JP2019032129A - 回転炉床炉及びその改造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱式バーナを用いることを前提として、その省エネルギ効果を十分に発揮させつつ、炉内の炉気の撹拌性を向上して炉内温度分布を均一化することが可能であると共に、天井部を利用してバーナの設置スペースを増やすようにして、バーナの設置可能台数を増やし、従来よりも大きな燃焼量を確保することが可能な回転炉床炉及びその改造方法を提供する。【解決手段】少なくとも円筒状の外周壁部５及び天井部６で取り囲んで形成された炉Ｆ内に回転炉床２が設けられた回転炉床炉１であって、天井部に、炉内へ火口部を向けて設けられた蓄熱式天井バーナ７と、外周壁部に、その接線方向から炉内へ火口部を向けて設けられ、天井バーナと交番燃焼される蓄熱式周壁バーナ８とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄熱式バーナを用いることを前提として、その省エネルギ効果を十分に発揮させつつ、炉内の炉気の撹拌性を向上して炉内温度分布を均一化することが可能であると共に、バーナの適切な配置によって設置可能台数を増やし、十分な燃焼量を確保することが可能な回転炉床炉及びその改造方法に関する。

従来、回転炉床炉を示すものとして、特許文献１の「回転炉床炉」が知られている。そして、この種の回転炉床炉について、炉内雰囲気の生成に関し、特許文献２の「還元鉄製造用の原料塊成物」が知られている。特許文献２では、回転炉床炉の外周壁部にバーナを複数配列して、炉内に向けて火炎を生成し、天井部の単一の排気口から排気を行うようにしている。

他方、特許文献３の「加熱炉」で開示されているような蓄熱式バーナを交番燃焼させる技術を用いて、特許文献４の「非鉄金属溶解炉装置」では、蓄熱式交番燃焼バーナを円筒状の炉壁に配列するようにしている。

特許第５８４１２９６号公報 特開２０１３−１４７９１号公報 特開２０１２−１１２５８８号公報 特開平７−７１８７９号公報

炉内雰囲気の生成について、特許文献２では、複数の各バーナそれぞれから単一の排気口までの距離が異なるため、炉内の温度分布が不均一であるという課題があった。

特許文献４では、隣接する蓄熱式バーナ相互間で交互に交番燃焼させるため、燃焼モードのバーナの火炎による熱が、隣の排気モードのバーナによって直ちに吸引されてしまい、省エネルギ効果を得ることができない同時に、炉内の温度分布にムラが生じてしまうという課題があった。

また、特許文献２や特許文献４のように、外周壁部や円筒状の炉壁の周りにバーナを複数配列しただけでは、炉内の炉気の撹拌性に乏しく、炉内温度分布の均一化を十分に確保することができないという課題があった。さらに、外周壁部や炉壁の周囲へのバーナの設置だけでは、当該周囲のスペース上、必要な燃焼量を確保し得る台数のバーナを設置することができないという課題もあった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、蓄熱式バーナを用いることを前提として、その省エネルギ効果を十分に発揮させつつ、炉内の炉気の撹拌性を向上して炉内温度分布を均一化することが可能であると共に、天井部を利用してバーナの設置スペースを増やすようにして、バーナの設置可能台数を増やし、従来よりも大きな燃焼量を確保することが可能な回転炉床炉及びその改造方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる回転炉床炉は、少なくとも円筒状の外周壁部及び天井部で取り囲んで形成された炉内に回転炉床が設けられた回転炉床炉であって、上記天井部に、上記炉内へ火口部を向けて設けられた蓄熱式天井バーナと、上記外周壁部に、その接線方向から上記炉内へ火口部を向けて設けられ、上記天井バーナと交番燃焼される蓄熱式周壁バーナとを備えたことを特徴とする。

前記天井バーナは、旋回型の火炎を生成するバーナであることを特徴とする。

前記周壁バーナの前記火口部は、前記天井バーナの旋回型の火炎が前記外周壁部に沿う向きと相対向する向きに向けられることを特徴とする。

前記天井バーナ及び前記周壁バーナは複数かつ同数で設けられ、上記天井バーナは前記回転炉床の回転方向に等間隔で配設されると共に、上記周壁バーナは隣接する上記天井バーナ同士の中間に配設されることを特徴とする。

前記天井バーナの前記火口部は、前記炉内へ向かって拡がるように形成されることを特徴とする。

本発明に係る回転炉床炉の改造方法は、既存の回転炉床炉の天井部に、炉内へ火口部を向けて、蓄熱式天井バーナを設け、外周壁部に、その接線方向から上記炉内へ火口部を向けて、上記天井バーナと交番燃焼される蓄熱式周壁バーナを設けて改造することを特徴とする。

本発明にかかる回転炉床炉及びその改造方法にあっては、省エネルギ効果を十分に発揮させつつ、炉内の炉気の撹拌性を向上して炉内温度分布を均一化することができると共に、天井部を利用してバーナの設置スペースを増やすことでバーナの設置可能台数を増やし、従来よりも大きな燃焼量を確保することができる。

本発明に係る回転炉床炉及びその改造方法の好適な一実施形態を概略的に示す斜視図である。 図１に示した回転炉床炉であって、天井バーナの燃焼状態を説明する平面断面図である。 図１に示した回転炉床炉に適用される天井バーナの要部を説明する説明図である。 図１に示した回転炉床炉の設備レイアウトであって、天井バーナが燃焼モード時、周壁バーナが排気モード時を示す説明図である。 図１に示した回転炉床炉であって、周壁バーナの燃焼状態を説明する平面断面図である。 図１に示した回転炉床炉の設備レイアウトであって、周壁バーナが燃焼モード時、天井バーナが排気モード時を示す説明図である。 本発明に係る回転炉床炉に適用される天井バーナの変形例を示す側断面図である。

以下に、本発明にかかる回転炉床炉及びその改造方法の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る回転炉床炉の好適な一実施形態を概略的に示す斜視図、図２は、図１に示した回転炉床炉であって、天井バーナの燃焼状態を説明する平面断面図、図３は、図１に示した回転炉床炉に適用される天井バーナの要部を説明する説明図、図４は、図１に示した回転炉床炉の設備レイアウトであって、天井バーナが燃焼モード時、周壁バーナが排気モード時を示す説明図、図５は、図１に示した回転炉床炉であって、周壁バーナの燃焼状態を説明する平面断面図、図６は、図１に示した回転炉床炉の設備レイアウトであって、周壁バーナが燃焼モード時、天井バーナが排気モード時を示す説明図である。

本実施形態に係る回転炉床炉１は、図１及び図２に示すように、水平に右回りあるいは左回りに回転駆動される円環状の回転炉床２を、その上方から炉体３で覆って構成される。炉体３は、円環状の回転炉床２の内周縁内方に位置させて設けられる円筒体状の内周壁部４と、回転炉床２の外周縁外方に位置させて設けられる円筒体状の外周壁部５と、回転炉床２の上方でこれら外周壁部５の上端部と内周壁部４の上端部との間に架け渡して設けられる円環状の天井部６とから構成され、当該炉体３で区画形成された炉内Ｆに回転炉床２が設けられる。

被加熱物（図示せず）は、外周壁部５に設けられた入口（図示せず）から回転炉床２の上に載置され、周回しながら加熱されて、外周壁部５に設けられた出口（図示せず）から取り出される。

天井部６には、少なくとも一つ、本実施形態にあっては複数の蓄熱式の天井バーナ７が設けられる。複数の天井バーナ７は、回転炉床２の回転方向（図中、矢印Ｒで示す）に等間隔で配設される。図示例では、４台の天井バーナ７が９０°間隔で設けられている。天井バーナ７は図３に示すように、その火口部７ａが天井部６を貫通して炉内Ｆに向けて設けられ、これにより天井部６から真下に火炎Ｍｃが向けられるようになっている。

天井部６よりも下方の外周壁部５には、少なくとも一つ、本実施形態にあっては複数の蓄熱式の周壁バーナ８が設けられる。複数の周壁バーナ８は、天井バーナ７と同様に、回転炉床２の回転方向に等間隔で配設される。周壁バーナ８は、天井バーナ７との関係では、当該天井バーナ７と同数で、回転炉床２の回転方向に隣接する天井バーナ７同士の中間位置に配設される。図示例では、周壁バーナ８は、４つの天井バーナ７と交互に、９０°間隔で４台設けられている。

また、天井バーナ７が上方に位置されるのに対し、周壁バーナ８はそれよりも下方に位置される。周壁バーナ８は図２に示すように、その火口部８ａが外周壁部５にその平面円形状の接線方向から接続され、これにより外周壁部５に沿うように火炎Ｍｗが向けられるようになっている。同数で設けられる天井バーナ７と周壁バーナ８とは、１台ずつを１組として、この１組を単位として交番燃焼が行われるようになっている。

天井バーナ７及び周壁バーナ８は共に、蓄熱式バーナとされる。蓄熱式バーナ自体は周知であって、図１，図２，図４〜図６に示すように、炉内Ｆに向けて開放された火口部７ａ，８ａを有するバーナ本体７ｂ，８ｂと、火口部７ａ，８ａとは反対側で、バーナ本体７ｂ，８ｂに直結して設けられた蓄熱部７ｃ，８ｃとを備えている。

そして、バーナ本体７ｂ，８ｂの火口部７ａ，８ａから炉内Ｆに向けて火炎Ｍｃ，Ｍｗを噴出して炉内Ｆを加熱する燃焼モードと、火口部７ａ，８ａから炉内Ｆの炉気が排気Ｅｃ，Ｅｗとして排出される排気モードとが、本実施形態に係る回転炉床炉１の天井バーナ７と周壁バーナ８とで、交互に繰り返し切り替えられて運転されるようになっている。バーナ７，８の燃焼運転で炉内Ｆに充満する炉気は、炉内Ｆから排出されるときに排気Ｅｃ，Ｅｗとなるので、以下の説明中、排出される炉気のことを排気Ｅｃ，Ｅｗと言い換える。

蓄熱式バーナは、排気モード時に、炉内Ｆから排出される排気Ｅｃ，Ｅｗが蓄熱部７ｃ，８ｃに流通され、これにより当該排気Ｅｃ，Ｅｗの排熱が蓄熱部７ｃ，８ｃに蓄熱され、蓄熱部７ｃ，８ｃを通過した排気は降温されて排気系９へ排出されることとなり、その後、排気モードから燃焼モードに運転が切り替えられると、給気ブロア１０ａを有する給気系１０の給気作用で燃焼用空気が蓄熱部７ｃ，８ｃに流通されて、当該蓄熱部７ｃ，８ｃに蓄熱された排気Ｅｃ，Ｅｗの排熱で燃焼用空気が予熱（加熱）される。

そして、予熱された燃焼用空気が、バーナ本体７ｂ，８ｂへ給気され、各火口部７ａ，８ａ近傍に設けられた燃料ノズル１２ａを通じて供給される燃料ガスｆと混合されて燃焼されることにより、バーナ本体７ｂ，８ｂは、排熱を利用した省エネルギ運転で、火炎Ｍｃ，Ｍｗを生成する。

蓄熱式バーナを用いる場合、燃焼モードと排気モードとの運転モードの切り替えに伴って炉内温度が変動しないように、当該蓄熱式バーナは、少なくとも一組一対、すなわち天井バーナ７と周壁バーナ８の組み合わせで用いられる。

いずれか一方の蓄熱式バーナ（例えば、天井バーナ７）が燃焼モードのときには、他方の蓄熱式バーナ（例えば、周壁バーナ８）は排気モードで運転され、前者が排気モードに切り替えられたときには、後者が燃焼モードに切り替えられるように、燃焼モードと排気モードとが一対の蓄熱式バーナ相互間で、一定の時間間隔（例えば、１分間隔）で交互になるように運転制御される。

各バーナ７，８の蓄熱部７ｃ，８ｃは、炉内Ｆに臨む火口部７ａ，８ａ側が排気入口側（燃焼用空気出口側）となり、火口部７ａ，８ａ側とは反対側が排気出口側（燃焼用空気入口側）となる。

従って、蓄熱式バーナそれぞれの蓄熱部７ｃ，８ｃでは、排気モード時、排気Ｅｃ，Ｅｗは、火口部７ａ，８ａから蓄熱部７ｃ，８ｃへ向かって流通して当該蓄熱部７ｃ，８ｃの排気出口側から排気系９へ排出され、また、燃焼モード時、燃焼用空気は、給気系１０から蓄熱部７ｃ，８ｃの排気出口側へ供給され、蓄熱部７ｃ，８ｃから火口部７ａ，８ａへ向かって流通することで予熱される。

本実施形態に係る回転炉床炉１では、天井バーナ７及び周壁バーナ８はそれぞれ、炉内Ｆに向けて開放された火口部７ａ，８ａを有するバーナ本体７ｂ，８ｂと、バーナ本体７ｂ，８ｂに、火口部７ａ，８ａとは反対側で接続された蓄熱部７ｃ，８ｃと、バーナ本体７ｂ，８ｂに隣接させて設けられ、燃焼用空気と混合されて火炎Ｍｃ，Ｍｗを生成する燃料ガスｆなどの燃料を火口部７ａ，８ａに向けて噴射する燃料ノズル１２ａ、燃料ノズル１２ａに接続され、燃料ｆを供給する燃料供給管１２ｂ、並びに燃料供給管１２ｂに設けられ、燃料ｆの供給・停止を制御する燃料用開閉弁１２ｃ（図中、白抜き表示は開；黒ベタ表示は閉）からなる燃料供給系１２と、燃焼用空気を給気する給気ブロア１０ａ、給気量を調整する給気ダンパ１０ｂ、並びに燃焼用空気の供給・停止を制御する開閉自在な給気弁１０ｃ（図中、白抜き表示は開；黒ベタ表示は閉）を有し、蓄熱部７ｃ，８ｃの排気出口側へ向かって燃焼用空気を供給するための給気系１０と、排気Ｅｃ，Ｅｗの排出・停止を制御する開閉自在な排気弁９ａ（図中、白抜き表示は開；黒ベタ表示は閉）及び排気量を調整する排気ダンパ９ｂを有し、炉内Ｆの排気Ｅｃ，Ｅｗを、火口部７ａ，８ａを介して煙道９ｃへ向けて排出するように、蓄熱部７ｃ，８ｃの排気出口側から流出される排気Ｅｃ，Ｅｗが流通される排気系９とを備えて構成される。煙道９ｃは、煙突９ｄに接続されている。

給気系１０は詳細には、給気ブロア１０ａが設けられ、１組の天井バーナ７及び周壁バーナ８双方へ向けて燃焼用空気を供給することが可能な給気用集合管１０ｄと、給気集合管１０ｄから分岐させて設けられ、天井バーナ７及び周壁バーナ８それぞれの蓄熱部７ｃ，８ｃに燃焼用空気を供給するための複数の給気管１０ｅと、各給気管１０ｅに設けられた上記給気弁１０ｃとから構成される。

排気系９は詳細には、煙道９ｃに接続され、１組の天井バーナ７及び周壁バーナ８双方から排気Ｅｃ，Ｅｗを排出することが可能な排気集合管９ｅと、排気集合管９ｅから分岐させて設けられ、天井バーナ７及び周壁バーナ８それぞれの蓄熱部７ｃ，８ｃから排気Ｅｃ，Ｅｗを排出するための排気管９ｆと、各排気管９ｆそれぞれに設けられた上記排気弁９ａとから構成される。

給気弁１０ｃは、天井バーナ７及び周壁バーナ８いずれであっても、燃焼モードのとき、燃焼用空気を、蓄熱部７ｃ，８ｃを介してバーナ本体７ｂ，８ｂの火口部７ａ，８ａに供給するために開かれ、排気モードのとき、燃焼用空気の供給を停止するために閉じられる。

排気弁９ａは、天井バーナ７及び周壁バーナ８いずれであっても、排気モードのとき、炉内Ｆの排気Ｅｃ，Ｅｗを、蓄熱部７ｃ，８ｃを介してバーナ本体７ｂ，８ｂの火口部７ａ，８ａから排出するために開かれ、燃焼モードのとき、排気Ｅｃ，Ｅｗの排出を停止するために閉じられる。給気ブロア１０ａは、回転炉床炉１の操業中は通常、常時運転される。

燃料用開閉弁１２ｃは、天井バーナ７及び周壁バーナ８いずれであっても、燃焼モードのとき、燃料ｆを燃料ノズル１２ａに供給するために開かれ、排気モードのとき、燃料ｆの供給を停止するために閉じられる。

図４に例示されているように、燃焼モードの天井バーナ７では、排気弁９ａが閉じられ、かつ給気弁１０ｃが開かれて、給気系１０の給気作用で送り込まれる燃焼用空気は、給気系１０の給気集合管１０ｄから給気管１０ｅの給気弁１０ｃを介して蓄熱部７ｃへ流通され、蓄熱部７ｃからさらに、バーナ本体７ｂの火口部７ａへ向けて供給されるようになっている。

そして、燃料ノズル１２ａの燃料用開閉弁１２ｃが開かれて、燃料供給管１２ｂから燃料ｆが火口部７ａに向けて供給されて、火炎Ｍｃが形成される。炉体３の内部が燃料ｆの自己燃焼温度以上の場合は、自然着火するが、温度がそれよりも低い場合は、点火プラグやパイロットバーナ（図示せず）によって着火される。

他方、排気モードである周壁バーナ８では、排気弁９ａが開かれ、かつ給気弁１０ｃが閉じられて、炉内Ｆの排気Ｅｃは、バーナ本体８ｂの火口部８ａから蓄熱部８ｃへ流通され、蓄熱部８ｃからさらに、排気弁９ａを介して排気管９ｆから排気系９の排気集合管９ｅへ排出されるようになっている。

天井バーナ７はさらに、天井部６からその直下の炉内Ｆへ向けて、旋回型の火炎Ｍｃを生成する旋回炎生成タイプのバーナとされる。天井バーナ７は、図３に示すように、バーナ本体７ｂの火口部７ａ側がその内部に円筒空間１１を確定する円筒形状に形成される。図３（Ａ）は、天井バーナ７の火口部７ａ周辺の側断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。円筒空間１１は、燃料ノズル１２ａからの燃料ｆで火炎Ｍｃを生成する燃焼室を構成する。

また、バーナ本体７ｂは、円筒空間１１の上部に開口するノズル流路１３を有する。ノズル流路１３は、円筒空間１１の円筒面に接する平面からなる第１の側面１３ａと、第１の側面１３ａに対向して第１の側面１３ａと平行に延伸する平面からなる第２の側面１３ｂと、第２の側面１３ｂから屈曲して９０°の角度で延伸し、円筒空間１１に接する平面からなる第３の側面１３ｃとを備える。

また、ノズル流路１３の天面１３ｄは円筒空間１１の天面に連続するように延伸し、ノズル流路１３の底面１３ｅは、天面に平行である。つまり、ノズル流路１３の天面１３ｄ及び底面１３ｅは、円筒空間１１の中心軸Ｘに対し、直角に交わる平面である。

ノズル流路１３は、第１の側面１３ａと第２の側面１３ｂとによって画定され、断面が一定なスリット状の助走部１４と、９０°以下の角度で互いに交差する円筒空間１１の２つの接面である第１の側面１３ａと第３の側面１３ｃとによって画定された開口部１５とからなる。ノズル流路１３の他端は、蓄熱部７ｃに連通している。燃料ノズル１２ａは、円筒空間１１に向けて開口されている。

燃焼用空気は、ノズル流路１３から、円筒空間１１を形成するバーナ本体７ｂの円筒形状の内壁に沿って接線方向に吹き込まれ、円筒空間１１内に螺旋状に旋回する気流が形成される。燃料ノズル１２ａから供給された燃料ｆが燃焼して形成される火炎Ｍｃは、この旋回気流に乗って、螺旋状に延伸する。火口部７ａから炉内Ｆに噴出された火炎Ｍｃは、旋回気流に乗って、その径方向外側へ全周に亘って広がるような渦状の流れを形成し、火炎Ｍｃは旋回しつつ傘状に拡がって形成される。

これに対し、周壁バーナ８は、火口部８ａから真っ直ぐ直進する火炎Ｍｗを生成し、この周壁バーナ８の火炎Ｍｗは図５に示すように、外周壁部５に沿わされる。周壁バーナ８の火炎Ｍｗは、火口部８ａから火炎先端までの直線距離が長い長炎とされ、他方、天井バーナ７の火炎Ｍｃは、旋回作用により、火口部７ａから火炎先端までの直線距離が短い短炎とされる。

それらにより、回転炉床２上に載置された被加熱物と火炎Ｍｃ，Ｍｗとの間の距離が確保されるので、火炎Ｍｃ，Ｍｗが被加熱物に接触して局部的に高温になったり、被加熱物に損傷を与えることが防がれる。また、炉体３全体を小型化することもできる。

周壁バーナ８の火口部８ａは、図２に示すように、炉内Ｆで旋回する天井バーナ７の火炎Ｍｃが外周壁部５に沿う向きと相対向する向きに向けられる。すなわち、図２と併せて図５を見ることで理解されるように、仮に周壁バーナ８と天井バーナ７を同時に燃焼した場合、周壁バーナ８の火炎Ｍｗと天井バーナ７の火炎Ｍｃが、外周壁部５のすぐ内側で衝突するような向きに、周壁バーナ８の火口部８ａが臨ませられる。実際には、周壁バーナ８と天井バーナ７とは、交番燃焼されるので、火炎Ｍｃ，Ｍｗ同士の衝突はない。

言い換えれば、交番燃焼させる一組の周壁バーナ８と天井バーナ７の関係で、外周壁部５の位置から天井バーナ７の火炎Ｍｃを見たときに、火炎Ｍｃが左回りに旋回する場合には、周壁バーナ８の火口部８ａは、見ている位置から右側に設けられ、火炎Ｍｃが右回りに旋回する場合には、左側に設けられる。

そして、炉内Ｆの炉気（排気）は、図２及び図５に示すように、周壁バーナ８の燃焼時には、天井バーナ７へ向かう一方向の流れ（図５中、矢印Ｄｗで示す）となり、他方、天井バーナ７の燃焼時には、周壁バーナ８へ向かう反対方向の流れ（図２中、矢印Ｄｃで示す）となって、これら天井バーナ７と周壁バーナ８を切り替える交番燃焼が繰り返されることで、炉気が繰り返し正逆反対方向に流れるようになっている。

このように炉気が繰り返し正逆反対方向に流れるので、周壁バーナ８の火炎Ｍｗの向きは、回転炉床２の回転方向Ｒに沿う向きとしても、あるいは回転方向Ｒに相対向する、反対の向きとしても、いずれであっても良い。同様に、天井バーナ７の火炎Ｍｃの旋回方向も、周壁バーナ８と上記関係が保たれれば、右旋回としてもあるいは左旋回としても、いずれであっても良い。

次に、本実施形態に係る回転炉床炉１の作用について説明する。回転炉床炉１の稼働中、図２及び図４に示すように、天井バーナ７が燃焼モードになり、周壁バーナ８が排気モードになると、蓄熱部７ｃで加熱された燃焼用空気と燃料ノズル１２ａからの燃料ｆによって各天井バーナ７の火口部７ａで生成された火炎Ｍｃが複数個所から炉内Ｆへ向けて短炎の旋回流となって広がり、この旋回炎による炉気が炉内Ｆに拡散していく。

旋回作用を受けている炉気は、外周壁部５の周辺で、炉体３の周方向に沿って一方向へ向かって（内周壁部４の周辺では反対方向へ向かって）炉内Ｆ全体に行き渡りつつ、天井部６下方の外周壁部５に設けられた複数の周壁バーナ８の各火口部８ａから、排気Ｅｃとして排出される。

次いで、天井バーナ７が排気モードになり、周壁バーナ８が燃焼モードになるように切り替えられると、図５及び図６に示すように、各周壁バーナ８の火口部８ａで生成された長炎の直進する火炎Ｍｗが外周壁部５に沿って炉内Ｆへ広がり、この長炎による炉気が炉内Ｆに拡散していく。

炉気は、外周壁部５の周辺で、炉体３の周方向に沿って、天井バーナ７の燃焼時とは反対向きに炉内Ｆ全体に行き渡りつつ、外周壁部５上方の天井部６に設けられた複数の天井バーナ７の各火口部８ａから、排気Ｅｗとして排出される。そして、天井バーナ７と周壁バーナ８との間でモードが切り替わる度に、炉気の流れが、上から下向き、下から上向きと、そしてまた、外周壁部５周辺で正逆反対方向に、反復的に繰り返し切り替わるようになっている。

このような立体的な撹拌作用によって炉内Ｆ全体の温度が均一化され、被加熱物に対して様々な方向から炉気が接触し、被加熱物も全体が均一に加熱される。

本実施形態に係る回転炉床炉１にあっては、天井部６に、炉内Ｆへ火口部７ａを向けて設けられた蓄熱式天井バーナ７と、外周壁部５に、その接線方向から炉内Ｆへ火口部８ａを向けて設けられ、天井バーナ７と交番燃焼される蓄熱式周壁バーナ８とを備えたので、回転炉床炉１の稼働中、周壁バーナ８と天井バーナ７が交番燃焼されることで、炉内Ｆの炉気が、天井部６からその下方の外周壁部５へ向かって流れることと、外周壁部５からその上方の天井部６へ向かって流れることとが繰り返され、さらに、外周壁部５に沿う流れも正逆反対向きに切り替えられることが繰り返されて、炉内Ｆの炉気の撹拌作用を促進することができる。これにより、炉内温度分布を均一化することができる。

また、天井バーナ７で生成される火炎Ｍｃは、周壁バーナ８の火口部８ａに直接的に向かうことなく、天井部６から天井面に沿って流れ、また、周壁バーナ８で生成される火炎Ｍｗ及び排気Ｅｗは、天井部６の天井バーナ７の火口部７ａに直接的に向かうことなく、外周壁部５の周方向へ向かうことから、これにより、回転炉床２上の被加熱物に火炎Ｍｃ，Ｍｗが接触し難くなり、被加熱物に火炎Ｍｃ，Ｍｗが接触して損傷が生じることを防ぐことができる。また、天井バーナ７及び周壁バーナ８の排気Ｅｃ，Ｅｗが直ちに近隣の火口部７ａ，８ａから排出されてしまうことを防止でき、蓄熱式バーナによる省エネルギ効果を十分に発揮させることができる。

蓄熱式バーナを天井部６及び外周壁部５に、組として取り付けるようにしているので、バーナを外周壁部５だけに設けることに比して、バーナの設置スペースを天井部６にまで広く確保することができて、バーナの設備台数を増やせるレイアウトを得ることができ、従来よりも大きな燃焼量を確保することができる。

天井バーナ７は、旋回炎生成タイプのバーナであるので、炉気は、天井部６と外周壁部５との間で上下に流れて撹拌されるだけでなく、天井バーナ７の旋回炎Ｍｃによって撹拌作用をさらに促進することができる。

周壁バーナ８の火口部８ａの向きが、天井バーナ７の旋回型の火炎Ｍｃが外周壁部５に沿う向きと相対向する向きに向けられていて、天井バーナ７による旋回流に伴って外周壁部５に沿って流れる炉気は、その流れの向きと相対向する向きに向いている周壁バーナ８の火口部８ａへ、排気Ｅｃとしてスムーズに流れ込むので、円滑に排出することができ、また、周壁バーナ８の火炎Ｍｗに伴って外周壁部５に沿って流れる炉気も、支障なく天井バーナ７の火口部７ａに向けて、排気Ｅｗとして流れ込んで良好に排出することができる。

天井バーナ７及び周壁バーナ８が複数かつ同数で設けられ、天井バーナ７は回転炉床２の回転方向Ｒに等間隔で配設されると共に、周壁バーナ８は隣接する天井バーナ７同士の中間に配設されていて、回転炉床炉１全体としてバーナ７，８の配置が均等化されるので、バーナ配置の点からも、炉内温度分布を適切に均一化することができる。

図７は、上記実施形態に係る回転炉床炉１に用いる天井バーナ７の変形例を示す側断面図である。この変形例では、天井バーナ７の火口部７ａは、旋回型の火炎Ｍｃの旋回半径を拡げるために、炉内Ｆへ向かって拡がるように形成される。

すなわち、図示するように、火口部７ａには、円筒空間１１から炉内Ｆに向かって拡径する拡径空間１６を画定する拡径部が形成される。円筒空間１１と拡径空間１６とで燃焼室が構成される。拡径空間１６は、炉内Ｆ側へ向けて、拡径率が大きくなっている。

円筒空間１１で生成された火炎Ｍｃ（旋回気流）が拡径空間１６に達すると、その形状に合わせて、旋回気流の旋回半径が拡大してゆく。そして、炉内Ｆに到達した旋回気流は、径方向外側へ、かつ天井部６に沿って全周に広がるような渦状の流れを形成する。これにより、見かけ上の火炎Ｍｃは傘状に広がったものとなる。このように天井バーナ７の火炎Ｍｃの旋回流が拡げられるので、炉内温度分布の均一化をさらに促進することができ、被加熱物に対し、さらに火炎Ｍｃが接触し難くすることができる。

また、例えば特許文献２のような回転炉床炉が既存のものである場合、当該炉に対し、蓄熱式天井バーナ７を追加し、周壁バーナを蓄熱式周壁バーナ８に付け替える改造を行えば、既に設置されている回転炉床炉であっても、上記実施形態の回転炉床炉１と同様な作用効果が得られるようにすることができる。

１ 回転炉床炉
２ 回転炉床
３ 炉体
４ 内周壁部
５ 外周壁部
６ 天井部
７ 蓄熱式天井バーナ
７ａ 天井バーナの火口部
７ｂ，８ｂ バーナ本体
７ｃ，８ｃ 蓄熱部
８ 蓄熱式周壁バーナ
８ａ 周壁バーナの火口部
９ 排気系
９ａ 排気弁
９ｂ 排気ダンパ
９ｃ 煙道
９ｄ 煙突
９ｅ 排気集合管
９ｆ 排気管
１０ 給気系
１０ａ 給気ブロア
１０ｂ 給気ダンパ
１０ｃ 給気弁
１０ｄ 給気用集合管
１０ｅ 給気管
１１ 円筒空間
１２ 燃料供給系
１２ａ 燃料ノズル
１２ｂ 燃料供給管
１２ｃ 燃料用開閉弁
１３ ノズル流路
１３ａ 第１の側面
１３ｂ 第２の側面
１３ｃ 第３の側面
１３ｄ 天面
１３ｅ 底面
１４ 助走部
１５ 開口部
１６ 拡径空間
Ｄｃ 天井バーナの燃焼時の炉気の流れ
Ｄｗ 周壁バーナの燃焼時の炉気の流れ
Ｅｃ 天井バーナの排気
Ｅｗ 周壁バーナの排気
Ｆ 炉内
ｆ 燃料ガス
Ｍｃ 天井バーナの火炎
Ｍｗ 周壁バーナの火炎
Ｒ 回転炉床の回転方向
Ｘ 円筒空間の中心軸

Claims (6)

1. 少なくとも円筒状の外周壁部及び天井部で取り囲んで形成された炉内に回転炉床が設けられた回転炉床炉であって、
   上記天井部に、上記炉内へ火口部を向けて設けられた蓄熱式天井バーナと、上記外周壁部に、その接線方向から上記炉内へ火口部を向けて設けられ、上記天井バーナと交番燃焼される蓄熱式周壁バーナとを備えたことを特徴とする回転炉床炉。
2. 前記天井バーナは、旋回型の火炎を生成するバーナであることを特徴とする請求項１に記載の回転炉床炉。
3. 前記周壁バーナの前記火口部は、前記天井バーナの旋回型の火炎が前記外周壁部に沿う向きと相対向する向きに向けられることを特徴とする請求項２に記載の回転炉床炉。
4. 前記天井バーナ及び前記周壁バーナは複数かつ同数で設けられ、上記天井バーナは前記回転炉床の回転方向に等間隔で配設されると共に、上記周壁バーナは隣接する上記天井バーナ同士の中間に配設されることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の回転炉床炉。
5. 前記天井バーナの前記火口部は、前記炉内へ向かって拡がるように形成されることを特徴とする請求項２〜４いずれかの項に記載の回転炉床炉。
6. 既存の回転炉床炉の天井部に、炉内へ火口部を向けて、蓄熱式天井バーナを設け、外周壁部に、その接線方向から上記炉内へ火口部を向けて、上記天井バーナと交番燃焼される蓄熱式周壁バーナを設けて改造することを特徴とする回転炉床炉の改造方法。

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