JPH1019459A - ジェットバーナ式処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ジェットバーナから噴出する超高速にして高温
の噴出熱ガス体のエネルギーを利用し、対象とする取扱
物を前記熱ガス体により乾燥粉砕する装置に係り、被処
理物を効率よく排出し得るとともに、均質な被処理物を
得ることを可能とした装置を提供する。 【解決手段】ジェットバーナ２から噴出する熱ガス体８
で対象取扱物１０を乾燥粉砕し回収する装置の処理槽１
において、処理槽内に排ガス体と被処理物の混合した混
合ガス体の流れの方向と並行に並べた複数枚の板状体を
備えたガス体整流手段を配設した。また、前記のガス体
整流手段の板状体の断面形状を、混合ガス体流の流れ方
向の流線に沿った流線形板状体とした。さらに、ガス体
整流手段には、、ジェットバーナから噴出する熱ガス体
の噴流を囲む円錐筒状体と、その周囲と処理槽側壁の間
に前記の複数枚の板状体を配設した。さらに、前記ガス
体整流手段には、混合ガス体の量を可変とする調整弁を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ジェットバーナか
ら噴出する超高速にして高温の噴出熱ガス体のエネルギ
ーを利用し、対象とする取扱物を前記熱ガス体により処
理する装置に係り、処理槽内における排ガス体と被処理
物の流動状態を改善した装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のジェットバーナを利用した処理装
置としては、特開昭５３−７８６６号公報がある。この
公報によれば、図9に示すように密閉構造の処理槽（１
ａ）の上部にジェットバーナ（２）を設置し、対象とす
る高含水率の取扱物（１０）をポンプ（Ｐ）で槽内に供
給し、ジェットバーナから噴出する超高速にして高温の
熱ガス体（８）に直接的に曝して瞬時に脱水乾燥粉砕
し、処理槽内を矢印で示す流れのガス体とともに飛散し
飛遊せしめる。このように取扱物を熱ガス体による処理
により脱水乾燥粉砕せしめた被処理物（１２）は、飛遊
中に処理槽側壁との衝突と被処理物相互の衝突を繰返し
てさらに粉砕され、また、熱ガス体は取扱物の脱水、乾
燥、粉砕にエネルギーを奪わて排ガス体（１３）とな
り、被処理物と排ガス体の混合した混合ガス体（１４）
は処理槽の排出口（１５）から、槽外に排出される。

【０００３】処理槽から排出された混合ガス体は、取扱
物から脱水した水分を蒸気の状態で保ち復水しない温度
に維持されながら、排出口に接続された配管（１６）を
通り、下流のサイクロン部で被処理物と排ガス体とに分
離され、被処理物は補集回収され、排ガス体は大気に放
出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
処理槽に供給された取扱物は、ジェットバーナから噴出
する熱ガス体に直接的に曝されて脱水乾燥粉砕され、図
9に矢印で示すガス体の流れに乗って槽内を撹拌されな
がら上昇し、排出口から排出されると考えられていた。

【０００５】ジェットバーナから噴出する熱ガス体の流
れは、バーナ噴出口径の７乃至８倍の間の超音速の直線
流を形成する高速領域部では、熱ガス体流は広がること
もなく周囲に存在するガス体を巻き込むもことも極めて
少ない。例えば、特開昭５５−３１６５５公報には、バ
ーナ噴出口径が１０ｍｍの場合、噴出口から５乃至６ｃ
ｍの距離における断面では、中心部の温度は約２０００
°Ｋ、中心から約１０ｍｍ離れたところで１００℃以下
と急激に低下し、この場合の熱ガス体の流速は、中心部
では１２００ｍ／秒の超音速流であると言われている。

【０００６】さらに熱ガス体の流れは、上記の超音速流
に較べるとほぼ静止に近い周囲ガス体との速度差による
粘性摩擦等により減速し、この減速により周囲に存在す
るガス体も巻き込むようになり、粘性摩擦と巻き込みに
エネルギーを奪われながらさらに減速して音速以下とな
り、この音速以下の領域では周囲のガス体の巻き込みが
さらに多くなり、この巻き込みが多いことはガス体の流
れが広がりをもつことにつながっている。上記の超音速
から音速に変わる領域を遷移領域部といい、さらに続く
音速以下の流れが広がりをもつ領域を拡散領域部といっ
ている。これら高速領域部（Ａ）、遷移領域部（Ｂ）、
拡散領域部（Ｃ）を図１０に示す。

【０００７】このような熱ガス体の流れを利用して取扱
物を脱水乾燥粉砕をするには、取扱物を高速領域部また
は遷移領域部の熱ガス体流の中心部に直接的に供給し、
図９の矢印で示す撹拌流で撹拌しがら脱水乾燥粉砕を行
なうのが良いと考えられていたが、処理槽内部のガス体
の流れは、図９の矢印で示すような撹拌流ではなく、図
１０に示すように、熱ガス体は供給された取扱物ととも
に処理槽底部に衝突して取扱物の乾燥粉砕、即ち、取扱
物に含まれていた水分を蒸気とするための潜熱の供給と
処理槽底部での流れの方向の反転によりエネルギーを消
費して減速し、排ガス体となった後処理槽の側壁に沿う
流れとなるが、とくに、上昇流速の大きい範囲は処理槽
の側壁に沿った極く狭い範囲となっている。

【０００８】図１０は、処理槽内部の熱ガス体と排ガス
体の流れの状況を、左半分には上昇方向の流速で、右半
分にはモデルで観察した流れで示している。この状況か
らもわかるように、処理槽の側壁に沿った流れの上昇速
度は大きいが、側壁から離れると急激に上昇速度は低下
し、熱ガス体の流れに近い部分では下方に向う流れとな
っており、これはモデルでの観察の結果から渦流となっ
ており、上昇と下降の流れが入り混じった不安定な領域
であることがわかる。

【０００９】排ガス体の上昇流速を、処理槽の４断面
Ｄ、Ｅ、ＦおよびＧについて調べたところ、被処理物を
運べる速度である終末速度を超えた流れとなっているの
は側壁に近い部分だけで、Ｇ断面部分でもジェットバー
ナ２に沿った部分では下方向流れが測定されていた。

【００１０】このような排ガス体の流動状態であるた
め、供給された取扱物を熱ガス体流により処理した被処
理物のうち、排ガス体流により排出口から排出される被
処理物は、終末速度を超えた流れに乗った部分だけであ
って、上記の従来技術による排ガス体の流れでは、一旦
乾燥粉砕処理された被処理物でも排出されずに二度三度
と繰り返して熱ガス体の流れに巻き込まれたり、図９に
示すように処理槽下部に蓄積（１２ａ）するので被処理
物の排出の効率は低く、排出されたときには、被処理物
にコゲのあるものを含むなど不均質なものとなることを
増加していた。

【００１１】本発明の目的は、処理槽内における排ガス
体の流動状態を改善し、被処理物を運べる速度である終
末速度を超えた排ガス体流量を増加し、被処理物の排出
を効率よく排出し得ることを可能としたジェットバーナ
式処理装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、処理槽に
設けたジェットバーナから噴出する熱ガス体で、対象と
する取扱物を乾燥粉砕する処理を行い、この処理にエネ
ルギーを奪われた前記熱ガス体から変化した排ガス体と
取扱物を乾燥粉砕した被処理物を、前記処理槽から回収
する装置において、前記処理槽内の排ガス体と被処理物
の混合した混合ガス体の流路に、ガス体整流手段を配設
したことによって達成される。

【００１３】また、前記のガス体整流手段は、混合ガス
体流の流れの方向と並行に並べた複数枚の板状体とする
ことによって達成される。さらに、この板状体の断面形
状を混合ガス体流の流れ方向の流線に沿った流線形板状
体とすることによって達成される。

【００１４】さらに、ガス体整流手段は、ジェットバー
ナから噴出する熱ガス体の噴流を囲む円錐筒状体と、そ
の周囲と処理槽側壁の間に前記の複数枚の板状体を配設
することによって達成される。

【００１５】さらにまた、処理槽には、前記ガス体整流
手段に流れ込む混合ガス体の量を可変とする調整弁を備
えていることによって達成される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。まず、第一の実施例を、図１ないし図３により説明
する。処理槽１の上部に設けられたジェットバーナ２
は、圧縮された空気３と燃料４を、内壁と外壁の間に冷
却水ＣＷの通路を設けた燃焼室５内に噴射して燃焼し、
その燃焼した熱ガス体８は、燃焼室５の下部の噴出口９
から火炎ジット流となって噴出する。噴出口９の噴出熱
ガス体８は、温度にして１９００〜２０００゜Ｋ、流速
はマッハ３〜４の高いエネルギーを有している。このジ
ェットバーナ２の例としては、特開昭５５−７９９１９
号などがある。

【００１７】対象となる取扱物１０としては、ジェット
バーナ２から噴出する高速高温の熱ガス体８を利用し、
効果的な乾燥粉砕を可能とするものが多く選ばれる。す
なわち、含水率が高く脱水の難しい取扱物でも、熱ガス
体８による処理を行うと含水率１０％程度までの乾燥が
可能で、粉状での回収も可能なことから、被処理物をリ
サイクル利用したい要求を有するものに適用される。

【００１８】供給された取扱物１０は、超高速にして高
温のエネルギーを有する熱ガス体８に当たると一瞬にし
て表面は脱水し、内部の未だ脱水されていない部分との
性状の差と超高速ガス体の運動エネルギーにより脱水乾
燥した部分は剥がされて飛散し、次に表面に現われた部
分も同様に一瞬にして剥離飛散する。この熱ガス体８の
運動エネルギーによる脱水と剥離と粉砕されることを解
砕と表現する。この解砕による処理を受けながら、取扱
物１０は、熱ガス体８とともに処理槽１の底部１ｂに衝
突して乾燥した粉状の被処理物１２となり、熱ガス体８
は解砕処理にエネルギーを奪われるとともに脱水した水
分を蒸気の状態として含む排ガス体１３となり、処理槽
１の底部１ｂにて方向を反転して流速も減速する。処理
槽１の底部１ｂで流れの方向が反転した排ガス体１３の
速度は、処理槽１の中心部に近いところでは反転の半径
が小さくなるため急激に減速し、中心部から離れた処理
槽１の側壁に沿った部分では流速は早くなるのが通常で
ある。

【００１９】排ガス体１３は、引き続いて噴出する熱ガ
ス体８に押されながら方向を反転する際の遠心力の作用
で半径の大きくなる側壁に沿って広がりながら残存運動
エネルギーにより被処理物１２とともに側壁側を上昇す
るが、処理槽１内の熱ガス体８と排ガス体１３の流れの
方向は向流であり、拡散領域部においても、熱ガス体８
はエネルギーが高いためにその流れで周囲ガス体８ａを
介して排ガス体１３の上昇速度を弱めるように引き連り
戻しており、排ガス体１３の流れは処理槽１の側壁に極
く近い部分の流速は早く、側壁から離れるに従い急激に
流速は低下する。また、熱ガス体８と周囲ガス体８ａと
の速度差が大きいため、周囲ガス体８ａは熱ガス体８の
流れに追いつけずに巻き込まれることも少なく、熱ガス
体８の流れの周囲に小さい撹拌渦を多く発生している。
即ち、中心部に近い部分の排ガス体１３は上昇エネルギ
ーも流速も小さい流れとなっており、自重を有する被処
理物１２の大部分は、終末速度以上で安定した流れの側
壁側に沿った排ガス体１３の流れに乗って上昇する。

【００２０】本発明の第一の実施例において、処理槽１
の側壁には取扱物供給手段１１が設けられている。この
取扱物供給手段１１により、噴出する高速領域部の熱ガ
ス体８に直接的に曝らす位置に取扱物１０を供給し、脱
水、乾燥、粉砕を行う。なお、本実施例では、取扱物供
給手段１１として、駆動モータ１１ａで駆動されるスク
リューコンベアを使用した。取扱物１０を処理槽１の内
部へ供給する取扱物供給手段１１としては、本実施例の
スクリュウコンベアのほかブレードレスポンプなど、高
い含水率の取扱物を処理槽へ供給するのに支障のない手
段であればよい。取扱物供給手段１１の先端は、供給さ
れた取扱物１０が熱ガス体８に当たる位置、即ち、直接
曝される位置となっている。

【００２１】この実施例における処理槽１の内部には、
ジェットバーナ２の燃焼室５の外壁の周りと処理槽１の
側壁の間に、図２に示すように、複数の同心円筒状に配
設された板状体６ａを支持部材６ｂで支持したガス体整
流手段７を備えている。この板状体６ａ、６ｂの形状
は、図３に示すように流線形状とすると、混合ガス体１
４の流れに与える支障を少なくすることができるので好
ましい。

【００２２】噴出口９から噴出した熱ガス体８は、拡散
領域部では周囲に存在する排ガス体１３を主体とする周
囲ガス体８ａを巻き込みながら減速しつつ処理槽１の底
部１ｂに衝突して底部で流れの方向が反転し、エネルギ
ーを奪われた熱ガス体８は排ガス体１３になり、取扱物
１０は乾燥粉砕された被処理物１２になり、この被処理
物１２と排ガス体１３の混合ガス体１４は側壁側を上昇
し、板状体６ａ、６ｂの間を通過して排出口１５から配
管１６を通り下流のサイクロン（図示せず）に送られ
る。このとき、処理槽１から排出された被処理物１２と
排ガス体１３からなる混合ガス体１４は、脱水した水分
の復水を防ぐ温度に維持されており、被処理物１２と排
ガス体１３はサイクロンで分離され、被処理物１２は補
集回収され、排ガス体１３は水蒸気とともに大気に放出
される。

【００２３】本実施例では、処理槽１にガス体整流手段
７である板状体６ａ、６ｂを配設することにより、側壁
に沿って上昇する排ガス体１３を整流するだけでなく、
処理槽１の側壁に沿ったガス体の流れに引っ張られて側
壁から離れても流れの乱れが少なくなくなって上昇流速
の低下を防ぐので、側壁から離れると急激に減速してい
た流速も、図８に示す処理槽１の各断面Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ
（それぞれ図１０のＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ断面に相当）で示す
ように平準化する傾向にあることがわかった。

【００２４】このことは、上昇流れ領域が増加したこと
であり、熱ガス体８の流れを中心とする撹拌渦流の流れ
も大きい渦流となっていることを示しており、板状体６
による整流の効果により処理槽１内部のガス体の流れは
取扱物１０を撹拌するのにも都合の良い流れを形成する
だけでなく、排ガス体１３の流れが側壁から離れても流
速の低下が少く終末速度を超える領域が拡がったことに
よる被処理物１２と排ガス体１３の排出の効果を高めて
いる。

【００２５】次に、本発明の第二の実施例を、図４、図
５により説明する。この実施例においても噴出された熱
ガス体８と排ガス体１３の流れについては第一の実施例
と同じである。

【００２６】この実施例のガス体流増速手段は、処理槽
１内の上方から下方に向かって噴出する熱ガス体８を囲
む円錐筒状体１７をジットバーナ２の周囲に配設し、こ
の円錐筒状体１７の周囲から処理槽１の側壁までの間に
複数の板状体１８を配設したものである。

【００２７】この円錐筒状体１７の上部は、ジットバー
ナ２との間を隙間なくつなげ、排出口１５から排出され
なかった被処理物１２が降下しても円錐筒状体１７の円
錐部分から再度排ガス体１３により排出口１５に押し上
げられるので、熱ガス体８の流れるところには落ちない
ので過剰な乾燥粉砕を防ぎ、整流効果が大きく混合ガス
体１４の流量も増加する傾向にあり、その結果被処理物
１２の排出効率も向上している。一方、円錐筒状体１７
で上昇を止められた排ガス体１３は、熱ガス体８に引き
込まれて下方に向かう流れとなっている。このように、
本実施例では、円錐筒状体１７の下端は上昇流れを積極
的に分離するように働き、その結果、処理槽１内のガス
体整流手段７より下の領域に撹拌流領域Ｌと排出流領域
Ｍとが形成され、排出流領域Ｍでは排ガス体１３の上昇
流は乱れが少なくなり、終末速度を超える流量が増え、
被処理物１２の排出効率が向上する。

【００２８】次に、本発明の第三の実施例を、図６、図
７により説明する。この実施例においても噴出された熱
ガス体８と排ガス体１３の流れについては第一の実施例
と同じである。なお、図６において、取扱物供給手段１
１は図１と同様であるため、図示していない。

【００２９】この実施例は、本発明の第一の実施例のジ
ェットバーナ２の下方に、板状体６に流入する混合ガス
体１４の流量を加減する調整弁１９を配設したガス体整
流手段で、調整弁１９は処理槽１に両端を回動可能に支
持されたシャフト２０に固定されて常時は下方に垂れ下
がった位置にあり、流量を加減するときにはロッド２１
を処理槽１の外から引き上げて、被処理物１２の性状に
見合った終末速度を得られるように調整可能として排出
の効果を高めている。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、処理槽内におけるガス
体の流動状態が大幅に改善され、被処理物を運べる速度
である終末速度を超えた排ガス体流量は増加し、被処理
物の排出を効率よく排出し得ることとなって排ガス体の
排出効果も向上し、被処理物に対しても、処理槽内で停
滞して過度の乾燥と過度の粉砕を起こすことを防止する
ことができ、均質にしてリサイクル可能な状態で回収可
能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示すジットバーナ式処
理装置の縦断面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】図１の板状体の形状を示す図である。

【図４】本発明の第二の実施例を示すジットバーナ式処
理装置の縦断面図である。

【図５】図４の横断面図である。

【図６】本発明の第三の実施例を示すジットバーナ式処
理装置の縦断面である。

【図７】図６の調整弁の構成例を示す図である。

【図８】ジットバーナから噴出する熱ガス体の状態を説
明する図である。

【図９】従来の実施例を示す図である。

【図１０】従来の実施例における噴出熱ガス体の状態を
説明する図である。

【符号の説明】

１：処理槽，２：ジットバーナ，３：圧縮空気，４：燃
料，６ａ，６ｂ：板状体，８：噴出熱ガス体，９：噴出
口，１０：対象とする取扱物，１１：取扱物供給手段，
１２：被処理物，１３：排ガス体，１４：混合ガス体，
１５：排出口，１７：第二の実施例に備えられている円
錐筒状体，１８：板状体，１９：第三の実施例に備えら
れている調整弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理槽に設けたジェットバーナから噴出す
   る熱ガス体を前記処理槽内で対象とする取扱物に曝すこ
   とにより、前記熱ガス体のエネルギーで前記取扱物を乾
   燥粉砕する処理を行い、エネルギーを奪われた後の前記
   熱ガス体が変化した排ガス体と前記処理により前記取扱
   物が乾燥粉砕された被処理物を、前記処理槽から排出し
   て回収する装置において、 前記処理槽内の前記排ガス体と前記被処理物の混合した
   混合ガス体を排出する流路に、ガス体整流手段を備えた
   ことを特徴とするジェットバーナ式処理装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記ガス体整流手段
   は、前記混合ガス体の流れの方向と並行に並べた複数枚
   の板状体であることを特徴とするジェットバーナ式処理
   装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記ガス体整流手段の
   複数枚の板状体の断面形状は、前記混合ガス体の流れ方
   向の流線に沿った流線形板状体であることを特徴とする
   ジェットバーナ式処理装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいづれかにおい
   て、前記ガス体整流手段は、前記複数枚の板状体と、前
   記ジェットバーナから噴出する前記熱ガス体の噴流を囲
   む円錐筒状体を有することを特徴とするジェットバーナ
   式処理装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいづれかにおい
   て、前記処理槽には、前記ガス体整流手段に流れ込む前
   記混合ガス体の量を可変とする調整弁を備えていること
   を特徴とするジェットバーナ式処理装置。