JP5904529B2

JP5904529B2 - アスファルト舗装廃材再生装置

Info

Publication number: JP5904529B2
Application number: JP2011250203A
Authority: JP
Inventors: 昌宏神尾; 賢二小野; 英彦福谷
Original assignee: 日工株式会社
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: JP2013104258A

Description

本発明は、道路工事等により発生するアスファルト舗装廃材を加熱再生可能なアスファルト舗装廃材再生装置に関する。

道路工事等により発生するアスファルト舗装廃材（以下「廃材」という）を再生処理するアスファルト舗装廃材再生装置は、廃材をバーナからの熱風に晒して加熱再生するアスファルト舗装廃材再生用ドライヤ（以下「廃材ドライヤ」という）と、廃材の加熱再生時に生じる臭気成分を燃焼分解させて脱臭処理する脱臭炉等から構成される。そして、前記廃材ドライヤにおいては、例えば特許文献１（特開２０１０−２８１１１７号公報）に示されるように、排ガスの一部を分岐ダクトを介してバーナ先端のスロート部に循環供給して、排ガス中の残存酸素を活用してバーナの二次燃焼用空気として有効利用するようにしたものが公知である。

このとき、廃材ドライヤのバーナ制御器では、燃焼量と燃焼用空気供給ファンの送風量（一次燃焼用空気量）を制御してバーナを燃焼させるが、一次燃焼用空気として導入させる送風量は、バーナの燃焼に必要な空気量（空気比で約１．２程度）を全てまかなうものではなく、例えば空気比で約０．６程度の空気量に抑える一方、バーナの燃焼に必要な残りの空気量は、分岐ダクトの排風機の送風量を制御して空気比で約０．６相当量の排ガス（二次燃焼用空気）をバーナ先端のスロート内に導入させて燃焼用空気を確保するようにしており、これによって排ガス量を削減して燃費の向上を図っている。

特開２０１０−２８１１１７号公報

ところで、前記廃材ドライヤの下流側に設置される脱臭炉では、炉本体の一端部に炉内温度維持用のバーナを備え、該バーナの燃焼によって炉内温度を約７５０℃程度の高温に維持しながら、この炉内に廃材ドライヤからの排ガスを導入させて高温雰囲気に晒し、排ガス中の臭気成分を燃焼分解させて脱臭処理するようにしており、この排ガス中の残存酸素も二次燃焼用空気として利用可能と考える。

しかしながら、従来のように、バーナに供給する燃焼用空気供給ファンの送風量を空気比１以下に固定しながら、不足する空気量として残存酸素を含む排ガスを二次燃焼用空気として利用すれば、燃焼用空気供給ファンの送風量は設定された空気比で固定されたものとなり、その空気比に見合った排ガス量しか減少することができない。また、排ガス中の酸素濃度が装置の運転状態によって変動すること、また排ガスの残存酸素が二次燃焼用空気としてどの程度有効に消費されているかが不明なこと、等の不確定な要素を考慮すると、バーナの安定燃焼を維持するには、燃焼用空気供給ファンの送風量である空気比を余り小さくすることはできないという問題点を有する。この脱臭炉からの排ガスは７５０℃程度という高温であって、多量の保有熱を持ちながら煙突より大気中に放出されていくものであるので、排ガス量を極力削減することができれば省エネを図るうえで特に有効と考えられる。

本発明は上記の点に鑑み、廃材ドライヤからの排ガスを脱臭炉にて脱臭処理する際に、脱臭炉のバーナの二次燃焼用空気として有効利用し、かつバーナを安定燃焼させながらも燃焼用空気供給ファンより供給する燃焼用空気量を極力減じることによって、排ガス量を削減して省エネを図るようにしたアスファルト舗装廃材再生装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る請求項１記載のアスファルト舗装廃材再生装置では、廃材ドライヤの排気ダクト下流に排ガス中の臭気成分を加熱分解する脱臭炉を配設し、該脱臭炉には炉内を所定温度に維持するバーナを配設すると共に、該バーナの燃焼量に応じて燃焼用空気供給ファンの送風量を制御するバーナ燃焼制御器を備え、該バーナ燃焼制御器にてバーナを燃焼制御しながら炉内にバーナ火炎を形成させて熱風を供給するように構成したアスファルト舗装廃材再生装置において、前記廃材ドライヤの排ガス中の残存酸素を脱臭炉のバーナの二次燃焼用空気として利用可能なように廃材ドライヤの排気ダクトを脱臭炉のバーナ火炎形成部に接続し、該バーナ火炎形成部の下流側には燃焼ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度計を備える一方、前記バーナ燃焼制御器にはバーナ燃焼量に連動して燃焼用空気供給ファンより供給する基準送風量と、バーナ燃焼量毎にバーナを安定燃焼させるのに最低限必要な下限送風量と、炉内にてバーナを完全燃焼させたときの燃焼ガス中の残存酸素の目安濃度である目標酸素濃度とを予め設定しておき、バーナ燃焼制御器では、バーナ燃焼量の増減に連動させて燃焼用空気供給ファンの送風量を基準送風量に調整すると共に、前記酸素濃度計にて検出される燃焼ガス中の酸素濃度が前記目標酸素濃度に維持されるように燃焼用空気供給ファンの送風量を微調整し、かつその送風量が下限送風量を下回らないように制御して燃焼用空気を余分に供給しない構成としたことを特徴としている。

本発明に係る請求項１記載のアスファルト舗装廃材再生装置によれば、廃材ドライヤの排気ダクトを脱臭炉のバーナ火炎形成部に接続し、該バーナ火炎形成部の下流側には燃焼ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度計を備える一方、前記バーナ燃焼制御器にはバーナ燃焼量に連動して燃焼用空気供給ファンより供給する基準送風量と、バーナ燃焼量毎にバーナを安定燃焼させるのに最低限必要な下限送風量と、炉内にてバーナを完全燃焼させたときの燃焼ガス中の残存酸素の目安濃度である目標酸素濃度とを予め設定しておき、バーナ燃焼制御器では、バーナ燃焼量の増減に連動させて燃焼用空気供給ファンの送風量を基準送風量に調整すると共に、前記酸素濃度計にて検出される燃焼ガス中の酸素濃度が前記目標酸素濃度に維持されるように燃焼用空気供給ファンの送風量を微調整し、かつその送風量が下限送風量を下回らないように制御して燃焼用空気を余分に供給しない構成としたので、二次燃焼用空気として利用する排ガスの酸素濃度が変動しても、また排ガス中の残存酸素が二次燃焼用空気としてどの程度有効に消費されているかが不明でも、バーナ火炎形成部の下流側の燃焼ガス中の酸素濃度によって燃焼用空気供給ファンの送風量をフィードバック制御し、かつその送風量が下限送風量を下回らないように制御するために、燃焼用空気供給ファンの送風量不足によるバーナの燃焼不良や失火等の不具合を確実に回避できてバーナを安定燃焼させながらも燃焼用空気供給ファンより供給する燃焼用空気量を極力減じることができ、これによって、排ガス量を削減できて省エネ化を図れる。

本発明に係るアスファルト舗装廃材再生装置の一実施例を示す概略説明図である。バーナ燃焼量（％）に対する燃料供給量、燃焼用空気供給ファンの送風量、目標酸素濃度の関係を表した制御マップである。

本発明に係るアスファルト舗装廃材再生装置にあっては、廃材ドライヤの排ガス中の残存酸素を脱臭炉のバーナの二次燃焼用空気として利用可能なように、廃材ドライヤの排気ダクトを脱臭炉のバーナ火炎形成部に接続すると共に、その下流側には燃焼ガス中の酸素濃度検出用の酸素濃度計を備える。また、脱臭炉のバーナの燃焼量に応じて燃焼用空気供給ファンの送風量を制御するバーナ燃焼制御器には、炉内にてバーナを完全燃焼させたときの燃焼ガス中の残存酸素の目安濃度を目標酸素濃度として予め設定しておき、燃焼ガス中の酸素濃度が前記目標酸素濃度に維持されるように燃焼用空気供給ファンの送風量を調整制御する構成としている。なお、前記目標酸素濃度は、廃材ドライヤからの排ガス中の残存酸素量が変動すること、また排ガス中の残存酸素がバーナの二次燃焼用空気としてどの程度有効に消費されるかが不明なこと、等の不確定な要素を考慮し、燃焼テスト等を参考にしながら適宜決定すれば良く、例えば約７〜９％程度に設定すると良い。

また、前記燃焼用空気供給ファンの送風量の調整時に、送風量が絞られてバーナ燃焼に必要な酸素は供給されるものの、送風量が少なくてバーナ火炎が適正に維持されなくなる可能性があることを考慮し、前記バーナ燃焼制御器には、バーナを安定燃焼させるのに最低限必要な燃焼用空気供給ファンの送風量を燃焼量毎に下限送風量として予め設定しておき、燃焼用空気供給ファンの送風量が下限送風量を下回らないように制御する。

そして、上記構成のアスファルト舗装廃材再生装置にて廃材を加熱再生処理するときには、廃材ドライヤからの排ガスを排気ダクトを介して脱臭炉のバーナ火炎形成部に導入させ、排ガス中の臭気成分を燃焼分解して脱臭処理しながら、排ガス中の残存酸素を活用してバーナの二次燃焼用空気として有効利用する。このとき、バーナ燃焼制御器では、炉内温度検出用の温度計から炉内温度を逐次取り込んでバーナ燃焼量を増減させ、これに連動させて燃焼用空気供給ファンの送風量を制御する。このとき、バーナ火炎形成部の下流側に備えた酸素濃度計にて検出される燃焼ガス中の酸素濃度を逐次取り込んで予め設定した目標酸素濃度と比較し、検出酸素濃度が目標酸素濃度よりも高ければ、燃焼用空気供給ファンの送風量を減少させるなどして微調整する。これによって、燃焼用空気供給ファンの送風量は、通常の送風量よりも絞られ、余分な燃焼用空気を供給しないように抑えられる。

また、バーナ燃焼制御器では、燃焼用空気供給ファンの送風量を絞る方向に制御するとき、予め設定した下限送風量に到達すると、それ以上に送風量を絞らずに下限送風量を維持するように制御し、バーナを安定燃焼させる。

このように、廃材ドライヤからの排ガスを脱臭炉のバーナ火炎形成部に導入して、排ガスの脱臭処理を行いながらバーナの二次燃焼用空気として利用し、バーナ火炎形成部の下流側にて検出される燃焼ガス中の酸素濃度を予め設定した目標酸素濃度に維持するように燃焼用空気供給ファンの送風量を調整制御するので、バーナを安定燃焼させながら燃焼用空気供給ファンからの送風量を極力減じることができ、排ガス量を削減できて省エネ化を図れる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図中の１は本発明に係るアスファルト舗装廃材再生装置であって、廃材を加熱再生する廃材ドライヤ２と、廃材の加熱再生時に生じる臭気成分を燃焼分解させて脱臭処理する脱臭炉３とを主体に構成している。前記廃材ドライヤ２は、内周部に多数の掻き上げ羽根（図示せず）を周設した円筒状のドラム４を機台（図示せず）上に回転自在に傾斜支持し、駆動用モータ（図示せず）にて所定速度で回転させるようにしている。また、ドラム４一端側のホットホッパ５には燃焼室６を介してバーナ７を備えており、該バーナ７によって前方の燃焼室６内に火炎を形成しながらドラム４内に熱風を供給する一方、ドラム４の他端側のコールドホッパ８に連結した排気ダクト９の下流に介在させた風量調整ダンパー１０にて風量を調整しながら排風機１１にて吸引することによりドラム４内を通過する高温ガス流を維持している。

前記廃材ドライヤ２の近傍には廃材を貯蔵する廃材貯蔵ホッパ（図示せず）を設置しており、該廃材貯蔵ホッパから払い出される廃材をベルトコンベヤ１２を介してドラム４内に供給し、廃材がドラム４内を転動流下する間に高温ガス流と接触させて所望温度まで加熱させ、下流のコールドホッパ８下部の排出口より順次排出させる。１３は排気ダクト９の途中より分岐させて備えた循環ダクトであり、該循環ダクト１３の他端部を燃焼室６に接続し、排気ダクト９より排出される若干温度の低下した排ガスの一部を燃焼室６に循環させるようにしている。

脱臭炉３は、その一端部に炉内を所定温度に維持するバーナ１６を備えており、炉内に導入する廃材ドライヤ２からの排ガスを高温雰囲気に晒し、排ガス中に含まれるアスファルト揮発分等の臭気成分を燃焼分解して脱臭処理可能としている。なお、脱臭炉３は臭気成分が完全に燃焼分解できるように炉内温度を、例えば約７５０℃以上の高温を維持するようにバーナ１６の燃焼量をコントロールすると共に、排ガスが炉内を通過するのに少なくとも１乃至２秒以上かかる程度の炉長を有していることが好ましい。そして、前記脱臭炉３を通過した高温排ガスは清浄化され、排気ダクト１７を介して末端の煙突１８より大気中に放出される。

また、廃材ドライヤ２の排気ダクト９は、その途中に配した熱交換器１９を通過させて排ガスの予熱を図った上で、脱臭炉３のバーナ火炎形成部２０（例えば、バーナ１６により炉内に形成されるバーナ火炎の根本付近）に接続している一方、該バーナ火炎形成部２０の下流側（例えば、バーナ火炎の終端付近）には燃焼ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度計２１を備えている。なお、脱臭炉３の炉本体とバーナ１６との連結部は密閉されていて炉内への外気の侵入がないので、バーナ火炎形成部２０の下流側にて燃焼ガス中の酸素濃度を検出することで、バーナ燃焼に要する酸素量の過不足等の燃焼状況を比較的正確に把握することができる。

２２は炉内温度に基づいてバーナ１６の燃焼量と燃焼用空気供給ファン２３の送風量を制御するバーナ燃焼制御器であって、各種センサ類からの検出値や各機器への制御信号等を入出力する入出力部２４と、制御用の各種設定値を登録する設定記憶部２５と、これら各種の検出値や設定値等を基に各種制御を実行する制御部２６とを主体に構成している。

前記バーナ燃焼制御器２２では、脱臭炉３の炉本体に備えた温度計２７にて逐次検出される炉内温度を取り込み、この検出温度に基づいてコントロールモータ２８を介して燃料供給弁２９の開度、即ち燃料供給量を調整してバーナ燃焼量を制御すると共に、このバーナ燃焼量に応じてコントロールモータ３０を介して燃焼用空気供給ファン２３の送風量調整ダンパー３１の開度を調整して燃焼用空気量を調整している。

また、前記バーナ燃焼制御器２２の設定記憶部２５には、廃材ドライヤ２の排気ダクト９から導入される排ガスを脱臭処理する際に、バーナ１６の二次燃焼用空気として利用しながら、バーナ１６を完全燃焼させたときの燃焼ガス中の残存酸素の目安濃度を目標酸素濃度として予め設定しておく。なお、前記目標酸素濃度としては、バーナ燃焼量毎に設定すると良く、例えば約７〜９％程度に設定すると良い。そして、バーナ燃焼制御器２２では、酸素濃度計２１にて検出される燃焼ガス中の酸素濃度が前記目標酸素濃度に維持されるように燃焼用空気供給ファン２３の送風量を調整制御する構成としている。

更に、前記設定記憶部２５には、図２中の二点鎖線で示すように、バーナ燃焼量毎にバーナ１６を安定燃焼させるのに最低限必要な下限送風量（下限燃焼用空気量）を予め設定している。また、図２中の一点鎖線で示すように、バーナ燃焼量に連動して燃焼用空気供給ファン２３が供給する基準送風量（基準燃焼用空気量、例えば、空気比１．２）が設定されている。そして、バーナ燃焼制御器２２では、図２中の横軸のバーナ燃焼量（％）に対し、その垂直線上の交点となる基準送風量（基準燃焼用空気量）を上限とし、下限送風量（下限燃焼用空気量）を下限とする範囲内で、燃焼用空気供給ファン２３の送風量が調整制御される。

そして、上記構成のアスファルト舗装廃材再生装置１にて廃材を加熱再生処理するときには、廃材ドライヤ２から排気される排ガスを排気ダクト９を介して脱臭炉３の火炎形成部２０に導入させ、排ガス中の臭気成分を炉内の高温雰囲気に晒して燃焼分解して脱臭処理しながら、排ガス中の残存酸素を活用してバーナ１６の二次燃焼用空気として有効利用する。このとき、バーナ燃焼制御器２２では、温度計２７にて逐次検出される炉内温度を取り込み、この炉内温度に基づいてコントロールモータ２８を介して燃料供給弁２９の開度を調整してバーナ燃焼量を制御し、かつこのバーナ燃焼量に応じてコントロールモータ３０を介して燃焼用空気供給ファン２３の送風量調整ダンパー３１の開度を調整して送風量（燃焼用空気量）を調整する。

このとき、酸素濃度計２１にて検出される燃焼ガス中の酸素濃度を逐次取り込み、この酸素濃度と予め設定した目標酸素濃度とを比較し、その差値量に基づいて燃焼用空気供給ファン２３の送風量調整ダンパー３１の開度を微調整する。例えば、図２に示すように、バーナ燃焼量（％）がａ位置であれば、燃焼用空気供給ファン２３からの送風量は、基準送風量（基準燃焼用空気量）ｂ０から下限送風量（下限燃焼用空気量）ｂ１の間にて制御されることとなる。

このように、燃焼用空気供給ファン２３からの送風量は、バーナ１６の安定燃焼を維持しながらも通常の送風量よりも絞られ、余分な燃焼用空気を極力供給しないように抑えられ、これによって脱臭炉３からの高温の排ガスの排出量を削減できて効果的に省エネ化を図れる。

なお、実施例では、酸素濃度計２１をバーナ１６の火炎終端付近に設置しているが、バーナ１６の完全燃焼を把握できるのであれば、脱臭炉３の出口や下流の排気ダクト１７などに設置しても良い。

また、実施例では、バーナ１６の燃焼用空気供給ファン２３にて供給する燃焼用空気としては、常温の外気を使用しているが、何らこれに限定するものではなく、要は、バーナ燃焼に必要な酸素量を含む空気を最小限量供給すれば良いのであって、排ガス熱の有効利用のために、脱臭炉３の排ガスと熱交換して昇温した外気（予熱空気）を使用しても良いし、また、外気を混入して燃焼可能な低酸素濃度に調整した脱臭炉３の排ガスを循環使用しても良い。

また、燃焼用空気供給ファン２３の送風量の調整を風量調整用ダンパー３１の開度制御にて行っているが、燃焼用空気供給ファン２３の回転数をインバータ制御しても良いなど、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。

１…アスファルト舗装廃材再生装置２…廃材ドライヤ
３…脱臭炉９…排気ダクト（廃材ドライヤ）
１６…バーナ（脱臭炉）１７…排気ダクト（脱臭炉）
２０…バーナ火炎形成部２１…酸素濃度計
２２…バーナ燃焼制御器２３…燃焼用空気供給ファン
３１…送風量調整ダンパー

Claims

廃材ドライヤの排気ダクト下流に排ガス中の臭気成分を加熱分解する脱臭炉を配設し、該脱臭炉には炉内を所定温度に維持するバーナを配設すると共に、該バーナの燃焼量に応じて燃焼用空気供給ファンの送風量を制御するバーナ燃焼制御器を備え、該バーナ燃焼制御器にてバーナを燃焼制御しながら炉内にバーナ火炎を形成させて熱風を供給するように構成したアスファルト舗装廃材再生装置において、前記廃材ドライヤの排ガス中の残存酸素を脱臭炉のバーナの二次燃焼用空気として利用可能なように廃材ドライヤの排気ダクトを脱臭炉のバーナ火炎形成部に接続し、該バーナ火炎形成部の下流側には燃焼ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度計を備える一方、前記バーナ燃焼制御器にはバーナ燃焼量に連動して燃焼用空気供給ファンより供給する基準送風量と、バーナ燃焼量毎にバーナを安定燃焼させるのに最低限必要な下限送風量と、炉内にてバーナを完全燃焼させたときの燃焼ガス中の残存酸素の目安濃度である目標酸素濃度とを予め設定しておき、バーナ燃焼制御器では、バーナ燃焼量の増減に連動させて燃焼用空気供給ファンの送風量を基準送風量に調整すると共に、前記酸素濃度計にて検出される燃焼ガス中の酸素濃度が前記目標酸素濃度に維持されるように燃焼用空気供給ファンの送風量を微調整し、かつその送風量が下限送風量を下回らないように制御して燃焼用空気を余分に供給しない構成としたことを特徴とするアスファルト舗装廃材再生装置。