| 【発明の名称】 |
多管式外熱キルン |
| 【発明者】 |
【氏名】真瀬 克己
【氏名】川端 保宏
【氏名】佐藤 英雄
【氏名】柳原 敏朗
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| 【要約】 |
【課題】エネルギー損失が小さく、分解生成ガスに同伴する処理灰量を著しく低減することができる、多管式外熱キルンを提供すること。
【解決手段】筒状の加熱炉１と、該加熱炉１の軸心部を通って貫通する複数の加熱管２と、加熱管２の始端側および終端側の単筒部３および４と、始端側単筒部３に設けられた原料投入手段５と、加熱管２を公転させる回転手段とを有し、原料投入手段５から投入された被処理物を、公転する加熱管２に導入して加熱処理したのち加熱管２の終端部を、終端側単筒部４の終端部まで延設し、必要に応じ延設部分内部にスクリュ羽根１６を設け、かつ加熱管終端開口部面積のうち公転軸に近接する直角方向の部分１／３〜５／６を遮蔽する切頭円形蓋材１５を設けたこと。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 筒状の加熱炉と、該加熱炉の軸心部を通って貫通する複数の加熱管と、該加熱管の始端側および終端側にそれぞれ設けられた単筒部と、前記始端側単筒部に設けられた原料投入手段と、前記加熱管を公転させる回転手段とを有し、前記原料投入手段から投入された被処理物を、公転する前記加熱管に導入して加熱処理したのち該加熱管の終端部および前記終端側単筒部を経て排出する多管式外熱キルンにおいて、前記加熱管の終端開口部に、該開口部のうち加熱管の公転軸に近接する直径方向の部分１／３ないし５／６を遮蔽する切頭円形蓋材を設けたことを特徴とする多管式外熱キルン。
【請求項２】 前記開口面積の前記遮蔽部分が１／２ないし４／５である請求項１に記載の多管式外熱キルン。
【請求項３】 前記加熱管の終端部が前記終端側単筒部の終端部まで延設され、かつ該延設部分内部に被処理物の移送手段が設けられている請求項１または２に記載の多管式外熱キルン。
【請求項４】 前記被処理物の移送手段がスクリュー羽根であることを特徴とする請求項３に記載の多管式外熱キルン。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多管式外熱キルンに係り、特に、エネルギーロスを低減し、出口排ガス中の粉塵濃度を低減することができる多管式外熱キルンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】人体にとって有害な有機塩素化合物、特に芳香族系化合物、例えばＰＣＤＤ（ポリ塩素化ジベンゾダイオキシン）、ＰＣＤＦ（ポリ塩素化ジベンゾフラン）等のような高毒性の芳香族系塩素化合物は、農薬の副生物またはごみ焼却の際の二次生成物として生成され、環境を汚染することが知られている（Ｋ．Ｏｌｉｅｅｔ ａｌ，Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，６，４５５（１９７７）、およびＴ．Ｗａｋｉｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ，Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｈｅａｌｔｈ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ，５９，１５９（１９８５））。
【０００３】本発明者は、ごみ焼却処理施設から排出される有機塩素化合物を低減するため、種々の研究を重ねた結果、ごみ焼却処理施設に付設されている電気集塵器（ＥＰ）およびその他の煤塵除去装置から排出される焼却灰中に、前記ＰＣＤＤやＰＣＤＦ等の有機塩素化合物が混入するおそれがあることが分かった。焼却灰にＰＣＤＤやＰＣＤＦ等が含有していると、これを、例えば埋立等に用いた場合、浸出水等を経て人体や動植物に還流し、悪影響を及ぼすことが考えられる。
【０００４】図４は、このような焼却灰の加熱脱塩素化処理装置のフローを示す説明図である。図において、この装置は、例えばごみ焼却施設で発生する集じん灰等４０を貯留する原灰バンカ３３と、該原灰バンカ３３の後流に原灰定量フィーダ３４およびスクリューコンベア３５を介して連結された加熱脱塩素化処理機３６と、該加熱脱塩素化処理機３６の出口に連結された灰冷却機３７と、加熱脱塩素化処理機３６から排出される分解生成ガス中のダストを捕集するダストコレクタ３１から主として構成されている。３２は、ダストコレクタ３１で捕集したダストを原灰バンカ３３に送るダストコンベア、３８は、処理灰コンベアである。
【０００５】ごみ焼却処理施設の焼却炉から排出される集じん灰等４０は、原灰バンカ３３に投入され、ダストコレクタ３１で捕集されてダストコンベア３２を介して送られてくるダストと混合して貯留されたのち、原灰定量フィーダ３４およびスクリューコンベア３５を経て加熱脱塩素化処理機３６に送られ、ここで所定温度で加熱、脱塩素化処理されたのち後流の灰冷却機３７に送られて所定温度に冷却され、その後、処理灰コンべア３８を経て図示省略した、例えば処理灰バンカに供給して貯留される。加熱脱塩素化処理機３６としては、例えば薄層移動外部加熱方式の加熱処理装置、バドル攪拌外部加熱方式の加熱処理装置、直接または外部加熱式のロータリーキルン等が知られており、近年多管式外熱キルンが好適に使用されている。
【０００６】図５は、従来の多管式外熱キルンの説明図、図６は、図５における加熱管の終端開口部を示す説明図である。図５および６において、この装置は加熱炉１と、該加熱炉１の軸心部を下り勾配を以て貫通する複数の加熱管（内筒）２と、該加熱管２の始端側の単筒部（入口側単筒部）３および終端側の単筒部（出口側単筒部）４と、前記始端側単筒部３に設けられた被処理物の投入部５および終端側単筒部４に設けられた、処理物出口７を有する出口フード６と、該出口フード６に設けられた排ガス出口１０とから主として構成されている。８は、加熱管２を公転させる駆動モータ、９は、架台、１２は、加熱管２の長軸に平行に内壁面から直立して設けられたリフターである。なお、入口側および出口側単筒部はそれぞれキルンの回転駆動部分に当接し、回転するようになっている。
【０００７】被処理物である、例えば集じん灰等は、被処理物の投入部５から始端側単筒部３に投入され、公転する加熱管２に流入し、リフター（掻き上げ板）１２の掻き上げ作用および加熱管２の下り勾配によって、加熱炉１が配設された加熱部１１を出口フード６方向に移動し、この間に前記加熱炉１で、例えば５００℃に加熱され、焼却灰に含まれる有害有機塩素化合物が分解される。ダイオキシン等の有害有機塩素化合物が分解除去された焼却灰は加熱管２の終端部から流出し、終端側単筒部４を経て、出口フード６に流入し、該出口フード６の処理物出口７から処理灰として排出され、図示省略した冷却機で、例えば１００℃以下に急冷される。一方、出口フード６で処理灰と分離された分解生成ガス（以下、排ガスともいう）は、出口フード６の排ガス出口１０から系外に排出され、別途処理される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来技術では、加熱部１１を通過した処理灰が、加熱炉１が設けられていない終端側単筒部４を経て出口フード６に流入し、該出口フード６の処理物出口７に落下して排出されるために、前記終端側単筒部４の出口における処理灰温度が加熱管２の出口処理灰温度に較べて著しく低くなる。
【０００９】一般に、焼却灰の加熱脱塩素化処理装置においては、加熱装置出口処理灰温度として終端側単筒部出口処理灰温度を用い、該終端側単筒部出口処理灰温度が所定温度、例えば４５０℃になるように運転、制御される。上記従来技術において、終端側単筒部４の出口処理灰温度を、例えば４５０℃に設定するためには、前記単筒部４での温度低下を加味して加熱部１１の温度を４５０＋５０〜１５０℃に設定しなければならず、エネルギー損失が大きく、かつ加熱管２が熱的に損耗し易いという問題があった。
【００１０】また、多管式外熱キルンにおいては、前記複数の加熱管２は、公転軸１３を中心として公転するので、処理灰１４は、図５に示した加熱管２の終端開口部の、円形軌跡上の各所から排出されることになり、最上部に移動した加熱管２から排出される処理灰の、処理物出口７に至るまでの落差が大きいので粉塵として舞い上がり易くなり、排ガスに同伴される割合が大きくなって排ガス処理系統における集塵装置の負荷が増大するという問題があった。本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、エネルギー損失が小さく、しかも処理灰の回収率を高めて排ガスに同伴する処理灰量を著しく低減することができる、多管式外熱キルンを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本願で特許請求する発明は以下のとおりである。
（１）筒状の加熱炉と、該加熱炉の軸心部を通って貫通する複数の加熱管と、該加熱管の始端側および終端側にそれぞれ設けられた単筒部と、前記始端側単筒部に設けられた原料投入手段と、前記加熱管を公転させる回転手段とを有し、前記原料投入手段から投入された被処理物を、公転する前記加熱管に導入して加熱処理したのち該加熱管の終端部および前記終端側単筒部を経て排出する多管式外熱キルンにおいて、前記加熱管の終端開口部に、該開口部のうち加熱管の公転軸に近接する直径方向の部分１／３ないし５／６を遮蔽する切頭円形蓋材を設けたことを特徴とする多管式外熱キルン。
（２）前記開口面積の前記遮蔽部分が１／２ないし４／５である（１）に記載の多管式外熱キルン。
（３）前記加熱管の終端部が前記終端側単筒部の終端部まで延設され、かつ該延設部分内部に被処理物の移送手段が設けられている（１）または（２）に記載の多管式外熱キルン。
（４）前記被処理物の移送手段がスクリュー羽根であることを特徴とする（３）に記載の多管式外熱キルン。
【００１２】本発明においては、加熱管の終端部を遮蔽する切頭円形蓋材１５の大きさを、加熱管の終端開口部のうち加熱管の公転軸に近接する直径方向の部分１／３以上、５／６以下、好ましくは１／２以上、４／５以下を覆うものとするが、これによって、処理灰１４が、公転する加熱管２の円形の軌跡の下側部分のみから排出されるようになり、処理物出口７に至るまでの落差が小さくなるので、排ガス中に同伴されるダスト量の増大を防止することができる。すなわち図２における最上位置の加熱管２からの処理灰の流出が阻止され、処理灰は、最下部の加熱管の開口部および左右両側の加熱管の開口部の下側部分からのみ排出されるので、処理物出口７までの落差が小さくなり、その飛散が防止され、排ガス中に同伴されるダスト量をより低減することができ、またそれに伴うエネルギ損失を防止することができる。なお、上記遮蔽部分が１／３未満では蓋材としての効果が充分でなく、処理灰の排ガス中への飛散が避けられず、また５／６を越えると、処理灰の排出が過度に制限され、処理能力が低下する。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例を示す多管式外熱キルンの説明図、図２は、図１の加熱管の終端開口部を示す説明図である。図１および図２において、この装置が図４および図５に示した従来装置と異なるところは、加熱管２の終端部を終端側単筒部４の終端部まで延ばし、その終端開口部に、該開口部面積の加熱管２の公転軸１３に近接する直径方向の部分約２／３を遮蔽する切頭円形蓋材１５を設けた点である。すなわちこの装置は、筒状の加熱炉１と、該加熱炉１の軸心部を通って貫通する複数の加熱管（内筒）２と、該加熱管２の始端側および終端側にそれぞれ設けられた単筒部３および４と、前記始端側単筒部３に設けられた原料投入手段としての被処理物の投入部５と、前記加熱管２を公転させる回転手段としての駆動モータ８とを有する多管式外熱キルンにおいて、前記加熱管２の終端部を前記終端側単筒部４の終端部まで延設し、かつ加熱管２の終端開口部に、該開口部面積のうち加熱管２の公転軸１３に近接する直径方向の部分２／３を遮蔽する切頭円形蓋材１５を設けたものである。
【００１４】このような構成において、被処理物である、例えば集じん灰等は、被処理物投入部５からキルン内に投入され、公転する加熱管２に流入し、出口方向への下り勾配と加熱管の公転作用により、リフター１２（図６）による撹拌作用を受けながら加熱部１１を出口フード６方向に移動し、この移動の間に加熱管２内で、例えば５００℃に均一に加熱され、焼却灰に含まれる有害有機塩素化合物が分解される。ダイオキシン等の有害有機塩素化合物が分解除去された焼却灰は、加熱管２の終端開口部から排出されて直接出口フード６に流入し、該出口フード６の処理物出口７から系外へ排出される。このとき、加熱管２の終端開口部には蓋材１５が設けられているので、図２に示すように処理灰１４は公転する加熱管２の終端開口部の円形の軌跡のうち主に下側部分から排出されるようになり、処理灰の落差が従来装置に較べて小さくなるので、その飛散が防止され、排ガス（分解生成ガス）中に混入することなく、大部分が処理物出口７から系外に排出される。一方、分解生成ガスは、同伴されるダストが非常に少ない排ガスとして出口フード６の排ガス出口１０から系外に排出され、別途処理される。
【００１５】本実施例によれば、加熱管２の終端開口部に、公転軸１３に近接する部分を覆う蓋材１５を設けたことにより、図２に示したように、処理灰１４が、公転する加熱管２の円形の軌跡の下側部分のみから排出されるようになり、処理物出口７に至るまでの落差が小さくなるので、舞い上がりによる排ガス中に同伴されるダスト量の増大を防止することができる。従って、排ガス処理系統における集塵装置の負荷を低減することができる。
【００１６】また加熱管２の終端部を、終端側単筒部４の終端部まで延設したことにより、加熱部１１の後流の終端側単筒部４と加熱処理灰との接触がなくなり、前記終端側単筒部４、すなわち加熱管２の終端部の出口処理灰温度と加熱部１１の処理灰温度をほぼ同一温度とすることができるので、加熱部温度を従来技術のように極端に高く設定する必要がなくなるので、エネルギ損失が低減する。また図３は、本発明の他の実施例を示す多管式外熱キルンの説明図であるが、図１の装置と異なる点は、延設した加熱管２内に被処理物の移送手段としてスクリュー羽根を設けたことである。この実施例によれば、延設した加熱管２内に移動手段としてスクリュー羽根１６を設けたことにより、加熱管の公転に従って処理灰がスクリュー羽根に沿って出口終端まで迅速に移動し、加熱管２内の処理灰の滞留時間を短くし、温度低下を防止することができる。
【００１７】なお、上記加熱管の延設は、既設の装置を改善する場合について述べたものであるが、装置を新設する場合は、最初から終端側単筒部に加熱管を設けた設計とすることもできる。また延設する加熱管やリフターは、装置本体から着脱自在にしておけば、加熱管内の清掃などに便利である。
【００１８】
【実施例】次に本発明の具体的実施例を説明する。
実施例１図３の装置を用い、終端側単筒部４出口温度を４５０℃に設定して、都市ごみ焼却炉の集じん灰を加熱脱塩素化処理したところ、加熱部１１の実測温度は５５０℃であった。また、出口フード６から流出する排ガス中のダスト濃度は５ｇ／Ｎｍ3 であった。
【００１９】比較例１図５の従来装置を用いて実施例１と同様の焼却灰について同様の加熱脱塩素化処理をしたところ、加熱部１１の実測温度は５９０℃であり、排ガス中のダスト濃度は１５ｇ／Ｎｍ3 であった。実施例１と比較例１の結果をまとめてめて表１に示す【００２０】
【表１】
表１において、加熱管２の終端部を、終端側単筒部４の終端部まで延設し、加熱管２の終端開口部に蓋材１５を設けた実施例１の方が、比較例１に較べて排ガス中のダスト濃度が著しく少なくなっており、また加熱部１１の加熱温度を低くすることができるので、エネルギ効率が改善されたことが分かる。これは、単筒部４内に加熱管を延設したことにより、外気と接触している単筒部４と加熱処理灰の接触が断たれたことと、加熱管終端部に蓋材１５を設けたことによる処理灰の落差低減効果によって飛灰が低減したことによるものと思われる。
【００２１】
【発明の効果】本願の請求項１および２に記載の発明によれば、処理灰の温度低下が生じる終端側単筒部と加熱処理灰との接触がなくなるので、エネルギ効率が向上する。また処理灰の排出を、加熱管終端部開口部の公転する円形の軌跡の下側位置で主に行うことができるので、処理灰が落下する際の落差が小さくなってその飛散が防止されるので、排ガスに同伴されるダスト量を低減して排ガス処理系統における集塵装置の負荷を軽減し、またエネルギ損失を低減することができる。
【００２２】本願の請求項３および４に記載の発明によれば、上記の効果に加え、終端側単筒部の加熱管内の処理灰の移動を迅速に行なうことができるので、エネルギ効率がさらに改善される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９２１４１９２７
【氏名又は名称】三造環境エンジニアリング株式会社
【識別番号】０００００５９０２
【氏名又は名称】三井造船株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年４月４日（２０００．４．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７６５８７
【弁理士】
【氏名又は名称】川北 武長
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| 【公開番号】 |
特開２００１−９１１５９（Ｐ２００１−９１１５９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月６日（２００１．４．６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１０１９６７（Ｐ２０００−１０１９６７） |
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