(57)【要約】    【課題】      簡便で確実に粉体流動層高を検知しうる手段を提供することにある。    【解決手段】  上記課題は、櫂形攪拌翼を備えた粉体攪拌流動装置において、該攪拌翼に取着されたチルト式スイッチよりなる粉体流動層高検知装置によって解決される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
櫂形攪拌翼を備えた粉体攪拌流動装置において、該攪拌翼に取着されたチルト式スイッチよりなる粉体流動層高検知装置
【請求項２】
櫂形攪拌翼が多段翼であり、その複数段の翼にチルト式スイッチが吊設されている請求項１記載の粉体流動層高検知装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体の流動層高検知に関し、例えば、ごみ焼却灰等を攪拌流動させながら加熱してそこに含まれているダイオキシン等を揮発除去する加熱処理装置に付設される流動層高検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、ごみ焼却時にダイオキシン類等の極めて毒性の大きな有機化合物に発生することがわかり、それによる環境汚染が大きな問題になっている。このダイオキシンはごみ焼却設備から排出される焼却排ガス、該排ガスから捕集される飛灰及び焼却炉から取り出される主灰に含まれている。
【０００３】
この飛灰や主灰を攪拌流動させながら加熱して、ダイオキシン等を揮発除去する加熱処理装置は知られている。
【０００４】
この加熱処理装置の一例が特許文献１に開示されている。この加熱処理装置は、縦長円筒の装置本体下、横側から加熱空気を導入し上部から供給した集塵灰を加熱する際、装置本体内部に設けられた回転軸と、回転軸に設けられたスクリューによって集塵灰を攪拌／混合し、加熱空気導入口上部に攪拌流動層を形成するとともに、下部に移動層を形成することで加熱処理するものである。この処理装置では、集塵灰の供給と排出のコントロールは、供給に定量供給機を用いるとともに過剰供給分は装置本体に設けたオーバーフロー口から抜き出すことによって行っている。抜き出された集塵灰は灰貯留槽に戻される。従来の装置ではオーバーフロー分が循環処理されるため、その分加熱処理が過剰に行われ、これがエネルギーの無駄な消費および供給機の負担増となる。
【０００５】
また、加熱空気を装置の中間部の横側から導入しているため、加熱空気が集塵灰の充填部分で均一に分散されず、必ずしも均一な流動層が形成されない。また、スクリューによる攪拌を行っているため空気吹込口より、内部に分散ノズル等のガス分散を向上させる手段を挿入することもできない。
【０００６】
一方、ごみ焼却炉で発生する主灰や飛灰等に含まれるダイオキシン等を効率よく除去する流動加熱処理装置として縦型円筒状のものが既に開発されている。（特許文献２）。
【０００７】
この縦型円筒状の流動加熱処理装置の流動層高を測定する手段として、回転型、超音波利用型、赤外線利用型などのレベル計を用いることが知られている（特許文献３）。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３２８５８３号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２１０８号公報
【特許文献３】特開２００４−３３８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、この縦型円筒状の流動加熱処理装置では、大きな攪拌翼が回転しているためレベル計が障害物となって取付けが難しいことが判明した。
【００１０】
そこで、本発明者はさらに検討を進め、図３に示すように、攪拌翼間に温度検出器を取付けて気相と粉体流動層間の温度差を監視する方法、及びロードセルを設けて装置全体の重量変化で流動層高を求めることを検討した。
【００１１】
ところが、温度差を監視する方法は、熱処理温度の変動やバラツキがあり、ロードセルで全重量を測定する方法は灰が軽量で全重量に占める割合が低いことから、いずれも精度に問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、簡便で確実に粉体流動層高を検知しうる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、内部で粉体を攪拌している攪拌翼が常時粉体に接触している点に注目し、この攪拌翼本体に検出スイッチを取付ける方法を着想した。そして、このスイッチにチルト式のものを用いれば、粉体の抵抗によって確実に作動させうることを見出し、この方法は、従来の間接的な測定方法と異なって、粉体の流動層に直接接触する方法なので、確実に層高を検知できるとともに、環境条件の変化による補正も不要で上記目的に適合するものであることを見出して本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、櫂形攪拌翼を備えた粉体攪拌流動装置において、該攪拌翼に取着されたチルト式スイッチよりなる粉体流動層高検知装置に関するものである。
【００１５】
チルト式スイッチは、傾くことによって作動するスイッチである。本発明の粉体流動層高検知装置によれば、攪拌翼に取着されたチルト式スイッチは、粉体のない気相を通過する場合には抵抗が小さいので作動せず、粉体流動層を通過する場合には抵抗が増すので作動する。それにより、粉体流動層の層高が当該スイッチの上にあるか下にあるかがわかれる。様々な層高を知りたい場合にはそれに応じてスイッチの数を増やせばよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の粉体流動層高検知装置により、粉体流動層高を容易にかつ確実に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を適用しうるチルト式スイッチは、流体の抵抗によって傾き、それによってスイッチが作動するものであれば、どのようなものであってもよい。このチルト式スイッチには本体が傾くとスイッチが作動するもの、本体に回動自在に支承されたアームの先端に流体抵抗体を備えこの流体抵抗体が回動して傾くことによって作動するものなどがある。この流体抵抗体にはうちわ状のもの、球形のもの、中空円筒形（俵状）のものなどがある。
【００１８】
櫂形攪拌翼には、平板形、多段形、錨形、格子形、対向形、馬蹄形などがあるがいずれのものであってもよい。
【００１９】
チルト式スイッチの櫂形攪拌翼への取付位置は検知を望む粉体流動層高に対応する位置である。この所望の流動層高がいくつかあれば、それぞれに対応する位置に複数設ける。取付ける翼は水平翼に限らず、縦方向あるいは斜め方向でもよく、必要によりアングル等を用いて取付ける。
【００２０】
チルト式スイッチの取付方向は、上方向又は横方向に傾いてスイッチが作動する方向が好ましい。下方に傾くように取付けると自重によって傾きやすくなるので、傾く抵抗力を増すようにするなどの工夫が必要になる。
【００２１】
チルト式スイッチの信号を外部に取出す手段は問わないが、攪拌軸及び攪拌翼の内部に配線することが断線を防止しうる点で好ましい。
【００２２】
本発明の粉体流動層高検知装置を適用する粉体の攪拌流動装置の種類は問わないが、例えば、縦型円筒状容器の上部にガス排出口を備え、下部に粉体を流動させるガスの導入口を備え、さらに粉体の投入口と取出し口を備え、かつ、粉体の攪拌翼を備えた粉体の攪拌流動装置に好ましく使用することができる。
【００２３】
縦型円筒状容器は、粉体を入れるものであって、形状は直筒のほか、テーパ部を設けて上部または下部を短径とする異径筒としてもよい。上下両面は通常は閉止されて全体は密閉構造をしている。上下両面は平面、湾曲面、円錐面等にされる。容積は処理する粉体の量等に応じて設計されるが、通常０．０１〜１００ｍ3程度、特に０．２〜１０ｍ3程度である。この容器は、好ましくは加熱容器である。
【００２４】
加熱容器には粉体の出入口のほか、粉体を流動させるガスの出入口が必要である。ガスは粉体を流動させるために、加熱容器の下部にガスの導入口を上部にガス排出口を設けて、ガスを容器に収容されている粉体層の下から吹き込んで上方に抜けるようにする。このガス排出口には必要によりダストフィルター、サイクロン電気集塵器、セラミックフィルタ等のダスト除去装置を設けることができる。
【００２５】
一方、粉体の投入口と取出し口はそれぞれ粉体の投入、排出ができれば如何なる位置に設けてもよいが、粉体の投入口を容器の上部に、そして取出し口を下部に設けることが好ましい。バッチ処理等では投入口と取出し口を兼用させることも可能である。
【００２６】
粉体がダイオキシン等を含む粉状廃棄物である場合には、この粉状廃棄物を流動させるガスは加熱によって気化したダイオキシン等を排出させる移送機能も発揮させるものであり、ガスの吹込口は加熱容器の底部、すなわち、底面又は側面下端部に設ける。ガス吹込口は加熱容器の規模すなわち縦型円筒の容積に応じて複数設けることができ、１重又は２重以上のリングスパージャー形とすることも好ましい。ガス吹込口には目皿（多孔板）を設けてガスの吹き出しを均一にするとともに粉体が吹込口に入り込まないようにすることができる。ガスの吹込量は０．０１〜２Ｎｍ3／ｋｇ程度、好ましくは０．１〜１Ｎｍ3／ｋｇ程度、そして０．１〜３０Ｎｃｍ／ｓｅｃ程度、好ましくは１〜１０Ｎｃｍ／ｓｅｃ程度が適当である。
【００２７】
この縦型円筒よりなる加熱容器の加熱方式は円筒外面から加熱する方式、内部に加熱器を設ける方式、粉体を流動させるガスを熱風とする方式等いずれであってもよいが、流動させるガスを熱風とする方式あるいはこれと円筒外面から加熱する方式の併用が好ましい。
【００２８】
加熱容器内には粉体を攪拌する前記の櫂形攪拌翼を設ける。翼は棒状、板状等の組合せであり、棒状は断面形状が真円、楕円、弧を２つ合わせた形状、正４角、長４角、６角等のものを含み、板状は平板状、樋状等を含む。板状の場合、水平でもよく、斜めでもよく、垂直でもよい。好ましくは水平〜斜めであり、角度は水平面に対し０〜６０度、好ましくは０〜４５度である。
【００２９】
この攪拌翼の回転数は１〜２００ｒｐｍ程度、好ましくは１０〜１００ｒｐｍ程度、特に好ましくは３０〜６０ｒｐｍ程度が適当である。
【００３０】
本発明で流動処理される粉体の種類は気流で流動させうるものであれば特に制限されないが、平均粒径が０．１〜１０００μｍ程度、通常１〜２００μｍ程度、好ましくは１〜５０μｍ程度のものが適当である。密度では０．１〜５ｇ／ｃｍ3程度、通常０．５〜３ｇ／ｃｍ3程度のものである。具体例としては、ごみ焼却炉から排出される焼却灰や飛灰、ダイオキシン等を吸着した活性炭等の有機ハロゲン化合物で汚染されたもの、上水・下水処理に伴って発生するスラッジ、汚泥等がある。その他、有機物、有機ハロゲン化物、重金属等で汚染された砂、土壌、川底泥、湖底泥、海底泥、トンネル等の掘削時に発生するスラリー状の廃土等を挙げることができる。例えば、粉体の有機ハロゲン化合物の含有量が、ＪＩＳ
Ｋ ０３１１による測定法で０．１〜１００ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ程度、特に１〜１０ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ程度のものを処理できる。
【００３１】
粉体の流動に使用されるガスも目的により適宜選択されるが、空気、焼却炉排ガス、窒素、水蒸気、Ｈｅ、Ａｒ等が通常使用される。
【００３２】
この攪拌流動装置の運転条件は処理目的によって異なるが、例えば有機ハロゲン化合物で汚染された粉状廃棄物を加熱処理して有機ハロゲン化合物を気化除去する場合の加熱条件は、温度が３５０〜５５０℃程度、好ましくは４００〜４５０℃程度で平均滞留時間５分〜１８０分程度、通常３０分〜１２０分程度でよい。加熱器内では有機ハロゲン化合物の気化ばかりでなく、分解も起こりうる。
【００３３】
この攪拌流動装置にはその処理目的に従って適宜付属設備が設けられる。例えば、攪拌流動が加熱処理で有機ハロゲン化合物の気化除去の場合には排出ガスに同伴される有機ハロゲン化合物を熱分解する装置、有機ハロゲン化合物を触媒分解する装置等を適宜設ける。
【００３４】
この場合、加熱器のガス排出口には除塵装置を設けて廃棄物その他の粉塵を除去することが好ましい。この集塵装置にはバグフィルタ、サイクロン、電気集塵器、セラミックフィルタ等を使用できるが、排ガスの温度が３５０〜５５０℃程度でこれを次に更に加熱して熱分解するので、好ましいものは高温で除塵できるセラミックフィルタ等が好ましい。
【００３５】
加熱器のガス排出口には、加熱器から排出される有害有機ハロゲン化合物を含むガスを加熱して、この有害有機ハロゲン化合物を熱分解する熱分解装置や有害有機ハロゲン化合物を触媒分解する触媒反応装置を接続する。この熱分解装置は、密閉構造で熱分解するガスの入口と熱分解したガスの出口を有している。この熱分解装置は高温燃焼脱臭装置等に使用されている公知の装置を使用することができ、例えばバーナーを用いたもの、電気ヒータを用いたもの、高周波加熱、赤外線加熱、あるいは廃棄物焼却炉の高温部等が利用できる。
【００３６】
触媒反応装置は固定床型、移動床、流動床型のいずれであってもよい。触媒は有害有機ハロゲン化合物の種類に応じて選択され、例えばダイオキシン等の有機ハロゲン化合物を分解する場合には、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムなどの白金属元素、あるいは金のうち少なくとも１種等の貴金属触媒、酸化カルシウム、マンガン、コバルト、クロム、鉄、ニッケル、チタン、バナジウム、タングステン等の単独あるいは複合酸化物のうち少なくとも１種等の酸化物触媒等を使用できる。
【００３７】
加熱器で有機ハロゲン化合物等を除去された粉状廃棄物は必要により２次処理され、あるいはそのまま廃棄されあるいは有効利用される。
【００３８】
一方、気化した有機ハロゲン化合物を含むガスは必要により除塵装置で除塵が行われてから熱分解装置や触媒反応装置で有機ハロゲン化合物の分解が行われる。熱分解は８００〜１０００℃、好ましくは８５０〜９５０℃程度で、平均滞留時間０．５〜２０秒程度、好ましくは１〜５秒程度で行われる。この熱分解によって有機ハロゲン化合物の５０〜９５％程度、好ましくは８０〜９５％程度を分解する。
【００３９】
触媒反応は１５０〜５００℃、好ましくは１５０〜４００℃程度で空間速度１０００〜１００００ｈ−１で行われる。この触媒反応によって有機ハロゲン化合物の９０％以上、好ましくは９５％以上を分解する。なお、熱分解装置と触媒反応装置を併用することにより、さらに分解率を向上させることができる。
【実施例】
【００４０】
本発明の一実施例である攪拌流動装置の概略構成を図１に示す。
この攪拌流動装置は加熱処理装置１であり、円筒状の縦型容器２の上部にガス排出口３と粉状廃棄物の投入口４が、そして下部にガス導入口５と粉状廃棄物の取出し口６が設けられている。粉状廃棄物の投入口４と取出し口６にはそれぞれ弁９、１０が取付けられている。容器２の中央部が粉状廃棄物収容部７であり、その底部にガスを分散させる分散板８が設けられている。容器１の外周には容器１内を加熱するヒータ１１が設けられ、内部には粉状廃棄物を攪拌する攪拌翼１２として櫂形多段翼が設けられている。ガス排出口３にはガスを除塵する集塵器１３が取着されている。１４は攪拌翼１２を回転させるモータである。
【００４１】
この櫂形多段翼１２の各水平翼１６の先端近傍にはチルト式スイッチ１７が吊設されている。その取付状態を図２Aに示す。この図は水平翼１６の先端から回転軸方向を見た図であり、翼の回転方向背面下縁にアングル１８を介してチルト式スイッチ１７が取着けられている。
【００４２】
このチルト式スイッチ１７は、流体抵抗体２０としての中空円筒体の上端に固着されたロッド２１の中間部がスイッチ本体１９の底面から下方に延びるアーム２２の先端に翼の反回転方向に揺動自在に軸支されている。そして、ロッド２１の上部は枢支部を介してスイッチ本体１９内に進入しており、中空円筒体２０が粉体流動層に触れてその抵抗により翼の後方に回転するとスイッチ本体１９内のロッド２１が引出される方向に移動する。それによって、スイッチ本体１９内のロッドに取着されているマグネット（図示されていない。）がスイッチ本体１９内のマグネット（図示されていない。）を磁力で反発させてスイッチを作動させる。各スイッチ１７のリード線は、図２Bに示すように、水平翼１６内から回転軸内を通って外部に引き出されている。
【００４３】
この加熱処理装置１に、投入口４から粉状廃棄物を連続的あるいは間欠的に投入し、攪拌翼にて回転させて攪拌しながらヒータ１１で加熱処理する。
【００４４】
粉状廃棄物は加熱処理されながら徐々に下降し、下部の取出し口６から連続的あるいは間欠的に排出される。その際、粉体流動層高は、投入速度や排出速度の変化等によって上下する。そして、攪拌翼に吊設しておいたチルト式スイッチ１７のうち１つを予め指定しておくことによって粉体流動層高を当該スイッチの位置にコントロールすることができる。すなわち、粉体流動層の上面１５が当該スイッチより下にある場合には、中空円筒体２０が図２Ａの実線の位置にあり、このスイッチの指令によって投入口４側に弁９を開きあるいは取出し口６側の弁１０を閉じることによって粉体流動層高を上昇させる。一方、粉体流動層の上面１５が当該スイッチより上にある場合には、中空円筒体２０は流動する粉体に触れてその抵抗により図２Aの点線の位置まで後方に回動する。そこで、スイッチの開閉が切替わり、その指令によって投入口側の弁９が閉じあるいは取出し口６の弁１０を開くことによって粉体流動層高を下降させる。こうして、粉体流動層高を一定に保つことができる。
【００４５】
これにより、飛灰を安定して加熱処理できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明により、粉体を安定して攪拌流動させることができ、特に、ごみ焼却設備から排出される飛灰や主灰の処理に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例である攪拌流動装置の構造を示す図である。
【図２】Ａ  同上粉体流動層検知装置取付部分を攪拌機の回転軸方向に見た拡大図である。              Ｂ  チルト式スイッチの配線関係を示す略図である。
【図３】本発明者が先に検討した攪拌流動装置の略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…加熱処理装置（攪拌流動装置）
２…縦型容器
３…ガス排出口
４…粉状廃棄物の投入口
５…ガス導入口
６…粉状廃棄物の取出し口
７…粉状廃棄物収容部
８…分散板
９…弁
１０…弁
１１…ヒータ
１２…攪拌翼
１３…集塵器
１４…モータ
１５…流動層上面
１６…水平翼
１７…チルト式スイッチ
１８…アングル
１９…スイッチ本体
２０…中空円筒体（流動抵抗体）
２１…ロッド
２２…アーム
【図１】
2006068656.tif 000003
【図２】
2006068656.tif 000004
【図３】
2006068656.tif 000005