JP2015223542A - 原料加熱処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】下水汚泥等の高含水率な可燃物含有の湿潤物で成る原料の乾燥そして燃焼を容易とする加熱処理方法及び装置を提供することを課題とする。【解決手段】軸線２２を横方向とする筒状体２１へ軸線方向一端側の開口部２１Ａから該筒状体内へ可燃物含有の下水汚泥等の湿潤物を原料Ｍとして投入し、筒状体２１を上記軸線２２まわりに回転しながら、原料Ｍを筒状体２１内で乾燥しもしくは乾燥に引き続き燃焼させ、筒状体の他端側から排出する原料加熱処理方法及び装置において、種実類、豆類、穀類の殻Ｓ、木材や竹材のチップＴの少なくとも一つを含む添加材料を、筒状体への投入前もしくは投入後の原料Ｍへ添加混入させて混合体とし、回転する筒状体内で混合体を該混合体の自燃により乾燥もしくは乾燥に引き続き燃焼させる。【選択図】図１

Description

本発明は可燃物含有の下水汚泥等の湿潤物を原料とし、この原料を乾燥もしくは燃焼させるための原料の加熱処理方法及び装置に関する。

下水汚泥等は可燃物を含有しているものの含水率がきわめて高い湿潤物であり、燃焼前に十分に乾燥させねばならない。

特許文献１では、横方向に延びる軸線をもつ筒状体を乾燥装置として備え、該筒状体内に軸線方向一端から下水汚泥を投入して筒状体を軸線まわりに回転させ、他端側から筒状体内へ過熱水蒸気を送入して下水汚泥と接触させてこれを加熱して乾燥させ軸線方向他端から乾燥汚泥として排出している。

また、特許文献１では、上記筒状体に対して、ガス化炉装置、精製設備、ガスエンジン発電機そして熱交換器を接続して、筒状体から排出された可燃物含有の乾燥汚泥をガス化炉で含有可燃物の燃焼（自燃）によりガス化し、ガス化により生じた可燃ガスを精製後にガスエンジンで燃焼させ発電を行い、ガスエンジンからの高温な排ガスを熱交換器へ送っている。一方、筒状体からは下水汚泥の乾燥時に生ずる水蒸気が抽出されて上記熱交換器へもたらされ、この水蒸気を上記排ガスとの熱交換によって高温な過熱水蒸気とした後、下水汚泥の乾燥のために上記筒状体へ帰還送入し下水汚泥の加熱乾燥に供している。

特開２０１２−１５７８３５

しかしながら、特許文献１にあっては、筒状体における原料としての湿潤物を燃焼に至らない前の加熱乾燥を行うだけであっても、湿潤物が下水汚泥である場合には、含水率がきわめて高いので、単に筒状体内に投入されて過熱水蒸気による加熱を受けるものの、筒状体内でその高温雰囲気のもとでの長い滞留時間が要求される。すなわち、きわめて乾燥することが困難である。

筒状体は、その加熱処理能力を下水汚泥の乾燥だけに使われてしまい、可燃物含有の乾燥汚泥をさらに自燃でガス化させ、あるいは燃焼させてしまうには、上述のガス化炉等さらなる付帯設備が必要である。これは、設備が複雑になってしまうので、大型の処理プラントなどでは対応できても、小規模な工場あるいは施設では、設備にコストがかかり過ぎて不向きである。

また、特許文献１では、下水汚泥のように含水率がきわめて高い原料の場合に、原料が筒状体の内面に付着し、その乾燥の進行に伴い、固化してしまい、筒状体内での原料の流動が円滑に行われなくなってくる。このような状況では、固化した原料が温度に長時間加熱されるので、エネルギーの無駄を消費すると共に、筒状体内での実質的な原料充填率を低下させ、さらには、原料の流動が円滑でなくなるために、原料の加熱が均一に行われなくなる。

本発明は、かかる事情に鑑み、従来の筒状体を用いて、効率よく短時間で下水汚泥を乾燥させ、さらには、筒状体内での原料の滞留時間を長くするだけで、引き続いて同じ筒状体内で乾燥汚泥の燃焼をも行うことができ、さらに、原料が筒状体内面に付着・固化してしまうことを防止できる原料の加熱処理方法及び装置を提供することを課題とする。

上述の課題は、本発明によると、原料の加熱処理方法そして装置に関し、次のように構成することで解決される。

＜原料の加熱処理方法＞
本発明に係る原料加熱処理方法では、軸線を横方向とする筒状体へ軸線方向一端側の開口部から該筒状体内へ可燃物含有の下水汚泥等の湿潤物を原料として投入し、筒状体を上
記軸線まわりに回転しながら、原料を筒状体内で乾燥しもしくは乾燥に引き続き燃焼させ、筒状体の他端側から排出する。

かかる原料加熱処理方法において、本発明では、乾燥状態の種実類、豆類、穀類の殻、木材や竹材のチップあるいは伐採小枝の細断片（以下、単に「チップ」という）の少なくとも一つを含む添加材料を、筒状体への投入前もしくは投入後の原料へ添加混入させて混合体とし、回転する筒状体内で混合体を該混合体の自燃により乾燥もしくは乾燥に引き続き燃焼させることを特徴としている。

本発明では、原料に乾燥状態の種実類、豆類、穀類の殻、木材や竹材のチップの少なくとも一つを含む添加材料を添加して混合体とする。この添加材料は、原料に対して、原料の筒状体への投入の前後のいずれの時期であってもよい。添加材料の混合量は、原料の含水率の大きさにより適宜調整し、原料が高含水率のときにはそれに応じて多く添加する。添加前の添加材料は、乾燥されている状態にあるときが好ましいが、多少水分を含んでいてもよい。

種実類、豆類、穀類の殻は、凹弯曲の内面を有しているので、原料内に添加されて原料と混合されると、殻の凸弯曲の外面には高含水率の原料が付着するが、凹弯曲の内面には、原料不在の空隙であるポケットが形成される。このポケットの周囲の原料から、原料に含有されている水分が集まりポケット内に溜まる。原料が筒状体内で加熱を受けるとこの傾向が高まる。原料へ添加された殻は、原料内に多数分散して存在しているので、原料は「鬆」ができたように、多数のポケットが生じここに水分が集まることとなり、その結果、原料自体は含水率が低下した状態となる。

一方、乾燥しているチップは、それ自体の内部に、乾燥により水分がなくなった分だけ、微小な内部空隙が形成されていて水分吸収能力を有しており、かかるチップを原料内に添加して混合体とすると、原料中の水分の一部がチップの上記内部空隙へ取り込まれて吸収される。したがって、周囲の原料はチップにより吸収された水分量だけ、含水量が低下することとなる。

かかる混合体が含有可燃物による自燃等により発熱して後続の混合体を加熱すると、低含水率となっている混合体は短い時間に乾燥され、ポケット内あるいは内部空隙の水分は蒸気となって筒状体外へ抽出される。筒状体内における混合体の滞留時間を長く設定しておけば、可燃物含有の乾燥混合体を燃焼させることもできる。その殻、チップ自体も可燃物なので燃焼に寄与する。

添加材料としての種実類、豆類、殻類の殻あるいは木片チップは可燃物なので加熱されて燃焼して消失し、加熱を受けた原料内に多数の空所が形成される。したがって、原料が筒状体内面に付着し、加熱により固化しても、形成された上記多数の空所により亀裂を生じ、筒状体の回転に伴う原料同士の転動中の衝撃により、筒状体内面から剥離・脱落する。

さらには、添加材料のうち、木材や竹材のチップは、筒状体への投入当初には周囲の高湿潤な原料によって包囲されているため、未燃状態にあり、その剛性が十分に維持されているので、原料がその高湿潤の故に筒状体内面等に付着しても、これを掻き落としてしまう機能を発揮する。チップは筒状体内を他端方向に向け移動するにつれ、次第に原料が乾燥してくると共に、チップも加熱されて燃焼し始めるが、原料が乾燥そして筒状体内面等に付着固化する頃には、チップも燃焼して上述のような空所が生じて付着原料に亀裂が入り筒状体内面等から、既述のように剥離・脱落する。

本発明において、筒状体での原料の加熱により発生する水蒸気と排ガスとを分離して筒状体外に取り出し、水蒸気と排ガスとを熱交換器で熱交換して該水蒸気を過熱水蒸気とし、該過熱水蒸気を筒状体内へ送入することが好ましい。過熱水蒸気は、水蒸気含有能力を過剰に有する高温状態にあり、混合体を加熱することで原料から発生する水蒸気を捕捉して保持しこれを筒状体外に抽出するので、原料を乾燥する能力がきわめて高い。混合体を加熱した分だけ降温しそして発生水蒸気を保持することとなった過熱水蒸気は、筒状体内からの高温排ガスからのエネルギを熱交換器での排ガスとの熱交換により得て、再び高温の過熱水蒸気となって筒状体へ送入され、原料の加熱乾燥に供する。かくして、このような過熱水蒸気を循環して利用することで、排ガスの熱を有効に用い、しかも、原料の乾燥を効果的に行える。

本発明において、筒状体内での原料の燃焼後に筒状体から排出される灰分の一部を筒状体へ戻す灰分戻し工程と、灰分の残分で筒状体への投入前の原料を熱交換により昇温させる予熱工程との少なくとも一方の工程を有するようにすることができる。

こうすることで、灰分戻し工程で筒状体へ戻された灰分の保有する熱量で原料を直接加熱するのみならず、不燃物たる灰分が筒状体から排出するまで筒状体内面には付着した原料を掻き落とす作用をもたらす。さらに熱交換器で灰分の保有熱により原料が予熱状態で筒状体へ投入されるので、乾燥時期を早める。

＜原料の加熱処理装置＞
本発明に係る原料の加熱処理装置は、軸線を横方向とし該軸線方向一端側に、可燃物含有の下水汚泥等の湿潤物を原料として投入するための開口部そして他端側に原料燃焼後の灰分を排出するための開口部が形成されていて、軸線まわりに回転する筒状体と、該筒状体の内部空間を複数に区分するように上記軸線方向に延びる仕切板とを有している。

かかる原料加熱処理装置において、本発明では、仕切板は軸線まわりに捩られていてその板面が螺旋面を形成していることを特徴としている。

このような螺旋面を有する仕切板上を原料と共に添加材料が転動滑落すると、原料は添加材料と共に加熱燃焼しながら搬送されることとなり、その搬送過程で、仕切板に付着しても添加材料により掻き落とされて、仕切板への付着固化の程度が極力小さく抑えられる。

本発明において、仕切板は、軸線方向一端側と他端側のそれぞれで支持リングにより支持されており、支持リングが、筒状体に内接する位置で、筒状体と一体的回転そして非回転のいずれかを選択的に行えるように筒状体内に設置されていることが好ましい。上記一体的回転時には通常の加熱処理運転がなされ、非回転時には、非回転の仕切板の側縁で回転する筒状体内面に付着した原料を掻き落とせる。

また、本発明において、仕切板は捩り弾性を有していて、軸線方向一端側の支持リングと他端側の支持リングの相対的角度位置関係が可変であるようにすることができる。支持リング同士間の相対的角度位置関係を変えると、仕切板は捩り弾性変形して、仕切板の板面に付着固化した原料に亀裂を生じさせ上記仕切板から剥離・脱落させる。

さらには、本発明において、筒状体内での原料の燃焼後に筒状体から排出される灰分の一部を筒状体へ戻す灰分戻し帰還路と、灰分の残分で筒状体への投入前の原料を熱交換により昇温させる熱交換器の少なくとも一方を有するようにすることができる。こうすることで、筒状体に戻された灰分により、その保有熱で原料を加熱するのみならず、筒状体から排出されるまでの間に筒状体に付着した原料を掻き落とすことができる。さらに、熱交換器では灰分の保有熱を筒状体へ投入前の原料を予熱することができる。

さらに、本発明において、仕切板は、軸線方向一端側と他端側のそれぞれで筒状体に対して内接した状態で回転可能な支持リングにより支持されており、該支持リングは軸線方向で筒状体から突出する突出環状部を有し、該突出環状部が筒状体に対して相対回転する回転速度で回転駆動されているようにすることができる。こうすることにより仕切板が筒状体に対する回転速度差で筒状体内面の付着原料を掻き落とす。

本発明は、以上のように、その加熱処理方法において、加熱乾燥されるべき湿潤物に種実類、豆類、穀類の殻、木材や竹材のチップの少なくとも一つを含む添加材料を混入させて混合体とし、該混合体を筒状体で加熱乾燥させることとしたので、殻の周囲に位置する原料たる湿潤物は、殻に付着する際、殻の凹弯曲内面にポケットを形成して、ここに原料の水分が溜まり、混合体内に多数存在する殻の周囲の原料の含水率を低下させ、また、木材や竹材の乾燥させたチップにあっては、乾燥後に形成された内部空隙に原料の水分が吸収され、チップの周囲の原料含水率を低下させ、それだけ原料の加熱が早められるということになる。混合体に含まれる殻、チップは、それ自体可燃物なので熱源となり、また、混合体を筒状体内に長時間滞留させるようにすれば、原料は乾燥後に同じ筒状体内で燃焼されることも可能となる。さらには、混合体の殻、チップの乾燥による消失の結果、原料中に多数の空所を生じ、原料が筒状体内に付着後固化しても、空所の存在により、固化原料に亀裂が生じ、原料は筒状体内から剥離・脱落して、装置の円滑な運転が確保される。

また、チップにあっては、筒状体への投入当初、未燃状態にあっても、その剛性により、乾燥前の高湿潤原料が筒状体内面等に付着しても、これを掻き落としてしまい。その後の原料乾燥時にいたるまでに原料の筒状体内面等への付着量を少なく抑えてしまう。

さらに、加熱処理装置においては、筒状体には螺旋面を有する仕切板を配することとしたので、従来のような複数の傾斜板を設けた複雑な構成を不要とし、原料を円滑に攪拌そして搬送できるだけでなく、筒状体内での湿潤物の付着傾向を低く抑えることができる。

本発明に用いることのできる第一実施形態としての加熱装置の概要構成図である。 図１装置の筒状体についての軸線に対して直角な面での断面図である。 筒状体内での原料と添加材料との付着状態を示す図である。 第二実施形態としての加熱装置の主要部を示し、（Ａ）は仕切板と支持リングとを示す斜視図、（Ｂ）は変形例として一方の支持リング及び仕切板の部分を示す拡大部分斜視図である。 第三実施形態の要部を示し、（Ａ）は軸線方向に見た側面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるB-B線断面図である。 第四実施形態装置の概要構成図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態について説明する。

＜第一実施形態＞
図１は、本発明の実施に好適に用いられる横型回転加熱装置を第一実施形態装置として示す概要構成図である。本発明方法の実施の説明に先立ち、その実施に用いられるこの装置について説明する。

図１にて、この横型回転加熱装置２０は、耐熱材で横型の円筒形に作られた筒状体２１が、軸線方向の二箇所で外周面に被動リング２１−１，２１−２が取り付けられており、該被動リング２１−１，２１−２がローラ状の軸受部材２３Ａ，２３Ｂにより軸線２２まわりに回転自在に支持されており、図示しない駆動装置で上記軸線２２まわりに、ゆっくりと、例えば１〜１０ｒｐｍで回転駆動されている。

上記筒状体２１は、上記軸線２２方向の一端側そして他端側に開口２１Ａ，２１Ｂがそれぞれ形成されており、一端側開口２２Ａには下水汚泥等の湿潤物を含む原料を供給する原料供給管２３が突入配置されており、他端側開口２２Ｂには、後述の循環管路５が中途開放されて形成される過熱水蒸気の送入のための送気管２４が突入している。さらに、上記筒状体２１の一端側そして他端側を、該筒状体２１の回転を許容しつつシールする回転シールを介して覆う静止せる排気管２５と排出管２６とがそれぞれ設けられている。排気管２５は上記循環管路５の送気管２４から放出された過熱水蒸気が上記筒状体２１内を左方へ移動して原料を加熱してその分、降温し、そして原料から蒸発した水分を捕捉して保持した後、この降温した過熱水蒸気を集気して排気するようになっていて、循環管路５の一部を形成している。排出管２６は上記筒状体２１内で過熱水蒸気と直接接触して加熱を受けて乾燥した乾燥汚泥あるいはさらに加熱を受けてガス化された後の乾燥汚泥の炭素質を含む灰分を落下排出する。

本実施形態では、好ましい形態として、上記筒状体２１に加え、外部に熱交換器３１が設けられており、上記排気管２５と送気管２４を結ぶ循環管路５の配管が該熱交換器３１を貫通している。上記循環管路５は筒状体２１を含めて循環路を形成している。さらに、筒状体２１から排出される高温の排ガスが排出管２６の上部から排ガス管２９を経て排気され、該排ガス管２９が上記熱交換器３１を貫通して、該熱交換器３１にて上記循環管路５内の過熱水蒸気を排ガスの熱と熱交換して加熱するようになっている。

図１に示された横型回転加熱装置は下水汚泥等の湿潤物を含む原料と過熱水蒸気の流れが筒状体２１内で互いに反対向きとなる向流の場合の例であるが、必ずしもこれに限定されず、下水汚泥と過熱水蒸気の流れが同じ方向をなす、すなわち並流の形式であってもよい。

軸線２２まわりに回転する上記筒状体２１の内部空間は、図１そして図２に見られるように、軸線２２を通り、直径方向と軸線方向に延びる一つの仕切板２７により二つの空間に区分されている。該仕切板２７は、図１に見られるように、軸線方向両端にまでは及んでおらず、この軸線方向両端の領域で筒状体２１内の上記二つの区分空間を互いに連通している。上記仕切板２７は、表裏の両板面に、この板面に垂直で上記軸線２２に対して傾斜する傾斜板２８が軸線方向の複数位置に羽根状をなして取り付けられている。この傾斜板２８は、例えば、図１にて仕切板２７の紙面に対して手前側の板面と、これに反対側となる板面とが、半回転毎に互いに同一側の回転位置にきたときに、傾斜が同じ向きとなるように設けられている。かかる傾斜板２８が取り付けられている仕切板２７は筒状体２１と共に軸線２２まわりに一方向に回転するので、仕切板２７の板面が一方の側、例えば、図１にて紙面に対して手前側に向いているときにこの板面で下水汚泥を掻き上げ、反対側（紙面の裏面側）に向くときに下水汚泥は上記傾斜板２８に沿って滑落する。仕切板２７の両板面が順次同じ方向に向いたとき該両板面に取り付けられた傾斜板２８が互いに同じ向きの傾斜となるので、下水汚泥は、例えば板面が上記紙面に対して手前側にきたときに、仕切板２７のこの板面上では傾斜板２８に沿って滑落すると共に、軸線方向で他端側（右端側）に進み、一方、紙面の裏面側では上記傾斜板２８は逆傾斜となるので、反対方向すなわち一端側（左端側）に進む。また、仕切板２７で仕切られた筒状体２１内の二つの区分空間は軸線方向両端で連通しているので、上記下水汚泥はこの連通領域を通って、二つの区分空間を循環する。かくして、下水汚泥は、筒状体２１内での滞留時間が長くなり、しかも、仕切板２７により掻き上げられるので、筒状体２１中を他端側から一端側へ流れる過熱水蒸気と十分な接触面積をもって向流状態で直接接触する。その結果、筒状体２１内の下水汚泥の充填率も高くすることができ、筒状体２１の内容積に対して１０〜３０％の充填率とすることができる。

このような構成そして作動のもとで、本発明では、含水率が７５％に及ぶこともある下水汚泥等の湿潤物を含有する原料Ｍを筒状体２１に投入する前あるいは投入した後に種実類、豆類、穀類の殻Ｓさらには、乾燥した木材、竹材のチップＴを含有する添加材料を該原料Ｍに混入させて混合体を形成する。上記添加材料としての殻Ｓは、乾燥されていることが好ましいが、多少水分を含んでいてもよい。添加材料の原料への混入量は、原料の含水率が高いほど多く設定する。

添加材料としては、例えば、種実類では、ピーナッツ、ピスタチオ、くるみ、栗、ぎんなん、アーモンド、カシューナッツ、ココナッツの乾燥した殻、豆類では、そら豆、大豆等の乾燥した殻、穀類では、米、麦等の乾燥した殻、さらには乾燥した木材、竹材のチップが挙げられる。

かかる混合体が、回転する筒状体２１内で攪拌されながら旋回すると、該混合体は、傾斜板２８の板面上を滑落しつつ軸線方向に移動して仕切板２７の周囲を循環する。原料Ｍは軸線方向一端側で原料供給管２３から連続的あるいは間欠的に逐次筒状体２１へ投入されるので、上記仕切板２７の周りを循環しつつ、軸線方向他端側の排出管２６から投入量に相当する分の量だけ次第に排出される。

筒状体２１内では、原料Ｍは、図３のごとく、混入された添加材料としての殻Ｓの外側凸弯曲面あるいはチップＴの外面に付着するが、殻Ｓの内側凹弯曲面には付着せずポケットＰを形成する傾向にあり、また、チップＴには内部空隙Ｖが多数形成されているので、原料Ｍが上記循環中に向流接触する高温の過熱水蒸気に加熱されて原料Ｍ中の水分Ｗが水蒸気となって上記ポケットＰや内部空隙Ｖ内に溜まるようになる。混合体内に存在する多数の殻ＳやチップＴについてこのような現象が生ずると、筒状体２１内の混合体全体では多量の水分Ｗが原料Ｍから分離して上記ポケットＰや内部空隙Ｖに集まるようになり、これは、原料Ｍ自体については、分離した水分Ｗの分だけ含水量が低下したこととなる。したがって、含水量が低下した原料Ｍは過熱水蒸気で加熱されると、添加材料がない状態に比し、早く乾燥する。さらには、原料Ｍたる下水汚泥が可燃物を含有していることに加え、添加材料たる殻ＳやチップＴも良好な可燃物であるので、上記下水汚泥の自燃を助長することとなる。

原料Ｍは、かくして筒状体２１内で乾燥されるが、原料供給管２３からの供給当初の原料Ｍの含水率がさほど高くない場合や、原料Ｍの筒状体２１内での滞留時間を長く設定すれば、原料Ｍはすみやかに乾燥した後、他端側領域でガス化しそして燃焼（自燃）する。この燃焼により発生する高温の排ガスが排ガス管２９から熱交換器３１にもたらされて、熱交換により過熱水蒸気を加熱し高温化する。

原料供給管２３から投入される原料Ｍがきわめて高含水率の場合、原料Ｍは筒状体２１内で、該筒状体２１の内面、仕切板２７の板面、傾斜板２８の板面に付着する傾向が強い。付着した原料Ｍは、加熱を受けて乾燥が進行すると、固化する。しかしながら、本実施形態では、原料Ｍ中に殻やチップが多数混入されているので、これが燃料として燃焼して消失するので、原料Ｍ内に多数の空所が生ずる。したがって、付着した原料Ｍが固化しても、空所から空所へとつながるようにして亀裂を生じ、固化原料は筒状体２１、仕切板２７、傾斜板２８から剥離・脱落し、過度に加熱されることもなく、筒状体２１から排出され、筒状体２１内での後続の原料Ｍが円滑に流動し加熱される。

また、チップにあっては、筒状体への投入当初、未燃状態にあっても、その剛性により、乾燥前の高湿潤原料が筒状体内面等に付着しても、これを掻き落としてしまい。その後の原料乾燥時にいたるまでに原料の筒状体内面等への付着量を少なく抑えてしまう。

本発明は、図示した装置にもとづいて実施される方法のみならず、種々変更が可能である。原料の含水率の程度、筒状体内での原料の滞留時間の設定によっては、原料を乾燥させるのみならず、乾燥後に自燃による燃焼させることもできることは既述した通りであるが、原料の加熱のために過熱水蒸気を用いる必要もない。原料の加熱のためには、外部から供給される他の加熱ガスでもよいし、あるいは、原料の自燃により生ずる熱エネルギのみでもよい。さらには、加熱装置としての筒状体は、図示したような傾斜板付きの仕切板を有していなくとも、単なる筒状体でもよい。しかし、その場合、原料の筒状体内での滞
留時間を長くする何らかの手段を設けることが望まれる。

＜第二実施形態＞
次に、図４（Ａ），（Ｂ）にもとづき、本発明の第二実施形態について説明する。

本実施形態装置は、図１に示された第一実施形態装置よりも簡単に構成されて、筒状体が回転すると原料を旋回・攪拌しながら筒状体の端部へ向け搬送するようになっている。第一実施形態では、原料の攪拌、原料の筒状体内での滞留時間の確保、原料の搬送という機能を得るために、筒状体内を区分する仕切板、仕切板に取り付けられた複数の傾斜板を有していたが、本実施形態では仕切板のみを有して第一実施形態と同様な機能を得る。

図４（Ａ）に示される本実施形態では、仕切板２７は筒状体の内部空間を二つに区分しているが、その板面が捩りを受けて曲面をなし、軸線方向一端と他端では、板面が互いに９０°ずれている。すなわち、仕切板２７はその板面がゆるい螺旋面を形成している。したがって、仕切板２７は、第一実施形態のような傾斜板が設けられていなくとも、その回転により原料を攪拌しつつ所定速度で搬送する。

図４（Ａ）の例では、仕切板２７は、軸線方向両端で支持リング２７Ａ，２７Ｂが筒状体２１に固定される。

このような本実施形態によると、原料が高湿潤な状態では、第一実施形態の傾斜板が存在していない分だけ原料の付着対象面積が少なく、また、複数の傾斜板が仕切板から立ち上がる位置に形成されて原料に付着傾向を強くもたらす隅部を有することがなくなるので、それだけ原料の付着の要因をなくすことができる。

次に、図４(Ｂ）に示される例では、螺旋状面を有する仕切板２７を軸線方向両端で支持する支持リング２７Ａ，２７Ｂは、筒状体２１に固定されあるいは筒状体２１の一部をなす端リング部２１Ｃ（図４（Ｂ）参照）に対して、選択的に非回転可能状態あるいは一体的回転状態とすることができる。上記支持リング２７Ａ（支持リング２７Ｂも同様）の外周面と、端リング部２１Ｃの内周面には、周方向の複数位置に、軸線方向に延びる半円筒溝面２７Ａ−１そして２１Ｃ−１が形成されていて、両半円筒溝面２７Ａ−１，２７Ｃ−１が周方向で一致する位置で円筒状孔を形成し、ここにロックピン３２が挿入されるようになっている。該ロックピン３２は、全数の円筒状孔に挿入される必要はなく、数箇所の円筒状孔に対して挿入されるだけでも十分である。

かかる図４（Ｂ）の例では、両半円筒溝面２７Ａ−１，２１Ｃ−１で形成される円筒状孔へ上記ロックピン３２を挿入することで、筒状体２１と支持リング２７Ａすなわち仕切板２７とを一体的に回転させることができる。

図４（Ａ）の場合、そして図４（Ｂ）にて筒状体２１と共に仕切板が回転する場合には、例えば、軸線方向で一端から他端の方に見たときに、筒状体２１の回転方向が図４（Ａ）に見られるように反時計方向であるとすると、原料は仕切板２７に掻き上げられながら軸線方向で他端に向け矢印Ａ方向に搬送される。原料の搬送速度、換言すれば筒状体内での滞留時間は、主として仕切板２７の捩り角により定まる。

図４（Ｂ）にて、ロックピン３２を挿入しないときには、仕切板２７の支持リングＡは、筒状体２１の端リング部２１Ｃに対して相対回転可能である。したがって。仕切板２７は、筒状体２１内の原料が仕切板２７の面上に存在することにより、該筒状体２１に対して軸線まわりに往復振動を伴いながら、回転する筒状体２１には追従しないで、非回転状態となるか、限られた角度範囲でわずかに往復回動するだけで、実質的に非回転である。したがって、仕切板２７の側縁２７Ｃを、上記支持リング２７Ａそして端リング部２１Ｃの半径方向寸法分だけ、段部を経て半径方向外方に位置せしめれば、回転する筒状体２１の内面に付着した原料を上記側縁２７Ｃで掻き落とすこととなる。このような図４（Ｂ）の形式の仕切板２７を、定常運転時にはロックピン３２の使用のもとで筒状体２１と共に回転させて原料を加熱し、適宜時期に一時的に上記ロックピン３２を外せば、筒状体２１との間の相対回転で、付着原料を掻き落とすことができ、さらには、本実施形態において、仕切板２７を捩り弾性を有する板部材とすれば、軸線方向一端側の支持リング２７Ａに対する他端側の支持リング２８Ｂの捩り角度を変えてその位置をロックピン３２により固定すれば、上記仕切板２７の捩り角を変更できる。さらには、原料が仕切板２７の板面に付着固化したときには、上記捩り角度を一時的に加減するように仕切板２７に軸線まわりの捩りモーメントを加えると、その弾性捩り変形により、付着固化した原料に亀裂を生じこの原料が仕切板２７の面から剥離・脱落する。

このような第二実施形態においては、筒状体２１の端リング部２１Ｃと仕切板２７を支持する支持リング２７Ａとの間の結合そしてその解除は上述のロックピン３２を挿抜によらずとも可能である。例えば、端リング部２１Ｃと支持リング２７Ａのそれぞれに、軸方向あるいは半径方向突出部分を設けて、両者を適宜クランプ部材でクランプそしてその解放を適宜選択して行うようにすることもできる。

＜第三実施形態＞
次に、図５（Ａ），（Ｂ）にもとづき、本発明の第三実施形態について説明する。

図４（Ａ），（Ｂ）に示された第二実施形態では、螺旋状面を有する仕切板が支持リングにより支持され、図４（Ａ）ではこの支持リングが筒状体に対して固定されて筒状体と一体に回転するようになっており、図４（Ｂ）ではロックピンの着脱により筒状体と一体回転したり、非回転にしたりすることが可能になったりしていたが、図５（Ａ），（Ｂ）の本実施形態では、支持リングが筒状体に対して相対回転することを可能としている。

図５（Ａ），（Ｂ）において、図４（Ａ），（Ｂ）と同じく螺旋状面をもつ仕切板２７は一端で支持リング２７Ａそして他端で同様な支持リング（図示せず）により支持されている。支持リング２７Ａの最大外径部と仕切板２７の側縁２７Ｃの外径は、筒状体２１の内径よりも僅かに小さい。支持リング２７Ａは、筒状体２１より軸線方向に突出した突出環状部２７Ａ−２が設けられている。仕切板２７は、軸線方向端部の外径部で上記支持リング２７Ａに取り付けられており、軸線方向端部で軸線近傍半径域に、原料供給管２３の突入を許容するように切欠部２７Ｄが形成されている。かかる仕切板２７そして仕切板２７が取り付けられている支持リング２７Ａは筒状体２１と僅かに半径方向隙間をもって非接触で位置していて、したがって両者は筒状体２１に対して相対回転可能な位置関係にある。

一方、筒状体２１は、図１の第一実施形態の場合と同様な、軸線方向の二箇所に設けられた被動リング２１−１でローラ状の軸受部材２３Ａ（軸線方向でもう一箇所の軸受部材は図示せず）により回転自在に支持されている。

本実施形態では、上記ローラ状の軸受部材２３Ａは、軸線方向に延びる軸部２３Ａ−１を介して大径の伝動部２３Ａ−２を一体的に有している。この伝動部２３Ａ−２は、軸線方向で筒状体２１から突出する支持リング２７Ａの突出環状部２７Ａ−２の外周面に下方から当接している。軸受部材２３Ａは、軸線方向で二箇所のそれぞれで上述のごとく周方向でも二箇所、すなわち計四箇所で筒状体２１を下方から回転自在に支持しているが、一方、上記伝動部２３Ａ−２は上記四箇所のうち一箇所の軸受部材２３Ａに対応して設けてあれば十分であるが、さらに二箇所、三箇所、そして四箇所のすべて軸受部材に対応して設けてもよい。

このような本実施形態にあっては、筒状体２１が（図示しない）駆動装置により被動リング２１−１にて回転駆動を受けると、軸受部材２３Ａに支持されながら回転する。軸受部材２３Ａには筒状体２１の自重が作用しており、軸受部材２３Ａは筒状体２１の被動リング２１−１から摩擦回転力を受けて回転する。軸受部材２３Ａには一体的に伝動部２３Ａ−２が設けらてていてこの伝動部２３Ａ−２が軸受部材２３Ａと同一角速度で回転する。この伝動部２３Ａ−２は上記支持リング２７Ａの突出環状部２７Ａ−２の外周面との間で半径方向で当接力を有しており、したがって、この当接力にもとづいた摩擦回転力を上記支持リング２７Ａに伝達して、この支持リング２７Ａそしてこれに支持されている仕切板２７を回転させる。上記伝動部２３Ａ−２は軸受部材２３Ａと同軸で一体なので、該伝動部２３Ａ−２により回転駆動を受ける上記支持リング２７Ａは、筒状体２１とは同一方向に回転するが、図示の例の場合、伝動部２３Ａ−２の直径が軸受部材２３Ａの直径よりも大きいので、支持リング２７Ａ、すなわち仕切板２７は筒状体２１よりも速く回転する。このように、仕切板２７は筒状体２１と同一方向にありながら、相対的に速く回転する。したがって、仕切板２７は原料を旋回攪拌しながら軸線方向に搬送しつつ、その側縁２７Ｃが筒状体２１の内面に付着している原料を掻き落とすこととなる。

図５（Ａ），（Ｂ）に図示の例において、支持リング２７Ａの突出環状部２７Ａ−２の直径を図示の大きさよりも大きくし、これに伴い伝動部２３Ａ−２の直径を小さくすれば、支持リング２７Ａの回転速度は筒状体２１の回転速度よりも大きいものの、その速度差を小さくすることができる。上記突出環状部２７Ａ−２の直径は、その外周にフランジ部を設けることなどにより、変更が可能である。また、伝動部２３Ａ−２の直径を軸受部材２３Ａよりも小さい寸法関係にするように、上記支持リング２７Ａ（の突出環状部２７Ａ−２）と伝動部２３Ａ−２の直径を定めれば、支持リング２７Ａ、すなわち、仕切板２７は筒状体２１よりも小さい回転速度となる。

図５（Ａ），（Ｂ）の例において、軸受部材２３Ａと伝動部２３Ａ−２とを完全に一体ではなく、軸受部材２３Ａと伝動部２３Ａ−２との間にクラッチを介して両者を接続するようにすれば、クラッチ接続時には、図５（Ａ），（Ｂ）のように支持リング２７Ａが回転しながら筒状体２１と回転速度差をもち、クラッチを切り離したときには支持リング２７Ａは非回転となって、第二実施形態でロックピンを外したときと同様の状態となる。

＜第四実施形態＞
図６に示される第四実施形態は、前出の第一ないし第三実施形態における横型回転加熱装置２０に適用可能で、原料の燃焼後に筒状体２１から排出される不燃物としての灰分自体を利用、そして灰分が有する熱量を利用して原料の付着をさらに防止する装置である。

図６において、筒状体２１の一端（図にて左端）から搬入された原料Ｍと可燃物たる添加材料、例えばチップＴが筒状体２１内で燃焼した後、該筒状体２１の他端（右端）からは不燃物として残留した灰分Ｚが原料の未燃分とともに排出される。該灰分Ｚは粒塊状をなし高温状態で大きな熱エネルギーを保有している。そこで、図６では、灰分Ｚと未燃物の一部を上記一端側から帰還路４１を経て筒状体２１へ戻し、灰分Ｚそして未燃物の残部を熱交換器４２を通すことで、筒状体２１へ搬入前の原料Ｍと熱交換することとしている。

かくして、本実施形態では、筒状体２１へ戻された灰分そして未燃物は、その保有熱で筒状体２１内の原料Ｍを直接加熱するのみならず、未燃物は燃焼し、灰分は原料中に不燃物として排出されるまでの間存在して、筒状体２１の内面に付着する原料を掻き落とすように作用する。一方、熱交換器４２を通る灰分は、その保有熱で原料Ｍを予熱して、その昇温によって筒状体２１内への搬入後の乾燥時期を早める。本実施形態で、筒状体へ戻される灰分の量と、熱交換器へもたらされる灰分の量は適宜定められ、場合によっては一方のみとしてもよい。

２１ 筒状体
２１Ａ，２１Ｂ 開口部
２２ 軸線
２７ 仕切板
２７Ａ，２７Ｂ 支持リング
２７Ａ−２ 突出環状部
３１ 熱交換器
４１ 帰還路
４２ 熱交換器
Ｍ 原料
Ｓ 添加材料（殻）
Ｔ 添加材料（チップ）

Claims (8)

1. 軸線を横方向とする筒状体へ軸線方向一端側の開口部から該筒状体内へ可燃物含有の下水汚泥等の湿潤物を原料として投入し、筒状体を上記軸線まわりに回転しながら、原料を筒状体内で乾燥しもしくは乾燥に引き続き燃焼させ、筒状体の他端側から排出する原料加熱処理方法において、
   種実類、豆類、穀類の殻、木材や竹材のチップの少なくとも一つを含む添加材料を、筒状体への投入前もしくは投入後の原料へ添加混入させて混合体とし、回転する筒状体内で混合体を該混合体の自燃により乾燥もしくは乾燥に引き続き燃焼させることを特徴とする原料加熱処理方法。
2. 筒状体での原料の加熱により発生する水蒸気と排ガスとを分離して筒状体外に取り出し、水蒸気と排ガスとを熱交換器で熱交換して該水蒸気を過熱水蒸気とし、該過熱水蒸気を筒状体内へ送入することとする請求項１に記載の原料加熱処理方法。
3. 筒状体内での原料の燃焼後に筒状体から排出される灰分の一部を筒状体へ戻す灰分戻し工程と、灰分の残分で筒状体への投入前の原料を熱交換により昇温させる予熱工程との少なくとも一方の工程を有することとする請求項２に記載の原料加熱処理方法。
4. 軸線を横方向とし該軸線方向一端側に、可燃物含有の下水汚泥等の湿潤物を原料として投入するための開口部そして他端側に原料燃焼後の灰分を排出するための開口部が形成されていて、軸線まわりに回転する筒状体と、該筒状体の内部空間を複数に区分するように上記軸線方向に延びる仕切板とを有する原料加熱処理装置において、
   仕切板は軸線まわりに捩られていてその板面が螺旋面を形成していることを特徴とする原料加熱処理装置。
5. 仕切板は、軸線方向一端側と他端側のそれぞれで支持リングにより支持されており、支持リングが、筒状体に内接する位置で、筒状体と一体的回転そして非回転のいずれかを選択的に行えるように筒状体内に設置されていることとする請求項４に記載の原料加熱処理装置。
6. 仕切板は捩り弾性を有していて、軸線方向一端側の支持リングと他端側の支持リングの相対的角度位置関係が可変であることとする請求項５に記載の原料加熱処理装置。
7. 筒状体内での原料の燃焼後に筒状体から排出される灰分の一部を筒状体へ戻す灰分戻し帰還路と、灰分の残分で筒状体への投入前の原料を熱交換により昇温させる熱交換器の少なくとも一方を有することとする請求項４に記載の原料加熱処理装置。
8. 仕切板は、軸線方向一端側と他端側のそれぞれで筒状体に対して内接した状態で回転可能な支持リングにより支持されており、該支持リングは軸線方向で筒状体から突出する突出環状部を有し、該突出環状部が筒状体に対して相対回転する回転速度で回転駆動されていることとする請求項４に記載の原料加熱処理装置。

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