(57)【要約】【課題】一般廃棄物や産業廃棄物を処理する溶融処理設備に好適に使用され、飛灰が配管の内面に堆積することを確実に防止することができる飛灰堆積防止装置を提供する。【解決手段】排ガス中に含まれる飛灰が配管内に堆積することを防止するための飛灰堆積防止装置であって、配管３と略平行に延び、配管３の内面に接触するひも状の接触部材２０を備え、接触部材２０を配管３の周方向に沿って回転させる。接触部材２０としてはチェーンが好適に使用される。【選択図】  図２
2004308995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中に含まれる飛灰が配管内に堆積することを防止するための飛灰堆積防止装置であって、
前記配管と略平行に延び、前記配管の内面に接触するひも状の接触部材を備え、
前記接触部材を前記配管の周方向に沿って回転させることを特徴とする飛灰堆積防止装置。
【請求項２】
前記接触部材はチェーンであることを特徴とする請求項１に記載の飛灰堆積防止装置。
【請求項３】
前記接触部材の上流側の端部は、前記接触部材の下流側の端部よりも回転方向において前方に進めた位置にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の飛灰堆積防止装置。
【請求項４】
前記接触部材の張力を一定に保つための張力調整機構を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の飛灰堆積防止装置。
【請求項５】
前記配管の周壁に気体の流路を設け、前記流路に気体を流通させることにより前記配管の内面を冷却することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の飛灰堆積防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス中に含まれる飛灰が配管内に堆積することを防止するための飛灰堆積防止装置に係り、特に、都市ごみなどの一般廃棄物あるいは工場から排出される産業廃棄物の焼却処分により生じた焼却灰や下水処理により生じた脱水汚泥などを減容化して再利用するための溶融処理設備に好適に使用される飛灰堆積防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市ごみなどの一般廃棄物や工場から排出される産業廃棄物は、焼却炉により焼却されて減容された後、最終的に埋め立てられていた。しかし、焼却炉により処理された廃棄物は焼却灰となって減容化されるが、埋立地の確保がますます困難となりつつある現状では、焼却灰の更なる減容化並びに資源化が求められている。また、焼却炉から排出される焼却灰は、有害な重金属等を含むことが多いため、焼却灰を埋め立てる前にこれらの有害な重金属を無害化処理する必要がある。
【０００３】
そこで、焼却炉から排出された焼却灰及び飛灰を減容化し、無害化する処理装置として溶融炉（灰溶融炉）が広く採用されている。都市ごみなどの廃棄物は、まず、焼却炉に搬入され、そこで焼却処理される。焼却炉により焼却処理された廃棄物は、焼却灰及び飛灰となって焼却炉から排出される。焼却炉から排出された焼却灰は、搬送コンベヤなどを介して溶融炉に投入され、排ガス中に含まれる飛灰は、捕集装置により捕集された後、搬送コンベヤなどを介して溶融炉に投入される。
都市ごみ処理では都市ごみを直接、ガス化溶融炉で溶融する方法や、汚泥処理では乾燥汚泥を直接、溶融炉で溶融する方法もある。
【０００４】
焼却灰及び飛灰等の被溶融物は溶融炉内で、バーナやプラズマ、または被溶融物自身の可燃分などの熱源により１，２００℃以上の高温に加熱される。そして、焼却灰及び飛灰等の被溶融物は溶融炉内で溶融し、ガラス質または結晶質の溶融スラグとなって排出される。溶融炉から排出される排ガスは、配管を介してバグフィルタなどの各種処理装置に送られ、最終的に大気中に放出される。なお、溶融炉から排出された溶融スラグは、土木資材や建設資材などの原材料として広く再利用されている。
【０００５】
ところで、溶融炉において溶融処理を行う際、焼却灰及び飛灰等に含まれる低沸点の重金属類は高温により揮発し、ガス状または液状の飛灰（溶融飛灰）となって排ガス中に拡散する。このような溶融飛灰は、排ガスの流れによって溶融炉の下流側に搬送され、排ガスの温度が低下するに従って固体化する。更に、キャリーオーバーした焼却灰及び飛灰も溶融飛灰に含まれる。このため、排ガス中に溶融飛灰（以下、単に飛灰という）が多く含まれる場合は、溶融炉の下流に配置される配管の内面に飛灰が堆積して配管が閉塞し、溶融炉設備の運転ができなくなる場合がある。
【０００６】
このような配管の閉塞を防止するために、従来より、配管内に圧縮空気を間欠的に吹き付けて配管の内面に堆積した飛灰を下流側に送り込むブロー装置等が用いられている。しかしながら、配管の内面に付着した飛灰は、高温となる排ガスの熱によって焼結し、強固な塊となって配管の内面に付着してしまう。このため、圧縮空気の吹き付けによって飛灰を十分に除去することが困難な場合があった。また、飛灰の堆積量が多くなると、圧縮空気の吹き付けだけでは飛灰を下流側に送ることができず、配管内に飛灰が残留するという問題があった。このため、配管の内部を定期的に掃除して飛灰を除去する作業が必要であった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２６６２９号公報
【特許文献２】
特開平３−２４１２１４号公報
【特許文献３】
特開平３−３６４１３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、飛灰が配管の内面に堆積することを確実に防止することができる飛灰堆積防止装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目標を達成するために、本発明は、排ガス中に含まれる飛灰が配管内に堆積することを防止するための飛灰堆積防止装置であって、前記配管と略平行に延び、前記配管の内面に接触するひも状の接触部材を備え、前記接触部材を前記配管の周方向に沿って回転させることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、接触部材が配管の内面と摺接しながら回転するため、配管の内面に付着し堆積した飛灰が接触部材によって掻き取られ、排ガスの流れによって飛灰を下流側に送り込むことができる。したがって、配管内に飛灰が堆積してしまうことが防止され、配管の閉塞を防止することができる。また、配管の内部では接触部材のみが動くので、回転する接触部材によって排ガスの流れが大きな影響を受けることがない。したがって、排ガスの流れを乱すことなく飛灰の堆積を防止することができる。
【００１１】
本発明の好ましい一態様は、前記接触部材はチェーンであることを特徴とする。
チェーンを構成する複数の環状の部材は、チェーンの回転動作に伴って互いに相対運動するため、チェーンに付着した飛灰はチェーンの回転によってチェーンから剥がれ落ちる。したがって、チェーンに付着した飛灰が大きな塊にまで成長することがなく、チェーンでの飛灰の堆積を防止することができる。また、接触部材としてチェーンを用いることにより、温度変化によるチェーンの伸縮に対して厳密な張力の調整を不要にすることができる。
【００１２】
本発明の好ましい一態様は、前記接触部材の上流側の端部は、前記接触部材の下流側の端部よりも回転方向において前方に進めた位置にあることを特徴とする。
本発明によれば、接触部材は螺旋状に延びるため、接触部材の回転によって飛灰を上流側から下流側に送り出すことができる。したがって、接触部材により掻き出された飛灰を配管から効果的に排除することができる。
【００１３】
本発明の好ましい一態様は、前記接触部材の張力を一定に保つための張力調整機構を更に備えたことを特徴とする。
本発明によれば、温度変化により接触部材が伸縮した場合でも、接触部材の張り具合を一定に維持することができる。したがって、接触部材と配管との接触状態を一定に保つことができ、配管の内面に付着した飛灰を良好に除去することが可能となる。
【００１４】
本発明の好ましい一態様は、前記配管の周壁に気体の流路を設け、前記流路に気体を流通させることにより前記配管の内面を冷却することを特徴とする。
本発明によれば、配管の内面が冷却されるので、飛灰の焼結が防止され、より効果的に飛灰の配管の内面への付着を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る飛灰堆積防止装置を備えた溶融炉システムを示す概略図である。
【００１６】
図１に示すように、溶融炉システムは、廃棄物の焼却灰及び飛灰を溶融処理する溶融炉１００と、溶融炉１００の排気口に接続される熱交換器１１０と、熱交換器１１０の下流側に配置される飛灰堆積防止装置１２０とを備えている。溶融炉１００は、上流側に配置される１次バーナ１０１と下流側に配置される２次バーナ１０２とを備えている。焼却炉（図示せず）から排出された焼却灰及び飛灰は灰搬送管１０３を介して灰投入口１０４から溶融炉（灰溶融炉）１００内に投入される。そして、溶融炉１００内で１次バーナ１０１及び２次バーナ１０２により１，２００℃以上の高温に加熱される。焼却灰及び飛灰は高温によって溶融し、溶融スラグＳとなって排出される。溶融炉１００から排出される排ガスは熱交換器１１０に送られ、熱交換器１１０により排ガスの熱エネルギーの一部が回収される。その後、排ガスは飛灰堆積防止装置１２０を通過してバグフィルタなどの各種処理装置に送られ、各装置により処理が施された後、大気に放出される。
【００１７】
飛灰堆積防止装置１２０は傾斜ダクト３を備えている。この傾斜ダクト３には空気配管１３０を介して空気が送られるようになっており、傾斜ダクト３の周壁を介して排ガスの熱エネルギーが空気に伝達されるようになっている。排ガスによって加熱された空気は、空気配管１３１を介して熱交換器１１０に送られ、この熱交換器１１０により空気がさらに加熱される。熱交換器１１０により加熱され高温となった空気は空気配管１３２を介して溶融炉１００に送られ、１次バーナ１０１及び２次バーナ１０２の燃焼用空気として使用される。なお、１次バーナ１０１及び２次バーナ１０２には、図示しない燃料供給管から燃料が供給されるようになっている。
【００１８】
次に、本実施形態に係る飛灰堆積防止装置について図２及び図３を参照して説明する。
図２は本実施形態に係る飛灰堆積防止装置を示す断面図であり、図３は図２に示すＡ−Ａ線断面図である。
図２に示すように、飛灰堆積防止装置は、垂直方向に延びる第１の垂直ダクト１及び第２の垂直ダクト２と、第１の垂直ダクト１と第２の垂直ダクト２とを連通する傾斜ダクト（配管）３とを備えている。第１の垂直ダクト１、第２の垂直ダクト２、及び傾斜ダクト３は、いずれも円筒形状を有している。
【００１９】
第１の垂直ダクト１は第２の垂直ダクト２の上流側に配置され、第２の垂直ダクト２よりも高い全高を有している。傾斜ダクト３の上流側の端部は第１の垂直ダクト１の外周面に固定され、傾斜ダクト３の下流側の端部は第２の垂直ダクト２の外周面に固定されている。傾斜ダクト３は、水平方向に対して所定の角度をなして下流側に向かって下方に傾斜している。
【００２０】
図３に示すように、傾斜ダクト３の中央部には、外側に配置される外筒部材３ａと、この外筒部材３ａの内側に配置される内筒部材３ｂとが設けられている。外筒部材３ａ及び内筒部材３ｂは同軸上に配置され、外筒部材３ａと内筒部材３ｂとの間には空間１５が形成されている。図２及び図３に示すように、外筒部材３ａの上部には気体入口１７が設けられ、外筒部材３ａの下部には気体出口１８が設けられており、気体入口１７及び気体出口１８はいずれも空間１５に連通している。気体入口１７は図示しない気体供給源に接続されており、この気体供給源から供給された気体（空気）は、気体入口１７から空間１５に導入され、空間１５内を流れた後、気体出口１８から排出される。なお、上述したように、気体出口１８から排出された空気は、熱交換器１１０に送られて高温に加熱された後、燃焼用空気として溶融炉１００に導入される（図１参照）。
【００２１】
第１の垂直ダクト１の下端には排ガス入口４が設けられ、この排ガス入口４は上述した熱交換器１１０に接続されている。また、第２の垂直ダクト２の下端には、排ガス出口５が設けられている。このような構成により、溶融炉１００から排出された排ガスは、熱交換器１１０を介して第１の垂直ダクト１の排ガス入口４から導入され、傾斜ダクト３を通過した後、第２の垂直ダクト２の排ガス出口５から排出される。なお、排ガス出口５は、バグフィルタなどの各種処理装置に接続されている。
【００２２】
傾斜ダクト３の内部には、この傾斜ダクト３と略平行に延びる２本のチェーン（接触部材）２０が配置され、これらのチェーン２０は支持部材２１，２２によって支持されている。各チェーン２０は、傾斜ダクト３の全長に亘って延びており、傾斜ダクト３の少なくとも内面の底部と接触するように配置されている。
【００２３】
上流側の支持部材２１の軸部は、第１の垂直ダクト１の周壁を貫通しており、基台２４に固定された２つの軸受２７により回転自在に支持されている。基台２４には、支持部材２１に隣接して減速機３０が配置されている。この減速機３０は、入力側のスプロケット３０ａと出力側のスプロケット３０ｂとを有している。入力側のスプロケット３０ａから入力された回転動力は、図示しない歯車により減速された後、出力側のスプロケット３０ｂに伝達されるようになっている。また、入力側のスプロケット３０ａの回転軸と出力側のスプロケット３０ｂの回転軸とは互いに直交するように構成されている。支持部材２１の軸部にはスプロケット３２が固定されており、このスプロケット３２と減速機３０の出力側のスプロケット３０ｂとの間にはローラチェーン３５が掛け渡されている。このような構成により、ローラチェーン３５を介して回転動力が減速機３０から支持部材２１に伝達されるようになっている。
【００２４】
第１の垂直ダクト側と同様に、第２の垂直ダクト側にも、支持部材２２及び減速機３１が設けられている。すなわち、チェーン２０の下流側の端部は支持部材２２によって支持され、支持部材２２の軸部は軸受２８によって回転自在に支持されている。支持部材２２の軸部に固定されたスプロケット３３と減速機３１の出力側のスプロケット３１ｂとの間にはローラチェーン３６が掛け渡されており、このローラチェーン３６を介して減速機３１から支持部材２２に回転動力が伝達されるようになっている。なお、特に説明しない支持部材２２及び減速機３１の構成及び配置関係は、上述した支持部材２１及び減速機３０と同様である。
【００２５】
傾斜ダクト３の外側には駆動源としてのモータ４０が配置されている。このモータ４０の駆動軸には２つのスプロケット４１，４２が固定されており、モータ４０によって２つのスプロケット４１，４２が回転駆動されるようになっている。そして、スプロケット４１と上流側に配置される減速機３０のスプロケット３０ａとの間にはローラチェーン４４が掛け渡されており、同様に、スプロケット４２と下流側に配置される減速機３１のスプロケット３１ａとの間にはローラチェーン４５が掛け渡されている。
【００２６】
このような構成により、モータ４０の回転動力は、減速機３０，３１、支持部材２１，２２の順に伝達され、これにより、チェーン２０の上端と下端とが互いに同期して回転する。そして、チェーン２０は、傾斜ダクト３の内面と摺接しながら傾斜ダクト３の中心軸周りに回転する。ここで、チェーン２０の上流側の端部は、下流側の端部よりも回転方向においてある程度進んだ位置にあり、これにより、チェーン２０は螺旋状の形状を保ちながら回転する。
【００２７】
下流側の支持部材２２及び減速機３１は基台２５に固定されており、この基台２５は傾斜ダクト３の軸方向に沿って移動自在に構成されている。基台２５に隣接した位置には張力調整機構としての２台のエアシリンダ４７が配置されている。このエアシリンダ４７は架台４８に固定されており、架台４８によってエアシリンダ４７の位置が固定されている。エアシリンダ４７はピストンロッド４７ａを備えており、それぞれのピストンロッド４７ａの先端は基台２５に連結されている。このような構成により、エアシリンダ４７によって基台２５及び支持部材２２を介してチェーン２０に一定の張力が与えられるようになっている。
【００２８】
ここで、エアシリンダ４７を設けた理由は次の通りである。すなわち、傾斜ダクト３内を流れる排ガスは数百℃の高温となっており、しかも、この排ガスの温度は百℃前後変動する。このため、排ガスにさらされるチェーン２０は排ガスの温度変化によって伸縮し、チェーン２０と傾斜ダクト３の内面との接触状態が変化する。このような接触状態の変化を防止するために、エアシリンダ４７によってチェーン２０を引っ張り、チェーン２０の張り具合を一定に維持するようになっている。
【００２９】
次に、本実施形態に係る飛灰堆積防止装置の動作について説明する。
排ガスは排ガス入口４から第１の垂直ダクト１に導入され、傾斜ダクト３を通過した後、第２の垂直ダクト２の排ガス出口５から下流側に排出される。このとき、排ガス中に含まれる飛灰（溶融飛灰）が傾斜ダクト３の内面に付着するが、上述したチェーン２０を回転させることにより傾斜ダクト３の内面、特に内面の底部に付着した飛灰が除去される。チェーン２０によって除去された飛灰は、螺旋状に延びるチェーン２０の回転によって下流側に移送され、傾斜ダクト３の下流側の端部から排出される。したがって、傾斜ダクト３の内部において飛灰の付着及び堆積が防止され、これにより、傾斜ダクト３の閉塞が防止される。
【００３０】
傾斜ダクト３の周壁に設けられた空間１５には空気が導入され、これにより、傾斜ダクト３の内面の温度を低下させることができる。ここで、飛灰が焼結しない程度にまで傾斜ダクト３の内面の温度を低下させることが好ましい。これにより、飛灰の焼結が防止され、飛灰を傾斜ダクト３の内面から容易に除去することができる。また、排ガスとの熱交換により高温となった空気を１次バーナ１０１及び２次バーナ１０２の燃焼用空気として使用することにより、排ガスの熱エネルギーを有効に利用することができる。なお、空気の代わりに冷却水を用いて傾斜ダクト３の内面を冷却するようにしてもよい。この場合でも、傾斜ダクト３内での飛灰の焼結が防止され、チェーン２０の回転によって飛灰を容易に取り除くことが可能となる。
【００３１】
なお、本実施形態では、傾斜ダクト３は下流側に向かって下方に傾斜するように構成されているが、必ずしも傾斜したダクトを用いる必要はなく、水平に延びるダクト（配管）を用いてもよい。すなわち、各装置の設置条件によっては各装置間の水平方向の距離を長くする必要が生じる場合があるが、このような場合でも、螺旋状に延びるチェーンによってダクトから飛灰を排除することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、接触部材（チェーン）が配管の内面と摺接しながら回転するため、配管の内面に付着し堆積した飛灰が接触部材によって掻き取られ、排ガスの流れによって飛灰を下流側に送り込むことができる。したがって、配管内に飛灰が堆積してしまうことが防止され、配管の閉塞を防止することができる。また、配管の内部では接触部材のみが動くので、回転する接触部材によって排ガスの流れが大きな影響を受けることがない。したがって、排ガスの流れを乱すことなく飛灰の堆積を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る飛灰堆積防止装置を備えた溶融炉システムを示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る飛灰堆積防止装置を示す断面図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１    第１の垂直ダクト
２    第２の垂直ダクト
３    傾斜ダクト
４    排ガス入口
５    排ガス出口
１５    空間
１７    気体入口
１８    気体出口
２０    チェーン
２１，２２    支持部材
２４，２５    基台
２７，２８    軸受
３０，３１    減速機
３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ    スプロケット
３２，３３    スプロケット
３５，３６    ローラチェーン
４０    モータ
４１，４１    スプロケット
４４，４５    ローラチェーン
４７    エアシリンダ
４７ａ  シリンダロッド
４８    架台
１００    溶融炉
１０１    １次バーナ
１０２    ２次バーナ
１０３    灰搬送管
１０４    灰投入口
１１０    熱交換器
１２０    飛灰堆積防止装置
１３０，１３１，１３２    空気配管
Ｓ        溶融スラグ
【図１】
2004308995.tif 000003
【図２】
2004308995.tif 000004
【図３】
2004308995.tif 000005