JP4317085B2 - 外熱式ロータリキルン - Google Patents

Description

本発明は外熱式ロータリキルンに関する。より詳しくは、レトルトの周壁を貫通してレトルト内と加熱室内とを連通する排気筒を有し、被熱処理物の乾留によって発生する乾留ガスを加熱室内で燃焼処理する外熱式ロータリキルンに関する。

油脂類やプラスティックような有機物を多量に含む有機性廃棄物などを乾留して炭化物を得たり、無害化する方法として外熱式ロータリキルンによる加熱処理が知られている（特許文献１参照）。

ここで用いられる外熱式ロータリキルンは、多数のバーナを備えた加熱室を貫通するように、一端に被熱処理物の投入口を他端に排出口を有する耐熱金属製のレトルトを排出口側が僅かに低くなるように傾斜して配置し、レトルトを回転させることにより被熱処理物を加熱するようになっており、レトルトには、レトルト内部で発生した乾留ガス（可燃ガス、水蒸気、タール、煤、その他のガスや飛散物を含む）を加熱室へ排出させる排気筒を設けている。排気筒から排出された乾留ガスは、加熱室で燃焼され、排ガス中に含まれる煤や飛灰はサイクロン集塵機やバグフィルターなどにより回収され無害化された気体のみが排ガスとして煙突から放出されるようになっている。
特許第１５５５２６７号

しかし、上記の従来技術による外熱式ロータリキルンでは、加熱室で発生した煤や飛灰などのうち比較的微細で軽いものはサイクロン集塵機やバグフィルターなどの集塵装置により回収されるものの、大半は加熱室中に浮遊しており、時間の経過とともに沈降して加熱室の炉床などに堆積する。堆積した飛灰や煤はバーナによって巻き上げられ集塵装置に送られ短期間で集塵効率を低下させたり、加熱室の燃焼空間の閉塞や加熱室内の温度分布の不均衡を生じるなど、キルンの適正な稼働を阻害することがある。このため、ロータリキルンの稼働を停止して加熱室内に沈降堆積した煤や飛灰を作業者が手作業で除去しなければならず、生産性の低下や飛灰回収に伴う作業環境の悪化などが問題となっていた。

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、加熱室内に沈降堆積する飛灰や煤をキルンの稼働中であっても容易に回収して除去できる外熱式ロータリキルンを提供することを課題とする。

本発明の外熱式ロータリキルンは、鋼材からなる炉殻とこの炉殻の内側に設けられた断熱材で構成され加熱室を区画する炉体と、炉体を長手方向に貫通し一端に被熱処理物の供給口を他端に被熱処理物を排出する排出口を有し、さらに周壁には周壁を貫通し加熱室に連通する複数の排気筒を有し軸線周りに回転するレトルトと、を備える外熱式ロータリキルンであって、炉体の炉床に加熱室内に開口し下方に向かって縮径する漏斗状の傾斜面と縮径部とを有する飛灰回収部材と該飛灰回収部材の該縮径部に連通し前記炉体の外部に開口する飛灰排出通路と該排出通路を開放または閉塞する開閉手段とを有することを特徴とする。

本発明の外熱式ロータリキルンは、炉体の炉床が漏斗状の飛灰回収材で形成されているので、加熱室内に浮遊する飛灰は飛灰回収部材の漏斗状の傾斜面に沿って沈降し縮径部に集積される。また、飛灰回収部材は飛灰排出通路を介して炉体の外部に連通しているので、排出通路に設けられた開閉手段を操作することにより集積した飛灰を容易に回収することができる。また、加熱室内は煙突などにより吸引されて負圧となっているので飛灰の回収作業に当たっても飛灰が周辺に飛散することが無く作業環境を悪化させることがない。

本発明の外熱式ロータリキルンにおいては、飛灰排出通路は飛灰回収部材の軸線に沿って鉛直に垂下し上下一対の開閉手段を有することが望ましい。

このような外熱式ロータリキルンでは、飛灰排出通路が鉛直に垂下しているので、飛灰は重力により外部へ落下し回収容器などで受けて容易に回収することができる。また、排出通路の上下に一対の開閉手段を有しているので、飛灰回収時に加熱室内へ外気の侵入するのを防止して、加熱室内の温度低下を防ぐことができる。

また、本発明の外熱式ロータリキルンにおいては、飛灰排出通路は飛灰回収部材の軸線に直交し炉体の側面に開口するとともに、飛灰回収部材の縮径部近傍と炉体側面の開口部とに開閉手段を有することが望ましい。

飛灰排出通路が炉体の側面に開口しているので、高温の飛灰を飛灰排出通路内で十分に冷却てから排出することができるのでより安全に作業することができる。また、飛灰回収部材の縮径部近傍と炉体側部の開口部に開閉手段を設けているので、飛灰回収時に加熱室内へ外気の侵入するのを防止して、加熱炉内の温度低下を防ぐことができる。

ここで、前記開閉手段は飛灰排出通路に直交し摺動自在の遮蔽板であることが好ましい。摺動自在の遮蔽板による開閉手段は、構造が簡単でありながら密閉度が高い。従って、安価で操作が容易な開閉手段として好適である。

本発明の外熱式ロータリキルンの一実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例を示すロータリキルンの一部切欠側面概要図であり、図２は図１のＡ−Ａ’断面を示す概略図である。

この外熱式ロータリキルン１は、被熱処理物Ｍの供給部４と、加熱処理された被熱処理物Ｍの排出部５とを有するステンレス鋼など耐熱金属からなるレトルト２と、このレトルト２の外側面を加熱する加熱室３とを有している。

レトルト２は、加熱室３を長さ方向に貫くように配置されている。レトルト２の両端付近には環状のタイヤ１１が、レトルト２の外周面に一体的に付設されており、レトルト２は、これらの部分で一対の受けころ１２によって支承され、図示しない駆動機構により受けころ１２を駆動して回転駆動される。なお、レトルト２の軸線は、排出側が僅かに下がるように傾斜（勾配は１／１００〜３／１００）して設置されている。

加熱室３は、鉄板製の外殻１３と耐火性の断熱材１４とで区画されており基台１５の上に固定されている。また、加熱室３には、複数の加熱用のバーナ１０が配置されており、バーナ１０の燃焼ガスを排気口１６から連通する二次燃焼室１７に排出する。二次燃焼室１７には適宜の位置にバーナ１８が設けられており、加熱室３から流入した燃焼排ガスを更に燃焼して無害化し、図示しない集塵装置を介して煙突から外部へ放出するようになっている。

レトルト２の外周面と加熱室３とは僅かな間隙を設けて図示しないシール材でほぼ密閉され、バーナ１０による熱の放散を防止している。なお、加熱室３内の温度は図示しない自動制御装置によって設定温度となるように自動制御されている。

レトルト２の供給部４には、供給部フード２１と被熱処理物Ｍの供給ホッパー２２と、被熱処理物Ｍをレトルト２内へ供給するスクリューコンベア２３が設けられている。スクリューコンベア２３はレトルト２の供給口２４からレトルト内へ臨んでおり、被加熱物を連続的に供給することができる。レトルト２と供給部フード２１とは僅かなクリアランスを設け、図示しないシール材でほぼ密閉されレトルト内への外気の侵入を防止している。

レトルト２の加熱室３を横切る周壁部には、被熱処理物Ｍの乾留によりレトルト２の内部で発生する乾留ガスＧを加熱室３内に排出するために、複数の排気筒６が周壁を貫通してレトルト２内部と加熱室３とを連通している。排気筒６の軸心側の先端は、レトルト２の排出口２６側に開口するように軸線に沿って屈曲している。

排出部５は、レトルト２内への外気の浸入を防止するための排出部フード２５を有しており、レトルト２と排出部フード２５とは、僅かなクリアランスを設けて図示しないシール材でほぼ密閉されている。排出部フード２５の下部には、レトルト２の排出口２６から排出された被熱処理物Ｍを取出すシュート２７が設けられている。シュート２７の途中にはバルブ２８を設けて外気の浸入を防止している。

以上のような外熱式ロータリキルンに対して、本発明では、レトルト２を加熱する加熱室３の底部３０（炉体の炉床）を飛灰が集積して沈降するように加熱室３内に開口し下方に向かって縮径する漏斗状の飛灰回収部材７で形成したことに特徴がある。飛灰回収部材７の傾斜面７ａの頂角αは飛灰の性状やその安息角、あるいは炉体の断熱性などを考慮して６０゜〜１２０゜とすることが好ましい。飛灰回収部材７はステンレスなどの耐熱鋼材で形成してもよく、また、炉壁を構成する耐火性の断熱材１４などを用いて形成してもよい。

飛灰回収部材７の縮径部７ｂには炉体底部を貫通して中空の部材が連通し飛灰排出通路８が形成されており、飛灰排出通路８には開閉手段として遮蔽板９が設けられている。

上記の様な本発明の外熱式ロータリキルンの作用は以下の通りである。

レトルト２内へ供給された被熱処理物Ｍは、レトルト２の回転と緩傾斜とにより排出口２６側へ移動する間に攪拌・加熱されて乾留ガスＧを発生する。乾留ガスはＧ、一酸化炭素やメタンなどの可燃性のガスや水蒸気などの気体と、被熱処理物Ｍの攪拌により発生する微細な炭化物や灰分（例えば、酸化珪素、酸化カルシウム、あるいはそれらの混合物など）などの固体とを含有しており、排気筒６から加熱室３内へ排出される。排出された乾留ガスＧは加熱室３のバーナ１０の火炎によって着火して燃焼し、煤や飛灰を発生する。特に、プラスティックなど有機物質の多い被熱処理物の場合には、加熱室３内で乾留ガスを完全燃焼させることは困難であり、乾留ガスＧは悪臭や煤を含む不完全燃焼ガスとなってバーナの燃焼排ガスとともに二次燃焼室１７へ送気される。

二次燃焼室１７へ送気された不完全燃焼ガスを含む燃焼排ガスは、二次燃焼室１７のバーナ１８により再度燃焼されて悪臭や煤などが酸化されて無害化される。しかし、炭化物や灰分などからなる微細な飛灰は加熱室３や二次燃焼室１７に充満し、微細で軽量な飛灰は二次燃焼室１７に連通する排気管などを介して付設されている集塵装置によって捕集される。一方、加熱室３内に充満した飛灰のうち比較的粒径が大きく重いものは時間とともに沈降する。

本発明の外熱式ロータリキルン１においては、加熱室３の底部３０には傾斜面７ａを有する漏斗状の飛灰回収部材７が配設されているので、沈降する飛灰は傾斜面７ａに沿って滑落し、飛灰回収部材７に連通する飛灰排出通路８の遮蔽板９上に堆積する。堆積した飛灰は遮蔽板９を開動作することにより外部へ取り出すことができる。飛灰排出通路８の直下に回収容器などを設置しておけば飛灰を周囲に飛散させること無く容易に回収することができる。

なお、飛灰を排出する飛灰排出通路８に図３に示すように遮蔽板９を２重に設けることも好ましい。ロータリキルンの稼働中に飛灰回収を行う場合に、図２のように遮蔽板９が１箇所のロータリキルンでは、煙突などの吸引により加熱室３内は減圧されているため、飛灰を排出するために遮蔽板９を開放すると飛灰は落下するものの外気が吸引されて加熱室内の温度を低下させることがある。そこで、遮蔽板を第１の遮蔽板９ａと第２の遮蔽板９ｂとの２重構成とする。まず第１の遮蔽板９ａを開放して堆積した飛灰を第２の遮蔽板９ｂ上に落下させる。次に、第１の遮蔽板９ａを閉鎖して第２の遮蔽板９ｂを開放して飛灰を外部へ取り出す。この様にすることにより、飛灰排出時の加熱室３内への外気侵入を防止することができる。

また、図４に示すように飛灰回収部材７を耐火物で形成し、飛灰回収部材７の縮径部近傍に遮蔽板９を設けるとともに、飛灰回収部材の軸線に直交して飛灰排出通路８を炉体側面に開口するように形成することも望ましい。この場合には、飛灰排出通路８の炉体側面の開口部に開閉蓋９’を設ける。まず遮蔽板９を開放して堆積した飛灰を飛灰排出通路８中へ落下させる。次に、遮蔽板９を閉鎖して開閉蓋９’を開放し、灰かき棒などの道具や真空吸引など適宜の方法で飛灰排出通路８中の飛灰を外部へ取り出す。飛灰回収部材と飛灰排出通路とを耐火物で形成しているので、１０００℃以上の高温の飛灰であっても飛灰排出通路内で安全に冷却することができる。

以上のように本発明の外熱式ロータリキルンによれば、キルンの稼働中であっても飛灰を容易に外部に取り出すことができる。従って、加熱室内を常に清浄な状態に維持できるのでレトルトの回転や加熱状態を正常に保つことができる。また、バーナによって巻き上げられ集塵装置で捕集される飛灰の量が減少するのでバグフィルタなど集塵装置の効率低下を防止してその能力を長期間維持することができる。

なお、本発明の外熱式ロータリキルンは、以上の実施の形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更できることはいうまでもない。
例えば、図１ではレトルトの周壁に設けた排気筒の先端を排出側に屈曲させているが、投入側に屈曲させても、あるいは、屈曲させなくてもよい。また、必要に応じてレトルト内に外部空気や水蒸気を打ち込むこともできる。さらに、実施形態では、飛灰排出通路の開閉手段として遮蔽板を例示して説明したが、ロータリバルブ、観音開きタイプなど周知の開閉手段を適宜使用することができる。

本発明の外熱式ロータリキルンは、被熱処理物の乾留処理などに好適に用いることができる。特に、下水汚泥や廃プラスティックなどの有機性廃棄物の炭化処理や油分を大量に含有する砂など産業廃棄物の焼却処理には好適である。

本発明の外熱式ロータリキルンの一例を示す縦断面概略図である。 図１のＡ−Ａ’断面概略図である。 飛灰排出部の他の形態を説明する断面概略図である。 飛灰回収部と飛灰排出部との他の形態を説明する断面概略図である。

符号の説明

１：外熱式ロータリキルン ２：レトルト ３：加熱室 ６：排気筒 ７：飛灰回収部材 ８：飛灰排出通路 ９：遮蔽板（開閉手段） １７：二次燃焼室 ３０：底部（炉床） Ｇ：乾留ガス Ｍ：被熱処理物

Claims (4)

1. 鋼材からなる炉殻と該炉殻の内側に設けられた断熱材で構成され加熱室を区画する炉体と、
   該炉体を長手方向に貫通し一端に被熱処理物の供給口を他端に被熱処理物を排出する排出口を有しさらに周壁には該周壁を貫通し前記加熱室に連通する複数の排気筒を有し軸線周りに回転するレトルトと、を備える外熱式ロータリキルンにおいて、
   前記炉体の炉床に前記加熱室内に開口し下方に向かって縮径する漏斗状の傾斜面と縮径部とを有する飛灰回収部材と該飛灰回収部材の該縮径部に連通し前記炉体の外部に開口する飛灰排出通路と該排出通路を開放または閉塞する開閉手段とを有することを特徴とする外熱式ロータリキルン。
2. 前記飛灰排出通路は前記飛灰回収部材の軸線に沿って垂下し上下一対の開閉手段を有する請求項１に記載の外熱式ロータリキルン。
3. 前記飛灰排出通路は前記飛灰回収部材の軸線に直交し前記炉体の側面に開口するとともに、該飛灰回収部材の前記縮径部近傍と前記炉体側面の開口部とに前記開閉手段を有する請求項１に記載の外熱式ロータリキルン。
4. 前記開閉手段は前記飛灰排出通路に直交し摺動自在の遮蔽板である請求項２または３に記載の外熱式ロータリキルン。

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