(57)【要約】      （修正有）【課題】加熱炉から排出される高温の被処理物を冷却処理する際に熱回収を行って有効利用可能とした加熱処理装置を提供する。【解決手段】被処理物を高温で加熱処理する熱風供給用のバーナを有したロータリーキルン２と、このロータリーキルン２より排出される被処理物を冷却処理する水冷式の冷却機３と、この冷却機３用の冷却水を貯水タンク４との間で循環供給する冷却水循環回路５とを備えた加熱処理装置１において、前記ロータリーキルン２のバーナを天然ガスを燃料とするガスバーナ１２とし、その近傍には液化天然ガス貯蔵タンク６と気化器７とを有する液化天然ガス貯蔵・気化設備８を併設する。一方、前記気化器７に冷却機３下流側の冷却水循環回路５を連結し、高温の被処理物を冷却処理するのに伴って生じる温水で液化天然ガスを気化処理して前記ガスバーナ１２用の燃料である天然ガスを生成するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を高温で加熱処理する熱風供給用のバーナを有した加熱炉と、該加熱炉より排出される被処理物を冷却処理する水冷式の冷却機と、該冷却機用の冷却水を貯水タンクとの間で循環供給する冷却水循環回路とを備えた加熱処理装置において、前記加熱炉のバーナを天然ガスを燃料とするガスバーナとし、前記加熱炉の近傍には少なくとも液化天然ガスを低温高圧下で貯蔵する液化天然ガス貯蔵タンクと、該液化天然ガス貯蔵タンクにて貯蔵する液化天然ガスを気化処理する気化器とを有した液化天然ガス貯蔵・気化設備を併設する一方、該液化天然ガス貯蔵・気化設備の気化器に前記冷却機下流側の冷却水循環回路を連結し、高温の被処理物を前記冷却機にて冷却処理するのに伴って生じる温水で液化天然ガスを気化処理して前記ガスバーナ用の燃料である天然ガスを生成するように構成したことを特徴とする加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、廃石膏から無水石膏を加熱再生する場合や、油等に汚染された土壌を加熱浄化する場合、或いは焼却灰中に含まれる重金属を加熱により揮発分離させる場合等、被処理物を比較的高温で加熱処理する必要がある場合に使用される加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、廃石膏からセメント原料となるII型無水石膏を加熱再生する場合や、油やＶＯＣ等に汚染された土壌を加熱浄化する場合、或いは焼却灰中に含まれる重金属を加熱により揮発分離させる場合等においては、前記各被処理物を数百℃〜千数百℃程度もの比較的高温で加熱処理する必要があり、その加熱処理装置としては、例えば熱風供給用のバーナを有するロータリーキルン等の加熱炉が使用されることがある。また、前記のように加熱炉で高温にて加熱処理された被処理物は、そのままではハンドリング性が悪いため、例えば、前記加熱炉の排出部下位に適宜の冷却機等を備え、排出直後の高温の被処理物を取り扱いやすい適当な温度まで冷却処理するようにしていることも少なくない。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２０１３−１５０９８１号公報）には、油やＶＯＣ等に汚染された土壌を予備加熱キルン、加熱処理キルンの二つのキルンに順次投入して略６００℃程度まで加熱処理し、汚染土壌中に含まれる前記汚染物質を揮発・分解させて土壌を浄化処理するようにしている一方、高温となって排出される浄化土壌に対して適宜量の水を直接噴霧して取り扱いやすい温度まで冷却処理する略ドラム形状の土壌冷却装置を備えた汚染土壌の加熱浄化装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２（特願２０１４−２０５５５７）には、粉粒体状の廃石膏を向流式のキルンにて略８００℃程度まで加熱処理し、二水石膏の状態にある廃石膏をII型無水石膏として再生処理するようにしている一方、高温となって排出されるII型無水石膏を略スクリューコンベヤ形状の冷却機内へ投入し、該冷却機の外周部を被覆したジャケット部に供給される冷却水にて間接的にII型無水石膏を取り扱いやすい温度まで冷却処理するようにした粉粒体の加熱処理装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１５０９８１号公報
【特許文献２】特願２０１４−２０５５５７
【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、上記従来装置のように被処理物を加熱炉にて一旦高温に加熱処理した直後に、そのハンドリング性の問題から冷却機にてただ単に冷却処理するということは、熱エネルギー的に見れば無駄が大きく、省エネ面を考慮すると改善の余地があると考えられる。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑み、加熱炉から排出される高温の被処理物を冷却処理する際に熱回収を行って有効利用可能とした加熱処理装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、近年、重油やプロパンガス等よりも燃焼時の二酸化炭素排出量が少なく比較的環境負荷の低い天然ガスを、導管が整備されている都市部だけに限らず、導管が十分に整備されていないような地域においても利用可能なように、例えばサテライト型と呼ばれる液化天然ガス（ＬＮＧ）の貯蔵・気化設備が普及しつつある点、並びに前記加熱処理装置の加熱炉には多くの燃料を使用する熱風供給用のバーナが備わっている点に着目した。
【０００９】
前記液化天然ガス貯蔵・気化設備では、少なくとも液化天然ガスを−１６２℃以下の低温かつ高圧下で貯蔵する貯蔵タンクと、該貯蔵タンクにて貯蔵する液化天然ガスを熱交換して気化処理する気化器とを有していると共に、前記気化器の熱源である温水を生成するために別途ボイラ等の設備を必須としているが、例えば、前記加熱炉より排出される高温の被処理物を冷却機にて冷却処理するのに伴って生じる温水を前記気化器の熱源として有効利用するようにすれば、熱回収が図れて熱エネルギーの無駄が抑えられて省エネ面の改善も期待できる上、前記ボイラ等の設備も不要になる一方、前記加熱炉のバーナを、例えば天然ガスを燃料とするガスバーナとすれば、前記気化器にて生成される天然ガスをそのままバーナ燃料として使用することが可能となって環境負荷の軽減が期待でき、そうなれば、加熱処理装置と液化天然ガス貯蔵・気化設備の双方にとって有益なものとなって採用もしやすいものになると考え、本発明に至ったものである。
【００１０】
即ち、本発明に係る請求項１記載の加熱処理装置では、被処理物を高温で加熱処理する熱風供給用のバーナを有した加熱炉と、該加熱炉より排出される被処理物を冷却処理する水冷式の冷却機と、該冷却機用の冷却水を貯水タンクとの間で循環供給する冷却水循環回路とを備えた加熱処理装置において、前記加熱炉のバーナを天然ガスを燃料とするガスバーナとし、前記加熱炉の近傍には少なくとも液化天然ガスを低温高圧下で貯蔵する液化天然ガス貯蔵タンクと、該液化天然ガス貯蔵タンクにて貯蔵する液化天然ガスを気化処理する気化器とを有した液化天然ガス貯蔵・気化設備を併設する一方、該液化天然ガス貯蔵・気化設備の気化器に前記冷却機下流側の冷却水循環回路を連結し、高温の被処理物を前記冷却機にて冷却処理するのに伴って生じる温水で液化天然ガスを気化処理して前記ガスバーナ用の燃料である天然ガスを生成するように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る請求項１記載の加熱処理装置によれば、加熱処理装置の加熱炉のバーナを天然ガスを燃料とするガスバーナとし、前記加熱炉の近傍には液化天然ガスを低温高圧下にて貯蔵する液化天然ガス貯蔵タンクと、該液化天然ガス貯蔵タンクにて貯蔵する液化天然ガスを気化処理する気化器とを有した液化天然ガス貯蔵・気化設備を併設する一方、該液化天然ガス貯蔵・気化設備の気化器に前記冷却機下流側の冷却水循環回路を連結し、高温の被処理物を冷却処理するのに伴って生じる温水で液化天然ガスを気化処理して前記ガスバーナ用の燃料である天然ガスを生成するように構成したので、加熱炉より排出される高温の被処理物を冷却処理する際に熱回収が図れて有効利用することができる。また、低温の液化天然ガスを気化処理するためのボイラー設備等が不要となる上、前記冷却機から排出される温水を低温の液化天然ガスと熱交換させることで温度低下させることができ、この温水を前記冷却機へ再び冷却水として循環供給する際に必要とされる冷却水用の冷却設備等も不要、或いは少なくとも要求される冷却能力を落とすことが可能となり、装置構成の簡素化や低廉化が期待できて比較的採用のしやすいものとなる。また、加熱処理装置の加熱炉のバーナ燃料として環境負荷の低い天然ガスを利用しやすくなり、環境面においても好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る加熱処理装置の一実施例を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る加熱処理装置にあっては、各種の被処理物を高温で加熱処理する熱風供給用のバーナを有した、例えばロータリーキルン等の加熱炉と、該加熱炉より排出される高温の被処理物を取り扱いやすい適当な温度まで冷却処理する水冷式の冷却機と、該冷却機用の冷却水を近傍の貯水タンクとの間で循環供給する冷却水循環回路とを備えている。前記冷却機は、高温の被処理物を前記冷却水循環回路より循環供給される冷却水にて間接的に冷却処理可能なように、例えば、被処理物を送り出すスクリューコンベヤの外周部を冷却水が流下するジャケット部で被覆してなる間接水冷式の冷却機を採用している。
【００１４】
また、前記加熱炉のバーナを天然ガスを燃料とするガスバーナとしていると共に、前記加熱炉の近傍には少なくとも液化天然ガスを低温高圧下で貯蔵する液化天然ガス貯蔵タンクと、該液化天然ガス貯蔵タンクにて貯蔵する液化天然ガスを温水との熱交換により気化処理する温水式の気化器とを有したサテライト型の液化天然ガス貯蔵・気化設備を併設している。
【００１５】
また、前記液化天然ガス貯蔵・気化設備の気化器に対し、前記冷却機下流側（冷却機から見て排出側）の冷却水循環回路を連結しており、高温の被処理物を前記冷却機にて冷却処理するのに伴って生じる温水を前記気化器へと供給し、該気化器ではこの温水を熱媒として低温の液化天然ガスを気化処理して前記ガスバーナ用の燃料である天然ガスを生成するように構成している。前記温水式の気化器では、熱媒である温水を一時的に貯水可能な容器内に低温の液化天然ガスを通過させる伝熱管を、例えば略螺旋状に配管しており、温水との接触面積を増やして液化天然ガスを効率よく気化処理させ、加熱炉のガスバーナ用の燃料として安定供給可能としている。
【００１６】
そして、上記構成の加熱処理装置において被処理物を加熱処理するときには、先ず、加熱炉に備えたガスバーナを燃焼させて炉内に熱風を供給しつつ、該炉内に被処理物を供給して熱風に晒しながら所定温度に加熱処理していく。高温に加熱処理された被処理物はやがて加熱炉より排出されて水冷式の冷却機へと順次投入され、貯水タンクより循環供給される冷却水にて取り扱いやすい温度まで冷却処理される。一方、この冷却処理に伴って生じる温水は冷却機下流側の冷却水循環回路に連結された気化器へと供給され、該気化器ではこの温水によって液化天然ガスを気化処理して天然ガスを生成し、この生成した天然ガスは前記加熱炉のガスバーナへバーナ燃料として供給される。そして、前記気化器にて低温の液化天然ガスとの熱交換によって若干温度の低下した温水（冷却水）は、冷却水用の冷却設備である、例えばクーリングタワー等を経て冷却された後、前記貯水タンクへと送り戻され、再び前記冷却機へ冷媒として循環供給される。
【００１７】
このように、被処理物を高温で加熱処理する加熱炉と、加熱処理によって加熱炉から高温状態で排出される被処理物を冷却処理する間接水冷式の冷却機とを有する加熱処理装置において、加熱炉に備えられるバーナを天然ガスを燃料とするガスバーナとすると共に、加熱炉の近傍にはサテライト型の液化天然ガス貯蔵・気化設備を併設することにより、前記冷却機での被処理物の冷却処理に伴って生じる温水を液化天然ガス貯蔵・気化設備の気化器の熱源として無駄なく有効利用できて熱回収を図ることができると共に、それによって従来必須であった気化器の温水生成用に備えられるボイラ等の設備が不要となる上、前記気化器にて生成される比較的環境負荷の低い天然ガスは前記ガスバーナ用の燃料としてそのまま供給することができ、省エネ面やコスト面、環境面等において有益で好適なものとなる。また、冷却機から排出される温水を低温の液化天然ガスとの熱交換に利用することにより、冷却水の温度を低く調整できて、冷却水循環回路に必要とされるクーリングタワー等の冷却水用の冷却設備が不要、或いは少なくとも要求される冷却能力を抑えられ、装置構成の簡素化、及び低廉化が期待できるものとなる。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図中の１は被処理物を高温で加熱処理する加熱処理装置であって、加熱炉であるロータリーキルン２と、加熱された高温の被処理物を冷却処理する水冷式の冷却機３と、該冷却機３用の冷却水を貯水タンク４との間で循環供給させる冷却水循環回路５とを備えていると共に、前記ロータリーキルン２の近傍には少なくとも液化天然ガスを低温高圧下で貯蔵する液化天然ガス貯蔵タンク６と、該液化天然ガス貯蔵タンク６にて貯蔵する液化天然ガスを気化処理する気化器７とを有したサテライト型の液化天然ガス貯蔵・気化設備８を併設している。
【００２０】
前記ロータリーキルン２は、回転自在に傾斜支持したキルン本体９を備え、該キルン本体９の一端部にはホットホッパ１０を介して被処理物投入用の投入シュート１１と、天然ガスを燃料とするガスバーナ１２とを配設している一方、キルン本体９の他端部にはコールドホッパ１３を介して排気ダクト１４を連結しており、該排気ダクト１４の下流側には排ガス中に含まれるダスト分を集塵処理するバグフィルタ１５、排ガス導出用の排風機１６を介してその末端に煙突１７を配設している。
【００２１】
前記ロータリーキルン２のコールドホッパ１３の下位には、加熱処理した被処理物を排出する排出シュート１８を介して前記冷却機３を備えている。前記冷却機３は、高温の被処理物を送り出すスクリューコンベヤ１９と、該スクリューコンベヤ１９の外周部を被覆するジャケット部２０とからなり、前記ロータリーキルン２より排出される高温の被処理物を前記冷却機３のスクリューコンベヤ１９にて送り出す間に、その周囲のジャケット部２０に冷却水を流下させ、高温の被処理物を取り扱いやすい適当な温度まで間接的に冷却処理可能としている。なお、冷却機３は前記構造に何ら限定されるものではなく、例えば冷却水を前記ジャケット部２０に代えてスクリューコンベヤ１９のスクリュー軸内に形成した導管内に流下させるようにしても良く、要は間接水冷式構造のものであれば良い。
【００２２】
前記冷却水循環回路５は、冷却機３と該冷却機３の近傍に備えた貯水タンク４との間で冷却水を循環供給可能とするものであり、冷却機３の上流側（冷却機３から見て給水側）には貯水タンク４と、循環ポンプ２１とを備えている一方、冷却機３の下流側（冷却機３から見て排水側）には前記同様に循環ポンプ２１と、冷却水の冷却設備であるクーリングタワー２２を備え、その末端を前記貯水タンク４へ連結して冷却水が循環供給される構成としている。
【００２３】
また、前記液化天然ガス貯蔵・気化設備８に備えられる液化天然ガス貯蔵タンク６は、貯蔵する液化天然ガスを−１６２℃以下の低温でかつ高圧下の液体状態で保持可能なようにその外壁を二重壁構造とし、これら二重に形成した壁間には断熱材を充填しかつ略真空状態として断熱性能を高めている。また、前記貯蔵タンク６下部には、タンクローリー車等より搬送されてくる液化天然ガスをタンク内に充填するための補給管２３、及び下流の気化器７へ液化天然ガスを送出するための送出管２４を連結していると共に、前記補給管２３の途中には逆止弁２５を、送出管２４の途中には遮断弁２６をそれぞれ備えている。
【００２４】
また、前記気化器７は、前記液化天然ガス貯蔵タンク６にて貯蔵される低温の液化天然ガスを熱媒である温水との熱交換によって気化処理し、前記ロータリーキルン２に備えたガスバーナ１２の燃料である天然ガスを生成可能とする装置であって、温水を一時的に貯水可能な容器本体２７を備え、該容器本体２７内には前記液化天然ガス貯蔵タンク６より送出される低温の液化天然ガスを通過させる伝熱管２８を略螺旋状に配管しており、容器本体２７内に供給される温水との接触機会を極力増やして液化天然ガスの気化効率を高めるように図っている。
【００２５】
一方、前記冷却機３下流側でかつ少なくともクーリングタワー２２よりも上流側の冷却水循環回路５を前記気化器７の容器本体２７へ連結しており、ロータリーキルン２より排出される高温の被処理物を前記冷却機３にて冷却処理するのに伴って生じる温水を、冷却水循環回路５を介して前記気化器７の容器本体２７内へと供給し、該容器本体２７ではこの温水を熱媒として伝熱管２８内を通過する低温の液化天然ガスと熱交換させて気化処理するようにしている。
【００２６】
なお、液化天然ガスは−１６２℃以下の超低温であるため、熱媒として供給される温水の温度は必ずしもそれ程高温である必要はなく、例えば常温程度でも十分に温度差を確保できて気化処理を行うことができるが、温水の温度が高ければその分だけ気化処理の効率が高められ、例えばロータリーキルン２で加熱処理する被処理物量に応じてガスバーナ１２の燃焼量（天然ガス消費量）が大きく変動するような場合でも余裕を持って対応することが可能となる。
【００２７】
また、図中の２９はバッファタンクであって、前記気化器７にて気化処理されて生成された天然ガスは前記バッファタンク２９に一旦貯蔵した後、調圧弁３０にて圧力を調整しながらガス供給管３１を介して前記ロータリーキルン２のガスバーナ１２に供給するようにしている。
【００２８】
そして、上記構成の加熱処理装置１を使用して、例えば、二水石膏の状態にある粉粒体状の廃石膏をII型無水石膏として再生処理するときには、先ず、前記ロータリーキルン２に備えたガスバーナ１２を燃焼させてキルン本体９内に熱風を供給しつつ、投入シュート１１より廃石膏をキルン本体９内に投入して熱風に晒しながらII型無水石膏に転位する温度、例えば略８００℃程度まで加熱処理していく。なお、ガスバーナ１２の初期燃焼時には、気化器７へ温水が供給されないために十分な天然ガスを生成することが難しいものの、外気温によってもある程度は気化処理できると共に、バッファタンク２９内の貯蔵分等により、初期燃焼程度のごく短時間であれば十分に対応することができる。
【００２９】
そして、II型無水石膏へと転位した廃石膏はやがてキルン本体９より排出され、排出シュート１８を介して下位の水冷式の冷却機３へと順次投入され、スクリューコンベヤ１９にて送り出される間にその周囲のジャケット部２０に供給される冷却水にて間接的に冷却処理され、比較的取り扱いやすい温度、例えば略３００℃程度まで冷却されて排出される。
【００３０】
一方、前記冷却機３のジャケット部２０に供給された冷却水は、高温の廃石膏を冷却処理するのに伴って、例えば略４０〜７０℃程度の温水となり、下流側の冷却水循環回路５を介して液化天然ガス貯蔵・気化設備８の気化器７へと供給される。前記気化器７へ供給された温水は容器本体２７内に一時的に貯留され、液化天然ガス貯蔵タンク６より供給される低温の液化天然ガスは前記温水中に配される伝熱管２８内を通過する間に熱交換されて気化処理され、天然ガスとなって下流のバッファタンク２９にて一旦貯蔵された後、ガス供給管３１を介して近傍のロータリーキルン２のガスバーナ１２へと供給される。
【００３１】
そして、前記気化器７にて低温の液化天然ガスとの熱交換によって若干温度の低下した温水（冷却水）は、下流に配置したクーリングタワー２２を経て更に冷却処理された後、元の貯水タンク４へと送り戻され、再び前記冷却機３へ冷媒として循環供給される。このとき、気化器７より排出される温水（冷却水）の温度は、液化天然ガスとの熱交換によって供給時と比較して略１０〜２０℃程度低下するが、それによって排出時の温水温度が例えば略４０℃程度を下回るようであれば、高コストのクーリングタワー２２等の冷却水冷却設備は不要、或いは冷却能力の比較的小さいもので足り、設備コストの低廉化が図れるものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、廃石膏から無水石膏を加熱再生する場合や、油等に汚染された土壌を加熱浄化する場合、焼却灰中に含まれる重金属を加熱により揮発分離させる場合等、被処理物を比較的高温で加熱処理する必要がある場合に使用される加熱処理装置において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…加熱処理装置                    ２…ロータリーキルン（加熱炉）
３…冷却機                          ４…貯水タンク
５…冷却水循環回路                  ６…液化天然ガス貯蔵タンク
７…気化器                          ８…液化天然ガス貯蔵・気化設備
１２…ガスバーナ                    １９…スクリューコンベヤ（冷却機）
２０…ジャケット部（冷却機）        ２２…クーリングタワー
２７…容器本体（気化器）            ２８…伝熱管（気化器）
２９…バッファタンク                ３１…ガス供給管
【図１】
2017116162.tif 000003