(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理物を回転させつつ傾斜に沿って投入側から排鉱側に移動させる過程で加熱処理するロータリーキルンにおいて、前記処理物の投入側に、バーナ火炎が処理物の移動方向と並行流となるように処理物加熱バーナを、また、排鉱側に、バーナ火炎が処理物の移動方向と対向流となるようにロータリーキルン用バーナを配置したことを特徴とするロータリーキルン。
【請求項２】
投入側に配置した処理物加熱バーナは固定で、排鉱側に配置したロータリーキルン用バーナは三次元方向への移動及び首振りが可能なように構成したことを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン。
【請求項３】
投入側に配置した処理物加熱バーナを三次元方向への移動及び首振りが可能なように構成したことを特徴とする請求項２記載のロータリーキルン。
【請求項４】
投入側に配置した処理物加熱バーナを三次元方向への移動及び首振りが可能で、排鉱側に配置したロータリーキルン用バーナは固定であることを特徴とする請求項１記載のロータリーキルン。
【請求項５】
ロータリーキルンにおける排鉱側の内部を監視可能な撮像装置と、この撮像装置の撮像結果に基づいてロータリーキルン用バーナの位置及び首振り角度を制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載のロータリーキルン。
【請求項６】
ロータリーキルンにおける投入側の内部を監視可能な撮像装置と、この撮像装置の撮像結果に基づいて処理物加熱バーナの位置及び首振り角度を制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項３又は４記載のロータリーキルン。
【請求項７】
ロータリーキルンにおける投入側及び排鉱側の内部を監視可能な撮像装置と、これらの撮像装置の撮像結果に基づいて処理物加熱バーナ及びロータリーキルン用バーナの位置及び首振り角度を制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項３記載のロータリーキルン。
【請求項８】
ロータリーキルン内のガス、処理物、内面耐火物温度を測定する温度計と、ロータリーキルン内のガス成分を分析するガス分析器と、前記温度計及びガス分析器の測定結果に基づいてロータリーキルン用バーナに供給する燃料や燃焼用空気の量や比率を制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項１〜７の何れか記載のロータリーキルン。
【請求項９】
ロータリーキルン内のガス、処理物、内面耐火物温度を測定する温度計と、ロータリーキルン内のガス成分を分析するガス分析器と、前記温度計及びガス分析器の測定結果に基づいて処理物加熱バーナに供給する燃料や燃焼用空気の量や比率を制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項１〜８の何れか記載のロータリーキルン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリーキルン方式の還元炉や産業廃棄物の焼却炉等において、安定した操業を可能とするロータリーキルンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロータリーキルン方式の炉は、図４に示すように、ロータリーキルン１の中に処理物２を投入し、図４に白抜き矢印で示す投入した処理物２の移動方向と対向する排鉱側に固定配置した処理物加熱バーナ３で、ロータリーキルン１内を移動してくる処理物２を加熱処理するようになっているものが一般的である。
【０００３】
しかしながら、このような構成のロータリーキルン方式の炉では、処理物加熱バーナ３の燃焼制御により排鉱側の雰囲気温度を最適温度に保持した場合には、ロータリーキルン１内を移動してくる処理物２の温度を適温に保持することができなくなって、排鉱端部に処理物２が徐々に付着して成長してゆく。この付着物４はロータリーキルン１内の排ガス流れを変化させてロータリーキルン内の雰囲気温度分布を異ならせ、さらに付着物の成長を助長する。そして、やがては処理物の排出が不可能となり、操業を停止し、人力や機械装置、或いは、発砲により付着物４を除去しなければならなくなる。
【０００４】
反対に、処理物２の温度を適温に保持することを主眼として操業した場合には、必然的に排鉱側の雰囲気温度が必要以上に上昇することになるので、ロータリーキルン１の排鉱側の内面耐火物を損傷させ、長期間の安定操業が不可能になる。
【０００５】
このような問題に対処する手段として、上記した図４に示すようなロータリーキルン方式の炉において、操業中、発砲により付着物を破壊することが実施されているが、このような方法では、銃玉のコスト及び発砲者の人件費が高くつくのみならず、ロータリーキルンの内面耐火物を損傷させる原因となったり、また、銃玉が製品に混ざって製品の成分が悪化するという問題がある。
【０００６】
なお、ロータリーキルンの排鉱側に付着した付着物４を除去するために、短期サイクルで操業開始・操業停止を繰り返した場合には、ロータリーキルンの処理能力が低下して処理コストの増大を招くばかりでなく、炉内耐火物が加熱・冷却による熱衝撃を受け、炉内耐火物の寿命を短くする原因になる。
【０００７】
そこで、特開昭５９−１６９２０号では、図５に示すように、ロータリーキルン１に投入された処理物２の移動方向と対向する排鉱側に、処理物加熱バーナ３とロータリーキルン用バーナ５を固定配置し、このうちの処理物加熱バーナ３でロータリーキルンの排鉱側の雰囲気温度を適温に加熱し、ロータリーキルン用バーナ５で排鉱側に位置する処理物２の温度を適温に保持するものが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示したような従来方式や、図５に示したような特開昭５９−１６９２０号で提案された方式のように、バーナをロータリーキルンの排鉱側に固定配置するものでは、ロータリーキルンの全長が数十ｍ〜百ｍと長いことから、ロータリーキルンにおける処理物の投入側の雰囲気温度を最適に制御することが困難となり、処理能力の低下や不安定な操業を招いていた。
【０００９】
本発明のロータリーキルンは、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、ロータリーキルン内の雰囲気温度と処理物の温度を共に最適に保って安定した操業を可能とするロータリーキルンを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明のロータリーキルンは、処理物の投入側に、バーナ火炎が処理物の移動方向と並行流となるように処理物加熱バーナを、また、排鉱側に、バーナ火炎が処理物の移動方向と対向流となるようにロータリーキルン用バーナを配置することとしている。そして、このようにすることで、投入側及び排鉱側共にロータリーキルン内の雰囲気温度を最適に制御することができるようになるのと共に、処理物の温度も最適に保つことができて処理物の付着量を減少することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のロータリーキルンは、処理物を回転させつつ傾斜に沿って投入側から排鉱側に移動させる過程で加熱処理するロータリーキルンにおいて、前記処理物の投入側に、バーナ火炎が処理物の移動方向と並行流となるように処理物加熱バーナを、また、排鉱側に、バーナ火炎が処理物の移動方向と対向流となるようにロータリーキルン用バーナを配置したものである。
【００１２】
本発明のロータリーキルンは、処理物の投入側に処理物加熱バーナを、また、排鉱側にはロータリーキルン用バーナを配置したので、投入側及び排鉱側共にロータリーキルン内の雰囲気温度を最適に制御することができるようになるのと共に、処理物の温度も最適に保つことができて処理物の付着量を減少することができる。また、処理物加熱バーナが形成する排ガス流れを、ロータリーキルン用バーナで部分的に遮蔽するので、同じバーナ燃料量でも排鉱側の雰囲気温度を高く保つことができるのと共に、排ガスが持ち去る熱量が減少するためにバーナ燃料の低減が可能になる。
【００１３】
上記した本発明のロータリーキルンにおいて、投入側に配置した処理物加熱バーナや、排鉱側に配置したロータリーキルン用バーナを三次元方向への移動及び首振りが可能なように構成した場合には、バーナ火炎の位置や方向を任意に変更できるので、投入側や排鉱側に処理物が付着した場合でも効果的に除去することができ、より安定した長期連続操業が可能になる。
【００１４】
そして、その際、ロータリーキルンにおける投入側や排鉱側の内部を監視可能な撮像装置を設け、この撮像装置の撮像結果に基づいて、制御装置により処理物加熱バーナやロータリーキルン用バーナの位置及び首振り角度を制御するようにしたり、ロータリーキルン内のガス、処理物、内面耐火物温度を測定する温度計と、ロータリーキルン内のガス成分を分析するガス分析器を設け、これら温度計とガス分析器の測定結果に基づいて、制御装置により処理物加熱バーナやロータリーキルン用バーナに供給する燃料や燃焼用空気の量を制御するようにした場合には、バーナ火炎の位置や方向の制御、或いは、バーナの燃焼制御をより最適に行うことができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明のロータリーキルンを図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明のロータリーキルンの概略構成を説明する図、図２は図１の排鉱側を平面方向から見た図、図３はバーナの移動方向を説明する図である。
【００１６】
図１及び図２において、１１は処理物加熱バーナであり、ロータリーキルン１の投入側にそのバーナ火炎１１ａが処理物の移動方向と並行流となるように配置している。１２はロータリーキルン用バーナで、従来のロータリーキルン１と同様に、そのバーナ火炎が処理物の移動方向と対向流となるようにロータリーキルン１の排鉱側に配置している。
【００１７】
これら、処理物加熱バーナ１１やロータリーキルン用バーナ１２の形状として、本実施例では処理物加熱バーナ１１は直線形のものを、また、ロータリーキルン用バーナ１２は先端屈曲形のものを示したが、これらバーナの形状は、処理物２の投入部１７の形状や排ガスの二次燃焼室１８の形状によって、例えばロータリーキルン用バーナ１２を想像線で示したような直線形にするなど、適宜決定すればよい。
【００１８】
本発明のロータリーキルン１は、処理物２の投入側に処理物加熱バーナ１１を、また、排鉱側にはロータリーキルン用バーナ１２を配置したので、投入側及び排鉱側共にロータリーキルン１内の雰囲気温度を最適に制御することができるようになるのと共に、処理物２の温度も最適に保つことができて付着物４の付着量を減少することができる。
【００１９】
また、本発明のロータリーキルン１では、処理物加熱バーナ１１が形成する排ガス流れを、ロータリーキルン用バーナ１２で部分的に遮蔽することになるので、同じバーナ燃料量でも排鉱側の雰囲気温度を高く保つことができるのと共に、排ガスが持ち去る熱量が減少するためにバーナ燃料の低減が可能になる。
【００２０】
ところで、ロータリーキルン１の投入側、中央部や排鉱側に付着する付着物４は、操業初期と末期や処理物２の成分の違い、或いは、ロータリーキルン１内の雰囲気温度分布等により、その時々で付着箇所が相違する。
【００２１】
従って、このような付着物４を効果的に除去するためには、例えば排鉱側に配置したロータリーキルン用バーナ１２を、図３に矢印で示したように、ロータリーキルン１の回転軸方向（矢印ａ）、この回転軸の垂直面における鉛直軸方向（矢印ｂ）とこの鉛直軸方向と直角の水平軸方向（矢印ｃ）、の三次元方向への移動と、図３の矢印ｄで示すようにバーナ本体を回転させたり、矢印ｅで示す方向にバーナ本体の基端側を揺動させることによりロータリーキルン用バーナ１２の先端側を首振りが可能なように構成すれば、バーナ火炎１２ａの位置や方向（角度）を任意に変更できることになって、排鉱側に付着した付着物４を効果的に除去することができるようになる。
【００２２】
そして、その際、排鉱側の内部を監視可能な撮像装置例えばＣＣＤカメラ１３を設け、このＣＣＤカメラ１３で付着物４の付着状態を常時監視しながら、その撮像結果に基づいてロータリーキルン用バーナ１２のバーナ火炎１２ａが、付着物４が最も多く付着している部分に向くように制御装置１４によりロータリーキルン用バーナ１２の位置及び角度を制御するようにすればよい。
【００２３】
ところで、処理物２の処理効率を向上するためには、ロータリーキルン１内の雰囲気温度分布を同じ条件に維持することが必要不可欠であるが、ロータリーキルン１内の雰囲気温度分布は、付着物４による排ガス流れの変化や、処理物２の処理速度の変更などの原因によって著しく変化する。このうち、ロータリーキルン１内の排ガス流れについては、前記したようにして付着物４を除去することで対処可能である。また、処理速度を変更する場合には、バーナ燃料や燃焼用空気の量を随時変化させることで対処可能である。また、還元炉の場合には、ロータリーキルン１内を常時還元性雰囲気に維持する必要があるので、処理速度に応じてバーナ燃料や燃焼用空気の量に加えて、燃料と燃焼用空気の比率を随時変化させることで対処可能である。
【００２４】
そこで、ロータリーキルン１内のガス、処理物、内面耐火物温度を測定する例えば放射式温度計１５と、ロータリーキルン１内のガス成分を分析するガス分析器１６を設け、これら放射式温度計１５とガス分析器１６の測定結果に基づいて、制御装置１４により処理物加熱バーナ１１やロータリーキルン用バーナ１２に供給する燃料や燃焼用空気の量や比率を制御することで、バーナ火炎の位置や方向の制御、或いは、バーナの燃焼制御をより最適に行うことができ、ロータリーキルン１内の雰囲気温度分布を同じ条件に維持することが可能になる。
【００２５】
なお、製鋼ダストを溶融還元する際の付着物４の融点は１６００℃と高いので、処理物加熱バーナ１１やロータリーキルン用バーナ１２のバーナ火炎１１ａ，１２ａの温度は２０００℃程度まで要求される。従って、そのような場合には、バーナ燃料としては製鉄所内のコークス炉から発生するガスと、燃焼用空気に代えて純酸素を採用すれば、燃焼効率を高めてバーナ火炎１１ａ，１２ａの温度を高め、かつ、バーナ火炎１２ａにより付着物４を溶断することも可能になる。
【００２６】
本実施例では、撮像装置としてＣＣＤカメラ１３を、また、温度計として放射式温度計１５を示したが、同様の作用を奏するものであれば、他の撮像装置や温度計を採用しても良いことは言うまでもない。
【００２７】
また、本実施例ではロータリーキルン用バーナ１２の移動機構については詳細構造を省略したが、アームやリンク機構などの周知の機構を採用すればよい。
【００２８】
また、本実施例では説明を省略したが、図１に想像線で示した投入側の内部を監視するＣＣＤカメラ１９による撮像結果に基づいて処理物加熱バーナ１１を図３に矢印で示したように三次元方向と首振りが可能なようにしてバーナ火炎１１ａの位置を制御するようにしても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のロータリーキルンによれば、投入側及び排鉱側共にロータリーキルン内の雰囲気温度を最適に制御することができるようになるのと共に、処理物の温度も最適に保つことができて処理物の付着量を減少することができる。また、処理物加熱バーナが形成する排ガス流れを、ロータリーキルン用バーナで部分的に遮蔽するので、同じバーナ燃料量でも排鉱側の雰囲気温度を高く保つことができるのと共に、排ガスが持ち去る熱量が減少するためにバーナ燃料の低減が可能になるなど、従来のロータリーキルンにあった問題を全て解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロータリーキルンの概略構成を説明する図である。
【図２】図１の排鉱側を平面方向から見た図である。
【図３】バーナの移動方向を説明する図である。
【図４】従来のロータリーキルンの概略構成を説明する図である。
【図５】特開昭５９−１６９２０号で提案されたロータリーキルンの概略構成を説明する図である。
【符号の説明】
１      ロータリーキルン
２      処理物
４      付着物
１１    処理物加熱バーナ
１１ａ  バーナ火炎
１２    ロータリーキルン用バーナ
１３    ＣＣＤカメラ
１４    制御装置
１５    放射式温度計
１６    ガス分析器
１９    ＣＣＤカメラ
【図１】
0003567852.tif 000002
【図２】
0003567852.tif 000003
【図３】
0003567852.tif 000004
【図４】
0003567852.tif 000005
【図５】
0003567852.tif 000006