JP7402519B2

JP7402519B2 - 乾溜炉

Info

Publication number: JP7402519B2
Application number: JP2020136357A
Authority: JP
Inventors: 正元金子
Original assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Current assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2023-12-21
Anticipated expiration: 2040-08-12
Also published as: JP2022032511A

Description

本発明は、乾溜炉に関する。

従来、廃棄物を焼却処理する焼却処理装置として、例えば、収納された廃棄物の一部を燃焼させ、その燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉と、該乾溜炉から導入される可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉とを備える乾溜ガス化焼却処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記乾溜ガス化焼却処理装置の乾溜炉は、前記廃棄物が灰化されて灰化物となったときに該灰化物の払い出しのために、底部に開閉自在の底扉を備えており、エアダクト等の酸素供給手段から供給される酸素は該底扉を貫通する給気ノズルを介して該乾溜炉内に導入される。前記乾溜炉では、前記給気ノズルから供給される酸素を用いて、まず前記底扉付近の廃棄物の燃焼が開始され、その燃焼熱により、燃焼を開始した廃棄物より上方の廃棄物が乾溜される。この結果、前記乾溜により発生した前記可燃性ガスを前記燃焼炉に導入することができる。

特開２０１８－１６９１３１号公報

前記乾溜炉では、前記底扉の開閉を妨げることがないように、前記給気ノズルと、前記酸素供給手段とを、フレキシブルホース等の可撓性導管を介して接続することが考えられる。ところが、前記給気ノズルと前記酸素供給手段とを前記可撓性導管を介して接続すると、前記乾溜炉内で前記廃棄物の異常燃焼が発生して該乾溜炉内部が高圧になったときに、該可撓性導管が接続部から脱落したり、該可撓性導管自体が破損したりするという問題がある。このとき、前記乾溜炉内での前記廃棄物の燃焼及び乾溜を継続するためには、前記乾溜炉の底扉の下方で、前記接続部から脱落した前記可撓性導管を再接続したり、破損した該可撓性導管を交換したりする修復作業が必要になる。

しかしながら、前記乾溜炉の底扉の下方での前記修復作業は、万一底扉が開いた場合には重大な事故に繋がりかねないという不都合がある。

そこで、本発明は、前記乾溜炉内で前記廃棄物の異常燃焼が発生して該乾溜炉内部が高圧になったときにも、前記可撓性導管が接続部から脱落したり、該可撓性導管自体が破損したりすることを防止することができる乾溜炉を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の乾溜炉は、収納された廃棄物の一部を燃焼させつつその燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉において、該乾溜炉の底部を開閉自在とする底扉と、該底扉を貫通する給気ノズルと、該給気ノズルを介して該乾溜炉内に導入される酸素を供給する乾溜酸素供給手段と、該給気ノズルと該乾溜酸素供給手段とを接続する可撓性導管とを備え、該可撓性導管と該乾溜酸素供給手段との接続部に隣接する位置に該乾溜炉内の圧力が所定の圧力を超えたときに開放される背圧弁を備えることを特徴とする。

本発明の乾溜炉は、前記乾溜酸素供給手段から供給される酸素を、前記底扉を貫通する給気ノズルから該乾溜炉内に導入し、該酸素を用いて、収納された廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる。このとき、前記給気ノズルと前記乾溜酸素供給手段とは、可撓性導管を介して接続されているので、前記底扉の開閉を妨げることがない。一方、前記乾溜炉内で前記廃棄物の異常燃焼が発生して該乾溜炉内部が高圧になったときには、前記可撓性導管が接続部から脱落したり、該可撓性導管自体が破損したりすることがある。

しかし、本発明の乾溜炉は前記可撓性導管と前記乾溜酸素供給手段との接続部に、該乾溜炉内の圧力が所定の圧力を超えたときに開放される背圧弁を備えるので、前記廃棄物の異常燃焼により該乾溜炉内部が高圧になったときには、該背圧弁が開放され圧を逃がすことができる。この結果、本発明の乾溜炉によれば、該乾溜炉内で前記廃棄物の異常燃焼が発生して該乾溜炉内部が高圧になったときにも、前記可撓性導管が接続部から脱落したり、該可撓性導管自体が破損したりすることを防止することができる。

本発明の乾溜炉を備える乾溜ガス化焼却処理装置の構成例を示すシステム構成図。図1に示す乾溜炉に対する酸素供給手段の一構成例を示す説明的断面図。図２に示す背圧弁の一構成例を示す説明的断面図。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

本実施形態の乾溜炉は、例えば、図１に示す乾溜ガス化焼却処理装置１に用いられる。

乾溜ガス化焼却処理装置１は、例えば、廃タイヤ等の廃棄物Ａを収納し、その乾溜ガス化及び灰化を行う２基の乾溜炉２ａ，２ｂと、乾溜炉２ａ，２ｂにガス通路３ａ，３ｂを介して接続される燃焼炉４とを備える。

乾溜炉２ａ，２ｂは、その上面部にそれぞれ開閉自在な投入扉５ａ，５ｂを備える投入口６ａ，６ｂが形成され、投入口６ａ，６ｂから廃棄物Ａを乾溜炉２ａ，２ｂ内に投入可能とされている。また、乾溜炉２ａ，２ｂの下部は開閉自在の底扉７ａ，７ｂとなっている。そして、乾溜炉２ａ，２ｂは、投入扉５ａ，５ｂ及び底扉７ａ，７ｂを閉じた状態では、その内部が実質的に外部と遮断されるようになっている。

底扉７ａ，７ｂには複数の給気ノズル８ａ，８ｂが貫通しており、給気ノズル８ａ，８ｂは、それぞれ図示しないフレキシブルホース等の可撓性導管（図２参照）を介して、エアダクト等からなる乾溜酸素供給路９ａ，９ｂ、及び、酸素供給路１０を介して押込ファン等により構成された酸素供給源１１に接続されている。

乾溜酸素供給路９ａ，９ｂにはそれぞれ制御弁１２ａ，１２ｂが設けられ、制御弁１２ａ，１２ｂは弁駆動器１３ａ，１３ｂによりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器１３ａ，１３ｂは、ＣＰＵ等を含む電子回路により構成された制御装置１４により制御される。

さらに、乾溜炉２ａ，２ｂの下部には、それぞれ乾溜炉２ａ，２ｂに収容された廃棄物Ａに着火するための着火装置１５ａ，１５ｂが取り付けられている。着火装置１５ａ，１５ｂは点火バーナ等により構成され、廃棄物Ａに燃焼炎を供給する。

燃焼炉４は、廃棄物Ａの乾溜により生じる可燃性ガスとその完全燃焼に必要な酸素（空気）とを混合するバーナ部１６と、酸素（空気）と混合された可燃性ガスを燃焼させる燃焼部１７とからなり、燃焼部１７はバーナ部１６の下流側でバーナ部１６に連通している。バーナ部１６の上流側には、ガス通路３ａ，３ｂがそれぞれダンパ１８ａ，１８ｂを介して接続され、乾溜炉２ａ，２ｂにおける廃棄物Ａの乾溜により生じた可燃性ガスがガス通路３ａ，３ｂを介してバーナ部１６に導入される。

バーナ部１６の外周部には、その内部と隔離された空室（図示せず）が形成され、該空室はバーナ部１６の内周部に穿設された複数のノズル孔（図示せず）を介してバーナ部１６の内部に連通している。前記空室には、酸素供給路１０から分岐する燃焼酸素供給路１９が接続されている。

燃焼酸素供給路１９には制御弁２０が設けられ、制御弁２０は弁駆動器２１によりその開度が制御されるようになっている。この場合、弁駆動器２１は、制御装置１４により制御される。

バーナ部１６の上流側には、燃焼装置２２が取り付けられている。燃焼装置２２は点火バーナ等により構成され、バーナ部１６に導入された可燃性ガスに着火し、或いは燃焼炉４を加熱する。

燃焼部１７の下流側には、燃焼炉４内で燃焼された燃焼排気により加熱される温水ボイラ２３が取り付けられている。温水ボイラ２３の出口側には、温水ボイラ２３から燃焼排気を排出するダクト２４ａが設けられており、ダクト２４ａは急冷塔２５の上端部に接続されている。急冷塔２５は、ダクト２４ａから導入される燃焼排気に散水して冷却するスプレー２６を備えている。

急冷塔２５で冷却された燃焼排気は、急冷塔２５の下部に接続されたダクト２４ｂにより取出される。ダクト２４ｂはバグフィルタ２７の一方の端部に接続されており、ダクト２４ｂからバグフィルタ２７に導入される燃焼排気には薬剤サイロ２８から供給される消石灰及び活性炭が混合され、硫黄酸化物（ＳＯ_ｘ）の脱硫及び脱臭が行われる。バグフィルタ２７の他方の端部には、ダクト２４ｃが接続されており、ダクト２４ｃは燃焼炉４内の燃焼排気を誘引する誘引ファン２９を介して煙突３０に接続されている。この結果、ダクト２４ｃに流通される燃焼排気は、煙突３０から大気中に放出される。

乾溜ガス化焼却処理装置１において、廃棄物Ａを焼却処理する際には、乾溜炉２ａの場合を例として説明すると、まず、底扉７ａが閉じた状態で乾溜炉２ａの投入扉５ａを開き、投入口６ａから廃タイヤ等の廃棄物Ａを乾溜炉２ａ内に投入する。次に、制御装置１４により乾溜炉２ａに対する廃棄物Ａの投入が完了し、乾溜炉２ａに廃棄物Ａが収容されていることが検知されると、投入扉５ａを閉じて乾溜炉２ａ内を密封状態としたのち、燃焼炉４の燃焼装置２２を作動させることにより、燃焼炉４の予熱が開始される。

次に、燃焼炉４内の温度が次第に上昇し、例えば７６０℃に達すると、制御装置１４により弁駆動器１３ａが駆動されて制御弁１２ａの開度が所定の開度、例えば２５％とされ、乾溜炉２ａに酸素（空気）の供給が開始される。次に、制御装置１４により、乾溜炉２ａに対する廃棄物Ａの投入の完了と、乾溜炉２ａに廃棄物Ａが収容されていること、ダンパ１８ａが開かれていることとが検知されると、乾溜炉２ａの着火装置１５ａが作動されて廃棄物Ａに着火され、廃棄物Ａの部分的燃焼が開始される。

次に、乾溜炉２ａでは、制御装置１４により弁駆動器１３ａが制御されて、制御弁１２ａの開度が段階的に増大される。これに伴って、乾溜炉２ａにおける廃棄物Ａの部分的燃焼は、次第に拡大して安定化し、廃棄物Ａの底部に火床が形成される。

前記火床が形成されると着火装置１５ａは停止され、廃棄物Ａの部分的燃焼の熱により廃棄物Ａの他の部分の乾溜が開始され、可燃性ガスの生成が始まり、該可燃性ガスはガス通路３ａを介してバーナ部１６に導入される。

バーナ部１６では、制御装置１４により弁駆動器２１が駆動されて制御弁２０の開度が所定の開度とされ、酸素供給源１１から酸素供給路１０、燃焼酸素供給路１９を介して酸素（空気）が供給されている。そこで、前記可燃性ガスは、燃焼酸素供給路１９を介して供給される酸素（空気）と混合され、燃焼装置２２から供給される燃焼炎により着火されて、燃焼部１７における燃焼が開始される。

乾溜炉２ａにおける可燃性ガスの発生が活発になり、該可燃性ガスが燃焼炉４において自然燃焼を開始すると、燃焼炉４内の温度は次第に上昇し、予め設定された第１の温度（以下、第１の設定温度という）、例えば９３０℃に達する。

前記可燃性ガスの燃焼により燃焼炉４内の温度が前記第１の設定温度に達すると、燃焼装置２２が停止され、制御装置１４は、前記可燃性ガスの燃焼により、燃焼炉４内の温度が該第１の設定温度に維持されるように制御弁１２ａの開度を調整し、乾溜炉２ａにおける該可燃性ガスの生成をフィードバック制御する。

このとき、乾溜炉２ａでは、外気が侵入すると前記フィードバック制御の妨げとなるので、内部の圧力が大気圧に対して正圧となることが好ましいが、例えば、－０．１～０．０ｋＰａの範囲の圧力であれば該フィードバック制御を妨げることなく、前記可燃性ガスの生成を行うことができる。

燃焼部１７における前記可燃性ガスの燃焼により発生する燃焼排気は、温水ボイラ２３で冷却されてダクト２４ａに排出される。ダクト２４ａに排出された前記燃焼排気は、急冷塔２５に導入されてさらに冷却され、ダクト２４ｂに排出される。次に、ダクト２４ｂに排出された前記燃焼排気は、薬剤サイロ２８から供給される消石灰及び活性炭と混合されて脱硫及び脱臭され、バグフィルタ２７に導入されて灰や塵埃等が除去された後、ダクト２４ｃに排出され、さらに煙突３０から大気中に放出される。

乾溜炉２ａにおける乾溜ガス化が進行し、乾溜炉２ａ内において可燃性ガスを生成させることができる廃棄物Ａは殆ど失われると、第２の乾溜炉２ｂで生成した可燃性ガスが燃焼炉４に導入され、燃焼されるようになる。その後、乾溜炉２ａ内において乾溜により可燃性ガスを生成させることができる廃棄物Ａは全く失われると、制御装置１４は弁駆動器１３ａを介して制御弁１２ａの開度を所定の開度、例えば７０％に維持し、乾溜炉２ａ内の廃棄物Ａを灰化させる。そして、廃棄物Ａが灰化した後は、制御装置１４は弁駆動器１３ａを介して、制御弁１２ａが閉弁されるまでその開度を所定の割合で減少させる。

乾溜炉２ａでは、廃棄物Ａの灰化が終了し、制御弁１２ａが閉弁されたならば、底扉７ａを開いて灰化物の払い出し（灰出し）を行ったのち、底扉７ａを閉じる。そして、投入扉５ａを開き、投入口６ａから廃タイヤ等の廃棄物Ａを乾溜炉２ａ内に投入して、次回の処理を準備する。

次に、図２を参照し、乾溜炉２ａを例として、乾溜炉２ａに対する酸素供給手段の構成について、説明する。

前述のように、乾溜炉２ａの下部は開閉自在の底扉７ａとなっており、底扉７ａは例えば中央で底扉７ａ_１、７ａ_２に別れ、観音開きのように開閉される。底扉７ａには、複数の給気ノズル８ａが貫通しており、給気ノズル８ａは、フレキシブルホース等の可撓性導管３１ａを介して、エアダクト等からなる乾溜酸素供給路９ａに接続されている。また、乾溜酸素供給路９ａは、酸素供給路１０を介して押込ファン等により構成された酸素供給源１１に接続されている。

可撓性導管３１ａは、両端に継手等からなる接続部３２ａ、３３ａを備えており、接続部３２ａにより吸気ノズル８ａに接続される一方、接続部３３ａにより乾溜酸素供給路９ａに接続される。ここで、可撓性導管３１ａは、接続部３２ａ、３３ａにより、吸気ノズル８ａ、乾溜酸素供給路９ａに接続されるだけでは、乾溜炉２ａ内で廃棄物Ａの異常燃焼が発生して乾溜炉２ａ内部が高圧になったときに、図２に仮想線示するように可撓性導管３１ａが接続部２２ａから脱落したり、可撓性導管３１ａ自体が破裂する等して破損したりすることがある。

そこで、本実施形態の乾溜炉２ａでは、可撓性導管３１ａと乾溜酸素供給手段９ａとを接続する接続部３３ａに隣接する位置、例えば、乾溜酸素供給手段９ａの接続部３３ａに対向する位置に、乾溜炉２ａ内の圧力が所定の圧力、例えば５～６ｋＰａを超えたときに開放される背圧弁３４ａを備える。背圧弁３４ａの数は多いほど好ましく、例えば、１つのフレキシブルホース等の可撓性導管３１ａに背圧弁３４ａを１つ、可撓性導管３１ａが複数あるときは、それぞれの可撓性導管３１ａに背圧弁３４ａを１つ設けることが好ましい。

尚、前記所定の圧力は、乾溜酸素供給路９ａ及び酸素供給路１０を介して乾溜炉２ａに酸素（空気）を供給する酸素供給源１１としての押込ファンの最大静圧よりも高い圧力に設定されている。

背圧弁３４ａは、例えば、図３に示すように、Ｌ字管３５と、Ｌ字管３５の鉛直上方に開口する開口端部３６を閉蓋する蓋部材３７とを備え、開口端部３６と反対側の端部で接続部３３ａに隣接する位置に接続される。蓋部材３７は、軸３８により揺動自在とされる一方、開口端部３６方向に付勢する付勢部材３９を備えている。

この結果、背圧弁３４ａは、乾溜炉２ａ内の圧力が所定の圧力、例えば５～６ｋＰａを超えたときに、蓋部材３７が付勢部材３９の付勢力に抗して開口端部３６から離間する方向に揺動することにより、機械的に開放される。尚、背圧弁３４ａは、乾溜炉２ａ内の圧力が前記所定の圧力未満になると、再び付勢部材３９の付勢力により蓋部材３７が開口端部３６方向に付勢され、開口端部３６を閉蓋することにより閉鎖される。

付勢部材３９は、乾溜炉２ａ内の圧力が前記所定の圧力未満であるときに、蓋部材３７を開口端部３６方向に付勢することができればよく、錘であってもよく、バネ等の弾性部材であってもよい。

乾溜炉２ａでは、停電時でも廃棄物Ａの異常燃焼が発生して乾溜炉２ａ内部が高圧になることがあるが、本実施形態の背圧弁３４ａは、上述のように乾溜炉２ａ内の圧力が所定の圧力を超えたときに、蓋部材３７が機械的に開放されるので、停電時にも作動することができる。

背圧弁３４ａは、可撓性導管３１ａと給気ノズル８ａとを接続する接続部３２ａ側に設けると、底扉７ａの開閉時に開放され、他方の乾溜炉２ｂ又は燃焼炉４に対する酸素の供給に支障を来す虞がある。

尚、本実施形態では、乾溜炉２ａの投入扉５ａも、乾溜炉２ａ内部が高圧になったときに開いて乾溜炉２ａ内部の圧を逃がす機能を備えている。投入扉５ａは、例えば、乾溜炉２ａ内の圧力が、例えば７～１５ｋＰａになったときに開くように設定されている。

また、本実施形態では、乾溜炉２ａを例として説明しているが、乾溜炉２ｂに対する酸素供給手段の構成も乾溜炉２ａの場合と全く同一である。また、本実施形態では２基の乾溜炉２ａ、２ｂを備えるものとして説明しているが、乾溜炉は１基のみでもよく、３基以上であってもよい。

１…乾溜ガス化焼却処理装置、２ａ，２ｂ…乾溜炉、４…燃焼炉、７ａ、７ｂ…底扉、８ａ、８ｂ…給気ノズル、９ａ、９ｂ…乾溜酸素供給手段、３１ａ、３１ｂ…可撓性導管、３４ａ、３４ｂ…背圧弁。

Claims

収納された廃棄物の一部を燃焼させつつその燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉において、
該乾溜炉の底部を開閉自在とする底扉と、該底扉を貫通するノズルと、該ノズルを介して該乾溜炉内に導入される酸素を供給する乾溜酸素供給手段と、該ノズルと該乾溜酸素供給手段とを接続する可撓性導管とを備え、
該可撓性導管と該乾溜酸素供給手段との接続部に隣接する位置に該乾溜炉内の圧力が所定の圧力を超えたときに開放される背圧弁を備えることを特徴とする乾溜炉。