JP2000314593A

JP2000314593A - 外熱式ロータリーキルン

Info

Publication number: JP2000314593A
Application number: JP11123834A
Authority: JP
Inventors: Noboru Ichitani; 昇市谷; Mikio Murao; 三樹雄村尾
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: JP3101264B1

Abstract

(57)【要約】【課題】特定のパターンにしたがって処理物の加熱温
度やその温度での保持時間を厳密に管理することがで
き、しかも炉芯管が長くなることによる不都合を解消し
得る、新しい外熱式ロータリーキルンを提供する。【解決手段】周壁と端部壁とによって囲まれた独立の
加熱炉１１・１２を炉芯管２０に沿って複数配置すると
ともに、炉芯管２０を回転可能に支える支持手段として
複数組のローラ３１・３２・３３を、加熱炉１１・１２
の間を含む箇所に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】請求項に係る発明は、石灰泥
を焼成して生石灰を得るなど固体の各種熱処理に使用す
る外熱式ロータリーキルンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ロータリーキルンは、回転する円筒内に
供給した固体処理物を加熱等することにより、その処理
物に対し乾燥や焼成、乾留といった種々の熱処理を施す
装置である。当該円筒は、水平よりやや傾斜した状態に
設けられているため、円筒の回転につれてその内部を順
次軸長方向に処理物が移動する。円筒内に直接に火炎を
吹き込むなどして処理物を直接加熱する方式のものに加
え、最近では、円筒の外側から処理物を間接加熱する外
熱式ロータリーキルンも実用化されている。外熱式の例
は、たとえば特許第２５４９０６９号公報や特開昭５０
−８７１１５号公報に記載がある。

【０００３】外熱式ロータリーキルンでは、たとえば図
５のように、炉芯管（回転円筒）２０’の外側に加熱炉
１０’があり、その加熱炉１０’によって炉芯管２０’
が外側から熱せられるようになっている。炉芯管２０’
は、回転ローラ３１’・３２’等の支持手段により、図
５（ａ）中の左方が下になるようわずかに傾斜した状態
に支えられていて、一方の側のローラ３１’に接続され
た駆動手段（モータ等）３３’にて回転駆動される。図
中右側の供給口１８’から供給される処理物Ｍは、炉芯
管２０’のその回転につれて炉芯管２０’内を徐々に下
流側へ移動し、回収器１６’から払い出される。炉芯管
２０’を囲む加熱炉１０’の内部には、図５（ａ）のよ
うに電気ヒーター１２’が炉芯管１０’の直下に設けら
れ、または他の加熱源１３’が壁面付近に設けられてい
て、炉芯管２０’を加熱する。

【０００４】このような外熱式のキルンには、直接加熱
式のものとは異なるつぎのような利点がある。すなわ
ち、１）火炎や熱風が処理物に直接に当たる（当たらな
い部分もある）ことによる温度ムラがほとんど生じない
ので、処理物に均一な熱処理を施すことができる、2)処
理物の加熱雰囲気を、加熱手段や燃焼ガスの種類にかか
わらず自由に定めることができる−といった点であ
る。

【０００５】そのような利点があるために、外熱式のキ
ルンは、加熱温度や加熱雰囲気に影響を受けやすい処理
物の熱処理に適しているが、処理物や熱処理の種類によ
っては、とくに、加熱温度やその温度での保持時間を厳
密に管理されねばならないことがある。たとえば、図４
のように、まず一定時間の予熱・乾燥過程Ａをとり、昇
温のための加熱過程Ｂを経たうえ一定温度・一定時間で
本来の熱処理過程Ｃをすませ、その後に所定の時間をか
けて冷却過程Ｄをとる場合である。

【０００６】図５に示す外熱式ロータリーキルン３’
は、特開平２−１２２１９３号公報に記載された構成を
有するもので、上記1)・2)の利点を有するだけでなく、
図４のような温度管理についても実現の可能性を期待さ
せる装置である。炉芯管２０’内の処理物Ｍを所望の処
理温度に正確に保つべく、電気ヒーター１２’を独立操
作のできる複数のヒーター１２Ａ’・１２Ｂ’・…とし
て加熱炉内に配置するとともに、各ヒーター１２Ａ’・
１２Ｂ’・…の位置に合わせて炉芯管２０’の内部に測
温手段２５Ａ’・２５Ｂ’・…を配置しているからであ
る。このキルン３’の主たる目的は、各測温手段２５
Ａ’・２５Ｂ’・…のデータに応じて各ヒーター１２
Ａ’・１２Ｂ’・…の熱量を制御することにより炉芯管
２０’内を所望の温度にして処理物Ｍに均一な熱処理を
施そうというものだが、各独立のヒーター１２Ａ’・１
２Ｂ’・…を適切に操作すれば、図４のような各過程Ａ
・Ｂ・…に合わせて炉芯管２０’内に複数の加熱ゾーン
を設ける（それら各ゾーン内に順に処理物Ｍを送る）こ
とも不可能ではなさそうに見える。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図５のような外熱式ロ
ータリーキルン３’は、独立して操作できる複数のヒー
ター１２Ａ’・１２Ｂ’・…からなる電気ヒーター１
２’を加熱炉１０’内に有しているとはいえ、図４など
にしたがって処理物Ｍを適切に温度管理することは実際
には困難である。テスト機を用いた試験においても、段
階的に温度の異なる複数の加熱ゾーンを炉芯管内に設け
ることは不可能であった。

【０００８】図５のキルン３’において適切な温度管理
を行うのが難しい理由は、電気ヒーター１２’の各ヒー
ター１２Ａ’・１２Ｂ’・…を独立に操作するとして
も、それぞれの発する熱が、炉芯管２０’のうち他のヒ
ーターに近い部分にも及んでしまうからだと考えられ
る。電気ヒーター１２’を炉芯管の直下に配置するとし
ても、各ヒーターの輻射熱は炉芯管２０’の長さ方向に
も広がるため、特定のゾーンのためのヒーターが他のゾ
ーンをも加熱することになり、結果として各ゾーンを独
立に温度管理することができないのである。ヒーター１
２’を設けた範囲の炉芯管のうち長さ方向中央付近にお
いて温度が高くなりがちであるため、実際には、図４の
全過程のうち熱処理過程Ｃとしてのゾーンのみを均一な
温度に保つことも容易ではない。また、輻射熱を発する
ヒーター１２’とは別に、図５（ｂ）のように他の加熱
源１３’を加熱炉１０’の壁面付近に設けた場合にも、
各加熱源１３’の独立した操作にかかわらず、炉芯管２
０’上の各ゾーンを独立に温度管理することは同様に困
難である。各加熱源１３’の発する熱が、他の加熱源１
３’によって加熱されるべき炉芯管２０’上の位置をも
加熱してしまうからである。

【０００９】図５のキルン３’の場合にはさらに、炉芯
管２０’の内部で処理物Ｍの予熱等から熱処理・冷却ま
でを行うとすれば、長時間にわたって炉芯管２０’内に
その処理物Ｍを入れておく必要が生じ、炉芯管２０’が
過剰な長さになる可能性もあり得る。処理物Ｍを長時間
保持するためには炉芯管２０’の回転速度を下げてもよ
いが、一定の限度以下にまで下げると処理物Ｍの撹拌が
不十分になって熱処理の効率も品質も低下するため、炉
芯管２０’を長くする必要が生じるのである。たとえ
ば、水分量の多い石灰泥を処理物Ｍとする場合、予熱・
乾燥過程にかなりの時間がかかるため、加熱炉１０’と
ともに炉芯管２０’はきわめて長くなる。そうなると、
支持手段である回転ローラ３１’・３２’の間が大きく
離れ、炉芯管２０’が、自重や処理物Ｍの重量に抗する
だけの機械的強度を有しなくなる恐れもある。かかる不
都合を避けようとすれば、予熱・乾燥過程を他の装置に
よって行わねばならず、外熱式キルンの特長（前記1)・
2)など）を生かして高品質の処理物Ｍを得ることができ
なくなってしまう。

【００１０】請求項に係る発明は、たとえば図４のよう
なパターンにしたがって処理物の加熱温度やその温度で
の保持時間を厳密に管理することができ、しかも炉芯管
が長くなることによる不都合を解消し得る、新しい外熱
式ロータリーキルンを提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した外熱
式ロータリーキルンは、周壁（炉芯管を囲む壁）と端部
壁（炉芯管にて貫通される壁）とによって囲まれた独立
の加熱炉が炉芯管に沿って複数配置されていて、炉芯管
を回転可能に支える支持手段（支持用の回転ローラや軸
受など）が、加熱炉の間を含む複数の箇所に配置されて
いることを特徴とする。なおこのキルンは、プロセスの
うち少なくとも一部において処理物を加熱するものでは
あるが、その加熱が特定の温度範囲に限られることはな
く、また全過程で処理物が加熱されねばならないわけで
もない。したがって、「加熱炉」や「加熱温度」等につ
いていう「加熱」には、常温前後または常温をわずかに
上回る程度に加温し、または冷却することをも含む。

【００１２】この外熱式ロータリーキルンでは、炉芯管
の外側に配置された複数の加熱炉のそれぞれが、炉芯管
上の各部分を他の部分とは独立に加熱（または加温・冷
却。以下も同様）することができる。各加熱炉は炉芯管
に沿って、つまり炉芯管の長さ方向に配置されており、
したがって炉芯管内を移動する処理物はそれら各加熱炉
間を順次に移動していくのであるから、各加熱炉での加
熱温度を熱処理とその前後の各種過程に対応づけた所定
値に設定しておけば、処理物は、図４または他の温度−
時間パターンにしたがって好ましい温度管理を受け、最
適の熱処理を施され得ることになる。

【００１３】このキルンは外熱式のものであるため、前
述したように、処理物に対し均一な熱処理を施すことが
できるうえ、処理物の加熱雰囲気を自由に定めることが
できる。その点から、加熱中の温度や雰囲気に対する感
受性の高い処理物の熱処理に適しており、たとえば石灰
泥（生石灰）・発泡性鉱物・セラミックス原料粉等の乾
燥・加熱・焼成、ゴム・プラスチック廃棄物等の熱分
解、一般ゴミのガス化処理、下水処理汚泥の熱処理、活
性炭の乾留などに好適である。請求項１のキルンは、上
記のように温度の管理を適切に行えるために、製造条件
に対する感受性がとくに高いもの、たとえば高純度・高
品質の処理物を得るうえでメリットが大きい。

【００１４】さらにこのキルンは、炉芯管を回転可能に
支える支持手段が加熱炉の間を含む複数の箇所に配置さ
れたものであるため、処理物を内部に保持する時間等と
の関係で炉芯管が長くなる場合にも、機械的強度に関す
る不都合を生じない。また、その点に基づいて炉芯管に
十分な長さをもたせることができると、予熱・乾燥等の
事前過程から本来の熱処理過程とそれに続く事後過程な
ど多くの過程を含む長時間のプロセスを、十分な速度で
（つまり処理物の撹拌に好ましい条件で）回転する一体
の炉芯管内で実施することが可能になる。そしてそのこ
とにより、必要な全過程を一基のキルンで行えることに
なって設備費が低減されるほか、高い熱効率のもとで品
質のすぐれた処理物を得ることが可能になる。

【００１５】請求項２に記載の外熱式ロータリーキルン
は、とくに、炉芯管内の処理物の温度を知るとともに加
熱温度（加熱炉内の温度）を調整することが各加熱炉ご
とに（つまり、各加熱炉に対応づけて）可能であること
を特徴とする。

【００１６】この外熱式ロータリーキルンでは処理物に
対して理想的な温度条件で熱処理を施すことが可能であ
る。各加熱炉が独立して加熱温度を設定できることはも
ちろんだが、このキルンの場合にはさらに、加熱炉ごと
に炉芯管内の処理物の温度を知り、それに基づいてそれ
ぞれの加熱温度を調整できるからである。つまり、そう
したフィードバック制御による温度調整を加熱炉ごとに
行えるため、温度管理パターンにおける各過程における
温度をそれぞれ正確に定め得るのである。

【００１７】請求項３に記載の外熱式ロータリーキルン
は、さらに、炉芯管の長さ方向に沿う各加熱炉の長さ
が、当該加熱炉ごとの所定の温度に処理物を移行させま
たは維持する時間（たとえば図４に示した各過程Ａ・Ｂ
・…の各時間）に比例して定められていることを特徴と
する。

【００１８】ロータリーキルンにおける処理物の移動速
度は、炉芯管（回転円筒）の傾斜角や直径、回転数、お
よび処理物の安息角によって決まるので、それらを変え
ることによって変更することが可能である。しかし、処
理物の安息角はその物に固有の性質であり、また傾斜角
や直径、回転数を炉芯管の各部について自由に定めるこ
とも通常は困難であるため、処理物の移動速度は、変更
可能であるとはいえ回転円筒の全域においてほぼ均一で
ある。そのため、各加熱炉の長さを上記のように各加熱
炉での温度移行時間または温度維持時間に比例して定め
ておくと、炉芯管のたとえば回転数を調整することによ
ってすべての加熱炉において処理物を適切に温度移行ま
たは温度維持することが可能になる。

【００１９】請求項４の外熱式ロータリーキルンはさら
に、各加熱炉が独自の加熱手段を備えるほか、一部の加
熱炉は、他の加熱炉を出た熱風を導入（つまり再利用）
するための経路を備えていることを特徴とする。上述の
ように「加熱」のうちには単なる加温または冷却を含む
ことから、「熱風」には常温前後またはそれ以下の温度
の冷風をも含む。また、加熱炉が備える「独自の加熱手
段」に関しても、一般的にはバーナー等の熱風供給手段
または電気ヒーターなどをさすが、同様の観点から、冷
却をなす手段（たとえば外気や冷媒の導入手段、または
炉芯管表面への散水手段）等をも含むものとする。

【００２０】このキルンでは、一部の加熱炉に対して
は、上記の経路を利用して、他の加熱炉を出た熱風を導
入することが可能である。たとえば、加熱温度の高いあ
る加熱炉を出た熱風を、当該経路を介して、加熱温度の
あまり高くない加熱炉に導入するのである。このように
すれば、加熱温度を高めに設定された加熱炉内に発生す
る熱量が他の加熱炉内で再度利用されることになり、エ
ネルギーの有効利用がはかられる。エネルギーが有効に
利用されると、キルンのランニングコストが削減される
ほか、環境上のメリットももたらされる。なお、各加熱
炉には独自の加熱手段も備わっているため、加熱炉のそ
れぞれにおいて加熱温度を調整することももちろん可能
である。

【００２１】外熱式のキルンの場合、火炎等による直接
的な処理物の加熱を行わないため、いわゆる直接加熱式
のキルンよりも一般的には熱効率が低くなる。しかし、
このキルンでは、上記のとおり熱風の再利用によってエ
ネルギーの有効利用をはかるため、そのような熱効率上
の不利を解消することも可能になる。また、複数の加熱
炉につづけて熱風を導入する場合、下流側の加熱炉には
成分の変化した熱風が導入されることになる可能性も高
くなるが、このキルンは外熱式のものであって熱風と処
理物とが接触することはないため、熱風の再利用にとも
なう不利は生じない。

【００２２】請求項５の外熱式ロータリーキルンは、と
くに、隣接する加熱炉として本来の熱処理用のものと事
前の予熱用のものと（の少なくとも二つ）が配置され、
前者（本来の熱処理用の加熱炉）には、独自の加熱手段
として前者の出口付近における炉芯管内の処理物温度に
応じて熱量（したがって加熱温度の）調整の可能な熱風
発生炉が接続され、後者（事前の予熱用の加熱炉）に
は、前者を出た熱風を導入する経路が接続されていると
ともに、独自の加熱手段として前者の入口付近における
炉芯管内の処理物温度に応じて外気導入量の増減が可能
な開閉弁が設けられていることを特徴とする。

【００２３】このキルンでは、まず、加熱炉のそれぞれ
において加熱温度を調整できるとともにエネルギーの効
率的な利用をはかることが可能である。請求項４のキル
ンについて記載したのと同じく、配置された二つの加熱
炉についてそれぞれが独自の加熱手段を備えるほか、一
部の加熱炉（事前の予熱用のもの）は、他の加熱炉を出
た熱風を導入するための経路を備えているからである。

【００２４】このキルンではまた、熱処理とその前後の
各過程での加熱温度を正確に定めることによって処理物
に対し理想的な熱処理を施すことが可能である。請求項
２のキルンにおけるのと同様に、炉芯管内の処理物の温
度を知るとともに加熱温度を調整することが各加熱炉ご
とに可能だからである。つまり、本来の熱処理用である
前者の加熱炉においては、加熱の影響が顕著に現れるそ
の加熱炉の出口付近における炉芯管内の処理物の温度を
知り、それに応じて熱風発生炉の熱量調整を行うことに
より加熱温度の調整を行う。一方、事前の予熱用である
後者の加熱炉では、後続する隣接位置にあって予熱過程
での加熱の影響が顕著に現れる前者の加熱炉の入口付近
において炉芯管内の処理物温度を知り、それに応じて開
閉弁により外気導入量を増減して加熱温度の調整を行
う。各加熱炉について、処理物温度を知ることと加熱温
度を調整することとを的確にかつ容易に行えるため、上
記した理想的な熱処理を円滑に行うことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】発明の実施に関する一形態を図１
に紹介する。図１（ａ）は、外熱式ロータリーキルン１
について全体を模式的に示す縦断面図、同（ｂ）は同
（ａ）におけるｂ−ｂ断面図、同（ｃ）は同（ａ）にお
けるｃ−ｃ断面図である。

【００２６】図１に示す外熱式ロータリーキルン１は、
石灰泥（主成分はＣａＣＯ₃）を焼成して生石灰（同Ｃ
ａＯ）を得るための設備である。煉瓦等の耐火壁で囲ま
れた加熱炉１１・１２の内側に、それらを長さ方向に貫
くように炉芯管２０が配置されている。炉芯管２０は、
後述する支持手段（ローラ３１・３２・３３等）によっ
て回転可能に支えられ、駆動手段３４によって回転駆動
される。炉芯管２０は図１（ａ）の左方が下になるよう
にわずかに傾斜（勾配は１／１００〜３／１００）した
状態に支持されているため、図中右方の供給用コンベヤ
１８から炉芯管２０内に投入される処理物Ｍは、炉芯管
２０の回転につれて徐々に左方へ移動する。その移動の
間に、周囲の加熱炉１１・１２から所定のパターン（温
度−時間のパターン）にしたがって加熱等を受けること
により、処理物Ｍは石灰泥から生石灰に変化し、図中左
方の回収器１６および切り出しバルブ１９を経由して回
収される。

【００２７】外熱式の設備であって処理物Ｍが温度ムラ
を生じにくく燃焼ガスの雰囲気にさらされることもない
ので、このロータリーキルン１では、品質の高い好まし
い生石灰を得ることができる。しかしこのキルン１は、
さらに品質上のメリットを得るとともにエネルギー効率
を高めることができるようにしたものである。そのため
の構成上の特徴は、以下のような点にある。

【００２８】まず、炉芯管２０の外側には、二つの独立
した加熱炉１１・１２を配置している。いずれの加熱炉
１１・１２についても、炉芯管２０を囲む周壁の両側に
端部壁を一体に設け、各端部壁には炉芯管２０の外径よ
りもわずかに（５ｍｍ前後）大径の開口を形成して炉芯
管２０を貫通させている。そのため、各加熱炉１１・１
２の内部にはそれぞれ独立の空間があることになる。こ
れらの加熱炉１１・１２を、間隔（１ｍ前後）をおいて
炉芯管２０に沿って配置したので、炉芯管２０の回りに
は、長さ方向に加熱炉１１・１２が順に並んでいること
になる。

【００２９】各加熱炉１１・１２には、加熱手段とし
て、独自に操作できるバーナー１１ａ・１２ａを設け、
それによって独自に加熱温度を調整できるようにした。
また加熱炉１１には、加熱炉１２の排気口１２ｂから通
じる経路１１ｃを形成し、それにより、加熱温度の高い
側の加熱炉１２を出た排ガスを加熱炉１１へ導入して再
利用できるようにした。バーナー１１ａは、こうした排
ガスの再利用のみでは加熱炉１１の温度が不適当である
場合に点火して加熱温度の調整をする。なお、各加熱炉
１１・１２は図１（ｂ）のように円筒形状とし、バーナ
ー１１ａ・１２ａは水平に設けて各吹出し口をその円形
断面の接線方向に向けている。各加熱炉１１・１２の排
気口１１ｂ・１２ｂは、図１（ａ）・（ｂ）のようにバ
ーナー１１ａ・１２ａとは加熱炉１１・１２の長さ方向
に離れた位置で、円形断面の接線方向に上向きに形成し
ている。

【００３０】加熱炉１１・１２は、処理物Ｍの予熱・乾
燥過程（図４の例では過程Ａ）、および加熱（昇温）と
熱処理の過程（図４では過程ＢおよびＣ）にそれぞれ当
てている（図４に示す冷却の過程Ｄは、このキルン１で
は加熱炉１２を出たのち外気の冷却作用にて行う）。つ
まり処理物Ｍは、炉芯管２０内を移動するのにつれ、加
熱炉１１の内側において予熱・乾燥を、加熱炉１２の内
側において加熱（昇温）および熱処理を順に受ける。温
度管理を正確に行って理想的な条件を実現すれば、品質
の高い生石灰を得ることができる。処理物Ｍの移動速度
は炉芯管２０内でほぼ均一であるため、炉芯管２０に沿
った各加熱炉１１・１２の長さは、各過程の時間的長さ
に比例するように定めている。この例で原料とする石灰
泥は、多量の水分を含有していて乾燥に長時間を要する
ため、予熱・乾燥過程をなす加熱炉１１にはかなりの長
さをもたせている。加熱炉１１等が長いことから炉芯管
２０も相当に長くなっており、その長さＬと外径（直
径）Ｄとの比Ｌ／Ｄは１５以上となっている。なお、予
熱・乾燥の際には処理物Ｍが３００℃前後に保持される
必要があり、加熱（昇温）に続く熱処理の過程では約９
００℃に保持されるのが好ましいため、各加熱炉１１・
１２には、バーナー１１ａ・１２ａと上記の経路１１ｃ
とによって、それぞれ６００℃・１１００℃の熱風を吹
き込むこととしている。

【００３１】炉芯管２０を回転可能に支える支持手段と
して、上述のとおり合計３箇所にローラ３１・３２・３
３を配置している。すなわちこのキルン１においては、
炉芯管２０の両端付近に配置するローラ３１・３３に加
えて、上記のとおり間隔をおいた加熱炉１１・１２の間
にもローラ３２を設けている。各位置に合わせて炉芯管
２０の外周に環状体（タイヤ）２１・２２・２３を一体
化することにより、ローラ３１・３２・３３による支持
の円滑化をはかってもいる。このような構成によって炉
芯管２０の中ほどの部分にも荷重の支持点ができたこと
になるので、前記のように炉芯管２０がかなり長いにも
かかわらず、その機械的強度を確保するのが容易であ
る。また、こうして支持点を増やしたことに基づいて炉
芯管２０を長くすることができたために、予熱・乾燥か
ら本来の熱処理過程までの長時間のプロセスを一体の炉
芯管２０内で連続的に実施することができ、しかもその
炉芯管２０を、熱効率と製品品質にとって好ましい十分
な速度で回転させることも可能になった。なお、ローラ
３１・３２・３３は、いずれも図１（ｃ）のとおり２個
を一組として支持台３１ａ上に回転自在に設けている。
そして、炉芯管の最上流側（処理物Ｍの供給を受ける
側）に設けたローラ３１のうち一方のものに、モータを
含む回転駆動手段３４を接続している。

【００３２】炉芯管２０の内部には温度計測手段である
熱電対（図示せず）を配置し、それぞれの先端が、加熱
炉１１・１２の内側において処理物Ｍに接するように位
置させている。各熱電対が検知する各加熱炉１１・１２
での処理物Ｍの温度に応じてバーナー１１ａ・１２ａの
火力を調整し、それによって各加熱炉１１・１２内での
処理物Ｍの温度を最適化するのである。なお、これらの
熱電対は、炉芯管２０の長さ方向に沿って移動可能にす
ることにより、各加熱炉１１・１２内にある処理物Ｍの
温度分布を検知し得るようにもしている。

【００３３】そのほか、回収器１６の送気口１６ａには
ガスの吹込み手段（図示せず）を接続し、それより炉芯
管２０の内部に向けて各種のキャリアガスを吹き込める
ようにしている。キルン１は外熱式のものであるため、
炉芯管２０の内部雰囲気はバーナー１１ａ・１２ａの燃
焼ガスに影響されることがないが、炉芯管２０内にガス
を吹き込むのは、当該雰囲気をより積極的に制御しよう
とするものである。つまり、石灰泥を焼成する際には、
石灰泥から生石灰とともに発生する二酸化炭素（Ｃ
Ｏ₂）が炉芯管２０内に充満するのが一般であるが、そ
こに酸素や水素、窒素等のキャリアガスを吹き込むこと
により、生石灰の生成環境を酸化雰囲気や還元雰囲気、
または不活性雰囲気に変えるのである。生成環境をその
ように調整すれば、使用目的等に応じた一層好ましい品
質の生石灰を得ることが可能になる。なお、吹き込んだ
キャリアガスは、ガス排出器１７の排気口１７ａから排
出される。

【００３４】図２には、発明の実施に関する第二の形態
を紹介する。この例は、上に紹介したものと同一の外熱
式ロータリーキルン１において、加熱炉１１・１２内の
温度調整を図１の場合とは異なる手段によって行うもの
である。図２は、そのキルン１についての模式的縦断面
図であり、図１の場合と構造的に変更していない部分に
は図１におけるものと同一の符号を付している。

【００３５】図２のキルン１においては、加熱炉１１・
１２の温度調整手段をつぎのように構成している。ま
ず、処理物Ｍに本来の熱処理等を行う加熱炉１１に対し
ては、独自の加熱手段５０として、熱電対５１および温
度発信器５２とともに、燃料調整器５３を付設した熱風
発生炉５４を接続している。熱電対５１および発信器５
２によって加熱炉１２の出口付近における炉芯管２０内
の処理物Ｍの温度を検知し、その温度に応じて調整器５
３が燃料量を制御して、熱風発生炉５４の熱量、したが
って加熱炉１２内の温度（標準的には前記の例と同じく
約９００℃）を調整する。一方、処理物Ｍを予熱等する
加熱炉１１については、加熱炉１２を出た熱風を導入す
る経路１１ｃを設けていることに加え、独自の加熱（温
度調整）手段４０として、熱電対４１と発信器４２、お
よび外気導入量の調整弁４３を設けている。熱電対４１
および発信器４２によって加熱炉１２の入口付近におけ
る炉芯管２０内の処理物Ｍの温度（つまり加熱炉１１で
の加熱の効果）を検知し、その温度に応じて調整弁４３
が外気導入量を制御することにより、加熱炉１１内の温
度（標準的には前記の例と同じく３００℃前後）を調整
する。

【００３６】続く図３には、発明の実施に関する第三の
形態を紹介すべく、外熱式ロータリーキルン２の全体を
模式的な縦断面図にて表している。図示のキルン２にお
いても、炉芯管７０の外側に独立した複数の加熱炉を設
けている点、温度計測手段である熱電対（図示せず）を
炉芯管７０内に設けたうえ各加熱炉の内側において各先
端を処理物Ｍに接触させている点、また、炉芯管７０内
へのキャリアガスの吹込み手段（図示せず）を回収器１
６の送気口１６ａに接続した点などは、目的および構成
において図１のキルン１と差異がない。図１のキルン１
における場合と同様にこのキルン２でも、処理物Ｍは、
図中右方のコンベヤ１８によって炉芯管７０内に投入さ
れ、その長さ方向に図の左方へ移動しながら熱処理され
て回収器１６および切り出しバルブ１９から回収され
る。

【００３７】図３のロータリーキルン２が図１のキルン
１と相違するのは、つぎのような点である。すなわち、
第一には、炉芯管７０の外側の加熱炉として加熱炉６１
・６２・６３の三つを配置したことである。加熱炉６１
・６２には、前記のキルン１と同様に事前の予熱等と本
来の熱処理等とのそれぞれを行わせ（符号６１ａ・６２
ａはそのためのバーナーである）、三つ目の加熱炉６３
には、熱処理後の冷却過程を行わせる。冷却をなす加熱
炉６３には、冷風（外気）導入用のファン６３ａを設け
ている。炉芯管７０の外周に流速の高い冷風を流せば、
炉芯管７０およびその内部の処理物Ｍに対する冷却効果
が高くなるので、熱処理のあと処理物Ｍを急冷すること
ができる。急冷でなく徐冷を行う場合には数百℃までの
熱風（温風。たとえば加熱炉６１を出たもの）を導入す
ることとし、より強く急冷する必要がある場合には、炉
芯管７０の外周面に冷却水を掛ける散水装置をファンに
代えて設けるのがよい。なお、予熱および冷却のための
加熱炉６１・６３の排気はそれぞれ排気口６１ｂ・６３
ｂから大気中に排出するが、加熱炉６２の高温の排気
は、排気口６２ｂから経路６１ｃを介して加熱炉６１内
に導入している。

【００３８】キルン１と相違する第二の点は、炉芯管７
０の支持手段として、炉芯管７０の両端付近の２箇所と
ともに各加熱炉６１・６２・６３間の２箇所を含む合計
４箇所に、ローラ８１・８２・８３・８４を設けたこと
である。各ローラ８１・８２・８３・８４は、図１の例
で使用したローラ３１・３２・３３と同様の回転体であ
り、それぞれが環状体（タイヤ）７１・７２・７３・７
４を介して炉芯管７０を回転可能に支えている。４組の
ローラ８１・８２・８３・８４のうち最上流側のローラ
７１には、回転駆動手段８５を接続している。炉芯管７
０が多くの荷重支持点を有するので、このキルン２は、
かなりの時間をかけて熱処理や予熱等を行うプロセスに
使用する場合にも有利である。

【００３９】以上に説明した図１〜図３の各ロータリー
キルンに関しては、たとえばつぎのように一部を改変し
て実施することもできる。もちろん、熱処理の対象（処
理物Ｍ）も種々選択することが可能である。

【００４０】1) 炉芯管に沿った加熱炉のいずれかを、
炉芯管の長さ方向と直角な仕切り壁によって複数の小室
に区分する、といった構成を採用するのもよい。独立し
たバーナー等を各室に配置してそれらを適切に使用すれ
ば、処理物Ｍの温度を一層精密にコントロールすること
が可能になる。また、処理物に必要な温度条件からでは
なく、炉芯管を支持するのに好適な機械的強度等の観点
から加熱炉の長さを決定することが可能になる。その場
合には、予熱過程や本来の熱処理過程等での各所要時間
（の比率）に合わせて、それら小室のうちから適当数を
各過程に割り当てて使用するとよい。

【００４１】2) 加熱炉における独自の加熱手段とし
て、上記のようなバーナーでなく、電気ヒーターを使用
することもできる。たとえば、各加熱炉の内壁面に通電
式の発熱体を張りめぐらせるとよい。ただし、そのよう
なヒーターのみでは、炉芯管のうち各加熱炉の中央に近
い部分が他の部分よりも高温度になりがちであるため、
補助空気の導入手段によって熱風や温風等を補助的に各
加熱炉内に導入して、炉内温度の均一化をはかるのがよ
い。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に記載した外熱式ロータリーキ
ルンでは、複数の加熱炉のそれぞれにおいて炉芯管上の
各部分を独自の温度に加熱等することができるため、処
理物を最適の温度パターンにしたがって熱処理すること
が可能である。そのため、外熱式のキルンであることの
利点と相まって、製造条件に対する感受性がとくに高い
高純度・高品質の処理物等を得るうえでメリットが大き
い。

【００４３】また、炉芯管の支持手段を、加熱炉の間を
含む複数の箇所に配置するので、炉芯管が長くなる場合
にも機械的強度に関する不都合を生じない。その点か
ら、炉芯管に十分な長さをもたせることができるので、
多くの過程を含む長時間のプロセスを、十分な速度で回
転する一体の炉芯管内で実施することが可能になり、設
備コストの低減や、熱効率および製品品質の向上といっ
た効果も得られる。

【００４４】請求項２に記載の外熱式ロータリーキルン
では、フィードバック制御による温度調整を加熱炉ごと
に行えるため、各過程における温度をそれぞれ正確に定
めることができ、処理物に対してとくに好ましい温度条
件で熱処理を施すことが可能である。

【００４５】請求項３に記載の外熱式ロータリーキルン
なら、炉芯管の回転数等を調整することにより、処理物
が各加熱炉内にある時間を適切にすることができる。

【００４６】請求項４のロータリーキルンでは、ある加
熱炉内に導入された熱風が他の加熱炉内でも再度有効に
利用されるため、外熱式であるにもかかわらず熱効率が
向上してランニングコストが低減されるほか、環境上の
メリットもある。なお、外熱式であるため、再利用によ
る熱風の成分変化にともなう不利はない。

【００４７】請求項５の外熱式ロータリーキルンでは、
熱エネルギーを効率的に利用しながら、処理物に対して
円滑に、理想的な熱処理を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施に関する一形態を示す図であって、
図１（ａ）は、外熱式ロータリーキルン１の全体を模式
的に示す縦断面図、同（ｂ）は同（ａ）におけるｂ−ｂ
断面図、同（ｃ）は同（ａ）におけるｃ−ｃ断面図であ
る。

【図２】発明の実施に関する第二の実施形態を示す図で
あって、外熱式ロータリーキルン１（図１のキルン１の
構成を一部変更したもの）の全体を模式的に示す縦断面
図である。

【図３】発明の実施に関する第三の実施形態を示す図で
あって、外熱式ロータリーキルン２の全体を模式的に示
す縦断面図である。

【図４】ある処理物について管理すべき加熱温度やその
温度での保持時間の一例を示す線図である。

【図５】図５（ａ）は、従来の外熱式ロータリーキルン
３’を示す縦断面図、同（ｂ）はその横断面図（同
（ａ）におけるｂ−ｂ断面図）である。

【符号の説明】

１・２外熱式ロータリーキルン１１・１２・６１・６２・６３加熱炉２０・７０炉芯管３１・３２・３３・８１・８２・８３・８４ローラ
（支持手段）Ｍ処理物

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年６月７日（２０００．６．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した外熱
式ロータリーキルンは、まず、周壁（炉芯管を囲む壁）
と端部壁（炉芯管にて貫通される壁）とによって囲まれ
た独立の加熱炉が炉芯管に沿って複数配置されていて、
炉芯管を回転可能に支える支持手段（支持用の回転ロー
ラや軸受など）が、加熱炉の間を含む複数の箇所に配置
されていることを特徴とする。なおこのキルンは、プロ
セスのうち少なくとも一部において処理物を加熱するも
のではあるが、その加熱が特定の温度範囲に限られるこ
とはなく、また全過程で処理物が加熱されねばならない
わけでもない。したがって、「加熱炉」や「加熱温度」
等についていう「加熱」には、常温前後または常温をわ
ずかに上回る程度に加温し、または冷却することをも含
む。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】さらにこのキルンは、炉芯管を回転可能に
支える支持手段が加熱炉の間を含む複数の箇所に配置さ
れたものであるため、処理物を内部に保持する時間等と
の関係で炉芯管が長くなる場合にも、機械的強度に関す
る不都合を生じない。また、その点に基づいて炉芯管に
十分な長さをもたせることができると、予熱・乾燥等の
事前過程から本来の熱処理過程とそれに続く事後過程な
ど多くの過程を含む長時間のプロセスを、十分な速度で
（つまり処理物の撹拌に好ましい条件で）回転する一体
の炉芯管内で実施することが可能になる。そしてそのこ
とにより、必要な全過程を一基のキルンで行えることに
なって設備費が低減されるほか、高い熱効率のもとで品
質のすぐれた処理物を得ることが可能になる。請求項１
に記載したこの外熱式ロータリーキルンは、また、隣接
する加熱炉として本来の熱処理用のものと事前の予熱用
のものと（の少なくとも二つ）が配置され、前者（本来
の熱処理用の加熱炉）には、独自の加熱手段として前者
の出口付近における炉芯管内の処理物温度に応じて熱量
（したがって加熱温度の）調整の可能な熱風発生炉が接
続され、後者（事前の予熱用の加熱炉）には、前者を出
た熱風を導入する経路が接続されているとともに、独自
の加熱手段として前者の入口付近における炉芯管内の処
理温度に応じて外気導入量の増減が可能な開閉弁が設け
られていることをも特徴とする。したがってこのキルン
では、加熱炉のそれぞれにおいて加熱温度を調整できる
とともにエネルギーの効率的な利用をはかることが可能
である。配置された加熱炉についてそれぞれが独自の加
熱手段を備えるほか、一部の加熱炉（事前の予熱用のも
の）は、他の加熱炉を出た熱風を導入するための経路を
備えているからである。このキルンではまた、熱処理と
その前後の各過程での加熱温度を正確に定めることによ
って処理物に対し理想的な熱処理を施すことが可能であ
る。炉芯管内の処理物の温度を知るとともに加熱温度を
調整することが各加熱炉ごとに可能だからである。つま
り、本来の熱処理用である前者の加熱炉においては、加
熱の影響が顕著に現れるその加熱炉の出口付近における
炉芯管内の処理物の温度を知り、それに応じて熱風発生
炉の熱量調整を行うことにより加熱温度の調整を行う。
一方、事前の予熱用である後者の加熱炉では、後続する
隣接位置にあって予熱過程での加熱の影響が顕著に現れ
る前者の加熱炉の入口付近において炉芯管内の処理物温
度を知り、それに応じて開閉弁により外気導入量を増減
して加熱温度の調整を行う。このように各加熱炉につい
て、処理物温度を知ることと加熱温度を調整することと
を的確にかつ容易に行えるため、上記した理想的な熱処
理を円滑に行うことができる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】削除

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】削除

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】削除

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】

【発明の実施の形態】発明の実施に関する一形態を図１
に紹介する。図１（ａ）は、外熱式ロータリーキルン１
について全体を模式的に示す縦断面図、同（ｂ）は同
（ａ）におけるｂ−ｂ断面図、同（ｃ）は同（ａ）にお
けるｃ−ｃ断面図である。図１に示すキルン１は、請求
項の発明には該当しないが、請求項の発明について実施
を容易にするための参考例として紹介する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】続く図３には、発明の実施に関する第三の
形態を紹介すべく、外熱式ロータリーキルン２の全体を
模式的な縦断面図にて表している。図３に示すキルン２
は、図１のものと同じく請求項の発明には該当しない
が、請求項の発明について実施を容易にするために紹介
する。図示のキルン２においても、炉芯管７０の外側に
独立した複数の加熱炉を設けている点、温度計測手段で
ある熱電対（図示せず）を炉芯管７０内に設けたうえ各
加熱炉の内側において各先端を処理物Ｍに接触させてい
る点、また、炉芯管７０内へのキャリアガスの吹込み手
段（図示せず）を回収器１６の送気口１６ａに接続した
点などは、目的および構成において図１のキルン１と差
異がない。図１のキルン１における場合と同様にこのキ
ルン２でも、処理物Ｍは、図中右方のコンベヤ１８によ
って炉芯管７０内に投入され、その長さ方向に図の左方
へ移動しながら熱処理されて回収器１６および切り出し
バルブ１９から回収される。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】また、炉芯管の支持手段を、加熱炉の間を
含む複数の箇所に配置するので、炉芯管が長くなる場合
にも機械的強度に関する不都合を生じない。その点か
ら、炉芯管に十分な長さをもたせることができるので、
多くの過程を含む長時間のプロセスを、十分な速度で回
転する一体の炉芯管内で実施することが可能になり、設
備コストの低減や、熱効率および製品品質の向上といっ
た効果も得られる。熱エネルギーを効率的に利用しなが
ら、処理物に対して円滑に、理想的な熱処理を施すこと
も可能である。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】削除

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】発明の実施に関する一形態（参考例）を示す図
であって、図１（ａ）は、外熱式ロータリーキルン１の
全体を模式的に示す縦断面図、同（ｂ）は同（ａ）にお
けるｂ−ｂ断面図、同（ｃ）は同（ａ）におけるｃ−ｃ
断面図である。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】発明の実施に関する第三の実施形態（参考例）
を示す図であって、外熱式ロータリーキルン２の全体を
模式的に示す縦断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】傾斜した炉芯管の内部に供給され炉芯管
の回転につれて当該炉芯管の長さ方向に順次移動する処
理物を、当該炉芯管の外側にある加熱炉によって加熱す
る外熱式ロータリーキルンであって、周壁と端部壁とによって囲まれた独立の加熱炉が炉芯管
に沿って複数配置されていて、炉芯管を回転可能に支え
る支持手段が加熱炉の間を含む複数の箇所に配置されて
いることを特徴とする外熱式ロータリーキルン。
【請求項２】炉芯管内の処理物の温度を知るとともに
加熱温度を調整することが各加熱炉ごとに可能であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の外熱式ロータリーキル
ン。
【請求項３】炉芯管の長さ方向に沿う各加熱炉の長さ
が、当該加熱炉ごとの所定の温度に処理物を移行させま
たは維持する時間に比例して定められていることを特徴
とする請求項１または２に記載の外熱式ロータリーキル
ン。
【請求項４】各加熱炉が独自の加熱手段を備えるほ
か、一部の加熱炉は、他の加熱炉を出た熱風を導入する
ための経路を備えていることを特徴とする請求項１〜３
のいずれかに記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項５】隣接する加熱炉として本来の熱処理用の
ものと事前の予熱用のものとが配置され、前者には、独自の加熱手段として前者の出口付近におけ
る炉芯管内の処理物温度に応じて熱量調整の可能な熱風
発生炉が接続され、後者には、前者を出た熱風を導入す
る経路が接続されているとともに、独自の加熱手段とし
て前者の入口付近における炉芯管内の処理温度に応じて
外気導入量の増減が可能な開閉弁が設けられていること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の外熱式ロ
ータリーキルン。