JPH0549332B2 - - Google Patents

Description

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つ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、このシエル表
面から処理を終えた材料の他に高温ガスも排出さ
れ、しかもロータリーキルンの高温シエル表面か
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る高温ガスより
回収した熱の両方を同時に利用することにより固
形物を乾燥させる方法において、前記乾燥した固
形物はガス化され、またロータリーキルン内の処
理が固形物をガス化させることで生じるガスを用
いて行なわれ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、石灰ま
たは石灰泥土をロータリーキルン内で燃焼し、湿
つているバーク、ピート、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。

３ 請求項１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焼させることを特徴とする方
法。

４ 請求項１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れる高温ガスの他に、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。

５ 請求項１に記載された方法において、石灰キ
ルンの高温シエル表面とこのシエル表面の少なく
とも一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、湿つているバークと共
に、石灰泥土およびガス化された乾燥バークより
回収したガスを燃焼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
燃焼排ガスとを同時に導入することにより、湿つ
ているバ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。

６ 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
ーキルンのシエル表面の少なくとも一部を取り囲
むジヤケツト状構造体１７とを有し、前記ロータ
リーキルンはジヤケツト状構造体を伴つて乾燥用
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とを備えている装置において、当該装置
は、固形物をガス化装置４に搬送するための手段
２３，２４，２５，２６と、ガス化装置内で生じ
たガスをロータリーキルン１に搬送するための手
段３とを有することを特徴とする装置。

７ 請求項６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
よび燃焼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および燃焼した石灰用の放
出手段５，６と、石灰キルンの高温シエル表面１
８の一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
の断熱したジヤケツト状構造体１７と、石灰キル
ンのシエル表面１８および断熱したジヤケツト状
構造体１７により形成されている乾燥用スペース
１９と、燃焼排ガスおよび湿つているバークに用
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、乾燥用スペースの下側端部に
配置された温度の下がつた燃焼排ガスおよび乾燥
したバーク用の流出口２０と、温度の下がつた燃
焼排ガスを流出口２０からサイクロン分離機２５
に搬送するための手段２９と、乾燥したバークを
流出口２０からガス化装置４に搬送するための手
段２３，２４，２６とを有している装置。

〓明細書 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つて生じる廃熱を利
用して固形材料を乾燥させるための方法と装置に
係る。前記ロータリーキルンのジヤケツトは高温
であり、このジヤケツトから処理を終えた材料の
他に高温ガスも排出されている。

本発明は、特に、パ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他の燃焼プロセ
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、石灰泥土はパルプ工場における
苛性化処理に伴つて分離された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CaCO₃……CaO＋CO₂
に従つて分解する。

理論的には、CaCO₃は摂氏約900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イ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つて
移動していく。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蒸
発し、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1400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、場合によつては天然ガスが用いられて
いる。燃焼済み石灰用の冷却器を装備した新式の
石灰キルンでは、熱消費量は燃焼済み石灰１トン
当たり約1800Mcalを要し、石灰泥土の乾燥固形
物含有量は燃焼物の60％を占めている。エネルギ
ーコストが嵩むため、パルプ工場ではエネルギー
を節約する努力が払われてきている。廃熱を回収
し燃焼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、バーク、廃材およびピート等の安い固
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Al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。

フインランド国特許公報FI 74542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、例えばバークから生産された
燃料ガスを使用する場合、バークは予め乾燥させ
ておく必要がある。このバ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バークを
ガス化する場合には、石灰キルン内で完全に〓焼
させることができない。このようにバークの水分
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
費量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回収している。しかしなが
ら、空気が原因となつ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
つて再びキルン内に侵入してくる。こうしたダス
トの循環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。

DE ２ 747 457およびFI 60609の特許公報に
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エ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。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ヤケツト
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。計算によると、例えば、石灰キル
ンの輻射熱損失量は総発熱量の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ヤケツトの少なくとも一部を
取り囲んでいるジヤケツト状構造体とを有するこ
とを特徴とした装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ヤケツトは共に
乾燥用スペースを形成しており、この乾燥用スペ
ースは含水固形物用の流入口と乾燥固形物および
温度の下がつたガス用の流出口を備えている。

本発明は、特に、湿つているバーク、おがく
ず、ピート、廃材または他の生物廃棄物を乾燥す
るのに適している。本発明に係る方法によれば、
例えば、湿つている石灰またはスラツジケーキを
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
によつ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。乾燥させるバークの含水量は70％程度
あつてもよいが、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施例について詳細に説明す
る。

石灰泥土は、傾斜したロータリー石灰キルン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、燃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、石灰冷却装置は導管８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間、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、
高温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１
０、例えばダストフイルタに通される。さらに燃
焼排ガスはダストフイルタを経てダクト１１を通
じ供給チヤンネル１２に送られる。この供給チヤ
ンネルを通じ、ウエツトバークまたは他の同種の
固形材料が、例えばスクリユーコンベア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エル表面の少なくとも一部を
取り囲むジヤケツト１７として構成されている。
ロータリーキルンの外側シエル表面１８とかジヤ
ケツト状構造体の内側表面は、互いに乾燥処理ス
ペース１９を形作つている。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
入口１６が配置され、反対側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、乾燥処理する固形材料
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、シエル表面とジヤケツト状ドラ
イヤの間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つて前向きに移動してい
く。ロータリーキルンのシエル表面にはベーン２
２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ヤケツトに通常
の方法で取り付けられているか、またはキルンの
シエル表面とドライヤのジヤケツトの両者に取り
付けることができる。ベーンは、固形材料を所望
の方向に流動させることのできる様々な形をした
シヤ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、ジヤケツト状構造体１
７と回転キルンのシエル表面１８は一体化されて
おり、従つ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
に示してはいないがシールされている。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、ドライヤのジヤケツ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
ヤンネル２４を通じてロータリーキルン下側の乾
燥材料タンク２３にチヤンネル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
離機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離機から排
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を通じてガス化装置に送られる。
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
す２８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
な循環が行なわれる。

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750度の範囲にするこ
とができる。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
内で必要量のバ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。従つて、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
ライヤ内における固形材料の通常の滞留時間は、
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、燃焼排
ガスの流れ、乾燥用スペース内のベーンやその他
コンベヤによつて変化する。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バークの
乾燥を行なう上で不十分であれば、補助燃焼器３
０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
用バークまたはこれと同時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
なつて変化する。また熱をキルンのシエル表面か
ら回収する箇所では、キルンの耐火材を薄くして
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
ンのシエ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。緩慢に乾燥させるた
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。用途によつては、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。