JP2013190141A - 原料加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炉床上の原料堆積層が周方向で均一な落下量となるようにプッシャで押し出され、かつ最も加熱を受ける原料堆積層の表層を効果的に押し出すことができる原料加熱装置を提供することを課題とする。
【解決手段】炉蓋１１、周壁１３そして炉床１４により加熱空間Ｆを形成し、原料供給管から供給され炉床上に堆積された原料を加熱する加熱ガスを加熱空間へ供給する加熱ガス供給手段１５を有し、ロッド状のプッシャ１６；１７が長手方向に移動して炉床上の原料を炉床の落下孔１４Ａへ向けて押し出すように設けられ、プッシャは、上段プッシャ１６と下段プッシャ１７を有して周方向で複数位置に配設されており、下段プッシャ１７は落下孔の中心に向け半径方向に延び、上段プッシャ１６は半径方向成分と接線方向成分とを有する方向に延びている。
【選択図】図２

Description

本発明は、原料加熱装置、特に原石等の原料を加熱後に熟成等の二次加熱処理する竪型の原料加熱装置に関する。

この種の原料加熱装置としては、特許文献１に開示されている装置が知られている。

この特許文献１の原料加熱装置は、鉛直線を回転軸線として回転する水平環板状の炉床と、該炉床の外周縁の上方で静止して設けられた円筒状の周壁と、この周壁の上端に接続されている炉蓋とを有しており、上記炉床、周壁そして炉蓋で囲む空間を加熱空間としている。

上記炉蓋の周囲部には原料供給管と排気管が設けられており、また、原料供給管から供給され炉床上に堆積された原料を加熱する加熱ガスを上記加熱空間へ供給する加熱ガス供給手段をも有している。さらには、この原料加熱装置には、炉床上の原料を該炉床の中央部に形成された落下孔へ向けて押し出すために炉床の半径方向に延びるロッド状のプッシャが該半径方向に往復動可能に周壁を貫通して設けられている。かくして、上記炉床上の加熱後の堆積原料をその安息角堆積層面側から上記プッシャの上記半径方向での往復動によって上記落下孔を経て、炉床の下方に位置する二次加熱のための竪筒状の炉本体へ逐次落下せしめている。特許文献１の原料加熱装置では、上記プッシャは、上下方向で複数段をなすように、上段プッシャと下段プッシャを有し、いずれも周方向で複数位置で炉床の半径方向に延びるロッド状で該半径方向に往復動する。

特開２００４−３４０５５３

しかしながら、特許文献１にあっては、上段プッシャと下段プッシャが周方向の複数位置に配置されているものの、いずれも半径方向のみに往復動するようになっているために、炉床の回転速度と上段プッシャそして下段プッシャの両プッシャの往復動の周期とを厳選して組み合わせないと、炉床上の原料の落下量を周方向で均一になるように落下孔へ押し出すことができない。すなわち、周方向での隣接プッシャ同士間で押し出しが十分になされない領域が生ずる。炉床が回転する特許文献１においてさえも、このような問題をかかえており、ましてや、非回転炉床の原料加熱装置にあっては、この問題は顕著にあらわれる。したがって、プッシャにより押し出されて落下孔から二次加熱のための炉本体に堆積された原料に加熱むらが生ずるという結果を招くこととなってしまう。

本発明は、このような事情に鑑み、炉床が回転あるいは非回転であるに係らず、炉床上の原料堆積層が周方向で均一な落下量となるようにプッシャで押し出され、かつ最も加熱を受ける原料堆積層の表層を効果的に押し出すことにより、炉本体へ落下する原料に加熱むらをなくすことができる原料加熱装置を提供することを課題とする。

本発明に係る原料加熱装置は、炉蓋の周囲部に原料供給管と排気管が設けられており、該炉蓋、周壁そして炉床により加熱空間を形成し、原料供給管から供給され炉床上に堆積された原料を加熱する加熱ガスを上記加熱空間へ供給する加熱ガス供給手段を有し、ロッド状のプッシャがその長手方向に移動して炉床上の原料を該炉床の中央部に形成された落下孔へ向けて押し出す前進移動後に後退移動するように往復動可能に周壁を貫通して設けられており、上記炉床上の堆積原料をその安息角堆積層面側から上記プッシャの往復動によって上記落下孔を経て下方に位置する二次加熱装置へ逐次落下せしめる。

かかる原料加熱装置において、本発明では、上記プッシャは、上下方向で二段をなすように上段プッシャと下段プッシャを有して周方向で複数位置に配設されており、下段プッシャは上記落下孔の中心に向け半径方向に延び、上段プッシャは半径方向成分と接線方向成分とを有する方向に延びていることを特徴としている。

このような構成の本発明によれば、加熱空間に面し加熱ガスにより最も加熱を受けた原料堆積層表面近傍の原料が上段プッシャにより、接線方向すなわち周方向に移動を受けつつ半径方向に押し出されて落下孔に落下する。したがって、炉床が回転する場合でも、回転しない場合でも、上記堆積層表面近傍の原料は周方向に移動するので、周方向で均一な状態のもとで、落下孔に落下する。下段プッシャは、堆積層の内部にあるので、原料を周方向に移動させる必要はなく、上段プッシャにより落下した表層の原料の分を補うように半径方向内方（前方）に押し出せばよいだけでなく、上段プッシャよりも短い部材でよくしかもストロークも小さくてよいのでその分だけ低抵抗のもとで半径方向に前進移動して原料を前進せしめる。かくして、本発明により、二次加熱装置で二次加熱を受ける原料はその加熱にむらがなくなる。

本発明において、上段プッシャは、前進方向で下向きに傾斜していることが好ましい。この前進方向での下向き傾斜により、上段プッシャは安息角をもつ原料の堆積層の表面に沿う移動を行うので、該堆積層の表面で加熱を受けた原料を効果的に押し出すことができる。

本発明において、下段プッシャは、一本もしくは互いに平行なロッド状のプッシャ部材を有し、少なくとも一本のプッシャ部材が中空をなしていると共に前端に噴出孔が形成されていて、該噴射孔から粉粒状もしくは液状の燃料を噴出可能となっていることが好ましい。

加熱空間において、最も高熱を必要とするのは原料の堆積層に接する領域、すなわち、加熱空間の外周域である。しかしながら、通常、加熱ガス供給手段は炉蓋の中央位置に配されており、この加熱ガス供給手段のみでは、上記加熱空間は中央部で最も高温となり外周域ではそれよりも低い温度となる。そこで、上記下段プッシャ部材の前端の噴出孔から燃料を噴出することとすれば、この燃料は堆積層の表面に接する上記外周域で高密度に分布して行きわたることとなり、その着火・燃焼により原料の堆積層の表面を効果的に加熱する。しかも、この堆積層の表面の原料は上段プッシャの作用によって周方向に移動するので、周方向で均一に加熱される。

本発明は、以上のように、ロッド状の上段プッシャと下段プッシャとを備え、下段プッシャが半径方向に往復動するのに対し、上段プッシャは半径方向成分と接線方向成分とを有する方向に往復することとしたので、堆積層の表面近傍で最も加熱を受ける原料が周方向に移動しながら落下孔に押し出され、二次加熱のために二次加熱装置へ落下する原料は周方向でむらのない状態で加熱されている状態となり、二次加熱による原料の熟成における品質を向上する。

本発明の一実施形態装置の軸線を含む面で、主要部を示す縦断面図である。 図１におけるプッシャを示し、（Ａ）は下段プッシャを示す図１におけるＡ−Ａ矢視図、（Ｂ）は上段プッシャを示すＢ−Ｂ矢視図である。 下段プッシャのプッシャ部材の断面図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の一実施形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態装置の鉛直軸線を含む面での主要部についての縦断面図であり、図１に示される本実施形態においては、本実施形態装置たる原料加熱装置１０は、さらに原料を加熱して熟成等を行なう二次加熱装置３０をも備えている。なお、図１では、二次加熱装置３０は、炉床の落下孔から下方に延びる筒状の炉本体の上部入口部分のみが示されており、それより下方部分は本発明と直接係りないので図示が省略されている。

原料加熱装置１０は、中央部１１Ａが下方に没入し周囲部１１Ｂに原料供給管１２Ａと排気管１２Ｂの合流管１２が取りつけられている固定した炉蓋１１と、該炉蓋１１の周囲から垂下する円筒状の周壁１３と、該周壁１３の下縁に近接した位置で回転せる炉床１４とを有している。該炉床１４は、二次加熱装置３０の上部と一体となっている。この回転する炉床１４と静止している周壁１３の両者間には、両者間の相対回転を許容しつつシールする水シール１９が設けられている。なお、上記炉蓋１１、周壁１３、炉床１４はいずれも耐熱材料から作られている。本実施形態では、炉床は回転する形式となっているが、本発明はこれに限らず非回転の炉床の原料加熱装置にも適用できる。

上記炉蓋１１の中央部１１Ａには、炉の鉛直軸線１５Ｃの周辺位置に加熱ガス供給手段としての加熱ガス供給管１５が接続されている。本実施形態では、加熱ガス供給管１５は、同一軸線上に配された燃料供給管１５Ａと燃焼空気供給管１５Ｂとを有し、燃焼ガスが加熱ガスとして加熱空間Ｆに向け下方に噴出するようになっている。本実施形態では、燃料供給管１５Ａからの燃料を燃焼空気供給管１５Ｂからの空気で燃焼させて燃焼ガスを発生するようにしたが、これに代えて、外部での燃焼により得られる加熱ガスを単一の管から加熱空間Ｆへ噴出するようにしてもよい。又、炉蓋１１の周囲部１１Ｂに設けられた複数の原料供給管１２Ａ及び排気管１２Ｂは、好ましい形態として、周方向に等間隔に位置している。

炉床１４は、上記鉛直軸線１５Ｃを中心として落下孔１４Ａが形成されており、炉床１４の上面では上記原料供給管１２Ａから供給された原料が堆積層Ｍを形成している。炉床１４の上方位置には、周方向の複数位置で周壁を貫通するロッド状の上段プッシャ１６と下段プッシャ１７が、上下二段をなして設けられている。

上段プッシャ１６と下段プッシャ１７は、それぞれ図２（Ａ），（Ｂ）に見られるように、一つのプッシャが三本の平行なプッシャ部材を有している。上段プッシャ１６は三本のプッシャ部材１６Ａをそれらの基部（炉外における端部）で支持ブロック１６Ｂで連結支持し、該支持ブロック１６Ｂにロッド１６Ｃが連結されている。該上段プッシャ１６は、図２（Ａ）に見られるように、炉床１４の落下孔１４Ａに対して接線方向に延びている。したがって、該上段プッシャ１６は、炉の鉛直軸線１５Ｃ（図２（Ａ），（Ｂ）における中心位置）に対して、半径方向成分と接線方向成分とを有する方向に延びそしてその方向に往復動することになる。この上段プッシャ１６は、上記、落下孔１４Ａに対して接線方向に延びている関係上、三本のプッシャ部材１６Ａの基部から前端（半径方向内側端）までの長さが異なっていて、上段プッシャ１６の前進時に、いずれのプッシャ部材１６Ａもそれらの前端が落下孔１４Ａの内周縁近傍に等しく位置するようになっている（図２（Ａ）で左方に位置する上段プッシャ部材を参照）。

これに対して、下段プッシャ１７は、図２（Ｂ）に見られるように、三本のプッシャ部材１７Ａを支持ブロック１７Ｂで連結支持し、該支持ブロック１７Ｂにロッド１７Ｃが連結されている点では、上記上段プッシャ１６と同じであるが、下段プッシャ１７の延出方向が上記鉛直軸線１５Ｃに向く炉の半径方向である点、そして三本のプッシャ部材１７Ａの長さが同じである点において、上段プッシャ１６と相違している。さらに、下段プッシャ１７は、少なくとも一本のプッシャ部材、例えば、中央に位置するプッシャ部材１７Ａが、図３に見られるように、中空部材となっていて、前端に噴出孔１７Ａ−１が穿設されていて、外部から加圧空気で送入される粉粒状の固体燃料あるいは液体燃料を上記噴出孔１７Ａ−１から前方に向け噴出するようになっている。

上段プッシャ１６そして下段プッシャ１７は、その長手方向に往復動すべく、炉外の駆動装置（図示せず）によって駆動される。又、上記上段プッシャ１６そして下段プッシャ１７は、それぞれ往復作動頻度や往復作動時期（繰り返し作動周期の位相）を独立して変更設定できるようになっていることが好ましい。さらには、上段プッシャ１６同士間、そして下段プッシャ１７同士間でも、上記往復作動時期をずらして作動するようにもできる。

上記原料供給管１２Ａ及び排気管１２Ｂは、装置外にあっては別系統をなしそれぞれ原料貯槽そして吸引装置（共に図示せず）に接続されているが、炉蓋１１への接続の部位では一体となって合流管１２を成している。この合流管１２は、好ましい形態として、合流部位から下端開口に至る範囲で、内部空間が仕切板１２Ｃにより、水平断面が互に半円の二つの空間１２Ａ−１，１２Ｂ−１を形成するように仕切られている。該仕切板１２Ｃにより仕切られた一方の空間１２Ａ−１は原料供給管１２Ａ、そして他方の空間１２Ｂ−１は排気管１２Ｂに連通している。又、両空間は、上記仕切板１２Ｃの上下端では互に連通している。

図１に示されるごとく、炉床１４より下方では二次加熱装置３０が形成されており、炉床１４は、周壁１３の下端周縁に近接して設けられ、水シール１９を介して、シール状態を保ちつつ上記周壁１３に対して相対回転可能となっている。上記二次加熱装置３０は、上記炉床１４の落下孔１４Ａから下方に延びる筒状をなし、鉛直軸線１５Ｃまわりに回転する炉本体３１と、その下方で下端に排出口を有する非回転の冷却筒（図示せず）とを備えているが、二次加熱装置３０は、本発明の主眼ではないので、これ以上の説明を省略する。

かかる本実施形態装置にあっては、原料は次のように加熱される。

（１） 加熱されるべき原料が原料供給管１２Ａから投入供給され、合流管１２の空間１２Ａ−１を経て、回転する炉床１４上に落下し安息角をもって堆積層Ｍを形成する。該堆積層Ｍの原料は加熱空間Ｆに面する堆積層表面Ｍ１の部分で加熱空間Ｆ内の加熱ガスにより直接加熱されると共に、堆積層内部では、加熱空間Ｆから堆積層Ｍ内に入り込んで合流管１２の空間１２Ｂ−１を経て排気管１２Ｂへ抜ける加熱ガスによっても加熱を受ける。すなわち、上記加熱ガスは、合流管１２内の空間１２Ｂ−１を通って排気管１２Ｂから排出され、その流通時に原料を効果的に加熱し、自らは降温される。

（２） 炉床１４の上方では、原料供給管１２Ａの直下方に位置する上段プッシャ１６及び下段プッシャ１７がそれぞれ適宜時期に往復動しており、堆積層表面Ｍ１の原料は落下孔１４Ａに向け押し出されて該落下孔１４Ａから落下し、二次加熱装置３０の炉本体３１内で再び堆積層を形成する。上段プッシャ１６は半径方向成分と接線方向成分を有する方向かつ前端が下向きとする方向に往復動するので、堆積層表面Ｍ１の原料を周方向に移動させつつ堆積層表面Ｍ１に沿って下方に押し出して落下孔１４Ａに向かわせる。したがって、原料の落下量は周方向で均一化され、かつ加熱された堆積層表面Ｍ１の原料を効果的に押し出す。

一方、下段プッシャ１７は、半径方向に向け往復動し、落下孔１４Ａに向け落下した原料の落下量の分を補うように、上記堆積層Ｍの内部の原料を半径方向内方へ移動させる。

（３）前端が最前進位置に達した下段プッシャ１７は、前端に設けられ堆積層表面Ｍ１から突出して位置する噴出孔１７Ａ−１から燃料を噴出する。燃料は加熱空間Ｆ内の加熱ガスの熱を受けて着火して生じた燃焼ガスが堆積層表面Ｍ１の原料を効果的に加熱する。

（４）かくして、加熱後、上段プッシャ１６そして下段プッシャ１７の作動により堆積層表面Ｍ１から落下して二次加熱装置３０の炉本体３１に堆積した原料は自己保有熱で熟成し下方から送入される冷却空気により冷却されながら、降下して下端の排出口から製品として取り出される。なお、上記冷却空気は堆積層を透過上昇して原料を冷却しながら自らは昇温して加熱空間Ｆに至り、加熱空間Ｆでの燃焼用空気として供される。

１０ 原料加熱装置
１１ 炉蓋
１２Ａ 原料供給管
１２Ｂ 排気管
１３ 周壁
１４ 炉床
１４Ａ 落下孔
１６ 上段プッシャ
１６Ａ プッシャ部材
１７ 下段プッシャ
１７Ａ プッシャ部材
１７Ａ−１ 噴出孔

Claims (3)

1. 炉蓋の周囲部に原料供給管と排気管が設けられており、該炉蓋、周壁そして炉床により加熱空間を形成し、原料供給管から供給され炉床上に堆積された原料を加熱する加熱ガスを上記加熱空間へ供給する加熱ガス供給手段を有し、ロッド状のプッシャがその長手方向に移動して炉床上の原料を該炉床の中央部に形成された落下孔へ向けて押し出す前進移動後に後退移動するように往復動可能に周壁を貫通して設けられており、上記炉床上の堆積原料をその安息角堆積層面側から上記プッシャの往復動によって上記落下孔を経て下方に位置する熟成筒へ逐次落下せしめる原料加熱装置において、
   上記プッシャは、上下方向で二段をなすように上段プッシャと下段プッシャを有して周方向で複数位置に配設されており、下段プッシャは上記落下孔の中心に向け半径方向に延び、上段プッシャは半径方向成分と接線方向成分とを有する方向に延びていることを特徴とする原料加熱装置。
2. 上段プッシャは、前進方向で下向きに傾斜していることとする請求項１に記載の原料加熱装置。
3. 下段プッシャは、一本もしくは互いに平行なロッド状のプッシャ部材を有し、少なくとも一本のプッシャ部材が中空をなしていると共に前端に噴出孔が形成されていて、該噴射孔から粉粒状もしくは液状の燃料を噴出可能となっていることとする請求項１に記載の原料加熱装置。

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