(57)【要約】【課題】可燃物を含有する原料を熱効率よく加熱処理する横型回転可燃物加熱装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】可燃物を含有する粉粒片の原料を横型筒状体の一端側開口５Ａに設けられた原料供給管６から筒状体２内へ供給して上記筒状体の回転に伴い他端側開口５Ｂへ移送し、筒状体内で移動せる該原料を加熱して炭化そしてガス化させる加熱処理を行った後に、上記他端側開口５Ｂから加熱処理済物とともに、加熱処理により生じた可燃ガス含有ガスを排出ガスとして排出する横型回転可燃物加熱装置において、筒状体２は他端側開口５Ｂから筒状体外の部分燃焼炉１１を経て一端側開口５Ａへ排出ガスの一部を帰還ガスとして帰還せしめる帰還用配管７が接続されており、上記部分燃焼炉１１は外部から供給される酸素含有ガスと上記排出ガスの一部を該部分燃焼炉１１内へ送入する送気装置１４が接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向での一端側から他端側に向け水平面に対して下方に向く傾角をもつ軸線まわりに回転する筒状体を備え、可燃物を含有する粉粒片の原料を上記筒状体の一端側開口に設けられた原料供給管から筒状体内へ供給して上記筒状体の回転に伴い他端側開口へ移送し、筒状体内で移動せる該原料を加熱して炭化そしてガス化させる加熱処理を行った後に、上記他端側開口から加熱処理済物とともに、加熱処理により生じた可燃ガス含有ガスを排出ガスとして排出する横型回転可燃物加熱装置において、
筒状体は他端側開口から筒状体外の部分燃焼炉を経て一端側開口へ排出ガスの一部を帰還ガスとして帰還せしめる帰還用配管が接続されており、上記部分燃焼炉は外部から供給される酸素含有ガスと上記排出ガスの一部を該部分燃焼炉内へ送入する送気装置が接続されていることを特徴とする横型回転可燃物加熱装置。
【請求項２】
送気装置は、部分燃焼炉に接続された酸素含有ガス供給管と、該酸素含有ガス供給管内へ突入していて排出ガスを帰還方向へ向け噴入する噴気管が設けられていて、該噴気管内へ駆動用気体を噴出するノズルが突入しているインジェクタとを有していることとする請求項１に記載の横型回転可燃物加熱装置。
【請求項３】
部分燃焼炉が円筒状内周面を有し、インジェクタによる排出ガスの噴入方向が該円筒状内周面の接線方向成分を有していることとする請求項２に記載の横型回転可燃物加熱装置。
【請求項４】
送気装置は、部分燃焼炉に接続された酸素含有ガス供給管と、帰還用配管に接続されて排出ガスを帰還方向へ圧送するブロアとを有していることとする請求項１に記載の横型回転可燃物加熱装置。
【請求項５】
筒状体は、該筒状体の回転に伴い原料を掻き上げる、掻上げ部材が内周面に取り付けられていることとする請求項１に記載の横型回転可燃物加熱装置。
【請求項６】
筒状体は、軸線方向での中間領域が、半径方向そして軸線方向に延びる仕切板により内部空間が複数に区画されていることとする請求項１に記載の横型回転可燃物加熱装置。
【請求項７】
筒状体は、軸線方向の複数位置で、内周面に環状の堰板が設けられていることとする請求項１に記載の横型回転可燃物加熱装置。
【請求項８】
水平方向での一端側から他端側に向け水平面に対して下方に向く傾角をもつ軸線まわりに回転する筒状体に対し、可燃物を含有する粉粒片の原料を上記筒状体の一端側開口に設けられた原料供給管から筒状体内へ供給して上記筒状体の回転に伴い他端側開口へ移送し、筒状体内で移動せる該原料を加熱して炭化そしてガス化させる加熱処理を行った後に、上記他端側開口から加熱処理済物とともに、加熱処理により生じた可燃ガス含有ガスを排出ガスとして排出する可燃物加熱方法において、
筒状体の他端側開口から排出ガスを取り出し、筒状体外で酸素含有ガスを受ける部分燃焼炉を経て該排出ガスの一部を一端側開口へ帰還せしめ、上記部分燃焼炉へ酸素含有ガスを外部から送入することを特徴とする可燃物加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横型回転可燃物加熱装置及び方法に関し、特に、可燃物を含有する粉粒片の原料を加熱処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置としては、特許文献１に開示されている装置が知られている。
【０００３】
この特許文献１の装置は、横型の非回転の外部筒状体の中に、回転せる内部筒状体を配し、該内部筒状体の軸線方向一端側から可燃固体物の原料を該内部筒状体内に投入し、該内部筒状体の回転に伴い、該内部筒状体の内部に設けられた傾斜ガイド板付の仕切板の作用により、内部筒状体内の上記原料を他端側の排出口に向け搬送する。
【０００４】
外部筒状体と内部筒状体の間には、軸線方向両端で閉じられた環状空間が形成されていて、内部筒状体の他端側から取り出された可燃ガス含有の排出ガスの一部を外部の燃焼装置で燃焼させてその燃焼ガスを軸線方向一端側から上記環状空間へ送入し他端側から排出している。したがって、内部筒状体内を一端側から他端側へ搬送される原料は、同じ方向に環状空間内を流れる上記燃焼ガスにより、内部筒状体の周壁を介して間接的に熱せられて搬送中に必要な加熱処理がなされる。必要に応じては、一端側から内部筒状体へ、加熱処理を促進せしめるための水蒸気等のガスが送入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６２９０４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の装置にあっては、原料は内部筒状体を介して環状空間内の燃焼ガスにより間接的に加熱されるため、原料の加熱に際しての伝熱効果があまり高くない。しかも、原料は、内部筒状体の底部に接触した部分でしか伝熱を受けず、伝熱の面積も小さい。この面積を大きくするには、上記内部筒状体の直径を大きくすることが考えられるが、これでは内部筒状体自体の熱容量が大きくなると共に上記間接加熱の不利な面を増長させてしまう。さらには、装置全体が大型化し、好ましくない。
【０００７】
これらの問題に加え、特許文献１では、加熱処理後に原料に残留している可燃成分そして可燃ガス含有の排出ガスの一部の熱量を利用するために、残留可燃成分と排出ガスの一部の両者を燃焼装置にもたらし、燃焼させている。しかし、この燃焼装置では、その燃焼は十分とは言えないし、高温の燃焼ガスが内部筒状体内の原料を間接的に加熱するのみで、排出ガス中の可燃ガスが直接的に原料の燃焼に寄与しないので、加熱の熱効率を大きくすることができない。
【０００８】
このように特許文献１にあっては、可燃物を含有する原料の加熱に際しての伝熱効果そして熱効率に関して改善の余地が残されていた。
【０００９】
本発明は、このような可燃物を含有する原料を熱効率よく加熱処理できる横型回転可燃物加熱装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る横型回転可燃物加熱装置は、水平方向での一端側から他端側に向け水平面に対して下方に向く傾角をもつ軸線まわりに回転する筒状体を備え、可燃物を含有する粉粒片の原料を上記筒状体の一端側開口に設けられた原料供給管から筒状体内へ供給して上記筒状体の回転に伴い他端側開口へ移送し、筒状体内で移動せる該原料を加熱して炭化そしてガス化させる加熱処理を行った後に、上記他端側開口から加熱処理済物とともに、加熱処理により生じた可燃ガス含有ガスを排出ガスとして排出する。
【００１１】
かかる横型回転可燃物加熱装置において、本発明では、筒状体は他端側開口から筒状体外の部分燃焼炉を経て一端側開口へ排出ガスの一部を帰還ガスとして帰還せしめる帰還用配管が接続されており、上記部分燃焼炉は外部から供給される酸素含有ガスと上記排出ガスの一部を該部分燃焼炉内へ送入する送気装置が接続されていることを特徴としている。
【００１２】
このような構成の本発明によれば、筒状体内での原料の加熱処理の際に生ずる可燃ガス含有ガスである高温度の排出ガスの一部が部分燃焼炉に送られ、送気装置から送入される送入酸素含有ガスと相俟って上記部分燃焼炉で部分燃焼することで、酸素を含まない状態で未反応の可燃ガス含有排出ガスと部分燃焼ガスとの高温な混合ガスを生じ、この高温混合ガスが筒状体の一端側開口から筒状体内へ帰還送入されて筒状体内の原料と直接接触して該原料を加熱する。高温混合ガスは原料と直接接触するので、原料との接触面積は、きわめて大きくなる。部分燃焼室へ送られなかった排出ガスの残部の可燃ガスは、例えば、ボイラ等での熱回収に利用される。
【００１３】
本発明において、送気装置は、部分燃焼炉に接続された酸素含有ガス供給管と、該酸素含有ガス供給管内へ突入していて排出ガスを帰還方向へ向け噴入する噴気管が設けられていて、該噴気管内へ駆動用気体を噴出するノズルが突入しているインジェクタとを有しているように構成することができる。
【００１４】
駆動用気体の加減により、部分燃焼炉への上記可燃ガス含有の排出ガスの導入量が調整され、その結果、部分燃焼炉での燃焼を制御して高温の排出ガスを筒状体内へ送入する。
【００１５】
本発明において、上記インジェクタを用いる場合には、部分燃焼炉が円筒状内周面を有し、インジェクタによる排出ガスの噴入方向が該円筒状内周面の接線方向成分を有していることが好ましい。このインジェクタからの気体を部分燃焼炉へ接線方向で噴出することで、部分燃焼炉内には旋回流を生じ、部分燃焼炉の内容積が小さくとも、部分燃焼炉内のガスの流れの路長が大きくなる結果、混合ガスが十分に混合されると共に安定した部分燃焼がなされる。
【００１６】
本発明において、送気装置は、部分燃焼炉に接続された酸素含有ガス供給管と、帰還用配管に接続されて排出ガスを帰還方向へ圧送するブロアとを有しているようにすることもできる。上記インジェクタでは、駆動用の気体の噴出供給量が多大になってしまう場合には、この気体の混入により帰還ガス中の可燃ガスの発熱量が低下してしまうという問題を回避するために、上記インジェクタに代えてブロワを用いると、このような問題を伴わないので有利である。
【００１７】
本発明において、筒状体は、該筒状体の回転に伴い原料を掻き上げる、掻上げ部材が内周面に取り付けられていることが好ましい。原料を掻き上げることで、原料と燃焼ガスの接触が向上する。
【００１８】
本発明において、筒状体は、軸線方向での中間領域が、半径方向そして軸線方向に延びる仕切板により内部空間が複数に区画されているようにすることもできる。仕切板により筒状体内を区画することで、原料と燃焼ガスとの接触空間を増やすことで接触が良好となる。
【００１９】
本発明において、筒状体は、軸線方向の複数位置で、内周面に環状の堰板が設けられているようにすることもできる。この堰板により筒状体内での原料の滞留時間を長期化し、短い筒状体でも確実に加熱が行われる。
【００２０】
本発明は、上述の横型回転可燃物加熱装置を用いた可燃物加熱方法にも関しており、水平方向での一端側から他端側に向け水平面に対して下方に向く傾角をもつ軸線まわりに回転する筒状体に対し、可燃物を含有する粉粒片の原料を上記筒状体の一端側開口に設けられた原料供給管から筒状体内へ供給して上記筒状体の回転に伴い他端側開口へ移送し、筒状体内で移動せる該原料を加熱して炭化そしてガス化させる加熱処理を行った後に、上記他端側開口から加熱処理済物とともに、加熱処理により生じた可燃ガス含有ガスを排出ガスとして排出する可燃物加熱方法において、筒状体の他端側開口から排出ガスを取り出し、筒状体外で酸素含有ガスを受ける部分燃焼炉を経て該排出ガスの一部を一端側開口へ帰還せしめ、上記部分燃焼炉へ酸素含有ガスを外部から送入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、以上のように、可燃物を含有する原料の加熱処理に際し、加熱により生じた可燃ガス含有ガスの排出ガスの一部を部分燃焼装置へもたらし、該部分燃焼装置へ送入される酸素含有ガスとともに上記排出ガスの一部による部分燃焼のもとで、高温化された酸素を含まない可燃ガス含有の排出ガスと部分燃焼ガスとの混合ガスが筒状体へ送入されるので、この高温な混合ガスが原料と直接接触する結果、きわめて、熱効率の良い横型回転可燃物加熱装置及び方法を得る。しかも、可燃ガス含有の排出ガスの残部は、燃料として有効に利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態装置の全体構成図である。
【図２】図１装置の変形例として筒状体内に掻き上げ板が設けられた筒状体の断面図であり、（Ａ）は軸線を含む面での断面、（Ｂ）は軸線に直角な断面を表わしている。
【図３】図１装置の他の変形例として筒状体内に仕切板が設けられた筒状体の断面図であり、（Ａ）は軸線を含む面での断面、（Ｂ）は軸線に直角な断面を表わしている。
【図４】図１装置のさらなる他の変形例として筒状体内に堰板が設けられた筒状体の断面図であり、（Ａ）は軸線を含む面での断面、（Ｂ）は軸線に直角な断面を表わしている。
【図５】図１装置のさらなる他の変形例としての部分燃焼炉へインジェクタが接線方向に向いて取り付けられた部分燃焼炉であり、（Ａ）は軸線を含む面での断面図、（Ｂ）は軸線に直角な面での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面にもとづき、本発明の一実施形態装置を説明する。
【００２４】
図１は、水平線Ｘに対して、一端（左端）側から他端（右端）側に向けて若干の角度θだけ下方へ傾斜している軸線１を中心とする横型の筒状体２を有する可燃物加熱装置の概要構成図である。
【００２５】
上記筒状体２は耐熱材で作られており、一端側そして他端側で外周面に環状フランジ３Ａ，３Ｂが取り付けられており、筒状体２の下方に設けられた軸受４Ａ，４Ｂにより上記環状フランジ３Ａ，３Ｂで支持されることで上記軸線１まわりに回転可能となっている。上記筒状体２は、例えば１〜８ｒｐｍという低速回転で、図示せぬ駆動手段により回転駆動を受けている。
【００２６】
上記筒状体２は、一端側の端壁に一端側開口５Ａがそして他端側に比較的大きい他端側開口５Ｂが形成されている。上記一端側開口５Ａには原料供給管６と一端側帰還用配管７Ａが突入している。この原料供給管６と一端側帰還用配管７Ａは、上記一端側開口５Ａ内にあって該一端側開口５Ａ内縁とは間隙をもっていて非接触であり、筒状体２の回転に支障は何ら生じない。
【００２７】
上記筒状体２の一端側には、シール短筒体８が装着されている。このシール短筒体８の円板部には気密状態で上記原料供給管６と一端側帰還用配管７Ａが貫通保持されており、またシール短筒体８の短筒部は上記筒状体２の一端側外周面とシール状態で該筒状体２の相対回転を許容している。かくして、筒状体２の一端側では、該筒状体２が回転しつつも、上記原料供給管６と一端側帰還用配管７Ａの一端側開口５Ａへの突入を許容しかつシール状態を維持している。
【００２８】
筒状体２の他端側の端壁に形成された他端側開口５Ｂには、蓋状に覆われた排出室９が設けられており、該排出室９から下方へ向け加熱処理後の原料の排出管１０が垂下し、また、上方へは可燃ガス含有の排出ガスの帰還のための他端側帰還用配管７Ｂが延びている。この他端側帰還用配管７Ｂと既出の一端側帰還用配管７Ａとが相俟って閉ループ管路をなす帰還用配管７を形成し、筒状体２の他端側開口５Ｂからの排出ガスが排出室９を経た後、該排出ガスの一部が上記帰還用配管７により一端側開口５Ａへ流入して筒状体２内へ帰還する。この帰還用配管７には、その管路途中に部分燃焼炉１１が設けられていて、上記帰還用配管７は、該部分燃焼炉１１よりも一端側が既出の一端側帰還用配管７Ａをそして他端側が既出の他端側帰還用配管７Ｂを形成している。
【００２９】
上記部分燃焼炉１１は、上述のごとく、一端側に上記一端側に筒状体２の一端側開口５Ａに至る一端側帰還用配管７Ａが接続されており、他端側には他端側開口５Ｂからの他端側帰還用配管７Ｂが接続されているとともに、外部から酸素含有ガスを受ける酸素含有ガス供給管１２が接続されている。本実施形態では、上記他端側帰還用配管７Ｂは排出ガス（の一部）を帰還方向に向けて部分燃焼炉１１内に向けて噴出するように該部分燃焼炉１１と接続されており、他端側帰還用配管７Ｂは部分燃焼炉１１との接続部分が噴気管１３として形成されている。該噴気管１３は上記酸素含有ガス供給管１２の出口となる屈曲部分で該酸素含有ガス供給管１２内に突入していてこの屈曲部分と同心をなしている。この酸素含有ガス供給管１２と同心をなす噴気管１３は、可燃ガス含有の排出ガスを上記部分燃焼炉１１内に噴入することで、上記酸素含有ガス供給管１２からの酸素含有ガスを部分燃焼炉１１内へ導引するようになっており、この酸素含有ガス供給管１２と相俟って送気装置１４を形成している。
【００３０】
上記噴気管１３はその一部にくびれ部１３Ａを有していて、該くびれ部１３Ａに向け駆動気体を噴射するノズル管１５が該噴気管１３に突入している。このような形態をなすことで噴気管１３はノズル管１５と相俟ってインジェクタを形成する。噴気管１３が他端側帰還用配管７Ｂの出口部分をなしているので、該他端側帰還用配管７Ｂを上記部分燃焼炉１１へ向け流れる排出ガスは、ノズル１５から噴出される駆動気体によって、上記くびれ部１３Ａより先方で増速されて、酸素含有ガス供給管１２からの酸素含有ガスに対する導引能力を高められる。ここで、上記ノズル１５から噴出される駆動気体としては、酸素含有量の低いガスが用いられる。
【００３１】
上記他端側帰還用配管７Ｂは、筒状体２から上記部分燃焼炉１１に至るまでの間で分岐されていて、分岐管１６がボイラ等の熱回収装置（図示せず）に接続されている。かくして、筒状体２から排出される可燃ガス含有の排出ガスは一部が部分燃焼炉１１へ供給され、残部の可燃ガスは熱回収装置にもたらされて、保有する熱エネルギが回収される。
【００３２】
次に、このような構成の本実施形態の横型回転可燃物加熱装置での可燃物の加熱時の挙動について説明する。
【００３３】
先ず、原料としての可燃物（例えば、植物由来可燃物）を、筒状体２の一端側開口５Ａに位置する原料供給管６から筒状体２内へ投入する。この原料は、筒状体２の回転に伴い、該筒状体２内を転動しながら他端側へ移動し、炭化そしてガス化を行って炭化物を生成する加熱処理後、生成された炭化物が他端側開口５Ｂそして排出室９を経て排出管１０から落下排出される。
【００３４】
一方、筒状体２内での原料の加熱処理により発生した高温の可燃ガス含有の排出ガスの一部は、排出室９から他端側帰還用配管７Ｂを経て噴気管１３に至る。排出ガスの残部の可燃ガスは分岐管１６を経て熱回収装置で熱回収される。
【００３５】
上記噴気管１３に達した排出ガスの一部はノズル１５からの駆動気体により増速されて該噴気管１３から部分燃焼炉１１内へ噴入される。噴気管１３からの排出ガスは増速されているために、該噴気管１３と同心の酸素含有ガス供給管１２からの酸素含有ガスを導引して該酸素含有ガスとともに部分燃焼炉１１内に流入する。可燃ガス含有の排出ガスは、部分燃焼炉１１内で酸素含有ガスと反応して部分燃焼してさらに高温化される。部分燃焼では、酸素分が完全に燃焼に消費されても、未反応可燃ガスが残る。部分燃焼により未反応可燃ガス含有の高温となった排出ガスは部分燃焼ガスとともに、高温の混合ガスを形成し、一端側帰還用配管７Ａから筒状体２へ送入される。高温の混合ガスは、筒状体２の一端側開口５Ａに送入されるため、筒状体２内では、原料と同方向に流れて、原料といわゆる並流をなしながら他端側へ向かう。この高温の混合ガスは、筒状体２内を転動する原料と、直接接触し、しかもその原料との接触面積が大きいことから、原料を効率的に加熱する。
【００３６】
次に、本実施形態装置について、その変形例を説明する。筒状体２は、図１に示す形態に限定されず、例えば図２ないし図４に見られるような形態であっても良い。
【００３７】
図２の例では、筒状体２は、その内周面に掻き上げ部材１７が設けられている。この掻き上げ部材１７は、周方向の複数位置（図示の例では四箇所）に設けられていて、図２（Ａ）に見られるように軸線方向中間部で軸線方向に延び、図２（Ｂ）に見られるように軸線に対して直角な断面でＬ字状をなしている。この掻き上げ部材１７により、筒状体２の回転中、原料が掻き上げられて分散するので、高温な混合ガスとの接触面積が増大して加熱が促進され、また、原料が掻き上げにより混合されることで原料の加熱状態が均一となる。
【００３８】
図３の例では、筒状体２の内部空間が仕切板１８により複数に区画されている。仕切板１８は、図３（Ａ）に見られるように軸線方向中間領域で軸線方向に延び、図３（Ｂ）に見られるように軸線に対して直角な断面で十文字をなしていて、こうすることで、最も加熱がなされる軸線方向中間領域で筒状体２内の空間を四つに区画している。区画空間を複数形成することで、この区画空間に分散される原料は、体積あたりの伝熱面積が大きくなって高温の混合ガスとの接触が良好となり、加熱が促進される。
【００３９】
次に、図４の例では、図４（Ａ）に見られるように軸線方向の複数位置で、図４（Ｂ）に見られるように筒状体２の内周面に環板状の堰板１９が取り付けられている。該堰板１９は、筒状体２への原料の充填率を高めることができると共に、この高い充填率のもとにあっても、原料の軸線方向での移動に対して抵抗板として機能して原料の筒状体２内での滞留時間を長くすることで、筒状体２が比較的短いものでも、原料の加熱時間を長く確保でき、その結果、原料の加熱が促進される。
【００４０】
さらに、部分燃焼炉１１に関し、図５（Ａ），（Ｂ）に見られるように、部分燃焼炉１１を円筒状とし、酸素含有ガス供給管１２そして噴気管１３を該部分燃焼炉１１に対して接線方向に設置することができる。こうすることで、部分燃焼炉１１に噴入する排出ガスそして酸素含有ガスは混合ガスとなって旋回流を形成する。この旋回流は、部分燃焼炉の内部空間が小さくとも、混合ガスの混合度を高め燃焼を安定化させる。
【００４１】
また、本発明においてインジェクタのノズル１５から噴気管１３内へ駆動用として噴出される気体は、酸素含有量が少ないことが好ましい。この駆動用の気体の噴出量が多大となってしまう場合には、この気体の混入により混合ガス中の可燃ガス発熱量が低下してしまうことを回避するために、上記ノズルを用いたインジェクタに代えて、ブロワを用いることが好ましい。
【符号の説明】
【００４２】
１  軸線
２  筒状体
５Ａ  一端側開口
５Ｂ  他端側開口
６  原料供給管
７  帰還用配管
７Ａ  一端側帰還用配管
７Ｂ  他端側帰還用配管
１０  排出管
１１  部分燃焼炉
１２  酸素含有ガス供給管
１３  噴気管
１４  送気装置
１７  掻き上げ部材
１８  仕切板
１９  堰板
【図１】
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【図２】
2013209463.tif 000004
【図３】
2013209463.tif 000005
【図４】
2013209463.tif 000006
【図５】
2013209463.tif 000007