(57)【要約】【課題】回転キルンとシール部との間の安定したシール機能を確保し、被処理物の安定した熱分解処理を行う。【解決手段】回転キルン１の一端側に被処理物導入のための接続ダクト５を設けるとともに、回転キルン１の他端側に処理物回収及び発生ガス排出のための接続ダクト７を設け、かつ回転キルン１を外部から間接加熱する外部加熱手段２を設け、回転キルン１の外周と接続ダクト５，７との間をシールするシール部４，６を設ける。回転キルン１の軸方向両側の外周にリング状の支持タイヤ２１，２２を設けるとともに、支持タイヤ２１，２２を回転自在に支持する円錐台状の支持ローラ２３，２４を設け、支持タイヤ２１，２２の外周面を、回転キルン１の端部側が径大で反端部側を径小とする傾斜面とし、かつ支持ローラ２３，２４の外周面を、回転キルン１の端部側が径小で反端部側を径大とする傾斜面とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転キルンの両端に設けられ、原料の導入、処理物の回収、発生ガスの排出を行う接続ダクトと、回転キルンを外部から間接加熱する加熱手段と、回転キルンの外周と接続ダクトとの間に設けられ、この間を気密にシールするシール部とを備え、回転キルンの一端側から投入した原料を間接加熱しながら攪拌と搬送を行って他端側から回収し、加熱された原料から発生する分解ガスを吸引排出する回転加熱処理設備において、回転キルンの軸方向両側の外周に装着されたリング状の支持タイヤと、支持タイヤを回転自在に支持する支持ローラとを備え、支持タイヤの外周面を、回転キルンの両端側を径大とするとともに反端部側を径小とする傾斜面とし、かつ支持ローラの外周面を支持タイヤの傾斜外周面と平行にしたことを特徴とする回転加熱処理装置。
【請求項２】
支持ローラを円錐台形状とし、支持ローラの外周面を、回転キルンの両端側を径小とするとともに反端部側を径大とする傾斜面としたことを特徴とする請求項１記載の回転加熱処理装置。
【請求項３】
支持ローラを円柱形状とし、この支持ローラを支持タイヤの傾斜外周面と平行に配置したことを特徴とする請求項１記載の回転加熱処理設備。
【請求項４】
シール部の回転キルンの外周と対応するシール部材は、グランドパッキンであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の回転加熱処理装置。
【請求項５】
シール部の回転キルンの外周と対応するシール部材は、環状ガスケットであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の回転加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種の被処理物（各種の有機性・無機性の廃棄物、汚泥、土壌、土砂など）を原料とし、この原料を加熱処理して水分、有機性物質を除去し、乾燥物、炭化物などに加工処理することにより、循環資源材料として有効活用するための回転加熱処理設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の被処理物（各種の有機性・無機性廃棄物、汚泥、土壌、土砂など）を間接加熱により水分、有機性物質を除去し、乾燥物、炭化物などに加工して再利用することが行われている。図６はこのような加工を行うための従来の回転加熱処理設備の概略正面図を示し、回転キルン１は被処理物（原料）を間接加熱により乾燥処理、熱分解処理することが可能であり、回転キルン１の周囲には回転キルン１を外部から加熱する外部加熱手段２が設けられ、外部加熱手段２内には熱風ガスなどの加熱媒体が導入され、この加熱媒体は回転キルン１を外部加熱した後、排出、循環される。回転キルン１と外部加熱手段２とにより回転加熱処理炉３が形成される。
【０００３】
回転キルン１の一端側にはシール部４を介して被処理物導入のための接続ダクト５が設けられ、回転キルン１の他端側には同じくシール部６を介して処理物回収などのための接続ダクト７が設けられ、回転キルン１内には被処理物を攪拌搬送するための送り羽根（図示省略）が複数枚設けられる。シール部４，６は回転キルン１の外周と接続ダクト５，７との間を気密にシールする。８は被処理物から発生した水蒸気ガス、分解ガスなどの発生ガスを吸引する排気ブロアであり、発生ガスは分解ガス燃焼炉９、熱交換機１０、バグフィルタ１１及び排気ブロア８を介して煙突から排出される。
【０００４】
又、回転キルン１の軸方向両側の外周にリング状の支持タイヤ１２，１３が設けられ、支持タイヤ１２，１３は支持ローラ１４，１５により回転自在に支持され、基点側の支持ローラ１５は加熱時回転キルン１に軸方向の伸びが生じても回転キルン１の処理物回収側が伸びの基点となるように軸方向両端に鍔部１５ａが設けられ、鍔部１５ａは支持タイヤ１３と係合可能となっている。フリー側の支持ローラ１４には、鍔部は設けられていない。このため、回転キルン１は加熱時主にシール部４側に伸び、シール部６側にも少し伸びる。又、回転キルン１の支持タイヤ１３のさらに端部側にはスプロケット１６が設けられ、スプロケット１６と係合したチェーン１７は駆動源であるモータ１８に取り付けられたスプロケット１９と係合する。
【０００５】
接続ダクト５から導入された被処理物（原料、例えば、含水率約８５％の脱水汚泥）は、ガイド２０を介して回転キルン１内に導入される。回転キルン１はモータ１８により回転駆動され、回転キルン１内に導入された原料は攪拌されながら回収側へ搬送される。回転キルン１内は３５０〜６５０℃の熱風ガスにより加熱され、原料は間接加熱により乾燥（水分除去）されて乾燥物となり、この乾燥物はさらに間接加熱により熱分解処理（炭化処理）されて炭化物となり、これらの乾燥物や炭化物は接続ダクト７を介して処理物として回収され、又は次工程へ送られる。
【０００６】
又、回転キルン１内の原料は加熱により水蒸気ガス、分解ガスを発生し、この発生ガスは分解ガス燃焼炉９において８００℃以上、２秒以上の燃焼により浄化され、熱交換機１０においては熱風又は蒸気に置換され熱回収されて利用され、バグフィルタ１１において煤塵などを除去されて浄化され、排気ブロア８を介して煙突から排出される。
【０００７】
上記した従来の回転加熱処理設備においては、回転キルン１内で発生した水蒸気ガス、分解ガスを排気ブロア８で吸引することにより、回転キルン１内を負圧の状態に維持して、発生ガスを排出している。負圧状態であることからシール部４，６が重要であり、シール機能が低下すると、シール部４，６から回転キルン１内への空気の浸入があり、発生ガスの燃焼により設備が損傷し、安定した加熱処理を行うことが困難となった。そこで、この種設備では、シール機構の研究が鋭意行われており、例えば特許文献１には各種形態のシール機構が示されている。
【０００８】
特許文献１の図７のシール機構においては、接続ダクトに取り付けられたブラシを回転キルンに当接させてシールしており、接続ダクトと回転キルンとは離間しているので、回転キルンの軸振れ変位による影響を接続ダクト及びブラシは受けないが、ブラシと回転キルンとの接触抵抗によるシールであることから、シール特性は高いものとはいえない。又、特許文献１の図８のシール機構においては、接続ダクトと回転キルンとの間にグランドパッキンを介在させてシールしており、良好なシール効果は得られるが、回転キルンの軸振れ変位に対する追従性が悪く、またグランドパッキンは回転キルンとの接触抵抗が大きく、摩耗が早い。さらに、特許文献１の図９のシール機構においては、接続ダクトに取り付けた環状ガスケットを回転キルンにコイルスプリングにより圧接させてシールしており、接続ダクトと回転キルンとは離間しているので、回転キルンの軸振れ変位による影響を接続ダクト及び環状ガスケットは受けないが、環状ガスケットはコイルスプリングの弾性力による回転キルンとの接触抵抗によりシールしているので、コイルスプリングで押圧されている部分が局部的に摩耗し、シール特性は高いものとはいえない。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３４００８１８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、発明者は、特許文献１の図８のようなグランドパッキンによるシール特性を確保しつつ欠点を解消すべく鋭意研究を行った。その結果、加熱時においては回転キルンは径方向及び軸方向に膨張し、回転キルンの回転中心軸が常温時と加熱時とでは変位し、回転キルンとシール機構との間に新たな隙間が生じることに着目した。
【００１１】
即ち、図７（ａ），（ｂ）は回転加熱処理設備の原料導入側部分の常温時及び加熱時（３５０〜６５０℃）の概略拡大正面図を示し、図８（ａ），（ｂ）は同じく常温時及び加熱時の概略拡大側面図を示し、図７（ａ）、図８（ａ）に示す常温時においては、加熱により回転キルン１は径方向に膨張すること、及び回転キルン１はベース枠に回転自在に固定された支持ローラ１４上に支持されていることから、回転キルン１の上部側においては回転キルン１の膨張を吸収できるように、シール部４と回転キルン１との間に隙間Ａを持たせておく。回転キルン１の下部側においては、回転キルン１の外周面とシール部４の内周面とは接触している。次に、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示す加熱時においては、回転キルン１は熱膨張により外径が大きくなり、支持ローラ１４上の回転キルン１の回転中心軸はＢに示す常温時からＣに示す加熱時へと上昇する。このため、回転キルン１の上部側においては回転キルン１の外周面とシール部４の内周面とが接触し、所定のシール機能を惹起することとなる。しかし、回転キルン１の下部側においては、回転キルン１の外周面とシール部４の内周面との間に隙間Ｄが生じることになる。これらのことは、回転加熱処理設備のシール部６側においても、回転キルン１とシール部６との関係において同様である。従って、加熱時回転キルン１の下部側においては、回転キルン１の外周面とシール部４，６の内周面との間に隙間Ｄが生じ、シール機能が低下して空気が浸入し、安定した熱分解処理が困難となった。
【００１２】
そこで、発明者は回転キルン１とシール部４，６との関係が常温時、加熱時の何れにおいても均一な接触関係を確保できるように、加熱による回転キルン１の外径の膨張に応じて回転キルン１の回転中心とシール部４，６の中心とが一定の関係を維持できるようにした。即ち、従来の支持タイヤ１２，１３と支持ローラ１４，１５との関係を前提とした場合には、加熱時回転キルン１の回転中心は上昇し、シール部４，６は上部側では回転キルン１と強く接触して劣化し、空気の浸入が生じ、また下部側では回転キルン１とシール部４，６との間に隙間Ｄが生じ、空気の浸入が生じた。このような現象は特許文献１の図１、図９に示されたシール構造の場合にも生じる現象であり、やはり回転キルンの回転中心が上昇すると、環状ガスケットのフランジに偏倚力が作用し、シール劣化の原因となった。
【００１３】
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、回転キルンとシール部との接触関係を一定に確保することができ、安定したシール機能を確保することができ、安定した熱分解処理を行うことができる回転加熱処理設備を得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
発明者は、回転キルンの外周に設けられた支持タイヤの外周面を傾斜面（テーパ面）とし、加熱により回転キルンが膨張した際に、回転キルンの回転中心とシール部の中心との関係が不変な関係となるようにした。
【００１５】
この発明の請求項１に係る回転加熱処理設備は、回転キルンの両端に設けられ、原料の導入、処理物の回収、発生ガスの排出を行う接続ダクトと、回転キルンを外部から間接加熱する加熱手段と、回転キルンの外周と接続ダクトとの間に設けられ、この間を気密にシールするシール部とを備え、回転キルンの一端側から投入した原料を間接加熱しながら攪拌と搬送を行って他端側から回収し、加熱された原料から発生する分解ガスを吸引排出する回転加熱処理設備において、回転キルンの軸方向両側の外周に装着されたリング状の支持タイヤと、支持タイヤを回転自在に支持する支持ローラとを備え、支持タイヤの外周面を、回転キルンの両端側を径大とするとともに反端部側を径小とする傾斜面とし、かつ支持ローラの外周面を支持タイヤの傾斜外周面と平行にしたものである。
【００１６】
請求項２に係る回転加熱処理設備は、支持ローラを円錐台形状とし、支持ローラの外周面を、回転キルンの両端側を径小とするとともに反端部側を径大とする傾斜面としたものである。
【００１７】
請求項３に係る回転加熱処理設備は、支持ローラを円柱形状とし、この支持ローラを支持タイヤの傾斜外周面と平行に配置したものである。
【００１８】
請求項４に係る回転加熱処理設備は、シール部の回転キルンの外周と対応するシール部材が、グランドパッキンであるものである。
【００１９】
請求項５に係る回転加熱処理設備は、シール部の回転キルンの外周と対応するシール部材が、環状ガスケットであるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施形態１
以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。図１はこの発明の実施形態１による回転加熱処理設備の概略正面図を示し、回転キルン１の軸方向両側の外周にリング状の支持タイヤ２１，２２を突出して設け、支持タイヤ２１，２２の外周面は、回転キルン１の両端側が径大で反端部側を径小とする傾斜面とした。又、支持タイヤ２１，２２を回転自在に支持する支持ローラ２３，２４は円錐台形状とし、その外周面は回転キルン１の両端側を径小とするとともに反端部側を径大とする傾斜面とし、この傾斜面は支持タイヤ２１，２２の傾斜面と平行とする。又、基点側の支持ローラ２４には、加熱時回転キルン１に軸方向の伸びが生じても回転キルン１の処理物回収側が伸びの基点となるように軸方向両端に鍔部２４ａが設けられ、鍔部２４ａは支持タイヤ２２と係合可能となっている。その他の構成は従来と同様である。
【００２１】
図２はシール部４の拡大断面図を示し、導入側の接続ダクト５の端部には円筒部５ａが設けられ、円筒部５ａの軸方向内端には径方向内方に突出したパッキン係合部５ｂが設けられ、円筒部５ａの軸方向外端には径方向外方に突出した取付部５ｃが設けられる。一方、回転キルン１の外周にはシール対応部１ａが設けられ、円筒部５ａとシール対応部１ａとの間にはグランドパッキン２５が設けられる。２６は外径が円筒部５ａの内径にほぼ等しい円筒部２６ａと円筒部２６ａの軸方向外端に径方向外方に突出して形成された突出部２６ｂとから成るパッキン押さえであり、パッキン押さえ２６は周方向の二分割構造となっており、突出部２６ｂと取付部５ｃとはボルト２７により連結される。グランドパッキン２５はパッキン係合部５ｂとパッキン押さえ２６との間に保持される。シール部６もシール部４と同様の構造となっている。
【００２２】
上記構成において、接続ダクト５から原料として例えば含水率約８５％の脱水汚泥を導入すると、脱水汚泥はガイド２０を介して回転キルン１内に導入される。回転キルン１はモータ１８により回転駆動され、回転キルン１内に導入された原料は攪拌されながら回収側へ搬送される。回転キルン１内は熱風ガスにより加熱され、原料は間接加熱により乾燥（水分除去）されて乾燥物となり、この乾燥物はさらに間接加熱により熱分解処理（炭化処理）されて炭化物となり、これらの乾燥物や炭化物は接続ダクト７を介して処理物として回収され、又は次工程へ送られる。乾燥、炭化を単一の回転キルン１で行う場合には、熱風ガスの温度は３５０〜６５０℃で１〜２時間加熱し、乾燥、炭化を別々の回転キルン１で行う場合には、乾燥は１５０〜３５０℃の熱風ガスで加熱し、炭化は４５０〜６５０℃の熱風ガスにより加熱する。
【００２３】
回転キルン１内の原料は加熱により水蒸気ガス、分解ガスなどのガスを発生し、この発生ガスは接続ダクト７を介して分解ガス燃焼炉９へ導入され、８００℃以上、２秒以上の燃焼処理により無害化される。この燃焼された排ガスは熱交換機１０において空気との熱交換により熱風や蒸気に置換され、得た熱風は熱風炉に導入して利用し、熱風発生用燃料の削減に寄与する。又、排ガスは熱交換機１０において２００〜１５０℃に冷却され、バグフィルタ１１においては煤煙などが除去されて浄化され、排気ブロア８により吸引されて煙突から排出される。
【００２４】
図３（ａ），（ｂ）は回転加熱処理設備の原料導入側部分の常温時及び加熱時における概略拡大正面図を示し、図３（ａ）の常温時においてはシール部４の内周面と回転キルン１の外周面との間は全周において当接させるかあるいは微小な隙間を設けておく。次に、図３（ｂ）に示す加熱時においては、回転キルン１は径方向に膨張するので、外径が大きくなり、回転中心は上昇する。しかし、一方では支持タイヤ２１と支持ローラ２３とは同一のテーパ面で係合しているので、加熱により回転キルン１が軸方向に伸びると、回転キルン１は支持ローラ２３上を矢印２８のように移動し、その回転中心が下降する方向に移動する。従って、これらの総合作用により回転キルン１の回転中心は上昇も下降もせず、回転キルン１の外径が膨張した分だけ回転キルン１とシール部４との間は接近して全周において均一な接触状態となり、シール効果は確実に惹起される。
【００２５】
図４は回転加熱処理設備の処理物回収側部分の常温時の概略拡大正面図を示し、シール部６の内周面と回転キルン１の外周面との間は全周においてほぼ均等とし、当接させるかあるいは微小な隙間を設けておく。加熱時においては、回転キルン１は径方向に膨張するとともに、軸方向においても支持タイヤ２２と支持ローラ２４の鍔部２４ａとの係合により制約されるが、ある程度は伸びる。このため、径方向の膨張においては回転キルン１の回転中心は上昇する方向であり、軸方向の伸びにおいては支持タイヤ２２と支持ローラ２４とはテーパ面で係合しているので、回転キルン１の回転中心は下降する方向である。従って、シール部６側においても、回転キルン１の回転中心はほとんど上昇も下降もせず、回転キルン１の外径の膨張によりシール部６と回転キルン１との間隔は多少狭まる方向で全周均一に当接し、良好なシール効果を奏する。
【００２６】
実施形態１においては、支持タイヤ２１，２２の外周面を、回転キルン１の両端側を径大とするとともに反端部側を径小とする傾斜面とし、かつ支持ローラ２３，２４の外周面を回転キルン１の両端側を径小とするとともに反端部側を径大とする傾斜面としており、加熱時回転キルン１の径方向の膨張により回転キルン１の回転中心は上昇する方向であるが、一方では回転キルン１が軸方向に伸びることにより回転キルン１の回転中心は下降する方向となり、結局回転キルン１の回転中心は下降も上昇もせず、シール部４，６の中心との関係は不変となり、回転キルン１とシール部４，６との接触関係を一定に確保することができ、安定したシール機能を確保することができ、安定した熱分解処理を行うことができる。又、シール部４，６に無理な偏倚力が加わることもなく、安定したシール機能が得られる。さらに、支持タイヤ２１，２２と支持ローラ２３，２４の傾斜面同士の接触であるから、回転キルン１はその伸縮に応じて円滑に移動することができ、回転キルン１とシール部４，６との間に安定した接触関係を維持することができる。
【００２７】
実施形態２
図５は実施形態２による回転加熱処理設備の原料導入側部分の概略正面図を示し、支持タイヤ２１を回転自在に支持する支持ローラ２９を円柱形状とし、この支持ローラ２９を支持タイヤ２１の傾斜外周面と平行に配置している。支持タイヤ２２を回転自在に支持する支持ローラ（図示せず）も同様に形成されている。その他の構成は実施形態１と同様である。実施形態２においても、加熱時回転キルン１の径方向の膨張により回転中心は上昇方向となるが、回転キルン１の伸びにより回転キルン１の回転中心は下降方向となり、結局回転中心は不変となり、加熱時に良好なシール機能が得られる。
【００２８】
実施形態３
実施形態１，２ではシール部４，６の回転キルン１の外周と対応するシール部材をグランドパッキン２５としたが、実施形態３ではシール部材を環状ガスケットとする。このような構造であっても実施形態１，２と同様な効果を奏する。
【００２９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、回転キルンに装着した支持タイヤの外周面を、回転キルンの両端側を径大とするとともに反端部側を径小とする傾斜面とし、かつ支持ローラの外周面を支持タイヤの傾斜外周面と平行としている。このため、回転キルンは加熱時径方向の膨張により回転中心が上昇方向となるが、軸方向の伸びにより回転中心が下降方向となるので、結局回転中心はほぼ不変となり、シール部の中心との関係も不変となり、回転キルンとシール部との接触関係を一定に確保することができ、安定したシール機能を確保することができ、安定した熱分解処理を行うことができる。又、回転キルンの回転中心とシール部の中心との関係が不変であるから、シール部に無理な偏倚力が加わることもなく、安定したシール機能が得られる。さらに、支持ローラの外周面は支持タイヤの傾斜外周面と平行にしたので、回転キルンはその伸縮に応じて円滑に移動することができ、回転キルンとシール部との間にも安定した接触関係を維持することができる。
【００３０】
支持ローラは円錐台状とし、その外周面を、回転キルンの端部側を径小とするとともに反端部側を径大とする傾斜面としてもよく、また支持ローラを円柱形状とし、この支持ローラを支持タイヤの傾斜外周面と平行に配置してもよい。又、シール部における回転キルンの外周と対応するシール部材をグランドパッキンとしてもよく、環状ガスケットとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１による回転加熱処理設備の概略正面図である。
【図２】この発明の実施形態１による回転加熱処理設備のシール部の拡大断面図である。
【図３】実施形態１による回転加熱処理設備の原料導入側部分の常温時及び加熱時の概略拡大正面図である。
【図４】実施形態１による回転加熱処理設備の処理物回収側部分の常温時の概略拡大正面図である。
【図５】実施形態２による回転加熱処理設備の原料導入側部分の概略正面図である。
【図６】従来の回転加熱処理設備の概略正面図である。
【図７】従来の回転加熱処理設備の原料導入側部分の常温時及び加熱時の概略拡大正面図である。
【図８】従来の回転加熱処理設備の原料導入側部分の常温時及び加熱時の概略拡大側面図である。
【符号の説明】
１…回転キルン
２…外部加熱手段
４，６…シール部
５，７…接続ダクト
８…排気ブロア
１８…モータ
２１，２２…支持タイヤ
２３，２４，２９…支持ローラ
２５…グランドパッキン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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