(57)【要約】【課題】都市ごみや産業廃棄物などを焼却処理して生じる焼却灰を能率よく溶融固化して、コンパクト化および無害化する小型で、長期間に亘って安定運転可能にする導管装置を提供すること。また、溶融されず水平導管に蓄積された焼却灰の粒子を重量によって選別して、重量の大きい粒子は焼却炉に戻し、重量の小さいものは排気ガスと一緒に水封装置へ送って排気することにより、より完全に焼却灰を溶融し、排気固化できる焼却灰溶融炉を提供すること。【解決手段】水平に配置された導管部材と、該導管部材内を軸線中心回転しながら移動可能なブラシとを有し、前記ブラシは、常時は前記導管部材の長さ方向の中間位置にあり、掃除時に前記ブラシは回転しながら、中間位置から前記導管部材の導入側端部まで及び中間位置から前記導管部材の排出側端部まで移動することを特徴とする導管装置。【選択図】図３
2007093139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に配置された導管部材と、該導管部材内を軸線中心回転しながら移動可能なブラシとを有し、前記ブラシは、常時は前記導管部材の長さ方向の中間位置にあり、掃除時に前記ブラシは回転しながら、中間位置から前記導管部材の導入側端部まで及び中間位置から前記導管部材の排出側端部まで移動することを特徴とする導管装置。
【請求項２】
前記導管部材は、排気管であることを特徴とする請求項１に記載の導管装置。
【請求項３】
前記導管部材は、加工工程に配置され、気体を移送させるためのものであることを特徴とする請求項１に記載の導管装置。
【請求項４】
前記ブラシの移動は、最初に中間位置から前記導管部材の導入側端部まで移動し、次に中間位置から前記導管部材の排出側端部まで移動することを特徴とする請求項１に記載の導管装置。
【請求項５】
請求項１に記載の前記導管装置を、焼却灰溶融装置の排気部に配置したことを特徴とする焼却灰溶融炉。
【請求項６】
水平に配置された導管部材と、該導管部材内を振動しながら移動可能なブラシとを有し、前記ブラシは、常時は前記導管部材の長さ方向の中間位置にあり、掃除時に前記ブラシは振動しながら、中間位置から前記導管部材の導入側端部まで及び中間位置から前記導管部材の排出側端部まで移動することを特徴とする導管装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導管装置及びそれを有する焼却灰溶融炉、さらに詳しくは、粉体を含む排気等を有効に処理する導管装置及びそれを有する焼却灰溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼却灰の溶融炉は、焼却灰が、バーナにより加熱された加熱炉内を移動しながら予熱および溶融され、炉の排出口から冷却槽に流下して冷却固化される方式が採られている。しかしながら、焼却灰を均一に加熱することは困難なため、溶融速度に遅速が生じて溶融灰の状態が不均一となり易く、未溶融状態の灰が排出されたり、排出口や排出管が閉塞する等の難点がある。
【０００３】
そこで、焼却灰を均一に加熱して溶融灰の状態を均一にするために、灰をバーナにより加熱して溶融させる灰溶融炉であって、一端側に灰投入用の投入口が形成されるとともに他端側に溶融灰の排出口が形成された炉本体の底壁部を、一端側から他端側に向かって下方に傾斜して設け、この炉本体内の一端寄り位置に灰の予熱室を形成するとともに、他端寄り位置に加熱用バーナが設けられた溶融室を形成し、かつこの溶融室側の底壁部の投入口側寄り部分の幅方向における断面形状を山形状に形成するとともに、排出口側寄り部分の幅方向における断面形状を谷形状に形成したことを特徴とする灰溶融炉が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この灰溶融炉によれば、投入口側である前部底壁部が山形状に、排出口側である後部底壁部が谷形状に形成されているので、溶融灰は幅方向にも移動し、溶融灰は均一な状態になり、溶融室における灰の滞留時間も長くすることができる。
【０００５】
特許文献１の燃焼バーナによる加熱方式では、まだ厳密な温度管理が難しく、温度制御が容易な電気抵抗発熱炉により優れた溶融能力を備えた溶融炉が求められていた。そのため、対向して配置した少なくとも１対の電極と、該電極間に電流を供給するための電源手段と、該電極間に充填された抵抗発熱体とを有し、該抵抗発熱体は、所定粒度の黒鉛粒状物と炭化珪素粒状物とを所定の体積混合割合で混合分散した粒状混合物からなり、前記抵抗発熱体と前記抵抗発熱体の上に積まれた溶融用灰との接触面によって溶融用灰の加熱部が形成され、前記発熱体の前記粒状物間の間隙によって溶融した灰の落下流路部が形成されることを特徴とする灰溶融炉が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献２の灰溶融炉によれば、温度制御が容易な電気炉を用い、灰溶融物は抵抗発熱体を構成する粒状物間の間隙を通って落下するために、未溶融の灰が排出されたり、未溶融の灰によって排出口が閉塞される難点を排除することができる。しかしながら、一般的に焼却灰を加熱溶融した溶融灰中には各種の酸性あるいはアルカリ性の活性物質が含まれており、これらの活性物質が発熱炉の内部を構成する高アルミナ質などの耐火れんがの内面と接触して反応するために、耐火れんがの損傷が生じて長時間の連続安定運転が不可能となる問題点がある。
【０００７】
引用文献２による上記問題点を解消するために、焼却灰と接触する溶融容器の材質を黒鉛質とすることにより、溶融灰による侵食が抑制され、長期間に亘って連続安定運転が可能な焼却灰溶融炉が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１１１２７号公報
【特許文献２】特開平７−２４８１１１号公報
【特許文献３】特公平１０−４７６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
引用文献３に開示された焼却灰溶融炉においては、溶融炉部分の溶融灰による侵食が抑制され、この点から長期間に亘って連続安定運転が可能である。しかし、焼却灰は完全に溶融されておらず、水平排気管内に蓄積され、排気を妨げる恐れがある。
【００１０】
（発明の目的）
本発明は、従来の引用文献３に関する焼成炉の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、都市ごみや産業廃棄物などを焼却処理して生じる焼却灰を能率よく溶融固化して、コンパクト化および無害化する小型で、長期間に亘って安定運転可能にする導管装置を提供することを目的とする。
本発明はまた、溶融されず水平導管に蓄積された焼却灰の粒子を重量によって選別して、重量の大きい粒子は焼却炉に戻し、重量の小さいものは排気ガスと一緒に水封装置へ送って排気することにより、より完全に焼却灰を溶融し、排気固化できる焼却灰溶融炉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】
【００１１】
第１発明は、水平に配置された導管部材と、該導管部材内を軸線中心回転しながら移動可能なブラシとを有し、前記ブラシは、常時は前記導管部材の長さ方向の中間位置にあり、掃除時に前記ブラシは回転しながら、中間位置から前記導管部材の導入側端部まで及び中間位置から前記導管部材の排出側端部まで移動することを特徴とする導管装置である。
【００１２】
第１発明の実施態様は、以下のとおりである。
前記導管部材は、排気管であることを特徴とする。
前記導管部材は、加工工程に配置され、気体を移送させるためのものであることを特徴とする。
前記ブラシの移動は、最初に中間位置から前記導管部材の導入側端部まで移動し、次に中間位置から前記導管部材の排出側端部まで移動することを特徴とする。
【００１３】
第２発明は、水平に配置された導管部材と、該導管部材内を軸線中心回転しながら移動可能なブラシとを有し、前記ブラシは、常時は前記導管部材の長さ方向の中間位置にあり、掃除時に前記ブラシは回転しながら、中間位置から前記導管部材の導入側端部まで及び中間位置から前記導管部材の排出側端部まで移動する導管装置を、焼却灰溶融装置の排気部に配置したことを特徴とする焼却灰溶融炉である。
【００１４】
第３発明は、水平に配置された導管部材と、該導管部材内を振動しながら移動可能なブラシとを有し、前記ブラシは、常時は前記導管部材の長さ方向の中間位置にあり、掃除時に前記ブラシは振動しながら、中間位置から前記導管部材の導入側端部まで及び中間位置から前記導管部材の排出側端部まで移動することを特徴とする導管装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水平排気管及びそれを有する焼却灰溶融炉によれば、都市ごみや産業廃棄物などを焼却処理して生じる焼却灰を能率よく溶融固化して、コンパクト化および無害化する小型装置によって、長期間に亘って安定運転可能である効果を有する。
本発明の水平排気管及びそれを有する焼却灰溶融炉によればまた、溶融されず水平排気管に蓄積された焼却灰の粒子を重量によって選別して、重量の大きい粒子は溶融炉に戻し、重量の小さいものは排気ガスと一緒に水封装置へ送って排気することにより、より完全に焼却灰を溶融し、排気固化できる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態の水平排気管を有する焼却灰溶融炉を図に基づいて説明する。
焼却灰溶融炉１は、図１の断面説明図に示すように、電気炉２、電気炉２内に設置された円筒形状の黒鉛製容器３、黒鉛製容器３の上部に設けた焼却灰投入口４、水平排気管５、黒鉛製容器３の上部に設けた覗き窓２３を有する。焼却灰溶融炉１は、さらに、黒鉛製容器３の外周に沿って同心円上に複数設けたＵ型形状の黒鉛ヒータ６、電気炉に非酸化性ガスを導入するための導入孔７、黒鉛製容器３の上部に設けた非酸化性ガスの流入孔８を有する。ブリケット状の焼却灰９は、黒鉛製容器２内に投入され、加熱されて溶融灰１０になる。黒鉛製容器３の下部には、溶融灰１０を排出するための排出孔１１、排出管１１の出口栓１２、溶融灰１０の排出容器１３、溶融灰１０の温度低下を防止するための補助ヒータ１４が設けられている。排出容器１３の出口孔１５には空気の流入を阻止するために窒素ガスカーテン（図示せず）が形成されており、溶融灰１０は出口孔１５から水槽１６に流下して固化される。
【００１７】
水平排気管５は、図２の断面説明図に示すように、水封装置１７に接続され、邪魔板１８により垂直排気管２２の先端部１９と水位とのヘッド差Ｈを適宜な値に設定することにより黒鉛製容器３および電気炉２内の炉圧を正圧に調整する。好ましくは、ヘッド差Ｈは、０．５〜１．０Kpaとなるように設定する。水封装置１７への水の供給量は、調節弁２０によって制御される。水封装置１７の排水は、配水管２１から排出される。
【００１８】
水平排気管５には、図３の断面説明図に示すように、水平排気管５内で全長を走行する回転ブラシ５０が配置されている。回転ブラシ５０は、通常は水平排気管５の略中央位置の待機位置にある。溶融灰１０の一部は、焼却灰９が溶融されて発生する排気ガスと一緒に水平排気管５へ出て行く。溶融灰１０の粒子の重い溶融灰重粒子５２は、待機位置にある回転ブラシ５０より黒鉛製容器３側に堆積する。溶融灰１０の粒子の軽い溶融灰軽粒子５４は、待機位置にある回転ブラシ５０より水封装置１７側に堆積する。
【００１９】
回転ブラシ５０は、真鍮ホイール５８に曲折したステンレススチール線６０を植設して構成される。回転ブラシ５０の外径は、水平排気管５の内径より僅かに小さく、ステンレススチール線６０の先端が水平排気管５の内面近くを内面に接しないように回転するが、ステンレススチール線６０の先端が水平排気管５の内面に軽く接するように構成してもよい。回転ブラシ５０は、回転軸６２によって片持ち式に支持され、水平排気管５内で回転し、走行する。回転軸６２は、レール６４上を走行する回転駆動装置６６によって支持され、回転させられる。
【００２０】
回転駆動装置６６は、制御系（図示せず）によって、回転ブラシ５０が以下に述べるように作動するように制御される。回転ブラシ５０は、上述したように、通常は水平排気管５の略中央位置の待機位置にある。回転ブラシ５０による溶融灰重粒子５２及び溶融灰軽粒子５４の掃除作動は、一時間毎に定期的に、あるいは溶融灰重粒子５２及び溶融灰軽粒子５４の堆積状況を推測した任意時期に行われる。
【００２１】
回転ブラシ５０による掃除作動は、最初に、回転ブラシ５０を３０〜６０rpmで回転させつつ、黒鉛製容器３側へ移動させて溶融灰重粒子５２を黒鉛製容器３内に戻しながら、図３に示す位置Ｆ、すなわち回転ブラシ５０が水平排気管５を出て黒鉛製容器３の中にある位置まで移動させる。回転ブラシ５０は、この位置で一定時間回転を続けることによって、回転ブラシ５０に付いた溶融灰重粒子５２を振り払って黒鉛製容器３へ戻す。
次に、回転を続ける回転ブラシ５０を、図３に示す位置Ｌ、すなわち回転ブラシ５０が垂直排気管２２の上方の位置まで移動させる。回転ブラシ５０は、この位置で一定時間回転を続けることによって、回転ブラシ５０に付いた溶融灰軽粒子５２を振り払い、垂直排気管２２に入れる。
次に、回転を続ける回転ブラシ５０は、水平排気管５の略中央位置の待機位置に戻され、掃除作動が終了する。
【００２２】
本発明の焼却灰溶融炉は、下記の操作手順により操業運転される。まず、電気炉２に非酸化性ガス導入孔７から例えば窒素ガスを導入しながら黒鉛ヒータ６を通電発熱させて黒鉛製容器３を１４５０℃以上の温度に加熱する。導入した窒素ガスは電気炉内を流通し、非酸化性ガス流入孔８を介して黒鉛製容器３内に流入して排気管５から炉外の水封装置に排出する。
【００２３】
このようにして黒鉛製容器３の内外が窒素ガス雰囲気に置換されるとともに炉内を正圧、例えば０．５〜１．０Kpaの正圧に調整される。次いで、焼却灰を真空脱気し窒素ガスで置換後、適宜な面圧でプレス成形してブリケットとし、好ましくは１０００Kg/cm2以上の面圧で嵩比重１．８以上のブリケットに成形した焼却灰を焼却灰投入口４から黒鉛製容器３内に装入する。装入されたブリケット状の焼却灰９は順次溶融して溶融灰10が生成する。溶融が進行して溶融灰１０の生成量が一定量に達したら、新たにブリケット状焼却灰９を装入するとともに排出孔11の出口栓１２を開けて補助ヒータ１４により加熱されている排出加熱室１３に溶融灰１０を排出する。排出された溶融灰１０は、出口孔１５から水槽１６中に流下して急冷固化される。このようにして得られたポーラスな粒状物を回収することにより、連続的に焼却灰のコンパクト化ならびに無害化を図ることができる。
【００２４】
以下に、本発明の焼却灰溶融炉により下記の条件で溶融試験を行った結果について説明する。
黒鉛製容器の寸法；内径５００mm、高さ１０００mmの円筒状容器
黒鉛ヒータ；有効発熱部３０mmφ×１０００mmのＵ型発熱体１２本
印加電力；５０．４Ｖ×１５６６Ａ
鉛製容器の外面温度；１７００℃（放射温度計により測定）
補助ヒータ；３０mmφ×１０００mmのＩ型炭化珪素発熱体６本
印加電力；１００Ｖ×１００Ａ
排出容器の温度；１２５０〜１３００℃（熱電対により測定）
【００２５】
焼却灰を真空脱気後窒素ガスで置換して、１１００Mpaの面圧でプレス成形して嵩比重２．２のブリケット状成形物（平均 ５mm角、厚さ２mm)を焼却灰として、黒鉛製容器に２００Kg 装入した。黒鉛ヒータを通電発熱させて４０℃／Hrの昇温速度で加熱して黒鉛製容器の外面温度を１７００℃に設定して焼却灰を溶融した。なお、水封装置のヘッド差Ｈを調節して黒鉛製容器内の圧力を＋０．７〜０．８Kpaの正圧に調整保持した。
【００２６】
このようにして生成した溶融灰を排出して水中に流下して固化するとともに、逐次ブリケット状焼却灰を投入する間欠運転を行い、１０分間隔で４０Kgの焼却灰を溶融処理するサイクルを繰り返し、一方回転ブラシ５０による掃除作動を一時間毎に行い、延べ６ヶ月間運転した。その結果、水平排出管５には溶融灰重粒子５２も溶融灰軽粒子５４も継続して堆積することはなく、黒鉛製容器３には何の異常も認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の導管装置は、焼却灰溶融炉に限られることなく、処理ガスに粒子が含まれ、それが水平導管に堆積する恐れのある処理装置の一部にも有効に実施可能であると考えられる。また、実施形態の回転ブラシは、振動ブラシに替えることによっても上述した本発明の効果を有効に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の水平排気管を有する焼却灰溶融炉の断面説明図である。
【図２】本発明の実施形態の水平排気管を有する焼却灰溶融炉の断面説明図である。
【図３】本発明の実施形態に水平排気管の断面部分を含む説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１        焼却灰溶融炉
２        電気炉
３        黒鉛製容器
４        焼却灰投入口
５        水平排気管
６        黒鉛ヒータ
７        導入孔
８        流入孔
９        焼却灰
１１      排出孔
１２      出口栓
１３      排出加熱室
１４      補助ヒータ
１５      出口孔
１６      水槽
１７      水封装置
２２      垂直排気管
２３      覗き窓
５０      回転ブラシ
５２      溶融灰重粒子
５４      溶融灰軽粒子
５８      真鍮ホイール
６０      ステンレススチール線
６４      レール
６６      回転駆動装置
【図１】
2007093139.tif 000003
【図２】
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【図３】
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