JP2007285683A

JP2007285683A - ロータリーキルン

Info

Publication number: JP2007285683A
Application number: JP2006116732A
Authority: JP
Inventors: Akira Kitajima; 昭北嶋
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】ロータリーキルンにおいて、シール機構でのシール用ガスケット材の磨耗の抑制とシールガスの使用量の減少、及び材料投入口付近の温度上昇の抑制と処理材料の焼き付き防止、及び処理材料と処理材より発生するタールガス等との分離効率の改善を目的とする。
【解決手段】ロータリーキルンの回転円筒１１の外周にベアリング又はローラー９を取り付けたシール板８を取りつけ、シール板８のロータリーキルンの内部側にシールガス用のガスチャンバー４を設けた。また、ロータリーキルンの材料取り出し口にガス投入口を設け、材料投入側の回転円筒１１内部には輻射熱遮蔽板５、対流熱遮蔽板１０、排気管７を設け、この排気管７の開口部をロータリーキルンのヒーター部６端部に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリーキルンに関する。

従来より、ロータリーキルンは、処理物の乾燥や仮焼成等に用いられている。従来、この種のロータリーキルンでは、投入された処理材料は回転する回転円筒中を送り移動されるが、炉内部と外気の遮断が必要な場合のシールは、回転円筒とガスケット材を接触させ、摺接面によるすべり摩擦による方法が主流となっている。例えば特許文献１にロータリーキルン型回転式乾燥機のシール装置が記載されている。

また、外気の流入等を防止するためにシールガスを併用して用いることが多い（例えば特許文献２参照）。また、接触部が無いガスシール構造もあるが、シールガスを多量に使用する必要がある。

特開平６−３００４５３号公報特開平９−２１７９８９号公報

ロータリーキルンのシール方法は、ガスケット材の圧接かシールガスの利用、もしくは、これらの併用で行われている。ロータリーキルンの場合は回転円筒が回転するために、ガスケット材の圧接の場合はガスケット材の圧接面が摺動することになるためにガスケット材の磨耗が生じ、磨耗粉が発生するという問題がある。

また、シールガスの利用を主体とする場合には、シールガスを多量に必要とする。特に、ロータリーキルン内部でタールガス等が発生するような場合には、シール部付近にタールガスを寄せ付けないようにシールガスを大量に供給する必要がある。

さらに、通常は複数個のシール板を組み合わせて用いるが、シール板どうしの継ぎ目からのガス漏れにも対策が必要である。

また、ロータリーキルンを操業する場合には、材料投入口付近は処理材料の焼き付きを防止するために、温度上昇を避ける必要がある。材料投入口をロータリーキルンの加熱部に近づけると設備サイズを小さく出来るメリットがあるが、輻射熱により材料投入口付近温度が上昇すると焼き付きが発生し易くなるため、材料投入口は加熱部より遠ざける必要がある。

さらに、回転円筒内部の高温ガスの排出についても、高温ガスに加熱されて、ロータリーキルンの材料投入口付近が高温にならないように、対策する必要がある。

また、ロータリーキルン内に材料を投入するスクリュウ等についても、スクリュウの温度が高くなると処理材料が焼き付く不具合が発生する可能性があるので、対策が必要である。

また、ロータリーキルンの回転円筒内部で処理される材料等から、タールガス等が発生するような場合には、処理材料が材料投入口から材料取り出し口へ移動する間にタールガス等と処理材料を分離する必要がある。

従って、本発明は、上記のロータリーキルンにおけるシールの問題、処理材料の焼き付きの問題、タールガス等と処理材料の分離の問題を解決することを目的としたものである。

本発明は、上記問題を解決すべく、鋭意検討した結果得たものであり、回転円筒の外周を３６０度覆う複数の扇状のシール板を配置し、前記シール板にベアリング又はローラーを取り付けたもので、すべり摩擦を転がり摩擦に変えることにより磨耗粉の発生を抑制することが出来る。

また、本発明によれば、前記シール板によってロータリーキルンの内部と外気を分けているが、シール板のロータリーキルンの内部側にシールガス用のガスチャンバーを設けることにより、シールガス圧力を均等にし、ガスシールの効果を高めることが出来る。

また、本発明によれば、複数の扇状のシール板の個々の隣接する扇状シール板との接触部において、接触部が互いに重なる構造にすることにより、シール板どうしの継ぎ目からガスが漏れることを防止することが出来る。

また、本発明によれば、回転円筒内部の、材料投入口とロータリーキルンのヒーター部との間に輻射熱遮蔽板を取り付けたことにより、輻射熱による材料投入口付近の温度上昇が抑制され、材料の焼き付きの発生を防止することが出来る。

また、本発明によれば、回転円筒の材料投入側に、回転円筒内のガスの排気管を設け、前記排気管の開口部を回転円筒内部のロータリーキルンのヒーター部の端部に配置したことにより、排ガスを高温のまま排出できると共に、ロータリーキルンの材料投入口付近の温度上昇を防止出来る。

また、本発明によれば、ロータリーキルンの材料取り出し口にガス投入口を設け、処理材料の流れと逆方向へガスを流すことにより、タールガス等と処理材料の分離を促進できる。

また、本発明によれば、材料投入に用いるスクリュウの円筒外壁部をガス冷却できるように２重構造にすることにより、冷却ガスを流して材料投入用のスクリュウ外壁の温度上昇を抑制し、処理材料のスクリュウ内での焼付きを防止出来る。

また、本発明によれば、回転円筒内部の材料投入口付近に対流熱遮蔽板を取り付けたことにより、材料投入口付近の温度上昇を防止することが出来る。

また、本発明によれば、ロータリーキルンの回転円筒の材料排出側の端部から回転円筒内部に伸びたガス投入ノズルを設け、処理材料にガスを吹きかけ、また処理材料の流れ方向と逆方向のガスの流れを作ることで、処理材料とタールガス等の分離を促進することが出来る。

本発明によれば、シール方法において、すべり摩擦を転がり摩擦に変えることにより、異物の発生や粉の発生を防止しするとともに、ロータリーキルンの回転を転がり摩擦により滑らかにする効果が得られる。

また、シール用のガスチャンバーを設けたことにより、少ないガスでシールを可能にすることが出来る。

また、シール板の接触部が互いに重なる構造とすることにより、シール性能を高めることが可能となり、少ないガスでシールを可能にすることが出来る。

また、輻射熱遮蔽板を取り付けたことにより、材料投入口の温度上昇を抑制することができ、シール部の温度抑制、スクリュウの温度上昇防止が可能となり装置の小型化が図れる。

また、ガス排出口の配置を適切にしたことにより回転円筒端部の温度を下げる効果および、タールを含む排出ガスを高温の状態で排出でき回転円筒内でのタール析出が防止できる効果が得られる。

また、スクリュウの外壁部をガス冷却出来るようにすることにより、投入材料の加熱を防止でき、さらに、装置を小型化出来る。

また、材料投入口付近に対流熱遮蔽板を取り付けたことにより、材料投入部やシール部の温度上昇を抑制でき、処理材料の焼き付きや、シール部の熱変形を少なく出来る。このように輻射熱遮蔽板、対流熱遮蔽板、ガス排出口をロータリーキルン発熱部の端部位置に配置することを組合せることにより、材料投入口付近の温度をより効果的に抑制することが出来る。

また、ロータリーキルンの材料取り出し口にガス投入口を設けて、処理材料に対向してガスを流すことにより、処理材料とタールガスを効率よく分離することが出来る。

また、ロータリーキルンの回転円筒の端部から回転円筒内部に伸びたガス投入ノズルを設けることより処理材料とタールガスを効率よく分離することが出来る。またロータリーキルンのシール部に供給された窒素ガスもガス流れに追加されタールガス分離の効率化が図れる。

以上のように、本発明によれば、シール方法を改善し、シールガスの流れを制御するとともに、材料投入口近辺の温度上昇を抑え、処理材料の焼き付きの防止と処理材料とタールガス等の分離を促進することが可能なロータリーキルンが提供出来る。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照しながら説明する。

図１に、本発明のロータリーキルンの説明図を示す。先ず、ロータリーキルンの回転円筒１１の端部近傍に、回転円筒１１の外周を３６０度覆う複数のシール板８を配置し、シール板８のすべり摩擦を防ぎ、ガイドするために、シール板８にベアリング又はローラー９を取り付ける。このシール機構を回転円筒１１の左右に配置し、ロータリーキルンの内部と外気と遮断する。

図３に、本発明のシール部の詳細説明図を示す。このシール板８の後方にバネ１４が配置され、シール板８はバネ１４にて回転円筒１１に押し付けられシール圧力が与えられる構造になっている。シール板８に取り付けられた複数個のベアリング又はローラー９が回転円筒１１に接触するようにする。ここで、シール板８と回転円筒１１には０．０３ｍｍ〜０．０５ｍｍの隙間を設け、接触しないようにすることが望ましい。隙間を設けすべり摩擦を転がり摩擦にすることにより、磨耗粉の発生を防止出来る。この場合、隙間は狭いほうが、シールが良好でシールガス量を抑えることが出来るが、ある程度以上は、加工、組立の精度上困難となるので、加工、組立、メンテナンスのコスト面から隙間を設定すればよい。

また、図４に、本発明のシール板の接触部分を示す断面図を示す。図３のシール板８が隣接するシール板８との接触部を図４に示すように、接触部が互いに重ねあわされる構造とする。接触部分の重ね合わせの形状の例を図４に（ａ），（ｂ），（ｃ）と複数示すが、このように、隣接するシール板８同士の接触部を重ね合わせる構造とすることにより、シール板８間の隙間を少なくすることができ、シールの精度を上げることができる。

次に、図１に示すように、シール板８のロータリーキルンの内部側にシールガス用のガスチャンバー４を設ける。また、ガスチャンバー４の外周側にガス入口３を複数個設ける。ここで流すシールガスは、冷却用及びシール用として用いられ、通常は、不活性ガスとしては安価な窒素ガスがよく用いられるが、ロータリーキルンで行う処理によって、適宜選択すれば良い（以降、窒素ガスを流すこととして説明する）。ガス入口３から投入された窒素ガスは、ガスチャンバー４で圧力が均等化され、シール板８の方向と回転円筒１１の内部方向に隙間から流れ込む。ガスチャンバー４の回転円筒１１の内部につながる隙間を、シール板８の隙間より大きく取ることにより、窒素ガスの多くは、回転円筒１１の内部方向に流すことができる。このようにガスチャンバー４を設けることにより、ガス圧力を均等にし、処理材料等から発生するタールガス等のシールが良好にできる。

次に、図１に示すように、ロータリーキルンの材料投入口近傍の温度上昇や処理材料の焼き付きを防止するため、回転円筒１１の内部の材料投入側に輻射熱遮蔽板５を取り付ける。輻射熱遮蔽板５は材料投入口とロータリーキルンのヒーター部６との間に配置することで、ヒーター部からの輻射熱を遮断し、図１でいえば輻射熱遮蔽板５の左側部の温度を効果的に下げることができる。ここで、輻射熱遮蔽板５はロータリーキルンのヒーター部６の端付近に設けることが望ましい。

さらに、図１に示すように、ロータリーキルンの回転円筒１１内部のガスの排気管７の開口部を材料投入口側のヒーター部６の端付近に配置する。上記の輻射熱遮蔽板５は、この排気管７に取り付ければよい。排気管７を回転円筒１１の端部より輻射熱遮蔽板５の位置まで挿入することにより、回転円筒内の高温ガスの温度を下げない状態で排出することができる。

また、排気管７の開口部を輻射熱遮蔽板５の位置に設けることにより、輻射熱遮蔽板５の位置より材料投入側（図１では左側）の窒素ガスは、図１に示す窒素ガスの流れ１３のように左側から右側方向への流れとなる。この窒素ガスの流れ１３により、回転円筒１１内で発生するタールガス等が材料投入口の方へ侵入するのが防止される。このようにタールガス等の低温部への侵入を防止し、排出ガスを高温のまま排出することにより、回転円筒部内等へのタール析出が効果的に防止できる。

また、この窒素ガスの流れ１３により、ロータリーキルンの材料投入口近辺を効率よく冷却することができる。このように、ガス入口３から投入された窒素ガスは、材料投入側の回転円筒１１の材料投入口近傍、処理材料１２、材料投入用のスクリュウ２の冷却と、回転円筒１１内で発生するタールガス等のシールを同時に兼ねることができる。

さらに、材料投入用のスクリュウ２の円筒外壁部をガス冷却できるように２重構造にし、冷却ガス入口１５から冷却用ガスを投入することにより、スクリュウ２の冷却と輻射熱遮蔽板５より材料投入側の冷却効果を発揮することができる。なお、冷却ガスはロータリーキルンで行う処理によって、適宜選択すれば良いが、上記と同様に窒素ガスを用いるとして説明する。

また、図１に示すように、ロータリーキルンの回転円筒１１内部の材料投入側に対流熱遮蔽板１０を設ける。この対流熱遮蔽板１０は、輻射熱遮蔽板５よりヒーター部に遠い側の、材料投入口付近に配置し、排気管７やスクリュウ２等に取り付ければよい。この対流熱遮蔽板１０を設けることにより回転円筒１１内の高温ガスがスクリュウ２、又はシール部へ回り込むことを抑制し、高温になることを防ぐことができる。これらの輻射熱遮蔽板、対流熱遮蔽板、ガス排出口をロータリーキルン発熱部の端部位置に配置することにより、材料投入口近辺の温度を約３００℃から約５０℃に低減させることができ、約２５０℃の温度抑制効果を生むことができた。

図２に、本発明のロータリーキルンの材料排出側の説明図（断面）を示す。ロータリーキルンの材料排出側には、図２に示すように、ロータリーキルンの回転円筒１１の端部から回転円筒１１内部に伸びるガス投入ノズル２６を設ける。また、材料取り出し口１７にガス投入口１６を設ける。ここでもロータリーキルンで行う処理によって、ガス投入ノズル２６やガス投入口１６から投入するガスの種類は適宜選定すればよいが、上記と同じ窒素ガスとして説明する。

処理材料１２は、図２の左側から右方向に移動し、材料取り出し口１７から収納部に落下する。窒素ガスの流れ２８のように、窒素ガスが、ガス投入ノズル２６から処理材料１２に噴射され処理材料１２より発生するタールガス等を効率よく分離する。また、窒素ガスの流れ２８のように、ガス投入口１６から落下する処理材料１２に対向させて窒素ガスを流すことにより、処理材料１２より発生するタールガス等を効率よく分離する。

また、処理材料排出端側にも、上記のシール板８、ベアリング又はローラー９、シールガスのガス入口３等からなるシール機構を設ける（図２では省略）。このシール機構に供給された窒素ガスもガス投入ノズル２６からのガスの流れに追加されタールガス等の分離の効率化が図れる。

本発明のロータリーキルンの説明図（断面図）。本発明のロータリーキルンの材料排出側の説明図（断面）。本発明のシール部の詳細説明図。本発明のシール板の重ねあわせ部分を示す断面図を示し、図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ）は重ねあわせ部分の例である。

符号の説明

１ホッパー
２スクリュウ
３ガス入口
４ガスチャンバー
５輻射熱遮蔽板
６ヒーター部
７排気管
８シール板
９ベアリング又はローラー
１０対流熱遮蔽板
１１回転円筒
１２処理材料
１３窒素ガスの流れ
１４バネ
１５冷却ガス入口
１６ガス投入口
１７材料取り出し口
２６ガス投入ノズル
２８窒素ガスの流れ

Claims

回転円筒の端部をシールする構造のロータリーキルンにおいて、前記回転円筒の外周を３６０度覆う複数のシール板を配置し、前記シール板にベアリングまたはローラーを取り付けたことを特徴とするロータリーキルン。
前記シール板のロータリーキルンの内部側にシールガス用のガスチャンバーを設けたことを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン。
前記複数のシール板の個々が隣接するシール板との接触部において、接触部が互いに重なる構造を有することを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン。
請求項１に記載のロータリーキルンにおいて、前記回転円筒内部の材料投入側の、材料投入口とロータリーキルンのヒーター部との間に輻射熱遮蔽板を取り付けたことを特徴とするロータリーキルン。
請求項１に記載のロータリーキルンにおいて、前記回転円筒の材料投入側に、回転円筒内のガスの排気管を設け、前記排気管の開口部を回転円筒内部のロータリーキルンのヒーター部の端部に設けたことを特徴とするロータリーキルン。
請求項１に記載のロータリーキルンにおいて、ロータリーキルンの材料取り出し口にガス投入口を設けたことを特徴とするロータリーキルン。
請求項１に記載のロータリーキルンにおいて、材料投入に用いるスクリュウの円筒外壁部をガス冷却できるように２重構造としたことを特徴とするロータリーキルン。
請求項１に記載のロータリーキルンにおいて、前記回転円筒内部の、材料投入口付近に対流熱遮蔽板を取り付けたことを特徴とするロータリーキルン。
請求項５に記載のロータリーキルンにおいて、前記回転円筒の材料排出側の端部から回転円筒内部に伸びたガス投入ノズルを設けたことを特徴とするロータリーキルン。