JP2013015301A - Heat treatment device of moisture containing product - Google Patents
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Description
本発明は、汚泥、スラリー及びこれらに類似した性状を有する処理物を乾燥又は炭化するのに適した加熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus suitable for drying or carbonizing sludge, slurry, and a processed product having similar properties.
特許文献1には、下水汚泥のような含水率が高く、不定形で粘性も高い対象物を連続的に炭化処理できるロータリーキルンを用いた汚泥等の炭化処理方法が提案されている。このロータリーキルンは、入り口側から出口側にかけて傾斜配置した筒体を回転駆動し、出口側に設けられたガスバーナーによって徐々に搬送される下水汚泥を乾燥及び炭化させている。そして、ロータリーキルンで発生した黒煙や臭気は燃焼ブロックでバーナーによって燃焼処理している。
しかしながら、特許文献1に記載されているロータリーキルンは、直接燃焼バーナーが使用されているので、対象物が炭化するだけでなく、一部は燃えることがあり、対象物によって燃焼させたくない場合はこの方法は適用できない。
また、ロータリーキルン内を加熱するガスバーナーの他、燃焼排ガスを処理するバーナーも用いられているが、排ガスに含まれる熱の回収は行われていない。
更に、一段のみのロータリーキルンであるので、処理経過に従って処理温度を変えるなどの操作がし難く、従って、エネルギーの有効利用が難しいという問題がある。
However, since the rotary kiln described in
In addition to the gas burner for heating the inside of the rotary kiln, a burner for treating the combustion exhaust gas is also used, but the heat contained in the exhaust gas is not recovered.
Furthermore, since the rotary kiln has only one stage, there is a problem that it is difficult to perform operations such as changing the processing temperature according to the progress of processing, and thus it is difficult to effectively use energy.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、過熱蒸気を用いて処理対象物の高温処理を行うと共に、過熱蒸気を発生させるためのボイラーで発生する熱の有効利用を行う含水物の加熱処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and performs high-temperature treatment of a processing object using superheated steam, and heat treatment of a hydrous material that effectively uses heat generated in a boiler for generating superheated steam. An object is to provide an apparatus.
前記目的に沿う本発明に係る含水物の加熱処理装置は、それぞれ下り傾斜しかつ軸心を合わせて配置された第1、第2のロータリーキルンと、該第1のロータリーキルンの入り側に設けられた排ガス回収室と、該排ガス回収室を貫通し、前記第1のロータリーキルンに入り側から含水物からなる処理対象物を搬入する投入フィーダと、前記第1、第2のロータリーキルンの中間部に設けられ、第1のバーナーから発生する高速の熱風を旋回流として、前記第1のロータリーキルンによって加熱処理された前記処理対象物と共に、前記第2のロータリーキルンに送り込む熱風発生炉と、前記熱風発生炉の出側に隙間を有して設けられ、前記熱風発生炉によって搬送された前記処理対象物を受けて下方に落下させる衝突部材と、前記第2のロータリーキルン内に配置され、前記熱風発生炉によって送り込まれた前記処理対象物を更に加熱処理する過熱蒸気の発生ノズルと、第2のバーナーを備え前記過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生ボイラーと、前記第2のロータリーキルンの出側に配置され、前記第2のロータリーキルンで加熱処理された前記処理対象物を回収する水ジャケット付きフィーダと、前記第2のロータリーキルンの軸心位置に設けられて、前記第2のロータリーキルンからの過熱蒸気を前記第1のロータリーキルンに導く蒸気導入管と、前記排ガス回収室から排出された排ガスを前記第1のバーナー及び前記第2のバーナーのいずれか一方又は双方に燃焼用空気として導く排気管とを有する。 The heat treatment apparatus for hydrous materials according to the present invention that meets the above object is provided on the entry side of the first and second rotary kilns, which are respectively inclined downward and aligned with the axis. An exhaust gas recovery chamber, an input feeder that passes through the exhaust gas recovery chamber and carries a processing object made of water-containing material from the side entering the first rotary kiln, and an intermediate portion of the first and second rotary kilns are provided. The hot air generated from the first burner is turned into a swirl flow, and the hot air generating furnace fed into the second rotary kiln together with the processing object heated by the first rotary kiln, and the hot air generating furnace A collision member that is provided with a gap on the side and that receives the object to be processed conveyed by the hot-air generating furnace and drops it downward, and the second rotor A superheated steam generating nozzle that is disposed in a kiln and further heat-treats the object to be processed fed by the hot air generating furnace, a superheated steam generating boiler that includes the second burner and generates the superheated steam, and the first A feeder with a water jacket that is disposed on the outlet side of the second rotary kiln and collects the object to be processed that has been heat-treated in the second rotary kiln; and a second center of the second rotary kiln, A steam introduction pipe for leading superheated steam from the rotary kiln to the first rotary kiln, and combustion air for exhaust gas discharged from the exhaust gas recovery chamber to one or both of the first burner and the second burner And an exhaust pipe that leads as
また、本発明に係る含水物の加熱処理装置において、前記熱風発生炉には、前記第2のロータリーキルンに軸心を合わせて配置され、かつ前記第1のロータリーキルンから前記第2のロータリーキルン側に向けて縮径するテーパー状のガイド筒が設けられ、前記第1のバーナーからの熱風は前記ガイド筒と前記蒸気導入管との間を螺旋流となって流れるのが好ましい。 Further, in the hydrated heat treatment apparatus according to the present invention, the hot air generating furnace is arranged in alignment with the second rotary kiln and directed from the first rotary kiln toward the second rotary kiln. It is preferable that a tapered guide cylinder having a reduced diameter is provided, and the hot air from the first burner flows between the guide cylinder and the steam introduction pipe as a spiral flow.
本発明の含水物の加熱処理装置において、前記過熱蒸気発生ボイラーからの排ガスを熱源とする排熱ボイラーを有し、該排熱ボイラーからの蒸気を前記過熱蒸気発生ボイラーに供給するのが好ましい。 In the hydrated heat treatment apparatus of the present invention, it is preferable to have an exhaust heat boiler that uses exhaust gas from the superheated steam generation boiler as a heat source, and to supply the steam from the exhaust heat boiler to the superheated steam generation boiler.
本発明の含水物の加熱処理装置において、前記熱風発生炉には、前記過熱蒸気発生ボイラーから発生する過熱蒸気の一部が供給されているのがより好ましい。 In the hydrated heat treatment apparatus of the present invention, it is more preferable that a part of the superheated steam generated from the superheated steam generation boiler is supplied to the hot air generating furnace.
そして、本発明に係る含水物の加熱処理装置において、前記投入フィーダには、前記処理対象物を溜めるホッパーが設けられ、スクリューコンベアからなる前記投入フィーダによって前記処理対象物を徐々に切り出して前記第1のロータリーキルンに投入するのが好ましい。 In the hydrated material heat treatment apparatus according to the present invention, the input feeder is provided with a hopper for storing the processing object, and the processing object is gradually cut out by the input feeder comprising a screw conveyor. It is preferable to put it in one rotary kiln.
本発明に係る含水物の加熱処理装置は以下のような作用効果を有する。
即ち、投入フィーダによって第1のロータリーキルンに投入された処理対象物は、第1のロータリーキルンが加熱されてある程度乾燥し、第1、第2のロータリーキルンの中間部に配置されている熱風発生炉によって高速加熱される。この熱風発生炉においては、第1のバーナーから発生する高速の熱風を旋回流としているので、短い距離で処理対象物の加熱が行え、加熱された処理対象物は衝突部材によって減速させられて、第2のロータリーキルンに搬入される。
The water-containing heat treatment apparatus according to the present invention has the following effects.
That is, the object to be processed that has been input to the first rotary kiln by the input feeder is heated to a certain extent by heating the first rotary kiln, and the hot air generating furnace disposed in the middle part of the first and second rotary kilns is used for high-speed processing. Heated. In this hot air generating furnace, since the high-speed hot air generated from the first burner is swirling, the processing object can be heated at a short distance, and the heated processing object is decelerated by the collision member, It is carried into the second rotary kiln.
第2のロータリーキルン内には過熱蒸気の発生ノズルを介して過熱蒸気が供給されているので、これによって、処理対象物は高温加熱されて、温度によっては処理対象物が炭化する。なお、過熱蒸気の温度を下げて処理対象物が炭化しない範囲で乾燥を行うこともできる。第2のロータリーキルンで熱処理された処理対象物は、水ジャケット付きフィーダによって冷却されながら外部に排出される。 Since superheated steam is supplied into the second rotary kiln via a superheated steam generating nozzle, the object to be treated is heated at a high temperature, and the object to be treated is carbonized depending on the temperature. In addition, it can also dry in the range which lowers the temperature of superheated steam and a process target object does not carbonize. The processing object heat-processed with the 2nd rotary kiln is discharged | emitted outside, being cooled by the feeder with a water jacket.
一方、第2のロータリーキルンに供給される過熱蒸気は、第2のバーナーを備えた過熱蒸気発生ボイラーによって造られる。そして、第2のロータリーキルン内で処理対象物を加熱して多少温度の下がった過熱蒸気は、蒸気導入管を介して第1のロータリーキルンに案内され、熱源として利用される。そして、排ガスは第1のロータリーキルンの入り側に設けられた排ガス回収室を介して集められ、高速の熱風を発生させる第1のバーナ及び/又は過熱蒸気を発生させる第2のバーナーの燃焼用空気の一部(又は全部)として使用され、これによって、臭気や有害物の加熱処理が行える。
特に、過熱蒸気によりロータリーキルン内を満たすことで、低酸素雰囲気とすることが可能となり、燃焼バーナー等による処理対象物の燃焼を抑制できる。
On the other hand, the superheated steam supplied to the second rotary kiln is produced by a superheated steam generating boiler equipped with a second burner. And the superheated steam which heated the process target object in the 2nd rotary kiln and fell in temperature a little is guided to the 1st rotary kiln via a steam introduction pipe, and is used as a heat source. The exhaust gas is collected through an exhaust gas recovery chamber provided on the entrance side of the first rotary kiln, and the combustion air of the first burner that generates high-speed hot air and / or the second burner that generates superheated steam. It can be used as a part (or all) of the odor, thereby enabling the heat treatment of odors and harmful substances.
In particular, by filling the rotary kiln with superheated steam, a low oxygen atmosphere can be achieved, and combustion of the object to be treated by a combustion burner or the like can be suppressed.
また、本発明に係る含水物の加熱処理装置において、熱風発生炉に、第2のロータリーキルンに軸心を合わせて配置され、かつ第1のロータリーキルンから第2のロータリーキルン側に向けて縮径するテーパー状のガイド筒を設け、第1のバーナーからの熱風はガイド筒と蒸気導入管との間を螺旋流となって流れるようにした場合は、第1のロータリーキルンによって加熱処理された処理対象物を集めて、高速度の熱風によって高速加熱するので、より効率的に処理対象物の加熱処理が可能となる。 Further, in the water-containing material heat treatment apparatus according to the present invention, the taper is arranged in the hot air generating furnace so as to be aligned with the second rotary kiln and is reduced in diameter from the first rotary kiln toward the second rotary kiln. When the hot air from the first burner flows in a spiral flow between the guide tube and the steam introduction pipe, the processing object heated by the first rotary kiln is Since they are collected and heated at high speed by high-speed hot air, the heat treatment of the object to be processed can be performed more efficiently.
本発明に係る含水物の加熱処理装置において、過熱蒸気発生ボイラーからの排ガスを熱源とする排熱ボイラーを有し、排熱ボイラーからの蒸気を過熱蒸気発生ボイラーに供給する場合は、熱の有効利用がより図られる。なお、排熱ボイラーの熱源が不足する場合は、別の第3のバーナーを設けてもよいことは当然である。 The water-containing heat treatment apparatus according to the present invention has an exhaust heat boiler that uses exhaust gas from a superheated steam generation boiler as a heat source, and when steam from the exhaust heat boiler is supplied to the superheated steam generation boiler, heat is effective. More use is planned. Of course, when the heat source of the exhaust heat boiler is insufficient, another third burner may be provided.
本発明に係る含水物の加熱処理装置において、熱風発生炉に、過熱蒸気発生ボイラーから発生する過熱蒸気の一部が供給されている場合は、第1のバーナーの熱量だけなく、過熱蒸気の熱量も使用することになるので、より強力に第1のロータリーキルンから第2のロータリーキルンに移る処理対象物を加熱可能となる。 In the heat treatment apparatus for hydrous material according to the present invention, when a part of the superheated steam generated from the superheated steam generating boiler is supplied to the hot air generating furnace, not only the heat quantity of the first burner but also the heat quantity of the superheated steam. Therefore, it becomes possible to heat the object to be processed which is transferred from the first rotary kiln to the second rotary kiln more strongly.
そして、本発明に係る含水物の加熱処理装置において、投入フィーダに、処理対象物(含水物)を溜めるホッパーが設けられ、スクリューコンベアからなる投入フィーダによって処理対象物を徐々に切り出して第1のロータリーキルンに投入する場合は、第1、第2のロータリーキルンの容量を考慮して、適正量の処理対象物を切り出すことができる。 In the hydrated material heat treatment apparatus according to the present invention, the input feeder is provided with a hopper for storing the processing object (hydrated material), and the processing object is gradually cut out by the charging feeder consisting of a screw conveyor. When thrown into the rotary kiln, an appropriate amount of the processing object can be cut out in consideration of the capacities of the first and second rotary kilns.
続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図1、図2に示すように、本発明の一実施の形態に係る含水物の加熱処理装置10は、中間部を熱風発生炉11を有して、直列配置された第1、第2のロータリーキルン12、13を有している。なお、第1、第2のロータリーキルン12、13は外側周囲を図示しない断熱材で覆われ、熱損失が少なくなるようにしている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the hydrated
第1、第2のロータリーキルン12、13は軸心を合わせて、例えば1〜4度の範囲で下り傾斜配置され、それぞれ両側に鋼製のタイヤ15〜18を有し各タイヤ15〜18は左右をそれぞれローラ19a、20aで支持されている。そして、第1、第2のロータリーキルン12、13はその外側に設けられた大歯車19、20に噛合するモータ駆動の小歯車21、22によって例えば0.5〜5rpmの速度で低速回転駆動されている。
The first and second
第1のロータリーキルン12の入り口側には点検口24を備える排ガス回収室25が設けられ、排ガス回収室25を貫通して、投入フィーダの一例であるスクリューコンベア26が配置されている。このスクリューコンベア26の上流側は支持部材27でサポートされていると共に、上部に投入ホッパー28が設けられ、投入ホッパー28内の処理対象物(含水物などからなる)を徐々に切り出し、第1のロータリーキルン12内に供給している。
An exhaust
熱風発生炉11は第1、第2のロータリーキルン12、13の外径より大きい内径を有する筒状体からなる外側ケース30を有し、第1のロータリーキルン12の出側端部と、第2のロータリーキルン13の入り側端部が略シール状態で外側ケース30の入り口側及び出口側に嵌入している。この熱風発生炉11内には入り口側に拡径した円錐台状(即ち、テーパー状)のガイド筒31を有している。このガイド筒31は第1、第2のロータリーキルン12、13に軸心を合わせて配置されている。
The hot
ガイド筒31の入り側領域には、第1のバーナー32がその燃料炎の吹き出し方向を、ガイド筒31に対して斜め下流でガイド筒31の内側壁に沿う方向に向けて配置され、ガイド筒31の入り口側に落下する第1のロータリーキルン12から排出される処理対象物を第1のバーナー32からの例えば100m/秒以上の高速の熱風(旋回流)と共に、ガイド筒31の内側では螺旋流として第2のロータリーキルン13に向けて流している。
これによって、第1のバーナー32からの熱風によって加熱される時間を延長し、更に、熱風によって処理対象物の表面の気流の速度を増して、より乾燥効果を高めている。
In the entrance side region of the
Thereby, the time heated by the hot air from the
ガイド筒31の出口側で、第2のロータリーキルン13の入り口側には、ガイド筒31とは隙間を有して板状の衝突部材33が設けられ、ガイド筒31の下流側に設けられている出口から高速で排出された処理対象物を衝突部材33に衝突させてその速度を落とし、第2のロータリーキルン13の入り口側に落下させるようにしている。
なお、ガイド筒31の軸心には、入り口をガイド筒31の出側端部から十分な距離を有して、第2のロータリーキルン13内の過熱蒸気を第1のロータリーキルン12に流す蒸気導入管34が配置されてるが、これについては後述する。なお、衝突部材33及び蒸気導入管34は図示しない支持部材によって、第2のロータリーキルン13に支持されている。
On the exit side of the
Note that a steam introduction pipe having an entrance at a sufficient distance from the exit end of the
第2のロータリーキルン13には、過熱蒸気の発生ノズルが配置されている。この過熱蒸気の発生ノズルは第2のロータリーキルン13の中心位置より下側で半径の1/2〜3/4位置に配置された複数のノズル孔37付きの先端が閉塞されたパイプ38からなっている。なお、複数のノズル孔37は下向きとなって、第2のロータリーキルン13の内側下部にある処理対象物に向けて高温度の過熱蒸気を吹き付けるようになっている。
The second
過熱蒸気の発生ノズルを構成するパイプ38の端部には、過熱蒸気発生ボイラー40によって発生する過熱蒸気が連結管41を介して送られている。なお、パイプ38は衝突部材33の後部位置まで伸びて、複数のノズル孔37は、第2のロータリーキルン13の全長をLとした場合、入り口から例えば(0.1〜0.7)Lの位置を高温加熱するように設けられている。
Superheated steam generated by the superheated
この実施の形態においては、過熱蒸気発生ボイラー40からの過熱蒸気は熱風発生炉11内にも過熱蒸気供給口42を介して供給され、その向きは第1のバーナー32と同一方向となって、第1のバーナー32からの火炎又は熱風の保有する熱量を高めている。なお、この過熱蒸気発生ボイラー40には第2のバーナー43を備え、排熱ボイラー44によって発生する蒸気を更に加熱している。
In this embodiment, the superheated steam from the superheated
第2のロータリーキルン13の下流側には、処理対象物を受けるホッパー46を有する端部密閉室47が設けられ、ホッパー46の下部に水ジャケット付きフィーダの一例である水冷式スクリューフィーダ48が設けられている。これによって、第2のロータリーキルン13で加熱処理(乾燥処理又は炭化処理)された処理対象物の温度を下げて、外部に排出、回収している。
On the downstream side of the second
続いて、この含水物の加熱処理装置10における蒸気の流れについて説明する。
排熱ボイラー44に供給された水を過熱蒸気発生ボイラー40からの排熱によって加熱し蒸気としている。この実施の形態では過熱蒸気発生ボイラー40の第2のバーナー43は大型のバーナーであって、排熱ボイラー44から供給される蒸気を、例えば250〜900℃(処理対象物を乾燥する場合は250〜400℃、処理対象物を炭化する場合は400〜900℃とする)に加熱するので、高温の排ガスを大量に発生し、この排ガスの保有する熱を用いて、水を水蒸気化している。なお、排熱ボイラー44に供給する水は、水冷式スクリューフィーダ48から供給することもでき、これによって全体の熱効率が更に向上する。
Then, the flow of the vapor | steam in the
The water supplied to the
この過熱蒸気発生ボイラー40から発生した過熱蒸気は、パイプ38の端部から供給され、ノズル孔37から吹き出されて、処理対象物を加熱する。そして、処理対象物を加熱した後、第1、第2のロータリーキルン12、13を連通する蒸気導入管34を介して第1のロータリーキルン12に入る。第1のロータリーキルン12に入った過熱蒸気は十分な熱量を有しているので、第1のロータリーキルン12内に投入された処理対象物を加熱して乾燥することができる。
The superheated steam generated from the superheated
これによって、水蒸気を多量に含む排ガスは、排ガス回収室25を通って、上部に設けられている排気管50を介して、過熱蒸気発生ボイラー43の燃焼用空気の導入口51に送られる。なお、排気管50を通る排ガスが多量の水分を含むと、第2のバーナー43の燃焼効率が下がるので、途中に除湿機(又は熱交換器)を設けることもできる。
この排ガスを第2のバーナー43の一次燃焼用空気とすることによって、排ガスに含まれる有害物や臭いなどを焼却処理できる。
なお、この実施の形態においては、排ガス回収室25からの排ガスは、第2のバーナー43の燃焼用空気としたが、第1のバーナー32の燃焼用空気とすることもできる。
Thus, the exhaust gas containing a large amount of water vapor passes through the exhaust
By using this exhaust gas as the primary combustion air for the
In this embodiment, the exhaust gas from the exhaust
また、過熱蒸気発生ボイラー40から発生した過熱蒸気の一部は、熱風発生炉11の過熱蒸気供給口42から熱風発生炉11内に供給され、第1のバーナー32によって発生する熱風と共に、ガイド筒31と蒸気導入管34との間を通って第2のロータリーキルン13に供給される。これによって、ガイド筒31内の処理対象物を加速すると共に、高温加熱を行うことになる。
A part of the superheated steam generated from the superheated
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。例えば、第1、第2のロータリーキルンの内部に羽根を設けてもよい。
また、前記実施の形態においては、具体的数字を用いて説明したが、本発明の要旨を変更しない範囲で数値を変更することもできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the configuration thereof can be changed without changing the gist of the present invention. For example, you may provide a blade | wing inside the 1st, 2nd rotary kiln.
Moreover, in the said embodiment, although demonstrated using the specific number, a numerical value can also be changed in the range which does not change the summary of this invention.
10:含水物の加熱処理装置、11:熱風発生炉、12:第1のロータリーキルン、13:第2のロータリーキルン、15〜18:タイヤ、19、20:大歯車、19a、20a:ローラ、21、22:小歯車、24:点検口、25:排ガス回収室、26:スクリューコンベア、27:支持部材、28:投入ホッパー、30:外側ケース、31:ガイド筒、32:第1のバーナー、33:衝突部材、34:蒸気導入管、37:ノズル孔、38:パイプ、40:過熱蒸気発生ボイラー、41:連結管、42:過熱蒸気供給口、43:第2のバーナー、44:排熱ボイラー、46:ホッパー、47:端部密閉室、48:水冷式スクリューフィーダ、50:排気管、51:燃焼用空気の導入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Heat processing apparatus of a hydrous material, 11: Hot-air generator, 12: 1st rotary kiln, 13: 2nd rotary kiln, 15-18: Tire, 19, 20: Large gear, 19a, 20a: Roller, 21, 22: Small gear, 24: Inspection port, 25: Exhaust gas recovery chamber, 26: Screw conveyor, 27: Support member, 28: Loading hopper, 30: Outer case, 31: Guide cylinder, 32: First burner, 33: Collision member, 34: steam introduction pipe, 37: nozzle hole, 38: pipe, 40: superheated steam generation boiler, 41: connecting pipe, 42: superheated steam supply port, 43: second burner, 44: exhaust heat boiler, 46: Hopper, 47: End sealed chamber, 48: Water-cooled screw feeder, 50: Exhaust pipe, 51: Combustion air inlet
Claims (5)
熱風発生炉には、前記過熱蒸気発生ボイラーから発生する過熱蒸気の一部が供給されていることを特徴とする含水物の加熱処理装置。 The water-containing material heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of superheated steam generated from the superheated steam generation boiler is supplied to the hot air generating furnace. Heat treatment equipment for hydrated materials.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141007 |