(57)【要約】【課題】  ロータリーキルン式加熱処理装置として、処理空間を処理内容に応じた最適な雰囲気に容易に調整でき、高い処理効率及び熱エネルギー効率が得られるものを提供する。【解決手段】  被処理物Ｄ１を搬送しつつ加熱するロータリーキルン１の回転駆動する内筒１１と外筒１２との間に、加熱ガス流路１５が形成され、内筒１１に対して相対回転する中空の攪拌軸２がロータリーキルン１の軸心に沿って配設され、攪拌軸２が加熱ガス管路２０を構成し、加熱ガス流路１５と前記加熱ガス管路２０への加熱ガス供給を行うガス供給手段５を備え、攪拌軸２の長手方向複数箇所に半径方向へ突出する筒状の攪拌羽根２１が形成され、各攪拌羽根２１の周面に、攪拌軸２内に供給される加熱ガスＳ１を内筒１１内の処理空間１０へ放出する多数の通気孔２２…が設けられてなる。【選択図】                図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を搬送しつつ加熱するロータリーキルンの回転駆動する内筒と外筒との間に、加熱ガス流路が形成されると共に、内筒に対して相対回転する中空の攪拌軸が該ロータリーキルンの軸心に沿って配設され、この攪拌軸が加熱ガス管路を構成し、前記加熱ガス流路と前記加熱ガス管路への加熱ガス供給を行うガス供給手段を備え、
前記攪拌軸の長手方向複数箇所に半径方向へ突出する筒状の攪拌羽根が形成され、各攪拌羽根の周面に、攪拌軸内に供給される加熱ガスを内筒内の処理空間へ放出する多数の通気孔が設けられてなるロータリーキルン式加熱処理装置。
【請求項２】
前記攪拌軸の攪拌羽根が電子ビーム穿孔加工によって多数の通気孔を形成した多孔材からなる請求項１記載のロータリーキルン式加熱処理装置。
【請求項３】
ロータリーキルン内へ被処理物を送り込むスクリューフィーダが付設され、このスクリューフィーダのフィーダ軸と前記攪拌軸とが同軸状に一体化されてなる請求項１又は２に記載のロータリーキルン式加熱処理装置。
【請求項４】
ロータリーキルンの内筒が電子ビーム穿孔加工によって多数の通気孔を形成した多孔材からなり、内外筒間の前記加熱ガス流路に供給された加熱ガスを該通気孔を通して内筒内の処理空間へ放出するように構成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のロータリーキルン式加熱処理装置。
【請求項５】
電子ビーム穿孔加工による通気孔が長孔、斜孔、円錐孔より選ばれるいずれかの形態である請求項２又は４に記載のロータリーキルン式加熱処理装置。
【請求項６】
前記攪拌軸の加熱ガス管路に供給する加熱ガスと前記内外筒間の加熱ガス流路に供給する加熱ガスが共に過熱水蒸気であり、ロータリーキルンからの排気を冷却して凝縮する冷却装置が付設されてなる請求項４又は５に記載のロータリーキルン式加熱処理装置。
【請求項７】
前記攪拌軸のロータリーキルン入口側の攪拌羽根よりも同出口側の攪拌羽根からの過熱水蒸気放出量を多くすると共に、前記内外筒間の加熱ガス流路からロータリーキルン内処理空間への過熱水蒸気放出量がロータリーキルン出口側よりも同入口側で多くなるように、各攪拌羽根及び内筒の通気孔の孔径又は／及び密度が設定されてなる請求項６記載のロータリーキルン式加熱処理装置。
【請求項８】
ロータリーキルン及び前記ガス供給手段と前記冷却装置を含む処理設備が移動車両に搭載されてなる請求項６又は７に記載のロータリーキルン式加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌、廃液処理汚泥、各種廃棄物、各種工業用原材料等の被処理物を搬送しつつ加熱処理するロータリーキルン式の加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーキルン式加熱処理装置は、回転胴内の処理空間に加熱ガスを導入する直接加熱方式のものと、回転胴を内筒とする二重筒構造の内外筒間に加熱ガスを流通させて回転胴を外周側から加熱する間接加熱方式のものとに大別されるが、後者の間接加熱方式では熱損失が大きく熱エネルギー効率に劣るという基本的な問題がある。
【０００３】
また、直接加熱方式では、加熱ガスを回転胴の一端側から供給して他端側から排出するが、処理空間内で加熱ガスが一方向に向かうだけの単純な流れになるため、処理空間内の雰囲気調整が困難であり、例えば入口側から出口側までの温度分布を狭くして処理空間全体を均質な雰囲気としたり、逆に部位による処理進行度に対応して雰囲気を変化させたりすることができないという難点があり、また被処理物は回転胴の内周面に沿って持ち上がって落下堆積する動作を反復しつつ出口側へ搬送されるが、入口側から出口側への加熱ガス流量は被処理物との接触機会が多い周辺部よりも中心部で大きくなるから、熱効率の面でも充分ではなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述の状況に鑑み、ロータリーキルン式加熱処理装置として、処理空間を処理内容に応じた最適な雰囲気に容易に調整でき、しかも高い処理効率及び熱エネルギー効率が得られるものを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るロータリーキルン式加熱処理装置は、図面の参照符号を付して示せば、被処理物Ｄ１を搬送しつつ加熱するロータリーキルン１の回転駆動する内筒１１と外筒１２との間に、加熱ガス流路（過熱水蒸気流路１５）が形成されると共に、内筒１１に対して相対回転する中空の攪拌軸２が該ロータリーキルン１の軸心に沿って配設され、この攪拌軸２が加熱ガス管路（過熱水蒸気供給管路（２０））を構成し、前記加熱ガス流路（１５）と前記加熱ガス管路（２０）への加熱ガス供給を行うガス供給手段（過熱水蒸気発生装置５）を備え、前記攪拌軸２の長手方向複数箇所に半径方向へ突出する筒状の攪拌羽根２１が形成され、各攪拌羽根２１の周面に、攪拌軸２内に供給される加熱ガス（過熱水蒸気Ｓ１）を内筒１１内の処理空間１０へ放出する多数の通気孔２２…が設けられてなる構成としている。
【０００６】
請求項２の発明は、上記請求項１のロータリーキルン式加熱処理装置において、前記攪拌軸２の攪拌羽根２１が電子ビーム穿孔加工によって多数の通気孔２２…を形成した多孔材からなるものとしている。
【０００７】
請求項３の発明は、上記請求項１又は２のロータリーキルン式加熱処理装置において、ロータリーキルン１内へ被処理物を送り込むスクリューフィーダ３が付設され、このスクリューフィーダ３のフィーダ軸３ａと前記攪拌軸２とが同軸状に一体化されてなるものとしている。
【０００８】
請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかのロータリーキルン式加熱処理装置において、ロータリーキルン１の内筒１１が電子ビーム穿孔加工によって多数の通気孔１４…を形成した多孔材からなり、内外筒１１，１２間の前記加熱ガス流路（１５）に供給された加熱ガス（Ｓ１）を該通気孔２１…を通して内筒１１内の処理空間１０へ放出するように構成されてなるものとしている。
【０００９】
請求項５の発明は、上記請求項２又は４のロータリーキルン式加熱処理装置において、電子ビーム穿孔加工による通気孔１４…，２２…が長孔、斜孔、円錐孔より選ばれるいずれかの形態としている。
【００１０】
請求項６の発明は、上記請求項４又は５のロータリーキルン式加熱処理装置において、前記攪拌軸２の加熱ガス管路（２０）に供給する加熱ガスと前記内外筒１１，１２間の加熱ガス流路（１５）に供給する加熱ガスが共に過熱水蒸気Ｓ１であり、ロータリーキルン１からの排気Ｓ２を冷却して凝縮する冷却装置６が付設されてなるものとしている。
【００１１】
請求項７の発明は、上記請求項６のロータリーキルン式加熱処理装置において、前記攪拌軸２のロータリーキルン入口１ａ側の攪拌羽根２１よりも同出口１ｂ側の攪拌羽根２からの過熱水蒸気Ｓ１放出量を多くすると共に、前記内外筒１１，１２間の加熱ガス流路（１５）から内筒１１内の処理空間１０への過熱水蒸気Ｓ１放出量がロータリーキルン出口１ｂ側よりも同入口１ａ側で多くなるように、各攪拌羽根２１及び内筒１１の通気孔２２…，１４…の孔径又は／及び密度が設定されてなるものとしている。
理装置。
【００１２】
請求項８の発明は、上記請求項６又は７のロータリーキルン式加熱処理装置において、ロータリーキルン１及び前記ガス供給手段５と前記冷却装置６を含む処理設備が移動車両に搭載されてなる構成としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係るロータリーキルン式加熱処理装置によれば、ロータリーキルンの軸心に沿って配設された中空の攪拌軸を加熱ガス管路として、加熱ガスを該攪拌軸の長手方向複数箇所に形成した攪拌羽根の多数の通気孔より処理空間へ放出することから、これら攪拌羽根の数及び配置構成と各攪拌羽根の通気孔の孔径及び密度の設定により、加熱ガスを処理空間に導入する直接加熱方式において、該処理空間内を処理内容に応じた最適な雰囲気に容易に設定できる上、攪拌軸の加熱ガス管路に供給される加熱ガスと内外筒間の加熱ガス流路に供給される加熱ガスとにより、処理空間が中心側と周辺側の両方から加熱され、しかも攪拌羽根が加熱ガスを放出しつつ被処理物を攪拌するので、被処理物の堆積層中に積極的に加熱ガスが吹き込まれることになり、これらが相俟って非常に高い処理効率が得られると共に、熱エネルギー効率も良好となる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、上記攪拌羽根が電子ビーム穿孔加工による通気孔を設けた多孔材からなるため、通気孔群を揃った孔径で且つ均一な分布状態に設定できると共に、通気孔に任意の方向性を持たせることが可能であり、もって加熱ガスを確実に設計意図通りの放出状況として最適な処理雰囲気を実現でき、また該通気孔の形成を短時間で容易に行えるという利点もある。
【００１５】
請求項３の発明によれば、前記攪拌軸がロータリーキルン内へ被処理物を送り込むスクリューフィーダのフィーダ軸と同軸状に一体化されていることから、該スクリューフィーダの回転動力を利用して攪拌軸を回転駆動でき、且つ装置構成が簡素化されるという利点がある。
【００１６】
請求項４の発明によれば、ロータリーキルンの内外筒間の加熱ガス流路に供給される加熱ガスも内筒の通気孔より処理空間へ放出され、処理空間内へ中心側と周辺側の両方から加熱ガスを供給する直接加熱方式となり、しかも周辺側から放出される加熱ガスも攪拌羽根からの放出と同様に被処理物の堆積層を通過する形になるから、処理効率及び熱エネルギー効率が更に向上する。しかして、内筒の通気孔は、電子ビーム穿孔加工によるものであるから、既述同様に、揃った孔径で均一な分布状態に設定できると共に任意の方向性を付与でき、もって最適な処理雰囲気を容易実現でき、且つその形成を短時間で容易に行えるという利点がある。
【００１７】
請求項５の発明によれば、前記の電子ビーム穿孔加工による通気孔が長孔、斜孔、円錐孔のいずれかの形態であるから、処理物の種類や処理条件に応じて最適な加熱ガス放出状態を容易に設定できる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、処理空間内へ中心側と周辺側の両方から加熱ガスを供給する直接加熱方式のロータリーキルンにおいて、これら加熱ガスとして過熱水蒸気を用いると共に、ロータリーキルンからの排気を冷却して凝縮する冷却装置を備えることから、被処理物の乾留処理や熱抽出処理に適用する場合に、ロータリーキルンの処理空間を過熱水蒸気雰囲気として、その排気を冷却して凝縮することにより、乾留成分や熱抽出成分を凝縮水中に取り込んで水溶液として回収したり、非凝縮のガス成分と凝縮液とに分けて後段の処理に供することができる上、加熱ガスとして加熱空気を用いる場合のような窒素を含む大量の要処理ガスが発生ず、もって後段のガス処理を不要又は簡素化できると共に、乾留成分や熱抽出成分ならびに被処理物が高温空気による酸化を受けないから、後段の処理が容易になる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、上記請求項６の構成において、攪拌羽根及び内筒の通気孔の孔径又は／及び密度の設定により、ロータリーキルンの周囲部からの過熱水蒸気供給量を入口側で多く、中心部からの供給量を逆に出口側で多くすることから、被処理物の温度が低い入口側では周囲部から供給されて被処理物中を通過する過熱水蒸気が多くなり、それだけ被処理物は早く昇温して処理効率が高まる一方、処理が進んだ出口側では中心部からの多い過熱水蒸気供給によって雰囲気温度が一定に維持されるため、雰囲気温度の低下で乾留成分や熱抽出成分の一部が被処理物中に戻るのを防止できる。
【００２０】
請求項８の発明によれば、ロータリーキルン及び前記ガス供給手段と前記冷却装置を含む処理設備が移動車両に搭載されて機動性を発揮できるから、被処理物の発生場所あるいは集積場所に処理設備を持ち込んで処理を行うことが可能となり、これによって処理設備設置場所へ被処理物を搬送するためのコスト負担が解消されると共に、特に被処理物が汚染土壌や産業廃棄物等であって環境汚染等の懸念から迅速な処理を要する場合に即応できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係るロータリーキルン式加熱処理装置を低沸点汚染物質を含む汚染土壌の如き被処理物の抽出処理に適用する構成とした一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は本加熱処理装置の概略構成図、図２は同処理装置の側面図、図３は同処理装置のロータリーキルン部分の縦断側面図、図４は図３におけるＡ−Ａ線の断面矢視図である。
【００２２】
図１において、１はロータリーキルンであって、モーターＭ１を介して回転駆動する内筒１１と、この内筒１１の両端部を除く外周部に套嵌した非回転の外筒１２とで構成され、内筒１１の内部にはその軸線方向に沿う攪拌軸２が配設されている。このロータリーキルン１の入口１ａ側には、ホッパー３１に投入された被処理物Ｄ１を連続的に内筒１１内へ送り込むスクリューフィーダ３が付設され、同出口１ｂ側には、排気Ｓ２と抽出処理後の処理残渣Ｄ２を分離する排気分離槽４が設けられている。３２はホッパー３１の下流側に位置してスクリューフィーダ３に付設された薬剤注入口、５は水道水等の原水Ｗ１より高温の過熱水蒸気Ｓ１を生成させる過熱水蒸気発生装置、６はロータリーキルン１からの排気Ｓ２を冷却して凝縮させる冷却装置、７は活性炭充填槽である。
【００２３】
図３に示すように、ロータリーキルン１の外筒１２の両端部には、内筒１１に対して気密状態で摺接するシール材１３が嵌装され、これによって内外筒１１，１２間に外部に対して封鎖した環状の過熱水蒸気流路１５が構成されており、この過熱水蒸気流路１５に過熱水蒸気発生装置５からの水蒸気導入管５ａが図２の如く入口１ａ側と中間部との２本に分岐して連通接続されている。また、内筒１１における外筒１２に包囲された周面領域には多数の通気孔１４…が設けられており、過熱水蒸気流路１５に導入された過熱水蒸気Ｓ１を通気孔１４…より内筒１１内の処理空間１０へ放出するようになっている。なお、過熱水蒸気流路１５における外筒１２側の外周面には断熱材層１６が設けられている。
【００２４】
しかして、内筒１１は、外部に露呈した両端部の外周面にそれぞれ環状レール１７が固設され、図２及び図４に示すように各環状レール１７で各一対のローラ１８，１８によって遊転自在に支承されており、ロータリーキルン１出口側の端部の外周面に設けた従動スプロケット１９とモーターＭ１の駆動スプロケットとの間に巻装されたチェーン８を介して回転駆動する。なお、ロータリーキルン１は、図１〜図３では水平姿勢として図示しているが、実際には出口１ｂ側が低くなる傾斜状態に設置され、内筒１１の回転に伴って処理空間１０内の被処理物Ｄ１が該傾斜に基づく重力作用によって出口１ｂ側へ搬送されるようになっている。
【００２５】
攪拌軸２は、図３に示すように中空のパイプ状をなし、長手方向の複数箇所（図では４箇所）に半径方向へ突出する筒状の攪拌羽根２１…を備えており、一端２ａ側がスクリューフィーダ３のフィーダ軸３ａと一体化し、図１及び図２に示すモーターＭ２を介して該スクリューフィーダ３と一体に回転駆動するようになされている。そして、この攪拌軸２の他端２ｂ側が排気分離槽４を貫通して外部へ突出し、この突出した他端２ｂは過熱水蒸気発生装置５からの水蒸気導入管５ｂに相対回転可能に連通接続され、また各攪拌羽根２１の周面には図３に示すように多数の通気孔２２…が形成されており、これによって攪拌軸２は導入した過熱水蒸気Ｓ１を攪拌羽根２１…の通気孔２２…からロータリーキルン１の処理空間１０へ放出する過熱水蒸気供給管路２０を構成している。
【００２６】
ここで、ロータリーキルン１の内筒１１の通気孔１４…と、攪拌軸２の各攪拌羽根２１の通気孔２２…は、いずれも電子ビーム穿孔加工によって形成されたものであり、器壁内外を直線状に透通している。しかして、両通気孔１４…，２２…の孔径は一般的に０．１〜３ｍｍ程度の範囲であるが、内筒１１の通気孔１４…の孔径は連続的もしくは段階的にロータリーキルン１の入口１ａ側ほど大きくなるように設定される一方、攪拌羽根２１の通気孔２２…の孔径は逆にロータリーキルン１の出口１ｂ側の攪拌羽根２１ほど大きくなるように設定されている。
【００２７】
排気分離槽４は、図３に示すように、攪拌軸２が貫通する中間の分離室４ａと、バグフィルター４１を装填した上部のガス収集室４ｂと、下部の処理残渣ダクト４ｃとから構成されている。そして、分離室４ａには、ロータリーキルン１の出口１ｂ側の端部つまり内筒１１の開口端部１１ａがシール材１３を介して突入配置すると共に、攪拌軸２に固設された円板状の邪魔板４２が該内筒１１の端部開口１１ａに対向するように配置しており、処理空間１０からの排気Ｓ２の流れを邪魔板４２で遮って一旦は下向きにし、次いで上向きに転じて背面より上昇するように誘導し、もって排気Ｓ２に付随する処理残渣Ｄ１の粉体粒子を少なくして上方のガス収集室４ｂへ向かわせる。なお、邪魔板４２の前面に付着する処理残渣Ｄ１の粉体粒子は、分離室４ａに付設されたスクレーパ４３が回転する邪魔板４２の該前面と接触することによって掻き落とされる。
【００２８】
処理残渣ダクト４ｃは下方側へ窄んだ形状であり、図１に示すように、その下部がダンパー４４を介してスクリューフィーダ４５の導入口４５ａに連通接続されている。このスクリューフィーダ４５は、上向き傾斜の筒状搬出路を構成すると共に、外周に冷却水等の冷媒Ｃを流通させる冷却用ジャケット４６が設けてある。
【００２９】
冷却装置６は、ガス収集室４ｂのバグフィルター４１を通して塵埃を除去した排気を排気導入管６１より冷却室６ａ内へ導入し、該冷却室６ａ内の冷却配管６２を流通する冷却水等の冷媒Ｃとの熱交換によって凝縮させるものであり、その凝縮液Ｗ２が下端に設けたバルブＶ１付き排出管６３を通して下方のオーバーフロータンクＴ１に導出され、更に該オーバーフロータンクＴ１から溢流して側方の凝縮液回収タンクＴ２に貯留されるようになっている。なお、排出管６３の下端はオーバーフロータンクＴ１内の溢流レベルよりも下方に位置しており、これによってバルブＶ１の開放状態で冷却室６ａの出口側が水封される。また、冷却室６ａの頂部はバルブＶ２を介装した排気管９ａによって活性炭充填槽７に接続され、更に該活性炭充填槽７からファンＦ付きの排気管９ｂが導出している。
【００３０】
上記構成の加熱処理装置による抽出処理では、水銀等の低沸点金属やその化合物、低沸点有機物の如き低沸点汚染物質を含む土壌等の被処理物Ｄ１をホッパー３１に投入し、スクリューフィーダ３によって連続的にロータリーキルン１の内筒１１内へ送り込む一方、過熱水蒸気発生装置５で生成した過熱水蒸気Ｓ１を内外筒１１，１２間の過熱水蒸気流路１５と攪拌軸２の過熱水蒸気供給管路２０とに連続的に導入する。これにより、内筒１１内の処理空間１０は、内筒１１の通気孔１４…と攪拌羽根２１の通気孔２２…から放出される過熱水蒸気Ｓ１にて常時満たされた状態となる。なお、過熱水蒸気Ｓ１の温度は、一般に１５０〜３５０℃の範囲で被処理物Ｄ１の種類に応じて設定すればよく、被処理物Ｄ１が前記土壌である場合は３００℃前後に設定するのがよい。
【００３１】
内筒１１内へ送り込まれた被処理物Ｄ１は、過熱水蒸気Ｓ１で満たされた処理空間１０を内筒１１の回転による堆積・落下の反復と、回転する攪拌軸２の攪拌羽根２１による攪拌作用とで表面更新されながら、ロータリーキルン１の傾斜に沿って出口１ａ側へ搬送されてゆくが、この過程で過熱水蒸気Ｓ１の熱によって昇温するため、含まれていた低沸点汚染物質が含有水分と共に気化抽出されて気相側へ移行する。
【００３２】
しかして、この抽出処理においては、既述した通気孔１４…及び通気孔２２…の孔径変化により、周囲部から処理空間１０内への過熱水蒸気Ｓ１の放出がロータリーキルン１の入口１ａ側で多くなり、中心部から処理空間１０内への過熱水蒸気Ｓ１の放出が逆に出口１ｂ側で多くなるように設定している。従って、被処理物Ｄ１の温度が低い入口１ａ側では、通気孔１４…を出て被処理物Ｄ１中を通過する過熱水蒸気Ｓ１が多く、それだけ被処理物Ｄ１は早く昇温して抽出効率が高まることになる。一方、抽出が進んだ出口１ｂ側では、抽出のために必要な周囲部からの過熱水蒸気Ｓ１の放出は少なくなるが、その代わりに中心部から多く供給される過熱水蒸気Ｓ１によって雰囲気温度が一定の高温に維持されるから、抽出成分の一部が雰囲気温度の低下で被処理物Ｄ１中に戻るのを確実に防止できる。
【００３３】
なお、汚染土壌等に含まれる水銀の如き低沸点金属は酸化が進んでいることが多いため、これを含む被処理物Ｄ１の処理では、スクリューフィーダ３の薬剤注入口３２より塩化第一スズやヒドラジン等の適当な還元剤を注入し、ロータリーキルン１の処理空間１０内での還元反応によって金属に転化させて気化抽出するようにすればよい。
【００３４】
かくしてロータリーキルン１の出口１ｂに至った抽出成分を含む排気Ｓ２と処理残渣Ｄ１とは排気分離槽４で分離され、処理残渣Ｄ１は落下して処理残渣ダクト４ｃに堆積する一方、排気Ｓ２は冷却装置６の冷却室６ａ内へ導入される。そして、処理残渣ダクト４ｃに堆積した処理残渣Ｄ２は、ある程度溜まった段階でダンパー４４を開放してモーターＭ３を駆動させることにより、スクリューフィーダ４５の導入口４５ａに流入して上部の導出口４５ｂへ搬送されるが、この搬送過程で冷却用ジャケット４６を流通する冷媒Ｃと熱交換して温度が低下した状態で取り出される。
【００３５】
冷却室６ａ内へ導入された排気Ｓ２は冷却配管６２を流通する冷媒Ｃとの熱交換によって冷却して凝縮させるが、この冷却温度をロータリーキルン１へ供給する被処理物Ｄ１の温度以下に設定することにより、排気の主成分である水蒸気中に含まれていた抽出成分を全て凝縮液化ないし凝固させて凝縮水中に持ち込ませることができる。なお、上記冷却温度がロータリーキルン１へ供給する被処理物Ｄ１の温度より高い場合、該ロータリーキルン１内において被処理物Ｄ１が元の温度から冷却温度に対応する温度まで昇温する過程で気化した抽出成分は、冷却室６ａ内で凝縮せずに気体として残ることになるが、冷却温度が元の被処理物Ｄ１の温度以下であれば、抽出成分は処理前の当該被処理物Ｄ１中で気化せずに含有されていた状態つまり液状や固体状に戻る。
【００３６】
このような抽出処理では、被処理物Ｄ１より抽出した低沸点物質の全量を凝縮水と共に回収できるから、加熱ガスとして加熱空気を用いる熱処理におけるような高度な排ガス処理が不要であり、それだけ処理設備全体の小型化が可能となり、加熱空気を用いる場合に比較して処理コスト及び設備コストを大幅に低減できる上、汚染土壌等の汚染物を処理対象とする場合に、システム全体のクローズド化によって汚染物質の環境への再飛散を確実に防止できる。また、この抽出処理では、高温空気による酸化を受けないから、抽出した汚染物質の後段の処理が容易になる上、酸化変質がないので水銀や低沸点有機物等の汚染物質の再資源化も容易になる。更に、処理残渣Ｄ２も酸化による変質がなく汚染前に近い状態に戻るので再利用に支障を生じず、加えて被処理物Ｄ１中に含まれていた水分も気化して排気Ｓ２に付随して除去され、処理残渣Ｄ２は乾燥状態として取り出されるため、その搬送や保管等の取り扱いが容易になると共に、再利用に際して前処理としての乾燥を省略できるという利点もある。
【００３７】
しかして、抽出処理中においては、冷却装置６における排気管９ａのバルブＶ２が閉止され、排出管６３はバルブＶ１が開放されるが、その出口が水封されているから、冷却室６ａは排気導入管６１を介して排気分離槽４のフィルター室４ｂにのみ連通した状態となる。これにより、冷却室６ａでは排気Ｓ２の凝縮に伴う体積減少によって負圧が発生するが、この負圧は排気Ｓ２を当該冷却室６ａへ引き込む吸引力として作用し、ひいては過熱水蒸気Ｓ１をロータリーキルン１の処理空間１０へ導入する動力として機能する。従って、この構成においては、過熱水蒸気Ｓ１及び排気Ｓ２を強制的に給排するためのファン等の機械的設備を省略できると共に、ロータリーキルン１内の処理空間１０に働く負圧によって被処理物Ｄ１中の抽出成分の気化が促進され、もって抽出効率がより向上し、しかもロータリーキルン１内部から冷却装置６の冷却室６ａまでが連通して全体の処理空間の圧力が平衡状態になるため、過熱水蒸気Ｓ１の供給温度と冷却温度とで抽出速度を容易に制御でき、これによって複雑な制御機構が不要になる上、全体の処理空間が非加圧状態で器壁に大きな耐圧強度を必要としないから、処理装置を簡素に且つ安全に設計できる。
【００３８】
冷却室６ａ内で生成した凝縮水Ｗ２は抽出成分の液化又は固化物を含んだ状態でオーバーフロータンクＴ１に流入し、抽出成分中の水銀Ｈｇ等の高比重物質が該タンクＴ１の底部に溜まるから、処理後に該タンクＴ１のドレンバルブＶ３を開いて水銀Ｈｇ等を抜き出して回収できる。一方、低比重の抽出成分を含む凝縮水Ｗ２はオーバーフロータンクＴ１から溢流して凝縮液回収タンクＴ２に貯留されるから、処理後あるいは所定液量に達した段階でドレンバルブＶ４を開いて抜き出せばよい。
【００３９】
なお、上記抽出処理の過程では被処理物Ｄ１中に空気や有機物質の熱分解等によって生じたガス成分が排気Ｓ２に付随し、これら非凝縮ガス成分が冷却装置６の冷却室６ａ内に次第に蓄積することになるが、被処理物Ｄ１の単位量当たりの非凝縮ガス成分発生量は僅かであるため、その蓄積による冷却効率の低下を招くまでに大量の被処理物Ｄ１を連続処理することが可能である。しかして、このような非凝縮ガス成分については、被処理物Ｄ１の種類や性状（混在する空気量、有機物の種類と量等）に応じて経験的に一回の連続処理量を定めておき、その処理が終了した際、一時的に排気管９ａのバルブＶ２を開放して排気管９ｂのファンＦを駆動することより、冷却室６ａ内に蓄積した分を排出すればよい。このとき、非凝縮ガス成分中に何らかの要因で微量の有害物質が混在していても、活性炭充填槽７を通す過程で吸着除去されるから、空気主体の無害な浄化ガスＧとして大気中へ放出される。
【００４０】
なお、本実施形態のように過熱水蒸気Ｓ１を周囲部と中心部とから放出する構成において、周囲部からの過熱水蒸気供給量をロータリーキルン１の出口１ｂ側よりも入口１ａ側で多くし、中心部からの過熱水蒸気供給量を同入口１ａ側よりも出口１ｂで多くするように設定する手段として、該実施形態では通気孔１４…及び通気孔２２…の孔径を変化させているが、この孔径変化の代わりに両通気孔１４…，２１…の密度を変えたり、この密度変化と孔径変化を組み合わせてもよい。また、中心部からの過熱水蒸気供給量は、攪拌羽根２１…の数と配置構成によっても調整可能である。
【００４１】
上述のように、本発明のロータリーキルン式加熱処理装置では、ロータリーキルン１の軸心に沿って配設された中空の攪拌軸２を加熱ガス管路（実施形態における過熱水蒸気供給管路２０）として、加熱ガス（実施形態における過熱水蒸気Ｓ１）を該攪拌軸２の長手方向複数箇所に形成した攪拌羽根２１…の多数の通気孔２２…より処理空間１０へ放出することから、これら攪拌羽根２１…の数及び配置構成と各攪拌羽根２１の通気孔２２…の孔径及び密度の設定により、加熱ガスを処理空間１５に導入する直接加熱方式において、該処理空間１０内を処理内容に応じた最適な雰囲気に容易に設定できる上、攪拌軸２の加熱ガス管路に供給される加熱ガスと内外筒間の加熱ガス流路１５に供給される加熱ガスとにより、処理空間１０が中心側と周辺側の両方から加熱され、しかも攪拌羽根２１…が加熱ガスを放出しつつ被処理物Ｄ１を攪拌するので、被処理物Ｄ１の堆積層中に積極的に加熱ガスが吹き込まれることになり、これらが相俟って非常に高い処理効率が得られると共に、熱エネルギー効率も良好となる。
【００４２】
そして、上記実施形態のように、内筒１１及び攪拌羽根２１の通気孔１４…，２２…が電子ビーム穿孔加工にて形成されるものとすれば、これら通気孔１４…，２２…群を揃った孔径で且つ均一な分布状態に容易に設定できると共に、これら通気孔１４…，２２…の形態についても種々選択でき、もって加熱ガスを確実に設計意図通りの放出状況として処理内容に対応した最適な処理雰囲気を実現できる。すなわち、この電子ビーム穿孔加工では、金属やセラミックの基材に対して１秒間に数千個といった透孔を一挙に形成可能であるため、孔径及び孔形態が揃って均一な分布状態の通気孔１４…，２２…を短時間で容易に形成可能であり、穿孔のための加工コストを著しく低減できる上、孔形態を長孔、斜孔、円錐孔等にすることも容易である。
【００４３】
また、上記実施形態のように、攪拌軸２とスクリューフィーダ３のフィーダ軸３ａとを同軸状に一体化する構成とすれば、該スクリューフィーダ３の回転動力を利用して攪拌軸２を回転駆動できるから、攪拌軸２専用の駆動装置の省略によって処理装置全体の構成が簡素となり、それだけ設備コストを低減できる。
【００４４】
本発明の加熱処理装置は、例示したような被処理物中の低沸点汚染物質の抽出処理に限らず、例えば有機質材料単独あるいは有機質材料を多量に含む廃棄物や乾燥した廃液処理汚泥等の乾留処理、更には他の産業廃棄物や各種工業用原材料等の様々な加熱処理にも適用可能である。なお、前記乾留処理では、前記実施形態と同様に、加熱ガスとして過熱水蒸気Ｓ１を用い、ロータリーキルン１からの排気Ｓ２を冷却装置６にて冷却して凝縮させる構成を採用でき、これによって乾留成分を凝縮水中に取り込んで水溶液として回収したり、非凝縮のガス成分と凝縮液とに分けて後段の処理に供することができる。
【００４５】
一方、前記実施形態の抽出処理や上記乾留処理のように、加熱ガスとして過熱水蒸気Ｓ１を用い、ロータリーキルン１からの排気Ｓ２を冷却装置６にて冷却して凝縮させる構成では、加熱ガスとして加熱空気を用いた場合のような窒素を含む大量の要処理ガスが発生せず、後段のガス処理を不要又は簡素化でき、もってロータリーキルン１及びガス供給手段である過熱水蒸気発生装置５と冷却装置６を含めた処理設備全体を小型にコンパクトにまとめ、トラックやトレーラー、牽引車両等の移動車両に搭載することも可能となる。そして、このような移動車両に搭載する構成とすれば、機動性を発揮できるから、被処理物の発生場所あるいは集積場所に処理設備を持ち込んで処理を行うことが可能となり、これによって処理設備設置場所へ被処理物を搬送するためのコスト負担が解消されると共に、特に被処理物が汚染土壌や産業廃棄物等であって環境汚染等の懸念から迅速な処理を要する場合に即応できるという利点がある。
【００４６】
一方、本発明の加熱処理装置では、ロータリーキルン１の処理空間１０に対する周辺側からの加熱、つまり内外筒１１，１２間の加熱ガス流路１５を利用した加熱を処理空間１０内への加熱ガス放出を行わない間接加熱とすることも可能である。ただし、前記実施形態のように、処理空間１０内へ中心側と周辺側の両方から加熱ガスを供給する直接加熱方式とすれば、処理空間１０全体を処理内容に応じた最適な雰囲気に設定することがより容易になる上、周辺側から放出される加熱ガスも攪拌羽根２１からの放出と同様に被処理物の堆積層を通過する形になるから、処理効率及び熱エネルギー効率が更に向上するという利点がある。
【００４７】
しかして、中心側からの加熱ガスの供給を行う通気孔２２…については、各攪拌羽根２１の周面に均等に設ける以外に、処理内容に応じて加熱ガスの放出を一定方向にしたり、あるいは方向によって放出量の差を生じるように、該周面の周方向に不均等に配置するように設定してもよく、また攪拌羽根２１…のみならず攪拌軸２自体にも設けることも可能である。更に、各攪拌羽根２１における通気孔２２…についても、先端側と基端側との圧力損失の違いや必要とする雰囲気調整に対応して、先端側と基端側とで孔径や密度を異ならせてもよい。
【００４８】
ロータリーキルン１については、前記実施形態では出口１ｂ側を低く傾斜配置するものとして説明したが、内筒１１の内周面に回転に伴って被処理物Ｄ１を出口側へ移送する機能を持つスパイラルフィンや一定間隔置きに配置する環状傾斜板等を設けることにより、水平姿勢での処理も可能となる。また、外筒１２を非回転とせずに内筒１１に一体化することも可能であり、この場合でも内外筒１１，１２間の加熱ガス流路への加熱ガスの供給を端部中心側の供給口からの適当な内部流路構成によって行える。その他、本発明の加熱処理装置の細部構成については、実施形態以外に種々設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係るロータリーキルン式加熱処理装置の概略構成図である。
【図２】同処理装置の側面図である。
【図３】同処理装置のロータリーキルン部分の縦断側面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線の断面矢視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１      ロータリーキルン
１ａ    入口
１ｂ    出口
１０    処理空間
１１    内筒
１２    外筒
１４    通気孔
１５    過熱水蒸気流路（加熱ガス流路）
２０    過熱水蒸気供給管路（加熱ガス管路）
２１    通気孔
３      スクリューフィーダ
３ａ    フィーダ軸
５      過熱水蒸気発生装置（ガス供給手段）
６      冷却装置
Ｄ１    被処理物
Ｄ２    処理残渣
Ｓ１    過熱水蒸気（加熱ガス）
Ｓ２    排気
Ｗ２    凝縮液
【図１】
2005345012.tif 000003
【図２】
2005345012.tif 000004
【図３】
2005345012.tif 000005
【図４】
2005345012.tif 000006