(57)【要約】【課題】原料の攪拌・搬送を効果的に行うとともに、原料の解砕を効果的に行い、原料の塊化を防止し、原料の熱分解加工を効果的に行う。【解決手段】回転自在で筒状の回転キルン１，２の周方向及び軸方向に複数の攪拌・搬送羽根２７を設け、攪拌・搬送羽根２７間に位置して原料の解砕を行う解砕手段３０を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在で筒状の回転キルン内の周方向及び軸方向に複数の攪拌・搬送羽根を備えた回転キルン装置において、攪拌・搬送羽根間に位置して原料の解砕を行う解砕手段を設けたことを特徴とする回転キルン装置。
【請求項２】
回転自在で筒状の回転キルン内の周方向及び軸方向に複数の攪拌・搬送羽根を設けるとともに、回転キルンの両端部に原料の導入手段と排出手段を設け、回転キルンの内部に原料を収納して間接加熱により原料を熱分解する熱分解手段を備えた熱分解施設において、攪拌・搬送羽根間に位置して原料の解砕を行う解砕手段を設けたことを特徴とする熱分解施設。
【請求項３】
解砕手段は、回転キルンの軸方向に配設された回転軸と、この回転軸に取り付けられた回転羽根とからなり、この回転羽根は回転キルンの原料投入位置より排出側に位置することを特徴とする請求項１又は２記載の回転キルン装置又は熱分解施設。
【請求項４】
解砕手段は、回転キルンの回転よりも高速で回転することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の回転キルン装置又は熱分解施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種の有機性物質を含む原料（各種の有機物を含む固形物、各種汚泥、土壌等）を熱分解反応により減容、減量化する施設に係り、特に攪拌・搬送羽根を備えた回転キルン装置及び熱分解施設に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種原料（被処理物）である各種有機性物質、各種汚泥、土壌、土砂等を、間接加熱により還元性の雰囲気において熱分解を行い、乾燥、炭化、灰化、浄化等の加工を施すことが行われている。回転キルンの内部に原料を収納して間接加熱により原料を熱分解する熱分解手段を使用する場合、回転キルンの内部には、原料の攪拌と搬送を加熱効率を含めて効果的に行うための工夫が施されている。
【０００３】
特許文献１においては、回転キルン内に付着物の除去と原料の攪拌を行う付着物除去手段が設けられている。特許文献２においては、羽根を備えない回転キルン内に原料付着を防止するためのスクリュー手段が設けられている。特許文献３においては、羽根を備えない回転キルン内に原料の解砕手段を設けたものが示されている。特許文献４においては、図５において回転キルン内に攪拌・搬送羽根が設けられ、また回転キルン内に原料の付着を除去するとともに、原料を解砕する手段を設けている。
【特許文献１】特開２００２−８１８６６号公報
【特許文献２】特開２０００−１８８３０号公報
【特許文献３】特開２０００−２４１０７７号公報
【特許文献４】特開兵１１−２０１６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、従来の回転キルン装置及び熱分解施設においては、回転キルン内に原料の攪拌と搬送を行う羽根を備えており、この羽根は、原料の性状、滞留時間、回転キルンの回転数等を考慮して、高さ、長さ、傾斜角等の諸元が決定される。しかしながら、各種原料の性状に応じた羽根の形状や配置の条件は、技術的蓄積はあるものの、実運転を行って見ないと不明であり、従来においては回転キルン内の羽根は何れも固定されているので、羽根の形状や配置等の変更は容易でなく、回転キルンの回転数の調整（原料の滞留時間の調整）や加熱温度の調整といった限られた手段によって対応していた。
【０００５】
又、実負荷試験に適した量の原料の入手が困難な場合もあり、少量の原料でのサンプル試験結果が良好であり、これに基づき羽根の条件を決定しても、実負荷時においてはサンプル試験の結果と乖離することも現実にはある。これは、原料に対して最適な熱分解処理が行えないこと、加熱源燃料の消費量が増加すること、及び運転時間が長期化すること等による施設の運転コストの増加が原因である。
【０００６】
また、原料が含水物質の場合には、粘性のある場合がある。例えば、活性汚泥法による汚泥の場合には、微生物の存在により粘性が高い場合がある。しかも、脱水汚泥に加工する際に使用する凝集剤の存在により一層粘性が増加する場合もある。このように、原料の粘性が高い場合には、原料が回転キルンの内壁や攪拌・搬送羽根に付着したり、あるいは凝集して団子状の塊となり、伝熱効率が低下して、加熱加工（乾燥）効率が低下する場合があるが、上記の何れの技術においても、原料の攪拌・搬送を効率的に行い、かつ原料の団子状塊化の解砕を行うことは困難であった。
【０００７】
特に、特許文献４の図５に記載の技術は攪拌・搬送羽根と併設して攪拌・解砕手段を備えているが、回転キルン内の攪拌・搬送羽根と解砕手段との位置関係が考慮されてなく、攪拌や解砕に十分な効果が得られなかった。
【０００８】
そこで、発明者は、原料の攪拌・搬送を専ら担う手段と原料の解砕を専ら担う手段とを設けることにより、回転キルンの回転時において原料の攪拌・搬送を効率的に行い、かつ原料の解砕が促進されることに着目した。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、原料の攪拌・搬送を効率的に行うとともに、原料の塊化を効果的に防止して、原料の熱分解加工（乾燥、炭化）を効果的に行うことができる回転キルン装置及び熱分解施設を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の請求項１に係る回転キルン装置は、回転自在で筒状の回転キルン内の周方向及び軸方向に複数の攪拌・搬送羽根を備えた回転キルン装置において、攪拌・搬送羽根間に位置して原料の解砕を行う解砕手段を設けたものである。
【００１１】
請求項２に係る熱分解施設は、回転自在で筒状の回転キルン内の周方向及び軸方向に複数の攪拌・搬送羽根を設けるとともに、回転キルンの両端部に原料の導入手段と排出手段を設け、回転キルンの内部に原料を収納して間接加熱により原料を熱分解する熱分解手段を備えた熱分解施設において、攪拌・搬送羽根間に位置して原料の解砕を行う解砕手段を設けたものである。
【００１２】
請求項３に係る回転キルン装置又は熱分解施設は、解砕手段が、回転キルンの軸方向に配設された回転軸と、この回転軸に取り付けられた回転羽根とからなり、この回転羽根は回転キルンの原料投入位置より排出側に位置するものである。
【００１３】
請求項４に係る回転キルン装置又は熱分解施設は、解砕手段が、回転キルンの回転よりも高速で回転するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のようにこの発明によれば、攪拌・搬送羽根間に位置して原料の解砕を行う解砕手段を設けており、回転キルンの回転時において原料が適宜に解砕手段に係合することにより原料の解砕が促進され、原料の塊化が防止されて、熱分解加工（乾燥又は炭化）を効果的に行うことができる。しかも、解砕手段は攪拌・搬送羽根間に位置しているので、相互に干渉せず、それぞれが十分な働きをすることができる。また、攪拌・搬送羽根によって原料の攪拌・搬送も効果的に行われて、これによっても原料の熱分解加工が効果的に行われる。従って、加熱源燃料の節減、運転時間の短縮等の施設の運転コストの削減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。図２はこの発明の実施最良形態による熱分解施設の構成図を示し、１，２は筒状の回転キルンであり、回転キルン１，２の周囲には回転キルン１，２をそれぞれ外部から加熱する外部加熱手段３，４が設けられ、回転キルン１と外部加熱手段３とにより乾燥炉（加熱熱風温度３００〜４５０℃）が形成され、回転キルン２と外部加熱手段４とにより炭化炉４（加熱熱風温度４００〜６５０℃）が形成される。外部加熱手段４には燃焼バーナを有する熱風炉５から熱風ガスが導入され、この熱風ガスは外部加熱手段３にも導入された後、配管１９を介して排気される。回転キルン１，２の内部には、後述するように、周方向及び軸方向に複数の攪拌・搬送羽根が設けられている。
【００１６】
回転キルン１の一端側には、原料を貯留するホッパ６、モータ７ａ駆動の投入コンベア７及び投入ボックス８が設けられ、回転キルン１の他端側には回転キルン２の他端側にまたがって接続ボックス９が設けられている。又、回転キルン１の両端寄り部分の外周には環状の突出部１ａ，１ｂが設けられ、突出部１ａ，１ｂは回転支持ローラ１０，１１により回転自在に支持される。又、回転キルン１の突出部１ｂ側にはスプロケットが設けられ、このスプロケットと駆動源であるモータ１２とはチェーン１３によって連結されている。
【００１７】
又、同様にして、回転キルン２の両端寄り部分にも突出部２ａ，２ｂが設けられ、突出部２ａ，２ｂは回転支持ローラ１４，１５により回転自在に支持され、回転キルン２とモータ１６とはスプロケットを介してチェーン１７により連結される。又、回転キルン２の一端側には回収ボックス１８が設けられている。
【００１８】
又、配管１９には配管２０が分岐接続され、配管２０には循環２１及びエゼクタブロア２２が設けられ、配管２０はエゼクタ及び燃焼バーナを有するガス燃焼炉２３に接続される。又、ガス燃焼炉２３には配管２４を介して接続ボックス９が接続され、原料の乾燥処理により発生した乾留ガスや水蒸気からなる熱分解ガスが送入され、燃焼浄化される。ガス燃焼炉２３からの燃焼排ガスは気体ー気体熱交換機２５等を介して排出される。熱交換機２５と熱風炉５とは配管２６により接続される。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）は実施最良形態による熱分解施設の要部縦断正面図及びそのＡ−Ａ線縦断側面図を示し、回転キルン１の内壁には螺旋状配置、即ち周方向及び軸方向に複数の攪拌・搬送羽根２７が設けられる。２８，２９は投入ボックス８と回転キルン１との間、及び接続ボックス９と回転キルン１との間にそれぞれ設けられたシール部であり、シール部２８，２９は熱風の放出や外部空気の浸入等を防止するために設けられている。回転キルン１内の軸方向には解砕手段３０の回転軸３０ａが挿通され、回転軸３０ａの両端は投入ボックス８及び接続ボックス９に設けられた軸受３１，３２に回転自在に支持される。回転軸３０ａには回転羽根３０ｂが９０度間隔でかつ軸方向に複数設けられ、回転軸３０ａと回転羽根３０ｂとにより解砕手段３０が構成される。又、回転羽根３０ｂは回転キルン１内における原料投入位置である投入コンベア７より排出側に設けられている。
解砕手段３０の回転軸３０ａには、スプロケット３３，３４及びチェーン３５を介してモータ３６が連結される。なお、回転キルン２においても、攪拌・搬送羽根２７及び解砕手段３０は同様に設けられている。
【００２０】
次に、上記構成の動作について説明する。原料（被処理物）はホッパ６、投入コンベア７及び投入ボックス８を介して回転キルン１内に投入される。回転キルン１，２はモータ１２，１６により回転駆動され、回転キルン１内に導入された被処理物は攪拌・搬送羽根２７により効果的に攪拌、搬送される。又、解砕手段３０もモータ３６により回転キルン１，２より高速で同一方向に回転駆動され、回転羽根３０ｂが原料と接触係合して原料の解砕が行われる。回転キルン１内は熱風ガスにより所定温度に加熱され、被処理物は間接加熱により乾燥（水分除去）されて乾燥物となり、接続ボックス９に排出される。
【００２１】
接続ボックス９内においては、乾燥物はガイド９ａに案内され、回転キルン２の他端内に送入される。この回転キルン２内においても、乾燥物は攪拌・搬送羽根２７により攪拌されながら搬送され、また解砕手段３０の回転により乾燥物は解砕される。この管においても熱風炉５からの熱風ガスにより間接加熱され、乾燥物は熱分解処理（炭化処理）されて炭化物となり、この炭化物は回転キルン２の一端から回収ボックス１８を介して回収される。
【００２２】
回転キルン１，２内で発生した熱分解ガスは接続ボックス９から配管２４及びエゼクタを介してガス燃焼炉２３に導入され、燃焼浄化される。ガス燃焼炉２３は自身の燃焼バーナにより加熱されるとともに、外部加熱手段３から排出される熱風ガスの一部を配管２０を介して送入され、約８５０℃に加熱される。ガス燃焼炉２３からの燃焼排ガスは温度調整空気を導入された後、熱交換機２５において外部空気と熱交換されて２００〜１５０℃に冷却される。熱交換により加熱された外部空気は、配管２６を介して熱風炉５に導入される。一方、冷却された燃焼排ガスはバグフィルタ及び排気ブロアを介して煙突から排出される。
【００２３】
上記した実施最良形態においては、攪拌・搬送羽根２７間に位置して原料の解砕を行う解砕手段３０を設けており、回転キルン１，２の回転時において原料が適宜に解砕手段３０に係合することにより原料の解砕が促進され、原料の塊化が防止されて、熱分解加工（乾燥、炭化）を効果的に行うことができる。又、解砕手段３０は攪拌・搬送羽根２７間に位置しているので、解砕手段３０と攪拌・搬送羽根２７とは相互に干渉せず、それぞれ効果的な働きをすることができる。さらに、解砕手段３０の回転羽根３０ｂは回転キルン１，２の原料投入位置より排出側に設けられているので、原料の解砕はより効果的に行われ、また解砕手段３０は回転キルン１，２より高速で回転するので、これによっても原料の解砕は効果的に行われる。また、攪拌・搬送羽根２７によって原料の攪拌・搬送が行われ、解砕手段３０によっても原料の攪拌が行われるので、原料の攪拌・搬送が効果的に行われ、これによっても原料の熱分解加工が効果的に行われる。従って、加熱源燃料の節減、運転時間の短縮等の施設の運転コストの削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施最良形態による熱分解施設の要部縦断正面図及びそのＡ−Ａ線縦断側面図である。
【図２】実施最良形態による熱分解施設の構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，２…回転キルン
３，４…外部加熱手段
７…投入コンベア
８…投入ボックス
９…接続ボックス
１０，１１，１４，１５…回転支持ローラ
１２，１６，３６…モータ
１８…回収ボックス
２７…攪拌・搬送羽根
３０…解砕手段
３０ａ…回転軸
３０ｂ…回転羽根
【図１】
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【図２】
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