(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却炉、廃棄物熱分解炉、廃棄物溶融炉に用いられる廃棄物供給装置において、
廃棄物を搬送するためのスパイラル状部材と該スパイラル状部材の一端または両端に設けられた回転軸とを具備するスパイラルコンベアで構成し、
前記スパイラルコンベアにおけるスパイラル状部材の螺旋のピッチが１００〜５００ｍｍである、
ことを特徴とする廃棄物供給装置。
【請求項２】
廃棄物焼却炉、廃棄物熱分解炉、廃棄物溶融炉に用いられる廃棄物供給装置において、
廃棄物を搬送するためのスパイラル状部材と該スパイラル状部材の一端または両端に設けられた回転軸とを具備するスパイラルコンベアで構成し、
前記スパイラルコンベアにおけるスパイラル状部材とそのケーシング部材との隙間が０〜１５０ｍｍである、
ことを特徴とする廃棄物供給装置。
【請求項３】
請求項１〜２の何れかに記載の廃棄物供給装置において、
前記スパイラルコンベアの下部ケーシング部材にライニング層を形成したことを特徴とする廃棄物供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の廃棄物供給装置において、
前記スパイラルコンベアにおける前記スパイラル状部材の外径が５０〜５００ｍｍであることを特徴とする廃棄物供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の廃棄物供給装置において、
前記スパイラルコンベアにおけるスパイラル状部材の回転数が１〜３０ｒｐｍであることを特徴とする廃棄物供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ゴミや産業廃棄物を処理するための廃棄物処理プラントに用いられる廃棄物供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミや可燃性産業廃棄物は、専らゴミ袋に入れられた状態で、ゴミピットまで収集車により輸送されて投入される。ゴミピットに投入されたゴミは、ゴミクレーンで掴み上げて、ゴミ投入ホッパに投入されて、順次焼却炉内に供給される。一般に、ゴミ投入ホッパ下には、外気と炉を遮断するためのゴミによる炉内ガスのシール層が形成され、その下流側にゴミ給塵装置が設けられ、該ゴミ給塵装置によって炉内にゴミが供給されている。
【０００３】
廃棄物処理炉では、熱処理過程や熱処理後に発生する、ダイオキシンやその他の有害燃焼生成物の濃度を左右する一つの要因として、炉に供給される廃棄物の定量性能が挙げられる。炉内には、単位時間当たりに供給される廃棄物の平均供給量に対応した空気或いは酸素等の酸化剤が供給されているが、廃棄物の供給量が変動すると、酸化剤等との反応量が変動し、不安定な燃焼過程或いは不安定な熱分解過程が生じて、不完全な燃焼生成物として、ダイオキシンや有害物質が生成される。
【０００４】
さらに、廃棄物処理炉では、ゴミ投入口における炉内ガスのシール性が悪化すると、炉内の燃焼反応に変動を来たして、炉圧が大きく変動して、不安定な燃焼過程或いは不安定な熱分解過程が生じ、その結果として、一酸化炭素やダイオキシン等の有害物質を生成する要因となる。
【０００５】
この廃棄物処理炉におけるゴミ投入口における炉内ガスのシール性を高めた供給装置が開発されている。その従来例とし、▲１▼特開平８−６１６２３号公報には、廃棄物焼却炉用給塵装置が開示されている。この給塵装置は、破袋・破砕機能と廃棄物の定量供給性と炉内ガスのシール性を高めた給塵装置である。
【０００６】
従来例▲１▼の給塵装置について、図７を参照して説明する。同図の給塵装置１は、破袋・破砕機能を有し、スクリュー軸２に大径スクリュー羽根２ａと、小径スクリュー羽根２ｂが設けられ、大径スクリュー羽根２ａと小径スクリュー羽根２ｂには、破袋用の爪体が設けられている。スクリュー軸２は、軸受機構５に回動自在に支持されて駆動機構６で回転するようになされている。給塵装置１の出口下方には、回転羽根７ａを設けたロータリーフィーダ７が設けられ、ゴミ供給通路にはシールプレート８が設けられている。シュート部には、フラップダンパ９が設けられている。
【０００７】
ゴミ袋４は、ゴミ投入ホッパ３内に投入されて降下し、給塵装置１に送り込むまれる。回転するスクリュー軸２に取り付けた大径スクリュー羽根２ａと小径スクリュー羽根２ｂと爪体とによって、ゴミ袋４はその旋回力によって破袋される。破袋により排出されたゴミは、スクリュー軸２の回転力によって、出口側に移送され、ロータリーフィーダ７が回転することによって、シールプレート８を押圧して、炉内に送り込まれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来例▲１▼の廃棄物供給装置は、これまでの供給装置に比べて、優れた定量性を有している。しかし、この供給装置は、スクリューコンベアを用いているために、紐や繊維系ゴミがスクリュー軸２や大径と小径スクリュー羽根２ａ，２ｂや爪体に絡み付いて、供給装置のゴミ供給路が次第に狭くなって詰まりが生じるおそれがある。廃棄物供給装置に送られる前処理工程で、廃棄物を破砕機で小さくして、その後、廃棄物供給装置に送ったとしても、大きな塊は小さくなるが、紐や繊維系ゴミは、殆ど切られることなく、破砕機を通過してしまいスクリューコンベアの場合では、絡み付きや詰まりなどのトラブルを避けることは難しい。このような状態で焼却炉等を運転を行ったとすると、炉の安定運転に影響を及ぼし、トラブルを引き起こす要因となるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ごみ袋に混入する紐状や繊維系ゴミの絡みつきが少なく、長時間安定した供給ができる廃棄物供給装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項１の発明は、廃棄物焼却炉、廃棄物熱分解炉、廃棄物溶融炉に用いられる廃棄物供給装置において、
廃棄物を搬送するためのスパイラル状部材と該スパイラル状部材の一端または両端に設けられた回転軸とを具備するスパイラルコンベアで構成し、前記スパイラルコンベアにおけるスパイラル状部材の螺旋のピッチが１００〜５００ｍｍであることを特徴とする廃棄物供給装置である。
【００１１】
この発明によれば、廃棄物を搬送する方向に貫通する軸が設けられていないので、搬送容積率が高く、紐や繊維状のゴミの絡み付きが少なくなる機能を有すると共に、廃棄物がスパイラル状部材の螺旋のピッチ間に入り込んだ廃棄物が送り込まれるので、その炉で焼却される廃棄物の種類や対象物、大きさ等に応じて、ピッチを可変することによって、廃棄物の大きさ等に対応した供給装置とすることができる。
【００１２】
また、請求項２の発明は、廃棄物焼却炉、廃棄物熱分解炉、廃棄物溶融炉に用いられる廃棄物供給装置において、
廃棄物を搬送するためのスパイラル状部材と該スパイラル状部材の一端または両端に設けられた回転軸とを具備するスパイラルコンベアで構成し、前記スパイラルコンベアにおけるスパイラル状部材とそのケーシング部材との隙間が０〜１５０ｍｍであることを特徴とする廃棄物供給装置である。
【００１３】
この発明によれば、廃棄物を搬送する方向に貫通する軸が設けられていないので、搬送容積率が高く、紐や繊維状のゴミの絡み付きが少なくなる機能を有すると共に、スパイラル状部材とケーシング部材との隙間を少なくすることによって、定量供給性とシール性とが高められる。
【００１４】
また、請求項３の発明は、請求項１〜２の何れかに記載の廃棄物供給装置において、
前記スパイラルコンベアの下部ケーシング部材にライニング層を形成したことを特徴とする廃棄物供給装置である。
【００１５】
この発明によれば、スパイラルコンベアの少なくとも下部ケーシング部材にライニング層を形成することで、廃棄物はスパイラルコンベアで滑るように排出口へと搬送させることができる。
【００１６】
また、請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の廃棄物供給装置において、
前記スパイラルコンベアにおける前記スパイラル状部材の外径が５０〜５００ｍｍであることを特徴とする廃棄物供給装置である。
【００１７】
この発明によれば、廃棄物がスパイラル状部材の螺旋の直径内に入り込んで、送り込まれるので、その炉で焼却される廃棄物の種類や対象物、大きさ等に応じて、直径を可変することによって、供給量の調整とその種類に対応することができる供給装置とすることができる。
【００１８】
また、請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の廃棄物供給装置において、
前記スパイラルコンベアにおけるスパイラル状部材の回転数が１〜３０ｒｐｍであることを特徴とする廃棄物供給装置である。
【００１９】
この発明によれば、スパイラル状部材の回転数を変えることによって、炉内に供給される廃棄物量を変えることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る廃棄物供給装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明に係る廃棄物供給装置は、廃棄物処理プラントに廃棄物を供給するための用いられる。廃棄物処理プラントとしては、例えば、廃棄物焼却炉、廃棄物熱分解炉、廃棄物溶融炉、或いは廃棄物を３００℃以上で熱処理する炉等を対象とする。
【００２１】
以下、図１〜図６を参照して説明する。先ず、図１は、本発明の廃棄物処理プラントに用いられた廃棄物供給装置の一実施形態を示す概略図であり、廃棄物Ａが投入されるゴミ投入ホッパ１５と、ゴミ投入ホッパ１５の下方に設けられるスパイラルコンベア１０とで構成されている。この装置は、ゴミ投入ホッパ１５に投入される廃棄物Ａを上記の廃棄物処理プラントに供給するための装置である。スパイラルコンベア１０は、スパイラル状部材１１と、スパイラル状部材１１を回転させるために、スパイラル状部材１１の一端に設けられた回転軸１２と、この回転軸１２を回転自在に支持するための軸受機構１３と、回転軸１２を回転させるための駆動機構１４とで構成されている。スパイラルコンベア１０の先端部分は、ケーシング部材１７で覆われている。なお、スパイラルコンベア１０への廃棄物投入部は、廃棄物Ａによるホッパブリッジが形成されるのを回避するために、傾斜壁１５ａが設けられている。なお、図１には、廃棄物供給装置から廃棄物処理炉等への廃棄物Ａの投入シュート部は省略されている。
【００２２】
図２は、図１の廃棄物供給装置のスパイラルコンベアの要部を示す側面図であり、スパイラルコンベアは、例えば鋼材からなるスパイラル状部材１１と、スパイラル状部材１１の一端に設けられた回転軸１２とで構成されている。Ｄはスパイラル状部材１１の直径を示し、Ｐはスパイラル状部材１１のピッチを示している。スパイラル状部材１１は、所定のピッチで螺旋を形成し、回転軸１２が回転すると、廃棄物は搬送される。
【００２３】
次に、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、図１の廃棄物供給装置の要部を説明る。図３に示したように、スパイラル状部材１１の一部（廃棄物の排出側）は、ケーシング部材１７で覆われており、スパイラル状部材１１の下部がケーシング部材１７に接するように設けられているが、図３（ａ′）に示したように、スパイラル状部材１１が浮いた状態、あるいは図３（ａ″）に示したように、その先端部分がケーシング部材１７に接した状態であってもよい。また、ケーシング部材１７の断面形状は、同図（ｂ），（ｃ）に示したように、逆さ蒲鉾状或いは円又は楕円状である。スパイラル状部材１１のケーシング部材１７の内面には、廃棄物Ａを滑り易くするために、スパイラル状部材１１の直下から側面にかけてライニング層１８が形成されている。廃棄物Ａは、スパイラル状部材１１のピッチ間の空間に入り込み、かつケーシング部材１７の内断面空間を通過し得る量を最大とする廃棄物Ａが搬送される。ライニング層１８は、少なくともスパイラル状部材１１の直下に形成されるが、ケーシング部材１７の内面全面に形成してもよい。
【００２４】
さらに、図１〜図５を参照して詳細に説明する。ゴミ投入ホッパ１５から投入された廃棄物Ａによるシール層Ｂが形成される部分、すなわちスパイラルコンベア１０に送られる分部の開口部の寸法は、５００×５００ｍｍ以上であることが望ましい。この開口部の寸法は、より小さい寸法とすると、廃棄物Ａがシール層Ｂを形成する部分のシュート内で、ゴミがブリッジを形成して、廃棄物Ａの搬送ができなくなるおそれがある。
【００２５】
そして、廃棄物Ａの搬送と土砂や粉の搬送とが異なる点は、その形状や性状の変動が極めて大きいことである。廃棄物Ａが、例えば都市ゴミや廃プラスチック、廃木材等の混入割合が高い産業廃棄物の場合、スパイラルコンベア１０のスパイラル状部材１１の螺旋のピッチＰは、１００〜５００ｍｍとし、その径Ｄは、５０〜５００ｍｍとする。スパイラル状部材１１の径Ｄとケーシング部材１７の内径Ｅとの間隔Ｓを、０〜１５０ｍｍにすれば、廃棄物を定量的に供給することができる。
【００２６】
なお、スパイラルコンベアのスパイラル状部材１１の螺旋のピッチＰは、１００ｍｍ未満にすると、廃棄物Ａがコンベア内に入り難くなり、廃棄物Ａの炉内への供給量が変動する。また、ピッチＰおよび径Ｄを、５００ｍｍより大きくすると、スパイラル状部材１１を製造するのが困難になり、特殊で高価な材料を使わない限り、廃棄物用の耐久性能を維持することが難しくなる。しかし、スパイラルコンベア１０のスパイラル状部材１１の寸法を上記の範囲とすることにより、炉で処理される廃棄物性状に依存するが、通常の鋼材で製造すればよい。ケーシング部材１７の材料も廃棄物性状に依存するが通常の場合鋼材でよい。なお、スパイラル状部材１１の鋼材の幅Ｆは、これに限定するものではないが、径Ｄの０．１０〜０．３５倍とするとよい。
【００２７】
一方、スパイラル状部材１１は、ばねのような円形および楕円形、そしてまた、帯状の板を四角形等に巻いたものである。スパイラル状部材１１の断面形状は長四角形であり、その厚さＴは、最低でも８ｍｍを必要とする。スパイラル状部材１１の径Ｄは、５０ｍｍ未満にすると、この径に対して１００ｍｍ以上のピッチで、螺旋を歪みなく製作するのは困難であるので、１００ｍｍが限界である。スパイラル状部材１１とケーシング部材１７との隙間Ｓは、最大１５０ｍｍとし、隙間がこれ以上大きい場合、廃棄物がその場所に停滞し、その状態で時間が経過すると、廃棄物Ａに起因するケーシング部材１７の腐食が起こるので好ましくないし、廃棄物Ａの供給が不安定となる。
【００２８】
さらに、スパイラルコンベア１０のスパイラル状部材１１の回転数は、１〜３０ｒｐｍが好ましい。廃棄物Ａを熱処理する場合、燃焼あるいはガス化の反応を一定にするために、長くとも数十秒単位で廃棄物の供給を行う必要がある。スパイラル状部材１１の回転数が１ｒｐｍ以下であると、螺旋間に入り込んだ廃棄物Ａが、１分間に１回転分未満しか投入されないために、定量供給性能が悪化し、炉内で不完全な反応が生じる。また、スパイラルコンベアの回転数が、３０ｒｐｍより速くなると、廃棄物Ａが、コンベアから受ける推進力と、床面から受ける摩擦力の差により異常振動がスパイラルコンベア１０とケーシング部材１７との間に生じ始めて、安定した稼働が難しくなる。
【００２９】
なお、スパイラルコンベア１０は、上記実施形態のように、廃棄物供給装置に軸受機構１３による片持ち構造による場合と、図４に示したように、スパイラル状部材１１の両端にそれぞれ回転軸１２，１２ａを設け、これら回転軸１２，１２ａを軸受機構１３，１３ａによって支持する両持ち構造とする場合とがある。廃棄物供給用として装着される場合は、片持ち構造が好ましい。廃棄物Ａが送られる側に支持があるとそこが廃棄物による詰まりの要因となるが、図４の実施形態のように、廃棄物Ａが排出される排出口を広く開口させて、スパイラルコンベア１０のスパイラル状部材１１の回転軸１２ａを開口に渡し、軸受機構１３ａで支持するようにして、廃棄物Ａが詰まりを抑制する構造にすると、詰まりによるトラブルを減らすことができる。
【００３０】
なお、図５に示しように、スパイラルコンベア１０は、スパイラル状部材１１ａ，１１ｂが二軸平列に設けられている。スパイラル状部材１１が一軸の場合は、廃棄物Ａの搬送される量は限界があるので、二軸平列の場合は、一軸の場合の供給量の略倍の廃棄物Ａが供給される。無論、これらの軸数に限定されることなく、それ以上の七，八軸のように、複数並列軸とすることも可能である。また、複数並列軸のスパイラルコンベアの場合、ピッチＰや径Ｄ等の寸法を変えることにより、廃棄物の供給量を制御することができる。また、スパイラル状部材１１を並列軸で配列されるスパイラルコンベアの場合、スパイラル状部材１１同志の隙間Ｓを１５０ｍｍ以内にするとよい。隙間Ｓがこれより大きい場合、廃棄物がその場所に停滞し、その状態で時間が経過すると、廃棄物に起因すると、廃棄物の供給が不安定となるとともに、ケーシング部材の腐食が起こるので好ましくない。
【００３１】
次に、本実施形態の廃棄物供給装置による廃棄物の焼却処理について、図１を参照して説明する。先ず、廃棄物Ａは、都市ゴミ、下水汚泥、し尿汚泥、廃木材、廃プラスチック、廃液、廃油、廃タイヤおよび可燃性物質を含む産業廃棄物を指している。このように廃棄物の形態は、様々であるが、より安定した炉の稼働が要求される場合には、これらの廃棄物を破砕機で小さくして、廃棄物供給装置に送り込まれる。
【００３２】
都市ゴミ等の廃棄物Ａは、廃棄物処理炉のゴミピットに投入され、ゴミピットに投入された廃棄物Ａは、ゴミクレーンで掴み上げられて、ゴミ投入ホッパー１５に投入される。スパイラルコンベア１０を備える廃棄物供給装置によって、順次焼却炉内に供給される。ゴミ投入ホッパ１５内の廃棄物レベルを所定のホッパレベルに維持することによって、外気と炉内を遮断するために、廃棄物Ａによるシール層Ｂが形成されることにより、シール性が維持される。なお、廃棄物Ａによるシール層Ｂを形成する代わりに、廃棄物シュート部分に、ダブルフラップダンパを付加して、シール性を高めるようにしてもよいが、本実施形態の廃棄物供給装置を用いることにより、フラップダンパを設けなくとも高いシ−ル性を維持することができるとともに、廃棄物Ａの安定供給が可能である。
【００３３】
【実施例】
図１を参照して、本発明の廃棄物供給装置について説明する。同図は、スパイラルコンベアを装着した廃棄物供給装置が、流動床式廃棄物焼却炉に装備されている。スパイラルコンベアのスパイラル部材１１のピッチＰと径Ｄは、都市ゴミや廃プラスチック、廃木材に最適な形状とするために、ピッチＰおよび径Ｄを５０ｍｍから６００ｍｍまで可変し、さらに螺旋状部の寸法を４ｍｍから１００ｍｍまで変更して調べた。その結果、ピッチＰは、３００±１００ｍｍ、径Ｄは、３００±１００ｍｍであれば、廃棄物供給装置の稼動において、ほぼ同様な性能を有することがわかった。
【００３４】
また、スパイラルコンベア１０のコンベア回転数は、１ｒｐｍから３０ｒｐｍの範囲に制御した。廃棄物供給装置のケーシング部材１７とスパイラルコンベアの隙間は、０〜１５０ｍｍまで変えて試験を行い、都市ゴミに対応するためには、３５±２５ｍｍが適当であることがわかった。図３に示したように、ケーシング部材１７には、廃棄物による摩擦を防ぐため、ライナー層１８を設けた。
【００３５】
稼動試験は、図６に示した流動床式熱分解炉で実験を行った。
図６は、スパイラルコンベア１０を装着した廃棄物供給装置を流動床式熱分解炉に装着したものとし、ゴミクレーンにより、ゴミ投入ホッパに投入された都市ゴミは、先ず、破砕機１９で破砕され、廃棄物供給装置上のシュートでゴミシール層Ｂを形成し、スパイラルコンベア１０を装備する廃棄物供給装置に送られ空気によって部分酸化反応が行われる熱分解炉に供給されている。都市ゴミ用では、スパイラルコンベア１０の螺旋部のピッチを３００ｍｍ、径３００ｍｍ、螺旋部の板の厚みＴを３０ｍｍ、幅Ｆを８０ｍｍとし、回転数は、約２〜１０ｒｐｍの範囲で制御した。給塵装置のケーシング部材１７とスパイラルコンベア１０との隙間は、２５ｍｍである。
【００３６】
上記図６の実施例と従来のスクリューコンベア式給塵装置との比較実験を行うために、５００時間連続運転した。その結果、スクリューコンベア式給塵装置の場合、１１回の絡み付きと圧密によるトラブルが発生したが、本実施例のスパイラルコンベアを用いた廃棄物供給装置では、１回も止まることなく、運転することができた。
【００３７】
また、紐類やストッキング等の絡み付き易い廃棄物や生ゴミのような水分を多く含む塊を作り易い廃棄物が廃棄物供給装置に投入されても、圧密することなく、廃棄物を搬送することができるために、廃棄物供給装置の負荷はほとんど変化しなかった。また、ゴミ質に依存せずに定量的に廃棄物を炉内に供給したため、熱分解ガス成分の変動が、スクリューコンベア式給塵装置と比較して１／５以下に抑えることが可能であった。
【００３８】
このように、本発明の廃棄物供給装置を廃棄物処理炉に用いた場合、廃棄物の定量性能が向上するために、熱処理過程や熱処理後に発生する、ダイオキシンやその他の有害燃焼生成物の濃度を左右する一つの要因の一つを解決することが可能である。炉内と外気のシール性能が向上するので、単位時間当たりに供給される廃棄物の平均供給量に対応した空気或いは酸素等の酸化剤が供給されているが、シール性が良好であるので、酸化剤等との反応量が安定して、燃焼過程或いは熱分解過程が安定して、ダイオキシンや有害物質の生成が抑制される。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スパイラルコンベアを給塵装置として具備した廃棄物焼却炉、廃棄物熱分解炉、廃棄物溶融炉の廃棄物供給装置として好適であるとともに、紐や繊維状が絡み付きや圧密を起こさないスパイラルコンベアを装着した廃棄物供給装置であり、スパイラルコンベアの螺旋状部分のピッチや直径等を検討した結果、長時間トラブルを発生することなく、廃棄物供給がなされ、廃棄物焼却炉、廃棄物熱分解炉、廃棄物溶融炉の安定稼動が達成され、さらに定量供給性に優れた給塵性能を持つ廃棄物供給装置を前記炉にもたらせることによって、これまでにない安定運転が可能であり、前記炉にあっては、ダイオキシン等の有害物質の生成が抑制される利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物供給装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図１のスパイラルコンベアの要部を示す側面図である。
【図３】図１の廃棄物供給装置の要部を示す図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ），（ｃ）は部分縦断面図、（ａ′），（ａ″）は要部概略図である。
【図４】本発明の廃棄物供給装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図５】スパイラルコンベアの他の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の廃棄物供給装置の他の実施形態を説明図である。
【図７】従来の廃棄物供給装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０  スパイラルコンベア
１１  スパイラル状部材
１２  回転軸
１３  軸受機構
１４  駆動機構
１５  ゴミ投入ホッパ
１６  廃棄物処理炉
１７  ケーシング部材
１８  ライニング層
１９  破砕機
【図１】
0003565058.tif 000002
【図２】
0003565058.tif 000003
【図３】
0003565058.tif 000004
【図４】
0003565058.tif 000005
【図５】
0003565058.tif 000006
【図６】
0003565058.tif 000007
【図７】
0003565058.tif 000008