| 【発明の名称】 |
多筒型ロータリーキルン |
| 【発明者】 |
【氏名】萩谷 宗高
【氏名】茂木 幹夫
【氏名】田子 祐一
【氏名】亀井 篤志
|
| 【要約】 |
【課題】複数の内筒に廃棄物を均等に供給して、安定した運転及び制御を行うことができるようにする。
【解決手段】回転駆動可能とした外筒１内に二重管構造とした内筒１３を配置して、内筒１３の内管１３ａの両端を、供給管１６と排出管１７を介して入口筒１ａ部と出口筒１ｂ部に支持させるようにした多筒型ロータリーキルンとする。入口筒１ａ側の供給管１６と各内筒内管１３ａとの間に大径の分配筒２０を一体に配置する。各内筒内管１３ａの入口端部に、スクリュー羽根２２と掬い板２３とからなる掻き取りガイド部材２１Ａを、分配筒２０内に突出して先端位置が内周面に接するように取り付ける。分配筒２０の回転に伴い、掻き取りガイド部材２１Ａで廃棄物９を一定量宛掻き取り掬い上げて内管１３ａ内に送り込む。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 長手方向の両端を入口筒と出口筒に回転駆動可能に支持させて横向き配置した外筒内に、内管と外管とにより二重管構造としてなる複数本の内筒を収納させて固定し、該各内筒の内管の両端を、上記入口筒と出口筒に配した供給管と排出管に連通接続し、該供給管を通して各内筒の内管内に供給した廃棄物を、内筒の内管と外管との間に形成した加熱流路に熱風を流通させることにより熱分解ガス化するようにしてある多筒型ロータリーキルンにおいて、上記供給管と各内筒の内管との間に、各内管を内接包囲する如き直径とした分配筒を配して、該分配筒を介して供給管と各内筒の内管が連通するよう一体に接続し、且つ上記各内筒の内管入口部に、分配筒内に落し込まれた廃棄物を掻き取って内管内に送り込むようにする掻き取りガイド部材を備えてなる構成を有することを特徴とする多筒型ロータリーキルン。
【請求項２】 掻き取りガイド部材を、スクリュー羽根と該スクリュー羽根の外周所要範囲を塞ぐ掬い板とからなる構成として、掬い板を、内筒内管の入口端に固定した請求項１記載の多筒型ロータリーキルン。
【請求項３】 掬い板を、内筒内管の入口端に固定することに代えて、内筒内管の入口端を加工して延長形成した請求項２記載の多筒型ロータリーキルン。
【請求項４】 掻き取りガイド部材を、前端の内周輪郭線をインボリュート状曲線とし且つ内周面に後方へ向けて広がるテーパ面を形成した所要の周長を有する円弧ブロックからなる構成とした請求項１記載の多筒型ロータリーキルン。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は都市ごみ等の廃棄物を熱分解ガス化処理するようにした間接加熱式の多筒型ロータリーキルンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、次世代の廃棄物処理方式として、廃棄物を不活性雰囲気下で加熱して熱分解し、発生した熱分解ガスと熱分解残渣（炭素分および灰分）を燃焼・溶融炉で少ない空気量で高温にして燃焼させ、ごみ中の灰分を溶融スラグとして取り出すようにしたガス化・溶融方式が開発され、一部で実証運転が行われている。かかる方式では、廃棄物を熱分解ガス化するために、ロータリーキルンを採用し、外部からの熱で廃棄物を間接的に加熱、乾燥させて熱分解させるようにしている。
【０００３】廃棄物を熱分解ガス化するために用いられている間接加熱式のロータリーキルンは、図９にその一例の概略を示す如く、横長とした外筒１の長手方向となる前後方向（矢印Ｘ方向）の各端を、それぞれ固定配置した入口筒１ａと出口筒１ｂに回転継手３を介して回転駆動可能に支持させると共に、該外筒１を、入口筒１ａ側よりも出口筒１ｂ側を約３度低くするように傾斜させて配置し、且つ該外筒１内に、外筒１との間に加熱流路４が形成されるように内筒２を同心状に収納させて、外筒１と内筒２により二重筒構造のキルン本体Ｉを構成し、更に、上記内筒２の両端を、該内筒２よりも小径とした供給管５と排出管６に連通接続して、供給管５を入口筒１ａ内に、又、排出管６を出口筒１ｂ内にそれぞれ位置させた構成として、出口筒１ｂに熱風入口４ａから導入した熱風１０が加熱流路４を通り入口筒１ａの熱風出口４ｂより流出させられるようにし、キルン本体Ｉを低速で回転させた状態において、投入ホッパ７内に投入された廃棄物９を給じん機８により入口筒１ａ部の供給管５を通して内筒２内に徐々に供給しつつ、キルン本体Ｉの内外筒間に形成された加熱流路４内に、出口筒１ｂ側から入口筒１ａ側へ向けて熱風（加熱用ガス）１０を流通させることにより、内筒２内の廃棄物９を加熱、乾燥させて熱分解し、発生した熱分解ガス９ａを、出口筒１ｂ部の排出管６内を通して分離室１１に移した後、上部から取り出して下流の燃焼・溶融炉に直接送るようにし、又、金属類を含む熱分解残渣９ｂは、排出管６内を通して分離室１１に移した後、下部から取り出して金属類の分別工程を経てから燃焼・溶融工程へ送るようにしてある。１２は供給管５及び排出管６に取り付けたリング状のシールプレートを示す。
【０００４】しかし、上記ロータリーキルンの場合は、間接加熱方式であって伝熱効率が悪いので、廃棄物９との接触面積を充分に確保する必要があり、そのため、キルン本体Ｉが長大化してしまう問題がある。更に、キルン本体Ｉが長大化することから、据付面積も広く必要となり、土地利用に大きく影響を与える問題もある。
【０００５】そのため、キルン本体Ｉを比較的長大化させることなく処理量を増やすことができるものとして、多筒型のロータリーキルンが提案されている。この多筒型のロータリーキルンは、図１０（イ）（ロ）にその一例の概略を示す如く、耐火材１４を内張りして横長とした外筒１を、入口筒１ａ側よりも出口筒１ｂ側を約３度ほど低くなるように傾斜させて配置し、該外筒１内に、複数本（図では３本）の内筒１３、すなわち、所要の隙間をあけて同心状に配置した内管１３ａと外管１３ｂとにより二重管構造としてなり且つ該内管１３ａと外管１３ｂの間に形成される加熱流路１８に熱風１０を流通させるようにしてなる複数本の内筒１３を、上記外筒１内に平行状態に収納させて、キルン本体Ｉを構成し、上記各内筒１３を構成する外管１３ｂの長手方向の両端部と外筒１との間及び各内筒１３の外管１３ｂ同士の間を隔板１５にて仕切るようにすると共に該各内筒１３の内管１３ａの両端を、該内管１３ａと同一直径の１つの供給管１６と排出管１７に連通接続して、供給管１６を入口筒１ａ内に、又、排出管１７を出口筒１ｂ内にそれぞれ位置させた構成として、外筒１の出口筒１ｂ側に設けた熱風入口１８ａから流入させた熱風１０が、上記隔板１５で規制されて上記各内筒１３の加熱流路１８を流通させて入口筒１ａの熱風出口１８ｂより流出させるようにし、更に、上記外筒１の内面と各内筒１３を構成する外管１３ｂの外面との間及び内筒１３の外管１３ｂ同士の間に形成される空間部１９に空気の封入や断熱材の充填による断熱層を形成させるようにし、上記各内筒１３の内管１３ａ内に供給された廃棄物９を間接的に加熱、乾燥させて熱分解すると、１つの排出管１７を通して分離室１１に移した後に熱分解残渣９ｂを下方へ取り出すようにしたものである。
【０００６】なお、図１０（イ）（ロ）において図９と同一部分には同一符号が付してある。
【０００７】上記多筒型のロータリーキルンによれば、廃棄物９を間接加熱するための熱風１０は、内筒１３を構成する内管１３ａと外管１３ｂとの間に形成した加熱流路１８を流通させるようにしてあることから、各内筒１３には同一条件（温度、流量、流速）の熱風１０を流すことができて、各内筒１３を均一に加熱制御することができるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記多筒型ロータリーキルンの場合、投入された廃棄物９が各内筒１３内に効率よく連続的に且つ均等に供給されなければ安定した熱分解反応を得ることが困難となってしまうが、入口筒１ａ側の供給管１６を通り抜けた廃棄物９は、いずれか１つの内筒１３が下部位置に来たときにしか該内筒１３内に取り込まれないので、各内筒１３内に廃棄物９を効率よく均等に取り込んでより安定した運転を行うことができるようにすることが望まれている。
【０００９】そこで、本発明は、複数本の内筒に廃棄物を均等に効率よく取り込めるようにして安定した運転及び制御を行うことができるようにしようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するために、長手方向の両端を入口筒と出口筒に回転駆動可能に支持させて横向き配置した外筒内に、内管と外管とにより二重管構造としてなる複数本の内筒を収納させて固定し、該各内筒の内管の両端を、上記入口筒と出口筒に配した供給管と排出管に連通接続し、該供給管を通して各内筒の内管内に供給した廃棄物を、内筒の内管と外管との間に形成した加熱流路に熱風を流通させることにより熱分解ガス化するようにしてある多筒型ロータリーキルンにおいて、上記供給管と各内筒の内管との間に、各内管を内接包囲する如き直径とした分配筒を配して、該分配筒を介して供給管と各内筒の内管が連通するよう一体に接続し、且つ上記各内筒の内管入口部に、分配筒内に落し込まれた廃棄物を掻き取って内管内に送り込むようにする掻き取りガイド部材を備えてなる構成とする。
【００１１】分配筒内に落し込まれて内底部で滞留させられた廃棄物は、分配筒と一体に回転変位する掻き取りガイド部材により掻き取られて掬い上げられつつ内管内に一定量宛送り込まれることになり、かかる工程が各掻き取りガイド部材により順次行われることにより、各内管内に廃棄物が均等に供給されることになる。
【００１２】上記掻き取りガイド部材を、スクリュー羽根と該スクリュー羽根の外周所要範囲を塞ぐ掬い板とからなる構成として、掬い板を、内筒内管の入口端に固定したり、あるいは、掬い板を、内筒内管の入口端に固定することに代えて、内筒内管の入口端を加工して延長形成した構成とすると、廃棄物は、回転変位に伴い掬い板に掬い上げられスクリュー羽根のねじれ角に沿って内管内に送り込まれる。
【００１３】又、掻き取りガイド部材を、前端の内周輪郭線をインボリュート状曲線とし且つ内周面に後方へ向けて広がるテーパ面を形成した所要の周長を有する円弧ブロックからなる構成とすることにより、廃棄物は、回転変位に伴い円弧ブロックにより掬い上げられテーパ面に沿って内管内に送り込まれることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】図１乃至図４は本発明の実施の一形態を示すもので、図１０（イ）（ロ）に示したと同様な構成としてある多筒型ロータリーキルンにおいて、入口筒１ａ側の供給管１６と各内筒内管１３ａの入口端との間に、各内管１３ａを内接包囲する如き直径（内径）とした１つの分配筒２０を配置して、該分配筒２０の後端を内管１３ａに固定すると共に前端を供給管１６に連通するよう固定して、供給管１６及び各内管１３ａと分配筒２０が一体に回転できるようにし、給じん機８により供給される廃棄物９が供給管１６を通して分配筒２０内に投入されて堆積されるようにし、且つ上記各内管１３ａの入口部に、分配筒２０内に堆積される廃棄物９を分配筒２０の回転動作に伴い掻き取って内管１３ａ内に取り込むようにする掻き取りガイド部材２１Ａを取り付ける。
【００１６】上記掻き取りガイド部材２１Ａは、外径が内管１３ａの内径と合致し且つ所要のねじれ角θとして３／４ピッチ分の長さ寸法としたスクリュー羽根２２の後端側の約１／４ピッチ分を内管１３ａ内に挿入し、残りの部分を、先端２２ａを分配筒２０の前後方向中央部よりもやや前方（入口筒１ａ側）へ位置させるように突出させて、先端２２ａ位置を分配筒２０の内周面に接触させるようにし、更に、分配筒２０内に突出位置するスクリュー羽根２２の外周部に、内管１３ａと同一曲率を有する掬い板２３を取り付けて、該掬い板２３を内管１３ａの入口端に固定し、分配筒２０と一体の回転により掻き取って掬い上げた廃棄物９をスクリュー羽根２２の送り作用で内管１３ａ内に取り込めるようにしてある。なお、掬い板２３は、内管１３ａの入口部を加工して一体に延長形成させるようにしたものであってもよい。
【００１７】上記構成において、スクリュー羽根２２のねじれ角θは、分配筒２０の内底部付近に投入堆積させられる廃棄物９の安息角よりも大きくして、滞留している廃棄物９をまとめて掻き取ることができるようにしてある。
【００１８】外筒１と内筒１３とからなるキルン本体Ｉを低速で一体に回転させた状態として、給じん機８により入口筒１ａ部の供給管１６を通して廃棄物９を供給しつつ、各内筒１３の内管１３ａと外管１３ｂとの間に形成された加熱流路１８に熱風１０を流通させるようにすると、廃棄物９は、各内筒１３の内管１３ａ内を通過させられる間に加熱、乾燥させられて熱分解ガス化されることになるが、この場合、上記内管１３ａ内への廃棄物９の供給は次の如く行われる。
【００１９】先ず、給じん機８により供給された廃棄物９は、供給管１６と各内筒内管１３ａの入口端との間に一体に介在させてある分配筒２０内に落し込まれると、分配筒２０の回転により上方へ運ばれようとするが、自重により転げ落ちる結果、常時分配筒２０の内底部付近に滞留させられることになる。かかる状態において、図３のａ位置の如く、廃棄物９の滞留位置よりも回転方向（矢印Ｙ方向）の直上流側に位置する掻き取りガイド部材２１Ａが底部位置へ回転変位してくると、廃棄物９は該掻き取りガイド部材２１Ａのスクリュー羽根２２により掻き取られて、掬い板２３上に移されて掬い上げられることになり、更に、該掻き取りガイド部材２１Ａが図３のｂ位置、ｃ位置へ順に回転変位（公転）することに伴って、廃棄物９は掻き取りガイド部材２１Ａのスクリュー羽根２２に沿わされることと、各内筒１３が出口側へ下り勾配となるよう傾斜していることと相俟って、内管１３ａ内に送り込まれることになる。なお、ｃ位置（頂部）で内管１３ａ内に送り込み切れなかった廃棄物９の余剰分は落下して分配筒２０の内底部付近に再度滞留させられることになり、次に底部位置へ回転変位してくる後続の掻き取りガイド部材２１Ａにより、同様に掻き取られることになり、以上の工程が各掻き取りガイド部材２１Ａにて繰り返される。
【００２０】上記において、分配筒２０が一定速度で回転し、給じん機８により廃棄物９が定量供給されると、掻き取りガイド部材２１Ａが１回転する間に、廃棄物９は掻き取りガイド部材２１Ａにより均等量だけ掻き取られ、そのスクリュー形状の作用により各内管１３ａ内に均等供給される。
【００２１】このように、供給された廃棄物９を各内筒１３の内管１３ａが下方位置に来たときに掻き取って内管１３ａ内に廃棄物９を均等に供給し続けることができるため、各内筒１３では同程度の熱分解生成物を得ることができる。これにより、安定した運転、制御が可能となり、又、熱分解生成物が安定することから、生成物の利用にも適する形となる。更に、キルン本体Ｉ部分も余裕率を小さく見積もって内、外筒を設計できることになるため、キルン全体としても小型化を図ることができる。
【００２２】次に、図５乃至図８は本発明の実施の他の形態を示すもので、上記実施の形態におけるスクリュー羽根２２と掬い板２３とによる掻き取りガイド部材２１Ａを用いることに代えて、ブロック状の掻き取りガイド部材２１Ｂを用いるようにしたものである。
【００２３】すなわち、前端の内周輪郭線をインボリュート状曲線とし後端の内周輪郭線を内管１３ａの入口端と合致する円弧とし且つ前端内周輪郭線と後端内周輪郭線とを結ぶ内周面を後方へ広がるテーパ面２４ｂとした所要の周長を有する円弧ブロック２４からなる掻き取りガイド部材２１Ｂを、内周面と外周面が鋭角的に交わる部分を先端２４ａとして、該先端２４ａ位置が回転方向下流を向いて分配筒２０の内周面に接触するように、前方へ突出させて各内管１３ａの入口端に取り付けたものである。
【００２４】掻き取りガイド部材２１Ｂを用いた場合、分配筒２０の内底部付近に滞留している廃棄物９は、分配筒２０の回転に伴い円弧ブロック２４の内周面に掻き取られて掬い上げられることになるが、該円弧ブロック２４の内周面が後方へ広がるテーパ面２４ｂとなっていて、しかも図７、図８に示す如く、廃棄物９を載せている部分のテーパ面２４ｂの角度が回転変位につれて大きく変化するようになっていることから、掻き取りガイド部材２１Ｂが図５のｂ位置からｃ位置へ変位する間に廃棄物９は円弧ブロック２４のテーパ面２４ｂに沿って内管１３ａ内に送り込まれることになる。したがって、上記実施の形態の場合と同様な作用効果が奏し得られる。
【００２５】なお、掻き取りガイド部材２１Ａ，２１Ｂの分配筒２０内への突出長さ等は任意に選定し得ること、又、実施の形態では、掻き取りガイド部材２１Ａ，２１Ｂは、内管１３ａの入口部に別体として取り付けた場合を示したが、内管１３ａ側を加工して一体形成するようにしてもよいこと、更に、外筒１２内に二重管構造とした内筒１３を３本収納させるようにした場合を示したが、３本以外の２本又は４本以上であってもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の多筒型ロータリーキルンによれば、長手方向の両端を入口筒と出口筒に回転駆動可能に支持させて横向き配置した外筒内に、内管と外管とにより二重管構造としてなる複数本の内筒を収納させて固定し、該各内筒の内管の両端を、上記入口筒と出口筒に配した供給管と排出管に連通接続し、該供給管を通して各内筒の内管内に供給した廃棄物を、内筒の内管と外管との間に形成した加熱流路に熱風を流通させることにより熱分解ガス化するようにしてある多筒型ロータリーキルンにおいて、上記供給管と各内筒の内管との間に、各内管を内接包囲する如き直径とした分配筒を配して、該分配筒を介して供給管と各内筒の内管が連通するよう一体に接続し、且つ上記各内筒の内管入口部に、分配筒内に落し込まれた廃棄物を掻き取って内管内に送り込むようにする掻き取りガイド部材を備えてなる構成とし、更に、掻き取りガイド部材を、スクリュー羽根と該スクリュー羽根の外周所要範囲を塞ぐ掬い板とからなる構成として、掬い板を、内筒内管の入口端に固定するか、又は、掬い板を、内筒内管の入口端に固定することに代えて、内筒内管の入口端を加工して延長形成した構成としたり、あるいは、掻き取りガイド部材を、前端の内周輪郭線をインボリュート状曲線とし且つ内周面に後方へ向けて広がるテーパ面を形成した所要の周長を有する円弧ブロックからなる構成としてあるので、分配筒内に落し込まれた廃棄物を、分配筒と一体に回転変位（公転）する掻き取りガイドにより掻き取って掬い上げつつ一定量だけ内管内に送り込むことができ、したがって、各内筒内管内に廃棄物を均等に効率よく供給することができて、各内筒内管内で同程度の熱分解生成物を得ることができ、これにより、安定した運転及び制御を行うことができる、という優れた効果を発揮する。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００９９
【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年９月２４日（１９９９．９．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７５２７
【弁理士】
【氏名又は名称】坂本 光雄
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−９１１６０（Ｐ２００１−９１１６０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月６日（２００１．４．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２７０９１０ |
|