基本的に、ロータリーキルン焼却炉のタイプは、その物理的なシェル設計によって定義されます。この分類に基づくと、主要なタイプは4つあります。すなわち、直線円筒形、高温端膨張形、低温端膨張形、および両端膨張形です。これらの設計は、廃棄物が移動する方法と、高温にさらされる時間を制御するように設計されており、焼却炉の効率とさまざまな種類の廃棄物への適合性に直接影響します。
キルンシェルの物理的な形状は出発点ですが、最も重要な区別は、廃棄物と高温燃焼ガスの流れが互いにどのように流れるかです。この流れ構成（向流または並流）が、焼却炉の性能と用途を真に決定します。
シェルの形状が重要な理由：4つのコア設計
キルンシェルの幾何学的形状は、専門化の最初のレベルです。各設計は、焼却プロセスの特定の部分を最適化するために、内部容積と物質の流れを変更します。
直線円筒形
これは最も一般的でわかりやすい設計です。単純で均一な直径の円筒で構成されており、製造が容易でコストも低くなります。
主な利点はその単純さです。しかし、より複雑な設計と比較して、特定の温度ゾーンにおける物質の滞留時間を制御する能力は低くなります。
高温端膨張形
この設計では、キルンの直径が排出口（「高温端」）で大きくなります。この膨張により、灰や固体の移動が遅くなります。
主な利点は、キルンの最も高温の部分での滞留時間が増加することです。これにより、持続性有機汚染物質のより完全な燃焼と分解が保証され、特定の有害廃棄物に最適です。
低温端膨張形
ここでは、キルンの直径が供給端（「低温端」）で大きくなります。この設計は、かさばる廃棄物や不均一な廃棄物材料を処理する場合に特に役立ちます。
入口の容積が大きいことで、材料の分散が良くなり、閉塞を防ぎます。また、廃棄物が高温ゾーンに入る前に、初期の乾燥と揮発のためのより大きな領域を提供します。
両端膨張形
その名の通り、このキルンは供給端と排出口の両方で膨張しており、「葉巻」のような形状をしています。これは最も複雑でコストのかかる設計です。
かさばる廃棄物を入口で処理できるという高温端膨張の利点と、排出口での最大限の燃焼を保証するという低温端膨張の利点を組み合わせようとします。この設計は、高度に専門化された用途のために予約されています。
決定的な区別：流れ構成
シェルの形状を超えて、キルンの機能を定義する操作原理は、廃棄物の流れに対するガスの流れの方向です。これは性能に関してより重要な要因です。
向流（並流）
向流設計では、廃棄物材料と高温燃焼ガスは同じ端から入り、キルン内を同じ方向に移動します。
この構成により、入ってくる湿った、または揮発性の廃棄物はすぐに最も高い温度にさらされます。これは、揮発性物質の制御されていない燃焼のリスクを最小限に抑えながら、急速な乾燥を提供するため、高水分廃棄物（スラッジなど）に対して非常に効果的です。
対向流
対向流設計では、廃棄物は一方の端から供給され、高温ガスは反対側の端から導入され、固体の移動と反対方向に流れます。
これは、高い熱効率のため、有害廃棄物焼却において最も一般的な構成です。廃棄物が高温端に向かって移動するにつれて、排出ガスによって予熱され、固体は排出直前に最高の温度を経験します。これにより、最大の分解・除去効率（DRE）が保証されます。
トレードオフの理解
ロータリーキルン設計の選択には、性能要件と運用上の現実とのバランスを取ることが含まれます。単一のタイプが万能で優れているわけではありません。
向流 対 対向流
主なトレードオフは、フロントエンド処理と全体的な熱効率の間にあります。向流は、高水分または高揮発性廃棄物を安全に処理するのに優れていますが、熱効率は低くなります。
対向流は、熱効率と分解のチャンピオンであり、ほとんどの有害廃棄物の標準となっています。ただし、初期加熱時に大量の可燃性ガスを放出する廃棄物にとっては問題となる可能性があります。
単純なシェル 対 膨張したシェル
ここでのトレードオフは、コストと専門化のバランスです。直線円筒形は、さまざまな廃棄物ストリームに対応する信頼性が高く、費用対効果の高い主力製品です。
膨張したシェルは製造の複雑さとコストを追加しますが、特定の課題を解決します。膨張した高温端は、長時間の燃焼を必要とする廃棄物の解決策であり、膨張した低温端は、かさばる、供給が困難な材料の解決策です。
アプリケーションに最適な選択をする
選択は、廃棄物ストリームの特定の特性と主要な運用目標によって導かれる必要があります。
- 低水分有害廃棄物の熱効率を最大化することに重点を置いている場合： 対向流キルンが最も効果的で標準的な選択肢です。
- 高水分スラッジまたは揮発性材料の処理に重点を置いている場合： 向流設計は、材料を急速に乾燥・着火させることで、より安全で安定した燃焼を提供します。
- かさばる、不均一な産業廃棄物または都市固形廃棄物の処理に重点を置いている場合： 低温端が膨張したキルンは、供給の問題を防ぎ、初期処理を改善します。
- 非常に持続性の高い材料の最高の分解を達成することに重点を置いている場合： 膨張した高温端を持つ可能性のある対向流キルンは、最高温度での最長の滞留時間を提供します。
最終的に、これらの設計変数を理解することで、特定の廃棄物管理の課題に合わせて正確に設計されたロータリーキルンシステムを選択できるようになります。
要約表：
| キルンタイプ | 主な特徴 | 最適用途 |
|---|---|---|
| 直線円筒形 | シンプルで均一な設計 | 一般的、費用対効果の高い用途 |
| 高温端膨張形 | 排出口での滞留時間増加 | 持続性汚染物質の完全燃焼 |
| 低温端膨張形 | 供給端の容積増大 | かさばる、不均一な廃棄物材料 |
| 向流 | 廃棄物とガスが同じ方向に流れる | 高水分廃棄物（例：スラッジ） |
| 対向流 | 廃棄物とガスが反対方向に流れる | 有害廃棄物に対する最大の熱効率 |
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