JPS609852B2 - ▲か▼焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒状材料特に鉱物を熱処理するための、特に石
膏（水和硫酸カルシウム）を蝦焼するための装置に関す
る。

工業的に石膏蝦焼を行うための主たるものの一つはいわ
ゆる平釜である。

蝦焼平釜は従来より回分式で行われて来たが、極く最近
英国特許第１０１８４６４号明細書に記載されている如
く連続式で行われるようになった。しかしながら回分式
および連続式平釜蝦暁の両者における生産速度は、平釜
壁特に底を通る最大許容熱伝達によって現在制限を受け
ている。この熱伝達は平釜の壁および底の金属通常鉄に
対する最高許容温度が存するため制限を受ける。この最
高温度以上ではいまいま底の燃えきりの危険がある。英
国特許第１４８８６６５号明細書に記載された発明は、
回分式および連続式運転におひる蝦暁平釜への入熱を増
大させることを目的とし、これによって平釜底温度を著
しく上昇させることまたは製品品質に悪影響を与えるこ
となく、平釜の生産能力を増大させている。

この発明によれば、硫酸二水和物は、容器の外壁および
底を通って間接的に付与される熱および暇焼材料塊中に
浸潰されており、下方帯城中に少なくとも一つの閉口を
設け、容器の頂部から下方に延びた管を通して容器中に
熱ガスを直接導入することによって暇焼容器または釜中
で加熱される。上記特許明細書に記載された平釜を用い
ると大きく増大した処理量を与え、釜の熱効率の大きな
増大を与えるが、釜自体はなおかかる釜に普通の保全問
題を受け、時には費用のかかる補修、例えば耐火練瓦積
みの必要がある。

本発明者等は粒状物即ち粉末または粒材料の熱処理、特
に蝦焼に好適な新しい装置をここに開発した「 この場
合、必要な熱の全部を暇擁される材料中に直接的に供給
することができ、これによって従来の釜に伴われていた
耐火練瓦積みの仕事を非常に省略することを可能にし、
熱保温も免除できるようにし、従って熱効率を向上させ
、投下資本および維持費用を減少させることができるよ
うにした。

本発明によれば、使用中容器含有物によって接触せしめ
られる無孔底および熱処理される材料の入口、熱処理さ
れた材料の出口、および底に隣接して容器の内面に向っ
て開いた、熱ガスの通路のために設けられた少なくとも
一つの下方に向って延びた加熱管を有する容器からなる
粒状材料を熱処理するための装置を提供し、この容器の
底は管関口近くで底で材料を制限させるように形作り、
これによって使用中加熱管の下方部分から出る熱ガスは
、底で材料を加熱と同時に循環させ、これによって容器
の内容物全部を実質的に燈拝し加熱するようにする。

殆どの場合、熱ガスは容器中で処理するのに要する熱の
全部を提供することを目的とするが、若干の壁加熱も本
発明の原理を逸脱することなく提供しうる。容器は任意
の好都合な形をとりうる、ただしその底は、底の固体が
上昇流によって循環せしめられ「それによって容器中で
材料の全体の棚拝をもたらし、ガスからの熱の効率的な
伝達をもたらすことを確実ならしめる形をとる区域に限
定されるようにする。

容器の好ましい形においては、底は、熱ガス管の位置お
よび大きさとの関係において、充分に小さな断面を有し
、管から出るガスが容器の底全体にわたって粒状材料を
掃くようにし、熱処理された材料が蓄積するのを防ぎ、
究極的に容器の全内容物を実質的に混合するようにする
。良好な混合のための要件を受けた非対称容器を使用で
きるが、容器は垂直髄の回りで実質的に対称的であるの
が好ましく、加熱はかかる垂直軸を実質的に沿って存在
するように配置するのが好ましい。

本発明の容器の特に好ましい形は、逆円錐または教頭円
錐容器であり、特に壁が運転中の容器中での材料の面の
高さで上方に向って末広がりになっている容器である。
容器の底帯城の形に厳密な規制はないが、運転中底から
固体の除去を確実にするため、ガス管に対する関係にお
いて充分な小さい直径であるとき、管状底帯城で充分で
あるが、かかる直径の全体が筒状の容器が、特に側壁と
底の間の角を流れのなめらかさを改良するために上手に
とるなら可能である、しかし適切な熱処理を確実にする
ため、特に蝦焼の場合必要な滞留時間を得るため、それ
は不経済な高さであってもよい。

更に拡大した直径または断面積の上方帯城はダストとし
て排出ガス中に伴われて失われる微細な材料（これは次
に排出ガスから分離する必要がある）の量を減少させる
。このため実質的に円錐または戦頭円錐部分を有する容
器が好ましい、しかしこれは熱ガス管の底をとりまく狭
い筒状底帯城またはダスト分離を助けるため広い筒状上
方部分と粗合せることができる。英国特許第１２４０６
５５号明細書には粒状石灰質材料（即ち石灰）を蝦焼す
る装置が記載されており、この場合通常の流動床蝦焼器
からの熱ガスを内側に先細になった下方部を有する筒状
容器の形を有する予備加熱器に循環させ、ガスは容器中
を下方に延びる管中を通して底近くの開放端へ導いてい
る。

しかしながら、この発明は本発明とは基本的に異なるこ
とを知らなければならない。熱処理された材料が容器の
底で溜ることを許してはならないことは本発明の目的の
ため重要なことであるが、これは上記英国特許の装置で
はさほど重要ではない、この場合、予備加熱器が反応温
度の何分の一かで作用し、加熱効果の程度および均一性
は決して重大な要件とはならないからである。予備加熱
器の底は淀み帯城を避けるように設計してない。事実と
してダストの蓄積を見込んで、流動ガスの導入のため従
来からの有孔底を分散のために推奨している。本発明は
また反応容器の逆円錐下方部分の先端での関口を通って
上方にガスを導入するようにしたいわゆるスパウト床反
応器とも区別すべきことを述べることができる。

本発明の装置における材料の流れの模様はスパウト床反
応器の流れの模様とは逆であると信ずる。容器の底は底
面を横切って熱ガス流を分布させるのを助けるため特別
な形にしてもよく、あるいはこの目的を果すため内部突
起または挿入物を１個以上設けてもよい。

例えば容器底上に、加熱管の下方閉口に向って上方に向
いた先端を有する円錐挿入物を置いてもよい。容器の底
または上述した内部突起はガス流の分布および効率を増
大させるためバッフルまたは渦型羽根をとりつけてもよ
い。また例えば底と円錐挿入物の間の接点で曲つた断面
を設けることによって面の断面形における不連続部を避
けるようにするのが有利である。加熱管はその下方端で
開いているのが好ましい。更にまた別に、それはその下
方端に多数のガス分散孔を側壁に設け、それを対称的に
配置してもよい。また熱処理された材料の蓄積を避ける
ため、容器の底でガスの充分な流れがあるならば、高い
位置で側関口を有せしめてかかる高さでの追加の加熱お
よび蝿拝を与えてもよい。加熱管は適切な温度の熱ガス
源に接続させるとよい。

これは燃料例えばガス、燃料油または石炭の燃焼から導
いてもよく、あるいは他の方法からの熱排出ガスであっ
てもよい、ただし所望の蝦焼または製品を損うものであ
ってはならない。あるし、はそして好ましくは多くの場
合加熱管はその上方部分で燃料（それ自体ガスであって
もよい）の供給源および酸素および／または空気源にも
接続させることができる、この場合管はガス状熱燃焼生
成物を生成する燃料バーナーを含む。バーナーは例えば
電気的な燃焼開始装置を備えていてもよい。例示すると
燃料は都市ガスまたは天然ガスであることができ、燃焼
開始装置はスパーク装置を有していてもよい。燃料バー
ナーは管の下半分に置くのが好ましく、かくすると使用
中燃料の燃焼が容器の材料の高さまたはその下で生ずる
。容器は装置の熱効率を増強させるため熱損失に対して
外部から保温するのが好ましい。またその上方帯域を収
塵器に接続するのが望ましい。本発明を暇焼のため使用
するとき、使用中集められたダスト、特に石膏の場合に
集められたダストは蝦焼された材料から主としてなり、
それ自体有用な材料であることが判っている。容器を連
続式で運転するとき、材料例えば硫酸カルシウム二水和
物のためのバルブ付入口を設け、熱処理された材料のた
めのバルブ付出口または溢流装置を設けるのが好ましい
。

容器への材料の供給または容器からの材料の放出を制御
するため、適切な任意の方法を使用できる。完全に反応
したそして均一な生成物を達成するには、適切な滞留時
間のみならず、未反応もしくは不充分に反応した材料の
許容し得ない割合が出口に達しないことを保証すること
を要求する。反応が急速であり、そして出口が入口から
充分に離れているとき（例えば材料の最上部の高さで大
きい直径を有する容器において）、これは充分である。
しかしながち殆どの場合、入口と出口の間に通路を延ば
すための手段を鉄め込むのが好ましい。これらの手段は
入口または出口の周囲またはそれらの間に配置した１個
以上のバッフルからなっていてよく、出口または入口に
、またはそれらから導かれ、容器の下方の高さで関口さ
せる。溢流装置は容器の下方帯城から放出される材料が
越えて流れる堰まで導く上昇放出管からなることができ
る。

上昇管は、使用中容器中の材料の流動化のため有効に機
能する。この流動化は加熱管からのガスの作用によって
直接的にもたらされてもよい、しかしガスまたは蒸気が
処理される材料によって放出される場合にはこれらは容
器中での材料の流動化を助けまたは大きく寄与すること
ができる。例えば石膏は水を失って半水石膏または無水
硫酸カルシウムとなり、放出された水蒸気は鉱物の沸と
うを生ぜしめる。本発明の装置中での処理材料の流動化
は〜それが主として流入ガスによるにしろあるいは放出
された蒸気による自己流敷化によるにしろ、内容物の急
速かつ効率的な混合に寄与し、熱伝達に寄与する、そし
てまた連続運転中生成物の放出さえも容易にする。

この使用のために容器には機械的縄梓機を備える必要は
ない。 そここではいまいま連続運
転について述べているが（本発明装置は特にそれを目的
としているが）、回分式運転も同様に可能であることを
理解すべきである。このためｔ容器に先ず材料を仕込み
、若し必要ならば始めにガスを流し、その後熱処理が完
了するまで所望温度のガスを射出する。次に容器の内容
物を例えば底放出口から放出させる。後者は如何なる場
合にも望ましい鉄合であり、非常の場合にはその内容物
の放出および容器洗浄にも使用できる。清浄化および保
全のためには容器に検査または監視口を設けてもよい。
加熱管内およびそこから出るガスの温度は多くの手段、
例えば燃焼のため使用する過剰量の空気によって制御す
ることができる。あるいはバーナーと管の下方帯域の間
で管に補助空気入口を設けて、管中の燃焼生成物と空気
の混合物の温度を制御するため追加の空気を導入するこ
ともできる。主として有効蝦焼温度を制御することによ
ってこの装置で半水プラスターおよび無水プラスタ−ま
たはその混合物の製造を行なうことができる。例えば処
理すべき硫酸カルシウムの温度を約１４０〜１７０００
に保つならば、硫酸カルシウム二水和物からの主たる蝦
焼生成物は半水石膏である、十方更に高い温度、約３５
０ｏｏ以上の温度では主生成物は無水硫酸カルシウムで
ある。無水生成物を所望する場合には、蝦暁反応は、前
述した範囲での温度を保っための流速およびガス温度と
の関連における処理量を調整することによって一段階で
実施できる。

しかしながら、半水生成物を得るため下方温度範囲で本
発明による第一装置を運転し、高い温度で第二装置を運
転して二段階で反応を行なうこともできる。この配置で
水蒸気は各段階で放出されて流動化および混合を助ける
。第二装置からの排出ガスは第一装置の加熱に使用して
もよい、第一装置からの半水生成物の全部または一部を
第二装置に移行させることができる。半水生成物および
無水生成物は別々に利用してもよく、あるいは混合プラ
スターとして使用するため任意の割合で混合してもよい
。本発明はその発生源が何れであり、例えばリン酸製造
または煙導ガスの中和または天然硬石膏の水和からの合
成石膏の如き化学石膏または天然石膏の蝦健に特に好適
である。

本発明を図面を参照して例によって以下に説明する。

先ず第１図を参照して逆円錐形の容器１は限定された面
積の丸底２および暇糠すべき材料例えば粉末石膏のため
の供給パイプ４、および集塵器（図示せず）に接続した
排出ガス出口パイプ５を鉄合した蓋３を有する。

以下に詳述する加熱管６も蓋３を通って容器内に通じて
いる。石膏供給パイプ４にはロータリーフイーダー７の
形で計量バルブを設け、これは石膏貯蔵庫８と接続して
いる。容器には適当な保温９を設ける。容器を運転する
とき容器中の粉末材料の通常の高さは１０で示す。

蝦暁された材料のための出口は導出パイプ１２に接続し
た外方溢流堰１１の形で設ける。バルブ付底部放出口２
１も設ける。 Ｚ加熱管６は円錐容器１の中央垂直軸に
実質的に沿って下方に向って延びている。それはその下
端１３で開き、容器の底２に隣接して終っている。管に
はまたその壁の下方部分に、蝦焼される材料中に熱ガス
を分散させるのを更に容易にするためＺ対称的に配置し
た孔１４も設けてある。管６から放出されるガスの分散
分布は耐熱性材料の直立円錐１５を設けることによって
更に増強できる、これは管閉口１３の直ぐ下で容器の底
２に取り付ける。容器の寸法および円錐角は、鉱物の目
的とする処理量および管６中の熱ガスの流速および温度
、容器中での材料の温度および所望滞留時間の達成、お
よび適切な混合および効率的な熱伝達を確実にすること
との関連において変えることができる。

燃料ガス例えば天然ガスはパイプ１６を介して、容器中
の材料の高さ１川こ近い所で管６内に配置したノズル混
合形のガスバーナー１７に供給する。

空気はファン１９から空気パイプ１８を通ってこのバー
ナーに別々に供給する。ノズル混合バーナー１７を通る
燃料／空気混合物はスパーク針２０で点火され、燃焼に
よる熱いガス状生成物は管中を下方に向って通過し、そ
の開放端１３および孔１４を通って出る。管を加熱する
ための補助空気供給はこの装置では一般に使用しない。
主として第２図を参照すると、燃料ガスは主断路バルブ
２３、主調整機２４（これはライン圧を適当な大きさ、
この特定の装置では０．２１１ｋｇ／の（３ｐｓｉｇ）
にに低下させる）および次いでメーター２５を通るライ
ン２２に供給する。圧力は二つの圧力スイッチ２６で監
視する、圧力スイッチ２６は安全運転のための最大圧力
と最小圧力を決定するようにセットする。バーナーへの
ガスの流れは安全の点から三つの遮断バルブで制御する
、その一つ２７ａは圧力スイッチ２６の次にあり、２７
ｃは主ライン２８中にあり、もう一つの２７ｂはパイロ
ットライン２９中にある。主ラインには更に調整機３１
および処理量制御バルブ３２があり、パイロットライン
２９には一対の圧力スイッチ３３、それ自体の調整機３
４および制限バルフ３５を含んでいる。吹出しバルブ３
６が更に主供給ラインをパイロットライン２９に接続し
、排気０バルブ３７を調整機３１および３４に接続する
。手動バルブ３８を設け、これは通常開いたままにして
おく、しかし装置の各部と分離するため閉じておくこと
もできる。主ライン２８およびパイロットライン２９の
両者が加熱管６のパイプ１６にタ燃料ガスを分配する。
点火開始前に、遮断バルブ２７をチェックしてそれらが
閉じて洩れないことを確認する。

バーナースイッチをまわして点火が開始されたとき、排
気バルブ３７を閉じ、バーナー制御パネル（図示０せず
）内のタイマー装置は、二つの圧力スイッチ３３および
２６を用いて三つの遮断スイッチ２７間の空気がガスま
たは空気の漏洩によって加圧されないことを確実にする
ため、および３の砂後空間が加圧されたとき吹き出しバ
ルブ３６を開いて圧タ力が更に３の砂間保たれることを
確実にするため作業順序を監視する。これらの両チェッ
クが満足できたとき、肉眼でチェック完了を軒、制御サ
イクルを次の段階に移す。

何れかのチェックが満足できぬものであるとひき、警戒
指示が出る。チェック指示が出た後は５分間中止し、こ
の間に空気でバーナーおよび蝦焼装置を清浄にする。こ
の時間が経過したとき、制御板中のバーナープログラム
装置が点火順序を開始させる。第一遮断バルブ２７ａお
よびパィロッタトバルブ２７ｂを開いた後スパークがパ
イロットガスを点火し、焔の存在はバーナー１７から約
７．６２伽（３ｊｎ）にある火焔検知針３９で検知され
、安定になったとき、プログラム装置は第二の主遮断バ
ルブ２７ｃを開かせ、主火焔を生じさせ０る。この点で
排気バルブ３７を閉じ調整機３１を機能させる。ガスの
流速は処理量バルブ３２をセットして制御する。管のバ
ーナーの垂直位置は、容器およびその内容物との関連に
おいて任意の高さで火焔が形成できるように調整すると
よい。

本発明による蝦暁装置の幾つかの利点は次のとおりであ
る。

｛１） 一定の処理量に対する装置の投下資本が「容器
の簡素化および相対的な縮小化を考慮に入れて従釆の平
釜よりも少ない。

（２） 装置が礎投機の使用を必要としない、従って全
般的な電気エネルギーの節約ができる。

‘３｝ 英国特許第１４８８６６５号に記載された発明
よりも熱効率が例えば８５〜９０％も高い。

：４） 保全費が低くなる。

（５｝ 開始時間が例えば約１び分であった従来の平釜
法よりも非常に短い。

生成物について見ると、暇焼石骨の場合における物理的
特性は英国特許第１４８８６６５号に従って作った蝦焼
材料の物理的特性と同様である。

特に、硫酸カルシウムの内部の温度を約１４０〜１７０
００になるよう熱ガスの温度を調整したとき、生成物は
実質的に全部が半水石膏であり、示差熱分析で測定した
とき可溶性硬石膏は殆どなく、石膏も殆どなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は石膏の蝦焼に好適である本発明による円錐暇焼
容器の略図であり、第２図は第１図の円錐容器の加熱管
を操作するための制御装置の一例の略図である。 １は容器、２は底「 ３は蓋、４は供給パイプ、５は排
出ガス出口パイプ、６は加熱管、７はロータリーフィー
ダー、８は石膏貯蔵庫、９は保温、１１は溢流堰「 １
２は導出パイプ、１４は孔、１５は直立円錐、１７はガ
スバーナー、２０はスパーク針「 ２１は放出口、２４
は主調整機、２５はメーター「 ２６は圧力スイッチ、
２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）は遮断バルブ、３１は
調整機、３２は処理量制御バルブ、３３は圧力スイッチ
、３４は調整機。 （Ｇ．′ （Ｇ．２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉末化されたあるいは粒状の石膏、または他の粒状
   材料を熱処理するための装置であって、使用に際しての
   前記材料により接触される無孔底を有する容器、熱処理
   されるべき前記材料のための入口、熱処理された材料の
   ための出口、および少なくとも一本の下方に延びて熱ガ
   スを通すようになされて前記底に隣接して容器の内側に
   開口した加熱管を具備し、前記容器は前記出口によって
   決まる材料の高さでの容器の横断面積よりも小さな面積
   の底を堤供すべく少なくとも使用中の材料で占められる
   区域の側壁が傾斜せしめられており、前記容器の前記底
   は前記底における粒状材料を前記開口の近傍に制限すべ
   く前記加熱管の前記開口に関して形状づけられ、寸法づ
   けられかつ配置されておりそして前記容器の前記底は前
   記加熱管の前記開口の底端より下に設けられた少なくと
   も一個の内部突起を有し、しかして、操作中前記加熱管
   の下方部分から出る熱ガスが熱処理された材料の堆積を
   阻止すべく前記底を横切って連続的に前記材料を掃引す
   るようになしたことを特徴とする粉末化されたあるいは
   粒状の石膏、または他の粒状材料を熱処理するための装
   置。 ２ 前記突起は螺線状リブまたは渦状羽根を備えている
   特許請求の範囲第１項記載の粉末化されたあるいは粒状
   の石膏、または他の粒状材料を熱処理するための装置。 ３ 使用中の材料によって占められる容器の前記区域は
   逆円錐形であり、かかる容器の垂直軸線に実質的に沿っ
   て前記加熱管が配置されている特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の粉末化されたあるいは粒状の石膏、
   または他の粒状材料を熱処理するための装置。４ 前記
   加熱管はその下方部分の側壁に付加的に複数のガス分配
   孔を有する特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
   一項に記載の粉末化されたあるいは粒状の石膏、または
   他の粒状材料を熱処理するための装置。 ５ 前記加熱管は上方部分で燃料供給源および酸素含有
   ガス源に接続されうるものであり、かつ前記加熱管は燃
   料バーナーを含む特許請求の範囲第１項から第４項のい
   ずれか一項に記載の粉末化されたあるいは粒状の石膏、
   または他の粒状材料を熱処理するための装置。 ６ 前記燃料バーナーは前記加熱管中で垂直に調節可能
   である特許請求の範囲第５項に記載の粉末化されたある
   いは粒状の石膏、または他の粒状材料を熱処理するため
   の装置。 ７ 前記容器はその側壁を通る熱の伝達を最小にすべく
   熱的に被覆されている特許請求の範囲第１項から第６項
   のいずれか一項に記載の粉末化されたあるいは粒状の石
   膏、または他の粒状材料を熱処理するための装置。 ８ 前記容器は材料入口と出口との間を延びたまたは遠
   まわしの径路を規定する構造体を備えている特許請求の
   範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載の粉末化さ
   れたあるいは粒状の石膏、または他の粒状材料を熱処理
   するための装置。