JP4139762B2 - ロータリーキルン炉 - Google Patents

Description

本発明はロータリーキルン炉に関する。

ロータリーキルン式焼却炉は、主燃焼部を構成するロータリーキルン炉が炉材を内張りした鋼板製外皮を外周に設けた回転円筒炉であるため、ストーカ式焼却炉や流動層式焼却炉に比べて、流動性の高いゴミや流動化を阻害する低融点物質を含むゴミ等、性状の異なる多様な被焼却物に対しても、安定に焼却処理できるという優れた利点があり、長時間の連続運転にも耐えるため、その用途は広い。

このように、ロータリーキルン式焼却炉は多様な被焼却物を対象にするため、被焼却物である廃棄物の種類によっては、炉材に対して熱的、化学的、機械的負荷が大きく、炉壁内側にクリンカが生成したり、炉材を侵食したりする。そのため、クリンカ剥離作業や炉材の点検・補修などをかなりの頻度で行う必要があるが、炉稼働率の低下は避けられない。その対策として、従来は、燃焼用空気と共に炉内に冷却用空気を送給するようにして、炉材に対する熱的負荷の低減をはかるようにしている。

しかし、この方式は、空気が冷却だけでなく燃焼にも使用されるため局部的に高温になる部分ができる。炉内ガス量が増加し、それに伴う設備規模も大きくせざるを得ないため、設備コストは高くならざるを得ず、のみならず熱利用を図ることを考えた場合には回収効率が悪くなるため、結局、処理コストを高くしている。

このような事態に対処するため、水冷ジャケットを外周壁に設ける等してロータリーキルン炉の炉材を冷却する発明がなされた（例えば、特許文献１〜３）が、回転体としての強度を確保する必要性から設備コストを高くせざるを得ず、特に、ロータリーキルン炉自体が回転するため、その回転部と固定部との摺動箇所などにおけるシール性を強固に確保する必要があり、設備コストの高騰は避けられなかった。
特開昭５０−５５１６７号公報。 特公昭５８−５３２７４号公報。 特開平１１−１８２８２５号公報。

そこで、本発明の解決しようとする問題点は、設備コストの大幅な高騰をもたらすことなく、回転体であるロータリーキルン炉の炉材の冷却について確実かつ効果的に行うことが可能なロータリーキルン炉を提供することにある。

上記課題は請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係るロータリーキルン炉の特徴構成は、回転しながら被燃焼物を加熱させる円筒形状をした内周面の上半部近傍に、その内周面に沿って冷却装置が前記内周面に接触することなく配置されているとともに、該冷却装置が、一方の端部から他方の端部へ冷却媒体を通流可能な固定式の冷却装置本体を備えると共に、この冷却装置本体がロータリーキルン炉の長手方向にわたり、その内周面の上半部に沿う形状かつ内周面より小径の半円弧状に形成されていることにある。

つまり、ロータリーキルン炉の内部に上記の構成を有する冷却装置が配置されるとともに、回転しながら被燃焼物を加熱させる円筒形状をした内周面の上半部近傍に、その内周面に沿って冷却装置が該内周面に接触することなく配置されていることにある。

この構成によれば、設備コストの大幅な高騰をもたらすことなく、回転体であるロータリーキルン炉の炉材の冷却について確実かつ効果的に行うことが可能な冷却装置を用いたロータリーキルン炉を提供することができる。

また、こうした構成を有する冷却装置によれば、ロータリーキルン炉の内部に配置するにあたり、ロータリーキルン炉の回転箇所と接触することなく配置でき、したがってロータリーキルン炉と摺動装置を介して接続する必要がないため、従来技術のように摺動箇所をシールしなくてもよく、耐久性に優れた堅牢な構造にできる。のみならず、冷却装置内を通流させる冷却媒体として高圧のボイラ水を使用することができるようになり、熱回収効率を高くして冷却効率を高めることができる。しかも、炉内に冷却用空気を送給する必要がないため、排ガス量を少なくできるという利点がある。

その結果、設備コストの大幅な高騰をもたらすことなく、回転体であるロータリーキルン炉の炉材の冷却を確実かつ効果的に行うことが可能な冷却装置を提供できる。

前記冷却装置本体の両端部が、前記ロータリーキルン炉の外部と接続可能な接続部を有しており、この接続部を介して前記冷却装置本体内部に冷却媒体を通流可能になっていることが好ましい。

この構成によれば、冷却装置本体への冷却媒体の送給を一層堅牢にできて、耐久性を向上することができ、接続部としてヘッダを用いるようにすれば、一層効率よく冷却媒体を冷却装置本体に送給できる。

前記冷却装置を構成する冷却装置本体が、水平位置より回転方向に向けて１５〜４５°傾斜して配置されていることが好ましい。

この構成によれば、ロータリーキルンの回転に伴い、被覆燃焼物が回転方向に幾分持ち上げられたとしても、冷却装置本体に接触することを確実に防止できる。傾斜角度は、約３０°程度にすることがより好ましい。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るロータリーキルン炉を用いたロータリーキルン式焼却炉の概略全体断面構造を示す。この焼却炉は、下流側に向けて幾分傾斜し断面円筒状をしたロータリーキルン炉１と、その下流側で接続されたストーカ炉２とから構成されている。

ロータリーキルン炉１は、その内側が炉材により内張りされて円筒状の内周面を形成する胴部１ａと共に、被燃焼物の投入口側固定壁３に供給装置（図示略）や始動バーナ（図示略）や空気供給口（図示略）などを備えて構成されており、この内、胴部１ａは下部に位置する駆動装置１ｂによってゆっくりと回転されながら、被燃焼物を撹拌しつつ燃焼させて下流側へ移送させる。着火のよくない被燃焼物に対しては、始動バーナにより適宜着火・燃焼させる。

図１、２に示すように、ロータリーキルン炉の胴部１ａ内側に内張りされている炉材に近接して、ロータリーキルン炉１の投入口側固定壁３からストーカ炉２の接続箇所に至るロータリーキルン炉の胴部１ａの長手方向にわたり、胴部１ａの内周面より幾分小径で、断面半円筒状をした冷却装置本体４を有する冷却装置が炉材に接触しないように配置されている。

この冷却装置本体４は、図３に示すように、被燃焼物に接触するのを防止するため、ロータリーキルン炉１の上半部位置において、水平位置より回転方向Ｒに向けてθ＝約３０°程度傾斜して配置されている。ロータリーキルン炉１の内部で回転されつつ燃焼される被燃焼物は、ロータリーキルン炉１の円周方向に対して回転方向に幾分持ち上げられ、その後ロータリーキルン炉１の底部位置に落下するので、冷却装置本体４を上記構成のようにしておくと、冷却装置本体４が被燃焼物に接触するのを確実に防止できる。もっとも、冷却装置本体４の傾斜角度θは被燃焼物の投入量や性状、胴部１ａの内径、長さなどにより、被燃焼物が容易に接触しない範囲で変更可能であり、概ねθ＝１５〜４５°程度であることが好ましい。

冷却装置本体４は、ロータリーキルン炉１の長手方向に延設される多数の細管４ａから構成されていて、これら多数の細管４ａが互いに円弧状に連結され、ロータリーキルン炉１の長手方向にわたり、その上半部内周面に沿うようにして配置されている。そして、冷却装置本体４の両端は、接続部である投入口側ヘッダ５と出口側ヘッダ６とに接続されており、出口側ヘッダ６は、出口側近傍の炉壁面を貫通している連結管７と接続して固定されている。また、投入口側は、円弧状に連結された多数の細管４ａが投入口側固定壁３に固定されているため、出口側ヘッダ６と同様に、回転するロータリーキルン炉１の胴部とは接触することがない。

このように冷却装置本体４は、その投入口側ヘッダ５と出口側ヘッダ６とが炉外から連結・固定されているので、ロータリーキルン炉の胴部１ａと接触することなく、またロータリーキルン炉１と摺動装置を介して接続するものではないため、従来技術のように摺動箇所をシールする必要がなく、耐久性に優れた堅牢な構造となる。その結果、冷却装置内を通流させる冷却媒体として高圧のボイラ水を使用することができるので、熱回収効率を高めることができる。

本実施形態のロータリーキルン炉が上記したような構成になっているため、ロータリーキルン炉の胴部１ａ内側に内張りされている炉材は、胴部１ａが回転する間、炉内の火炎に対して、冷却装置本体４の背後に位置して火炎の輻射を受けない期間と、火炎にさらされる期間とを交互に繰り返すようになる。炉材は、冷却装置本体４の背後に位置して火炎の輻射を受けない間は、冷却装置本体４の輻射冷却により冷却されるので、炉材に対する熱的負荷は確実に低減される。また、この冷却装置によりロータリーキルン炉内部は、クリンカが生成しない温度に保たれる。

冷却装置の冷却媒体として使用されるボイラ水は、連結管７を経て出口側ヘッダ６から冷却装置本体４内へ通流され、炉内の熱を吸収した後、投入口側ヘッダ５から排出されボイラドラムに送られる。もとより、冷却媒体としては、高圧ボイラ水以外に通常の水を使用してもよいが、上記したように、高圧ボイラ水を使用すると熱回収効率を高めることができて好ましい。

他方、ロータリーキルン炉１から排出された燃焼残渣はストーカ炉２で灰化されて、灰排出口８より排出されるようになっていると共に、排ガスはストーカ炉２の上部から排出され、図外の排ガス処理設備により無害化されて大気に放出される。

〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、冷却装置として、冷却媒体を通流可能な細管の複数個を、ロータリーキルン炉の胴部内周面の上半部に沿う形状になるよう半円弧状に接続する例を示したが、１本の細管を繰り返し屈曲させてロータリーキルンの胴部内周面の上半部に沿う形状になるようにしてもよく、更には細管を用いることに代えて内部空間を有する半円弧状をした箱形の形状にして内部に冷媒を通流させるようにしてもよい。
（２）冷却装置本体の表面に耐火材を被覆してもよい。このようにすると、冷却装置の耐久性を一層向上できる。
（３）図１、２では、ロータリーキルン炉にのみ被燃焼物を投入し、ストーカ炉ではロータリーキルン炉の燃焼残渣を灰化させる形式の炉を示しているが、本発明はストーカ炉にも直接被燃焼物を投入できる形式の炉でも適用できる。

本発明は、都市ゴミ、雑芥、廃プラスチック、油泥、汚泥、各種固液混合廃棄物を焼却する焼却炉に利用できる他、セメント焼成炉、その他各種用途のロータリーキルン炉に適用できる。

本発明に係るロータリーキルン式焼却炉の概略全体正面断面図 ロータリーキルン式焼却炉の概略平面断面図 冷却装置のロータリーキルン炉内出口側の構造を示す斜視図

符号の説明

１ ロータリーキルン炉
２ ストーカ炉
４ 冷却装置本体
５，６ 接続部
θ 傾斜角度

Claims (3)

1. 回転しながら被燃焼物を加熱させる円筒形状をした内周面の上半部近傍に、その内周面に沿って冷却装置が前記内周面に接触することなく配置されているとともに、該冷却装置が、一方の端部から他方の端部へ冷却媒体を通流可能な固定式の冷却装置本体を備え、この冷却装置本体がロータリーキルン炉の長手方向にわたり、その内周面の上半部に沿う形状かつ内周面より小径の半円弧状に形成されているロータリーキルン炉。
2. 前記冷却装置本体の両端部が、前記ロータリーキルン炉の外部と接続可能な接続部を有しており、この接続部を介して前記冷却装置本体内部に冷却媒体を通流可能になっている請求項１のロータリーキルン炉。
3. 前記冷却装置を構成する冷却装置本体が、水平位置より回転方向に向けて１５〜４５°傾斜して配置されている請求項１または２のロータリーキルン炉。

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