JP2016075445A - 焼結鉱冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな保守を要せずに、焼結鉱の冷却と熱回収を効率よく行うことができる焼結鉱冷却装置の提供。【解決手段】焼結鉱１００を受け入れ、回転駆動する環状シャフト２と、環状シャフト２の内部のガスを吸気し、環状シャフト２に堆積した焼結鉱１００を冷却するガス流れを形成する吸気ファンと、を有する焼結鉱冷却装置１であって、環状シャフト２に接続された排気ダクト１４と吸気ファンに接続された吸気ダクト１５とを、環状シャフト２の内径よりも内側において相対回転自在に接続するガスシール装置１６を有する、という構成を採用する。【選択図】図３

Description

本発明は、焼結鉱冷却装置に関するものである。

焼結鉱とは、金属精錬の予備処理として、粉状の精錬原鉱を高温で固結したものであり、焼結鉱冷却装置は、高温の焼結鉱を取り扱い可能な温度まで冷却するものである。例えば、焼結機から排鉱される焼結鉱は６００℃程度であり、焼結鉱冷却装置によって１５０℃程度まで冷却される。焼結鉱冷却装置は、焼結鉱の冷却に供したガスを排熱回収装置に導き、焼結鉱の顕熱を熱回収する構成となっている。

このような焼結鉱冷却装置として、例えば、下記特許文献１に記載されたものが知られている。この焼結鉱冷却装置は、焼結鉱を受け入れて回転駆動する環状槽の上部開口をフードで覆い、フードに吸気ファンを接続し、フードを介してガスを吸引することにより、堆積された焼結鉱の隙間にガスを流通させて焼結鉱全体を冷却すると共に、冷却に供したガスをボイラーに導き、熱回収する構成となっている。

特許第５１３８２４５号公報

上記従来技術の構成では、吸気ファンが接続されたフードは固定構造であるのに対し、環状槽は回転駆動するため、フードと環状槽との間に両者の相対回転を許容するガスシール装置が必要となる。ガスシール装置に漏れがあると、焼結鉱を冷却するガスの通風量に影響を及ぼすため、上記従来技術では、ガスシール装置に完全シールが可能な水封シールを用いている。

ところで、焼結鉱を冷却したガスには腐食成分が含まれているため、水封シールには、ガスとの接触により水中に溶け込んだ腐食成分による腐食、また、水中に堆積するダスト等により、定期的な保守が必要となる。しかしながら、環状槽の上部開口をシールする水封シールは、大口径で、且つ、内径側と外径側のそれぞれに設けられ二重の円環状になっており、大掛かりな保守が必要となる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、大掛かりな保守を要せずに、焼結鉱の冷却と熱回収を効率よく行うことができる焼結鉱冷却装置の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、焼結鉱を受け入れ、回転駆動する環状槽と、前記環状槽の内部のガスを吸気し、前記環状槽に堆積した焼結鉱を冷却するガス流れを形成する吸気ファンと、を有する焼結鉱冷却装置であって、前記環状槽に接続された排気ダクトと前記吸気ファンに接続された吸気ダクトとを、前記環状槽の内径よりも内側において相対回転自在に接続するガスシール装置を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、環状槽の内径よりも内側に、ガスシール装置を設け、環状槽に接続された排気ダクトと吸気ファンに接続された吸気ダクトとを相対回転自在に接続する。ガスシール装置を環状槽の内径よりも内側に設けることにより、排気ダクトと吸気ダクトとの接続部の口径を小さくし、一重のシールで漏れを防止することができる。このため、本発明では、ガスシール装置を小型化し、保守を容易に行うことができる。

また、本発明においては、前記排気ダクトは、前記環状槽の回転中心から放射状に分岐し、前記環状槽の周方向において間隔をあけて複数接続されている、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、排気ダクトを環状槽の回転中心から放射状に分岐させ、環状槽の周方向において複数箇所からガスを吸気することで、環状槽から均一にガスを吸気することができる。

また、本発明においては、前記環状槽は、前記吸気ファンの吸気によって外部のガスを内部に導入するガス導入部と、前記ガス導入部よりも上方で開口し、前記焼結鉱を受け入れる給鉱部と、前記給鉱部を前記焼結鉱の堆積によるマテリアルシール層によってシールするシール層形成部と、を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、外部のガスを内部に導入するガス導入部よりも上方で開口し、焼結鉱を受け入れる環状槽の給鉱部を、焼結鉱の堆積によるマテリアルシール層によってシールすることで、大口径で、且つ、二重の円環状のシールを設けずに、給鉱部からのガス漏れを防止することができる。また、環状槽にマテリアルシール層を備えさせることにより、従来技術のように焼結鉱供給装置の内部のマテリアルシール層は不要となり、焼結鉱供給装置の設置高さを低くし、設備の小型化が可能となる。また、従来技術のように焼結鉱供給装置の内部に焼結鉱を充填させ、環状槽に堆積した焼結鉱とつなげる必要はなくなるため、焼結鉱から受ける回転駆動時の抵抗が少なくなり、環状槽の回転駆動力を低減し、回転駆動装置の小型化が可能となる。

また、本発明においては、前記ガス導入部から前記排気ダクトに抜けるガス流路の流路抵抗よりも、前記給鉱部から前記排気ダクトに抜けるガス流路の流路抵抗の方が大きくなるように、前記マテリアルシール層の厚みを調整する厚み調整装置を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、厚み調整装置によってマテリアルシール層の厚みを調整し、ガス導入部から排気ダクトに抜けるガス流路の流路抵抗よりも、給鉱部から排気ダクトに抜けるガス流路の流路抵抗の方を大きくすることで、外部のガスが給鉱部から環状槽の内部に取り込まれることを抑制することができる。これにより、給鉱部よりも下方のガス導入部から、外部のガスを環状槽の内部に導入することができ、ガスの温度を徐々に上げて排熱回収効率を向上させることができる。

また、本発明においては、前記シール層形成部に堆積した前記焼結鉱の高さを計測するレベル計測装置を有し、前記厚み調整装置は、前記レベル計測装置の計測結果に基づいて、前記焼結鉱の排出量を制御する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、レベル計測装置を設け、シール層形成部に堆積した焼結鉱の高さに基づいて焼結鉱の排出量を制御するため、高精度の制御が可能となる。

また、本発明においては、前記環状槽は、内径側と外径側との間を横断するようにガス流れを形成する槽外ルーバー部を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、槽外ルーバー部を設け、環状槽の内径側と外径側との間を横断するようにガス流れを形成することで、環状槽を上下に縦断するよりもガス流路を短くし、流路抵抗を小さくして、吸気ファンにかかる負荷を低減することができる。

また、本発明においては、前記槽外ルーバー部は、前記環状槽の高さ方向において複数段で設けられており、前記槽外ルーバー部の排気側と、その一段上の前記槽外ルーバー部の吸気側との間を連通させる連通部を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、槽外ルーバー部を複数段で設け、それぞれの排気側と吸気側との間を連通部で連通させ、ガスを下から上に流通させる。このように複数の槽外ルーバー部を繋げることで、ガスの流量を少なくし、ガスの温度をできるだけ高温にし、排熱回収効率を向上させることができる。また、焼結鉱は、上方の供給側の方が下方の切り出し側よりも温度が高いため、焼結鉱に対しガスを下から上への向流とすることにより、ガスの温度を徐々に上げることができ、排熱回収効率を向上させることができる。

また、本発明においては、前記環状槽は、内径側及び外径側の少なくともいずれか一方に連通し、半径方向に挿入された槽内ルーバー部を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、槽内ルーバー部を半径方向に挿入し、内径側及び外径側の少なくともいずれか一方から環状槽の内部へのガス通路を確保し、槽外ルーバー部の面積を増やさずに、全体のルーバー面積を増やすことができる。環状槽の体積当たりのルーバー面積が増えることにより、環状槽を横断するガスの流路抵抗を減少させることができる。また、槽内ルーバー部を挿入することで、環状槽の中心部の焼結鉱から熱を奪い、その熱を槽外に伝熱させることができ、環状槽の中心部の焼結鉱を効率よく冷却することができる。

本発明によれば、大掛かりな保守を要せずに、焼結鉱の冷却と熱回収を効率よく行うことができる焼結鉱冷却装置が得られる。

本発明の第１実施形態における焼結鉱冷却装置の全体構成図である。 本発明の第１実施形態における焼結鉱冷却装置の平面図である。 本発明の第１実施形態における焼結鉱冷却装置の断面図である。 本発明の第２実施形態における焼結鉱冷却装置の断面図である。 本発明の第２実施形態における槽内ルーバー部の構成図である。 本発明の第３実施形態における焼結鉱冷却装置の断面図である。 本発明の第３実施形態における槽内ルーバー部の構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における焼結鉱冷却装置１の全体構成図である。図２は、本発明の第１実施形態における焼結鉱冷却装置１の平面図である。図３は、本発明の第１実施形態における焼結鉱冷却装置１の断面図である。
焼結鉱冷却装置１は、焼結鉱１００（図３参照）をガスで冷却し、そのガスを介して焼結鉱１００の顕熱を熱回収する構成となっている。

焼結鉱１００とは、金属精錬の予備処理として、粉状の精錬原鉱を高温で固結したものである。この焼結鉱１００には、鉄及び鉄を主成分とした合金の他、ニッケル等の非鉄金属も含まれ、バインダーを介して固結したものも含まれる。
また、本実施形態では、焼結鉱１００を冷却するガスとして、空気（外気）を用いるが、成分調整をしたガス（例えば不活性ガス、水蒸気を添加した空気等）を用いてもよい。

焼結鉱冷却装置１は、図１に示すように、環状シャフト２（環状槽）と、プレダスター３と、ボイラー４と、吸気ファン５と、を有する。環状シャフト２は、焼結鉱１００を受け入れて、回転駆動するものであり、吸気ファン５は、環状シャフト２の内部のガスを吸気し、環状シャフト２に堆積した焼結鉱１００を冷却するガス流れを形成するものである。吸気ファン５の吸気によって、環状シャフト２から排出されたガスは、プレダスター３で除塵され、ボイラー４で熱回収された後、不図示の煙突を通り、外部に排出される。なお、プレダスター３は設置しない場合もある。

環状シャフト２は、図３に示すように、焼結鉱１００を受け入れる給鉱部８と、焼結鉱１００を排出する排鉱部９と、を有する。給鉱部８は、環状シャフト２の上部に設けられ、上方に開口している。給鉱部８の上方には、焼結鉱供給装置６のシュートが配設されている。一方、排鉱部９は、環状シャフト２の下部に設けられ、側方に開口している。排鉱部９の側方には、コンベア装置７（図２参照）が配設されている。なお、焼結鉱１００の排出量を調整する排鉱部９及び焼結鉱１００の供給量を調整する焼結鉱供給装置６は、後述するマテリアルシール層２２の厚みを調整する厚み調整装置を構成する。

焼結鉱供給装置６から環状シャフト２に供給された焼結鉱１００は、環状シャフト２と共に回転しつつ、ガスとの接触により冷却され、排鉱部９に設けられた不図示のスクレーパーによって、環状シャフト２の下部からコンベア装置７に排出される。図２に示すように、本実施形態では、焼結鉱供給装置６が１台、コンベア装置７が２台設けられており、環状シャフト２の回転経路において、焼結鉱１００の供給位置が１箇所、冷却された焼結鉱１００の排出位置が２箇所、それぞれ設定されている。

環状シャフト２は、図３に示すように、回転駆動装置１０を備える。回転駆動装置１０は、旋回テーブル１１と、支持ローラー１２と、排気ダクト支持部１３と、を有する。旋回テーブル１１は、環状シャフト２の槽本体を支持し、環状シャフト２の軸心（回転中心）周りに回転自在な構成となっている。支持ローラー１２は、旋回テーブル１１を支持し、不図示の駆動モーターと接続されている。環状シャフト２は、駆動モーターによって回転駆動する支持ローラー１２の回転摩擦力により旋回テーブル１１が回転することで、軸心周りに回転する。

排気ダクト支持部１３は、旋回テーブル１１の中心に設けられ、所定高さに設けられた排気ダクト１４を支持するものである。排気ダクト支持部１３は、旋回テーブル１１の中心に円柱状に立設しており、旋回テーブル１１と一体で回転する。
排気ダクト１４は、環状シャフト２に接続されており、焼結鉱１００を冷却したガスが流通するものである。本実施形態の排気ダクト１４は、環状シャフト２の内径側に固定された旋回フード３３を介して、環状シャフト２に接続されている。

排気ダクト１４は、図２に示すように、環状シャフト２の回転中心から放射状に分岐し、環状シャフト２の周方向において間隔をあけて複数接続されている。この排気ダクト１４は、合流部１４ａと、複数の分岐部１４ｂと、を有する。複数の分岐部１４ｂは、環状シャフト２の内径側から環状シャフト２の回転中心に向かって水平に延在し、合流部１４ａと接続されている。合流部１４ａは、図３に示すように、環状シャフト２の回転中心に沿って鉛直上方に延在し、吸気ファン５と接続された吸気ダクト１５（図１参照）と、ガスシール装置１６を介して接続されている。

ガスシール装置１６は、環状シャフト２に接続された排気ダクト１４と吸気ファン５に接続された吸気ダクト１５とを、環状シャフト２の内径よりも内側において相対回転自在に接続するものである。本実施形態では、ガスシール装置１６を環状シャフト２の回転中心に設け、排気ダクト１４の合流部１４ａと吸気ダクト１５とを相対回転自在に接続する。このガスシール装置１６は、排気ダクト１４に設けられた溝部１７と、溝部１７に供給された水１８と、吸気ダクト１５に設けられた水封板１９と、によって構成されている。

溝部１７は、排気ダクト１４（合流部１４ａ）の出口側（終端側）の上部開口に、その全周に沿って設けられている。この溝部１７には、所定量の水１８が常に供給されている。水封板１９は、吸気ダクト１５の入口側（始端側）の下部開口に、その全周に沿って設けられており、溝部１７の水１８に沈下するように延在している。この構成によれば、排気ダクト１４と吸気ダクト１５の接続部の全周が水封されるため、ガス漏れを防止しつつ、排気ダクト１４（回転側）と吸気ダクト１５（固定側）との相対回転が可能となる。

環状シャフト２は、図３に示すように、吸気ファン５の吸気によって外部のガスを内部に導入するガス導入部２０を有する。ガス導入部２０は、環状シャフト２の外周に設けられた外周ルーバー３１によって形成されている。この外周ルーバー３１は、環状シャフト２の内周に設けられた内周ルーバー３２と協働して、環状シャフト２の内径側と外径側との間を横断するようにガス流れを形成する槽外ルーバー部３０を構成する。

槽外ルーバー部３０は、環状シャフト２に堆積した焼結鉱１００を外部に漏れ出さず、且つ、外部のガスを環状シャフト２の内部に導入し、また、導入したガスを環状シャフト２の半径方向に横断させて排出するものである。このため、外周ルーバー３１及び内周ルーバー３２は、環状シャフト２の内外を挟んで対向し、且つ、対称的に設けられており、焼結鉱１００が漏れ出さないように、上方に向かって羽を外側に広げる向き（焼結鉱１００の安息角による傾斜面に対向する向き）で傾斜している。

外周ルーバー３１及び内周ルーバー３２の傾斜角度は、焼結鉱１００の安息角に基づいて設定されている。但し、外周ルーバー３１及び内周ルーバー３２の傾斜角度を大きくするほど、ルーバー間が狭くなりガスの流路抵抗が大きくなるため、ガスの流路抵抗を小さく且つルーバーの枚数を少なくするためには、外周ルーバー３１及び内周ルーバー３２の傾斜角度を極力、水平に近づけた角度とすることが好ましい。

内周ルーバー３２の外側は、旋回フード３３によって覆われている。旋回フード３３は、環状シャフト２に接続されており、環状シャフト２と共に回転する。この旋回フード３３は、環状シャフト２の内径に沿って環状に設けられており、排気ダクト１４の分岐部１４ｂと複数箇所で接続されている。吸気ファン５の吸気によって排気ダクト１４のガスが引かれると、旋回フード３３の内部が負圧になり、ガス導入部２０から排気ダクト１４に抜ける半径方向のガス流路が形成される。

環状シャフト２は、図３に示すように、ガス導入部２０よりも上方で開口する給鉱部８を焼結鉱１００の堆積によるマテリアルシール層２２によってシールするシール層形成部２１を有する。シール層形成部２１は、環状シャフト２の内径側と外径側の開口のない側壁部であり、ガス導入部２０と給鉱部８との間にマテリアルシール層２２を形成する。このマテリアルシール層２２は、給鉱部８から排気ダクト１４にガスが流入することを防止する。

給鉱部８は、焼結鉱供給装置６が接続された固定フード２３によって覆われている。固定フード２３は、環状シャフト２の周方向に沿って環状に設けられている。この固定フード２３は、焼結鉱供給装置６から供給された焼結鉱１００の給鉱部８における発塵を防止するものである。すなわち、給鉱部８からのガス漏れはマテリアルシール層２２によって防止されているため、固定フード２３と給鉱部８との間は、隙間シールでよい。

焼結鉱供給装置６は、ガス導入部２０から排気ダクト１４に抜けるガス流路の流路抵抗よりも、給鉱部８から排気ダクト１４に抜けるガス流路の流路抵抗の方が大きくなるように、マテリアルシール層２２の厚みを調整する構成となっている。具体的に、焼結鉱供給装置６は、レベル計測装置２４の計測結果に基づいて、マテリアルシール層２２の厚みを、環状シャフト２の幅（内径外面と外径内面との距離）よりも大きく調整する。

レベル計測装置２４は、シール層形成部２１に堆積した焼結鉱１００の高さを計測するものである。本実施形態では、レベル計測装置２４として非接触式のセンサを用いており、焼結鉱１００の堆積面で反射した光若しくは音波を受信して、シール層形成部２１に堆積した焼結鉱１００の高さを計測している。なお、レベル計測装置２４には、接触式のセンサを用いてもよく、その場合は、計測ロッドの先端にローラーを設け、旋回する焼結鉱１００に対する耐摩耗性を向上させることが好ましい。また、レベル計測装置２４は、耐熱、防塵、耐負圧性能があれば原理は問わない。

レベル計測装置２４は、図２に示すように、２台設けられており、環状シャフト２の回転経路において計測位置が２箇所設定されている。焼結鉱１００のレベルは、焼結鉱１００の供給位置と、焼結鉱１００の排出位置との関係から、環状シャフト２の周方向で変化する。このため、レベル計測装置２４ａは、焼結鉱供給装置６の供給位置から第１の排出位置までの区間２Ａに設けられ、焼結鉱１００の最大レベルを計測する構成となっている。また、レベル計測装置２４ｂは、第２の排出位置から次の供給位置までの区間２Ｂに設けられ、焼結鉱１００の最低レベルを計測する構成となっている。

続いて、上記構成の焼結鉱冷却装置１の動作及び作用について説明する。

先ず、焼結鉱供給装置６が、図３に示すように、焼結鉱１００を環状シャフト２に供給する。環状シャフト２は、給鉱部８を介して焼結鉱１００を受け入れ、回転駆動する。給鉱部８の下方には、ガス導入部２０が設けられており、吸気ファン５は、環状シャフト２の内部のガスを吸気することで、外部のガスを環状シャフト２の内部に導入し、環状シャフト２に堆積した焼結鉱１００を冷却するガス流れを形成する。

環状シャフト２は、内径側と外径側との間を横断するようにガス流れを形成する槽外ルーバー部３０を有する。このため、ガス流れは、環状シャフト２の内径側と外径側との間を横断するように形成され、その過程で焼結鉱１００を冷却する。環状シャフト２の内径側と外径側との間を横断するガス流路は、環状シャフト２を上下に縦断するガス流路よりも短い。したがって、この構成によれば、焼結鉱１００の間を抜けるガスの流路抵抗を小さくでき、吸気ファン５にかかる負荷を低減することができる。

焼結鉱１００を冷却したガスは、旋回フード３３、排気ダクト１４、吸気ダクト１５を通る。排気ダクト１４は、図２に示すように、環状シャフト２の回転中心から放射状に分岐し、環状シャフト２の周方向において間隔をあけて複数接続されている。この構成によれば、環状シャフト２の周方向において複数箇所からガスを吸気することができ、環状シャフト２の周方向でムラの無い冷却が可能となる。また、図３に示すように、旋回フード３３（バッファ）を介することで、環状シャフト２にかかる負圧を均一化することができるため、焼結鉱１００の冷却効率をより高めることができる。

プレダスター３で除塵されたガスは、ボイラー４で熱回収された後、大気に放出される。一方、ガスによって冷却された焼結鉱１００は、環状シャフト２の下部の排鉱部９から、コンベア装置７（図２参照）に排出される。すなわち、環状シャフト２の上部に供給された焼結鉱１００は、環状シャフト２の下部からの排出により、徐々に降下し、その間に外部から導入されたガスによって冷却されることとなる。焼結鉱１００は、例えば、環状シャフト２の上部で６００℃程度であり、環状シャフト２の下部に向かって１５０℃程度まで冷却される。冷却された焼結鉱１００は、コンベア装置７によって搬送され、例えば、高炉での使用に適した粒度に調整された後、高炉に供給されることとなる。

このような焼結鉱冷却装置１は、図３に示すように、環状シャフト２の内径よりも内側に、ガスシール装置１６を設け、環状シャフト２に接続された排気ダクト１４と吸気ファン５に接続された吸気ダクト１５とを相対回転自在に接続する。ガスシール装置１６を環状シャフト２の内径よりも内側に設けることにより、排気ダクト１４と吸気ダクト１５との接続部の口径を小さくし、また、一重のシールでガス漏れを防止することができる。この構成によれば、ガスシール装置１６の定期的な保守範囲が小さくなり、ガスに含まれる腐食成分が溶け込んだ水１８の入れ換え、及び、水１８に堆積したダストの取り除き等にかかる作業を容易に行うことができる。このように、本実施形態では、ガスシール装置１６を環状シャフト２の内径よりも内側に設けることにより、ガスシール装置１６を小型化し、保守を容易に行うことが可能となる。

また、本実施形態では、環状シャフト２が、吸気ファン５の吸気によって外部のガスを内部に導入するガス導入部２０と、ガス導入部２０よりも上方で開口し、焼結鉱１００を受け入れる給鉱部８と、給鉱部８を焼結鉱１００の堆積によるマテリアルシール層２２によってシールするシール層形成部２１と、を有する。この構成によれば、外部のガスを内部に導入するガス導入部２０よりも上方で開口し、焼結鉱１００を受け入れる環状シャフト２の給鉱部８を、焼結鉱１００の堆積によるマテリアルシール層２２によってシールすることで、給鉱部８からのガス流入を防止することができる。このため、給鉱部８と固定フード２３との間のシールは、水封でなく隙間シールとすることができる。

また、環状シャフト２にマテリアルシール層２２を備えさせることにより、従来技術のように焼結鉱供給装置６の内部のマテリアルシール層２２は不要となり、焼結鉱供給装置６の設置高さを低くし、設備の小型化が可能となる。また、従来技術のように焼結鉱供給装置６の内部に焼結鉱１００を充填させ、環状シャフト２に堆積した焼結鉱１００とつなげる必要はなくなるため、焼結鉱１００から受ける回転駆動時の抵抗が少なくなり、環状シャフト２の回転駆動力を低減し、回転駆動装置１０の小型化が可能となる。

また、本実施形態の焼結鉱冷却装置１は、ガス導入部２０から排気ダクト１４に抜けるガス流路の流路抵抗よりも、給鉱部８から排気ダクト１４に抜けるガス流路の流路抵抗の方が大きくなるように、マテリアルシール層２２の厚みを調整する焼結鉱供給装置６を有する。このように、マテリアルシール層２２の厚みを調整し、ガス導入部２０から排気ダクト１４に抜けるガス流路の流路抵抗よりも、給鉱部８から排気ダクト１４に抜けるガス流路の流路抵抗の方を大きくすることで、外部のガスが給鉱部８から環状シャフト２の内部に取り込まれることを抑制し、メインのガス流れを、給鉱部８よりも下方のガス導入部２０に形成することができる。上述したように、環状シャフト２の下方の方が上方よりも焼結鉱１００の温度が低いため、ガスの温度を徐々に上げていくことができ、ボイラー４での排熱回収効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、シール層形成部２１に堆積した焼結鉱１００の高さを計測するレベル計測装置２４を有し、排鉱部９は、レベル計測装置２４の計測結果に基づいて、焼結鉱１００の排出量を制御する。マテリアルシール層２２には、焼結鉱１００が供給される際に生じる粉塵を外部に漏えいさせない程度の通気を確保するため、排鉱部９は、マテリアルシール層２２の厚みが環状シャフト２の平均幅程度となるように、焼結鉱１００の排出量を制御する。

具体的に、排鉱部９は、図２に示す区間２Ａ（焼結鉱１００のレベルが最も高くなる区間）に設けられたレベル計測装置２４ａの計測結果に基づいて、焼結鉱１００の高さが給鉱部８の高さを超えないように環状シャフト２の回転速度を制御することで、排出量を制御する。また、排鉱部９は、図２に示す区間２Ｂ（焼結鉱１００のレベルが最も低くなる区間）に設けられたレベル計測装置２４ｂの計測結果に基づいて、焼結鉱１００の高さが環状シャフト２の平均幅未満にならないように排出量を制御する。このように、レベル計測装置２４を設けることで、マテリアルシール層２２のレベル制御が直接行えることから、高精度の制御が可能となる。

このように、上述の本実施形態によれば、焼結鉱１００を受け入れ、回転駆動する環状シャフト２と、環状シャフト２の内部のガスを吸気し、環状シャフト２に堆積した焼結鉱１００を冷却するガス流れを形成する吸気ファン５と、を有する焼結鉱冷却装置１であって、環状シャフト２に接続された排気ダクト１４と吸気ファン５に接続された吸気ダクト１５とを、環状シャフト２の内径よりも内側において相対回転自在に接続するガスシール装置１６を有する、という構成を採用することによって、大掛かりな保守を要せずに、焼結鉱１００の冷却と熱回収を効率よく行うことができる焼結鉱冷却装置１が得られる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図４は、本発明の第２実施形態における焼結鉱冷却装置１の断面図である。図５は、本発明の第２実施形態における槽内ルーバー部４１の構成図である。なお、図５（ａ）は、図４に示す矢視Ａ−Ａ断面を示す。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す矢視Ｂ−Ｂ断面を示す。

図４に示すように、第２実施形態の槽外ルーバー部３０は、環状シャフト２の高さ方向において複数段（第２実施形態では二段）で設けられている。環状シャフト２の下方の槽外ルーバー部３０ａは、吸気側が内周ルーバー３２（ガス導入部２０）であり、排気側が外周ルーバー３１である。また、槽外ルーバー部３０ａよりも一段上の槽外ルーバー部３０ｂは、吸気側が外周ルーバー３１であり、排気側が内周ルーバー３２である。槽外ルーバー部３０ａの排気側と、その一段上の槽外ルーバー部３０ｂの吸気側は、連通フード４０（連通部）によって連通している。

連通フード４０は、環状シャフト２に接続されており、環状シャフト２と共に回転する。この連通フード４０は、環状シャフト２の外径に沿って環状に設けられており、槽外ルーバー部３０ａの外周ルーバー３１と、槽外ルーバー部３０ｂの外周ルーバー３１とを覆っている。吸気ファン５によって排気ダクト１４のガスが引かれると、槽外ルーバー部３０ａの内周ルーバー３２から外周ルーバー３１に抜ける半径方向の第１ガス流路と、槽外ルーバー部３０ｂの外周ルーバー３１から内周ルーバー３２に抜ける半径方向の第２ガス流路が形成される。

環状シャフト２は、この第１ガス流路と第２ガス流路との間を焼結鉱１００の堆積によるマテリアルシール層２２ｂによってシールするシール層形成部２１ｂを有する。シール層形成部２１ｂは、環状シャフト２の内径側と外径側の開口のない側壁部であり、第１ガス流路と第２ガス流路との間にマテリアルシール層２２ｂを形成する。このマテリアルシール層２２ｂは、第１ガス流路を流通するガスが、第２ガス流路に漏れ出す（ショートカットする）ことを防止する。

また、環状シャフト２は、内径側及び外径側の少なくともいずれか一方に連通し、半径方向に挿入された槽内ルーバー部４１を有する。槽内ルーバー部４１は、図５（ａ）に示すように、外周ルーバー３１と内周ルーバー３２との間に跨って設けられている。この槽内ルーバー部４１は、ガス導入ルーバー４２とガス排出ルーバー４３とを背面合せで組み合わせてなる。ガス導入ルーバー４２とガス排出ルーバー４３は、図５（ｂ）に示すように、対称的に設けられており、焼結鉱１００が導入されないように、下方に向かって羽を外側に広げる向き（焼結鉱１００の安息角による傾斜面に沿う向き）で傾斜している。

ガス導入ルーバー４２は、環状シャフト２の内部にガスを半径方向に取り込む入口部４２ａと、環状シャフト２の内部からガスを周方向に排出する出口部４２ｂと、を形成する。図５（ａ）に示すように、槽外ルーバー部３０ａの外周ルーバー３１と内周ルーバー３２との間に跨って設けられたガス導入ルーバー４２は、環状シャフト２の内径側に連通する入口部４２ａ（空間）を形成すると共に、環状シャフト２の内部において周方向の一方側（時計回り）に連通する出口部４２ｂ（空間）を形成する。

一方、ガス排出ルーバー４３は、環状シャフト２の内部にガスを半径方向に取り込む入口部４３ａと、環状シャフト２の内部からガスを周方向に排出する出口部４３ｂと、を形成する。図５（ａ）に示すように、槽外ルーバー部３０ａの外周ルーバー３１と内周ルーバー３２との間に跨って設けられたガス排出ルーバー４３は、環状シャフト２の内部において周方向の他方側（反時計回り）に連通する入口部４３ａ（空間）を形成すると共に、環状シャフト２の外径側に連通する出口部４３ｂ（空間）を形成する。

上記構成の第２実施形態によれば、図４に示すように、槽外ルーバー部３０を複数段で設け、それぞれの排気側と吸気側との間を連通フード４０で連通させ、ガスを下から上に流通させることができる。このように槽外ルーバー部３０ａと槽外ルーバー部３０ｂとを直列に繋げることで、ガスの流量を少なくし、ガスの温度をできるだけ高温にし、ボイラー４での排熱回収効率を向上させることができる。また、焼結鉱１００は、上方の供給側の方が下方の切り出し側よりも温度が高いため、焼結鉱１００に対しガスを下から上への向流とすることにより、ガスの温度を徐々に上げることができ、排熱回収効率をより向上させることができる。

また、第２実施形態では、環状シャフト２が、内径側及び外径側の少なくともいずれか一方に連通し、半径方向に挿入された槽内ルーバー部４１を有する。この構成によれば、槽内ルーバー部４１を半径方向に挿入し、環状シャフト２の内部から内径側及び外径側へのガス通路を確保することで、槽外ルーバー部３０の面積を増やさずに、全体のルーバー面積を増やすことができる。環状シャフト２の体積当たりのルーバー面積が増えることにより、環状シャフト２の見かけ上の層厚が減少するため、環状シャフト２を横断するガスの流路抵抗を減少させることができる。

環状シャフト２を横断するガスの流路抵抗が減少すると、吸気ファン５にかかる負荷を低減することができる。また、環状シャフト２を横断するガスの流路抵抗が減少すると、第１ガス流路と第２ガス流路との間をシールするマテリアルシール層２２ｂの厚みを小さくすることができるため、槽外ルーバー部３０の面積の減少を抑えることができる。あｍた、焼結鉱１００は、ガスによる直接冷却と、環状シャフト２の表面への伝熱による間接冷却とによって冷却され、環状シャフト２と接触していない中央部は冷え難いが、槽内ルーバー部４１を挿入することで、環状シャフト２の中心部の焼結鉱１００から熱を奪い、その熱を環状シャフト２の表面に伝熱させることができる。このため、環状シャフト２の中心部の焼結鉱１００を効率よく冷却することができる。
このように、第２実施形態によれば、ガスの流量の低減と排熱回収効率の向上を図ること共に、環状シャフト２の内部の冷却性能のアンバランスを緩和することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図６は、本発明の第３実施形態における焼結鉱冷却装置１の断面図である。図７は、本発明の第３実施形態における槽内ルーバー部５１の構成図である。なお、図７は、図６に示す矢視Ｃ−Ｃ断面を示す。

図６に示すように、第３実施形態の槽外ルーバー部３０は、環状シャフト２の高さ方向において複数段（第３実施形態では三段）で設けられている。環状シャフト２の下方の槽外ルーバー部３０ａは、吸気側が外周ルーバー３１（ガス導入部２０）であり、排気側が内周ルーバー３２である。また、槽外ルーバー部３０ａよりも一段上の槽外ルーバー部３０ｂは、吸気側が内周ルーバー３２であり、排気側が外周ルーバー３１である。また、槽外ルーバー部３０ｂよりも一段上の槽外ルーバー部３０ｃは、吸気側が外周ルーバー３１であり、排気側が内周ルーバー３２である。

槽外ルーバー部３０ａの排気側とその一段上の槽外ルーバー部３０ｂの吸気側及び槽外ルーバー部３０ｂの排気側とその一段上の槽外ルーバー部３０ｃの吸気側は、それぞれ連通フード４０によって連通している。吸気ファン５によって排気ダクト１４のガスが引かれると、槽外ルーバー部３０ａの外周ルーバー３１から内周ルーバー３２に抜ける半径方向の第１ガス流路と、槽外ルーバー部３０ｂの内周ルーバー３２から外周ルーバー３１に抜ける半径方向の第２ガス流路と、槽外ルーバー部３０ｃの外周ルーバー３１から内周ルーバー３２に抜ける半径方向の第３ガス流路と、が形成される。

環状シャフト２は、この第１ガス流路と第２ガス流路との間を焼結鉱１００の堆積によるマテリアルシール層２２ｂによってシールするシール層形成部２１ｂと、第２ガス流路と第３ガス流路との間を焼結鉱１００の堆積によるマテリアルシール層２２ｃによってシールするシール層形成部２１ｃと、を有する。マテリアルシール層２２ｂは、第１ガス流路を流通するガスが、第２ガス流路に漏れ出す（ショートカットする）ことを防止する。また、マテリアルシール層２２ｃは、第２ガス流路を流通するガスが、第３ガス流路に漏れ出す（ショートカットする）ことを防止する。

また、環状シャフト２は、内径側及び外径側の少なくともいずれか一方に連通し、半径方向に挿入された槽内ルーバー部５１を有する。槽外ルーバー部３０ａと同じ高さに設けられた槽内ルーバー部５１は、図６に示すように、環状シャフト２の内径側に連通するガス導入ルーバー５２と、環状シャフト２の外径側に連通するガス排出ルーバー５３と、を有する。ガス導入ルーバー５２と、ガス排出ルーバー５３は、環状シャフト２の周方向において交互に設けられている。

ガス導入ルーバー５２は、環状シャフト２の内部にガスを半径方向に取り込む入口部５２ａ１，５２ａ２と、環状シャフト２の内部からガスを周方向両側に排出する出口部５２ｂ１，５２ｂ２と、を形成する。入口部５２ａ１は、出口部５２ｂ１に連通し、入口部５２ａ２は、出口部５２ｂ２に連通している。
一方、ガス排出ルーバー５３は、環状シャフト２の内部からガスを周方向両側で取り込む入口部５３ａ１，５３ａ２と、環状シャフト２の外部にガスを半径方向に排出する出口部５３ｂ１，５３ｂ２と、を形成する。入口部５３ａ１は、出口部５３ｂ１に連通し、入口部５３ａ２は、出口部５３ｂ２に連通している。

上記構成の第３実施形態によれば、図６に示すように、槽外ルーバー部３０を複数段で設け、それぞれの排気側と吸気側との間を連通フード４０で連通させ、ガスを下から上に流通させることができる。このように槽外ルーバー部３０ａ，３０ｂ，３０ｃとを直列に繋げることで、第２実施形態よりもガスの温度を高温にし、ボイラー４での排熱回収効率をさらに向上させることができる。
また、第３実施形態によれば、槽内ルーバー部５１を半径方向に挿入し、環状シャフト２の内径側及び外径側へのガス通路を確保することで、環状シャフト２を横断するガスの流路抵抗を減少させ、第２実施形態と同様に、吸気ファン５にかかる負荷を低減し、環状シャフト２の中心部の焼結鉱１００を効率よく冷却することができる。

また、第３実施形態の槽内ルーバー部５１は、図７に示すように、環状シャフト２の平均幅の半分の長さになっており、ガス導入ルーバー５２とガス排出ルーバー５３が、環状シャフト２の周方向において交互（非対向）に設けられているため、ガスが焼結鉱１００と接触できる長さが少なくとも環状シャフト２の平均幅の半分の長さ分確保される。このため、第２実施形態よりもガスによる冷却効率を高めることができる。また、ガス導入ルーバー５２とガス排出ルーバー５３の設置数を調整すれば、環状シャフト２の表面の内外周半径差による放熱面積差を緩和することができる。また、ガス導入ルーバー５２とガス排出ルーバー５３の長さや幅を調整すれば、ガス流速差による環状シャフト２の内外の冷却性能のアンバランスを緩和することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、ガスシール装置１６が水封シールである構成を例示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。ガスシール装置１６が小型化するため、例えばメカニカルシールを採用してもよい。メカニカルシールとしては、例えば、ラビリンスシール等を採用することができる。

また、例えば、上記実施形態では、ガス導入部２０が外周ルーバー３１若しくは内周ルーバー３２である構成を例示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、排鉱部９の面積を確保できれば、排鉱部９からの吸気のみで足りるため、槽外ルーバー部３０を必ずしも設けなくともよい。

また、例えば、上記実施形態では、マテリアルシール層２２の厚みを調整する厚み調整装置として、焼結鉱供給装置６及び排鉱部９を例示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、厚み調整装置は、焼結鉱１００の供給量若しくは排出量を一定とすれば、焼結鉱供給装置６及び排鉱部９のいずれか一方であってもよい。

１ 焼結鉱冷却装置
２ 環状シャフト（環状槽）
５ 吸気ファン
６ 焼結鉱供給装置（厚み調整装置）
８ 給鉱部
９ 排鉱部（厚み調整装置）
１４ 排気ダクト
１５ 吸気ダクト
１６ ガスシール装置
２０ ガス導入部
２１ シール層形成部
２２ マテリアルシール層
２４ レベル計測装置
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 槽外ルーバー部
４０ 連通フード（連通部）
４１，５１ 槽内ルーバー部
１００ 焼結鉱

Claims (8)

1. 焼結鉱を受け入れ、回転駆動する環状槽と、前記環状槽の内部のガスを吸気し、前記環状槽に堆積した焼結鉱を冷却するガス流れを形成する吸気ファンと、を有する焼結鉱冷却装置であって、
   前記環状槽に接続された排気ダクトと前記吸気ファンに接続された吸気ダクトとを、前記環状槽の内径よりも内側において相対回転自在に接続するガスシール装置を有する、ことを特徴とする焼結鉱冷却装置。
2. 前記排気ダクトは、前記環状槽の回転中心から放射状に分岐し、前記環状槽の周方向において間隔をあけて複数接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱冷却装置。
3. 前記環状槽は、
   前記吸気ファンの吸気によって外部のガスを内部に導入するガス導入部と、
   前記ガス導入部よりも上方で開口し、前記焼結鉱を受け入れる給鉱部と、
   前記給鉱部を前記焼結鉱の堆積によるマテリアルシール層によってシールするシール層形成部と、を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の焼結鉱冷却装置。
4. 前記ガス導入部から前記排気ダクトに抜けるガス流路の流路抵抗よりも、前記給鉱部から前記排気ダクトに抜けるガス流路の流路抵抗の方が大きくなるように、前記マテリアルシール層の厚みを調整する厚み調整装置を有する、ことを特徴とする請求項３に記載の焼結鉱冷却装置。
5. 前記シール層形成部に堆積した前記焼結鉱の高さを計測するレベル計測装置を有し、
   前記厚み調整装置は、前記レベル計測装置の計測結果に基づいて、前記焼結鉱の排出量を制御する、ことを特徴とする請求項４に記載の焼結鉱冷却装置。
6. 前記環状槽は、内径側と外径側との間を横断するようにガス流れを形成する槽外ルーバー部を有する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の焼結鉱冷却装置。
7. 前記槽外ルーバー部は、前記環状槽の高さ方向において複数段で設けられており、
   前記槽外ルーバー部の排気側と、その一段上の前記槽外ルーバー部の吸気側との間を連通させる連通部を有する、ことを特徴とする請求項６に記載の焼結鉱冷却装置。
8. 前記環状槽は、内径側及び外径側の少なくともいずれか一方に連通し、半径方向に挿入された槽内ルーバー部を有する、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の焼結鉱冷却装置。

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