JP2003307388A

JP2003307388A - ロータリーキルン炉

Info

Publication number: JP2003307388A
Application number: JP2002112375A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Hasegawa; 敏明長谷川; Yoshikatsu Takahashi; 善勝高橋
Original assignee: Nippon Furnace Co Ltd
Current assignee: Nippon Furnace Co Ltd
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ロータリーキルン炉において、バーナ寿命
を長期化し且つ燃焼効率を向上するとともに、回転方向
に偏在した被加熱物を均等に加熱する。【解決手段】ロータリーキルン炉は、熱輻射により炉
内の有機質原料を加熱する加熱管を備えたラジアントチ
ューブ型バーナを有し、加熱管を構成する一対の加熱管
部分が回転筒の炉軸方向に炉内に延びる。バーナは、一
対の蓄熱体を備えた交互燃焼式のラジアントチューブ型
バーナよりなる。蓄熱体は、加熱管の燃焼排ガスから受
熱し且つ蓄熱した顕熱を燃焼用空気に放熱して燃焼用空
気を高温に予熱する。加熱管部分の中心軸線を通るチュ
ーブ配置の基準平面(P）が、回転筒の回転方向に所定の
傾斜角度をなして傾斜し、加熱管の輻射熱は、有機質原
料に均等に作用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーキルン
炉に関するものであり、より詳細には、リジェネレイテ
ィブ式のラジアントチューブ型バーナを用いてバーナの
寿命を長期化し且つ熱効率を向上するとともに、回転方
向に偏在した被加熱物を均等に加熱するロータリーキル
ン炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機質廃棄物や活性炭原料等の有機質原
料を部分酸化雰囲気により炭化するロータリーキルン炉
が知られている。ロータリーキルン炉は、一般に、耐火
材を内張りした横型円筒炉であり、定速回転する円筒炉
の一端には、バーナが配設される。円筒炉の炉軸は若干
傾斜し、炉内の焼却物又は被加熱物は、円筒炉の回転に
伴って転動しながら、炉軸の傾斜勾配に従って炉内を搬
出側に流動する。このようなロータリーキルン炉によれ
ば、焼却物又は被加熱物の転動及び炉内流動により、比
較的サイズが大きい焼却物又は被加熱物を適切に焼却し
又は加熱することができる。

【０００３】ロータリーキルン型の回転炉を用いた活性
炭又は炭化物の製造装置が、特開２０００−１５４０１
２号公報、特開平１０−６６９５１号等に開示されてい
る。この形式のロータリーキルン炉は、ラジアントチュ
ーブ型バーナ及び水蒸気供給装置を備え、バーナの加熱
管が回転筒内に配置され、水蒸気供給管が炉軸に沿って
炉内領域に配管される。バーナユニットは、Ｕ型の加熱
管（ラジアントチューブ）の一端に配置され、バーナユ
ニットの燃焼ガスは、加熱管内を流通する間に加熱管の
管壁を加熱し、加熱管の熱輻射効果によって炉内の有機
質原料を加熱する。

【０００４】有機質原料はロータリーキルン炉の回転筒
内に投入され、回転炉は、加熱中に所定の回転方向に定
速回転し、炉内の有機質原料を撹拌し続け、有機質原料
は、傾斜勾配による重力流下作用と回転筒の回転力によ
り炉内を転動し且つ流動しながら、加熱管の熱輻射、炉
壁の熱輻射、更には、炉壁面との伝熱接触により加熱さ
れる。水蒸気供給管は水蒸気吐出口から賦活用水蒸気を
炉内に噴射し、かくして、有機質原料は、炉内を転動し
且つ搬出側に流動しながら加熱管及び炉壁面の輻射熱及
び伝熱効果により加熱されるとともに、水蒸気の炭化促
進作用により所望の如く炭化される。

【０００５】図７は、ロータリーキルン炉の構造を概略
的に示す縦断面図である。回転駆動装置Ｄは、回転筒Ｃ
を矢印Ｒで示す方向に定速回転させ、炉内の被加熱物Ｗ
は、図７に示す如く、回転筒Ｃの回転作用の影響で炉の
片側に偏在する。Ｕ型加熱管Ｔを構成する左右一対の加
熱管部分Ｔ１：Ｔ２は、同一レベルに配置され、加熱管
Ｔ１：Ｔ２の中心軸線を通るチューブ配置の基準平面Ｐ
は、水平に設定される。

【０００６】バーナユニット（図示せず）は、一方の加
熱管部分Ｔ１の基端部に配置され、加熱管部分Ｔ１は、
燃焼ガスの往流管として機能する。他方の加熱管部分Ｔ
２は、加熱管Ｔの先端連通部（図示せず）において流通
方向を反転した燃焼ガスを排気系に導出する燃焼ガス還
流管として機能する。回転方向に偏在した被加熱物Ｗに
作用する輻射熱は、適切な各部設計により、ある程度ま
で被加熱物Ｗに均等に働くように初期設定し得る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ここに、ラジアントチ
ューブ型バーナとして、加熱管（ラジアントチューブ）
の両端部にハニカム構造等の蓄熱体を備えた交互燃焼式
のラジアントチューブ型バーナが知られている（特願平
７−５２２２５号、特願平９−２７６２５１号、特願平
９−２７６２５３号等）。このようなリジェネレイティ
ブ式のラジアントチューブ型バーナでは、左右の加熱管
部分が交互に燃焼ガスの往流管及び還流管として機能す
ることから、加熱管全域の表面温度が平準化するので、
バーナの耐久性が向上し、バーナ寿命が長期化する。同
時に、バーナユニットの蓄熱体は、燃焼排ガスの廃熱を
蓄熱し、蓄熱した熱を燃焼用空気に放熱して燃焼用空気
を高温に予熱するので、バーナの燃焼効率は改善する。

【０００８】しかしながら、この形式のラジアントチュ
ーブ型バーナをロータリーキルン炉において使用した場
合、加熱管全域の表面温度分布が平均化する結果、回転
筒Ｃ内に偏在した被加熱物Ｗに対しては、逆に、不均一
な輻射熱が作用し、ホットスポット等の局所過熱状態が
生じる結果を招き易い。

【０００９】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、リジェネレイティ
ブ式のラジアントチューブ型バーナを用いてバーナの寿
命を長期化し且つ燃焼効率を向上するとともに、回転方
向に偏在した被加熱物を均等に加熱することができるロ
ータリーキルン炉を提供することにある。

【００１０】本発明は又、このようなロータリーキルン
炉を用いて熱効率を全体的に向上するとともに、炉内に
生成した可燃性ガスを効率的に脱臭することができる有
機質原料の炭化装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明は、熱輻射により炉内の有機質原料
を加熱する加熱管を備えたラジアントチューブ型バーナ
を有し、前記加熱管を構成する一対の加熱管部分が回転
筒の炉軸方向に炉内に延びるロータリーキルン炉におい
て、前記バーナは、前記加熱管の両端に配置され且つ蓄
熱体を夫々備えた一対のバーナユニットと、各バーナユ
ニットに燃焼用燃料及び燃焼用空気を交互に供給する流
路切換手段と、該流路切換手段を所定の時間間隔で切換
制御する切換制御手段とを備えた交互燃焼式のラジアン
トチューブ型バーナよりなり、前記蓄熱体は、前記加熱
管の燃焼排ガスから受熱し且つ蓄熱した顕熱を前記燃焼
用空気に放熱して該燃焼用空気を高温に予熱するように
配置され、前記加熱管の輻射熱が前記有機質原料に均等
に作用するように、前記加熱管部分の中心軸線を通るチ
ューブ配置の基準平面(P）が、前記回転筒の回転方向に
所定の傾斜角度をなして傾斜したことを特徴とするロー
タリーキルン炉を提供する。

【００１２】本発明の上記構成によれば、ロータリーキ
ルン炉は、燃焼ガスが加熱管内を所定時間毎に交互に逆
方向に流通する交互燃焼式のラジアントチューブ型バー
ナを備えており、各加熱管部分の表面温度分布が均一化
し、バーナ寿命が長期化する。また、バーナの燃焼排ガ
スの顕熱は、蓄熱体を介して燃焼用空気に伝熱し、燃焼
用空気を高温に予熱するので、バーナの燃焼効率は大幅
に改善する。加熱管は全体的に均等に炉内に熱輻射する
が、両側の加熱管部分の中心軸線を通るチューブ配置の
基準平面は、水平面に対して炉の回転方向に傾斜し、有
機質原料が偏在した側に位置する加熱管部分は、相対的
に高い位置に配置される。従って、加熱管の輻射熱は、
炉の片側に偏在した有機質原料に対して均等に作用す
る。

【００１３】本発明は又、上記構成のロータリーキルン
炉からなる炭化炉と、該炭化炉の炉内に生成した炉内ガ
スを脱臭する脱臭炉とを備え、該脱臭炉は、一対の交互
燃焼式バーナと、該バーナを前記ロータリーキルン炉の
炉内ガス流出口に接続する炉内ガス導出路と、該導出路
に配置された臭気ガス切換手段と、前記交互燃焼式バー
ナに燃焼用空気を交互に供給する燃焼用空気切換手段
と、脱臭炉内に配置された水蒸気生成用熱交換器とを有
し、前記交互燃焼式バーナは、前記脱臭炉の燃焼排ガス
と前記燃焼用空気とに交互に伝熱接触する蓄熱体を備
え、前記臭気ガス切換手段及び燃焼用空気切換手段の切
換制御により交互に燃焼作動し、一方のバーナの燃焼ガ
スは、前記熱交換器と熱交換した後、他方のバーナの蓄
熱体と熱交換して排気されることを特徴とする有機質原
料の炭化装置を提供する。

【００１４】本発明の上記構成によれば、有機質原料の
炭化装置は、上記構成のロータリーキルン炉を炭化炉と
して使用するとともに、交互燃焼式バーナ及び水蒸気加
熱用熱交換器を脱臭炉に配設しており、装置全体の熱効
率は向上し、炉内に生成した可燃性臭気ガスは効率的に
脱臭される。このような炭化装置の構成は、有機質廃棄
物を水蒸気賦活作用の下で輻射熱により高温に加熱する
活性炭製造装置等の構成として採用した場合、熱効率の
向上、臭気ガスの効率的脱臭処理といった効果のみなら
ず、脱臭処理時の発熱を有効利用して賦活用水蒸気を生
成し得るので、殊に顕著且つ実用的な効果を奏する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態によれ
ば、上記ロータリーキルン炉は、全体的に上記傾斜角度
に傾斜した単一のラジアントチューブ型バーナを有す
る。本発明の他の実施形態においては、上記ロータリー
キルン炉は、左右一対の加熱管部分を水平平面内に配置
した第１ラジアントチューブ型バーナと、上下一対の加
熱管部分を垂直平面内に配置した第２ラジアントチュー
ブ型バーナとを有し、上記第１バーナの一方の加熱管部
分と、上記第２バーナの一方の加熱管部分は、上記基準
平面(P）内に配置される。

【００１６】好ましくは、上記ロータリーキルン炉を有
する炭化装置は、活性炭製造装置を構成し、水蒸気吐出
口を備えた水蒸気供給管が、上記加熱管部分と平行に炉
内に配置される。更に好ましくは、一対の水蒸気吐出管
が、上記基準平面と平行な配管基準平面内に配置され、
水蒸気吐出口は、配管基準平面と直交する方向に水蒸気
を吐出する。

【００１７】好適には、上記基準平面の傾斜角度は、１
０〜７０°、更に好適には、１５〜６０°の範囲内の角
度値に設定され、上記蓄熱体は、燃焼用空気を８００℃
以上の高温に予熱する。

【００１８】図１は、本発明の好適な実施形態に係る活
性炭製造装置の全体構成を示す縦断面図であり、図２
は、図１に示すロータリーキルン炉のＩ−Ｉ線断面図で
ある。

【００１９】活性炭製造装置は、ロータリーキルン炉よ
りなる炭化炉１を備えるとともに、炭化炉１の上方に配
置された脱臭炉２を備える。活性炭原料を炭化する炭化
炉１は、回転筒１０、装入側端壁１１、搬出側端壁１
２、ベルト式原料搬入装置１３、原料投入ホッパー１
４、原料供給装置１５、活性炭搬出ホッパー１６、ラジ
アントチューブ型バーナ５、水蒸気供給装置６及び回転
駆動装置７より概ね構成される。回転駆動装置７は、回
転筒１０を回転方向Ｒに所定速度で回転させる。炭化炉
１の臭気性ガスを脱臭する脱臭炉２は、脱臭炉本体２
０、交互燃焼式バーナ２１Ａ：２１Ｂ及び水蒸気生成用
熱交換器２２を備える。炉内ガス導出管２６、２７が、
装入側端壁１１の臭気ガス流出口１７をバーナ２１Ａ：
２１Ｂに接続され、燃焼作動中のバーナ２１Ａ：２１Ｂ
に供給される。脱臭炉２の燃焼排ガスは、非燃焼側のバ
ーナ２１Ａ：２１Ｂを介して系外に排気される。

【００２０】回転筒１０の炉軸Ｘ（回転中心軸線）は、
装入側端壁１１から搬出側端壁１２に向かって所定角度
をなして傾斜しており、スクリュフィーダー型の原料供
給装置１５によって炉内に投入された活性炭原料は、回
転筒１０の傾斜勾配に従って搬出側端壁１２の側に移動
し、活性炭搬出ホッパー１６から炉外に搬出される。原
料搬入装置１３又は原料投入ホッパー１４は、所望によ
り、活性炭原料の切出し又は破砕等を行う切出手段又は
粉砕手段を備える。

【００２１】図３は、ラジアントチューブ型バーナ５の
構成を示す概略断面図である。ラジアントチューブ型バ
ーナ５は、均一な円形断面の連続管からなるＵ型加熱管
（ラジアントチューブ）５１と、加熱管５１の両端部に
配置された一対のバーナユニット５０（５０Ａ：５０
Ｂ）と、エアスロート部５３を選択的に給気系流路又は
排気系流路に連結する４方弁構造の流路切換装置５４と
を備える。バーナユニット５０Ａ：５０Ｂは、搬出側端
壁１２（図１）に配置され、加熱管５１を構成する左右
一対の加熱管部分５１Ａ：５１Ｂは、回転筒１０の炉軸
Ｘと平行に炉内に延び、原料供給装置１５に隣接した末
端の連通部５２において相互連通する。

【００２２】バーナユニット５０Ａ：５０Ｂは、流路切
換装置５４を介して二次空気流路に接続され、流路切換
装置５４は、一次及び二次空気をバーナユニット５０Ｂ
に供給する第１位置（図３Ａ）と、一次及び二次空気を
バーナユニット５０Ａに供給する第２位置（図３Ｂ）と
に交互に切換えられる。流路切換装置５４の切換時間
は、好ましくは、６０秒以下に設定され、バーナユニッ
ト５０Ａ：５０Ｂは、流路切換装置５４の切換制御下
に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す如く、所定の時間
間隔で交互に燃焼作動する。ハニカム構造のセラミック
ス製蓄熱体５５が、バーナユニット５０Ａ：５０Ｂの各
エアスロート部５３に配置され、ノズル支持体５６が、
エアスロート部５３の前方（燃焼室側）に配置される。
燃料ノズル５７及び一次空気流路５８が、各バーナユニ
ット５０の中心部に配置され、ノズル支持体５６の構面
から僅かに後退した位置に開口する。ノズル支持体５６
は、エアスロート部５３と加熱管部分５１Ａ：５１Ｂの
燃焼領域とを区画し、噴出孔５９が、ノズル支持体５６
に形成され、エアスロート部５３とチューブ内燃焼領域
とを相互連通する。

【００２３】図２に示す如く、回転筒１０は、炉軸Ｘを
中心とする円形断面を有し、回転筒１０の内周面には、
耐火材１９が内張りされる。加熱管部分５１Ａ：５１Ｂ
の中心軸線を通るチューブ配置の基準平面Ｐは、炉軸Ｘ
を通る水平平面Ｑに対し、回転方向Ｒの側に傾斜する。
炉内の被加熱物Ｗは、回転筒１０が回転方向Ｒに定速回
転する間、炉内で転動し、炉軸Ｘを通る垂直平面Ｖに対
して回転方向Ｒ側に偏在した位置に滞留する。水平平面
Ｑに対する基準平面Ｐの傾斜角度Θは、各加熱管部分５
１Ａ：５１Ｂが被加熱物Ｗに対して均等に輻射熱を放射
するように、被加熱物Ｗの位置に相応して設定される。
傾斜角度Θは、回転筒１０の回転速度および炭化炉１の
炉壁面形態等に基づいて適宜設定されるが、好ましく
は、１０〜７０°、更に好ましくは、１５〜６０°の範
囲内の角度値に設定される。

【００２４】被加熱物Ｗは、加熱管５１及び炉内壁面の
輻射熱を受熱するとともに、炉壁面と伝熱接触し、加熱
される。バーナ５の基準平面Ｐが、角度Θをなして回転
方向Ｒの側に傾斜しているので、加熱管５１の輻射熱の
熱流束は、基準平面Ｐを水平に設定した場合と比べて、
かなり均等に被加熱物Ｗに作用する。

【００２５】図１に示すように、装入側端壁１１の上部
に配置された臭気ガス流出口１７は、炉内ガス導出管２
６、２７によって脱臭炉２のバーナ２１Ａ：２１Ｂに接
続される。バーナ２１Ａ：２１Ｂの一方は、炭化炉１の
炉内に生成した可燃性臭気ガスを燃料として燃焼作動
し、脱臭炉内の燃焼排ガスは、他方の（非燃焼状態の）
バーナ２１Ａ：２１Ｂを介して排気される。各バーナ２
１Ａ：２１Ｂは、燃焼排ガスと伝熱接触する蓄熱体２５
を内蔵し、燃焼排ガスが保有する顕熱は、蓄熱体２５に
蓄熱される。各バーナ２１Ａ：２１Ｂには、燃焼空気供
給路（図示せず）が接続され、各バーナの蓄熱体２５
は、燃焼作動時に比較的低温（外気温度）の燃焼用空気
と伝熱接触し、燃焼用空気を高温に予熱する。蓄熱体２
５による燃焼用空気の予熱温度は、好ましくは、８００
℃以上の温度に設定される。蓄熱体２５として、セラミ
ックス製のハニカム構造体又はペレット等を好適に使用
し得る。

【００２６】脱臭炉２内に配置された水蒸気生成用熱交
換器２２は、炉内燃焼ガスと熱交換し、熱交換器２２に
供給される給水を水蒸気に気化し、過熱水蒸気を生成す
る。熱交換器２２の水蒸気導出口は、水蒸気供給管路
（図示せず）を介して水蒸気供給装置６の基端部６０に
接続される。水蒸気供給装置６は、炉軸Ｘと平行に炭化
炉１内に延びる一対の水蒸気供給管６１を備え、多数の
水蒸気吐出口６２が水蒸気供給管６１に所定間隔を隔て
て配置される。水蒸気供給管６１は、図２に示す如く、
加熱管部分５１Ａ：５１Ｂと平行に配置され、水蒸気供
給管６１の中心軸線を含む配管基準平面Ｓは、チューブ
配置の基準平面Ｐと実質的に平行に配置される。水蒸気
吐出口６２は、基準平面Ｓと直交する方向に配向され
る。水蒸気供給装置６に供給された熱交換器２２の過熱
水蒸気は、供給管６１の各吐出口６２から炭化炉１の炉
内に吐出する。

【００２７】図４及び図５は、活性炭製造装置の全体構
成を示すシステムフロー図である。活性炭製造装置は、
図４及び図５に示す第１及び第２作動工程を所定の時間
間隔で交互に反復する。

【００２８】図４に示す第１作動工程では、流路切換装
置５４は、第１位置（図２Ａ）に位置し、給気ファン
は、バーナユニット５０Ｂに燃焼用空気を供給する。給
気ファンの空気流路は、４方弁構造の流路切換装置２４
にも接続され、流路切換装置２４は、流路切換装置５４
と同様、所定の時間間隔で第１位置（図４）及び第２位
置（図５）に切換制御される。燃焼用空気は、バーナユ
ニット５０Ｂ及びバーナ２１Ｂの蓄熱体５５、２５と伝
熱接触して８００℃以上の高温に予熱される。燃料切換
弁Ｖ１〜Ｖ４は、バーナユニット５０Ｂに炭化水素系燃
料（例えば、プロパンガス）を供給するとともに、炭化
炉１の炉内領域に生成した可燃性臭気ガスをバーナ２１
Ｂに供給する。

【００２９】バーナユニット５０Ｂの燃焼ガスは、加熱
管５１内を流通した後、反対側のバーナユニット５０Ａ
の蓄熱体５５と熱交換し、蓄熱体５５を高温に加熱し、
温度降下する。蓄熱体５５を通過した燃焼排ガスは、流
路切換装置５４及び排ガス流路を介して系外に排気され
る。バーナ２１Ｂの燃焼ガスは、脱臭炉２の炉内領域を
流動し、熱交換器５４の給水と熱交換し、過熱水蒸気を
生成した後、反対側のバーナ２１Ａ、流路切換装置２４
及び排ガス流路を介して系外に排気される。脱臭炉２の
炉内ガスは、バーナ２１Ａを通過する際、蓄熱体２５と
伝熱接触し、蓄熱体２５を高温に加熱する。熱交換器５
４の過熱水蒸気は、水蒸気供給装置６の基端部６０に供
給され、供給管６１の吐出口６２から炭化炉１の炉内領
域に噴出する。

【００３０】図５に示す第２作動工程では、流路切換装
置５４は、第２位置（図２Ｂ）に位置し、給気ファン
は、バーナユニット５０Ａに燃焼用空気を供給する。流
路切換装置２４は、図５に示す第２位置に位置し、給気
ファンは、燃焼用空気をバーナ２１Ａに供給する。燃焼
用空気は、蓄熱体５５、２５と伝熱接触して８００℃以
上の高温に予熱される。燃料切換弁Ｖ１〜Ｖ４は、バー
ナユニット５０Ａに炭化水素系燃料を供給するととも
に、炭化炉１の可燃性臭気ガスをバーナ２１Ａに供給す
る。

【００３１】バーナユニット５０Ａの燃焼ガスは、加熱
管５１内を流通した後、反対側のバーナユニット５０Ｂ
の蓄熱体５５と熱交換し、蓄熱体５５を高温に加熱し、
温度降下する。蓄熱体５５を通過した燃焼排ガスは、流
路切換装置５４及び排ガス流路を介して系外に排気され
る。バーナ２１Ａの燃焼ガスは、熱交換器５４の給水と
熱交換し、反対側のバーナ２１Ｂ、流路切換装置２４及
び排ガス流路を介して系外に排気される。脱臭炉２の炉
内ガスは、バーナ２１Ｂの蓄熱体２５と伝熱接触して蓄
熱体２５を高温に加熱し、熱交換器５４の過熱水蒸気
は、水蒸気供給装置６の吐出口６２から炭化炉１の炉内
領域に噴出する。

【００３２】活性炭製造装置は、バーナユニット５０
Ａ：５０Ｂ及びバーナ２１Ａ：２１Ｂの作動及び停止、
流路切換装置５４、２４及び燃料切換弁Ｖ１〜Ｖ４の位
置及び切換時間等を制御する電子制御式の切換制御装置
（図示せず）を備え、切換制御装置の制御下に、第１作
動工程（図４）及び第２作動工程（図５）に交互に切換
えられ、バーナユニット５０Ａ：５０Ｂ及びバーナ２１
Ａ：２１Ｂを交互に燃焼作動させる。燃焼用空気は、蓄
熱体５５、２５によって８００℃以上の高温に予熱さ
れ、炭化炉１の炉内領域に生成した可燃性臭気ガスは、
バーナ２１Ａ：２１Ｂによって燃焼し、臭気ガスの臭気
成分は消失する。

【００３３】次に、上記活性炭製造装置の作動について
説明する。コーヒー粕等の有機質廃棄物が、活性炭原料
としてベルト式原料搬入装置１３から原料投入ホッパー
１４に投入され、原料供給装置１５は、活性炭原料を炭
化炉１の炉内領域に連続供給する。回転筒１０は、矢印
Ｒ方向に定速回転し、ラジアントチューブ型バーナ５の
各バーナユニット５０Ａ：５０Ｂは、切換制御下に交互
に燃焼作動し、炉内の活性炭原料は、加熱管５１及び炉
内壁面の輻射熱を受熱するとともに、炉内壁面と伝熱接
触し、加熱される。水蒸気供給装置６は、過熱水蒸気を
炭化炉１内に噴射する。かくして、活性炭原料は、回転
炉１の回転により転動し且つ炭化炉１の炉軸勾配に従っ
て搬出側端壁１２側に流動しながら、水蒸気の賦活作用
の下でバーナ５及び炉内壁面の熱輻射及び伝熱効果によ
り炭化し且つ減量し、活性炭として活性炭搬出ホッパー
１６から搬出される。炭化炉１内に生成した可燃性臭気
ガスは、脱臭炉２のバーナ２１Ａ：２１Ｂによって燃焼
し、実質的に無臭の燃焼排ガスとして系外に排気され、
臭気ガスの燃焼熱は、賦活用水蒸気を生成する熱源とし
て有効利用される。

【００３４】以上説明した如く、上記炭化炉１によれ
ば、加熱管５１のチューブ配置基準平面Ｐは、図２に示
す如く、水平面に対して角度Θをなしてキルン回転方向
に傾斜しているので、加熱管５１の輻射熱は、回転筒１
０の回転方向に偏在した被加熱物Ｗに対して均等に作用
する。従って、一対の蓄熱体５５を備えた交互燃焼式の
ラジアントチューブ型バーナ５を加熱装置として使用
し、バーナ寿命を長期化するとともに、炭化炉１の熱効
率を向上することができる。また、上記炭化炉１では、
水蒸気供給管６１の配管基準平面Ｓも又、水平面に対し
て角度Θをなしてキルン回転方向に傾斜しているので、
水蒸気供給管６１の水蒸気を被加熱物Ｗに均等に噴霧す
ることができる。

【００３５】更に、上記構成の活性炭製造装置によれ
ば、炭化炉１は、リジェネレイティブ式のラジアントチ
ューブ型バーナを用いたロータリーキルン炉として構成
され、装置全体の熱効率は向上する。活性炭製造装置は
更に、リジェネレイティブ式バーナ２１Ａ：２１Ｂおよ
び水蒸気生成用熱交換器５４を備えた脱臭炉２を有し、
炭化炉１内に生成した臭気ガスを効率的に脱臭する。

【００３６】図６は、上記炭化炉１の変形例を示す縦断
面図である。図１乃至図５に示す実施形態は、ラジアン
トチューブ型バーナ５は全体的に傾斜した姿勢に配置し
たものであるが、図６に示す如く、水平配置及び垂直配
置のラジアントチューブ型バーナ５’、５”の組合せに
より、被加熱物Ｗの偏在に適応した位置に加熱管５
１’、５１”を配置しても良い。

【００３７】図６に示す実施形態によれば、加熱管５
１’の各中心軸線は、左右に対をなして水平平面内に配
置され、加熱管５１”の各中心軸線は、上下に対をなし
て垂直平面内に配置される。バーナ５’、５”の各中心
軸線Ａ’：Ａ”を通るバーナ配置の基準平面Ｐ、加熱管
５１’、５１”を通るチューブ配置の基準平面Ｐ’、
Ｐ”は、いずれも水平平面Ｑに対して所定角度Θをなし
て回転方向に傾斜する。このように配置された加熱管５
１’、５１”の輻射熱は、前述の実施形態と同様、回転
筒１０の回転方向に偏在した被加熱物Ｗに対して均等に
作用する。

【００３８】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲
内で種々の変形又は変更が可能であり、該変形例又は変
更例も又、本発明の範囲内に含まれるものであること
は、いうまでもない。

【００３９】例えば、比較的大型のロータリーキルン炉
においては、水平配置のラジアントチューブ型バーナを
回転炉内に複数配置し、或いは、垂直配置のラジアント
チューブ型バーナを回転炉内に複数配置し、異なるバー
ナの加熱管部分が構成するチューブ配置の基準平面Ｐが
水平面に対して傾斜角度Θをなして傾斜するように設定
することも可能である。

【００４０】また、炉の回転速度に相応して傾斜角度Θ
を可変設定し得るように、傾斜角度Θを調節可能にする
角度調節手段をラジアントチューブ型バーナに設けても
良い。

【００４１】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の上記構成に
よれば、リジェネレイティブ式のラジアントチューブ型
バーナを用いてバーナの寿命を長期化し且つ燃焼効率を
向上するとともに、回転方向に偏在した被加熱物を均等
に加熱することができるロータリーキルン炉が提供され
る。

【００４２】また、本発明によれば、上記ロータリーキ
ルン炉を用いて熱効率を全体的に向上するとともに、炉
内に生成した可燃性ガスを効率的に脱臭することができ
る有機質原料の炭化装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施形態に係る活性炭製造装置
の全体構成を示す縦断面図である。

【図２】図１に示すロータリーキルン炉のＩ−Ｉ線断面
図である。

【図３】図１及び図２に示すラジアントチューブ型バー
ナの構成を示す概略横断面図である。

【図４】図１に示す活性炭製造装置の全体構成を示すシ
ステムフロー図であり、活性炭製造装置の第１作動工程
が図示されている。

【図５】活性炭製造装置の全体構成を示すシステムフロ
ー図であり、活性炭製造装置の第２作動工程が図示され
ている。

【図６】炭化炉の変形例を示す縦断面図である。

【図７】従来のロータリーキルン炉の構造を概略的に示
す縦断面図である。

【符号の説明】

１炭化炉２脱臭炉５ラジアントチューブ型バーナ６水蒸気供給装置７回転駆動装置１０回転筒２１交互燃焼式バーナ５０バーナユニット５１加熱管２４、５４流路切換装置２５、５５蓄熱体Ｐ基準平面Ｒ回転方向Ｑ水平平面 Θ 傾斜角度Ｗ被加熱物Ｘ炉軸

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ２３Ｄ 14/12 Ｆ２３Ｄ 14/12 Ａ３Ｋ０９１Ｆ２３Ｇ 5/027 Ｆ２３Ｇ 5/027 Ｚ４Ｄ００４ 5/46 5/46 Ｂ４Ｈ０１２Ｆ２３Ｌ 15/02 Ｆ２３Ｌ 15/02 ４Ｋ０６１ // Ｆ２３Ｇ 5/16 Ｆ２３Ｇ 5/16 ＥＦターム(参考） 3K017 BC11 3K023 QA08 QA12 QA16 QC07 SA00 3K061 AA07 AA23 AB02 AC12 FA03 FA21 3K065 JA05 JA15 3K078 AA05 AA08 BA09 CA02 CA09 CA21 3K091 BB07 BB25 DD04 EA06 EA14 EA24 EA33 4D004 AA01 AA04 BA10 CA15 CA26 CA48 CB09 CB31 CB34 DA03 DA06 DA20 4H012 HA03 4K061 AA08 BA12 CA23 DA09 FA06 FA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱輻射により炉内の有機質原料を加熱す
る加熱管を備えたラジアントチューブ型バーナを有し、
前記加熱管を構成する一対の加熱管部分が回転筒の炉軸
方向に炉内に延びるロータリーキルン炉において、前記バーナは、前記加熱管の両端に配置され且つ蓄熱体
を夫々備えた一対のバーナユニットと、各バーナユニッ
トに燃焼用燃料及び燃焼用空気を交互に供給する流路切
換手段と、該流路切換手段を所定の時間間隔で切換制御
する切換制御手段とを備えた交互燃焼式のラジアントチ
ューブ型バーナよりなり、前記蓄熱体は、前記加熱管の
燃焼排ガスから受熱し且つ蓄熱した顕熱を前記燃焼用空
気に放熱して該燃焼用空気を高温に予熱するように配置
され、前記加熱管の輻射熱が前記有機質原料に均等に作用する
ように、前記加熱管部分の中心軸線を通るチューブ配置
の基準平面(P）が、前記回転筒の回転方向に所定の傾斜
角度をなして傾斜したことを特徴とするロータリーキル
ン炉。
【請求項２】前記傾斜角度に全体的に傾斜したラジア
ントチューブ型バーナを有することを特徴とする請求項
１に記載のロータリーキルン炉。
【請求項３】左右一対の前記加熱管部分を水平平面内
に配置した第１ラジアントチューブ型バーナと、上下一
対の加熱管部分を垂直平面内に配置した第２ラジアント
チューブ型バーナとを有し、前記第１バーナの一方の加
熱管部分と、前記第２バーナの一方の加熱管部分は、前
記基準平面(P）内に配置されることを特徴とする請求項
１に記載のロータリーキルン炉。
【請求項４】前記基準平面の傾斜角度は、１０〜７０
°の範囲内の角度値に設定されることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項に記載のロータリーキルン
炉。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
ロータリーキルン炉からなる炭化炉と、該炭化炉の炉内
に生成した炉内ガスを脱臭する脱臭炉とを備え、該脱臭炉は、一対の交互燃焼式バーナと、該バーナを前
記ロータリーキルン炉の炉内ガス流出口に接続する炉内
ガス導出路と、該導出路に配置された臭気ガス切換手段
と、前記交互燃焼式バーナに燃焼用空気を交互に供給す
る燃焼用空気切換手段と、脱臭炉内に配置された水蒸気
生成用熱交換器とを有し、前記交互燃焼式バーナは、前記脱臭炉の燃焼排ガスと前
記燃焼用空気とに交互に伝熱接触する蓄熱体を備え、前
記臭気ガス切換手段及び燃焼用空気切換手段の切換制御
により交互に燃焼作動し、一方のバーナの燃焼ガスは、
前記熱交換器と熱交換した後、他方のバーナの蓄熱体と
熱交換して排気されることを特徴とする有機質原料の炭
化装置。
【請求項６】水蒸気吐出口を備えた水蒸気供給管が、
前記加熱管部分と平行に前記炭化炉の炉内に配置され、
前記水蒸気供給管は、前記水蒸気生成用熱交換器に接続
されることを特徴とする請求項５に記載の炭化装置。
【請求項７】一対の前記水蒸気吐出管が、前記基準平
面と平行な配管基準平面内に配置され、前記水蒸気吐出
口は、配管基準平面と直交する方向に水蒸気を吐出する
ように配向されることを特徴とする請求項６に記載の炭
化装置。
【請求項８】前記ラジアントチューブ型バーナの蓄熱
体および前記交互燃焼式バーナの蓄熱体は、燃焼用空気
を８００℃以上の高温に予熱することを特徴とする請求
項５乃至７のいずれか１項に記載の炭化装置。