(57)【要約】【課題】タールデカンターから排出されるスラッジに含まれる固形スラッジ塊を効率的に分離して破砕することが可能なスラッジ塊破砕機を提供する。【解決手段】タールデカンターから排出されるスラッジに含まれる固形スラッジ塊を分離して破砕するスラッジ塊破砕機１０であって、スラッジが装入されるケーシング２５と、ケーシング２５内で水平方向に配置された回転軸２０回りに回転する回転ロータ２１と、回転ロータ２１の下半部を囲む半円筒状のスクリーンメッシュ２２と、回転ロータ２１に装着され、回転ロータ２１と共に回転する第１の櫛歯体２３と、ケーシング２５内に固定され、第１の櫛歯体２３とクリアランスを有して噛合する第２の櫛歯体２４とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タールデカンターから排出されるスラッジに含まれる固形スラッジ塊を分離して破砕するスラッジ塊破砕機であって、
前記スラッジが装入されるケーシングと、前記ケーシング内で水平方向に配置された回転軸回りに回転する回転ロータと、前記回転ロータの下半部を囲む半円筒状のスクリーンメッシュと、前記回転ロータに装着され、前記回転ロータと共に回転する第１の櫛歯体と、前記ケーシング内に固定され、前記第１の櫛歯体とクリアランスを有して噛合する第２の櫛歯体とを備えることを特徴とするスラッジ塊破砕機。
【請求項２】
請求項１記載のスラッジ塊破砕機において、前記回転ロータの回転軸に関して軸対称となる位置に複数の前記第１の櫛歯体が該回転ロータに装着されていることを特徴とするスラッジ塊破砕機。
【請求項３】
請求項１又は２記載のスラッジ塊破砕機において、前記第２の櫛歯体が前記スクリーンメッシュの最底部の直下に配置され、前記第２の櫛歯体の櫛歯が前記スクリーンメッシュの網目から前記回転ロータ側に突出していることを特徴とするスラッジ塊破砕機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラッジ塊破砕機において、前記回転ロータの回転数が１０ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下であることを特徴とするスラッジ塊破砕機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラッジ塊破砕機において、前記スラッジが排出される、前記タールデカンターの排出口に直接接続されていることを特徴とするスラッジ塊破砕機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タールデカンターから排出されるスラッジに含まれる固形スラッジ塊を分離して破砕するスラッジ塊破砕機に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉に装入した石炭を乾留する際に発生するコークス炉ガス（ＣＯＧ）は、炉上部の上昇管曲管部でのアンモニア水（安水）散布により冷却される。この安水散布により、ＣＯＧに随伴するタールが安水中に捕捉され、ＣＯＧ冷却水としてタールデカンター内に流入する。タールデカンター内に流入したＣＯＧ冷却水は、タールデカンター内で静置することにより、安水からなる上層と、タールからなる下層と、固形分であるスラッジに分離する。
【０００３】
タールデカンター内のスラッジは、タールデカンターの底部に敷設されたスクレーパーで所定時間ごとに掻き出されてタールデカンターから排出され、パイプコンベア等により搬送される。しかし、スラッジに含まれている、径が１００ｍｍ程度ある粗大な固形スラッジ塊はパイプコンベア等による搬送が困難なため、スラッジをスクリーンメッシュに通して粗大な固形スラッジ塊を分離している。スクリーンメッシュ上に堆積した固形スラッジ塊は定期的に人力で除去している。
【０００４】
他方、特許文献１では、タールデカンターの底部に沈積するスラッジをスクレーパー等により所定時間ごとにタールデカンターから排出し、このタールデカンタースラッジをスラッジ粉砕機（回転砥石方式又は振動ミル等）で微粉砕し、再度タールデカンターに返送してタールデカンター中のコールタールに分散させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５３−０８２８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１には、スラッジ粉砕機に関する具体的な記載が無い。そのため、スラッジ粉砕機の詳細がわからず、固形スラッジ塊の粉砕にスラッジ粉砕機を使用することができないという問題がある。
【０００７】
固形物を粉砕（破砕）する粉砕機（破砕機）には、ハンマミル、ロールミル、回転ロータ等があるが、これらを固形スラッジ塊の粉砕に適用した場合、それぞれ以下のような問題がある。
【０００８】
ハンマミルは、高速回転するハンマによって固形物に激しい衝撃力を与え、瞬時に固形物を粉砕する。
しかし、コークス炉上昇管で形成される高硬度の剥離カーボンが固形スラッジ塊に部分的に含まれる場合があり、高速回転するハンマと剥離カーボンとの摩擦により火花が発生する恐れがある。そのため、可燃物であるタールが付着している固形スラッジ塊の粉砕にハンマミルを適用するのは安全上の問題がある。
【０００９】
ロールミルは、互いに逆方向に回転する２本のロール間に固形物を噛み込ませ、ロール圧力により固形物を粉砕する。
しかし、固形スラッジ塊がタールにより滑りやすいため、滑り止め用の突起物をロール表面に形成しなければならず、ロール製作費が高額となる。また、ロール重量が大きいため、駆動させる電動機が大型化するという問題もある。
【００１０】
回転ロータ式の破砕機は、水平に設置された回転ロータと、回転ロータを囲むように固定されたスクリーンメッシュを備え、回転ロータに取り付けられたブレードにより固形物をスクリーンメッシュに押し付けてスクリーンメッシュを通過させることにより、固形物を破砕する。
しかし、固形スラッジ塊が滑りやすいため、回転ロータで固形スラッジ塊をスクリーンメッシュに押し付けた際、固形スラッジ塊がスクリーンメッシュに引っ掛からず回転ロータと供回りする場合がある。また、回転ロータとスクリーンメッシュの間に隙間があるため、薄板状の固形スラッジ塊が粉砕されずにスクリーンメッシュ上に留まり、スクリーンメッシュの目詰まりが発生するという問題もある。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、タールデカンターから排出されるスラッジに含まれる固形スラッジ塊を効率的に分離して破砕することが可能なスラッジ塊破砕機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
径が１００ｍｍ程度ある粗大なスラッジ塊は、３０ｍｍ程度の径まで破砕すればパイプコンベア等で搬送することができる。しかし、スラッジ中に数％程度しか固形スラッジ塊が含まれていないため、スラッジから固形スラッジ塊を分離した後、固形スラッジ塊を破砕する必要がある。分離装置と破砕装置の両方を設置すれば、固形スラッジ塊を分離して破砕することが可能となるが、構成が複雑になるという問題がある。また、固形スラッジ塊にはタールが付着しており、破砕時に滑りやすいという問題もある。
【００１３】
そこで、本発明者等は、スクリーンメッシュを備える回転ロータ式の破砕機に櫛歯機構を設け、固形スラッジ塊を効率的に分離して破砕する以下の発明に想到した。
即ち、本発明は、タールデカンターから排出されるスラッジに含まれる固形スラッジ塊を分離して破砕するスラッジ塊破砕機であって、
前記スラッジが装入されるケーシングと、前記ケーシング内で水平方向に配置された回転軸回りに回転する回転ロータと、前記回転ロータの下半部を囲む半円筒状のスクリーンメッシュと、前記回転ロータに装着され、前記回転ロータと共に回転する第１の櫛歯体と、前記ケーシング内に固定され、前記第１の櫛歯体とクリアランスを有して噛合する第２の櫛歯体とを備えることを特徴としている。
【００１４】
本発明に係るスラッジ塊破砕機では、スクリーンメッシュのメッシュサイズ以下の固形スラッジ塊を含むスラッジはスクリーンメッシュを通過し、スクリーンメッシュのメッシュサイズより大きな固形スラッジ塊は、第１の櫛歯体と第２の櫛歯体によって確実に破砕された後、スクリーンメッシュを通過する。
【００１５】
また、本発明に係るスラッジ塊破砕機では、前記回転ロータの回転軸に関して軸対称となる位置に複数の前記第１の櫛歯体が該回転ロータに装着されていることを好適とする。
当該構成では、回転ロータの回転軸に関して軸対称となる位置に複数の第１の櫛歯体を装着することで、回転ロータのバランスが保たれ、回転ロータの回転が安定する。
【００１６】
また、本発明に係るスラッジ塊破砕機では、前記第２の櫛歯体が前記スクリーンメッシュの最底部の直下に配置され、前記第２の櫛歯体の櫛歯が前記スクリーンメッシュの網目から前記回転ロータ側に突出していることを好適とする。
固定スラッジ塊は半円筒状スクリーンメッシュの最底部に集まる。そのため、スクリーンメッシュの最底部に第２の櫛歯体を配置するのが効果的である。
【００１７】
また、本発明に係るスラッジ塊破砕機では、前記回転ロータの回転数が１０ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下であることを好適とする。
回転ロータの回転数が１０ｒｐｍ未満になると、スラッジ塊を破砕する時間が長くなる。一方、回転ロータの回転数が３０ｒｐｍ超になると、固形スラッジ塊が回転ロータに弾き飛ばされてしまい、櫛歯に噛み込まれずにスクリーンメッシュ上に長時間残存する場合がある。
【００１８】
また、本発明に係るスラッジ塊破砕機では、前記スラッジが排出される、前記タールデカンターの排出口に直接接続されていてもよい。
固形スラッジ塊の硬さはスラッジの温度に依存する。タールデカンターから排出された時点のスラッジ塊の温度は５０℃程度であり、固形スラッジ塊は比較的柔らかい。しかし、温度が下がり固形スラッジ塊が硬くなると、固形スラッジ塊の破砕が困難になる。そのため、タールデカンターの排出口にスラッジ塊破砕機を直接接続することで、再加熱等が不要となり、効率的に固形スラッジ塊を破砕することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るスラッジ塊破砕機では、第１の櫛歯体と第２の櫛歯体が噛合することにより、板状のスラッジ塊を含む粗大な固形スラッジ塊はスクリーンメッシュ上を滑ることなく確実に粉砕される。その結果、スクリーンメッシュ上に固形スラッジ塊が残存せず、タールデカンターから排出されるスラッジに含まれる固形スラッジ塊を効率的に分離して破砕することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】コークス炉からタールデカンター内に流入するＣＯＧ冷却水の処理方法を説明するための模式図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るスラッジ塊破砕機の分解斜視図である。
【図３】同スラッジ塊破砕機の平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６】第１及び第２の櫛歯体の各櫛歯及びスクリーンメッシュの部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。
【００２２】
図１は、コークス炉（図示省略）からタールデカンター１１内に流入するコークス炉ガス（ＣＯＧ）冷却水の処理方法を示したものである。前述したように、コークス炉に装入した石炭を乾留する際に発生するＣＯＧは、炉上部の上昇管曲管部でのアンモニア水（安水）散布により冷却、洗浄され、ＣＯＧ通気配管（図示省略）を介してＣＯＧ精製設備（図示省略）へ送給される。一方、ＣＯＧを冷却、洗浄したＣＯＧ冷却水は、ＣＯＧ通気配管から分岐する分岐管（図示省略）からタールデカンター１１内に流入する。
【００２３】
タールデカンター１１内に流入したＣＯＧ冷却水は、タールデカンター１１内で静置することにより固形分が沈降し、安水からなる上層Ｈと、タールからなる下層Ｌと、スラッジＳに分離する。安水は、タールデカンター１１より上昇管曲管部へ送給され、ＣＯＧの冷却、洗浄に再利用される。
【００２４】
下層Ｌに沈積したスラッジＳは、タールデカンター１１の底部に敷設されたスクレーパー１２により掻き出され、排出口１３からタールデカンター１１外に排出される。タールデカンター１１の排出口１３には、本発明の一実施の形態に係るスラッジ塊破砕機１０が直接、接続されている。排出口１３から排出されたスラッジＳは、スラッジ塊破砕機１０により、スラッジＳに含まれる固形スラッジ塊が分離、破砕され、スラッジ塊破砕機１０の下方に配置されたパイプコンベア１４により搬送される。
【００２５】
図２に本実施の形態に係るスラッジ塊破砕機１０の分解斜視図を示す。また、スラッジ塊破砕機１０の平面図を図３に、断面図を図４、図５にそれぞれ示す。
スラッジ塊破砕機１０は、スラッジＳが装入されるケーシング２５と、ケーシング２５内で水平方向に配置された回転軸２０回りに回転する回転ロータ２１と、回転ロータ２１の下半部を囲む半円筒状のスクリーンメッシュ２２とを備えている。回転ロータ２１には、回転ロータ２１と共に回転する一対の第１の櫛歯体２３が装着され、スクリーンメッシュ２２の最底部の直下には、第２の櫛歯体２４が配置されている。
【００２６】
ケーシング２５は、幅４６０ｍｍ、長さ１０２０ｍｍ、高さ７０９ｍｍの寸法を有する横に長い直方体形状とされている。上面が開口し、短辺がわ側面２５ａにはメンテナンスハッチ３５が設けられている。
回転軸２０はケーシング２５の長手方向に配置され、各短辺がわ側面２５ａに装着されているフランジユニット３４に軸支されている。回転軸２０の一方の端部はケーシング２５の短辺がわ側面２５ａを貫通し、ケーシング２５外に配置されている可変減速機３０及びモータ３１に連結治具２９を介して接続されている。
【００２７】
回転ロータ２１は、回転軸２０に環装される円盤状のディスク２６、２７と、これらディスク２６、２７を連結する複数のブレード２８から概略構成されている。ディスクは、ケーシング２５の短辺がわ側面２５ａに近接して配置される一対の端部ディスク２６と、一対の端部ディスク２６の中間に配置される中間ディスク２７とから構成されている。ブレード２８は正方形断面を有する角材から構成され、回転軸２０と平行に配置され、回転軸２０に関して軸対称となるように、一対のディスク２６及び中間ディスク２７の周縁部に固定されている。
【００２８】
半円筒状のスクリーンメッシュ２２は、スクリーンメッシュ２２の面外方向に波打つステンレス製の線材２２ａを格子状に組んだものであり、半円筒状の格子フレームからなるスクリーン受け３３の上に載置されている。スクリーン受け３３の長手方向両側部は、ケーシング２５の長辺がわ側面２５ｂに取り付けられており、ケーシング２５の長辺がわ側面２５ｂに設けられているロッドネジ３２を回すことで、スクリーン受け３３を上下方向に移動させることができる（図５参照）。
【００２９】
第１及び第２の櫛歯体２３、２４は、それぞれステンレス製の帯板材から形成されており、一方の長辺に沿って矩形状の櫛歯２３ａ、２４ａがそれぞれ形成されている。
一対の第１の櫛歯体２３は、回転軸２０と平行に配置され、回転軸２０に関して軸対称となるように、一対の端部ディスク２６及び中間ディスク２７の周縁部に、櫛歯２３ａを半径方向外側に向けた状態で固定されている。
第２の櫛歯体２４は、回転軸２０と平行に配置され、ケーシング２５内に固定されている。具体的には、第２の櫛歯体２４の櫛歯２４ａがスクリーンメッシュ２２の最底部の網目から回転ロータ２１側に突出するようにスクリーン受け３３に固定されている。
【００３０】
図６に第１及び第２の櫛歯体２３、２４の各櫛歯２３ａ、２４ａ及びスクリーンメッシュ２２の部分拡大図を示す。第１の櫛歯体２３の櫛歯２３ａは、幅２０ｍｍ、高さ４ｍｍ、設置間隔５０ｍｍとされている。一方、第２の櫛歯体２４の櫛歯２４ａは、幅１８ｍｍ、高さ１２ｍｍ（スクリーンメッシュ２２から突出している部分の高さ４ｍｍ）、設置間隔５０ｍｍとされている。
また、スクリーンメッシュ２２を構成している線材２２ａの線径は４ｍｍ、目開（メッシュサイズ）は２１．４ｍｍとされている。
【００３１】
第１の櫛歯体２３の谷部２３ｂと第２の櫛歯体２４の櫛歯２４ａとの鉛直方向のクリアランス、並びに第１の櫛歯体２３の櫛歯２３ａとスクリーンメッシュ２２の最頂部との鉛直方向のクリアランスは、それぞれ１ｍｍに設定されている。
【００３２】
パイプコンベア１４のサイズはスラッジＳの搬送量から決まり、搬送可能な固形スラッジ塊の大きさはパイプコンベア１４のサイズにより決まる。例えば、１００Ａサイズのパイプコンベア１４の場合、搬送可能な固形スラッジ塊の大きさは凡そ３０ｍｍ以下となる。つまり、パイプコンベア１４のサイズに応じて、搬送可能な固形スラッジ塊の大きさが決定される。搬送可能な固形スラッジ塊のみパイプコンベア１４に供給するため、搬送可能な固形スラッジ塊をスクリーンメッシュ２２で選別してパイプコンベア１４に供給する。
本実施の形態では、パイプコンベア１４のサイズを１００Ａとしているため、搬送可能な固形スラッジ塊の大きさが３０ｍｍ以下となり、スクリーンメッシュ２２のメッシュサイズを、対角線長が３０ｍｍとなる２１．４ｍｍとしている。
【００３３】
一方、３０ｍｍを超える大きさの固形スラッジ塊は、第１の櫛歯体２３と第２の櫛歯体２４が噛合することにより破砕されて３０ｍｍ以下の大きさとなり、スクリーンメッシュ２２を通過してパイプコンベア１４に供給される。
本実施の形態では、第１の櫛歯体２３と第２の櫛歯体２４の最小クリアランスを１ｍｍとして、破砕されない固形スラッジ塊が発生しないようにしているが、３０ｍｍ以下の固形スラッジ塊はスクリーンメッシュ２２を通過するので、第１の櫛歯体２３と第２の櫛歯体２４の最小クリアランスを２０ｍｍ程度としても実用上、支障はない。
なお、第１及び第２の櫛歯体２３、２４の各櫛歯２３ａ、２４ａの高さが高くなると、強度を確保するために厚みが増しコストが掛かるため、第１及び第２の櫛歯体２３、２４の各櫛歯２３ａ、２４ａの高さは出来る限り低いほうが望ましい。
【００３４】
次に、上記構成を有するスラッジ塊破砕機１０の動作について説明する。
（１）モータ３１を駆動させ、可変減速機３０で減速させ、回転ロータ２１の回転数を１０ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下に調節する。
（２）上方からケーシング２５内にスラッジＳを装入する。
（３）大きさが３０ｍｍ以下の固形スラッジ塊を含むスラッジＳは、スクリーンメッシュ２２を通過してパイプコンベア１４に供給される。一方、３０ｍｍを超える大きさの固形スラッジ塊は、回転ロータ２１と共に回転する第１の櫛歯体２３とスクリーンメッシュ２２の最底部に配置された第２の櫛歯体２４が噛合することにより破砕され、スクリーンメッシュ２２を通過してパイプコンベア１４に供給される。
【００３５】
なお、スクリーンメッシュ２２を交換する場合は、ケーシング２５の長辺がわ側面２５ｂに設けられているロッドネジ３２を回してスクリーン受け３３を下方に移動させる。そして、ケーシング２５の短辺がわ側面２５ａに設けられているメンテナンスハッチ３５からスクリーンメッシュ２２を取り出して、新たなスクリーンメッシュ２２をスクリーン受け３３に載置し、先ほどと逆方向にロッドネジ３２を回してスクリーン受け３３を上方に移動させればよい。
【００３６】
最後に、スラッジ塊破砕機１０の効果について検証した試験結果について説明する。
第１の櫛歯体２３と第２の櫛歯体２４が無い回転ロータ式破砕機の場合、スクリーンメッシュを通過したスラッジＳは８０質量％であり、スクリーンメッシュ上に２０質量％のスラッジＳが残存した。一方、第１の櫛歯体２３と第２の櫛歯体２４が装着されているスラッジ塊破砕機１０の場合は、スクリーンメッシュ２２を通過したスラッジＳは１００質量％であり、スクリーンメッシュ２２上にスラッジＳが残存することはなかった。
【００３７】
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、第１の櫛歯体は一対としているが、二対以上としてもよい。同様に、上記実施の形態では、第２の櫛歯体は１体としているが、２体以上でもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０：スラッジ塊破砕機、１１：タールデカンター、１２：スクレーパー、１３：排出口、１４：パイプコンベア、２０：回転軸、２１：回転ロータ、２２：スクリーンメッシュ、２２ａ：線材、２３：第１の櫛歯体、２４：第２の櫛歯体、２３ａ、２４ａ：櫛歯、２３ｂ：谷部、２５：ケーシング、２５ａ：短辺がわ側面、２５ｂ：長辺がわ側面、２６：端部ディスク、２７：中間ディスク、２８：ブレード、２９：連結治具、３０：可変減速機、３１：モータ、３２：ロッドネジ、３３：スクリーン受け、３４：フランジユニット、３５：メンテナンスハッチ、Ｈ：上層、Ｌ：下層、Ｓ：スラッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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