(57)【要約】【課題】高負荷燃焼が可能で且つ燃焼量の調節範囲が広く、二次燃焼室及びストーカー炉などの設置を必要とせず、設備全体を小型化させることができると共に、有害物質の発生量が少なく安定した燃焼操業を行うことができる廃棄物焼却用のロータリーキルンを提供する。【解決手段】炉内に燃料を吹込むノズルと燃焼用気体を吹込むノズルとが、炉の入口側にその内壁面の接線方向に設けられた、管状火炎バーナーと、回転円筒炉と、該回転円筒炉をその軸線に添って回転させる駆動機構と、前記回転円筒炉の一端入口側に設けられた焼却物供給装置とを備えていることを特徴とする、ロータリーキルン。【選択図】図１
2006284023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に燃料を吹込むノズルと燃焼用気体を吹込むノズルとが、炉の入口側にその内壁面の接線方向に設けられた、管状火炎バーナーと、回転円筒炉と、該回転円筒炉をその軸線に添って回転させる駆動機構と、前記回転円筒炉の一端入口側に設けられた焼却物供給装置とを備えていることを特徴とする、ロータリーキルン。
【請求項２】
回転円筒炉に、炉の入り口側にその内壁面接線方向に設けられた燃料吹込用ノズルと燃焼用気体吹込用ノズルとによって、旋回する均一な管状火炎が生成することを特徴とする、請求項１に記載のロータリーキルン。
【請求項３】
固定のガス吹込み室に設けれられたノズルが、燃料と燃焼用空気との混合流体を吹込むノズルであることを特徴とする、請求項１または２に記載のロータリーキルン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーキルン方式の焼却炉において管状火炎バーナーを設置することにより、安定した燃焼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。
【背景技術】
【０００２】
各種産業廃棄物、ごみ等を焼却するための装置として、ロータリーキルン方式の焼却炉が使用されている。図４は、従来のロータリーキルンの一例を示す概略断面図である。図面に示すように、ロータリーキルンＡは、鋼製の円筒に耐火物が内張りされた横型回転円筒炉であり、円筒炉を構成する回転円筒炉１の一端部入口には、燃焼させる廃棄物即ち焼却物７の供給装置２と、燃焼用オイルバーナー３、廃油バーナー等が設置され、入口に対向する他端部出口には焼却灰または溶融物の排出口４が設けられている。このような管状燃焼室１の円筒軸は、その入口側から出口側即ち燃焼物の排出方向に向けて下り斜面が形成されている。
【０００３】
円筒炉を構成する管状燃焼室１は、炉の下部に設けられた駆動機構５によりその軸線を中心としてゆっくりと回転する。その結果、管状燃焼室１内にその入口側供給装置２から供給された焼却物７は、炉のゆっくりとした回転によって攪拌されながら出口側排出口４に向けて移動し、その間に焼却が行われる。
【０００４】
このような従来のロータリーキルンの入口に設けられた燃焼用オイルバーナーとして、一般に噴霧型のオイルバーナー３が使用されている。噴霧型のオイルバーナー３は、液体燃料を加圧して噴霧口から高速で噴射し、これを微粒化して燃焼させる方式であり、オイルバーナー３の先端よりも前方に火炎が形成される。従って、図５に概略断面図で示すように、回転円筒炉１の入口壁面に燃焼用のオイルバーナー３を設置した場合、燃焼室１の軸芯方向に火炎６による高温部ｔ１が形成されるが、火炎６の周辺部となる焼却用廃棄物７が堆積する回転円筒炉１の炉壁側には低温部ｔ２が形成される。
【０００５】
その結果、回転円筒炉１の軸芯垂直方向の断面でみると、回転円筒炉１には、その中心部が高温で周辺部が低温となる温度分布が生ずることになる。回転円筒炉１は常に回転しているので、炉内の焼却物７は、攪拌されてはいるが常に回転円筒炉１の炉壁に沿い移動し、オイルバーナー３が形成する高温部に接することはない。
【０００６】
従って、ロータリーキルンを使用する場合には、焼却物７を投入する前に回転円筒炉１内を十分に加熱する必要があり、さらに焼却物７が自己着火温度（焼却物が自己燃焼する温度）に達するまで、回転円筒炉１の出口方向に移動させる必要がある。このようにして、炉内の焼却物７が自己着火温度に到達したときに、炉内に二次燃焼用空気を投入することにより一気に燃焼が進む。その結果、従来のロータリーキルンでは、図６のグラフに示すように焼却物７が自己着火温度Ｔｐにまで到達するのにある程度長い時間を要するので、炉体は、その炉軸方向に長い胴長Ｌ１を必要とする。
【０００７】
ロータリーキルンで焼却する廃棄物として、ガス化の速い油泥や廃プラスチックは問題ないが、木屑、紙屑、塗料カス等の場合には、ガス化した後に、炭化物が多量に発生する。一方、ロータリーキルンでは、燃焼用空気を焼却物の下部から吹き込むことができないので、後燃焼が十分に行なわれないので、上記した炭化物は炉内で燃え残り、これらを無理に燃焼させようとするとクリンカを発生させる。
【０００８】
上述したロータリキルンの欠点を補う手段として、従来は、図４に示すように、回転円筒炉１の出側に二次燃焼室８を設けるともに、後燃焼ストーカー９を設置することが行われている。このような二次燃焼室８に後燃焼用ストーカー９の設置された炉においては、ストーカー９の下部から燃焼用空気が送られるので、焼却物７の後燃焼を完了させクリンカの発生を防止することができる。
【０００９】
また、特許文献１には、ロータリーキルン炉の出口側に燃焼処理物の移動方向と対向流となるようにガスバーナーを取付け、更に、このガスバーナーを三次元方向に移動及び首振りが可能とした機構が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３０４７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように、従来のロータリーキルンでは、焼却物が自己着火温度に到達するまである程度長い時間を要する結果、炉体は、炉軸方向に長い胴長を必要とする。また、運転開始の際、焼却物を投入する前に円筒炉の内部を焼却物が着火するのに十分な温度まで昇温させる必要があり、更に、焼却物自体の燃焼用空気を供給しなければならず、これらの供給系を配置するために設備構造が複雑になる。更に、円筒炉内部の温度分布が偏り、特に高温部分において装置全体が熱変形を起こし、機械劣化が生じやすい問題がある。
【００１１】
前述したように、ロータリーキルンの出口側に二次燃焼室を設ければ、ロータリーキルンに直接投入できない液体廃棄物即ち廃油、廃液をバーナーやノズルから二次燃焼室に噴霧してガス化させることができる。更に、後燃焼用ストーカーを設置することによって、ロータリーキルンから排出された灰や未燃焼分が、ストーカーの駆動により階段をずり落ちながら前方に移動し、そして落下する際に攪拌され、且つ、ストーカーの下部から送られる二次燃焼用空気によって未燃焼分をその内部まで完全に燃焼させることができる。しかしながら、このような二次燃焼室８及びストーカー炉９を設置するためには、多額の建設費、設備費及び操業コストが必要となる問題が生ずる。
【００１２】
また、特許文献１に開示された技術も、ロータリーキルンの炉内特に炉後段の燃焼温度を上げる効果はあるが、入り側と出側のガスの流れが複雑になる結果、炭化物等の灰分の燃焼がどこまで進むかは疑問が残る。
【００１３】
従って、本発明の目的は、高負荷燃焼が可能で且つ燃焼量の調節範囲が広く、二次燃焼室８及びストーカー炉９などの設置を必要とせず、設備全体を小型化させることができ、且つ、有害物質の発生量が少なく、安定した燃焼操業を行うことができる、廃棄物焼却用のロータリーキルンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第一の発明に係るロータリーキルンは、炉内に燃料を吹込むノズルと、燃焼用気体を吹込むノズルとが、炉の入り口側にその内壁面接線方向に向けて設けられた、管状火炎バーナーと、回転円筒炉と、該回転円筒炉をその軸線に沿って回転させる駆動機構と、前記回転円筒炉の一端入口側に設けられた焼却物供給装置とを備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
第二の発明に係るロータリーキルンは、第一の発明のロータリーキルンにおいて、回転円筒炉の入り口側にその内壁面接線方向に設けられた燃料吹込み用ノズルと燃焼用気体吹込みノズルとによって、旋回する均一な管状火炎が生成することを特徴とするものである。
【００１６】
第三の発明に係るロータリーキルンは、第一の発明または第二の発明のロータリーキルンにおいて、前記固定のガス吹込み室に設けられたノズルが、燃料と燃焼用空気との混合流体を吹込むノズルであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のロータリーキルンＡによれば、ロータリーキルンＡ内に噴射された火炎が管状に均一に形成される結果、高温燃焼域が広くなるので、ロータリーキルンＡの軸方向垂直断面並びに軸方向の両方向に高温燃焼域が拡大し、燃焼効率が格段に向上する。従って、ロータリーキルンＡ全体の胴長を短くすることができ、更に、従来のような二次燃焼室８及びストーカー炉９などの設置を必要とせず、設備全体を小型化させ、建設費、設備費の低減が可能であると共に、有害物質の発生量が少なく、安定した燃焼操業を行うことができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のロータリーキルンＡにおいては、ロータリーキルンＡ内に燃料を吹込むノズルと燃焼用気体を吹込むノズルとが、ロータリーキルンＡ内壁面の接線方向に設けられている。従って、上記ノズルからロータリーキルンＡ内に吹込まれた燃料及び燃焼用気体または両者の混合流体によって均一な管状火炎が生成し、この管状火炎により、排気ガスがロータリーキルンＡ内を旋回流となって流れるので、温度分布の偏りが少なくなる。その結果、ロータリーキルンＡ内に供給された焼却物を、極めて効率よく完全燃焼させることができるようになった。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明のロータリーキルンＡの一実施例を示す概略断面図である。図１に示すように、ロータリーキルン１は、鋼製の円筒に耐火物が内張りされた横型回転円筒炉からなり、その一端部入口側には燃焼させる廃棄物即ち焼却物７の供給装置２が設けられ、その他端部出口側には焼却灰または溶融物の排出口４が設けられ、このような円筒炉の円筒軸は、その入口側から出口側に向けて下り斜面が形成され、且つ、駆動機構５によって、その軸線を中心にゆっくり回転することは、従来の装置と同様である。    
【００２０】
本発明のロータリーキルンＡの入口側ガス吹込み部分１ａの上部には燃料供給用ノズル１０が取付けられ、その下部には燃焼用空気または酸素含有ガスのような燃焼用気体吹込みノズル１１が取付けられている。燃料供給用ノズル１０及び燃焼用気体吹込みノズル１１は、図２に図１のａ−ａ矢視図で示すように、旋回燃焼部１ｂの内壁面接線方向に向けて設けられて管状火炎バーナーを構成しており、この管状火炎バーナーによって、旋回火炎が生ずる管状燃焼室が形成されている。１４は、ロータリーキルンＡの出口側に設けられた排気筒である。
【００２１】
即ち、ノズル１０及び１１から、ロータリーキルンＡの入口側ガス吹込み部分１ａに供給された燃料及び燃焼用空気またはこれらの混合流体によって生成する火炎は旋回流となり、旋回速度の小さい軸心側には密度の軽い燃焼排ガスが存在し、旋回速度の大きい内壁側には、未燃焼のガス及び燃料が存在することになる。また、ロータリーキルンＡの内壁近傍では、旋回速度が火炎伝播速度を上回っているために、火炎は内壁近傍に止まることができない。
【００２２】
その結果、ロータリーキルンＡ内には均一な管状火炎が生成し、その排気ガスがロータリーキルンＡの旋回燃焼部１ｂ内を旋回流１２となって流れ、排気筒１４から排出される。従って、ロータリーキルンＡ内における温度分布の偏りが少なくなる結果、焼却物７を極めて効率よく完全燃焼させることができる。
【００２３】
更に、図６のグラフに併せて示すように、ロータリーキルンＡ内における焼却物７の自己着火点が短くなるので、ロータリーキルンＡ全体の胴長Ｌ２を短くすることが可能となり、焼却物７の焼却効率（ｔｏｎ／ｈｒ）を高めることができる。また、焼却物７が木屑、紙屑、塗料カス等の場合でも、ガス化後発生する炭化物をロータリーキルンＡ内において完全燃焼させることができるので、従来のような二次燃焼室及びストーカー炉などを設置する必要がなくなる。
【００２４】
更に、ノズル１０及び１１からキルン１内に供給された燃料及び燃焼用空気の一部は、キルン１の入口に設けられた焼却物供給装置２側にも流れるので、供給装置２からロータリーキルンＡ内に供給される液体状の焼却物を予熱する効果も生ずる。
【００２５】
本発明のロータリーキルンＡにおいて、入り口側ガス吹込み部分１ａを回転円筒炉１の部分に設置する場合は、例えば、図３に概略縦断面図で示すような回転可能なスリット１３を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
この発明のロータリーキルンは、各種産業廃棄物、ごみ類、木屑、紙屑、塗料カスなどの焼却炉のほか、加熱炉、燃焼炉等の過熱工程を有する各種工業にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明ロータリーキルンの一実施例を示す概略断面図
【図２】図１のａ−ａ矢視図
【図３】本発明のロータリーキルンにおける回転スリット部の概略断面図
【図４】従来のロータリーキルンの一例を示す概略断面図
【図５】従来のロータリーキルンにおけるバーナーからの火炎状態を示す説明図
【図６】焼却物の自己着火温度到達時間を示すグラフ
【符号の説明】
【００２８】
Ａ    ロータリーキルン
１    回転円筒炉
１ａ  入口側ガス吹込み部分
１ｂ  回転燃焼部
２    焼却物供給装置
３    燃焼用オイルバーナー
４    排出口
５    駆動機構
６    火炎
７    焼却物
８    二次燃焼室
９    後燃焼用ストーカー炉
１０    燃料供給用ノズル
１１    燃焼用気体吹込みノズル
１２    旋回流
１３    スリット
１４    排気筒
【図１】
2006284023.tif 000003
【図２】
2006284023.tif 000004
【図３】
2006284023.tif 000005
【図４】
2006284023.tif 000006
【図５】
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【図６】
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