JP5708380B2 - Gas seal structure and gas seal method for rotary kiln - Google Patents

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Description

本発明は、ロータリーキルンのガスシール構造及びそれを用いたガスシール方法に関する。   The present invention relates to a gas seal structure of a rotary kiln and a gas seal method using the same.

製鋼電気炉等で発生するいわゆる鉄鋼ダスト中には、亜鉛を含む有価金属が存在している。このダストから亜鉛を分離させる方法として、例えばウエルツキルンプロセスに代表されるロータリーキルンを用いた還元焙焼法がある。ウエルツキルンプロセスは、ロータリーキルンを使用して鉄鋼ダストを還元雰囲気中で焙焼することにより亜鉛を還元揮発させるとともに酸化物として回収する方法である。   Valuable metals including zinc exist in so-called steel dust generated in a steelmaking electric furnace or the like. As a method for separating zinc from this dust, for example, there is a reduction roasting method using a rotary kiln represented by the Welts kiln process. The Welts kiln process is a method of reducing and volatilizing zinc and recovering it as an oxide by roasting steel dust in a reducing atmosphere using a rotary kiln.

一般に焙焼用のキルンには炉内のガスの漏出を防ぐための気密性が求められるが、回転式の加熱炉であるロータリーキルンにおいては、回転するキルン本体部と、キルン本体の端部側を覆う固定フードとの接点となる摺動部においては、構造上、僅かな隙間が形成されざるをえない。そのため、その隙間からのガス漏出を防ぐためのシール構造が求められる。又、高温度で使用するキルン本体は、その長手方向に相応の膨張が起こるため、これらの膨張或いは収縮を吸収又は回避しうるシール構造も求められていた。   Generally, a kiln for roasting requires airtightness to prevent leakage of gas in the furnace, but in a rotary kiln that is a rotary heating furnace, the rotating kiln main body and the end side of the kiln main body are connected. In the sliding portion that becomes a contact point with the fixed hood to be covered, a slight gap is inevitably formed due to the structure. Therefore, a seal structure for preventing gas leakage from the gap is required. Further, since the kiln body used at a high temperature undergoes appropriate expansion in the longitudinal direction, a seal structure capable of absorbing or avoiding such expansion or contraction has also been demanded.

そのようなシール構造として、ラビリンス構造による圧力損失により炉内圧と炉外圧の圧力差を確保するラビリンスシールや、グランドパッキンを摺動部に用いるグランドシールや、リップパッキンを摺動部に用いるリップ式シール等が提案されている(特許文献1参照)。   As such a seal structure, a labyrinth seal that ensures a pressure difference between the furnace pressure and the furnace pressure due to pressure loss due to the labyrinth structure, a gland seal that uses a gland packing for the sliding part, and a lip type that uses a lip packing for the sliding part A seal or the like has been proposed (see Patent Document 1).

しかし、ラビリンスシールはリークしやすく、グランドシール、リップ式シール等は、摺動部の密閉性がパッキンの性質に大きく依存することになる。1000℃以上の高温処理となる回転炉のような過酷な条件では、耐熱性、耐磨耗性、弾力性の全てを満足するパッキンがないため、適当な弾力性を持ち密閉性に優れているが劣化の速いパッキンを選択するか耐久性はあるが密閉性の劣るパッキンを選択するしかなく、いずれにしても、内部ガスを安定的に遮断できず内部ガス漏出を充分に防ぎえるものではない。   However, the labyrinth seal is likely to leak, and in the case of a gland seal, a lip seal, etc., the sealing performance of the sliding part depends greatly on the nature of the packing. Under severe conditions such as a rotary furnace with a high temperature treatment of 1000 ° C or higher, there is no packing that satisfies all of heat resistance, wear resistance, and elasticity, so it has appropriate elasticity and excellent sealing performance. However, there is no choice but to select a packing that deteriorates quickly or to select a packing that is durable but poorly sealed. In any case, internal gas cannot be stably shut down and internal gas leakage cannot be sufficiently prevented. .

ラビリンス構造或いは何らかのパッキンを用いた構造の上記問題点を解消しうるシール構造として、窒素ガス等の不活性ガスをシール部に注入して高圧の不活性ガスによるエアーウォールを形成して内部ガスを遮断するガスシール構造がある。このシール構造は、多量の不活性ガスが必要となり高コストであるため、ロータリーキルンへの適用は少なかったが、特許文献2に記載のシール構造のように、必要な不活性ガスの量を低減したものも提案されている。   As a seal structure that can solve the above problems of the labyrinth structure or a structure using some packing, an inert gas such as nitrogen gas is injected into the seal portion to form an air wall with a high-pressure inert gas, and the internal gas is There is a gas seal structure to shut off. Since this seal structure requires a large amount of inert gas and is expensive, application to a rotary kiln was small, but the amount of necessary inert gas was reduced as in the seal structure described in Patent Document 2. Things have also been proposed.

実開昭60−28396号公報Japanese Utility Model Publication No. 60-28396 特開平8−145569号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-14569

しかしながら、特許文献2に記載のシール構造であっても、やはり、一定量の不活性ガスを必要とすることには変わらず、更に低コストで、内部ガスの炉外への漏出を遮断することのできるガスシール構造が求められていた。   However, the seal structure described in Patent Document 2 still requires a certain amount of inert gas, and at a lower cost, blocks leakage of internal gas to the outside of the furnace. There has been a demand for a gas seal structure that can be used.

一般に、還元雰囲気の回転炉の場合は炉内に大気が混入すると爆発を起こす場合があるとされるが、ウエルツキルンプロセスにおいてはロータリーキルンの入り口側から反応用或いは揮発した亜鉛の搬送用の空気を導入し、同時に気流搬送中における再酸化をしている。そのため、シール部には不活性ガスではなく、外気を導入しても何ら問題はない。本発明者らは、ロータリーキルンのガスシール構造を、二重に設けられた摺動部間に形成されるシール空間に、空気、即ち外気を導入する外気導入機構によって外気を導入する構造とすることにより、ウエルツキルンプロセスに代表されるように反応用の酸素を炉内へ導入する一定のプロセスにおいては、不活性ガスを必要とせずに、内部ガスの漏出を安定的に防止することができることを見出した。   In general, in the case of a rotary furnace in a reducing atmosphere, explosion may occur if air enters the furnace. In the Weltz kiln process, air for reaction or transportation of volatile zinc from the inlet side of the rotary kiln. At the same time, re-oxidation is carried out during air flow. Therefore, there is no problem even if outside air is introduced into the seal portion instead of an inert gas. The present inventors set the gas seal structure of the rotary kiln to a structure in which the outside air is introduced into the seal space formed between the sliding portions provided in a double manner by an outside air introduction mechanism that introduces the outside air. Therefore, in a certain process in which oxygen for reaction is introduced into the furnace, as represented by the Weltz kiln process, it is possible to stably prevent leakage of internal gas without requiring an inert gas. I found.

そして更に、本発明者らは、上記構造を備えるロータリーキルンのガスシール構造は、高熱負荷に晒されるロータリーキルン本体を冷却する効果をも奏し、ロータリーキルンの耐久性を向上させるものであることを見出し、本発明を完成するに至った。より、具体的には、本発明は以下のものを提供する。   Further, the present inventors have found that the gas seal structure of the rotary kiln having the above structure also has an effect of cooling the rotary kiln body exposed to a high heat load, and improves the durability of the rotary kiln. The invention has been completed. More specifically, the present invention provides the following.

(1) ロータリーキルンのガスシール構造であって、円筒状のキルン本体と、前記キルン本体の一端部を覆う固定フードと、前記キルン本体の一端部の外周と、前記固定フードとの間に形成されるシール部と、を備え、前記シール部は、前記固定フードの内周面にキルン本体の一端側から順に配置される円周状の第1摺動部及び第2摺動部と、前記キルン本体の外周面に配置される本体側摺動部と、前記固定フードの内周面と、で囲まれた空間によって形成されるシール空間と、前記シール空間内へ外気を導入する外気導入機構と、を備え、前記外気導入機構によって導入された外気が、前記シール空間を経て、前記第1摺動部を介して、前記固定フード部内へ流入するように構成されていることを特徴とするロータリーキルンのガスシール構造。   (1) A gas seal structure of a rotary kiln, which is formed between a cylindrical kiln main body, a fixed hood that covers one end of the kiln main body, an outer periphery of one end of the kiln main body, and the fixed hood. A first sliding portion and a second sliding portion that are arranged in order from one end side of the kiln main body on the inner peripheral surface of the fixed hood, and the kiln. A seal space formed by a space surrounded by a body-side sliding portion disposed on an outer peripheral surface of the main body, an inner peripheral surface of the fixed hood, and an outside air introduction mechanism for introducing outside air into the seal space; The rotary kiln is configured so that the outside air introduced by the outside air introduction mechanism flows into the fixed hood portion through the first sliding portion through the seal space. The gas sea Structure.

(2) ウエルツキルンプロセスに用いられる(1)に記載のガスシール構造。   (2) The gas seal structure according to (1), which is used in a Wertz kiln process.

(3) (1)又は(2)に記載のガスシール構造によるロータリキルンのガスシール方法であって、前記外気導入機構から外気を導入することにより前記ロータリーキルン内のガスの漏出を遮断し、更に、導入された前記外気を前記固定フード部内へさせることにより、前記キルン本体を冷却することを特徴とするロータリーキルンのガスシール方法。   (3) A gas seal method for a rotary kiln with the gas seal structure according to (1) or (2), wherein outside air is introduced from the outside air introduction mechanism to block leakage of gas in the rotary kiln, and The rotary kiln gas sealing method is characterized in that the kiln main body is cooled by causing the introduced outside air to enter the fixed hood.

(4) (3)に記載のロータリーキルンのガスシール方法であって、前記第1摺動部から前記固定フード内に流入する前記外気の吹き出し速度が、平均流速3.0m/s以上である、ロータリーキルンのガスシール方法。   (4) The gas sealing method of the rotary kiln according to (3), wherein a blowing speed of the outside air flowing from the first sliding portion into the fixed hood is an average flow velocity of 3.0 m / s or more. Gas seal method for rotary kiln.

ロータリーキルンのガスシール構造を、二重に設けられた摺動部間に形成されるシール空間に、空気、即ち外気を導入する外気導入機構によって外気を導入するガスシール構造とし、更に外気を積極的に炉内に導入する構造とした。これにより、不活性ガスを必要とせずに、内部ガスの漏出を安定的に且つ低コストで防止できるガスシール構造を提供することができる。又、外気による冷却効果によりロータリーキルンの耐久性を向上させることができる。   The gas seal structure of the rotary kiln is a gas seal structure that introduces outside air into the seal space formed between the sliding parts provided in double by the outside air introduction mechanism that introduces outside air, and the outside air is more positive. The structure was introduced into the furnace. Accordingly, it is possible to provide a gas seal structure that can prevent leakage of internal gas stably and at low cost without requiring an inert gas. Further, the durability of the rotary kiln can be improved by the cooling effect by the outside air.

ロータリーキルンの全体構成及び使用態様を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the whole structure and usage mode of a rotary kiln. 本発明のロータリーキルンのガスシール構造の構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the gas seal structure of the rotary kiln of this invention. 本発明のロータリーキルンのガスシール構造を備えるロータリーキルンについて、操業日数経過に伴うキルン本体の厚さ減損量を測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the thickness loss amount of the kiln main body accompanying the operation days progress about the rotary kiln provided with the gas seal structure of the rotary kiln of this invention.

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではない。   Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to the following embodiment at all.

<ロータリーキルン>
まず、図1を参照しながら、本発明のガスシール構造の一実施形態となるロータリーキルンの全体構成及び使用態様につき説明する。図1に示す通り、ロータリーキルン1は、中空円筒形状の窯であるキルン本体10、キルン本体10を図中のR方向に回転可能に支持するキルン支持部(図示せず)、キルン本体の一端部を覆う固定フード20、固定フード20内に外気を導入する機能を備える外気導入機構40、キルン本体10内部を熱するための熱風を送風するバーナー50、及びキルン本体10に回転力を伝える駆動ギヤ60を備える回転式の加熱炉である。尚、キルン本体10は、使用時に、被焙焼物の投入口である入口11から被焙焼物の排出口である出口12に向けて被焙焼物の移動する方向に向けて、水平面に対し3〜4%の傾斜をもつように設置される。
<Rotary kiln>
First, with reference to FIG. 1, the overall configuration and usage of a rotary kiln that is an embodiment of the gas seal structure of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the rotary kiln 1 includes a kiln main body 10 that is a hollow cylindrical kiln, a kiln support portion (not shown) that rotatably supports the kiln main body 10 in the R direction in the drawing, and one end portion of the kiln main body. A fixed hood 20 that covers the outside, an outside air introduction mechanism 40 having a function of introducing outside air into the fixed hood 20, a burner 50 that blows hot air to heat the inside of the kiln body 10, and a drive gear that transmits rotational force to the kiln body 10 60 is a rotary heating furnace. In addition, when the kiln main body 10 is in use, the to-be-roasted object moves from the inlet 11 that is the inlet of the to-be-roasted object toward the outlet 12 that is the discharge port of the to-be-roasted object, and moves 3 to 3 in the horizontal plane. Installed with 4% slope.

ロータリーキルン1においては、バーナー50によりキルン本体10の内部を高温に加熱し、駆動ギヤ60によりキルン本体10をR方向に回転させながら、入口11より、鉄鋼ダスト等をa方向へと搬入する。鉄鋼ダスト等はキルン本体10の傾斜に沿って攪拌、焙焼されながらキルン本体10内を出口12の方向に向かって移動してゆき、出口12からは、高温の焼成物がb方向に排出される。   In the rotary kiln 1, the inside of the kiln main body 10 is heated to a high temperature by the burner 50, and steel dust and the like are carried in from the inlet 11 in the a direction while rotating the kiln main body 10 in the R direction by the drive gear 60. Steel dust or the like moves in the kiln main body 10 toward the direction of the outlet 12 while being stirred and roasted along the inclination of the kiln main body 10, and a high-temperature fired product is discharged in the direction b from the outlet 12. The

<ロータリーキルンのガスシール構造>
次に、図2を参照しながら、本発明のロータリーキルンのガスシール構造2の詳細について説明する。図2は、本発明のロータリーキルンのガスシール構造2の構成を示す断面模式図である。
<Gas seal structure of rotary kiln>
Next, the details of the gas seal structure 2 of the rotary kiln of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the gas seal structure 2 of the rotary kiln of the present invention.

本発明のロータリーキルンのガスシール構造2は、キルン本体10、固定フード20、キルン本体10と固定フード20との間に介在する第1摺動部31A及び第2摺動部31Bと、本体側摺動部32と、によって構成されるシール部30、及び外気導入機構40によって構成される。シール部30の内部、即ち、第1摺動部31A及び第2摺動部31Bと、キルン本体10の一端側の外周面と、固定フード20の内周面と、で囲まれた空間であるシール空間33が形成されている。そして、固定フード20のシール空間33上の位置には外気を導入するための外気導入口21が設けられており、外気導入口21に、空気ファン等を備える外気導入機構40が接続されている。又、固定フード20における第2摺動部31Bの外面側には環境集塵用フード22が設けられている。   The gas seal structure 2 of the rotary kiln of the present invention includes a kiln main body 10, a fixed hood 20, a first sliding portion 31A and a second sliding portion 31B interposed between the kiln main body 10 and the fixed hood 20, and a main body side slide. It is comprised by the seal | sticker part 30 comprised by the moving part 32, and the external air introduction mechanism 40. It is a space surrounded by the inside of the seal portion 30, that is, the first sliding portion 31 </ b> A and the second sliding portion 31 </ b> B, the outer peripheral surface on one end side of the kiln body 10, and the inner peripheral surface of the fixed hood 20. A seal space 33 is formed. An outside air introduction port 21 for introducing outside air is provided at a position on the seal space 33 of the fixed hood 20, and an outside air introduction mechanism 40 including an air fan or the like is connected to the outside air introduction port 21. . An environmental dust collection hood 22 is provided on the outer surface side of the second sliding portion 31 </ b> B in the fixed hood 20.

第1摺動部31A及び第2摺動部31B(以下、これらをまとめて摺動部31とも言う)は、固定フード20のキルン本体10の一端側から順に配置される円周状の一対の摺動部である。摺動部31は、シール能力を高める観点からは、キルン本体10の外周を全て覆うように環状に連結して形成された円周状のものであることが好ましい。但し、本発明のロータリーキルンのガスシール構造における円周状の一対の摺動部とはこれに限らない。摺動部31がキルン本体10の外周に沿って内部ガスの漏出を防ぐ上で必要な部分に形成されているものであれば、完全な環状に連結して形成されておらずキルン本体10の外周上の一部に摺動部31が形成されていない部分があるものもであってもよい。例えば、摺動部31が高温の内部ガスの漏出経路となりやすいキルン本体10の外周の上部半分とすることで、実用上充分なシール能力を保持することも可能な場合もあり、この場合、キルン本体10の外周の略上部半分を覆うように形成された半円周状のものであっても本発明の範囲である。摺動部31は、セラミックス製耐熱クロスにより形成することができる。本体側摺動部32は、キルン本体10の本体の一端側近傍で、摺動部31の直下となる位置にキルン本体10外周面に形成される板状の部材である。本体側摺動部32は金属製の板材により形成することができ、ステンレス製のスリップ板を好ましく用いることができる。尚、本体側摺動部32は、図2に示す通り、第1摺動部31A及び第2摺動部31Bの間の幅よりも幅広に形成されることが好ましい。これにより、キルン本体の膨張或いは収縮によって内部ガスの遮断能力が低下することを防ぐことができる。シール部30は、キルン本体10の回転時に、摺動部31と、本体側摺動部32が接触した状態で摺動するように形成されるが、その構造上、シール空間33に完全な気密性を確保することは難しく、摺動部31と、本体側摺動部32の間に若干の隙間が生じる。本発明のガスシール構造は、そのような隙間を積極的に利用し、その隙間から外気を炉内へ積極的に流出させることにより、内部ガスの漏出を遮断し、更に、キルン本体10を冷却しその耐久性を向上させるものである。又、キルン本体10の膨張や収縮に無関係な面でシール部30を構成しているため、キルン本体10の膨張収縮によって内部ガスの漏出遮断能力が低下することがない構造となっている。   The first sliding portion 31A and the second sliding portion 31B (hereinafter collectively referred to as the sliding portion 31) are a pair of circumferentially arranged in order from one end side of the kiln body 10 of the fixed hood 20. It is a sliding part. From the viewpoint of enhancing the sealing capability, the sliding portion 31 is preferably a circular one that is formed in a ring shape so as to cover the entire outer periphery of the kiln body 10. However, the pair of circumferential sliding portions in the gas seal structure of the rotary kiln of the present invention is not limited to this. If the sliding part 31 is formed in a part necessary for preventing leakage of internal gas along the outer periphery of the kiln body 10, it is not formed in a complete annular connection and is not formed in the kiln body 10. There may be a portion on the outer periphery in which the sliding portion 31 is not formed. For example, it may be possible to maintain a practically sufficient sealing ability by using the upper half of the outer periphery of the kiln body 10 where the sliding portion 31 is likely to become a high temperature internal gas leakage path. Even a semicircular shape formed so as to cover substantially the upper half of the outer periphery of the main body 10 is within the scope of the present invention. The sliding part 31 can be formed of a ceramic heat resistant cloth. The main body side sliding portion 32 is a plate-like member formed on the outer peripheral surface of the kiln main body 10 at a position directly below the sliding portion 31 in the vicinity of one end side of the main body of the kiln main body 10. The main body side sliding portion 32 can be formed of a metal plate material, and a stainless steel slip plate can be preferably used. In addition, as shown in FIG. 2, the main body side sliding part 32 is preferably formed wider than the width between the first sliding part 31A and the second sliding part 31B. Thereby, it can prevent that the interruption | blocking capability of internal gas falls by expansion | swelling or shrinkage | contraction of a kiln main body. The seal portion 30 is formed so as to slide in a state in which the sliding portion 31 and the main body side sliding portion 32 are in contact with each other when the kiln main body 10 is rotated, but due to its structure, the seal space 33 is completely airtight. It is difficult to ensure the property, and a slight gap is generated between the sliding portion 31 and the main body side sliding portion 32. The gas seal structure of the present invention actively uses such a gap, and actively flows out the outside air into the furnace through the gap, thereby blocking leakage of internal gas and further cooling the kiln body 10. However, the durability is improved. In addition, since the seal portion 30 is configured on a surface irrelevant to the expansion and contraction of the kiln main body 10, the internal gas leakage blocking ability is not reduced by the expansion and contraction of the kiln main body 10.

外気導入機構40は、シール空間33に外気を導入するための通空路であり、空気ファン、エアポンプ等の外気を導入することのできる空調機器41を備える。外気導入機構40は、シール空間33にロータリーキルン1周囲の外気70Aをそのまま導入できるものであれば、特に限定されず、公知のファン装置、エアポンプ等の空調機器41を備えるものを適宜適用することができる。又、外気導入機構40は、第1摺動部31Aと本体側摺動部32との間の隙間から固定フード20内部方向へ吹き出す外気70Bの吹き出し速度については、少なくとも平均流速1.0m/s以上、好ましくは平均流速3.0m/s以上を確保することできる能力があることが好ましい。そのような外気導入機構40の具体例の詳細については後の実施例において示す。   The outside air introduction mechanism 40 is an air passage for introducing outside air into the seal space 33, and includes an air conditioner 41 that can introduce outside air such as an air fan or an air pump. The outside air introduction mechanism 40 is not particularly limited as long as the outside air 70A around the rotary kiln 1 can be introduced into the seal space 33 as it is, and a device including an air conditioner 41 such as a known fan device or an air pump can be appropriately applied. it can. Further, the outside air introduction mechanism 40 has at least an average flow rate of 1.0 m / s with respect to the blowing speed of the outside air 70B blown out from the gap between the first sliding portion 31A and the main body side sliding portion 32 toward the inside of the fixed hood 20. As mentioned above, it is preferable that there is an ability to ensure an average flow velocity of 3.0 m / s or more. Details of a specific example of such an outside air introduction mechanism 40 will be described in a later embodiment.

外気導入機構40から導入された外気70Aは、不完全な気密空間であるシール空間33に導入される。シール空間33は不完全ではあるものの一定の気密性を備える空間でもあるため、外気の導入によってシール空間33内部の気圧がその外部の気圧よりも高くなる。そして、シール空間33内部の気圧が一定の圧力に達すると導入された外気70Aは第一摺動部31A側から固定フード20内部方向へ(外気70B)、或いは第2摺動部31B側から環境集塵用フード22内へ(外気70C)、それぞれ流出する。そして、固定フード20内部方向へ流出した外気70Bはキルン本体10内へと流入することとなる。一方、固定フード20内等で発生したフード内流出ガス80Aは、固定フード20内における高温焼成物の落下排出に伴う気圧変動やフード内上昇気流やキルン内の微妙な気圧変動等により第一摺動部31A付近に移動する。しかし、このフード内流出ガス80Aは、外気70Bによりフード内に押し戻され、フード内流出ガス80Aの第1摺動部31Aの隙間からの漏出を防ぐことができる。フード内に押し戻されたフード内流出ガス80Aは、炉内ガス80とともに、キルン内部を経て、例えば、排ガス吸引ファンによって排ガス処理設備に誘導される。   The outside air 70A introduced from the outside air introduction mechanism 40 is introduced into the seal space 33 that is an incomplete airtight space. Although the seal space 33 is imperfect but also has a certain airtightness, the pressure inside the seal space 33 becomes higher than the pressure outside the seal space 33 due to the introduction of outside air. When the atmospheric pressure inside the seal space 33 reaches a certain pressure, the introduced outside air 70A is directed from the first sliding portion 31A side toward the inside of the fixed hood 20 (outside air 70B) or from the second sliding portion 31B side. The dust flows out into the dust collection hood 22 (outside air 70C). Then, the outside air 70 </ b> B that flows out toward the inside of the fixed hood 20 flows into the kiln main body 10. On the other hand, the hood outflow gas 80A generated in the fixed hood 20 or the like is caused by the fluctuation in atmospheric pressure accompanying the fall and discharge of the high-temperature fired product in the fixed hood 20, the upward air flow in the hood, the subtle fluctuation in atmospheric pressure in the kiln, and the like. It moves to the vicinity of the moving part 31A. However, the outflow gas 80A in the hood is pushed back into the hood by the outside air 70B, and the outflow gas 80A in the hood can be prevented from leaking from the gap of the first sliding portion 31A. The outflow gas 80A in the hood pushed back into the hood is guided to the exhaust gas treatment facility by the exhaust gas suction fan, for example, through the inside of the kiln together with the in-furnace gas 80.

ここで、ロータリーキルン1の出口12近傍の部分については、1200℃程度の雰囲気温度があり、内部ガスと接触するキルンシェル表面の高温酸化が問題となっていた。外気70Bは、高温の熱負荷に晒されるキルン本体10の出口12近傍部分を冷却する効果をも奏するため、後に実施例において詳しく説明する通り、当該冷却効果により、ロータリーキルン1の耐久性を高めることができる。   Here, the portion near the outlet 12 of the rotary kiln 1 has an atmospheric temperature of about 1200 ° C., and high-temperature oxidation of the kiln shell surface in contact with the internal gas has been a problem. Since the outside air 70B also has an effect of cooling the vicinity of the outlet 12 of the kiln body 10 exposed to a high temperature heat load, the durability of the rotary kiln 1 is enhanced by the cooling effect as will be described in detail later in the embodiments. Can do.

<ロータリーキルンのガスシール方法>
引き続き、図2を参照しながら、本発明のロータリーキルンのガスシール方法について説明する。
<Gas sealing method of rotary kiln>
The gas sealing method for a rotary kiln according to the present invention will be described with reference to FIG.

本発明のロータリーキルンのガスシール方法は、上記において説明した、本発明のロータリーキルンのガスシール構造を備えるロータリーキルン1におけるガスシール方法である。従来より還元焙焼炉に適用されてきた不活性ガスによるガスシールと異なり、シール部に外気を導入する方法としたため、大幅なコストの削減を可能としている点、及び、外気を炉内に積極的に導入することにより、内部ガスの漏出を遮断しつつ、同時にキルン本体10を冷却してその耐久性を向上させる点、更に、キルン本体10の膨張や収縮に無関係な面でシール部30を構成しているため、キルン本体10の膨張収縮によって内部ガスの漏出遮断能力が低下することがない構造となっている点が本発明の特徴である。   The rotary kiln gas sealing method of the present invention is a gas sealing method in the rotary kiln 1 having the rotary kiln gas sealing structure of the present invention described above. Unlike gas seals using inert gas that have been applied to reduction roasting furnaces, the introduction of outside air to the seals has made it possible to significantly reduce costs, and the outside air has been actively introduced into the furnace. Introducing the seal 30 in order to block the leakage of internal gas and simultaneously improve the durability of the kiln main body 10 by cooling the kiln main body 10. Since it is configured, it is a feature of the present invention that the internal gas leakage blocking ability is not reduced by expansion and contraction of the kiln body 10.

シール空間33に導入する外気の流量に関しては、シール空間33の内部気圧を炉内の気圧より0.5〜1.0kPa程度高く保つだけの流量が必要となる。このような内圧を保持することにより、フード内流出ガス80Aの摺動部31の隙間からの外部への漏出を遮断することができる。外気の流量の具体例の詳細については後の実施例において示す。外気の流量を適宜調整することによって、第一摺動部31A側から固定フード20内部方向への外気の吹き出し速度について、平均流速3.5m/s以上を確保することが好ましい。固定フード20内部方向へ流出した外気70Bによる気流、及びシール空間33内部の空気圧によって、フード内流出ガス80Aの摺動部31の隙間からの外部への漏出が遮断できる。   With respect to the flow rate of the outside air introduced into the seal space 33, a flow rate is required to keep the internal pressure of the seal space 33 higher by about 0.5 to 1.0 kPa than the pressure inside the furnace. By maintaining such an internal pressure, leakage of the outflow gas 80A in the hood from the gap of the sliding portion 31 to the outside can be blocked. Details of a specific example of the flow rate of outside air will be described in a later embodiment. It is preferable to secure an average flow rate of 3.5 m / s or more for the blowing speed of the outside air from the first sliding portion 31A side toward the inside of the fixed hood 20 by appropriately adjusting the flow rate of the outside air. Leakage of the outflow gas 80A in the hood from the gap of the sliding portion 31 to the outside can be blocked by the airflow from the outside air 70B flowing out toward the inside of the fixed hood 20 and the air pressure inside the seal space 33.

又、本発明のロータリーキルンのガスシール方法は、外気を炉内に積極的に導入する方法としたため、外気70Bによってキルン本体10を冷却することができるようになった。これにより、キルン本体10の耐久性を顕著に高めることができる。   Moreover, since the gas sealing method of the rotary kiln of the present invention is a method of positively introducing outside air into the furnace, the kiln body 10 can be cooled by the outside air 70B. Thereby, durability of the kiln main body 10 can be improved notably.

以上、本発明のロータリーキルンのガスシール方法を、キルン本体10の出口12側に摺動部31が設けられている場合について説明したが、本方法は、これに限らず、例えば、キルン本体10の入口11側に摺動部31が設けられている場合についても同様に適用することができる。   As mentioned above, although the gas sealing method of the rotary kiln of the present invention has been described for the case where the sliding portion 31 is provided on the outlet 12 side of the kiln main body 10, the present method is not limited to this, for example, the kiln main body 10 The same applies to the case where the sliding portion 31 is provided on the inlet 11 side.

製鋼ダストを還元焙焼するウエルツキルン法によるロータリーキルンの出口側において本発明のガスシール構造及びガスシール方法を採用し、実施例とした。又、従来公知のシール手段であるラビリンスシールを採用したロータリーキルンを比較例とした。   The gas seal structure and the gas seal method of the present invention were adopted on the outlet side of the rotary kiln by the Welts kiln method in which steelmaking dust was reduced and roasted. Moreover, the rotary kiln which employ | adopted the labyrinth seal which is a conventionally well-known sealing means was made into the comparative example.

実施例のロータリーキルンについては、ロータリーキルンの出口側について、上記において説明した図2に示すガスシール構造2と同様の構成を採用し、摺動部には、本体側摺動部としてはステンレス製のスリップ板を設置し、第1摺動部及び第2摺動部としてはセラミックス耐熱クロスをスリップ板に充分接触するように設置した。   About the rotary kiln of an Example, the structure similar to the gas seal structure 2 shown in FIG. 2 demonstrated above is employ | adopted about the exit side of a rotary kiln, and a stainless steel slip is used for a sliding part as a main body side sliding part. A plate was installed, and a ceramic heat-resistant cloth was installed as the first sliding portion and the second sliding portion so as to sufficiently contact the slip plate.

そして、摺動部、キルン本体外周面、固定フード内面で密閉された幅700mm、高さ500mmのシール空間に外気を導入した。尚、キルン本体の外周面における直径は3.6mで、ガスシール構造はキルン本体の外周の全周を覆うように円周状に設けた。このとき、外気導入機構として設置したファンにより、シール空間内圧力を1.5kPaで維持できるように流量調整を行い、8000〜12000m/h程度の外気を導入した。第1摺動部及び第2摺動部下端とキルン本体外周との間には、キルン本体の歪みや、セラミック製耐熱クロスの変形や摩耗により、最終的には平均35mm程度の隙間が全周に亘り空いていた。この場合平均流速3.5m/sで炉内及び環境集塵側に外気が流れ、内部ガスの遮断には十分効果があった。 And outside air was introduce | transduced into the seal space of width 700mm and height 500mm sealed by the sliding part, the kiln main body outer peripheral surface, and the fixed hood inner surface. In addition, the diameter in the outer peripheral surface of a kiln main body is 3.6 m, and the gas seal structure was provided in the circumferential shape so that the perimeter of the outer periphery of a kiln main body might be covered. At this time, the flow rate was adjusted with a fan installed as an outside air introduction mechanism so that the pressure in the seal space could be maintained at 1.5 kPa, and outside air of about 8000 to 12000 m 3 / h was introduced. Between the lower ends of the first sliding portion and the second sliding portion and the outer periphery of the kiln main body, an average gap of about 35 mm is finally formed around the entire circumference due to distortion of the kiln main body and deformation or wear of the ceramic heat resistant cloth. It was vacant. In this case, the outside air flowed in the furnace and the environmental dust collection side at an average flow velocity of 3.5 m / s, and it was sufficiently effective in blocking the internal gas.

従来公知のシール手段であるラビリンスシールを採用した比較例のロータリーキルンでは、炉内圧を、−0.1〜−0.2kPaで維持していたが、ラビリンス構造部を囲う環境集塵フードに内部ガスが流れ込み、ラビリンスを形成するシールリングの隙間にダストが堆積固着して高温腐食が促進されたり、或いはダストがその隙間に固着してシールリングが競り合って最終的には溶接部が破断したり、このような事態が補修後数ヶ月以内に発生していた。   In a rotary kiln of a comparative example employing a labyrinth seal which is a conventionally known sealing means, the furnace pressure was maintained at −0.1 to −0.2 kPa, but the internal gas was collected in the environmental dust collection hood surrounding the labyrinth structure. Flows in, and dust accumulates and adheres to the gap of the seal ring forming the labyrinth to promote high temperature corrosion, or the dust adheres to the gap and the seal ring competes and eventually the weld breaks, Such a situation occurred within several months after the repair.

実施例、比較例それぞれのロータリーキルンについて、操業日数経過に伴うキルン本体出口側近傍部分の定点の厚さ減損量を測定した。比較例については2機のロータリーキルンについての上記測定値の平均値を結果値として比較対象とした。結果を図3に示す。   About each rotary kiln of an Example and a comparative example, the thickness loss amount of the fixed point of the kiln main body exit side vicinity part accompanying operation days progress was measured. About the comparative example, the average value of the said measured value about two rotary kilns was made into the comparison object as a result value. The results are shown in FIG.

実施例のロータリーキルンにおいては、外気取り込みに伴う出口側周辺部の温度低下より、高温腐食速度の著しい低下が認められる。従来0.5年で5mm程度減肉していたが、改造後は0.5年で1mm程度と80%改善できている。シール部については腐食傾向性が検出されなかった。これにより、従来は、10年経過時に炉端部の交換が必要であったが、本発明の実施によって炉端部交換までの期間を従来の5倍程度まで延長できる見込みである。又、従来は、略3ヶ月経過毎にガス洩れ対応を実施しなくてはならなかったが、本発明実施によるガスシール構造の改善後については、ガス洩れは一切無く、周辺環境は大きく改善された。   In the rotary kiln of the example, a significant decrease in the high-temperature corrosion rate is recognized rather than a decrease in the temperature at the periphery of the outlet side due to the intake of outside air. Conventionally, it has been reduced by about 5 mm in 0.5 years, but after remodeling, it has been improved by 80% to about 1 mm in 0.5 years. No corrosion tendency was detected for the seal part. As a result, it has been necessary to replace the furnace end portion after 10 years, but it is expected that the period until the furnace end replacement can be extended to about five times as long as the present invention is implemented. Conventionally, it has been necessary to take measures for gas leakage every three months. However, after improvement of the gas seal structure according to the present invention, there is no gas leakage and the surrounding environment is greatly improved. It was.

1 ロータリーキルン
10 キルン本体
11 入口
12 出口
2 ガスシール構造
20 固定フード
21 外気導入口
22 環境集塵用フード
30 シール部
31 摺動部
31A 第1摺動部
31B 第2摺動部
32 本体側摺動部
33 シール空間
40 外気導入機構
41 空調機器
50 バーナー
60 駆動ギヤ
70A〜C 外気
80 炉内ガス
80A フード内流出ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotary kiln 10 Kiln main body 11 Inlet 12 Outlet 2 Gas seal structure 20 Fixed hood 21 Outside air inlet 22 Environmental dust collection hood 30 Seal part 31 Sliding part 31A First sliding part 31B Second sliding part 32 Main body side sliding Part 33 Seal space 40 Outside air introduction mechanism 41 Air conditioning equipment 50 Burner 60 Drive gear 70A-C Outside air 80 Furnace gas 80A Outflow gas in hood

Claims (1)

ウエルツキルンプロセスに用いられるロータリーキルンのガスシール方法であって、
円筒状のキルン本体と、
前記キルン本体の一端部を覆う固定フードと、
前記キルン本体の一端部の外周と、前記固定フードとの間に形成されるシール部と、を備え、
前記シール部は、前記固定フードの内周面にキルン本体の一端側から順に配置される円周状の第1摺動部及び第2摺動部と、前記キルン本体の外周面に配置される本体側摺動部と、前記固定フードの内周面と、で囲まれた空間によって形成されるシール空間と、前記シール空間内へ外気を導入する外気導入機構と、を備え、
前記外気導入機構によって導入された外気が、前記シール空間を経て、前記第1摺動部を介して、前記固定フード内へ、平均流速3.0m/s以上の吹き出し速度で流入するように構成されているガスシール構造によって、前記外気導入機構から外気を導入することにより前記ロータリーキルン内のガスの漏出を遮断し、更に、導入された前記外気を前記固定フード内へ流入させることにより、前記キルン本体を冷却することを特徴とし、前記第1摺動部から前記固定フード内に流入する前記外気の吹き出し速度が、平均流速3.0m/s以上である、ロータリーキルンのガスシール方法。
A gas sealing method for a rotary kiln used in a Welts kiln process ,
A cylindrical kiln body,
A fixed hood that covers one end of the kiln body;
An outer periphery of one end of the kiln main body, and a seal portion formed between the fixed hood,
The seal portion is disposed on an inner peripheral surface of the fixed hood in order from a circumferential first sliding portion and a second sliding portion that are sequentially disposed from one end side of the kiln main body, and an outer peripheral surface of the kiln main body. A seal space formed by a space surrounded by a main body side sliding portion and an inner peripheral surface of the fixed hood, and an outside air introduction mechanism for introducing outside air into the seal space,
The outside air introduced by the outside air introduction mechanism passes through the seal space and flows into the fixed hood through the first sliding part at a blowing speed of an average flow rate of 3.0 m / s or more. By introducing the outside air from the outside air introduction mechanism by the gas seal structure that has been cut off, leakage of the gas in the rotary kiln is blocked, and further, the introduced outside air flows into the fixed hood, thereby A rotary kiln gas sealing method , characterized in that a main body is cooled , and a blow-out speed of the outside air flowing into the fixed hood from the first sliding portion is an average flow velocity of 3.0 m / s or more.
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