(57)【要約】【課題】活性フェロキサイドなどの針状で凝集し易く、かつ硬度が高いナノ微粉体の吹込みを可能にする微粉体の供給装置を提案し、それによって特に小型焼却炉におけるダイオキシン類の発生を極めて低値に抑制することができるようにする。【解決手段】ロータリーフィーダー２０と、該ロータリーフィーダーの下部に位置し前記ロータリーから切り出された微粉を空気流により噴射する微粉体噴射装置４０から構成し、微粉体を円周面に多数の凹部を設けた厚肉円盤２３を設けたロータリーフィーダーから切り出し、これを風室４２に導いて微粉体噴出管４４から噴出させるようにする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉体を受け入れ貯留するホッパーと、該ホッパーの下部に設けられた微粉を所定割合で切り出すロータリーフィーダーと、該ロータリーフィーダーの下部に位置し前記ロータリーフィーダーから切り出された微粉体を空気流により噴射する微粉体噴射装置からなる微粉体の供給装置であって、
前記ロータリーフィーダーを、円周面に互いに独立した凹部を設けた厚肉円盤の上部を前記ホッパー下部開口部に臨ませた微粉体受け入れ部とし下部を微粉体落下部とし、かつ、前記微粉体受け入れ部と微粉体落下部との間に厚肉円盤の円周面に摺動する微粉体すり切り部を設けたものとして構成するとともに、
前記微粉体噴射装置を、前記微粉体落下部から微粉体を受け入れる風室と、該風室に空気を送給する空気吐出管及び該風室から流動化した微粉体を噴射する微粉体噴出管とが設けられたものとして構成することを特徴とする微粉体供給装置。
【請求項２】
ロータリーフィーダーを構成する厚肉円盤は、少なくともその表面が４フッ化エチレン系樹脂により被覆されたものであることを特徴とする請求項１記載の微粉体供給装置。
【請求項３】
微粉体噴射装置の空気吐出管は、風室の前半部に開口していることを特徴とする請求項１又は２に記載の微粉体供給装置。
【請求項４】
ホッパーには振動モーターが付設されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の微粉体供給装置。
【請求項５】
微粉体がゲータイトの針状ナノ結晶微粒子であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の微粉体供給装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の微粉体供給装置を備え、燃焼炉の燃焼帯にゲータイトの針状ナノ結晶微粒子を送給するようにしてなる燃焼炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粉体、特に結晶粒径がナノオーダーの微粉体の供給装置及びそれを備えた燃焼炉に係り、さらに具体的にはゲータイト（α−ＦｅＯＯＨ）の針状ナノ結晶の微粉体を所定量づつ切り出し、それを空気流によって流動化して燃焼炉内に噴射する装置及びそれを備えた燃焼炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小規模焼却では間欠運転のため燃焼温度の高温化が困難であり、その結果有害物質であるダイオキシン類が発生しやすいという問題が避けられない。そのため、最近では、小規模焼却炉の使用が差し控えられ、数多くの小規模焼却炉が使用中止にされ、連続高温運転を行う大規模焼却炉への更新を求められている。しかしながら、家庭、学校、小規模事業所などから排出される廃棄物を焼却処理するに当っては、比較的小規模の焼却炉を用いる方が経済的であることはよく知られており、したがって、小規模焼却炉をダイオキシン類の発生しない状態で使用可能とすることができれば、廃棄物排出量の減少にもつながり環境対策上の社会的経済負担を軽減することができる。
【０００３】
ゲータイト（α−ＦｅＯＯＨ）の針状ナノ結晶の微粉体に代表される活性フェロキサイド（以下、単に「活性フェロキサイド」という）は小規模焼却炉の燃焼部に適量を吹込めば、その有する触媒作用によりごみの完全燃焼を促進し、ダイオキシン類の生成を防止する効果を有することが知られている。このような作用を有する活性フェロキサイドを小型焼却炉のダイオキシン類生成防止剤として利用するためには、たとえば特許文献１に記載の手段を利用して活性フェロキサイドを圧縮空気等とともに焼却炉に吹込むことが考えられる。また、特許文献２に開示されている手段を利用して定量供給することが考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−９１２０８号公報
【特許文献２】
特開２００２−８０１２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、活性フェロキサイドは長さ２００〜３００  ｎｍ、平均直径１０〜５０  ｎｍの針状ナノ微粉体であり、たとえば、通常のロータリーフィーダーによって所定量を切り出す際に、ホッパー内で棚つりを起したり、切り出し羽根に付着したり、あるいは部分的に凝集するなどして、搬送空気中に均一に分散させることができないという問題がある。また、その硬度が高いために、その供給装置、たとえばロータリーフィーダーなどの回転部材や軸受け等を著しく磨耗損傷させるという問題を生ずる。そのため、活性フェロキサイドがダイオキシン類に対する生成抑制剤または分解剤として優れた特性を有していることが分かっているにもかかわらず、現実には小型焼却炉にその利用が図られていない。
【０００６】
本発明は、活性フェロキサイドなどの針状で凝集し易く、かつ硬度が高いナノ微粉体の吹込みを可能にする微粉体の供給装置を提案し、それによって特に小型焼却炉におけるダイオキシン類の発生を極めて低値に抑制することができるようにするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、微粉体を受け入れ貯留するホッパーと、該ホッパーの下部に設けられた微粉を所定割合で切り出すロータリーフィーダーと、該ロータリーフィーダーの下部に位置し前記ロータリーフィーダーから切り出された微粉体を空気流により噴射する微粉体噴射装置からなる微粉体の供給装置であって、前記ロータリーフィーダーを、円周面に互いに独立した凹部を設けた厚肉円盤の上部を前記ホッパー下部開口部に臨ませた微粉体受け入れ部とし下部を微粉体落下部とし、かつ、前記微粉体受け入れ部と微粉体落下部との間に厚肉円盤の円周面に摺動する微粉体すり切り部を設けたものとして構成するとともに、前記微粉体噴射装置を、前記微粉体落下部から微粉体を受け入れる風室と、該風室に空気を送給する空気吐出管及び該風室から流動化した微粉体を噴射する微粉体噴出管とが設けられたものとして構成している。
【０００８】
上記微粉体の供給装置において、そのロータリーフィーダーを構成する厚肉円盤は、少なくともその表面が４フッ化エチレン系樹脂により被覆されたものとするのが好ましい。また、微粉体噴射装置の空気吐出管は、微粉体落下空間の前半部に開口していることとするのが好ましい。さらに、ホッパーには振動モーターが付設されていることとするのが好ましい。
【０００９】
上記微粉体供給装置は活性フェロキサイドを供給ために使用するのに特に適し、また、これを利用して、燃焼炉の燃焼帯に活性フェロキサイドを送給するようにするのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を具体的に説明する。図１に代表的に示す例では、本発明に係る微粉体供給装置は、ホッパー１０、ロータリーフィーダー２０及び微粉体噴射装置４０を貫通ボルト６２によって一体に組み立てて構成されており、ベース６１を介して台車６０上に載置され、移動可能にされている。
【００１１】
ホッパー１０は、図３，４に示すように、本体１１と蓋１２からなり、微粉体を一定量受け入れて貯留するとともにその下部から微粉体をロータリーフィーダー２０の微粉体受け入れ部３１に供給できるようになっている。この微粉体の供給を円滑に行うため、ホッパー本体１１には振動モータ１３を取りつけておくのが好ましい。さらに、ホッパー本体１１の壁が水平面に対してなす角度を６０°以上としておくのがよい。また、ホッパー内での微粉体の棚つりを防止するために、前記振動モーター１３の付設以外に、回転羽根あるいは空気吹き込みによる微粉体撹拌を行うことも好ましい。
【００１２】
ロータリーフィーダー２０は、図１、２から分かるように、ケース２１に貫通孔２２を設け、これに内接して厚肉円盤２３が摺動回転するよう嵌挿されている。この厚肉円盤２３の円周面には円周方向に１列に並ぶほぼ半球状の凹部２４が所定間隔をおいて設けられている。また、この厚肉円盤２３の上部は、前記ホッパー本体１１の下部につながる微粉体受け入れ部３１となっており、下部は開放面となって微粉体落下部３２となっている。なお、上記凹部は、円盤の円周面上にそれぞれの凹部が互いに独立して配列されていればよく、必ずしも１列に配列する必要はない。たとえば千鳥状に配列してもよい。
【００１３】
図２に示されているように、厚肉円盤２３の側面は、ケース２１に設けられた貫通孔２２とほぼ同径のカバー２６Ａ、２６Ｂによって覆われている。また、厚肉円盤２３を回転させるシャフト２５は、上記カバー２６Ａ、２６Ｂを貫通しベアリング２７Ａ、２７Ｂによって支承されている。このシャフト２５は図４に示すようにギヤモータ２８に連接されており、希望する回転速度で厚肉円盤２３を回転させることができるようになっている。
【００１４】
本発明では、ロータリーフィーダー２０が上記のように構成れているので、ホッパー１０から供給された微粉体は、厚肉円盤２３の凹部２４に満たされ、厚肉円盤２３の回転に伴ってケース２１の内面をすり切り部３３として半球状の凹部に相当する分だけが微粉体落下部３２に送りこまれるようにされる。厚肉円盤２３の下面側は開放面となっているので、回転の進行に伴い、上記凹部２４に充満していた微粉体は、開放面に達したときに微粉体落下部３２から微粉体噴射装置４０の風室４２に至ることになる。
【００１５】
このロータリーフィーダー２０による微粉体の切り出し、さらに微粉体噴射装置４０の風室４２内への送り込みを円滑に行わせるためには、ロータリーフィーダー２０の構成メンバーである厚肉円盤２３を少なくともその表面が４フッ化エチレン系樹脂、２フッ化エチレン等の非粘着性物質で被覆されているもの、でき得ればその全体を非粘着性物質で構成するのがよい。なお４フッ化エチレン系樹脂としてはＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ，ＥＴＦＥが好適であり、これらに耐摩耗性、耐クリープ性、熱的寸法安定性を向上させるためにガラスファイバー、グラファイトなどの各種充填剤を混入させたものも利用できる。２フッ化エチレンとしてはＰｖｄｆを利用できる。また、厚肉円盤２３の円周面に設けた凹部２４をほぼ半球状とするのがよい。その表面は極力平滑に仕上げるのがよい。これらの措置を講ずることにより、凹部２４に充満した微粉体は微粉体落下部３２に達したとき、そのすべてが凹部２４から落下して微粉体噴射装置４０の風室４２に送り込まれることになる。
【００１６】
微粉体噴射装置４０の組み立て構成の詳細は、図２に示されているとおりであり、ケース４１を貫通して風室４２を形成し、これに前記ロータリーフィーダー２０の微粉体落下部３２を臨ませている。風室４２の一端には、空気吐出管ホルダー４５を介して空気吐出管４３が取り付けられ、他端には空気吐出管ホルダー４４が取り付けられその先端部が微粉体噴出管４５となっている。この空気はブロワー５１からホース５２を経て空気吐出管４３に供給されるようになっており、送風圧、送風量は制御装置６３により制御されるようになっている。
【００１７】
この構成により微粉体噴射装置４０の風室４２に落とし込まれた微粉体は、空気吐出管４３から噴出される圧縮空気により流動化され、空気吐出管ホルダー４５、ホース４６、分岐管４７さらには弁４８（４８Ａ，４８Ｂ）を経て焼却炉（図示しない）に送給されることになる。その際、空気吐出管４３の開口部４９を、風室４２の中央部より前半部（風源側）に位置するようにすることが望ましい。このようにすることにより、風室４２に落下した微粉体は渦流に巻き込まれることなく、微粉体噴出管４５に持ち来たされ、噴出口５０から噴出されることになる。
【００１８】
上記の微粉体供給装置により、小型焼却炉（たとえば、焼却能力：１００  ｋｇ／ｈ、最高燃焼温度：９００  ℃）にダイオキシン類抑止用酸化触媒として活性フェロキサイドを連続的に送給することができ、それにより、焼却炉の排ガス中ダイオキシン類濃度の低減を図ることができる。活性フェロキサイドとしては、たとえば戸田工業株式会社製の活性フェロキサイドＴＩＣ（商標）を利用することができる。
【００１９】
具体的には、本微粉体供給装置を、たとえば、制御装置６３とともに台車６０に載置し、焼却炉に取りつけ、ギヤモータ２８の回転数及びブロワー５１の送風量を制御装置６３により制御しながら、燃焼域に向けて活性フェロキサイドを噴射・送給するようにすればよい。
【００２０】
【実施例】
表１に示すディメンションを有する微粉体供給装置を製作し、これを焼却能力：１００  ｋｇ／ｈ、最高燃焼温度：９００  ℃の能力をもつ小型焼却炉の一次燃焼部の側面に取りつけ、戸田工業製の活性フェロキサイドＴＩＣをゴミに対して０．２５  質量％の活性フェロキサイドＴＩＣを供給しながら平均燃焼発熱量４０００  ｋｃａｌ／ｋｇ程度の廃棄物の燃焼実験を行った。本発明装置の使用により活性フェロキサイドを棚つりなどの支障を生ずることなく、連続的に燃焼炉中に送給することができた。
【００２１】
操業結果は、活性フェロキサイドＴＩＣを供給しなかった場合とともに表２に示す。活性フェロキサイドを適量供給した場合は、基本的な燃焼条件が同一であるにもかかわらず、燃焼排ガス中、燃え殻中ならびに飛灰中のダイオキシン類量（それぞれ燃焼排ガス１ｍ３（標準状態換算）当りの毒性評価値（Ｔｏｘｉｃ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｙ  Ｑｕａｎｔｉｔｙ：ＴＥＱ，単位ｎｇ）、燃え殻１ｇ当りの毒性評価値、飛灰１ｇ当りの毒性評価値で評価）が劇的に減少し、１９９７年制定公布２０００年１月施行の「ダイオキシン類対策特別法」に定める法定基準濃度を大幅にクリアーした。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【００２４】
上記本発明を主として活性フェロキサイドを小型焼却炉内に噴射する場合の構成について説明したが、本発明に係る微粉体供給装置の用途は、活性フェロキサイド噴射供給装置に限定されるものではない。たとえば、平均粒子径１０〜３００ｎｍの炭素、金属、無機セラミックス、有機高分子、生体高分子等のナノ微粒子、異方構造を有するナノ微粒子等を気流搬送し、所定の空間に噴射する手段として広い用途に応用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、微粉体を所望の供給割合を維持しながら円滑に供給することが可能となった。これにより、たとえば、小型焼却炉に活性フェロキサイドを供給しながら操業することが可能となり、そのダイオキシン類の発生量を大きく低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る微粉体供給装置の主要部の構造を示す断面図である。
【図２】本発明に係る微粉体供給装置のロータリーフィーダー及び微粉体噴射装置の組み立て図である。
【図３】本発明に係る微粉体供給装置の全体構成を示す正面図である。
【図４】本発明に係る微粉体供給装置の全体構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０：ホッパー
１１：本体
１２：蓋
１３：振動モータ
２０：ロータリーフィーダー
２１：ケース
２２：貫通孔
２３：厚肉円盤
２４：凹部
２５：シャフト
２６Ａ，２６Ｂ：カバー
２７Ａ，２７Ｂ：ベアリング
２８：ギヤモータ
３１：微粉体受け入れ部
３２：微粉体落下部
３３：微粉体すり切り部
４０：微粉体噴射装置
４１：ケース
４２：風室
４３：空気吐出管
４４：微粉体噴出管
４５：空気吐出管ホルダー
４６：ホース
４７：分岐管
４８：弁
４９：開口部
５０：噴出口
５１：ブロワー
５２：ホース
６０：台車
６１：ベース
６２：貫通ボルト
６３：制御装置
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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