JP2001311082A

JP2001311082A - 回転加熱処理方法と処理装置

Info

Publication number: JP2001311082A
Application number: JP2000129622A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kashiwagi; 佳行柏木; Nobuyuki Yoshioka; 信行吉岡; Takayuki Tanabe; 隆之田邊
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物等の被処理物を回転加熱処理装置で処
理する場合、被処理物の投入は、回転円筒体内温度が処
理の目的に合った設定処理温度に到達した後に開始され
る。炉の運転開始時には、炉等が常温となっているた
め、設定処理温度を固定して設定温度まで加熱しようと
すると、設定処理温度に到達するまでに相当の時間がか
かり、被処理物の投入開始が遅れて作業時間が減少し、
作業効率が低下する。【解決手段】加熱ジャケット３で覆われた回転円筒体
２の外表面に螺旋状の熱風ガス誘導板２ｃを設けて熱風
ガスを回転しながら通風するようにするとともに、この
回転方向は回転円筒体２の回転方向と逆となるように
し、運転開始時に回転円筒体の回転速度を定常回転速度
より高くして熱風ガスの熱を効果的に受熱して、設定温
度までの昇温時間を短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転円筒体（回転
ドラム）内に、廃棄物などの被処理物を投入して、該被
処理物を外部加熱手段により加熱処理する回転加熱処理
方法と処理装置に関し、特に、回転加熱処理炉の加熱運
転の初期時等に、回転円筒体内の所定の設定処理温度に
到達するまでの昇温時間の短縮を可能とし、設定処理温
度に達した後に被処理物の投入を開始する場合の投入後
の作業時間の確保を図ることができる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ゴミなどの一般廃棄物や産業廃棄
物、シュレッダーダスト、塩化ビニルなどの廃棄物はハ
ロゲン物質（塩素、臭素、沃素、フッ素、アスタチ
ン）、特に、塩素成分を多量に含んでいるので、焼却な
どの加熱処理をした場合には、塩素系ガス（塩化水素、
塩素）を多量に発生し、発生したガス（排ガス）、焼却
後の残渣（処理灰）、排ガス中の飛灰中に猛毒のダイオ
キシン類を生成し、環境汚染、焼却設備の劣化等の問題
を発生させる。そこで、これらの問題を解決するための
技術の開発が進められ、その処理方法として、被処理物
を焼却炉で燃焼処理する方法と、燃焼させるのではな
く、被処理物を回転加熱処理炉の回転円筒体（回転ドラ
ム、ロータリーキルン）内に投入して加熱（例えば、外
部加熱）し、乾燥、熱分解処理、脱塩素処理等による無
害化処理、炭化、灰化、その他焼却等の目的に合った温
度で加熱処理する方法が知られている。

【０００３】本願の出願人は、この回転円筒体を熱ガス
による外部加熱手段で加熱する加熱処理炉を複数使用
し、被処理物を第１の加熱処理炉で加熱してハロゲン物
質を分解析出させ、次に、このハロゲン物質を除去した
被処理物を別の第２の加熱処理炉で炭化（又は灰化）処
理して減容化し、ハロゲン物質の含まない炭化物を取り
出して再利用を図る処理方法を提案している（特開平１
１−２１１０４０〜特開平１１−２１１０４２）。

【０００４】また、同様の加熱処理炉で、被処理物とア
ルカリ物質の処理剤とを第１の加熱処理炉で加熱処理し
てハロゲン物質を分解析出すると同時に処理剤と反応さ
せて無害な塩化物を生成することで、発生ガス及び残渣
を無害化し、次に、この無害化処理された被処理物を第
２の加熱処理炉で炭化（灰化）処理して減容化し、ハロ
ゲン物質の含まない炭化物を取り出して再利用を可能と
することについても提案している（特開平１１−２２６
５４５〜特開平１１−２２６５４８）。

【０００５】更に、回転円筒体の加熱を効果的に行う手
段を有する熱ガスによる加熱処理装置も提案している
（特開平１１−２６３９７８）。この加熱処理装置は、
回転する円筒体内部に被処理物を投入し、該被処理物を
効果的に加熱するために、熱ガスを使用し、且つこの熱
ガスからの受熱面積を大きくするために、回転する円筒
体の外表面に受熱増加手段としての螺旋状突起、平板状
突起、波状板突起を形成し、円筒体の受熱面積を増加す
ることで円筒体の加熱を効果的に行い、被処理物の加熱
処理を効率良く実現するようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の提案に係る特開
平１１−２６３９７８号の熱ガスによる加熱処理装置
は、回転する円筒体の外表面に凹凸により形成した受熱
増加手段を設けているので、熱ガスによる熱を効率よく
円筒体に受熱できる効果がある。

【０００７】しかし、廃棄物などの被処理物を非連的に
加熱処理する場合、例えば、早朝の８時に回転加熱処理
装置の加熱運転を開始し、夕刻の５時に加熱運転を停止
するようなサイクルで被処理物の加熱処理をする場合、
朝方の運転開始時には、加熱処理炉やダクト、その他の
装置は、常温に冷えきっており、初期加熱時にはこれら
装置一式を加熱することから、回転円筒体内の被処理物
を加熱処理する設定温度（例えば、乾燥・脱塩処理、３
５０℃、炭化処理、６００℃）までに昇温するには相当
の時間がかかる。

【０００８】被処理物の回転する円筒体への投入は、こ
の設定温度に到達した後開始されるので、被処理物の投
入開始がそれだけ遅れ、１日の被処理物の処理時間が短
縮され、その分処理量が減少して、作業効率が低下する
ことになるが、かかる作業時間の確保については全く考
慮はされていなかった。

【０００９】従って、本発明は、上記のような熱ガスに
よる回転加熱処理炉において熱ガスからの受熱を効果的
に行って被処理物の加熱処理を有効に行うとともに、被
処理物の投入を開始できる所定の温度（設定処理温度）
に到達するまでの時間を早めて処理作業時間を確保し、
被処理物の処理作業の高効率化を図る加熱処理方法と処
理装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱風ガスを用
いて被加熱物を加熱する場合、熱風ガスからの熱を受熱
するときの伝熱量は、被加熱物の接触面積と熱風ガスの
流速に依存することに着目してなされたものである。

【００１１】即ち、上記の課題を解決するための手段
は、被処理物を、熱風ガスによる外部加熱手段を有する
回転円筒体内に投入して所定の設定処理温度で加熱処理
する回転加熱処理方法であって、外部加熱手段は、熱風
ガスを回転円筒体の外表面に沿って螺旋状に回転通風さ
せることで加熱し、且つこの熱風ガスの回転方向は、回
転円筒体の回転方向と逆方向とするとともに、回転円筒
体の加熱初期時に、該回転円筒体の回転速度を定常運転
時の定常回転速度以上の速度で回転し、回転円筒体内の
温度が上記の設定処理温度に到達後、回転速度を定常回
転速度に戻すとともに回転円筒体内への被処理物の投入
を開始するようにするものである。

【００１２】このようにすることで、初期加熱時間の短
縮が可能となり、被処理物の投入開始時間を早めること
ができる。

【００１３】上記の本発明による被処理物の加熱処理
は、乾燥、脱塩素、炭化、灰化のいずれかの処理、又は
これらを組み合わせた処理に適用することができる。

【００１４】上記の回転円筒体の加熱初期時の回転速度
は、定常運転時の定常回転速度の３〜５倍が望ましい。

【００１５】また、回転加熱処理装置としては、被処理
物を、熱風ガスによる外部加熱手段を有する回転円筒体
内に投入して加熱処理する回転加熱処理装置であって、
外部加熱手段は、回転円筒体の外周に設けられ熱風ガス
を導入して回転円筒体を加熱する加熱ジャケットと、該
加熱ジャケットで覆われた回転円筒体の外表面に螺旋状
に設けられ導入された熱風ガスを誘導して螺旋状に回転
通風させる熱風ガス誘導板とから成り、熱風ガスは、加
熱ジャケットの一端側から導入し、回転円筒体の外表面
に沿って螺旋状に回転しながら加熱ジャケットの他端側
から導出するとともに、この熱風ガスの回転方向は、回
転円筒体の回転方向と逆方向となるようになし、且つ前
記回転円筒体の回転速度を制御する速度制御装置を備
え、該速度制御装置で加熱初期時に、回転円筒体の回転
速度を加熱初期時に定常運転時の定常回転速度以上で運
転し、回転円筒体内温度が所定の設定処理温度に達した
後、定常回転数に戻す制御を行う。

【００１６】このように熱風ガスを螺旋状に形成した熱
風ガス誘導板で誘導して熱風ガスを螺旋状に回転させ、
且つこの回転方向を回転円筒体の回転と逆方向とし、更
に加熱初期時に回転円筒体の回転速度を高めることによ
り、熱風ガスの相対速度が高くなり熱風ガスの流速が増
加して伝熱効果が高まるとともに、熱風ガスの熱風ガス
誘導板に接する接触面積も増加し、熱風ガスの熱を有効
に受熱して回転円筒体に熱伝達して短時間で設定処理温
度に高めることができる。

【００１７】上記の熱風ガス誘導板は、連続的な板で螺
旋状に形成してもよいし、また非連続的（断片により）
な板を螺旋状に配設することで形成してもよい。

【００１８】また、熱風ガス誘導板又は回転円筒体のい
ずれか一方又は両方を、凹凸を有する縞鋼板で形成し、
熱風ガスとの接触面積を増加するように構成してもよ
い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。

【００２０】図１は、本発明の回転加熱処理炉の基本構
成の概念図、図２および図３は回転加熱処理炉の要部の
説明図で、図２はシール部分の断面図、図３は図１のＡ
−Ａ断面矢視図を示す。

【００２１】これらの図において、１は加熱処理炉を示
し、該加熱処理炉１は、回転自在で鉄系の金属部材から
なる回転円筒体２と、この回転円筒体２の外周にガスダ
クトを形成し熱風ガスを導入して回転円筒体２を加熱す
る加熱ジャケット３と、回転円筒体２を両端側で回転自
在に支承する支持ローラ４，４’と、回転円筒体２を回
転駆動する回転駆動手段５とで構成され、また回転円筒
体２には一端側に被処理物を搬入する供給口６、他端側
に被処理物を排出する排出口７を有し、内部には図３に
示すように回転円筒体の軸線に対して傾斜した送り羽根
２ｂが径方向及び軸方向に複数枚設けられ、回転円筒体
２が回転したとき、被処理物を供給口６側から排出口７
側に撹拌しながら移送する。また、回転円筒体の外表面
には、図３および図４で詳述するように、熱風ガス誘導
板２ｃが設けられている。

【００２２】加熱ジャケット３は、図示を省略してある
固定部材に固定支持され、回転円筒体２との接触部に
は、メカニカルシール８が施されている。

【００２３】９は回転円筒体２の供給口６を包囲し、被
処理物を回転円筒体２内に案内板９ａを介して供給する
供給側外囲体、１０は排出口７を包囲して回転円筒体２
で処理された被処理物を排出する排出側外囲体で、これ
ら外囲体９および１０は固定され、回転円筒体２との回
転接触部にはメカニカルシール８が施されている。

【００２４】１１は熱風ガスを発生させる熱風炉で、例
えば、ＬＮＧ，ＬＰＧ又は石油等の燃料を燃焼させて熱
風ガスを発生させ、加熱ジャケット３内に供給して回転
円筒体を加熱した後、排出管１２から排出する。

【００２５】回転駆動手段５は、例えば、図１に示すよ
うに駆動モータ５ａ、駆動歯車５ｂおよび回転円筒体２
の外周に設けた従動歯車２ａおよび駆動モータ５ａの回
転数（回転速度）を可変速制御する（例えば、インバー
タ）速度制御手段５ｃとその電源５ｄによって構成さ
れ、また、メカニカルシール８は、図２に示すように外
囲体９，１０又は加熱ジャケット３と回転円筒体２との
回転接触部に、シール本体８ａを配設して、これを押え
金具８ｂで押えて形成する。なお、回転駆動手段５は、
図１においては駆動モータ５ａからの動力伝達手段とし
て歯車を使用した場合であるが、図３に示すようにロー
ラチェーン（又はベルト）５ｆ、このローラチェーン５
ｆに係合するスプロケット（又はプーリー）５ｅにより
構成してもよい。

【００２６】図４（Ａ）は本発明に係る熱風ガス回転通
風手段の説明図で、この熱風ガス回転通風手段は、加熱
ジャケット３で覆われた回転円筒体２の外表面に、受熱
効果の優れた金属性から成る螺旋状の熱風ガス誘導板２
ｃを固設し、熱風炉１１から導入される熱風ガスを誘導
して回転円筒体２の外周を螺旋状に回転しながら通風す
るようにする。そして、この熱風ガスの回転方向は、図
３に示すように、回転円筒体２の回転方向（イ）の反時
計方向とは逆方向の（ロ）で示す時計方向になるように
する。

【００２７】このように互いに逆方向とすることによ
り、熱風ガスと回転円筒体との相対速度は高くなって熱
風ガスの流速が高まり、また、熱風ガスの熱風ガス誘導
板２ｃに接触する接触面積も増加して、熱風ガス誘導板
２ｃは、熱風ガスの熱を効率よく受熱して回転円筒体２
に伝導される。

【００２８】従って、回転円筒体２は、該回転円筒体２
の外表面からの受熱と、熱風ガス誘導板２ｃからの受熱
により、効率良く加熱され、また、回転運転初期時には
急速に昇温し、回転円筒体内部の所定の設定処理温度に
短時間で到達し、昇温時間の短縮が図れる。

【００２９】なお、この熱風ガス誘導板２ｃは、連続的
な板で螺旋状に形成してもよいし、また、断片的な板を
螺旋状に配設して形成してもよい。

【００３０】図４（Ｂ）は回転円筒体２を縞鋼板で形成
し、その外表面に熱風ガス誘導板２ｃを設けた場合で、
回転円筒体２の表面に凹凸が形成され、熱風ガスと接触
する表面積が増加して回転円筒体の受熱効果がより高め
られる。同様に熱風ガス誘導板２ｃの表面に凹凸を形成
して受熱面積を増加すれば更に受熱効果を高めることが
できる。

【００３１】図４（ｃ）は熱風ガス回転通風手段の他の
実施例を示し、熱風ガス誘導板２ｃの高さを図３
（Ａ），（Ｂ）のものより低くし、そのピッチ間の加熱
ジャケット３に補助誘導板３ａを設けて熱風ガスの流路
を長くしたものである。この補助誘導板３ａの高さは、
熱風ガス誘導板２ｃが回転したときに該熱風ガス誘導板
２ｃには当接しない高さとし、所定の間隔Ｌを設ける。
この補助誘導板３ａは、螺旋状でもリング状でもよい。
このように熱風ガスの流路を長くすることで、回転円筒
体および熱風ガス誘導板の受熱効果が高まる。

【００３２】図３（Ａ）又は（Ｂ）に補助誘導板３ａを
設ける場合は、図３（Ｂ）に点線で示すように、熱風ガ
ス誘導板２ｃに当接しない間隔Ｌを設けた高さの補助誘
導板３ａを加熱ジャケット３に設ける。

【００３３】この補助誘導板３ａは、図３（Ｂ）に示す
ように熱風ガス誘導板２ｃのピッチ間隔より狭いピッチ
間隔の螺旋状で形成してもよいし、また同一ピッチ間隔
でもよい。また、リング状でもよい。また加熱ジャケッ
ト３又は補助誘導板３ａを縞網板で形成してもよい。

【００３４】なお、詳細な図示は省略してあるが、加熱
ジャケット３の外表面は断熱材ａｍで覆われ加熱ジャケ
ット３の外表面からの熱発散を防止している。

【００３５】本発明による被処理物の加熱処理は、最初
の加熱運転開始時（加熱初期時）に、まず、回転円筒体
２を回転駆動手段５で回転駆動するとともに、熱風炉１
１で熱風ガスを発生させ、加熱ジャケット３内に送り込
む。このとき、回転駆動手段５の速度制御手段５ｃによ
り、回転円筒体２の回転速度を定常運転時の定常回転速
度より高い（例えば３〜５倍）回転速度で運転する。

【００３６】一方、加熱ジャケット３内に通風された熱
風ガスは、熱風ガス誘導板２ｃに沿って誘導され、回転
円筒体２の回転方向とは逆方向に螺旋しながら回転し、
回転円筒体を介して回転円筒体２内を加熱する。

【００３７】この熱風ガスの回転方向は、回転円筒体２
の回転方向とは逆方向であるから熱風ガスの流速が増
し、熱風ガスは熱風ガス誘導板２ｃに押圧されながら通
風し、回転円筒体２は熱風ガスの熱を当該回転円筒体の
外表面と熱風ガス誘導板の両方で受熱し、急速に昇温さ
れる。

【００３８】そして、回転円筒体２内の温度が加熱処理
目的に合った設定処理温度（例えば、乾燥・脱塩素処理
の場合は３５０℃、炭化処理の場合は６００℃）に到達
したとき、被処理物を供給側外囲体９の上部から投入し
て処理作業を開始する。

【００３９】このように急速に昇温することで、設定処
理温度に到達するまでの時間が短縮され、被処理物の投
入開始時間もそれだけ早くなり、従って、１日の作業時
間も長くとれ処理量を増加することができる。

【００４０】図５は上記の処理方法を説明するための所
定の加熱温度に到達し、被処理物の投入開始までの加熱
運転時間を表した特性図で、縦軸に温度（℃）、横軸に
加熱運転時間（Ｔ）をとったもので、実線のＡは本発
明、点線のＢは従来の特性を表したものである。

【００４１】同図においてＳｔは設定処理温度で、この
設定処理温度Ｓｔは、乾燥、脱塩素、炭化、灰化等の処
理目的に適した温度に設定される。ｔ₁は本発明におけ
る回転円筒体の回転速度を、定常運転時の定常回転速度
より高くして（３〜５倍）回転駆動したときの設定処理
温度Ｓｔに達するまでの時間で、被処理物はこの設定処
理温度Ｓｔに到達したｔ₁後に投入開始される。

【００４２】これに対し、従来のように回転円筒体内温
度を、最初から設定処理温度Ｓｔに設定して加熱した場
合は、点線のＢで示すように、設定処理温度Ｓｔに到達
するまでに加熱運転時間はｔ₂かかり、本発明よりｔ
₃（ｔ₁−ｔ₂）時間遅れ、被処理物の投入開始時間がそ
れだけ遅くなる。

【００４３】被処理物の投入開始時間が、例えば、２時
間遅れた場合は、その間作業者は監視をしていなければ
ならず、無駄な待ち時間をとるばかりでなく、エネルギ
ーコストが上昇する。これに対し、本発明のように、短
時間で被処理物の投入が開始できると、それだけ、１日
の作業時間、即ち被処理物の処理時間を長くとることが
でき作業効率が向上する。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、以上のように加熱ジャケット
３で覆われた回転円筒体２の外表面に螺旋状の熱風ガス
誘導板２ｃを設けて熱風ガスを回転しながら通風するよ
うにするとともに、この回転方向は回転円筒体２の回転
方向と逆となるようにしたので、熱風ガスの熱を効果的
に受熱でき、さらに加熱処理炉の加熱運転初期時には、
回転円筒体の回転速度を上げ、熱風ガスの流速を増加さ
せて熱風ガス誘導板２ｃの受熱効果を高めるようにした
ので、回転円筒体内の所定の設定処理温度に到達するま
での昇温時間を短縮することができる。従って、被処理
物の投入開始時間を早めることができるとともに、投入
後の作業時間の確保ができることから、所定量の被処理
物の処理を確実に行うことができ、作業ローテイション
を安定なものにできる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転加熱処理炉の基本構成の概念図。

【図２】メカニカルシール部の断面図。

【図３】図１のＡ−Ａ断面矢視図。

【図４】熱風ガス回転通風手段の説明図。

【図５】本発明の被処理物投入開始に至る加熱運転時間
の説明図。

【符号の説明】

１…加熱処理炉２…回転円筒体２ｃ…熱風ガス誘導板３…加熱ジャケット４…支持ローラ５…回転駆動手段５ｃ…速度制御手段６…供給口７…排出口８…メカニカルシール９…供給側外囲体１０…排出側外囲体１１…熱風炉１２…排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２Ｃ１０Ｂ 47/30 Ｆ２６Ｂ 17/32 ＧＣ１０Ｂ 47/30 Ｆ２７Ｂ 7/08 Ｆ２６Ｂ 17/32 7/14 Ｆ２７Ｂ 7/08 7/16 7/14 7/26 7/16 7/34 7/26 7/36 7/34 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 7/36 ３０３Ｈ (72)発明者田邊隆之東京都品川区大崎２丁目１番17号株式会社明電舎内Ｆターム(参考） 3L113 AA06 AA09 AB05 AB06 AC04 AC54 AC58 AC68 BA19 BA36 CA08 CA15 CB40 DA01 DA10 4D004 AA08 AA28 AA46 AB06 AC04 CA22 CA26 CA42 CB09 CB36 DA02 DA03 DA06 DA13 4H012 HA03 HB03 4K061 AA08 BA12 CA21 CA29 DA07 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物を、熱風ガスによる外部加熱手
段を有する回転円筒体内に投入して所定の設定処理温度
で加熱処理する回転加熱処理方法であって、外部加熱手
段は、熱風ガスを回転円筒体の外表面に沿って螺旋状に
回転通風させることで加熱し、且つこの熱風ガスの回転
方向は、回転円筒体の回転方向と逆方向とするととも
に、回転円筒体の加熱初期時に、該回転円筒体の回転速
度を定常運転時の定常回転速度以上の速度で回転し、回
転円筒体内の温度が上記の設定処理温度に到達後、回転
速度を定常回転速度に戻すとともに回転円筒体内への被
処理物の投入を開始するようにしたことを特徴とする回
転加熱処理方法。
【請求項２】被処理物の加熱処理は、乾燥、脱塩素、
炭化、灰化のいずれかの処理、又はこれらを組み合わせ
た処理であることを特徴とする請求項１記載の回転加熱
処理方法。
【請求項３】回転円筒体の加熱初期時の回転速度は、
定常運転時の定常回転速度の３〜５倍の速度であること
を特徴とする請求項１又は２記載の回転加熱処理方法。
【請求項４】被処理物を、熱風ガスによる外部加熱手
段を有する回転円筒体内に投入して加熱処理する回転加
熱処理装置であって、外部加熱手段は、回転円筒体の外
周に設けられ熱風ガスを導入して回転円筒体を加熱する
加熱ジャケットと、該加熱ジャケットで覆われた回転円
筒体の外表面に螺旋状に設けられ導入された熱風ガスを
誘導して螺旋状に回転通風させる熱風ガス誘導板とから
成り、熱風ガスは、加熱ジャケットの一端側から導入
し、回転円筒体の外表面に沿って螺旋状に回転しながら
加熱ジャケットの他端側から導出するとともに、この熱
風ガスの回転方向は、回転円筒体の回転方向と逆方向と
なるようになし、且つ前記回転円筒体の回転速度を制御
する速度制御装置を備えたことを特徴とする回転加熱処
理装置。
【請求項５】熱風ガス誘導板は、連続又は非連続の板
を回転円筒体の外表面に螺旋状に配設して形成したこと
を特徴とする請求項４記載の回転加熱処理装置。
【請求項６】熱風ガス誘導板、回転円筒体のいずれか
一方又は両方を、凹凸面を有する縞鋼板で形成したこと
を特徴とする請求項４又は５記載の回転加熱処理装置。