キルン炉、廃棄物ガス化システム
【課題】隔壁とキルンシェルとの間の隙間からの高温排ガスの流出入を低減し、燃焼排ガスの流量調整が可能なキルン炉、廃棄物ガス化システムを提供する。
【解決手段】本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａは、被処理物が供給されるキルンシェル１０２と、該キルンシェル１０２の外周に設けられる外筒１０３と、該外筒１０３の周壁に設けられ、前記キルンシェル１０２の内部に供給される前記被処理物である廃棄物１０１を間接加熱する燃焼排ガス１０４を前記キルンシェル１０２と前記外筒１０３との間の空間に送給する燃焼ガス供給路１０５と、間接加熱した後の燃焼排ガス１０４を前記外筒１０３の外に排出する燃焼ガス排出路１０６とを有するキルン炉であって、前記キルンシェル１０２に一体として形成され、外筒１０３内面に周設される溝部１１の内部に外周端部１２ａが収まる隔壁１２を配設されてなる。
【解決手段】本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａは、被処理物が供給されるキルンシェル１０２と、該キルンシェル１０２の外周に設けられる外筒１０３と、該外筒１０３の周壁に設けられ、前記キルンシェル１０２の内部に供給される前記被処理物である廃棄物１０１を間接加熱する燃焼排ガス１０４を前記キルンシェル１０２と前記外筒１０３との間の空間に送給する燃焼ガス供給路１０５と、間接加熱した後の燃焼排ガス１０４を前記外筒１０３の外に排出する燃焼ガス排出路１０６とを有するキルン炉であって、前記キルンシェル１０２に一体として形成され、外筒１０３内面に周設される溝部１１の内部に外周端部１２ａが収まる隔壁１２を配設されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を加熱してガス化ガスを生成し、生成されたガス化ガスをもとにエネルギを生成するキルン炉、廃棄物ガス化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ、下水汚泥、産業用廃棄物、バイオマスなどの有機系廃棄物からエネルギ回収を図るために、廃棄物を加熱し熱分解してガス化ガスを生成し、生成されたガス化ガスを基にエネルギを生成するキルン炉、廃棄物ガス化システムが、環境保全及び省資源の観点から注目されている。
【０００３】
図７は、従来のキルン炉の構成を示す斜視図である。図８は、従来のキルン炉の軸と直交する方向の断面図である。図９は、従来のキルン炉内の高温の燃焼ガスの流れを示す図である。図７〜図９に示すように、従来のキルン炉１００は、従来のキルン炉１００は、乾燥させた汚泥等の廃棄物１０１が供給される内筒であるキルンシェル１０２と、該キルンシェル１０２の周囲に所定空間Ｓを持って覆うように設けられる外筒１０３と、該外筒１０３の周壁に設けられ、前記キルンシェル１０２の内部に供給される前記廃棄物１０１を間接加熱する燃焼排ガス１０４を前記空間Ｓに送給する燃焼ガス供給路１０５と、間接加熱した後の燃焼排ガス１０４を前記外筒１０３の外に排出する燃焼ガス排出路１０６とを有する。
【０００４】
前記キルンシェル１０２は回転式となっており、前記キルンシェル１０２内に前記廃棄物１０１を投入すると共に、前記外筒１０３と前記キルンシェル１０２との間の空間Ｓ内に例えば図示しない燃焼炉から排出される高温の前記燃焼排ガス１０４を燃焼ガス供給路１０５を介して隔壁１０７で仕切られた各部屋に導入し、空気を遮断した状態で前記キルンシェル１０２内の前記廃棄物１０１を高温の前記燃焼排ガス１０４によって間接的に加熱して熱分解し、前記燃焼排ガス１０４は燃焼ガス排出路１０６から排出される。前記キルンシェル１０２内部の前記廃棄物１０１はガス化され熱分解ガス１０８として排出されると共に、熱分解残渣として炭化物・不燃物１０９を生成するようにしている（特許文献１、２、３）。
図中、符号１１０は、前記外筒１０３の周壁に設けられ、前記燃焼ガス供給路１０５と前記燃焼ガス排出路１０６とを仕切る仕切壁であり、符号１１１は、燃焼ガス排出路１０６に設けられた前記燃焼排ガス１０４の流量を調整する流量調整ゲートである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８３４２９号公報
【特許文献２】特開２０００−２８３４３１号公報
【特許文献３】特開２００２−３３３１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、従来のキルン炉１００は、耐火物の隔壁１０７で仕切られている各部屋への前記燃焼排ガス１０４のガス流量を調整することで、前記キルンシェル１０２の各部屋の温度分布を制御するようにしていた。
【０００７】
しかしながら、従来のキルン炉１００は、図１０に示すようにキルン炉１００を運転するに伴い、前記キルンシェル１０２のたわみなどで前記隔壁１０７と前記キルンシェル１０２とが接触し、前記隔壁１０７が磨耗することで前記隔壁１０７と前記キルンシェル１２との間に隙間を形成し大きくなる。そのため、前記燃焼排ガス１０４の一部が各部屋の隙間を介して前記燃焼排ガス１０４が別の部屋との隔壁１０７の隙間を流れ、前記燃焼排ガス１０４の他部屋への流出入１１２を生じるため、各部屋への前記燃焼排ガス１０４の流量調整が困難となり、前記キルンシェル１０２の各部屋の温度分布を制御するのが困難である、という問題がある。
【０００８】
また、前記隔壁１０７と前記キルンシェル１０２との間の隙間での前記燃焼排ガス１０４の流速が早くなるため、前記隙間近傍の前記キルンシェル１０２表面に灰１１３が付着し成長することで、前記キルン炉１００の伝熱性能が低下する、という問題がある。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑み、隔壁とキルンシェルとの間の隙間からの高温排ガスの流出入を低減し、燃焼排ガスの流量調整が可能なキルン炉、廃棄物ガス化システム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】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、被処理物が供給される回転円筒体と、該回転円筒体の周囲に所定空間を持って覆うように設けられる外筒と、該外筒の周壁に設けられ、前記回転円筒体の内部に供給される前記被処理物を間接加熱する燃焼ガスを前記空間に送給する燃焼ガス供給路と、間接加熱した後の燃焼ガスを前記外筒の外に排出する燃焼ガス排出路とを有するキルン炉であって、前記回転円筒体に一体又は別体として形成され、外筒内面に周設される溝部の内部に外周端部が収まる隔壁を少なくとも一つ以上配設されてなることを特徴とするキルン炉にある。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記隔壁が、前記溝部内で当接するように配設されてなることを特徴とするキルン炉にある。
【００１２】
第３の発明は、被処理物を破砕し、搬送する供給手段と、請求項１又は２のキルン炉と、前記キルン炉において生成される熱分解ガスを燃焼し、高温の燃焼排ガスとする燃焼炉と、前記キルン炉において熱交換された燃焼排ガスと前記燃焼炉から排出される前記燃焼排ガスの一部とを合流させ、蒸気発生用の熱源として使用する共に、発生した蒸気を用いて発電機を駆動し、該発電機で凝縮した水を復水機で再び回収し、循環させるボイラと、該ボイラで熱交換され、排出される排ガスを除塵する除塵装置と、該除塵装置により除塵された排ガスを排出する煙突とからなることを特徴とする廃棄物ガス化システムにある。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、前記キルン炉の前段に前記廃棄物を乾燥させる乾燥装置を有することを特徴とする廃棄物ガス化システムにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転円筒体に一体又は別体として形成され、外筒内面に周設される溝部の内部に外周端部が収まる隔壁を少なくとも一つ以上配設されているため、前記外筒内の各部屋への燃焼ガスの流出入を低減することができ、前記燃焼ガスの流量調整を容易にすることができる。また、前記隔壁と前記溝部の間に形成される前記外筒内壁表面の前記燃焼ガスの流出入部に灰を付着・堆積させることができるため、前記回転円筒体の伝熱性能の低下を抑制することができ、前記回転円筒体の伝熱面積を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１６】
［第一の実施の形態］
本発明による第一の実施の形態に係るキルン炉について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る第一のキルン炉の軸方向の概略図である。図２は、本実施の形態に係る第一のキルン炉の構成を簡略に示す斜視図である。本実施の形態に係る第一のキルン炉は、前記図７〜図１０に示した従来のキルン炉１００の構成と略同様であるため、前記図７〜図１０に示した従来のキルン炉１００と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１、図２に示すように、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａは、被処理物が供給されるキルンシェル１０２と、該キルンシェル１０２の外周に設けられる外筒１０３と、該外筒１０３の周壁に設けられ、前記キルンシェル１０２の内部に供給される前記被処理物である廃棄物１０１を間接加熱する燃焼排ガス１０４を前記キルンシェル１０２と前記外筒１０３との間の空間に送給する燃焼ガス供給路１０５と、間接加熱した後の燃焼排ガス１０４を前記外筒１０３の外に排出する燃焼ガス排出路１０６とを有するキルン炉であって、前記キルンシェル１０２に一体として形成され、外筒１０３内面に周設される溝部１１の内部に外周端部１２ａが収まる隔壁１２を配設されてなるものである。
【００１７】
本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａにおいては、前記隔壁１２の外周端部１２ａが、前記外筒１０３内壁に形成される前記溝部１１の内部に収まるように形成されているため、前記図７〜図１０に示す従来のキルン炉１００のように前記隔壁１０７の隙間から前記燃焼排ガス１０４が流出入するのを防止できる。また、前記外筒１０３内面の前記溝部１１と前記隔壁１２との間に形成される隙間のみから前記燃焼排ガス１０４を流出入させることができる。これにより、前記外筒１０３内の各部屋における前記燃焼排ガス１０４の流出入を低減することができる。
【００１８】
また、前記外筒１０３内の各部屋における前記燃焼排ガス１０４の流出入を低減することで、前記燃焼排ガス１０４の流量調整を容易にすることができる。
【００１９】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記図７〜図１０に示す従来のキルン炉１００のように前記隔壁１０７と前記キルンシェル１０２との間の隙間近傍の前記キルンシェル１０２表面に飛灰等の灰１１３が付着・堆積することはなく、前記隔壁１２と前記溝部１１の間に形成される前記外筒１０３内壁表面の前記燃焼排ガス１０４の流出入部に灰を付着・堆積させることができる。これにより、前記キルンシェル１０２の伝熱性能の低下を抑制することができると共に、前記キルンシェル１０２の伝熱面積を増加させることができる。
【００２０】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａにおいては、前記外筒１０３の前記溝部１１内にある外筒１０３表面からの前記隔壁１２の運転開始前の隔壁深さは、運転開始後の前記キルンシェル１０２のたわみにより生じる最大のたわみ量よりも深くしている。これにより、前記キルンシェル１０２がたわんだ状態でも前記隔壁１２の外周端部１２ａが、前記溝部１１内に収まるようにすることができる。
【００２１】
図３は、隔壁の運転開始前の隔壁深さとキルンシェルのたわみによる隔壁深さの変位を示す図である。
図３に示すように、運転開始前の前記外筒１０３の前記溝部１１における前記外筒１０３表面からの前記隔壁１２の初期状態の隔壁深さＡは、運転開始後、前記燃焼排ガス１０４によって前記キルンシェル１０２にたわみが生じることで変化し、前記キルンシェル１０２がたわんだ後の前記外筒１０３の前記溝部１１における前記外筒１０３表面からの前記隔壁１２の深さを運転開始後の隔壁深さＢとする。このときの前記キルンシェル１０２のたわみによる変位は、初期状態の隔壁深さＡから運転開始後の隔壁深さＢを引いた分（＝Ａ−Ｂ）となる。
【００２２】
よって、初期状態の隔壁深さＡは、前記キルンシェル１０２が最大にたわむことで生じる前記隔壁１２の変位量Ａ−Ｂに余裕分αを加えた分の長さとすることで、運転開始後、前記キルンシェル１０２のたわみにより前記隔壁１２の隔壁深さに変位が生じても前記外筒１０３の前記溝部１１に前記隔壁１２の外周端部１２ａが収まるようにすることができる。
【００２３】
また、図３に示すように、前記溝部１１内の前記隔壁１２は、運転開始後、前記燃焼排ガス１０４によって前記キルンシェル１０２に熱膨張が生じることで、前記隔壁１２に前記キルンシェル１０２の長手方向の熱膨張による変位Ｃが生じる。
【００２４】
よって、前記溝部１１の前記キルンシェル１０２の長手方向の幅を前記キルンシェル１０２の熱膨張による最大変位量と同等に若しくは小さくすることにより、キルンシェル１０２長手方向においても同様に前記隔壁１２の初期状態から運転開始後、前記キルンシェル１０２のたわみによる変位Ｃが生じても前記外筒１０３の溝部１１に外周端部１２ａを収めることができ、さらには前記溝部１１と前記隔壁１２が密着することによりガスのリークを抑えることができる。これにより定常運転となりキルン温度が上がりきった状態で前記隔壁１２でのガスリークを抑えることができる。
【００２５】
また、前記キルンシェル１０２の最大たわみは前記外筒１０３両端の支持点の中央に生じ、そのたわみ量は、前記キルンシェル１０２材質、板厚、使用温度などにより異なる。そのため、前記溝部１１内の前記隔壁１２の隔壁深さと前記溝部１１の幅とは、これらを考慮して決めるのが好ましい。
【００２６】
このように、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａによれば、前記隔壁１２の外周端部１２ａが前記キルンシェル１０２本体に一体として外筒１０３内面に形成される溝部１１の内部に収まるように形成することにより、前記図７〜図１０に示す従来のキルン炉１００の前記隔壁１２の隙間からの前記燃焼排ガス１０４の流出入を防止することができるため、前記外筒１０３内の各部屋における前記燃焼排ガス１０４の流出入を低減することができると共に、前記燃焼排ガス１０４の流量調整を容易にすることができる。
【００２７】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記キルンシェル１０２本体に一体として前記隔壁１２を設け、前記隔壁１２の外周端部１２ａが外筒１０３内面に形成される溝部１１の内部に収まるように形成されているため、前記キルンシェル１０２表面に灰が付着・堆積することはなく、前記隔壁１２と前記溝部１１の間に形成される前記外筒１０３内壁表面の前記燃焼排ガス１０４の流出入部に灰を付着・堆積させることができるため、前記キルンシェル１０２の伝熱性能の低下を抑制することができると共に、前記キルンシェル１０２の伝熱面積を増加させることができる。
【００２８】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記隔壁１２の外周端部１２ａが、前記溝部１１内に収まるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記隔壁１２が、前記溝部１１内で当接するように配設してもよい。
【００２９】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記隔壁１２を二つ配設しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、一つ、又は三つ以上の前記隔壁１２を配設するようにしてもよい。
【００３０】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記隔壁１２を前記キルンシェル１０２本体と一体としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記キルンシェル１０２本体とは別体とし、前記キルンシェル１０２本体とは異なる他の材質を用いてもよい。
【００３１】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記外筒１０３が前記隔壁１２により磨耗するのを軽減するため、前記外筒１０３の材質は前記隔壁１２の材質よりも軟らかく容易に磨耗により削れるものとして、例えばセラミックボードなどを選定するのが好ましい。これにより熱膨張等の変位が前記溝部１１の幅を超える場合でも、前記隔壁１２を損傷させること無く前記溝部１１の壁と前記隔壁１２とを密着させることができる。
【００３２】
［第二の実施の形態］
本発明による第二の実施の形態に係るキルン炉について、図面を参照して説明する。
図４は、本実施の形態に係る第二のキルン炉の軸と直交する方向の断面図である。本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂは、前記図１に示した第一のキルン炉１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した第一のキルン炉１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図４に示すように、本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂは、前記図１に示した第一のキルン炉１０Ａの構成に加え、前記燃焼ガス供給路１０５の開口部１０５ａが、前記燃焼排ガス１０４のガス流れを前記キルンシェル１０２の接線方向となるように設けられてなるものである。
【００３３】
本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂのように、前記燃焼ガス供給路１０５の開口部１０５ａを前記燃焼排ガス１０４のガス流れが前記キルンシェル１０２の接線方向となるように設けることにより、前記燃焼排ガス１０４の入口側である前記燃焼ガス供給路１０５の開口部１０５ａから排出される前記燃焼排ガス１０４のガス流れが前記キルンシェル１０２の接線方向に供給されるため、前記燃焼排ガス１０４が前記キルンシェル１０２と衝突するのを低減することができる。
【００３４】
これにより、前記燃焼排ガス１０４中に含有する飛灰等の灰が前記キルンシェル１０２表面に付着するのを低減し、前記キルンシェル１０２表面に一旦付着した灰層も前記燃焼排ガス１０４のガス流れにより、剥離・除去することができる。
【００３５】
また、本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂにおいては、前記燃焼排ガス１０４のガス温度は例えば１０００℃以上の高温であると共に、前記燃焼排ガス１０４の輻射伝熱の方が前記燃焼排ガス１０４の対流伝熱に比べて伝熱効率が大きい。このため、本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂは、前記図７〜図１０に示した従来のキルン炉１００のように前記燃焼排ガス１０４が前記キルンシェル１０２に直接衝突することが軽減され衝突部分での熱伝達率は低くなっても、キルン炉の伝熱性能に対する影響は少ない。
【００３６】
よって、本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂによれば、前記キルンシェル１０２への前記燃焼排ガス１０４の衝突が軽減されるため、前記キルンシェル１０２表面への灰の付着・堆積を軽減し、前記キルンシェル１０２の伝熱性能の低下を抑制することができる。また、前記隔壁１２の外周端部１２ａが前記キルンシェル１０２本体に一体として外筒１０３内壁表面に形成される溝部１１の内部に収まるように形成されているため、前記外筒１０３内の各部屋における前記燃焼排ガス１０４の流出入を低減することができ、前記燃焼排ガス１０４の流量調整を容易にすることができる。
【００３７】
［第三の実施の形態］
本発明による第三の実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システムについて、図５を参照して説明する。
図５は、本実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。本実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システムの外熱式のキルン炉１００４は、図１に示した第一のキルン炉１０Ａ、又は図４に示した第二のキルン炉１０Ｂの何れかを用いるため、重複した説明は省略する。
図５に示すように、本実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システム１０００Ａは、貯留された廃棄物１０１を破砕する破砕機１００１と破砕された廃棄物１０１を搬送するスクリューフィーダ１００２とからなる供給手段１００３と、廃棄物１０１を炭化処理して熱分解ガス１０８と炭化物・不燃物１０９とを生成するキルン炉１００４と、前記キルン炉１００４において生成される熱分解ガス１０８を燃焼し、高温の燃焼排ガス１０４とする燃焼炉１００５と、前記キルン炉１００４において熱交換された燃焼排ガス１０４と前記燃焼炉１００５から排出される燃焼排ガス１０４の一部１０４とを合流させた加熱用ガス１００６を蒸気発生用の熱源として使用する共に、発生した蒸気を用いて発電機１００７を駆動し、該発電機１００７で凝縮した水を復水器１００８で再び回収し、循環させるボイラ１００９と、該ボイラ１００９で熱交換され、排出される排ガス１０１０を除塵する除塵装置であるバグフィルタ１０１１と、該バグフィルタ１０１１により除塵された排ガス１０１２を排出する煙突１０１３とからなるものである。
【００３８】
図５に示すように、トラック１０１８等の運搬手段により持ち込まれて貯留された前記廃棄物１０１は、前記破砕機１００１及び前記スクリューフィーダ１００２で構成された供給手段１００３により、破砕された後、加熱流通ゾーンである前記キルン炉１００４中に連続的に供給される。前記スクリューフィーダ１００２の駆動源であるモータは制御装置から信号を受けてその回転数が制御可能なようになっている。
【００３９】
そして前記キルン炉１００４の前記外筒１０３内には高温の前記燃焼排ガス１０４を流通して、キルンシェル１０２内部を間接的に加熱する。キルン炉１００４中の廃棄物１０１は分解し、熱分解ガス１０８と炭化物・不燃物１０９を生成するようにしている。
【００４０】
前記炭化物・不燃物１０９を分離抜き出し手段１０１４の下部に導き、前記熱分解ガス１０８を上部から取り出す。前記分離抜き出し手段１０１４の下部からは、抜き出しスクリュー１０１５によって、前記炭化物・不燃物１０９を抜き出す。抜き出しスクリュー１０１５の駆動源であるモータは図示しない制御装置から信号を受けてその回転数が制御可能なようになっている。分離抜き出し手段１０１４の下部には冷却手段として例えば図示しない熱交換器あるいは水槽にて抜き出し時に前記炭化物・不燃物１０９を冷却する。これにより、高温の前記炭化物・不燃物１０９が酸素に触れることなく、発火を抑えると共に例えがハロゲン源を含有していても有毒物質への転換が免れるようにしている。
【００４１】
前記熱分解ガス１０８は飛散粒子を含んでいるので、サイクロン１０１６で除塵した後に、燃焼炉１００５で燃焼させる。該焼却炉１００５での燃焼用若しくは酸素富化の空気１０１７は別の経路から前記燃焼炉１００５まで導くようにしている。
【００４２】
前記燃焼炉１００５で得られた燃焼排ガス１０４の一部１０４ａは、前記キルン炉１００４の前記外筒１０３に導き、分解に必要な熱供給に用い、前記外筒１０３出口から排出する未だ温度の高い熱供給後の燃焼排ガス１０４は前記燃焼炉１００５から排出する前記燃焼排ガス１０４の一部と合流させて前記ボイラ１００９の前記加熱用ガス１００６とするようにしている。
【００４３】
前記ボイラ１００９の前記加熱用ガス１００６はボイラ１００９に導かれ、ここで蒸気を発生する熱源として使用され、発生した蒸気は蒸気タービン式の前記発電機１００７を駆動し、前記復水器１００８により凝縮した水を再び前記ボイラ１００９に戻し、循環せしめるようにしている。
【００４４】
前記ボイラ１００９の前記加熱用ガス１００６は前記ボイラ１００９で熱交換し前記ボイラ１００９からの排ガス１０１０となり、前記バグフィルタ１０１１で除塵後、前記煙突１０１３から排出されるようにしている。
【００４５】
このように、本実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システム１０００Ａによれば、前記キルン炉１００４に図１に示した第一のキルン炉１０Ａ、又は図４に示した第二のキルン炉１０Ｂを採用することにより、前記燃焼排ガス１０４の流量調整を容易にすることができると共に、前記キルンシェル１０２の伝熱性能の低下を抑制することができるため、前記廃棄物１０１を前記燃焼排ガス１０４を用いて安定して炭化処理し、熱分解ガス１０８を生成することができる。これにより、前記熱分解ガス１０８は前記ボイラ１００９で熱回収し発電用に利用されると共に、炭化物は固体燃料等に利用されることでエネルギーリサイクルされ、また吸着剤等としても炭化物を活用、あるいは不燃物についても分離されて有価物やセメント原料に利用されるなどマテリアルリサイクルすることができる。また、排出される前記炭化物・不燃物１０９は無酸素状態で加熱され、前記熱分解ガス１０８は高温で燃焼されることから固形分、排ガス共に、ダイオキシン等を極低レベルにまで削減できる。
【００４６】
［第四の実施の形態］
本発明による第四の実施の形態に係る廃棄物ガス化システムについて、図６を参照して説明する。
図６は、本実施の形態に係る第四の廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。本実施の形態に係る第二の廃棄物ガス化システムのキルン炉は、図５に示した第一の廃棄物ガス化システムの構成と略同様であるため、前記図５に示した第一の廃棄物ガス化システムと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図６に示すように、本実施の形態に係る第二の廃棄物ガス化システム１０００Ｂは、前記図５に示した第一の廃棄物ガス化システム１０００Ａの構成に加え、前記キルン炉１００４の前段に汚泥１０２０を乾燥させる乾燥装置１０２１を有するものである。
【００４７】
前記汚泥１０２０が例えば７０〜８５ｗｔ％程度の水分を含有する場合、定量フィーダ等の定量供給機１０２２を用いて前記汚泥を乾燥装置１０２１に供給され、水分が例えば０〜５０ｗｔ％の乾燥汚泥１０２３となってキルン炉１００４に供給する。その後は、前記図５に示した第一の廃棄物ガス化システム１０００Ａについて説明した実施の形態と同様にして処理されるようにしている。
【００４８】
また、本実施の形態に係る第二の廃棄物ガス化システム１０００Ｂにおいては、前記乾燥装置１０２１の内部温度は前記キルン炉１００４の内部温度よりも低く、かつ水分が揮発する温度であることが好ましい。前記キルン炉１００４の前段に前記乾燥装置１０２１を設けることにより、潜熱の大きい水を比較的低温で揮発させることで、前記図８に示した第一の廃棄物ガス化システム１０００Ａを用いた場合よりも低コストで前記炭化物・不燃物１０９を得ることができる。
【００４９】
さらに、前記乾燥装置１０２１から排出される乾燥機循環ガス１０２４は飛散粒子を含んでいるので、サイクロン１０１６で除塵した後、熱交換器１０２５で前記乾燥機循環ガス１０２４を予熱し、前記燃焼炉１００５で燃焼させるようにしている。また、前記サイクロン１０１６に熱供給後の燃焼排ガス１０４は燃焼炉１００５から排出する燃焼排ガス１０４の一部と合流させて前記ボイラ１００９の前記加熱用ガス１００６としている。また、前記燃焼炉１００５での燃焼の安定化等のために、助燃料として若干量の化石燃料等の補助燃料１０２６を前記燃焼炉１００５に供給できるようにしている。
【００５０】
このように、本実施の形態に係る第二の廃棄物ガス化システム１０００Ｂによれば、前記キルン炉１００４に図１に示した第一のキルン炉１０Ａ、又は図４に示した第二のキルン炉１０Ｂを採用することにより、前記燃焼排ガス１０４の流量調整を容易にすることができると共に、前記キルンシェル１０２の伝熱性能の低下を抑制することができるため、前記廃棄物１０１を前記燃焼排ガス１０４を用いて安定して炭化処理し、熱分解ガス１０８を生成することができる。これにより、前記熱分解ガス１０８は前記ボイラ１００９で熱回収し発電用に利用されると共に、炭化物は固体燃料等に利用されることでエネルギーリサイクルされ、また吸着剤等としても炭化物を活用、あるいは不燃物についても分離されて有価物やセメント原料に利用されるなどマテリアルリサイクルすることができる。また、排出される前記炭化物・不燃物１０９は無酸素状態で加熱され、熱分解ガスは高温で燃焼されることから固形分、排ガス共に、ダイオキシン等を極低レベルにまで削減できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係るキルン炉、廃棄物ガス化システムは、キルンシェルに一体又は別体として形成され、外筒内面に周設される溝部の内部に外周端部が収まる隔壁を少なくとも一つ以上配設しているため、前記燃焼ガスの流量調整を容易にすることができると共に、前記キルンシェルの伝熱性能の低下を抑制することができるので、キルンシェルへの伝熱効率を向上させるのに用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による第一の実施の形態に係る第一のキルン炉の軸方向の概略図である。
【図２】本発明による第一の実施の形態に係る第一のキルン炉の構成を簡略に示す斜視図である。
【図３】隔壁の運転開始前の隔壁深さとキルンシェルのたわみによる隔壁深さの変位を示す図である。
【図４】本発明による第二の実施の形態に係る第二のキルン炉の軸と直交する方向の断面図である。
【図５】本発明による第三の実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。
【図６】本発明による第四の実施の形態に係る第二の廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。
【図７】従来のキルン炉の構成を示す斜視図である。
【図８】従来のキルン炉の軸と直交する方向の断面図である。
【図９】従来のキルン炉内の高温の燃焼ガスの流れを示す図である。
【図１０】従来のキルン炉のキルンシェルへの灰付着の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０Ａ 第一のキルン炉
１０Ｃ 第二のキルン炉
１０Ｃ 第三のキルン炉
１１ 溝部
１２ 隔壁
１２ａ 外周端部
Ａ 初期状態の隔壁深さ
Ｂ 運転開始後の隔壁深さ
Ｃ キルンシェルの長手方向の熱膨張による変位
１０１ 廃棄物
１０２ キルンシェル
１０３ 外筒
１０４ 燃焼排ガス
１０５ 燃焼ガス供給路
１０５ａ 開口部
１０６ 燃焼ガス排出路
１０６ａ 開口部
１０７ 隔壁
１０８ 熱分解ガス
１０９ 炭化物・不燃物
１１０ 仕切壁
１１１ 流量調整ゲート
１１２ 他部屋への流出入
１１３ 灰
１０００Ａ 第一の廃棄物ガス化システム
１０００Ｂ 第二の廃棄物ガス化システム
１００１ 破砕機
１００２ スクリューフィーダ
１００３ 供給手段
１００４ キルン炉
１００５ 燃焼炉
１００６ 加熱用ガス
１００７ 発電機
１００８ 復水器
１００９ ボイラ
１０１０ 排ガス
１０１１ バグフィルタ
１０１２ 除塵された排ガス
１０１３ 煙突
１０１４ 分離抜き出し手段
１０１５ 抜き出しスクリュー
１０１６ サイクロン
１０１７ 空気
１０１８ トラック
１０２０ 汚泥
１０２１ 乾燥装置
１０２２ 定量供給機
１０２３ 乾燥汚泥
１０２４ 乾燥機循環ガス
１０２５ 熱交換器
１０２６ 補助燃料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物を加熱してガス化ガスを生成し、生成されたガス化ガスをもとにエネルギを生成するキルン炉、廃棄物ガス化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ、下水汚泥、産業用廃棄物、バイオマスなどの有機系廃棄物からエネルギ回収を図るために、廃棄物を加熱し熱分解してガス化ガスを生成し、生成されたガス化ガスを基にエネルギを生成するキルン炉、廃棄物ガス化システムが、環境保全及び省資源の観点から注目されている。
【０００３】
図７は、従来のキルン炉の構成を示す斜視図である。図８は、従来のキルン炉の軸と直交する方向の断面図である。図９は、従来のキルン炉内の高温の燃焼ガスの流れを示す図である。図７〜図９に示すように、従来のキルン炉１００は、従来のキルン炉１００は、乾燥させた汚泥等の廃棄物１０１が供給される内筒であるキルンシェル１０２と、該キルンシェル１０２の周囲に所定空間Ｓを持って覆うように設けられる外筒１０３と、該外筒１０３の周壁に設けられ、前記キルンシェル１０２の内部に供給される前記廃棄物１０１を間接加熱する燃焼排ガス１０４を前記空間Ｓに送給する燃焼ガス供給路１０５と、間接加熱した後の燃焼排ガス１０４を前記外筒１０３の外に排出する燃焼ガス排出路１０６とを有する。
【０００４】
前記キルンシェル１０２は回転式となっており、前記キルンシェル１０２内に前記廃棄物１０１を投入すると共に、前記外筒１０３と前記キルンシェル１０２との間の空間Ｓ内に例えば図示しない燃焼炉から排出される高温の前記燃焼排ガス１０４を燃焼ガス供給路１０５を介して隔壁１０７で仕切られた各部屋に導入し、空気を遮断した状態で前記キルンシェル１０２内の前記廃棄物１０１を高温の前記燃焼排ガス１０４によって間接的に加熱して熱分解し、前記燃焼排ガス１０４は燃焼ガス排出路１０６から排出される。前記キルンシェル１０２内部の前記廃棄物１０１はガス化され熱分解ガス１０８として排出されると共に、熱分解残渣として炭化物・不燃物１０９を生成するようにしている（特許文献１、２、３）。
図中、符号１１０は、前記外筒１０３の周壁に設けられ、前記燃焼ガス供給路１０５と前記燃焼ガス排出路１０６とを仕切る仕切壁であり、符号１１１は、燃焼ガス排出路１０６に設けられた前記燃焼排ガス１０４の流量を調整する流量調整ゲートである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８３４２９号公報
【特許文献２】特開２０００−２８３４３１号公報
【特許文献３】特開２００２−３３３１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、従来のキルン炉１００は、耐火物の隔壁１０７で仕切られている各部屋への前記燃焼排ガス１０４のガス流量を調整することで、前記キルンシェル１０２の各部屋の温度分布を制御するようにしていた。
【０００７】
しかしながら、従来のキルン炉１００は、図１０に示すようにキルン炉１００を運転するに伴い、前記キルンシェル１０２のたわみなどで前記隔壁１０７と前記キルンシェル１０２とが接触し、前記隔壁１０７が磨耗することで前記隔壁１０７と前記キルンシェル１２との間に隙間を形成し大きくなる。そのため、前記燃焼排ガス１０４の一部が各部屋の隙間を介して前記燃焼排ガス１０４が別の部屋との隔壁１０７の隙間を流れ、前記燃焼排ガス１０４の他部屋への流出入１１２を生じるため、各部屋への前記燃焼排ガス１０４の流量調整が困難となり、前記キルンシェル１０２の各部屋の温度分布を制御するのが困難である、という問題がある。
【０００８】
また、前記隔壁１０７と前記キルンシェル１０２との間の隙間での前記燃焼排ガス１０４の流速が早くなるため、前記隙間近傍の前記キルンシェル１０２表面に灰１１３が付着し成長することで、前記キルン炉１００の伝熱性能が低下する、という問題がある。
【０００９】
本発明は、前記問題に鑑み、隔壁とキルンシェルとの間の隙間からの高温排ガスの流出入を低減し、燃焼排ガスの流量調整が可能なキルン炉、廃棄物ガス化システム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】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、被処理物が供給される回転円筒体と、該回転円筒体の周囲に所定空間を持って覆うように設けられる外筒と、該外筒の周壁に設けられ、前記回転円筒体の内部に供給される前記被処理物を間接加熱する燃焼ガスを前記空間に送給する燃焼ガス供給路と、間接加熱した後の燃焼ガスを前記外筒の外に排出する燃焼ガス排出路とを有するキルン炉であって、前記回転円筒体に一体又は別体として形成され、外筒内面に周設される溝部の内部に外周端部が収まる隔壁を少なくとも一つ以上配設されてなることを特徴とするキルン炉にある。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記隔壁が、前記溝部内で当接するように配設されてなることを特徴とするキルン炉にある。
【００１２】
第３の発明は、被処理物を破砕し、搬送する供給手段と、請求項１又は２のキルン炉と、前記キルン炉において生成される熱分解ガスを燃焼し、高温の燃焼排ガスとする燃焼炉と、前記キルン炉において熱交換された燃焼排ガスと前記燃焼炉から排出される前記燃焼排ガスの一部とを合流させ、蒸気発生用の熱源として使用する共に、発生した蒸気を用いて発電機を駆動し、該発電機で凝縮した水を復水機で再び回収し、循環させるボイラと、該ボイラで熱交換され、排出される排ガスを除塵する除塵装置と、該除塵装置により除塵された排ガスを排出する煙突とからなることを特徴とする廃棄物ガス化システムにある。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において、前記キルン炉の前段に前記廃棄物を乾燥させる乾燥装置を有することを特徴とする廃棄物ガス化システムにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転円筒体に一体又は別体として形成され、外筒内面に周設される溝部の内部に外周端部が収まる隔壁を少なくとも一つ以上配設されているため、前記外筒内の各部屋への燃焼ガスの流出入を低減することができ、前記燃焼ガスの流量調整を容易にすることができる。また、前記隔壁と前記溝部の間に形成される前記外筒内壁表面の前記燃焼ガスの流出入部に灰を付着・堆積させることができるため、前記回転円筒体の伝熱性能の低下を抑制することができ、前記回転円筒体の伝熱面積を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１６】
［第一の実施の形態］
本発明による第一の実施の形態に係るキルン炉について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る第一のキルン炉の軸方向の概略図である。図２は、本実施の形態に係る第一のキルン炉の構成を簡略に示す斜視図である。本実施の形態に係る第一のキルン炉は、前記図７〜図１０に示した従来のキルン炉１００の構成と略同様であるため、前記図７〜図１０に示した従来のキルン炉１００と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１、図２に示すように、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａは、被処理物が供給されるキルンシェル１０２と、該キルンシェル１０２の外周に設けられる外筒１０３と、該外筒１０３の周壁に設けられ、前記キルンシェル１０２の内部に供給される前記被処理物である廃棄物１０１を間接加熱する燃焼排ガス１０４を前記キルンシェル１０２と前記外筒１０３との間の空間に送給する燃焼ガス供給路１０５と、間接加熱した後の燃焼排ガス１０４を前記外筒１０３の外に排出する燃焼ガス排出路１０６とを有するキルン炉であって、前記キルンシェル１０２に一体として形成され、外筒１０３内面に周設される溝部１１の内部に外周端部１２ａが収まる隔壁１２を配設されてなるものである。
【００１７】
本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａにおいては、前記隔壁１２の外周端部１２ａが、前記外筒１０３内壁に形成される前記溝部１１の内部に収まるように形成されているため、前記図７〜図１０に示す従来のキルン炉１００のように前記隔壁１０７の隙間から前記燃焼排ガス１０４が流出入するのを防止できる。また、前記外筒１０３内面の前記溝部１１と前記隔壁１２との間に形成される隙間のみから前記燃焼排ガス１０４を流出入させることができる。これにより、前記外筒１０３内の各部屋における前記燃焼排ガス１０４の流出入を低減することができる。
【００１８】
また、前記外筒１０３内の各部屋における前記燃焼排ガス１０４の流出入を低減することで、前記燃焼排ガス１０４の流量調整を容易にすることができる。
【００１９】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記図７〜図１０に示す従来のキルン炉１００のように前記隔壁１０７と前記キルンシェル１０２との間の隙間近傍の前記キルンシェル１０２表面に飛灰等の灰１１３が付着・堆積することはなく、前記隔壁１２と前記溝部１１の間に形成される前記外筒１０３内壁表面の前記燃焼排ガス１０４の流出入部に灰を付着・堆積させることができる。これにより、前記キルンシェル１０２の伝熱性能の低下を抑制することができると共に、前記キルンシェル１０２の伝熱面積を増加させることができる。
【００２０】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａにおいては、前記外筒１０３の前記溝部１１内にある外筒１０３表面からの前記隔壁１２の運転開始前の隔壁深さは、運転開始後の前記キルンシェル１０２のたわみにより生じる最大のたわみ量よりも深くしている。これにより、前記キルンシェル１０２がたわんだ状態でも前記隔壁１２の外周端部１２ａが、前記溝部１１内に収まるようにすることができる。
【００２１】
図３は、隔壁の運転開始前の隔壁深さとキルンシェルのたわみによる隔壁深さの変位を示す図である。
図３に示すように、運転開始前の前記外筒１０３の前記溝部１１における前記外筒１０３表面からの前記隔壁１２の初期状態の隔壁深さＡは、運転開始後、前記燃焼排ガス１０４によって前記キルンシェル１０２にたわみが生じることで変化し、前記キルンシェル１０２がたわんだ後の前記外筒１０３の前記溝部１１における前記外筒１０３表面からの前記隔壁１２の深さを運転開始後の隔壁深さＢとする。このときの前記キルンシェル１０２のたわみによる変位は、初期状態の隔壁深さＡから運転開始後の隔壁深さＢを引いた分（＝Ａ−Ｂ）となる。
【００２２】
よって、初期状態の隔壁深さＡは、前記キルンシェル１０２が最大にたわむことで生じる前記隔壁１２の変位量Ａ−Ｂに余裕分αを加えた分の長さとすることで、運転開始後、前記キルンシェル１０２のたわみにより前記隔壁１２の隔壁深さに変位が生じても前記外筒１０３の前記溝部１１に前記隔壁１２の外周端部１２ａが収まるようにすることができる。
【００２３】
また、図３に示すように、前記溝部１１内の前記隔壁１２は、運転開始後、前記燃焼排ガス１０４によって前記キルンシェル１０２に熱膨張が生じることで、前記隔壁１２に前記キルンシェル１０２の長手方向の熱膨張による変位Ｃが生じる。
【００２４】
よって、前記溝部１１の前記キルンシェル１０２の長手方向の幅を前記キルンシェル１０２の熱膨張による最大変位量と同等に若しくは小さくすることにより、キルンシェル１０２長手方向においても同様に前記隔壁１２の初期状態から運転開始後、前記キルンシェル１０２のたわみによる変位Ｃが生じても前記外筒１０３の溝部１１に外周端部１２ａを収めることができ、さらには前記溝部１１と前記隔壁１２が密着することによりガスのリークを抑えることができる。これにより定常運転となりキルン温度が上がりきった状態で前記隔壁１２でのガスリークを抑えることができる。
【００２５】
また、前記キルンシェル１０２の最大たわみは前記外筒１０３両端の支持点の中央に生じ、そのたわみ量は、前記キルンシェル１０２材質、板厚、使用温度などにより異なる。そのため、前記溝部１１内の前記隔壁１２の隔壁深さと前記溝部１１の幅とは、これらを考慮して決めるのが好ましい。
【００２６】
このように、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａによれば、前記隔壁１２の外周端部１２ａが前記キルンシェル１０２本体に一体として外筒１０３内面に形成される溝部１１の内部に収まるように形成することにより、前記図７〜図１０に示す従来のキルン炉１００の前記隔壁１２の隙間からの前記燃焼排ガス１０４の流出入を防止することができるため、前記外筒１０３内の各部屋における前記燃焼排ガス１０４の流出入を低減することができると共に、前記燃焼排ガス１０４の流量調整を容易にすることができる。
【００２７】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記キルンシェル１０２本体に一体として前記隔壁１２を設け、前記隔壁１２の外周端部１２ａが外筒１０３内面に形成される溝部１１の内部に収まるように形成されているため、前記キルンシェル１０２表面に灰が付着・堆積することはなく、前記隔壁１２と前記溝部１１の間に形成される前記外筒１０３内壁表面の前記燃焼排ガス１０４の流出入部に灰を付着・堆積させることができるため、前記キルンシェル１０２の伝熱性能の低下を抑制することができると共に、前記キルンシェル１０２の伝熱面積を増加させることができる。
【００２８】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記隔壁１２の外周端部１２ａが、前記溝部１１内に収まるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記隔壁１２が、前記溝部１１内で当接するように配設してもよい。
【００２９】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記隔壁１２を二つ配設しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、一つ、又は三つ以上の前記隔壁１２を配設するようにしてもよい。
【００３０】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記隔壁１２を前記キルンシェル１０２本体と一体としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記キルンシェル１０２本体とは別体とし、前記キルンシェル１０２本体とは異なる他の材質を用いてもよい。
【００３１】
また、本実施の形態に係る第一のキルン炉１０Ａでは、前記外筒１０３が前記隔壁１２により磨耗するのを軽減するため、前記外筒１０３の材質は前記隔壁１２の材質よりも軟らかく容易に磨耗により削れるものとして、例えばセラミックボードなどを選定するのが好ましい。これにより熱膨張等の変位が前記溝部１１の幅を超える場合でも、前記隔壁１２を損傷させること無く前記溝部１１の壁と前記隔壁１２とを密着させることができる。
【００３２】
［第二の実施の形態］
本発明による第二の実施の形態に係るキルン炉について、図面を参照して説明する。
図４は、本実施の形態に係る第二のキルン炉の軸と直交する方向の断面図である。本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂは、前記図１に示した第一のキルン炉１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した第一のキルン炉１０Ａと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図４に示すように、本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂは、前記図１に示した第一のキルン炉１０Ａの構成に加え、前記燃焼ガス供給路１０５の開口部１０５ａが、前記燃焼排ガス１０４のガス流れを前記キルンシェル１０２の接線方向となるように設けられてなるものである。
【００３３】
本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂのように、前記燃焼ガス供給路１０５の開口部１０５ａを前記燃焼排ガス１０４のガス流れが前記キルンシェル１０２の接線方向となるように設けることにより、前記燃焼排ガス１０４の入口側である前記燃焼ガス供給路１０５の開口部１０５ａから排出される前記燃焼排ガス１０４のガス流れが前記キルンシェル１０２の接線方向に供給されるため、前記燃焼排ガス１０４が前記キルンシェル１０２と衝突するのを低減することができる。
【００３４】
これにより、前記燃焼排ガス１０４中に含有する飛灰等の灰が前記キルンシェル１０２表面に付着するのを低減し、前記キルンシェル１０２表面に一旦付着した灰層も前記燃焼排ガス１０４のガス流れにより、剥離・除去することができる。
【００３５】
また、本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂにおいては、前記燃焼排ガス１０４のガス温度は例えば１０００℃以上の高温であると共に、前記燃焼排ガス１０４の輻射伝熱の方が前記燃焼排ガス１０４の対流伝熱に比べて伝熱効率が大きい。このため、本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂは、前記図７〜図１０に示した従来のキルン炉１００のように前記燃焼排ガス１０４が前記キルンシェル１０２に直接衝突することが軽減され衝突部分での熱伝達率は低くなっても、キルン炉の伝熱性能に対する影響は少ない。
【００３６】
よって、本実施の形態に係る第二のキルン炉１０Ｂによれば、前記キルンシェル１０２への前記燃焼排ガス１０４の衝突が軽減されるため、前記キルンシェル１０２表面への灰の付着・堆積を軽減し、前記キルンシェル１０２の伝熱性能の低下を抑制することができる。また、前記隔壁１２の外周端部１２ａが前記キルンシェル１０２本体に一体として外筒１０３内壁表面に形成される溝部１１の内部に収まるように形成されているため、前記外筒１０３内の各部屋における前記燃焼排ガス１０４の流出入を低減することができ、前記燃焼排ガス１０４の流量調整を容易にすることができる。
【００３７】
［第三の実施の形態］
本発明による第三の実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システムについて、図５を参照して説明する。
図５は、本実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。本実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システムの外熱式のキルン炉１００４は、図１に示した第一のキルン炉１０Ａ、又は図４に示した第二のキルン炉１０Ｂの何れかを用いるため、重複した説明は省略する。
図５に示すように、本実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システム１０００Ａは、貯留された廃棄物１０１を破砕する破砕機１００１と破砕された廃棄物１０１を搬送するスクリューフィーダ１００２とからなる供給手段１００３と、廃棄物１０１を炭化処理して熱分解ガス１０８と炭化物・不燃物１０９とを生成するキルン炉１００４と、前記キルン炉１００４において生成される熱分解ガス１０８を燃焼し、高温の燃焼排ガス１０４とする燃焼炉１００５と、前記キルン炉１００４において熱交換された燃焼排ガス１０４と前記燃焼炉１００５から排出される燃焼排ガス１０４の一部１０４とを合流させた加熱用ガス１００６を蒸気発生用の熱源として使用する共に、発生した蒸気を用いて発電機１００７を駆動し、該発電機１００７で凝縮した水を復水器１００８で再び回収し、循環させるボイラ１００９と、該ボイラ１００９で熱交換され、排出される排ガス１０１０を除塵する除塵装置であるバグフィルタ１０１１と、該バグフィルタ１０１１により除塵された排ガス１０１２を排出する煙突１０１３とからなるものである。
【００３８】
図５に示すように、トラック１０１８等の運搬手段により持ち込まれて貯留された前記廃棄物１０１は、前記破砕機１００１及び前記スクリューフィーダ１００２で構成された供給手段１００３により、破砕された後、加熱流通ゾーンである前記キルン炉１００４中に連続的に供給される。前記スクリューフィーダ１００２の駆動源であるモータは制御装置から信号を受けてその回転数が制御可能なようになっている。
【００３９】
そして前記キルン炉１００４の前記外筒１０３内には高温の前記燃焼排ガス１０４を流通して、キルンシェル１０２内部を間接的に加熱する。キルン炉１００４中の廃棄物１０１は分解し、熱分解ガス１０８と炭化物・不燃物１０９を生成するようにしている。
【００４０】
前記炭化物・不燃物１０９を分離抜き出し手段１０１４の下部に導き、前記熱分解ガス１０８を上部から取り出す。前記分離抜き出し手段１０１４の下部からは、抜き出しスクリュー１０１５によって、前記炭化物・不燃物１０９を抜き出す。抜き出しスクリュー１０１５の駆動源であるモータは図示しない制御装置から信号を受けてその回転数が制御可能なようになっている。分離抜き出し手段１０１４の下部には冷却手段として例えば図示しない熱交換器あるいは水槽にて抜き出し時に前記炭化物・不燃物１０９を冷却する。これにより、高温の前記炭化物・不燃物１０９が酸素に触れることなく、発火を抑えると共に例えがハロゲン源を含有していても有毒物質への転換が免れるようにしている。
【００４１】
前記熱分解ガス１０８は飛散粒子を含んでいるので、サイクロン１０１６で除塵した後に、燃焼炉１００５で燃焼させる。該焼却炉１００５での燃焼用若しくは酸素富化の空気１０１７は別の経路から前記燃焼炉１００５まで導くようにしている。
【００４２】
前記燃焼炉１００５で得られた燃焼排ガス１０４の一部１０４ａは、前記キルン炉１００４の前記外筒１０３に導き、分解に必要な熱供給に用い、前記外筒１０３出口から排出する未だ温度の高い熱供給後の燃焼排ガス１０４は前記燃焼炉１００５から排出する前記燃焼排ガス１０４の一部と合流させて前記ボイラ１００９の前記加熱用ガス１００６とするようにしている。
【００４３】
前記ボイラ１００９の前記加熱用ガス１００６はボイラ１００９に導かれ、ここで蒸気を発生する熱源として使用され、発生した蒸気は蒸気タービン式の前記発電機１００７を駆動し、前記復水器１００８により凝縮した水を再び前記ボイラ１００９に戻し、循環せしめるようにしている。
【００４４】
前記ボイラ１００９の前記加熱用ガス１００６は前記ボイラ１００９で熱交換し前記ボイラ１００９からの排ガス１０１０となり、前記バグフィルタ１０１１で除塵後、前記煙突１０１３から排出されるようにしている。
【００４５】
このように、本実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システム１０００Ａによれば、前記キルン炉１００４に図１に示した第一のキルン炉１０Ａ、又は図４に示した第二のキルン炉１０Ｂを採用することにより、前記燃焼排ガス１０４の流量調整を容易にすることができると共に、前記キルンシェル１０２の伝熱性能の低下を抑制することができるため、前記廃棄物１０１を前記燃焼排ガス１０４を用いて安定して炭化処理し、熱分解ガス１０８を生成することができる。これにより、前記熱分解ガス１０８は前記ボイラ１００９で熱回収し発電用に利用されると共に、炭化物は固体燃料等に利用されることでエネルギーリサイクルされ、また吸着剤等としても炭化物を活用、あるいは不燃物についても分離されて有価物やセメント原料に利用されるなどマテリアルリサイクルすることができる。また、排出される前記炭化物・不燃物１０９は無酸素状態で加熱され、前記熱分解ガス１０８は高温で燃焼されることから固形分、排ガス共に、ダイオキシン等を極低レベルにまで削減できる。
【００４６】
［第四の実施の形態］
本発明による第四の実施の形態に係る廃棄物ガス化システムについて、図６を参照して説明する。
図６は、本実施の形態に係る第四の廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。本実施の形態に係る第二の廃棄物ガス化システムのキルン炉は、図５に示した第一の廃棄物ガス化システムの構成と略同様であるため、前記図５に示した第一の廃棄物ガス化システムと同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図６に示すように、本実施の形態に係る第二の廃棄物ガス化システム１０００Ｂは、前記図５に示した第一の廃棄物ガス化システム１０００Ａの構成に加え、前記キルン炉１００４の前段に汚泥１０２０を乾燥させる乾燥装置１０２１を有するものである。
【００４７】
前記汚泥１０２０が例えば７０〜８５ｗｔ％程度の水分を含有する場合、定量フィーダ等の定量供給機１０２２を用いて前記汚泥を乾燥装置１０２１に供給され、水分が例えば０〜５０ｗｔ％の乾燥汚泥１０２３となってキルン炉１００４に供給する。その後は、前記図５に示した第一の廃棄物ガス化システム１０００Ａについて説明した実施の形態と同様にして処理されるようにしている。
【００４８】
また、本実施の形態に係る第二の廃棄物ガス化システム１０００Ｂにおいては、前記乾燥装置１０２１の内部温度は前記キルン炉１００４の内部温度よりも低く、かつ水分が揮発する温度であることが好ましい。前記キルン炉１００４の前段に前記乾燥装置１０２１を設けることにより、潜熱の大きい水を比較的低温で揮発させることで、前記図８に示した第一の廃棄物ガス化システム１０００Ａを用いた場合よりも低コストで前記炭化物・不燃物１０９を得ることができる。
【００４９】
さらに、前記乾燥装置１０２１から排出される乾燥機循環ガス１０２４は飛散粒子を含んでいるので、サイクロン１０１６で除塵した後、熱交換器１０２５で前記乾燥機循環ガス１０２４を予熱し、前記燃焼炉１００５で燃焼させるようにしている。また、前記サイクロン１０１６に熱供給後の燃焼排ガス１０４は燃焼炉１００５から排出する燃焼排ガス１０４の一部と合流させて前記ボイラ１００９の前記加熱用ガス１００６としている。また、前記燃焼炉１００５での燃焼の安定化等のために、助燃料として若干量の化石燃料等の補助燃料１０２６を前記燃焼炉１００５に供給できるようにしている。
【００５０】
このように、本実施の形態に係る第二の廃棄物ガス化システム１０００Ｂによれば、前記キルン炉１００４に図１に示した第一のキルン炉１０Ａ、又は図４に示した第二のキルン炉１０Ｂを採用することにより、前記燃焼排ガス１０４の流量調整を容易にすることができると共に、前記キルンシェル１０２の伝熱性能の低下を抑制することができるため、前記廃棄物１０１を前記燃焼排ガス１０４を用いて安定して炭化処理し、熱分解ガス１０８を生成することができる。これにより、前記熱分解ガス１０８は前記ボイラ１００９で熱回収し発電用に利用されると共に、炭化物は固体燃料等に利用されることでエネルギーリサイクルされ、また吸着剤等としても炭化物を活用、あるいは不燃物についても分離されて有価物やセメント原料に利用されるなどマテリアルリサイクルすることができる。また、排出される前記炭化物・不燃物１０９は無酸素状態で加熱され、熱分解ガスは高温で燃焼されることから固形分、排ガス共に、ダイオキシン等を極低レベルにまで削減できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係るキルン炉、廃棄物ガス化システムは、キルンシェルに一体又は別体として形成され、外筒内面に周設される溝部の内部に外周端部が収まる隔壁を少なくとも一つ以上配設しているため、前記燃焼ガスの流量調整を容易にすることができると共に、前記キルンシェルの伝熱性能の低下を抑制することができるので、キルンシェルへの伝熱効率を向上させるのに用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による第一の実施の形態に係る第一のキルン炉の軸方向の概略図である。
【図２】本発明による第一の実施の形態に係る第一のキルン炉の構成を簡略に示す斜視図である。
【図３】隔壁の運転開始前の隔壁深さとキルンシェルのたわみによる隔壁深さの変位を示す図である。
【図４】本発明による第二の実施の形態に係る第二のキルン炉の軸と直交する方向の断面図である。
【図５】本発明による第三の実施の形態に係る第一の廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。
【図６】本発明による第四の実施の形態に係る第二の廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。
【図７】従来のキルン炉の構成を示す斜視図である。
【図８】従来のキルン炉の軸と直交する方向の断面図である。
【図９】従来のキルン炉内の高温の燃焼ガスの流れを示す図である。
【図１０】従来のキルン炉のキルンシェルへの灰付着の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０Ａ 第一のキルン炉
１０Ｃ 第二のキルン炉
１０Ｃ 第三のキルン炉
１１ 溝部
１２ 隔壁
１２ａ 外周端部
Ａ 初期状態の隔壁深さ
Ｂ 運転開始後の隔壁深さ
Ｃ キルンシェルの長手方向の熱膨張による変位
１０１ 廃棄物
１０２ キルンシェル
１０３ 外筒
１０４ 燃焼排ガス
１０５ 燃焼ガス供給路
１０５ａ 開口部
１０６ 燃焼ガス排出路
１０６ａ 開口部
１０７ 隔壁
１０８ 熱分解ガス
１０９ 炭化物・不燃物
１１０ 仕切壁
１１１ 流量調整ゲート
１１２ 他部屋への流出入
１１３ 灰
１０００Ａ 第一の廃棄物ガス化システム
１０００Ｂ 第二の廃棄物ガス化システム
１００１ 破砕機
１００２ スクリューフィーダ
１００３ 供給手段
１００４ キルン炉
１００５ 燃焼炉
１００６ 加熱用ガス
１００７ 発電機
１００８ 復水器
１００９ ボイラ
１０１０ 排ガス
１０１１ バグフィルタ
１０１２ 除塵された排ガス
１０１３ 煙突
１０１４ 分離抜き出し手段
１０１５ 抜き出しスクリュー
１０１６ サイクロン
１０１７ 空気
１０１８ トラック
１０２０ 汚泥
１０２１ 乾燥装置
１０２２ 定量供給機
１０２３ 乾燥汚泥
１０２４ 乾燥機循環ガス
１０２５ 熱交換器
１０２６ 補助燃料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物が供給される回転円筒体と、
該回転円筒体の周囲に所定空間を持って覆うように設けられる外筒と、
該外筒の周壁に設けられ、前記回転円筒体の内部に供給される前記被処理物を間接加熱する燃焼ガスを前記空間に送給する燃焼ガス供給路と、
間接加熱した後の燃焼ガスを前記外筒の外に排出する燃焼ガス排出路とを有するキルン炉であって、
前記回転円筒体に一体又は別体として形成され、外筒内面に周設される溝部の内部に外周端部が収まる隔壁を少なくとも一つ以上配設されてなることを特徴とするキルン炉。
【請求項２】
請求項１において、
前記隔壁が、前記溝部内で当接するように配設されてなることを特徴とするキルン炉。
【請求項３】
被処理物を破砕し、搬送する供給手段と、
請求項１又は２のキルン炉と、
前記キルン炉において生成される熱分解ガスを燃焼し、高温の燃焼排ガスとする燃焼炉と、
前記キルン炉において熱交換された燃焼排ガスと前記燃焼炉から排出される前記燃焼排ガスの一部とを合流させ、蒸気発生用の熱源として使用する共に、発生した蒸気を用いて発電機を駆動し、該発電機で凝縮した水を復水機で再び回収し、循環させるボイラと、
該ボイラで熱交換され、排出される排ガスを除塵する除塵装置と、
該除塵装置により除塵された排ガスを排出する煙突とからなることを特徴とする廃棄物ガス化システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記キルン炉の前段に前記廃棄物を乾燥させる乾燥装置を有することを特徴とする廃棄物ガス化システム。
【請求項１】
被処理物が供給される回転円筒体と、
該回転円筒体の周囲に所定空間を持って覆うように設けられる外筒と、
該外筒の周壁に設けられ、前記回転円筒体の内部に供給される前記被処理物を間接加熱する燃焼ガスを前記空間に送給する燃焼ガス供給路と、
間接加熱した後の燃焼ガスを前記外筒の外に排出する燃焼ガス排出路とを有するキルン炉であって、
前記回転円筒体に一体又は別体として形成され、外筒内面に周設される溝部の内部に外周端部が収まる隔壁を少なくとも一つ以上配設されてなることを特徴とするキルン炉。
【請求項２】
請求項１において、
前記隔壁が、前記溝部内で当接するように配設されてなることを特徴とするキルン炉。
【請求項３】
被処理物を破砕し、搬送する供給手段と、
請求項１又は２のキルン炉と、
前記キルン炉において生成される熱分解ガスを燃焼し、高温の燃焼排ガスとする燃焼炉と、
前記キルン炉において熱交換された燃焼排ガスと前記燃焼炉から排出される前記燃焼排ガスの一部とを合流させ、蒸気発生用の熱源として使用する共に、発生した蒸気を用いて発電機を駆動し、該発電機で凝縮した水を復水機で再び回収し、循環させるボイラと、
該ボイラで熱交換され、排出される排ガスを除塵する除塵装置と、
該除塵装置により除塵された排ガスを排出する煙突とからなることを特徴とする廃棄物ガス化システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記キルン炉の前段に前記廃棄物を乾燥させる乾燥装置を有することを特徴とする廃棄物ガス化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２１５６６３（Ｐ２００８−２１５６６３Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０６９０（Ｐ２００７−５０６９０）
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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