JP5972243B2

JP5972243B2 - ロータリーキルン出口の鉄皮構造及び鉄皮の改修時期の判断方法

Info

Publication number: JP5972243B2
Application number: JP2013203803A
Authority: JP
Inventors: 有一生田; 達也小泉; 賢機中堀
Original assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Current assignee: JX Nippon Mining and Metals Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2015068579A

Description

本発明は、ロータリーキルン出口の鉄皮構造及び鉄皮の改修時期の判断方法に関し、さらに詳しくは、ロータリーキルン出口の鉄皮の先端側を亀裂や割れを発生させることなく、且つ、容易に交換ができると共に、鉄皮の改修時期を知ることができるロータリーキルン出口の鉄皮構造及び鉄皮の改修時期の判断方法に関する。

従来、ロータリーキルンとストーカ炉を組み合わせた燃焼処理炉が知られている。そのような構造を備えた焼却処理炉として、例えば、特許文献１に示す焼却処理装置がある。特許文献１に開示された焼却処理装置１は、図３に示すように、被処理物を加熱することにより熱分解させてガス化する第一の燃焼炉である回転ドラム１１を備えたロータリーキルン１０と、ロータリーキルン１０の下流側に連設された第二の燃焼炉であるストーカ炉２１ａと、ストーカ炉２１ａで発生した燃焼排ガスを完全燃焼させる２次燃焼炉２１ｂと、２次燃焼炉２１ｂで発生した排ガスを急冷する急冷塔４０を備えて構成されており、２次燃焼炉で発生した排ガスは２次燃焼炉２１ｂの頂部に設けられた煙道３１を介して冷却塔４０へ導入されて冷却されるようになっている。尚、ロータリーキルン１０とストーカ炉２１ａとの連結部分はシール材１６によってシールされている。

このような焼却処理装置１におけるロータリーキルン１０の出口１３側は、図４（ａ）に示すように、円筒状に形成された鉄皮１７の内側に耐熱レンガ等からなる耐火物１８をライニングして形成されている。尚、符号１９は耐火物１８を固定するためのアンカーである。そして、ロータリーキルン１０の出口１３側は、ストーカ炉２１ａ内に位置するようにして配置されており、操業時には１，０００℃を超えるような高温に晒されている。そのため、ストーカ炉２１ａ内に位置するロータリーキルン１０の出口側の鉄皮１７及び耐火物１８は高温による熱膨張によって亀裂や割れ、さらには減損等の損傷が発生する。このような損傷が進行すると、図４（ｂ）に示すように、ロータリーキルン１０の出口側とストーカ炉２１ａとの間に隙間が生じ、本来ストーカ炉２１ａ内に送り出されるべき原料が炉外へこぼれ落ちることから操業停止となる。そのため、ロータリーキルン１０の出口側の鉄皮１７及び耐火物１８は定期的な更新が必要とされていた。ロータリーキルンの出口側の構造としては、例えば、特許文献２、３がある。

特開２００９−２２２２８８号公報特開２０１１−２０８８５１号公報特開２００１−２３５１２７号公報

従来のロータリーキルンの出口の補修は、健全な状態の鉄皮のところで切断し、新たな鉄皮を溶接し、アンカー溶接を行い、さらに耐火物の施工を行っていた。そのため、工事期間は少なくとも約３週間の長期間を要することとなり、その間操業を停止しなければならないという問題があった。

また、鉄皮には熱膨張による亀裂や割れが入るため耐火物の脱落を促進させるという問題があった。さらに、鉄皮は常に損傷し続けるため更新時期の見極めが難しいという問題があった。

そこで、本発明は、ロータリーキルンの出口側の先端を交換が容易な構造とすることによって鉄皮の更新の作業期間を短縮することが可能なロータリーキルン出口の鉄皮構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、熱負荷によって鉄皮に亀裂や割れが入らないロータリーキルン出口の鉄皮構造を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、鉄皮の改修時期を簡単に見極めることが可能なロータリーキルン出口の鉄皮の改修時期の判断方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、円筒状の鉄皮本体の内側に耐火物をライニングしてなる回転炉を備えたロータリーキルンの出口側がストーカ炉等の燃焼炉内に位置するようにして配置されているロータリーキルン出口の鉄皮構造において、鉄皮本体の出口側の端部を燃焼炉内に至らない場所に位置させ、鉄皮本体の内側に鉄皮本体の出口側端部から燃焼炉内に位置するように延伸して継手鉄皮を取り付け、操業時における熱負荷によって継手鉄皮側が溶損することで鉄皮本体を熱負荷から保護し、鉄皮本体を当初の形状のまま保持することにより新たな継手鉄皮の交換を容易にしたことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のロータリーキルン出口の鉄皮構造において、継手鉄皮は、円周方向で複数に分割して構成され、互いに隣り合う継手鉄皮との間に膨張代となる隙間を設けて鉄皮本体に取り付けられていることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載のロータリーキルン出口の鉄皮構造において、継手鉄皮は、鉄皮固定用ボルトによって鉄皮本体へ固定されていることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、円筒状の鉄皮本体の内側に耐火物をライニングしてなる回転炉を備えたロータリーキルンの出口側がストーカ炉等の燃焼炉内に位置するようにして配置されているロータリーキルン出口の鉄皮の改修時期の判断方法であって、前記鉄皮本体の出口側の端部を前記燃焼炉内に至らない場所に位置させ、そして、前記鉄皮本体の内側に出口側端部から前記燃焼炉内に位置するように延伸し、且つ、円周方向で複数に分割して構成された継手鉄皮を互いに隣り合う継手鉄皮との間に膨張代となる隙間を設けて複数の鉄皮固定用ボルトによって前記鉄皮本体に取り付け、前記鉄皮固定用ボルトは、少なくとも出口側端から異なる距離に複数配置することにより、前記出口側端から何番目の前記鉄皮固定用ボルトが脱落したかによって改修時期を判断することを特徴とする。

本発明に係るロータリーキルン出口の鉄皮構造によれば、ロータリーキルンの回転炉を形成する円筒状の鉄皮本体の内側に出口側端部から延伸するようにして継手鉄皮を取り付ける構造としたことにより、鉄皮の先端側を消耗品扱いとして容易に交換ができるという効果がある。

また、本発明に係るロータリーキルン出口の鉄皮構造によれば、ロータリーキルンとストーカ炉等の燃焼炉を組み合わせた燃焼処理装置の場合、継手鉄皮を鉄皮本体の内側に位置するようにして配置したので継手鉄皮を先に溶損させて、その外側に配置されている鉄皮本体は溶損から保護されるという効果がある。そして、鉄皮固定用ボルトの溶損により鉄皮固定用ボルトが外れた場合でも鉄皮本体側に形成されたボルト孔は守られているのでこのボルト孔を再使用して更新作業を行うことができるという効果がある。

また、本発明に係るロータリーキルン出口の鉄皮構造によれば、一番熱負荷がかかる鉄皮の先端部分を分割構造とし、互いに隣り合う継手鉄皮との間に膨張代を設けたので鉄皮に亀裂や割れが生じることがないという効果がある。

また、本発明に係る鉄皮の改修時期の判断方法によれば、鉄皮固定用ボルトの溶損により鉄皮固定用ボルトが外れることで改修時期の判断が明確になるという効果がある。

（ａ）は本発明に係るロータリーキルン出口の鉄皮構造の一実施形態の説明図、（ｂ）は継手鉄皮の溶損状態を示す説明図である。継手鉄皮の配置を示す斜視図である。ロータリーキルンと燃焼炉を組み合わせた従来の焼却処理装置の構成図である。（ａ）は従来のロータリーキルン出口の鉄皮構造の側面断面の説明図、（ｂ）はその溶損状態を示す説明図である。

以下、本発明に係るロータリーキルン出口の鉄皮構造及び鉄皮の改修時期の判断方法の好ましい一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１（ａ）は本発明に係るロータリーキルン出口の鉄皮構造の一実施形態の説明図、図１（ｂ）は継手鉄皮の溶損状態を示す説明図である。図１（ａ）に示すように、ロータリーキルン１０は、回転炉１１を形成する円筒形状の鉄皮本体１７を備えており、鉄皮本体１７の内側にはアンカー１９を介在させた状態で耐熱レンガ等の耐火物１８が複数ライニングされている。そして、鉄皮本体１７の出口側の端部には鉄皮本体１７の出口側端部から延伸するようにして継手鉄皮３が複数の鉄皮固定用ボルト４，４によって取り付けられている。継手鉄皮３は、例えば、耐熱性を有するステンレス鋼であるＳＵＳ３０１Ｓ等を使用することができる。

本実施形態においてロータリーキルン１０の出口側はストーカ炉等の燃焼炉２１ａの炉内に位置するようにして配置されているが、鉄皮本体１７の先端は少なくとも燃焼炉２１ａの炉内に至らない場所に位置するようにして配置されている。すなわち、鉄皮本体１７に取り付けられた継手鉄皮３は燃焼炉２１ａの炉内に位置するように形成されている。また、継手鉄皮３は鉄皮本体１７の内側に位置するようにして鉄皮本体１７に取り付けられる。回転炉１１と燃焼炉２１ａとの継ぎ目にはシール材１６が介在されている。尚、符号２８は燃焼炉２１ａ内にライニングされた耐火物であり、符号２９はそのアンカーである。もちろん、ロータリーキルン１０がストーカ炉２１ａと組み合わされていない場合であっても適用することができる。

継手鉄皮３の鉄皮本体１７への取り付けは、鉄皮本体１７の出口端部近傍に穿設されたボルト孔４ａ（図１ｂ参照）から挿入された鉄皮固定用ボルト４をナット５によって締着することによって行われている。鉄皮固定用ボルト４は図１（ａ）に示すように、少なくともロータリーキルン１０の出口側端から異なる距離に複数配置されている。また、継手鉄皮３を鉄皮本体１７の内側に位置するようにして配置しているので燃焼炉２１ｂ内の高熱によって継手鉄皮３側が溶損することになり、継手鉄皮３の外周に位置する鉄皮本体１７は溶損を免れることになる。すなわち、図１（ｂ）に示すように、鉄皮固定用ボルト４を固定しているナット５が溶損により消失して鉄皮固定用ボルト４が外れた場合でも鉄皮本体１７は溶損せずに守られ、その結果、ボルト孔４もそのままの状態で維持されることになる。従って、このボルト孔４ａを再度利用して新たな継手鉄皮３を取り付ける更新作業を行うことが可能となる。そして、鉄皮固定用ボルト４は少なくともロータリーキルン１０の出口側端から異なる距離に複数配置しているので、例えば、予め一番出口端に近い鉄皮固定用ボルト４が脱落した場合には継手鉄皮３を改修することにしておけば継手鉄皮３の改修時期を的確に判断することができる。

継手鉄皮３は、図２に示すように、円形状に形成された回転炉１１の出口側開口部の円周方向で複数に分割して形成されており、互いに隣り合う継手鉄皮３，３との間には加熱による熱膨張を許容する膨張代となる隙間７，７を設けて鉄皮本体３に取り付けられている。これにより、継手鉄皮３は、熱膨張に伴う亀裂や割れの発生を防止することができる。尚、継手鉄皮３をいくつに分割するかは回転炉１１の出口の直径や更新作業の手間などにより、適宜決定される。本実施形態では継手鉄皮３は３０個に分割している。そして、各継手鉄皮３にはボルト孔４ａが複数設けられており、少なくともロータリーキルン１０の出口側端から異なる距離に配置している。図示された実施形態では、出口側から略等距離の位置に２つ、それよりも遠い位置に１つの合計で３つのボルト孔４ａが設けられている。

次に、本発明に係るロータリーキルン出口の鉄皮構造の更新について説明する。当初は、図１（ａ）に示すように、鉄皮本体１７に取り付けられた継手鉄皮３は燃焼炉２１ａの炉内に位置するように形成されており、また、継手鉄皮３は鉄皮本体１７の内側に位置するようにして鉄皮本体１７に鉄皮固定用ボルト４で固定された状態となっている。操業が開始されると燃焼炉２１ａ内の熱負荷によって回転炉１１の先端、すなわち、継手鉄皮３と継手鉄皮３ライニングされた耐火物１８が徐々に溶損する。

溶損が進行すると、図１（ｂ）に示すように、出口端側に近い継手鉄皮３を固定している鉄皮固定用ボルト４に締着されているナット５が溶損して鉄皮固定用ボルト４が外れる。出口端側に一番近い鉄皮固定用ボルト４が外れてもそれよりも奥側にある鉄皮固定用ボルト４が残存しているので継手鉄皮３及び耐火物１８が鉄皮本体１７から脱落することはないが、この状態になったら継手鉄皮３の更新を行う。本実施形態では出口側端に一番近い鉄皮固定用ボルト４に着目したが、これに限定されるものではなく、例えば、鉄皮固定用ボルト４を出口端側から等間隔で複数配置し、出口側端から２番目或いは３番目の鉄皮固定用ボルト４が脱落した時点で改修すべき時期であることを判断するようにすることもできる。このように、いずれに配置した鉄皮固定用ボルトが脱落したかによって改修時期を判断することとすることで改修時期の判断が容易になる。そして、鉄皮本体１７はその上に配置されていた継手鉄皮３によって熱負荷かから保護されており、鉄皮本体１７は当初の形状のまま保持されている。そのため、継手鉄皮３の取り付け用のボルト孔４ａも損傷を受けることなくそのまま保持されている。そこで、溶損によって脱落した継手鉄皮３以外の鉄皮固定用ボルト４で固定されている継手鉄皮３も全て取り外し、鉄皮本体のボルト孔４ａから鉄皮固定用ボルト４を挿入して新たな継手鉄皮３を鉄皮本体に固定する。これにより更新作業が容易、且つ、短時間に終了させることができる。

従来、約９か月で更新作業を行うことを余儀なくされていたロータリーキルンに本発明に係るロータリーキルン出口の鉄皮構造を適用したところ、鉄皮の亀裂や破損を発生することなく約２年間は更新の必要がないことが実証された。
また、従来、鉄皮の更新作業に約３週間かかっていたのに対し、本発明に係るロータリーキルン出口の鉄皮構造を適用したところ約１０日間で更新作業を終了することが可能となった。

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は詳述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。ロータリーキルンがストーカ炉等の燃焼炉と組み合わされておらず単独で利用されるような場合であってもロータリーキルンから排出される処理物の冷却が行われる場合もあり、ロータリーキルンの出口は激しい温度変化にさらされることになるので本発明に係る構成を適用することでロータリーキルン出口の鉄皮の亀裂や損傷から保護することができ、しかも更新の期間も短縮することができる。

１焼却処理装置
３継手鉄皮
４鉄皮固定用ボルト
４ａボルト孔
５ナット
７隙間
１０ロータリーキルン
１１回転炉
１３出口
１６シール材
１７鉄皮本体
１８耐火物
１９アンカー
２１ａストーカ炉
２１ｂ 2次燃焼炉
２７鉄皮
２８耐火レンガ
２９アンカー
３１煙道
４０急冷塔

Claims

円筒状の鉄皮本体の内側に耐火物をライニングしてなる回転炉を備えたロータリーキルンの出口側がストーカ炉等の燃焼炉内に位置するようにして配置されているロータリーキルン出口の鉄皮構造において、
前記鉄皮本体の出口側の端部を前記燃焼炉内に至らない場所に位置させ、
前記鉄皮本体の内側に当該鉄皮本体の出口側端部から前記燃焼炉内に位置するように延伸して継手鉄皮を取り付け、操業時における熱負荷によって前記継手鉄皮側が溶損することで前記鉄皮本体を熱負荷から保護し、当該鉄皮本体を当初の形状のまま保持することにより新たな継手鉄皮の交換を容易にしたことを特徴とするロータリーキルン出口の鉄皮構造。
請求項１に記載のロータリーキルン出口の鉄皮構造において、
前記継手鉄皮は、円周方向で複数に分割して構成され、互いに隣り合う継手鉄皮との間に膨張代となる隙間を設けて前記鉄皮本体に取り付けられていることを特徴とするロータリーキルン出口の鉄皮構造。
請求項１又は２に記載のロータリーキルン出口の鉄皮構造において、
前記継手鉄皮は、鉄皮固定用ボルトによって前記鉄皮本体へ固定されていることを特徴とするロータリーキルン出口の鉄皮構造。
円筒状の鉄皮本体の内側に耐火物をライニングしてなる回転炉を備えたロータリーキルンの出口側がストーカ炉等の燃焼炉内に位置するようにして配置されているロータリーキルン出口の鉄皮の改修時期の判断方法であって、
前記鉄皮本体の出口側の端部を前記燃焼炉内に至らない場所に位置させ、そして、前記鉄皮本体の内側に出口側端部から前記燃焼炉内に位置するように延伸し、且つ、円周方向で複数に分割して構成された継手鉄皮を互いに隣り合う継手鉄皮との間に膨張代となる隙間を設けて複数の鉄皮固定用ボルトによって前記鉄皮本体に取り付け、前記鉄皮固定用ボルトは、少なくとも出口側端から異なる距離に複数配置することにより、前記出口側端から何番目の前記鉄皮固定用ボルトが脱落したかによって改修時期を判断することを特徴とするロータリーキルン出口側の鉄皮の改修時期の判断方法。