(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰ホッパ内に貯留されている灰をその灰ホッパの下部からスクリューフィーダにて取り出して灰溶融炉に供給するようにした灰供給装置において、
前記スクリューフィーダのスクリュー軸を内側管と中間管と外側管の３重管構造にし、比較的高圧の吹出用気体を内側管の軸内空間に流通させるとともに、冷却用気体を内側管と中間管との間の空間からその中間管の開口端および外側管の内周面を通って基端部側へ戻すように構成し、かつ前記外側管に前記内側管の軸内空間に連通する吹出用気体のための気体吹出口を設け、この気体吹出口から前記吹出用気体を前記灰ホッパ内へ一定時間間隔で吹出させることを特徴とする灰供給装置。
【請求項２】
さらに、前記外側管に前記冷却用気体のための気体吹出口を設け、この気体吹出口から比較的低圧の冷却用気体を連続して吹出させる請求項１に記載の灰供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、灰ホッパ内に貯留されている灰をその灰ホッパの下部からスクリューフィーダにて取り出して灰溶融炉に供給するようにした灰供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、灰ホッパ内に貯留されている灰を電気式溶融炉等の灰溶融炉に供給する灰供給装置として、スクリューフィーダ方式およびプッシャ方式が知られているが、灰溶融炉を安定して操業するためには、灰を連続的に定量供給できるスクリューフィーダ方式を用いられることが多い。
【０００３】
ところで、前記スクリューフィーダ方式による灰供給装置の場合、灰ホッパに対してスクリューフィーダの径が小さいために、灰ホッパ内で灰がブリッジ状態になって、灰を安定的に供給するのが困難であるという問題点があった。特に、平均粒径が数十ミクロンの飛灰や、この飛灰を焼却灰と混合した混合灰の場合にその傾向が顕著である。
【０００４】
このようなブリッジ現象に対処するために、以下のような対策が採られている。
（１）灰ホッパの壁面角度を灰の安息角以上にしたり、灰ホッパを左右非対称形状にしたりして、灰がブリッジ現象を起こし難い構造にする。
（２）灰ホッパにエアレーション装置を設け、灰を流動化させることにより灰がブリッジ状態になるのを防止する。
（３）灰ホッパにエアノッカ装置（高圧の空気もしくは窒素のパルス吹込み装置）を設け、その衝撃力によってブリッジ状態の灰を除去する。
（４）灰ホッパにハンマリング装置を設け、外部からその灰ホッパ壁面に衝撃力を加えることによってブリッジ状態の灰を除去する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（１）の方法では、灰の供給が停止した際には灰供給口が小さいためにブリッジ現象の発生が避けられないという問題点がある。また、前記（２）（３）の方法では、エアレーション装置もしくはエアノッカ装置の取付部近傍においてはブリッジ現象の発生は防止できるものの、灰ホッパの全域にわたって効果を発揮することは極めて難しいという問題点がある。また、これらエアレーション装置等を灰ホッパの全域に取付けた場合には装置が大型化するとともに、大量の空気等が必要になって空気抜き手段等も講じなければならない。さらに、前記（４）の方法では、壁面に加えられる衝撃力によって灰に混入した空気が上方へ抜けることになり、これによってブリッジ現象が助長されるという問題点があるほか、壁面に加えられる衝撃力に伴い大きな騒音が発生するという問題点もある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、必要最小限の空気もしくは窒素等の気体によって灰のブリッジ現象の発生を確実に防止することのできる灰供給装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明による灰供給装置は、
灰ホッパ内に貯留されている灰をその灰ホッパの下部からスクリューフィーダにて取り出して灰溶融炉に供給するようにした灰供給装置において、
前記スクリューフィーダのスクリュー軸を内側管と中間管と外側管の３重管構造にし、比較的高圧の吹出用気体を内側管の軸内空間に流通させるとともに、冷却用気体を内側管と中間管との間の空間からその中間管の開口端および外側管の内周面を通って基端部側へ戻すように構成し、かつ前記外側管に前記内側管の軸内空間に連通する吹出用気体のための気体吹出口を設け、この気体吹出口から前記吹出用気体を前記灰ホッパ内へ一定時間間隔で吹出させることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、灰ホッパ内に貯留されている灰を取り出すスクリューフィーダのスクリュー軸から気体を吹出させるようにされているので、従来のように壁面に設けられたエアレーション装置もしくはエアノッカ装置とスクリューフィーダとの間で灰がブリッジ状態になることがなく、スクリュー軸の外周面から吹出される気体が灰のブリッジ現象の防止および除去に有効に作用することになる。また、この吹出しに用いられる気体としてスクリュー軸を冷却する冷却用気体を用いれば、この冷却用気体を有効利用して、装置を大型化することなく、所要の目的を達成することができる。また、スクリュー軸が内側管と中間管と外側管の３重管構造にされているので、冷却用気体をスムーズに循環させてスクリュー軸の冷却と灰のブリッジ防止とを効果的に行うことができる。ここで、この吹出しに用いられる気体としては空気もしくは窒素を用いるのが好ましく、特に炉内を還元雰囲気で運転する炉においては、窒素を用いるのが好ましい。その理由は、窒素を吹込むことで、灰に混入した空気が窒素と置換されることになって、炉内への空気（酸素）の洩れ込みがなく、炉内が還元雰囲気に維持されるとともに、灰ホッパ内に炉内ガスが逆流しても、灰ホッパ内で爆発、燃焼の危険性がなくなるためである。
【０００９】
また、本発明によれば、気体吹出口から一定時間間隔で吹出される比較的高圧の気体の衝撃力によって、スクリューフィーダの上方でブリッジ状態になっている灰を確実に除去することができる。
【００１０】
本発明において、さらに、前記外側管に前記冷却用気体のための気体吹出口を設け、この気体吹出口から比較的低圧の冷却用気体を連続して吹出させるのが好ましい。このようにすれば、比較的低圧の気体を連続的に吹出させる気体吹出口と、比較的高圧の気体を一定時間間隔で吹出させる気体吹出口とが設けられることになり、灰の流動化によるブリッジ現象の防止と、灰への衝撃力の付与によるブリッジ状態にある灰の除去の両方の機能を併せ持たせることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による灰供給装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１には、本発明の一実施例に係る灰供給装置の断面図が示され、図２には、図１のＡ−Ａ断面図が示されている。また、図３には、本実施例のスクリュー軸構造が示されている。さらに、図４（ａ）（ｂ）には、空気吹出口の径、軸の肉厚および灰の安息角の関係を説明する図が示されている。
【００１３】
本実施例は、プラズマ溶融炉にて、ごみ焼却炉から排出される焼却残渣（灰）１を溶融する際に、灰ホッパ２内に貯留された灰１をスクリューフィーダ３によって溶融炉本体４内に連続的に供給するように構成されたものである。
【００１４】
前記溶融炉本体４は、炉頂部に配される黒鉛主電極と炉底に配される炉底電極との間に直流電圧を印加することによってプラズマアークが発生し、これにより炉内の被溶融物が加熱されるようになっている。また、前記溶融炉本体４内の被溶融物が溶融すると、その内部に存在する揮発成分や未燃炭素の燃焼によって発生する一酸化炭素等のガス体（排ガス）は炉頂部から排出される。一方、鉄等の金属類やガラス、砂等の不燃性成分を含む被溶融物は流動性を有する液体状の溶湯５となる。この溶湯５は、溶融炉本体４に形成される図示されない溶融スラグ流出口より連続的に溢出し、スラグコンベアによってスラグヤードへ排出される。
【００１５】
前記灰ホッパ２は、鉛直平面に対して左右対称形状であって、この鉛直平面に直交する鉛直平面で切断したときに下方に向かうにしたがって先窄まり状の形状とされ（図２参照）、この先窄まり状の最下部に前記スクリューフィーダ３が配されて構成されている。
【００１６】
前記スクリューフィーダ３は、モータ６にて駆動されるスクリュー軸７の外周面に螺旋状のスクリュー羽根８が固着されてなり、モータ６にてスクリュー軸７が回転されることで灰ホッパ２内の灰１がスクリュー羽根８によって溶融炉本体４内へ連続的に供給されるように構成されている。
【００１７】
図３に示されるように、スクリュー軸７は３重管構造にされ、冷却用空気（もしくは窒素）の流通路と吹出用空気の流通路とを分離するように構成されている。すなわち、このスクリュー軸７は、内側管１３と中間管１４と外側管１５にて構成され、吹出用空気は、内側管１３の軸内空間に流通され、冷却用空気は、内側管１３と中間管１４との間の空間を通って軸先端側へ送り込まれた後中間管１４の開口端から外側管１５の内周面と中間管１４の外周面との間の空間を通って基端部側へ戻されるように構成されている。また、このスクリュー軸７には、内側管１３の軸内空間と連通するように多数個（本実施例では４個）の空気吹出口１０が軸方向に等ピッチで穿設され、軸内を流通される冷却用空気がそれら空気吹出口１０を通して灰ホッパ２内に吹出されるようにされている。
【００１８】
本実施例において、空気吹出口１０の径ｄは２〜５ｍｍφとするのが好ましい。また、灰ホッパ２内の灰１の安息角をθとし、スクリュー軸７の肉厚をｔとするとき、これらｄ，ｔ，θの間に図４（ｂ）に示される関係があることを考慮すれば、次式（１）が成り立つように灰の性状に応じて径ｄおよび肉厚ｔを設定するのが好ましい。
ｄ＜ｔ／ｔａｎθ                                  （１）
このようにすれば、灰ホッパ２内の灰１がスクリュー軸７の空気吹出口１０を通してスクリュー軸７の軸内空間内に入り込んでくるのを防止することができる。なお、本発明者らは、粉体（灰）と空気吹出口１０との比が比較的小さい場合には、上記（１）式を満足すれば、数ミクロンの径の粉体であってもほとんど空気吹出口１０から落下することがないことを確認することができた。
【００１９】
本実施例では、スクリュー軸７を３重管構造にし、内側管１３と中間管１４との間の軸内空間を通って軸先端側へ送り込まれた冷却用空気がその中間管１４の開口端から外側管１５の内周面と中間管１４の外周面との間の空間を通って基端部側へ戻されるように構成されているので、冷却用空気をスムーズに循環させることができる。
【００２０】
本実施例においては、吹出用空気として比較的高圧（例えば５〜６ｋｇ／ｃｍ２）の空気を一定時間間隔毎にパルス的に供給し、この高圧空気を空気吹出口１０から灰ホッパ２内に吹出させることにより、この高圧空気の衝撃力によって、灰ホッパ内でブリッジ状態になっている灰を除去することができる。こうして、灰ホッパ２内の灰１を安定的に溶融炉本体４内へ供給することが可能となる。
【００２１】
本実施例においては、冷却用媒体として吹出用媒体と同種のものを用いるものについて説明したが、本実施例のように吹出用媒体の流通路と冷却用媒体の流通路とを別に設けるように構成した場合には、スクリュー軸の冷却用媒体として、吹出用媒体とは異種の例えば水を用いることもできる。
【００２２】
本実施例において、冷却用空気の流通路である外側管１５の外周壁に空気吹出口を開口し、この空気吹出口から比較的低圧の冷却用空気を灰ホッパ２内に連続的に吹出させるようにすることもできる。このようにすれば、比較的低圧の空気を連続的に吹出させる空気吹出口と、比較的高圧の気体を一定時間間隔で吹出させる空気吹出口の両方の吹出口を設けることになるので、灰の流動化によるブリッジ現象の防止と、灰への衝撃力の付与によるブリッジ状態にある灰の除去の両方の機能を併せ持たせることができる。
【００２３】
前記各実施例では、プラズマ溶融炉を例にとって説明したが、本発明は、アーク炉、電気抵抗炉等の他の電気式溶融炉に対しても適用できるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る灰供給装置の断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、本実施例に係るスクリュー軸構造を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、空気吹出口の径、軸の肉厚および灰の安息角の関係を説明する図である。
【符号の説明】
１              灰
２              灰ホッパ
３              スクリューフィーダ
４              溶融炉本体
７              スクリュー軸
８              スクリュー羽根
１０            空気吹出口
１３            内側管
１４            中間管
１５            外側管
【図１】
0003558581.tif 000002
【図２】
0003558581.tif 000003
【図３】
0003558581.tif 000004
【図４】
0003558581.tif 000005