ガスファン１５のインペラ３１へ向けて加圧空気２２を噴き出させるときに、該噴出される該加圧空気２２が上記熱分解ガスファン１５を流通している熱分解ガス９に混入されても、該熱分解ガス９中の酸素濃度は燃焼下限未満に抑えられるため、熱分解ガス９が燃焼する虞は未然に防止される。

上記において、空気ヘッダ２３のヘッダ圧力の実測値と目標値の差が零になるようヘッダ圧力制御器３５により圧力制御弁３４を制御する手法としては、各種フィードバック制御並びにフィードフォワード制御を適宜採用するようにすればよい。

なお、上記ヘッダ圧力制御器３５により空気ヘッダ２３のヘッダ圧力の制御を行うようにしてあるため、制御器３０は、ブローノズル２１ａからの加圧空気２２の間欠的な噴き出し時に生じる上記空気ヘッダ２３のヘッダ圧力の変動を考慮することなく、単に、上記電磁弁２６を間欠的に開閉操作させるタイミングを、たとえば、電磁弁２６を１分間隔で５秒間開操作させる、等として予め設定する機能と、上記熱分解ガスファン１５の下流側近傍となる熱分解ガス配管１４上に設けてある温度センサ２９による検出温度が予め設定してある所要の設定温度を超えると、該設定温度よりも検出温度が低くなるまでの間は、上記電磁弁２６を閉止状態に保持し続けるインタロック機能とを有するものとしてある。

その他の構成は図１及び図２に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。

本実施の形態によれば、熱分解ガスファン１５を流通する熱分解ガス９の流量の変化に応じて、該熱分解ガスファン１５のインペラ３１へ向けて各ブローノズル２１ａより吹き出させる加圧空気２２の噴出量を変化させることができ、この際、該加圧空気２２の噴出量は、加圧空気２２を噴出させる時点で熱分解ガスファン１５を流通している熱分解ガス９中の可燃成分を燃焼させない燃焼下限未満の酸素濃度となる範囲内において最大に設定することができるようになる。このため、上記熱分解ガスファン１５のインペラ３１に対するダストの付着防止効果、及び、付着したダストの除去効果を更に高いものとすることが可能になる。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、熱分解ガスファン１５に設けるブローノズル２１，２１ａは、インペラ３１におけるダストの付着し易い個所に加圧空気２２を噴き付けることができるようにすれば、熱分解ガスファン１５の用いているインペラの形状、形式等に応じてブローノズル２１，２１ａの配置及び個数は適宜変更してよい。空気ヘッダ２３におけるヘッダ圧力の圧力上限は、各ブローノズル２１，２１ａのノズル特性や空気ヘッダ２３自体の容量、コンプレッサ２４の容量等に応じて、６５０ｋＰａより増減させるようにしてもよい。又、ヘッダ圧力の圧力下限は、各ブローノズル２１，２１ａより噴き出させる加圧空気２２により熱分解ガスファン１５のインペラ３１に付着するダストを除去できるようにすれば、ノズル特性等に応じて５００ｋＰａの値から増減させるようにしてもよい。圧力制御弁３４として逃がし弁の場合を示したが、空気ヘッダ２３の入口側に流量調節弁を設けて、コンプレッサ２４から空気ヘッダ２３へ供給される加圧空気量を調節することにより空気ヘッダ２３のヘッダ圧力を制御するようにしてもよい。ブロー用空気配管２５に設ける開閉弁は電磁弁２６とするものとして説明したが、制御器３０の開閉指令に基づいて速やかに開閉操作できれば、いかなる形式の開閉弁を用いるようにしてもよい。温度センサ２９は、熱分解ガスファン１５の出口部に設けるようにしてもよい。熱分解炉１より熱分解残渣１０と分離されて取り出される熱分解ガス９を次工程へ送るための熱分解ガス配管１４上に設けられた熱分解ガスファン１５であって、且つインペラ３１に対するダストの付着が懸念される熱分解ガスファン１５であれば、いかなる設備の熱分解ガスファン１５にも適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の熱分解ガスファンのインペラブロー装置の実施の一形態を示す概要図である。図１の装置における熱分解ガスファンに設けるブローノズルのインペラに対する配置の一例を示す概略斜視図である。本発明の実施の他の形態を示す概要図である。熱分解ガス化溶融方式の廃棄物処理施設を示す概要図である。

符号の説明

１熱分解炉
６廃棄物
９熱分解ガス
１４熱分解ガス配管
１５熱分解ガスファン
２１，２１ａブローノズル
２２加圧空気（加圧気体）
２３空気ヘッダ（ヘッダ）
２４コンプレッサ（加圧気体供給源）
２５ブロー用空気配管（ブロー用気体配管）
２６電磁弁（開閉弁）
２７圧力センサ
２８インバータ
２９温度センサ
３０制御器
３１インペラ
３４圧力制御弁
３５ヘッダ圧力制御器

Claims

廃棄物を熱分解する熱分解炉から取り出される熱分解ガスを次工程に送るための熱分解ガス配管上の熱分解ガスファンに、上記熱分解ガス中の酸素濃度を燃焼濃度下限未満に抑えることができるようなブロー気体流量となるようノズル特性が設定してあるブローノズルを設けて、上記熱分解ガスファンのインペラの所要個所に気体を噴き付けるようにし、且つ該ブローノズルを、加圧気体供給源に接続してあるヘッダに、開閉弁付きのブロー用気体配管を介し接続し、更に、上記開閉弁へ開閉指令を所要の時間間隔で間欠的に与える制御器を備えた構成を有することを特徴とする熱分解ガスファンのインペラブロー装置。
熱分解ガスファンの下流側近傍の熱分解ガス配管上に熱分解ガスの温度を検出する温度センサを設け、該温度センサにて検出される熱分解ガスファン出口側の熱分解ガス温度が予め設定してある温度よりも高い場合に、ブロー用気体配管上の開閉弁に閉止指令を与える機能を制御器にもたせた請求項１記載の熱分解ガスファンのインペラブロー装置。
ヘッダの圧力を検出する圧力センサを設け、該圧力センサにて検出される上記ヘッダの圧力が所定の圧力よりも低い場合に、ブロー用気体配管上の開閉弁に閉止指令を与える機能を制御器にもたせた請求項１又は２記載の熱分解ガスファンのインペラブロー装置。
熱分解ガスファンの回転数を検出するインバータを設けると共に、ヘッダの圧力を制御する圧力制御弁とヘッダ圧力を検出する圧力センサを設け、更に、上記インバータからの信号と圧力センサからの信号に基づいて上記圧力制御弁へヘッダ圧力の制御指令を与えるようにするヘッダ圧力制御器を備えるようにした請求項１又は２記載の熱分解ガスファンのインペラブロー装置。
ヘッダ圧力制御器は、ブローノズルからのブローを開始する直前の時点にて、インバータにより検出される熱分解ガスファンの回転数から求められる熱分解ガスの量を基に、上記ブローノズルよりブローされる加圧気体に含まれる酸素が熱分解ガス中に混合されても該熱分解ガス中の酸素濃度が燃焼濃度下限未満となる加圧気体の噴き込み可能量を算出し、該算出される加圧気体の噴き込み可能量と上記ブローノズルの特性とを基に、上記噴き込み可能量の加圧気体をブローノズルよりブローさせるために要求されるヘッダの圧力を算出し、該算出される要求ヘッダ圧力と、圧力センサにより検出されるヘッダ圧力の実測値との差が零になるように、ヘッダの圧力制御弁へ制御指令を与えて、該ヘッダの圧力を制御する機能を備えたものとした請求項４記載の熱分解ガスファンのインペラブロー装置。