(57)【要約】【課題】  軸回りに回転するロータリーキルン内部の温度を、処理物の温度との相関を有して正確に計測でき、加熱温度の安定的な制御を可能ならしめる外熱式ロータリーキルンおよびその運転方法を提供する。【解決手段】  軸回りに回転するキルン内筒（１１）と、前記キルン内筒の周囲に加熱ガスを流通させる外筒（１２）とを備え、前記キルン内筒の内部で処理物を軸方向に移送しながら加熱処理を行なう外熱式ロータリーキルン（１）において、前記キルン内筒は、軸方向に移動可能な可動側端部（１３）および固定側端部（１４）において回転可能に支持され、前記キルン内筒の軸方向の熱伸び量を計測する手段（１１４）と、前記キルン内筒の軸方向の複数位置のシェル温度（Ｔ１１〜Ｔ３２）を前記外筒の周壁部から計測する複数の非接触式温度計（１２６）を備えた。【選択図】    図１
2008180451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸回りに回転するキルン内筒と、前記キルン内筒の周囲に加熱ガスを流通させる外筒とを備え、前記キルン内筒の内部で処理物を軸方向に移送しながら加熱処理を行なう外熱式ロータリーキルンにおいて、前記キルン内筒は、軸方向に移動可能な可動側端部および固定側端部において回転可能に支持され、前記キルン内筒の軸方向の熱伸び量を計測する手段と、前記キルン内筒の軸方向の複数位置のシェル温度を前記外筒の周壁部から計測する複数の非接触式温度計とを備えたことを特徴とする外熱式ロータリーキルン。
【請求項２】
前記熱伸び量計測手段が、前記キルン内筒の軸方向の全熱伸び量を計測する全熱伸び量計測手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項３】
前記熱伸び量計測手段が、前記キルン内筒の軸方向の中間部分における熱伸び量を、前記外筒の周壁部から計測する少なくとも１つの部分熱伸び量計測手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項４】
請求項１に記載された外熱式ロータリーキルンの運転方法であって、前記熱伸び量計測手段の計測値から得られる熱伸び率を前記キルン内筒素材の線膨張係数で除した換算シェル温度と、前記複数の非接触式温度計の計測値から得られる平均シェル温度との差が所定値以上となった場合に、前記キルン内筒外表面に対して圧縮空気を噴射し、前記キルン内筒外表面に付着した灰を除去することを特徴とする外熱式ロータリーキルンの運転方法。
【請求項５】
請求項１に記載された外熱式ロータリーキルンの運転方法であって、前記熱伸び量計測手段の計測値から得られる熱伸び率を前記キルン内筒素材の線膨張係数で除した換算シェル温度と、前記複数の非接触式温度計の計測値から得られる平均シェル温度との差が所定値以上となった場合、またはその状態が所定時間継続した場合に、前記キルン内筒のメンテナンスを促す信号を出力することを特徴とする外熱式ロータリーキルンの運転方法。
【請求項６】
請求項１に記載された外熱式ロータリーキルンの運転方法であって、前記複数の非接触式温度計の計測値から得られる平均シェル温度に応じて、前記外筒に流通させる加熱ガス量を増減し、前記平均シェル温度を所定の温度域に維持するような運転方法において、
前記熱伸び量計測手段の計測値から得られる熱伸び率を前記キルン内筒素材の線膨張係数で除した換算シェル温度と、前記平均シェル温度との差が所定値以上となった状態が所定時間継続した場合に、前記温度差に応じて前記平均シェル温度を較正し、較正した平均シェル温度を用いて前記外筒に流通させる加熱ガス量を調整することを特徴とする外熱式ロータリーキルンの運転方法。
【請求項７】
前記外筒が軸方向に複数のゾーンに区画され、該各ゾーンに前記非接触式温度計が配設されており、前記各ゾーンの加熱ガス流量を調節する加熱ガス量調節手段と、前記各ゾーンのシェル温度の計測値に基づいて前記加熱ガス量調節手段を制御する温度制御手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項８】
前記熱伸び量計測手段が、前記各ゾーンにおける熱伸び量を前記外筒の周壁部から計測するゾーン熱伸び量計測手段を含むことを特徴とする請求項７に記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項９】
前記加熱ガス量調節手段が、１系統の加熱ガスを前記各部分に所定の流量比で配分するための加熱ガス分配手段と、前記１系統の加熱ガスの全流量を調節する加熱ガス全流量調節手段とを含むことを特徴とする請求項７または８に記載の外熱式ロータリーキルン。
【請求項１０】
軸回りに回転するキルン内筒と、前記キルン内筒の周囲に加熱ガスを流通させる外筒とを備え、前記キルン内筒の内部で処理物を軸方向に移送しながら加熱処理を行なう外熱式ロータリーキルンにおいて、前記キルン内筒の軸方向の複数位置のシェル温度を前記外筒の周壁部から計測する複数の非接触式温度計を備えたことを特徴とする外熱式ロータリーキルン。
【請求項１１】
軸回りに回転するキルン内筒と、前記キルン内筒の周囲に加熱ガスを流通させる外筒とを備え、前記キルン内筒の内部で処理物を軸方向に移送しながら加熱処理を行なう外熱式ロータリーキルンにおいて、前記キルン内筒は、軸方向に移動可能な可動側端部および固定側端部において回転可能に支持され、前記キルン内筒の軸方向の熱伸び量を計測する手段を備えたことを特徴とする外熱式ロータリーキルン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化炉や熱分解炉、加熱処理炉等に利用される外熱式ロータリーキルンおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外熱式ロータリーキルンは、軸回りに回転するロータリーキルン（キルン内筒）の周囲に外筒を備え、該外筒に加熱ガスを流通させてロータリーキルンを外側から加熱し、該キルン内部で処理物を軸方向に移送しながら加熱処理を行なうものであり、加熱ガスが処理物に接触しない構成であるため間接加熱式とも呼ばれ、炭化炉を始め、熱分解炉、加熱処理炉、乾燥炉等に広く利用されている。
【０００３】
外熱式ロータリーキルンの上記特徴を利用して、下水汚泥などの有機系廃棄物を加熱分解して燃料化することが検討されている。すなわち、有機系廃棄物を外熱式ロータリーキルン内部に導入し、加熱ガスを混入させずに低酸素下で加熱分解して熱分解ガスや炭化物を回収し、これらを燃料ガスや固体燃料に利用するものであり、燃料ガス化を目的とする場合には、加熱温度を極力高く設定し有機物質を効率的にガス化させる。一方、固体燃料化を目的とする場合には、ガス化する場合より低い温度で熱分解を終結させて、炭化物に可燃分を残留させる必要がある。このため、キルン内部の温度管理が重要になる。
【０００４】
軸回りに回転するロータリーキルン内部の温度を制御する方法としては、キルンの軸心に沿ってパイプを配設し、該パイプの内部に装着した温度センサによる検出温度に基づいて加熱コイルの出力や加熱ガス燃焼装置の火力を制御する方法（特許文献１参照）や、キルンの排出口に設けた熱伝対の検出温度に基づいて燃焼用空気量を制御する方法（特許文献３参照）がある。しかし、これらは何れもロータリーキルン内部のガス温度を測定する構成であるため、処理物の炭化温度を必ずしも反映するものではなく、キルン内部での輻射および対流のバランスの変化や温度センサへの付着物によって誤差を生じる虞があるうえ、下水汚泥などの有機廃棄物は、処理量や水分量などの入口性状の変動が大きく、炭化温度の安定的な制御は困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２１１０４０号公報
【特許文献２】特開２００２−１７４４１５号公報
【特許文献３】特許第２９０３０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、軸回りに回転するロータリーキルン内部の温度を、処理物の温度との相関を有して正確に計測でき、加熱温度の安定的な制御を可能ならしめる外熱式ロータリーキルンおよびその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来技術の有する課題を解決するため、本発明は、軸回りに回転するキルン内筒と、前記キルン内筒の周囲に加熱ガスを流通させる外筒とを備え、前記キルン内筒の内部で処理物を軸方向に移送しながら加熱処理を行なう外熱式ロータリーキルンにおいて、前記キルン内筒は、軸方向に移動可能な可動側端部および固定側端部において回転可能に支持され、前記キルン内筒の軸方向の熱伸び量を計測する手段と、前記キルン内筒の軸方向の複数位置のシェル温度を前記外筒の周壁部から計測する複数の非接触式温度計とを備えた。
【０００８】
本発明の好適な態様では、前記熱伸び量計測手段が、前記キルン内筒の軸方向の全熱伸び量を計測する全熱伸び量計測手段を含んでいる。また、前記熱伸び量計測手段が、前記キルン内筒の軸方向中間部分における熱伸び量を、前記外筒の周壁部から計測する少なくとも１つの部分熱伸び量計測手段を含んでいる。
【０００９】
また本発明は、上記外熱式ロータリーキルンの運転方法として、前記熱伸び量計測手段の計測値から得られる熱伸び率を前記キルン内筒素材の線膨張係数で除した換算シェル温度と、前記複数の非接触式温度計の計測値から得られる平均シェル温度との差が所定値以上となった場合に、前記キルン内筒外表面に対して圧縮空気を噴射し、前記キルン内筒外表面に付着した灰を除去する運転方法を採用した。
【００１０】
さらに本発明は、上記外熱式ロータリーキルンの運転方法として、前記熱伸び量計測手段の計測値から得られる熱伸び率を前記キルン内筒素材の線膨張係数で除した換算シェル温度と、前記複数の非接触式温度計の計測値から得られる平均シェル温度との差が所定値以上となった場合、またはその状態が所定時間継続した場合に、前記キルン内筒のメンテナンスを促す信号を出力する運転方法を採用した。
【００１１】
さらに本発明は、上記外熱式ロータリーキルンの運転方法であって、前記複数の非接触式温度計の計測値から得られる平均シェル温度に応じて、前記外筒に流通させる加熱ガス量を増減し、前記平均シェル温度を所定の温度域に維持するような運転方法において、
前記熱伸び量計測手段の計測値から得られる熱伸び率を前記キルン内筒素材の線膨張係数で除した換算シェル温度と、前記平均シェル温度との差が所定値以上となった状態が所定時間継続した場合に、前記温度差に応じて前記平均シェル温度を較正し、較正した平均シェル温度を用いて前記外筒に流通させる加熱ガス量を調整する運転方法を採用した。
【００１２】
本発明に係わる外熱式ロータリーキルンの他の態様では、前記外筒が軸方向に複数のゾーンに区画され、該各ゾーンに前記非接触式温度計が配設されており、前記各ゾーンの加熱ガス流量を調節する加熱ガス量調節手段と、前記各ゾーンのシェル温度の計測値に基づいて前記加熱ガス量調節手段を制御する温度制御手段とをさらに備えている。好ましい態様においては、前記熱伸び量計測手段が、前記各ゾーンにおける熱伸び量を前記外筒の周壁部から計測するゾーン熱伸び量計測手段を含んでいる。さらに好ましい態様では、前記加熱ガス量調節手段が、１系統の加熱ガスを前記各部分に所定の流量比で配分するための加熱ガス分配手段と、前記１系統の加熱ガスの全流量を調節する加熱ガス全流量調節手段とを含んでいる。
【００１３】
本発明に係わる外熱式ロータリーキルンの別の態様は、軸回りに回転するキルン内筒と、前記キルン内筒の周囲に加熱ガスを流通させる外筒とを備え、前記キルン内筒の内部で処理物を軸方向に移送しながら加熱処理を行なう外熱式ロータリーキルンにおいて、前記キルン内筒の軸方向の複数位置のシェル温度を前記外筒の周壁部から計測する複数の非接触式温度計を備えた。
【００１４】
本発明に係わる外熱式ロータリーキルンのさらに別の態様は、軸回りに回転するキルン内筒と、前記キルン内筒の周囲に加熱ガスを流通させる外筒とを備え、前記キルン内筒の内部で処理物を軸方向に移送しながら加熱処理を行なう外熱式ロータリーキルンにおいて、前記キルン内筒は、軸方向に移動可能な可動側端部および固定側端部において回転可能に支持され、前記キルン内筒の軸方向の熱伸び量を計測する手段を備えた。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係わる外熱式ロータリーキルンによれば、キルン内筒の軸方向の熱伸び量を計測する手段と、キルン内筒の軸方向の複数位置のシェル温度を外筒の周壁部から計測する複数の非接触式温度計とを備えたので、熱伸び量計測手段の計測値から得られる熱伸び率をキルン内筒素材の線膨張係数で除算することで、キルン内部での輻射や対流の変化や、キルン内筒または温度センサへの付着物などによる測定誤差を排除した正確なキルンシェル温度（換算シェル温度）を検知することができる。
【００１６】
しかもキルンシェル温度は、キルン内部の処理物に直接的に接する部分の温度であるため、処理物の熱分解温度との相関が高く、加熱状況を良好に反映しており、このようなキルンシェル温度に基づいて温度制御を行なうことで、加熱温度の安定的な制御が可能となる。これにより、本発明に係わる外熱式ロータリーキルンを、例えば有機系廃棄物から燃料用炭化物を得る炭化炉に利用するような場合には、炭化温度を所望する可燃分残留率に応じた適正な温度に維持でき、高品質の炭化燃料を安定的に得ることができる。
【００１７】
また、熱伸び量ベースの換算シェル温度と非接触式温度計の平均シェル温度とを比較することで、キルン内筒外表面への灰の付着やキルン内筒の腐食状況を検知することができ、前記温度差が所定値以上となった場合に、キルン内筒外表面に対して圧縮空気を噴射して、前記キルン内筒外表面に付着した灰を除去するような運転方法や、前記温度差が所定時間継続した場合にキルン内筒のメンテナンスを促す信号を出力するような運転方法、さらには前記温度差に応じて放射率などを用いて平均シェル温度を較正し、そのままロータリーキルンの運転を継続するような運転方法が可能となる。
【００１８】
また、前記外筒が軸方向に複数のゾーンに区画され、該各ゾーンに前記非接触式温度計が配設されており、前記各ゾーンの加熱ガス流量を調節する加熱ガス量調節手段と、前記各ゾーンのシェル温度の計測値に基づいて前記加熱ガス量調節手段を制御する温度制御手段とをさらに備えている態様では、前記各ゾーンのシェル温度の計測値に基づいて、ゾーン毎に異なるシェル温度に制御できる。また、各ゾーンの温度制御に、熱伸び量ベースの換算シェル温度と非接触式温度計の平均シェル温度との比較による制御温度域の較正を併用することで、一層信頼性の高い温度制御が可能となり、高品質の加熱処理を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる外熱式のロータリーキルン１を炭化炉として実施する場合の実施形態を示している。図において、ロータリーキルン１は、内筒１１（キルンシェル）と、その周囲に加熱ガスを流通させる外筒１２（マッフル）とを備えている。内筒１１は、軸方向に移動可能な可動側端部１３および固定側端部１４において軸回りに回転可能に支持され、内筒１１の入口部を構成する可動側端部１３には、処理物を投入するためのスクリューコンベア１０が設けられ、内筒１１の出口部を構成する固定側端部１４には処理物を排出するシュート１３が設けられている。
【００２０】
より詳細に述べると、内筒１１の可動側端部１３には、内筒１１を回転自在に支持する環状フレーム１３１が設けられ、この環状フレーム１３１の両側部は、設置面１３０から揺動可能に立設されている支持部材１３２の上端部に回動自在に支持されている。支持部材１３２の支点間距離は、後に詳述するキルン内筒１１の熱伸び量に比べて充分に大きく設定され、支持部材１３２の揺動に伴う可動側端部１３の上下動は充分に小さく抑えられている。
【００２１】
また、内筒１１の可動側端部１３および固定側端部１４は、それぞれの回転部分（１１）と非回転部分（１３、１４）との間にエアシールを形成しており、さらに、可動側端部１３とスクリューコンベア１０との接続部分には、可動側端部１３の軸方向の変位を吸収するエキスパンション１３３が設けられている。
【００２２】
そして、内筒１１の可動側端部１３には、内筒１１の加熱部全体の熱伸び量、即ち全熱伸び量Ｄを計測する計測手段１１４が設けられている。該計測手段１１４は、内筒１１の可動側端部１３に設けた指標Ｐの変位を、ロータリーキルン１の設置部位に対して固定されているスケールで計測するものであるが、指標Ｐの変位を差動変圧器のような電磁気的手段等で計測する位置センサであっても良い。また、連続的な変位を検出するセンサの代わりに、予め設定された所定の変位に到達したことを検知するフィーラーを設けることや、レーザ距離計を用いて変位を検知することもできる。
【００２３】
なお、内筒１１の内壁部には、周方向に対して傾斜して配列された複数のフィン（またはスパイラル、図示せず）が設けられ、内筒１１が、図示しない駆動源により所定の回転数で駆動回転されることにより、入口側から投入された処理物を加熱しながら出口側に移送可能である。なお、前記フィンを設ける代わりに、内筒１１が水平に対して僅かに傾斜した軸回りに回転自在に支持され、その傾斜と内筒１１の回転によって処理物が出口側に移送される場合もある。
【００２４】
外筒１２は、内筒１１の回転および軸方向の移動を許容し、かつ内筒１１との間でシールを確保した状態で、図示しない支持部材を介して設置部位に固定されている。外筒１２の内面全体は断熱材で覆われており、図２に示すように、内部空間の一側（内筒１１の側方）が隔壁１２０により長手方向全体に亘って仕切られ、その仕切られた部分の下側に加熱ガスの導入部１２１が画成され、上側に加熱ガスの送出部１２２が画成されており、導入部１２１から送出部１２２に至る加熱ガス流路を形成している。そして、外筒１２の導入部１２１には、加熱ガス燃焼炉２から送給される加熱ガスの供給管２０が連通する一方、外筒１２の送出部１２２は、加熱ガス送出管２１を介して加熱ガス量調節ダンパ３および誘引ファン４に連通している。
【００２５】
外筒１２の上部には、軸方向に離間して３箇所の点検窓１２３が設けられており、それぞれの点検窓１２３には、内筒１１の部分的な変位、即ち部分熱伸び量Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を計測する計測手段１２４が設けられている。計測手段１２４は、内筒１１の外周面に設けた指標Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対向して、外筒１２の点検窓１２３に配設されたスコープまたは撮像装置で構成され、その計測位置に対する指標Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の変位を、前記スコープの視野内に設置されたスケールで計測するか、または、撮像装置によって得られる画像上の位置を基に計測するものである。
【００２６】
また、外筒１２上部の送出部１２２寄りの位置には、軸方向に離間して６箇所の窓１２５が設けてあり、各窓１２５には、軸回りに回転する内筒１１の外周面に対向してキルンシェル温度Ｔ１１〜Ｔ３２（Ｔｎ）を計測する非接触式温度計１２６が設けられている。非接触式温度計１２６としては放射温度計を用いることができる。その場合、後述のように外筒１２の内部に流通する加熱ガスとして煤塵を含む燃焼ガスが使用されるので、放射温度計の応答波長に、煤塵や燃焼ガスの影響を受けない３．９μｍの赤外波長を用いることが好適である。また、１．０μｍ近傍の二色温度計も燃焼ガスや煤塵の影響が少なく、さらには、内筒１１外表面が腐食しても放射率の影響を受け難いので好適である。
【００２７】
次に、上記実施形態に基づいて、外熱式ロータリーキルン１を下水汚泥などの有機系廃棄物を加熱分解して燃料化する炭化炉として用いる場合の運転方法について説明する。
【００２８】
ロータリーキルン１の外筒１２内には、誘引ファン４の誘引作用により、加熱ガス燃焼炉２から加熱ガスが送給されており、この加熱ガスによって外筒１２内に位置した内筒１１が外周面から加熱される。加熱ガス燃焼炉２の火力は一定に維持され、該加熱ガス燃焼炉２から送給される加熱ガスの温度は、所定の高温に維持されているが、キルン内筒１１に導入される処理物の性状や処理量、水分量などの負荷変動により、内筒１１の加熱に必要な熱量は変動する。
【００２９】
そこで、軸方向の６箇所に設置された非接触式温度計１２６で計測されるキルンシェル温度Ｔ１１〜Ｔ３２（Ｔｎ）が所定の温度域に維持されるように、図３に示す制御ロジックに基づいて温度制御手段５で加熱ガス量調節ダンパ３の開度および誘引ファン４の回転数を制御する。
【００３０】
図３において、６箇所の各計測地点におけるキルンシェル温度Ｔ１１〜Ｔ３２は、選択スイッチ５０によって何れか１箇所または任意の複数箇所（最大６箇所）が選択され、このうち１箇所が選択された場合には、その選択されたキルンシェル温度をプロセス値とし、複数箇所が選択された場合には、平均処理５１によりキルンシェル温度の平均値をプロセス値として、このプロセス値ＰＶが設定値ＳＶに維持されるようにＰＩＤ制御を行う。
【００３１】
すなわち、遅延処理５２を経たキルンシェル温度のプロセス値ＰＶと設定値ＳＶの偏差に比例した比例動作（Ｐ動作）、偏差の継続時間に比例した積分動作（Ｉ動作）、偏差の変化率に比例した微分動作（Ｄ動作）を組み合わせたＰＩＤ制御の出力を反転５３して開度指令とし、加熱ガス量調節ダンパ３の開度調節を行なう。さらに、加熱ガス量調節ダンパ３への開度指令を遅延処理５４を経て誘引ファン４の回転数制御におけるプロセス値とし、このプロセス値ＰＶが設定値ＳＶに維持されるようにＰＩＤ制御を行い、その出力を反転５５して誘引ファン４の回転数指令とし、誘引ファン４の回転数調節を行なう。
【００３２】
このようにして基本的な温度制御は加熱ガス量調節ダンパ３の開度調節で行い、誘引ファン４の回転数調節によって加熱ガス量調節ダンパ３の開度が所定の範囲内に維持されるようにバックアップ制御を行なうことで、入口負荷の変動に対して安定的な制御が可能となる。また、上記制御において、加熱ガス量調節ダンパ３の開度調節における遅延処理５２に対して、誘引ファン４の回転数制御における遅延処理５４を大きく設定することにより、短期的な温度変化に対しては誘引ファン４の回転数制御は動作させず、加熱ガス量調節ダンパ３の開度調節のみで対応し、誘引ファン４の回転数制御は長期的な温度変化に対応させるようにすれば、一層安定的な温度制御を行なうことができる。
【００３３】
そして、上記のように温度制御されているロータリーキルン１の上流側には図示しない乾燥機が配設されており、この乾燥機で攪拌乾燥され所定の水分量に調整された乾燥汚泥７１は、スクリューコンベア１０によってロータリーキルン１の内筒１１に導入される。内筒１１に導入された乾燥汚泥７１は、内筒１１の回転に伴い出口側に向けて移送されながら加熱されることで、先ず残留する水分が蒸発し、水分蒸発の完了に伴い有機成分の熱分解が進行し、熱分解ガスを発生しながら炭化され、所定の炭化度の炭化物７２（固体燃料）としてシュート１５から排出される。
【００３４】
一方、熱分解によって発生した熱分解ガス７３は、シュート１５から図示しない乾燥ガス燃焼炉に導入され、補助燃料や加熱ガス送出管２１にて熱交換された燃焼用空気と共に燃焼され、その燃焼ガスの一部は加熱ガス燃焼炉２に環流され、加熱ガス燃焼炉２にて補助燃料と共に燃焼され、ロータリーキルン１の加熱に利用される。ところで、上記加熱ガスは燃焼ガスであるため、煤煙や灰などを含んでおり、この灰が内筒１１の外周面に付着すると、非接触式温度計１２６で計測される温度Ｔ１１〜Ｔ３２（Ｔｎ）と、実際のキルンシェル温度とに誤差を生じる虞がある。
【００３５】
そこで、内筒１１の可動側端部１３に設けた計測手段１１４による全熱伸び量Ｄの計測値に基づいて、キルンシェル温度（換算シェル温度）の平均値を求め、この値と、先述したキルンシェル温度Ｔ１１〜Ｔ３２の平均値（Ｔｎ）とを比較することによって、キルンシェルへの灰の付着状況を検知することができる。
【００３６】
すなわち、キルン内筒１１の全熱伸び量Ｄ（ｍｍ、＝ΔＬ）、キルン内筒１１の加熱部長さＬ（ｍ）、キルン素材の線膨張係数α（ｍｍ／ｍ・℃）とすると、換算シェル温度Ｔｓ（℃）は、全熱伸び率Ｄ／Ｌ（ΔＬ／Ｌ）をキルン素材の線膨張係数αで除算して、
Ｔｓ＝Ｄ／αＬ
となり、この換算シェル温度Ｔｓと上記平均シェル温度Ｔｎとの差
ΔＴ＝（Ｄ／αＬ）−Ｔｎ
が、設定値以上となった場合またはその状態が所定時間継続した場合に、キルンシェルに灰が付着したものと判断し、外筒１２に設けたノズル１２７（図２）から、キルン内筒１１の外表面に対して圧縮空気を噴射して灰を除去するようにしたり、キルン内筒１１のメンテナンスを促す信号を出力したりすることができる。
【００３７】
さらに、キルンシェルに灰が付着した場合には、キルン内筒１１の全熱伸び量に基づく換算シェル温度Ｔｓに比べて、非接触式温度計１２６に基づいた平均シェル温度Ｔｎが低くなるものの、ロータリーキルン１自体の運転に直ちに支障を来す訳ではないため、温度差ΔＴが設定値以上となった場合（またはその状態が所定時間継続した場合）に、温度差ΔＴに応じて非接触温度計の放射率などを用いて平均シェル温度を較正し、較正した平均シェル温度を用いて加熱ガス量調節ダンパ３または誘引ファン４の外筒１２に流通させる加熱ガス量を制御し、そのままロータリーキルン１の運転を継続することもできる。
【００３８】
また、内筒１１の部分熱伸び量Ｄ１〜Ｄ３を計測する計測手段１２４の計測値に基づいて、当該部分のキルンシェル温度（換算部分シェル温度）を求め、この値と、非接触式温度計１２６に基づいたキルンシェル温度Ｔ１１〜Ｔ３２（図１に示す例では、Ｔ１１とＴ１２の平均値Ｔ１、Ｔ２１とＴ２２の平均値Ｔ２、Ｔ３１とＴ３２の平均値Ｔ３）とを比較することにより、キルン内筒１１の各部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ごとの計測値の誤差や灰の付着状況を検知することができる。なお、部分熱伸び量Ｄ１〜Ｄ３のうち、Ｄ２およびＤ３は、実際に測定される変位量から、それより固定側端部１４側の部分熱伸び量Ｄ１およびＤ２を差引いた値を用いる必要がある。
【００３９】
このような内筒１１の部分熱伸び量Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の計測手段１２４は、図４に示されるように、軸方向に加熱温度の異なる複数のゾーンを有するロータリーキルン４１に実施する場合に有利である。以下、第２実施形態のロータリーキルン４１について、図面と共に説明する。なお、第２実施形態のロータリーキルン４１は、基本構造においては第１実施形態のロータリーキルン１と同様であるため、同様の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図４において、ロータリーキルン４１は、外筒１２の内部が隔壁４２、４３によって３つのゾーンＺ１〜Ｚ３に区画され、各ゾーンＺ１〜Ｚ３に、加熱ガス燃焼炉２から加熱ガスが分配して供給されると共に、各ゾーンＺ１〜Ｚ３の加熱ガス流量を調節する加熱ガス量調節ダンパ３１〜３３を備えている。
【００４１】
さらに、ロータリーキルン４１は、各ゾーンＺ１〜Ｚ３に１箇所の部分熱伸び量計測手段１２４（Ｄ１〜Ｄ３）と、２箇所の非接触式温度計１２６（Ｔ１１〜Ｔ３２）とが配設されており、各ゾーンＺ１〜Ｚ３のキルンシェル温度の計測値Ｔ１〜Ｔ３（Ｔ１１とＴ１２の平均値Ｔ１、Ｔ２１とＴ２２の平均値Ｔ２、Ｔ３１とＴ３２の平均値Ｔ３）に基づいて、各加熱ガス量調節ダンパ３１〜３３の開度を制御することで、各ゾーンＺ１〜Ｚ３に流通する加熱ガス量を調節し、各ゾーンＺ１〜Ｚ３のキルンシェル温度を異なる設定温度に維持可能である。
【００４２】
そして、上記各ゾーンＺ１〜Ｚ３の部分熱伸び量Ｄ１〜Ｄ３に基づいて、各ゾーンＺ１〜Ｚ３の換算シェル温度Ｔｓ１〜Ｔｓ３（Ｄ１／αＬ１〜Ｄ３／αＬ３、但しＬ１〜Ｌ３は各ゾーン長）を求め、この値と、各ゾーンＺ１〜Ｚ３のキルンシェル温度の計測値Ｔ１〜Ｔ３とを比較し、各温度差ΔＴ１〜ΔＴ３を求めることで、各ゾーンＺ１〜Ｚ３ごとの温度誤差や灰の付着状況を検知することができる。この際、先述した全熱伸び量Ｄからの換算シェル温度Ｔｓと、各キルンシェル温度Ｔ１１〜Ｔ３２の平均値とを比較する方法を並行して実施しても良いことは勿論である。
【００４３】
また、各加熱ガス量調節ダンパ３１〜３３の開度を所定の比率に保持した状態で、いずれかのゾーン、例えば最も下流側に位置した出口ゾーンＺ３のキルンシェル温度Ｔ３（Ｔ３１とＴ３２の平均値）が所定の温度域に維持されるように、誘引ファン４の回転数を制御することもできる。この場合、部分熱伸び量計測手段１２４を出口ゾーンＺ３にのみ設けるようにしても良い。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。例えば、上記実施形態では、軸方向に６箇所の非接触式温度計１２６と、３箇所の部分熱伸び量計測手段１２４とを備えたロータリーキルンを示したが、これらの設置数は適宜設定できる。また、第２実施形態では、軸方向にキルンシェル温度に異なる３つのゾーンを備えたロータリーキルンを示したが、ゾーンの数はこれ以外でも良く、各ゾーンの長さが異なっていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明第１実施形態の外熱式ロータリーキルンの概略を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】外熱式ロータリーキルンの制御を示す図である。
【図４】本発明第２実施形態の外熱式ロータリーキルンの概略を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、４１  ロータリーキルン
２  加熱ガス燃焼炉
３、３１、３２、３３  加熱ガス量調節ダンパ
４  誘引ファン（加熱ガス量調節手段）
５  温度制御手段
１０  スクリューコンベア
１１  内筒（キルンシェル）
１２  外筒（マッフル）
１３  可動側端部
１４  固定側端部
１５  シュート
１１４  計測手段（全熱伸び量計測手段）
１２４  計測手段（部分熱伸び量計測手段）
１２６  非接触式温度計
Ｄ  全熱伸び量
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  部分熱伸び量
Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ３１、Ｔ３２  キルンシェル温度
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３  指標
【図１】
2008180451.tif 000003
【図２】
2008180451.tif 000004
【図３】
2008180451.tif 000005
【図４】
2008180451.tif 000006