JP6315551B2

JP6315551B2 - アスファルト混合物製造装置

Info

Publication number: JP6315551B2
Application number: JP2014006440A
Authority: JP
Inventors: 雄司今田; 藤原　真人; 真人藤原
Original assignee: 日工株式会社
Priority date: 2014-01-17
Filing date: 2014-01-17
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-01-17
Also published as: JP2015134996A

Description

本発明は、道路舗装材であるアスファルト混合物の素材である新規骨材または廃材を加熱乾燥処理するドライヤを備えたアスファルト混合物製造装置に関する。

道路舗装材であるアスファルト混合物を製造するアスファルト混合物製造装置においては、ドライヤにて骨材を加熱乾燥処理する際に多くの熱エネルギーを消費するため、省エネルギーの観点から従来様々な手段にて熱回収が図られている。例えば、特許文献１（特開２０１３−８３１２６号公報）にて開示されているように、ドライヤの排ガス導出用の排気ダクトに循環ダクトを分岐させて備え、該循環ダクトの他端部をドライヤに備えたバーナの燃焼用空気供給ファンに連結し、高温の排ガスの一部をバーナの燃焼用空気として循環供給させて熱回収を図っているものがある。

なお、ドライヤから導出される排ガス中の酸素濃度は、ドラム端部等の隙間から流れ込む外気によって多少高められるものの、バーナの燃焼用空気として利用するには不十分であるため、例えば上記特許文献１に記載の装置においては、循環ダクトの途中に外気導入ダクトを備えると共に、循環ダクト内の酸素濃度を検出する酸素濃度計を備え、該酸素濃度計にて検出される循環ダクト内の酸素濃度値に基づいて外気導入ダクトから循環ダクト内へ導入させる外気量を制御し、高温の排ガス熱をできるだけ多く活用しながらもバーナへの燃焼用空気中の酸素濃度を適正な燃焼が可能な程度にまで高めるように調整している。

特開２０１３−８３１２６号公報

しかしながら、バーナへ燃焼用空気として循環供給するようにしている高温の排ガス中には骨材の加熱乾燥処理によって蒸発した多量の水分が含まれているため、酸素濃度調整用の常温の外気の導入に伴って排ガス温度が大きく低下してしまうと、場合によっては露点温度を下回ることになって循環ダクト内で凝縮水が発生し、腐食やバーナの不着火等の不具合を来す可能性がある。

本発明は上記の点に鑑み、バーナへ燃焼用空気として循環供給する排ガスに対して外気を導入させる際に、腐食等の不具合の原因となる凝縮水が発生するのを抑制可能としたアスファルト混合物製造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、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、燃焼用空気である排ガス中へ導入させる外気を予熱するようにすれば、導入した際の排ガス温度の低下を抑えられて凝縮水の発生も効果的に抑制できるのではないかと考えた。そして、外気を予熱する手段としては、ヒータ等の熱源を別途設置することも考えられるが、本発明者らは、熱風供給用のバーナ先端部に取り付けられているスロートがバーナ燃焼量によっては赤熱を生じるほどに高温になる場合があることに着目し、例えば、外気をバーナのスロート表面と熱交換させて予熱させるようにすれば、別途熱源を用意する必要がない上、スロートに対する熱負荷も軽減しながらダクト内での凝縮水の発生を効果的に抑制できると考え、本発明に至ったものである。

即ち、本発明に係る請求項１記載のアスファルト混合物製造装置では、回転自在に傾斜支持した円筒状のドラムの一端部に熱風供給用のバーナを備える一方、ドラムの他端部には排ガス導出用の排気ダクトを備え、該排気ダクトの途中より分岐させて備えた循環ダクトを前記バーナの燃焼用空気供給ファンに連結して排気ダクトより排出する排ガスの一部をバーナの燃焼用空気として循環供給させると共に、前記循環ダクトの途中にはダクト内の燃焼用空気の酸素濃度をバーナ燃焼に必要な濃度に調整する外気導入ダクトを連結したアスファルト混合物製造装置であって、前記外気導入ダクトをバーナ先端部のスロートの外周に沿わせるように周設して略環状の流路を形成し、前記外気導入ダクトの途中には外気導入量調整用の外気導入ダンパーを備えると共に、前記外気導入ダクトの連結部よりも下流側の循環ダクトには循環ダクト内を流下する燃焼用空気中の酸素濃度を検出する酸素濃度計を備え、該酸素濃度計にて検出される酸素濃度値に基づいて前記外気導入ダンパーの開度を制御する構成とし、前記酸素濃度計の検出値が適正なバーナ燃焼を維持する酸素濃度値となるように外気導入ダンパ−の開度を制御して外気導入量を調整しながらバーナのスロート表面との熱交換によって外気を予熱して燃焼用空気が凝縮しないように構成したことを特徴としている。

また、請求項２記載のアスファルト混合物製造装置では、前記略環状の流路の一部を遮る仕切板を設け、該仕切板によって外気導入口より吸引した外気を前記スロートの外周に沿って周回させる構成とすると共に、前記スロートの外周に複数の突起片を突設し、スロート外周に沿って流下する外気に前記突起片によって乱流を生じさせて熱交換の効率を高めるように構成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混合物製造装置によれば、排ガスの一部をバーナの燃焼用空気として供給する循環ダクトの途中に酸素濃度調整用の外気導入ダクトを連結し、前記外気導入ダクトをバーナ先端部のスロートの外周に沿わせるように周設して略環状の流路を形成し、前記外気導入ダクトの途中には外気導入量調整用の外気導入ダンパーを備えると共に、前記外気導入ダクトの連結部よりも下流側の循環ダクトには循環ダクト内を流下する燃焼用空気中の酸素濃度を検出する酸素濃度計を備え、該酸素濃度計にて検出される酸素濃度値に基づいて前記外気導入ダンパーの開度を制御する構成とし、前記酸素濃度計の検出値が適正なバーナ燃焼を維持する酸素濃度値となるように外気導入ダンパ−の開度を制御して外気導入量を調整しながらバーナのスロート表面との熱交換によって外気を予熱して燃焼用空気が凝縮しないように構成したので、外気導入に伴う凝縮水の発生を効果的に抑制でき、凝縮水を原因とする腐食やバーナ不着火等の不具合を防止できると共に、バーナのスロートの冷却効果も期待できて、スロートに対する熱負荷の軽減が可能となる。

また、請求項２記載のアスファルト混合物製造装置によれば、前記略環状の流路の一部を遮る仕切板を設け、該仕切板によって外気導入口より吸引した外気を前記スロートの外周に沿って周回させる構成とすると共に、前記スロートの外周に複数の突起片を突設し、スロート外周に沿って流下する外気に前記突起片によって乱流を生じさせて熱交換の効率を高めるように構成したので、外気を効率よく予熱することができ、外気を導入させる際の凝縮水の発生をより効果的に抑制することが可能となる。

本発明に係るアスファルト混合物製造装置の一実施例を示す概略説明図である。バーナのスロート外周に周設した外気導入ダクトの一部省略断面図である。バーナのスロート外周に周設した外気導入ダクトの一部切り欠き斜視図である。

本発明に係るアスファルト混合物製造装置にあっては、排ガスの一部をバーナの燃焼用空気として循環供給させる循環ダクトの途中に酸素濃度調整用の外気導入ダクトを備えていると共に、該外気導入ダクトをバーナ先端部のスロートの外周に沿わせるように周設しており、外気導入ダクトより吸引した外気をスロート外周に沿って周回させ、その間に高温のスロート表面と熱交換させて予熱させることにより、循環ダクト内に導入させた際にダクト内の燃焼用空気である排ガスが露点温度以下に低下するのを抑制してダクト内で凝縮を生じないように構成している。また、外周を外気導入ダクトにて包囲されたスロートの外周面には周回する外気の流れを妨げて乱流を発生させる突起片を複数突設しており、吸引した外気に前記突起片にて乱流を生じさせて適当に攪拌させることによってスロート表面との熱交換の効率を高めるように図っている。

そして、上記構成のアスファルト混合物製造装置にて骨材を加熱乾燥処理するときには、ドライヤ下流の排気ダクトより導出される排ガスの一部を循環ダクトを介してバーナの燃焼用空気供給ファンに循環供給させつつ、外気導入ダクトより前記循環ダクト内へ適宜量の外気を導入させて燃焼用空気として不足する酸素濃度分を補う。このとき、ドライヤにて骨材の加熱乾燥処理に伴って排出される高温の排ガス中には骨材から蒸発した多くの水分が含まれているため、常温の外気の導入に伴って排ガス温度が大きく低下してしまうと、場合によっては露点温度を下回ることになって循環ダクト内で多量の凝縮水が発生し、ダクト等の腐食やバーナの不着火等の不具合を来す可能性があるが、本発明においては、酸素濃度調整用の外気を高温のバーナスロート表面と熱交換させてある程度予熱してから導入させるようにしているため、ダクト内での排ガス温度の低下幅を抑えられて凝縮を効果的に抑制でき、凝縮水を原因とするダクト腐食等の不具合の発生を防止することが可能となる。

このように、本発明のアスファルト混合物製造装置によれば、排ガスの一部を燃焼用空気としてバーナに循環供給する際に、酸素濃度調整用に導入させる外気をある程度予熱させた上で導入させるようにしたので、ダクト等の腐食やバーナ不着火等の不具合の原因となる凝縮水の発生を効果的に抑制できてメンテナンス上好ましいものとなる。また、外気を予熱する熱源として、既設のバーナのスロート表面から発せられる熱を利用するようにしたので、別途ヒータ等の熱源を用意する必要がない上、バーナの燃焼量等によっては赤熱を生じるほどの高温となることもあるスロートへの熱負荷の軽減も期待できると共に、スロート表面からの放散熱の一部を熱エネルギーとして有効に回収することもできて好適である。

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混合物製造装置であって、骨材加熱乾燥装置であるドライヤ２を主体に構成している。前記ドライヤ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３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おり、ドラム３一端側のホットホッパ４に備えたバーナ５よりドラム３内に熱風を供給する一方、ドラム３他端側のコールドホッパ６に連結した排気ダクト７の下流に介在させた排風機８にて吸引することによりドラム３内を通過する高温ガス流を維持している。

前記ドライヤ２の近傍には各種粒径の骨材を貯蔵する骨材ホッパ（図示せず）を設置しており、該骨材ホッパから払い出される骨材をベルトコンベヤ９を介してドラム３内に供給し、骨材がドラム３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乾燥させ、ホットホッパ４下部の排出口より順次排出させるようにしている。また、前記排気ダクト７の下流には、排ガス中のダストを捕集するバグフィルタ等の集塵機１０を備えていると共に、その下流端は風量調整ダンパー１１と排風機８とを介して煙突１２に連結しており、前記集塵機１０にて清浄化した排ガスを煙突１２から大気中に放出させるようにしている。

図中の１３は排気ダクト７の集塵機１０よりも下流側より分岐させて備えた循環ダクトであって、該循環ダクト１３の他端部を前記ドライヤ２のバーナ５の燃焼用空気供給ファン１４に連結し、ドライヤ２から導出される高温の排ガスの一部をバーナ５の燃焼用空気として循環供給可能としていると共に、前記循環ダクト１３の途中には風量調整ダンパー１５と、循環ダクト１３内を流下する排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度計１６とを備えている。

図中の１７は循環ダクト１３内に外気を導入させる外気導入ダクトであって、該外気導入ダクト１７の途中には外気導入量調整用の外気導入ダンパー１８を備えており、前記酸素濃度計１６にて検出される循環ダクト１３内の酸素濃度値に基づいて前記外気導入ダンパー１８の開度を制御して循環ダクト１３内に導入させる外気量を調整し、高温の排ガス熱をできるだけ多く活用しながらもバーナ５への燃焼用空気（排ガス）中の酸素濃度を適正な燃焼が維持可能な程度（例えば、略１８〜１９％程度）にまで高められるようにしている。

また、前記外気導入ダクト１７の途中をバーナ５先端部のスロート１９の外周に沿わせるように周設して略環状に形成していると共に、流路の一部を仕切板２０にて遮り、図２、図３中の一点鎖線にて示すように、外気導入口２１より吸引した外気Ａをスロート１９の外周に沿って周回させた上で下流の循環ダクト１３内へ導入させるようにしている。このとき、吸引時に常温であった外気Ａは高温のスロート１９表面と一定時間接することによって熱交換が行われて予熱されるため、循環ダクト１３内に導入させた際のダクト内の排ガス温度の低下幅を抑制でき、ダクト内での凝縮水の発生を低減可能としている。

図３中の２２は乱流発生用の突起片であって、外気導入口２１より吸引した外気Ａがスロート１９の外周に形成した環状の外気導入ダクト１７を周回して通過する際に、略千鳥状に配置した複数の突起片２２によって流れが妨げられて乱流を生じ、それによって攪拌される外気Ａと高温のスロート１９表面との間でより一層効率よく熱交換が行われるように図っている。なお、前記突起片２２の形状、大きさ、設置数、及びその配置等は、図に示されるものに限定されるものではなく、実際の熱交換の効率等に応じて適宜選定・調整するとよい。また、スロート１９の外周面上でなく、環状の外気導入ダクト１７内周面上にスロート１９側へ向けて突設させるようにしてもよい。更に、外気導入ダクト１７をスロート１９の外周面に沿って複数周回させるように略螺旋状に周設させてもよく、その場合には外気Ａとスロート１９表面との接触時間を延ばせて熱交換の効率をより高めることが可能となる。

そして、上記構成のアスファルト混合物製造装置１にてアスファルト混合物の材料である骨材を加熱乾燥処理するときには、ドライヤ２下流の排気ダクト７より導出される排ガスの一部を循環ダクト１３を介してバーナ５の燃焼用空気供給ファン１４に循環供給させつつ、酸素濃度計１６にて検出される循環ダクト１３内の燃焼用空気（排ガス）の酸素濃度値に基づいて外気導入ダンパー１８の開度を制御して外気導入ダクト１７より適宜量の外気Ａを循環ダクト１３内に導入させ、バーナ５にて適正な燃焼が可能な程度の酸素濃度に維持されるように調整する。

このとき、ドライヤ２での骨材の加熱乾燥処理によって排気ダクト７より排出される高温の排ガス中には骨材から蒸発した多くの水分が含まれているため、常温の外気を循環ダクト１３へ導入させた際にダクト内の燃焼用空気（排ガス）の温度が大幅に低下すると、場合によっては露点温度を下回ることとなって循環ダクト１３内で凝縮水が発生する懸念があるものの、本実施例においては、外気導入ダクト１７の途中を高温となるバーナ５のスロート１９外周に沿わせて周設しているため、ダクト導入前の外気Ａをスロート１９表面と熱交換させてある程度予熱させることができ、循環ダクト１３導入時に燃焼用空気（排ガス）温度の低下を抑えられ、ダクト腐食やバーナ５不着火等の不具合の原因となる凝縮水の発生を効果的に抑制可能としている。

なお、循環ダクト１３へ導入させる外気Ａは例え僅かでも予熱させることができれば、燃焼用空気（排ガス）温度の低下幅を抑えられ、ダクト内での凝縮水の発生の低減に寄与するものとなるが、例えば、本発明者らが行った試験データによれば、外気導入前の燃焼用空気（排ガス：温度略１００℃、湿度略３０％）に対し、予熱することなく外気（温度略１５℃）をそのまま導入させると、燃焼用空気温度が略２３℃程度となって露点温度（略２８℃）を下回って凝縮を生じたが、予熱を行った外気（温度略５０〜６０℃）を導入させると、燃焼用空気温度を略６０〜７０℃程度に保て、露点温度を下回ることもなく凝縮の発生を回避することができた。

また、バーナ５の燃焼量によっては赤熱を生じるほど高温（略５００℃程度）となるスロート１９の表面温度に関しても、前記外気導入ダクト１７を流れる外気Ａとの熱交換に伴い略１００℃程度低減でき、また突起片２２の追加による熱交換の効率の向上に伴い更に略５０℃程度低減させることができ、赤熱の発生を防ぐことが可能となってスロート１９への熱負荷の軽減効果が確認された。

１…アスファルト混合物製造装置２…ドライヤ
３…ドラム５…バーナ
７…排気ダクト１３…循環ダクト
１４…燃焼用空気供給ファン（バーナ）１７…外気導入ダクト
１９…スロート（バーナ）２２…突起片

Claims

回転自在に傾斜支持した円筒状のドラムの一端部に熱風供給用のバーナを備える一方、ドラムの他端部には排ガス導出用の排気ダクトを備え、該排気ダクトの途中より分岐させて備えた循環ダクトを前記バーナの燃焼用空気供給ファンに連結して排気ダクトより排出する排ガスの一部をバーナの燃焼用空気として循環供給させると共に、前記循環ダクトの途中にはダクト内の燃焼用空気の酸素濃度をバーナ燃焼に必要な濃度に調整する外気導入ダクトを連結したアスファルト混合物製造装置であって、前記外気導入ダクトをバーナ先端部のスロートの外周に沿わせるように周設して略環状の流路を形成し、前記外気導入ダクトの途中には外気導入量調整用の外気導入ダンパーを備えると共に、前記外気導入ダクトの連結部よりも下流側の循環ダクトには循環ダクト内を流下する燃焼用空気中の酸素濃度を検出する酸素濃度計を備え、該酸素濃度計にて検出される酸素濃度値に基づいて前記外気導入ダンパーの開度を制御する構成とし、前記酸素濃度計の検出値が適正なバーナ燃焼を維持する酸素濃度値となるように外気導入ダンパ−の開度を制御して外気導入量を調整しながらバーナのスロート表面との熱交換によって外気を予熱して燃焼用空気が凝縮しないように構成したことを特徴とするアスファルト混合物製造装置。
前記略環状の流路の一部を遮る仕切板を設け、該仕切板によって外気導入口より吸引した外気を前記スロートの外周に沿って周回させる構成とすると共に、前記スロートの外周に複数の突起片を突設し、スロート外周に沿って流下する外気に前記突起片によって乱流を生じさせて熱交換の効率を高めるように構成したことを特徴とする請求項１記載のアスファルト混合物製造装置。