JPH02502082A - 固形材料を乾燥させるための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 固形材料を乾燥させるだめの方法と装置本発明は、ロータリーキルン内の高温の 下で、材料を処理するプロセスに伴って生じる廃熱を利用して固形材料を乾燥さ せるための方法と′＠置に係る。前記ロータリーキルンのジャケットは高温であ り、このジャケットから処理を終えた材料の飽に高温ガスも排出されている。

本発明は、特に、バルプ工場における石灰キルンの廃熱を有効利用するのに適し ている。ただし、本発明の方法は、材料をロータリーキルン内で高温で熱処理し 、その際に高温排ガスの生じる、石灰を燃焼させる時のような飽の＊＊プロセス から生じる廃熱を利用することもできる。

石灰キルンは長い回転ドラム燃焼器である。この燃焼器内では、石灰泥土はバル プ工場における苛性化処理に伴って分離されたＣａＣＯ３を主成分とする材料で あり、この石灰泥土を燃焼器内で燃焼させて再生することが行なわれている。こ の燃焼に伴い、ＣａＣｏ３は反応式ＣａＣ０−−−−−−ＣａＯ＋ＣＯ２に従う て分解する。

Ｋｌ論的には、ＣａＣＯ３は摂氏約１００度程の低い温度で分解するが、分解速 度を十分に高めるためには、摂氏約１１００度で燃焼させる必要があり、短いロ ータリーキルンの場合には摂氏約１３００度で燃焼させなくてはならない。石灰 泥土は約６０から６５％の乾燥固形物を含有しており、この石灰泥土は低温の状 態で石灰泥土フィルタからロータリーキルン内に供給される。キルンの反対側の 端部に発生する高温燃焼排ガスは石灰泥土の流れに逆らって移動し１いく。長い キルンの場合には燃焼時間は約４時間にもおよび、石灰泥土に含まれる水は１ｊ ＩＬ、、石灰泥土の粒状物が形成され、加熱および燃焼は緩慢に進行して好結果 を得るように行なわれる。流出口の石灰の温度は通常摂氏約１２００度から１４ ００度に達している。

石灰キルンの温度を上げるためには燃料重油が使用され、場合によっては天然ガ スが用いられている。燃焼済み石灰用の冷１ＩｌｌＩを装備した新式の石灰キル ンでは、熱消費量は燃焼済み石ＦＣ１トン当たり約１８００８ｃａｌを要し、石 灰泥土の乾燥固形物含有堡は燃焼物の６０％を占めている。エネルギーコストが 嵩むため、バルブエ楊ではエネルギーを節約する努力が払われてきている。廃熱 を回収し１ｍ排ガスからダストを分離するため、石灰キルンには燃焼排ガス用浄 化装置が取り付けられている。

取り出された燃焼済み石灰の保有熱は、キルン用二次空気の予熱器内で回収され る。

さらに、パーク、廃材およびビート等の安い固形燃料も石灰キルンの加熱燃料と して使用されてきている。

しかしながら、石灰キルン内でこうした固形燃料を直接燃焼させる具体的な方策 は今だに未解決のままである。

燃料に含まれるＳｉとＡ１が石灰に混入してパルプ工場の化学循系に入り込んで しまい、問題を起こすためである。

フィンランド国特許公報ＦＴ　７２５４２から明らかなように、独立したガス化 装置または石灰キルンに組み込まれているガス化装置を用いて固形燃料をガス化 し、石灰キルンの加熱に用いるクリーンガスを生産する技術は周知である。ガス 化装置内で既に灰は分離されており、化学循環系に灰が侵入することはない。

燃料油に変えて、例えばパークから生産された燃料ガスを使用する場合、パーク は予め乾燥させておく必要がある。このパークの乾燥に伴ない余分のエネルギー が消費され、また新たな乾燥設備を必要としている。非常に含水量の多いパーク をガス化する場合には、石灰キルン内で完全に烟焼させることができない。この ようにパークの水分が多すぎる場合には、燃焼中に油を加えて燃焼を助けること もできるが、結果的にエネルギーの消ａｍが増大することになる。

新式の石灰キルンでは、二次空気をキルンから流出している石灰に接触させてこ れを予熱し、プロセスから生じる熱を常に回収している。しかしながら、空気が 原因となってキルン内に石灰泥土のダストを吹き込んでしまうことがある。また 微粒子ダストは石灰キルンの外部にも流出し、空気に乗って再びキルン内に侵入 してくる。

こうしたダストのＩｌｍが石灰キルンの周辺で行なわれ、石灰キルンの能力を低 下させている。

効率よく経済的に熱を消費するために、例えば、円筒状をした平行な幾つかの■ 焼スペース内で■焼処理の行なわれるロータリーキルン内で石灰を燃焼させる技 術は、米国特許４　６２６　２０２に示すように周知である。

前記！焼スペースは、このスペースに平行な円筒状燃焼区画の廻りに配置されて いる。しかしながら、こうした解決策は非常に複雑でしかも経費が嵩むため、既 存の石灰キルンに利用することができない。

特許公報に記載されているように、水冷式の熱回収手段を用いてロータリーキル ンのシェル表面から輻射される熱を回収する技術は周知である。こうして回収し た熱は他の多くの用途に再利用されている。

本発明の目的は、前述した欠点を伴わないでロータリーキルンの熱利用効率を改 善することにある１本発明の他の目的は、ロータリーキルンに合わせて様々な形 態のガス燃料を使用できるようにすることにある。

本発明の別の目的は、大掛かりな改修をしなくても既存のロータリーキルンに適 用できる熱回収手段を提供することにある。

本発明は、ロータリーキルンの高温ジャケットの輻射熱および／または対流熱と 、前記ロータリーキルンから排出された高温ガスの熱を同時に利用することによ り、固形物を乾燥させることを特徴としている。計輝によると、例えば、石灰キ ルンの輻射熱損失料は総光ｊ！量の１０％にも及んでいる。

本発明の方法は、ロータリーキルンと、このロータリーキルンのジャケットの少 なくとも一部を取り囲んでいるジャケット状構造体とを有することを特徴とした ＠置を用いて実施することができる。これらロータリーキルンとジャケットは共 にｉｓ用ススペース形成しており、この乾燥用スペースは含水固形物用の流入口 と乾燥固形物および温度の下がったガス用の流出口を備えている。

本発明は、特に、湿っているパーク、おがくず、ビート、廃材または伯の生物！ Ｉ棄物を乾燥するのに適している。本発明に係る方法によれば、例えば、祝って いる石炭またはスラッジケーキを乾燥させることができる。また本発明は、汎用 されている燃料以外の他の材料を乾燥させるのにも用いることができる。例えば 、石灰泥土をこの方法によって乾燥させるならば、水を蒸発させる熱エネルギー を必要としないため、使用する石灰キルンの長さを短くすることができる。通常 、湿り方の激しくない固形材料には本発明を利用することができる。乾燥させる パークの含水量は７０％程度あってもよいが、石灰泥土は含水量が６０％以下で あれば非常に粘り気のあるものになる。

固形材料の含水量とロータリーキルンの廃熱量は変化していくが、炉から排出さ れる高温ガスに加えて充分な量の高温燃焼排ガスを生産する特殊な燃焼器を用い れば、安定した乾燥処理を行なうことができる。

以下、石灰泥土燃焼装置の概略図を示す添付図面に基づき本発明の実葎例につい て詳細に説明する。

石灰泥土は、傾斜した〇−タリー石灰キルン１内にこのロータリーキルンの上部 に設けた導管２より供給される。このロータリーキルン１の下部にはガス化装置 ４からダクト３を通じてガスが供給され、ｍ焼を終えた石灰はダクト６の途中に ある石灰冷却装置５を通じてキルン１からとり出される。回転キルンは導管７を 通じて燃焼空気を受け入れ、石灰冷却装置はｓｋ導管を通じて冷却空気を取り入 れている。

ロータリーキルンが回転している悶、石灰泥土は傾斜したキルンの上部からキル ンの下部に向けて、このキルンの下部に生じた高温燃焼排ガスの流れとは逆向き に流下していく、その結果、水は蒸発し炭酸カルシウムを燃焼して石灰を生成し 、′Ｉ７＆ｍ燃焼排ガスが発生する。燃焼排ガスはダクト９を通じてキルンから 排出され、ガス精製手段１０、例えばダストフィルタに通される。さらに燃焼排 ガスはダストフィルタを経てダクト１１を通じ供給チャンネル１２に送られる。

この供給チャンネルを通じ、ウェットパークまたは他の同種の固形材料が、例え ばスクリューコンベア１３によりタンク１４から流入口１６を経てドライヤ１５ に送り込まれる。ドライヤ１５は、それ自身がロータリーキルンのシェル表面の 少なくとも一部を取り囲むジャケット１７として構成されている。ロータリーキ ルンの外側シェル表面１８とかジャケット状構造体の内側表面は、互いに乾燥処 理スペース１９を形作っている。この乾燥処理スペースの一方の端部には含水固 形物と高温ガス用の流入０１６が配置され、反対−の端部には乾燥固形物と低温 ガス用の流出口２０が配置されている。

図面に示す実施例では、１！Ｆ、燈処理する固形材料は燃焼排ガスと同じ平行な 向きに送られ、この燃焼排ガスが固形材料の搬送の役割を果たしている。一部の 他の実施例では、乾燥処理スペース内の固形材料と燃焼排ガスは互いに逆向きに 供給することが好ましい場合もある。

含水固形物は、シェル表面とジャケット状ドライヤの悶の乾燥用スペース内を軸 方向且つキルンの円周方向の両方向に沿って前向きに移動していく。ロータリー キルンのシェル表面にはベーン２２が設けられ、固形材料が所望の状態で必要な 速度を保ちながら移動していくように調節することができる。ベーンはドライヤ のジャケットに通常の方法で取り付けられているか、またはキルンのシェル表面 とドライヤのジャケットの両者に取り付けることかできる。ベーンは、固形材料 を所望の方向に流動さセることのできる様々な形をしたシャベルまたは螺旋体の ものに交換することができる。

図面に示す実施例では、ジャケット状Ｉｌ造体１７と回転キルンのシェル表面１ ８は一体化されており、従ってドライヤ自体はキルンと共に回転する。乾燥処理 スペースの流入口と流出口は、図面に示してはいないたシールされている。これ とは別に他の一部の用途では、固定支持形式の非回転ドライヤを使用することも できる。こうした例では、流入口と流出口のシールは不要である。この事は、ド ライヤのジャケットの下部に乾燥した材料用の流出口を設けるかまたは単純な仕 切ゲートを設置しておき、必要な場合、例えば乾燥用スペースの過熱が起きたよ うな場合に、この流出口または仕切ゲートを通じて速やかに乾燥用スペースから 材料を排出することができる。

図面に示す実施例では、乾燥させる材料は乾燥の行なわれる石灰泥土に平行な向 きに乾燥用スペースを通じて供給される。′この固形材料は、必要とあらば反対 向きに供給することもできる。

図面の例では、乾燥した固形物のほとんどはチャンネル２４を通じてロータリー キルン下側の乾燥材料タンク２３にチャンネル２４を通じて送り込まれる。ガス はダクト２９を通じサイクロン分離様２５内に上向きに排出され、固形分を取り 除かれた燃焼排ガスはこのサイクロン分＃機から排出され、またサイクロン分離 機内で分離された固形分はタンク２３に戻される。乾燥した固形物はさらに導管 ２６を通じてガス化装胛に送られる。このガス化装置内で、固形物はガス化装置 内に流入する空気２７によりガス化される。灰並びにすｔ２８は高温生成ガスか ら分離され、石灰キルン内に不純物の侵入するのを防ぎ、こうして化学的なＩｉ 環が行なわれる。

図示の実施例の石灰キルンに流入する燃焼排ガスの温度は、摂氏６５０度から７ ５０度の範囲にすることができる１石灰キルンからでる燃焼排ガスの温度は、摂 氏約３００度にできる。通常の石灰キルン内で必装置のパークを乾燥させるには 、輻射熱と対流熱だけでは不十分である。理論的には、多くとも必要な熱エネル ギーのほぼ４０％しか輻射熱から得ることができない、従って、燃焼排ガスによ る熱エネルギーをも利用する必要がある。

例えば必要な熱量の２０％を輻射熱から得る場合には、乾燥処理に要する熱エネ ルギーの残り８０％はほぼ摂氏３００度の温度の燃焼排ガスから補給される。ド ラーｒヤ内における固形材料の通常の滞ｆ１時間は、石灰キルンの例では約２０ 分に設定することができる。ただし、滞留時間および乾燥状態は、！！焼排ガス の流れ、乾燥用スペース内のベーンやその散コンベヤによって変化する。輻射熱 エネルギーと燃焼排ガスの熱エネルギーが必要な量のパークの乾燥を行なう上で 不十分であれば、補助燃焼器３０を用いて乾燥循環経路に燃焼排ガスを補給する こともできる。

一部の用途では、従来形式の送風式石灰冷却器を省略し、石灰から回収した熱エ ネルギーを乾燥用パークまたはこれと同等のものに利用することもできる。

ロータリーキルンから回収した熱エネルギーの量は、キルンの燃焼プロセスを管 理することにより、例えば空気または燃料の量を調節するのに伴なって変化する 。また熱をキルンのシェル表面から回収する箇所では、キルンの耐火材を薄くシ て輻射熱の量を増加させることもできる。しかしながら、従来のキルンでは連続 使用温度の限界が摂氏約４００度近くまで上昇するため、構造上の問題が生じる ようになる。

本発明に係る方法を用いれば、多くの場合にロータリーキルンのプロセスのスピ ード化が図られ、キルンの長さを短縮することができる。キルンのシェル表面か ら熱を回収するため構造体に損傷が起きにくく、また従来のロータリーキルン内 でのプロセスとは異なり、キルン内の温度をプロセスに好ましい高温にすること ができる。

キルンを長手方向に見た場合のドライヤの位置は状況に応じて変えられる。ｌ！ 慢に乾燥させるため多量のエネルギーを必要とする固形物の乾燥処理の例では、 ドライヤはキルンとほぼ同じ長さのものになる。用途によりては、例えば旧式の 石灰キルンの乾燥能力を高めるためにキルンの一部にだけドライヤを設置するこ とも考えられる。

前述したように、本発明に係る方法は多種多様な含水固形物を乾燥させるのに適 しており、先に説明した用途は本発明の好ましい適用例を示したに過ぎず、この 用途にのみ限定されるものではない。

補正書の翻訳文提出書（特許法１８４条の７組組平成２年３月初日口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ロータリーキルン内の高温の下で、材料を処理するプロセスに伴って生じる 廃熱を利用して固形物を乾燥させるための方法にして、ロータリーキルンのシエ ル表面は高温であり、このシェル表面から処理を終えた材料の他に高温ガスを排 出するようにしてある方法において、固形物は、ロータリーキルンの高温シェル 表面から回収された輻射熱および／または対流熱と、前記ロータリーキルンから 排出された高温ガスより回収した熱の両方を同時に利用することにより乾燥させ ることを特徴とする方法。 ２．請求項１に記載された方法において、ロータリーキルンの高温シェル表面と このシェル表面の少なくともー部を取り囲む構造体との間に形成された乾燥用ス ペースを通じて、乾燥させる固形物およびロータリーキルンから排出された高温 ガスを供給することを特徴とする方法。 ３．請求項２に記載された方法において、固形物と高温ガスは、乾燥用スペース を通じてほぼ平行な向きに案内されることを特徴とする方法。 ４．請求項３に記載された方法において、高温ガスおよび／またはキルンの回転 運動を利用し、乾燥用スペースを通じて固形物を搬送することを特徴とする方法 。 ５．請求項２に記載された方法において、固形物は乾燥用スペース内にあって高 温ガスの流れに逆行して移動するようにされていることを特徴とする方法。 ６．請求項２に記載された方法において、石灰または石灰泥土をロータリーキル ン内で燃料し、温っているパーク、ビート、おがくずまたはこれらに類似するも のを乾燥用スペース内で乾燥させることを特徴とする方法。 ７．請求項２に記載された方法において、乾燥を終えた固形物をガス化し、これ により生じたガスを回転キルン内で燃料させることを特徴とする方法。 ８．請求項２に記載された方法において、ロータリーキルンから排出させる高温 ガスの他に、別の高温ガスを乾燥用スペース内に導入することを特徴とする方法 。 ９．請求項２に記載された方法において、石灰キルンの高温シェル表面とこのシ エル表面の少なくともー部を取り囲む円筒状構造体との間に形成された乾燥用ス ペース内に、温っているパークと共に、石灰泥土およびガス化させた乾燥パーク より回収したガスを燃料させて生じたガスのような、石灰キルンから排出され不 純物を取り除いた高温燃料排ガスとを同時に導入することにより、温っているパ ークをこの乾燥用スペース内で乾燥させることを特徴とする方法。 １０．固形材料を乾燥させるための装置にして、当該装置は、ロータリーキルン （１）と、このロータリーキルンのシェル表面の少なくともー部を取り囲むジヤ ケット状構造体（１７）とを有し、前記ロータリーキルンはジャケット状構造体 を伴って乾燥用スペースを形成しており、この乾燥用スペースは、含水固形物お よび高温ガス用の流入口（１６）と、乾燥固形物および温度の低下したガス用の 流出口（２０）とを備えていることを特徴とする装置。 １１．請求項１０に記載された装置において、ロータリーキルン（１）のシェル 表面を取り囲む含水固形物用の構造体（１７）は円筒形をしており、しかもロー タリーキルンにほぼ平行に同軸的に位置していることを特徴とする装置。 １２．請求項１０に記載された装置において、流入口（１６）は含水固形物用の 供給チヤンネル（１２）に連結されており、このチヤンネルは、流入口（１６） からわすかに距離をおいて設けられた高温ガス用の流入口ダクト（１１）に連結 されていることを特徴とする装置。 １３．請求項１１または１２に記載された装置において、含水固形物と高温ガス 用の流入口（１６）は傾斜した乾燥用スペースの上側端部に配置されており、ま た乾燥固形物用の流出口（２０）が前記乾燥用スペースの下側端部に配置されて いることを特徴とする装置。 １４．請求項１０に記載された装置において、乾燥用スペース内で固形物を前向 きに運搬するためのベーン（２２）が、ロータリーキルンのシエル表面の外側か 、または前記シェル表面を取り囲む構造体の内側に配置されていることを特徴と する装置。 １５．請求項１３に記載された装置において、当該装置は、傾斜したロータリー 石灰キルン（１）と、キルンの上側端部に配置された石灰用の供給導管（２）お よび燃料排ガス用の流出口ダクト（９）と、キルンの下側端部に配置された、ガ ス化装置（４）から排出されるガス用のダクト（３）および燃料した石灰用の放 出手段（５，６）と、石灰キルンの高温シェル表面（１８）のー部を取り囲み且 つこの石灰キルンに平行している、石灰キルンのほぼ中間に位置する円筒状の断 熱したジヤケット状構造体（１７）と、石灰キルンのシェル表面（１８）および 断熱したジヤケット状構造体（１７）により形成されている乾燥用スペース（１ ９）と、燃料排ガスおよび温っているバークに用いられ、乾燥用スペースの上側 端部に配置されている流入口（１６）と、サイクロン分離機（２５）に連結され ている温度の下がった燃料排ガス用の流出口ダクト（２９）と、ガス化装置（４ ）に連結されている乾燥バーク用の流出口ダクト（２４）とを有し、両方の流出 口ダクト（２９，２４）が乾燥用スペースの下側端部に配置されていることを特 徴とする装置。