(57)【要約】【課題】  クリンカの生成を抑制すると共に、稼働率の向上を図ったロータリーキルン及びその運転方法を提供すること。【解決手段】  入口側に設置され筒体２内に火炎を形成する第１のバーナ７ａ所謂短炎バーナ、入口側に設置され第１のバーナ７ａより長い火炎を形成する第２のバーナ７ｂ所謂長炎バーナを調節して、筒体２内の温度を容易に制御し筒体２の温度分布を略均一とし、被処理物が局所的に過熱されることを防止して、クリンカの生成を抑制する。また、クリンカが生成されても短炎バーナ７ａ、長炎バーナ７ｂを調節して、筒体２内のクリンカ付着部の温度を局所的に過熱し、クリンカを溶融して、このクリンカを容易に排出することを可能として、従前のようにロータリーキルン２の運転を停止してクリンカの除去作業を行う必要を無くす。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸回りに回転する筒体を備え、この筒体内に被処理物を導入して入口側から出口に移動させる間に、前記被処理物を加熱処理するロータリーキルンにおいて、
前記入口側に設置され前記筒体内に火炎を形成し前記筒体内を加熱する第１のバーナと、
前記入口側に設置され前記第１のバーナによって形成される火炎より長い火炎を形成し前記筒体内を加熱する第２のバーナと、
前記筒体内の温度に関する情報を取得する温度情報取得手段と、を備え、
前記温度情報取得手段で取得された温度に関する情報に基づいて、前記第１のバーナ及び前記第２のバーナの少なくとも一方の火炎長さ／火炎方向を調節し、前記筒体内の軸線方向における温度分布が略均一となるようにして当該筒体内のクリンカの生成を抑制する通常運転モードと、前記筒体内のクリンカを溶融して当該筒体内のクリンカの除去を行うクリンカ除去運転モードとを切換え可能としたことを特徴とするロータリーキルン。
【請求項２】
前記筒体の出口に連通する２次燃焼室の前記出口を臨んだ位置に設置され、前記筒体内を加熱する２次燃焼室バーナを備え、
前記温度情報取得手段で取得された温度に関する情報に基づいて、前記第１のバーナ、前記第２のバーナ及び前記２次燃焼室バーナの少なくとも一つの火炎長さ／火炎方向を調節し、前記通常運転モードと、前記クリンカ除去運転モードとを切換え可能と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】
前記筒体の軸方向の長さをＬとして、前記第２のバーナにおける火炎長さの調節可能な範囲を０．３Ｌ〜０．８Ｌとしたことを特徴とする請求項１又は２記載のロータリーキルン。
【請求項４】
前記筒体内を冷却する冷却液を前記筒体内に噴霧する冷却液噴霧ノズルを備え、
前記温度情報取得手段で取得された温度に関する情報に基づいて、前記第１のバーナの火炎長さ／火炎方向、前記第２のバーナの火炎長さ／火炎方向及び前記冷却液噴霧ノズルの冷却液噴霧量／冷却液噴霧方向の少なくとも一つを調節し、前記通常運転モードと、前記クリンカ除去運転モードとを切換え可能としたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のロータリーキルン。
【請求項５】
軸回りに回転する筒体内に被処理物を導入して入口側から出口に移動させる間に、前記被処理物を加熱処理するロータリーキルンの運転方法において、
前記筒体内の温度に関する情報を取得する温度情報取得工程と、
前記温度情報取得工程で取得された温度に関する情報に基づいて、前記入口側に設置され前記筒体内に火炎を形成し前記筒体内を加熱する第１のバーナ、及び前記入口側に設置され前記第１のバーナによって形成される火炎より長い火炎を形成し前記筒体内を加熱する第２のバーナの少なくとも一方の火炎長さ／火炎方向を調節し、前記筒体内の軸線方向における温度分布が略均一となるようにして当該筒体内のクリンカの生成を抑制する通常運転工程と、
前記温度情報取得工程で取得された温度に関する情報に基づいて、前記第１のバーナ及び前記第２のバーナの少なくとも一方の火炎長さ／火炎方向を調節し、前記筒体内のクリンカを溶融して当該筒体内のクリンカの除去を行うクリンカ除去運転工程と、を備えたことを特徴とするロータリーキルンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転しながら被処理物を加熱処理するロータリーキルン及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸回りに回転する筒体を備え、この筒体内に廃棄物（被処理物）を導入して入口側から出口に移動させる間に、バーナによって加熱して廃棄物を焼却処理し焼却残渣を排出するロータリーキルンが知られている。このようなロータリーキルンでは、被処理物が局所的に激しく燃えて過熱され、溶融状態となった後に冷却されてクリンカが生成される。このクリンカの付着量が増えて、筒体内への被処理物の導入、筒体からの焼却残渣の排出が困難になった場合には、ロータリーキルンの運転を停止して作業員が筒体内に入ってクリンカを除去する必要があった。
【０００３】
そこで、クリンカの生成を抑制するために、局所的な高温部を発生させないように、筒体内への被処理物の導入量、バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を調節していた。しかし、このような調節作業は複雑であり熟練した操作者を必要としている。
【０００４】
また、ロータリーキルンの入口側に冷却水噴霧ノズルを設置し、この冷却水噴霧ノズルから冷却水を噴霧してロータリーキルン内を冷却して、クリンカの生成を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−３２２１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、クリンカが生成される領域は、筒体内の入口側に限定されず、筒体内の中間部や出口側で発生する場合があり、上記特許文献１に記載の従来技術では温度調節可能な範囲に限界が有り、加えて、被処理物の燃焼性に大きな影響を受けてしまい、特定の場所で激しく燃焼する場合があり、クリンカの防止としては不十分であった。また、クリンカが生成された場合には、前述のように、ロータリーキルンの運転を停止して作業員がロータリーキルン内に入ってクリンカを除去する必要があるため、ロータリーキルンの長期連続運転が困難であり、稼働率の向上が求められている。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、クリンカの生成を抑制すると共に、稼働率の向上を図ったロータリーキルン及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるロータリーキルンは、軸回りに回転する筒体を備え、この筒体内に被処理物を導入して入口側から出口に移動させる間に、被処理物を加熱処理するロータリーキルンにおいて、入口側に設置され筒体内に火炎を形成し筒体内を加熱する第１のバーナと、入口側に設置され第１のバーナによって形成される火炎より長い火炎を形成し筒体内を加熱する第２のバーナと、筒体内の温度に関する情報を取得する温度情報取得手段と、を備え、温度情報取得手段で取得された温度に関する情報に基づいて、第１のバーナ及び第２のバーナの少なくとも一方の火炎長さ／火炎方向を調節し、筒体内の軸線方向における温度分布が略均一となるようにして当該筒体内のクリンカの生成を抑制する通常運転モードと、筒体内のクリンカを溶融して当該筒体内のクリンカの除去を行うクリンカ除去運転モードとを切換え可能としたことを特徴としている。
【０００８】
本発明によるロータリーキルンの運転方法は、軸回りに回転する筒体内に被処理物を導入して入口側から出口に移動させる間に、被処理物を加熱処理するロータリーキルンの運転方法において、筒体内の温度に関する情報を取得する温度情報取得工程と、温度情報取得工程で取得された温度に関する情報に基づいて、入口側に設置され筒体内に火炎を形成し筒体内を加熱する第１のバーナ、及び入口側に設置され第１のバーナによって形成される火炎より長い火炎を形成し筒体内を加熱する第２のバーナの少なくとも一方の火炎長さ／火炎方向を調節し、筒体内の軸線方向における温度分布が略均一となるようにして当該筒体内のクリンカの生成を抑制する通常運転工程と、温度情報取得工程で取得された温度に関する情報に基づいて、第１のバーナ及び第２のバーナの少なくとも一方の火炎長さ／火炎方向を調節し、筒体内のクリンカを溶融して当該筒体内のクリンカの除去を行うクリンカ除去運転工程と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
このようなロータリーキルン及びその運転方法によれば、入口側に設置され筒体内に火炎を形成する第１のバーナ所謂短炎バーナ、この第１のバーナより長い火炎を形成する第２のバーナ所謂長炎バーナを調節して、筒体内の温度を容易に制御し筒体の温度分布を略均一とするので、被処理物が局所的に過熱されることが防止され、クリンカの生成を抑制することが可能となる。また、クリンカが生成されても短炎バーナ、長炎バーナを調節して、筒体内のクリンカ付着部の温度を局所的に過熱し、クリンカを溶融するので、このクリンカを容易に排出することが可能となり、従前のようにロータリーキルンの運転を停止してクリンカの除去作業を行う必要がなくなる。
【００１０】
ここで、筒体の出口に連通する２次燃焼室の出口を臨んだ位置に設置され、筒体内を加熱する２次燃焼室バーナを備え、温度情報取得手段で取得された温度に関する情報に基づいて、第１のバーナ、第２のバーナ及び２次燃焼室バーナの少なくとも一つの火炎長さ／火炎方向を調節し、通常運転モードと、クリンカ除去運転モードとを切換え可能であると、筒体の出口側から筒体内への火炎が形成されるため、一層容易に筒体内の温度分布を均一にすることができると共に、一層容易に筒体内のクリンカ付着部の温度を局所的に加熱することができる。
【００１１】
また、筒体の軸方向の長さをＬとして、第２のバーナにおける火炎長さの調節可能な範囲を０．３Ｌ〜０．８Ｌとすると好適である。
【００１２】
また、筒体内を冷却する冷却液を筒体内に噴霧する冷却液噴霧ノズルを備え、温度情報取得手段で取得された温度に関する情報に基づいて、第１のバーナの火炎長さ／火炎方向、第２のバーナの火炎長さ／火炎方向及び冷却液噴霧ノズルの冷却液噴霧量／冷却液噴霧方向の少なくとも一つを調節し、通常運転モードと、クリンカ除去運転モードとを切換え可能であると、冷却液を筒体内に噴霧して筒体内の温度上昇を防止することができるため、一層容易に筒体内の温度分布を均一にすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のロータリーキルン及びその運転方法によれば、被処理物が局所的に過熱されることが防止されるため、クリンカの生成を抑制することが可能となる。また、クリンカを溶融して排出することが可能となり、従前のようにロータリーキルンの運転を停止してクリンカの除去作業を行う必要がなくなるため、稼働率の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係るロータリーキルンを備えた焼却設備の概略構成図であり、この焼却設備は、例えば一般廃棄物や産業廃棄物等のごみ（被処理物）を焼却処分するものである。
【００１５】
図１に示すように、焼却設備１は、回転焼却炉としてのロータリーキルン２と、このロータリーキルン２内を加熱する燃焼装置７と、このロータリーキルン２に連絡される躯体としての二次燃焼塔（二次燃焼室）３と、を備えている。
【００１６】
ロータリーキルン２は、円筒形状を成して横置きされ、入口側となる前部（図示左側）から出口側となる後部（図示右側）に向かって下方に所定に傾斜するようにして配設されている。なお、ロータリーキルン２としては、水平置きされるものもある。このロータリーキルン２は、その前端部が固定部としての前支持部４により閉じられていると共に回転自在に支持され、その後端部が固定部としての二次燃焼塔３に挿入されて回転自在に支持されている。
【００１７】
前支持部４は、当該前支持部４を貫通し上流側からの廃棄物を炉内に導入する入口としての導入シュート５を備え、ロータリーキルン２は、所定の速度で回転することで、炉内の被処理物を入口側の前部から後端面のキルン出口６へ向かって搬送する。
【００１８】
そして、キルン出口６は、炉内での被処理物の燃焼で生じる焼却残渣及び燃焼排ガスの共通出口とされ、このキルン出口６に二次燃焼塔３が連絡されている。
【００１９】
二次燃焼塔３は、キルン出口６から排出される燃焼排ガスを、二次燃焼用空気を導入して二次燃焼させる。この二次燃焼塔３の下部側には焼却残渣を下方に案内する排出シュート１２が接続されている。
【００２０】
ここで、燃焼装置７は燃料を灯油とし、前支持部４に設置され入口側から炉内を加熱する短炎バーナ（第１のバーナ）７ａ及び長炎バーナ（ランス、第２のバーナ）７ｂと、二次燃焼塔３のキルン出口６を臨む位置に設置され出口側から炉内を加熱する二次燃焼室バーナ（ランス）７ｃとを備えている。短炎バーナ７ａ及び二次燃焼室バーナ７ｃは、燃焼用空気及び燃料を混合し噴霧して火炎を形成し、長炎バーナ７ｂは燃料を噴霧して短炎バーナ７ａよりも長い火炎を形成する。さらに燃焼装置７には、前支持部４に設置され炉内に燃焼用空気を供給する複数の燃焼用空気供給ノズル７ｄが設けられている。
【００２１】
また、これらのバーナ７ａ〜７ｃには、火炎長さを調節するための流量調節バルブＶ１〜Ｖ３と、火炎方向を調節するための方向調節モータＭ１〜Ｍ３が各々設けられている。そして、長炎バーナ７ｂにおける火炎長さの調節可能な範囲は、ロータリーキルン２の軸方向の長さをＬとして、０．３Ｌから０．８Ｌまでと設定されている。
【００２２】
また、ロータリーキルン２には、前支持部４に設置され炉内に冷却液を噴霧する複数の冷却液噴霧ノズル８が設けられている。この冷却液噴霧ノズル８には冷却液噴霧量を調節するための流量調節バルブＶ４と、冷却液噴霧方向を調節するための方向調節モータＭ４が設けられている。
【００２３】
ここで、本実施形態のロータリーキルン２は、燃焼装置７及び冷却液噴霧ノズル８を操作して炉内の運転を制御する運転制御装置９を備え、炉内でのクリンカ生成を抑制する通常運転モードと、炉内のクリンカの除去を行うクリンカ除去運転モードとを切り換えることができる。この運転制御装置９は、炉内の燃焼状態を撮影して炉内温度に関する情報を取得する監視カメラ（温度情報取得手段）１０と、上記流量調節バルブＶ１〜Ｖ４と、方向調節モータＭ１〜Ｍ４と、これらに接続されて流量調節バルブＶ１〜Ｖ４及び方向調節モータＭ１〜Ｍ４に制御信号を送信する制御手段１１とから構成されている。
【００２４】
監視カメラ１０は、二次燃焼塔３に設置されロータリーキルン２の出口側から炉内の燃焼状態を撮影して、制御手段１１に炉内温度に関する情報を送信する。制御手段１１は、監視カメラ１０からの炉内温度に関する情報に基づいて、流量調節バルブＶ１〜Ｖ４及び方向調節モータＭ１〜Ｍ４を制御して、各バーナ７ａ〜７ｃの火炎長さ／火炎方向、冷却液噴霧ノズル８の冷却液噴霧量／冷却液噴霧方向を調節する。
【００２５】
次に、このように構成されたロータリーキルン２の運転方法について説明する。先ず、通常運転モードでは、ロータリーキルン２は所定の速度で回転し、導入シュート５を介して炉内に供給された廃棄物を入口側からキルン出口６へ搬送し、この際に、燃焼装置７により形成された火炎を、搬送される廃棄物に接触させることで、当該廃棄物を焼却し焼却残渣を排出シュート１２から排出する。
【００２６】
そして、この通常運転モードではロータリーキルン２の軸線方向における温度分布が均一になるように各バーナ７ａ〜７ｃ及び冷却液噴霧ノズル８を制御して、局所的な高温部を発生させず、クリンカの生成を抑制する。例えば、炉内の入口側の温度が高い場合には、短炎バーナ７ａの火炎を小さくすると共に、冷却液噴霧ノズル８の冷却液噴霧方向を入口側に向かうように（又は、冷却水噴霧量を多く）する。また、燃焼性が異なる廃棄物が導入され、炉内の温度分布が変化した場合には、直ちに、各バーナ７ａ〜７ｃ及び冷却液噴霧ノズル８を制御して温度分布を均一にする。
【００２７】
また、クリンカが生成されて炉内のクリンカ付着量が増えた場合には、クリンカ除去運転モードへの切換えを行う。このクリンカ除去運転モードではクリンカ付着部を局所的に過熱して、クリンカを溶融してキルン出口６から排出する。例えば、炉内の軸線方向における中間部にクリンカが付着した場合には、長炎バーナ７ｂの火炎長さ及び火炎方向を調節して、クリンカ付着部を局所的に過熱して、クリンカの除去を行う。
【００２８】
このようなロータリーキルン２及びその運転方法によれば、短炎バーナ７ａ、長炎バーナ７ｂ、二次燃焼室バーナ７ｃ及び冷却液噴霧ノズル８を調節して、炉内の温度を容易に制御し炉内の温度分布を略均一とするので、廃棄物が局所的に過熱されることが防止され、クリンカの生成を抑制することが可能となる。また、燃焼性の異なる廃棄物が導入されて炉内の温度分布が変化しても、迅速に対応できるので、廃棄物の処理量や焼却残渣の品質に影響を与えることなく運転することができる。また、クリンカが生成されても短炎バーナ７ａ、長炎バーナ７ｂ及び二次燃焼室バーナ７ｃを調節して、炉内のクリンカ付着部を局所的に過熱し、クリンカを溶融するので、このクリンカを容易に排出することが可能となり、従前のようにロータリーキルン２の運転を停止してクリンカの除去作業を行う必要がなくなる。その結果、クリンカの生成を抑制すると共に、稼働率の向上を図ったロータリーキルン及びその運転方法を提供することができる。
【００２９】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態において、ロータリーキルン２は、短炎バーナ７ａ、長炎バーナ７ｂ、二次燃焼室バーナ７ｃ及び冷却液噴霧ノズル８を備える構成としているが、短炎バーナ７ａ及び長炎バーナ７ｂを備え、これらの短炎バーナ７ａ及び長炎バーナ７ｂの少なくとも一方の火炎長さ／火炎方向を調節して、通常運転モード及びクリンカ除去運転モードを切り換える構成としても良い。
【００３０】
また、上記実施形態にあっては、温度情報取得手段として監視カメラ１０を備える構成としているが、例えば、熱電対、サーミスタ、抵抗線温度計や放射温度計等であっても良く、炉外に設置された赤外線カメラ等であっても良い。要は、炉内の温度に関する情報を取得できれば良い。
【００３１】
また、上記実施形態では、温度情報取得手段によって取得した温度に関する情報に基づいて、制御手段１１がバーナ７ａ〜７ｃの火炎長さ／火炎方向、冷却液噴霧ノズル８の冷却液噴霧量／冷却液噴霧方向を調節する構成としているが、例えば、制御手段１１を用いずに手動で上記調節を行うようにしても良い。
【００３２】
また、上記実施形態にあっては、灯油を燃料としたバーナ７ａ〜７ｃを採用しているが、例えば、軽油、重油、廃油、廃アルコール等の液体燃料を燃料とした燃料燃焼装置を採用しても良く、また、天然ガス、プロパン、ブタン等の気体燃料を燃料とした燃料燃焼装置を採用しても良い。
【００３３】
また、冷却液噴霧ノズル８は、一流体ノズル又は二流体ノズルのどちらであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係るロータリーキルンを備えた焼却設備の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
２…ロータリーキルン（筒体）、３…二次燃焼塔（二次燃焼室）、６…キルン出口、７ａ…短炎バーナ（第１のバーナ）、７ｂ…長炎バーナ（第２のバーナ）、７ｃ…二次燃焼室バーナ、８…冷却液噴霧ノズル、１０…監視カメラ（温度情報取得手段）。
【図１】
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