JP2005300041A - 減圧還元加熱分解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理物の加熱分解処理効果を高めた減圧還元加熱分解装置を提供する。
【解決手段】細長い中空の円筒形状をなす処理炉１が、減圧した還元雰囲気下でほぼ水平姿勢で回転され、投入された被処理物２を内周面の螺旋溝３により排出側へ送りつつ加熱分解処理を行う構成の減圧還元加熱分解装置において、螺旋溝内に、被処理物の流動を仕切る突起４を、螺旋溝の周方向に間隔をあけて複数個設置する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、細長い中空の円筒形状をなす処理炉が、減圧した還元雰囲気下でほぼ水平姿勢で回転され、投入された汚染土又はペレット状にした汚染土（以下、単に被処理物と云う。）を内周面の螺旋溝により排出側へ送りつつ加熱分解処理する減圧還元加熱分解装置の技術分野に属し、更に云えば、螺旋溝内に被処理物の加熱分解処理効果を高める突起又は仕切り壁を設置した減圧還元加熱分解装置に関する。

被処理物を処理炉内に投入し、減圧した還元雰囲気下で回転させて排出側へ送りつつ加熱分解処理する装置は既に種々公知となっている。その一例として特許文献１に開示された加熱分解装置は、細長い中空の円筒形状をなす処理炉の内周面に、投入された被処理物を流動させる螺旋溝が形成されている。

特許文献２に開示された加熱分解装置は、細長い中空の円筒形状をなす処理炉の内周面に高さの異なる攪拌部材が回転方向に適度に傾斜した状態で設置されている。この攪拌部材で被処理物を掻き上げて伝熱効率を高める構成である。

特許文献３に開示された加熱分解装置は、細長い中空の円筒形状をなす処理炉の内周面に三角形状或いは円弧状の突起を設け、この突起で被処理物を掻き上げて伝熱効率を高める構成である。

特開２００３−１０８２５号公報 特開２００３−２６２４７０号公報 特開２０００−１９３３７２号公報

上記特許文献１に開示された加熱分解装置は、処理炉内に投入された被処理物を螺旋溝の内周面で流動させつつ排出側へ移動させるので、螺旋溝の内周面と接触する下層部分は十分な加熱分解処理ができる。しかし、螺旋溝の内周面と接触しない上層部分は、伝熱効率が悪く十分な加熱分解処理に時間がかかる。特に、被処理物の負荷量（投入量）が高い（多い）場合は、伝熱効率はより一層悪くなり、加熱分解処理に多大な時間がかかる。

特許文献２及び特許文献３に開示された加熱分解装置は、被処理物を掻き上げて伝熱効率を高めているものの、攪拌部材などは単に被処理物を処理炉内に散乱させるのみで伝熱箇所にばらつきが生じ、また被処理物の炉内通過時間もばらつくため安定した加熱分解処理ができない。

本発明の目的は、処理炉内部で流動する被処理物の伝熱効率を向上させ、たとえ被処理物の負荷量が高くても効率よく安定した加熱分解処理ができるように改良した、減圧還元加熱分解装置を提供することである。

上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る減圧還元加熱分解装置は、
細長い中空の円筒形状をなす処理炉１が、減圧した還元雰囲気下でほぼ水平姿勢で回転され、投入された被処理物２を内周面の螺旋溝３により排出側へ送りつつ加熱分解処理を行う構成の減圧還元加熱分解装置において、
前記螺旋溝３内に、被処理物２の流動を仕切る突起４が、螺旋溝３の周方向に間隔をあけて複数個設置されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した減圧還元加熱分解装置において、
突起４は、螺旋溝３の溝底から同螺旋溝３の深さの半分以上で同螺旋溝３の開口面までの高さに設置されていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明に係る減圧還元分解装置は、
細長い中空の円筒形状をなす処理炉１が、減圧した還元雰囲気下でほぼ水平姿勢で回転され、投入された被処理物２を内周面の螺旋溝３により排出側へ送りつつ加熱分解処理を行う構成の減圧還元加熱分解装置において、
前記螺旋溝３内に、被処理物２の流動を仕切る仕切り壁５…が、螺旋溝３の周方向に間隔をあけて複数個設置されていると共に、前記仕切り壁５…は、螺旋溝３の周方向に隣合うもの同士が互い違いに被処理物２の流動隙間６をあけて設置されていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、請求項３に記載した減圧還元加熱分解装置において、
流動隙間６は、螺旋溝３の幅の半分以下の幅寸で形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、請求項３に記載した減圧還元加熱分解装置において、
仕切り壁５…は、被処理物２の流動方向に向かって下る傾斜状配置に設置されていることを特徴とする。

請求項１、２に記載した発明に係る減圧還元加熱分解装置は、処理炉の回転に伴い、螺旋溝に沿って流動し前進する被処理物をせき止めて、螺旋溝の内周面と接触していない上層部分から先に溢流させて螺旋溝の内周面に接触させることができる。その後、下層部分も処理炉の回転度の進みにしたがって溢流してゆき、先の上層部分の上に落下する。つまり、上層部分と下層部分は処理炉の回転に伴い交互に入れ替わるので、たとえ被処理物の負荷量が高くても機会均等に螺旋溝の内周面と接触させることができ、効率よく安定した加熱分解処理ができる。

請求項３〜５に記載した発明に係る減圧還元加熱分解装置は、螺旋溝内に設置した仕切り壁が、螺旋溝の周方向に隣合うもの同士が互い違いに被処理物の流動隙間をあけた構成なので、被処理物は処理炉の回転にしたがい流動隙間から少しずつ流れ出て、次の仕切り壁の流動隙間へと蛇行して進む。よって、流動距離が長くなり、且つ攪拌効果が生ずるので、被処理物を均一に螺旋溝の内周面と接触させることができる。被処理物を蛇行させる分だけ、螺旋溝の内周面と接触する距離が長くなるので、被処理物の負荷量が高くても十分に効率良く加熱分解処理できる。
請求項５のように仕切り壁が流動方向に向かって下る傾斜状配置に設置されていると、被処理物の流動をスムーズに行え、一層効率よく安定した加熱分解処理ができる。

減圧還元加熱分解装置の処理炉１の螺旋溝３内に、被処理物２の流動を仕切る突起４を螺旋溝３の周方向に間隔をあけて複数個設置して実施する。

先ず、請求項１及び請求項２に記載した発明に係る減圧還元加熱分解装置の実施例を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、細長い中空の円筒形状（内径３７０ｍｍ、外径４１０ｍｍ、長さ３０００〜６０００ｍｍ）をなす処理炉１が、真空ポンプ等で減圧した還元雰囲気下でほぼ水平姿勢で回転され、投入された被処理物２を内周面の螺旋溝３（深さ３５ｍｍ、幅７０ｍｍ程度）（図２参照）により排出側へ送りつつ加熱分解処理を行う減圧還元加熱分解装置の一例を概念的に示している。処理炉１の外周に加熱手段としてヒータ７が設置され、更にその外周が断熱胴部８で被覆されている。処理炉１は前記断熱胴部８と共に両端がフランジ９、９で支持されている。断熱胴部８の外周面に複数の環状レール１０、１０が取り付けられており、架台１１上の受けローラ１２、１２で回転自在に支持されている。架台１１の下には、排気管１３を通じて誘引されてくる排気ガスを冷却するガス冷却水槽１４と真空引きのための真空ポンプ１５、そして、真空ポンプ１５の排気を清浄化する２段階の貯油式タンク１６が設置されている。排気管１３を通じて真空引きすることにより、処理炉１内のガスが炉外へ漏れ出す事故の無いように処理炉１内は負圧状態に保たれる。また、Ｎ_２ガスタンク１７から延びるＮ_２ガス供給管１８が接続されており、処理炉１内の還元雰囲気をより一層高めるＮ_２ガスの供給が行われる。
前記処理炉１の前端部には、投入される被処理物２に混入する空気を排除して還元雰囲気を良好に保つ排気構造を備えた被処理物２の投入口部１９が設けられ、後端部には処理炉１で加熱分解処理され浄化された処理物２’を螺旋溝３による送りにしたがい処理炉１外へ排出する排出口部２０が気密的構造で設けられている。

上記処理炉１の内周面に形成された螺旋溝３内に、被処理物２の流動を仕切る突起４…が、螺旋溝３の周方向に間隔をあけて複数個設置されている。図３ａ〜ｅは、前記突起４…の作用を示している。図３ａは、処理炉１に投入された被処理物２が螺旋溝３の内周面と接触して流動する状態を概念的に示している。図中の符号２ａは螺旋溝３の溝底に近い被処理物２の下層部分を示し、２ｂが上層部分を示している。処理炉１がＦ方向へ回転するのに伴い、被処理物２は次第に回転方向後側の突起４…にせき止められ、一時期まで処理炉１と共にＦ方向へ回転するが、その山盛り状態が図３ｂのように安息角を超える回転位置に至ると、上層部分２ｂから先に溢流していき、図３ｃのように上層部分２ｂが後方の螺旋溝３の内周面に先に接触する。この段階では、下層部分２ａと上層部分２ｂとは共に螺旋溝３の内周面と接触するので、伝熱面積が実質増加したことになり加熱分解処理が効果的に進む。その後、図３ｄのように、処理炉１の回転度が進むにしたがって下層部分２ａも溢流してゆき、先の下層部分２ｂの上へ落ちて、図３ｅのように上層部分２ｂと下層部分２ａとが先の図３ａとは上下逆の関係になる。前記の挙動は次の突起４によっても同様に発生し、上層部分２ｂと下層部分２ａとは処理炉１の回転に伴い次々と上下に入れ替わる。したがって、たとえ被処理物２の負荷量が多くても、被処理物２を機会均等に螺旋溝３の内周面と接触させることができ、効率よく安定した加熱分解処理ができる。

図３の場合、突起４…は螺旋溝３の１周当たり４個設置されているが、この限りではない。上記作用から明らかなように、被処理物２の性状や種類、処理の目的によっては、１周当たり４個以上設置したり、４個以下設置してもよい。

また、突起４…の背の高さも、上述した作用から明らかなように、螺旋溝３内を流動する被処理物２を一時期せき止めて一定の回転角まで運び、そこから溢流させる作用を奏する高さであることが要求される。前記突起４…を螺旋溝３の深さの半分以下で形成した場合、図４ａに示したように被処理物２の上層部分２ｂは必要以上に溢流してしまい、突起４…でせき止めた側（下層部分２ａ）の伝熱面積が小さくなる。よって、図４ｂに示したように、螺旋溝３の溝底から同螺旋溝３の深さの半分以上の高さ（ここでは、前記突起４…の高さを螺旋溝３の深さと同じにして実施した。）に形成することで効率よく実施することができる。なお、螺旋溝３の開口面までの高さ以上にむやみに高くすると、やはり上述の作用は期待し難い。要するに、被処理物２を確実にせき止めることができ、且つ伝熱されていない上層部分２ｂをスムーズに溢流させる高さであればよい。そうすると、上層部分２ｂと下層部分２ａとを交互に逆転させて伝熱面積を増加させることができ効率よく溢流させることができる。

次に、請求項３〜請求項５に記載した発明に係る減圧還元加熱分解装置の実施例を図５に基づいて説明する。なお、本実施例の減圧還元加熱分解装置の主な構成は、図１及び図２に基づいて説明した上記実施例１の減圧還元加熱分解装置と同じなので、重複説明は省略する。

上記処理炉１の内周面に形成された螺旋溝３内に、被処理物２の流動を仕切る仕切り壁５…が、螺旋溝３の周方向に間隔をあけて複数個設置されていると共に、螺旋溝３の周方向に隣合うもの同士の間では、互い違いに被処理物２の流動隙間６をあけて設置されている。図５ａ〜ｃは、前記仕切り壁５…の作用を示している。図中の符号２ａは螺旋溝３の溝底に近い被処理物２の下層部分を示し、２ｂが上層部分を示している。図５ａに示すように、前記被処理物２は処理炉１がＦ方向へ回転するのに伴い、次第に回転方向後側の仕切り壁５…にせき止められつつ、流動隙間６側から順に該流動隙間６を通じて後方（下方）の螺旋溝３へ少しずつ流れ出る。このとき前記被処理物２の下層部分２ａと上層部分２ｂとは流動隙間６から流れ出ることで攪拌される。前記流動隙間６から流れ出た被処理物２は、図５ｂのように次の仕切り壁５…へと蛇行して進み、図５ｃのように流動隙間６から少しずつ流れ出る。つまり、前記の挙動は処理炉１の回転に伴い次々と発生するので、その都度攪拌効果が生じ、被処理物２を均一に螺旋溝３の内周面と接触させることができる。また、被処理物２を蛇行させるので、通常の螺旋溝３内を流動させる距離よりも蛇行させる分だけ流動距離が増え、ひいては螺旋溝３の内周面と接触する距離が増える。従って、被処理物２の負荷量が高くても十分に効率良く加熱分解処理できる。

前記仕切り壁５…の流動隙間６の幅寸は、上述した作用から明らかなように、螺旋溝３内を流動する被処理物２を一時期せき止めて、そこから後方の螺旋溝３へ少しずつ流し出すことが要求される。たとえば、前記流動隙間６の幅寸を螺旋溝３の幅の半分以上の幅寸で形成した場合、仕切り壁５…でせき止めることができる被処理物２の量は少なくなるので、流動隙間６から一気に大量に流れ出てしまい、結果的に十分な攪拌効果が得られない。しかも蛇行させることで得られる流動距離が小さくなるので、負荷量が高い被処理物２は十分に加熱分解処理できない。流動隙間６を螺旋溝３の幅の半分以下の幅寸で形成すると、被処理物２を十分にせき止めつつ、しかも後方の螺旋溝３へ少しずつ流し出すことができ、十分な攪拌効果を得られる。さらに、蛇行させることで得られる流動距離が大きくなるので、負荷量が高い被処理物２を十分に効率良く加熱分解処理することができる。なお、前記流動隙間６の幅寸を狭くしすぎると上述の作用は期待し難い。要するに、被処理物２を十分にせき止めつつ、少しずつ流し出す幅寸であればよい。そうすると、攪拌効果が得られ、被処理物を均一に螺旋溝の内周面と接触させることができる。

本実施例の仕切り壁５…は流動方向に向かって下る傾斜状配置で設置されている。これにより、被処理物２を流動隙間６の方へスムーズに流動させることができ、一層効率よく安定した加熱分解処理ができる。

本発明に係る減圧還元加熱分解装置の一例を概念的に示した一部破断の正面図である。 処理炉の拡大図である。 ａ〜ｅは、請求項１に係る突起を螺旋溝内に設置した減圧還元加熱分解装置の作用を示した説明図である。 ａ、ｂは、それぞれ高さの異なる突起を螺旋溝内に設置した減圧還元加熱分解装置の作用を示した説明図である。 ａ、ｂは、請求項３に係る仕切り壁を螺旋溝内に設置した減圧還元加熱分解装置の作用を示した説明図である。

符号の説明

１ 処理炉
２ 被処理物
３ 螺旋溝
４ 突起
５ 仕切り壁
６ 流動隙間

Claims (5)

1. 細長い中空の円筒形状をなす処理炉が、減圧した還元雰囲気下でほぼ水平姿勢で回転され、投入された被処理物を内周面の螺旋溝により排出側へ送りつつ加熱分解処理を行う構成の減圧還元加熱分解装置において、
   前記螺旋溝内に、被処理物の流動を仕切る突起が、螺旋溝の周方向に間隔をあけて複数個設置されていることを特徴とする、減圧還元加熱分解装置。
2. 突起は、螺旋溝の溝底から同螺旋溝の深さの半分以上で同螺旋溝の開口面までの高さに設置されていることを特徴とする、請求項１に記載した減圧還元加熱分解装置。
3. 細長い中空の円筒形状をなす処理炉が、減圧した還元雰囲気下でほぼ水平姿勢で回転され、投入された被処理物を内周面の螺旋溝により排出側へ送りつつ加熱分解処理を行う構成の減圧還元加熱分解装置において、
   前記螺旋溝内に、被処理物の流動を仕切る仕切り壁が、螺旋溝の周方向に間隔をあけて複数個設置されていると共に、前記仕切り壁は、螺旋溝の周方向に隣合うもの同士が互い違いに被処理物の流動隙間をあけて設置されていることを特徴とする、減圧還元加熱分解装置。
4. 流動隙間は、螺旋溝の幅の半分以下の幅寸で形成されていることを特徴とする、請求項３に記載した減圧還元加熱分解装置。
5. 仕切り壁は、被処理物の流動方向に向かって下る傾斜状配置に設置されていることを特徴とする、請求項３に記載した減圧還元加熱分解装置。

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