JP2006029666A - ロータリキルン並びにロータリキルンの耐火物内張り施工法及びこれに用いる型枠 - Google Patents

Abstract

【目的】内張り耐火層の摩耗を抑制しながら内部装入物の処理を良好に行うことのできるロータリキルンと、その内張り施工を好適に行う方法および型枠を提供する。
【構成】型枠５はシェル２の内面部に沿う凸状面６Ａを形成する横断面円弧状の覆工板６を有し、その凸状面６Ａには覆工板６の長手方向に延びる凹溝１０Ａと突条１０Ｂが形成されると共に、その凹溝１０Ａと突条１０Ｂが凸状面６Ａの曲がり方向に交互に形成される。このような型枠５を用い、シェル２の内側全域に不定形耐火物Ｒの打設を行い、打設後の不定形耐火物から成る耐火層３の内表面に凹溝１０Ａによる山部３Ａと突条１０Ｂによる谷部３Ｂとを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、可燃性廃材の焼却や無機質材料などの加熱、焼成に用いられるロータリキルンに係わり、特に内張り耐火物の摩耗を抑制しながら内部装入物の処理を良好に行えるようにしたロータリキルン、並びにその耐火物内張り施工法及びこれに用いる型枠に関する。

ロータリキルンは内熱式と外熱式に大別されるが、内熱式のロータリキルンでは一般に円筒状を成す金属製のシェルに耐火物による内張りが施される。

係る耐火物としては、キャスタブル耐火物、耐火モルタル、あるいはプラスチックス耐火物といった不定形耐火物のほか、粘土質レンガや高アルミナ質レンガといった定形のプレキャストブロックが用いられるが、不定形耐火物による内張りはシェルの内部を複数の領域に区分し、その各領域毎に不定形耐火物の打設を行うことが通例である。

又、プレキャストブロックによる内張りは、シェルの内周面にブロックを一つずつ順に配置、固定することにより行われる。

更に、不定形耐火物とプレキャストブロックを併用する方法として、シェル（鉄皮）の内側で先ずプレキャストブロックを周方向に間隔をあけて配し、その後でプレキャストブロックの間に不定形耐火物（キャスタブル）を打設することが知られている（例えば、特許文献１）。

特許第３１２００３５号公報

しかしながら、特許文献１などに開示される従来のロータリキルンによれば、不定形耐火物やプレキャストブロックから成る耐火層の内表面が図１２のように平滑とされることから、キルンの回転時において、内部装入物Ｗが耐火層Ｐの底部回転方向に偏った状態のまま耐火層Ｐの表面上でスリップを起こす。

このため、耐火層の摩耗が著しく、砂利や礫混じりの材料を処理するものでは早期の補修が必要とされた。尚、耐火層の摩耗を見込んでその層厚を最初から必要以上に厚くすることも行われているが、これでは多量の耐火物を必要としてコストアップを余儀なくされる。

又、内部装入物が耐火層の表面上でスリップすることにより、その内部装入物の撹拌が良好に行われず、可燃性廃材の焼却処理に際して不完全燃焼を生じ、多くの未燃物や炭化物を発生するという問題があった。尚、耐火層の摩耗や内部装入物の処理不良を防止するために、耐火層の表面にその形成材料とは別の金属板を後付けしている例もあるが、これには金属板を締結するためのボルトなどを不定形耐火物内に数多く埋設する必要があり、これに多大な労力やコストを費やさねばならないという問題があった。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は耐火層の摩耗を抑制しながら内部装入物の処理を良好に行うことのできるロータリキルンと、その内張り施工を好適に行う方法および型枠を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、円筒状のシェルの内周面に不定形耐火物の打設による耐火層が設けられるロータリキルンにおいて、前記耐火層の内表面が前記シェルの長手方向に延びる山部と谷部とで成る凹凸面とされると共に、その山部と谷部が前記シェルの内側全域に亘ってその周方向に交互に形成されていることを特徴とする。

又、以上のようなロータリキルンにおいて、山部が横断面三角形状の形態であり、その高さ及びピッチが１０〜３０ｍｍに設定されていることを特徴とする。

更に、円筒状のシェルの内周面に耐火層と成す不定形耐火物を打設するロータリキルンの耐火物内張り施工法において、前記シェルの内面部に沿う凸状面を形成する横断面円弧状の覆工板を有して前記凸状面に覆工板の長手方向に延びる凹溝と突条が形成されると共に、その凹溝と突条が前記凸状面の曲がり方向に交互に形成されている型枠を用い、前記凹溝および突条が前記シェルの長手方向に平行する状態で前記覆工板の凸状面をシェルの内面部に対向させ、その状態で前記シェルと覆工板との間に不定形耐火物を打設すると共に、その打設作業を前記シェルの内側全域に亘って繰り返し、打設後の不定形耐火物から成る所定厚の耐火層の内表面に前記凹溝による山部と前記突条による谷部とを形成することを特徴とする。

又、ロータリキルンを構成する円筒状のシェルの内周面に耐火層と成す不定形耐火物を打設するのに用いる型枠であって、前記シェルの内面部に沿う凸状面を形成する横断面円弧状の覆工板を有し、その覆工板は所定の長さを有する複数の角材から構成されると共に、その各角材はその長手方向に沿って延びる角部同士を突き合わせて横断面円弧状に連ねられ、その各角材の間には前記凸状面側でＶ字状の凹溝が形成されることを特徴とする。

本発明に係るロータリキルンによれば、不定形耐火物による内張り耐火層の内表面にその長手方向に沿って延びる山部と谷部が形成され、その山部と谷部がシェルの内側全域に亘ってその周方向に交互に形成されることから、内部装入物が耐火層の表面上でスリップすることを抑制できる。

このため、耐火層の摩耗を抑制しながら、内部装入物を良好に撹拌せしめてその処理を斑無く一様に行うことができる。尚、耐火層の摩耗が抑制されれば、その層厚を従来よりも薄くして初期導入コストや補修費を削減することができる。

特に、山部が横断面三角形状の形態であり、その高さ及びピッチが１０〜３０ｍｍに設定されていることから、内部装入物のスリップ防止効果が高く、耐火層の寿命が大幅に上がり、内部装入物の処理不良の発生率を大幅に低減することができる。

一方、本発明の施工法によれば、上記のような耐火層を短期間で効率よく形成することができ、請求項４の型枠ではそれ自体を低コストで簡単に製作できる上、これを用いて耐火層と成す不定形耐火物に上記のような山部と谷部を容易に形成することができる。

以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。図１は、本発明に係るロータリキルンを示す横断面図、図２は同ロータリキルンの一部分を示す斜視図である。

図１において、１はロータリキルン、２はその外装を成す円筒状の金属製シェルであり、シェル２の内周面には不定形耐火物の打設による耐火層３（内張り）が設けられる。

特に、耐火層３の内表面は山部３Ａと谷部３Ｂから成る凹凸面とされる。図１、図２から明らかなように、本例において山部３Ａは横断面三角形状の形態であり、係る山部３Ａと谷部３Ｂはシェル２の長手方向（軸線方向）に沿って連続して延設され、しかもその両者３Ａ，３Ｂはシェル２の内側全域に亘ってその周方向に交互に形成される。

又、図３において、山部３Ａの高さｈ（谷部の深さ）は１０〜３０ｍｍに設定され、そのピッチｐ（隣り合う山部３Ａ，３Ａの頂部間距離）も１０〜３０ｍｍに設定される。

このような耐火層３によれば、その内表面上における内部装入物Ｗ（処理物）のスリップが抑制され、係る内部装入物Ｗは図１のように山部３Ａによって上方に掻き揚げられた後、内部装入物の安息角度を越えるとこれが耐火層３の内底部に自然落下するという撹拌循環を繰り返しながらロータリキルン１の長手方向に送られるようになる。

このため、耐火層３の摩耗が抑制されてその寿命が延び、しかも内部装入物Ｗが良好に撹拌されるためにその焼却、焼成、加熱処理が斑無く一様に行われる。

尚、内表面の山部３Ａを含む耐火層３を形成する不定形耐火物としては、耐火性骨材と水硬性セメントとの混合物から成るキャスタブル耐火物、熱硬性、気硬性、乃至は水硬性の耐火モルタル、若しくはプラスチックス耐火物を用いることができる。

又、図１において、４はシェルに対する耐火層の結合力とその強度を増すためのアンカーピンであり、係るアンカーピン４は不定形耐火物の打設前にシェル２の内周面に予め溶接などにて固定される。

次に、以上のような耐火層を形成するための型枠について説明すると、係る型枠５は図４に示されるように、シェル２の内面部に沿う凸状面６Ａを形成する横断面円弧状の覆工板６と、該覆工板を定形に保つための保形板７と、覆工板の幅方向（凸状面６Ａの曲がり方向）両側に配される左右一対の側部堰板８と、覆工板の長手方向両端部に配される端部堰板９とで構成される。

このうち、覆工板６は図５に示すよう前後一対の保形板７，７に矩形断面を有する複数の角材１０を架設して構成される。図６のように、各角材１０はその長手方向に沿う角部同士を突き合わせて上記の凸状面６Ａが形成されるよう横断面円弧状に連ねられ、その各角材１０の間には凸状面６Ａ側でＶ字状の凹溝１０Ａが形成される。

尚、係る凹溝１０Ａの間で各角材１０の下部側の一角は横断面三角形状の突条１０Ｂとされるが、係る突条１０Ｂは図１に示した谷部３Ｂの成型に用いられ、凹溝１０Ａは山部３Ａを成型するのに用いられる。又、角材１０には木材のほか金属の角パイプなどが用いられ、これを架設する保形板７の下端面にはその曲がり方向に沿って図７のようなＶ字溝７Ａが連続して形成され、その各Ｖ字溝７Ａに各角材１０の一角が嵌め込まれて接着剤などで固定される構成としてある。

更に、本例において、覆工板６の幅（凸状面６Ａの円弧の長さ）はシェル２の内周の約１／４に設定されると共に、その全長は角材１０の反り防止や軽量化のためにシェル２の全長よりも短く設定され、これにより後述の如く不定形耐火物の打設を複数回に分けて行う方式とされる。

一方、図４において、側部堰板８は覆工板６の幅方向でシェル２の内面部との間に形成される空隙を閉鎖するためのもので、これは覆工板６に対して離脱可能とされ、不定形耐火物の打設に際し側部堰板８の一方又は双方は不使用として覆工板６から離脱される。

又、端部堰板９は覆工板６の長手方向でシェル２の内面部との間に形成される空隙を閉鎖するためのもので、その上端面は覆工板の凸状面６Ａの端部に密着するようジグザグにカットされると共に、その下端面は図４および図８に示すようシェル２の内面部に密着させるために円弧状とされる。尚、図８には端部堰板９を覆工板６の凸状面６Ａ側でその長手方向両端部に設けた例を示しているが、係る端部堰板９の一方は必要に応じて排除される。

ここに、ロータリキルンの内張り施工は上記のような型枠５を用いて以下のように行われる。

先ず、図９のようにシェル２の内周面に適宜の間隔でアンカーピン４を固設する。その後、係るシェル２の内側底部に型枠５をセットするのであり、このとき覆工板６は凹溝１０Ａおよび突条１０Ｂがシェル２の長手方向に平行する状態で凸状面６Ａをシェル２の内面部に対向させる。

そして、その状態でシェル２と覆工板６との間に不定形耐火物Ｒの打設を行うのであるが、一回目の打設時には、不定形耐火物Ｒが流出せぬよう側部堰板８と端部堰板９とにより覆工板６の幅方向両側と長手方向両端部とを閉鎖する。

尚、図９には左右の側部堰板８，８が同じ高さの状態を示しているが、不定形耐火物Ｒの打設中は覆工板６の左右何れか一方を側部堰板８により閉鎖すると共に、他方側をそれより高位置にして開放し、その高位開放部分より不定形耐火物Ｒを打設してから覆工板６の片側開口部分を側部堰板８により閉鎖し、その後で図９の状態にして不定形耐火物Ｒを硬化させることが好ましく、これによって覆工板６とシェル２との間に不定形耐火物Ｒを隙間無く充填せしめたままこれを硬化させることができる。

而して、不定形耐火物の一回目の打設が完了したら、覆工板６をシェル２の長手方向に移動して、再度不定形耐火物の打設を行うが、この場合には先に打設した不定形耐火物Ｒの硬化物が存在するので、型枠５としては覆工板６の長手方向一端部に端部堰板９が存在しないものを用い、その開放側で覆工板６の長手方向一端部が不定形耐火物Ｒの硬化物で支持されるようにする。

又、上記の打設作業を数回繰り返してシェル２の長手方向に沿って不定形耐火物Ｒを連続的に打設したら、次にシェル２を回転させて図１０のように不定形耐火物の未打設部分を下にして先に打設した不定形耐火物Ｒの片側に不定形耐火物の打設を行う。尚、この場合には、図１０のように覆工板６の片側を側部堰板８により閉鎖し、他方側は側部堰板８による閉鎖を行わずに先に打設した不定形耐火物Ｒの硬化物で支持されるようにする。

このようにして、不定形耐火物Ｒの打設をシェル２の内側全域に亘って繰り返せば、その内周面全体が不定形耐火物Ｒから成る耐火層３で覆われ、その内表面には凹溝１０Ａによる山部３Ａと突条１０Ｂによる谷部３Ｂとが形成されることになるが、不定形耐火物の打設作業終盤において、図１１のようにシェル２の長手方向に沿って溝状に残された不定形耐火物の未打設領域では、側部堰板８を使用せずして覆工板６の幅方向両側を不定形耐火物Ｒの硬化物により支持した状態でシェル２との間に端部堰板９を開放した位置から不定形耐火物の打設が行われる。

ここで、以上のようにして得られたロータリキルン（横断面三角形状の山部３Ａにして、その高さ及びピッチを１０〜３０ｍｍに設定したもの）を用い、粒度０〜５０ｍｍの汚染土壌の加熱処理実験を行ったところ、従来では１〜２万トンの処理で耐火層の打替えが必要であったが、本ロータリキルンでは４万トンを処理した現時点においても山部３Ａおよび谷部３Ｂの形態は殆ど初期状態のままであり、摩耗の進展は認められない。

又、産業廃棄物（可燃性廃材）の焼却処理を行ったところ、従来において未燃成分が８〜１０％であったものが、本ロータリキルンでは同じ処理量で未燃成分の残存率が４〜５％に半減した。尚、実験の結果では、山部３Ａのピッチを３０ｍｍより大きくすると耐火層の摩耗の進行が大きくなり、そのピッチおよび高さが１０ｍｍより小さいと内部装入物の撹拌が良好に行われなくなることが判明した（未燃成分の残存率が６〜８％）。又、山部３Ａの高さを３０ｍｍより大きくすると、その先端が破断する可能性がある。

以上、本発明について説明したが、山部３Ａが上記例のように横断面三角形状の形態であれば内部装入物のスリップ防止効果が高く好ましいものの、その形態を横断面台形状や矩形状などとしてもよい。

本発明に係るロータリキルンを示す横断面図 同ロータリキルンの一部分を示す斜視図 耐火層を示す部分拡大図 ロータリキルンの内張り施工に用いる型枠を示す正面図 同型枠を構成する覆工板を部分的に破断して示した平面図 覆工板の正面図 覆工板を定形に保持する保形板を示す正面図 覆工板をシェルの内面部に配した状態を示す説明図 本発明の施工例を示す説明図 本発明の施工例を示す説明図 本発明の施工例を示す説明図 従来のロータリキルンを示す横断面図

符号の説明

１ ロータリキルン
２ シェル
３ 耐火層
３Ａ 山部
３Ｂ 谷部
４ アンカーピン
５ 型枠
６ 覆工板
６Ａ 凸状面
７ 保形板
８ 側部堰板
９ 端部堰板
１０ 角材
１０Ａ 凹溝
１０Ｂ 突条
Ｒ 不定形耐火物

Claims (4)

1. 円筒状のシェルの内周面に不定形耐火物の打設による耐火層が設けられるロータリキルンにおいて、前記耐火層の内表面が前記シェルの長手方向に延びる山部と谷部とで成る凹凸面とされると共に、その山部と谷部が前記シェルの内側全域に亘ってその周方向に交互に形成されていることを特徴とするロータリキルン。
2. 山部が横断面三角形状の形態であり、その高さ及びピッチが１０〜３０ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項１記載のロータリキルン。
3. 円筒状のシェルの内周面に耐火層と成す不定形耐火物を打設するロータリキルンの耐火物内張り施工法において、
   前記シェルの内面部に沿う凸状面を形成する横断面円弧状の覆工板を有して前記凸状面に覆工板の長手方向に延びる凹溝と突条が形成されると共に、その凹溝と突条が前記凸状面の曲がり方向に交互に形成されている型枠を用い、
   前記凹溝および突条が前記シェルの長手方向に平行する状態で前記覆工板の凸状面をシェルの内面部に対向させ、その状態で前記シェルと覆工板との間に不定形耐火物を打設すると共に、その打設作業を前記シェルの内側全域に亘って繰り返し、打設後の不定形耐火物から成る所定厚の耐火層の内表面に前記凹溝による山部と前記突条による谷部とを形成することを特徴とするロータリキルンの耐火物内張り施工法。
4. ロータリキルンを構成する円筒状のシェルの内周面に耐火層と成す不定形耐火物を打設するのに用いる型枠であって、前記シェルの内面部に沿う凸状面を形成する横断面円弧状の覆工板を有し、その覆工板は所定の長さを有する複数の角材から構成されると共に、その各角材はその長手方向に沿って延びる角部同士を突き合わせて横断面円弧状に連ねられ、その各角材の間には前記凸状面側でＶ字状の凹溝が形成されることを特徴とするロータリキルンの耐火物内張り施工用型枠。
   

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