JP2012207828A - 竪型焼成炉 - Google Patents

Abstract

【課題】処理能力を増大しても炉本体の高さを大きくすることなく、十分に焼成のための熱を原料へ与える竪型焼成炉を提供することを課題とする。
【解決手段】炉床１１より上方で予熱空間を形成する予熱筒体１２と炉床１１より下方で焼成空間を形成する焼成筒体１３を有し、予熱空間は炉蓋より下方に落下開口１１Ａを有する炉床の外周縁より上方に延びる予熱筒体１２の空間内に形成され、焼成空間が炉床１１の落下開口１１Ａの周縁より下方に延びる焼成筒体１３の空間内に形成され、炉蓋１４に、予熱空間へ向け燃焼ガスもしくは高温ガスを噴射する加熱装置１５が設けられ、焼成筒体１３は、高さ方向中間位置で、焼成筒体１３の内面から半径内方に延びる障壁部１３Ａが周方向の複数位置に設けられていると共に、焼成筒体１３の周壁に、障壁部１３Ａの直下に生ずる空間へ燃焼ガスもしくは高温ガスを噴射する副加熱装置２０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、竪型焼成炉に関する。

この種の焼成炉としては、特許文献１に開示されているものが知られている。

特許文献１の竪型焼成炉は、炉床より上方で予熱空間を形成する予熱筒体と炉床より下方で焼成空間を形成する焼成筒体を有する竪型筒状の炉体を備えた竪型焼成炉において、予熱空間は加熱装置が設けられている炉蓋より下方で炉体内面から半径内方に延び中央部に落下開口を有する炉床の外周縁より上方に延びて設けられた予熱筒体の空間内に形成され、焼成空間が該炉床の落下開口の周縁より下方に延びる焼成筒体の空間内に形成されている。

上記炉蓋の中央軸線位置には、上記予熱空間に向け燃焼ガスを噴射するバーナが設けられており、上記焼成筒体は、高さ方向中間位置で、該焼成筒体の内面から半径内方に延びるブリッジが周方向の複数位置に設けられている。該複数のブリッジは、焼成筒体の中央軸線位置で連結されている。

このような特許文献１の竪型焼成炉では、炉床上の原料は上記燃焼ガスに面する表層で予熱され、炉床の上方に設けられたプッシャで半径内方へ押し出されて上記落下開口から焼成筒体の焼成空間内へ落下する。上記炉床の落下開口から落下して焼成空間で堆積された原料の堆積層では、原料は自己が保有する熱により、この堆積層内で焼成が促進される。焼成が進行した原料は、上記焼成空間を上昇する冷却空気と接触して冷却されながら降下して、焼成筒体の下部に設けられた排出筒から製品として排出される。

特開２００９−０６８８２１

しかしながら、特許文献１の竪型焼成炉にあっては、構造上そして機能上において改善すべき余地があった。

特許文献１に開示されている種の竪型焼成炉は、原料の処理能力を増大させようとすると、その分、加熱焼成時間を長くせねばならず、炉体の高さが大きくなってしまう。また、炉床の原料はその堆積層の表面のみで予熱され、表面側から焼成空間へ落下するが、予熱が十分であるとは限らず、焼成空間内で降下する間に十分に焼成されないこともある。

本発明は、このような点に鑑み、処理能力を増大しても炉本体の高さをさほど大きくすることなく、十分に焼成のための熱を原料へ与えることのできる竪型焼成炉を提供することを課題とする。

本発明に係る竪型焼成炉は、炉床より上方で予熱空間を形成する予熱筒体と炉床より下方で焼成空間を形成する焼成筒体を有する竪型筒状の炉体を備える。

かかる竪型焼成炉において、本発明では、予熱空間は加熱装置が設けられている炉蓋より下方で炉体内面から半径内方に延び中央部に落下開口を有する炉床の外周縁より上方に延びて設けられた予熱筒体の空間内に形成され、焼成空間が該炉床の落下開口の周縁より下方に延びる焼成筒体の空間内に形成され、上記炉蓋に、上記予熱空間へ向け燃焼ガスもしくは高温ガスを噴射する加熱装置が設けられ、上記焼成筒体は、高さ方向中間位置で、該焼成筒体の内面から半径内方に延びる障壁部が周方向の複数位置に設けられていると共に、焼成筒体の周壁に、上記障壁部直下に生ずる空間へ燃焼ガスもしくは高温ガスを噴射する副加熱装置が設けられていることを特徴としている。

このような構成の本発明の竪型焼成炉によると、炉床上に供給されて堆積層を形成する原料は、加熱装置から予熱空間へ噴射される燃焼ガスもしくは高温ガスにより、上記堆積層の表面から加熱を受け予熱される。予熱された堆積層の表面の原料は、プッシャにより炉床の落下開口を経て落下し、しかる後、周方向の複数位置で焼成筒体の内壁面に設けられた障壁部同士間を経てから焼成筒体の下部に達して堆積層を形成する。この焼成空間での堆積層は、その上面が焼成筒体の障壁部よりも上方に位置するようになる。

この焼成空間内の堆積層には、該堆積層の上面よりも下方に上記障壁部が存在しているので、該障壁部の直下に原料不在の空間が形成される。本発明では、この空間へ副加熱装置から燃焼ガスもしくは高温ガスが噴射されている。したがって、焼成空間内の原料は、その焼成途中で熱が補給される。かくして、炉本体の高さが従来よりも低くて焼成筒体内での原料の滞留が短くても、十分に焼成が促進される。

本発明において、焼成筒体の周方向の複数位置に設けられた障壁部は半径方向内方に延び焼成筒体の中央軸線位置で互いに連結されてブリッジを形成しているようにすることができる。

竪型焼成炉では、焼成筒体の補強のために上記ブリッジを設けていることが多い。換言すれば、本発明では、このようなブリッジの直下に形成される原料不存在の空間へ副加熱装置から燃焼ガスや高温ガスを噴射することで、焼成途中での原料へ焼成促進のための熱を供給できる。

以上のように、本発明は、焼成筒体に設けられた障壁部の直下に形成される原料不存在の空間へ、副加熱装置から燃焼ガスあるいは高温ガスを供給することとしたので、燃焼途中の原料へ熱を補給して焼成を促進することができることとなり、その結果、原料は焼成のための焼成筒体内での滞留時間が短くても十分に焼成され、処理能力を増大させても、焼成筒体の高さ寸法を大きくすることが必要なくなって、この点で、炉体、すなわち竪型焼成炉の高さ方向での小型化が可能となる。

本発明の実施形態としての竪型焼成炉の縦断面図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。

図１において、回転することなく静止せる竪型の筒状をなし主として耐火性レンガで作られた炉体１０は、半径方向中央部に落下開口１１Ａが形成された環板状の炉床１１と、該炉床１１の外周縁から上方に延びる予熱筒体１２と、該炉床１１の内周縁、すなわち上記落下開口１１Ａの周縁から下方に延びる焼成筒体１３とを有している。上記炉床１１の直上位置には、周方向の複数位置で、半径方向に往復動するプッシャ１１Ｂが設けられている。本実施形態では、プッシャ１１Ｂは上下二本が組として設けられている。

予熱筒体１２は、上記炉床１１の外周縁から上方に向け、その上端縁に環板状の天板部１２Ａが取り付けられている。該天板部１２Ａは、予熱筒体１２の上端縁から半径内方に延び、その内周縁から内筒部１２Ｂが垂下している。この内筒部１２Ｂの下端は炉蓋１４の外周部に固定され、該内筒部１２Ｂがこの炉蓋１４を、該炉蓋１４の外周部に設けられた環状の冷却部１４Ａを介して支持している。この冷却部１４Ａは、炉蓋１４を支持する強度のダクト状の環体をなしていて、内部へ冷却媒体、例えば冷却水が流通していて、炉蓋１４の外周部と内筒部１２Ｂの下端部を冷却して、炉蓋１４の支持構造の脆弱化を防止している。

炉蓋１４には、加熱装置として、燃料と空気を炉体内に噴射供給するバーナ１５が、炉蓋１４の中央鉛直軸線の位置に設けられている。本発明において、加熱装置としてのバーナ１５は、その燃料の種類を問わず、液体燃料でも、気体燃料でも、固体燃料でもよい。あるいは、加熱装置は、炉外で高温化されたガスを炉体内に噴射するようになっていてもよい。

上記天板部１２Ａ、内筒部１２Ｂ、予熱筒体１２そして炉床１１によって包囲される予熱空間は、焼成に先立ち予熱されるべき石灰石等の原料Ｍを炉床１１上に堆積するための空間を形成するのに供され、特に該予熱空間の下部での原料Ｍの予熱に貢献する。この予熱空間の上部では、原料供給管１７が天板部１２Ａに接続されている。この原料供給管１７は、上記天板部１２Ａの周方向複数位置に設けられており、各原料供給管１７は、天板部１２Ａより上方の炉体外で、二つに分岐されていて、一方が傾斜せる原料投入管１７Ａ、他方が上方に垂立する排気管１７Ｂとなっている。複数の原料投入管１７Ａはそれらの上端で原料貯留槽１８の底壁１８Ａに開口して接続されている。該原料貯留槽１８は、仕切板１８Ｂによって上空間と下空間に仕切られており、両空間は仕切板１８Ｂから垂下する短筒１８Ｃにより連通している。また、原料貯留槽１８の蓋板には、開閉可能な充填口１８Ｄが設けられている。該充填口１８Ｄは、開口されて適宜時に原料Ｍを外部から槽内の上空間へ充填されるのに供する。上空間に供給された原料Ｍは上記短筒１８Ｃを経て下空間に落下する。

上記原料投入管１７Ａから上方に向け分岐された複数の排気管１７Ｂは、該排気管１７Ｂの上端で、上記原料貯留槽１８を取り囲むように設けられた環状ダクト１９に接続されており、該環状ダクト１９は、その吸引口１９Ａを経てブロワ等の図示せぬ吸引装置に接続されている。

炉床１１の落下開口１１Ａの周縁から垂下して設けられている筒状に耐熱材料で作られている焼成筒体１３は、上部で下方に向け拡径された後に下方に向け円筒状に形成され、その下部には冷却筒体１３Ｂが下方に向けつぼまる形をなして設けられている。上記焼成筒体１３の内面には、上下方向での中間位置に、周方向の複数箇所でアーチ状のブリッジ１３Ａが設けられている。これらのブリッジ１３Ａは炉体１０と同様に耐火レンガで作られていて、上方から見たときに、焼成筒体１３の内面位置からその中心軸線位置に向け延び、互いのブリッジ１３Ａが該中心軸線位置で連結されている。換言すれば、複数のブリッジ１３Ａは、この中心軸線位置から放射状に半径外方に延びて上記焼成筒体１３の内面にまで達している。

上記焼成筒体１３には、周方向で少なくとも上記ブリッジ１３Ａの位置で、かつ高さ方向で該ブリッジ１３Ａの直下となる位置に、周壁に半径外方へ没した副加熱空間１６が形成されている。この副加熱空間１６は周方向に連続する環状をなしていてもよい。該副加熱空間１６には、外壁に取り付けられた副加熱装置２０が設けられていて、加熱ガスとして、微粉炭素の燃料と空気とが上記副加熱空間１６へ噴射するようになっている。上記ブリッジ１３Ａの上方には、外壁に温度センサ２１が設けられていて、上記ブリッジ１３Ａより上方における原料の温度を検出して、その検出温度に応じて、上記副加熱装置２０の噴射燃料と空気の量を調整できるようになっている。

上記焼成筒体１３の下部からは、下方に向け縮径してテーパ状をなす冷却筒体１３Ｂが垂下し、この冷却筒体１３Ｂからは筒状の排出筒２２が垂下している。該排出筒２２は、下部が小径となっていて、そこからは、傾斜する取出管２３が下方に延びている。該取出管２３内には、上下で異なる三位置に、回動式のダンパ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃが設けられていて、上下のダンパ２３Ａ，２３Ｃと中間のダンパ２３Ｂとが開閉時期を異にしている。

上記冷却筒体１３Ｂから排出筒２２へ移行する範囲には、外部から冷却空気を受ける受気管２４が進入して設けられている。該受気管２４はＬ字状に屈曲されて上方に延び、その上端に二段傘状の分気体２５が取り付けられている。この傘状の分気体２５により、上記受気管２４の上端開口へ原料が進入せず、冷却空気が上記上端開口から周囲へ分散送気されるようになる。上記受気管２４の垂立部にはその外面に段状の滑落案内体２６が取り付けられている。この滑落案内体２６は、上面に環状段部が形成されていて、上段に比し下段が大きい直径を有している。好ましくは、この滑落案内体２６は、外部から駆動力を受けて、上記受気管２４まわりにゆっくりと回転する。焼成後冷却された原料は、上記滑落案内体２６の上面を順次滑落して排出筒２２の下部へ達する。

次に、かかる構成の本実施形態装置について、原料が炉体内へ投入され炉体内で焼成される原理を説明する。

（１）充填口１８Ｄから原料貯留槽１８の上空間へ供給された石灰石等の焼成対象物たる原料Ｍは仕切板１８Ｂ上に貯留され、複数の短筒１８Ｃから該原料貯留槽１８の下空間へ落下し、底壁１８Ａから斜め下方に延びる複数の原料投入管１７Ａを経て落下し炉体１０内の炉床１１上に堆積される。炉床１１上での原料Ｍの堆積層は、炉体１０の半径方向内方に安息角をもって自由表面を形成する。

（２）炉蓋１４に設けられた加熱装置としての複数のバーナ１５からは燃料と空気が噴射されて燃料が燃焼してその火炎が下方に向け噴出される。

（３）上記炉床１１上で堆積層をなす原料Ｍはその自由表面で上記火炎により加熱されて予熱され、プッシャ１１Ｂの作動により、逐次落下開口１１Ａから焼成筒体１３内へ落下する。予熱された原料Ｍは落下開口１１Ａから落下すると、周方向の複数位置に障壁部として設けられたブリッジ１３Ａ同士間を通り、さらに落下して、上記焼成筒体１３内で、ブリッジ１３Ａよりも上方位置に自由表面をもつように堆積される。上記ブリッジ１３Ａの直下には、原料不存在の空間が形成される。すなわち、その空間には原料の堆積層の自由表面が存在するようになる。該空間には副加熱装置２０からの燃焼ガスが噴射されており、堆積層はこの空間に面する上記自由表面で加熱されて熱が補給され焼成が促進される。

（４）一方、受気管２４から取り入れられた外部空気は、該受気管２４を経て、冷却空気として、分気体２５から堆積層内へ進入し、焼成が十分に進行した原料を冷却しながら、自らは昇温して、予熱空間へ達し、燃焼空気の一部として燃焼に寄与する。

（５）炉床１１上の原料Ｍの堆積層にはその自由表面から予熱空間での燃焼ガスの一部が層内に流入し、予熱に寄与する。炉外に設けられた環状ダクト１９は、図示しない外部のブロワにより吸引されているので、上記炉床１１上の原料Ｍの堆積層を透過する燃焼ガスの一部は、原料Ｍとの熱交換により降温した後に、上記複数の排気管１７Ｂ中を上昇し、上記環状ダクト１９を経て排気される。

（６）このようにして焼成そして冷却された原料Ｍは排出筒２２を降下しつつ冷却され、取出管２３を滑落して、交互に開くダンパ２３Ａ，２３Ｃそして２３Ｂを経て、製品として取り出される。

本発明は、図示されそして説明された形態のみには限定されず、種々変更が可能である。例えば、加熱装置そして副加熱装置いずれも、燃料を噴射して燃焼ガスを生ずる装置、あるいは、炉外で燃焼した後に炉内に高温ガスとして噴射する装置とすることができる。又、燃料としては、液体燃料、気体燃料そして固体燃料のいずれをも、あるいはそれらの混合を用いることもできる。固体燃料としては、噴射に好適な微粉炭を用いることができる。

さらには、複数の障壁部は、既述のブリッジ部でなくとも、焼成筒体の周壁から半径内方へ突出していて、中心軸線位置で連結されていなくともよい。また、障壁部そして副加熱装置から加熱ガスを受ける空間は、上下方向の複数位置に設けられていてもよく、その場合、上方の障壁部と上下の障壁部とは、周方向で異なる位置に設けられていることが好ましい。

また、図示の例では炉床は非回転であったが、本発明は炉床が鉛直中心軸線まわりに回転する形式の竪型炉でも適用できる。

１０ 炉体
１１ 炉床
１１Ａ 落下開口
１２ 予熱筒体
１３ 焼成筒体
１３Ａ 障壁部（ブリッジ）
１４ 炉蓋
１５ 加熱装置（バーナ）
２０ 副加熱装置

Claims (2)

1. 炉床より上方で予熱空間を形成する予熱筒体と炉床より下方で焼成空間を形成する焼成筒体を有する竪型筒状の炉体を備えた竪型焼成炉において、
   予熱空間は加熱装置が設けられている炉蓋より下方で炉体内面から半径内方に延び中央部に落下開口を有する炉床の外周縁より上方に延びて設けられた予熱筒体の空間内に形成され、焼成空間が該炉床の落下開口の周縁より下方に延びる焼成筒体の空間内に形成され、
   上記炉蓋に、上記予熱空間へ向け燃焼ガスもしくは高温ガスを噴射する加熱装置が設けられ、
   上記焼成筒体は、高さ方向中間位置で、該焼成筒体の内面から半径内方に延びる障壁部が周方向の複数位置に設けられていると共に、焼成筒体の周壁に、上記障壁部直下に生ずる空間へ燃焼ガスもしくは高温ガスを噴射する副加熱装置が設けられていることを特徴とする竪型焼成炉。
2. 焼成筒体の周方向の複数位置に設けられた障壁部は半径方向内方に延び焼成筒体の中央軸線位置で互いに連結されてブリッジを形成していることとする請求項１に記載の竪型焼成炉。

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