JP4449157B2 - 回転加熱処理方法と処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転円筒体（回転ドラム）内に、廃棄物などの被処理物を投入して、該被処理物を外部加熱手段により加熱処理する回転加熱処理方法と処理装置に関し、特に、回転円筒体の加熱運転の初期時等に、回転円筒体内の所定の設定処理温度に到達するまでの昇温時間の短縮を図って、設定処理温度に達した後に被処理物の投入を開始する場合の投入後の作業時間の確保を図ることができる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミなどの一般廃棄物や産業廃棄物、シュレッダーダスト、塩化ビニルなどの廃棄物はハロゲン物質（塩素、臭素、沃素、フッ素、アスタチン）、特に、塩素成分を多量に含んでいるので、焼却などの加熱処理をした場合には、塩素系ガス（塩化水素、塩素）を多量に発生し、発生したガス（排ガス）、焼却後の残渣（処理灰）、排ガス中の飛灰中に猛毒のダイオキシン類を生成し、環境汚染、焼却設備の劣化等の問題を発生させる。そこで、これらの問題を解決するための処理技術の開発が進められ、その処理方法として、被処理物を焼却炉で燃焼処理する方法と、燃焼させるのではなく、被処理物を回転加熱処理炉の回転円筒体（回転ドラム、ロータリーキルン）内に投入して加熱（例えば、外部加熱）し、乾燥、熱分解処理、脱塩素処理等による無害化処理、炭化、灰化、その他焼却等の目的に合った温度で加熱処理する方法が知られている。
【０００３】
本願の出願人は、この回転円筒体を熱ガスによる外部加熱手段で加熱する加熱処理炉を複数使用し、被処理物を第１の加熱処理炉で加熱してハロゲン物質を分解析出させ、次に、このハロゲン物質を除去した被処理物を別の第２の加熱処理炉で炭化（又は灰化）処理して減容化し、ハロゲン物質の含まない炭化物を取り出して再利用を図る処理方法を提案している（特開平１１−２１１０４０〜特開平１１−２１１０４２）。
【０００４】
また、同様の加熱処理炉で、被処理物とアルカリ物質の処理剤とを第１の加熱処理炉で加熱処理してハロゲン物質を分解析出すると同時に処理剤と反応させて無害な塩化物を生成することで、発生ガス及び残渣を無害化し、次に、この無害化処理された被処理物を第２の加熱処理炉で炭化（灰化）処理して減容化し、ハロゲン物質の含まない炭化物を取り出して再利用を可能とすることについても提案している（特開平１１−２２６５４５〜特開平１１−２２６５４８）。
【０００５】
図６はこの無害化処理する回転加熱処理装置の基本構成の概念図で、図中、１０は第１の加熱処理炉、２０は第２の加熱処理炉を示している。
【０００６】
第１の加熱処理炉１０は、回転自在の回転円筒体１１と、該回転円筒体１１の外周にガスダクトを形成して熱ガスの導入により回転円筒体１１を加熱する加熱ジャケット１２と、回転円筒体１１の一方の端部に設けられ、被処理物を回転円筒体１１内に供給する供給口１３と、回転円筒体１１の他方の端部に設けられた排出口１４とで構成され、この回転円筒体１１は図示しない回転駆動手段によって回転駆動される。
【０００７】
回転円筒体１１の回転駆動手段は、通常の駆動用モータと駆動歯車及び回転円筒体に設けられた従動歯車等から構成される。加熱ジャケット１２は固定され、回転円筒体１１との回転接触部には、メカニカルシールＰが施されている。
【０００８】
１５は第１の加熱処理炉１０の供給口１３側に設けられた供給側ダクトで、被処理物と脱塩素剤との混合物を回転円筒体１１内に導入する。
【０００９】
第２の加熱処理炉２０の構成は、第１の加熱処理炉１０の構成とほぼ同一であり、回転自在の回転円筒体２１と、該回転円筒体２１の外周にあって熱ガスの導入により回転円筒体２１を加熱する加熱ジャケット２２と、回転円筒体２１の一方の端部、この例では第１の加熱処理炉１０の排出口１４側に設けられ、被処理物を回転円筒体２１内に供給する供給口２３と、回転円筒体２１の他方の端部に設けられた排出口２４とで構成されている。
【００１０】
１６は第１の加熱処理炉１０の排出口１４側と、第２の加熱処理炉２０の供給口２３側を包囲し、第１の加熱処理炉１０で処理した被処理物を第１の加熱処理炉１０から第２の加熱処理炉２０へ導入する導入ダクトを示す。
【００１１】
２５は第２の加熱処理炉２０の回転円筒体２１の排出口２４側を包囲し、第２の加熱処理炉２０で加熱処理した被処理物（残渣）を図示を省略した溶解槽等に排出する排出側ダクトである。
【００１２】
第１の加熱処理炉１０の回転円筒体１１と、第２の加熱処理炉２０の回転円筒体２１とは上下方向に配設され、図示は省略してあるが、回転円筒体１１及び２１の外周に設けられた加熱ジャケット１２及び２１は固定部材により支持固定されており、回転円筒体１１，２１の内部には、被処理物と脱塩素剤の混合物を攪拌しながら移送する複数の羽根が設けられ、回転円筒体１１，２１自体の回転によって混合物を図の一点鎖線で示すように供給口１３側から、排出口２４側に移送する構成となっている。
【００１３】
また、回転円筒体１１に回転接触するダクト１５，１６の接触部分及び回転円筒体２１に回転接触するダクト１６，２５の接触部分にはメカニカルシールＰが施されている。
【００１４】
３０はホッパで、このホッパ３０に破砕した被処理物とアルカリ物質からなる脱塩素剤とを混合して投入し、回転円筒体１１の供給口１３から回転円筒体１１内に供給可能とする。
【００１５】
このホッパ３０に被処理物の破砕機能と脱塩素剤の混合機能を合わせて持たせ、固形物を破砕しながら脱塩素剤と混合してもよいし、また、予め破砕した被処理物と脱塩素剤とを混合してホッパ３０に投入してもよい。
【００１６】
３１は熱風炉であり、例えばＬＮＧ，ＬＰＧ又は石油等の燃料を燃焼して熱風ガスを発生させる。この熱風ガスは第２の加熱処理炉２０の回転円筒体２１の外周に設けた加熱ジャケット２２内に供給されて回転円筒体２１を加熱した後、連絡管２６を介して第１の加熱処理炉１０の回転円筒体１１の加熱ジャケット１２内に送り込まれる。このとき連絡管２６に新鮮な冷却用空気を取り込み、熱ガスの温度を調整する。２７はその調整手段を示す。
【００１７】
３２は分解ガス処理手段で、ガス燃焼炉，排ガス冷却手段，バグフィルタ等の清浄化手段を有し、第１の加熱処理炉１０を加熱した後の熱風ガス、および第１，第２の加熱処理炉１０，２０で加熱処理中に発生した分解ガス（乾留ガス）を導入して燃焼し、燃焼後のガスを冷却し、バグフィルタで清浄化して排出する。
【００１８】
廃棄物等の被処理物の加熱処理は、予め被処理物を破砕機により破砕しておき、この被処理物に脱塩素剤としてのアルカリ物質を添加混合する。この脱塩素剤は、塊状、板状、多孔化形状、粉体状、懸濁液の何れか、若しくはこれらの組み合わせにより使用する。
【００１９】
被処理物としては、各種廃棄物（一般廃棄物、産業廃棄物など）、汚泥、焼却灰、飛灰、汚染土壌、建築廃材、各種シュレッダーダスト、金属スクラップ、などの各種のものがある。
【００２０】
次に、熱風炉３１で発生した熱風ガスを、加熱ジャケット２２及び加熱ジャケット１２に供給して第１の加熱処理炉１０と第２の加熱処理炉２０の炉内を加熱状態とし、所定の設定処理温度に達してから、被処理物と脱塩素剤の混合物をホッパ３０から供給口１３を介して第１の加熱処理炉１０の回転円筒体１１内に供給する。この回転円筒体１１は図示しない回転駆動手段によって回転駆動されている。
【００２１】
第１の加熱処理炉１０での加熱処理は、乾燥・脱塩素処理を行わせるもので、例えば設定処理温度を３５０℃に設定して加熱し、また、第２の加熱処理炉２０での加熱処理は、炭化による減容化処理を行わせる場合、設定処理温度を６００℃に設定して加熱される。
【００２２】
第２の加熱処理炉２０の温度制御は、熱風炉３１の発生熱を燃料の供給量の制御によって行い、また、第１の加熱処理炉１０の温度制御は、連絡管２６に設けた調整手段２７によって温度調整用空気の導入量を制御するなどして行う。
【００２３】
上記の第１及び第２の加熱処理炉での加熱処理は、「燃焼、焼却」ではなく、乾留処理、「蒸し焼き、熱分解」での処理とし、塩素系ガス等を被処理物から分解析出して処理剤と反応させ、無害な塩類を生成させる。
【００２４】
被処理物と混合又は添加する処理剤は、少なくともＨＣｌ（塩化水素）と接触反応して無害な塩化物を生成するアルカリ物質を使用する。例えば、本願の出願人が先に出願した特開平９−１５５３２６号、特開平１０−４３７３１号、特開平１０−２３５１８６号、特開平１０−２３５１８７号に示すように、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、アルカリ金属、アルカリ金属化合物で、具体的にはカルシウム、石灰、消石灰、炭酸カルシウム、ドロマイト、珪酸塩（珪酸カルシウムなど）、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、天然ソーダ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウムの中から１種類選択するか、数種類混合して使用する。使用量としては、被処理物に対して５〜３０重量％を混合又は添加する。
【００２５】
例えば、上記の炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）を使用した場合、第１の加熱処理炉１０内においてＨＣｌ成分の分解ガスが発生するが、直ちに炭酸ナトリウムと反応して（ＮａＨＣＯ3）＋（ＨＣｌ）→（ＮａＣｌ）＋（Ｈ2Ｏ）＋（ＣＯ2）となり、無害な塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を生成し、分解ガスから有害なＨＣｌが無くなる。このことによって、分解ガス中のＨＣｌ成分の無害化と残渣の無害化が同時に行われる。
【００２６】
この有害成分を析出した後の被処理物は導入ダクト１６を介して第２の加熱処理炉２０の回転円筒体２１の供給口２３に送り込まれ、ここで被処理物が炭化する温度、上記の設定処理温度６００℃に加熱して炭化処理される。
【００２７】
一方、第１及び第２の加熱処理炉１０及び２０内で発生した排ガスは、分解ガス燃焼手段３２に導入され、８００℃以上の温度で燃焼し、タール分及び残存有害物質等を分解除去する。
【００２８】
なお、第１および第２の加熱処理炉１０および２０の設定処理温度は、回転円筒体内の温度で、例えば、本発明者が先に提案し、特開平１１−３０９４３１号で開示されているように、回転円筒体内に、該回転円筒体の軸線方向に延設した貫通パイプからなる温度検出センサを設けて、回転円筒体内の温度を検出し、設定処理温度は、この検出信号を利用して、熱風炉３１の燃料供給の制御により行われる。
【００２９】
また、本願の出願人は上記の回転円筒体の加熱を効果的に行う手段を有する熱ガスによる加熱処理装置についても提案している（特開平１１−２６３９７８）。この加熱処理装置は、回転する円筒体内部に被処理物を投入し、該被処理物を効果的に加熱するために、熱ガスを使用し、且つこの熱ガスからの受熱面積を大きくするために、回転する円筒体の外表面に受熱増加手段としての螺旋状突起、平板状突起、波状板突起を形成し、円筒体の受熱面積を増加することで円筒体の加熱を効果的に行い、被処理物の加熱処理を効率良く実現するようにしたものである。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の提案に係る特開平１１−２６３９７８号の熱ガスによる加熱処理装置は、回転する円筒体の外表面に凹凸により形成した受熱増加手段を設けているので、熱ガスによる熱を効率よく円筒体に受熱できる効果がある。
【００３１】
しかし、廃棄物などの被処理物を非連的に加熱処理する場合、例えば、早朝の８時に回転加熱処理装置の加熱運転を開始し、夕刻の５時に加熱運転を停止するようなサイクルで被処理物の加熱処理をする場合、朝方の運転開始時には、加熱処理炉やダクト、その他の装置は、常温に冷えきっており、初期加熱時にはこれら装置一式を加熱することから、回転円筒体内の被処理物を加熱処理する設定処理温度（例えば、乾燥・脱塩処理、３５０℃、炭化処理、６００℃）までに昇温するには相当の時間がかかる。このことは、図６に示した回転加熱装置においても同様である。
【００３２】
加熱初期時には、短時間で設定処理温度に上げるため、被処理物の無い状態で加熱し、被処理物の回転円筒体への投入は、この設定処理温度に到達した後開始されるので、被処理物の投入開始がそれだけ遅れ、１日の被処理物の処理時間が短縮され、その分処理量が減少して、作業効率が低下することになるが、かかる作業時間の確保については全く考慮はされていなかった。
【００３３】
従って、本発明は、上記のような熱風ガスによる回転加熱処理装置において熱ガスからの受熱を効果的に行って被処理物の加熱処理を有効に行うとともに、被処理物の投入を開始できる所定の温度（設定処理温度）に到達するまでの時間を早めて処理作業時間を確保し、被処理物の処理作業の高効率化を図る加熱処理方法と処理装置を提供することを目的とする。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、被処理物の投入開始までの時間の短縮を図るため、加熱処理炉の加熱初期時に、通常の設定処理温度以上の温度に初期加熱設定温度を設定して加熱し、且つ回転円筒体の外表面側に熱風ガス回転通風手段を形成して、初期加熱設定温度にまで短時間で昇温させ、初期加熱設定温度に到達後、通常の設定処理温度に戻すことにより、設定処理温度に到達する時間を短縮して作業効率の向上を図るものである。
【００３５】
即ち、被処理物を、熱風ガスによる外部加熱手段を有する回転円筒体内に投入して所定の設定処理温度で加熱処理する回転加熱処理方法であって、前記外部加熱手段は、熱風ガスを前記回転円筒体の外表面に沿って螺旋状に回転通風させることで該回転円筒体を加熱し、且つこの熱風ガスの回転方向は、前記回転円筒体の回転方向と逆方向とするとともに、温度設定制御手段は、前記回転円筒体の加熱初期時に、前記設定処理温度より高い初期加熱設定温度を設定し、前記外部加熱手段によって加熱制御し、速度制御手段は、前記回転円筒体内の温度が前記初期加熱設定温度になるまでの間、前記回転円筒体を定常運転時の回転速度以上の速度で回転させ、この初期加熱設定温度に到達した後、前記回転円筒体の回転速度を定常運転時の回転速度に制御するとともに、前記温度設定制御手段が、該初期加熱設定温度を一定時間保持し、その後前記設定処理温度に設定して加熱制御し、前記回転円筒体内の温度がこの設定処理温度に到達した後、前記回転円筒体内に被処理物の投入を行うようにするものである。
【００３６】
このように、熱風ガスの回転方向と回転円筒体の回転方向を逆にすることにより熱風ガスの流速が高まり、回転円筒体の受熱効果が増すとともに、回転円筒体の回転速度を高めることで、より初期加熱時間の短縮が可能となり、被処理物の投入開始時間を早めることができる。
【００３７】
上記の本発明による被処理物の加熱処理は、乾燥、脱塩素、炭化、灰化のいずれかの処理、又はこれらを組み合わせた処理に適用することができる。
【００３８】
上記の初期加熱設定温度は、設定処理温度より１００℃以上高い温度とすることが望ましい。
【００３９】
また、処理装置としては、被処理物を、熱風ガスによる外部加熱手段を有する回転円筒体内に投入して所定の設定処理温度で加熱処理する回転加熱処理装置であって、前記外部加熱手段は、前記回転円筒体の外周に設けられ熱風ガスを導入して該回転円筒体を加熱する加熱ジャケットと、該加熱ジャケットで覆われた回転円筒体の外表面に螺旋状に設けられ導入された熱風ガスを誘導して螺旋状に回転通風させる熱風ガス誘導板とから成り、熱風ガスは、前記加熱ジャケットの一端側から導入され、前記回転円筒体の外表面に沿って螺旋状に回転しながら前記加熱ジャケットの他端側から導出されるとともに、この熱風ガスの回転方向は、前記回転円筒体の回転方向と逆方向となるようになし、且つ前記加熱ジャケット内に導入する熱風ガスの導入量を制御し、前記設定処理温度および加熱初期時に当該設定処理温度より高い初期加熱設定温度を設定し、加熱初期時には、前記設定処理温度より高い初期加熱設定温度を設定して加熱制御する温度設定制御手段を設け、前記回転円筒体の回転速度を制御する速度制御手段を設け、該速度制御手段は、前記回転円筒体内の温度が前記初期加熱設定温度になるまでの間、前記回転円筒体の回転速度を定常運転時の回転速度以上の速度で回転させ、前記回転円筒体内の温度が前記初期加熱設定温度に到達した後、前記回転円筒体の回転速度を定常運転時の回転速度に制御するとともに、前記温度設定制御手段が前記初期加熱設定温度を一定時間保持し、その後前記設定処理温度に設定して加熱制御し、前記回転円筒体内の温度がこの設定処理温度に到達した後、被処理物が前記回転円筒体内に投入されるように構成するものである。
【００４０】
このように、回転円筒体の回転速度を制御する速度制御手段によって、回転円筒体の加熱初期時に、初期加熱設定温度になるまでの間、定常運転時の回転速度以上の速度で回転すれば、初期加熱設定温度に到達するまでの加熱運転時間をより短縮することが可能となる。
【００４１】
上記の熱風ガス誘導板は、連続的な板で螺旋状に形成してもよいし、また非連続的（断片により）な板を螺旋状に配設することで形成してもよい。
【００４２】
また、熱風ガス誘導板又は回転円筒体のいずれか一方又は両方を、凹凸を有する縞鋼板で形成し、熱風ガスとの接触面積を増加するように構成してもよい。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００４４】
図１は、本発明の回転加熱処理装置の基本構成の概念図、図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図を示す。これらの図において、１は加熱処理炉を示し、該加熱処理炉１は、回転自在で鉄系の金属部材からなる回転円筒体２と、この回転円筒体２の外周にガスダクトを形成し熱風ガスを導入して回転円筒体２を加熱する加熱ジャケット３と、回転円筒体２を両端側で回転自在に支承する支持ローラ４，４’と、回転円筒体２を回転駆動する回転駆動手段５とで構成され、また回転円筒体２には一端側に被処理物を搬入する供給口６、他端側に被処理物を排出する排出口７を有し、内部には図２に示すように回転円筒体の軸線に対して傾斜した送り羽根２ｂが径方向及び軸方向に複数枚設けられ、回転円筒体２が回転したとき、被処理物を供給口６側から排出口７側に撹拌しながら移送する。また、回転円筒体の外表面には、図２および図３で詳述するように、熱風ガス誘導板２ｃが設けられている。
【００４５】
加熱ジャケット３は、図示を省略してある固定部材に固定支持され、回転円筒体２との接触部には、メカニカルシール８が施されている。
【００４６】
９は回転円筒体２の供給口６を包囲し、被処理物を回転円筒体２内に案内板９ａを介して供給する供給側外囲体、９′は排出口７を包囲して回転円筒体２で処理された被処理物を排出する排出側外囲体で、これら外囲体９および９′は固定され、回転円筒体２との回転接触部にはメカニカルシール８が施されている。
【００４７】
４１は熱風ガスを発生させる熱風炉で、例えば、ＬＮＧ，ＬＰＧ又は石油等の燃料を燃焼させて熱風ガスを発生させ、加熱ジャケット３内に供給して回転円筒体２を加熱する。４１ａは燃料タンク，４１ｂは燃料の供給量を調整する制御弁を示す。この制御弁４１ｂは、操作部４１ｃにより制御される。
【００４８】
回転駆動手段５は、例えば、図１に示すように駆動モータ５ａ、駆動歯車５ｂおよび回転円筒体２の外周に設けた従動歯車２ａおよび駆動モータ５ａの回転数（回転速度）を可変速制御する（例えば、インバータ）速度制御手段５ｃとその電源５ｄによって構成される。なお、この回転駆動手段５は、図１においては駆動モータ５ａからの動力伝達手段として歯車を使用した場合であるが、図２に示すようにローラチェーン（又はベルト）５ｆ、このローラチェーン５ｆに係合するスプロケット（又はプーリー）５ｅにより構成してもよい。
【００４９】
４２は循環ブロアで、加熱処理炉１の加熱ジャケット３内の熱風ガスを吸引し、その一部又は全部を制御弁４３を介して熱風炉４１に送風し、循環させて熱風ガスの有効利用を図る。４３ａは制御弁４３の操作部を示す。この熱風ガスの有効利用の他の方法として、制御弁４３を３方弁とし、熱ガスの一部又は全部を排出管４４を介して取り出し、熱交換器等で熱を回収して利用することもできる。
【００５０】
４５はセンサ装着装置で、前記の特開平１１−３０９４３１号に開示されているように、温度センサを取り付けた貫通パイプを回転円筒体２内の軸線方向に延設して、供給口６，排出口７に設けられた取付枠（図示省略）に取り付け、温度検出センサからの温度信号を取り出す。
【００５１】
４６は温度設定制御手段で、比較部４６ａと、初期加熱設定温度および設定処理温度を可変設定できる設定器４６ｂを有し、比較部４６ａで温度検出センサからの温度検出信号と設定器４６ｂの設定信号とを比較し、その差の信号を増幅して操作部４１ｃを介して制御弁４１ｂを制御し、燃料の供給量を制御して導入する熱風ガスの熱量を制御し、回転円筒体内の温度が設定温度になるように自動制御される。
【００５２】
また、上記の燃料の供給量の制御と同時か、又は必要に応じて制御弁４３の操作部４３ａを操作して熱風炉４１への循環熱ガス導入量を制御する。熱風ガスの温度を急速に下げる場合は、熱風炉４１内に新鮮空気を送り込む。
【００５３】
４７は分解ガス処理手段で、図７の分解ガス処理手段３５と同じ構成をなしている。
【００５４】
図３（Ａ）は本発明に係る熱風ガス回転通風手段の説明図で、この熱風ガス回転通風手段は、加熱ジャケット３で覆われた回転円筒体２の外表面に、受熱効果の優れた金属性から成る螺旋状の熱風ガス誘導板２ｃを固設し、熱風炉１１から導入される熱風ガスを誘導して回転円筒体２の外周を螺旋状に回転しながら通風するようにする。そして、この熱風ガスの回転方向は、図２に示すように、回転円筒体２の回転方向（イ）の反時計方向とは逆方向の（ロ）で示す時計方向になるようにする。
【００５５】
このように互いに逆方向とすることにより、熱風ガスと回転円筒体との相対速度は高くなって熱風ガスの流速が高まり、また、熱風ガスの熱風ガス誘導板２ｃに接触する接触面積も増加して、熱風ガス誘導板２ｃは、熱風ガスの熱を効率よく受熱して回転円筒体２に伝導される。
【００５６】
従って、回転円筒体２は、該回転円筒体２の外表面からの受熱と、熱風ガス誘導板２ｃからの受熱により、効率良く加熱され、また、回転運転初期時には急速に昇温し、回転円筒体内部の所定の設定処理温度に短時間で到達し、昇温時間の短縮が図れる。
【００５７】
なお、この熱風ガス誘導板２ｃは、連続的な板で螺旋状に形成してもよいし、また、断片的な板を螺旋状に配設して形成してもよい。
【００５８】
図３（Ｂ）は回転円筒体２を縞鋼板で形成し、その外表面に熱風ガス誘導板２ｃを設けた場合で、回転円筒体２の表面に凹凸が形成され、熱風ガスと接触する表面積が増加して回転円筒体の受熱効果がより高められる。同様に熱風ガス誘導板２ｃの表面に凹凸を形成して受熱面積を増加すれば更に受熱効果を高めることができる。
【００５９】
図３（ｃ）は熱風ガス回転通風手段の他の実施例を示し、熱風ガス誘導板２ｃの高さを図３（Ａ），（Ｂ）のものより低くし、そのピッチ間の加熱ジャケット３に補助誘導板３ａを設けて熱風ガスの流路を長くしたものである。この補助誘導板３ａの高さは、熱風ガス誘導板２ｃが回転したときに該熱風ガス誘導板２ｃには当接しない高さとし、所定の間隔Ｌを設ける。この補助誘導板３ａは、螺旋状でもリング状でもよい。このように熱風ガスの流路を長くすることで、回転円筒体および熱風ガス誘導板の受熱効果が高まる。
【００６０】
図３（Ａ）又は（Ｂ）に補助誘導板３ａを設ける場合は、図３（Ｂ）に点線で示すように、熱風ガス誘導板２ｃに当接しない間隔Ｌを設けた高さの補助誘導板３ａを加熱ジャケット３に設ける。
【００６１】
この補助誘導板３ａは、図３（Ａ）に示すように熱風ガス誘導板２ｃのピッチ間隔より狭いピッチ間隔の螺旋状で形成してもよいし、また同一ピッチ間隔でもよい。また、リング状でもよい。また加熱ジャケット３又は補助誘導板３ａを縞網板で形成してもよい。
【００６２】
なお、詳細な図示は省略してあるが、加熱ジャケット３の外表面は断熱材ａｍで覆われ加熱ジャケット３の外表面からの熱発散を防止している。
【００６３】
本発明による被処理物の加熱処理は、最初の加熱運転開始時（加熱初期時）に、まず、回転円筒体２を回転駆動手段５で回転駆動するとともに、熱風炉４１で熱風ガスを発生させ、加熱ジャケット３内に送り込む。このとき、温度設定制御手段４６の設定器４６ｂにより初期加熱設定温度を設定する。この初期加熱設定温度は、定常運転時の設定処理温度より１００℃以上に高い温度に設定する。以下、この処理方法を図４の特性図によって説明する。
【００６４】
図４は縦軸に温度（℃）、横軸に加熱運転時間（Ｔ）をとったもので、Ａは本発明、Ｂは従来の特性を表わしたものである。
【００６５】
今、図１の加熱処理炉１の回転円筒体１１内温度を（イ）、加熱ジャケット１２内温度を（ロ）とすると、回転円筒体内温度（イ）は、被処理物を安定に加熱処理するために必要な条件であり、加熱ジャケット内温度（ロ）は、回転円筒体内温度（イ）を確保するために必要な条件であるが、加熱ジャケットは、外部放熱があるため、加熱ジャケット内温度（ロ）の温度は、回転円筒体内温度（イ）より一般的には高い温度となっている。
【００６６】
そこで、本発明では、回転加熱処理装置における加熱処理炉の加熱運転開始時に、回転円筒体内の初期加熱設定温度Ｆｈを、回転円筒体内の設定処理温度Ｓｔより１００℃以上高い（例えば＋５００℃）加熱温度に設定する。この設定処理温度Ｓｔは、乾燥・脱塩素、炭化、灰化等の処理目的に適した温度に設定される。
【００６７】
そして、乾燥・脱塩素処理に例をとり、この処理目的に適した設定処理温度Ｓｔを３５０℃とすれば、回転円筒体内の初期加熱温度Ｆｈは８５０℃に設定して８５０℃に達するまで短時間（ｔ1）に加熱する。８５０℃に到達した後、一定時間（ｔ2）保持し、次に３５０℃の通常の設定処理温度に設定を戻し、３５０℃になった時間（ｔ3）で被処理物の投入を開始する。
【００６８】
加熱および温度の制御は、上記のようにセンサ装着装置４５に設けた温度検出センサで、回転円筒体内の温度を検出し、この温度検出信号と設定器の設定信号とを比較器４６ａで比較し、その偏差信号に比例した信号で操作部４１ｃ，４３ａを介して制御弁４１ｂ，４３ａを制御し、熱風炉４１への燃料供給量，循環熱ガスの導入量を制御することにより、熱ジャケット３内温度（ロ）を制御して行う。
【００６９】
本発明は図１の実線Ａで示すように、加熱処理炉の加熱運転の加熱初期時に、初期加熱設定温度Ｆｈを設定して加熱し、初期加熱設定温度Ｆｈに達した後（ｔ1）、その温度Ｆｈを所定時間（ｔ2）を保持し、次に、本来の設定処理温度Ｓｔに設定して加熱制御し、この設定処理温度Ｓｔに到達した後、加熱処理炉に被処理物の投入を開始するようにしたので、運転開始から被処理物の投入開始までの時間はｔ1＋ｔ2＋ｔ3となる。
【００７０】
これに対し、従来のように回転円筒体内温度を、最初から設定処理温度Ｓｔに設定して加熱した場合は、図４の点線Ｂで示すように、設定処理温度Ｓｔに到達するまでの運転時間はｔ4となる。従って、本発明は従来の方法と比較すると、ｔ4−（ｔ1＋ｔ2＋ｔ3）＝ｔ5時間だけ被処理物の投入開始時間が早くすることができる。
【００７１】
一方、加熱ジャケット３内に通風された熱風ガスは、熱風ガス誘導板２ｃに沿って誘導され、回転円筒体２の回転方向とは逆方向に螺旋しながら回転し、回転円筒体を介して回転円筒体２内を加熱する。
【００７２】
この熱風ガスの回転方向は、回転円筒体２の回転方向とは逆方向であるから熱風ガスの流速が増し、熱風ガスは熱風ガス誘導板２ｃに押圧されながら通風し、回転円筒体２は熱風ガスの熱を当該回転円筒体の外表面と熱風ガス誘導板の両方で受熱し、急速に昇温される。さらに加熱処理炉の加熱運転初期時に回転円筒体の回転速度を上げ、熱風ガスの流速を増加させれば熱風ガス誘導板２ｃの受熱効果が更に高まり、回転円筒体内の初期加熱設定温度Ｆｈに到達するまでの昇温度時間が、図５に示すように更に短縮することができる。
【００７３】
即ち、図５は図４と同様に、初期加熱設定温度Ｆｈに設定し、且つ加熱運転初期時に、回転駆動手段５の速度制御手段５ｃにより、回転円筒体２の回転速度を定常運転時の定常回転速度より高い（例えば３〜５倍）回転速度で運転した場合である。
【００７４】
初期加熱設定温度Ｆｈになるまでの時間は（ｔ1）となり、図４のｔ1よりも更に短縮される。
【００７５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように加熱ジャケット３で覆われた回転円筒体２の外表面に螺旋状の熱風ガス誘導板２ｃを設けて熱風ガスを回転しながら通風するようにするとともに、この回転方向は回転円筒体２の回転方向と逆となるようにして、熱風ガスの熱を効果的に受熱できるようにし、且つ加熱運転開始時に回転円筒体内の初期加熱設定温度を、通常の設定処理温度以上の温度に設定して加熱し、初期加熱設定温度に到達した後、設定処理温度に設定を戻して加熱し、設定処理温度に到達後、被処理物を回転加熱処理炉に投入するようにしたので、被処理物投入温度まで早期に加熱でき、加熱処理炉の昇温時間の短縮を図ることができる。従って、投入後の作業時間の確保ができることから、所定量の被処理物の処理を確実に行うことができ、作業ローテイションを安定なものとすることができる等の効果を奏する。
【００７６】
また、加熱処理炉の加熱運転初期時に回転円筒体の回転速度を上げ、熱風ガスの流速を増加させて熱風ガス誘導板２ｃの受熱効果を高めるようにすることもできるので、更に初期加熱設定温度までの昇温時間の短縮ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱処理炉の基本構成の概念図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面矢視図。
【図３】熱風ガス回転通風手段の説明図。
【図４】本発明の被処理物投入開始に至る加熱運転時間の説明図。
【図５】本発明の被処理物投入開始に至る加熱運転時間の説明図。
【図６】従来の加熱処理装置の概念図。
【符号の説明】
１…加熱処理炉
２…回転円筒体
２ｃ…熱風ガス誘導板
３…加熱ジャケット
４…支持ローラ
５…回転駆動手段
５ｃ…速度制御手段
６…供給口
７…排出口
８…メカニカルシール
９，９′…供給側外囲体
４１…熱風炉
４２…循環ブロア
４３…制御弁
４４…排出管
４５…センサ装着装置
４６…温度設定制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転円筒体（回転ドラム）内に、廃棄物などの被処理物を投入して、該被処理物を外部加熱手段により加熱処理する回転加熱処理方法と処理装置に関し、特に、回転円筒体の加熱運転の初期時等に、回転円筒体内の所定の設定処理温度に到達するまでの昇温時間の短縮を図って、設定処理温度に達した後に被処理物の投入を開始する場合の投入後の作業時間の確保を図ることができる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミなどの一般廃棄物や産業廃棄物、シュレッダーダスト、塩化ビニルなどの廃棄物はハロゲン物質（塩素、臭素、沃素、フッ素、アスタチン）、特に、塩素成分を多量に含んでいるので、焼却などの加熱処理をした場合には、塩素系ガス（塩化水素、塩素）を多量に発生し、発生したガス（排ガス）、焼却後の残渣（処理灰）、排ガス中の飛灰中に猛毒のダイオキシン類を生成し、環境汚染、焼却設備の劣化等の問題を発生させる。そこで、これらの問題を解決するための処理技術の開発が進められ、その処理方法として、被処理物を焼却炉で燃焼処理する方法と、燃焼させるのではなく、被処理物を回転加熱処理炉の回転円筒体（回転ドラム、ロータリーキルン）内に投入して加熱（例えば、外部加熱）し、乾燥、熱分解処理、脱塩素処理等による無害化処理、炭化、灰化、その他焼却等の目的に合った温度で加熱処理する方法が知られている。
【０００３】
本願の出願人は、この回転円筒体を熱ガスによる外部加熱手段で加熱する加熱処理炉を複数使用し、被処理物を第１の加熱処理炉で加熱してハロゲン物質を分解析出させ、次に、このハロゲン物質を除去した被処理物を別の第２の加熱処理炉で炭化（又は灰化）処理して減容化し、ハロゲン物質の含まない炭化物を取り出して再利用を図る処理方法を提案している（特開平１１−２１１０４０〜特開平１１−２１１０４２）。
【０００４】
また、同様の加熱処理炉で、被処理物とアルカリ物質の処理剤とを第１の加熱処理炉で加熱処理してハロゲン物質を分解析出すると同時に処理剤と反応させて無害な塩化物を生成することで、発生ガス及び残渣を無害化し、次に、この無害化処理された被処理物を第２の加熱処理炉で炭化（灰化）処理して減容化し、ハロゲン物質の含まない炭化物を取り出して再利用を可能とすることについても提案している（特開平１１−２２６５４５〜特開平１１−２２６５４８）。
【０００５】
図６はこの無害化処理する回転加熱処理装置の基本構成の概念図で、図中、１０は第１の加熱処理炉、２０は第２の加熱処理炉を示している。
【０００６】
第１の加熱処理炉１０は、回転自在の回転円筒体１１と、該回転円筒体１１の外周にガスダクトを形成して熱ガスの導入により回転円筒体１１を加熱する加熱ジャケット１２と、回転円筒体１１の一方の端部に設けられ、被処理物を回転円筒体１１内に供給する供給口１３と、回転円筒体１１の他方の端部に設けられた排出口１４とで構成され、この回転円筒体１１は図示しない回転駆動手段によって回転駆動される。
【０００７】
回転円筒体１１の回転駆動手段は、通常の駆動用モータと駆動歯車及び回転円筒体に設けられた従動歯車等から構成される。加熱ジャケット１２は固定され、回転円筒体１１との回転接触部には、メカニカルシールＰが施されている。
【０００８】
１５は第１の加熱処理炉１０の供給口１３側に設けられた供給側ダクトで、被処理物と脱塩素剤との混合物を回転円筒体１１内に導入する。
【０００９】
第２の加熱処理炉２０の構成は、第１の加熱処理炉１０の構成とほぼ同一であり、回転自在の回転円筒体２１と、該回転円筒体２１の外周にあって熱ガスの導入により回転円筒体２１を加熱する加熱ジャケット２２と、回転円筒体２１の一方の端部、この例では第１の加熱処理炉１０の排出口１４側に設けられ、被処理物を回転円筒体２１内に供給する供給口２３と、回転円筒体２１の他方の端部に設けられた排出口２４とで構成されている。
【００１０】
１６は第１の加熱処理炉１０の排出口１４側と、第２の加熱処理炉２０の供給口２３側を包囲し、第１の加熱処理炉１０で処理した被処理物を第１の加熱処理炉１０から第２の加熱処理炉２０へ導入する導入ダクトを示す。
【００１１】
２５は第２の加熱処理炉２０の回転円筒体２１の排出口２４側を包囲し、第２の加熱処理炉２０で加熱処理した被処理物（残渣）を図示を省略した溶解槽等に排出する排出側ダクトである。
【００１２】
第１の加熱処理炉１０の回転円筒体１１と、第２の加熱処理炉２０の回転円筒体２１とは上下方向に配設され、図示は省略してあるが、回転円筒体１１及び２１の外周に設けられた加熱ジャケット１２及び２１は固定部材により支持固定されており、回転円筒体１１，２１の内部には、被処理物と脱塩素剤の混合物を攪拌しながら移送する複数の羽根が設けられ、回転円筒体１１，２１自体の回転によって混合物を図の一点鎖線で示すように供給口１３側から、排出口２４側に移送する構成となっている。
【００１３】
また、回転円筒体１１に回転接触するダクト１５，１６の接触部分及び回転円筒体２１に回転接触するダクト１６，２５の接触部分にはメカニカルシールＰが施されている。
【００１４】
３０はホッパで、このホッパ３０に破砕した被処理物とアルカリ物質からなる脱塩素剤とを混合して投入し、回転円筒体１１の供給口１３から回転円筒体１１内に供給可能とする。
【００１５】
このホッパ３０に被処理物の破砕機能と脱塩素剤の混合機能を合わせて持たせ、固形物を破砕しながら脱塩素剤と混合してもよいし、また、予め破砕した被処理物と脱塩素剤とを混合してホッパ３０に投入してもよい。
【００１６】
３１は熱風炉であり、例えばＬＮＧ，ＬＰＧ又は石油等の燃料を燃焼して熱風ガスを発生させる。この熱風ガスは第２の加熱処理炉２０の回転円筒体２１の外周に設けた加熱ジャケット２２内に供給されて回転円筒体２１を加熱した後、連絡管２６を介して第１の加熱処理炉１０の回転円筒体１１の加熱ジャケット１２内に送り込まれる。このとき連絡管２６に新鮮な冷却用空気を取り込み、熱ガスの温度を調整する。２７はその調整手段を示す。
【００１７】
３２は分解ガス処理手段で、ガス燃焼炉，排ガス冷却手段，バグフィルタ等の清浄化手段を有し、第１の加熱処理炉１０を加熱した後の熱風ガス、および第１，第２の加熱処理炉１０，２０で加熱処理中に発生した分解ガス（乾留ガス）を導入して燃焼し、燃焼後のガスを冷却し、バグフィルタで清浄化して排出する。
【００１８】
廃棄物等の被処理物の加熱処理は、予め被処理物を破砕機により破砕しておき、この被処理物に脱塩素剤としてのアルカリ物質を添加混合する。この脱塩素剤は、塊状、板状、多孔化形状、粉体状、懸濁液の何れか、若しくはこれらの組み合わせにより使用する。
【００１９】
被処理物としては、各種廃棄物（一般廃棄物、産業廃棄物など）、汚泥、焼却灰、飛灰、汚染土壌、建築廃材、各種シュレッダーダスト、金属スクラップ、などの各種のものがある。
【００２０】
次に、熱風炉３１で発生した熱風ガスを、加熱ジャケット２２及び加熱ジャケット１２に供給して第１の加熱処理炉１０と第２の加熱処理炉２０の炉内を加熱状態とし、所定の設定処理温度に達してから、被処理物と脱塩素剤の混合物をホッパ３０から供給口１３を介して第１の加熱処理炉１０の回転円筒体１１内に供給する。この回転円筒体１１は図示しない回転駆動手段によって回転駆動されている。
【００２１】
第１の加熱処理炉１０での加熱処理は、乾燥・脱塩素処理を行わせるもので、例えば設定処理温度を３５０℃に設定して加熱し、また、第２の加熱処理炉２０での加熱処理は、炭化による減容化処理を行わせる場合、設定処理温度を６００℃に設定して加熱される。
【００２２】
第２の加熱処理炉２０の温度制御は、熱風炉３１の発生熱を燃料の供給量の制御によって行い、また、第１の加熱処理炉１０の温度制御は、連絡管２６に設けた調整手段２７によって温度調整用空気の導入量を制御するなどして行う。
【００２３】
上記の第１及び第２の加熱処理炉での加熱処理は、「燃焼、焼却」ではなく、乾留処理、「蒸し焼き、熱分解」での処理とし、塩素系ガス等を被処理物から分解析出して処理剤と反応させ、無害な塩類を生成させる。
【００２４】
被処理物と混合又は添加する処理剤は、少なくともＨＣｌ（塩化水素）と接触反応して無害な塩化物を生成するアルカリ物質を使用する。例えば、本願の出願人が先に出願した特開平９−１５５３２６号、特開平１０−４３７３１号、特開平１０−２３５１８６号、特開平１０−２３５１８７号に示すように、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、アルカリ金属、アルカリ金属化合物で、具体的にはカルシウム、石灰、消石灰、炭酸カルシウム、ドロマイト、珪酸塩（珪酸カルシウムなど）、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、天然ソーダ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウムの中から１種類選択するか、数種類混合して使用する。使用量としては、被処理物に対して５〜３０重量％を混合又は添加する。
【００２５】
例えば、上記の炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ3）を使用した場合、第１の加熱処理炉１０内においてＨＣｌ成分の分解ガスが発生するが、直ちに炭酸ナトリウムと反応して（ＮａＨＣＯ3）＋（ＨＣｌ）→（ＮａＣｌ）＋（Ｈ2Ｏ）＋（ＣＯ2）となり、無害な塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を生成し、分解ガスから有害なＨＣｌが無くなる。このことによって、分解ガス中のＨＣｌ成分の無害化と残渣の無害化が同時に行われる。
【００２６】
この有害成分を析出した後の被処理物は導入ダクト１６を介して第２の加熱処理炉２０の回転円筒体２１の供給口２３に送り込まれ、ここで被処理物が炭化する温度、上記の設定処理温度６００℃に加熱して炭化処理される。
【００２７】
一方、第１及び第２の加熱処理炉１０及び２０内で発生した排ガスは、分解ガス燃焼手段３２に導入され、８００℃以上の温度で燃焼し、タール分及び残存有害物質等を分解除去する。
【００２８】
なお、第１および第２の加熱処理炉１０および２０の設定処理温度は、回転円筒体内の温度で、例えば、本発明者が先に提案し、特開平１１−３０９４３１号で開示されているように、回転円筒体内に、該回転円筒体の軸線方向に延設した貫通パイプからなる温度検出センサを設けて、回転円筒体内の温度を検出し、設定処理温度は、この検出信号を利用して、熱風炉３１の燃料供給の制御により行われる。
【００２９】
また、本願の出願人は上記の回転円筒体の加熱を効果的に行う手段を有する熱ガスによる加熱処理装置についても提案している（特開平１１−２６３９７８）。この加熱処理装置は、回転する円筒体内部に被処理物を投入し、該被処理物を効果的に加熱するために、熱ガスを使用し、且つこの熱ガスからの受熱面積を大きくするために、回転する円筒体の外表面に受熱増加手段としての螺旋状突起、平板状突起、波状板突起を形成し、円筒体の受熱面積を増加することで円筒体の加熱を効果的に行い、被処理物の加熱処理を効率良く実現するようにしたものである。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の提案に係る特開平１１−２６３９７８号の熱ガスによる加熱処理装置は、回転する円筒体の外表面に凹凸により形成した受熱増加手段を設けているので、熱ガスによる熱を効率よく円筒体に受熱できる効果がある。
【００３１】
しかし、廃棄物などの被処理物を非連的に加熱処理する場合、例えば、早朝の８時に回転加熱処理装置の加熱運転を開始し、夕刻の５時に加熱運転を停止するようなサイクルで被処理物の加熱処理をする場合、朝方の運転開始時には、加熱処理炉やダクト、その他の装置は、常温に冷えきっており、初期加熱時にはこれら装置一式を加熱することから、回転円筒体内の被処理物を加熱処理する設定処理温度（例えば、乾燥・脱塩処理、３５０℃、炭化処理、６００℃）までに昇温するには相当の時間がかかる。このことは、図６に示した回転加熱装置においても同様である。
【００３２】
加熱初期時には、短時間で設定処理温度に上げるため、被処理物の無い状態で加熱し、被処理物の回転円筒体への投入は、この設定処理温度に到達した後開始されるので、被処理物の投入開始がそれだけ遅れ、１日の被処理物の処理時間が短縮され、その分処理量が減少して、作業効率が低下することになるが、かかる作業時間の確保については全く考慮はされていなかった。
【００３３】
従って、本発明は、上記のような熱風ガスによる回転加熱処理装置において熱ガスからの受熱を効果的に行って被処理物の加熱処理を有効に行うとともに、被処理物の投入を開始できる所定の温度（設定処理温度）に到達するまでの時間を早めて処理作業時間を確保し、被処理物の処理作業の高効率化を図る加熱処理方法と処理装置を提供することを目的とする。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、被処理物の投入開始までの時間の短縮を図るため、加熱処理炉の加熱初期時に、通常の設定処理温度以上の温度に初期加熱設定温度を設定して加熱し、且つ回転円筒体の外表面側に熱風ガス回転通風手段を形成して、初期加熱設定温度にまで短時間で昇温させ、初期加熱設定温度に到達後、通常の設定処理温度に戻すことにより、設定処理温度に到達する時間を短縮して作業効率の向上を図るものである。
【００３５】
即ち、被処理物を、熱風ガスによる外部加熱手段を有する回転円筒体内に投入して所定の設定処理温度で加熱処理する回転加熱処理方法であって、前記外部加熱手段は、熱風ガスを前記回転円筒体の外表面に沿って螺旋状に回転通風させることで該回転円筒体を加熱し、且つこの熱風ガスの回転方向は、前記回転円筒体の回転方向と逆方向とするとともに、温度設定制御手段は、前記回転円筒体の加熱初期時に、前記設定処理温度より高い初期加熱設定温度を設定し、前記外部加熱手段によって加熱制御し、速度制御手段は、前記回転円筒体内の温度が前記初期加熱設定温度になるまでの間、前記回転円筒体を定常運転時の回転速度以上の速度で回転させ、この初期加熱設定温度に到達した後、前記回転円筒体の回転速度を定常運転時の回転速度に制御するとともに、前記温度設定制御手段が、該初期加熱設定温度を一定時間保持し、その後前記設定処理温度に設定して加熱制御し、前記回転円筒体内の温度がこの設定処理温度に到達した後、前記回転円筒体内に被処理物の投入を行うようにするものである。
【００３６】
このように、熱風ガスの回転方向と回転円筒体の回転方向を逆にすることにより熱風ガスの流速が高まり、回転円筒体の受熱効果が増すとともに、回転円筒体の回転速度を高めることで、より初期加熱時間の短縮が可能となり、被処理物の投入開始時間を早めることができる。
【００３７】
上記の本発明による被処理物の加熱処理は、乾燥、脱塩素、炭化、灰化のいずれかの処理、又はこれらを組み合わせた処理に適用することができる。
【００３８】
上記の初期加熱設定温度は、設定処理温度より１００℃以上高い温度とすることが望ましい。
【００３９】
また、処理装置としては、被処理物を、熱風ガスによる外部加熱手段を有する回転円筒体内に投入して所定の設定処理温度で加熱処理する回転加熱処理装置であって、前記外部加熱手段は、前記回転円筒体の外周に設けられ熱風ガスを導入して該回転円筒体を加熱する加熱ジャケットと、該加熱ジャケットで覆われた回転円筒体の外表面に螺旋状に設けられ導入された熱風ガスを誘導して螺旋状に回転通風させる熱風ガス誘導板とから成り、熱風ガスは、前記加熱ジャケットの一端側から導入され、前記回転円筒体の外表面に沿って螺旋状に回転しながら前記加熱ジャケットの他端側から導出されるとともに、この熱風ガスの回転方向は、前記回転円筒体の回転方向と逆方向となるようになし、且つ前記加熱ジャケット内に導入する熱風ガスの導入量を制御し、前記設定処理温度および加熱初期時に当該設定処理温度より高い初期加熱設定温度を設定し、加熱初期時には、前記設定処理温度より高い初期加熱設定温度を設定して加熱制御する温度設定制御手段を設け、前記回転円筒体の回転速度を制御する速度制御手段を設け、該速度制御手段は、前記回転円筒体内の温度が前記初期加熱設定温度になるまでの間、前記回転円筒体の回転速度を定常運転時の回転速度以上の速度で回転させ、前記回転円筒体内の温度が前記初期加熱設定温度に到達した後、前記回転円筒体の回転速度を定常運転時の回転速度に制御するとともに、前記温度設定制御手段が前記初期加熱設定温度を一定時間保持し、その後前記設定処理温度に設定して加熱制御し、前記回転円筒体内の温度がこの設定処理温度に到達した後、被処理物が前記回転円筒体内に投入されるように構成するものである。
【００４０】
このように、回転円筒体の回転速度を制御する速度制御手段によって、回転円筒体の加熱初期時に、初期加熱設定温度になるまでの間、定常運転時の回転速度以上の速度で回転すれば、初期加熱設定温度に到達するまでの加熱運転時間をより短縮することが可能となる。
【００４１】
上記の熱風ガス誘導板は、連続的な板で螺旋状に形成してもよいし、また非連続的（断片により）な板を螺旋状に配設することで形成してもよい。
【００４２】
また、熱風ガス誘導板又は回転円筒体のいずれか一方又は両方を、凹凸を有する縞鋼板で形成し、熱風ガスとの接触面積を増加するように構成してもよい。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００４４】
図１は、本発明の回転加熱処理装置の基本構成の概念図、図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図を示す。これらの図において、１は加熱処理炉を示し、該加熱処理炉１は、回転自在で鉄系の金属部材からなる回転円筒体２と、この回転円筒体２の外周にガスダクトを形成し熱風ガスを導入して回転円筒体２を加熱する加熱ジャケット３と、回転円筒体２を両端側で回転自在に支承する支持ローラ４，４’と、回転円筒体２を回転駆動する回転駆動手段５とで構成され、また回転円筒体２には一端側に被処理物を搬入する供給口６、他端側に被処理物を排出する排出口７を有し、内部には図２に示すように回転円筒体の軸線に対して傾斜した送り羽根２ｂが径方向及び軸方向に複数枚設けられ、回転円筒体２が回転したとき、被処理物を供給口６側から排出口７側に撹拌しながら移送する。また、回転円筒体の外表面には、図２および図３で詳述するように、熱風ガス誘導板２ｃが設けられている。
【００４５】
加熱ジャケット３は、図示を省略してある固定部材に固定支持され、回転円筒体２との接触部には、メカニカルシール８が施されている。
【００４６】
９は回転円筒体２の供給口６を包囲し、被処理物を回転円筒体２内に案内板９ａを介して供給する供給側外囲体、９′は排出口７を包囲して回転円筒体２で処理された被処理物を排出する排出側外囲体で、これら外囲体９および９′は固定され、回転円筒体２との回転接触部にはメカニカルシール８が施されている。
【００４７】
４１は熱風ガスを発生させる熱風炉で、例えば、ＬＮＧ，ＬＰＧ又は石油等の燃料を燃焼させて熱風ガスを発生させ、加熱ジャケット３内に供給して回転円筒体２を加熱する。４１ａは燃料タンク，４１ｂは燃料の供給量を調整する制御弁を示す。この制御弁４１ｂは、操作部４１ｃにより制御される。
【００４８】
回転駆動手段５は、例えば、図１に示すように駆動モータ５ａ、駆動歯車５ｂおよび回転円筒体２の外周に設けた従動歯車２ａおよび駆動モータ５ａの回転数（回転速度）を可変速制御する（例えば、インバータ）速度制御手段５ｃとその電源５ｄによって構成される。なお、この回転駆動手段５は、図１においては駆動モータ５ａからの動力伝達手段として歯車を使用した場合であるが、図２に示すようにローラチェーン（又はベルト）５ｆ、このローラチェーン５ｆに係合するスプロケット（又はプーリー）５ｅにより構成してもよい。
【００４９】
４２は循環ブロアで、加熱処理炉１の加熱ジャケット３内の熱風ガスを吸引し、その一部又は全部を制御弁４３を介して熱風炉４１に送風し、循環させて熱風ガスの有効利用を図る。４３ａは制御弁４３の操作部を示す。この熱風ガスの有効利用の他の方法として、制御弁４３を３方弁とし、熱ガスの一部又は全部を排出管４４を介して取り出し、熱交換器等で熱を回収して利用することもできる。
【００５０】
４５はセンサ装着装置で、前記の特開平１１−３０９４３１号に開示されているように、温度センサを取り付けた貫通パイプを回転円筒体２内の軸線方向に延設して、供給口６，排出口７に設けられた取付枠（図示省略）に取り付け、温度検出センサからの温度信号を取り出す。
【００５１】
４６は温度設定制御手段で、比較部４６ａと、初期加熱設定温度および設定処理温度を可変設定できる設定器４６ｂを有し、比較部４６ａで温度検出センサからの温度検出信号と設定器４６ｂの設定信号とを比較し、その差の信号を増幅して操作部４１ｃを介して制御弁４１ｂを制御し、燃料の供給量を制御して導入する熱風ガスの熱量を制御し、回転円筒体内の温度が設定温度になるように自動制御される。
【００５２】
また、上記の燃料の供給量の制御と同時か、又は必要に応じて制御弁４３の操作部４３ａを操作して熱風炉４１への循環熱ガス導入量を制御する。熱風ガスの温度を急速に下げる場合は、熱風炉４１内に新鮮空気を送り込む。
【００５３】
４７は分解ガス処理手段で、図７の分解ガス処理手段３５と同じ構成をなしている。
【００５４】
図３（Ａ）は本発明に係る熱風ガス回転通風手段の説明図で、この熱風ガス回転通風手段は、加熱ジャケット３で覆われた回転円筒体２の外表面に、受熱効果の優れた金属性から成る螺旋状の熱風ガス誘導板２ｃを固設し、熱風炉１１から導入される熱風ガスを誘導して回転円筒体２の外周を螺旋状に回転しながら通風するようにする。そして、この熱風ガスの回転方向は、図２に示すように、回転円筒体２の回転方向（イ）の反時計方向とは逆方向の（ロ）で示す時計方向になるようにする。
【００５５】
このように互いに逆方向とすることにより、熱風ガスと回転円筒体との相対速度は高くなって熱風ガスの流速が高まり、また、熱風ガスの熱風ガス誘導板２ｃに接触する接触面積も増加して、熱風ガス誘導板２ｃは、熱風ガスの熱を効率よく受熱して回転円筒体２に伝導される。
【００５６】
従って、回転円筒体２は、該回転円筒体２の外表面からの受熱と、熱風ガス誘導板２ｃからの受熱により、効率良く加熱され、また、回転運転初期時には急速に昇温し、回転円筒体内部の所定の設定処理温度に短時間で到達し、昇温時間の短縮が図れる。
【００５７】
なお、この熱風ガス誘導板２ｃは、連続的な板で螺旋状に形成してもよいし、また、断片的な板を螺旋状に配設して形成してもよい。
【００５８】
図３（Ｂ）は回転円筒体２を縞鋼板で形成し、その外表面に熱風ガス誘導板２ｃを設けた場合で、回転円筒体２の表面に凹凸が形成され、熱風ガスと接触する表面積が増加して回転円筒体の受熱効果がより高められる。同様に熱風ガス誘導板２ｃの表面に凹凸を形成して受熱面積を増加すれば更に受熱効果を高めることができる。
【００５９】
図３（ｃ）は熱風ガス回転通風手段の他の実施例を示し、熱風ガス誘導板２ｃの高さを図３（Ａ），（Ｂ）のものより低くし、そのピッチ間の加熱ジャケット３に補助誘導板３ａを設けて熱風ガスの流路を長くしたものである。この補助誘導板３ａの高さは、熱風ガス誘導板２ｃが回転したときに該熱風ガス誘導板２ｃには当接しない高さとし、所定の間隔Ｌを設ける。この補助誘導板３ａは、螺旋状でもリング状でもよい。このように熱風ガスの流路を長くすることで、回転円筒体および熱風ガス誘導板の受熱効果が高まる。
【００６０】
図３（Ａ）又は（Ｂ）に補助誘導板３ａを設ける場合は、図３（Ｂ）に点線で示すように、熱風ガス誘導板２ｃに当接しない間隔Ｌを設けた高さの補助誘導板３ａを加熱ジャケット３に設ける。
【００６１】
この補助誘導板３ａは、図３（Ａ）に示すように熱風ガス誘導板２ｃのピッチ間隔より狭いピッチ間隔の螺旋状で形成してもよいし、また同一ピッチ間隔でもよい。また、リング状でもよい。また加熱ジャケット３又は補助誘導板３ａを縞網板で形成してもよい。
【００６２】
なお、詳細な図示は省略してあるが、加熱ジャケット３の外表面は断熱材ａｍで覆われ加熱ジャケット３の外表面からの熱発散を防止している。
【００６３】
本発明による被処理物の加熱処理は、最初の加熱運転開始時（加熱初期時）に、まず、回転円筒体２を回転駆動手段５で回転駆動するとともに、熱風炉４１で熱風ガスを発生させ、加熱ジャケット３内に送り込む。このとき、温度設定制御手段４６の設定器４６ｂにより初期加熱設定温度を設定する。この初期加熱設定温度は、定常運転時の設定処理温度より１００℃以上に高い温度に設定する。以下、この処理方法を図４の特性図によって説明する。
【００６４】
図４は縦軸に温度（℃）、横軸に加熱運転時間（Ｔ）をとったもので、Ａは本発明、Ｂは従来の特性を表わしたものである。
【００６５】
今、図１の加熱処理炉１の回転円筒体１１内温度を（イ）、加熱ジャケット１２内温度を（ロ）とすると、回転円筒体内温度（イ）は、被処理物を安定に加熱処理するために必要な条件であり、加熱ジャケット内温度（ロ）は、回転円筒体内温度（イ）を確保するために必要な条件であるが、加熱ジャケットは、外部放熱があるため、加熱ジャケット内温度（ロ）の温度は、回転円筒体内温度（イ）より一般的には高い温度となっている。
【００６６】
そこで、本発明では、回転加熱処理装置における加熱処理炉の加熱運転開始時に、回転円筒体内の初期加熱設定温度Ｆｈを、回転円筒体内の設定処理温度Ｓｔより１００℃以上高い（例えば＋５００℃）加熱温度に設定する。この設定処理温度Ｓｔは、乾燥・脱塩素、炭化、灰化等の処理目的に適した温度に設定される。
【００６７】
そして、乾燥・脱塩素処理に例をとり、この処理目的に適した設定処理温度Ｓｔを３５０℃とすれば、回転円筒体内の初期加熱温度Ｆｈは８５０℃に設定して８５０℃に達するまで短時間（ｔ1）に加熱する。８５０℃に到達した後、一定時間（ｔ2）保持し、次に３５０℃の通常の設定処理温度に設定を戻し、３５０℃になった時間（ｔ3）で被処理物の投入を開始する。
【００６８】
加熱および温度の制御は、上記のようにセンサ装着装置４５に設けた温度検出センサで、回転円筒体内の温度を検出し、この温度検出信号と設定器の設定信号とを比較器４６ａで比較し、その偏差信号に比例した信号で操作部４１ｃ，４３ａを介して制御弁４１ｂ，４３ａを制御し、熱風炉４１への燃料供給量，循環熱ガスの導入量を制御することにより、熱ジャケット３内温度（ロ）を制御して行う。
【００６９】
本発明は図１の実線Ａで示すように、加熱処理炉の加熱運転の加熱初期時に、初期加熱設定温度Ｆｈを設定して加熱し、初期加熱設定温度Ｆｈに達した後（ｔ1）、その温度Ｆｈを所定時間（ｔ2）を保持し、次に、本来の設定処理温度Ｓｔに設定して加熱制御し、この設定処理温度Ｓｔに到達した後、加熱処理炉に被処理物の投入を開始するようにしたので、運転開始から被処理物の投入開始までの時間はｔ1＋ｔ2＋ｔ3となる。
【００７０】
これに対し、従来のように回転円筒体内温度を、最初から設定処理温度Ｓｔに設定して加熱した場合は、図４の点線Ｂで示すように、設定処理温度Ｓｔに到達するまでの運転時間はｔ4となる。従って、本発明は従来の方法と比較すると、ｔ4−（ｔ1＋ｔ2＋ｔ3）＝ｔ5時間だけ被処理物の投入開始時間が早くすることができる。
【００７１】
一方、加熱ジャケット３内に通風された熱風ガスは、熱風ガス誘導板２ｃに沿って誘導され、回転円筒体２の回転方向とは逆方向に螺旋しながら回転し、回転円筒体を介して回転円筒体２内を加熱する。
【００７２】
この熱風ガスの回転方向は、回転円筒体２の回転方向とは逆方向であるから熱風ガスの流速が増し、熱風ガスは熱風ガス誘導板２ｃに押圧されながら通風し、回転円筒体２は熱風ガスの熱を当該回転円筒体の外表面と熱風ガス誘導板の両方で受熱し、急速に昇温される。さらに加熱処理炉の加熱運転初期時に回転円筒体の回転速度を上げ、熱風ガスの流速を増加させれば熱風ガス誘導板２ｃの受熱効果が更に高まり、回転円筒体内の初期加熱設定温度Ｆｈに到達するまでの昇温度時間が、図５に示すように更に短縮することができる。
【００７３】
即ち、図５は図４と同様に、初期加熱設定温度Ｆｈに設定し、且つ加熱運転初期時に、回転駆動手段５の速度制御手段５ｃにより、回転円筒体２の回転速度を定常運転時の定常回転速度より高い（例えば３〜５倍）回転速度で運転した場合である。
【００７４】
初期加熱設定温度Ｆｈになるまでの時間は（ｔ1）となり、図４のｔ1よりも更に短縮される。
【００７５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように加熱ジャケット３で覆われた回転円筒体２の外表面に螺旋状の熱風ガス誘導板２ｃを設けて熱風ガスを回転しながら通風するようにするとともに、この回転方向は回転円筒体２の回転方向と逆となるようにして、熱風ガスの熱を効果的に受熱できるようにし、且つ加熱運転開始時に回転円筒体内の初期加熱設定温度を、通常の設定処理温度以上の温度に設定して加熱し、初期加熱設定温度に到達した後、設定処理温度に設定を戻して加熱し、設定処理温度に到達後、被処理物を回転加熱処理炉に投入するようにしたので、被処理物投入温度まで早期に加熱でき、加熱処理炉の昇温時間の短縮を図ることができる。従って、投入後の作業時間の確保ができることから、所定量の被処理物の処理を確実に行うことができ、作業ローテイションを安定なものとすることができる等の効果を奏する。
【００７６】
また、加熱処理炉の加熱運転初期時に回転円筒体の回転速度を上げ、熱風ガスの流速を増加させて熱風ガス誘導板２ｃの受熱効果を高めるようにすることもできるので、更に初期加熱設定温度までの昇温時間の短縮ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱処理炉の基本構成の概念図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面矢視図。
【図３】熱風ガス回転通風手段の説明図。
【図４】本発明の被処理物投入開始に至る加熱運転時間の説明図。
【図５】本発明の被処理物投入開始に至る加熱運転時間の説明図。
【図６】従来の加熱処理装置の概念図。
【符号の説明】
１…加熱処理炉
２…回転円筒体
２ｃ…熱風ガス誘導板
３…加熱ジャケット
４…支持ローラ
５…回転駆動手段
５ｃ…速度制御手段
６…供給口
７…排出口
８…メカニカルシール
９，９′…供給側外囲体
４１…熱風炉
４２…循環ブロア
４３…制御弁
４４…排出管
４５…センサ装着装置
４６…温度設定制御手段
Claims (6)
- 被処理物を、熱風ガスによる外部加熱手段を有する回転円筒体内に投入して所定の設定処理温度で加熱処理する回転加熱処理方法であって、
前記外部加熱手段は、熱風ガスを前記回転円筒体の外表面に沿って螺旋状に回転通風させることで該回転円筒体を加熱し、且つこの熱風ガスの回転方向は、前記回転円筒体の回転方向と逆方向とするとともに、
温度設定制御手段は、前記回転円筒体の加熱初期時に、前記設定処理温度より高い初期加熱設定温度を設定し、前記外部加熱手段によって加熱制御し、
速度制御手段は、前記回転円筒体内の温度が前記初期加熱設定温度になるまでの間、前記回転円筒体を定常運転時の回転速度以上の速度で回転させ、この初期加熱設定温度に到達した後、前記回転円筒体の回転速度を定常運転時の回転速度に制御するとともに、
前記温度設定制御手段が、該初期加熱設定温度を一定時間保持し、その後前記設定処理温度に設定して加熱制御し、
前記回転円筒体内の温度がこの設定処理温度に到達した後、前記回転円筒体内に被処理物の投入を行うようにした
ことを特徴とする回転加熱処理方法。 - 前記被処理物の加熱処理は、乾燥、脱塩素、炭化、灰化のいずれかを目的とした加熱処理である
ことを特徴とする請求項１記載の回転加熱処理方法。 - 前記初期加熱設定温度は、前記設定処理温度より１００℃以上高い温度である
ことを特徴とする請求項１記載の回転加熱処理方法。 - 被処理物を、熱風ガスによる外部加熱手段を有する回転円筒体内に投入して所定の設定処理温度で加熱処理する回転加熱処理装置であって、
前記外部加熱手段は、前記回転円筒体の外周に設けられ熱風ガスを導入して該回転円筒体を加熱する加熱ジャケットと、該加熱ジャケットで覆われた回転円筒体の外表面に螺旋状に設けられ導入された熱風ガスを誘導して螺旋状に回転通風させる熱風ガス誘導板とから成り、
熱風ガスは、前記加熱ジャケットの一端側から導入され、前記回転円筒体の外表面に沿って螺旋状に回転しながら前記加熱ジャケットの他端側から導出されるとともに、この熱風ガスの回転方向は、前記回転円筒体の回転方向と逆方向となるようになし、且つ前記加熱ジャケット内に導入する熱風ガスの導入量を制御し、前記設定処理温度および加熱初期時に当該設定処理温度より高い初期加熱設定温度を設定し、加熱初期時には、前記設定処理温度より高い初期加熱設定温度を設定して加熱制御する温度設定制御手段を設け、
前記回転円筒体の回転速度を制御する速度制御手段を設け、
該速度制御手段は、前記回転円筒体内の温度が前記初期加熱設定温度になるまでの間、前記回転円筒体の回転速度を定常運転時の回転速度以上の速度で回転させ、前記回転円筒体内の温度が前記初期加熱設定温度に到達した後、前記回転円筒体の回転速度を定常運転時の回転速度に制御するとともに、
前記温度設定制御手段が前記初期加熱設定温度を一定時間保持し、その後前記設定処理温度に設定して加熱制御し、
前記回転円筒体内の温度がこの設定処理温度に到達した後、被処理物が前記回転円筒体内に投入される
ことを特徴とする回転加熱処理装置。 - 前記熱風ガス誘導板は、連続又は非連続の板を前記回転円筒体の外表面に螺旋状に配設して形成した
ことを特徴とする請求項４に記載の回転加熱処理装置。 - 前記熱風ガス誘導板、前記回転円筒体のいずれか一方又は両方を、凹凸面を有する縞鋼板で形成した
ことを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載の回転加熱処理装置。
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