JP3961314B2 - 連続式固形廃棄物炭化装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ、建築廃材等のような各種固形廃棄物を炭化あるいは活性炭化するための連続式固形廃棄物炭化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続式炭化装置としてはロータリーキルン方式の装置が用いられており、内燃式キルンを用いたものと外燃式キルンを用いたものがあった。
【０００３】
内燃式キルンを用いた連続式炭化装置は、ロータリーキルンの入口から空気または燃焼ガスを送り込んで原料を炭化させるものであり、機構は簡単であるが、空気あるいは燃焼ガスと原料とが原料の上層面でのみ接触しているので、炭化効率が悪く、単位量当りの炭化炉容積が大きいものとなって、設備コスト及び設置スペースの面で不利であった。
【０００４】
一方、外燃式キルンを用いた連続式炭化装置は、ロータリーキルンを外部から熱源ガスによって加熱することにより、ロータリーキルンの内壁から原料が加熱されて炭化されるものであり、熱源ガスと乾留ガスとが混ざらないので高カロリーの乾留ガスが得られるが、ロータリーキルンを外部から加熱するので加熱効率が悪く、内燃式キルンを用いた連続式炭化装置と同様に、単位量当りの炭化炉容積が大きいものとなって、設備コスト及び設置スペースの面で不利であった。
【０００５】
これに対して、空気又は燃焼ガスと原料との接触を改善することにより、炭化効率を向上させて装置のコンパクト化を図った装置として、特開２００１−２００２６６号公報に記載の連続式固形廃棄物炭化装置がある。
【０００６】
この装置は、ロータリーキルンを通気性を持った構造とし、空気又は燃焼ガスをロータリーキルンの下側からキルン壁を通して原料の中を通過させることにより、送入空気又は燃焼ガスと原料との接触性を向上させたものである。
【０００７】
図８にその縦断面図を示す。図中で５１がロータリーキルンであり、このロータリーキルン５１は、両端に設けられた鏡板５３、５４により摺動して回転自在に支持されており、モーター５７の駆動により歯車５５、５６を介して一定方向に回転するようになっている。ロータリーキルン５１の両端近傍を除いた部分は多数の通気孔が形成された通気部５２となっていて、通気部５２の外周には、円筒状の外胴が少しの間隔を持って設けられており、外胴の下面側には、空気又は燃焼ガスをロータリーキルン５１内に送り込むための給気用風箱５９が設けられるとともに、外胴の上面側には、乾留ガス等を排気するための排気用風箱６０が設けられている。給気用風箱５９には給気口６１が設けられており、排気用風箱６０には排気口６２が設けられている。また、ロータリーキルン５１の内部には、ロータリーキルン５１の回転により原料を移送するスクリュー６３が設けられている。ロータリーキルン５１の入口側には、ホッパー６４及び原料の送り込み手段６５が設けられ、ロータリーキルン５１の出口側には、炭化物を送り出すフィーダー６６及び貯蔵庫６７が設けられている。
【０００８】
上記のような構造の連続式炭化装置においては、まず、モーター５７を駆動してロータリーキルン５１を回転させるとともに、給気口６１より給気用風箱５９を介し通気部５２内に熱風を導いて、これを通気部５２を通してロータリーキルン５１内に導入し、ロータリーキルン５１を暖気する。この時、供給される空気等は、外胴と通気部５２の間隙が狭いので、上方へ逃げることなく通気孔からロータリーキルン５１内に導入される。そして、ロータリーキルン５１内が所定の温度になったとき、送り込み手段６５を駆動して原料である固形廃棄物７２の供給を開始する。供給された原料はスクリュー６３により徐々に出口側に移送されるが、この時、通気部５２から送り込まれた空気に効率よく接触し燃焼及び炭化が促進される。なお、発生した乾留ガスは、通気部５２を通って排気用風箱６０に送り込まれた後、排気口６２から排出される。
【０００９】
このように、特開２００１−２００２６６号公報に記載の連続式固形廃棄物炭化装置は、空気又は燃焼ガスと原料との接触が改善されて炭化効率が向上し、装置のコンパクト化が図られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２００１−２００２６６号公報に記載の連続式固形廃棄物炭化装置には、下記のような問題がある。
【００１１】
すなわち、ロータリーキルンの本体が鋼板などによる単殻構成にしているために、炭化温度が異常に上昇した場合にはロータリーキルンが変形し、スムースな回転ができなくなる。
【００１２】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、良好な炭化効率が得られ、コンパクトな装置であるとともに、装置の熱変形を防止し、安定した操業が可能となる連続式固形廃棄物炭化装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は下記の特徴を有する。
【００１４】
［１］一端側から被処理固形廃棄物が供給され、他端側から炭化または活性炭化された被処理物が排出されるロータリーキルンと、該ロータリーキルンの少なくとも主要部を覆う外筒部材とを有する連続式固形廃棄物炭化装置であって、外筒部材内部の下部領域にロータリーキルン外面の少なくとも一部に面した空間部を形成し、該空間部に炭化用空気または燃焼ガスを供給するための給気手段と、ロータリーキルン内から外筒部材内に排出されたガスを系外に排出するための排気手段を外筒部材に設けるとともに、ロータリーキルンを外殻と内殻からなる二重殻構造とし、前記空間部に面するロータリーキルン外殻に、ロータリーキルン周方向で間隔をおいて複数の通気孔を貫設し、ロータリーキルン内殻に、ロータリーキルン周方向及び長手方向で間隔をおいて複数の通気孔を貫設し、ロータリーキルンの外殻と内殻との空間を、ロータリーキルン周方向の複数個所でロータリーキルン長手方向に沿って仕切部材により仕切ったことを特徴とする連続式固形廃棄物炭化装置。
【００１５】
［２］前記［１］に記載の連続式固形廃棄物炭化装置において、ロータリーキルン内殻内面に通気孔を覆うフードを設け、該フードは、ロータリーキルンの被処理物移送方向下流側にのみ開口し、且つフード内の空間断面がロータリーキルンの被処理物移送方向下流側に向けて拡大していることを特徴とする連続式固形廃棄物炭化装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態に係る連続式固形廃棄物炭化装置の全体図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。また、図２は、第１実施形態におけるロータリーキルンの説明図であり、（ａ）はロータリーキルンの斜視図、（ｂ）はロータリーキルンの一部分の縦断面図である。
【００１７】
図１、図２において、１が外筒１ａの内側に耐火物層１ｂを設けた断熱容器であり、断熱容器１の内部に、ロータリーキルン３が収納されている。ロータリーキルン３は、円筒形状の外殻３ａと内殻３ｂを有する二重殻構造となっている。外殻３ａには、外殻３ａ内部に炭化用空気を供給するための貫通孔３ｅがロータリーキルン周方向及び長手方向に間隔をおいて複数設けられており、内殻３ｂには、内殻３ｂ内部の原料１３の中に炭化用空気を供給するための空気吹き出し口３ｃがロータリーキルン周方向及び長手方向に間隔をおいて複数設けられている。外殻３ａと内殻３ｂの間には長手方向に延びる仕切り板３ｄが円周方向に一定の間隔で複数個設けられている。仕切り板３ｄにより、貫通孔３ｅから外殻３ａの内部に供給された炭化用空気が円周方向に分散しないようになっている。
【００１８】
また、ロータリーキルン３の両端近くに、外殻３ａの外周を取巻くようにリング状のタイヤ３ｆが取り付けられている。タイヤ３ｆは、断熱容器１の内壁に設けられた前後二対の回転ローラー５で支えられている。そして、回転駆動モーター４ａに連結した回転駆動軸４ｂがロータリーキルン３に設けられたリムおよびボス３ｇに差し込まれており、回転駆動モーター４ａの駆動によってロータリーキルン３が一定方向に回転するようになっている。
【００１９】
さらに、断熱容器１の下面には炭化用空気の供給口８が設けられており、断熱容器１の下面の内壁の円周方向の２個所に、ロータリーキルンの外殻３ａと摺動するかあるいはわずかな隙間を有するような状態で長手方向全長に延びるシール１１ａと１１ｂが空気供給口８を挟むように取り付けられている。これにより、断熱容器１、ロータリーキルン外殻３ａ、シール１１ａ、シール１１ｂによって囲まれた空間が形成され、その空間に空気供給口８から供給された炭化用空気が円周方向に分散しないようになっている。
【００２０】
また、ロータリーキルン３の入口側には、ホッパー６及び原料１３の送り込み用フィーダー７が設けられ、ロータリーキルン３の出口側には、炭化物の取り出し口１０と乾留ガスの出口ダクト９が設けられている。
【００２１】
上記のような構造の連続式炭化装置において、回転駆動モーター４ａを駆動してロータリーキルン３を回転させるとともに、送り込み用フィーダー７を駆動して原料である固形廃棄物１３をホッパー６からロータリーキルン３に供給する。供給された原料１３は徐々に出口側に移送される。そして、空気供給口８より炭化用空気を断熱容器１の下部に供給すると、断熱容器１の内壁に取り付けられたシール１１ａと１１ｂに挟まれた空間内に分散しながら、ロータリーキルンの外殻３ａに設けられた貫通孔３ｅの内、下面に位置する貫通孔から外殻内部に空気が吹き込まれる。外殻３ａの内部に吹き込まれた空気は外殻３ａと内殻３ｂとの間に設けられた仕切り板３ｄによって仕切られた空間を通過して、内殻３ｂに設けられた空気吹き出し口３ｃの内、下面に位置する空気吹き出し口を通って内殻３ｂの内部に導入される。そして、導入された空気は内殻３ｂ内の原料層１３を下部から通気し、原料１３の一部が燃焼されるとともにその他の部分が乾留されて連続的に炭化が行われる。なお、発生した乾留ガスは可燃性成分を多量に含むので、ロータリーキルン３内から出口ダクト９を通過して二次燃焼炉に送られ完全燃焼されて大気放出される。
【００２２】
上記の連続式固形廃棄物炭化装置においては、ロータリーキルン３内に導入された炭化用空気と原料１３が効率よく接触し燃焼及び炭化が促進されるので、炭化効率が向上し、装置のコンパクト化を図ることができるとともに、ロータリーキルン３が二重殻構造になっているので、内部の温度上昇がそのまま外殻３ａには伝わらず、ロータリーキルン３の熱変形が防止され、安定した操業が実施できる。
【００２３】
なお、上記の実施形態におけるロータリーキルン３の構造は、図３（ａ）に示しているように、外殻３ａ、内殻３ｂともに単純な円筒形状で、外殻３ａと内殻３ｂの間に仕切り板３ｄを多数設けたものであるが、図３に示すように、種々の形態を採り得る。すなわち、図３（ｂ）は、内殻３ｂを波板状の表面を有する円筒形状とし、その凹部分が外殻３ａと接するようにしたものであり、仕切り板を設けた場合と同じように、外殻３ａと内殻３ｂの間が円周方向に複数に分割されている。（ｃ）は、内殻を山形の表面を有する円筒形状としたものである。（ｂ）、（ｃ）ともに、内殻３ｂに設けられた多数の空気吹き出し口３ｃから炭化用空気が原料層内に通気される。また、（ｄ）は、内殻３ｂが、一枚の連続したものでなく、角型に折り曲げた板を将棋倒し状に配置して円筒形状にしたものである。炭化用空気は、各板の隙間を通って原料層内に通気される。
【００２４】
図４は、本発明の第２実施形態に係る連続式固形廃棄物炭化装置の全体図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。また、図５は、第２実施形態におけるロータリーキルンの説明図であり、（ａ）はロータリーキルンの斜視図、（ｂ）はロータリーキルンの一部分の縦断面図である。
【００２５】
この実施形態の第１実施形態との違いは、第１実施形態では、ロータリーキルンの外殻の長手方向及び周方向に間隔をおいて貫通孔が設けられていたのに対して、この実施形態では、外殻３ａの長手方向中央部にのみ円周方向に沿って複数の貫通孔３ｅが設けられている点である。そして、貫通孔３ｅが設けられていると同じ長手方向位置の断熱容器１の下面に空気供給口８が取り付けられており、空気供給口８を取り囲むように、ロータリーキルン３の外殻３ａと摺動するかあるいはわずかな隙間を有する状態でシール１２が断熱容器１の内壁に取り付けられている。図６に示すように、空気供給口８から断熱容器１の下部に供給された炭化用空気は、円周方向のシール１２ａと１２ｂにより、円周方向に分散しないようになっており、長手方向のシール１２ｃと１２ｄにより、長手方向に分散しないようになっている。なお、その他の構造は第１実施形態と同じである。
【００２６】
この実施形態においては、空気供給口８より炭化用空気が断熱容器１の下部に供給されると、断熱容器１の内壁に取り付けられたシール１２に囲まれた空間内を通過して、ロータリーキルンの外殻３ａの中央部に設けられた貫通孔３ｅの内、下面に位置する貫通孔から外殻内部に空気が吹き込まれる。外殻３ａの内部に吹き込まれた空気は外殻３ａと内殻３ｂとの間に設けられた仕切り板３ｄによって仕切られた空間内を長手方向に分散しながら、内殻３ｂに設けられた空気吹き出し口３ｃの内、下面に位置する空気吹き出し口を通って内殻３ｂの内部に導入される。そして、導入された空気は内殻３ｂ内の原料層１３を下部から通気し、原料１３の一部が燃焼されるとともにその他の部分が乾留されて連続的に炭化が行われる。
【００２７】
これによって、第２実施形態の連続式固形廃棄物炭化装置においても、ロータリーキルン３内に導入された炭化用空気と原料１３が効率よく接触し燃焼及び炭化が促進されるので、炭化効率が向上し、装置のコンパクト化を図ることができるとともに、ロータリーキルン３が二重殻構造になっているので、内部の温度上昇がそのまま外殻３ａには伝わらず、ロータリーキルン３の熱変形が防止され、安定した操業が実施できる。
【００２８】
なお、第２実施形態では貫通孔を外殻の長手方向に一個所としたが、長手方向に複数個所に設けてもよい。
【００２９】
本発明の第３実施形態は、前述の第１実施形態あるいは第２実施形態におけるロータリーキルンの内殻に設けられた空気吹き出し口にフードを取り付けたものであり、ロータリーキルン内の原料が空気吹き出し口から外部に落下するのを防止しようとしたものである。
【００３０】
図７が第３実施形態の説明図であり、（ａ）がフードの斜視図、（ｂ）が内殻の長手方向の平面図、（ｃ）が内殻の長手方向の断面図である。
【００３１】
図７において、２１がフードであり、ロータリーキルン３の内殻３ｂに設けられた空気吹き出し口３ｃを覆うように取り付けられている。そして、フード２１は原料の進行方向側に開口部を有するとともに、フード２１内の空間の断面積が原料の進行方向に向かって徐々に大きくなるような形状となっている。
【００３２】
このフード２１を取り付けることにより、ロータリーキルン３が回転すると、フード２１に入りかけた原料や炭化物の小片が必ず進行方向側に移動するようになり、ロータリーキルン３の外部に落下することが無くなる。
【００３３】
なお、空気供給口８から供給された炭化用空気は、ロータリーキルン３の外殻３ａにフード２１の開口部から内殻３ｂ内に導入される。
【００３４】
このような構造にすることにより、良好な炭化効率が得られ、コンパクトな装置であるとともに、装置の熱変形や原料等の落下を防止し、より安定した操業が可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の連続式固形廃棄物炭化装置は、二重殻構造のロータリーキルンを用いて原料層を下部から通気するようにしたので、短時間内での異常な温度上昇を緩和し、装置の熱変形を防止できる。これにより、良好な炭化効率が得られ、コンパクトな装置であるとともに、安定した操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体図である。
【図２】第１実施形態におけるロータリーキルンの説明図である。
【図３】第１実施形態におけるロータリーキルンの各種構造を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態の全体図である。
【図５】第２実施形態におけるロータリーキルンの説明図である。
【図６】第２実施形態におけるシール部の拡大図である。
【図７】本発明の第３実施形態の説明図である。
【図８】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１ 断熱容器
１ａ 外筒
１ｂ 耐火物
３ ロータリーキルン
３ａ ロータリーキルンの外殻
３ｂ ロータリーキルンの内殻
３ｃ 空気吹き出し口
３ｄ 仕切り板
３ｅ 貫通孔
３ｆ タイヤ
３ｇ ボス
４ａ 回転駆動モーター
４ｂ 回転駆動軸
５ 回転ローラー
６ ホッパー
７ フィーダー
８ 空気供給口
９ 乾留ガスの出口ダクト
１０ 炭化物の取り出し口
１１ａ、１１ｂ シール
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ シール
１３ 原料
２１ フード

Claims (2)

1. 一端側から被処理固形廃棄物が供給され、他端側から炭化または活性炭化された被処理物が排出されるロータリーキルンと、該ロータリーキルンの少なくとも主要部を覆う外筒部材とを有する連続式固形廃棄物炭化装置であって、外筒部材内部の下部領域にロータリーキルン外面の少なくとも一部に面した空間部を形成し、該空間部に炭化用空気または燃焼ガスを供給するための給気手段と、ロータリーキルン内から外筒部材内に排出されたガスを系外に排出するための排気手段を外筒部材に設けるとともに、ロータリーキルンを外殻と内殻からなる二重殻構造とし、前記空間部に面するロータリーキルン外殻に、ロータリーキルン周方向で間隔をおいて複数の通気孔を貫設し、ロータリーキルン内殻に、ロータリーキルン周方向及び長手方向で間隔をおいて複数の通気孔を貫設し、ロータリーキルンの外殻と内殻との空間を、ロータリーキルン周方向の複数個所でロータリーキルン長手方向に沿って仕切部材により仕切ったことを特徴とする連続式固形廃棄物炭化装置。
2. 請求項１に記載の連続式固形廃棄物炭化装置において、ロータリーキルン内殻内面に通気孔を覆うフードを設け、該フードは、ロータリーキルンの被処理物移送方向下流側にのみ開口し、且つフード内の空間断面がロータリーキルンの被処理物移送方向下流側に向けて拡大していることを特徴とする連続式固形廃棄物炭化装置。

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