JP3774732B2 - 横型回転炉装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみの焼却灰などを溶融して無害のスラグにする事を目的とする横型回転炉装置に関し、より詳しくは、回転炉の開口部をほぼ密閉するフードにて覆い炉内に対して外気の出入を遮断することにより、環境保全を図って前記目的を達成する横型回転炉装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明者等の発明に係る従来の技術として、特許第3115838号がある。これは、ゆっくり回転する横型回転炉を用い炉内に投入された焼却灰を酸素バーナの燃焼により溶融し、排出ガスを消石灰装置等を経て無害化して大気に放出すると共に、溶融スラグを排出口より外部に流下させ無害の水砕スラグとして運搬処理するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のものは、溶融スラグ排出口を外気(又は大気、空気、雰囲気)に開放していることなど炉内への外気の侵入又は炉内からの排ガスの漏洩に対して充分な対策を施していないため、前者では窒素の過分な導入によるNOxの後処理を困難にし、又、後者では炉外の大気の汚染防止施設が大掛かりとなり、いずれも環境を安全に保つ上で問題点を生ずるものであった。
【0004】
本発明は、前記課題を解決することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、投入された焼却灰等の原料をバーナの燃焼により炉内で溶融する横型回転炉と、この横型回転炉の両端開口部を円周方向の隙間を介して覆う一対のフードと、前記隙間をシールするシール部材とを備え、溶融スラグ排出口側の開口部を覆う前記フードをスラグ冷却水槽の水面まで延長して構成してなる横型回転炉装置において、前記シール部材は、前記フードと前記横型回転炉の外周面との間の隙間をシールする第1のシール部材と、前記フードに一体的に取付けた第1の環状垂直板に対して前記横型回転炉の軸に平行な方向に移動自在かつ前記第1の環状垂直板から離反する方向へ押圧されている第2の環状垂直板と、前記横型回転炉の外周面に設けられた環状の垂直部材と前記第2の環状垂直板との間に設けられ、前記垂直部材の垂直面に接触してある第3のシール部材と、前記横型回転炉の外周面と前記第1,第2の環状垂直板と前記垂直部材及び前記第1,第2の環状垂直板の間に設けられた環状のエキスパンダとの間に気密を保持して閉じられた環状の空間をシールすべく前記横型回転炉の外周面に接触して前記第1の環状垂直板に設けられた第2のシール部材とを備えていることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の1実施例を図1及び図2により説明する。処理フローを示す図1のシステム図において、大凡、外径2m、内径1m、全長4mの円筒形状の横型回転炉1は、2個の環状凸部2で基台31取付の支持部3にて支持され3分間に1回転するようになっている。左側は外内径共に若干小径となっていて原料投入用開口部5が左フード4で覆われ、右側が内径のみ小径の開口部6となっていて右フード7で覆われている。基台31に取付けられている両フード4,7に対し横型回転炉1は、後述するように小さな隙間にシール部材を設けて大気との連通を回避しつつ回転できる。
【0008】
左フード4を貫通する原料投入機8は、焼却灰、飛灰、破砕残渣など溶融すべき原料(主として灰)を混合してホッパ9に受け入れ開口部5を経て中央径大の内部空洞部10に投入する。右フード7を貫通する酸素バーナ11は、液化酸素とLPGの供給による燃焼(1次燃焼)にて内部を1300〜1400℃の高温に保ち内部空洞部10内の原料を溶融する。この溶融物は流動ストーカーとして機能する炉内壁回転面を移動する際、有害気体と無害スラグ体とに分離される。溶融した無害スラグ体は開口部6の周壁6a(図2参照方)の一部に切欠いて設けたスラグ排出口12より右フード7の下方延長部25を経てスラグ水槽13の水面下に落下し、水砕スラグコンベア18で運搬され適宜処理される。このスラグの原料に対する減容率は1/2〜1/3である。有害ガスを含む比較的軽い排ガスは主として左フード4の上方の排気出口14を経て灯油バーナ20による2次燃焼炉15に到り、第1熱交換器19、第2熱交換器21、バグフィルタ22、触媒23など酸化還元による無害化装置を経て吸引ファン16により吸引され、煙突17から大気に放出される。また、比較的重い排ガスは右フード7の排気出口24から2次燃焼炉15に到り同様に無害となって大気に放出される。
【0009】
図2は図1の右上方の一部を破断し、かつ拡大した図で、右フード7と横型回転炉1との間の隙間Sをシールするものを示す。この図2において、2枚の環状垂直板26と27は、外側(外周)がコイルスプリング29を挿んでボルトナット28を周方向複数配置することで連結され、内側(内周)がぐるりと環状のエキスパンダ(耐熱性アスベスト内装)30で連結され、右側の環状垂直板26を右フード7と一体の環状ブラケット32にボルトナット33で取付け固定することでこれらは右フード7側に一体化する。
【0010】
軸方向可動の左側の環状垂直板27には左方に薄板を介してスタッドナット34でグリース保持用凹部36具備の環状の垂直部材35を取付けてある。凹部36にはグリース注入口36´からグリースを注入する。垂直部材35の自由側の垂直面P面に接して環状の垂直部材37が横型回転炉1の表面構成部材38にスタッドナット39にて取付けられ、P面での回転摺動時に内挿のリング40が凹部36のグリースを掻き出しP面での円滑摺動性を確保すると共に気密性をも確保する。
【0011】
かくして、両垂直部材37,35の内周側とエキスパンダ30の内周側と、更にブラケット32の内周側とに対する、表面構成部材38の外周側とで空間Kが形成されこの空間Kは隙間Sを介して横型回転炉1の炉内10へと連通することになるが、これらは、内側から外側へと順に、第1のシール部材41、第2のシール部材42及び第3のシール部材43を設けることでシールされる。
【0012】
第1のシール部材41と第2のシール部材42とは、共に2枚重ねの耐熱性アスベストクロスを円錐形状に、かつ、自由接触部分では内側に凹むように湾曲形成する。そして前者をスタッドナット44で右フード7に、後者をボルト45で環状垂直板26に夫々取付ける。又、第3のシール部材43は、内外2枚重ねの耐熱性のアスベストクロスをバンド46で環状垂直板27に固定し、自由端が夫々相反するように湾曲されて、回転側の垂直部材37のP面に接触するようにしてある。
【0013】
尚、左フード4と横型回転炉1の左側部分とのシール関係も前述の右側のものと同様対称的に構成する。
【0014】
次に、前記実施例の作用を説明する。図2において、運転中に横型回転炉1が左右横方向に膨張し、これと一体の垂直部材37が右方に移動すると、これに押されてP面で接触する垂直部材35を介して左側の環状垂直板27が同じく右方に移動しコイルスプリング29を縮めると共に、エキスパンダ30を中央部が膨らむように縮めてP面での接触摺動を円滑ならしめると共に気密性を保持する。
【0015】
そして、横型回転炉1の内部空洞部(炉内)10の圧力状態は外気圧より若干低くその差圧ΔPが5mmAq付近に制御されているが、この状態は、第1のシール部材41、第2のシール部材42及び第3のシール部材43の3段階のシール機能で確保される。これと同時に、右フード7は、図1に示すように、溶融スラグ排出口12と連通する開口部6をスラグ水槽13の水面まで延長した延長部25を有して外気に対して炉内10を遮断してあるため、前述のシール機能と相まって炉内負圧状態の維持を完璧ならしめる。
【0016】
而して、第1のシール部材41及び第2のシール部材42の形状が内方に凹むようになっているため、ΔP大なるときは負圧により吸込勝手となるがこれは後述するようにあまり問題を生じない。そして、反対に正圧のときは、シールが増す増す押付け側、即ち回転炉側に撓んでシール機能を果たすため炉内の有害ガスを炉外に洩らすことを極力回避でき、雰囲気によるガス中毒等のリスクを防止する。これにより前記リスク防止の為の大掛かりな設備対策を不要となしうるものである。
【0017】
尚、前述の吸込勝手の場合は、シール部材と共に、左フード4側において原料投入機8の貫通部分からも、若干の外気が炉内に進入することがあっても、その量は僅小で燃料制御の範囲内に納まり、あまり問題を生じない。勿論、大量の外気が炉内に侵入すると、燃焼制御に大きな問題を生じ、NOx発生など、排ガス処理上の困難を伴うが、本実施例では前述によるシール手段等による圧力制御で、これを回避していることは勿論である。
【0018】
本実施例の試験によると、排ガス中のダイオキシン類は、0.1ng/Nm3以下であり、また、溶融スラグの溶融試験値は、mg/l単位で、Cd<0.001,Pb<0.005,As<0.001,総水銀<0.0005,六価クロム<0.01,セレン<0.001で、いずれも土壌環境値を下回っている。よって本実施例によれば燃焼灰などの有害な原料を積みブロック材などの基盤材として無害なものに変え再資源化利用することができるものである。
【0019】
尚、本発明は、前記実施例に限定されないものであり、例えば、シール部材を回転側に取付け、固定フード側に接触するようにしても良く、その場合は、接触サイドに凹むように湾曲形成することが望ましい。
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、焼却炉などを横型回転炉を用いて溶融スラグに無害化処理するに当たり、炉内と環境大気との連通を極力遮断でき、当該処理設備のコンパクト化と環境の安全化の両方を達成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による横型回転炉装置を用いて焼却灰などの原料を溶融し無害化する処理フローを示すシステム図である。
【図2】図1の右側上方部分の拡大断面図でフードと横型回転炉との隙間をシールする部材の詳細説明図である。
【符号の説明】
1 横型回転炉
2 環状凸部
3 支持部
4 左フード
5 左側の開口部
6 右側の開口部
7 右フード
8 原料投入機
9 ホッパ
10 内部空洞部(炉内)
11 酸素バーナ
12 フラグ排出口
13 スラグ水槽
14 排気出口
15 2次燃焼炉
16 吸引ファン
17 煙突
18 水枠スラグ用コンベア
19 第1熱交換器
20 灯油バーナ
21 第2熱交換器
22 バグフィルタ
23 触媒
24 排気出口
25 延長部
26 環状垂直板(固定)
27 環状垂直板(可動)
28 ボルト
29 コイルスプリング
30 エキスパンダ
31 基台
32 ブラケット
33 ボルトナット
34 スタッドナット
35 垂直部材
36´ グリース注入口
37 垂直部材
38 表面構成部材
39 スタッドナット
40 リング
41 第1のシール部材
42 第2のシール部材
43 第3のシール部材
44 スタッドナット
45 ボルト
46 バンド
Claims (1)
- 投入された焼却灰等の原料をバーナの燃焼により炉内で溶融する横型回転炉と、この横型回転炉の両端開口部を円周方向の隙間を介して覆う一対のフードと、前記隙間をシールするシール部材とを備え、溶融スラグ排出口側の開口部を覆う前記フードをスラグ冷却水槽の水面まで延長して構成してなる横型回転炉装置において、前記シール部材は、前記フードと前記横型回転炉(1)の外周面との間の隙間(S)をシールする第1のシール部材(41)と、前記フードに一体的に取付けた第1の環状垂直板(26)に対して前記横型回転炉(1)の軸に平行な方向に移動自在かつ前記第1の環状垂直板(26)から離反する方向へ押圧されている第2の環状垂直板(27)と、前記横型回転炉(1)の外周面に設けられた環状の垂直部材(37)と前記第2の環状垂直板(27)との間に設けられ、前記垂直部材(37)の垂直面(P)に接触してある第3のシール部材(43)と、前記横型回転炉(1)の外周面と前記第1,第2の環状垂直板(26,27)と前記垂直部材(37)及び前記第1,第2の環状垂直板(26,27)の間に設けられた環状のエキスパンダ ( 30 ) との間に気密を保持して閉じられた環状の空間(K)をシールすべく前記横型回転炉(1)の外周面に接触して前記第1の環状垂直板(26)に設けられた第2のシール部材(42)とを備えていることを特徴とする横型回転炉装置。
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