(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向一端部に熱風供給口を設け他端部に熱風排出口を設けた外筒を横向きに設置し、該外筒内に、長手方向一端に熱分解残渣の排出管を接続し他端に廃棄物の供給管を接続した内筒を、同心状に収納させて、内筒の外壁面と外筒の内壁面との間に熱風を流通させる外側加熱流路を形成させると共に、上記内筒一端の排出管を外筒の一端部に、上記内筒他端の供給管を外筒の他端部にそれぞれ回転自在に貫通支持させて、内筒を回転駆動可能とし、且つ上記内筒内を、該内筒の回転中心部より放射方向へ延びる仕切板で全長に亘り仕切って円周方向に複数の熱分解室を区画形成し、該仕切板を二重構造として仕切板の間に内側加熱流路を形成させ、該内側加熱流路の上記排出管側の端面が熱風入口として、又、内側加熱流路の上記供給管側の端面が熱風出口としてそれぞれ開口して上記熱風供給口及び熱風排出口と連通するようにし、更に、上記内側加熱流路が上記排出管内に臨む位置を塞ぎ板で塞いで該排出管内に上記熱分解室だけが連通するようにすると共に、上記内側加熱流路が上記供給管内に臨む位置を塞ぎ板で塞いで該供給管内と上記熱分解室だけが連通するようにした構成を有することを特徴とするロータリーキルン。
【請求項２】
長手方向の一端を熱風排出口を有する入口筒に、又、他端を熱風供給口を有する出口筒にそれぞれ回転駆動可能に支持させた外筒を横向きに設置し、該外筒内に内筒を同心状に配置して、外筒内壁面と内筒外壁面との間に熱風を流通させる外側加熱流路を形成するようにすると共に、該内筒を外筒と一体に回転できるように外筒に支持させ、且つ上記内筒の両端を、上記入口筒内と出口筒内に配置された小径の供給管と排出管に連通接続し、更に、上記内筒内を、該内筒の回転中心部より放射方向に延びる仕切板で全長に亘り仕切って円周方向に複数の熱分解室を区画形成し、該仕切板を二重構造として仕切板の間に内側加熱流路を形成させ、該内側加熱流路の上記排出管側の端面が熱風入口として、又、内側加熱流路の上記供給管側の端面が熱風出口としてそれぞれ開口して上記熱風供給口及び熱風排出口と連通するようにし、更に、上記内側加熱流路が上記排出管内に臨む位置を塞ぎ板で塞いで該排出管内に上記熱分解室だけが連通するようにすると共に、上記内側加熱流路が上記供給管内に臨む位置を塞ぎ板で塞いで該供給管内と上記熱分解室だけが連通するようにした構成を有することを特徴とするロータリーキルン。
【請求項３】
内筒内を放射方向に仕切って周方向に複数の熱分解室を区画形成する二重構造の仕切板の各内端同士の連結部によるコーナ部を、外側へ凸となる円弧面とし、内筒の回転中心部で内側加熱流路が円筒状となるようにした請求項１又は２記載のロータリーキルン。
【請求項４】
二重構造の仕切板を凹凸に加工して内側加熱流路の面積を増大させるようにした請求項１、２又は３記載のロータリーキルン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみの如き廃棄物を熱分解ガス化処理するようにした外部加熱式のロータリーキルンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物を不活性雰囲気下で加熱して熱分解し、発生した熱分解ガスと熱分解残渣（炭素分および灰分）を燃焼・溶融炉で少ない空気量で高温にして燃焼させ、ごみ中の灰分を溶融スラグとして取り出すようにしたガス化・溶融方式が開発され、一部で実証運転が行われている。かかる方式では、廃棄物を熱分解ガス化するために、ロータリーキルンを採用し、外部からの熱で廃棄物を間接的に加熱、乾燥させて熱分解させるようにしている。
【０００３】
廃棄物を熱分解ガス化するために用いられている外熱による間接加熱式のロータリーキルンは、図１２にその一例の概略を示す如く、横長とした外筒２の長手方向の各端を、それぞれ固定配置した入口筒４と出口筒５に回転継手４ａと５ａを介して回転駆動可能に支持させると共に、該外筒２を、入口筒４側よりも出口筒５側を約３度低くするように傾斜させて配置し、且つ該外筒２内に、外筒２との間に加熱流路６が形成されるように内筒３を同心状に収納させて、外筒２と内筒３により二重筒構造のキルン本体１を構成し、更に、上記内筒３の両端を、該内筒３よりも小径とした供給管７と排出管８に連通接続して、供給管７を入口筒４内に、又、排出管８を出口筒５内にそれぞれ位置させた構成として、出口筒５の熱風供給口９から導入した加熱用ガスとしての熱風１１が加熱流路６を通り入口筒４の熱風排出口１０より流出させられるようにし、キルン本体１を低速で回転させた状態において、投入ホッパ１２内に投入された廃棄物１３をスクリューフィーダ式給じん機１４により入口筒４部の供給管７を通して内筒３内に徐々に供給しつつ、キルン本体１の内外筒間に形成された加熱流路６内に、出口筒５側から入口筒４側へ向けて熱風１１を流通させることにより、内筒３内の廃棄物１３を、内筒３の周囲を高温の伝熱面として加熱、乾燥させて熱分解し、発生した熱分解ガス１３ａを、出口筒５部の排出管８内を通して分離室１５に移した後、上部から取り出して下流の燃焼・溶融炉に直接送るようにし、又、金属類を含む熱分解残渣１３ｂは、排出管８内を通して分離室１５に移した後、下部から取り出して金属類の分別工程を経てから燃焼・溶融工程へ送るようにしてある。７ａ，８ａはシールプレートを示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記ロータリーキルンの場合、内筒３の周面のみを伝熱面とする間接加熱方式であるため、処理能力を高めるためには、内筒３の径を大きくするか長さを長くする必要があり、全体が大型化してしまう問題がある。
【０００５】
一方、伝熱面積を増大させるために、内筒３内に加熱管を配置する方式もあるが、この方式の場合、加熱管に廃棄物が絡み付くため、安定した操業を行うことができなくなってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、外熱による間接加熱方式のロータリーキルンにおいて、全体を大型化することなく、伝熱面積を増大させて処理能力を高めることができるようにしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、長手方向一端部に熱風供給口を設け他端部に熱風排出口を設けた外筒を横向きに設置し、該外筒内に、長手方向一端に熱分解残渣の排出管を接続し他端に廃棄物の供給管を接続した内筒を、同心状に収納させて、内筒の外壁面と外筒の内壁面との間に熱風を流通させる外側加熱流路を形成させると共に、上記内筒一端の排出管を外筒の一端部に、上記内筒他端の供給管を外筒の他端部にそれぞれ回転自在に貫通支持させて、内筒を回転駆動可能とし、且つ上記内筒内を、該内筒の回転中心部より放射方向へ延びる仕切板で全長に亘り仕切って円周方向に複数の熱分解室を区画形成し、該仕切板を二重構造として仕切板の間に内側加熱流路を形成させ、該内側加熱流路の上記排出管側の端面が熱風入口として、又、内側加熱流路の上記供給管側の端面が熱風出口としてそれぞれ開口して上記熱風供給口及び熱風排出口と連通するようにし、更に、上記内側加熱流路が上記排出管内に臨む位置を塞ぎ板で塞いで該排出管内に上記熱分解室だけが連通するようにすると共に、上記内側加熱流路が上記供給管内に臨む位置を塞ぎ板で塞いで該供給管内と上記熱分解室だけが連通するようにした構成とする。
【０００８】
内筒を低速で回転させた状態として、供給管を通して内筒内に廃棄物を供給すると、廃棄物は内筒の各熱分解室に順次供給される。内筒の各熱分解室の周囲の加熱流路に熱風を流通させるようにすると、廃棄物は内筒の各熱分解室を通過させられる間に、熱分解室の全周面を伝熱面として加熱、乾燥させられる。
【０００９】
又、内筒を外筒に支持させて内筒と外筒を一体に回転できるように構成すると、内筒を安定して回転させることができ、且つ内、外筒の回転により外側加熱流路も回転することになるので、熱風供給口から外側加熱流路に流れ込む熱風を円周方向に均一に分散させることができ、熱分解性能をより安定化させることができる。
【００１０】
更に、内筒内を放射方向に仕切って周方向に複数の熱分解室を区画形成する二重構造の仕切板の各内端同士の連結部によるコーナ部を、外側へ凸となる円弧面とし、内筒の回転中心部で内側加熱流路が円筒状となるようにした構成とすることにより、廃棄物と伝熱面との接触をより円滑に行わせることができるようになる。
【００１１】
更に又、二重構造の仕切板を凹凸に加工して内側加熱流路の面積を増大させるようにした構成とすることにより、熱分解室の伝熱面積をより増大できることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１乃至図５は本発明の実施の一形態を示すもので、長手方向の一端部周壁部に熱風供給口１６を設け且つ長手方向の他端部周壁部に熱風排出口１７を設けた横長の外筒１８を、熱風供給口１６側が熱風排出口１７側よりも約３度ほど低くなるように傾斜させて固定設置し、該外筒１８内に、外筒内壁との間に熱風１１を流通させるための外側加熱流路２０が形成されるように内筒１９を同心状に収納させ、該内筒１９の両端中心部に、内筒１９よりも小径とした供給管２１と排出管２２を連通接続して、供給管２１を外筒１８の熱風排出口１７側の端面部に、又、排出管２２を外筒１８の熱風供給口１６側の端面部にそれぞれ回転自在に貫通支持させ、且つ上記供給管２１と排出管２２の外筒１８外に突出位置する外周面部に、それぞれ位置固定の支持ローラ２３にて受けられるようにしたタイヤ２４を取り付け、更に、上記供給管２１側（又は排出管２２側）のタイヤ２４の側面部にスプロケット２５を同軸心状に取り付け、該スプロケット２５と駆動装置２６の出力軸に取り付けたスプロケット２７との間にチェーン２８を無端状に掛け回して、駆動装置２６の駆動による回転力をスプロケット２７からチェーン２８、スプロケット２５、タイヤ２４を介し供給管２１に伝えて、供給管２１及び排出管２２と一体に内筒１９が回転駆動されるようにする。
【００１４】
又、上記内筒１９内に、所要間隔を保持する二重構造とした４枚（４組）の仕切板２９を、内筒１９の回転中心部（軸心部）から放射方向に延びるよう配して、各外端を内筒１９の内壁面に気密に固定すると共に、各仕切板２９の各内端を気密状態に一体に接合して、長手方向全長に亘り断面形状を扇形とした同一容積の４つの熱分解室１９ａを区画形成して、上記二重構造とした仕切板２９により各熱分解室１９ａの間に放射方向へ延びる内側加熱流路３０を形成させ、該加熱流路３０の排出管２２側の端面が熱風入口３０ａとして、又、供給管２１側の端面が熱風出口３０ｂとしてそれぞれ開口して上記熱風供給口１６及び熱風排出口１７と連通するようにする。
【００１５】
上記内筒１９の排出管２２側の端面部では、図３に詳細を示す如く、排出管２２の外周部に、上記内側加熱流路３０の熱風入口３０ａの位置を避けて円弧形状のエンドプレート３１を取り付けると共に、内側加熱流路３０が排出管２２内に臨む位置を十字状の塞ぎ板３２で塞いで、排出管２２内には内筒１９の各熱分解室１９ａだけが連通するようにし、又、内筒１９の供給管２１側の端面部では、図４及び図５に詳細を示す如く、供給管２１の外周部に、上記内側加熱流路３０の熱風出口３０ｂの位置を避けて排出管２２側と同様な円弧形状のエンドプレート３１を取り付けると共に、仕切板２９の供給管２１と対峙する位置を所要量後退させて、その位置で内側加熱流路３０が供給管２１内に臨む位置を円板状の塞ぎ板３３と矩形片状の塞ぎ板３４でそれぞれ塞いで、供給管２１内と内筒１９の各熱分解室１９ａだけが連通するようにし、上記外側加熱流路２０と内側加熱流路３０に熱風１１を流通させることにより、各熱分解室１９ａの全周面を伝熱面とさせるようにする。
【００１６】
更に、上記供給管２１の回転中心部に、廃棄物１３の投入ホッパ１２を備えたスクリューフィーダ式の給じん機１４を、外端面部から挿入して設置し、給じん機１４により供給管２１を通して各熱分解室１９ａ内に廃棄物１３を供給できるようにし、又、上記排出管２２の外端部に、各熱分解室１９ａにて熱分解させられて排出管２２を通して排出される熱分解ガス１３ａと熱分解残渣１３ｂを分離して取り出すようにした分離室１５を設ける。
【００１７】
なお、上記内筒１９の端に設けた塞ぎ板３２は、内側加熱流路３０内の熱風１１が排出管２２内に漏れないようにするためのもので、十字状としたのは、熱分解室１９ａ内の熱分解残渣１３ｂを排出管２２内へ排出させる空間を形成するためである。又、塞ぎ板３３，３４は、内側加熱流路３０内の熱風１１が供給管２２内に漏れないようにするためのもので、塞ぎ板３３を円板状としたのは、熱分解室１９ａ内に供給された廃棄物１３が内筒１９の回転により逆流落下しないように堰として機能させるためである。
【００１８】
駆動装置２６の駆動で内筒１９を供給管２１及び排出管２２と一体に低速で回転させた状態として、給じん機１４により供給管２１を通して内筒１９の各熱分解室１９ａに廃棄物１３を供給しつつ、内筒１９の外周に形成された外側加熱流路２０と内筒１９内の各熱分解室１９ａ間に形成された内側加熱流路３０に熱風１１を流通させるようにすると、廃棄物１３は、各熱分解室１９ａ内を通過させられる間に外熱により加熱、乾燥させられて熱分解ガス化され、排出管２２を通り分離室１５で熱分解ガス１３ａと熱分解残渣１３ｂとに分離されて取り出される。
【００１９】
上記において、扇形断面形状とした４つの熱分解室１９ａは、それぞれが外側加熱流路２０を流れる熱風１１と内側加熱流路３０を流れる熱風１１により外周面から加熱されることになって、全周が伝熱面となるため、伝熱効率を上げることができる。この場合、たとえば、図１２に示す如き同一内径の円断面形状の内筒と比較すると、処理する廃棄物１３の体積割合を同じとした場合、伝熱面積は、（π＋４）／π≒２．２７倍となる。したがって、キルン全体を大型化することなく処理能力を高めることができる。又、上記熱分解室１９ａは空洞であって廃棄物１３が絡み付くものがないので、内筒内に加熱管を配置する方式と比較しても有利となる。
【００２０】
次に、図６及び図７は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１２に示したと同様に、横長とした外筒２の長手方向の一端を熱風排出口１０を有する固定配置の入口筒４に、又、他端を熱風供給口９を有する固定配置の出口筒５に、それぞれ回転継手４ａと５ａを介して回転可能に支持させ、且つ上記外筒２の入口筒４側と出口筒５側の外周面部にそれぞれタイヤ２４を取り付けて、該各タイヤ２４をそれぞれ位置固定の支持ローラ２３にて受けるようにし、更に、上記外筒２の外周面部の入口筒４側寄り位置に大径のギヤ３６を取り付け、該大径ギヤ３６に、モータ３７によって回転させられる駆動ギヤ３８を噛合させ、モータ３７の駆動で外筒２が支持ローラ２３に受けられて回転させられるようにする。又、上記外筒２内には、図１乃至図５に示したと同様な構成としてある内筒１９を同心状に配置して、外筒２の内壁面と内筒１９の外壁面との間に熱風１１を流通させる外側加熱流路２０を形成させるようにすると共に、該内筒１９と外筒２とを、内筒１９の長手方向両端部の周方向適宜個所に配置した固定部材３５にて固定支持させて、内筒１９が外筒２と一体に回転できるようにし、更に、上記内筒１９の両端中心部に、該内筒１９よりも小径とした供給管２１と排出管２２を連通接続して、供給管２１を入口筒４内に、又、排出管２２を出口筒５内にそれぞれ位置させ、内筒１９の外側加熱流路２０及び内側加熱流路３０が上記熱風供給口９及び熱風排出口１０と連通するようにしたものである。なお、２１ａ，２２ａはシールプレートを示し、その他の構成は図１乃至図５に示したものと同じであり、同一部分には同一符号が付してある。
【００２１】
この実施の形態によれば、モータ３７の駆動で外筒２を回転させると、固定部材３５を介して内筒１９が一体に回転することにより外側加熱流路２０も回転することになるので、熱風供給口９から外側加熱流路２０に流入する熱風１１を周方向に均一に分散させることができ、廃棄物１３の熱分解性能をより安定化させることができる。
【００２２】
次に、図８は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１乃至図５又は図６及び図７に示したものと同様な構成において、内筒１９内を周方向に４つの熱分解室１９ａに区画形成するようにしてある二重構造の仕切板２９の各内端同士の連結部となるコーナ部を、９０度の角にすることなく円弧面２９ａとして、各熱分解室１９ａの内側コーナ部を全体的に円筒状に形成したものである。
【００２３】
図８に示すように構成すると、円弧面２９ａの作用によって、各熱分解室１９ａの内側コーナ部での廃棄物１３と伝熱面の接触をより円滑に行わせることができるようになるので、廃棄物１３をより均一に加熱乾燥することができる。
【００２４】
次いで、図９は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１乃至図５又は図６及び図７に示したものと同様な構成において、各仕切板２９を、半径方向で同一方向にそれぞれ湾曲させたものである。なお、図８に示したものと同様に、各熱分解室１９ａの内側コーナ部を円弧面２９ａとしてもよい。
【００２５】
図９に示すように構成すると、仕切板２９を湾曲させたことに伴い、図１乃至図５又は図６及び図７に示したものよりも、内側加熱流路３０の面積を増大させることができるので、伝熱面を広くできて有利となる。
【００２６】
図１０は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１乃至図５又は図６及び図７に示したものと同様な構成において、仕切板２９を半径方向に波形となるように加工して表裏両面に凹凸を付けたものである。この場合でも、図８に示したものと同様に、各熱分解室１９ａの内側コーナ部を円弧面２９ａとすることは任意である。
【００２７】
図１０に示すように構成すると、図１乃至図５又は図６及び図７に示したものよりも、仕切板２９の表面積が増えることになって、各熱分解室１９ａの伝熱面積を増大させることができる。
【００２８】
なお、図１０に示す如き波形に加工した仕切板２９は図９の実施の形態に採用してもよいこと、又、上記各実施の形態では、熱分解室１９ａを周方向に４つ区画形成した場合を示したが、複数であればよく、たとえば、５つ、６つ、７つ等の多室構造であってもよいこと、実施の形態では、内側加熱流路３０の熱風入口３０ａと熱風出口３０ｂを内筒１９の端面部に開口させた場合を示したが、図１１に示す如く、内筒１９の端面部をリング状のエンドプレート３１ａで塞いで、内筒１９の端部周面に熱風入口３０ａ、熱風出口３０ｂを開口させるようにしてもよいこと、更に、図１に示す内筒１９の駆動機構として図６に示す歯車方式等を採用したり、図６に示す外筒２の駆動機構として図１に示すチェーン・スプロケット方式等を採用してもよいこと、更に又、廃棄物１３以外のものの熱処理に用いることは任意であること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のロータリーキルンによれば、長手方向一端部に熱風供給口を設け他端部に熱風排出口を設けた外筒を横向きに設置し、該外筒内に、長手方向一端に熱分解残渣の排出管を接続し他端に廃棄物の供給管を接続した内筒を、同心状に収納させて、内筒の外壁面と外筒の内壁面との間に熱風を流通させる外側加熱流路を形成させると共に、上記内筒一端の排出管を外筒の一端部に、上記内筒他端の供給管を外筒の他端部にそれぞれ回転自在に貫通支持させて、内筒を回転駆動可能とし、且つ上記内筒内を、該内筒の回転中心部より放射方向へ延びる仕切板で全長に亘り仕切って円周方向に複数の熱分解室を区画形成し、該仕切板を二重構造として仕切板の間に内側加熱流路を形成させ、該内側加熱流路の上記排出管側の端面が熱風入口として、又、内側加熱流路の上記供給管側の端面が熱風出口としてそれぞれ開口して上記熱風供給口及び熱風排出口と連通するようにし、更に、上記内側加熱流路が上記排出管内に臨む位置を塞ぎ板で塞いで該排出管内に上記熱分解室だけが連通するようにすると共に、上記内側加熱流路が上記供給管内に臨む位置を塞ぎ板で塞いで該供給管内と上記熱分解室だけが連通するようにした構成としてあるので、熱分解室の全周面を伝熱面として廃棄物の加熱、乾燥を行うことができて、伝熱面積を増大させることができることにより、キルン全体を大型化することなく処理能力を高めることができ、又、内筒を外筒に支持させて内筒と外筒とを一体に回転できるように構成することによって、内筒を安定して回転させることができ、且つ外側加熱流路を回転させることができることにより、熱風供給口から外側加熱流路に流れ込む熱風を円周方向に均一に分散させることができ、廃棄物の熱分解性能をより安定化させることができ、更に、内筒内を放射方向に仕切って周方向に複数の熱分解室を区画形成する二重構造の仕切板の各内端同士の連結部によるコーナ部を、外側へ凸となる円弧面とし、内筒の回転中心部で内側加熱流路が円筒状となるようにした構成とすることにより、廃棄物と伝熱面との接触性をより良好なものとすることができて、廃棄物のより均一な加熱、乾燥化を図ることができ、更に又、二重構造の仕切板を凹凸に加工して内側加熱流路の面積を増大させるようにした構成とすることにより、伝熱面積を更に増大させることができて有利となる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロータリーキルンの実施の一形態を示す概要図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向拡大矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ方向拡大矢視図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ方向拡大斜視図である。
【図５】図４のＤ−Ｄ方向矢視図である。
【図６】本発明の実施の他の形態を示す概要図である。
【図７】図６のＥ−Ｅ方向矢視図である。
【図８】本発明の実施の更に他の形態を示す内筒の概略断面図である。
【図９】本発明の実施の更に他の形態を示す内筒の概略断面図である。
【図１０】本発明の実施の更に他の形態を示す内筒の概略断面図である。
【図１１】本発明の実施の更に別の形態を示す内筒の外観図である。
【図１２】従来のロータリーキルンの一例を示す概要図である。
【符号の説明】
２  外筒
４  入口筒
５  出口筒
９  熱風供給口
１０  熱風排出口
１１  熱風
１３  廃棄物
１６  熱風供給口
１７  熱風排出口
１８  外筒
１９  内筒
１９ａ  熱分解室
２０  外側加熱流路
２１  供給管
２２  排出管
２６  駆動装置
２９  仕切板
２９ａ  円弧面
３０  内側加熱流路
３０ａ  熱風入口
３０ｂ  熱風出口
３２  塞ぎ板
３３  塞ぎ板
３４  塞ぎ板
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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