(57)【要約】【課題】過熱蒸気を用いて処理対象物の高温処理を行うと共に、過熱蒸気を発生させるためのボイラーで発生する熱の有効利用を行う含水物の加熱処理装置を提供する。【解決手段】中間位置に熱風発生炉１１を有する第１、第２のロータリーキルン１２、１３と、第２のロータリーキルン１３に過熱蒸気を供給する過熱蒸気発生ボイラー４０と、第２のロータリーキルン１３の過剰蒸気を第１のロータリーキルン１２に導く蒸気導入管３４とを有し、過熱蒸気発生ボイラー４０からの排ガスで過熱蒸気発生ボイラー４０に供給する蒸気を発生させ、第１のロータリーキルン１２から発生する排ガスを集めて、バーナー３２、４３の燃焼用空気の一部又は全部とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ下り傾斜しかつ軸心を合わせて配置された第１、第２のロータリーキルンと、該第１のロータリーキルンの入り側に設けられた排ガス回収室と、該排ガス回収室を貫通し、前記第１のロータリーキルンに入り側から含水物からなる処理対象物を搬入する投入フィーダと、前記第１、第２のロータリーキルンの中間部に設けられ、第１のバーナーから発生する高速の熱風を旋回流として、前記第１のロータリーキルンによって加熱処理された前記処理対象物と共に、前記第２のロータリーキルンに送り込む熱風発生炉と、前記熱風発生炉の出側に隙間を有して設けられ、前記熱風発生炉によって搬送された前記処理対象物を受けて下方に落下させる衝突部材と、前記第２のロータリーキルン内に配置され、前記熱風発生炉によって送り込まれた前記処理対象物を更に加熱処理する過熱蒸気の発生ノズルと、第２のバーナーを備え前記過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生ボイラーと、前記第２のロータリーキルンの出側に配置され、前記第２のロータリーキルンで加熱処理された前記処理対象物を回収する水ジャケット付きフィーダと、前記第２のロータリーキルンの軸心位置に設けられて、前記第２のロータリーキルンからの過熱蒸気を前記第１のロータリーキルンに導く蒸気導入管と、前記排ガス回収室から排出された排ガスを前記第１のバーナー及び前記第２のバーナーのいずれか一方又は双方に燃焼用空気として導く排気管とを有することを特徴とする含水物の加熱処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の含水物の加熱処理装置において、前記熱風発生炉には、前記第２のロータリーキルンに軸心を合わせて配置され、かつ前記第１のロータリーキルンから前記第２のロータリーキルン側に向けて縮径するテーパー状のガイド筒が設けられ、前記第１のバーナーからの熱風は前記ガイド筒と前記蒸気導入管との間を螺旋流となって流れることを特徴とする含水物の加熱処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の含水物の加熱処理装置において、前記過熱蒸気発生ボイラーからの排ガスを熱源とする排熱ボイラーを有し、該排熱ボイラーからの蒸気を前記過熱蒸気発生ボイラーに供給することを特徴とする含水物の加熱処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の含水物の加熱処理装置において、前記
熱風発生炉には、前記過熱蒸気発生ボイラーから発生する過熱蒸気の一部が供給されていることを特徴とする含水物の加熱処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の含水物の加熱処理装置において、前記投入フィーダには、前記処理対象物を溜めるホッパーが設けられ、スクリューコンベアからなる前記投入フィーダによって前記処理対象物を徐々に切り出して前記第１のロータリーキルンに投入することを特徴とする含水物の加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥、スラリー及びこれらに類似した性状を有する処理物を乾燥又は炭化するのに適した加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、下水汚泥のような含水率が高く、不定形で粘性も高い対象物を連続的に炭化処理できるロータリーキルンを用いた汚泥等の炭化処理方法が提案されている。このロータリーキルンは、入り口側から出口側にかけて傾斜配置した筒体を回転駆動し、出口側に設けられたガスバーナーによって徐々に搬送される下水汚泥を乾燥及び炭化させている。そして、ロータリーキルンで発生した黒煙や臭気は燃焼ブロックでバーナーによって燃焼処理している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０２６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているロータリーキルンは、直接燃焼バーナーが使用されているので、対象物が炭化するだけでなく、一部は燃えることがあり、対象物によって燃焼させたくない場合はこの方法は適用できない。
また、ロータリーキルン内を加熱するガスバーナーの他、燃焼排ガスを処理するバーナーも用いられているが、排ガスに含まれる熱の回収は行われていない。
更に、一段のみのロータリーキルンであるので、処理経過に従って処理温度を変えるなどの操作がし難く、従って、エネルギーの有効利用が難しいという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、過熱蒸気を用いて処理対象物の高温処理を行うと共に、過熱蒸気を発生させるためのボイラーで発生する熱の有効利用を行う含水物の加熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う本発明に係る含水物の加熱処理装置は、それぞれ下り傾斜しかつ軸心を合わせて配置された第１、第２のロータリーキルンと、該第１のロータリーキルンの入り側に設けられた排ガス回収室と、該排ガス回収室を貫通し、前記第１のロータリーキルンに入り側から含水物からなる処理対象物を搬入する投入フィーダと、前記第１、第２のロータリーキルンの中間部に設けられ、第１のバーナーから発生する高速の熱風を旋回流として、前記第１のロータリーキルンによって加熱処理された前記処理対象物と共に、前記第２のロータリーキルンに送り込む熱風発生炉と、前記熱風発生炉の出側に隙間を有して設けられ、前記熱風発生炉によって搬送された前記処理対象物を受けて下方に落下させる衝突部材と、前記第２のロータリーキルン内に配置され、前記熱風発生炉によって送り込まれた前記処理対象物を更に加熱処理する過熱蒸気の発生ノズルと、第２のバーナーを備え前記過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生ボイラーと、前記第２のロータリーキルンの出側に配置され、前記第２のロータリーキルンで加熱処理された前記処理対象物を回収する水ジャケット付きフィーダと、前記第２のロータリーキルンの軸心位置に設けられて、前記第２のロータリーキルンからの過熱蒸気を前記第１のロータリーキルンに導く蒸気導入管と、前記排ガス回収室から排出された排ガスを前記第１のバーナー及び前記第２のバーナーのいずれか一方又は双方に燃焼用空気として導く排気管とを有する。
【０００７】
また、本発明に係る含水物の加熱処理装置において、前記熱風発生炉には、前記第２のロータリーキルンに軸心を合わせて配置され、かつ前記第１のロータリーキルンから前記第２のロータリーキルン側に向けて縮径するテーパー状のガイド筒が設けられ、前記第１のバーナーからの熱風は前記ガイド筒と前記蒸気導入管との間を螺旋流となって流れるのが好ましい。
【０００８】
本発明の含水物の加熱処理装置において、前記過熱蒸気発生ボイラーからの排ガスを熱源とする排熱ボイラーを有し、該排熱ボイラーからの蒸気を前記過熱蒸気発生ボイラーに供給するのが好ましい。
【０００９】
本発明の含水物の加熱処理装置において、前記熱風発生炉には、前記過熱蒸気発生ボイラーから発生する過熱蒸気の一部が供給されているのがより好ましい。
【００１０】
そして、本発明に係る含水物の加熱処理装置において、前記投入フィーダには、前記処理対象物を溜めるホッパーが設けられ、スクリューコンベアからなる前記投入フィーダによって前記処理対象物を徐々に切り出して前記第１のロータリーキルンに投入するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る含水物の加熱処理装置は以下のような作用効果を有する。
即ち、投入フィーダによって第１のロータリーキルンに投入された処理対象物は、第１のロータリーキルンが加熱されてある程度乾燥し、第１、第２のロータリーキルンの中間部に配置されている熱風発生炉によって高速加熱される。この熱風発生炉においては、第１のバーナーから発生する高速の熱風を旋回流としているので、短い距離で処理対象物の加熱が行え、加熱された処理対象物は衝突部材によって減速させられて、第２のロータリーキルンに搬入される。
【００１２】
第２のロータリーキルン内には過熱蒸気の発生ノズルを介して過熱蒸気が供給されているので、これによって、処理対象物は高温加熱されて、温度によっては処理対象物が炭化する。なお、過熱蒸気の温度を下げて処理対象物が炭化しない範囲で乾燥を行うこともできる。第２のロータリーキルンで熱処理された処理対象物は、水ジャケット付きフィーダによって冷却されながら外部に排出される。
【００１３】
一方、第２のロータリーキルンに供給される過熱蒸気は、第２のバーナーを備えた過熱蒸気発生ボイラーによって造られる。そして、第２のロータリーキルン内で処理対象物を加熱して多少温度の下がった過熱蒸気は、蒸気導入管を介して第１のロータリーキルンに案内され、熱源として利用される。そして、排ガスは第１のロータリーキルンの入り側に設けられた排ガス回収室を介して集められ、高速の熱風を発生させる第１のバーナ及び／又は過熱蒸気を発生させる第２のバーナーの燃焼用空気の一部（又は全部）として使用され、これによって、臭気や有害物の加熱処理が行える。
特に、過熱蒸気によりロータリーキルン内を満たすことで、低酸素雰囲気とすることが可能となり、燃焼バーナー等による処理対象物の燃焼を抑制できる。
【００１４】
また、本発明に係る含水物の加熱処理装置において、熱風発生炉に、第２のロータリーキルンに軸心を合わせて配置され、かつ第１のロータリーキルンから第２のロータリーキルン側に向けて縮径するテーパー状のガイド筒を設け、第１のバーナーからの熱風はガイド筒と蒸気導入管との間を螺旋流となって流れるようにした場合は、第１のロータリーキルンによって加熱処理された処理対象物を集めて、高速度の熱風によって高速加熱するので、より効率的に処理対象物の加熱処理が可能となる。
【００１５】
本発明に係る含水物の加熱処理装置において、過熱蒸気発生ボイラーからの排ガスを熱源とする排熱ボイラーを有し、排熱ボイラーからの蒸気を過熱蒸気発生ボイラーに供給する場合は、熱の有効利用がより図られる。なお、排熱ボイラーの熱源が不足する場合は、別の第３のバーナーを設けてもよいことは当然である。
【００１６】
本発明に係る含水物の加熱処理装置において、熱風発生炉に、過熱蒸気発生ボイラーから発生する過熱蒸気の一部が供給されている場合は、第１のバーナーの熱量だけなく、過熱蒸気の熱量も使用することになるので、より強力に第１のロータリーキルンから第２のロータリーキルンに移る処理対象物を加熱可能となる。
【００１７】
そして、本発明に係る含水物の加熱処理装置において、投入フィーダに、処理対象物（含水物）を溜めるホッパーが設けられ、スクリューコンベアからなる投入フィーダによって処理対象物を徐々に切り出して第１のロータリーキルンに投入する場合は、第１、第２のロータリーキルンの容量を考慮して、適正量の処理対象物を切り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る含水物の加熱処理装置の概略側面図である。
【図２】同含水物の加熱処理装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る含水物の加熱処理装置１０は、中間部を熱風発生炉１１を有して、直列配置された第１、第２のロータリーキルン１２、１３を有している。なお、第１、第２のロータリーキルン１２、１３は外側周囲を図示しない断熱材で覆われ、熱損失が少なくなるようにしている。
【００２０】
第１、第２のロータリーキルン１２、１３は軸心を合わせて、例えば１〜４度の範囲で下り傾斜配置され、それぞれ両側に鋼製のタイヤ１５〜１８を有し各タイヤ１５〜１８は左右をそれぞれローラ１９ａ、２０ａで支持されている。そして、第１、第２のロータリーキルン１２、１３はその外側に設けられた大歯車１９、２０に噛合するモータ駆動の小歯車２１、２２によって例えば０．５〜５ｒｐｍの速度で低速回転駆動されている。
【００２１】
第１のロータリーキルン１２の入り口側には点検口２４を備える排ガス回収室２５が設けられ、排ガス回収室２５を貫通して、投入フィーダの一例であるスクリューコンベア２６が配置されている。このスクリューコンベア２６の上流側は支持部材２７でサポートされていると共に、上部に投入ホッパー２８が設けられ、投入ホッパー２８内の処理対象物（含水物などからなる）を徐々に切り出し、第１のロータリーキルン１２内に供給している。
【００２２】
熱風発生炉１１は第１、第２のロータリーキルン１２、１３の外径より大きい内径を有する筒状体からなる外側ケース３０を有し、第１のロータリーキルン１２の出側端部と、第２のロータリーキルン１３の入り側端部が略シール状態で外側ケース３０の入り口側及び出口側に嵌入している。この熱風発生炉１１内には入り口側に拡径した円錐台状（即ち、テーパー状）のガイド筒３１を有している。このガイド筒３１は第１、第２のロータリーキルン１２、１３に軸心を合わせて配置されている。
【００２３】
ガイド筒３１の入り側領域には、第１のバーナー３２がその燃料炎の吹き出し方向を、ガイド筒３１に対して斜め下流でガイド筒３１の内側壁に沿う方向に向けて配置され、ガイド筒３１の入り口側に落下する第１のロータリーキルン１２から排出される処理対象物を第１のバーナー３２からの例えば１００ｍ／秒以上の高速の熱風（旋回流）と共に、ガイド筒３１の内側では螺旋流として第２のロータリーキルン１３に向けて流している。
これによって、第１のバーナー３２からの熱風によって加熱される時間を延長し、更に、熱風によって処理対象物の表面の気流の速度を増して、より乾燥効果を高めている。
【００２４】
ガイド筒３１の出口側で、第２のロータリーキルン１３の入り口側には、ガイド筒３１とは隙間を有して板状の衝突部材３３が設けられ、ガイド筒３１の下流側に設けられている出口から高速で排出された処理対象物を衝突部材３３に衝突させてその速度を落とし、第２のロータリーキルン１３の入り口側に落下させるようにしている。
なお、ガイド筒３１の軸心には、入り口をガイド筒３１の出側端部から十分な距離を有して、第２のロータリーキルン１３内の過熱蒸気を第１のロータリーキルン１２に流す蒸気導入管３４が配置されてるが、これについては後述する。なお、衝突部材３３及び蒸気導入管３４は図示しない支持部材によって、第２のロータリーキルン１３に支持されている。
【００２５】
第２のロータリーキルン１３には、過熱蒸気の発生ノズルが配置されている。この過熱蒸気の発生ノズルは第２のロータリーキルン１３の中心位置より下側で半径の１／２〜３／４位置に配置された複数のノズル孔３７付きの先端が閉塞されたパイプ３８からなっている。なお、複数のノズル孔３７は下向きとなって、第２のロータリーキルン１３の内側下部にある処理対象物に向けて高温度の過熱蒸気を吹き付けるようになっている。
【００２６】
過熱蒸気の発生ノズルを構成するパイプ３８の端部には、過熱蒸気発生ボイラー４０によって発生する過熱蒸気が連結管４１を介して送られている。なお、パイプ３８は衝突部材３３の後部位置まで伸びて、複数のノズル孔３７は、第２のロータリーキルン１３の全長をＬとした場合、入り口から例えば（０．１〜０．７）Ｌの位置を高温加熱するように設けられている。
【００２７】
この実施の形態においては、過熱蒸気発生ボイラー４０からの過熱蒸気は熱風発生炉１１内にも過熱蒸気供給口４２を介して供給され、その向きは第１のバーナー３２と同一方向となって、第１のバーナー３２からの火炎又は熱風の保有する熱量を高めている。なお、この過熱蒸気発生ボイラー４０には第２のバーナー４３を備え、排熱ボイラー４４によって発生する蒸気を更に加熱している。
【００２８】
第２のロータリーキルン１３の下流側には、処理対象物を受けるホッパー４６を有する端部密閉室４７が設けられ、ホッパー４６の下部に水ジャケット付きフィーダの一例である水冷式スクリューフィーダ４８が設けられている。これによって、第２のロータリーキルン１３で加熱処理（乾燥処理又は炭化処理）された処理対象物の温度を下げて、外部に排出、回収している。
【００２９】
続いて、この含水物の加熱処理装置１０における蒸気の流れについて説明する。
排熱ボイラー４４に供給された水を過熱蒸気発生ボイラー４０からの排熱によって加熱し蒸気としている。この実施の形態では過熱蒸気発生ボイラー４０の第２のバーナー４３は大型のバーナーであって、排熱ボイラー４４から供給される蒸気を、例えば２５０〜９００℃（処理対象物を乾燥する場合は２５０〜４００℃、処理対象物を炭化する場合は４００〜９００℃とする）に加熱するので、高温の排ガスを大量に発生し、この排ガスの保有する熱を用いて、水を水蒸気化している。なお、排熱ボイラー４４に供給する水は、水冷式スクリューフィーダ４８から供給することもでき、これによって全体の熱効率が更に向上する。
【００３０】
この過熱蒸気発生ボイラー４０から発生した過熱蒸気は、パイプ３８の端部から供給され、ノズル孔３７から吹き出されて、処理対象物を加熱する。そして、処理対象物を加熱した後、第１、第２のロータリーキルン１２、１３を連通する蒸気導入管３４を介して第１のロータリーキルン１２に入る。第１のロータリーキルン１２に入った過熱蒸気は十分な熱量を有しているので、第１のロータリーキルン１２内に投入された処理対象物を加熱して乾燥することができる。
【００３１】
これによって、水蒸気を多量に含む排ガスは、排ガス回収室２５を通って、上部に設けられている排気管５０を介して、過熱蒸気発生ボイラー４３の燃焼用空気の導入口５１に送られる。なお、排気管５０を通る排ガスが多量の水分を含むと、第２のバーナー４３の燃焼効率が下がるので、途中に除湿機（又は熱交換器）を設けることもできる。
この排ガスを第２のバーナー４３の一次燃焼用空気とすることによって、排ガスに含まれる有害物や臭いなどを焼却処理できる。
なお、この実施の形態においては、排ガス回収室２５からの排ガスは、第２のバーナー４３の燃焼用空気としたが、第１のバーナー３２の燃焼用空気とすることもできる。
【００３２】
また、過熱蒸気発生ボイラー４０から発生した過熱蒸気の一部は、熱風発生炉１１の過熱蒸気供給口４２から熱風発生炉１１内に供給され、第１のバーナー３２によって発生する熱風と共に、ガイド筒３１と蒸気導入管３４との間を通って第２のロータリーキルン１３に供給される。これによって、ガイド筒３１内の処理対象物を加速すると共に、高温加熱を行うことになる。
【００３３】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。例えば、第１、第２のロータリーキルンの内部に羽根を設けてもよい。
また、前記実施の形態においては、具体的数字を用いて説明したが、本発明の要旨を変更しない範囲で数値を変更することもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１０：含水物の加熱処理装置、１１：熱風発生炉、１２：第１のロータリーキルン、１３：第２のロータリーキルン、１５〜１８：タイヤ、１９、２０：大歯車、１９ａ、２０ａ：ローラ、２１、２２：小歯車、２４：点検口、２５：排ガス回収室、２６：スクリューコンベア、２７：支持部材、２８：投入ホッパー、３０：外側ケース、３１：ガイド筒、３２：第１のバーナー、３３：衝突部材、３４：蒸気導入管、３７：ノズル孔、３８：パイプ、４０：過熱蒸気発生ボイラー、４１：連結管、４２：過熱蒸気供給口、４３：第２のバーナー、４４：排熱ボイラー、４６：ホッパー、４７：端部密閉室、４８：水冷式スクリューフィーダ、５０：排気管、５１：燃焼用空気の導入口
【図１】
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【図２】
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