JP4419313B2 - 外熱式キルンの風量調節装置 - Google Patents

外熱式キルンの風量調節装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみの如き廃棄物を熱分解ガス化処理するようにした外熱式キルンの風量調節装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、廃棄物を低酸素雰囲気下で加熱して熱分解し、発生した熱分解ガスと熱分解残渣(炭素分および灰分)を燃焼・溶融炉で少ない空気量で高温にして燃焼させ、廃棄物中の灰分を溶融スラグとして取り出すようにしたガス化・溶融方式が開発され、一部で実証運転が行われている。かかる方式では、廃棄物を熱分解ガス化するために、ロータリーキルンを採用し、外部からの熱で廃棄物を間接的に加熱、乾燥させて熱分解させるようにしている。
【0003】
廃棄物を熱分解ガス化するために用いられている外熱式キルンは、図7にその一例の概略を示す如く、横置きとした外筒2の長手方向の各端を、それぞれ固定配置した入口筒4と出口筒5に回転継手6を介して回転駆動可能に支持させると共に、該外筒2を、入口筒4側よりも出口筒5側を低くするように傾斜させて配置し、該外筒2内に、内筒3を同心状に収納させて、外筒2と内筒3との間に加熱流路7が形成され且つ外筒2と内筒3が両端部の固定部材8で固定されて一体に回転できるようにした二重筒構造のキルン本体1を構成し、更に、上記内筒3の両端を、該内筒3よりも小径とした供給管9と排出管10に連通接続して、供給管9を入口筒4内に、又、排出管10を出口筒5内にそれぞれ位置させた構成として、出口筒5の熱風供給口11から導入した加熱用ガスとしての熱風13が加熱流路7を通り入口筒4の熱風排出口12より流出させられるようにし、キルン本体1を低速で回転させた状態において、投入ホッパ14内に投入された廃棄物15をスクリューフィーダ式給じん機16により入口筒4部の供給管9を通して内筒3内に徐々に供給しつつ、キルン本体1の内外筒間に形成された加熱流路7内に、出口筒5側から入口筒4側へ向けて熱風13を流通させることにより、内筒3内の廃棄物15を、内筒3の周囲を高温の伝熱面として加熱、乾燥させて熱分解し、発生した熱分解ガス15aを、出口筒5部の排出管10内を通して分離室17に移した後、上部から取り出して下流の燃焼・溶融炉に直接送るようにし、又、金属類を含む熱分解残渣15bは、排出管10内を通して分離室17に移した後、下部から取り出して金属類の分別工程を経てから燃焼・溶融炉へ送るようにしてある。
【0004】
しかし、上記外熱式キルンの場合、内筒3の周面のみを伝熱面とする外熱方式であるため、処理能力を高めるためには、内筒3の径を大きくするか長さを長くする必要があり、全体が大型化してしまう問題がある。
【0005】
そのため、全体を大型化することなく伝熱面積を増大させることができるように、内筒内を、二重構造とした仕切板で周方向に複数の領域に分割し、且つ該仕切板の間を内側加熱流路として、内筒外周の外側加熱流路と内側加熱流路の両方に熱風を流通させるようにする方式が最近提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図7に示すような外熱式キルンでは、全熱風量は熱風供給口11に接続されるラインでコントロールするため、上記のように、内筒に外側加熱流路と内側加熱流路を形成する場合には、それぞれの流路に所定量の熱風を分配して流すように調節する必要がある。
【0007】
因に、内筒に外側加熱流路と内側加熱流路を形成した外熱式キルンにおいて、外側加熱流路への風量調節を行う場合には、内筒の排出管側端板の外周部に、周方向に複数分割構造としたオリフィスプレートを、ボルト等により内外径方向へ変位可能に取り付けることが考えられるが、この方式では、外筒の内部に作業員が入らなければ風量の設定及び調節操作を行うことはできず、一度調節して運転に入った後は運転中に再度調節を行うことはできない。
【0008】
そこで、本発明は、内筒に外側加熱流路と内側加熱流路を形成した外熱式キルンにおいて、運転の途中でも、作業員が外筒内に入ることなく外側加熱流路への風量調節を行って外側加熱流路と内側加熱流路へ分配して流通させる熱風の風量割合を調節することができるようにしようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、長手方向の一端を熱風排出口を有する入口筒に、又、他端を熱風供給口を有する出口筒にそれぞれ回転駆動可能に支持させた外筒を横置きし、該外筒内に内筒を同心状に配置して、外筒内周面と内筒外周面との間に熱風を流通させる外側加熱流路を形成するようにすると共に、該内筒を外筒と一体に回転できるように外筒に支持させ、且つ上記内筒の長手方向の両端を、上記入口筒内と出口筒内に配置された小径の供給管と排出管に端板を介して連通接続し、更に、上記内筒内を、仕切板で全長に亘り仕切って円周方向に複数の熱分解室を区画形成し、該仕切板を二重構造として仕切板の間を上記熱風供給口及び熱風排出口と連通する内側加熱流路とするようにしてある外熱キルンの上記内筒の排出管側端部を、該内筒の端板位置よりも出口筒側へ向けて突出させると共に、該突出した内筒端部を全周にわたり内方へ向けて縮径するテーパ部とし、且つ上記外筒の出口筒側端部内に、外径を外筒の内径に対応させ且つ内径部を上記内筒端部のテーパ部の外周面に対応するテーパ面とした調整リングを、外筒の内面に沿い軸心方向へ変位可能に配置して、該調整リングのテーパ面と内筒テーパ部の外周面との間を上記外側加熱流路の可変流路部とし、更に、該調整リングの後端面に先端を連結した操作ロッドを内外筒の長手方向と平行に配して、該操作ロッドの後端部を外筒の外側へ突出させて外筒外の操作ロッドにナットを螺合させ、外筒外部より操作ロッドの押し引き操作で調整リングを内外筒の長手方向へ変位させることができるようにした構成とする。
【0010】
内筒の外側加熱流路と内側加熱流路に熱風を分配して流通させるようにするに当り、外筒外からの操作ロッドの押し引き操作で調整リングを内外筒の長手方向へ変位させて、可変流路部の開口面積を調整するようにすると、可変流路部を通って外側加熱流路へ流通させる熱風量を調節できて、外側加熱流路と内側加熱流路への熱風の分配割合を調節することができる。運転時(熱間時)に熱風の分配割合を調節する場合も、同様な操作を外部から行うことで達成できる。
【0011】
又、ナットに代えて、外筒外へ突出する操作ロッドの後端に押引用シリンダを連結した構成とすることにより、可変流路部の開口面積の調整を、押引用シリンダの作動量に基づいて正確に行うことができると共に自動化できる。
【0012】
更に、調整リングの外周面と外筒の内周面との間に所要の隙間を形成させるようにした構成とすることにより、隙間を通しての外側加熱流路への熱風の最低流通量を確保することができるので、調整リングの変位量を小さく設計することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0014】
図1乃至図4は本発明の実施の一形態を示すもので、図7に示したと同様な構成としてある外熱キルンにおける内筒3内に、所要間隔を保持する二重構造とした4枚(4組)の仕切板18を、内筒3の回転中心部(軸心部)から放射方向に延びるよう配して、各外端を内筒3の内壁面に気密に固定すると共に、各仕切板18の各内端を気密状態に一体に接合して、長手方向全長に亘り断面形状を扇形とした同一容積の4つの熱分解室3aを区画形成して、上記二重構造とした仕切板18により各熱分解室3aの間に放射方向へ延びる内側加熱流路19を形成させ、該内側加熱流路19の排出管10側の端面が熱風入口19aとして、又、供給管9側の端面が熱風出口としてそれぞれ開口して上記熱風供給口11及び熱風排出口12と連通するようにする。
【0015】
上記内筒3の排出管10側の端面部では、排出管10の外周部に、上記内側加熱流路19の熱風入口19aの位置を避けて円弧形状の端板20を取り付けると共に、内側加熱流路19が排出管10内に臨む位置を十字状の塞ぎ板21で塞いで、排出管10内には内筒3の各熱分解室3aだけが連通するようにし、又、内筒3の供給管9側の端面部では、供給管9の外周部に、上記内側加熱流路19の熱風出口の位置を避けて排出管10側と同様な円弧形状の端板22を取り付けると共に、仕切板18の供給管9と対峙する位置を所要量後退させて、その位置で内側加熱流路19が供給管9内に臨む位置に円板状の塞ぎ板23を設け、供給管9内に内筒3の各熱分解室3aだけが連通するようにし、上記内筒3の外周に形成された外側加熱流路7と上記内側加熱流路19の両方に熱風13を流通させることにより、各熱分解室3aの全周面を伝熱面とさせるようにする。
【0016】
本発明は、上記構成において、図3及び図4に詳細を示す如く、キルン本体1の出口側の端部に風量調節装置24を組み付けた構成とする。本発明の風量調整装置24は、内筒3の排出管側端部を、該内筒3の端板20の位置よりも出口筒5側へ向けて所要量突出させて延長させると共に、該突出させた内筒3の端部を全周にわたり内方へ向けて適宜縮径するテーパ部25とし、又、外筒2の出口筒5側端部内に、外径を外筒2の内径に対応させ且つ内径部を上記テーパ部25の外周面に対応するテーパ面26aとした調整リング26を、外筒2の内面に沿い軸心方向へ摺動できるように配設し、更に、該調整リング26の後端面のたとえば上下左右の4個所に、内外筒の長手方向と平行に配したねじ軸からなる操作ロッド27の先端部を連結して、該各操作ロッド27の後端部側を、外筒2の端部フランジ28に設けた孔29を通して外筒2外へ突出位置させて、上記調整リング26のテーパ面26aと内筒テーパ部25の外周面との間を可変流路部7aとし、該可変流路部7aの開口面積を、操作ロッド27の押し引きによる調整リング26の変位により調整できるようにし、且つ上記外筒2外へ突出する操作ロッド27上に押込ストッパとしてのナット30を螺着させてなる構成としてある。
【0017】
外熱式キルンの運転に先立ち、内筒3の外側加熱流路7と内側加熱流路19に分配して流通させる熱風13の風量割合の調節を行う場合は、風量調節装置24の操作ロッド27を、ナット30を弛めた状態として押し引きすることにより、調整リング26を、たとえば、図4において二点鎖線で示す位置へ変位させて、調整リング26のテーパ面26aと内筒テーパ面25の外周面との間に形成される可変流路部7aの開口面積を設定し、しかる後、弛めておいたナット30を外筒2の端部フランジ28に当接する位置まで締め込むようにする。なお、この場合、たとえば、図4において実線で示す如く、調整リング26の押し込み位置を規準として、操作ロッド27の後端部側に目盛りを付しておくと、該目盛りを外筒2の端部フランジ28の外面位置で読み取ることにより、調整量を目視により容易に確認することができる。
【0018】
可変流路部7aの開口面積を設定した後、図示しない駆動装置の駆動でキルン本体1を低速で回転させ、給じん機16により供給管9を通して内筒3の各熱分解室3aに廃棄物15を供給しつつ、出口筒5の熱風供給口11から導入した熱風13を、可変流路部7aを通して内筒3の外側加熱流路7と内側加熱流路19とに分配して流通させるようにすると、廃棄物15は、各熱分解室3a内を通過させられる間に全周面より外熱を受けることで熱分解ガス化され、排出管10を通り分離室17で熱分解ガス15aと熱分解残渣15bとに分離されて取り出される。
【0019】
運転状況の変化等に伴い、内筒3の外側加熱流路7と内側加熱流路19へ流通させる熱風13の風量割合を変更する必要が生じた場合には、運転を一旦停止させて、上述した運転開始前に行った風量調節装置24の操作と同様な操作で調整リング26を変位させて可変流路部7aの開口面積の調整を行うようにする。この場合、キルン本体1は冷間状態にはなっていないが、風量調節装置24の操作は外筒2の外部から行うことができるので、支障なく実施することができる。
【0020】
次に、図5は本発明の実施の他の形態を示すもので、図1乃至図4に示した実施の形態と同様な構成において、ねじ軸製の操作ロッド27にナット30を螺着させるようにすることに代えて、操作ロッド27を単純丸棒製とし、且つ該操作ロッド27が外筒2の端部フランジ28から突出する後端部に、押引用シリンダ31を直結して端部フランジ28に固定支持させるようにしたものである。
【0021】
図5に示すように構成すると、可変流路部7aの開口面積の設定及び調節を押引用シリンダ31の作動量に基づいて正確に行うことができ、又、この場合、外側加熱流路7にピトー管(図示せず)を設置して、該ピトー管で風量を連続測定するようにし、且つ該測定値に基づいて上記押引用シリンダ31の作動量をコントロールするようにすれば、キルン本体1の回転運転を停止することなく運転中に風量調節を行うことが可能となる。
【0022】
次いで、図6は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図1乃至図4に示した実施形態(又は図5に示した実施の形態)において、調整リング26の外径を小径にして、該調整リング26の外周面と外筒2の内周面との間に所要の隙間Sを形成させるようにしたものである。
【0023】
図6に示すように調整リング26の外側に隙間Sを形成しておくと、該隙間Sを通して外側加熱流路7への熱風13の最低流通量を確保することができるので、調整リング26の変位量を小さく設計することができて、コンパクト化の面で有利となる。
【0024】
なお、本発明は上記図示し説明した実施の形態にのみ限定されるものではなく、内筒3のテーパ部25の傾斜角度や操作ロッド27の取付本数等は任意に選定し得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0025】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の外熱式キルンの風量調節装置によれば、長手方向の一端を熱風排出口を有する入口筒に、又、他端を熱風供給口を有する出口筒にそれぞれ回転駆動可能に支持させた外筒を横置きし、該外筒内に内筒を同心状に配置して、外筒内周面と内筒外周面との間に熱風を流通させる外側加熱流路を形成するようにすると共に、該内筒を外筒と一体に回転できるように外筒に支持させ、且つ上記内筒の長手方向の両端を、上記入口筒内と出口筒内に配置された小径の供給管と排出管に端板を介して連通接続し、更に、上記内筒内を、仕切板で全長に亘り仕切って円周方向に複数の熱分解室を区画形成し、該仕切板を二重構造として仕切板の間を上記熱風供給口及び熱風排出口と連通する内側加熱流路とするようにしてある外熱キルンの上記内筒の排出管側端部を、該内筒の端板位置よりも出口筒側へ向けて突出させると共に、該突出した内筒端部を全周にわたり内方へ向けて縮径するテーパ部とし、且つ上記外筒の出口筒側端部内に、外径を外筒の内径に対応させ且つ内径部を上記内筒端部のテーパ部の外周面に対応するテーパ面とした調整リングを、外筒の内面に沿い軸心方向へ変位可能に配置して、該調整リングのテーパ面と内筒テーパ部の外周面との間を上記外側加熱流路の可変流路部とし、更に、該調整リングの後端面に先端を連結した操作ロッドを内外筒の長手方向と平行に配して、該操作ロッドの後端部を外筒の外側へ突出させて外筒外の操作ロッドにナットを螺合させ、外筒外部より操作ロッドの押し引き操作で調整リングを内外筒の長手方向へ変位させることができるようにした構成としてあるので、外筒外からの操作ロッドの押し引き操作で調整リングを変位させることにより、可変流路部の開口面積を設定及び調整することができ、これにより、可変流路部を通して外側加熱流路へ流通させる熱風量を調節することができて、外側加熱流路と内側加熱流路へ流通させる熱風の分配割合を調節することができ、又、ナットに代えて、外筒外へ突出する操作ロッドの後端に押引用シリンダを連結した構成とすることにより、可変流路部の開口面積を押引用シリンダの作動に基づいて正確に設定及び調整することができると共に、自動化を図ることができ、更に、調整リングの外周面と外筒の内周面との間に所要の隙間を形成させるようにした構成とすることにより、隙間を通しての外側加熱流路への熱風の最低流通量を確保することができ、したがって、調整リングの変位量を小さく設計することができて、コンパクト化の上で有利となる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の外熱式キルンの風量調節装置の実施の一形態を示す概略図である。
【図2】図1のA−A方向拡大矢視図である。
【図3】図1のB−B方向拡大矢視図である。
【図4】図1のC部拡大図である。
【図5】本発明の実施の他の形態を示す部分拡大図である。
【図6】本発明の実施の更に他の形態を示す部分拡大図である。
【図7】外熱式キルンの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
2 外筒
3 内筒
3a 熱分解室
4 入口筒
5 出口筒
7 外側加熱流路
7a 可変流路部
9 供給管
10 排出管
13 熱風
18 仕切板
19 内側加熱流路
20,22 端板
25 テーパ部
26 調整リング
26a テーパ面
27 操作ロッド
30 ナット
31 押引用シリンダ
S 隙間

Claims (3)

  1. 長手方向の一端を熱風排出口を有する入口筒に、又、他端を熱風供給口を有する出口筒にそれぞれ回転駆動可能に支持させた外筒を横置きし、該外筒内に内筒を同心状に配置して、外筒内周面と内筒外周面との間に熱風を流通させる外側加熱流路を形成するようにすると共に、該内筒を外筒と一体に回転できるように外筒に支持させ、且つ上記内筒の長手方向の両端を、上記入口筒内と出口筒内に配置された小径の供給管と排出管に端板を介して連通接続し、更に、上記内筒内を、仕切板で全長に亘り仕切って円周方向に複数の熱分解室を区画形成し、該仕切板を二重構造として仕切板の間を上記熱風供給口及び熱風排出口と連通する内側加熱流路とするようにしてある外熱キルンの上記内筒の排出管側端部を、該内筒の端板位置よりも出口筒側へ向けて突出させると共に、該突出した内筒端部を全周にわたり内方へ向けて縮径するテーパ部とし、且つ上記外筒の出口筒側端部内に、外径を外筒の内径に対応させ且つ内径部を上記内筒端部のテーパ部の外周面に対応するテーパ面とした調整リングを、外筒の内面に沿い軸心方向へ変位可能に配置して、該調整リングのテーパ面と内筒テーパ部の外周面との間を上記外側加熱流路の可変流路部とし、更に、該調整リングの後端面に先端を連結した操作ロッドを内外筒の長手方向と平行に配して、該操作ロッドの後端部を外筒の外側へ突出させて外筒外の操作ロッドにナットを螺合させ、外筒外部より操作ロッドの押し引き操作で調整リングを内外筒の長手方向へ変位させることができるようにした構成を有することを特徴とする外熱式キルンの風量調節装置。
  2. ナットに代えて、外筒外へ突出する操作ロッドの後端に押引用シリンダを連結した請求項記載の外熱式キルンの風量調節装置。
  3. 調整リングの外周面と外筒の内周面との間に所要の隙間を形成させるようにした請求項1又は2記載の外熱式キルンの風量調節装置。
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