外部加热回转窑及其操作方法转让专利
申请号 : CN200710193452.6
文献号 : CN101231144B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 彰野间 , 猛甘利 , 宏司关野 , 慎也常泉 , 顺一千叶 , 洋民山本
申请人 : 三菱重工业株式会社
摘要 :
外部加热回转窑(1)包括绕轴旋转的窑内部筒体(1)和用于引导加热气体在窑内部筒体周围流动的外部筒体(12)，所述外部加热回转窑在被处理物质窑内部筒体中被轴向传输时执行加热处理。窑内部筒体被可旋转地支承在能在轴向移动的可移动侧端部(13)和固定侧端部(14)上，用于测量窑内部筒体轴向热伸长的装置(114)和用于从外部筒体的外壁部分测量窑内部筒体轴向上多个位置处壳温度(T11至T32)的多个非接触式温度计(126)被设置。绕轴旋转的回转窑中的温度可被准确地测量，与被处理物质温度相应，从而加热温度的温度控制可被执行。
权利要求 :
1.一种外部加热回转窑，包括绕轴旋转的窑内部筒体和用于引起加热气体在窑内部筒体周围流动的外部筒体，所述外部加热回转窑在被处理物质在窑内部筒体中被轴向传输时执行加热处理，其特征在于：窑内部筒体被可旋转地支承在可在轴向上移动的可移动侧端部和固定侧端部上，设置用于测量窑内部筒体轴向热伸长的装置和用于从外部筒体的外壁部分测量窑内部筒体轴向上的多个位置处的壳温度的多个非接触式温度计。
2.根据权利要求1所述的外部加热回转窑，其特征在于：热伸长测量装置包括用于测量窑内部筒体轴向上的整体热伸长的整体热伸长测量装置。
3.根据权利要求1所述的外部加热回转窑，其特征在于：热伸长测量装置包括用于从外部筒体周壁部分测量在窑内部筒体轴向上的中间部分中的热伸长的至少一个部分热伸长测量装置。
4.如权利要求1所述的外部加热回转窑的操作方法，其特征在于：在转换壳温度和平均壳温度之间的差异变为不小于预定值的情况下，压缩空气被喷射至窑内部筒体的外表面上，以去除粘附至窑内部筒体外表面上的粉尘，所述转换壳温度是由热伸长测量装置的测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体的材料的线性膨胀系数得到的，所述平均壳温度是由非接触式温度计的测量值得到的。
5.如权利要求1所述的外部加热回转窑的操作方法，其特征在于：在转换壳温度和平均壳温度之间的差异变为不小于预定值的情况下，或者在这种状态持续预定时间的情况下，产生促使窑内部筒体维护的信号，所述转换壳温度是由热伸长测量装置的测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体的材料的线性膨胀系数得到的，所述平均壳温度是由非接触式温度计的测量值得到的。
6.如权利要求1所述的外部加热回转窑的操作方法，其中，根据从非接触式温度计的测量值获得的平均壳温度，在外部筒体中流动的加热气体的量被增加或者减少，从而平均壳温度被保持在预定温度区域，其特征在于：在转换壳温度和所述平均壳温度之间的差异不小于预定值的状态持续预定时间的情况下，所述平均壳温度根据所述温度差被校准，并且，在外部筒体中流动的加热气体的量利用校准的平均壳温度被调节，所述转换壳温度是由热伸长测量装置的测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体的材料的线性膨胀系数得到的。
7.根据权利要求1所述的外部加热回转窑，其特征在于：外部筒体被分成多个区域，所述非接触式温度计被设置在每个区域中，进一步设置有用于调节每个区域中的加热气体流量的加热气体量调节装置和用于基于每个区域中的壳温度的测量值控制加热气体量调节装置的温度控制装置。
8.根据权利要求7所述的外部加热回转窑，其特征在于：所述热伸长测量装置包括用于从外部筒体周壁部分处测量每个区域中的热伸长的区域热伸长测量装置。
9.根据权利要求7或8所述的外部加热回转窑，其特征在于：所述热伸长测量装置包括用于以预定流量比分配一个系统的加热气体至各部分的加热气体分配装置，以及用于调节一个系统的加热气体总流量的加热气体总流量调节装置。
10.一种外部加热回转窑，包括绕轴旋转的窑内部筒体和用于引起加热气体在窑内部筒体周围流动的外部筒体，所述外部加热回转窑在被处理物质在窑内部筒体中被轴向传输时执行加热处理，其特征在于：窑内部筒体被可旋转地支承在可在轴向移动的可移动侧端部和固定侧端部上，以及设置有用于测量窑内部筒体轴向热伸长的装置。
说明书 :
技术领域
本发明涉及用作碳化炉、热解炉、热处理炉或类似装置的外部加热回转窑及其操作方法。
背景技术
外部加热回转窑包括围绕回转窑(窑内部筒体)的外部筒体，所述回转窑(窑内部筒体)绕轴旋转。回转窑通过被引起的在外部筒体中流动的加热气体从外部被加热，这样，在被处理的物质在回转窑中轴向传输的同时，加热处理被执行。外部加热回转窑还被称作间接加热回转窑，因为回转窑被构造为使得加热气体不接触被处理的物质，并且被广泛应用作为碳化炉或其它炉，如热解炉、热处理炉和干燥炉。
利用外部加热回转窑的上述特性，已进行了将有机废弃物如下水道污泥热分解成燃料的研究。具体而言，有机废弃物被装入外部回转窑，并在低氧气氛中在不混合加热气体的条件下被热分解，以回收热解气体和碳化物，获得的燃料气体和固体燃料被利用。在要获得燃料气体的情况下，加热温度被设置成尽可能高，以高效地气化有机物质。另一方面，在要获得固体燃料的情况下，需要在比气化温度低的温度下完成热分解，以使可燃物质保留在碳化物中。因此，回转窑中的温度控制是至关重要的。
作为用于控制绕轴旋转的回转窑中温度的方法，已提出了以下方法：管子沿回转窑轴线被安装以基于管子中安装的温度传感器检测的温度，控制加热线圈的输出和加热气体燃烧装置的加热功率的方法(参见JP11-211040A)；以及基于设在回转窑出口处的热电偶检测的温度，控制燃烧空气的数量的方法(参见JP2903045B)。然而，由于回转窑中气体温度以这些方法中的任一种方法被测量，被处理物质的碳化温度不一定显示，并且担心由于窑内辐射和对流平衡的变化或粘附在温度传感器上的物质而发生误差。另外，包括下水道污泥的有机废弃物的入口性质，如被处理量和水含量，波动巨大，使得碳化温度的稳定控制难于实现。
利用外部加热回转窑的上述特性，已进行了将有机废弃物如下水道污泥热分解成燃料的研究。具体而言，有机废弃物被装入外部回转窑，并在低氧气氛中在不混合加热气体的条件下被热分解，以回收热解气体和碳化物，获得的燃料气体和固体燃料被利用。在要获得燃料气体的情况下，加热温度被设置成尽可能高，以高效地气化有机物质。另一方面，在要获得固体燃料的情况下，需要在比气化温度低的温度下完成热分解，以使可燃物质保留在碳化物中。因此，回转窑中的温度控制是至关重要的。
作为用于控制绕轴旋转的回转窑中温度的方法，已提出了以下方法：管子沿回转窑轴线被安装以基于管子中安装的温度传感器检测的温度，控制加热线圈的输出和加热气体燃烧装置的加热功率的方法(参见JP11-211040A)；以及基于设在回转窑出口处的热电偶检测的温度，控制燃烧空气的数量的方法(参见JP2903045B)。然而，由于回转窑中气体温度以这些方法中的任一种方法被测量，被处理物质的碳化温度不一定显示，并且担心由于窑内辐射和对流平衡的变化或粘附在温度传感器上的物质而发生误差。另外，包括下水道污泥的有机废弃物的入口性质，如被处理量和水含量，波动巨大，使得碳化温度的稳定控制难于实现。
发明内容
考虑上述实际情况提出本发明，因此本发明的目的是提供一种外部加热回转窑，其中绕轴线旋转的回转窑中的温度可关联(对应)被处理物质的温度准确地被测量，由此加热温度的稳定控制可被执行，并且还提供了外部加热回转窑的操作方法。
为了解决传统技术中的问题，本发明提供了外部加热回转窑，包括绕轴旋转的窑内部筒体和用于引起加热气体在窑内部筒体周围流动的外部筒体，所述外部加热回转窑在被处理物质在窑内部筒体中被轴向传输时执行加热处理，其特征在于：窑内部筒体被可旋转地支承在可在轴向移动的可移动侧端部和固定侧端部上，用于测量窑内部筒体轴向热伸长的装置和用于从外部筒体的外壁部分处测量窑内部筒体轴向上的多个位置处的壳温度的多个非接触式温度计被设置。
在本发明的优选方式中，热伸长测量装置包括用于测量窑内部筒体轴向上的整体热伸长的整体热伸长测量装置。此外，热伸长测量装置包括用于从外部筒体周壁部分测量在窑内部筒体轴向上的中间部分中的热伸长的至少一个部分热伸长测量装置。
此外，作为上述外部加热回转窑的操作方法，本发明使用如下的操作方法：在转换壳温度和平均壳温度之间的差异变为不小于预定值的情况下，压缩空气被喷射至窑内部筒体的外表面上，以去除粘附至窑内部筒体外表面的粉尘，所述转换壳温度是由热伸长测量装置的测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体的材料的线性膨胀系数获得的，所述平均壳温度是由非接触式温度计的测量值获得的。
另外，作为外部加热回转窑的操作方法，本发明使用如下操作方法：在转换壳温度和平均壳温度之间的差异变为不小于预定值的情况下，或者在这种状态持续预定时间的情况下，促使窑内部筒体维护的信号被产生，所述转换壳温度是由热伸长测量装置的测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体的材料的线性膨胀系数获得的，所述平均壳温度是由接触式温度计的测量值获得的。
另外，本发明使用如下外部加热回转窑的操作方法，其中根据非接触式温度计测量值获得的平均壳温度，在外部筒体中流动的加热气体的量被增加或者降低，从而平均壳温度被保持在预定温度区域，其特征在于：在转换壳温度和平均壳温度之间的差异不小于预定值的状态持续预定时间的情况下，平均壳温度根据温度差被校准，并且，在外部筒体中流动的加热气体的量利用校准的平均壳温度被调节，所述转换壳温度是由热伸长测量装置的测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体的材料的线性膨胀系数获得的。
在本发明所述的外部加热回转窑的另一种方式中，外部筒体被分成多个区域，非接触式温度计被设置在每个区域中，用于调节加热气体流量的加热气体量调节装置和用于基于每个区域中的壳温度的测量值控制加热气体量调节装置的温度控制装置被进一步设置。在优选的方式中，热伸长测量装置包括用于从外部筒体周壁部分处测量每个区域中的热伸长的区域热伸长测量装置。在另外的优选方式中，热伸长测量装置包括用于以预定流量比分配一个系统的加热气体至各部分的加热气体分配装置，以及用于调节一个系统的加热气体总流量的加热气体总流量调节装置。
作为外部加热回转窑的另一种方式，本发明提供一种外部加热回转窑，它包括绕轴旋转的窑内部筒体和用于引起加热气体在窑内部筒体周围流动的外部筒体，所述外部加热回转窑在被处理物质在窑内部筒体中被轴向传输时执行加热处理，其特征在于：设置有用于从外部筒体的外壁部分处在窑内部筒体轴向上的多个位置处测量壳温度的多个非接触式温度计。
作为外部加热回转窑的另一种方式，本发明提供一种外部加热回转窑，它包括绕轴旋转的窑内部筒体和用于引起加热气体在窑内部筒体周围流动的外部筒体，所述外部加热回转窑在被处理物质在窑内部筒体中被轴向传输时执行加热处理，其特征在于：窑内部筒体被可旋转地支承在可在轴向移动的可移动侧端部和固定侧端部上，用于测量窑内部筒体轴向热伸长的装置被设置。
根据本发明所述的外部加热回转窑，用于测量窑内部筒体轴向热伸长的装置和用于从外部筒体的外壁部分测量窑内部筒体轴向上的多个位置处的壳温度的多个非接触式温度计被设置。因此，通过使由热伸长测量装置测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体材料的线性膨胀系数，排除了窑中辐射和对流变化以及粘附在窑内部筒体或温度传感器上的物质引起的测量误差的准确的窑壳温度(转换壳温度)可被检测。
此外，由于窑壳温度是与窑中的被处理物质直接接触的部分的温度，所以窑壳温度与被处理物质的热分解温度紧密相关，并且很好地反映加热状态。通过基于这种窑壳温度执行温度控制，加热温度可被稳定地控制。因此，在本发明所述的外部加热回转窑被用作从例如有机废弃物中提供燃料碳化物的碳化炉的情况下，根据所需的可燃成分的残余比例，碳化温度可被保持在适当温度，使得高质量碳化燃料可被稳定地获得。
同样，热伸长基体(base)的转换壳温度与非接触式温度计的平均壳温度相比较，由此在窑内部筒体的外表面上粘附粉尘和窑内部筒体的腐蚀状态可被检测。使用以下方法：在温度差变为不小于预定值的情况下，压缩空气被喷射至窑内部筒体的外表面上，以去除粘附至窑内部筒体外表面的粉尘的操作方法；在温度差持续预定时间的情况下，促使窑内部筒体维护的信号被产生的操作方法；以及根据温度差，平均壳温度通过辐射系数等被校准，从而回转窑的操作被继续照常操作的方法。
此外，在外部筒体被轴向分成多个区域，非接触式温度计被设置在每个区域中，用于调节每个区域中加热气体流量的加热气体量调节装置和用于基于每个区域中的壳温度的测量值控制加热气体量调节装置的温度控制装置被进一步设置的方式中，基于每个区域中壳温度的测量值，壳温度可被控制以使得壳温度在各个区域不同。此外，除每个区域中的温度控制外，由于热伸长基体的转换壳温度与非接触式温度计的平均壳温度相比，控制温度区域的校准，由此更可靠的温度控制可被进行，因此高质量的加热处理可被实现。
为了解决传统技术中的问题，本发明提供了外部加热回转窑，包括绕轴旋转的窑内部筒体和用于引起加热气体在窑内部筒体周围流动的外部筒体，所述外部加热回转窑在被处理物质在窑内部筒体中被轴向传输时执行加热处理，其特征在于：窑内部筒体被可旋转地支承在可在轴向移动的可移动侧端部和固定侧端部上，用于测量窑内部筒体轴向热伸长的装置和用于从外部筒体的外壁部分处测量窑内部筒体轴向上的多个位置处的壳温度的多个非接触式温度计被设置。
在本发明的优选方式中，热伸长测量装置包括用于测量窑内部筒体轴向上的整体热伸长的整体热伸长测量装置。此外，热伸长测量装置包括用于从外部筒体周壁部分测量在窑内部筒体轴向上的中间部分中的热伸长的至少一个部分热伸长测量装置。
此外，作为上述外部加热回转窑的操作方法，本发明使用如下的操作方法：在转换壳温度和平均壳温度之间的差异变为不小于预定值的情况下，压缩空气被喷射至窑内部筒体的外表面上，以去除粘附至窑内部筒体外表面的粉尘，所述转换壳温度是由热伸长测量装置的测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体的材料的线性膨胀系数获得的，所述平均壳温度是由非接触式温度计的测量值获得的。
另外，作为外部加热回转窑的操作方法，本发明使用如下操作方法：在转换壳温度和平均壳温度之间的差异变为不小于预定值的情况下，或者在这种状态持续预定时间的情况下，促使窑内部筒体维护的信号被产生，所述转换壳温度是由热伸长测量装置的测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体的材料的线性膨胀系数获得的，所述平均壳温度是由接触式温度计的测量值获得的。
另外，本发明使用如下外部加热回转窑的操作方法，其中根据非接触式温度计测量值获得的平均壳温度，在外部筒体中流动的加热气体的量被增加或者降低，从而平均壳温度被保持在预定温度区域，其特征在于：在转换壳温度和平均壳温度之间的差异不小于预定值的状态持续预定时间的情况下，平均壳温度根据温度差被校准，并且，在外部筒体中流动的加热气体的量利用校准的平均壳温度被调节，所述转换壳温度是由热伸长测量装置的测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体的材料的线性膨胀系数获得的。
在本发明所述的外部加热回转窑的另一种方式中，外部筒体被分成多个区域，非接触式温度计被设置在每个区域中，用于调节加热气体流量的加热气体量调节装置和用于基于每个区域中的壳温度的测量值控制加热气体量调节装置的温度控制装置被进一步设置。在优选的方式中，热伸长测量装置包括用于从外部筒体周壁部分处测量每个区域中的热伸长的区域热伸长测量装置。在另外的优选方式中，热伸长测量装置包括用于以预定流量比分配一个系统的加热气体至各部分的加热气体分配装置，以及用于调节一个系统的加热气体总流量的加热气体总流量调节装置。
作为外部加热回转窑的另一种方式，本发明提供一种外部加热回转窑，它包括绕轴旋转的窑内部筒体和用于引起加热气体在窑内部筒体周围流动的外部筒体，所述外部加热回转窑在被处理物质在窑内部筒体中被轴向传输时执行加热处理，其特征在于：设置有用于从外部筒体的外壁部分处在窑内部筒体轴向上的多个位置处测量壳温度的多个非接触式温度计。
作为外部加热回转窑的另一种方式，本发明提供一种外部加热回转窑，它包括绕轴旋转的窑内部筒体和用于引起加热气体在窑内部筒体周围流动的外部筒体，所述外部加热回转窑在被处理物质在窑内部筒体中被轴向传输时执行加热处理，其特征在于：窑内部筒体被可旋转地支承在可在轴向移动的可移动侧端部和固定侧端部上，用于测量窑内部筒体轴向热伸长的装置被设置。
根据本发明所述的外部加热回转窑，用于测量窑内部筒体轴向热伸长的装置和用于从外部筒体的外壁部分测量窑内部筒体轴向上的多个位置处的壳温度的多个非接触式温度计被设置。因此，通过使由热伸长测量装置测量值获得的热伸长率除以窑内部筒体材料的线性膨胀系数，排除了窑中辐射和对流变化以及粘附在窑内部筒体或温度传感器上的物质引起的测量误差的准确的窑壳温度(转换壳温度)可被检测。
此外，由于窑壳温度是与窑中的被处理物质直接接触的部分的温度，所以窑壳温度与被处理物质的热分解温度紧密相关，并且很好地反映加热状态。通过基于这种窑壳温度执行温度控制，加热温度可被稳定地控制。因此，在本发明所述的外部加热回转窑被用作从例如有机废弃物中提供燃料碳化物的碳化炉的情况下，根据所需的可燃成分的残余比例，碳化温度可被保持在适当温度，使得高质量碳化燃料可被稳定地获得。
同样，热伸长基体(base)的转换壳温度与非接触式温度计的平均壳温度相比较，由此在窑内部筒体的外表面上粘附粉尘和窑内部筒体的腐蚀状态可被检测。使用以下方法：在温度差变为不小于预定值的情况下，压缩空气被喷射至窑内部筒体的外表面上，以去除粘附至窑内部筒体外表面的粉尘的操作方法；在温度差持续预定时间的情况下，促使窑内部筒体维护的信号被产生的操作方法；以及根据温度差，平均壳温度通过辐射系数等被校准，从而回转窑的操作被继续照常操作的方法。
此外，在外部筒体被轴向分成多个区域，非接触式温度计被设置在每个区域中，用于调节每个区域中加热气体流量的加热气体量调节装置和用于基于每个区域中的壳温度的测量值控制加热气体量调节装置的温度控制装置被进一步设置的方式中，基于每个区域中壳温度的测量值，壳温度可被控制以使得壳温度在各个区域不同。此外，除每个区域中的温度控制外，由于热伸长基体的转换壳温度与非接触式温度计的平均壳温度相比，控制温度区域的校准，由此更可靠的温度控制可被进行，因此高质量的加热处理可被实现。
附图说明
图1是显示本发明第一个实施例所述的外部加热回转窑外形的截面图；
图2是沿图1中线A-A的截面图；
图3是显示外部加热回转窑的控制流程图；
图4是显示本发明第二个实施例所述的外部加热回转窑外形的截面图。
图2是沿图1中线A-A的截面图；
图3是显示外部加热回转窑的控制流程图；
图4是显示本发明第二个实施例所述的外部加热回转窑外形的截面图。
具体实施方式
本发明现在将参考附图中显示的实施例被描述。
图1显示了本发明所述的外部加热回转窑1被用作碳化炉的例子。在图1中，回转窑1包括内部筒体11(窑壳)和用于引起加热气体在内部筒体11周围流动的外部筒体12(隔焰罩)。内部筒体11被支承在能在轴向移动的可移动侧端部13和固定侧端部14上，以便可绕轴旋转。在形成内部筒体11入口部分的可移动侧端部13中，用于填充被处理物质的螺旋输送器10被设置，并且在形成内部筒体11出口部分的固定侧端部14中，用于排出被处理物质的流槽15被设置。
更具体而言，在内部筒体11的可移动侧端部13中，可旋转地支承内部筒体11的环形框131被设置，环形框131的两侧被可旋转地支承在支承构件132的上端部，所述支承构件132可摆动地竖立在安装表面130上。支承构件132的支承点之间的距离被设置为远大与窑内部筒体11的热伸长，下文详细描述，并且支承构件132的摆动引起的可移动侧端部13的上下运动被保持足够小。
此外，内部筒体11的可移动侧端部13和固定侧端部14形成旋转部分11和不旋转部分13、14之间的气密封。另外，在可移动侧端部13和螺旋输送器10之间的连接部分中，膨胀部分133被提供，其吸收可移动侧部分13的轴向位移。
在内部筒体11的可移动侧端部13中，用于测量整个被加热部分的热伸长，也就是内部筒体11整体热伸长D的测量装置114被提供。测量装置114利用固定在回转窑1安装部分的刻度盘，测量设在内部筒体11的可移动侧端部13中的指示器P的位移。测量装置114可以是利用电磁装置或类似装置如差动变压器测量指示器P位移的位置传感器。此外，替代用于检测连续位移的传感器，用于检测已达到预设的预定位移的探针可被设置，或者激光测距机可被用于检测位移。
在内部筒体11的内壁部分上，相对圆周方向倾斜的多个翼片(或螺旋，未显示)被设置。内部筒体11通过驱动源(未显示)以预定转速旋转，从入口侧填充的被处理物质可通过内部筒体被传输至出口侧，同时被加热。在一些情况下，代替设置翼片，内部筒体11被支承，以能够绕相对水平线稍微倾斜的轴线旋转，由此被处理物质通过内部筒体11的倾斜和旋转被传输至出口侧。
外部筒体12通过支承构件(未显示)被固定至安装部分，处于允许内部筒体11旋转和在轴向移动，并提供外部筒体12和内部筒体11之间密封的状态。外部筒体12的整个内表面覆盖有绝缘材料，如图2所示，内部空间的一侧(内部筒体11的一侧)在外部筒体12的整个长度上被分隔壁120分隔。加热气体导入部分121被界定在分隔部分的下侧，加热气体输送部分122被界定在分隔部分的上侧，并且从导入部分121能向输送部分122的加热气体流动通道被形成。外部筒体12的导入部分121与供应管20连接，加热气体通过供应管20从加热气体燃烧炉2提供。另一方面，外部筒体12的输送部分122通过加热气体输送管21连接加热气体量调节风门3和引风机4。
在外部筒体12的上部，三个观察镜123被提供以在轴向上相互分离，每个观察镜123设有用于测量部分位移，也就是内部筒体11的部分热伸长D1、D2、D3的测量装置124。测量装置124由观测设备或摄像机组成，观测设备或摄像机被设置在外部筒体12的观察镜123上，以面对设在内部筒体11外圆周表面上的指示器P1、P2、P3，并通过设在观测设备视场中的刻度盘测量指示器P1、P2、P3相对测量位置的位移，或者根据通过摄像机获得的图像上的位置测量指示器P1、P2、P3相对测量位置的位移。
此外，在邻近外部筒体12上部中的输送部分122的位置处，六个窗口125被设置以在轴向上相互分离。每个窗口125设有非接触式温度计126，所述非接触式温度计126面对绕轴旋转的内部筒体11的外圆周表面，以测量窑壳温度T11至T32(Tn)。作为非接触式温度计126，辐射温度计可被使用。在这种情况下，含有烟灰和灰尘的燃烧气体被用作下文描述的在外部筒体12中流动的加热气体，使得3，9μm的红外线波长被优选用作辐射温度计的响应波长，3.9μm的红外线波长不被烟尘、灰尘和燃烧气体影响。此外，使用1.0μm附近波长的双色温度计也是适合的，因为它更少地受燃烧气体、烟尘和灰尘影响，并更不易受辐射系数(emissivity)的影响，即使内部筒体11的外表面腐蚀。
接着，在回转窑1被用作将有机废弃物如下水道污泥热分解为燃料的碳化炉的情况下，外部加热回转窑1的操作方法基于上述实施例被说明。
加热气体通过引风机4的引风作用从加热气体燃烧炉2供应到回转窑1的外部筒体12中，使得位于外部筒体12中的内部筒体11通过这些加热气体从外圆周表面被加热。加热气体燃烧炉2的加热功率被保持恒定，加热气体燃烧炉2提供的加热气体被保持预定高温。然而，用于加热内部筒体11所需的热量根据被引入窑内部筒体11的负载的波动，例如被处理物质的特性、被处理量和水分含量的变动而变动。
因此，加热气体量调节风门3的开度和引风机4的转数通过温度控制装置5基于图3中显示的控制逻辑来控制，使得通过在轴向六个位置处设置的非接触式温度计126测量的窑壳温度T11至T32(Tn)被保持在预定温度区域中。
在图3中，从六个测量位置处的窑壳温度T11至T32中，在任何一个位置处的温度或在多个任意位置处(最多六个位置处)的温度通过选择器开关50选择。在一个位置的温度被选择的情况下，被选择的窑壳温度被用作处理值，在多个位置的温度被选择的情况下，通过求平均数处理51获得的窑壳温度的平均值被用作处理值，PID控制利用处理值执行，使得此处理值PV被保持在设定值SV。
在PID控制中，与受延迟处理52影响的窑壳温度处理值PV和设定值SV之间的差异成比例的比例控制作用(P控制作用)，与差异延续时间成比例的积分控制作用(I控制作用)，以及与差异变化速度成比例的微分控制作用(D控制作用)被组合，PID控制的输出被反转(reversed)(53)并被用作开度指令，加热气体量调节风门3的开度通过上述指令被调节。此外，加热气体量调节风门3的开度指令受延迟处理54影响，并且被转变成在引风机4的转数控制中的处理值。PID控制被执行，使得此处理值PV被保持在设定值SV，PID控制的输出被反转(55)并用作引风机4的转数指令，引风机4的转数通过此指令调节。
因此，基本温度控制是通过加热气体量调节风门3的开度调节来执行的，备份控制被执行使得加热气体量调节风门3的开度被保持在预定范围内，通过备份控制，稳定的控制可被执行，克服入口负载变动。此外，在上述控制中，引风机4转数控制中的延迟处理54被设置为大于加热气体量调节风门3的开度调节中的延迟处理52，由此短时间温度变化仅通过加热气体量调节风门3的开度调节就可实现，而不需执行引风机4的转数控制，而长时间温度变化通过引风机4的转数控制实现。因此，更稳定的温度控制可被执行。
在温度被如上述进行控制的回转窑1的上游侧，烘干机(未显示)被设置。已被烘干机搅动和烘干使得其中水分被控制至预定值的烘干污泥71，通过螺旋输送器10引入回转窑1的内部筒体11。被引入内部筒体11的烘干污泥71在随着内部筒体11的旋转朝外侧传输过程中被加热。因此，剩余的水分被首先蒸发，有机成分的热分解在水分蒸发完成后进行。因此，在热解气体被产生时，有机成分被碳化，并从流槽15中排出作为具有预定碳化度的碳化物72(固体燃料)。
另一方面，热分解产生的热解气体73通过流槽15被引入干燥气体燃烧炉(未显示)，并且与辅助燃料或在加热气体输送管21中热交换的燃烧气体一起燃烧。一些燃烧气体流回至加热气体燃烧炉2，与加热气体燃烧炉2中的辅助燃料一起燃烧，并用于加热回转窑1。由于加热气体是燃烧气体，所以它含有烟灰、灰尘和粉尘。如果粉尘粘附至内部筒体11的外圆周表面上，那么非接触式温度计126测量的温度T11至T32(Tn)和实际窑壳温度之间可能发生误差。
因此，基于设在内部筒体11的可移动侧端部13中的测量装置114获得的整体热伸长D的测量值，窑壳温度(转换壳温度)的平均值被确定，并且此值与前述窑壳温度T11至T32的平均值(Tn)进行比较，由此粘附至窑壳的粉尘状态可被检测。
将窑壳内部筒体11的整体热伸长作为D(mm，＝ΔL)，窑内部筒体11的被加热部分的长度为L(m)，窑材料的线性膨胀率为α(mm/m·℃)，转换壳温度Ts(℃)通过整体热伸长率D/L(ΔL/L)除以窑材料线性膨胀率α获得，被表示为
Ts＝D/αL
在转换壳温度Ts和平均壳温度Tn之间的差异被表示为
ΔT＝(D/αL)-Tn
并变为不小于设定值的情况下，或者这种状态持续预定时间的情况下，可以判断粉尘粘附在窑壳上。在这种情况下，被压缩的气体可从设在外部筒体12上的喷嘴127(图2)喷射至窑内部筒体11外表面上以去除粉尘，或者用于促使内部筒体11维护的信号被产生。
此外，在粉尘粘附至窑壳的情况下，虽然基于非接触式温度计126的平均壳温度Tn低于基于窑内部筒体11整体热伸长的转换壳温度Ts，但是这种差异没有立即妨碍回转窑1本身的操作。因此，在温度差异ΔT变成不小于设定值的情况下(或者在这种状态持续预定时间的情况下)，根据温度差异ΔT，平均壳温度利用非接触式温度计的辐射系数等进行校准，通过加热气体量调节风门3或引风机4流入外部筒体12的加热气体量是使用校准的平均壳温度控制的，由此回转窑1的操作也可照常进行。
此外，基于用于测量内部筒体11的部分热伸长D1、D2、D3的测量装置124的测量值，该部分的窑壳温度(转换的部分壳温度)被确定，并且此值与基于非接触式温度计126的窑壳温度T11至T32(在图1中显示的例子中，T11和T12的平均值T1，T21和T22的平均值T2，T31和T32的平均值T3)相比较，由此窑内部筒体11的每个部分P1、P2和P3的测量值的误差和粘附粉尘的状态可被检测。在部分热伸长D1至D3中，D2和D3必须使用通过从实际测量的位移中减去固定侧端部14侧的部分热伸长D1、D2获得的值。
在本发明在设有图4中显示的在轴向具有不同加热温度的多个区域的回转窑41中执行的情况下，用于测量内部筒体11部分热伸长D1、D2、D3的上述测量装置124是有益的。在下文，第二个实施例的回转窑41将结合此图4进行说明。由于第二个实施例的回转窑41具有与第一个实施例的回转窑1相同的基本结构，所以标记被应用至相同的元件上，并且它们的解释被省略了。
在图4中，对于回转窑41，外部筒体12的内部通过分隔壁42和43分成三个区域Z1至Z3，加热气体被分配地从加热气体燃烧炉2中供应，并且还分别提供了用于调节区域Z1至Z3中加热气体流量的加热气体量调节风门31至33。
此外，对于回转窑41，在区域Z1至Z3的每个区域中，用于测量部分热伸长(D1、D2、D3)的一个测量装置124和两个非接触式温度计126(T11至T32)被设置。每个加热气体量调节风门31至33的开度是基于在每个区域Z1至Z3中窑壳温度的测量值T1、T2、T3(T11和T12的平均值T1，T21和T22的平均值T2，T31和T32的平均值T3)控制的。由此流过每个区域Z1至Z3的加热气体的量被调节，使得每个区域Z1至Z3中的窑壳温度可被保持在不同的设定温度。
每个区域Z1至Z3中的转换壳温度Ts1、Ts2、Ts3(D1/αL1、D1/αL2、D1/αL3，其中L1、L2和L3分别是每个区域的长度)是基于每个区域Z1至Z3中的部分热伸长D1、D2、D3确定的，此值与每个区域Z1至Z3中的窑壳温度的测量值T1、T2、T3相比较，以确定温差ΔT1、ΔT2、ΔT3。因此，每个区域Z1至Z3中的温度误差和粉尘粘附状态可被检测出来。此时，不必说，前述整体热伸长D确定的转换壳温度Ts与窑壳温度T11至T32的平均值进行比较的方法可同时被执行。
此外，在每个加热气体量调节风门31至33的开度被保持在预定比例的状态下，引风机4的转数可被控制，使得任何区域的窑壳温度，例如位于最下游侧的出口区域Z3的窑壳温度T3(T31和T32的平均值)，被保持在预定温度区域。在这种情况下，用于测量部分热伸长的测量装置124可仅在出口区域Z3设置。
上文是本发明实施例的描述。本发明不限于上述实施例，各种改进和变化可以基于本发明的技术思想被做出。例如，在上述实施例中，设有六个非接触式温度计126和三个用于测量轴向部分热伸长的测量装置124的回转窑被显示。然而，这些元件的数量可被适当地设置。此外，在第二个实施例中，设有在轴向具有不同窑壳温度的三个区域的回转窑被显示。然而，区域的数量不限于三个，并且每个区域的长度可以是不同的。
图1显示了本发明所述的外部加热回转窑1被用作碳化炉的例子。在图1中，回转窑1包括内部筒体11(窑壳)和用于引起加热气体在内部筒体11周围流动的外部筒体12(隔焰罩)。内部筒体11被支承在能在轴向移动的可移动侧端部13和固定侧端部14上，以便可绕轴旋转。在形成内部筒体11入口部分的可移动侧端部13中，用于填充被处理物质的螺旋输送器10被设置，并且在形成内部筒体11出口部分的固定侧端部14中，用于排出被处理物质的流槽15被设置。
更具体而言，在内部筒体11的可移动侧端部13中，可旋转地支承内部筒体11的环形框131被设置，环形框131的两侧被可旋转地支承在支承构件132的上端部，所述支承构件132可摆动地竖立在安装表面130上。支承构件132的支承点之间的距离被设置为远大与窑内部筒体11的热伸长，下文详细描述，并且支承构件132的摆动引起的可移动侧端部13的上下运动被保持足够小。
此外，内部筒体11的可移动侧端部13和固定侧端部14形成旋转部分11和不旋转部分13、14之间的气密封。另外，在可移动侧端部13和螺旋输送器10之间的连接部分中，膨胀部分133被提供，其吸收可移动侧部分13的轴向位移。
在内部筒体11的可移动侧端部13中，用于测量整个被加热部分的热伸长，也就是内部筒体11整体热伸长D的测量装置114被提供。测量装置114利用固定在回转窑1安装部分的刻度盘，测量设在内部筒体11的可移动侧端部13中的指示器P的位移。测量装置114可以是利用电磁装置或类似装置如差动变压器测量指示器P位移的位置传感器。此外，替代用于检测连续位移的传感器，用于检测已达到预设的预定位移的探针可被设置，或者激光测距机可被用于检测位移。
在内部筒体11的内壁部分上，相对圆周方向倾斜的多个翼片(或螺旋，未显示)被设置。内部筒体11通过驱动源(未显示)以预定转速旋转，从入口侧填充的被处理物质可通过内部筒体被传输至出口侧，同时被加热。在一些情况下，代替设置翼片，内部筒体11被支承，以能够绕相对水平线稍微倾斜的轴线旋转，由此被处理物质通过内部筒体11的倾斜和旋转被传输至出口侧。
外部筒体12通过支承构件(未显示)被固定至安装部分，处于允许内部筒体11旋转和在轴向移动，并提供外部筒体12和内部筒体11之间密封的状态。外部筒体12的整个内表面覆盖有绝缘材料，如图2所示，内部空间的一侧(内部筒体11的一侧)在外部筒体12的整个长度上被分隔壁120分隔。加热气体导入部分121被界定在分隔部分的下侧，加热气体输送部分122被界定在分隔部分的上侧，并且从导入部分121能向输送部分122的加热气体流动通道被形成。外部筒体12的导入部分121与供应管20连接，加热气体通过供应管20从加热气体燃烧炉2提供。另一方面，外部筒体12的输送部分122通过加热气体输送管21连接加热气体量调节风门3和引风机4。
在外部筒体12的上部，三个观察镜123被提供以在轴向上相互分离，每个观察镜123设有用于测量部分位移，也就是内部筒体11的部分热伸长D1、D2、D3的测量装置124。测量装置124由观测设备或摄像机组成，观测设备或摄像机被设置在外部筒体12的观察镜123上，以面对设在内部筒体11外圆周表面上的指示器P1、P2、P3，并通过设在观测设备视场中的刻度盘测量指示器P1、P2、P3相对测量位置的位移，或者根据通过摄像机获得的图像上的位置测量指示器P1、P2、P3相对测量位置的位移。
此外，在邻近外部筒体12上部中的输送部分122的位置处，六个窗口125被设置以在轴向上相互分离。每个窗口125设有非接触式温度计126，所述非接触式温度计126面对绕轴旋转的内部筒体11的外圆周表面，以测量窑壳温度T11至T32(Tn)。作为非接触式温度计126，辐射温度计可被使用。在这种情况下，含有烟灰和灰尘的燃烧气体被用作下文描述的在外部筒体12中流动的加热气体，使得3，9μm的红外线波长被优选用作辐射温度计的响应波长，3.9μm的红外线波长不被烟尘、灰尘和燃烧气体影响。此外，使用1.0μm附近波长的双色温度计也是适合的，因为它更少地受燃烧气体、烟尘和灰尘影响，并更不易受辐射系数(emissivity)的影响，即使内部筒体11的外表面腐蚀。
接着，在回转窑1被用作将有机废弃物如下水道污泥热分解为燃料的碳化炉的情况下，外部加热回转窑1的操作方法基于上述实施例被说明。
加热气体通过引风机4的引风作用从加热气体燃烧炉2供应到回转窑1的外部筒体12中，使得位于外部筒体12中的内部筒体11通过这些加热气体从外圆周表面被加热。加热气体燃烧炉2的加热功率被保持恒定，加热气体燃烧炉2提供的加热气体被保持预定高温。然而，用于加热内部筒体11所需的热量根据被引入窑内部筒体11的负载的波动，例如被处理物质的特性、被处理量和水分含量的变动而变动。
因此，加热气体量调节风门3的开度和引风机4的转数通过温度控制装置5基于图3中显示的控制逻辑来控制，使得通过在轴向六个位置处设置的非接触式温度计126测量的窑壳温度T11至T32(Tn)被保持在预定温度区域中。
在图3中，从六个测量位置处的窑壳温度T11至T32中，在任何一个位置处的温度或在多个任意位置处(最多六个位置处)的温度通过选择器开关50选择。在一个位置的温度被选择的情况下，被选择的窑壳温度被用作处理值，在多个位置的温度被选择的情况下，通过求平均数处理51获得的窑壳温度的平均值被用作处理值，PID控制利用处理值执行，使得此处理值PV被保持在设定值SV。
在PID控制中，与受延迟处理52影响的窑壳温度处理值PV和设定值SV之间的差异成比例的比例控制作用(P控制作用)，与差异延续时间成比例的积分控制作用(I控制作用)，以及与差异变化速度成比例的微分控制作用(D控制作用)被组合，PID控制的输出被反转(reversed)(53)并被用作开度指令，加热气体量调节风门3的开度通过上述指令被调节。此外，加热气体量调节风门3的开度指令受延迟处理54影响，并且被转变成在引风机4的转数控制中的处理值。PID控制被执行，使得此处理值PV被保持在设定值SV，PID控制的输出被反转(55)并用作引风机4的转数指令，引风机4的转数通过此指令调节。
因此，基本温度控制是通过加热气体量调节风门3的开度调节来执行的，备份控制被执行使得加热气体量调节风门3的开度被保持在预定范围内，通过备份控制，稳定的控制可被执行，克服入口负载变动。此外，在上述控制中，引风机4转数控制中的延迟处理54被设置为大于加热气体量调节风门3的开度调节中的延迟处理52，由此短时间温度变化仅通过加热气体量调节风门3的开度调节就可实现，而不需执行引风机4的转数控制，而长时间温度变化通过引风机4的转数控制实现。因此，更稳定的温度控制可被执行。
在温度被如上述进行控制的回转窑1的上游侧，烘干机(未显示)被设置。已被烘干机搅动和烘干使得其中水分被控制至预定值的烘干污泥71，通过螺旋输送器10引入回转窑1的内部筒体11。被引入内部筒体11的烘干污泥71在随着内部筒体11的旋转朝外侧传输过程中被加热。因此，剩余的水分被首先蒸发，有机成分的热分解在水分蒸发完成后进行。因此，在热解气体被产生时，有机成分被碳化，并从流槽15中排出作为具有预定碳化度的碳化物72(固体燃料)。
另一方面，热分解产生的热解气体73通过流槽15被引入干燥气体燃烧炉(未显示)，并且与辅助燃料或在加热气体输送管21中热交换的燃烧气体一起燃烧。一些燃烧气体流回至加热气体燃烧炉2，与加热气体燃烧炉2中的辅助燃料一起燃烧，并用于加热回转窑1。由于加热气体是燃烧气体，所以它含有烟灰、灰尘和粉尘。如果粉尘粘附至内部筒体11的外圆周表面上，那么非接触式温度计126测量的温度T11至T32(Tn)和实际窑壳温度之间可能发生误差。
因此，基于设在内部筒体11的可移动侧端部13中的测量装置114获得的整体热伸长D的测量值，窑壳温度(转换壳温度)的平均值被确定，并且此值与前述窑壳温度T11至T32的平均值(Tn)进行比较，由此粘附至窑壳的粉尘状态可被检测。
将窑壳内部筒体11的整体热伸长作为D(mm，＝ΔL)，窑内部筒体11的被加热部分的长度为L(m)，窑材料的线性膨胀率为α(mm/m·℃)，转换壳温度Ts(℃)通过整体热伸长率D/L(ΔL/L)除以窑材料线性膨胀率α获得，被表示为
Ts＝D/αL
在转换壳温度Ts和平均壳温度Tn之间的差异被表示为
ΔT＝(D/αL)-Tn
并变为不小于设定值的情况下，或者这种状态持续预定时间的情况下，可以判断粉尘粘附在窑壳上。在这种情况下，被压缩的气体可从设在外部筒体12上的喷嘴127(图2)喷射至窑内部筒体11外表面上以去除粉尘，或者用于促使内部筒体11维护的信号被产生。
此外，在粉尘粘附至窑壳的情况下，虽然基于非接触式温度计126的平均壳温度Tn低于基于窑内部筒体11整体热伸长的转换壳温度Ts，但是这种差异没有立即妨碍回转窑1本身的操作。因此，在温度差异ΔT变成不小于设定值的情况下(或者在这种状态持续预定时间的情况下)，根据温度差异ΔT，平均壳温度利用非接触式温度计的辐射系数等进行校准，通过加热气体量调节风门3或引风机4流入外部筒体12的加热气体量是使用校准的平均壳温度控制的，由此回转窑1的操作也可照常进行。
此外，基于用于测量内部筒体11的部分热伸长D1、D2、D3的测量装置124的测量值，该部分的窑壳温度(转换的部分壳温度)被确定，并且此值与基于非接触式温度计126的窑壳温度T11至T32(在图1中显示的例子中，T11和T12的平均值T1，T21和T22的平均值T2，T31和T32的平均值T3)相比较，由此窑内部筒体11的每个部分P1、P2和P3的测量值的误差和粘附粉尘的状态可被检测。在部分热伸长D1至D3中，D2和D3必须使用通过从实际测量的位移中减去固定侧端部14侧的部分热伸长D1、D2获得的值。
在本发明在设有图4中显示的在轴向具有不同加热温度的多个区域的回转窑41中执行的情况下，用于测量内部筒体11部分热伸长D1、D2、D3的上述测量装置124是有益的。在下文，第二个实施例的回转窑41将结合此图4进行说明。由于第二个实施例的回转窑41具有与第一个实施例的回转窑1相同的基本结构，所以标记被应用至相同的元件上，并且它们的解释被省略了。
在图4中，对于回转窑41，外部筒体12的内部通过分隔壁42和43分成三个区域Z1至Z3，加热气体被分配地从加热气体燃烧炉2中供应，并且还分别提供了用于调节区域Z1至Z3中加热气体流量的加热气体量调节风门31至33。
此外，对于回转窑41，在区域Z1至Z3的每个区域中，用于测量部分热伸长(D1、D2、D3)的一个测量装置124和两个非接触式温度计126(T11至T32)被设置。每个加热气体量调节风门31至33的开度是基于在每个区域Z1至Z3中窑壳温度的测量值T1、T2、T3(T11和T12的平均值T1，T21和T22的平均值T2，T31和T32的平均值T3)控制的。由此流过每个区域Z1至Z3的加热气体的量被调节，使得每个区域Z1至Z3中的窑壳温度可被保持在不同的设定温度。
每个区域Z1至Z3中的转换壳温度Ts1、Ts2、Ts3(D1/αL1、D1/αL2、D1/αL3，其中L1、L2和L3分别是每个区域的长度)是基于每个区域Z1至Z3中的部分热伸长D1、D2、D3确定的，此值与每个区域Z1至Z3中的窑壳温度的测量值T1、T2、T3相比较，以确定温差ΔT1、ΔT2、ΔT3。因此，每个区域Z1至Z3中的温度误差和粉尘粘附状态可被检测出来。此时，不必说，前述整体热伸长D确定的转换壳温度Ts与窑壳温度T11至T32的平均值进行比较的方法可同时被执行。
此外，在每个加热气体量调节风门31至33的开度被保持在预定比例的状态下，引风机4的转数可被控制，使得任何区域的窑壳温度，例如位于最下游侧的出口区域Z3的窑壳温度T3(T31和T32的平均值)，被保持在预定温度区域。在这种情况下，用于测量部分热伸长的测量装置124可仅在出口区域Z3设置。
上文是本发明实施例的描述。本发明不限于上述实施例，各种改进和变化可以基于本发明的技术思想被做出。例如，在上述实施例中，设有六个非接触式温度计126和三个用于测量轴向部分热伸长的测量装置124的回转窑被显示。然而，这些元件的数量可被适当地设置。此外，在第二个实施例中，设有在轴向具有不同窑壳温度的三个区域的回转窑被显示。然而，区域的数量不限于三个，并且每个区域的长度可以是不同的。