JP4115689B2

JP4115689B2 - ロータリキルン及びその製造方法

Info

Publication number: JP4115689B2
Application number: JP2001298794A
Authority: JP
Inventors: 寿一米田; 憲兒東川
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003106770A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業廃棄物焼却炉等に使用されるロータリキルン及びその製造方法に関し、より詳細には、ロータリキルンの内張り耐火構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ロータリキルンは産業廃棄物焼却炉等に広く使用されている。従来のロータリキルンは例えば、円筒状の鉄皮シェルの内壁に、マグネシア−クロム質やマグネシア−スピネル質の焼成耐火レンガ等の内張り耐火物（炉材）を多数貼り付けて構成されている。例えば、特開平１０−２２０９６５号公報や特公平７−６５８５２には、耐火レンガを用いたロータリキルンが開示されている。
【０００３】
また、特許第３１２００３５号公報には、焼成耐火レンガに代えて不定形耐火物を用いたロータリキルンが開示されている。この構成は、鉄皮シェルの内壁の円周を複数に分割し、ロータリキルンを回転させ、施行部位が真下にくるようにしてキャスタブルを数回流し込むことで形成される。
【０００４】
更に、特開平１１−３２５７４３号公報には、鉄皮シェルの内壁にキャスタブル耐火物の層を形成し、その受けに成型耐火物ユニットの層を設けてキャスタブル耐火物の層を被覆保護する構成が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のロータリキルンは、その長手方向（軸方向）における燃焼状態を格別考慮して構成されていない。例えば、産業廃棄物焼却炉に用いられるロータリキルンでは、その長手方向にわたり一様な燃焼が行われているのではなく、ロータリキルンの部位によって燃焼状態が異なる。
【０００６】
一例として、産業廃棄物に含まれるプラスチック配合剤は、微量の塩素を含む。このような産業廃棄物を焼却すると、高温（例えば１２００℃程度）の塩素系ガス（酸性ガス）が発生し、このガスがロータリキルン内の内張り耐火物を損傷させる。損傷とは例えば、内張り耐火物の侵食である。また、内張り耐火物の損傷により、場合によっては鉄皮シェルが変形してしまうこともある。
【０００７】
この損傷や変形が発生する部位はロータリキルンの長手方向に一様ではなく、部分的である。しかも、このような不具合は、ロータリキルンの直径が大きいほど顕著に現れる。更に、ロータリリングの外周に設けれたリング状のタイヤに対応する位置であって、特に高温となる領域にある内張り耐火物や鉄皮シェルも損傷や変形を受け易い。
【０００８】
このように、従来のロータリキルンは、その長手方向における燃焼状態を格別考慮して構成されていないので、焼却により損傷を受けやすい部分があり、従って信頼性が低く寿命が短いという問題点があった。
【０００９】
従って、本発明は上記従来技術の問題点を解決し、信頼性が高く寿命が長いロータリキルン及びこのロータリキルンを簡易な施工で製造することができるロータリキルンの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、鉄皮シェルの長手方向の所定の位置に、鉄皮シェルの円周方向にわたり離間して設けられた複数の仕切り鉄板と、該仕切り鉄板間に配置された複数のプレモールドキャスタブルブロックとを配置したことを特徴とするロータリキルンである。
【００１１】
鉄皮シェルの長手方向の所定の位置、例えば塩素系のガスによる損傷を受け易い位置に、円周方向にわたり離間して設けられた複数の仕切り鉄板間に、安価で施工が容易なプレモールドキャスタブルブロックを複数個配置した構成としたため、信頼性が高く寿命が長いロータリキルンを提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態によるロータリキルンの模式的な側面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００１４】
ロータリキルン１０は、円筒状の鉄皮シェル２２を有する。鉄皮シェル２２はロータリキルン１０の略中央部において、ロータリキルン１０の長手方向に沿って、その直径が連続的に変化する領域を有する。この領域を挟んで左右に、直径が一定の領域を有する。図の左側の領域における鉄皮シェル２２の直径は、右側の領域における鉄皮２２の直径よりも大きい。左側の領域はロータリキルン１０の入力側、つまり廃棄物が供給される側である。また、右側の領域はロータリキルン１０の出力側、つまり焼却された廃棄物が排出される側である。
【００１５】
図示を省略してあるが、ロータリキルン１０の外周には複数のタイヤが設けられている。このタイヤを図示を省略するローラで回転駆動することで、ロータリキルン１０は回転する。
【００１６】
ロータリキルン１０は、２つのシェル強化ゾーン１８を有する。これらのシェル強化ゾーン１８は、鉄皮シェル２２の長手方向の所定の位置に規定されている。この所定の位置とは、塩素系ガスがロータリキルン内の内張り耐火物を損傷させ、場合によっては鉄皮シェル２２を変形させてしまう領域に相当する。図示する例では、ロータリキルン１０の入力側寄りに２つのシェル強化ゾーン１８が設けられているが、本発明はこれらの位置や数に限定されるものではない。つまり、廃棄物等の焼却により内張り耐火物や鉄皮が損傷や変形を受け易い部位に、適宜設けることができる。このような部位は、ロータリキルン毎に異なり、またその用途によっても異なる。なお、シェル強化ゾーン１８の詳細は後述する。
【００１７】
シェル強化ゾーン１８以外の領域は、既設レンガゾーン１２、１４及び１６である。既設レンガゾーン１２、１４及び１６は、従来の施工方法で施工された従来の内張り耐火物３８を鉄皮シェル２２の内壁に設けた構成である。例えば、既設レンガゾーン１２、１４及び１６は、焼成耐火レンガを鉄皮シェル２２の内壁に設けた構成である。
【００１８】
図２に示すように、鉄皮シェル２２の内壁には６個の仕切り鉄板２４、２６、２８、３０、３２及び３４がほぼ等間隔に配置されている。これらの仕切り鉄板２４、２６、２８、３０、３２及び３４は、鉄皮シェル２２に溶接されている。例えば、鉄皮シェル２２の円周方向に直行する仕切り鉄板の側部縁端を鉄皮シェル２２に溶接する。各仕切り鉄板２４、２６、２８、３０、３２及び３４は、ロータリキルン１０の中心に向かって、鉄皮シェル２２の内壁から立設している。
【００１９】
図３は、仕切り鉄板３０が位置するシェル補強ゾーン１８付近の詳細を示す図であって、図３（Ａ）はロータリキルン１０の内周を平面に展開した図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＩＩＩ_Ｂ−ＩＩＩ_Ｂ線断面図である。
【００２０】
図３の横方向がロータリキルン１０の長手方向、縦方向がロータリキルンの円周方向である。シェル強化ゾーン１８内には、長手方向に４枚の仕切り鉄板３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄが所定の間隔で一列に配置されている。図２に示す仕切り鉄板３０は、図３に示す仕切り鉄板３０ａ〜３０ｄのうちの一枚、例えば３０ｃに相当する。仕切り鉄板３０ａ〜３０ｄの各々の上下円周方向Ａには、複数のプレモールドキャスタブルブロック３６が一列に配置されている。つまり、シェル強化ゾーン１８には、４列のプレモールドキャスタブルブロック３６が形成されている。
【００２１】
図４に示すように、プレモールドキャスタブルブロック３６は、ロータリキルン１０の円周方向に隣接する仕切り鉄板間（図４の例では、仕切り鉄板２８と３０の間）を埋めるように配置されている。
【００２２】
図５は仕切り鉄板３０（図３に示す仕切り鉄板３０ａ〜３０ｄの一つ）とプレモールドキャスタブルブロック３６とを示す斜視図である。また、図６はプレモールドキャスタブルブロック３６の構成例を示す図であり、図７は仕切り鉄板２４、２６、２８、３０及び３２並びに３０ａ〜３０ｄの一構成例を示す図である。
【００２３】
図６は３種類のプレモールドキャスタブルブロック３６を示している。図６（Ａ）はプレモールドキャスタブルブロック３６の正面図であって、３種類のプレモールドキャスタブルブロック３６に共通である。図６（Ｂ）〜（Ｄ）はそれぞれ、３種類のプレモールドキャスタブルブロック３６の側面図である。図６（Ａ）に示すように、プレモールドキャスタブルブロック３６の正面は矩形であり、図示する例では幅Ｗ１は高さＨ１よりも大きい（Ｗ１＞Ｈ１）。Ｗ１とＨ１は等しくても良く、またＷ１＜Ｈ１であっても良い。一例として、Ｗ１＝２３０ｍｍ、Ｈ１＝２００ｍｍである。
【００２４】
図６（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、３種類のプレモールドキャスタブルブロック３６とも、側面は台形状である。この台形状のプレモールドキャスタブルブロック３６の下辺は、鉄皮シェル２２の内壁に接する側である。図６（Ｂ）では、下辺の厚みＴ１は上辺の厚みＴ２よりも大きい（Ｔ１＞Ｔ２）。これは、円筒状の鉄皮シェル２２の内壁にプレモールドキャスタブルブロック３６を配置することを考慮したためである。
【００２５】
同様に、図６（Ｃ）ではＴ３＞Ｔ４、図６（Ｄ）ではＴ５＞Ｔ６である。そして、３種類のプレモールドキャスタブルブロック３６の下辺の長さは相互に異なり（Ｔ１≠Ｔ３≠Ｔ５）、同様に上辺の長さは相互に異なる（Ｔ２≠Ｔ４≠Ｔ６）。一例として、Ｔ１＝１１０ｍｍ、Ｔ２＝１００．６ｍｍ、Ｔ３＝１２５ｍｍ、Ｔ４＝１１４ｍｍ、Ｔ５＝１００ｍｍ、Ｔ６＝９１ｍｍである。
【００２６】
このように、サイズの異なる複数のプレモールドキャスタブルブロック３６を用いる理由は、隣接する仕切り鉄板間にプレモールドキャスタブルブロック３６を、可能な限り隙間なく配置できるようにするためである。好ましくは、厚みのあるプレモールドキャスタブルブロック３６（図６の（Ｃ））を主として用い、（Ｂ）や（Ｄ）のプレモールドキャスタブルブロック３６を調整用として用いる。しかしながら、どの種類のプレモールドキャスタブルブロック３６をどの程度、どこに配置するかは任意である。
【００２７】
また、図４に示すように、隣り合うプレモールドキャスタブルブロック３６間に、別の締め付け鉄板４０を少なくとも１枚挿入して、仕切り鉄板間（図４の例では、仕切り鉄板２８と３０の間）にプレモールドキャスタブルブロック３６を締め付ける。図４の例では、２枚の締め付け鉄板４０が図示するように挿入されている。これにより、ロータリキルン１０の稼動時にプレモールドキャスタブルブロック３６の脱落をより確実に防止することができる。プレモールドキャスタブルブロック３６の取り付けには、スタッドピン等を必要としないので、施工が簡単である。
【００２８】
図５に示すように、仕切り鉄板３０は溶接により鉄皮シェル２２の内壁に取り付け・固定される。図５の参照番号４４で示す部分が溶接部である。溶接部４４は、仕切り鉄板の２つの主面に形成されている。２つの主面は、プレモールドキャスタブルブロック３６と接する面である。溶接部４４は、各主面の下部縁端に形成されている。溶接部４４は肉盛り状になっているため、主面に接する２つのプレモールドキャスタブルブロック３６の対応する部分４６を加工して、溶接部４４と嵌合するようにすることが好ましい。
【００２９】
プレモールドキャスタブルブロック３６は、キャスタブルを練り上げた後にブロック状の型に流し込み、乾燥させることで形成される。耐火レンガのように、焼成工程を必要としないので、施工し易い。また、耐火レンガよりも安価である。キャスタブルは例えばアルミナを主成分とするもので、塩素系ガスなどの酸性ガスに対する耐性が良好である。
【００３０】
図７に示すように、仕切り鉄板３０は幅Ｗ２、高さＨ２を有する。溶接される下部は、図示するようにテーパー状に加工されている。つまり、仕切り鉄板の下辺の厚みは上辺の厚みよりも小さい。仕切り鉄板の幅Ｗ２及び高さＨ２はそれぞれ、プレモールドキャスタブルブロック３６の幅Ｗ１及び高さＨ２よりも小さい。例えば、H１−H２＝１０ｍｍ、W１−W２＝２０ｍｍである。勿論、H１とH２の差及びW１とW２の差は、上記数値に限定されない。また、H２≧H１であっても良く、W２≧W１であっても良い。
【００３１】
なお、図１や図３に示す既設レンガゾーン１２、１４及び１６は、焼成耐火レンガを鉄皮シェル２２の内壁に設けた構成である。
【００３２】
このように、上記実施の形態によれば、鉄皮シェルの長手方向の所定の位置１８、２０、例えば塩素系のガスによる損傷を受け易い位置に、円周方向にわたり離間して設けられた複数の仕切り鉄板２４、２６、２８、３０、３２、３４の間に、複数のプレモールドキャスタブルブロック３６を配置した構成としたため、信頼性が高く寿命が長いロータリキルンを簡単な施工で安価に提供することができる。
【００３３】
次に、ロータリキルン１０の製造方法について、２通り説明する。
【００３４】
まず、第１の製造方法について説明する。この方法は、複数の仕切り鉄板をすべて溶接した後に、プレモールドキャスタブルブロック３６を円周方向に積んで行くものである。
【００３５】
まず、シェル強化ゾーン１８の各列毎設けられる複数の仕切り鉄板２４、２６、２８、３０、３２及び３４を、円周方向の所定位置で、鉄皮シェル２２の内壁に溶接する。この溶接処理を各列に対して行う。
【００３６】
次に、ある仕切り鉄板を起点として、プレモールドキャスタブルブロック３６を円周一方向に１つ１つ積んでいく。例えば、図５に示す仕切り鉄板３０を起点として、隣接する仕切り鉄板２８に向けて反時計回り方向に、プレモールドキャスタブルブロック３６を１つずつ積んで行く。この際、間隙なくプレモールドキャスタブルブロック３６が配列するように、使用するサイズを選択する。そして、少なくとも１枚の締め付け鉄板４０を隣接するプレモールドキャスタブルブロック３６間に打ち込んで、プレモールドキャスタブルブロック３６を仕切り鉄板３０間で締め付ける。
【００３７】
このようにして、２つの仕切り鉄板３０と２８との間の一区画の処理が終わると、仕切り鉄板３０を起点として反対方向、つまり時計回りにプレモールドキャスタブルブロック３６を積んで行く。
【００３８】
以下同様にして、円周方向にわたりプレモールドキャスタブルブロック３６を積んで行く。この際、作業のし易さを考慮して、ロータリキルン１０を適当に回転させることが好ましい。一列を完成させたら、次の列のブロック積みを行う。上記のように列毎の処理ではなく、複数列をまとめて同時に処理することでも良い。
【００３９】
次に、第２の製造方法について説明する。この方法は、ブロック積みと仕切り鉄板の溶接を同時に行うものである。
【００４０】
まず、１つの仕切り鉄板、例えば図３の仕切り鉄板３０ａを鉄皮シェル２２の内壁に溶接する。次に、仕切り鉄板３０ａを起点として、円周両方向にプレモールドキャスタブルブロック３６を積んで行く。仕切り鉄板３０ａに隣接する２つの仕切り鉄板（図２で言えば、仕切り鉄板２８と３４）を溶接する位置まで、プレモールドキャスタブルブロック３６を積み上げる。そして、仕切り鉄板２８と３４を仮止めする。仮止めとは、仕切り鉄板２８と３４のそれぞれの上部縁端（未だ、プレモールドキャスタブルブロック３６が積まれていない側）のみを溶接することである。
【００４１】
そして、一旦プレモールドキャスタブルブロック３６を２〜３枚取り除き、仕切り鉄板２８と３４の下部を溶接する。溶接後、一旦取り除いたプレモールドキャスタブルブロック３６を再び配置する。最後に、締め付け鉄板４０を適当に打ち込んで、プレモールドキャスタブルブロック３６を締め付ける。
【００４２】
このようにして、２区画分を処理した後、ロータリキルン１０を所定角度だけ回転させて、次の２区画を同様に処理する。１列の処理が終わると、次の列の処理を同様に行う。
【００４３】
以上、本発明のロータリキルン及びその製造方法の実施の形態について説明した。本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、他の様々な実施の形態を含むものである。
【００４４】
例えば、仕切り鉄板２４、２６、２８、３０、３２及び３４は等間隔、つまりロータリキルン１０の中心に対して等間隔である必要はない。例えば、プレモールドキャスタブルブロック３６や鉄皮シェル２２に対する悪影響が大きい部位では、仕切り鉄板の配置する間隔を狭めて耐性を向上させることとしても良い。
【００４５】
また、１周当たりの分割数は６に限定されるものではなく、任意の分割数を選択することができる。
【００４６】
更に、図３に示すように、１つのシェル強化ゾーン１８において、ロータリキルン１０の長手方向に複数個の仕切り鉄板３０ａ〜３０ｄを離間して配置する構成としたが、各列に共通の１枚の仕切り鉄板や、一部の列に共通の仕切り鉄板を用いることとしても良い。
【００４７】
また、仕切り鉄板の上部が露出しないように、プレモールドキャスタブルブロックで覆うようにしても良い。
【００４８】
更に、シェル強化ゾーン１８、２０は、塩素系ガスがロータリキルン内の内張り耐火物を損傷させ、場合によっては鉄皮シェル２２を変形させてしまう領域の他に、タイヤが設けられている部分に対応する領域に設けても良い。
【００４９】
更には、既設のロータリキルンに対し、シェル強化ゾーンを新たに設けることとしても良い。この形態においては、既設の耐火レンガなどを取り外し、新たに本発明の構成を適用する。この場合、鉄皮シェル２２は既に変形している場合があるので、異なるサイズのプレモールドキャスタブルブロックや締め付け鉄板を効果的に用いる。また、仕切り鉄板の数や位置を、変形の度合いに応じて適切に選択する。例えば、変形の度合いが大きい部位には、仕切り鉄板を比較的多く配置する。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信頼性が高く寿命が長いロータリキルン及びこのロータリキルンを簡易な施工で安価に製造することができるロータリキルンの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるロータリキルンの模式的な側面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図３】図１に示すシェル補強ゾーン１８付近の詳細を示す図であって、（Ａ）はロータリキルン１０の内周を平面に展開した図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＩ_Ｂ−ＩＩＩ_Ｂ線断面図である。
【図４】隣接する仕切り鉄板間に配置されたプレモールドキャスタブルブロックを示す断面図である。
【図５】仕切り鉄板とプレモールドキャスタブルブロックとの配置関係を説明するための斜視図である。
【図６】プレモールドキャスタブルブロックの一構成例を示す図である。
【図７】仕切り鉄板の一構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ロータリキルン
１２、１４、１６既設レンガゾーン
１８、２０シェル強化ゾーン
２２鉄皮シェル
２４、２６、２８、３０、３２、３４仕切り鉄板
３６プレモールドキャスタブルブロック
３８焼成耐火レンガ
４０締め付け鉄板
４４溶接部
４６加工部

Claims

鉄皮シェルの長手方向の他の部分に比べ塩素系のガスによる損傷を受け易い部分に、鉄皮シェルの円周方向にわたり離間して設けられた複数の仕切り鉄板と、アルミナを主成分とし、該仕切り鉄板間に異なるサイズの複数のプレモールドキャスタブルブロックとを配置し、前記他の部分に、前記鉄皮シェルの内壁に耐火物を配置したことを特徴とするロータリキルン。
隣接するプレモールドキャスタブルブロックの間に挿入された締め付け鉄板を更に有することを特徴とする請求項１記載のロータリキルン。
前記複数の仕切り鉄板は前記鉄皮シェルに溶接されていることを特徴とする請求項１又は２記載のロータリキルン。
前記所定の位置に、前記複数のプレモールドキャスタブルブロックを複数列配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載のロータリキルン。