JPH073271Y2 - 流動層炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、粒粉体を流動化することにより各種反応や
熱交換、粉粒体の分級または移送などを行う流動層炉に
関するものである。

［従来の技術］ 容器に粉粒体を入れ、容器底部から適当な流速でガスな
どの流体を導入すると、粉粒体はその流体にともなわれ
てあたかも沸騰するかのように運動する。このとき、粉
粒体が流動化しているといい、その状態にある粉粒体の
層を流動層と呼ぶ。流動層では粉粒体と流体との接触が
よいこと、粉粒体を連続的に取り扱いやすいことなどか
ら、流動層は広い分野で応用され、上記のような各種の
流動層炉が実用化されている。また単に反応用の流動層
炉といっても、鉄鉱石の還元や石炭の乾留、セメント・
石灰の焼成など、その用途は多様である。

流動層炉においては、導入する流体を整流するため、炉
体下部の風箱（流体導入室）と炉体上部の流動層室との
間に分散板（整流器）を備えるのが普通である。分散板
には、粉粒体の粒度や量、流体流量などに応じて、適当
な径および数（分布）の流体通孔（ノズル）が開設され
ている。つまり、分散板上に充填された粉粒体は、風箱
から分散板の通孔を経て流入する流体によって流動化し
流動層を形成する。

従来、流動層炉の炉体は流動層室から風箱までが一体に
構成されるのが一般的であるが、炉体に対する分散板の
配備形態については、つぎのものが知られている。すな
わち、 イ） 分散板が炉体と一体に固定して配備されるもの： 構造的に単純なため、最も広く採用される形態である。
分散板は粉粒体との接触により摩耗するので、その一部
を交換可能にして炉体内側に取り付けられることが多
い。

ロ） 複数の分散板が、その周縁を炉体内壁の凹部に挿
入して支持されるとともに、炉体側壁に設けた分散板挿
脱すき間を通して挿脱自在に配備されるもの： 分散板の流体通孔は、流動層室内の粉粒体や導入流体中
のダストによって目詰まりを起こすことがあるので、分
散板を、上記すき間を通して炉体側方へ抜き出したうえ
掃除し、さらに上記凹部へ再挿入できるようにしたもの
で、実開昭62-76896号公報に開示された形態である。

［考案が解決しようとする課題］ 上記イ）、ロ）のように分散板を配備した従来の流動層
炉については、それぞれ下記の不都合があった。

まず上記イ）のものでは、分散板の流体通孔が目詰まり
を起こした場合、作業環境の悪い炉内に人が入って分散
板を掃除または交換しなければならない。また、その流
動層炉がたとえば高温度で使用する大型炉であれば、上
記作業の前後に長時間の冷却・昇温が必要なので、炉の
稼働効率が極端に低下する。

一方ロ）のもの（実開昭62-76896号）については、炉体
側壁に分散板挿脱すき間があるほか、炉体内壁の凹部と
分散板周縁との間にも分散板の挿入しろとしてのすき間
があるので、導入流体がこのすき間を通って流動層室内
に漏れ、適正な流動化が維持されないおそれがある。ま
た、これらのすき間に粉粒体がかみ込んで分散板の挿脱
がスムーズに行われないことも多い。とくに上記の凹部
には、分散板を抜き出した際に粉粒体が堆積するので、
分散板を再度挿入するためにはかなり特殊な工夫を施す
必要がある。さらに、構造的に分散板が平板状のものに
限られ、中央付近に上または下への凸部がある分散板
や、下に粉粒体の排出管を接続する分散板などに関して
はこの形態を用いることができない。

この考案の目的は、分散板の掃除や交換を比較的容易に
行うことができるとともに、操業中、粉粒体の流動化が
乱されることのない流動層炉を提供することである。

［課題を解決するための手段］ この考案の流動層炉は、流動層室と分散板、分散板と風
箱とをそれぞれ上下に分離可能に接合するとともに、流
動層室および風箱から分離した分散板を水平に移動する
横行手段を分散板の外側に設けたものである。

［作用］ 考案の流動層炉は、流動層室と分散板、分散板と風箱と
をそれぞれ接合するので、操業中に風箱からの導入流体
が分散板の周縁から流動層室へ漏れることがなく、つね
に適正な流動化が維持される。

そして炉の操業を休止したとき、分散板は、上記の各接
合を解いて流動層室および風箱から分離したうえ、横行
手段により水平に炉体側方へ移動できるので、その点
検、掃除または交換などの整備作業を容易に行える。た
とえばその炉が高温度で使用する大型炉であっても、分
散板だけを上記のように分離・移動すれば、分散板が速
やかに冷却されて短時間のうちに、しかも炉の外側であ
って炉内よりもはるかに良い環境で、上記作業に着手す
ることができる。なお、分散板と流動層室および風箱と
の接合に関しては、操業中に粉粒体が堆積するような凹
部またはすき間を設ける必要がないので、分散板の水平
移動が粉粒体のかみ込みなどにより妨げられることはな
い。

また本考案の流動層炉においては、分散板の形状に関す
る制約がほとんどない。たとえば分散板が上または下に
凸部をもつ場合は、その凸部の高さ以上に流動層室また
は風箱を分散板から分離可能にすればよく、分散板の下
に粉粒体の排出管が接続する場合には、同排出管を風箱
とともに分散板から分離できるようにすればよい（後述
の第１実施例参照）からである。

［実施例］ 第１図にこの考案の第１実施例である流動層炉の縦断面
図を示す。この流動層炉１は、溶融還元製鉄法における
鉄鉱石の予備還元に用いるもの（予備還元炉）で、流動
層室10内に粉粒体として鉄鉱石（粉鉱）を装入し、溶融
還元炉（図示せず）の発生ガスを風箱30のガス導入口31
より導入する。溶融還元炉の発生ガスは、COやH₂などの
還元成分を含むうえ千数百℃と高温度であるため、この
ガスは鉄鉱石を流動化しながら還元して予備還元鉄に変
える。予備還元された鉄鉱石は、流動層炉１の排出管32
から排出されたのち溶融還元炉へ装入されて溶融・最終
還元される。

流動層炉１の本体は、全体的には鉄皮の内側に耐火物を
張った縦に長い容器状の構造物で、周囲には、これを立
設するための鉄骨フレーム（図示せず。同フレームの一
部であるサポート51、52、53のみ示す）が組まれてい
る。そして流動層炉１は、流動層室10から外側に張り出
したブラケット11を、図のようにサポート51上に固定す
ることにより上記フレームで支持されている。

この流動層炉１の流動層室10と風箱30との間には分散板
20が配置されている。分散板20は、風箱30から流動層室
10へ導入されるガスを整流するために多数の通孔21を備
えている。そしてこの実施例のものは、上面が漏斗状に
傾斜し、その中央部に予備還元鉄の排出口22をもち、さ
らにその排出口22に続く下方に排出管32を接続してい
る。分散板20の上面を漏斗状にして中央部に排出口22を
設けたのは、流動化しない程度の粗粒の鉄鉱石をこの面
の上に堆積させ、導入ガスと接触させながらゆっくりと
移動させ排出口22より排出するためである。これによ
り、鉄鉱石のうち比較的微粉のものは流動層室10内で流
動層10aを形成し、比較的粗粒のものは分散板20上で移
動層（または噴流層）10bを形成してそれぞれ予備還元
されるので、流動層炉１は広範囲な粒度分布をもつ鉄鉱
石を同時に処理できることになる。なお排出管32は、下
端部を風箱30の底部に固定し、分散板20に嵌挿した上端
部にはブランケット状の弾性耐火パッキン23を装着して
いる。

流動層炉１の最大の特徴は、ａ）流動層室10と分散板2
0、そして分散板20と風箱30を、それぞれ分離可能に接
続したこと、ｂ）上記の接続を解くと分散板20と風箱30
が前記鉄骨フレームのサポート52、53にそれぞれ載るよ
うにし、とくに分散板20とこれを受けるサポート52との
間には、分散板20を水平に移動させ得る横行手段40を配
備したこと−である。これらの各点について以下に説明
する。

上記ａ）に関しては、まず、分散板20の外周部上面にお
いて流動層室10と分散板20の鉄皮および耐火物を上下に
分かち、分離可能な接合面41を形成した。この接合面41
をはさむように、流動層室10の下端外周部にはフランジ
12を、分散板20の上端外周部にはフランジ24を設け、流
動層炉１の操業時には両者をボルト25a・ナット25bで締
結している。分散板20と風箱30との間にも同様な接合面
42を形成し、分散板20の下端フランジ27と風箱30の上端
フランジ33とをボルト34a・ナット34bで締結している。

上記ｂ）の横行手段40は、分散板20の上端フランジ24の
下に車輪26を取り付けるとともにサポート52の上にレー
ル43を敷設することにより構成した。レール43は、流動
層炉１の側方からこれと完全に離れた位置にある整備デ
ッキ（図示せず）まで図の２本を平行に並べ、車輪26
は、図の左右および前後（紙面に直角方向）に合計４個
を配置した。車輪26に駆動源（モータなど）を連結して
もよいが、この実施例の車輪26にはいずれも駆動源を設
けず、分散板20は別の牽引源（図示せず）により前後に
牽引するものとした。

ところで、流動層炉１は前述のように鉄鉱石の予備還元
炉であるため、分散板20の通孔21に付着物の生じること
が多い。流動層10aまたは移動層10bの粉粒体（鉄鉱石）
が通孔21内に引っ掛かることがあるのは他の粉粒体と同
じであるが、鉄鉱石の場合は、高温度（還元反応を促進
するため導入ガスの温度は高めに設定される）で溶着し
てその付着力が強固になることが理由の一つである。ま
た溶融還元炉の発生ガスを導入することから、同ガス中
に含まれる鉄粉などのダスト、あるいは、高温度ではガ
ス中に溶け込んでいたものの通孔21を通る間の圧力損失
（温度降下）によって析出する酸化物などが、通孔21に
付着しやすいからでもある。なお分散板20は、鉄鉱石と
の接触によってしだいに摩耗する消耗品であり、定期的
な交換を要するものである。

こういった事情から、分散板20はしばしば点検し、定期
的に掃除・交換などの整備をする必要があるが、上記の
構成をもつこの流動層炉１については、操業を休止した
とき分散板20の整備を容易に行うことができる。これ
は、分散板20を、流動層室10および風箱30から分離し、
流動層炉１の側方（図の前後）へ移動したうえで整備で
きるからであるが、このための手順はつぎのとおりであ
る。

図示の状態からボルト25a・ナット25bを外して接合
面41を分離する。横行手段40における車輪26とレール43
との間隔S1は、風箱30のフランジ33の下端面とサポート
53との間隔S2よりも小さいので、この操作により、分散
板20および風箱30は、横行手段40を介してサポート52上
に載る。

ボルト34a・ナット34bを外して接合面42を分離し、
風箱30をサポート53上に載せる。およびを通じて、
風箱30とともにガス導入口31および排出管32も間隔S2に
等しい高さだけ下がることになるが、排出管32は伸縮管
54を介して固定排出管55に接続し、導入口31の上流部に
も可撓継手（図示せず）を介装しているので、風箱30の
下降はスムーズに行われる。なお排出管32の上端部は、
このの操作により分散板20から抜き出される。

流動層室10および風箱30から分離され横行手段40を
介してサポート52上に載った状態の分散板20を、前記し
た牽引源を用いて横行させ、前記の整備デッキまで移動
する。

分散板20が冷えるのを待って、通孔21の掃除など相
応の整備を行う。摩耗が著しい場合などは分散板20を交
換する必要があるが、この実施例の分散板20は、図の点
線20aの箇所で嵌合した内側・外側の耐火物の組み合わ
せにより形成しているので、消耗部分である内側の耐火
物だけを容易に交換することができる。

整備がおわった分散板20を、前記牽引源と横行手段
40によりもとの流動層室10と風箱30との間まで横行させ
たうえ、接合面42および41を閉じ合わせる。ボルト25a
および34aを十分に長くし、接合面41、42が開いた状態
（前記、の状態）からそれぞれナット25b、34bが螺
合できるようにしておけば、これらナット25bおよび34b
を締め込むことにより分散板20および風箱30を引き上げ
ることができるので、ほかにジャッキアップ用の手段は
不要である。そして以上の操作が完了すれば、次回の操
業を開始することができる。

続いてこの考案の第２実施例を第２図に基づいて説明す
る。本図に示す流動層炉２も鉄鉱石の予備還元炉であ
り、粉粒体の種類（鉄鉱石）および導入流体（溶融還元
炉の発生ガス）も前記第１実施例のものと同じである
が、鉄骨フレームに支持されず地上に自立する形式の炉
である。

この流動層炉２も、流動層室60と風箱80との間に分散板
70を備えている。導入ガスを整流するため多数の通孔
（図示せず）をもつことは前記と同じだが、この分散板
70は、前記実施例のものと異なり平板状で、予備還元鉄
の排出口または排出管も具備しない。この流動層炉２で
は鉄鉱石が粒度を整えられたうえで装入され、ほぼ全量
が流動化して予備還元されることから、予備還元鉄の排
出管65は流動層室60の側壁下部から下方に向けて配設さ
れている。なお図中で、67は排出管65に続く固定排出
管、66はこれら排出管65、67の接続フランジ、81は風箱
80へのガス導入管、62は流動層室60からの排ガス管、64
はそれに続く固定排ガス管、63はこれら排ガス管62、64
の接続フランジである。

流動層炉２においても、ａ）流動層室60と分散板70、分
散板70と風箱80を、それぞれ接合面91、92において分離
可能に接続するとともに、ｂ）分散板70に対して車輪72
およびレール93を含む横行手段90を配備したこと、が大
きな特徴であるが、これらに関し第１実施例の流動層炉
１とは下記の点でやや異なる。

すなわち、流動層室60および分散板70の各側壁にブラケ
ット61、71を設けるとともに、これらの直下に伸縮端を
配した油圧ジャッキ101、102をそれぞれ地上に固定し、
ジャッキ102とブラケット71との間に上記の横行手段90
を設けている。横行手段90のレール93は流動層炉２から
離れた整備デッキ（図示せず）まで延長し、その下に上
記のジャッキ102を複数列設している。

したがって、接合面91、92のほか接続フランジ63、66の
接合（いずれもボルトを用いた接合）を解いたのちジャ
ッキ101、102を伸長させれば、地上に固定した風箱80に
対し流動層室60および分散板70を上方に分離することが
できる。ジャッキ101の伸縮ストロークはジャッキ102の
それよりも長いので、流動層室60と分散板70との間も分
離される。このとき、分散板70はブラケット71に下向き
に設けた車輪72を介してジャッキ102上のレール93に載
るため、流動層炉２の前後（図の紙面に直角方向）から
の牽引操作などにより横行し、たとえば前記整備デッキ
まで移動する。

分散板70がこうして分離・横行可能であることにより、
この流動層炉２においても、分散板70の点検、掃除また
は交換といった整備作業を容易に行うことができる。

以上、２つの実施例を紹介したが、この考案は下記のよ
うに実施することもできる。

イ） 横行手段として、実施例にあげた車輪およびレー
ルのほかに、ころや直線動ベアリングの類いを他の形式
の軌道と組み合わせて用いるもの、あるいはすべり面を
利用するものなどを配備してもよい。また、車輪やころ
にモータなどの駆動源を連結するのもよい。

ロ） 実施例とは異なり、横行手段を介して分散板はつ
ねに一定の高さに保持しておき、これに対し流動層室を
上へ、風箱を下へ分離できる構造にしてもよい。

ハ） 分散板を２つ用意し両者を交替に使用すれば、一
方を流動層炉から分離・横行して整備する間に他方を炉
に接合して操業できるので、稼働効率が向上する。

ニ） たとえば小型の流動層炉に関しては、分散板と風
箱とが分離できなくてもよい場合がある。分散板と風箱
とが一体のまま、流動層室から分離して側方へ横行して
も、分散板に最低限必要な掃除を施すことは可能だから
である。

ホ） 実施例にあげた鉄鉱石の還元炉に限らず、この考
案は石灰の乾留炉、セメントや石灰の焼成炉など、分散
板の点検・整備が必要な各種の流動層炉において実施で
きる。また反応炉だけでなく、熱交換、粉粒体の分級、
移送などに用いる多様な流動層炉に適用できる。

［考案の効果］ この考案の流動層炉によれば、分散板の点検・整備およ
び交換の容易であるとともに、稼働中の粉粒体の流動化
が乱されることがない。また、分散板として各種の形状
のものが使用できるうえ、消耗した分散板をまるごと
（通孔のある部分から鉄皮など周壁部分まで一括して）
交換するのが容易になるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図・第２図はいずれもこの考案の実施例である鉄鉱
石の予備還元用流動層炉に関するもので、第１図は第１
実施例の炉の要部縦断面図、第２図は第２実施例の側面
図である。 1,2……流動層炉、10,60……流動層室、20,70……分散
板、30,80……風箱、40,90……横行手段、41,42,91,92
……接合面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流体の通孔をもった分散板を炉体上部の流
   動層室と下部の風箱との間に備える流動層炉において、 流動層室と分散板、分散板と風箱とをそれぞれ上下に分
   離可能に接合するとともに、流動層室および風箱から分
   離した分散板を水平に移動する横行手段を分散板の外側
   に設けたことを特徴とする流動層炉。