WO2021187416A1 - 加熱処理システム - Google Patents

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rotary kiln
heat treatment
treatment system
furnace
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阿川　隆一
一州 鉄山
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住友重機械工業株式会社
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    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the present invention relates to a heat treatment system.
  • Some heat treatment systems that treat waste, etc. use a confluent rotary kiln.
  • the confluent rotary kiln has a rotary furnace that is tubular and rotates around an axis, and a heating burner and waste are introduced from the same end of the rotary furnace in the same direction for processing (for example, Patent Document 1). reference).
  • the present invention has been made in view of this point, and provides a heat treatment system capable of heat-treating an object to be heated such as waste without using fossil fuel as a main fuel in a parallel flow type rotary kiln.
  • a heat treatment system capable of heat-treating an object to be heated such as waste without using fossil fuel as a main fuel in a parallel flow type rotary kiln.
  • One of its purposes is to do.
  • a thermal decomposition furnace that thermally decomposes a raw material to produce a thermal decomposition product and a thermal decomposition product produced in the thermal decomposition furnace are used to heat the object to be heated. It is equipped with a parallel flow type rotary kiln.
  • the pyrolysis product generated in the pyrolysis furnace can be used to heat the object to be heated, so that the object to be heated can be heated at a high temperature and in a short time without using fossil fuel as the main fuel.
  • the heated product can be heat-treated.
  • the heat treatment system may further include a heat recovery device that recovers the heat of the exhaust gas discharged from the rotary kiln.
  • the heat treatment system may be further equipped with a device that uses the heat of the exhaust gas discharged from the rotary kiln as the heat source of the pyrolysis furnace.
  • the object to be heated may be waste.
  • the raw material may include a biomass raw material.
  • the heat treatment system may be configured so that the pyrolysis product produced in the pyrolysis furnace is sent to the rotary kiln without heat recovery.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of the heat treatment system 1 according to the present embodiment.
  • the heat treatment system 1 includes a pyrolysis furnace 10 that thermally decomposes a raw material to produce a thermal decomposition product, and a concurrent rotary kiln that heats an object to be heated using the thermal decomposition product produced by the thermal decomposition furnace 10.
  • 11 is provided, a secondary combustion chamber 12 for secondary combustion of the exhaust gas emitted from the rotary kiln 11, and a heat recovery device 13 for recovering the heat of the exhaust gas emitted from the rotary kiln 11.
  • the pyrolysis furnace 10 is, for example, a circulating fluidized bed type gasifier, for example, a main body container 20 which is a furnace, a cyclone type separation part 21, and an upper part of the main body container 20 and an upper part of the separation part 21. It has a first duct 22 for connecting the separation portion 21, a second duct 23 for connecting the lower portion of the separating portion 21 and the lower portion of the main body container 20, and a third duct 24 for connecting the separating portion 21 and the rotary kiln 11. ..
  • "upper” is above in the vertical direction
  • "lower" is below in the vertical direction.
  • the main body container 20 has a long cavity in the vertical direction, and pyrolyzes the raw material to generate a thermal decomposition product while raising the combustion / flowing air, the circulating material, the raw material, etc. introduced into the cavity. Can be done.
  • the main body container 20 is formed with an introduction portion 25 for introducing a raw material.
  • raw materials for example, woody biomass, which is a non-fossil fuel, and waste such as waste tires, waste plastics, and sludge are used.
  • the circulating material fine particles that flow at a high temperature, such as silica sand, are used.
  • the inner wall of the main body container 20 is made of a refractory material, and has a structure capable of preventing heat dissipation to the outside.
  • the raw material supply system (not shown) for introducing the raw material into the introduction unit 25 has, for example, a drying device, a hopper, a screw feeder, a conveyor, a raw material supply pipe, and the like, and stores the raw material dried by the drying device in the hopper.
  • the raw material of the hopper is sent to the conveyor by a predetermined amount by the screw feeder, the predetermined amount of the raw material is conveyed from the conveyor to the raw material supply pipe, and the raw material is introduced from the introduction portion 25 of the raw material supply pipe into the main body container 20. There is.
  • a combustion air supply system (not shown) for introducing combustion air is connected to the main body container 20.
  • the combustion air supply system includes, for example, an air supply pipe connected to the lower part of the main body container 20, a dust remover for separating dust and dirt from the combustion air, a blower for boosting the combustion air, and the like.
  • the first duct 22 can send a high-temperature fluid containing a thermal decomposition product, a circulating lumber, and impurities from the upper part of the main body container 20 to the upper part of the separation portion 21.
  • Impurities referred to here include fine particles of powdered circulating material and fly ash. Twice
  • the separation unit 21 can swirl the high-temperature fluid sent from the thermal decomposition furnace 10 and separate the circulating material from the high-temperature fluid by the centrifugal separation action.
  • the second duct 23 can return the circulating material separated by the separating portion 21 from the lower part of the separating portion 21 to the lower part of the main body container 20.
  • the third duct 24 can send a thermal decomposition product containing fuel gas and a high-temperature fluid containing impurities to the first end of the rotary kiln 11, which will be described later, from which the circulating material has been removed. Therefore, the pyrolysis furnace 10 is configured so that the pyrolysis product produced in the pyrolysis furnace 10 is sent to the rotary kiln 11 without being heat-recovered (the temperature is not lowered) by a heat exchanger or the like. ..
  • the confluent rotary kiln 11 has a cylindrical rotary furnace 40, a first end 41 at one end in the axial direction thereof, and a second end 42 at the other end.
  • the rotary kiln 11 is inclined so that, for example, the first end 41 is higher than the second end 42.
  • the rotary kiln 11 has a drive device 50, and the drive device 50 can rotate the rotary furnace 40 about an axis.
  • the parallel flow type rotary kiln 11 has a shorter overall length in the axial direction than the countercurrent type, for example, the ratio (L / D) of the total length L in the axial direction to the diameter D of the cylinder is about 3 or more and 5 or less. It is configured. Twice
  • a third duct 24 is connected to the first end 41, and a first introduction portion 60 for fuel gas is formed. Further, a second introduction portion 61 for introducing an object to be heated is formed at the first end portion 41.
  • the second introduction section 61 is connected to a carry-in mechanism (not shown) with a conveyor for carrying the object to be heated into the second introduction section 61.
  • the first introduction unit 60 is provided at a position higher than the second introduction unit 61 or at a position lower than the second introduction unit 61.
  • the object to be heated is, for example, waste.
  • the second end 42 serves as an exhaust gas outflow portion and is connected to the lower part of the secondary combustion chamber 12. Further, a collection / removal device for collecting and carrying out the fluid discharged from the rotary kiln 11 may be connected to the second end portion 42.
  • the secondary combustion chamber 12 has a main body that is long in the vertical direction, and a heating burner (not shown) is attached to the lower portion thereof. Further, the secondary combustion chamber 12 has a device for supplying a substance that promotes the secondary combustion of the gas, a substance that promotes the decomposition of the gas, and the like. For example, the secondary combustion chamber 12 is provided with a heating burner and an air supply unit as an example. The secondary combustion chamber 12 and the heat recovery device 13 are connected by a fourth duct 70.
  • the heat recovery device 13 has, for example, a boiler.
  • the heat recovered by the heat recovery device 13 can be used, for example, as a heat source for the pyrolysis furnace 10.
  • the heat recovery device 13 has a duct through which exhaust gas flows, and has a plurality of heat exchangers in the duct.
  • the heat exchanger has, for example, a heat transfer tube provided with fins on its surface, and water or water vapor can flow through the heat transfer tube to exchange heat between the heat transfer tube in the duct and the exhaust gas.
  • the steam generated by recovering the heat of the exhaust gas as described later can be used as a heat source for raising the temperature of the combustion air of the pyrolysis furnace 10.
  • the thermal decomposition furnace 10 the biomass raw material and the waste raw material are thermally decomposed to generate a thermal decomposition product, which is sent to the separation unit 21.
  • the solid matter including the raw material and the circulating material flows by the combustion / flowing air introduced from the introduction unit 25, and the raw material is burned at, for example, 800 to 900 ° C. while flowing. Pyrolysis products are produced.
  • the separation unit 21 the circulating material is separated by the centrifugal separation action. The separated circulating material is returned to the pyrolysis furnace 10.
  • the pyrolysis product containing the fuel gas, from which the circulating material has been removed, is sent to the first end 41 of the concurrent rotary kiln 11.
  • the pyrolysis product is introduced from the first introduction portion 60 of the first end 41 while the rotary furnace 40 is rotated about the axis, and the heated waste is the first. It is introduced from the second introduction portion 61 of the end portion 41, and the object to be heated is heat-treated by the thermal decomposition product.
  • the thermal decomposition product from the separation section 21 is introduced from the lower part of the rotary kiln 11, and the object to be heated is introduced in the rotary kiln 11. It mixes well with and enables efficient heat treatment.
  • the object to be heated is incinerated, melted, or roasted.
  • the exhaust gas discharged from the second end 42 of the rotary kiln 11 is sent to the secondary combustion chamber 12, and the exhaust gas is further burned in the secondary combustion chamber 12.
  • the exhaust gas discharged from the secondary combustion chamber 12 is sent to the heat recovery device 13, and the heat of the exhaust gas is recovered.
  • the recovered heat is used, for example, as a heat source for the pyrolysis furnace 10.
  • the pyrolysis product generated in the pyrolysis furnace 10 can be used to heat the object to be heated, so that the temperature and time are short without using fossil fuel as the fuel.
  • the heat treatment of the object to be heated can be performed in time.
  • the pyrolysis furnace 10 can continuously and stably generate a pyrolysis product, and the pyrolysis product supplied from the pyrolysis furnace 10 is a concurrent flow in which heat treatment is performed at a high temperature and in a short time. Suitable for type rotary kiln 11.
  • the high-temperature pyrolysis product from the pyrolysis furnace 10 and the object to be heated are introduced from the same end 41, so that the pyrolysis product immediately contacts the object to be heated at a high temperature. Therefore, the object to be heated can be heat-treated efficiently and in a short time.
  • the high-temperature fluid sent from the pyrolysis furnace 10 to the rotary kiln 11 may contain fine particles of pulverized circulating material and impurities of fly ash, which are treated together with the object to be heated in the rotary kiln 11. be able to.
  • the chars and fine particles contained in the high-temperature fluid generated in the pyrolysis furnace 10 have a higher radiant heat effect due to light emission than fossil fuels such as city gas, and the rotary kiln 11 is efficiently heated.
  • the concurrent rotary kiln 11 may include a recovery unit for recovering impurities sent from the pyrolysis furnace 10.
  • the generation of CO 2 can be significantly reduced.
  • the gas treatment equipment for detoxifying the generated gas can be minimized.
  • the heat treatment system 1 is provided with the heat recovery device 13, the heat of the high-temperature exhaust gas discharged when the parallel flow type rotary kiln 11 is used is effectively used to realize the heat treatment system 1 having high thermal efficiency as a whole. be able to.
  • the heat treatment system 1 is configured so that the pyrolysis product generated in the pyrolysis furnace 10 is sent to the rotary kiln 11 without recovering heat, the amount of heat introduced into the rotary kiln 11 (low calorific value + gas). The amount of heat generated) increases, and it becomes easier to raise the temperature of the rotary kiln 11. Further, since the heat of the exhaust gas of the rotary kiln 11 is recovered to preheat the combustion / flow air of the pyrolysis furnace 11, the heat recovery and the preheat of the combustion / flow air can be sufficiently performed.
  • the heat treatment system 1 may include a device that uses the heat of the exhaust gas discharged from the rotary kiln 11 as the heat source of the pyrolysis furnace 10. For example, as shown in FIG. 2, the heat treatment system 1 may recover the heat of the exhaust gas with steam and use the steam for heating the combustion air (combustion / flow air) of the pyrolysis furnace 10.
  • the heat treatment system 1 includes a combustion air introduction duct 80 leading to the main body container 20 of the thermal decomposition furnace 10, an air preheater 81 provided in the introduction duct 80, and a heat recovery device 13 in the air preheater 81.
  • a steam duct 82 for sending steam is provided.
  • the steam recovered from the heat of the exhaust gas by the heat recovery device 13 is sent to the air preheater 81 through the steam duct 82, and the air preheater 81 exchanges heat between the steam and the combustion air, and the high temperature combustion air is introduced. It is introduced into the main body container 20 of the thermal decomposition furnace 10 through the duct 80. In such a case, the heat remaining in the concurrent rotary kiln 11 can be used in the pyrolysis furnace 10, so that the thermal efficiency of the heat treatment system 1 can be further increased.
  • the device that uses the heat of the exhaust gas discharged from the rotary kiln 11 as the heat source of the pyrolysis furnace 10 is composed of, for example, a heat recovery device 13, an introduction duct 80, an air preheater 81, and a steam duct 82. There is.
  • the heat treatment system 1 may exchange heat of exhaust gas between gas and air as shown in FIG. 3, and use the air as combustion air of the pyrolysis furnace 10.
  • the heat treatment system 1 thermally decomposes, for example, the air preheater 90 connected to the fourth duct 70, the introduction duct 91 that introduces the combustion air into the air preheater 90, and the combustion air of the air preheater 90.
  • the introduction duct 92 to be introduced into the furnace 10 is provided.
  • Heat is exchanged between the exhaust gas discharged from the parallel flow type rotary kiln 11 and the combustion air introduced into the air preheater 90 through the introduction duct 91, and the high temperature combustion air of the air preheater 90 is thermally decomposed through the introduction duct 92. It is introduced into the main body container 20 of the furnace 10.
  • the heat remaining in the concurrent rotary kiln 11 can be used in the pyrolysis furnace 10, so that the thermal efficiency of the heat treatment system 1 can be further increased.
  • the device that uses the heat of the exhaust gas discharged from the rotary kiln 11 as the heat source of the pyrolysis furnace 10 is composed of, for example, an air preheater 90 and introduction ducts 91 and 92.
  • the heat recovery device 13 is a boiler, but it may be another device as long as it recovers the heat of the exhaust gas.
  • the heat treatment system 1 was provided with a secondary combustion chamber 12 and a heat recovery device 13, but the present invention is also applicable to a heat treatment system without a secondary combustion chamber 12 and a heat recovery device 13. Can be done.
  • the heat treatment system 1 does not use fossil fuel at all, but the present invention can also be applied to a heat treatment system that uses fossil fuel as an auxiliary fuel.
  • the heat treatment system 1 is not only a system for incinerating waste in a concurrent rotary kiln 11, but also a system for melting waste to take out reusable metal and the like, and a system for sintering waste to smelt metal. May be used as. That is, the rotary kiln 11 is an industrial waste incinerator and melting furnace, a waste reduction furnace containing metal resources such as electric furnace dust, a used catalyst, a waste roasting furnace containing metal resources such as batteries, and waste electrons. It can be used in a substrate melting furnace or the like. Further, the heat treatment system 1 is not limited to the treatment of waste, and may be used for treatment such as pretreatment of steel and non-ferrous ores.
  • the present invention is useful in providing a heat treatment system capable of performing heat treatment such as waste treatment without using fossil fuel as a main fuel in a concurrent rotary kiln.

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Abstract

加熱処理システムは、原料を熱分解して熱分解生成物を生成する熱分解炉と、熱分解炉で生成された熱分解生成物を用いて被加熱物を加熱する併流型のロータリーキルンと、ロータリーキルンから排出された排ガスの熱を回収する熱回収装置を備えている。

Description

加熱処理システム
　本発明は、加熱処理システムに関する。
　廃棄物処理などを行う加熱処理システムには、併流型のロータリーキルンを用いたものがある。併流型のロータリーキルンは、筒状で軸周りに回転する回転炉を有し、加熱バーナーと廃棄物を回転炉の同じ端部から同じ方向に導入して処理するものである（例えば、特許文献１参照）。ロータリーキルンには、加熱バーナーと廃棄物を回転炉の異なる端部から逆方向に導入して処理する、いわゆる対向流型のものがあるが、上述の併流型のロータリーキルンは、対向流型のものに比べて高温で斑なく短時間で処理することができ、廃棄物の処理に適している。
　ところで、従来より併流型のロータリーキルンの加熱バーナーの燃料には、重油や都市ガスなどの化石燃料が用いられている。
特開２０１０－２１６７６３号公報
　しかしながら、近年、ＣＯ２の排出量増大による気候変動等の問題により、化石燃料の使用制限が厳しくなっており、化石燃料以外の代替燃料を用いることが望ましい状況となってきている。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、併流型のロータリーキルンにおいて、主たる燃料として化石燃料を使用せずに廃棄物などの被加熱物の加熱処理を行うことができる加熱処理システムを提供することをその目的の一つとする。
　本発明の一態様に係る加熱処理システムは、原料を熱分解して熱分解生成物を生成する熱分解炉と、熱分解炉で生成された熱分解生成物を用いて被加熱物を加熱する併流型のロータリーキルンと、を備えている。
　本態様によれば、併流型のロータリーキルンにおいて、熱分解炉で生成された熱分解生成物を用いて被加熱物を加熱できるので、主たる燃料として化石燃料を使用せずに高温かつ短時間で被加熱物の加熱処理を行うことができる。
加熱処理システムは、ロータリーキルンから排出された排ガスの熱を回収する熱回収装置を、さらに備えるようにしてもよい。
　加熱処理システムは、ロータリーキルンから排出された排ガスの熱を熱分解炉の熱源に使用する装置を、さらに備えるようにしてもよい。
　被加熱物は、廃棄物であってもよい。
　原料は、バイオマス原料を含んでいてもよい。
　加熱処理システムは、熱分解炉で生成された熱分解生成物が熱回収されずにロータリーキルンに送られるように構成されていてもよい。
　本発明によれば、併流型のロータリーキルンにおいて、主たる燃料として化石燃料を使用せずに被加熱物の加熱処理を行うことができる加熱処理システムを提供することができる。
加熱処理システムの構成の概略を示す模式図である。 加熱処理システムの他の構成の概略を示す模式図である。 加熱処理システムの他の構成の概略を示す模式図である。
　以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
　図１は、本実施の形態にかかる加熱処理システム１の構成の一例を示す模式図である。加熱処理システム１は、原料を熱分解して熱分解生成物を生成する熱分解炉１０と、熱分解炉１０で生成された熱分解生成物を用いて被加熱物を加熱する併流型のロータリーキルン１１と、ロータリーキルン１１から出た排ガスを二次燃焼させる二次燃焼室１２と、ロータリーキルン１１から出た排ガスの熱を回収する熱回収装置１３を備えている。
　熱分解炉１０は、例えば循環流動層（Circulating Fluidized Bed型）ガス化装置であり、例えば火炉である本体容器２０と、サイクロン式の分離部２１と、本体容器２０の上部と分離部２１の上部を接続する第１のダクト２２と、分離部２１の下部と本体容器２０の下部を接続する第２のダクト２３と、分離部２１とロータリーキルン１１を接続する第３のダクト２４を有している。なお、本明細書において「上」は鉛直方向の上であり、「下」は鉛直方向の下である。
　本体容器２０は、上下方向の長い空洞を有し、空洞内に導入された燃焼・流動用空気、循環材、原料などを上昇させながら、原料を熱分解して熱分解生成物を生成することができる。本体容器２０には、原料を導入する導入部２５が形成されている。原料には、例えば非化石燃料である、木質バイオマスや、廃タイヤ、廃プラスチック、スラッジなどの廃棄物が用いられる。循環材には、例えば珪砂などの高温で流動する微粒物が用いられる。
本体容器２０は、内部壁が耐火材料により構成され、外部への放熱が防止可能な構造を有している。導入部２５に原料を導入する原料供給系（図示せず）は、例えば、乾燥装置、ホッパ、スクリューフィーダ、コンベア、原料供給配管などを有し、乾燥装置で乾燥された原料をホッパに貯留し、ホッパの原料をスクリューフィーダにより所定量ずつコンベアに送り、所定量の原料をコンベアより原料供給配管に搬送し、原料供給配管の導入部２５から本体容器２０に原料を導入するように構成されている。
　また、本体容器２０には、燃焼空気を導入する燃焼空気供給系（図示せず）が接続されている。燃焼空気供給系は、例えば、本体容器２０の下部に接続された空気供給配管と、燃焼空気から塵や埃などを分離する除塵装置と、燃焼空気を昇圧するブロアなどを備えている。
　第１のダクト２２は、本体容器２０の上部から分離部２１の上部に、熱分解生成物、循環材及び不純物を含む高温流体を送ることができる。ここでいう不純物には、循環材が粉化された微粒分や飛灰が含まれる。　
分離部２１は、熱分解炉１０から送られてきた高温流体を旋回させ、遠心分離作用により高温流体から循環材を分離することができる。
第２のダクト２３は、分離部２１で分離された循環材を分離部２１の下部から本体容器２０の下部に戻すことができる。第３のダクト２４は、循環材が除かれた、燃料ガスを含む熱分解生成物や不純物を含む高温流体をロータリーキルン１１の後述の第１の端部に送ることができる。よって、熱分解炉１０は、熱分解炉１０で生成された熱分解生成物が、熱交換器等により熱回収されず（温度が下げられず）にロータリーキルン１１に送られるように構成されている。
　併流型のロータリーキルン１１は、円筒状の回転炉４０を有し、その軸方向の一端部に第１の端部４１を有し、他端部に第２の端部４２を有している。ロータリーキルン１１は、例えば第１の端部４１が第２の端部４２よりも高い位置になるように傾斜している。ロータリーキルン１１は、駆動装置５０を有し、駆動装置５０により回転炉４０を軸周りに回転させることができる。併流型のロータリーキルン１１は、対向流型のものに比べて軸方向の全長が短く、例えば軸方向の全長Ｌと円筒の径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）が３以上５以下程度になるように構成されている。　
第１の端部４１には、第３のダクト２４が接続され、燃料ガスの第１の導入部６０が形成されている。また、第１の端部４１には、被加熱物を導入する第２の導入部６１が形成されている。例えば第２の導入部６１には、被加熱物を第２の導入部６１に搬入するための、コンベア付きの搬入機構（図示せず）が接続されている。第１の導入部６０は、第２の導入部６１よりも高い位置、或いは第２の導入部６１よりも低い位置に設けられている。被加熱物は、例えば廃棄物である。第２の端部４２は、排ガスの流出部となっており、二次燃焼室１２の下部に接続されている。また、第２の端部４２には、ロータリーキルン１１から排出される流動体を回収し搬出する回収、搬出装置が接続されていてもよい。
二次燃焼室１２は、上下方向に長い本体を有し、その下部には、図示しない加熱バーナーが取り付けられている。また二次燃焼室１２は、ガスの二次燃焼を促進する物質や、ガスの分解を促進する物質を供給する装置等を有している。例えば二次燃焼室１２には、一例として、加熱バーナーと空気供給部が設けられている。二次燃焼室１２と熱回収装置１３は、第４のダクト７０により接続されている。
熱回収装置１３は、例えばボイラーを有している。熱回収装置１３で回収された熱は、例えば熱分解炉１０の熱源として使用できる。一例として、熱回収装置１３は、排ガスが流れるダクトを有し、ダクト内に複数の熱交換器を有している。熱交換器は、例えば表面にフィンが設けられた伝熱管を有し、伝熱管に水や水蒸気を流し、ダクト内の伝熱管と排ガスとの間で熱交換を行うことができる。なお、後述のように排ガスの熱を回収することでできた蒸気は、熱分解炉１０の燃焼空気を昇温させるための熱源として利用することができる。
以上のように構成された加熱処理システム１では、次のような加熱処理が行われる。熱分解炉１０において、バイオマス原料や廃棄物の原料が熱分解され、熱分解生成物が生成され、分離部２１に送られる。このとき、本体容器２０内では、導入部２５から導入される燃焼・流動用空気により、原料、循環材を含む固形物が流動し、原料が流動しながら例えば８００～９００℃で燃焼して、熱分解生成物が生成される。分離部２１では、遠心分離作用により循環材が分離される。分離された循環材は熱分解炉１０に戻される。循環材が除かれた、燃料ガスを含む熱分解生成物は、併流型のロータリーキルン１１の第１の端部４１に送られる。ロータリーキルン１１では、回転炉４０が軸周りに回転した状態で、熱分解生成物が第１の端部４１の第１の導入部６０から導入されると共に、廃棄物の被加熱物が第１の端部４１の第２の導入部６１から導入され、被加熱物が熱分解生成物によって加熱処理される。
ここで、第１の導入部６０は第２の導入部６１よりも低い位置に設けることにより、分離部２１からの熱分解生成物がロータリーキルン１１の下部から導入され、ロータリーキルン１１内で被加熱物と十分に混ざり合い、効率的な加熱処理を可能とする。
ロータリーキルン１１では、被加熱物が焼却されたり、溶融されたり、焙焼されたりする。ロータリーキルン１１の加熱処理の結果生じた物、例えば焼却により生じたもの、溶融したもの、焙焼したものは必要に応じて回収される。
ロータリーキルン１１の第２の端部４２から排出された排ガスは、二次燃焼室１２に送られ、二次燃焼室１２では、排ガスがさらに燃焼される。二次燃焼室１２から排出された排ガスは、熱回収装置１３に送られ、排ガスの熱が回収される。回収された熱は、例えば熱分解炉１０の熱源として用いられる。
本実施の形態によれば、併流型のロータリーキルン１１において、熱分解炉１０で生成された熱分解生成物を用いて被加熱物を加熱できるので、燃料として化石燃料を使用せずに高温かつ短時間で被加熱物の加熱処理を行うことができる。また、熱分解炉１０は、熱分解生成物を持続的に安定して生成できるものであり、熱分解炉１０から供給された熱分解生成物は、高温かつ短時間で加熱処理が行われる併流型のロータリーキルン１１に適している。併流型のロータリーキルン１１では、熱分解炉１０からの高温の熱分解生成物と、被加熱物が同じ端部４１から導入されるため、熱分解生成物が高温を状態で直ちに被加熱物に接触して、被加熱物を効率的かつ短時間で加熱処理することができる。また、熱分解炉１０からロータリーキルン１１に送られる高温流体には、循環材が粉化された微粒分や飛灰の不純物も含まれることがあるが、これらをロータリーキルン１１において被加熱物とともに処理することができる。さらに、熱分解炉１０で生じる高温流体に含まれるチャーや微粒分は、都市ガスなどの化石燃料に比べて発光による輻射熱効果が高く、ロータリーキルン１１における加熱が効率的に行われる。なお、併流型のロータリーキルン１１は、熱分解炉１０から送られた不純物を回収する回収部を備えていてもよい。
原料としてバイオマス原料を用いた場合、ＣＯ２の発生を大幅に削減することができる。また発生ガスを無害化するためのガス処理設備を最小限に抑えることができる。
加熱処理システム１が熱回収装置１３を備えているので、併流型のロータリーキルン１１を用いた場合に排出される高温の排ガスの熱を有効利用し、全体として熱効率の高い加熱処理システム１を実現することができる。
　加熱処理システム１は、熱分解炉１０で生成された熱分解生成物が熱回収されずにロータリーキルン１１に送られるように構成されているので、ロータリーキルン１１に導入される熱量（低位発熱量＋ガス顕熱）が多くなり、ロータリーキルン１１の温度を上げやすくなる。またロータリーキルン１１の排ガスの熱を回収して、熱分解炉１１の燃焼・流動用空気を予熱するので、熱の回収や燃焼・流動用空気の予熱も十分に行うことができる。
　加熱処理システム１は、ロータリーキルン１１から排出された排ガスの熱を熱分解炉１０の熱源に使用する装置を備えていてもよい。例えば加熱処理システム１は、図２に示すように排ガスの熱を蒸気で回収しその蒸気を熱分解炉１０の燃焼空気（燃焼・流動用空気）の加熱に用いてもよい。この場合、加熱処理システム１は、熱分解炉１０の本体容器２０に通じる燃焼空気の導入ダクト８０と、導入ダクト８０に設けられた空気予熱器８１と、空気予熱器８１に熱回収装置１３の蒸気を送る蒸気ダクト８２を備えている。熱回収装置１３で排ガスの熱を回収した蒸気が蒸気ダクト８２を通じて空気予熱器８１に送られ、空気予熱器８１において蒸気と燃焼空気との間で熱交換し、高温になった燃焼空気が導入ダクト８０を通じて熱分解炉１０の本体容器２０に導入される。かかる場合、併流型のロータリーキルン１１で残った熱を熱分解炉１０で用いることができるので、加熱処理システム１の熱効率をさらに上げることができる。なお、この例では、ロータリーキルン１１から排出された排ガスの熱を熱分解炉１０の熱源に使用する装置は、例えば熱回収装置１３、導入ダクト８０、空気予熱器８１及び蒸気ダクト８２により構成されている。
また加熱処理システム１は、図３に示すように排ガスの熱をガス－空気の間で熱交換し、その空気を熱分解炉１０の燃焼空気として用いてもよい。この場合、加熱処理システム１は、例えば第４のダクト７０に接続された空気予熱器９０と、空気予熱器９０に燃焼空気を導入する導入ダクト９１と、空気予熱器９０の燃焼空気を熱分解炉１０に導入する導入ダクト９２を備えている。併流型のロータリーキルン１１から排出された排ガスと、導入ダクト９１を通じて空気予熱器９０に導入された燃焼空気との間で熱交換し、空気予熱器９０の高温の燃焼空気が導入ダクト９２を通じて熱分解炉１０の本体容器２０に導入される。かかる場合、併流型のロータリーキルン１１で残った熱を熱分解炉１０で用いることができるので、加熱処理システム１の熱効率をさらに上げることができる。なお、この例では、ロータリーキルン１１から排出された排ガスの熱を熱分解炉１０の熱源に使用する装置は、例えば空気予熱器９０及び導入ダクト９１、９２により構成されている。
　以上の実施の形態において、熱回収装置１３は、ボイラーであったが、排ガスの熱を回収するものであれば他のものであってもよい。加熱処理システム１は、二次燃焼室１２や熱回収装置１３を備えたものであったが、本発明は、二次燃焼室１２や熱回収装置１３を備えない加熱処理システムにも適用することができる。以上の実施の形態では、化石燃料を全く用いない加熱処理システム１であったが、本発明は、化石燃料を補助燃料として用いる加熱処理システムにも適用することができる。
　加熱処理システム１は、併流型のロータリーキルン１１において廃棄物を焼却するもののみならず、廃棄物を溶融させ再利用可能な金属等を取り出すものや、廃棄物を焼結させ金属を製錬するものとして用いてもよい。すなわち、ロータリーキルン１１は、産業廃棄物の焼却炉及び溶融炉、電炉ダスト等の金属資源を含む廃棄物の還元炉、使用済触媒、電池等の金属資源を含む廃棄物の焙焼炉、廃電子基板の溶融炉などに用いることができる。また、加熱処理システム１は、廃棄物の処理に限られず、鉄鋼、非鉄の鉱石の前処理などの処理に用いてもよい。
　本発明は、併流型のロータリーキルンにおいて、主たる燃料として化石燃料を使用せずに廃棄物処理などの加熱処理を行うことができる加熱処理システムを提供する際に有用である。
　　１　加熱処理システム
　１０　熱分解炉
　１１　併流型のロータリーキルン
　１２　二次燃焼室
　１３　熱回収装置

Claims (6)

  1. 　加熱処理システムであって、
    　原料を熱分解して熱分解生成物を生成する熱分解炉と、
    前記熱分解炉で生成された熱分解生成物を用いて被加熱物を加熱する併流型のロータリーキルンと、を備えた、加熱処理システム。
  2. 　前記ロータリーキルンから排出された排ガスの熱を回収する熱回収装置を、さらに備えた、請求項１に記載の加熱処理システム。
  3. 　前記ロータリーキルンから排出された排ガスの熱を前記熱分解炉の熱源に使用する装置を、さらに備えた、請求項１又は２に記載の加熱処理システム。
  4. 　前記被加熱物は、廃棄物である、請求項１～３のいずれかに記載の加熱処理システム。
  5. 　前記原料は、バイオマス原料を含む、請求項１～４のいずれかに記載の加熱処理システム。
  6. 　前記熱分解炉で生成された熱分解生成物が熱回収されずに前記ロータリーキルンに送られるように構成された、請求項１～５のいずれかに記載の加熱処理システム。
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