JP4630946B1 - 燃焼灰塊破砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼灰に含まれる塊状物を、効率的に破砕できるようにする。
【解決手段】燃焼装置の炉内で生じた燃焼灰Ｄをその上面部２で受ける機能を有する受け部材１と、その受け部材１の上面部２に向かって接近及び離反する押圧手段１０とを備え、前記受け部材１はその上面部２と下面部３との間を貫通する複数の孔５を有し、前記押圧手段１０は、前記受け部材１の上面部２で受けた燃焼灰Ｄのうち、前記孔５を通過しなかった塊状物Ｅを前記孔５に向かって押圧して前記孔５を通過できる大きさに破砕する機能を有する燃焼灰塊破砕機である。破砕時における塊状物に対する押圧方向が、受け部材の上面に向かう方向となるから、その押圧手段による押圧動作の際に重力を利用できる。このため、塊状物に対する押圧に必要な動力を低減し、効率的に破砕を行うことができる。また、受け部材１によって排出制限が成されているから、塊状物に対する圧縮効果を高めることができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、発電所や各種プラント等において、固形燃料を用いるボイラーから排出される燃焼灰に含まれる塊状物、例えば、石炭灰塊状物等を破砕するために使用する燃焼灰塊破砕機に関するものである。

発電所や各種プラント等において、石炭等の固形物を燃料とするボイラーでは、その燃料が炉内で燃焼することによって燃焼灰が発生し、その燃焼灰は、効率よく炉外に排出されるようになっている。

しかし、この燃焼灰に、クリンカー等の塊状物が含まれると、その燃焼灰の炉外への送り出しが阻害され、炉内での燃焼が充分に進行しない場合がある。

このため、例えば、特許文献１には、合成固形燃料を使用する燃焼装置の炉内において、塊状物を破砕するためのプッシャを設けた技術が開示されている。このプッシャが、対向する刃体に向かって水平方向に移動することにより、炉（第一の炉）内の燃焼灰に含まれる塊状物が破砕され、その破砕物は、次なる炉（第二の炉）内で完全燃焼されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、この燃焼灰を、各種原料として再利用する技術が開示されている。

例えば、特許文献２には、石炭炊きボイラの燃焼室から排出された燃料灰を、冷却塔で一旦冷却し、破砕機で細かく破砕した後、ガス化炉に投入して、そのガス化炉によって生成されたガスをボイラーの燃焼室に戻す技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−５５３０６号公報 特開２００３−２９４２０５号公報（第６頁段落００３９、第７頁第１図）

上記特許文献１の技術によれば、破砕ゾーンが燃焼装置の炉内にあるため、そのプッシャ等を高熱に対応できる素材にする必要があり、コスト面で問題が残る。
また、その破砕ゾーンが炉内にあるため、センサー等の設置が困難である。このため、処理する対象となる塊状物の存在を検知する手段を設けることができず、塊状物が存在しない場合も、常時、プッシャを動作させておくこととなり不経済である。さらに、破砕ゾーンが炉内にあれば、メンテナンスも煩雑である。

この点、特許文献２に記載の技術によれば、破砕ゾーンが燃焼装置の炉外にあるので、上記の問題は解決し得る。

しかし、破砕ゾーンを燃焼装置の炉外に配置したとしても、特許文献１に記載のような従来のプッシャを使用する限り、塊状物を破砕する際に、プッシャを対向する刃体に向かって水平方向に移動させるため、そのプッシャを移動させるために必要な動力が大きいという問題がある。

また、特許文献１に記載の技術によれば、プッシャと刃体との隙間の形状が直線状であるため、比較的大きい塊状物を細かく破砕する際には、破砕物が全てその隙間を通過するまで、プッシャを何度も往復運動させる必要がある。

そこで、この発明は、燃焼灰に含まれる塊状物を、効率的に破砕できるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、燃焼装置の炉内で生じた燃焼灰をその上面部で受ける機能を有する受け部材と、その受け部材の上面部に向かって上方から接近及び離反する機能を有する押圧手段とを備え、前記受け部材はその上面部と下面部との間を貫通する複数の孔を有し、前記押圧手段は、前記受け部材の上面部で受けた燃焼灰のうち、前記孔を通過しなかった塊状物を前記孔に向かって押圧することでその塊状物を前記孔を通過できる大きさに破砕する機能を有することを特徴とする燃焼灰塊破砕機の構成を採用した。

この構成によれば、破砕時における塊状物に対する押圧方向が、受け部材の上面に向かう方向となるから、その押圧手段による押圧動作の際に重力を利用できる。このため、塊状物に対する押圧に必要な動力を低減し、効率的に破砕を行うことができる。
また、受け部材によって、上面部側から下面部側に向かって排出制限が成されているから、塊状物に対する圧縮効果が高く、押圧手段による押圧回数（進退回数）が低減できる。

なお、これらの構成において、前記受け部材としては、表裏方向に貫通する前記孔を多数備えた多孔板を採用することができる。多孔板の例としては、格子状部材（網目状部材）、パンチングメタル、その他、多数の貫通孔を有する部材を採用することができる。
このような多孔板を用いることにより、塊状物は、面的に拡がるように分布する多数の孔を通じて破砕され、その孔から落下していくので、従来のようにプッシャの往復運動を繰り返す必要はなく、最小限の押圧手段の進退動作で効率的に破砕を行うことができる。
また、孔は面的に拡がるように多数分布しているから、鋭利な刃物を用いずとも、その多数存在する孔の縁で、全面に亘って偏り無く効率的に圧縮破砕することができる。

また、多孔板に対する圧縮破砕を採用したことにより、塊状物が破砕ゾーンに詰まりにくいという効果も期待できる。孔の分布が面的に広範囲に亘るからである。なお、仮に、塊状物の一部が孔に詰まったとしても、次なる押圧でそれを押し出すことができる。

なお、前記受け部材は、その上面部が水平に配置されていてもよいが、以下のように傾斜して設けることもできる。
すなわち、その構成は、前記受け部材は、その上面部が傾斜するように配置されており、前記孔を通過しなかった塊状物は、前記上面部に沿って落下して前記上面部の最下部に設けた溜まり部に至り、前記押圧手段は、前記溜まり部の前記孔に対向して配置される構成である。

燃焼灰を受ける上面部が傾斜していれば、孔を通過できなかった塊状物は、その自重で自動的に押圧手段のある溜まり部に移行する。このため、受け部材の最下部において塊状物の破砕が行われている最中も、その上方側では、燃焼灰の篩い（孔の通過）が継続して行われる。このため、効率的な燃焼灰の処理が可能である。

このとき、上面部の傾斜角度は自由に設定できるが、例えば、水平方向に対して４５度の角度で傾斜している構成とすれば、燃焼灰の孔の通過と塊状物の溜まり部への移行がいずれもスムーズであり、最も効率的な破砕が可能である。なお、この角度を、例えば、３０度、６０度などとすることも可能である。

これらの各構成において、前記受け部材は前記燃焼装置の外部に設けられ、前記溜まり部に塊状物の有無を検知する機能を有するセンサーを設け、そのセンサーからの前記有無を示す信号により、前記押圧手段を自動的に動作させるようにした構成を採用することができる。

受け部材が燃焼装置の外部に設けられていれば、塊状物の有無を検知するセンサーを設けることが容易である。このため、押圧手段の自動制御が可能となる。

あるいは、押圧手段がタイマーを備えた構成を採用することもできる。そのタイマーの機能により、指定時刻に又は一定時間毎に前記押圧手段を自動的に動作させるようにした構成である。このタイマーは、前述のセンサーと併用することもできる。

また、これらの各構成において、前記押圧手段は、前記孔に向かって接近及び離反する方向に進退自在のプッシャを備え、そのプッシャが前記進退により前記塊状物を押圧するものであり、前記プッシャの進退はシリンダによって駆動されている構成を採用することができる。特に、受け部材が燃焼装置の外部に設けられている場合には、熱の影響が少ないので、シリンダを採用しやすい。このシリンダとしては、例えば、エアシリンダ、油圧シリンダ等を採用することができる。

この発明は、破砕時における塊状物に対する押圧方向が、受け部材の上面に向かう方向となるから、その押圧手段による押圧動作の際に、受け部材の上面に向かって重力を利用できる。このため、塊状物に対する押圧に必要な動力を低減し、効率的に破砕を行うことができる。
また、受け部材によって、上面部側から下面部側に向かって排出制限が成されているから、塊状物に対する圧縮効果が高く、押圧手段による押圧回数（進退回数）が低減できる。

一実施形態の平面図 （ａ)は同実施形態の正面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図 図１の右側面図

この発明は、発電所等において、ボイラーから排出される燃焼灰（石炭灰等）Ｄに含まれる塊状物（石炭灰塊等）Ｅを破砕するために使用する燃焼灰塊破砕機Ｍに関するものである。

ボイラー内で、石炭等の燃料が燃焼することによって発生した燃焼灰Ｄは、図１及び図２（ａ）に示すように、コンベヤ等の搬送手段６によって、破砕ゾーンに搬送されてくる。

この実施形態では、搬送手段６は、水封式コンベヤであり、図示しない下部のプーリは、石炭灰を冷却するために溜められた冷却水中に位置している。

その冷却水で冷却された燃焼灰Ｄは、図２（ａ）に示すように、搬送手段６の最上部から受け部材１上に落下する。

この受け部材１は、相対的に上方に位置する第一の受け部材１ａと、下方に位置する第二の受け部材１ｂとからなる。

第一の受け部材１ａと第二の受け部材１ｂは、それぞれ、板状の多孔板で構成される。この実施形態では、その多孔板として、軸状の部材を格子状に接合した格子状部材を採用している。その格子状部材の格子間の空間（軸状の部材で囲まれた空間）が、各受け部材１ａ，１ｂの表裏を貫通する孔５となって、その孔５が全面に亘って多数設けられている。

すなわち、各孔５は、第一の受け部材１ａ及び第二の受け部材１ｂのそれぞれにおいて、その上面部２と下面部３とを結ぶ方向（表裏方向）に貫通するものである。

また、第一の受け部材１ａ及び第二の受け部材１ｂは、前記搬送手段６に近い側から遠い側に向かって下り勾配に設けられている。この実施形態では、傾斜角度を４５度としているが、他の角度に設定することは可能である。

第一の受け部材１ａ及び第二の受け部材１ｂの各孔５（５ａ，５ｂ）の大きさは、求められる破砕後の燃焼灰Ｄの粒径に対応した大きさとなっている。このため、第一の受け部材１ａ及び第二の受け部材１ｂの孔５の大きさは、相互に異なる大きさとすることも可能ではあるが、原則として同じに設定される。したがって、第一の受け部材１ａ及び第二の受け部材１ｂの孔５を通過した燃焼灰Ｄは、いずれも所望の粒径に破砕されている状態であるといえる。

第二の受け部材１ｂ上には、その第二の受け部材１ｂの上面部２に向かって上方から接近及び離反する機能を有する押圧手段１０が備えられている。これらの受け部材１や押圧手段１０等は、フレームＦによって支持されている。

押圧手段１０は、前記第二の受け部材１ｂの孔５に向かって接近及び離反する方向に進退自在のプッシャ１１を備え、そのプッシャ１１が前記進退により、前記燃焼灰Ｄに含まれる塊状物Ｅを押圧する。なお、プッシャ１１の進退方向は、第二の受け部材１ｂの上面部２の面方向に直交する方向であることが望ましい。

このプッシャ１１の進退は，シリンダ１４によって駆動されている。この実施形態のように、受け部材１が燃焼装置の外部に設けられている場合には、熱の影響が少ないので、シリンダを採用しやすい。このシリンダ１４としては、例えば、エアシリンダ、油圧シリンダ等を採用することができる。

この燃焼灰塊破砕機Ｍの作用について説明すると、搬送手段６から落下した塊状物Ｅを含む燃焼灰Ｄは、図２（ａ）に示すように、まず、受け部材１のうち、第一の受け部材１ａの上面部２に当たる。

第一の受け部材１ａの上面部２で受けた燃焼灰Ｄのうち、前記孔５の大きさよりも細かいものは、そのまま孔５を通過して下方へ落下する（図２（ｂ）の矢印ａ参照）。このとき、第一の受け部材１ａを振動手段によって振動させてもよい。孔５を通過して落下した燃焼灰Ｄは、シュート７を通じて次工程への搬送手段８に載せられる。

前記孔５を通過しなかった燃焼灰Ｄには、塊状物Ｅが多く含まれている。これらの塊状物Ｅを含む燃焼灰Ｄは、図２（ｂ）に矢印ｂで示すように、その自重で上面部２に沿って落下していき、自動的に第二の受け部材１ｂへ移行する。第二の受け部材１ｂの上面部２は凹状となっており、ここで塊状物Ｅを含む燃焼灰Ｄが蓄積する溜まり部４となっている。溜まり部４は、受け部材１の上面部２のうち、その最下部に位置する。

すなわち、第一の受け部材１ａの孔５を通過しなかった塊状物Ｅを含む燃焼灰Ｄは、上面部２に沿って落下して溜まり部４に至り、この溜まり部４内に、塊状物Ｅを含む燃焼灰Ｄが滞留していく。

その溜まり部４内の塊状物Ｅを、前記孔５に向かってプッシャ１１が押圧（図２（ｂ）の矢印ｄ参照）することで、その塊状物Ｅは、孔５を通過できる大きさに破砕される。

押圧手段１０は、前記溜まり部４の孔５に対向して配置されているから、プッシャ１１が塊状物Ｅを孔５に向かって押し付けることで、鋭利な刃物を用いることなく、その孔５の縁で効率的に圧縮破砕することができる。破砕後の燃焼灰Ｄは、図２（ｂ）に矢印ｃで示すように孔５を通過して落下し、その燃焼灰Ｄは、同じく、シュート７を通じて次工程への搬送手段８に載せられる。

また、このように、格子状部材（多孔板）に対する圧縮破砕を採用したことにより、塊状物Ｅが破砕ゾーンにおいて詰まりにくいという効果も期待できる。孔５の分布が、その上面部２の面方向に沿って広範囲に亘るからである。なお、仮に、塊状物Ｅの一部が孔５に詰まったとしても、進退を繰り返すプッシャ１１の次なる押圧で、それを下面部３側へ押し出すことができる。

なお、この実施形態では、溜まり部４には、塊状物Ｅの有無を検知する機能を有するセンサー１５が設けられている。受け部材１は燃焼装置の外部に設けられているから、このような構成を採用することが可能である。センサー１５としては、例えば、光センサー、接触式センサー等を採用することができる。

例えば、センサー１５がその位置に物体があることを検知すれば、その物体は孔５を通過できない塊状物Ｅであるから、溜まり部４に塊状物Ｅがある旨の信号を発信する。物体が検知できない場合は、信号を発信しない構成とできる。

このセンサー１５からの塊状物Ｅの有無を示す信号により、図示しない制御手段が、押圧手段１０のシリンダ１４のロッド１３を自動的に動作させるようにすることができる。

すなわち、溜まり部４に塊状物Ｅがある旨の信号を受けた制御手段は、シリンダ１４のロッド１３を前進させ、プッシャ１１を受け部材１側に進出させる。プッシャ１１の進出により、塊状物Ｅは第二の受け部材１ｂに向かって押圧される。押圧が終われば、ロッド１３は後退し、プッシャ１１も後退する。このとき、溜まり部４に塊状物Ｅがある旨の信号が継続して発信されていれば、さらに進退を継続し、信号の発信が止まるまでこの進退が行われる（図２（ｂ）の矢印ｄ参照）。

なお、このセンサー１５による制御に代えて、あるいは加えて、押圧手段１０にタイマーを備えさせることもできる。すなわち、そのタイマーの機能により、指定時刻に又は一定時間毎に、押圧手段１０のシリンダ１４のロッド１３を、自動的に進出及び後退動作させるようにした構成である。

これらの実施形態では、受け部材１として、第一の受け部材１ａと第二の受け部材１ｂとを別々の部材とし、そのうち、下方に位置する第二の受け部材１ｂに対して、押圧手段１０を設けたが、第一の受け部材１ａと第二の受け部材１ｂとを分けることなく、一体の部材からなる受け部材１とした構成も考えられる。また、このような各構成からなる受け部材１を傾斜させることなく、その上面部２の面方向が水平になるようにした構成も可能である。

また、受け部材１は、この実施形態の格子状部材に限定されず、パンチングメタル等を採用することもできる。これらのパンチングメタル等からなる受け部材１を採用する場合、その上面部２はフラット面であることが望ましいが、燃焼灰Ｄの孔５内への落下や、塊状物Ｅの溜まり部４側への落下（受け部材１を傾斜させる場合）に影響しない程度の多少の凹凸を備えていてもよい。

１ 受け部材
１ａ 第一の受け部材
１ｂ 第二の受け部材
２ 上面部
３ 下面部
４ 溜まり部
５，５ａ，５ｂ 孔
６ 搬送手段
１０ 押圧手段
１１ プッシャ
１２ ガイドロッド
１３ シリンダロッド
１４ シリンダ
１５ センサー
Ｄ 燃焼灰（石炭灰）
Ｅ 塊状物（石炭灰塊）
Ｆ フレーム
Ｍ 燃焼灰塊破砕機

Claims (3)

1. 燃焼装置の炉内で生じた燃焼灰（Ｄ）をその上面部（２）で受ける機能を有する受け部材（１）と、その受け部材（１）の上面部（２）に向かって上方から接近及び離反する機能を有する押圧手段（１０）とを備え、前記受け部材（１）はその上面部（２）と下面部（３）との間を貫通する複数の孔（５）を有し、前記押圧手段（１０）は、前記受け部材（１）の上面部（２）で受けた燃焼灰（Ｄ）のうち、前記孔（５）を通過しなかった塊状物（Ｅ）を前記孔（５）に向かって押圧することでその塊状物（Ｅ）を前記孔（５）を通過できる大きさに破砕する機能を有し、
   前記受け部材（１）は、表裏方向に貫通する前記孔（５）を多数備えた多孔板であり、前記受け部材（１）は、その上面部（２）が傾斜するように配置されており、前記孔（５）を通過しなかった塊状物（Ｅ）は、前記上面部（２）に沿って落下して前記上面部（２）の最下部に設けた溜まり部（４）に至り、前記押圧手段（１０）は、前記溜まり部（４）における前記多孔板の前記孔（５）に対向して配置されてその多孔板の面方向に直交する方向へ進退自在のプッシャ（１１）を備え、そのプッシャ（１１）が前記進退により前記塊状物（Ｅ）を押圧するものであることを特徴とする燃焼灰塊破砕機。
2. 前記受け部材（１）は前記燃焼装置の外部に設けられ、前記溜まり部（４）に塊状物（Ｅ）の有無を検知する機能を有するセンサー（１５）を設け、そのセンサー（１５）からの前記有無を示す信号により、前記押圧手段（１０）を自動的に動作させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼灰塊破砕機。
3. 前記押圧手段（１０）はタイマーを備え、そのタイマーの機能により、指定時刻に又は一定時間毎に前記押圧手段（１０）を自動的に動作させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼灰塊破砕機。

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