(57)【要約】【課題】低設備コストで、周辺環境の良好化を図ると共に外面に触れても火傷の虞が無い炉冷却装置を提供する。【解決手段】回転若しくは揺動する炉２の外周面を、冷却用液体により直接液冷するのでは無く、冷却用気体領域１２による気体冷却、冷却用液体部１３による液体冷却の順の二段で冷却し、炉周辺の蒸気の発生を無くすと共に、炉２外周面からの冷却用液体の漏れ及び炉２外周面の防錆対策を不要として当該炉２を十分に冷却するように構成して成るもの。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される被処理物を、回転若しくは揺動しながら燃焼する炉を冷却する装置において、
前記炉の外周面に対し隔てて当該炉を囲むように設置され、その内部を冷却用液体が移動する冷却用液体部を備え、
この冷却用液体部と前記炉との間の領域を、冷却用気体が移動する冷却用気体領域とすることを特徴とする炉冷却装置。
【請求項２】
前記冷却用液体部は、冷却用液体が流入する冷却用液体流入部と、冷却用液体が流出する冷却用液体流出部と、を備え、
前記冷却用液体流入部と前記冷却用液体流出部とが連絡されて冷却用液体が循環することを特徴とする請求項１記載の炉冷却装置。
【請求項３】
前記冷却用気体領域を移動し当該冷却用気体領域から排出される冷却用気体を、前記炉の燃焼用気体とすることを特徴とする請求項１又は２記載の炉冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転若しくは揺動しながら被処理物を燃焼する炉の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炉内に供給される被処理物を、当該炉を回転若しくは揺動させながら燃焼して溶融するキルンが知られている。このキルンの炉にあっては、１２００〜１３００°Ｃ程度の高温で運転されるため、炉内の耐火物の熱損傷を防止すべく、炉外周面を冷却する冷却装置が付設されている。
【０００３】
この炉冷却装置としては、炉外周面に水冷ジャケットを設け、この水冷ジャケットに対して冷却水を供給／排出するフレキシブル配管を接続し、炉の揺動に対しフレキシブル配管の追従を可能として、炉外周面を冷却水で直接水冷する冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、炉外周面に放熱フィンを設けると共にこの放熱フィンを環状の被覆体で覆い、この被覆体内に対して冷却用空気を供給／排出する構成として、回転する炉外周面を冷却用空気で直接空冷する冷却装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１―１８２８２５号公報
【特許文献２】
特開平９―１４５０３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記両者にあっては、蒸気発生により周辺環境が悪化すると共に外面に触れると火傷等の事態を招く虞がある。
【０００７】
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、低設備コストで、周辺環境の良好化が図られると共に、外面に触れても火傷の虞が無い炉冷却装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による炉冷却装置は、供給される被処理物を、回転若しくは揺動しながら燃焼する炉の冷却装置において、炉の外周面に対し隔てて当該炉を囲むように設置され、その内部を冷却用液体が移動する冷却用液体部を備え、この冷却用液体部と炉との間の領域を、冷却用気体が移動する冷却用気体領域とすることを特徴としている。
【０００９】
このように構成された炉冷却装置によれば、回転若しくは揺動する炉の外周面が、冷却用液体により直接液冷されるのでは無く、冷却用気体領域による気体冷却、冷却用液体部による液体冷却の順の二段で冷却されるため、蒸気が炉周辺に発生することが無くされると共に、炉外周面からの冷却用液体の漏れ及び炉外周面の防錆対策を施すことなく当該炉が十分に冷却される。
【００１０】
ここで、冷却用液体部を、冷却用液体が流入する冷却用液体流入部と、冷却用液体が流出する冷却用液体流出部と、を備え、冷却用液体流入部と冷却用液体流出部とが連絡されて冷却用液体が循環する構成とすると、冷却用液体部で熱交換し高温とされた冷却用液体が冷却用液体流出部から冷却用液体流入部へ向かう間に冷却用液体の温度が元の冷却用温度に戻り、簡易な構成で、冷却用液体の循環が可能とされる。
【００１１】
また、冷却用気体領域を移動し当該冷却用気体領域から排出される冷却用気体を、炉の燃焼用気体とすると、当該燃焼用気体が高温に予熱されることから、燃焼が効率的に行われる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による炉冷却装置の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る炉冷却装置を回転炉と共に示す側面図、図２〜図５は、図１の各断面図であり、当該実施形態の炉冷却装置は、都市ごみや焼却灰等の廃棄物を被処理物として燃焼溶融するロータリーキルンに採用されている。
【００１３】
図１に示すように、ロータリーキルン１は、段付円筒形状を成し横置される回転炉２を備え、この回転炉２は、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、その内面に例えばキャスタブル等の耐火物（不図示）を内貼として備えている。
【００１４】
この回転炉２は、その前端部が固定部としての前支持部３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室４に挿入されて回転自在に支持されている。
【００１５】
回転炉２は、前部側と後部側が、外径が大径の大径胴部２ｂ，２ｄとされ、この大径胴部２ｂより前側の胴部２ａ、大径胴部２ｂ，２ｄ間の胴部２ｃ、大径胴部２ｄより後側の胴部２ｅが、大径胴部２ｂ，２ｄに比して外径が小径且つ互いに外径が同径の胴部とされている。
【００１６】
大径胴部２ｂ，２ｄの各々に対しては、図５に示すように、その下部の両側に、一対の円板状のローラ５，５が各々当接し、このローラ５は、図１に示すように、軸受６、６に回転自在に支持された回転軸７に固定されている。
【００１７】
大径胴部２ｄ側の一対の回転軸７，７に対しては、駆動源としての各電動機Ｍ，Ｍの回転駆動力が各々伝達されて同方向に回転し、従って、大径胴部２ｄ側の一対のローラ５，５は、駆動ローラとされ、大径胴部２ｂ側のローラは、従動ローラとされ、回転炉２は、大径胴部２ｄ側の駆動ローラ５，５の回転により、所定の速度で回転する。
【００１８】
回転炉２を支持する前支持部３には、上流側からの被処理物を炉内に導入する入口としての導入ダクト８が貫設されると共に、例えば灯油等の燃料を、炉内に導入される燃焼用空気を用いて燃焼する燃料燃焼装置９が貫設され、回転炉２は、電動機Ｍの駆動に従って回転することで、炉内の被処理物を入口側の前部から後端面の出口１０へ向かって搬送し、この際に、燃料燃焼装置９で生じる高温の燃焼ガス及び火炎を、搬送される被処理物に接触させることで、当該被処理物を燃焼溶融し、溶融スラグを生成する。この回転炉２では、炉内の溶融温度を約１２００〜１３００°Ｃに設定して好適な運転を実施する。
【００１９】
そして、この回転炉２に対しては、炉出口１０から排出される溶融スラグを冷却して回収するスラグ冷却水槽が接続されると共に、炉出口１０から排出される燃焼排ガスを二次燃焼する二次燃焼室４を経由して排ガス処理システム（不図示）が接続され、この排ガス処理システムで冷却され無害化されたガスは、煙突を介して大気に放出される。
【００２０】
次に、本実施形態の特徴を成す炉冷却装置について説明する。この炉冷却装置は、図１〜図５に示すように、回転炉２の外周面から外方に、冷却用気体領域としての空冷領域１２、冷却用液体部としての水冷部１３を順に備えている。
【００２１】
水冷部１３は、図２に示すように、回転炉２の外周面に対して一定距離隔てて配置されて当該炉２の外周面の上部から下部に亘って覆うもので、図１に示すように、炉２の各胴部２ａ〜２ｅに対応する水冷部１３ａ〜１３ｅを同軸上に軸線方向に連ねて備えている。
【００２２】
これらの水冷部１３ａ〜１３ｅは、図２〜図５に示すように、所定厚を有する横断面略半円弧形状に構成されると共に、その内部に、外形に沿って相似形を成し冷却用液体としての冷却水が移動する冷却水領域を備え、炉外周面を両側から覆うように一対が対向して配設されている。
【００２３】
この両側に対向する水冷部同士１３ａ，１３ａ〜水冷部同士１３ｅ，１３ｅは、その上端部同士、下端部同士が所定距離離間するように配設され、例えば吊設等により固定設置されている。これらの水冷部１３ａ〜１３ｅの内で回転炉２の大径胴部２ｂ，２ｄに対応する水冷部１３ｂ，１３ｄは、図１、図４及び図５に示すように、回転炉２の大径胴部２ｂ，２ｄに対して上記ローラ５，５が当接するように、その下端部の開口が大きくされている。なお、図２〜図５においては、図が煩雑になるのを避けるために、水冷部１３ａ，１３ｂの冷却水領域、後述の冷却水流入部、冷却水流出部の冷却水領域を、ハッチングで示している。
【００２４】
水冷部１３ａ〜１３ｅは、図１、図３及び図４に示すように、下端部に、冷却水領域へ冷却水を導入するための冷却水流入部（流入ノズル：冷却用液体流入部）１４を備えると共に、上端部に、冷却水領域から冷却水を導出するための冷却水流出部（流出ノズル：冷却用液体流出部）１５と、を備えている。これらの冷却水流入部１４と冷却水流出部１５とは配管により連絡されて閉環路が構成され、配管途中に介装されるポンプの駆動に従って、冷却水が閉環路を循環し冷却領域を移動する構成とされている。
【００２５】
また、図１に示すように、水冷部１３ａの前端面と回転炉２の胴部２ａ外周面との間の隙間、水冷部１３ａの後端面と水冷部１３ｂの前端面との間の隙間、水冷部１３ｂの後端面と水冷部１３ｃの前端面との間の隙間、水冷部１３ｃの後端面と水冷部１３ｄの前端面との間の隙間、水冷部１３ｄの後端面と水冷部１３ｅの前端面との間の隙間、水冷部１３ｅの後端面と回転炉２の胴部２ｅ外周面との間の隙間は、例えば鉄板等の塞板で塞がれている。
【００２６】
また、図２〜図５に示すように、水冷部同士１３ａ，１３ａ〜水冷部同士１３ｅ，１３ｅの下端部同士間は、水冷部１３ａ〜１３ｅに亘って連ねて開放され大気と連通する空気流入部１７とされている。また、水冷部同士１３ａ，１３ａ〜水冷部同士１３ｅ，１３ｅの上端部同士間に形成されていると共に水冷部１３ａ〜１３ｅに亘って連なる隙間は、例えば鉄板等の塞板１６で塞がれている。
【００２７】
従って、水冷部１３と回転炉２の外周面との間には、図１〜図５に示すように、水冷部１３ａ〜１３ｅに亘って連通すると共に、下部が大気に開放されて成る空間が画成され、この空間が上記空冷領域１２とされている。
【００２８】
この空冷領域１２を画成する塞板１６には、水冷部１３ａ〜１３ｅに対応する位置に、空冷領域１２の冷却用空気（冷却用気体）を外部へ排出するための空気排出部（排出ノズル）１８が各々設けられ、この空気排出部１８に接続されるブロワの駆動に従って、冷却用空気が空気流入部１７を通して導入されると共に空気排出部１８を通して排出され空冷領域１２を移動する構成とされている。このブロワには、空気排出部１８からの冷却用空気を、上記燃料燃焼装置９の燃焼用空気（燃焼用気体）として供給する配管が接続されている。
【００２９】
このように構成された炉冷却装置では、上記ブロワ及びポンプの駆動に従って、空冷領域１２では冷却用空気が移動し、水冷部１３では冷却水が移動し、回転炉２の外周面は、空冷領域１２での冷却用空気による空冷、水冷部１３での冷却水による間接水冷の順の二段で冷却される。
【００３０】
この時、空冷領域１２にあっては、当該空冷領域１２を移動する冷却用空気が熱交換に従って高温とされるが、この高温とされた冷却用空気は、燃料燃焼装置９の燃焼用空気として供給される。このため、回転炉２では燃焼が効率的に行われる。
【００３１】
また、水冷部１３にあっては、当該水冷部１３を移動する冷却水が熱交換に従って高温とされるが、この高温とされた冷却水は、閉環路を循環する際に外部で冷やされて常温（元の冷却用温度）に戻され再度水冷部１３へ供給される。このため、簡易な構成で、冷却水の循環が可能とされている。
【００３２】
そして、このように、回転炉２の外周面が、冷却水により直接水冷されるのでは無く、空冷領域１２での空冷、水冷部１３での間接水冷の順の二段で冷却されるため、蒸気がロータリーキルン１の周辺に発生することが無く、また、回転炉２の外周面からの冷却水の漏れ及び当該外周面の防錆対策を施すことなく当該回転炉２が十分に冷却される。このため、低設備コストで、周辺環境の良好化が図られていると共に外面に触れても火傷の虞が無くされている。
【００３３】
また、本実施形態の炉冷却装置は、回転炉２に対して冷却水をかけるようにして直接浴びせる構成に比すと、回転炉２全体が均等に冷却され温度制御が簡易にされると共に大気への水蒸気の発生が無く周辺住民に悪印象を与えることが無いという利点がある。
【００３４】
なお、排ガス処理設備で無害化され煙突から排出される清浄化ガスが冷えていると煙突から白煙が排出されるため、この白煙の排出を防止すべく、空冷領域１２から排出された冷却用空気を、排ガス処理設備で無害化され煙突へ向かう清浄化ガスへ混入するようにしても良い。
【００３５】
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く、例えば、上記実施形態においては、水冷部１３を、回転炉２の外周面を両側から覆う分割タイプとしているが、略円筒形状として回転炉２の外周面を概ね包囲する構成とすることも可能である。
【００３６】
また、上記実施形態においては、設備及びランニングコストの低減を図るべく、冷却用液体部１３に冷却水を、冷却用気体領域１２に冷却用空気を各々供給するようにしているが、冷却用液体部１３に冷却水以外の冷却用液体を、冷却用気体領域１２に冷却用空気以外の冷却用気体を供給するようにしても良い。
【００３７】
また、上記実施形態においては、特に適用が効果的であるとして、回転炉２を備えるロータリーキルン１に対する適用を述べているが、例えば、揺動しながら被処理物を燃焼する揺動炉を備えるキルンに対しても適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明による炉冷却装置は、回転若しくは揺動する炉の外周面を、冷却用液体により直接液冷するのでは無く、冷却用気体領域による気体冷却、冷却用液体部による液体冷却の順の二段で冷却し、炉周辺の蒸気の発生を無くすと共に、炉外周面からの冷却用液体の漏れ及び炉外周面の防錆対策を不要として当該炉を十分に冷却するように構成したものであるから、低設備コストで、周辺環境の良好化を図ると共に外面に触れても火傷の虞が無い炉冷却装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る炉冷却装置を回転炉と共に示す側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ断面図である。
【符号の説明】
２…回転炉、９…燃料燃焼装置、１２…空冷領域（冷却用気体領域：炉冷却装置）、１３…水冷部（冷却用液体部：炉冷却装置）、１４…冷却水流入部（冷却用液体流入部）、１５…冷却水流出部（冷却用液体流出部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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