(57)【要約】【課題】  原料の加熱処理を効率よく行ない、加熱加工品を得る加熱時間を短縮化させること。【解決手段】  原料が供給される回転炉１０と、回転炉１０を加熱して炉内の原料を間接加熱する加熱手段とを備え、回転炉１０の一端側から供給された原料を間接加熱しながら攪拌と搬送とを行い他端側から排出する加熱処理装置において、回転炉１０は非円筒状の筒体で構成する。回転炉１０としては楕円筒状または扇平筒状の筒体からなるものがある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料が供給される回転炉と、この回転炉を加熱して炉内の原料を間接加熱する加熱手段とを備え、回転炉の一端側から供給された原料を間接加熱しながら攪拌と搬送とを行い他端側から排出する加熱処理装置において、前記回転炉は非円筒状の筒体からなることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項２】
前記回転炉は楕円筒状または扇平筒状の筒体からなることを特徴とする加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種原料（各種の有機性廃棄物、無機性廃棄物、汚泥、土壌、土砂等）を加熱処理して水分、有機系物質を除去して乾燥物、炭化物などに加工処理することで循環資源材料として有効活用に供する加工を行なう回転加熱処理設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物、無機性廃棄物、汚泥、土壌、土砂などは、間接加熱によって含有する水分や有機系物質が除去されて、乾燥物、炭化物などに加工されて再利用に供されている。
【０００３】
図５は、従来一般的に行なわれている回転キルン方式を採用した間接加熱による円筒状の回転炉の一例を示した概略図である。
【０００４】
回転キルンは、真円形状とされ、当該回転キルンの大きさ（内径）は、原料の性状に基づいている。そして、キルン内壁に接触して直接受熱して加熱される原料とキルン内壁との実質的接触面の大きさ（接触角度９０〜１１０度）に基づき且つ単位時間当たりの処理量に基づき設定されている。したがって、キルン壁面からの受熱による原料の加熱にはおのずと限界が生じる。
【０００５】
そこで、円筒形状の回転キルンにおける加熱効率を向上する技術が各種提案されている。尚、回転キルンによる加熱処理には二つの方式がある。第一の方式としてはキルン壁からの伝熱によりキルン内壁に接触している原料を加熱している。また、第二の方式としては原料の接触していないキルン内壁の他の部分からの輻射熱の照射により加熱している。
【０００６】
前記第一の加熱処理方式の伝熱効率を向上させるための手段としては、例えば特許文献１（特開２００２−２５６１０５号公報）に開示された外熱式キルンがある。このキルンは原料がキルン内壁に長時間接触するように原料の攪拌と搬送を行なうプレートの形状を工夫すると共に、プレート内に熱風ガスを導入している。また、特許文献２（特開２００１−３１１５８３号公報）に開示されたロータリーキルンは、大経の単一キルンではなく、小径の複数のキルンによって構成することで伝熱効率の向上を図っている。
【０００７】
前記第二の加熱処理方式の伝熱効率を向上させるための手段としては、例えば特許文献３（特開２００２−１２８７５号公報）や特許文献４（特開２００２−１１４５１号公報）に開示された廃木材の炭化・還元装置がある。これはキルン内に輻射加熱筒を設けて、伝熱による直接加熱と輻射熱とにより原料を炭化している。
【０００８】
また、原料を加熱処理する装置として回転キルンの内壁が円形の場合には、原料が内壁の曲面に沿って滑り落ち攪拌が効果的に行なわれない対策として内壁を多角形とする技術として例えば特許文献５（特開平１０−３１１５１４号公報）に示された焼却炉が知られている。
【特許文献１】特開２００２−２５６１０５号公報（段落番号（００１３）及び図１）
【特許文献２】特開２００１−３１１５８３号公報（段落番号（００１３）及び図１）
【特許文献３】特開２００２−１２８７５号公報（段落番号（００１５）及び図１）
【特許文献４】特開２００２−１１４５１号公報（段落番号（００１３）及び図１）
【特許文献５】特開平１０−３１１５１４号公報（段落番号（００２１）及び図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の外熱式キルンはプレート内に熱風ガスを導入することは伝熱面積の拡大と輻射熱照射が期待できるもののプレートが複雑となることから、設備の安定性に課題がある。すなわち、プレートの不良などに起因して熱風ガスのリークが生じてキルン内の原料に直接熱風ガスが作用して発火などを引き起こす可能性がある。
【００１０】
特許文献２のロータリーキルンはキルンを複数の小径キルンの集合体によって構成することで伝熱面積増加は期待できるものの、各小径のキルン間の熱風ガス通路は狭くなることから熱風ガスの供給が不足し、結果として伝熱効率の向上は期待できない。
【００１１】
特許文献３及び特許文献４の炭化・還元装置は内壁円形に比較して攪拌が効果的に行なわれるものの、炉壁からの伝熱加熱、輻射熱照射効果は炉壁円形と同様であり加熱処理効果は期待できない。
【００１２】
特許文献５の焼却炉においては、内壁円形に比較して攪拌が効果的に行なわれるものの、炉壁からの伝熱加熱、輻射熱照射効果は炉壁円形の同様であり、加熱処理は期待できない。
【００１３】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は、原料の加熱処理を効率よく行ない、加熱加工品を得る加熱時間を短縮化させることができる加熱処理装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、発明者は、回転炉の筒体形状を非円筒状になすことで前記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は原料が供給される回転炉と、この回転炉を加熱して炉内の原料を間接加熱する加熱手段とを備え、回転炉の一端側から供給された原料を間接加熱しながら攪拌と搬送とを行い他端側から排出する加熱処理装置において、前記回転炉は非円筒状の筒体からなることを特徴とする。前記回転炉としては楕円筒状または扇平筒状の筒体からなるものがある。
【００１５】
本発明のように回転炉を非円形状の筒体からなるものとすることで、回転炉内において原料を薄く且つ広く拡散でき、回転炉の内壁面による実質的伝熱面積が広くなり伝熱効果が高まる。また、回転炉は非円筒状であり一部の対面する壁面間の距離は円筒状の回転炉の直径よりも短くなっているので、輻射熱のエネルギーロスを低減させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば回転炉本体を非円形状の筒体に形成したことで、回転炉内において原料を薄く広く拡散できるので、回転炉内壁からの伝熱による加熱効率を向上させることできる。また、本発明における回転炉において一部の対面する壁面間の距離は円筒状の回転炉の直径よりも短くなっているので、熱エネルギーロスは低減し、輻射熱を大量に且つ確実に原料表面に供することができる。
【００１７】
したがって、原料を加熱処理するに際しエネルギーコストの負担を低減させ、しかもより一層均一に原料を加熱処理することができる。そして、このことにより加熱加工品を得る加熱時間を短縮化させることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は本発明の加熱処理装置における回転炉の実施形態例を示した概略構成図で、特に（ａ）は回転炉の横断面を、（ｂ）は回転炉の側面を、（ｃ）は回転炉の回転状況を横断面からみたものを、（ｄ）は他の実施形態例に係る回転炉の横断面を示したものである。
【００２０】
回転炉１０は、図１に示されたように非円筒状の筒体からなり両端付近に回転支持部１１１，１１２を備える。回転炉１０は炉内に原料を攪拌と搬送とを行なう羽根部材１０１を複数具備している。前記筒体の形状としては図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されているように楕円筒状からなるものがある。尚、回転炉１０のその他の形態例としては図１（ｄ）に示された扇平筒状の筒体がある。
【００２１】
図１（ｃ）を参照しながら回転炉１０の動作について説明する。回転支持部１０が図示省略された回転駆動手段によって回転すると、回転炉１０は図１（ｃ）に示されたｃ−１，２，３，４のように回転する。ｃ−１，２，３，４のいずれの状態でも輻射熱の照射距離は円筒状の回転炉における輻射熱照射距離よりも短くなっているので、輻射熱の熱エネルギーロスを低減させることができる。また、攪拌部材１０１との接触効率も円筒状の回転炉よりも高くなるので伝熱効果も高まる。さらに、回転炉１０の回転の際、原料と回転炉１０内壁面との接触面積が変動するので原料をより一層均一に攪拌できる。そして、特にｃ−１の状態では、原料は回転炉１０内において最も薄く且つ広く拡散され、実質的伝熱面積及び輻射熱照射面積は最大となっているので輻射熱及び伝熱による加熱効果は最大となる。以上のような伝熱及び輻射熱の向上によって原料の加熱処理を従来の回転炉よりも短い時間で行なうことができる。尚、図１（ｄ）に示された扇平筒状の筒体においても前述のような作用効果を奏する。
【００２２】
図２は本発明の加熱処理装置の一実施形態例を示した概略構成図である。
【００２３】
図示された加熱処理装置は原料が供給される回転炉１０の回転支持部１１１に当該回転炉を覆うように加熱ジャケット１１を付帯する。加熱ジャケット１１３は、系外（熱風炉）から導入した熱風によって回転炉１０を加熱するものでシール部材１１３，１１４を介して気密的に回転支持部１１１，１１２に接続される。
【００２４】
回転炉１０の原料供給側に設けられている回転支持部１１１は、支持ローラ１２によって回転可能に支持され、回転駆動手段１３によって回転する。また、回転支持部１１１にはダクト１４が気密に設置される。ダクト１４には原料を回転炉１０内に原料投入手段１６が接続されている。原料投入手段としてはホッパー設備等がある。一方、回転炉１０の原料排出側に設けられている回転支持部１１２は支持ローラ１２によって回転可能に支持される。尚、支持ローラ１２は、回転炉１０の設置高さ調節が可能で、加熱処理した原料を効率的に排出できるように回転炉１０を適当な角度で傾斜配置する。
【００２５】
また、回転支持部１１１，１１２は、図３に示した回転支持部１１１のように、加熱ジャケット１１に導入された熱風ガスを滞留させる熱風滞留部を設けるとよい。この熱風滞留部の内壁面には断熱部材１１５が覆設される。断熱部材１１５としては加熱を目的とした従来の回転キルン方式に採用されているものでよい。回転炉１０における加熱領域が回転支持部１１１，１１２の設けられた領域までに拡大し、回転炉１０の略全長を加熱することができるので、原料の処理能力が増大する。これにより回転炉１０の小型化が可能となる。
【００２６】
図４は本発明の加熱処理装置を備えた施設の概略図である。
【００２７】
加熱処理装置１は、原料が供される回転炉１０と、回転炉１０の外周にガスダクトを形成し、熱風ガスを導入して回転炉１０を外部から加熱する外部加熱手段としての加熱ジャケット１１と、回転炉１０を両端側で回転自在に支承する支持ローラ１２と、回転炉１０を回転駆動する回転駆動手段１３と、を具備する。支持ローラ１２は回転炉１０を適度な角度で傾斜支持する。尚、熱風ガスは後述の熱風炉２から導入している。
【００２８】
回転炉１０としては、図１に示した回転炉が採用される。回転炉１０における一端には原料を供給するためのダクト１４が接続されている。ダクト１４は原料を回転炉１０に供給するための原料投入手段１６を具備している。また、ダクト１４には回転炉１０内で発生した水蒸気や分解ガスを後述のガス燃焼炉３に供給するための経路が接続されている。一方、回転炉１０の他端には原料を加熱処理して得た乾物や炭化物等の加工物を排出するためのダクト１５が接続されている。
【００２９】
熱風炉２は、熱風ガス（例えば温度約４５０〜６５０℃程度）を供給するための手段で、熱風ガスを発生させるための燃焼バーナーを備えている。発生した熱風ガスは、加熱処理装置１の加熱ジャケット１１に供給される。このとき、熱風ガスには、温度調整用の空気が注入され、ガス温度が調整される。このように、加熱処理装置１は外部からの間接加熱によって回転炉１０内部の原料を加熱処理する。
【００３０】
ガス燃焼炉３は、加熱処理装置１で発生した水蒸気や熱分解ガスを燃焼処理する。ガス燃焼炉３は水蒸気及び熱分解ガスを、ブロア１７によって吸引し、エゼクタ３０によって導入している。尚、加熱ジャケット１１から排出された熱風ガスはブロア１８によって排気されるが、一部はブロア１７によって吸引されガス燃焼炉７におけるエゼクタ駆動ガスとして利用している。
【００３１】
ガス燃焼炉３は、導入したガスを燃焼するガス燃焼室を備える。このとき、熱分解ガスが充分発生している場合には、燃焼は燃料の供給を調整することにより適宜調節される。ガス燃焼炉２にて処理したガスは、空気を冷却媒体とする気体一気体熱交換方式の熱交換器４によって冷却処理した後、ブロア６によってバグフィルタ５に供された後に煙突９２を介して系外に排出される。また、熱交換器４にて加熱された空気は熱風炉４での熱風ガスの生成に供される。
【００３２】
本実施形態において原料としては例えば脱水汚泥（含水率約８５％）が乾燥オ及び炭化に供される。単一の加熱処理装置１において乾燥と炭化とを実行する場合、熱風炉２から４００〜６００℃の熱風ガスが供給されて例えば２時間加熱している。また、乾燥、炭化を個々の加熱処理装置１で行なう場合、熱風ガス温度は乾燥工程においては１５０〜３５０℃に、炭化工程においては４５０〜６００℃に調整される。
【００３３】
一方、加熱処理装置１において発生した水蒸気及び分解ガスなどの発生ガスはガス燃焼炉３に供されて８００℃以上、２秒以上のもとで燃焼されて無害化処理される。ガス燃焼炉３で燃焼した排ガスはブロア６によって熱交換器４内に供されて空気との熱交換に供される。このとき、排ガスの冷却が必要な場合は適宜新鮮空気が導入される。尚、新鮮空気とは少なくとも硫黄成分を含んでいないものを意味する。
【００３４】
熱交換によって得た加熱空気は熱風炉２に供されて熱風発生用の燃料の削減に寄与させている。熱交換器４に供された排ガスは２００〜１５０℃までに冷却されてバグフィルタに供されて浄化された後に煙突７を介して排出される。
【００３５】
尚、以上具体的に述べた加熱処理施設は、図１に基づく、乾燥処理と熱分解処理とを実施する単一の回転炉の構成となっているが、本発明は、この実施形態に限定されず、乾燥処理、乾留処理、熱分解処理、賦活処理、炭化処理若しくは灰化処理またはこれら適宜組み合わせた処理を実施する多段式の回転炉にも、適用でき、これらの実施形態も、本発明の技術的範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の加熱処理装置における回転炉の実施形態例を示した概略図で、（ａ）は回転炉の横断面を、（ｂ）は回転炉の側面を、（ｃ）は回転炉の回転状況を横断面からみたものを、（ｄ）は他の実施形態例に係る回転炉の横断面を示す。
【図２】本発明の加熱処理装置の実施形態例を示した概略構成図。
【図３】本発明の加熱処理装置おける回転炉の回転支持部の実施形態例を示した概略構成図。
【図４】本発明の加熱処理装置を備えた施設の概略図。
【図５】従来の加熱処理装置における回転炉の概略構成図。
【符号の説明】
【００３７】
１…加熱処理装置、１０…回転炉、１０１…攪拌羽根、１１…加熱ジャケット、１１１，１１２…回転支持部、１１３，１１４…シール部材、１２…支持ローラ、１３…回転駆動手段、１４，１５…ダクト、１６…原料投入手段、１７，１８…ブロア
２…熱風炉
３…ガス燃焼炉、３０…エゼクタ
４…熱交換器
５…バグフィルタ
６…ブロア
７…煙突
【図１】
2005037043.tif 000003
【図２】
2005037043.tif 000004
【図３】
2005037043.tif 000005
【図４】
2005037043.tif 000006
【図５】
2005037043.tif 000007