JP2017031443A

JP2017031443A - 焼結ペレットの製造装置

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Publication number: JP2017031443A
Application number: JP2015149686A
Authority: JP
Inventors: 範昭水谷; Noriaki Mizutani; 野村　勉; Tsutomu Nomura; 勉野村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: JP6367772B2

Abstract

【課題】予熱空間を通過するペレット粒への伝熱を均一化するとともに当該予熱室の劣化を抑止することができる焼結ペレットの製造装置を提供する。【解決手段】焼結ペレットの製造装置Ｘ１は、乾燥部４１および予熱部４３を有する加熱ユニット４０と、これに繋がるロータリーキルン５０と、これに繋がるクーラー７０と、を備え、予熱部４３は、予熱空間Ｓ３を取り囲む予熱室４３ａと、予熱室４３ａに取り付けられた予熱バーナー４３ｃと、を有しており、加熱ユニット４０、ロータリーキルン５０、およびクーラー７０は、クーラー７０において発生する高温ガスが予熱空間Ｓ３に流入するとともに、当該予熱空間Ｓ３に流入した高温ガスが乾燥部４１側へと水平方向に流れつつ当該予熱空間Ｓ３内を下向きに流れ落ちるように互いに連結されており、予熱バーナー４３ｃは、予熱空間Ｓ３内において予熱天井壁４３１から予熱運送部４３２へ向けて下向きに火炎を噴射する。【選択図】図２

Description

本発明は、鉄鉱石を含むペレット粒を焼成することにより焼結ペレットを製造するための装置に関するものである。

従来、鉄鉱石を含むペレット粒を焼成することにより焼結ペレットを製造するための装置が知られている。このような焼結ペレットの製造装置として、特許文献１には、乾燥室、離水室、および予熱室を有するトラベリンググレートと、当該トラベリンググレートに繋がるロータリーキルンと、ロータリーキルンに繋がるアニュラクーラと、を備えるグレート炉が記載されている。特許文献１のグレート炉では、乾燥室および離水室においてペレット粒に含まれる水分を蒸発させるとともに、予熱室において当該ペレット粒を所定の温度まで予熱した後、ロータリーキルンにおいて当該予熱したペレット粒を焼成することにより焼結ペレットを生成し、アニュラクーラにおいて当該焼結ペレットを所定の温度まで冷却する。

特許文献１のグレート炉では、アニュラクーラにおいて焼結ペレットが冷却されることにより高温ガスが発生し、当該高温ガスによって予熱室内のペレット粒を所定の温度まで予熱することが可能な程度まで当該予熱室が加温される。具体的には、アニュラクーラにおいて発生した高温ガスは、ロータリーキルンを通じて予熱室内へと流入し、当該予熱室内を離水室側へと水平方向に流れつつ当該予熱室を加温し、予熱室の下方に設けられたダクトへと流れ落ちる。

ここで、特許文献１のグレート炉は、予熱室内のペレット粒を所定の温度まで確実に予熱することができる程度に当該予熱室を加温するために、当該予熱室内に流入した高温ガスをさらに加熱する予熱室バーナーを備えている。予熱室バーナーは、予熱室内における高温ガスの流れ方向に直交する方向から当該予熱室内に火炎を噴射するように、予熱室の側壁に取り付けられており、これにより当該火炎によって高温ガスが加熱される。

特開２００５−６０７６２号公報

特許文献１のグレート炉では、予熱室バーナーによって予熱室の予熱空間に流入した高温ガスを加熱することができるものの、当該予熱空間内を通過するペレット粒に対する伝熱にムラが生じるとともに、予熱室が劣化する虞がある。具体的には、以下のとおりである。

特許文献１のグレート炉では、予熱室の予熱空間内を流れる高温ガスの流れ方向と、当該予熱空間に噴射される予熱室バーナーの火炎の噴射方向とは、互いに直交している。このため、予熱室バーナーから噴射される火炎は、予熱室の予熱空間を流れる高温ガスの一部のみを加熱することになり、当該予熱空間内を通過するペレット粒に対する伝熱にムラが生じる。しかも、側壁側から予熱空間へと噴射される火炎が予熱室内を離水室側へと流れる高温ガスに吹き付けられることにより、当該火炎が側壁を焼き、これにより予熱室が劣化する虞がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、予熱空間を通過するペレット粒への伝熱を均一化するとともに予熱室の劣化を抑止することができる焼結ペレットの製造装置に関する。

本発明に係る焼結ペレットの製造装置は、鉄鉱石を含むペレット粒を焼成することにより焼結ペレットを製造するための装置であって、前記ペレット粒から水分を蒸発させる乾燥部と、乾燥部から流入する前記ペレット粒を所定の温度まで予熱する予熱部と、を有する加熱ユニットと、前記予熱部から流入する前記ペレット粒を焼成することにより焼結ペレットを生成するロータリーキルンと、前記ロータリーキルンから流出した焼結ペレットを所定の温度まで冷却するクーラーと、を備え、前記予熱部は、前記ペレット粒が通過する予熱空間を取り囲む予熱室と、前記予熱空間内に火炎を噴射するように前記予熱室に取り付けられた予熱バーナーと、を有しており、前記予熱室は、前記予熱空間の上側に配置される予熱天井壁と、前記予熱空間の下側に配置されるとともに当該予熱空間を前記ペレット粒が通過するように当該ペレット粒を運ぶ予熱運送部と、を有しており、前記加熱ユニット、前記ロータリーキルン、および前記クーラーは、前記焼結ペレットが前記クーラーに流入することにより発生する高温ガスが前記ロータリーキルンを通じて前記予熱室の前記予熱空間に流入するとともに、当該予熱空間に流入した前記高温ガスが前記乾燥部側へと水平方向に流れつつ当該予熱空間内を下向きに流れ落ちるように、互いに連結されており、前記予熱バーナーは、前記予熱空間内において前記予熱天井壁から前記予熱運送部へ向けて下向きに火炎を噴射するように前記予熱天井壁に取り付けられている。

上記の焼結ペレットの製造装置では、予熱空間を通過するペレット粒への伝熱を均一化することができるとともに、予熱室の劣化を抑止することができる。具体的には、以下のとおりである。

上記の焼結ペレットの製造装置では、ロータリーキルンから予熱空間へと流入した高温ガスは、当該予熱空間内を水平方向における乾燥室側へと流れつつ、予熱運送部側へと下向きに流れ落ちる。

上記の焼結ペレットの製造装置では、予熱空間内において予熱天井壁から予熱運送部へ向けて下向きに火炎を噴射するように予熱バーナーが予熱天井壁に取り付けられているため、予熱天井壁側から予熱運送部側へと下向きに流れ落ちる高温ガスの全体を加熱することができ、これにより当該高温ガスによってペレット粒をムラなく加熱することができる。しかも、予熱室内における予熱天井壁の近傍においては、当該予熱天井壁から予熱運送部へ向けて下向きに噴射される火炎に対して水平方向から吹き付ける高温ガスの成分が小さいため、高温ガスによって当該火炎が予熱室に吹き当てられることを抑止でき、これにより当該予熱室の劣化を抑止することができる。

前記予熱バーナーは、第１予熱バーナーと、第２予熱バーナーと、を含んでおり、前記第１予熱バーナーと前記第２予熱バーナーとは、当該第１予熱バーナーから噴射される火炎の噴射位置と当該第２予熱バーナーから噴射される火炎の噴射位置とが前記予熱空間内における前記高温ガスの流れ方向に直交する直交方向において互いにずれるように、前記予熱天井壁に取り付けられていることが好ましい。

上記の焼結ペレットの製造装置では、第１予熱バーナーの火炎の噴射位置と第２予熱バーナーの火炎の噴射位置とが予熱空間における高温ガスの流れ方向に直交する直交方向において互いにずれているため、当該予熱空間内を流れる高温ガスを均一に加熱することができ、これにより予熱空間を通過するペレット粒への伝熱をより均一化することができる。

前記離水部は、前記ペレット粒が通過する離水空間を取り囲む離水室と、前記離水室よりも前記ペレット粒の移動方向における下流側において発生する高温ガスを回収するとともに当該高温ガスが前記離水空間内を下向きに流れることにより前記離水空間内が加温されるように前記ロータリーキルンの外側において前記離水室に繋がる回収配管と、前記離水空間内における前記高温ガスの流れ方向に沿って当該離水空間内に火炎を噴射することにより当該高温ガスを加熱するように前記離水室に取り付けられた離水バーナーと、を有することが好ましい。

上記の焼結ペレットの製造装置では、離水空間を通過するペレット粒への伝熱を均一化することができるとともに、離水室の劣化を抑止することができる。具体的には、以下のとおりである。

上記の焼結ペレットの製造装置では、離水室の離水空間を加温するための高温ガスが当該離水空間内を下向きに流れており、当該高温ガスの流れ方向に沿って離水バーナーから離水空間内に火炎が噴射される。このため、離水バーナーから噴射される火炎は、離水空間内を下向きに流れる高温ガスの全体を加熱することになり、これにより当該高温ガスによってペレット粒をムラなく加熱することができる。しかも、高温ガスの流れ方向に沿って離水バーナーから離水空間内に火炎が噴射されるため、高温ガスによって当該火炎が離水室の離水側壁に吹き当てられることを抑止でき、これにより当該離水室の劣化を抑止することができる。

前記離水室は、前記離水空間の上側に配置される離水天井壁と、前記離水空間の下側に配置されるとともに当該離水空間を前記ペレット粒が通過するように当該ペレット粒を運ぶ離水運送部と、を有しており、前記離水天井壁は、前記高温ガスを前記離水空間に導くように前記回収配管が接続される高温ガス流入口を含んでおり、前記離水バーナーは、前記離水運送部よりも前記離水天井壁に近い位置において前記離水空間内に火炎を噴射するように前記離水天井壁に取り付けられていることが好ましい。

上記の焼結ペレットの製造装置では、離水空間を通過するペレット粒への伝熱をより均一化することができるとともに、当該離水室の劣化をより抑止することができる。具体的には、以下のとおりである。

上記の焼結ペレットの製造装置では、離水空間に高温ガスを流入させる高温ガス流入口が離水室の離水天井壁に設けられており、離水運送部よりも当該離水天井壁に近い位置において離水バーナーから火炎が噴射される。このため、離水空間内に流入した高温ガスが下向きに流れて離水運送部に至るまでの距離を長くすることができるとともに、当該高温ガスに対して流れ方向における上流側の位置から火炎を噴射することができ、これにより当該高温ガスを十分に加熱することができる。しかも、離水運送部よりも離水天井壁に近い位置において離水バーナーから火炎が噴射されるため、当該火炎がペレット粒および離水運送部に直接当たることを抑止でき、これによりペレット粒および離水室の劣化をより抑止することができる。

前記離水バーナーは、第１離水バーナーと、第２離水バーナーと、を含んでおり、前記第１離水バーナーと前記第２離水バーナーとは、前記高温ガス流入口から前記離水空間内へと流入する前記高温ガスが当該高温ガスの流れ方向に直交する直交方向において前記第１離水バーナーから噴射される火炎と前記第２離水バーナーから噴射される火炎とによって両側から加熱されるように、当該直交方向において前記高温ガス流入口を挟んで対向して配置されることが好ましい。

上記の焼結ペレットの製造装置では、離水空間内において、第１離水バーナーから噴射される火炎と第２離水バーナーから噴射される火炎とによって直交方向の両側から高温ガスが加熱されることにより、離水室の離水空間の温度をより均一化することができる。具体的には、上記の焼結ペレットの製造装置では、第１離水バーナーと第２離水バーナーとは、高温ガス流入口を挟んで対向しており、これにより離水空間内において火炎が偏在することを抑止できる。このため、離水空間内において、当該高温ガスをムラなく加熱することができ、離水空間の温度をより均一化することができる。

以上説明したように、本発明によれば、予熱空間を通過するペレット粒への伝熱を均一化するとともに予熱室の劣化を抑止することができる焼結ペレットの製造装置が提供される。

本実施形態に係る焼結ペレットの製造装置を示す概略図である。本実施形態に係る加熱ユニットの要部を示す図であって、加熱ユニットの長手方向沿った縦断面図である。本実施形態に係る加熱ユニットの予熱部の外観を示す斜視図である。本実施形態に係る加熱ユニットの予熱部を示す図であって、加熱ユニットの長手方向に直交する方向に沿った縦断面図である。本実施形態に係る加熱ユニットの離水部の外観を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本実施形態に係る焼結ペレットの製造装置Ｘ１（以下、製造装置Ｘ１と称する）の構成部材のうち主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本実施形態に係る製造装置Ｘ１は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。

図１に示すように、製造装置Ｘ１は、副原料ホッパ１０と、鉄鉱石ホッパ２０と、ディスクペレタイザ３０と、加熱ユニット４０と、ロータリーキルン５０と、キルンバーナー６０と、クーラー７０と、煙突８０と、を備えている。

製造装置Ｘ１では、副原料ホッパ１０および鉄鉱石ホッパ２０から副原料および鉄鉱石がディスクペレタイザ３０に投入され、当該ディスディスクペレタイザ３０において混合されることによりペレット粒４４０が生成される。このペレット粒４４０は、加熱ユニット４０において加熱された後、ロータリーキルン５０において焼成されることにより焼結ペレットとなり、当該焼結ペレットがクーラー７０において所定の温度まで冷却される。

以下では、まず、図１を参照しながら、製造装置Ｘ１の具体的な構成を説明するとともに、ペレット粒４４０から焼結ペレットが生成される過程について説明する。

副原料ホッパ１０は、焼結ペレットの原料の一部である副原料を貯留するとともに、当該副原料ホッパ１０の底から副原料を流出させる。この副原料としては、例えば石炭が挙げられる。鉄鉱石ホッパ２０は、焼結ペレットの原料の一部である鉄鉱石を貯留するとともに、当該鉄鉱石ホッパ２０の底から鉄鉱石を流出させる。

ディスクペレタイザ３０は、鉄鉱石と副原料とが混合されたペレット粒４４０を生成する。具体的には、ディスクペレタイザ３０は、鉄鉱石ホッパ２０から投入された鉄鉱石と副原料ホッパ１０から投入された副原料とを収容した状態で回転し、これによって鉄鉱石と副原料とを混合させることにより、鉄鉱石および副原料を含むペレット粒４４０を生成する。このペレット粒４４０は、例えば、図略のシードスクリーンによってスクリーニングされ、所定の外径以下の外径を有するペレット粒４４０のみが後述の加熱ユニット４０に投入される。

加熱ユニット４０は、後述する熱源によってペレット粒４４０を加熱することにより、当該ペレット粒４４０を乾燥させるとともに、焼成の前段階における当該ペレット粒４４０の固さを調整する。加熱ユニット４０は、乾燥部４１と、離水部４２と、予熱部４３と、を有している。乾燥部４１は、ペレット粒４４０を加熱することにより、当該ペレット粒４４０に含まれる水分を蒸発させる。離水部４２は、ペレット粒４４０を加熱することにより、当該ペレット粒４４０中の鉄鉱石に含まれる結晶水を蒸発させる。予熱部４３は、ペレット粒４４０を加熱することにより、後述するロータリーキルン５０内を転動するペレット粒４４０から多量の粉が発生しない程度に当該ペレット粒４４０の固さを調整する。乾燥部４１、離水部４２、および予熱部４３は、ディスクペレタイザ３０から加熱ユニット４０へ投入されるペレット粒４４０がこの順に移動するように繋がっている。

ロータリーキルン５０は、ペレット粒４４０を収容した状態で回転しつつ、当該ロータリーキルン５０内に配置された前述のキルンバーナー６０から噴射される火炎によって当該ペレット粒４４０を焼成することにより、焼結ペレットを生成する。ロータリーキルン５０は、円筒状をなしている。ロータリーキルン５０は、加熱ユニット４０の予熱室に繋がる流入口５１と、後述するクーラー７０に繋がる流出口５２と、を有しており、流入口５１から流出口５２に向けて下方に傾斜するように配置されている。ロータリーキルン５０内には、流出口５２を通じてキルンバーナー６０が配置されている。

クーラー７０は、焼結ペレットを所定の温度まで冷却する。クーラー７０は、ロータリーキルン５０の流出口５２に繋がる第１部位７１と、当該第１部位７１に繋がる第２部位７２と、を有している。流出口５２を通じてロータリーキルン５０から流出した焼結ペレットは、クーラー７０の第１部位７１に投入された後に、当該第１部位７１から第２部位７２へと移動する過程において冷却され、当該第２部位７２からクーラー７０の外部へと運び出される。

このように、製造装置Ｘ１では、鉄鉱石と副原料とが混合されたペレット粒４４０は、乾燥部４１において当該ペレット粒４４０中の水分が蒸発するように加熱されるとともに、離水部４２において当該ペレット粒４４０中の鉄鉱石に含まれる結晶水が蒸発するように加熱された後に、予熱部４３において当該ペレット粒４４０が所定の固さとなる程度に加熱され、流入口５１を通じてロータリーキルン５０内に流入する。そして、ロータリーキルン５０の回転に応じて当該ロータリーキルン５０内を転動しながら流出口５２へ向けて移動し、その過程においてキルンバーナー６０によって加熱されることにより焼成され、これにより生成された焼結ペレットが流出口５２を通じてクーラー７０の第１部位７１へ投入される。そして、第１部位７１へ投入された焼結ペレットは、当該第１部位７１から第２部位７２へと移動する過程において冷却され、所定の温度に至った当該焼結ペレットが第２部位７２からクーラー７０の外部へと運び出される。

ところで、製造装置Ｘ１では、ロータリーキルン５０において焼成された高温の焼結ペレットがクーラー７０の第１部位７１に投入されることにより、当該第１部位７１において冷却された焼結ペレットから第１高温ガスが発生するとともに、焼結ペレットの移動方向における第１部位７１の下流側の第２部位７２においてさらに冷却された焼結ペレットから第１高温ガスよりも温度の低い第２高温ガスが発生する。製造装置Ｘ１では、これらの第１高温ガスおよび第２高温ガスを熱源として、加熱ユニット４０においてペレット粒４４０を加熱している。

具体的には、第１部位７１において発生した第１高温ガスは、加熱ユニット４０の離水部４２および乾燥部４１に導入されることにより、当該離水部４２および乾燥部４１においてペレット粒４４０を加熱する。また、第２部位７２において発生した第２高温ガスは、加熱ユニット４０の予熱部４３に導入されることにより、当該予熱部４３においてペレット粒４４０を加熱する。

以下では、まず、図１に加えて図２〜図４を参照しながら、予熱部４３の詳細な構成を説明するとともに、クーラー７０の第１部位７１において発生した第１高温ガスが予熱部４３中のペレット粒４４０を加熱する過程について説明する。

図１および図２に示すように、予熱部４３は、ペレット粒４４０が通過する予熱空間Ｓ３を取り囲む予熱室４３ａと、非常時に予熱空間Ｓ３内のガスを外部へと逃がす非常用煙突４３ｂと、予熱空間Ｓ３内のガスを補助的に加熱する予熱バーナー４３ｃと、を有している。

予熱室４３ａは、ペレット粒４４０が通過する予熱空間Ｓ３を挟んでその上側および下側にそれぞれ配置される予熱天井壁４３１および予熱運送部４３２を含んでいる。具体的には、予熱天井壁４３１は、予熱空間Ｓ３の上側に配置されている。また、予熱運送部４３２は、予熱空間Ｓ３の下側に配置されるとともに、当該予熱空間Ｓ３をペレット粒４４０が通過するように当該ペレット粒４４０を運ぶ。本実施形態では、予熱運送部４３２は、ペレット粒４４０を乾燥部４１、離水部４２、および予熱部４３の順に通過させるように当該ペレット粒４４０を運ぶコンベアの一部である。換言すれば、本実施形態に係る製造装置Ｘ１は、ペレット粒４４０を乾燥部４１、離水部４２、および予熱部４３の順に通過させる運送部としてのコンベアを備えており、当該運送部のうち予熱空間Ｓ３を通過する部分が予熱運送部４３２となる。本実施形態では、予熱天井壁４３１と予熱運送部４３２とは、予熱空間Ｓ３を挟んで互いに平行に配置されている。また、図３に示すように、予熱室４３ａは、予熱天井壁４３１に繋がるとともに予熱空間Ｓ３を側方から取り囲むように鉛直方向に延びる予熱側壁４３３を有している。

なお、図示は省略するが、予熱室４３ａは、予熱運送部４３２を挟んで予熱天井壁４３１の反対側に位置する予熱床壁を有している。

予熱室４３ａは、第１部位７１において発生した第１高温ガスがロータリーキルン５０を通じて当該予熱室４３ａの予熱空間Ｓ３に流入するとともに、当該予熱空間Ｓ３に流入した第１高温ガスが離水部４２および乾燥部４１側へと水平方向に流れつつ当該予熱空間Ｓ３内を下向きに流れ落ちるように、ロータリーキルン５０を介して第１部位７１に連結されている。具体的には、以下のとおりである。

第１部位７１において発生した第１高温ガスは、図１および図２において２点鎖線で示す流れ方向Ｄ１に沿って、ロータリーキルン５０を通じて予熱空間Ｓ３へと流れる。そして、予熱空間Ｓ３に流入した第１高温ガスは、加熱ユニット４０の長手方向に沿って離水部４２側へと向かいつつ、下向きに流れ落ちる。

非常用煙突４３ｂは、例えば予熱空間Ｓ３内の温度が要求される温度に比して高い場合等の非常時において、当該予熱空間Ｓ３から第１高温ガスを逃がす役割を有する。非常用煙突４３ｂは、非常時においてのみ当該非常用煙突４３ｂの内部空間と予熱空間Ｓ３とが繋がるように構成されている。図２〜図４に示すように、非常用煙突４３ｂは、予熱天井壁４３１に取り付けられている。本実施形態では、非常用煙突４３ｂは、加熱ユニット４０の長手方向において予熱天井壁４３１の中間部分に取り付けられている。

予熱バーナー４３ｃは、予熱空間Ｓ３内に火炎を噴射することにより当該予熱空間Ｓ３内の第１高温ガスを加熱する。予熱バーナー４３ｃは、予熱空間Ｓ３内において予熱天井壁４３１から予熱運送部４３２へ向けて下向きに火炎を噴射するように予熱天井壁４３１に取り付けられている。本実施形態では、予熱バーナー４３ｃは、予熱天井壁４３１を鉛直方向に貫くように当該予熱天井壁４３１に取り付けられており、当該予熱バーナー４３ｃの火炎噴射位置が予熱運送部４３２よりも予熱天井壁４３１に近い側に配置されている。

本実施形態では、予熱バーナー４３ｃは、第１〜４予熱バーナー４３４〜４３７を含んでいる。

第１，第２予熱バーナー４３４，４３５は、加熱ユニット４０の長手方向において非常用煙突４３ｂよりも離水部４２側に設けられている。第１予熱バーナー４３４と第２予熱バーナー４３５とは、図２および図３に示すように、加熱ユニット４０の長手方向において互いにずれて配置されているとともに、図３および図４に示すように、加熱ユニット４０の幅方向において互いにずれて配置されている。具体的には、第１予熱バーナー４３４と第２予熱バーナー４３５とは、第１予熱バーナー４３４の火炎噴射位置と第２予熱バーナー４３５の火炎噴射位置とが予熱空間Ｓ３内を下向きに流れ落ちる第１高温ガスの流れ方向Ｄ１に直交する直交方向において互いにずれるように、予熱天井壁４３１に取り付けられている。

第３，第４予熱バーナー４３６，４３７は、加熱ユニット４０の長手方向において非常用煙突４３ｂよりもロータリーキルン５０側に設けられている。第３予熱バーナー４３５と第４予熱バーナー４３６とは、加熱ユニット４０の長手方向において互いにずれて配置されているとともに、加熱ユニット４０の幅方向において互いにずれて配置されている。本実施形態では、第３予熱バーナー４３６は、加熱ユニット４０の長手方向において第１予熱バーナー４３４に並んで配置されており、第４予熱バーナー４３７は、当該長手方向において第２予熱バーナー４３５に並んで配置されている。第３，第４予熱バーナー４３６，４３７は、第１，第２予熱バーナー４３４，４３５と同様にして予熱天井壁４３１に取り付けられている。

このように、製造装置Ｘ１では、第１部位７１において発生した第１高温ガスは、流れ方向Ｄ１に沿ってロータリーキルン５０を通じて予熱空間Ｓ３へ流入し、当該予熱空間Ｓ３内において予熱運送部４３２に向けて下向きに流れ落ちるに際して第１〜４予熱バーナー４３４〜４３７から下向きに噴射される火炎によって加熱され、予熱運送部４３２によって運ばれるペレット粒４４０を加熱する。

次に、図１および図２に加えて、図５を参照しながら、離水部４２および乾燥部４１の詳細な構成を説明するとともに、クーラー７０の第２部位７２において発生した第２高温ガスが離水部４２および乾燥部４１中のペレット粒４４０を加熱する過程について説明する。

図１および図２に示すように、離水部４２は、離水室４２ａと、回収配管４２ｂと、離水バーナー４２ｃと、を有している。製造装置Ｘ１では、第２部位７２において発生した第２高温ガスは、回収配管４２ｂに回収されて離水室４２ａ内に導入され、当該離水室４２ａ内において離水バーナー４２ｃによって補助的に加熱されることにより、当該離水室４２ａ内のペレット粒４４０を加温する。

離水室４２ａは、ペレット粒４４０が通過する離水空間Ｓ１を取り囲んでいる。この離水空間Ｓ１は、加熱ユニット４０の長手方向において、予熱空間Ｓ３に繋がっている。

離水室４２ａは、離水空間Ｓ１を挟んでその上側および下側にそれぞれ配置される離水天井壁４２１および離水運送部４２２を有している。具体的には、離水天井壁４２１は、離水空間Ｓ１の上側に配置されている。また、離水運送部４２２は、離水空間Ｓ１の下側に配置されるとともに、当該離水空間Ｓ１をペレット粒４４０が通過するように当該ペレット粒４４０を運ぶ。本実施形態では、離水運送部４２２は、予熱運送部４３２と同一のコンベアの一部である。すなわち、離水運送部４２２は、ペレット粒４４０を乾燥部４１、離水部４２、および予熱部４３の順に通過させる運送部としてのコンベアのうち、離水空間Ｓ１を通過する部分である。また、図５に示すように、離水室４２ａは、離水天井壁４２１に繋がるとともに離水空間Ｓ１を側方から取り囲むように鉛直方向に延びる離水側壁４２３を有している。

なお、図示は省略するが、離水室４２ａは、離水運送部４２２を挟んで離水天井壁４２１の反対側に位置する離水床壁を有している。この離水床壁は、予熱室４３ａの予熱床壁と繋がっており、加熱ユニット４０全体の床部分を構成する。

図２および図５に示すように、離水天井壁４２１は、天井壁本体４２１ａと、後述する回収配管４２ｂおよび離水バーナー４２ｃが取り付けられる取付け部４２１ｂと、を含んでいる。

天井壁本体４２１ａは、離水運送部４２２と平行に配置されている。

取付け部４２１ｂは、天井壁本体４２１ａに繋がるとともに、当該天井壁本体４２１ａよりも上側に位置している。具体的には、取付け部４２１ｂは、離水天井壁４２１の一部が上側に膨出するように形成されている。これにより、離水空間Ｓ１の一部は、天井壁本体４２１ａよりも上側において取付け部４２１ｂに取り囲まれている。本実施形態では、当該取付け部４２１ｂに取り囲まれた空間を膨出空間Ｓ２と称する。

取付け部４２１ｂは、回収配管４２ｂが取り付けられる第１取付け部Ｂ１と、膨出空間Ｓ２を挟んで第２取付け部Ｂ１に対向する対向部Ｂ２と、第１取付け部Ｂ１と対向部Ｂ２とを繋ぐとともに離水バーナー４２ｃが取り付けられる第２取付け部Ｂ３と、を含んでいる。

第１取付け部Ｂ１は、互いに対向する離水側壁４２３の一方から鉛直方向に上方へ延びており、対向部Ｂ２は、当該離水側壁４２３の他方から鉛直方向の上方に延びている。これにより、第１取付け部Ｂ１と対向部Ｂ２とは、加熱ユニットの長手方向に直交する方向において、膨出空間Ｓ２を挟んで互いに対向している。本実施形態では、第１取付け部Ｂ１および対向部Ｂ２は、平面視して半円状をなしている。

第２取付け部Ｂ３は、膨出空間Ｓ２を上側から覆うように、第１取付け部Ｂ１と対向部Ｂ２とを繋いでいる。本実施形態では、第２取付け部Ｂ３は、曲面状をなしている。

第１取付け部Ｂ１は、後述する回収配管４２ｂが取り付けられる高温ガス流入口Ｂ４を有している。高温ガス流入口Ｂ４は、第１取付け部Ｂ１を加熱ユニット４０の幅方向に貫くように形成されており、これにより高温ガス流入口Ｂ４を通じて膨出空間Ｓ２と当該膨出空間Ｓ２の外部の空間とが繋がっている。

回収配管４２ｂは、離水室４２ａよりもペレット粒４４０の移動方向における下流側において発生する第２高温ガスを回収するとともに、当該第２高温ガスを離水空間Ｓ１に流入させる。回収配管４２ｂは、ロータリーキルン５０の外側に配置されている。本実施形態では、回収配管４２ｂの第１端が第２部位７２に繋がるとともに、回収配管４２ｂの第２端が第１取付け部Ｂ１の高温ガス流入口Ｂ４に繋がっており、これにより第２部位７２において発生した第２高温ガスが回収配管４２ｂに回収され、高温ガス流入口Ｂ４を通じて膨出空間Ｓ２に流入する。そして、回収配管４２ｂから膨出空間Ｓ２へと流入した第２高温ガスは、加熱ユニット４０の幅方向において高温ガス流入口Ｂ４に対向する対向部Ｂ２の内面に吹き当たり、これにより当該内面に沿って離水空間Ｓ１を下向きに流れる。本実施形態では、膨出空間Ｓ２に流入した第２高温ガスは、図２に示すように、鉛直方向の下向きの流れ方向Ｄ２に沿って離水空間Ｓ１内を流れる。

離水バーナー４２ｃは、離水空間Ｓ１内に火炎を噴射することにより当該離水空間Ｓ１内の第２高温ガスを加熱する。本実施形態では、離水バーナー４２ｃは、２本の第１離水バーナー４２４と、２本の第２離水バーナー４２５と、を含んでいる。

２本の第１離水バーナー４２４は、離水空間Ｓ１内における第２高温ガスの流れ方向Ｄ２に沿って当該離水空間Ｓ１内に火炎を噴射することが可能なように離水天井壁４２１の第２取付け部Ｂ３に取り付けられている。具体的には、２本の第１離水バーナー４２４は、当該第１離水バーナー４２４の火炎の噴射方向と流れ方向Ｄ２とがなす角度が９０°未満となるように、離水天井壁４２１の第２取付け部Ｂ３を貫いた状態で当該第２取付け部Ｂ３に固定されている。本実施形態では、２本の第１離水バーナー４２４は、当該第１離水バーナー４２４の火炎の噴射方向と流れ方向Ｄ２とがなす角が０°〜３０°の範囲に収まるように配置されている。また、２本の第１離水バーナー４２４は、当該第１離水バーナー４２４の火炎の噴射位置が離水運送部４２２よりも離水天井壁４２１に近い位置に配置されている。本実施形態では、２本の第１離水バーナー４２４は、離水空間Ｓ１のうち膨出空間Ｓ２において火炎を噴射するように配置されている。

２本の第２離水バーナー４２５は、流れ方向Ｄ２に直交する直交方向において、第２高温ガス流入口Ｂ４を挟んで第１離水バーナー４２４に対向して配置されている。２本の第２離水バーナー４２５は、離水空間Ｓ１内における第２高温ガスの流れ方向Ｄ２に沿って当該離水空間Ｓ１内に火炎を噴射することが可能なように離水天井壁４２１の第２取付け部Ｂ３に取り付けられている。具体的には、２本の第２離水バーナー４２５は、当該第２離水バーナー４２５の火炎の噴射方向と流れ方向Ｄ２とがなす角度が９０°未満となるように、離水天井壁４２１の第２取付け部Ｂ３を貫いた状態で当該第２取付け部Ｂ３に固定されている。本実施形態では、２本の第２離水バーナー４２５は、当該第２離水バーナー４２５の火炎の噴射方向と流れ方向Ｄ２とがなす角が０°〜３０°の範囲に収まるように配置されている。また、２本の第２離水バーナー４２５は、当該第２離水バーナー４２５の火炎の噴射位置が離水運送部４２２よりも離水天井壁４２１に近い位置に配置されている。本実施形態では、２本の第２離水バーナー４２５は、離水空間Ｓ１のうち膨出空間Ｓ２において火炎を噴射するように配置されている。

このように、製造装置Ｘ１では、回収配管４２ｂを通じて離水空間Ｓ１に導入された第２高温ガスは、下向きの流れ方向Ｄ２に沿って離水天井壁４２１側から離水運送部４２２側へと流れ、その過程において第１，第２離水バーナー４２４，４２５から噴射される火炎によって当該流れ方向Ｄ２に直交する直交方向の両側から加熱されることにより、離水運送部４２２上のペレット粒４４０を加温する。

そして、離水運送部４２２上のペレット粒４４０を加温した第２高温ガスは、離水空間Ｓ１から流出して乾燥部４１に流入し、当該乾燥部４１においてペレット粒４４０を加温した後に煙突８０から排出される。具体的には、以下のとおりである。

乾燥部４１は、ペレット粒４４０が通過する乾燥空間を取り囲む乾燥室４１ａと、離水室４２ａの離水運送部４２２と乾燥室４１ａの天井壁とを繋ぐ第１接続配管４１ｂと、乾燥室４１ａの床壁と煙突８０とを繋ぐ第２接続配管４１ｃと、を有している。流れ方向Ｄ２に沿って離水空間Ｓ１を下向きに流れる第２高温ガスは、離水空間Ｓ１においてペレット粒４４０を加温した後に離水運送部４２２を通って第１接続配管４１ｂに流出し、当該第１接続配管４１ｂから乾燥室４１ａ内の乾燥空間に流入する。そして、乾燥空間に流入した第２高温ガスは、当該乾燥空間を下向きに流れつつ当該乾燥空間内のペレット粒４４０を加温した後に第２接続配管４１ｃに流出し、当該第２接続配管４１ｃから煙突８０に流入する。これにより、当該煙突８０を通じて第２高温ガスが排出される。

以上の製造装置Ｘ１では、予熱空間Ｓ３を通過するペレット粒４４０への伝熱を均一化することができるとともに、予熱室４３ａの劣化を抑止することができる。具体的には、以下のとおりである。

製造装置Ｘ１では、ロータリーキルン５０から予熱空間Ｓ３へと流入した第１高温ガスは、当該予熱空間Ｓ３内を加熱ユニット４０の長手方向における離水室４２ａ側へと流れつつ、予熱運送部４３２側へと下向きに流れ落ちる。

製造装置Ｘ１では、予熱空間Ｓ３内において予熱天井壁４３１から予熱運送部４３２へ向けて下向きに火炎を噴射するように予熱バーナー４３ｃが予熱天井壁４３１に取り付けられているため、予熱天井壁４３１から予熱運送部４３２側へと下向きに流れ落ちる第１高温ガスの全体を加熱することができ、これにより当該第１高温ガスによってペレット粒４４０をムラなく加熱することができる。しかも、予熱空間Ｓ３内における予熱天井壁４３１の近傍においては、当該予熱天井壁４３１から予熱運送部４３２へ向けて下向きに噴射される火炎に対して水平方向から吹き付ける第１高温ガスの成分が小さいため、第１高温ガスによって当該火炎が予熱室４３ａの予熱天井壁４３１に吹き当てられることを抑止でき、これにより当該予熱室４３ａの劣化を抑止することができる。

さらに、製造装置Ｘ１では、第１，第３予熱バーナー４３４，４３６の火炎の噴射位置と第２，第４予熱バーナー４３５，４３７の火炎の噴射位置とが予熱空間Ｓ３における第１高温ガスの流れ方向Ｄ１に直交する直交方向において互いにずれているため、当該予熱空間Ｓ３内を流れる第１高温ガスを均一に加熱することができ、これにより予熱空間Ｓ３を通過するペレット粒４４０への伝熱をより均一化することができる。

さらに、製造装置Ｘ１では、離水空間Ｓ１を通過するペレット粒４４０への伝熱を均一化することができるとともに、離水室４２ａの劣化を抑止することができる。具体的には、以下のとおりである。

製造装置Ｘ１では、離水室４２ａの離水空間Ｓ１を加温するための第２高温ガスが当該離水空間Ｓ１内を下向きに流れており、当該第２高温ガスの流れ方向Ｄ２に沿って離水バーナー４２ｃから離水空間Ｓ１内に火炎が噴射される。このため、離水バーナー４２ｃから噴射される火炎は、離水空間Ｓ１内を下向きに流れる第２高温ガスの全体を加熱することになり、これにより当該第２高温ガスによってペレット粒４４０をムラなく加熱することができる。しかも、第２高温ガスの流れ方向Ｄ２に沿って離水バーナー４２ｃから離水空間Ｓ１内に火炎が噴射されるため、第２高温ガスによって当該火炎が離水室４２ａの離水側壁４２３に吹き当てられることを抑止でき、これにより当該離水室４２ａの劣化を抑止することができる。

さらに、製造装置Ｘ１では、離水空間Ｓ１を通過するペレット粒４４０への伝熱をより均一化することができるとともに、当該離水室４２ａの劣化をより抑止することができる。具体的には、以下のとおりである。

製造装置Ｘ１では、離水空間Ｓ１に第２高温ガスを流入させる第２高温ガス流入口Ｂ４が離水室４２ａの離水天井壁４２１に設けられており、離水運送部４２２よりも当該離水天井壁４２１に近い位置において離水バーナー４２ｃから火炎が噴射される。このため、離水空間Ｓ１内に流入した第２高温ガスが下向きに流れて離水運送部４２２に至るまでの距離を長くすることができるとともに、当該第２高温ガスに対して流れ方向Ｄ２における上流側の位置から火炎を噴射することができ、これにより当該第２高温ガスを十分に加熱することができる。しかも、離水運送部４２２よりも離水天井壁４２１に近い位置において離水バーナー４２ｃから火炎が噴射されるため、当該火炎がペレット粒４４０および離水運送部４２２に直接当たることを抑止でき、これにより離水室４２ａの劣化をより抑止することができる。

さらに、製造装置Ｘ１では、離水空間Ｓ１内において、第１離水バーナー４２４から噴射される火炎と第２離水バーナー４２５から噴射される火炎とによって流れ方向Ｄ２に直交する直交方向の両側から第２高温ガスが加熱されることにより、離水室４２ａの離水空間Ｓ１の温度をより均一化することができる。具体的には、製造装置Ｘ１では、第１離水バーナー４２４と第２離水バーナー４２５とは、第２高温ガス流入口Ｂ４を挟んで対向して配置されており、これにより離水空間Ｓ１内において火炎が偏在することを抑止することができる。このため、離水空間Ｓ１内において、第２高温ガスをムラなく加熱することができ、離水空間Ｓ１の温度をより均一化することができる。

以上説明した上記の実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記の実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、本発明に係る焼結ペレットの製造装置では、予熱空間内における予熱バーナーの火炎の噴射方向は、下向きであればよく、鉛直方向に対して傾斜してもよい。具体的には、上記の実施形態では、第１〜４予熱バーナー４３４〜４３７は、予熱空間Ｓ３内において鉛直方向下向きに火炎を噴射するように予熱天井壁４３１に取り付けられているが、これに限らず、予熱天井壁４３１側から予熱運送部４３２側に向けて下向きに火炎を噴射するように予熱天井壁４３１取り付けられればよい。すなわち、第１〜４予熱バーナー４３４〜４３７の火炎の噴射方向は、鉛直方向に限らず、当該鉛直方向に対して傾斜していてもよい。第１〜４予熱バーナー４３４〜４３７は、当該第１〜４予熱バーナー４３４〜４３７から噴射される火炎の噴射方向と鉛直方向とがなす角度が０°〜３０°の範囲に収まるように予熱天井壁４３１に取り付けられることが好ましい。

また、本発明に係る焼結ペレットの製造装置では、離水空間内における高温ガスの流れ方向は、下向きであればよく、鉛直方向に対して傾斜してもよい。具体的には、上記の実施形態では、回収配管４２ｂは、離水空間Ｓ１内において第２高温ガスが鉛直方向下向きの流れ方向Ｄ２に沿って流れるように離水室４２ａに接続されているが、これに限らず、第２高温ガスが離水天井壁４２１側から離水運送部４２２側に向けて下向きに流れるように離水室４２ａに接続されればよい。

また、本発明に係る焼結ペレットの製造装置の天井壁の形状は特に限定されない。具体的には、上記の実施形態では、離水天井壁４２１は、天井壁本体４２１ａと当該天井壁本体４２１ａよりも上側に膨出した取付け部４２１ｂとを含んでいるが、これに限らず、当該膨出した取付け部４２１ｂはなくともよい。例えば、離水天井壁４２１は、当該離水天井壁４２１の全体が離水運送部４２２と平行に延びるように、平坦状に形成されてもよい。この場合、第２高温ガス流入口Ｂ４は、離水天井壁４２１を鉛直方向に貫くように形成され、当該第２高温ガス流入口Ｂ４に回収配管４２ｂが接続されることにより、回収配管４２ｂから離水空間Ｓ１へと流入する第２高温ガスが離水天井壁４２１の内面に吹き当たることなく鉛直方向下向きの流れ方向Ｄ２に沿って当該離水空間Ｓ１内を流れる。

また、本発明に係る焼結ペレットの製造装置における回収配管は、ペレット粒４４０の移動方向における離水室の下流側において発生した高温ガスを回収することができるのであれば、いずれの箇所に繋がっていてもよい。具体的には、上記の実施形態では、回収配管４２ｂは、予熱空間Ｓ３に流入する第１高温ガスよりも低温のガスを離水空間Ｓ１に流入させるために、当該第１高温ガスが発生する第１部位７１よりも下流側において当該第１高温ガスの温度よりも低い温度を有する第２高温ガスが発生する第２部位７２に接続されているが、これに限らない。回収配管４２ｂは、離水室４２ａの下流側において発生した高温のガスを回収するとともに当該ガスに離水空間Ｓ１を加温させるように、離水室４２ａよりも下流側の部位に繋がっていればよい。

Ｂ４高温ガス流入口
Ｓ１離水空間
Ｓ３予熱空間
４０加熱ユニット
４２離水部
４２ａ離水室
４２ｂ回収配管
４２ｃ離水バーナー
４３予熱部
４３ａ予熱室
４３ｃ予熱バーナー
５０ロータリーキルン
４２１離水天井壁
４２２離水運送部
４２４第１離水バーナー
４２５第２離水バーナー
４３１予熱天井壁
４３２予熱運送部
４３４第１予熱バーナー
４３５第２予熱バーナー
４４０ペレット粒

Claims

鉄鉱石を含むペレット粒を焼成することにより焼結ペレットを製造するための装置であって、
前記ペレット粒から水分を蒸発させる乾燥部と、乾燥部から流入する前記ペレット粒を所定の温度まで予熱する予熱部と、を有する加熱ユニットと、
前記予熱部から流入する前記ペレット粒を焼成することにより焼結ペレットを生成するロータリーキルンと、
前記ロータリーキルンから流出した焼結ペレットを所定の温度まで冷却するクーラーと、を備え、
前記予熱部は、前記ペレット粒が通過する予熱空間を取り囲む予熱室と、前記予熱空間内に火炎を噴射するように前記予熱室に取り付けられた予熱バーナーと、を有しており、
前記予熱室は、前記予熱空間の上側に配置される予熱天井壁と、前記予熱空間の下側に配置されるとともに当該予熱空間を前記ペレット粒が通過するように当該ペレット粒を運ぶ予熱運送部と、を有しており、
前記加熱ユニット、前記ロータリーキルン、および前記クーラーは、前記焼結ペレットが前記クーラーに流入することにより発生する高温ガスが前記ロータリーキルンを通じて前記予熱室の前記予熱空間に流入するとともに、当該予熱空間に流入した前記高温ガスが前記乾燥部側へと水平方向に流れつつ当該予熱空間内を下向きに流れ落ちるように、互いに連結されており、
前記予熱バーナーは、前記予熱空間内において前記予熱天井壁から前記予熱運送部へ向けて下向きに火炎を噴射するように前記予熱天井壁に取り付けられている、焼結ペレットの製造装置。
前記予熱バーナーは、第１予熱バーナーと、第２予熱バーナーと、を含んでおり、
前記第１予熱バーナーと前記第２予熱バーナーとは、当該第１予熱バーナーから噴射される火炎の噴射位置と当該第２予熱バーナーから噴射される火炎の噴射位置とが前記予熱空間内における前記高温ガスの流れ方向に直交する直交方向において互いにずれるように、前記予熱天井壁に取り付けられている、請求項１に記載の焼結ペレットの製造装置。
前記離水部は、前記ペレット粒が通過する離水空間を取り囲む離水室と、前記離水室よりも前記ペレット粒の移動方向における下流側において発生する高温ガスを回収するとともに当該高温ガスが前記離水空間内を下向きに流れることにより前記離水空間内が加温されるように前記ロータリーキルンの外側において前記離水室に繋がる回収配管と、前記離水空間内における前記高温ガスの流れ方向に沿って当該離水空間内に火炎を噴射することにより当該高温ガスを加熱するように前記離水室に取り付けられた離水バーナーと、を有する、請求項１または２に記載の焼結ペレットの製造装置。
前記離水室は、前記離水空間の上側に配置される離水天井壁と、前記離水空間の下側に配置されるとともに当該離水空間を前記ペレット粒が通過するように当該ペレット粒を運ぶ離水運送部と、を有しており、
前記離水天井壁は、前記高温ガスを前記離水空間に導くように前記回収配管が接続される高温ガス流入口を含んでおり、
前記離水バーナーは、前記離水運送部よりも前記離水天井壁に近い位置において前記離水空間内に火炎を噴射するように前記離水天井壁に取り付けられている、請求項３に記載の焼結ペレットの製造装置。
前記離水バーナーは、第１離水バーナーと、第２離水バーナーと、を含んでおり、
前記第１離水バーナーと前記第２離水バーナーとは、前記高温ガス流入口から前記離水空間内へと流入する前記高温ガスが当該高温ガスの流れ方向に直交する直交方向において前記第１離水バーナーから噴射される火炎と前記第２離水バーナーから噴射される火炎とによって両側から加熱されるように、当該直交方向において前記高温ガス流入口を挟んで対向して配置される、請求項４に記載の焼結ペレットの製造装置。