給塵装置

本発明は、廃棄物をガス化するガス化炉に廃棄物を供給する給塵装置に関する。

従来、都市ごみを始めとして不燃ごみ、焼却残渣、汚泥、埋立ごみ等の廃棄物まで幅広く処理できる技術としてガス化溶融システムが知られている。 ガス化溶融システムは、廃棄物を熱分解してガス化するガス化炉と、該ガス化炉の下流側に設けられ、ガス化炉にて生成された熱分解ガスを高温燃焼し、ガス中の灰分を溶融スラグ化する溶融炉と、該溶融炉から排出される排ガスを燃焼する二次燃焼室とを備えており、廃棄物の資源化、減容化及び無害化を図るために、溶融炉からスラグを取り出して路盤材等の土木資材として再利用したり、二次燃焼室から排出される排ガスから廃熱を回収して発電を行うなどしている（例えば、特許文献１参照）。

従来、ガス化炉への廃棄物を供給する給塵装置としては、ケーシング内に左右平行に設けられた２本の供給スクリューにより、廃棄物を圧縮しつつ定量供給する装置が知られている。

ところで、上述した従来の給塵装置を使用してガス化炉へ廃棄物を搬送する際、２本の供給スクリューの間で廃棄物が圧密（圧力が加わって体積が減少）され、ケーシング内で廃棄物が閉塞するという問題がある。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、搬送される廃棄物の圧密を防止する給塵装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る給塵装置は、廃棄物をガス化するガス化炉に廃棄物を供給する給塵装置であって、ケーシングと、前記ケーシング内に設けられた二本の供給スクリューと、前記二本の供給スクリューの間に、複数の突起を備え正逆繰り返し回転する中間軸と、該中間軸の回転を検知する回転センサーと、前記ケーシングの内面に設けられて、前記供給スクリューに常時接触する触れ止めと、前記ケーシングに形成された貫通孔と前記供給スクリューとの間をシールする軸シール部とを備え、前記供給スクリュー及び前記中間軸の回転軸と前記ケーシングとの間の軸シール部の上方に該軸シール部を覆うフードを備え、吸入ファンにより前記フード内の気体を引き抜いて後流機器に流入させることを特徴とする。

この発明に係る給塵装置によれば、複数の突起が設けられた中間軸によって廃棄物が攪拌され、二本の供給スクリューの間に過度に飲み込まれることがなくなるため、廃棄物の圧密を防止することができる。

また、前記複数の突起は、上流側に設けられ柱状に形成された第一突起と、下流側に設けられ錐状に形成された第二突起とからなることが好ましい。

本発明によれば、上流側の第一突起により二本の供給スクリュー上部に一時貯留された廃棄物の圧密を防止すると共に、下流側の第二突起により廃棄物の絞込みによる圧密を防止することができる。

また、前記ケーシングは、上流側から所定位置に向かうにしたがって絞り込まれた絞り部を有し、前記第一突起と第二突起とは前記絞り部において切り換えられていることが好ましい。
本発明によれば、ケーシングが絞り込まれていることにより、廃棄物の定量搬送が可能となる。

また、前記供給スクリューの螺旋ピッチは、前記絞り部より下流側が大きくなっていることが好ましい。
本発明によれば、絞り込み位置において突起の形状及び供給スクリューの螺旋ピッチを切り換えることにより、上流側での圧密を防止することができる。

本発明に係る給塵装置によれば、複数の突起が設けられた中間軸によって、廃棄物が二本の供給スクリューの間に過度に飲み込まれることがなくなるため、廃棄物の圧密を防止することができる。

本発明の実施形態の給塵装置と流動床ガス化炉の構成図である。

本発明の実施形態の給塵装置の模式図である。

図２のＡ−Ａ断面図である。

図３のＢ−Ｂ断面図である。

図３のＣ−Ｃ断面図である。

軸シール部の拡大図である。

第二突起の詳細図である。

第一突起の詳細図である。

回転センサーの詳細図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。 但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１に示すように、本実施形態の給塵装置１は、プッシャー式給塵装置２と、スクリュー式給塵装置４と、プッシャー式給塵装置２とスクリュー式給塵装置４とを接続する接続シュート３とからなり、給塵ホッパー５から供給される廃棄物５０を流動床ガス化炉６に供給する装置である。
流動床ガス化炉６は、ガス化炉本体７と、ガス化炉本体７下部に設けられた流動層８とを有する。 流動層８を形成するため、一次燃焼用空気を下方から吹き出し、熱の伝達手段である流動媒体としての砂を流動化させている。
流動床ガス化炉６に投入された廃棄物は流動層８内で乾燥、熱分解される。 この間、不燃物５２が流動砂と共に排出される。 熱分解により廃棄物はガス、タール、チャー（炭化物）に分解される。 タールは、常温では液体となる成分であるが、ガス化炉内ではガス状で存在する。 チャーは流動床ガス化炉６の流動層８内で徐々に微粉化され、ガス及びタールに同伴して熱分解ガス５１として図示しない旋回溶融炉へ導入される。

次に、図２を参照して給塵装置１の詳細を説明する。
給塵装置１は、給塵ホッパー５から供給される廃棄物を押し出すプッシャー式給塵装置２と、プッシャー式給塵装置２から押し出された廃棄物が投入される接続シュート３と、接続シュート３の下部に設けられ、接続シュート３に貯留された廃棄物を流動床ガス化炉６に排出するスクリュー式給塵装置４とを有する。

プッシャー式給塵装置２は、給塵ホッパー５と連結される入口２１及び、接続シュート３と連結される出口２２を有するケーシング１０と、水平方向に広がる直方体形状のプッシャー１１と、プッシャー１１をスライド駆動する油圧シリンダー１２とを備えている。 ケーシング１０とプッシャー１１との上下空間は給塵ホッパー５の下部分２３の断面空間と略同程度の大きさを有している。
以下、プッシャー１１のスライド方向の前進方向を前方（図２における右方）といい、後退方向を後方という。 また、これらを総称して前後方向という。

プッシャー式給塵装置２の出口２２には、接続シュート３が下方に延びて設けられている。 接続シュート３は、上部２５と下部２６とからなる。 上部２５はプッシャー式給塵装置２の出口２２空間を前方に延長する直方体の形状を有している。 下部２６は、前後方向を一定のまま、幅方向が真ん中に向かって狭くなる形状を有している。
接続シュート３の上面２７には、複数の消火装置１３が設けられている。 消火装置１３は、水噴霧型の消火装置であり、ノズルにより噴出した水滴の霧で、対象物を覆い消火を行う装置である。 消火装置１３のノズルは、接続シュート３の上面２７より下方に向けられており、スクリュー式給塵装置４を消火するように設定されている。 消火装置１３は、図示しないポンプなどの給水設備と接続されている。

また、接続シュート３の前方の壁部２８には、温度センサ１４が設けられている。 温度センサ１４としては、熱電対等を用いることが好ましい。 温度センサ１４は、後述する、スクリュー式給塵装置４のケーシング１９の温度を検知するように構成されている。

スクリュー式給塵装置４は、この入口３０の下方に軸線が平行になるように２本の供給スクリュー１５，１５を並べて備えている。 これら供給スクリュー１５，１５の間に、中間軸１６が設けられている。 中間軸１６は、棒状あるいは筒体の軸の外周に一定のピッチにて円周方向に沿って複数個の突起２４が突設されて成っている。 中間軸１６と供給スクリュー１５とはそれらの軸心が互いに平行となるように配置されている。

２本の供給スクリュー１５，１５は、駆動モーター１７によって回転駆動される。 駆動モーター１７の駆動力は、複数の歯車１７ａにより、供給スクリュー１５に伝達される。 歯車１７ａは、２本の供給スクリュー１５，１５を互いに逆方向に回転させるように設定されている。
中間軸１６は、油圧モーター１８によって駆動される。 中間軸１６は、切り換え弁（不図示）を制御することにより正逆回転を繰り返すように設定されている。

さらに、このスクリュー式給塵装置４は、ケーシング１９を備えている。 ケーシング１９は、常温硬さがＨＢ４００以上の耐摩耗鋼によって形成されている。 このケーシング１９は、両供給スクリュー１５と中間軸１６とを覆い、接続シュート３の出口２９と連結する入口３０を有するとともに、両供給スクリュー１５と中間軸１６の端部の先に出口３１を形成する。 また、ケーシング１９は入口３０から前方に向かって徐々に絞られる形状となっており、絞り部３６において、ケーシング１９の断面形状は、図５に示すが如く供給スクリュー１５及び中間軸１６とケーシング１９との間が最小限となるように形成されている。 また、スクリュー式給塵装置４の出口３１には、流動床ガス化炉６までの通路２０が連結されている。

供給スクリュー１５を駆動する駆動モーター１７、及び中間軸１６を駆動する油圧モーター１８は、ケーシング１９の外部に設けられている。 供給スクリュー１５の軸１５ａとケーシング１９の間、及び中間軸１６の軸１６ａとケーシング１９の間は、軸シール部３７が設けられている。 以下、供給スクリュー１５の軸１５ａに設けられた軸シール部３７を例に、軸シール部３７について説明する。

図６に示すように、軸シール部３７は、ケーシング１９に形成された貫通孔３２と供給スクリュー１５の軸１５ａとの間をシールするものである。 軸シール部３７は、軸１５ａの外周面のうち貫通孔３２と対向する部分を全周に亘って覆うパッキン本体３３と、パッキン本体３３と軸１５ａとの間に介在するグランドパッキン３４及びランタンリング３５とを備える。

パッキン本体３３は環状に形成され、その外周に貫通孔３２を密着させていると共に、内周に複数のグランドパッキン３４とランタンリング３５を密着させている。 また、パッキン本体３３の内周面のケーシング１９内部に面する一端には、軸１５ａの径方向内方に突出する突出部３３ａが形成されている。 さらに、パッキン本体３３には、ランタンリング３５に注油するための給油路３３ｂが形成されており、給油路３３ｂには給油ホース（不図示）が接続されている。

複数のグランドパッキン３４及びランタンリング３５も同様に環状に形成され、その外周面がパッキン本体３３の内周面に密着すると共に、その内周面が軸１５ａの外周面に密着している。 ランタンリング３５は、突出部３３ａに当接するように、ケーシング１９の内部側に配置されているが、この位置に限ることはなく、複数のグランドパッキン３４中央に配置してもよい。

次に、図４を参照して中間軸１６の詳細を説明する。
図４に示すように、中間軸１６は、円筒状の中間軸本体１６ｂと、中間軸本体１６ｂの外周に突設された複数の突起２４とからなる。
突起２４は、中間軸１６の周方向に沿って複数個形成された突起列が軸方向に複数列形成された構成である。 突起列は、９０°間隔で形成された４つの突起２４により構成されている。 また隣り合う突起列同士が互い違いになるように配置されている。 本実施形態では、突起列は８列であり、そのうち前方三列（下流側）の突起が三角錐形状の三角突起２４ａであり、後方五列（上流側）の突起が四角柱形状の四角突起２４ｂである。

図７に示すように、三角突起２４ａは、三角突起２４ａを構成する三角錐の三面のうち一面が前方（ケーシング１９の出口３１側）を向くように形成されている。 また、三角突起２４ａは、前述した絞り部３６と出口３１との間に配置されている。 つまり、図５に示すように、ケーシング１９と供給スクリュー１５及び中間軸１６との間が最小限となっている区間に形成されている。

供給スクリュー１５は、円筒状の供給スクリュー本体１５ｂと、供給スクリュー本体１５ｂの外周に形成されたスクリュー１５ｃとからなる。 スクリュー１５ｃは、供給スクリュー本体１５ｂの外周に板状体を螺旋状に巻回して形成されたものであり、スクリュー１５ｃには耐摩耗硬化肉盛処理が施されている。

図３に示すように、中間軸１６の軸１６ａには、回転センサー３８が設けられている。
図９に示すように、回転センサー３８は、軸１６ａの周方向に沿って描かれた、縞模様３９と、縞模様３９の上方に設置された光センサー４０とからなる。 縞模様３９は、軸の回転に伴い白部分と黒部分が交互に現れる様に描かれている。 光センサー４０は、反射型の光センサーであり、縞模様３９に当たって反射した光量を検知し、軸１６ａが回転しているか否かを判断するように設定されている。
なお、本実施形態においては、縞模様３９は軸１６ａに描かれているが、軸１６ａと油圧モーター１８との間にカップリングを設け、このカップリングに縞模様を描いてもよい。

図５に示すように、ケーシング１９の内面には、複数の振れ止め４１が設けられている。 振れ止め４１は、供給スクリュー１５の軸方向に沿って設けられたフラットバーによって形成されており、その厚みが、スクリュー１５ｃの回転軌跡とケーシング１９の内面との間の隙間と同一となるように設定されている。 振れ止め４１は、供給スクリュー１５の軸中心の下方及び側方に長手方向が一致するように配置されており、振れ止め４１とスクリュー１５ｃとが常時接触している。

ケーシング１９の外部であって、軸シール部３７の上方には、フード４２が設けられている。 フード４２は、下方に開口部４３を有するフード本体４４と、フード本体４４の上面に接続された配管４５とからなる。 フード本体４４は、２本の供給スクリュー１５，１５及び中間軸１６の軸シール部３７の上方を少なくとも覆うように、それぞれの軸に交差する方向に長手方向を有する箱形状を有している。 上述したように、フード本体４４の下面は開口されており、開口部４３とされている。 また、フード本体４４の上面に接続された配管４５は、流動床ガス化炉６のガス化炉本体７の内部に連通するように構成されている。 また、開口部４３には複数のファン（不図示）が、ファンの下方の気体を取り込むような方向に設置されている。 なお、配管４５は、流動床ガス化炉６のみならず、他の後流機器に接続してもよい。

次に、本実施形態の給塵装置１の作用について説明する。
まず、図１に示すように、廃棄物５０が給塵ホッパー５から供給され、ケーシング１０を介して、廃棄物が接続シュート３に流入する。 この際、廃棄物は、適宜プッシャー式給塵装置２によって接続シュート３に向かって押し出されている。

まず、廃棄物は、スクリュー式給塵装置４のケーシング１９における絞り部３６よりも上流側に収容される。 ここで廃棄物は、供給スクリュー１５の上で一時貯留されながら供給スクリュー１５のスクリュー溝内に巻き込まれることで搬送されるが、中間軸１６の四角突起２４ｂにより攪拌されるため、廃棄物が圧密されることがない。
次いで、廃棄物は、絞り部３６より下流側に搬送される。 ここで、廃棄物は圧縮されるが、先端が鋭利な三角突起２４ａにより攪拌されるため圧密しない。 また、絞り部３６より下流においては、スクリュー１５ｃの螺旋ピッチが大きくなっていることにより、ケーシング１９の絞りに伴い廃棄物が圧密されることが防止される。

また、本実施形態の給塵装置１は、常時、図示しない制御装置によって温度センサ１４の測定値を監視している。 温度センサ１４が、ケーシング１９の温度上昇を検知すると、制御装置は消火装置１３に信号を発信し、給塵装置１内に水噴霧を行う。 これにより、給塵装置１内の火災を防止することができる。

また、軸シール部３７から未燃ガスが漏れた場合は、軸シール部３７の上方に設置されたフード４２に未燃ガスが流入し、ガス化炉等の後流機器に戻されることによって、未燃ガスが装置全体に充満することを防止することができる。

上記実施形態によれば、接続シュート３よりケーシング１９内に投入された廃棄物は中間軸１６の四角突起２４ｂにより攪拌されるため、廃棄物が二本の供給スクリュー１５によって圧密されるのが防止される。
また、ケーシング２９の内面に振れ止め４１が設けられているため、供給スクリュー１５の先端の軸振れを防止することができる。

また、軸シール部３７にランタンリング３５を設けたことによって、供給スクリュー１５の軸１５ａ及び中間軸１６の軸１６ａからの未燃ガスの漏れをより確実に防止することができる。
また、ケーシング１９が常温硬さがＨＢ４００以上の耐摩耗鋼によって形成されていると共に、供給スクリュー１５のスクリュー１５ｃに耐摩耗硬化肉盛処理が施されていることによって、廃棄物とスクリュー１５ｃ及びケーシング１９との接触摩耗による損傷を防止することができる。
さらに、中間軸１６の軸１６ａに、回転センサー３８が設けられて入ることにより、中間軸１６の左右反転動差不良を検知することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。 例えば、本実施形態においては、上流側の四角突起２４ｂを四角柱形状、下流側の三角突起２４ａを三角錐形状としたが、これに限ることはない。 四角突起２４ｂは接続シュート３より投入された廃棄物の圧密を防止する廃棄物の攪拌に適した形状であれば、例えば円柱形状としてもよい。 また、三角突起２４ａは、ケーシング１９が絞り込まれたことにより、圧密傾向の廃棄物を破砕するような形状であればよく、例えば、円錐形状としてもよい。

１ 給塵装置 ６ ガス化炉 １５ 供給スクリュー １６ 中間軸 １９ ケーシング ２４ 突起 ２４ａ 三角突起（第二突起）
２４ｂ 四角突起（第一突起）
３６ 絞り部 ３７ 軸シール部 ４２ フード