JP5627767B2 - 廃棄物供給装置及び廃棄物処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物を処理するため、熱分解炉や焼却炉等を用いる廃棄物熱処理炉に、廃棄物を定常的に供給する廃棄物供給装置及びこれを備えた廃棄物処理装置に関するものである。

都市ごみ等の廃棄物を処理する熱分解炉や焼却炉等の廃棄物熱処理炉は、廃棄物自体の燃焼による発熱で、一定の温度を保つことにより、燃焼を継続させるものである。即ち、廃棄物自体を燃料として使用し、廃棄物を熱処理する。このため、処理炉の処理能力を大きく超える廃棄物の供給は炉内温度を耐熱温度以上にあげることになり、耐久上、望ましくない。

また、処理炉の処理能力を大きく下回る廃棄物の供給は炉内温度を下げ廃棄物自体の熱による自燃作用を妨げることになるため、重油等の補助燃料を使用して、燃焼が継続する温度を保つことが必要となる。よって、一旦、廃棄物熱処理炉での処理を開始したら、この炉への廃棄物の供給は、変動することなく定常的に維持されることが望ましい。また、燃焼炉からの燃焼ガスは下流工程で浄化処理され、煙突から大気に放出するが、燃焼炉での安定運転は、下流工程での性能発揮にも貢献する。

従来、燃焼炉への廃棄物の供給装置として、廃棄物を受ける給塵ホッパーと、この給塵ホッパーに供給された廃棄物を押し出すプッシャー式の廃棄物供給装置と、プッシャー式の廃棄物供給装置の出口に接続された接続シュートと、スクリュー式の廃棄物供給装置とを組み合わせた廃棄物供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この廃棄物供給装置は、プッシャー式の廃棄物供給装置により廃棄物供給装置を排出した後、接続シュートに適当な廃棄物量を確保する運転をすることで、スクリュー式の廃棄物供給装置から排出される廃棄物量の変動の小さい、安定した排出を可能としている。

特開２００７−２５５８１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の廃棄物供給装置においては、プッシャー式の廃棄物供給装置からの廃棄物供給量が過多になり、スクリュー式廃棄物供給装置の上部の接続シュート内の貯留レベルが安定しないことがあり、接続シュート内に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、プッシャー式の廃棄物供給装置から排出される廃棄物の大量供給を抑制し、スクリュー式の廃棄物供給装置の上部の廃棄物貯留レベルを安定的に維持することを可能にする廃棄物供給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、本発明に係る廃棄物供給装置は、廃棄物が供給されるホッパーと、前記ホッパーの出口に接続された入口、及び水平方向に廃棄物を押し出すプッシャーを有する第一給塵装置と、上部が前記第一給塵装置の出口に接続され上下に伸びる空間を形成する接続シュートと、前記接続シュートの下部に接続された入口、及び軸回りの回転に応じて軸方向に廃棄物を搬送するスクリューを有する第二給塵装置とからなる廃棄物供給装置と、前記接続シュートに設けられ、該接続シュートに堆積された廃棄物の堆積量を検知するレベルセンサーと、前記レベルセンサーの検知レベルに応じて前記各々のプッシャーを制御する制御装置と、を備え、前記第一給塵装置は、前記プッシャーを上下方向に一段のみ、かつ、幅方向に２つ有し、前記各々のプッシャーを個別に操作可能であり、前記制御装置は、前記レベルセンサーの検知レベルが予め設定された下限値に達すると、２つの前記プッシャーを、それぞれタイミングを異なるようにして交互に前進後退させることを特徴とする。

この発明に係る廃棄物供給装置によれば、接続シュートに押し出される廃棄物の量を少なくすることができ、接続シュートへの廃棄物の大量供給を抑制することができる。

さらに、接続シュートの廃棄物貯留量をより安定的に維持することができる。

また、バランスよく廃棄物を供給することができる。

また、前記制御装置は、前記レベルセンサーの検知レベルが予め設定された上限値に達すると、前記プッシャーを後退させることを特徴とする。
この発明に係る廃棄物供給装置によれば、廃棄物の大量供給を防止することができる。

また、本発明は、前記廃棄物供給装置から供給された廃棄物を受け入れ燃焼処理する廃棄物熱処理炉とを備え、前記制御装置は、前記レベルセンサーによって検出される検知レベルの減少速度に応じて、前記廃棄物熱処理炉へ廃棄物が一定に供給されるように前記第二給塵装置の前記スクリューの回転数を調整する廃棄物処理装置を提供する。

この発明に係る廃棄物処理装置によれば、廃棄物の廃棄物熱処理炉への供給を時間的な変動の少ない安定な状態にすることができる。

本発明に係る廃棄物供給装置によれば、接続シュートに押し出される廃棄物の量を少なくすることができ、接続シュートへの廃棄物の大量供給を抑制することができる。

本発明の実施形態の廃棄物供給装置を備えた廃棄物処理装置の概略構成図である。 本発明の実施形態の廃棄物供給装置の概略側面図である。 図２のＡ−Ａ面に沿う廃棄物供給装置の断面図である。 図２のＢ矢視図である。 油圧システムの系統図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の廃棄物供給装置３を備えた廃棄物処理装置１の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態の廃棄物処理装置１は、廃棄物５１を上部に供給される給塵ホッパー２と、給塵ホッパー２の出口に接続された廃棄物供給装置３と、廃棄物供給装置３の出口に接続されたガス化炉４を備える。

ガス化炉４は、ガス化炉本体８と、ガス化炉本体８下部に設けられた流動砂層９とを有する。流動砂層９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。
ガス化炉４に投入された廃棄物は流動砂層９内で乾燥、熱分解される。この間、不燃物５３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。チャーはガス化炉４の流動砂層９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５２として図示しない旋回溶融炉へ導入される。

廃棄物供給装置３は、給塵ホッパー２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５と、プッシャー式給塵装置５から押し出された廃棄物が投入される接続シュート１２と、接続シュート１２の下部に設けられ、接続シュート１２に貯留された廃棄物をガス化炉４に排出するスクリュー式給塵装置６とを有する。また、廃棄物供給装置３は、接続シュート１２に貯留された廃棄物の堆積量を検知するレベルセンサー２１を備えている。レベルセンサー２１によって検知された堆積量は制御装置７に送信され、制御装置７は、堆積量に応じてプッシャー式給塵装置５及びスクリュー式給塵装置６を制御する。制御方法については後述する。

次に、図２〜４に基づき、本実施形態の廃棄物供給装置３の詳細について説明する。
プッシャー式給塵装置５は、水平方向に広がる直方体形状のプッシャー１４とプッシャー１４をスライド駆動する油圧シリンダー１７とプッシャー１４の下面側からプッシャー１４を支持するようにプッシャー１４の移動範囲に水平に広がるフィードテーブル１６とを備えている。
以下、プッシャー１４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い、前後方向に直交する水平方向を幅方向（図３における左右方向）という。

プッシャー１４は第一プッシャー１４Ａと第二プッシャー１４Ｂとに分割されている。分割面はプッシャー１４の前進及び後退方向に直交するプッシャーの幅方向の中央であり、前進後退方向に沿って設けられている。油圧シリンダー１７は各々のプッシャー１４Ａ、１４Ｂに個別に設けられている。

プッシャー式給塵装置５は、プッシャー１４を上面と側面から覆うケーシング１１を備えている。このケーシング１１は、給塵ホッパー２の出口に接続される入口１０とプッシャー１４のスライド方向の一端に出口３１を形成している。また、ケーシング１１とプッシャー１４との上下空間は給塵ホッパー２の下部分３２（図１参照）の断面空間と略同程度の大きさを有している。

プッシャー式給塵装置５の出口３１には、接続シュート１２が下方に延びて設けられている。接続シュート１２は、上部３３と下部３４とからなる。上部３３はプッシャー式給塵装置５の出口３１空間を前方に延長する直方体の形状を有している。下部３４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１２の上面には、廃棄物の貯留量を計測するレベルセンサー２１が設けられている。レベルセンサー２１は、例えば超音波式のセンサーであり、廃棄物の上方から超音波を照射することにより、廃棄物の高さ（貯留量）を測定する。これにより、廃棄物に非接触で測定を行うことができる。

また、ケーシング１１の前方の壁部４１内側には、ブリッジ除去装置４２が設けられている。ブリッジ除去装置４２は、図示しない油圧シリンダーの駆動により、壁部４１に沿って、上下移動する薄い直方体部材からなる。さらに、このようなブリッジ除去装置４２は、給塵ホッパー２の前方壁部に設けてもよい。
ブリッジ除去装置４２は、目視により手動で動かしてもよいし、ブリッジを検出センサを設けた上で、自動で作動させてもよい。

接続シュート１２の低部にある出口３８は、スクリュー式給塵装置６の入口３９に接続されている。スクリュー式給塵装置６は、この入口３６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１８，１８を並べて備えている。供給スクリュー１８は、棒体あるいは筒体の外周に帯状体を螺旋に巻き回すように付設されて成る。スクリュー式給塵装置６は、この供給スクリュー１８を回転されることで、軸回りの回転に応じて軸方向に廃棄物を搬送するものである。

これら供給スクリュー１８，１８の間に、ロッド型パドル２２が設けられている。ロッド型パドル２２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ロッドが突設されて成っている。ロッド型パドル２２と供給スクリュー１８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１８，１８は、駆動モーター１９によって回転駆動される。駆動モーター１９の駆動力は、チェーン／スプロケットや歯車等の図示しない伝達手段により、供給スクリュー１８に伝達される。伝達手段は、２本の供給スクリュー１８，１８を互いに逆方向に回転させるように設定されている。また、ロッド型パドル２２も後述する油圧によって駆動される。ロッド型パドル２２は、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６は、ケーシング３７を備えている。このケーシング３７は、両供給スクリュー１８とロッド型パドル２２とを覆い、接続シュート１２の出口３８と連結する入口３９を有するとともに、両供給スクリュー１８とロッド型パドル２２の端部の先に出口４０を形成する。

スクリュー式給塵装置６の出口４０には、ガス化炉４までの通路１３が連結されている。また、スクリュー式給塵装置６の出口４０側にはスライドゲート２０が設けられている。スライドゲート２０は、廃棄物供給装置３が停止状態でガス化炉４に廃棄物を供給しないときは、出口４０を覆い、廃棄物を供給するときには、出口４０を開放するゲートである。

次に、図５の回路図を参照して、油圧シリンダー１７を作動させる油圧システム２４について説明する。図５に示すように、油圧システム２４は、第一プッシャー１４Ａを駆動する第一駆動系統２５Ａと、第二プッシャー１４Ｂを駆動する第二駆動系統２５Ｂと、第一駆動系統２５Ａ及び第二駆動系統２５Ｂに用いられる作動油を貯蔵する油タンク２８とを有する。第一駆動系統２５Ａと第二駆動系統２５Ｂとは、同一の構成であるため、ここでは、第一駆動系統２５Ａについて説明する。

第一駆動系統２５Ａは、第一プッシャー１４Ａにロッドが接続された油圧シリンダー１７と、油圧シリンダー１７の２つのポート１７ａ，１７ｂに接続された電磁切換弁２６と、油圧シリンダー１７に作動油を供給する油圧ポンプ２７と、油圧ポンプを駆動するモーター２９と、図示しないフィルター、リリーフ弁等からなる標準的な油圧系統である。
油圧シリンダー１７には、モーター２９によって駆動された油圧ポンプ２７によって、作動油が供給されており、制御装置７によって電磁切換弁２６を操作することにより、プッシャー１４の前進後退を制御することができる。
上述したように、駆動系統は２つのプッシャー１４Ａ，１４Ｂに個別に設けられており、それぞれのプッシャー１４Ａ，１４Ｂの前進後退を別々に制御することを可能にしている。

なお、上述したロッド型パドル２２やブリッジ除去装置４２、スライドゲート２０を駆動する油圧シリンダーも、油タンク２８を共用した同様の駆動系統によって駆動される。
また、これらの駆動源は、油圧シリンダーに限ることはなく、プッシャー１４を十分なストロークで直動運動させることができれば、空気圧シリンダーや電動シリンダー等を採用することができる。また、回転モーターの回転に対して回転運動を直動運動に変換する歯車等を組み合わせる構成としてもよい。

制御装置７（図１参照）は、レベルセンサー２１からの入力に応じて、プッシャー式給塵装置５及びスクリュー式給塵装置６の動作を制御するものである。レベルセンサー２１は、接続シュート１２に堆積された廃棄物の堆積量を検知するものである。
制御装置７は、レベルセンサー２１によって検知されたレベル（廃棄物の堆積量）が予め設定された第一所定レベル（下限値）、例えば１，０００ｍｍ以下になった場合、プッシャー式給塵装置５を駆動するように設定されている。この際、制御装置７は第一プッシャー１４Ａと第二プッシャー１４Ｂを所定間隔をおいて、前進後退させるように指令信号を発信する。つまり、第一プッシャー１４Ａと第二プッシャー１４Ｂとをそれぞれタイミングを異なるようにして前後進させ、同時に前進及び後退することがないように制御を行う。

また、制御装置７は、検知されたレベルが予め設定された第一所定レベルより高い第二所定レベル（上限値）、例えば１，５００ｍｍになった場合、第一プッシャー１４Ａ及び第二プッシャー１４Ｂを強制後退させるように指令信号を発信する。これにより、プッシャー式給塵装置５から接続シュート１２には廃棄物が供給されなくなる。

接続シュート１２内での、廃棄物の上記所定レベルは、スクリュー式給塵装置６に廃棄物の供給が途切れないようにする意義とともに廃棄物レベルセンサー２１にガス化炉側からの高温のガスが到達し難くする意義も考慮して設定することが好ましい。

また、制御装置７は、連続的にレベルセンサー２１によって検知されるレベルを測定することによって、接続シュート１２に貯留される廃棄物の減少速度を監視している。制御装置７は、減少速度に応じて、スクリュー式給塵装置６の供給スクリュー１８の回転数を調整する機能を有している。制御装置７は、減少速度が所定の減少速度、例えば１００ｍｍ／分を超えた場合、供給スクリュー１８の回転数を減少させたり、所定の減少速度よりも遅くなった場合、供給スクリュー１８の回転数を上昇させたりする制御を行う。

次に、本実施形態の廃棄物供給装置３及び廃棄物供給装置３を備えた廃棄物処理装置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５１が給塵ホッパー２から供給され、ケーシング１１を介して、廃棄物が接続シュート１２に流入する。廃棄物は、スクリュー式給塵装置６の供給スクリュー１８のスクリュー溝内に巻き込まれつつガス化炉４に搬送される。また、大型の廃棄物は、ロッド型パドル２２の正逆回転により、押し潰し、あるいは引き裂き作用によって細断されつつ搬送される。

接続シュート１２における廃棄物の貯留量が第一所定レベル以下になったことをレベルセンサー２１が検知すると、制御装置７は、プッシャー式給塵装置５を作動させる。この際、第一プッシャー１４Ａ及び第二プッシャー１４Ｂが交互に前進後退を繰り返しつつ、廃棄物を接続シュート１２に押し出す。

また、接続シュート１２における廃棄物の貯留量が第二所定レベルに達したことをレベルセンサー２１が検知すると、制御装置７は、プッシャー式給塵装置５のプッシャー１４を強制後退させ、接続シュート１２に廃棄物を押し出すのを停止する。

さらに、貯留量が上記第一所定レベルと第二所定レベルの間である場合は、廃棄物の減少速度が所定速度以上であれば供給スクリュー１８が減速され、所定速度以下であれば、供給スクリュー１８が加速される。

上記実施形態によれば、プッシャー式給塵装置５のプッシャー１４を２分割した構成とし、それぞれを個別に操作可能としたことにより、接続シュート１２に押し出される廃棄物の量を少なくすることができる。
また、レベルセンサー２１の情報に基づき各々のプッシャー１４Ａ，１４Ｂを個別に制御することにより、接続シュート１２の廃棄物貯留量をより安定的に維持することができる。

また、レベルセンサー２１によって検出される検知レベルの減少速度に応じて、スクリュー式給塵装置６の供給スクリュー１８の回転数を調整することによって、廃棄物のガス化炉４への供給を時間的な変動の少ない安定な状態にすることができる。これにより、ガス化炉４の燃焼状態、さらには、後工程である排ガス処理状態を安定させ、十分な性能を発揮させることができる。

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、プッシャー式給塵装置のプッシャーは、幅方向に２分割したが、これに限ることはなく、幅方向に３分割し、単位時間に押し出される廃棄物の量をより少なくする構成としてもよい。

１ 廃棄物処理装置
２ 給塵ホッパー（ホッパー）
３ 廃棄物供給装置
４ ガス化炉（廃棄物熱処理炉）
５ プッシャー式給塵装置（第一給塵装置）
６ スクリュー式給塵装置（第二給塵装置）
７ 制御装置
１０ 入口
１２ 接続シュート
１４ プッシャー
２１ レベルセンサー
３１ 出口
３９ 入口
５１ 廃棄物

Claims (3)

1. 廃棄物が供給されるホッパーと、
   前記ホッパーの出口に接続された入口、及び水平方向に廃棄物を押し出すプッシャーを有する第一給塵装置と、
   上部が前記第一給塵装置の出口に接続され上下に伸びる空間を形成する接続シュートと、
   前記接続シュートの下部に接続された入口、及び軸回りの回転に応じて軸方向に廃棄物を搬送するスクリューを有する第二給塵装置とからなる廃棄物供給装置と、
   前記接続シュートに設けられ、該接続シュートに堆積された廃棄物の堆積量を検知するレベルセンサーと、
   前記レベルセンサーの検知レベルに応じて前記各々のプッシャーを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記第一給塵装置は、前記プッシャーを上下方向に一段のみ、かつ、幅方向に２つ有し、前記各々のプッシャーを個別に操作可能であり、
   前記制御装置は、前記レベルセンサーの検知レベルが予め設定された下限値に達すると、２つの前記プッシャーを、それぞれタイミングを異なるようにして交互に前進後退させることを特徴とする廃棄物供給装置。
2. 前記制御装置は、前記レベルセンサーの検知レベルが予め設定された上限値に達すると、前記プッシャーを後退させることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物供給装置。
3. 請求項１又は２に記載の廃棄物供給装置と、前記廃棄物供給装置から供給された廃棄物を受け入れ燃焼処理する廃棄物熱処理炉とを備え、
   前記制御装置は、前記レベルセンサーによって検出される検知レベルの減少速度に応じて、前記廃棄物熱処理炉へ廃棄物が一定に供給されるように前記第二給塵装置の前記スクリューの回転数を調整することを特徴とする廃棄物処理装置。

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