JPH09310830A

JPH09310830A - 回転炉式乾燥燃焼装置

Info

Publication number: JPH09310830A
Application number: JP8127287A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Takahashi; 正嗣高橋; Nobuyuki Koma; 信幸駒; Shinichi Murata; 進一村田; Yasuhiko Miyoshi; 康彦三好
Original assignee: KOMAHIDE KK; PAUDARINGU JAPAN KK
Current assignee: KOMAHIDE KK; PAUDARINGU JAPAN KK
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】高含水率で凝集性があり且つ発熱量が低い産業
廃棄物を効率良く乾燥・燃焼させることができる小型の
回転炉式乾燥燃焼装置を提供することを課題とする。【解決手段】回転可能な円筒状の回転炉体１の一端部側
に対して、燃焼バーナ１２とは別に、糸状噴射ノズル１
３、及び空気噴射管１４が設置される。糸状噴射ノズル
１３は、噴射口の軸を回転炉体１内の軸方向途中位置下
側に向けている。この糸状噴射ノズル１３の噴射方向の
角度は調整可能となっている。上記糸状噴射ノズル１３
の外周側には、当該糸状噴射ノズル１３と同軸に空気噴
射管１４が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高含水率の産業廃
棄物を処理するために当該産業廃棄物を乾燥及び焼却す
る装置に係り、特に、脱水活性汚泥、豆腐おから、廃棄
生麺などのように、凝集性があり且つ水分蒸発負荷が大
きく、しかも発熱量が小さいために、着火温度に達して
も自燃（自己燃焼）し難い特性を有する被乾燥燃焼物を
効率良く乾燥及び焼却できる回転炉式乾燥燃焼装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば，含水率が８５重量％以上の脱水
活性汚泥などの産業廃棄物の焼却処理において、比較的
に少ない時間当たり処理量（例えば，１トン未満／時
間）の場合には、通常、回転炉式乾燥燃焼装置（ロータ
リーキルン）が広く使用されている。

【０００３】この回転炉式乾燥燃焼装置は、例えば図４
に示すように、円筒状の回転炉体５０が横置きされ車輪
５１によって回転駆動されるようになっている。その回
転炉体５０の軸方向一端部側にはスクリューフィーダ等
の供給装置５２が設置されて、回転炉体５０内に被乾燥
燃焼物５３を供給可能となっている。

【０００４】また、上記回転炉体５０の軸方向他端部に
は燃焼バーナ５４が設置され、回転炉体５０内の被乾燥
燃焼物５３を加熱可能となっている。ここで、図４中、
５５は回転炉体５０に連通する排気管を、５６は灰の排
出部をそれぞれ表している。なお、回転炉体５０は回転
するため、上記排気管５５は、燃焼バーナ５４と同じ側
に設置される。

【０００５】また、上記回転炉体５０の本体５０ａの内
面にはキャスタブル５７（耐火物）が内張りされてお
り、当該回転炉体５０の本体５０ａの内面を保護してい
る。そして、供給装置５２により脱水活性汚泥等の被乾
燥燃焼物５３が連続的に回転炉体５０内に投入され、当
該回転炉体５０の回転により、投入された被乾燥燃焼物
５３は攪拌されながら燃焼バーナ５４側に向けて送られ
つつ、乾燥・加熱・燃焼が行われるものである。

【０００６】ここで、回転炉体５０の一端部側にスクリ
ューフィーダにより連続的に投入された上記高含水率
（例えば８５％以上）の被乾燥燃焼物５３は、炉体５０
の回転により攪拌されながら、燃焼バーナ５４側に向け
て送られつつ、乾燥されるが、含水率，数％以下（５％
以下）となるまでは、受熱は殆ど蒸発潜熱として使わ
れ、被乾燥燃焼物５３自体の温度は低く保たれている。
そして、水分が殆ど無くなった時点から急激に被乾燥燃
焼物５３の温度は上昇する。この段階で、水蒸気に代わ
って、揮発性可燃ガスが発生し、着火温度を越えた段階
で、燃焼バーナ５４の火炎で着火、燃焼し、灰となる。
この様に、回転炉体５０内の現象は、乾燥領域、加熱領
域、燃焼領域としてとらえると理解し易い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のことから、高含
水率の被乾燥燃焼物５３を処理する場合、蒸発潜熱負荷
が非常に大きいため、乾燥領域における乾燥速度が極め
て重要であることが分かる。従来では、乾燥領域を長く
して乾燥時間を確保するために、一般に、回転炉体５０
の長さは炉体直径の７〜１０倍程度になっており、炉体
長の４／５が乾燥領域を占めている。

【０００８】しかしながら、燃焼バーナ５４の火炎到達
長さは短く（１ｍ以下）、しかも、排気管５５が燃焼バ
ーナ５４側に配設されている。この結果、高温燃焼ガス
は回転炉体５０の他端部（スクリューフィーダ側）の乾
燥領域まで達しないため、この部分での乾燥速度（効
率）が極めて低い。この様に、従来の回転炉式乾燥燃焼
装置は、高含水率の被乾燥燃焼物５３を処理する場合、
肝心の乾燥領域での乾燥速度の低さが致命的な欠陥とな
っている。

【０００９】このように、高含水率の被乾燥燃焼物の場
合、潜熱負荷（蒸発負荷）も含めて、鉱物等の顕熱のみ
の加熱負荷に比べて４倍以上も必要となる。従って、高
含水率の被乾燥燃焼物を処理する場合に、従来の回転炉
式乾燥燃焼装置では、燃焼領域が小さいと共に、乾燥領
域での乾燥効率が極めて低いという欠点を有している。

【００１０】本発明は、上記のように問題点に着目して
なされたもので、高含水率で凝集性があり且つ発熱量が
低い産業廃棄物を効率良く乾燥・燃焼させることができ
る小型の回転炉式乾燥燃焼装置を提供することを課題と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載した回転炉式乾燥燃焼
装置は、横置き円筒状の回転炉体を回転し、回転による
被乾燥燃焼物の送りと攪拌を行いながら乾燥・加熱・燃
焼を行うものであって、上記回転炉体の軸方向一端部側
に配設されて当該回転炉体内に被乾燥燃焼物を連続的に
供給する供給装置と、回転炉体の軸方向他端部側に配設
されて回転炉体内の被乾燥燃焼物を加熱する加熱装置と
を備えた回転炉式乾燥燃焼装置において、上記加熱装置
は、燃料を霧状に噴射する単一又は複数個の噴霧ノズル
を備えた燃焼バーナと、回転炉体内の軸方向途中位置に
向けて燃料を糸状に噴射する単一又は複数個の噴射ノズ
ルとを備えることを特徴としている。

【００１２】この発明においては、従来の燃焼バーナに
よる燃焼可能な領域とは別に、噴射ノズルから噴射され
た燃料が到達した部分の被乾燥燃焼物を当該燃料によっ
て燃焼又は加熱可能となる。この結果、燃焼領域や加熱
領域が従来よりも広く設定される。

【００１３】ここで、上記噴射ノズルから噴射される燃
料は、霧状ではなく、糸状にして噴射されるので、燃料
を目的の位置に確実に吹きかけることができる。しか
も、糸状であるため、目的とする被乾燥燃焼物にかけら
れる前に燃焼バーナの火炎や熱で発火することも防止さ
れる。

【００１４】次に、請求項２に記載した発明は、請求項
１に記載された構成に対して、回転炉体の軸方向他端部
側に配設されて当該回転炉体内の所定方向に向けて空気
を噴き出し可能な空気噴射管を備え、その空気噴射管か
ら噴出した空気の到達点を、上記噴射ノズルによる燃料
の到達点とほぼ同じ位置又は少し手前の位置に設定する
ことを特徴としている。

【００１５】この発明においては、上記噴射ノズルによ
る燃料の到達点に空気を吹き付けることで、当該空気
は、噴射ノズルから噴射した燃料の燃焼空気となると共
に、燃焼火炎を回転炉体の軸方向一端部に向けて送る風
としての働きを持つ。

【００１６】乾燥領域に達した燃焼火炎は、乾燥領域の
乾燥効率を高めることに加えて、当該領域で水蒸気に混
入して発生する臭気成分を熱分解する効果がある。この
結果、被乾燥燃焼物の時間当たり供給量を増し且つ排気
温度を低く（６００℃前後）保った状態でも、臭気や煙
（未燃成分）を発生させずに完全燃焼させることができ
る。

【００１７】次に、請求項３に記載した発明は、請求項
２に記載された構成に対して、上記空気噴射管内の一部
に、空気流を管の軸方向に整流する整流板を設けること
を特徴としている。

【００１８】この発明においては、整流板を設けること
で、空気噴射管内を流れる空気流及び当該空気噴射管か
ら噴出した空気流に、渦流などの乱流の発生が防止され
る。この結果、噴射した空気が広がることを抑えること
で到達距離が長くなると同時に、目的とする方向に向け
て確実に噴出可能となる。

【００１９】次に、請求項４に記載した発明は、請求項
２から請求項４のいずれかに記載された構成に対して、
上記回転炉体に連通した排気管を流れる気体の一部を、
上記燃焼バーナの燃焼空気供給部及び空気噴射管の少な
くとも一方に導入することを特徴としている。

【００２０】通常、燃焼バーナ及び被乾燥燃焼物を完全
燃焼させるために２倍〜３倍の過剰空気が必要とされ
る。回転炉体内の燃焼領域が広く、全ての燃焼部分に必
要な酸素を供給しないと部分的に不完全燃焼状態が生ず
ることが避けられないため、結果として、過剰量の空気
の供給が必要となる。この過剰空気を排気温度まで加熱
する熱量は非常に大きく、燃焼炉の効率が低い原因とな
っている。空気過剰率が２倍以上の場合には、供給空気
の酸素濃度がある程度低くなっても、それほど燃焼には
悪影響を及ぼさない。

【００２１】この理由から、排気管から分岐した高排気
ガスを循環させて、燃焼バーナや空気噴射管の供給空気
として、例えば半分量程度使用することが可能である。
そして、本発明では、このようなことに鑑み、排気管か
ら導入した気体によって、燃焼空気温度を例えば，３０
０℃前後まで高めると同時に、燃料を燃焼するために必
要な供給空気を確保し、もって燃料使用量を大幅に減少
可能とする。

【００２２】次に、請求項５に記載した発明は、請求項
１から請求項４のいずれかに記載された構成に対して、
上記回転炉体は、内面に耐火物を内張りすることなく外
面を断熱物で被覆し、さらに、回転炉体の外側に所定空
間を開けて当該回転炉体を覆うカバー部材を備えること
を特徴としている。

【００２３】この発明においては、内面に耐火物を内張
りしないので、回転炉体，さらには回転式乾燥燃焼装置
自体が軽量化する。例えば、耐火物を内張りした回転炉
体は１０ton 程度であるが、耐火物を内張りしない回転
炉体は１ton 程度である。

【００２４】そして、セラミックウール等の断熱物で外
面を被覆することで、回転炉体内の熱の損失を抑え、さ
らに、カバー部材で覆うことで回転炉体からの熱の損失
をさらに抑える。

【００２５】次に、請求項６に記載した発明は、請求項
５に記載された構成に対して、上記回転炉体の外側とカ
バー部材との間の空気を、上記燃焼バーナの燃焼空気供
給部及び空気噴射管の少なくとも一方に吸引する吸引手
段を備えることを特徴としている。

【００２６】この発明においては、回転炉体から外部に
放出された熱で加熱された温かい空気を、上記燃焼バー
ナ及び空気噴射管の少なくとも一方で使用する燃焼空気
として流用可能となる。

【００２７】次に、請求項７に記載した発明は、請求項
６に記載された構成に対して、上記吸引手段は、上記回
転炉体の外側とカバー部材との間に当該回転炉体に沿っ
て配置される吸引管と、吸入口を上記吸引管に接続し且
つ吐出口を上記燃焼バーナ及び空気噴射管の少なくとも
一方に接続する送風機とを備え、上記吸引管には、当該
吸引管の延在方向に沿って複数の開口部が開設されてい
ることを特徴としている。

【００２８】この発明においては、吸引管を備えること
で、回転炉体に沿った一部の位置からだけの空気の吸引
が防止される。

【００２９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。まず、構成について説明する
と、概略構成図である図１に示すように、円筒状の回転
炉体１が横置きされて車輪２に回転可能に支持されてい
る。車輪２は図示しないモータ等によって回転駆動され
る。図１中、３は、回転炉体１の本体１ａから突設して
上記車輪２に当接するレール部であって、回転炉体１の
外周に周方向に沿って円環状に形成されている。

【００３０】本実施の形態の回転炉体１は、筒径と筒長
との比が１：２〜１：４程度に設定され、従来に比べて
筒長が短くなっている。例えば、筒径が１ｍであるのに
対して筒長が３ｍ程度となっている。

【００３１】また、本実施の形態における回転炉体１の
本体１ａは、ステンレス製であり、その内面にキャスタ
ブルを内張りしない代わりに、外周面側にセラミックウ
ールなどの断熱物４が巻き付けて軽量化している。な
お、上記回転炉体１の本体１ａには、例えばＳＵＳ３１
０等の金属材料を使用することで炉体として必要な耐熱
性等を確保している。ちなみに、従来の回転炉体では、
例えばＳＳ４００等の材料が使用される。

【００３２】さらに、上記回転炉体１の外周全周は、図
２に示すように、所定の空間を開けて、カバー部材であ
る壁部材５、屋根部材６、及び床７によって覆われ、保
護されている。

【００３３】上記回転炉体１の軸方向一端部側には、供
給装置を構成するスクリューフィーダ８が設置されてい
る。図１中、９は脱水活性汚泥ホッパを表していて、上
記スクリューフィーダ８に対して被乾燥燃焼物１１であ
る脱水活性汚泥等を送ることができるようになってい
る。

【００３４】また、上記回転炉体１の軸方向他端面は開
口していて、その開口部には、当該回転炉体１と軸を同
じくして、固定式排気チャンバ１０が接続されている。
その排気チャンバ１０における回転炉体１の軸方向一端
面と対向する面には、燃焼バーナ１２、糸状噴射ノズル
１３、及び空気噴射管１４が設置される。また、排気チ
ャンバ１０の上部には排気管１５の一端部が接続されて
いる。さらに、排気チャンバ１０の下部には、灰排出口
１６を介して灰排出スクリュー１７、さらには灰殻タン
ク１８が接続されている。なお、図１中、１９は、窓で
あって回転炉体１内の被乾燥燃焼物１１の状態を観察で
きるようになっている。

【００３５】上記燃焼バーナ１２の基本構造は、従来の
装置に設置される燃焼バーナ１２と同様であり、燃料を
霧状に噴霧する１又は２以上の噴霧ノズル１２ａと、そ
の噴霧ノズル１２ａの周囲に低速の整流された燃焼空気
を供給する燃焼空気供給管１２ｂ（燃焼空気供給部）と
を備える。上記噴霧ノズル１２ａは、燃料ポンプ２０を
介して燃料タンク２１に接続されると共に、噴出口の軸
を回転炉体１の他端部方向に向けている。

【００３６】但し、本実施の形態の燃焼空気供給管１２
ｂ内の途中には、その軸方向に沿ったハニカム状の整流
板が配設されて、当該燃焼空気供給管１２ｂから噴き出
す空気が安定して供給されるようにしている。

【００３７】また、上記糸状噴射ノズル１３は、上記燃
料ポンプ２０に接続されて燃料が供給されると共に、噴
射口の軸を、回転炉体１内の軸方向途中位置下側位置に
向けている。この糸状噴射ノズル１３の噴射方向の角度
は調整可能となっていて、上記回転炉体１下側内壁の任
意の位置に燃料２２を噴射可能となっている。そして、
この糸状噴射ノズル１３は、水鉄砲の如く、燃料２２を
糸状にして噴射するようになっている。

【００３８】また、上記糸状噴射ノズル１３の外周側に
は、当該糸状噴射ノズル１３と同軸に空気噴射管１４が
配置されている。この空気噴射管１４の一端部側は排気
チャンバ１０の外側に配置される。また、この空気噴射
管１４内の途中には、図３に示すように、ハニカム状の
整流板４０が管１４の軸と平行に設置されると共に、径
方向の空気流速の均一化のために所定の圧力損失を起こ
させるパンチングメタル２３（整流板の一部）が設置さ
れている。

【００３９】これによって、空気噴射管１４から噴出さ
れる空気は、旋回成分の無い均一な吹出し風速分布をも
って噴射され、狭い広がり角度で且つ余り減速すること
なく、確実に、目的の位置である糸状噴射ノズル１３に
よる燃料２２の到達点Ｐと同じ位置若しくはその近傍に
吹き付け可能となる。

【００４０】また、上記排気チャンバ１０の外面には、
上記燃焼バーナ１２の空気供給管１２ｂの入口、及び空
気噴射管１４の入口を覆うようにして空気チャンバ２４
が形成されている。その空気チャンバ２４には燃焼空気
用のブロワ２５（送風機）の吐出口が接続され、当該ブ
ロワ２５から吐出される高圧の空気が、その空気チャン
バ２４を介して上記空気供給管１２ｂ及び空気噴射管１
４に供給可能となっている。ここで、上記ブロワ２５は
吸引手段を構成する。

【００４１】上記ブロワ２５の吸入口は、上記排気管１
５及び吸引管２６に接続されている。上記ブロワ２５と
排気管１５とは風量調節用ダンパー２７を介して接続す
る。また、吸引管２６は、回転炉体１の外周と屋根部材
６との間の空間を回転炉体１と平行に配設され、軸方向
に向けて所定間隔置きに複数の開口部２６ａが形成され
ている。その各開口部は所定の径に絞られている。そし
て、上記風量調節用ダンパー２７によって、排気管１５
からのガス量と吸引管２６からの空気の混合比が調整可
能となっている。

【００４２】また、上記排気管１５は、サイクロン２
８、スクラバー２９、排気ブロワ３０、及びエリミネー
タ３１を介して外気に開放されている。ここで、上記サ
イクロン２８は、一般のものとは異なりコニカル部が短
いと共に、そのコニカル部の途中に同軸に旋回防止板３
２が配設されて構成されている。即ち、旋回防止板３２
によって排出される上昇流に対して捕獲した粉塵が混入
することを防止することで、コニカル部を短くできると
共に効率良く粉塵が捕獲可能となっている。なお、３３
は粉塵補集タンクである。

【００４３】また、図１中、３４は循環液タンク、３５
は循環液供給ポンプ、３６はシャワーノズルをそれぞれ
表している。また、上記スクラバー２９にも、上記と同
様の目的で旋回防止板３７が配置されている。

【００４４】次に、上記構成の回転炉式乾燥燃焼装置の
動作や作用等について説明する。上記回転炉体１は、車
輪２を回転することでレール部３を介して回転駆動さ
れ、その回転炉体１の軸方向一端部側には、スクリュー
フィーダ８より連続的に脱水活性汚泥等の被乾燥燃焼物
１１が投入される。

【００４５】回転炉体１内に供給された被乾燥燃焼物１
１は、回転炉体１の回転によって攪拌されつつ排気チャ
ンバ１０側に送られながら、上記燃焼バーナ１２、糸状
噴射ノズル１３からの燃料２２、及び空気噴射管１４か
らの空気によって、乾燥・加熱・燃焼が順次，行われ
る。

【００４６】即ち、上記スクリューフィーダ８から供給
された被乾燥燃焼物１１は、スクリューフィーダ８側の
乾燥領域で水分が蒸発して乾燥し、当該乾燥領域に続く
加熱領域で着火点近傍まで加熱され、燃焼バーナ１２側
の燃焼領域で燃焼して灰となる。灰は、灰排出口１６及
び灰排出スクリュー１７を介して灰殻タンク１８に集め
られる。

【００４７】上記燃焼領域での燃焼は、第１には、従来
と同様に、燃焼バーナ１２からの火炎によって行われ
る。但し、この燃焼バーナ１２による火炎は、約１ｍ程
度の位置までしか到達することなく、その熱風は途中で
上昇反転して排気管１５に向かってしまう。

【００４８】しかし、本実施の形態では、上記バーナ１
２による加熱・燃焼とは別に、糸状噴射ノズル１３から
糸状に燃料２２を噴射させることで加熱・燃焼が促進さ
れる。

【００４９】特に、着火点近傍まで加熱された被乾燥燃
焼物１１に向けて燃料２２を吹き付けることで、加熱領
域にある被乾燥燃焼物１１を火炎燃焼状態とすることが
できる。

【００５０】なお、上記糸状噴射ノズル１３からの燃料
２２の噴射は連続して行うようにする。これは、脱水活
性汚泥等の被乾燥燃焼物は、安定した自燃（自己燃焼）
状態を保ち難いためである。

【００５１】これによって、従来の燃焼バーナ１２によ
る燃焼可能な領域とは別に、糸状噴射ノズル１３から噴
射された燃料２２の到達した部分の被乾燥燃焼物１１も
燃焼できることで、燃焼領域が従来よりも広く設定され
る。

【００５２】ここで、上記糸状噴射ノズル１３から噴射
される燃料２２は、霧状ではなく、糸状にして噴射され
るので、燃料２２を目的の位置に確実に到達させること
ができる。しかも、糸状であるために、被乾燥燃焼物１
１に到達する途中で燃焼バーナ１２の火炎や熱によって
発火することが防止される。そして、着火点近傍まで加
熱された被乾燥燃焼部にかけられて気化した後に、燃焼
バーナ１２の火炎によって発火して被乾燥燃焼物１１を
燃焼する。

【００５３】また、着火点近傍まで加熱された被乾燥燃
焼物１１の位置の決定は、例えば，排気チャンバ１０に
設けられた窓１９から回転炉体１内の被乾燥燃焼物１１
を観察して、加熱によりガス化しかけている部分を確認
して行い、その部分を着火点近傍まで加熱された部分と
して、その方向に糸状噴射ノズル１３の吹出し方向を調
整する。

【００５４】なお、同一の被乾燥燃焼物１１を連続的に
焼却する場合には、上記着火点近傍まで加熱された被乾
燥燃焼物１１の位置は、一度設定した後は、スクリュー
フィーダ８からの投入量等が変化しなければ、必ずしも
変更する必要はない。

【００５５】もっとも、被乾燥燃焼物１１の水分負荷及
び発熱量と、時間当たりの投入量とにより、被乾燥燃焼
物１１の着火点温度に達する位置が変化するので、それ
に合わせて上記糸状噴射ノズル１３と空気噴射管１４の
向きを適宜，変更するようにしてもよい。

【００５６】さらに、空気噴射管１４から吹き付ける空
気によって、糸状噴射ノズル１３の燃料２２による燃焼
が促進される。また、乾燥して着火温度近傍まで加熱さ
れた被乾燥燃焼物１１の部分に燃料２２をかけることで
直ぐに発火して、上記燃料２２の到達点Ｐに、安定した
火炎燃焼状態を作り出すことが可能となる。

【００５７】さらに、上記空気噴射管１４から噴出した
空気によって、上記糸状噴射ノズル１３の燃料２２によ
る火炎や熱がスクリューフィーダ８側に流れる。特に、
空気噴射管１４からの空気の到達点を糸状噴射ノズル１
３からの燃料２２の到達点Ｐよりも若干手前にした方
が、上記糸状噴射ノズル１３の燃料２２による火炎や熱
をスクリューフィーダ８側により有効に送ることができ
る。

【００５８】これにより、スクリューフィーダ８側の温
度を上昇させて乾燥領域の被乾燥燃焼物１１の乾燥を促
進する。同時に、初期乾燥段階で発生する臭気成分を高
温火炎と接触することで熱分解させることができる。こ
のように、乾燥領域での乾燥が効果的に行われるので、
乾燥のために必要以上に加熱する必要がなくなり、回転
炉体１内の温度及び排気温度を従来よりも低い温度、例
えば、排気温度を５５０℃等に設定可能となる。

【００５９】このように、乾燥速度が大幅に向上する結
果、被乾燥燃焼物１１の乾燥のために従来のように回転
炉体１の筒長を長く設定する必要がない。従って、上述
のように筒長を３ｍ程度に設定可能となる。これはま
た、装置の小型化、軽量化に繋がる。特に、回転炉体１
本体１ａの内面にキャスタブルを内張りしないことと合
わせて、大幅に装置を軽量化できるようになり。トラッ
ク等に積載して移動させることも可能である。

【００６０】以上のように、乾燥領域の被乾燥燃焼物１
１による臭気や煙を発生させることなく、従来よりも低
温で被乾燥燃焼物１１を完全燃焼させることができる。
また、燃焼バーナ１２で使用する空気や空気噴射管１４
に使用される空気は、高温となった排気管１５中のガス
で昇温されると同時に、回転炉体１と屋根部材６との間
の温められた空気を使用するので、熱効率の向上に繋が
る。即ち、回転炉体１から放出される熱を有効に利用で
きる。

【００６１】ここで、直接、回転炉体１と屋根部材６と
の間の空間にある空気を吸引したのでは、吸引口近傍の
空気しか吸引できないが、本実施の形態では、上述の吸
引管２６を使用することで、回転炉体１に沿って均一に
温められた空気の吸引ができるようなる。

【００６２】なお、上記回転炉体１を回転する車輪２等
の回転駆動装置は、被乾燥燃焼物１１の水分負荷及び発
熱量と時間当たりの投入量とによって、最適な回転速度
に調節できるように、インバータ等の速度制御機構を備
えることが好ましい。

【００６３】また、燃料供給を、上述のようにポンプ２
０で行う場合には、噴霧ノズル１２ａ及び糸状噴射ノズ
ル１３の噴射圧をそれぞれ調整するための手動又は自動
の圧力調節弁を備えることが好ましい。

【００６４】また、上述のように単一の燃焼空気ブロワ
２５を使用する場合には、スタートアップ、定常乾燃
焼、及びシャットダウン状態では、燃料負荷と空気負荷
とが異なるため、燃焼バーナ１２への空気供給量と空気
噴射管１４への空気供給量とを独立して調節するための
手動又は自動調節ダンパを備えることが好ましい。

【００６５】また、被乾燥燃焼物１１の供給量に比例し
て必要な空気供給量が変化するばかりでなく、スタート
アップ、定常乾燥燃焼、シャットダウン状態でも燃焼排
気量が変化するので、乾燥燃焼炉内の圧を一定圧（僅か
に負圧）に保つため、インバータによる圧力制御機構を
有する排気ブロワ３０を備えることが好ましい。

【００６６】また、実施の形態では、空気チャンバ２４
を介して空気供給管１２ｂ及び空気噴射管１４と燃焼空
気ブロワ２５の吐出口とを連通しているが、直接、空気
供給管１２ｂ及び空気噴射管１４と燃焼空気ブロワ２５
の吐出口とを連通してもよい。

【００６７】また、空気供給管１２ｂ及び空気噴射管１
４の一方のみに、ブロワ２５を介して排気管１５からの
ガス及び吸引管２６からの空気を導入させるように設定
してもよい。

【００６８】また、燃焼空気ブロワ２５の吸入口に排気
管１５及び吸引管２６を接続しているが、これに限定さ
れない。例えば、吸引管２６からのみ吸引するようにし
てもよいし、外気と排気管１５からのガスとを吸引して
混合するようにしてもよい。さらには、従来と同様に、
当該燃焼空気ブロワ２５の吸入口を外気に開放した状態
としてもよい。

【００６９】また、上記実施の形態では、吸引管２６の
一端部を燃焼空気ブロワ２５に接続しているが、吸引管
２６の軸方向の途中位置を燃焼空気ブロワ２５に接続さ
せてもよい。

【００７０】また、排気管１５の保護や大気への粉塵の
排出防止のためには、上述のようなサイクロン２８等を
設置することが好ましいが、必ずしもサイクロン２８等
を設置しなくてもよい。

【００７１】また、本実施の形態では、装置の小型・軽
量化を図るために回転炉体１の筒長を短くしているが、
従来と同様な長さであってもよい。なお、筒長が短すぎ
ると、被乾燥燃焼物１１が完全燃焼する前に灰排出口１
６に送られるので、上述のように筒径と筒長との比が
１：２〜１：４程度が好適と思われる。

【００７２】また、上記実施の形態では、糸状噴射ノズ
ル１３と空気噴射管１４を同軸に設定しているが、別に
同軸に設定する必要はない。また、上記実施の形態で
は、糸状噴射ノズル１３を一本だけ設置した例で説明し
ているが、複数本設けるように設定してもよい。この場
合には、各糸状噴射ノズル１３からの燃料２２の到達点
Ｐを同一位置に設定してもよいし、各糸状噴射ノズル１
３からの燃料２２の到達点Ｐを、別々に設定してもよ
い。

【００７３】また、比較的発熱量が高く、加熱領域で可
燃ガス成分が多く、自燃し易い被乾燥燃焼物１１の場合
には、燃焼バーナ１２による火炎到達点より手前の加熱
領域でも安定した火炎を伴って自燃する。このようなケ
ースでは、糸状噴射ノズル１３からの燃料及び空気噴射
管１４からの燃焼空気の到達位置Ｐを遠方（乾燥領域
側）に移動させることにより、燃焼領域を更に広げるこ
とができるばかりでなく、燃焼バーナ１２の空気量は変
えずに、噴霧ノズル１２ａを大幅に絞り、被乾燥燃焼物
１１自体への燃焼空気割合を増やす方法により、燃焼消
費量を低減すると共に被乾燥燃焼物１１の時間当たり処
理量も増加できる。

【００７４】さらに、脱水活性汚泥などの高含水率で低
発熱量の被乾燥燃焼物１１に、油脂分、プラスチックチ
ップ、紙カップなどの低含水率で高発熱量の廃棄物を助
燃材として混合し、効率良く乾燥燃焼処理することもで
きる。この場合も、上記とほぼ同様の方法で回転炉体１
内の燃焼状態を調整することにより、油脂分、プラスチ
ックチップ、紙カップなどを代用燃料として効率的に作
用させ、大幅な燃料低減を図ることができる。

【００７５】このように、本実施の形態では、従来の回
転炉式乾燥燃焼装置で使用されている燃料噴霧ノズル型
燃焼バーナ１２に加えて、糸状噴射ノズル１３及び空気
噴射管１４を使用することによる２元的な燃料制御によ
り、回転炉体内全域にわたって、被乾燥燃焼物１１の乾
燥・燃焼状態に応じて、燃料と燃焼空気の供給量を制御
することができる。

【００７６】また、上記実施の形態では、回転炉体１の
本体１ａの内面にキャスタブルを内張りすることなく軽
量化を図った例で説明しているが、これに限定されな
い。回転炉体１として、従来と同様に内面にキャスタブ
ルが内張りされたものを使用してもよい。

【００７７】ここで、上述のスタートアップ時及びシャ
ットダウン時の操作について、補足する。連続定常運転
状態では回転炉体内全域で一定の乾燥燃焼状態が保たれ
るが、スタートアップ時及びシャットダウン時には経時
的に炉内の乾燥燃焼状態が変化するので取扱いが難し
い。即ち、スタートアップ時には炉内温度が低く、被乾
燥燃焼物１１の燃焼による発熱が無いので、炉内への被
乾燥燃焼物１１の時間当たり供給量を減らす必要があ
る。また、シャットダウン時では、炉内に供給される被
乾燥燃焼物１１の供給が無くなり、水分蒸発負荷が急激
に小さくなるので、炉内温度が上がり、加熱領域が広が
り、可燃ガス成分も広範囲で発生する。従来型の回転炉
式乾燥燃焼装置では、単位処理量当たりの炉内容積が大
きく、滞留時間も長いため、定常運転状態になるまでの
スタートアップに長時間を要する。また、シャットダウ
ン状態においては、燃焼バーナ１２の燃焼空気量を変え
ずに燃料供給量を絞っても、炉内全域で発生する可燃ガ
スを安定燃焼させるだけの安定火炎が存在せず、しか
も、遠方の加熱・乾燥領域まで燃焼空気が到達しないた
め、不完全燃焼による煙が発生することが避けられな
い。

【００７８】また、本実施の形態のような２元的燃焼方
式でもスタートアップ段階では糸状噴射ノズル１３から
の燃料噴射は使用しがたい。従来使用されているコンベ
ンショナルタイプの燃焼バーナ１２では、燃焼空気噴き
出し口に噴霧された燃焼粒子と燃焼空気を混合させ、安
定した燃焼を行うために気流旋回用ガイド板が取り付け
られているため、燃焼噴霧圧を高くし、空気供給量を増
加させても、火炎到達距離は殆ど延びない。

【００７９】これに対して、本実施の形態による燃焼バ
ーナ１２においては、燃料噴霧ノズルの周囲から供給さ
れる燃焼空気は、ハニカムと多孔板により、適切な風速
分布でリング状に整流された非旋回流となって吹き出さ
れるため、噴霧ノズル圧力と空気供給量を増加させる
と、火炎の到達距離が大幅に延びる。この方法により、
乾燥領域の乾燥速度は従来の回転炉式乾燥燃焼装置と比
較して大幅にアップするので、短時間で糸状噴射ノズル
１３からの燃料噴射が可能になる。この結果、定常運転
までのスタートアップに要する時間は従来型と比較して
大幅に短縮できる。

【００８０】また、シャットダウンの場合には、燃焼バ
ーナ１２の空気供給量を増加させ、噴霧ノズル圧を下げ
て燃料供給量を減らすと共に、糸状噴射ノズル１３と空
気噴射管１４の噴射位置を更に遠方に移行させ、噴射ノ
ズル圧を下げ、空気噴射管１４からの空気量を増加させ
ることにより、炉内全域で酸欠状態を生じない状態で、
被乾燥燃焼物１１の燃焼を促進させて、シャットダウン
時間を大幅に減らすことができる。

【００８１】

【実施例】実際に、上記構成の回転炉式乾燥燃焼装置
で、回転炉体１を筒径０．９ｍ、筒長２ｍに設定し、そ
の一端面からスクリューフィーダ８によって連続的に脱
水活性汚泥を供給して乾燥・加熱・燃焼を行った。

【００８２】各諸元値は、次の通りである。回転炉体１の容積：（０．９²×π）／（４×２．０）
≒１．２７ｍ³ 汚泥供給量：３００kg／hr 汚泥含水率：８８％水分負荷：２６４kg／hr 乾物発熱量：３５００kcal/kgDM 外気温度：２０℃ 排気温度：５５０℃ 給気温度（熱交換後）：１５０℃ 給気排気混合温度（２０％）：（１５０×０．７５＋５
５０×０．２５）＝２５０℃ 燃料噴射量（灯油）：４０ｋｇ／hr 燃料用給気量（２０倍）：８００ｋｇ／hr 乾物燃焼用給気量（３０倍）：１０８０ｋｇ／hr 蒸発熱負荷：（８５９−２０）×２６４＝２２１５００
kcal／hr 空気加熱負荷：（８００＋１０８０）×０．２５×（５
５０−２５０）＝１４１０００kcal／hr 可燃固形物加熱負荷：３６×０．４×（５５０−２０）
＝７６３０kcal／hr 燃料加熱負荷：３６×０．５×（５５０−２０）＝９５
４０kcal／hr 放熱ロス（８ｍ³）：８×２５×（２００−２０）＝３
６０００kcal／hr（熱負荷計：４１５６７０kcal／hr）乾物発熱量：３６×２５００＝９００００kcal／hr 燃料発熱量：４０×８２００＝３２８００kcal／hr（発
熱量：４１８００kcal／hr）この実施例では、１ｍ³当たりに換算した汚泥処理能力
は２３６kg／hrであり、従来の回転炉式乾燥燃焼装置の
標準能力が１００kg／hr未満であることと比較すると優
に２倍以上の処理能力を有することが確認された。

【００８３】また、従来の装置での燃料消費量が２０kg
／１００kg汚泥程度であるのに比べて、本実施例では１
３．３kg／１００kg汚泥と３０％以上も低減されている
ことが分かる。

【００８４】さらに、排気温度が５５０℃と低いにも関
わらず、排気ガス中の臭気や煙が大幅に低減されて完全
燃焼していることも確認した。即ち、装置を小型・軽量
化しても焼却効率が大幅に向上していることが分かる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の回転
炉式乾燥燃焼装置では、燃焼バーナによる燃焼可能な領
域とは別に、噴射ノズルからの燃料によって燃焼・加熱
領域が従来よりも広く設定されて、燃焼効率が向上する
という効果がある。

【００８６】このとき、請求項２に記載した発明を採用
すると、噴射ノズルの燃料による燃焼を促進すると共
に、乾燥領域にある被乾燥燃焼物の乾燥を促進すること
ができて、さらに燃焼効率が向上するという効果があ
る。このことは、回転炉体を小型化することができると
いう効果もある。さらに、初期乾燥段階で発生する臭気
や煙の発生を大幅に低減できるという効果もある。

【００８７】また、請求項３に記載した発明を採用する
と、空気噴射管から噴射する空気の到達距離が長くなる
と同時に、目的とする位置に向けて確実に噴出可能とな
り、確実に噴射ノズルの燃料による燃焼を安定させるこ
とができるという効果がある。

【００８８】また、請求項４に記載した発明を採用する
と、燃焼バーナの燃焼空気供給部や空気噴射管に供給さ
れる燃焼用の空気が加熱されて熱効率が向上するという
効果がある。

【００８９】また、請求項６に記載した発明を採用する
と、回転炉体から放出される熱によって温められた空気
を、燃焼バーナの燃焼空気供給部や空気噴射管に供給さ
れる燃焼用の空気として利用でき熱効率が向上するとい
う効果がある。

【００９０】このとき、請求項７に記載した発明を採用
すると、吸引管を備えることで、回転炉体の外側とカバ
ー部材との間の空気を均一に吸引することが可能とな
り、当該回転炉体の外側とカバー部材との間の加熱され
た空気を有効に利用できるという効果がある。

【００９１】また、請求項５に記載した発明を採用する
と、装置を大幅に軽量化することが可能となり、車に搭
載等して移動式とすることが可能となる。ここで、上述
の構成を採用することで燃焼効率が向上するため、従来
のように必要以上に加熱することが回避され、もって回
転炉体本体の内面にキャスタブルを内張りしなくても、
さほど回転炉体の寿命が劣化することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る回転炉式乾燥燃焼装
置を示す概略構成図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る回転炉体、カバー部
材、及び吸引管の関係を示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る糸状噴射ノズル及び
空気噴射管の一部を示す断面図である。

【図４】従来の回転炉式乾燥燃焼装置を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

Ｐ燃料の到達点１回転炉体１ａ本体４断熱物５壁部材（カバー部材）６屋根部材（カバー部材）８スクリューフィーダ１０排気チャンバ１１被乾燥燃焼物１２燃焼バーナ１２ａ噴霧ノズル１３糸状噴射ノズル１４空気噴射管１５排気管２２燃料２４空気チャンバ２５ブロワ２６吸引管２６ａ開口部４０整流板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田進一埼玉県川口市幸町２丁目11番12号−406 (72)発明者三好康彦調布市深大寺大寺北３−７−７

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横置き円筒状の回転炉体を回転し、回転
による被乾燥燃焼物の送りと攪拌を行いながら乾燥・加
熱・燃焼を行うものであって、上記回転炉体の軸方向一
端部側に配設されて当該回転炉体内に被乾燥燃焼物を連
続的に供給する供給装置と、回転炉体の軸方向他端部側
に配設されて回転炉体内の被乾燥燃焼物を加熱する加熱
装置とを備えた回転炉式乾燥燃焼装置において、上記加熱装置は、燃料を霧状に噴射する単一又は複数個
の噴霧ノズルを備えた燃焼バーナと、回転炉体内の軸方
向途中位置に向けて燃料を糸状に噴射する単一又は複数
個の噴射ノズルとを備えることを特徴とする回転炉式乾
燥燃焼装置。
【請求項２】回転炉体の軸方向他端部側に配設されて
当該回転炉体内の所定方向に向けて空気を噴き出し可能
な空気噴射管を備え、その空気噴射管から噴出した空気
の到達点を、上記噴射ノズルによる燃料の到達点とほぼ
同じ位置又は少し手前の位置に設定することを特徴とす
る請求項１に記載された回転炉式乾燥燃焼装置。
【請求項３】上記空気噴射管内の一部に、空気流を管
の軸方向に整流する整流板を設けることを特徴とする請
求項２に記載された回転炉式乾燥燃焼装置。
【請求項４】上記回転炉体に連通した排気管を流れる
気体の一部を、上記燃焼バーナの燃焼空気供給部及び空
気噴射管の少なくとも一方に導入することを特徴とする
請求項２又は請求項３のいずれかに記載された回転炉式
乾燥燃焼装置。
【請求項５】上記回転炉体は、内面に耐火物を内張り
することなく外面を断熱物で被覆し、さらに、回転炉体
の外側に所定空間を開けて当該回転炉体を覆うカバー部
材を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のい
ずれかに記載された回転炉式乾燥燃焼装置。
【請求項６】上記回転炉体の外側とカバー部材との間
の空気を、上記燃焼バーナの燃焼空気供給部及び空気噴
射管の少なくとも一方に吸引する吸引手段を備えること
を特徴とする請求項５に記載された回転炉式乾燥燃焼装
置。
【請求項７】上記吸引手段は、上記回転炉体の外側と
カバー部材との間に当該回転炉体に沿って配置される吸
引管と、吸入口を上記吸引管に接続し且つ吐出口を上記
燃焼バーナ及び空気噴射管の少なくとも一方に接続する
送風機とを備え、上記吸引管には、当該吸引管の延在方
向に沿って複数の開口部が開設されていることを特徴と
する請求項６に記載された回転炉式乾燥燃焼装置。