JPWO2002025195A1 - ロータリーキルン - Google Patents

Abstract

種々のゴミや廃材、産業廃棄物等の乾燥、乾留、焼却等に効率よく用いることができるロータリーキルンである。多少傾斜して配置される筒状の炉体本体（１０）と、炉体本体（１０）内に支持される筒状の接触加熱体（２０）と、炉体本体（１０）と接触加熱体（２０）とを回転させる回転駆動手段（３０）と、被処理物の投入口（６１）と、被処理物の排出口（１８）と、燃焼ガスを接触加熱体（２０）の筒内に供給する燃焼ガス供給手段（４０）と、燃焼ガスを接触加熱体（２０）内を先端側から基端側に誘導した後、更に燃焼ガスを接触加熱体（２０）と炉体本体（１０）との間の空間（Ｓ）を基端側から先端側へ誘導して、排出させる燃焼ガス誘引手段（５０）とを有する。

Description

技術分野
本発明はロータリーキルンに関する。本発明のロータリーキルンは都市ゴミ等、生ゴミの焼却の前処理炉として、水分を多量に含む生ゴミを乾燥させる乾燥炉或いは乾留させる乾留炉として好ましく用いることができる。また焼却灰等に含まれる未燃焼分を再燃焼させる再燃焼炉として利用することができる。
背景技術
従来、筒状の炉体が回転するようにしたロータリーキルンは種々提供されている。それらの大部分は筒状炉体が単純に回転しながら、その炉体内部を被処理物が一方の口から他方の口へと移動し、その間に乾燥され或いは焼却されて、排出されるものである。また高温ガスを用いるものでは、炉体内部を前記他方の口から一方の口へと前記被処理物とは対向するように高温ガスを通し、その高温ガスにより被処理物を乾燥させ或いは焼却させるようにしたものが一般的である。
また前記高温ガスを用いるロータリーキルンにおいて、炉内に邪魔板を配して、被処理物と高温ガスとの接触効率を上げるようにしたものもある。
本発明はロータリーキルンにおいて、被処理物をより熱効率良く処理することができるものの提供を目的としている。
発明の開示
上記目的を達成するため、本発明のロータリーキルンは、水平よりも多少傾斜した状態に配置される筒状の炉体本体と、該炉体本体の内空間に長手方向に支持される筒状の接触加熱体と、前記炉体本体と接触加熱体とを筒の円周方向に回転させる回転駆動手段と、被処理物を前記炉体本体の基端側に投入する投入口と、該投入口から移動されてくる被処理物を前記炉体本体の先端側から排出する排出口と、燃焼ガスを先端側から前記接触加熱体の筒内に供給する燃焼ガス供給手段と、該燃焼ガス供給手段から供給された燃焼ガスを接触加熱体の筒内を先端側から基端側に誘導すると共に、更に該基端側から炉体本体内に出た燃焼ガスを接触加熱体と炉体本体との間の空間を炉体本体の基端側から先端側へ誘導して、炉体本体の先端側から外部に排出させる燃焼ガス誘引手段とを有することを第１の特徴としている。
上記第１の特徴によれば、炉体本体とその内空間に支持された接触加熱体とが回転駆動手段によって回転される。炉体本体の基端側から投入された被処理物は、炉体本体の回転に伴って炉体本体内面上を適当に巻き揚げられては落下するという動作を繰り返しながら、水平よりも多少傾斜した炉体本体内を基端側から先端側へ移動していく。一方、燃焼ガス供給手段によって筒状の接触加熱体に先端側から供給された燃焼ガスは、接触加熱体内を先端側から基端側へ通過する間に該接触加熱体を高温に加熱する。そして接触加熱体を出た燃焼ガスはＵターンして接触加熱体と炉体本体との間の空間を基端側から先端側へ流れ、非処理物と接触した後、排出口から出る。
被処理物は炉体本体内を通る間に、炉体本体内面により加熱され、特に前記燃焼ガスによって加熱されると共に、更に前記接触加熱体の外面に接触することで加熱される。燃焼ガスの温度によって、被処理物は乾燥状態となったり、乾留状態（空気量を少なくした場合）となったり、燃焼されたりする。
上記回転駆動手段は、モータ等の回転駆動機と減速機、伝達用チェーン等から構成することができ、炉体本体と接触加熱体とを一緒に回転させ或いは別々に回転させるようにすることができる。
上記燃焼ガス供給手段は、燃焼バーナとそこで発生した燃焼ガスを接触加熱体内へ送り込むための導入管等から構成することができる。
上記燃焼ガス誘引手段は、誘引のための負圧発生用のファンやダンパー等の通風調節手段等から構成することができる。
以上より、第１の特徴によれば、炉体本体内に接触加熱体を設け、且つ燃焼ガスの誘導を前記接触加熱体内を通して更にＵターンさせて被処理物と十分に接触させるようにしたので、被処理物は燃焼ガスに接触して乾燥等されるのに加えて、十分に加熱された接触加熱体にも接触して乾燥等されることができ、乾燥、乾留、再燃焼等の処理を非常に効率良く行うことができる。
次に本発明のロータリーキルンは、上記第１の特徴に示す構成に加えて、炉体本体の内面には投入された被処理物を炉体本体の回転に伴って筒の円周方向に掻き揚げる掻き揚げ手段を設けていることを第２の特徴としている。
上記第２の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、炉体本体内に投入された被処理物は、炉体本体内面に設けられた掻き揚げ手段により、炉体本体の回転に伴って円周方向に十分高く掻き揚げられた後、重力によって落下される。そしてこの落下される被処理物は接触加熱体上に落下し、該接触加熱体の外表面に接触して一層効果的に加熱される。そして接触加熱体の回転に伴って、落下場所を振り分けられながら、分散して再び炉体本体内面に落下する。被処理物は前記サイクルを炉体本体から排出されるまで繰り返される。
よって第２の特徴によれば、炉体本体内で被処理物の攪拌を十分に行うことができ、燃焼ガスとの接触効率を高めることができると共に、特に被処理物と接触加熱体との接触効率を十分に高めて、高効率の乾燥処理、乾留処理、再燃焼処理等の処理を行うことが可能となる。
次に本発明のロータリーキルンは、上記第１又は第２の特徴に示す構成に加えて、炉体本体の内面には投入された被処理物が容易に先端側へ滑って移動してしまうのを防止する滑り止め手段を設けていることを第３の特徴としている。
上記第３の特徴によれば、上記第１又は第２の特徴による作用効果に加えて、炉体本体の内面に設けられた滑り止め手段によって、投入口から炉体本体内に投入された被処理物が簡単に滑って、排出口の方へ移動してしまうのが防止される。被処理物の移動が速すぎると乾燥や乾留或いは燃焼等の熱処理を十分に行うことができないまま排出されてしまうが、滑り止め手段を設けることによって、予定された適切な時間をもって炉体本体内を通過させることができる。
次に本発明のロータリーキルンは、上記第１〜３の何れかの特徴に示す構成に加えて、筒状の接触加熱体は回転軸の周りに放射方向に延びた１乃至複数の羽根状部を有し、該羽根状部によって炉体本体の回転に伴って炉体本体内面に沿って円周方向に上昇した後落下してくる被処理物を受けて接触加熱を促進させると共に、被処理物を羽根状部から再び炉体本体内面へ分散させて落下させるようにしたことを第４の特徴としている。
上記第４の特徴によれば、上記第１〜３の何れかの特徴による作用、効果に加えて、炉体本体内空間に設けられる接触加熱体の形として、筒状体の回転軸の周りに放射方向に延びる羽根状部を設けることで、被処理物との接触面積を広くすることができ、炉体本体内の天井付近から落下してくる被処理物を容易に受けることができる。よって被処理物と接触加熱体との接触をより効率良く、良好に行うことができ、乾燥、乾留、未燃焼物を含む燃焼灰材の再燃焼等の処理を効率良く行うことができる。また回転する前記接触加熱体はその羽根状部の円周方向での位置によって、落下してきた被処理物を分散させて更に炉体本体内面へ落下させるので、被処理物が炉体本体内で偏るのを防止し、良好な処理を確保させることができる。
発明を実施するための最良の形態
本発明に係る好ましいロータリーキルンの一例を、第１〜３図に従って説明する
第１〜３図において、ロータリーキルンは横型としている。ロータリーキルンは炉体本体１０と、該炉体本体１０の内空間に長手方向に支持される接触加熱体２０と、前記炉体本体１０と接触加熱体２０を回転させる回転駆動手段３０と、前記接触加熱体２０内に燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給手段４０と、供給された前記燃焼ガスを前記接触加熱体２０及び炉体本体１０内に誘引する燃焼ガス誘引手段５０と、外装ケーシング６０等からなる。
前記炉体本体１０は円筒状とされ、水平よりも多少傾斜した状態に配置されように一対のサポータロール７０で支持されている。また炉体本体１０は、回転駆動手段３０によって筒の中心を回転軸として筒の円周方向回転される。これによって投入口６１から炉体本体１０の基端側に投入された被処理物は、前記炉体本体１０の回転によって適当に巻き上げられては落下することを繰り返しながら先端側へ移動していく。
炉体本体１０は外筒部１１と内筒部１２とからなる耐熱性の筒とし、外筒１１の外周には炉体本体１０を前記サポータロール７０上に載せた状態で回転できるようにするためのリングレール１３と、前記回転駆動手段３０による回転力を受けるためのスプロケット１４が設けられている。
前記内筒部１２の内面には、筒の長手方向に掻き揚げ用突条１５が、複数本（図面上は８本）、円周方向に一定の間隔で設けられている。この掻き揚げ用突条１５は、炉体本体１０内に投入された被処理物を炉体本体１０の回転に伴って円周方向に巻き上げるのを効率良く行うための掻き揚げ手段であり、炉体本体１０の回転に伴って被処理物を引っ掛けて円周方向に掻き揚げる。
また内筒部１２の内面には、筒の円周方向にリング状の滑り止め用突条１６が複数本（図面上は３本）、筒の長手方向に一定の間隔で設けられている。このリング状の滑り止め用突条１６は、炉体本体１０内に投入された被処理物が容易に先端側へ滑って移動してしまうのを防止するための滑り止め手段である。
前記接触加熱体２０は、被処理物に接触することで加熱を行う役割を行う。その他に、被処理物を炉体本体１０内に振り分けて、被処理物が偏よるのを防止させる役割も行う。
接触加熱体２０は筒状に構成され、その筒内を先端側から基端側に向けて燃焼ガスが通るようにしている。燃焼ガスが内部を通過することで、接触加熱体２０自体が高温に加熱される。通過した燃焼ガスは接触加熱体２０の基端部に設けられたガス出口２１から炉体本体１０内に出る。
接触加熱体２０は支持体１７により炉体本体１０に固定（この例では３箇所で固定）されている。また筒状の接触加熱体２０は同じく筒状の炉体本体１０と同心軸となるように支持されて、炉体本体１０の回転に従って一緒に同心軸の周りを回転するようになされている。
接触加熱体２０は、その回転軸の周りに放射方向に延びる羽根状部２２を設けている。この羽根状部２２を設けることで、被処理物との接触がしやすくなる。また炉体本体１０内で回転に伴って巻き上げられ、落下してくる被処理物を受けて、接触加熱すると共に、被処理物を振り分けて落下させることができる。
前記羽根状部２２は、この例（第１〜３図に示す例）では、一対の羽根状部２２を回転軸の周りに構成しており、これにより接触加熱体２０が全体として偏平な筒状断面を持った形となっている。勿論、接触加熱体２０の羽根状部２２は一対でなくてもよい。図４に示すように、接触加熱体は、３枚の羽根状部１２２を回転軸の周りに放射方向に設けた接触加熱体１２０としてもよい。また図５に示す接触加熱体２２０のように、羽根状部２２２を４枚とすることもできる。羽根状部の枚数は限定されるものではない。
前記回転駆動手段３０は、減速機を備えたモータ３１とスプロケット３２と伝達用チェーン３３とを有し、モータ３１が駆動されることで、スプロケット３２、伝達用チェーン３３、炉体本体１０のスプロケット１４を介して炉体本体１０が回転される。また炉体本体１０の回転に伴って接触加熱体２０も一緒に回転する。
前記燃焼ガス供給手段４０は、ガスバーナ、石油バーナ等の燃焼バーナ４１と、該燃焼バーナ４１で発生した燃焼ガスを接触加熱体２０の先端側からその筒内に吹き込むための導入管４２とを有し、導入管４２はその先端部が接触加熱体２０の先端部から筒内に突出して設けられている。導入管４２と接触加熱体２０の先端部との接触部はガスが漏れないようにシールされている。
前記燃焼ガス誘引手段５０としては、炉体本体１０の先端側の開口である排出口１８に続く外空間を排ガス集合室５１として、前記外装ケーシング６０に隣接して設け、この排ガス集合室５１の天井部に排ガス排気口５２を設けると共に、排ガスを強制誘引するための強制排気用ファン５３を設けている。
強制排気用ファン５３を駆動させることで、前記燃焼バーナ４１から導入管４２を通って接触加熱体２０内に吹き込まれた燃焼ガスは、接触加熱体２０内を先端側から基端側へと誘引されて流れる。この際、燃焼ガスは接触加熱体２０を加熱する。そして燃焼ガスは接触加熱体２０の基端のガス出口２１から炉体本体１０内に出て、更に接触加熱体２０と炉体本体１０との間の空間Ｓを炉体本体１０の先端側へ誘引されて流れる。この際、燃焼ガスと被処理物とが接触する。前記空間Ｓを先端側へ誘引された燃焼ガスは炉体本体１０の排出口１８から排ガス集合室５１に出て、更に排ガス排気口５２を通って装置外へ排気される。
前記外装ケーシング６０は、高温となる前記炉体本体１０等を隔離する役割を果すが、被処理物の投入口６１を設けている。また外装ケーシング６０の一部とすることもできる前記排ガス集合室５１の下部には、炉体本体１０の排出口１８から排出された被処理物を装置外へ取り出す取り出し口６２が設けられている。前記投入口６１から炉体本体１０内に投入された被処理物は、炉体本体１０の回転に伴って、巻き上がっては落下することを繰り返しながら基端側から先端側へと移動して行く。
次に以上で説明した構成において、本発明のロータリーキルンによる被処理物の処理の動作を説明する。
今、本発明のロータリーキルンが水分を含んだ生ゴミ等の本焼却に先立つ乾燥用として用いられる場合には、投入される被処理物は一般家庭ゴミや都市ゴミ等の水分を含んだ生ゴミであり、燃焼バーナ４１から吹き込まれる燃焼ガスの温度等は生ゴミを乾燥させるのに適した温度等にされる。また生ゴミの炉体本体内での移動速度等も最適に考慮される。また本発明のロータリーキルンが都市ゴミや産業廃棄物等の被処理物の乾留に用いられる場合には、やはり燃焼ガスの温度や酸素含有量が乾留に適した温度、酸素濃度とされる。更に本発明のロータリーキルンが一旦、焼却済みの焼却灰に残留する未燃焼成分の再燃焼に用いられる場合には、それに適した燃焼ガスの温度管理や燃焼エアー濃度が考慮されることになる。
今、第３図も参照して、炉体本体１０が回転され、燃焼バーナ４１から燃焼ガスが接触加熱体２０内に導入されている状態において、投入口６１から被処理物が炉体本体１０内に導入された場合の動作を説明する。導入された被処理物は基端側から先端側へ移動しながら、炉体本体１０の回転に伴って、掻き揚げ用突条１５により炉体本体１０内面上でかなり高い位置まで掻き揚げられた後落下するという動作を繰り返す。このとき接触加熱体２０も回転し、その回転の位置によって、羽根状部２２の位置が回転軸の回りに第３図の（Ａ）〜（Ｄ）に示すような、種々の位置に変化する。このため羽根状部２２が（Ａ）の位置にあるときは、落下してくる被処理物を受けて（Ｂ）の位置に至るまで載せた状態とし、その間に被加熱物と接触して加熱する。そして（Ｂ）の位置で被加熱物を矢印の方向へ斜めに落下させる。また羽根状部２２が（Ｃ）の位置にあるときに被処理物の落下を受ける場合には、落下してくる被処理物と接触して加熱しつつ、矢印で示す真下の方向に被処理物を導く。また羽根状部２２が（Ｄ）の位置にあるときには、落下してくる被処理物を受けて加熱しながら、矢印で示す斜め下方に落下させる。以上のようにして、接触加熱体２０は回転しながら被処理物と接触して加熱を行うと共に、被処理物を広範囲に分散して落下させ、被処理物の偏りを防止する。
被処理物は、炉体本体１０内を移動する間に燃焼ガスと接触し、また炉体本体１０の内面と接触することによっても加熱される。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係るロータリーキルンは、都市ゴミ等の生ゴミの焼却の前処理炉として、水分を多量に含む生ゴミを乾燥させる乾燥炉或いは乾留させる乾留炉として好ましく用いることができる。また焼却灰等に含まれる未燃焼分を再燃焼させる再燃焼炉としても好ましく用いることができる。被処理物の処理の仕方に応じて、燃焼ガスの温度や酸素供給量等を変更することで、種々のゴミや廃材、産業廃棄物等の乾燥、乾留、焼却等に効率の良い装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第１〜３図は本発明に係る好ましいロータリーキルンの例を示し、第１図は装置全体の縦断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ断面図、第３図は接触加熱体の回転位置とそれによる被処理物の落下方向を説明する図である。第４図は接触加熱体の他の例を示す断面図、第５図は更に接触加熱体の他の例を示す断面図である。

Claims (4)

1. 水平よりも多少傾斜した状態に配置される筒状の炉体本体１０と、該炉体本体１０の内空間に長手方向に支持される筒状の接触加熱体２０と、前記炉体本体１０と接触加熱体２０とを筒の円周方向に回転させる回転駆動手段３０と、被処理物を前記炉体本体１０の基端側に投入する投入口６１と、該投入口６１から移動されてくる被処理物を前記炉体本体１０の先端側から排出する排出口１８と、燃焼ガスを先端側から前記接触加熱体２０の筒内に供給する燃焼ガス供給手段４０と、該燃焼ガス供給手段４０から供給された燃焼ガスを接触加熱体２０の筒内を先端側から基端側に誘導すると共に、更に該基端側から炉体本体１０内に出た燃焼ガスを接触加熱体２０と炉体本体１０との間の空間Ｓを炉体本体１０の基端側から先端側へ誘導して、炉体本体１０の先端側から外部に排出させる燃焼ガス誘引手段５０とを有することを特徴とするロータリーキルン。
2. 炉体本体１０の内面には投入された被処理物を炉体本体１０の回転に伴って筒の円周方向に掻き揚げる掻き揚げ手段１５を設けていることを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルン。
3. 炉体本体１０の内面には投入された被処理物が容易に先端側へ滑って移動してしまうのを防止する滑り止め手段１６を設けていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロータリーキルン。
4. 筒状の接触加熱体２０は回転軸の周りに放射方向に延びた１乃至複数の羽根状部２２を有し、該羽根状部２２によって炉体本体１０の回転に伴って炉体本体１０内面に沿って円周方向に上昇した後落下してくる被処理物を受けて接触加熱を促進させると共に、被処理物を羽根状部２２から再び炉体本体１０内面へ分散させて落下させるようにしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のロータリーキルン。

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