JPH0456202B2

JPH0456202B2 -

Info

Publication number: JPH0456202B2
Application number: JP59137075A
Authority: JP
Inventors: Emu Riido Rerando; Ei Riido Uiriamu; Shii Saeman Uorutaa
Original assignee: PEDOKO Inc
Current assignee: PEDOKO Inc
Priority date: 1983-07-28
Filing date: 1984-07-02
Publication date: 1992-09-07
Also published as: CA1227970A; JPS6038511A; US4583468A; BR8402911A

Description

【発明の詳細な説明】通常の固体燃料炉ないし燃焼装置は、燃料を導
入して燃焼するために一般的な４つの方法の内の
１つを利用する。これ等の方法は、上込め燃焼、
下込め燃焼、微粉燃料燃焼および流動床燃焼と呼
ばれる。これ等の技法の各々は、周知であり、こ
れ等の技法を使用する型式の装置の代表的な例
は、バブコツク・アンド・ウイルコツクス第37版
（1963年）による「蒸気、その発生と使用」と、
燃焼技術社改訂版（1966年）米国議会図書館目録
No.6623939による「燃焼技術」とにおいて論議さ
れている。上込め燃焼方法は、移動格子ストーカ
による様な均等な拡げ作用において燃料を火の上
で炉に導入することを包含する。上込め焚きの燃
焼方法は、燃料の完全で均等な燃焼を達成する困
難性のために比較的非効率であり、その上、大抵
の硫黄含有燃料は、複雑で高価な外部ガス洗浄装
置を炉に加えることを必要とする。下込め燃焼方
法の場合には、燃料は、一連のプツシヤないしラ
ムが空気導入用羽口と側部格子との間に燃料を拡
げる如く燃料を上方へ移動するチヤンバに導入さ
れる。燃料は、チヤンバ内で上昇する際、上の燃
焼する燃料からの熱によつて点火され、進入する
生の燃料が燃料ベツドを押し上げる際に燃焼を継
続する。下込め燃焼は、上込め燃焼と同様な多く
の欠点を有し、その上、灰含有量は、適当な燃焼
を阻害しない様に３％から10％の間に精密に制御
されねばならない。微粉燃料の燃焼では、該燃料
は、粉砕された後、燃焼される炉に搬送される如
く移送空気に混合される。微粉燃料の燃焼は、粉
末化の費用と、多量のフライアツシユの発生とを
含む多くの欠点を有し、該フライアツシユは、装
置の費用に追加される微粒子除去装置の配置を必
要とする。流動床の燃焼では、可燃物質は、通
常、高速空気流中にその流動化を可能にする好適
な寸法に擂砕され、燃焼は、流動床で行われる。
流動床の方法は、流動状態に維持するために著し
い量のエネルギを必要とし、運転温度は、比較的
低い。その上、フライアツシユの発生に加えて、
この最後の技法の主な欠点は、微粒子の不完全燃
焼であり、該微粒子は、空気流によつて流動床か
ら掃き出され、捕捉、再注入または別の流動床で
炭素を燃焼しつくすことのいづれかを必要とす
る。

他の問題は、当該技術の燃焼方法および装置の
現在の状態において遭遇する。例えば、石炭の場
合の様に、流黄化合物含有燃料が燃焼されると、
発生する酸化硫黄は、大気中への放出の際、酸性
物質、即ち、亜硫酸および硫酸を生じる如く水と
結合するため、環境に対して特に危険である。こ
れ等の酸は、雨に溶解すると、「酸性雨」と一般
に呼ばれるものを生じ、これは、環境状の損害を
与え得る。酸化硫黄は、煙道ガスから除去されて
もよく、利用可能な大抵の方法は、石灰、石灰石
またはドロマイトのスラリーによる腐蝕性の洗浄
ないし反応の様な化学的に受入れ可能な手段によ
る炉の外部でのガスの処理を包含する。酸化硫黄
除去のこれらの方法は、装置の費用を著しく増加
して、環境上好ましくない不便で高価なスラリー
処分装置を必要とする高価な耐蝕性装置を要す
る。

微粉燃料燃焼および流動床燃焼の装置では、石
灰石またはドロマイトの様な粉末ないし粉砕され
た添加剤は、炉内で酸化硫黄に反応する様に燃料
に添加されてもよい。この方法は、使用される比
較的高い炉温度のため、微粉燃料を燃焼する装置
では非効率的である。温度が好都合である流動床
燃焼では、過剰な石灰石またはドロマイトが使用
されなければ、酸化硫黄のかなりな部分は、添加
剤と反応せずに、大気へ脱出し得る。幾つかのそ
の他の問題は、流動床で石灰石またはドロマイト
の添加剤を使用することによつて遭遇される。例
えば、添加剤の寸法は、添加剤がフライアツシユ
と共に装置から搬出される様に調節されねばなら
ないが、これは、通常、最適な反応の時間および
條件を与えず、あるいは、該添加剤は、石炭と同
様な寸法でなければならず、この場合には、硫酸
カルシウム反応の生成物で被覆される様になり、
これにより、石灰石の小部分のみが反応し得る。
多段床がこの困難性を克服するために使用されゝ
ば、高い圧力降下は、通常、高いエネルギ需要を
伴い装置を横切つて生じる。従つて、上述の問題
に対する最も一般的な解決方法は、反応しない物
質を取り返すために過剰な石灰石またはドロマイ
トを与えることである。

公知の燃焼技法の他の欠点は、煙道ガスにおけ
る窒素酸化物の形成である。水と結合する際に硝
酸および亜硫酸を形成するこれ等の酸化物は、重
大な環境上の危険を生じる。窒素酸化物の形成
は、比較的高い温度における燃焼装置の運転によ
つて生じる。低い温度で運転される流動床燃焼装
置でも、幾分かの窒素酸化物が生じる。多段粒動
燃焼装置は、上述で発生した様なこれ等の不純物
の形成を低減する意図で試験されたが、高エネル
ギ需要を伴い装置を横切る高い圧力降下を包含す
る。

燃焼すべき種々な物質の増加により、燃焼装置
および燃焼方法は、複雑になる様に思われる。例
えば、数千億Kg（数千億ポンド）の廃物は、現在
米国だけで毎年発生する。「廃物」とは、例えば、
1967年９月11日の米国紙協会報告第114号に示さ
れる様に、厚紙、新聞紙、樹脂フイルム、革、樹
脂成形品、ゴム、生ごみ、流体、石、金属等の様
な種々の物質の集積を含む技術用語である。他の
廃棄物質中の都市下水スラツジ、使用済み鋳物砂
および精製所スラツジから生じるその他の形態の
粒状固体物質または固体含有ガス、スラツジ等
は、処分を必要とする。該処分の一方法は、焼却
である。しかしながら、国家組織の規制は、我我
の自然環境に放出可能な汚染物の型式および濃度
に関して非常に厳格になり、従来一般に受入れら
れた多くの技法による廃棄物の焼却を殆んど禁止
する。同様に、多量の便利な開放空間は、ごみ処
理の埋め立てにも早や利用不能である、いづれに
しても、地域社会は、該埋め立てによる川および
地下水の汚染にも早や耐え得ない。

従来技術の作業者は、産業、住居および商業の
根源から生じる上述の種々な物質の燃焼ないし焼
却に関連する問題について自身に呼び掛ける。そ
の上、有用な目的のために該廃棄物質から熱を再
生ないし回収することは、多年にわたり目標であ
つた。例えば、従来の方法は、蒸気ボイラーにお
ける廃棄処分および熱回収に指向された。

物質の燃焼および該燃焼によつて生じる熱の利
用を行う公知の方法および装置の上述の概観に鑑
み、一層の改良が必要なことは、明白である。

本発明は、種々な物質、特に、可燃の固体、気
体または液体およびこれ等の混合物を燃焼する方
法および装置に関する。本発明は、該粒状固体燃
料成分の燃焼を行う経済的で効率的な方法を提供
する。従つて、他の型式の焼却可能な物質の中、
下水スラツジ、石炭、瀝青質の砂、石炭シエー
ル、石炭の選炭屑、精製所スラツジ、都市廃物、
使用済み鋳物砂および油含有圧延スケールの様な
有機物質または炭化水素含有物質は、本発明を使
用して処分可能である。その上、本発明と、その
作用原理とによると、熱は、有用な目的のため、
特に、蒸気ボイラーにおいて、即ち、ユーテイリ
テイ動力プラントまたは産業蒸気プラントで使用
されるボイラーにおいて利用するため、種々な該
可燃物質または廃棄物質から回収可能である。

本発明は、内側面に機械的な装置を有する独得
な回転式燃焼装置を提供し、該燃焼装置は、その
水平軸線のまわりに好適な速度で回転されると
き、固体が「機械的に流動化」される様になつ
て、該装置内の燃焼ガスの流れを通つて滝状に落
下するのを可能にする。高温固体の滝状落下作用
は、流動床の接触に幾分類似する態様で燃焼部分
に形成される燃焼ガスまたはその他のガスとの密
な接触を形成し、固体が「機械的に流動化」され
る様になることは、類似的に言われてもよい、し
かしながら、ガスの高速の流れによる流動化と必
要性は、該流れに関連する高いエネルギ需要が排
除される様に除去される。また、本発明は、高価
な微粉砕機、高圧空気取扱い装置、外部汚染制御
装置およびその他の複雑ないし信頼性のない装置
の必要性を排除する。従来技術の上述の装置に関
連する多くのその他の欠点は、本発明の原理によ
つて排除される。その上、本発明は、熱伝達と、
固体と気体との接触と、固体物質の燃焼の際の固
体の移送とを最適にする方法および装置を提供す
る。また、本発明は、広い種類の種々な物質の燃
焼と、有用な目的のために該燃焼からの熱の回収
とを可能にする。これ等の利点と、その他の利点
とは、下記の詳細な説明によつて明瞭になる。

好適な一形態では、本発明の燃焼装置は、ほヾ
水平な軸線のまわりに回転するのに好適な回転式
チヤンバ、即ち、円筒形ドラムまたはその他の同
様な規則的形状のチヤンバを備えている。該燃焼
チヤンバは、入口と、出口とを有し、これによ
り、可燃物質は、送入端部で導入され、任意の残
留固体は、出口端部で排出可能である。本発明
は、高い揮発性物質の含有量を有する燃料に特に
適合可能であり、該装置は、燃焼の領域を与え、
これにより、揮発性物質が駆逐されてガス流中で
燃焼されるのを保証すると共に、残りの炭または
炭素質残留物の完全燃焼を保証す好適な滞留時間
に許容する。この特定の実施例では、送入端部に
「点火領域」と呼ばれる短い最初の燃焼領域があ
り、該領域では、送入原料は、再循環する固体に
よつて迅速に乾燥されて点火温度にもたらされ
る。幾分かの揮発性物質は、該点火領域で駆逐さ
れてもよい。これは、「主燃焼領域」と呼ばれる
比較的一定の温度の燃焼領域によつて継続され、
該領域では、付加的な揮発性物質は、送入原料か
ら追い出されて高温ガス流中で燃焼され、残留す
る炭素質の炭も燃焼される。主燃焼領域は、「低
下する温度の領域」によつて継続され、該領域で
は、炭の最終燃焼が行われ、気体および固体の感
熱は、蒸気の発生に使用可能である。この後者の
領域では、気体と、固体とは、短い解放部分に入
る以前に冷却され、該部分から出口において別個
に燃焼装置を去る。

上述の細長い回転式燃焼チヤンバを使用して粒
状可燃固体の送入原料を燃焼する方法は、次の手
順を備えている。可燃粒状固体または可燃成分を
有する粒状固体は、最初に、ほヾ水平の軸線のま
わりに回転する如く構成される細長い回転式チヤ
ンバに導入される。該チヤンバは、入口と、出口
と、好ましくは、その中の燃焼ガス流を通つて可
燃固体を持上げて滝状に落下するその内側面の機
械的装置とを備えている。その上、該チヤンバに
酸化用ガスを導入する装置がある。送入原料の固
体は、燃焼を受け、熱は、該燃焼から回収され
る。石炭の様な固体の可燃物質がチヤンバの回転
中にチヤンバの一端に送入されるとき、内側面に
取付けられるリフターは、チヤンバを通つて石炭
材料を滝状に落下すると同時に、使用済み材料な
いし灰を除去する如く燃焼チヤンバを通り可燃材
料を推進するのを扶助する。

本発明の注目すべき特徴は次の点に存する。す
なわち、燃焼後の使用済み高温固体を燃焼領域の
可燃固体に混合する如く下流端部から燃焼領域の
点火端部へ再循環していることであり、このため
に使用済み高温固体の再循環装置が備えられてい
ることである。明確な利点は、高温固体を再循環
することによつて得られ、即ち、可燃送入原料
は、予熱されて調整され、または粘着性固体の場
合に自由流れ状態に保たれてもよい。例えば、こ
れは、所謂「粘結」炭の燃焼を可能にし、該石炭
は、例えば、燃焼中に粘着性塊を形成する傾向が
ある。これ等の粘着性塊は、通常の流動床と、そ
の他の通常の燃焼方法とにおいて著しい固難性を
生じさせる。

本方法の一実施において、燃焼空気導入装置
は、粒状可燃固体が導かれる回転式燃焼チヤンバ
の入口端部ないし送入端部に隣接して配置され
る。上述の様に、リフターは、チヤンバ内で可燃
固体を持上げて滝状に落下する装置を与える如く
チヤンバの内側面に取付けられ、燃焼チヤンバの
入口に隣接して空気を導入することにより、燃焼
ガスまたは燃焼する燃料混合物は、燃焼装置内の
ガスと、滝状に落下する可燃固体との密な接触を
設定し、従つて、送入原料は、上述の様に機械的
に流動化される様になると言つてもよい。持上げ
て滝状に落下する装置は、好ましくは、燃焼チヤ
ンバの内部に取付けられる複数のリフターを備え
ている。また、チヤンバの内側面は、耐熱性耐火
材料で内張りされる。組合わされる固体冷却器／
空気予熱器部分は、燃焼部分に導入する空気を与
える様に周囲の燃焼空気を加熱すると同時に、予
熱器部分を通過する固体を冷却する如く燃焼部分
の後に設けられてもよい。燃焼チヤンバの内部に
取付けられるリフターは、燃焼部分の直径の約1/
４０から1/10までの距離でチヤンバ内に立つ。固体
物質は、下記の実験的関係によつて限定される速
度で燃焼チヤンバが回転する再、該チヤンバ内の
前記持上げ装置によつて持上げられる。

こゝに、Ａは、機械的流動化を生じ滝状に落下
する固体物質でガスが捕捉される如く、約10から
40までの値を有してもよいが、好ましくは15から
25の値を有している。

高温固体を燃焼チヤンバの入口端部下流へ再循
環する装置は、固体の一部を燃焼チヤンバの出口
端部に近い個所から拾い上げて該固体をチヤンバ
の入口端部ないし点火端部に近い個所へ戻す如く
チヤンバの回転方向に反対の方向で燃焼チヤンバ
の外側壁のまわりに形成される開放端部の閉じた
螺旋ダクトを備えている。上述の様に送入端部へ
の高温固体の再循環は、低温可燃混合物を点火温
度まで急速にもたらす目的に役立つ。再循環され
る物質の量は、１部の送入物に対して30部の様に
多く再循環されてもよく、またはかなり少い量が
燃焼させる石炭またはその他の可燃物質の特性に
依存して空気予熱温度以上で再循環されてもよ
い。従つて、本発明によると、該循環は、頭上ガ
ス流からの再循環される固体の除去と、著しく高
い圧力にある流動床への再注入とを必要とする通
常の流動床燃焼装置におけるよりも著しく簡単で
効率的なエネルギの態様で達成される。

本発明の他の好適な側面では、熱伝達コイルな
いし束は、回転チヤンバの内部に装着されてもよ
い。該束は、通常の熱交換器に見られる所謂Ｕ形
管と同様でもよい。また、他の配置は、シエルな
いし固定管シート束の様に使用されてもよい。該
管は、内部を流れる水を有し、その外側面は、可
燃固体の燃焼によつて形成される高温ガスに回転
式燃焼装置の全体にわたつて露出される。高温固
体は、リフターによつて滝状に落下される機械的
に流動化される際、水充満管の外側面上を通過し
て付加的な熱を伝達すると同時に、捕捉される高
温ガスも、管の内部の液体にその熱の一部を伝達
する。その上、白熱粒子の並列は、対流の熱伝達
と共に、高い比率の輻射熱伝達を保証する。高温
ガスと、滝状に落下する固体とからの組合わされ
る熱は、管の内部の水の加熱および蒸発を生じ、
例えば蒸気の形成を生じる。他方では、固体と、
捕捉されるガスとが水充満の管上を通過する際、
水は、蒸気を発生するよりもむしろ単に加熱され
てもよい。他の実施例では、高温ガスは、蒸気の
発生またはその他の目的のために装置の外部で使
用されてもよい。或る場合には、高温ガスの温度
は、過剰な空気量の添加によつて制御されてもよ
い。

本発明の好適形態では、従来技術の石炭燃焼装
置の欠点を効果的に排除し石炭またはその他の炭
化水素含有固体可燃物質の燃焼を行う改良された
装置が提供される。その上、蒸気を発生する目的
の改良された石炭炉が提供される。これ等の実施
例では、石炭またはその他の可燃物は、回転式燃
焼チヤンバの一端に送入される。上述の様に、燃
焼チヤンバは、内部リフターを備え、或る場合に
は、再循環シユートが設けられてもよい。燃焼チ
ヤンバは、機械的な流動化を可能にする好適な速
度で回転され、これにより、可燃な石炭の固体
は、燃焼によつて形成される煙道ガスを通つて滝
状に落下するか、またはこの操作中にガスを捕捉
する。酸化硫黄ガスが硫黄の酸化によつて石炭燃
料の燃焼の際に形成可能であれば、該ガスは、燃
焼の際に、送入原料中の石炭石またはドロマイト
に同時に反応してもよく、酸化硫黄が著しく低減
される煙道ガスを生じ、これにより、環境上の観
点からこれを非常に望ましくする。ガス流を通る
固体の滝状落下によつて生じる「機械的な流動
化」の性質は、固体燃料の混合物、例えば、石炭
と、石炭石またはドロマイトが通常の流動床の場
合に行われる様に同一の程度の均等な寸法に粉砕
されることを要しない様なものであり、従つて、
送入物を比較的微細に擂砕して寸法を揃える著し
い費用を排除する。好適な装置では、總ての粒子
寸法は、燃焼および反応に関する限り本質的に同
一に扱われる。従つて、石灰石またはドロマイト
を取扱う方法は、流動化燃焼方法に優る明確な利
点を示す。上述の様に、流動床の方法では、石灰
石またはドロマイトは、これ等の粒子が流動化状
態に維持される如く燃料に対して同様な寸法を有
せねばならない。従つて、石灰石またはドロマイ
トは、流動化を保証すると共に、煙道ガスによつ
て搬出されるのを防止する如く寸法が比較的均等
で大きくなければならない。また、該大きい寸法
の粒子は、硫黄の酸化反応の生成物で被覆される
様になり、これにより、未反応の芯材料が容易に
反応するのを阻止する。本発明では、石灰石また
はドロマイトの粒子は、燃料よりも微細な状態で
導入されてもよく、従つて、その相対的な反応性
を増大し、その露出される表面積を増大する。こ
れは、比較すると、石灰石またはドロマイトの需
要量の減少を生じる。

従つて、本発明の装置および方法は、可燃粒状
固態または可燃成分含有固体が燃焼されて有用な
熱源を与える完全に連続的に統合された工程を提
供する。粒状固体は、該装置を通過する如く該装
置の寸法および特性によつてのみ制限される寸法
の範囲を有してもよい。また、本発明は、プロセ
ス熱の直接伝達を可能にする点で非常に明確な利
点を提供する。また、再循環される使用済み高温
固体は、進入する送入原料の調整または該原料の
点火温度までへの昇温のいづれかのため、上述の
様に熱を与える。その上、高比率の熱および質量
の転移は、通常の炉または炉ボイラーに比して比
較的小さい体積のユニツトを生じる。著しく効率
的な工程が与えられ、間接的な煙道ガスからの熱
の付加的な回収は、高温煙道ガスダクトが固体冷
却器／空気予熱器部分を横切る様に構成されても
よいため、進入空気との熱交換によつて得られ
る。その上、上述の様に、固体冷却器／空気予熱
器部分は、固体が進入する燃焼空気を加熱し得る
如く使用されてもよい。また、高温煙道ガスは、
プロセス蒸気を発生する様に、またはその他の熱
回収を与える様に、廃熱ボイラーを通して送られ
てもよい。本発明の他の利点は、可燃固体または
固体とスラツジとの混合物が使用済み固体の再循
環によつてユニツト内で塊になるのを防止するこ
とであり、該使用済み固体は、燃焼部分で形成な
いし解放される粘着性物質に対する被覆剤として
作用し、従つて、該物質の自由流動を維持する。
これに鑑み、ユニツトを介する固体の移送は、他
の通常の装置の特性である高いエネルギ需要なし
に達成されることが認められる。

回転式燃焼装置の好適な運転における段階的な
燃焼のため、燃焼温度は、例えば648.9〓から
871.1℃（1200〓から1600〓）の範囲に制御され
てもよく、これは、窒素酸化物の形成を低減す
る。また、化学量論空気に対する実際の空気の比
率を低減することにより、窒素酸化物は、低減可
能であり、100ppmの様に低い排気ガス中の全窒
素酸化物濃度を生じる。本発明の別の利点は、空
気が分配装置を流通し固体を流動化する様に充分
な速度を維持する如く充分に圧縮されねばならな
い流動床燃焼装置に比し、ガスが燃焼チヤンバを
横切つて極めて低い圧力降下を受けることであ
る。運転温度の制御は、幾つかの手段によつて燃
焼チヤンバで実施可能である。例えば、燃焼装置
への異なる位置での燃焼空気の導入は、最初の燃
焼領域において空気の欠乏を与えてもよく、付加
的な空気は、主燃焼領域の或る個所で追加され
る。その上、低い排出温度の使用済みドロマイト
は、送入端部へ再循環されてもよく、燃焼装置の
この個所に温度低下を生じる。運転容量の低下
は、容易に実施可能である。可燃固体の送入比率
の簡単な低減は、高温ガスの量を迅速に少くし、
従つて、発生される蒸気の量を少くする。制限状
態は、充分な熱が管束によつて除去され、従つ
て、燃焼がも早や維持されない状態である。容量
を低減する他の効果的な手段は、固体の滝状落下
がも早や生じない状態まで燃焼チヤンバの回転速
度を低下することである。この状態では、摺動す
る固体は、滝状落下のときよりも小さい露出面を
呈し、燃焼装置は、効果的に埋火にされる。これ
は、制限状態であり、大きな程度または少い程度
の滝状落下は、回転速度を調節することによつて
好結果に使用可能である。

本発明の方法および装置によつて処理可能な可
燃固体または可燃成分含有固体は、広い種類の化
学構造にわたつて変化する。燃焼を受け得る任意
の固体は、使用可能である。その上、任意の可燃
な液体、ガス、液体と固体との混合物、および該
可燃物質の種々な組合わせは、含まれる可燃送入
原料または再循環物質が粒状固体物質であれば、
使用されてもよい。好適な種類の可燃固体は、炭
化水素含有鉱物を含む。特に、この種類に含まれ
るものは、瀝青質または無煙炭質の石炭、コー
ク、亜炭、泥炭、可燃生ごみ、廃物、下水または
精製所のスラツジ、石炭シエール、石炭の選炭
屑、使用済み鋳物砂、瀝青質の砂、油含有圧延ス
ケール、油砂、木材、これ等の物質の混合物また
はその他の物質から選択される物質である。上述
の様に、本発明は、特に、蒸気ボイラーに使用す
る石炭の様な有機物質または炭化水素含有物質の
源からの熱の回収に指向される。本発明の別の利
点は、硫黄含有化合物の様な望ましくない化学構
造を有する石炭の様な可燃固体を使用するとき、
該化合物が望ましくない環境汚染なしに可燃固体
から除去可能なことである。この結果を得るた
め、石灰石、ドロマイトまたはその他の吸収剤、
吸着剤または反応物質は、該硫黄含有化合物を除
去可能である。これは、例えばSO₂収着に好適な
温度における運転により幾つかの態様で実施可能
であり、これにより、重要な環境問題を排除す
る。燃焼部分における好ましい運転温度は、該目
的に対し約648.9℃から871.1℃（1200〓から1600
〓）の間に維持される。その上、該温度での運転
は、上述の様に煙道ガス中の窒素酸化物の形成を
低減すると共に、粒状可燃物質と共に導入される
石灰石、ドロマイトまたは生石灰の成分により酸
化硫黄の効率的な収着を与える。可燃固体物質の
粒子寸法は、粉末状微粒子から粗い塊までの広い
範囲にわたつて変化してもよい。

従つて、本発明は、水またはその他の液体の蒸
発または加熱に好適な熱伝達面を有する簡単でコ
ンパクトな燃焼装置を提供し、該装置では、安定
した燃焼状態が、熱伝達面との直接の接触におい
て少くとも部分的に生じることが認められる。そ
の上、進入する固体に熱を与える目的のため、例
えば使用済み高温固体を燃焼領域の排出端部から
点火領域の入口端部へ再循環するのを可能にする
内部または外部の再循環シユートが本発明によつ
て提供される。従つて、本発明は、回転式燃焼装
置の最小から最大の運転比率における燃焼範囲の
４倍から５倍の変化範囲にわたり効率的で制御可
能な燃焼を提供する。また、該装置は、熱伝達面
に接触し滝状に落下する白熱固体からの熱伝達の
輻射、対流および伝導のモードを利用することに
より内部に分配される熱伝達面に促進される熱伝
達を与える。入口端部から使用済み排出端部への
燃焼領域における固体の機械的流動化は、特に、
本発明の好適実施例の１つにおける様な使用済み
物質の再循環において、可燃粒状固体の残留炭素
に効率的な燃焼条件を保証する。この現象は、燃
焼領域の全体にわたる滝状撹乱と呼んでもよく、
これは、燃焼過程を強化促進し、これにより、コ
ンパクトで安価な装置を保証する。従つて、本発
明が外部または内部の複雑な移送装置を必要とす
ることなく、回転式装置またはドラム自体の回転
のためを除いて移送にエネルギを消費せずに燃焼
のために回転式装置を介して固体を移送する装置
を提供することは、明らかである。本発明の装置
を使用すると、固体再循環シユートおよびダクト
は、装置の構成、設置および運転における経済性
を保証する如く組立体の一体部分である。この点
では、高い比率の熱および質量の転移が非常に効
率的な体積の使用で生じ、従つて、その所要寸法
を低減する装置が得られる。本発明の目的と、多
くの利点とは、添付図面を参照する下記の詳細な
説明によつて明瞭になる。

実例蒸気発生用回転式石炭焚き燃焼装置第１図は、本発明の原理による回転式燃焼装置
の一例を示す。下記の説明は、可燃な石炭の硫黄
含有量に対し或る比率の石灰石またはドロマイト
を混合された可燃固体としての石炭の使用に関す
る。

第１図の燃焼装置は、円筒形タイヤ３によつて
回転する如く支持され通常の態様の変速駆動装置
（図示せず）によつて駆動される円筒形チヤンバ
２を備えている。チヤンバ２は、燃焼中に到達す
る最高温度に耐えるのに好適な型式の耐熱性耐水
材料２４で内張りされる。通常予熱されるが必ず
しも予熱されない燃焼空気は、静止ダクト４によ
つて送入端部ないし入口端部で導入され、該ダク
トは、通常の簡単な回転シール５によつて円筒送
入端部板内に密封される。導入される燃焼空気の
量は、通常、所要の理論的量よりも約５％から20
％多い。石炭と、可燃固体の硫黄含有量に対して
或る比率の石灰石またはドロマイトとは、送入シ
ユート１に送入される。硫黄に対するカルシウム
のモル比に基づく該比率は、送るべき過剰量に依
存して１：１から約３：１までの範囲内、または
それ以上でもよい。経済的かつ実際的な比率は、
約1.5：１から2.5：１の範囲内でもよい。石炭
と、石灰石またはドロマイトとの混合物は、回転
するチヤンバ２の入口端部に落下するとき、点火
領域６に送入され、該点火領域では、再循環され
る高温固体に再循環シユート７によつて混合さ
れ、回転式燃焼チヤンバ２を流通するガス流を介
し混合された固体を持上げて滝状に落下されるリ
フター８によつて持上げられる。円筒の回転速度
は、変更可能であり、約3.35ｍ（11フイート）の
内径の円筒に対し、こゝに記載される式による回
転速度は、約11rpmである。約760℃から982.2℃
（1400〓から1800〓）の温度の充分に高温の再循
環固体は、可燃な石炭の点火を保証する如く点火
領域６に導入される。或る揮発性物質は、この領
域において送入原料から駆逐される。3.66ｍ（12
フイート）の外径と、約11.81ｍ（38フイート９
インチ）の長さとを有する回転式燃焼チヤンバに
対し、例えば、最初の点火領域は、約1.52ｍ（５
フイート）の長さでもよい。

管束９は、長手方向サポートまたは他のサポー
ト１０により回転式チヤンバ２の内部に装着され
る。これは、第１図、第２図に明瞭に示される。
この例で示される配置では、約538.8m²（5800平
方フイート）の外側全面積を有する5.08cmの180
のＵ形ループを示される。180のループは、360の
管端を有し、管は、10.16cmの間隔を有する正方
形のピツチで配置される。管束９は、管シート１
１の遠い端部に取付けられるＵ形管として一般に
呼ばれるものから成る。従つて、蒸気が発生され
るか、または他の液体が加熱ないし蒸発されると
き、この配置は、滝状に落下する固体と管との良
好な接触と、管束からの固体の容易な排出とを保
証する。該管シートは、チヤンネル１２に取付け
られ、蒸気出口管１３は、該チヤンネルから突出
る。給水管１４は、蒸気出口管の内部にあつて該
管に同心状である。或る場合には、この配置は、
内側の蒸気出口管１３と、外側の給水管１４とに
よつて反対になる。これ等の管の両者は、漏洩な
しに市の送入および蒸気の排出を可能にする通常
の回転シール１５に取付けられる。給水管１４
は、Ｕ形管の給水チヤンネル１７を排出チヤンネ
ル１８から分離するバツフル１６を貫通する。こ
の様にして、給水は、Ｕ形管の内部を介して循環
される。熱は、外側においてＵ形管上を流れる高
温ガスおよび滝状の高温固体によつてＵ形管を介
して伝達され、これにより、該管の内部の或る循
環水を蒸気に変換する。

点火領域６の後の管束９の端部で、主燃焼領域
１９が始まり、該領域では、ガスおよび固体の温
度は、可燃送入原料の性質に依存して約64.8.9℃
から約871.1℃（1200〓から1600〓）に維持され
る。この領域では、石炭またはその他の送入原料
からの付加的な揮発性物質と、炭素質残渣ないし
炭とは、燃焼される。該燃焼領域では、リフター
８は、高温ガスを介し石灰石またはドロマイトに
混合される高温可燃材料を持上げて、管束９のＵ
形管上と該管の間とで該材料を滝状に落下する。
3.66ｍ（12フイート）の円筒外径を有するこの例
の主燃焼領域の代表的な長さは、約4.11ｍ（13フ
イート６インチ）である。高温ガスおよび高温固
体は、主燃焼領域１９から低下する温度の燃焼領
域２０へ進み、該領域では、ガスおよび高温固体
は、約371.1℃から648.9℃（700〓から1200〓）
へ燃焼の温度から冷却される。低下する温度の燃
焼領域は、炭ないし炭素質残渣の燃焼を完了する
様にも作用する。該領域は、集束９の熱伝達面の
端部まで延び、ガスの流れを介し集束９のＵ形管
の上と該管の間とで固体を滝状に落下するリフタ
ー８を備えている。この例に対し、低下する温度
の燃焼領域の代表的な長さは、6.17ｍ（20フイー
ト３インチ）である。最終領域は、リフターのな
い解放領域２１であり、該領域では、固体は、ガ
ス流から分離するのを許容する。排出個所での固
体は、本質的に、使用済み石灰石またはドロマイ
トに混合される灰である。この例では、約1.14ｍ
（３フイート９インチ）の代表的な解放領域の長
さが与えられる。固体は、孔部分へ排出せき板３
３上を通つた後、灰の処分のための静止シユート
２２へ送られる。ガスは、静止孔部分３０を経て
空気予熱器および／または塵埃コレクタへ送ら
れ、該部分３０は、通常の簡単な回転シール装置
２３によつて排出端部板に対して密封される。運
転の際、石炭焚き燃焼装置が蒸気の発生のために
使用されるとき、回転式燃焼装置の長さにわたつ
て、燃焼中に形成される酸化硫黄は、前に未反応
のおよび／または再循環される石灰石またはドロ
マイトと反応する。代表的な酸化硫黄の95％以上
は、ガス流に入り、残りは、灰に属する。灰に残
る酸化硫黄の量は、石炭のアルカリ含有量によつ
て著しく変化する。いづれにしても、灰に属する
酸化硫黄は、安定した化学的化合物である。ガス
流の全酸化硫黄の約１％またはそれ以下を構成す
る三酸化硫黄は、硫酸カルシウムを形成する如く
石灰石またはドロマイトと反応する。二酸化硫黄
は、亜硫酸カルシウムを形成する如く石灰石また
はドロマイトと反応する。これ等の亜硫酸塩は、
運転温度で過剰空気の存在の際に殆んど硫酸カル
シウムに酸化される。この手段により、酸化硫黄
は、排気ガスから効果的に除去される。代表的
に、ガス流の全酸化硫黄の90％は、ドロマイトま
たは石灰石によつて除去される。

第３図を参照すると、第１図に示される装置と
同様な装置によつて燃料としての石炭を使用し
17.58Kg／cm²Ｇ（250psing）の蒸気を発生する如く
本発明を使用する装置の流れ図が示される。約
2.5重量％の硫黄を含有する貯蔵ビン２５からの
石炭は、夫々のコンベヤベルト２７，２８によ
り、貯蔵ビン２６から供給される石灰石に送入シ
ユート１内で混合される。一時間当り約952.6Kg
（2100ポンド）の石炭と、約90.7Kgから108.9Kg
（200から240ポンド）の石灰石とは、送入シユー
ト１を介して回転式チヤンバ２の入口端部ないし
送入端部に導入され、該チヤンバは、この例で
は、約2.90ｍ（９フイート６インチ）の外径と、
約11.73ｍ（38フイート６インチ）の全長を有す
る約2.44ｍ（８フイート）の内径とを備え、約
8rpmから14rpmにおいて回転される。また、
148.4標準m³／分（5240基準立方フイート／分）
の体積において下流に示されるユングストローム
型再生空気予熱器３７からの約315.6℃（600〓）
の予熱空気は、空気ダクト４を介してこの回転式
ボイラーへ送入される。回転式チヤンバ２の最初
の点火領域６では、燃料は、それを乾燥して点火
温度にもたらすのに量において充分であり内部で
再循環される約815.6℃（1500〓）の高温固体に
混合される。次に、点火された燃料と、石灰石、
再循環される固体とは、約704.4℃から871.1℃
（1300〓から1600〓）の温度を有する比較的一定
の温度の燃焼領域１９（主燃焼領域と呼ばれる）
へ進み、こゝでは、固体は、高温ガス流を通して
持上げられ、管列ないし管束９の上および間に滝
状に落下され、管の内部を通して循環される
151.4／分（40ガロン／分）の補給用ボイラー
給水へ高温ガスと共に熱を伝達する。大部分の燃
焼は、この領域で生じ、幾分かの給水は、蒸気に
変換される。次に、高温燃焼ガスおよび高温固体
は、低下する温度の燃焼領域２０へ送られ、こゝ
では、固体は、高温ガス流を通して連続的に持上
げられて管束９の管の上および間に滝状に落下す
る。幾分かの最終燃焼は、この領域で生じ、ガス
および固体の感熱は、蒸気を発生するために利用
される。この領域では、ガスおよび固体は、管が
管列において終る個所を通過して回転式チヤンバ
の排出端部に位置しリフターのない解放領域２１
に入る以前に、約426.7℃（800〓）に冷却され
る。解放領域では、固体と、ガスとは、相互に分
離され、ユニツトの孔部分３０に送られる。解放
領域２１でガスから分離される固体は、調節可能
なせき板３３を越えて孔部分３０へ送られた後、
回転スター弁３４を介して灰サイロ３５へ空気で
搬送される。回転式ボイラーから排出される灰お
よび使用済石灰石の代表的な量は、426.7℃（800
〓）において１時間当り204.1Kgから222.3Kg
（450ポンドから490ポンド）である。この例では、
426.7℃（800〓）の約11612.2Kg／時（25600ポン
ド／時）のガスは、回転式チヤンバを去る。これ
等のガスは、排出ダクト３６を通り再生空気予熱
器３７へ流れる。該予熱器では、148.4標準m³／
分（5240標準立方フイート／分）の体積を有する
21.1℃（70〓）における10705Kg／時（23.600ポ
ンド／時）の大気圧の空気は、回転式ボイラーか
らのガス流を135℃から148.9℃（275〓から300
〓）に冷却する際、315.6℃（600〓）に加熱され
る。空気予熱器37からの冷却されたガス流は、通
常のバツグフイルタ３８へ送られた後、通常の誘
引通風（ID）フアン３９を介し大気へ放出する
如く煙突４０へ送られる。

水と、管束９で発生される蒸気との混合物は、
排出管１３と、回転シール１５とを通り蒸気ドラ
ム３１へ送られ、該ドラムにおいて、給水と、蒸
気とが分離される。蒸気ドラムからの分離された
水は、再循環ポンプ３２の吸引側に行き、脱気さ
れた151.4／分（40ガロン／分）の新しいボイ
ラー給水に該個所で結合する。給水は、排出管１
３と同心状の管を通つて管束に入る。−16米国篩
寸法を有する上述の石灰および石灰石の量を使用
し、10705Kg／時（23600ポンド／時）の21.1℃
（70〓）の空気を送給するとき、9072Kg／時
（20000ポンド／時）の蒸気は、151.4／分（40
ガロン／分）の脱気ボイラー給水が21.1℃（70
〓）において装置に送給される際、17.58Kg／cm²
Ｇ（250psig）で207.8℃（406〓）において発生さ
れる。上の篠件の下で、１時間当り204.1キロか
ら222.3Kg（450ポンドから490ポンド）の灰およ
び使用済み石灰石は、全体の硫黄除去効率が重量
で約80％から90％である如く排出される。煙道ガ
スを135℃から148.9℃（275〓から300〓）で大気
へ放出するとき、全体のボイラ−熱効率は、燃料
の高い燃焼熱に基づき85％から90％である。

第１図から第３図までは、蒸気発生管と熱交換
する如く燃焼装置で利用される高温ガスを有する
特定の型式の燃焼装置を示すが、その他の型式の
燃焼装置は、この説明に鑑み通常の技能を有する
者に理解される如く本発明によつて考慮される。
例えば、熱が燃焼装置内で伝達されず、むしろ燃
焼によつて形成される高温ガスが他の個所で使用
される様に燃焼装置から外に導かれる燃焼装置が
使用されてもよい。この型式の燃焼装置では、第
１図の装置は、管束９を除去する様に変更されて
もよく、回転式燃焼装置の運転條件は、管束がな
いこの装置では低下する温度領域がない点を除
き、ほヾ同一である。固体は、短い解放部分へ送
られ、該部分では、固体と、ガスとが相互に分離
され、高温ガスは、高温ガスダクトを通り回転式
燃焼装置の外へ連続的に流れる。次に、高温ガス
は、蒸気を作る目的でボイラーに送られるか、ま
たは水ないしその他の液体を加熱ないし蒸発する
ために他の形態の熱交換器へ送られるか、または
石炭ないしその他の材料の様な固体を乾燥するた
めに送られるか、または約760℃から1537.8℃
（1400〓から2800〓）の入口温度のガス流から熱
の伝達を許容する任意のその他の装置へ送られ
る。第１図から第３図までに関連して述べられた
装置のその他の変更において、Ｕ形束９は、静止
してもよく、従つて、回転円筒と共に回転しな
い。これは、Ｕ形管束を静止する台に取付けるこ
とによつて実施されてもよい。勿論、静止する管
束は、Ｕ形管型式の代りに、固定された管、シー
ト型式のものでもよい。該配置は、Ｕ形管束が片
持ちの支持を実際的でない様にする程長い條件に
対し、両端で支持を可能にする。その上、水の進
入と、蒸気の排出とが異なる端部においてヾある
様に、管、シートのチヤンネルの区分が定めら
れゝば、束は、回転円筒内のガスおよび固体に関
し並流流れまたは向流流れのいづれかで作用する
如く配置されてもよい。従つて、蒸気の発生の目
的のため、燃焼装置およびボイラーの配置の変形
は、実施されてもよく、任意の通常の型式のもの
でもよい。該変形に加えて、上述の様な静止また
は回転する管束から効率的な熱交換を得る如く、
その他の装置は、燃焼装置のチヤンバから或る他
の型式の熱利用装置へ高温ガスを除去するために
設けられてもよい。

実例圧延スケールの脱油用回転式焼却炉第４図は、本発明の原理による回転式燃焼装置
の他の例を示す。下記の説明は、該装置の送入原
料として油含有圧延スケールの使用に関し、回転
式焼却炉は、圧延スケールおよび圧延スケールス
ラツジを脱油するための製鋼産業の必要性を満足
する如く構成される。

第４図の回転式燃焼装置は、ドラムタイヤ４３
で支持され通常の変速駆動装置を有する円筒形チ
ヤンバ４１を備えている。チヤンバ４１は、微粒
固体の送入開口部４４と、排出出口４５とを有し
ている。チヤンバ４１は、予熱／調整領域４６
と、燃焼領域４７と、固体冷却／空気予熱領域４
８と、製品水冷領域４９とに区分される。シユー
ト５２は、油含有圧延スケール、所要により、そ
の他の固体材料を装置内に送達する。回転シール
５４は、煙道ガスの静止煙道６５における開口部
４５を密封する。他のシール５３は、静止空気ダ
クト５７に対する開口部において低温空気ダクト
５０を密封する。これ等のシールは、通常の型式
のものである。脱油された圧延スケールは、シユ
ート５６を介して排出される。回転式燃焼装置４
１は、内部の最高燃焼温度に耐えるのに好適な型
式の耐熱性耐火材料で内張りされる。少くとも１
つの螺旋シユート６０から成る再循環装置は、チ
ヤンバ４１の外側壁に沿つて装着され、その入口
端部６１および出口端部６２において開口して終
る。該螺旋シユートは、回転方向の反応方向へチ
ヤンバ４１のまわりに攣曲し、従つて、入口６１
に入る材料は、出口６２を介してチヤンバ内に放
出されるまで、送入開口部４４に向い後方へ送ら
れる。リフター５８は、予熱／調整領域と、燃焼
領域と、固体冷却／空気予熱領域とにおいて燃焼
チヤンバの内側壁に取付けられる。リフター５８
は、回転式燃焼装置の内側壁から垂直に突出る。
リフター５８は、回転の軸線に平行に方向づけら
れ。固体冷却／空気予熱領域４８の入口および出
口における短い距離にわたりリフターがない。リ
フターは、燃焼領域の第３の四半分における短い
長さにわたつてのみ延びる。第５図は、送入端部
に向つて見る第４図のチヤンバ４１の横断面図を
示す。この横断面は、固体冷却／空気予熱領域４
８の前端を通り、予熱空気ダクト５１および排気
ダクト５５を示す。

第４図の回転式燃焼炉の操作の原理は、最も融
通性があり、回転式焼却炉の燃焼領域内の燃焼の
ために圧延スケール送入物に存在する如何なる油
をも完全に利用し、アフターバーナーを全く必要
としない。しかしながら、所要の任意の付加的な
燃料は、油またはガスとして付加されてもよく、
回転式焼却炉は、正規の油含有圧延スケールの様
に容易に圧延スケールスラツジを処理する。従つ
て、燃料費は、最低限になり、圧延スケールスラ
ツジの鉄単位は、回収される。周囲の湿潤送入物
は、回転式焼却炉４１、特に、予熱／調整領域へ
引渡され、該領域では、送入物は、５倍の量に達
する高温再循環脱油圧延スケールに混合されて、
空気ダクト５１を介し装置に進入する約454.4℃
（950〓）に予熱される燃焼空気に接触することに
より、乾燥されて約426.7℃（800〓）に予熱され
る。送入空気は、装置に入り、低温空気ダクト５
０を通つた後、固体冷却／空気予熱領域４８を通
り、更に、燃焼領域の前端まで延びる空気ダクト
５１を通つて移動し、従つて、最高の酸素含有量
を有する空気は、再循環ないし使用済みの圧延ス
ケールと共に燃焼領域に入る圧延スケールに接触
する。空気が固体に対して並流で移動する際、空
気は、それを通つて滝状に落下して、上述の様に
機械的に流動化される固体に密に接触され、該接
触の際、圧延スケールの任意の残留油または炭素
は、その結果生じる煙道ガスが排気ダクト５５の
入口開口部に達し最後にそれを通つて装置を去る
煙道ガス排気煙道６５に達するまでに燃焼する。
脱油された圧延スケールは、排出シユート５６を
通つて装置を去る。燃焼の過程中、送入物および
再循環圧延スケールは、混合を容易にし燃焼領域
からの輻射熱を吸収するスクリーンとして作用す
る如く予熱／調整領域においてリフターによつて
滝状に落下される。圧延スケールから蒸発され予
熱空気に混合される油は、燃焼領域の入口におけ
る輻射熱によつて点火される。或る補助燃料が必
要な場合には、燃焼領域での温度制御は、添加さ
れる燃料の量を制御することによつて得られる。
ガスまたは油のいづれかは、補助燃料として作用
可能である。補助燃料は、燃焼領域の始まりで燃
焼を生じさせる予熱／調整領域の所定の個所に導
入される。

燃焼領域４７の最初の2.74ｍ（９フイート）に
わたり、固体は、滝状に落下されず、これによ
り、油およびガス相の燃料蒸気の燃焼温度が
10903.3℃（2000〓）＋レベルに到達するのを可能
にする。次に、固体は、第１図に関連して上述で
説明した常態の転動回転作用によりこの領域を通
つて移動し、燃焼に必要な体積の量は、最低限に
なる。燃焼領域の終りに向い、リフターの1.22ｍ
（４フイート）の長さの部分は、固体が所要の温
度に達するのを保証すると共に、燃料節約のため
に815.6℃（1500〓）に燃焼ガスを冷却する如く
設けられる。この例に関し、固体は、約537.8℃
（1000〓）に昇温されることが仮定される。燃焼
領域の次には、1.22ｍ（４フイート）の固体解放
領域がある。燃焼領域４７の終りにおいて、高温
固体は、ダムリング６３上を通過してスプリツタ
ボツクス６４に入り、該ポツクス６４は、回転式
装置の送入端部ヘシユート６０を介して高温固体
の一部を再循環し、製品ないし固体の冷却／空気
予熱領域４８へ移送シユートを介して残りを送
る。固体冷却／空気予熱領域４８の最初の0.76ｍ
（２ 1/2フイート）では、予熱された空気が固体
から分離されて、予熱／調整領域４６の送入端部
ヘダクト５１を介して送られるのを可能にする如
くリフター５８がない。リフター５８は、高温固
体から空気への良好な熱伝達を保証する如く次の
5.03ｍ（16 1/2フイート）に存在する。設計條件
の下では、空気は、507.3℃（945〓）に加熱さ
れ、固体は、290.6℃（555〓）に冷却される。１
本またはそれ以上の排気ダクト５５は、この領域
４８を横切る。この領域の終りでは、固体は、移
送シユートを介し製品水冷領域４９へ移送され
る。製品水冷領域４９では、815.6℃（1500〓）
の排気ガスと、約290.6℃（555〓）の乾燥された
脱油圧延スケールとが該領域に入る。この部分に
リフターがないため、ガスおよび固体は、良好な
接触状態になく、別個に水冷される。高いレベル
で管に装着される静止水スプレー６６は、815.6
℃から148.9℃（1500〓から300〓）以下へ排気ガ
スを水冷する。低いレベルの水スプレー６７は、
転動する圧延スケールへ方向づけられ、290.6℃
から約93.3℃（555〓から約200〓）へ該圧延スケ
ールを冷却する。冷却された固体は、回転ユニツ
トの端部から製品シユート５６へ排出され、装置
から送り出される。煙道ガスは、排気煙道６５を
通つて装置を去る。

実例精製所スラツジの焼却第４図に関して説明されたものに幾分同様であ
るが或る変更を有する焼却炉装置を使用し、本発
明は、精製所スラツジを焼却するのに利用されて
もよい。該回転式焼却炉は、所要の付加的な熱を
供給するために石灰を使用し約1093.3℃（2000
〓）でスラツジを焼却可能であり、精製所スラツ
ジに対し特に構成されてもよい。設計の根拠のた
めにこの例において仮定される様に、５％の油
と、10％の固体と、85％の水とを含有する精製所
スラツジが焼却されるとき、スラツジの0.4536Kg
（１ポンド）当り415.8Kcal（1650BTU）を供給す
るのに充分な石灰のみが必要である。これは、ス
ラツジの約12.5重量％になる。高い熱効率は、排
気ガスから熱を回収するその性能のため、回転式
焼却炉によつて可能である。この例では、第６図
に示される型式の焼却炉が使用される。精製所ス
ラツジは、回転式焼却炉７８の入口端部７７に管
７５を介して送入され、石灰は、シユート７６を
介して導入される。こゝでは、スラツジおよび石
灰は、再循環される高温砂に混合され、該砂は、
スラツジを乾燥し、水蒸気および乾燥固体の両者
を約648.9℃（1200〓）に加熱する。また、予熱
された空気は、予熱ダクト７９を介して焼却炉の
前端ないし入口端部に導入され、燃焼は、約
648.9℃から1093.3℃（1200〓から2000〓）の温
度で行われる。充分な空間は、約1093.3℃（2000
〓）で２秒の滞留時間を与える如く燃焼領域８０
に設けられる。他の例に関して上述で説明された
様に、燃焼領域８０における高温固体の滝状の落
下は、スラツジの完全燃焼を保証する。燃焼領域
８０の終りでは、熱は、固体再熱領域において滝
状に落下する固体に対し向流に高温燃焼ガスを送
ることにより該ガスから回収される。約654.4℃
（1210〓）に冷却された後、燃焼ガスは、空気予
熱領域８２を通つて延びる排気ダクト８３を通つ
て出る。水スプレー８４は、排気ガスが排気煙道
８５を通過する以前に約18.9℃（300〓）に排気
ガスを冷却し、排気ガスは、次に、バツクハウス
およびIDフアン（図示せず）へ送られる。空気
は、空気ダクト８６を通つて焼却炉の空気予熱領
域８２に入り、固体再熱領域８１からの滝状に落
下する高温固体に向流に移動する。約871.1℃
（1600〓）に予熱された空気は、予熱空気ダクト
７９を通り焼却炉の前端へ導かれる。焼却炉を通
る圧力降下は、約2.54cm水柱または5.08cm水柱
（1″水柱または2″水柱）のオーダで極めて低い。
IDフアンからの通風を調節することにより、焼
却炉の前端における圧力は、大気圧よりも僅かに
低く維持される。従つて、焼却炉の前部は、容易
な送入、点検および温度測定のため、開放した
まゝでもよい。砂の様な補給熱伝達固体は、焼却
炉の前端で添加される。精製所スラツジからの残
渣ないし灰の微細部分は、排気煙道８５を通り燃
焼ガスと共に排出し、バツグハウス（図示せず）
において捕捉可能である。任意の粗い残渣は、回
転式焼却炉の空気予熱領域の端部で排出されるま
で、熱伝達固体として作用可能である。

上述の様に、この例で使用可能な焼却炉は、本
発明で考慮される型式の回転ユニツトである。基
本的には、該焼却炉は、約3.81ｍ（12フイート６
インチ）の外径を有する円筒状ユニツトであり、
約18.28ｍ（60フイート）の長さである。燃焼領
域８０は、リフター８８を形成する如く成形され
約7.62ｍ（25フイート）の長さのキヤスタブル耐
火材８７で内張りされる。前の例で述べられた装
置の様に、螺旋シユート８９は、送入物を点火温
度にまでもたらす如く燃焼領域８０の端部から燃
焼領域の前部へ熱伝達固体を循環する。燃焼領域
に続き空気予熱領域８２の前に、長さが約2.44ｍ
（８フイート）のリフター８８と、長さが約2.44
ｍ（フイート）のリフターなし解放領域とを有す
る固体再熱領域８１がある。螺旋シユート９１
は、固体再熱領域８１の前部から空気熱領域８２
へ高温固体を導くのに使用可能である。この螺旋
シユートは、固体が空気予熱領域へ移送される様
に回転ユニツトの回転軸線によつて回転する如く
形成される。これと同様に、螺旋シユート９３
は、固体再熱領域８１の下流端部内へ空気予熱領
域８２の排出端部から固体を導くのに使用可能で
ある。約654.4℃（1210〓）に冷却された燃焼ガ
は、空気予熱部分８２の中心の1.22ｍ（４フイー
ト）の直径の排気ダクト８３へ送られる。該燃焼
ガスは、排気煙道８５を通つた後にバツグハウス
（図示せず）へ進入する以前に、該ダクト内の水
スプレー８４によつて約148.9℃（300〓）に冷却
される。空気予熱領域は、隔壁９２によつて固体
予熱領域から分離される。予熱空気ダクト７９
は、隔壁９２から燃焼領域８０の前部へ延びる。
空気予熱領域は、耐火材で内張りされ、リフター
を有する約2.44ｍ（８フイート）の部分である。
完全燃焼は、焼却炉内で得られ、アフターバーナ
ーは、全く必要でない。

実例使用済み鋳物砂の焼却この例では、ほヾ４つの領域、即ち、送入物予
熱／調整領域と、燃焼領域と、固体冷却／空気予
熱領域と、製品水冷領域とから成り第４図、第５
図に関し上述で説明したものと同様な焼却炉が使
用される。使用済み鋳物砂は、有機結合剤で汚染
可能であり、これは、該砂が危険物質として分類
される様になる。該有機物が焼却されて金属粒子
が篩分けによつて回収されゝば、使用済みの砂
は、無害と見做され、埋め立ての覆土としてまた
は同様な用途に積極的な価値を有し得る。本発明
の方法および回転式焼却炉装置を使用すれば、有
機物質は、回転式装置内で燃焼され、アフターバ
ーナーは、必要でない。最少の補助燃料は、焼却
される砂の感熱の多くが燃焼空気の予熱によつて
回収されるため、必要であり得る。

この例の目的に対し、第４図、第５図において
上述で説明したものと同様な構造の回転式焼却炉
が提供される。該ユニツトは、約7.16ｍ（23フイ
ート６インチ）の全長と、約1.52ｍ（５フイー
ト）の内径とを有するほヾドラムである。この場
合には、該ドラムは、分割壁で分離される３つの
個々の隔室、即ち、送入物予熱、燃焼隔室と、製
品冷却隔室と、水例隔室とから成る。予熱／調整
部分では、新しい送入物は、約704.4℃（1300〓）
に加熱された再循環砂と混合される。これは、送
入物を乾燥して約371.1℃（700〓）に予熱し、次
に、固体は、焼却炉の前部からの輻射熱による損
失を最少限にするスクリーンを与える如く該予熱
部分において滝状に落下される。予熱／調整領域
では、固体冷却／空気予熱領域からの予熱空気
は、外部ダクトによつて導かれ、火焔は、砂の有
機結合剤と、焼却炉の前端で添加される補助燃料
とにおける分解生成物が燃焼される際に発生す
る。燃焼領域の前部の0.91ｍ（３フイート）の部
分では、砂の滝状の落下は、火焔の発達と、高い
燃焼比率とを可能にする如くリフターを短縮する
ことによつて抑制される。砂を704.4℃（1300〓）
に加熱して、燃焼ガスを約815.6℃（1500〓）に
冷却する。2.03ｍ（６フイート８インチ）の長さ
の滝状落下部分は、これに続く。燃焼部分の端部
には、解放部分と、第１隔室内の砂を適当なレベ
ルに維持するダムリングとがある。該リング上を
通過する高温砂は、スプリツタボツクスに入り、
該ボツクスは、一部分を焼却炉の前端へ再循環
し、残部を固体冷却／空気予熱領域へ移動する。
約815.6℃（1500〓）の燃焼ガスは、製品水冷領
域へ導く４つの煙道を通つて出る。固体冷却／空
気予熱領域では、製品は、進入する空気を通つて
滝状に落下するこにより、704.4℃から約371.1℃
（1300〓から約700〓）に冷却される。これは、周
囲状態から約648.9℃（1200〓）に空気を予熱す
る。この隔室の端部では、砂は、適当な負荷を維
持するダムリング上を通過した後、砂を製品水冷
領域へ移送する螺旋シユートに入る。製品水冷領
域では、圧延スケール脱油の例に関して上述で説
明したのと同様な態様において排気ガスを約
121.1℃（250〓）に冷却する如く隔室の上部に近
く１組の静止水スプレーがある。他の組の静止水
スプレーは、約371.1℃から約98.9℃（700〓から
210〓）に砂を冷却する如く砂に方向づけられ、
該冷却の後、砂は、上述と同様な態様で製品回収
領域へ流入する。

こゝに説明される回転式チヤンバは、円筒形で
あるが、本発明の原理は、如何なる特定の形状を
も必要とすることなく、実際上、例てば正角柱ま
たは細長い円錐の様な規則的な形状の断面積を有
する任意のチヤンバによつて満足すべき状態で作
用する、後者の場合には、円錐の底は、例えば燃
焼部分における並流の空気流に対し、燃焼部分の
排出端部でもよい。これは、断面積を制御するこ
とにより相対的なガス速度を制御する装置を提供
する。この様にして、拡大される断面は、任意の
捕捉された固体のガス流からの一層大きな沈降に
導く低減されるガス速度を生じる。

本発明の詳細を説明したので、本発明が、通常
の装置で従来得られなかつた特定の利点を有し可
燃粒状固体またはまたは可燃成分を含有する粒状
固体を燃焼する装置および方法を提供することは
明白である。こゝに記載される説明は、比較的特
定の実施例についてなされたが、変更が実施可能
で該変更が本発明の範囲から逸脱することなく包
含される如く意図されることは、当該技術の専門
家に明瞭である。

【図面の簡単な説明】

第１図は共に回転する内部Ｕ形管束を有する本
発明の回転式燃焼装置の縦断面図、第２図は第１
図の線２−２に沿う断面図、第３図は蒸気を発生
する目的のために本発明を使用する装置の代表的
な流れ図、第４図は燃焼空気が燃焼領域の可燃固
体に対して向流の態様に移動する如く構成され、
回転式圧延スケール反応炉ないし焼却炉として使
用可能であり、小さい変更によつて鋳物砂焼却炉
または精製所スラツジ焼却炉としても使用可能で
ある本発明の他の回転式燃焼装置の縦断面図、第
５図は第４図の線５−５に沿う断面図、第６図は
第４図の燃焼装置に類似しているが或る変更を伴
う他の焼却炉装置の縦断面図を示す。１……送入シユート、２，４１……円筒形チヤ
ンバ、４……静止ダクト、６……点火領域、７…
…再循環シユート、８，５８，８８……リフタ
ー、１９……主燃焼領域、３９……誘引通風フア
ン、４４……送入開口部、４５……排出出口、４
７，８０……燃焼領域、４８……固体冷却／空気
予熱領域、６０，８９，９１……螺旋シユート、
７８……回転式焼却炉。

Claims

【特許請求の範囲】１可燃成分を有する粒状固体の燃焼装置であつ
て、ほぼ水平の軸線のまわりに回転する回転可能
な細長い燃焼チヤンバと、該チヤンバをその水平
軸線のまわりに回転する装置と、可燃成分を有す
る前記粒状固体を前記チヤンバに導入する装置
と、該可燃成分の燃焼のために前記チヤンバに酸
化用ガスを導入する装置と、該チヤンバ内で前記
粒状固体を持上げて滝状に落下する装置と、該チ
ヤンバに燃焼ガスの流れを流通する装置とを備
え、これにより、燃焼が、燃焼の際の該燃焼ガス
中の前記粒状固体の機械的流動化を伴い該チヤン
バ内で得られる、前記燃焼装置において、前記粒状固体と混合させるべく高温の使用済み
固体を再循環させる再循環装置７が備えられてお
り、この再循環装置７は、前記燃料チヤンバ２の
出口端部に近い個所から高温の使用済み固体の部
分を拾い上げて該燃焼チヤンバ２の入口端部に近
い個所にそれを戻すように作用することを特徴と
する燃焼装置。２前記粒状固体が前記チヤンバへ導入された
後、前記粒状固体に前記高温の使用済み固体が混
合される特許請求の範囲第１項記載に記載の燃焼
装置。３前記再循環装置７が、前記チヤンバ２の出口
端部に近い個所から前記固体の一部を拾い上げ
て、該チヤンバ２の入口端部に近い個所に該固体
を戻す如く該チヤンバの回転方向に反対の方向で
該チヤンバの外側壁のまわりに形成される端部が
開放された螺旋ダクト７を有する特許請求の範囲
第１項又は第２項に記載の燃焼装置。４前記チヤンバ２の回転方向と同一の方向で該
チヤンバの外側壁のまわりに形成される開放端部
を閉じた螺旋ダクト９１の形状の移送装置を備
え、該移送装置が、該燃焼チヤンバの内部に沿い
所定の個所から固体物質を拾い上げて、該物質を
該チヤンバの下流へ移送するようになつている特
許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１
つに記載の燃焼装置。５前記酸化用ガス導入装置４が、前記燃焼チヤ
ンバ２の入口端部に近く配置される特許請求の範
囲第１項から第４項までのいずれか１つに記載の
燃焼装置。６前記の持上げて滝状に落下する装置が、前記
燃焼チヤンバ２の内部に取り付けられた複数のリ
フター８を有する特許請求の範囲第１項から第５
項までのいずれか１つに記載の燃焼装置。７前記リフター８が前記チヤンバ２の直径の約
１／４０から1/10までの距離で、該チヤンバ内に延び
ている特許請求の範囲第６項記載の燃焼装置。８前記チヤンバ２が、点火領域と、燃焼領域
と、固体冷却器／空気予熱器領域とを相互に直列
にその内部に有し、これにより、固体が、回転す
る該チヤンバを入口から出口へ通過する際、点火
され、燃焼され且つ冷却され、前記酸化用ガス導
入装置４が、空気を加熱すると同時に前記固体冷
却器／空気予熱器領域を通過する固体を冷却する
如く、この領域に空気を導入する特許請求の範囲
第１項から第７項までのいずれか１つに記載の燃
焼装置。９熱交換流体を流通する通路を有し前記チヤン
バ内に配置される熱交換面を備え、該チヤンバの
回転の際、前記固体が該熱交換面のまわりに滝状
に落下する如く、熱交換面が、設置される特許請
求の範囲第１項から第８項までのいずれか１つに
記載の燃焼装置。１０ほぼ水平の軸線のまわりに回転する細長い
回転式燃焼チヤンバに可燃成分を有する粒状固体
を導入し、該チヤンバをその水平軸線のまわりに
回転し、前記可燃成分の燃焼を行う如く酸化用ガ
スを該チヤンバに導入し、燃焼ガスの流れを該チ
ヤンバに流通し、該燃焼ガスの流れを通して該チ
ヤンバ内で前記固体を持上げて滝状に落下し、こ
れにより、燃焼の際、該燃焼ガス中での該固体の
機械的流動化を達成する手順を備える燃焼方法に
おいて、前記燃焼チヤンバの出口端部の近くの個
所から高温の使用済み固体の一部分を拾い上げて
それを該チヤンバの入口端部の近くの個所に戻す
ことによつて、前記粒状固体が前記チヤンバに導
入された後に該粒状固体と混合させるごとく前記
の高温の使用済み固体を再循環させることを特徴
とする燃焼方法。１１前記チヤンバが下記の実験的関係によつて
限定される速度でその水平軸線のまわりに回転さ
れる燃焼方法であつて、ここにおいてＡは約10と40の間の値を有する特
許請求の範囲第１０項記載の方法。１２前記チヤンバの内部が、前記固体の燃焼の
ため、直列の点火領域と、燃焼領域と、組合わさ
れる固体冷却器／空気予熱器領域とを備え、周囲
の燃焼空気が、該燃焼領域への導入に先立ち、該
予熱器領域に流通される特許請求の範囲第１０項
又は第１１項に記載の方法。１３前記可燃固体が、石炭、コークス、亜炭、
泥炭、可燃生ごみ、廃物、下水スラツジ、精製所
スラツジ、石炭シエール、石炭の選炭屑、油含有
圧延スケール、使用済み鋳物砂、瀝青質の砂、油
砂、木材およびこれ等の混合物から成るグループ
から選択されたものである特許請求の範囲第１０
項から第１２項までのいずれか１つに記載の方
法。１４前記粒状固体は、硫化水素、酸化硫黄、及
びそれらの混合物で成る群を含む硫化物から選択
された成分を取り除くための材料を含む特許請求
の範囲第１０項から第１３項までのいずれか１つ
に記載の方法。