JP2018128188A - 熱処理炉および熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】台車搬送式の熱処理炉において台車の搬送トラブルの発生を抑制する。
【解決手段】処理物Ｗを台車３０で搬送する台車搬送式の熱処理炉１において、台車３０に載せられた処理物Ｗを加熱する加熱部１８と、加熱部１８の下方に設けられた、炉内に気体を供給する気体供給部１９とを備えさせ、気体供給部１９から供給される気体が、台車３０と炉の側壁１ｂ内面との間を下方から上方に向かって流れるように熱処理炉１を構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、処理物を台車で搬送する台車搬送式の熱処理炉および熱処理方法に関する。

現在使用が禁止されている有害なＰＣＢを含有する廃棄物は、専用の焼却炉において熱処理されることで無害化される。特許文献１にはＰＣＢ含有廃棄物を１１００℃以上の温度まで加熱することで無害化する方法が開示されている。特許文献１では廃棄物を台車で搬送する台車搬送式の熱処理炉を使用しているが、従来の台車搬送式の熱処理炉においては、特許文献２のように台車の側面と炉の側壁内面との間に狭いジグザグ状の隙間が形成されるようにラビリンスシール構造を採用することが一般的である。このようなラビリンスシール構造で台車の上方空間から下方空間に流れ込む雰囲気ガスの流量を低減させることにより、炉床付近の温度上昇を抑制し、台車の車輪や車軸等の搬送系を保護している。

特開２０１３−１８４０８９号公報 特開２０１１−１５８２０１号公報

上記のラビリンスシール構造を採用した熱処理炉であっても、繰り返し熱処理を実施すると、車輪の腐食や摩耗が進行する。車輪の腐食や摩耗が進行すると、複数の車輪間における車輪径のばらつきや、同一の車輪内における部位ごとの車輪径のばらつきが大きくなる。これに伴い、車輪が接する部材（例えばレール）に対する車輪の当たりの強弱ばらつきが生じて搬送負荷が上昇する。その結果、台車を炉内に押し込む際に用いられる押し出しプッシャーへの負荷が大きくなり、プッシャー圧の上昇により搬送が停止するトラブルが発生してしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、台車搬送式の熱処理炉において台車の搬送トラブルの発生を抑制することを目的とする。

本発明者らが車輪の腐食や摩耗が進行する要因について検討を重ねた結果、処理物の熱処理の際に発生する煤やＮＯｘガス、ＨＣｌガス等の酸性ガスが図１のようにラビリンスシール構造８０の隙間を通って台車３０の車輪３１に到達することで、車輪３１の腐食や摩耗が促進されてしまうことが判明した。

即ち、上記課題を解決する本発明は、処理物を台車で搬送する台車搬送式の熱処理炉であって、前記台車に載せられた前記処理物を加熱する加熱部と、前記加熱部の下方に設けられた、炉内に気体を供給する気体供給部とを備え、前記気体供給部から供給される気体が、前記台車と炉の側壁内面との間を下方から上方に向かって流れるように構成されていることを特徴としている。

別の観点による本発明は、処理物を台車で搬送して該処理物の熱処理を行う熱処理方法であって、前記熱処理を行う際に、前記台車と炉の側壁内面との間を下方から上方に向かって気体が流れるように、前記台車に載せられた前記処理物を加熱する加熱部の下方から気体供給を行うことを特徴としている。

本発明に係る熱処理は、処理物の熱処理時に加熱部の下方で供給される気体が台車側面と炉の側壁内面との間を下方から上方に向かって流れていく。これにより熱処理時に発生する煤や酸性ガスは、台車の車輪に到達しにくくなる。その結果、煤や酸性ガスによる車輪の腐食や摩耗を抑えることが可能となる。

本発明によれば、熱処理時に発生する煤や酸性ガスによる台車の腐食や摩耗を抑えることができ、台車の搬送トラブルの発生を抑制することができる。

従来の台車搬送式熱処理炉におけるラビリンスシール構造の隙間を通る煤や酸性ガスの流れを示す図である。 本発明の実施形態に係る台車搬送式熱処理炉の概略構成を示す図である。 図２中のＡ−Ａ断面図である。 図２中のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態に係る加熱部と気体供給部の拡大図である。 本発明の実施形態に係る台車の天板位置検知装置を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る台車の天板位置検知装置を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図２は熱処理炉の一例であるＰＣＢ含有廃棄物Ｗの焼却炉１の概略構成を示す図である。廃棄物Ｗには融点が１０００℃以下の金属（例えばアルミニウム）が含まれている。図２に示すように本実施形態の焼却炉１は、加熱処理前の廃棄物Ｗが待機する搬入待機室１１と、廃棄物Ｗの加熱処理を行う処理室１２と、加熱処理後の廃棄物Ｗが待機する搬出待機室１３を備えている。搬入待機室１１と処理室１２の間、および、処理室１２と搬出待機室１３との間には開閉自在な扉１４が設けられている。処理室１２は、廃棄物Ｗを加熱する昇温部１２ａと、加熱された廃棄物Ｗの温度を保持する温度保持部１２ｂと、廃棄物Ｗを冷却する冷却部１２ｃとを有している。

処理室１２の昇温部１２ａおよび温度保持部１２ｂの天井部には排気ダクト１５に接続されており、処理室内の排ガスは排気ダクト１５を介して排ガス処理装置（不図示）に送られる。このように処理室１２内のガスが排気ダクト１５を通じて処理室外に引かれることにより、処理室１２内の全体が大気圧よりも負圧となっている。

廃棄物Ｗの炉内の移動は台車３０により行われる。台車３０の炉内の移動は、搬入待機室１１に設けられた台車押出装置４０と搬出待機室１３に設けられた台車引出装置５０によって行われる。

台車押出装置４０は、台車３０を処理室１２内に押し込むプッシャーとして機能するものであり、シリンダーロッド４２が上下に伸縮するように構成されたシリンダー装置４１と、シリンダーロッド４２の先端部に接続されている複数のリンク４４から成るリンク機構４３とを備えている。リンク機構４３は、シリンダーロッド４２の上下動に連動してリンク機構４３の先端部（搬送ラインの最も下流側に位置するリンク４４の端部）が水平方向に移動するように構成されている。リンク機構４３の先端部には、台車３０を搬入待機室１１から処理室１２に押し出す押出部材４５が取り付けられている。

台車引出装置５０は、シリンダーロッド５２が上下に伸縮するように構成されたシリンダー装置５１と、シリンダーロッド５２の先端部に接続されている複数のリンク５４から成るリンク機構５３とを備えている。リンク機構５３は、シリンダーロッド５２の上下動に連動してリンク機構５３の先端部（搬送ラインの最も上流側に位置するリンク５４の端部）が水平方向に移動するように構成されている。リンク機構５３の先端部には、台車３０を処理室１２から搬出待機室１３に引き出す引出部材５５が取り付けられている。引出部材５５には、上方に突出する突出部５５ａが形成されており、シリンダーロッド５２の伸長時に台車３０の下面部に引っ掛かるような形状となっている。

搬入待機室１１にある台車３０は、扉１４が開放されている間に台車押出装置４０の押出部材４５に押されることで処理室１２に搬送される。処理室に搬送された台車３０は既に処理室内にある台車３０に接触し、その状態で更に台車３０が押し込まれることによって処理室１２内の各台車３０が搬送方向下流側に台車１台分ずつ移動する。処理室１２から押し出されて搬出待機室１３側に移動した台車３０は、台車引出装置５０の突出部５５ａにより、搬出待機室１３に引き込まれ、扉１４が閉じられる。台車３０はこのようにして焼却炉１内を移動する。また、台車３０は、図３に示すように入口トラバーサ６０により搬入待機室１１に搬入され、出口トラバーサ６１により搬出待機室１３から搬出される。なお、図３では台車押出装置４０および台車引出装置５０の図示を省略している。

図４に示すように台車３０は、炉床１ａに敷設されたレール２０に嵌合する車輪３１と、鋼材からなる台３２と、台３２の上で３層に積み重ねられた矩形状の耐火材３３（例えば耐火レンガ）と、廃棄物Ｗが載せられる天板３４で構成されている。なお、天板３４も耐火性材料（例えば耐火レンガ）で形成されている。

図４、図５に示すように炉の側壁１ｂ内面には断熱ブランケット１６が設けられ、断熱ブランケット１６の更に内方には炉の高さ方向Ｖに沿って積み重ねられた矩形状の複数の断熱材１７（例えば断熱レンガ）が配置されている。これらの断熱材１７のうち、いくつかの断熱材１７は互いに厚さや幅が異なっており、台車３０の耐火材３３に対向する部分の断熱材１７は、各耐火材３３との間でジグザグ状の隙間が形成されるようなサイズとなっている。すなわち、台車３０側面と炉の側壁１ｂ内面の断熱材１７とでラビリンスシール構造８０が構成されている。

台車３０の天板３４に対向する炉の側壁１ｂ部分には、廃棄物Ｗを加熱するための加熱部としてバーナー１８が設けられている。バーナー１８は炉の幅方向Ｄの両側の側壁１ｂに設けられ、各バーナー１８は図３のように処理室１２内における台車３０の進行方向Ｌ（以下、“処理室内進行方向”）に沿って間隔をおいて複数配置されている。なお、処理室内進行方向Ｌに沿って配置されるバーナー１８の数は炉長に応じて適宜変更され得る。また、加熱部はバーナーに限定されることはない。

図４、図５に示すように、ラビリンスシール構造８０の凹凸部の下方における炉の側壁１ｂ部分には、台車３０の台３２と炉床１ａとの間に気体を供給する気体供給管１９が設けられている。気体供給管１９は図４のように炉の幅方向Ｄの両側の側壁１ｂに設けられており、各気体供給管１９は気体供給源（不図示）に接続されている。なお、気体供給管１９から供給される気体は例えば空気である。また、本実施形態では気体供給部として管状部品を用いているが、例えばスプレーノズルやシャワーヘッドのような部品を用いても良い。気体供給部は炉内への気体供給が可能な構成を有していれば良い。

従来の焼却炉では、処理室１２内における全体としての圧力は大気圧よりも負圧であるが、処理室１２内のラビリンスシール構造８０の凹凸部の上方空間の圧力は凹凸部の下方空間の圧力よりも高くなっていた。一方で、本実施形態の焼却炉１においては、熱処理時に、台車３０の台３２と炉床１ａとの間の空間に気体が供給される。これに伴い、ラビリンスシール構造８０の凹凸部の下方空間は凹凸部の上方空間よりも正圧となり、ラビリンスシール構造８０の凹凸部の下方空間の雰囲気ガスは、ラビリンスシール構造８０の隙間を介して下方から上方に流れていく。このため、廃棄物Ｗの熱処理時に発生する煤や酸性ガスがラビリンスシール構造８０の隙間を流れにくくなり、煤や酸性ガスは台車３０の車輪３１に到達しにくくなる。その結果、従来よりも車輪３１の腐食や摩耗の進行を抑えることが可能となり、搬送トラブルの発生を抑制することができる。

また、廃棄物ＷがＰＣＢを含有している場合には、熱処理時に塩化水素ガス等の塩素を含有する腐食性ガスが発生するが、本実施形態の焼却炉１のような、気体供給管１９から供給される気体が、台車３０と炉の側壁１ｂ内面との間を下方から上方に向かって流れるような構造であれば、前記腐食性ガスが台車３０の車輪３１に到達しにくくなる。これにより、車輪３１の腐食や摩耗を抑えることができ、台車３０の搬送トラブルの発生を抑制することができる。

また、本実施形態のように、処理室１２内の台車３０が後続の台車３０に押されて移動する構成の連続式の熱処理炉においては、処理室内進行方向Ｌの上流側の台車３０と処理室内進行方向Ｌの下流側の台車３０が互いに接触した状態で各台車３０が処理室１２内を移動するため、各台車３０間の隙間は小さくなっている。このため、各台車３０の台３２と炉床１ａとの間の空間に気体を供給した際に、当該空間をラビリンスシール構造８０の凹凸部の上方空間よりも正圧にしやすくすることができる。

なお、本実施形態の焼却炉１においては、図３に示すように出口トラバーサ６１の終端部に、台車３０の天板３４の位置ずれを検知する天板位置検知装置７０が設けられている。天板位置検知装置７０は２つのラインレーザー７１を備えており、図６にも示すように各ラインレーザー７１は天板３４の幅よりもやや大きい間隔で、かつレーザー光が処理室内進行方向Ｌに対して平行に出力されるように配置されている。

台車３０の天板３４は、台車３０の移動中における振動や、焼却処理中における廃棄物Ｗからの落下物等により、炉の高さ方向Ｖを回転軸として回転することがある。この状態で操業を続けると、天板３４の熱膨張または熱収縮により天板３４の位置ずれが更に拡大していき、天板３４の落下等が発生するおそれがある。一方、本実施形態の焼却炉１においては、廃棄物Ｗが載せられた台車３０が出口トラバーサ６１の終端部の所定位置に搬送された際にラインレーザー７１からレーザー光が出力される。このとき、天板３４が処理室内進行方向Ｌに対して傾いていた場合には図７のようにラインレーザー７１のレーザー光が遮られることになる。レーザー光が遮られた場合には作業者が目視でそのことを確認することができるため、作業者は天板３４が適正位置からずれていることを容易に把握することが可能となる。適正位置からずれている天板３４は作業者により位置ずれが修正され、天板３４の位置ずれ修正が完了した台車３０は再び廃棄物Ｗが載せられて入口トラバーサ６０から炉内に搬入される。

なお、天板位置検知装置７０の設置位置やラインレーザー７１の設置方法は本実施形態で説明したものに限定されない。また、本実施形態では、ラインレーザー７１のレーザー光が遮られた場合に作業者が目視でそのことを確認することとしたが、例えばレーザー光が遮られた場合に、ラインレーザー７１から制御部（不図示）へと信号が出力され、焼却炉１の操作盤の警告ランプの点灯や、アラーム等でオペレーターに天板３４の位置ずれが生じていることを通知するようにしても良い。また、本実施形態では、天板位置検知装置７０の構成部品としてラインレーザー７１を例示したが、天板の位置ずれを検知することが可能であれば他のセンサ等を用いても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施形態では、気体供給管１９を炉床１ａ付近の側壁１ｂに設けることとしたが、気体供給管１９の設置位置はこれに限定されない。例えば炉床１ａに気体供給管１９を設け、気体が上方に吹き上がるように構成しても良い。すなわち、気体供給部（上記実施形態では気体供給管１９）から供給された気体が、台車３０側面と炉の側壁１ｂ内面との間を下方から上方に向かって流れるように熱処理炉が構成されていれば、台車３０の車輪３１の腐食や摩耗の進行を抑制することができる。

また、上記実施形態では、気体供給管１９を炉の幅方向Ｄの両側に設けることとしたが、炉の幅方向Ｄの一方側にのみ設けることにしても良い。この場合であっても台車３０の台３２と炉床１ａとの間の空間に気体が供給され続けることで、当該空間はラビリンスシール構造８０の凹凸部の上方空間に対して正圧となる。ただし、炉の幅方向Ｄの両側から気体を供給することで、煤や酸性ガスが車輪３１に到達しにくくなることから、車輪３１の腐食や摩耗の進行を更に抑制するという観点では、炉の幅方向Ｄの両側に気体供給管１９を設けることが好ましい。

また、気体供給管１９と炉の側壁１ｂとの連結部については、気体供給管１９の先端が炉の側壁１ｂ内面に対して処理室１２の内部側に突出するように、気体供給管１９が炉の側壁１ｂから処理室１２の内部に挿入された形態や、気体供給管１９が炉の側壁１ｂから処理室１２の内部へ挿入された後に折り曲げられ、開口部が下方を向いた形態としてもよい。台車３０上の処理物からの落下物が想定されるような熱処理炉においては、気体供給管１９を処理室１２の内部へ挿入した形態や、開口部が下方を向いた形態とすることで、気体供給管１９の開口部に落下物が詰まって閉塞するトラブルのリスクを低減できるというメリットがある。

また、上記実施形態では、台車３０側面と炉の側壁１ｂ内面の断熱材１７とで構成されるラビリンスシール構造８０を設けたが、ラビリンスシール構造８０は設けなくても良い。この場合であっても、台車３０の台３２と炉床１ａとの間の空間に気体が供給され続けることで、台車３０の下方空間から台車３０の上方空間に雰囲気ガスが流れるため、煤や酸性ガスの車輪３１への流れ込みを抑制することができる。すなわち、車輪３１の腐食や摩耗を抑制するといった効果を享受するためには、例えば気体供給管１９から供給される気体の供給量を増加させたり、台車３０と炉の側壁１ｂ内面との隙間を小さくしたりすることによって、気体供給管１９から供給される気体が台車３０と炉の側壁１ｂ内面との間を下方から上方に向かって流れるように熱処理炉が構成されていれば良い。ただし、ラビリンスシール構造８０を設けることにより、気体が上方から下方ならびに下方から上方の双方向に流れることを回避することができ、煤や酸性ガスが車輪３１に到達しにくくなるため、車輪３１の腐食や摩耗の進行を更に抑制するという観点では、ラビリンスシール構造８０を設けることが好ましい。また、ラビリンスシール構造８０を設けて台車３０の上方空間と台車３０の下方空間とに差圧を生じさせた上で、上方空間と下方空間との圧力差を計測および監視することも好ましい構成である。熱処理炉の操業中に台車３０の上方空間と下方空間の圧力差を監視して、圧力差が一定基準値以下となったら警報等を出すようにしておけば、警報等が出た際に圧力差が低下した原因を調べて対策を打つことで、煤や酸性ガスの車輪３１への流れ込みを未然に防止することができる。なお、台車３０の側面においてラビリンスシール構造８０を構成する部材は上記実施形態のような耐火材３３に限定されず、他の部材でラビリンスシール構造８０を構成しても良い。

また、上記実施形態では、熱処理炉としてＰＣＢ含有廃棄物の焼却炉１を例示したが、熱処理炉はこれに限定されず、例えば浸炭処理などの他の熱処理を行う炉であっても良い。

本発明は、ＰＣＢ含有廃棄物の焼却処理に適用することができる。

１ 焼却炉
１ａ 炉床
１ｂ 炉の側壁
１１ 搬入待機室
１２ 処理室
１２ａ 昇温部
１２ｂ 温度保持部
１２ｃ 冷却部
１３ 搬出待機室
１４ 扉
１５ 排気ダクト
１６ 断熱ブランケット
１７ 断熱材
１８ バーナー
１９ 気体供給管
２０ レール
３０ 台車
３１ 車輪
３２ 台
３３ 耐火材
３４ 天板
４０ 台車押出装置
４１ シリンダー装置
４２ シリンダーロッド
４３ リンク機構
４４ リンク
４５ 押出部材
５０ 台車引出装置
５１ シリンダー装置
５２ シリンダーロッド
５３ リンク機構
５４ リンク
５５ 引出部材
５５ａ 引出部材の突出部
６０ 入口トラバーサ
６１ 出口トラバーサ
７０ 天板位置検知装置
７１ ラインレーザー
８０ ラビリンスシール構造
Ｄ 炉の幅方向
Ｌ 処理室内進行方向
Ｖ 炉の高さ方向
Ｗ 廃棄物

Claims (8)

1. 処理物を台車で搬送する台車搬送式の熱処理炉であって、
   前記台車に載せられた前記処理物を加熱する加熱部と、
   前記加熱部の下方に設けられた、炉内に気体を供給する気体供給部とを備え、
   前記気体供給部から供給される気体が、前記台車と炉の側壁内面との間を下方から上方に向かって流れるように構成されている、熱処理炉。
2. 前記気体供給部が炉の幅方向両側の側壁に設けられている、請求項１に記載の熱処理炉。
3. 前記処理物はＰＣＢ含有廃棄物であり、該ＰＣＢ含有廃棄物を焼却処理するように構成されている、請求項１又は２に記載の熱処理炉。
4. 前記台車の側面と炉の側壁内面との間にラビリンスシール構造が設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱処理炉。
5. 処理物を台車で搬送して該処理物の熱処理を行う熱処理方法であって、
   前記熱処理を行う際に、前記台車と炉の側壁内面との間を下方から上方に向かって気体が流れるように、前記台車に載せられた前記処理物を加熱する加熱部の下方から気体供給を行う、熱処理方法。
6. 炉の幅方向両側の側壁から前記気体供給を行う、請求項５に記載の熱処理方法。
7. 前記処理物はＰＣＢ含有廃棄物であり、該ＰＣＢ含有廃棄物の焼却処理を行う、請求項５又は６に記載の熱処理方法。
8. 前記台車の側面と炉の側壁内面との間にラビリンスシール構造を設けた熱処理炉で前記熱処理を実施する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の熱処理方法。

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