JP6225433B2 - Drying furnace and drying method - Google Patents

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Description

本発明は、熱風吹き付けとマイクロ波照射とを併用して被乾燥物を乾燥させる乾燥炉及び乾燥方法に関する。   The present invention relates to a drying furnace and a drying method for drying an object to be dried by using hot air blowing and microwave irradiation in combination.

電気炉による鋼材の製造が盛んになるにつれ、その主原料であるスクラップの需要は逼迫し、電気炉での高級鋼製造に対する要請から還元鉄の需要が増大しつつある。   As the production of steel materials by electric furnaces becomes popular, the demand for scrap, which is the main raw material, is tightened, and the demand for reduced iron is increasing due to the demand for high-grade steel production in electric furnaces.

還元鉄を製造する方法の一つとして、粉状の鉄鉱石や製鉄ダスト等の酸化鉄原料と、粉状の石炭やコークス等の炭材とを混合して、例えばペレットやブリケットのような塊成化物とし、この塊成化物を回転炉床炉等の還元炉に装入して高温に加熱することで酸化鉄原料を還元し、固体状の金属鉄を得る方法がある。このような方法において、酸化鉄原料と炭材とを含む塊成化物の水分含有率を調整することが、塊成化物の還元率を高める上で重要となる。   As one of the methods for producing reduced iron, iron oxide raw materials such as powdered iron ore and iron-making dust are mixed with carbonaceous materials such as powdered coal and coke, for example, a lump such as pellets and briquettes. There is a method in which an agglomerated material is obtained, and this agglomerated material is charged into a reduction furnace such as a rotary hearth furnace and heated to a high temperature to reduce the iron oxide raw material to obtain solid metallic iron. In such a method, it is important to adjust the moisture content of the agglomerated material containing the iron oxide raw material and the carbonaceous material in order to increase the reduction rate of the agglomerated material.

以上のような還元鉄の製造工程において、塊成化物等の水分含有率を調整するための装置として、金網状のコンベア上に装入された被乾燥物を熱風により乾燥させるトンネル状の炉がある(例えば、以下の特許文献1を参照。)。このような乾燥炉は、炉の上方から下方に向けて熱風を通過させることで、装入された被乾燥物を乾燥させる。   In the manufacturing process of reduced iron as described above, as a device for adjusting the moisture content of agglomerates, etc., a tunnel-shaped furnace for drying the material to be dried placed on a wire mesh conveyor by hot air (For example, refer to Patent Document 1 below.) Such a drying furnace dries the material to be dried by passing hot air from the top to the bottom of the furnace.

上記特許文献1に開示されているような乾燥炉は、熱風を上方から供給することによる熱風乾燥であるため、被乾燥物である小塊原料の下層部分(金網状のコンベアに近い部分)の乾燥が遅れ、下層部分に位置する小塊原料の乾燥が不十分になってしまう。小塊原料の乾燥が不足すると小塊原料の強度が不足し、次工程において小塊原料が粉化することで生産歩留まりの低減が生じてしまう。また、このような生産歩留まりの低減を防止するためには、小塊原料に混合する各種バインダーを余分に添加することが必要となり、製造コストが増加してしまうという問題がある。   Since the drying furnace as disclosed in Patent Document 1 is hot air drying by supplying hot air from above, the lower layer portion (portion close to the wire mesh conveyor) of the small mass raw material that is to be dried is used. Drying is delayed, and drying of the small block raw material located in the lower layer portion becomes insufficient. If the drying of the small block material is insufficient, the strength of the small block material is insufficient, and in the next step, the small block material is pulverized, resulting in a reduction in production yield. In addition, in order to prevent such a reduction in production yield, it is necessary to add various binders to be mixed with the small mass raw material, resulting in an increase in manufacturing cost.

また、小塊原料は石炭やコークス等の炭材を含有しているため、小塊原料を加熱しすぎると発火の恐れがあり、熱風の温度を上げて乾燥効率の改善を図ることは困難である。従って、発火防止の観点から、十分に乾燥される上層部分ではなく、水分の残留する下層部分の乾燥を選択的に改善することが求められている。   In addition, since the small lump material contains carbonaceous materials such as coal and coke, if the small lump material is heated too much, there is a risk of ignition, and it is difficult to improve the drying efficiency by raising the temperature of the hot air. is there. Therefore, from the viewpoint of preventing ignition, there is a demand for selectively improving the drying of the lower layer portion where moisture remains, not the upper layer portion that is sufficiently dried.

例えば特許文献2で示されるように、円筒ドラム内に攪拌翼を有し、熱風とマイクロ波を併用して生ごみを均一に乾燥させる装置がある。   For example, as shown in Patent Document 2, there is an apparatus that has a stirring blade in a cylindrical drum and uniformly dries garbage using hot air and microwaves in combination.

しかしながら小塊原料の乾燥においては、重量物である小塊原料を搬送するためのコンベアが必要であり、上記特許文献2に開示されているような被乾燥物を攪拌翼で掻き揚げる装置構造では、小塊原料の搬送が行えず乾燥は不可能である。攪拌翼を相当な強度にすれば可能であるかもしれないが、そのような攪拌翼を有する乾燥機は設備費用が高額になるため現実的ではない。   However, in drying a small lump raw material, a conveyor for conveying the small lump raw material, which is a heavy object, is necessary, and in the apparatus structure in which the object to be dried is lifted with a stirring blade as disclosed in Patent Document 2 above. In addition, it is impossible to transport the small mass raw material and drying is impossible. Although it may be possible if the stirring blade is made to have a considerable strength, a dryer having such a stirring blade is not practical because of high equipment costs.

また、上記のような熱風を利用する乾燥炉以外にも、ヒーターによる乾燥を補助するために被加工物の外部から乾燥室の自由空間内にマイクロ波を照射する乾燥炉が提案されている(例えば、以下の特許文献3を参照。)。   In addition to the drying furnace using hot air as described above, there has been proposed a drying furnace that irradiates microwaves into the free space of the drying chamber from the outside of the workpiece in order to assist drying by the heater ( For example, see the following Patent Document 3.)

特開2005−113197号公報JP-A-2005-113197 特開2001−56178号公報JP 2001-56178 A 特開平6−347165号公報JP-A-6-347165

上述のような還元鉄の製造工程では、被乾燥物である塊成化物の乾燥炉内での層厚は約250mmと厚い。そのため、上記特許文献3に記載されているように炉内の自由空間に対してマイクロ波を照射した場合、塊成化物層の上層部位にマイクロ波を作用させることは可能であるが、以下で詳述するように、本発明者らによる検討の結果、塊成化物の下層部位にマイクロ波を作用させることが出来ず、層方向の水分を均一に乾燥させることができないことが明らかとなった。   In the manufacturing process of reduced iron as described above, the layer thickness of the agglomerated material to be dried in the drying furnace is as thick as about 250 mm. Therefore, as described in Patent Document 3, when microwaves are applied to the free space in the furnace, it is possible to cause microwaves to act on the upper layer portion of the agglomerate layer. As will be described in detail, as a result of the examination by the present inventors, it was found that microwaves cannot act on the lower layer portion of the agglomerated material, and moisture in the layer direction cannot be dried uniformly. .

また、重量物である塊成化物を搬送するためのコンベアは金属製の網であり、塊成化物より小さい、すなわち20mm程度の網目であるため、コンベアの裏面から塊成化物の下層部位へ、工業加熱に用いられるマイクロ波として一般的な、周波数2.45GHzのマイクロ波を照射したとしても、金網によりマイクロ波が反射されてしまい、塊成化物の下層部位へマイクロ波を作用させることができない。   In addition, the conveyor for conveying the agglomerated material that is heavy is a metal net, smaller than the agglomerated material, that is, a mesh of about 20 mm, so from the back surface of the conveyor to the lower layer part of the agglomerated material, Even if a microwave with a frequency of 2.45 GHz, which is a general microwave used in industrial heating, is irradiated, the microwave is reflected by the wire mesh, and the microwave cannot be applied to the lower layer portion of the agglomerated material. .

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、マイクロ波を利用して乾燥炉内に装入された被乾燥物の、層方向の水分量の分布が均一となるように乾燥することが可能な、乾燥炉及び乾燥方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a moisture content in a layer direction of an object to be dried that is charged into a drying furnace using a microwave. It is an object of the present invention to provide a drying furnace and a drying method that can be dried so that the distribution of water is uniform.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、酸化鉄原料と還元材とを含む塊状の被乾燥物水分を低減させる乾燥炉であって、前記被乾燥物を積層して搬送する網目状の金属コンベアと、前記被乾燥物に熱風を吹き付ける熱風乾燥装置と、マイクロ波を発振するマイクロ波発振器と、前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する導波管と、を有し、前記被乾燥物は、マイクロ波加熱が浸透する範囲より厚く積層されており、前記熱風乾燥装置は、前記被乾燥物に対して、前記被乾燥物の下方から前記金属コンベア越しに前記熱風を吹き付け、前記導波管は、前記被乾燥物に対して、前記被乾燥物の上方から前記マイクロ波を照射する乾燥炉が提供される。
In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided a drying oven to reduce the moisture content of the material to be dried in bulk comprising iron oxide material and a reducing material, by laminating the material to be dried a mesh-like metal conveyor for conveying, waveguide for illuminating the hot air drying device blowing hot air to the object to be dried, a microwave oscillator which oscillates microwave, the microwave for the previous SL dried objects The to- be-dried object is laminated thicker than a range in which microwave heating penetrates, and the hot air drying device is disposed on the to-be-dried object from below the to-be-dried object. The hot air is blown over the waveguide, and the waveguide is provided with a drying furnace that irradiates the microwave to the object to be dried from above the object to be dried .

前記導波管によるマイクロ波の照射範囲が前記乾燥炉の炉幅全域に及ぶように、前記導波管を複数備え、複数の前記導波管のうち少なくとも2つは、前記乾燥炉の炉幅方向の互いに異なる位置に配置されていることが好ましい。 A plurality of the waveguides are provided so that a microwave irradiation range by the waveguide extends over the entire furnace width of the drying furnace, and at least two of the plurality of the waveguides have a furnace width of the drying furnace. It is preferable that they are arranged at different positions in the direction.

前記複数の導波管は、前記導波管それぞれの加熱範囲が、前記複数の導波管全体として前記乾燥炉の炉幅方向全体を覆うような間隔で、前記炉幅方向に配置されることが好ましい。   The plurality of waveguides are arranged in the furnace width direction at intervals such that the heating range of each of the waveguides covers the entire furnace width direction of the drying furnace as the plurality of waveguides as a whole. Is preferred.

前記導波管は、積層された前記被乾燥物への熱風の吹き付けが終了する搬送方向位置と、積層された前記被乾燥物への前記マイクロ波の照射が終了する搬送方向位置とが一致するように、搬送方向に配置されることが好ましい。
The waveguide includes a conveying direction position where blowing hot air to the stacked the material to be dried is completed, the conveying direction position in which the microwave irradiation is completed to laminated the material to be dried is matched Thus, it is preferable to arrange in the transport direction.

前記マイクロ波の照射直前の搬送方向位置に於いて、前記被乾燥物に残留している水分量が多い炉幅方向位置ほど、多くの本数の導波管が前記被乾燥物の搬送方向に直列に配置されていてもよい。   At the position in the conveyance direction immediately before the microwave irradiation, the more the number of waveguides in series in the conveyance direction of the object to be dried, the more the moisture content remaining in the object to be dried is in the furnace width direction position. May be arranged.

前記導波管の先端部には、誘電損失係数が0.02未満である無機材料セラミックスで形成されたセラミックスカバーが設けられていることが好ましい。   A ceramic cover made of an inorganic material ceramic having a dielectric loss coefficient of less than 0.02 is preferably provided at the tip of the waveguide.

前記導波管の内部には防塵ガスが導入されており、前記導波管の内部に正圧がかかった状態となっていることが好ましい。   It is preferable that a dustproof gas is introduced into the waveguide, and a positive pressure is applied to the inside of the waveguide.

前記マイクロ波発振器と前記導波管との間に、前記マイクロ波発振器から発振された前記マイクロ波のインピーダンスと、前記乾燥炉内で反射し前記マイクロ波発振器に向かう前記マイクロ波のインピーダンスとの整合を行う自動整合器を更に備えることが好ましい。   Between the microwave oscillator and the waveguide, the impedance of the microwave oscillated from the microwave oscillator and the impedance of the microwave reflected in the drying furnace and directed to the microwave oscillator It is preferable to further include an automatic aligner for performing the above.

前記無機材料セラミックスは、アルミナ、窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素及びこれらの混合物からなる群より選択されてもよい。   The inorganic material ceramics may be selected from the group consisting of alumina, silicon nitride, sialon, aluminum nitride, boron nitride, and mixtures thereof.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、酸化鉄原料と還元材とを含む塊状の被乾燥物水分を低減させる乾燥炉における乾燥方法であって、網目状の金属コンベアを用いて、前記被乾燥物を積層して搬送する工程と、熱風乾燥装置を用いて前記被乾燥物に熱風を吹き付け、マイクロ波発振器を用いてマイクロ波を発振し、導波管を用いて前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する工程と、を含み、前記被乾燥物は、マイクロ波加熱が浸透する範囲より厚く積層されており、前記熱風乾燥装置は、前記被乾燥物に対して、前記被乾燥物の下方から前記金属コンベア越しに前記熱風を吹き付け、前記導波管は、前記被乾燥物に対して、前記被乾燥物の上方から前記マイクロ波を照射する乾燥方法が提供される。 Moreover, in order to solve the above-mentioned problem, according to another aspect of the present invention, there is provided a drying method in a drying furnace for reducing the moisture content of a massive object to be dried containing an iron oxide raw material and a reducing material , which has a mesh shape. of using a metal conveyor, wherein the step of transporting by stacking material to be dried, only with blowing hot air to the material to be dried using a hot-air drying apparatus, and generating microwaves using the microwave generator, guide Irradiating the object to be dried with a wave tube, and the object to be dried is laminated thicker than a range in which microwave heating penetrates. The hot air is blown onto the object to be dried from below the object to be dried through the metal conveyor, and the waveguide applies the microwave to the object to be dried from above the object to be dried. An irradiation drying method is provided.

以上説明したように本発明によれば、被乾燥物層に対して下方よりコンベア越しに熱風を吹き付け、被乾燥物層の上方に設けられたマイクロ波照射部材よりマイクロ波を照射することにより、乾燥炉内に装入された被乾燥物の水分を層方向に均一に乾燥することが可能となる。   As described above, according to the present invention, hot air is blown over the conveyor from below on the object to be dried, and the microwave irradiation member provided above the object layer is irradiated with microwaves, It becomes possible to uniformly dry the moisture of the material to be dried charged in the drying furnace in the layer direction.

一般的な還元鉄の製造方法の流れについて示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the flow of the manufacturing method of a general reduced iron. 乾燥炉内における塊成化物の状態について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the state of the agglomerate in a drying furnace. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. 熱風を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a hot air. 熱風を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a hot air. 熱風を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a hot air. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. マイクロ波を用いた加熱方法に関する検討結果を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the examination result regarding the heating method using a microwave. 本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the microwave drying apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るマイクロ波乾燥装置の概略を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the outline of the microwave drying apparatus which concerns on embodiment of this invention. 同実施形態に係るマイクロ波を照射する導波管の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the waveguide which irradiates the microwave which concerns on the embodiment. 同実施形態に係るマイクロ波を照射する導波管の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the waveguide which irradiates the microwave which concerns on the embodiment. 同実施形態に係るマイクロ波を照射する導波管の変形例について示した説明図である。It is explanatory drawing shown about the modification of the waveguide which irradiates the microwave which concerns on the embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

(還元鉄の製造工程について)
本発明の実施形態に係る乾燥炉について説明するに先立ち、まず、図1を参照しながら、還元鉄の製造工程について、詳細に説明する。図1は、還元鉄の製造工程を説明するための説明図である。
(About manufacturing process of reduced iron)
Prior to describing the drying furnace according to the embodiment of the present invention, first, the manufacturing process of reduced iron will be described in detail with reference to FIG. Drawing 1 is an explanatory view for explaining the manufacturing process of reduced iron.

まず、製鉄ダスト(酸化鉄粉)及び鉄鉱石、粉鉱石などの酸化鉄原料と、石炭、コークス、微粒カーボン等の還元材とは、予めホッパー1等に格納されている。酸化鉄原料及び還元材は、予め設定された配合比となるように配合されて、粉砕機2に装入される。   First, iron oxide raw materials such as iron dust (iron oxide powder), iron ore, and powder ore, and reducing materials such as coal, coke, and fine carbon are stored in the hopper 1 and the like in advance. The iron oxide raw material and the reducing material are blended so as to have a preset blending ratio and charged into the pulverizer 2.

ボールミル等の振動ミルに代表される粉砕機2は、装入された酸化鉄原料及び還元材を、混合しながら所定の粒径まで粉砕する。粉砕後の酸化鉄原料及び還元材の粒径は、還元鉄の製造に用いられる回転炉床炉、流動床炉、シャフト炉等の固体還元炉に適した値とすることができる。粉砕後の酸化鉄原料及び還元材からなる混合物は、混練機3に運搬される。   A crusher 2 typified by a vibration mill such as a ball mill crushes the charged iron oxide raw material and the reducing material to a predetermined particle size while mixing them. The particle diameters of the iron oxide raw material and the reducing material after pulverization can be set to values suitable for a solid reduction furnace such as a rotary hearth furnace, a fluidized bed furnace, and a shaft furnace used for producing reduced iron. The mixture of the pulverized iron oxide raw material and the reducing material is conveyed to the kneader 3.

混練機3は、粉砕機2により所定の粒径に粉砕された混合物を混練する。また、混練機3は、混合物の混練に際して、還元鉄の製造に用いる固体還元炉に適した水分量となるまで混合物に加水を行う調湿処理を施してもよい。混練機3の一例として、例えば、ミックスマーラー等を挙げることができる。混練機3によって混練された混合物は、成型機4に搬送される。   The kneader 3 kneads the mixture pulverized to a predetermined particle size by the pulverizer 2. Moreover, the kneading machine 3 may perform a humidity control process for adding water to the mixture until the water content is suitable for a solid reduction furnace used for producing reduced iron. As an example of the kneading machine 3, for example, a mix muller can be cited. The mixture kneaded by the kneader 3 is conveyed to the molding machine 4.

パンペレタイザー(皿型造粒機)、ダブルロール圧縮機(ブリケット製造機)、押し出し成型機等の成型機4は、酸化鉄原料及び還元材を含む混合物を成型し、例えばペレットのような塊成化物とする。ここで、塊成化物とは、ペレット、ブリケット、押し出し成型して裁断した成型品、粒度調整された塊状物等の粒状物・塊状物をいう。成型機4は、後述する乾燥・加熱還元後、例えば熱間にて溶解炉7に装入する際、炉内上昇ガス流で飛散しない程度の粒径以上の大きさとなるように、上記混合物を塊成化する。生成された塊成化物は、乾燥炉5へと装入される。   A molding machine 4 such as a pan pelletizer (dish granulator), a double roll compressor (briquette making machine), and an extrusion molding machine molds a mixture containing an iron oxide raw material and a reducing material, and agglomerates such as pellets. It is a chemical. Here, the agglomerated material refers to pellets, briquettes, extruded products that have been cut by extrusion molding, and granular materials / agglomerated materials such as mass-adjusted agglomerated materials. When the molding machine 4 is dried and heat-reduced, which will be described later, for example, when charged into the melting furnace 7 in the hot state, the above mixture is adjusted so as to have a size larger than the particle size so as not to be scattered by the rising gas flow in the furnace. Agglomerates. The produced agglomerated material is charged into the drying furnace 5.

乾燥炉5は、塊成化物を乾燥して、後述する加熱還元工程に適した水分含有率(換言すれば、還元鉄の製造に用いる固体還元炉ごとに適した水分含有率:例えば、1%以下)となるようにする。所定の水分含有率となった塊成化物は、後述する固体還元炉6へと搬送される。   The drying furnace 5 dries the agglomerated material and has a moisture content suitable for the heating and reducing process described later (in other words, a moisture content suitable for each solid reduction furnace used for producing reduced iron: for example, 1% And so on. The agglomerated product having a predetermined moisture content is conveyed to a solid reduction furnace 6 to be described later.

例えば回転炉床炉(Rotary Hearth Furnace:RHF)、流動床炉、シャフト炉等のような固体還元炉6は、装入された塊成化物を、LNGバーナーやCOGバーナー等の加熱雰囲気で加熱して還元させ、還元鉄とする。固体還元炉は、塊成化物を例えば1000〜1300℃程度まで加熱して塊成化物の還元処理を行い、還元鉄を製造する。製造された還元鉄は、溶解炉7に搬送される。溶解炉7では、固体還元炉6で製造された還元鉄を溶解し、溶銑を生成する。生成された溶銑は、脱硫/脱炭工程、二次精錬工程、連続鋳造工程、圧延工程等を経て、各種鉄鋼製品へと加工されることとなる。   For example, the solid reduction furnace 6 such as a rotary hearth furnace (RHF), a fluidized bed furnace, a shaft furnace or the like heats the agglomerated material charged in a heating atmosphere such as an LNG burner or a COG burner. Reduced to iron. The solid reduction furnace heats the agglomerate to, for example, about 1000 to 1300 ° C. to reduce the agglomerate and produce reduced iron. The manufactured reduced iron is conveyed to the melting furnace 7. In the melting furnace 7, the reduced iron produced in the solid reduction furnace 6 is melted to produce hot metal. The produced hot metal is processed into various steel products through a desulfurization / decarburization process, a secondary refining process, a continuous casting process, a rolling process, and the like.

(マイクロ波を用いた乾燥方法の概略)
以上のような還元鉄の製造工程において、通常、乾燥炉5は、熱風を用いて塊成化物を乾燥させるトンネル状の炉が用いられる。この乾燥炉5の内部には、通常、ブリケット等の塊成化物が例えば高さ250mm程度となるまで装入され、炉内を網目状の金属コンベアで搬送される。搬送される個々の塊成化物は、還元炉や溶解炉の型式等によって様々な大きさのものがあるが、例えば10φ〜20φ程度の概球形状のものや、30φ〜50φ×厚み25mm程度の大きさのものである。このような塊成化物が高さ250mm程度まで積層されることで、網目状コンベアには、約300kg/mの荷重がかかる。この搬送の過程で、熱風によって塊成化物中の水分が除去され、塊成化物の水分含有率が所望の値となるように制御される。また、先だって説明したように、塊成化物中に含まれる石炭成分の発火を防止するために、使用する熱風は約200℃以下とする制約がある。
(Outline of drying method using microwaves)
In the manufacturing process of reduced iron as described above, the drying furnace 5 is usually a tunnel-shaped furnace that dries the agglomerated material using hot air. Inside the drying furnace 5, normally, agglomerates such as briquettes are charged until the height reaches, for example, about 250 mm, and the inside of the furnace is conveyed by a mesh-like metal conveyor. Each agglomerated material to be conveyed has various sizes depending on the type of the reduction furnace or melting furnace, for example, a roughly spherical shape of about 10φ to 20φ, or 30φ to 50φ × thickness of about 25 mm. It is of a size. By laminating such agglomerates to a height of about 250 mm, a load of about 300 kg / m 2 is applied to the mesh conveyor. In the course of this conveyance, the moisture in the agglomerated material is removed by hot air, and the moisture content of the agglomerated material is controlled to a desired value. In addition, as described above, in order to prevent ignition of coal components contained in the agglomerated material, there is a restriction that the hot air used is about 200 ° C. or less.

本発明者らが乾燥炉内の水分の残存状況を調査した結果、図2に模式的に示したように、上方からの熱風による乾燥では、塊成化物層の上層部位は乾燥するものの、下層部位(網目状コンベアに近い部位)では水分の残留量が大きく、下層部位の塊成化物は、乾燥不良となっていることが多いことが明らかとなった。このような要因のために、塊成化物の平均乾燥化率は歩留まりが低下することとなり、乾燥度合いを高めるために、乾燥時間を長くしなければならなくなる。   As a result of investigating the remaining state of moisture in the drying furnace by the present inventors, as schematically shown in FIG. 2, in the drying with hot air from above, the upper layer portion of the agglomerate layer is dried, but the lower layer It was revealed that the amount of moisture remaining was large at the site (the site close to the mesh conveyor), and the agglomerated material at the lower site was often poorly dried. Due to such factors, the yield of the average drying rate of the agglomerated material decreases, and the drying time must be lengthened to increase the degree of drying.

そこで、本発明者らは、塊成化物層の熱風の風下側の乾燥を改善して、層方向を均一に乾燥する方法について検討を行った。検討における懸案事項は、例えば以下のようなものである。   Then, the present inventors examined the method of improving the drying of the agglomerate layer on the leeward side of the hot air and drying the layer direction uniformly. For example, the following issues are considered.

すなわち、乾燥炉の床面は金属を用いた網目状のコンベアとなっているため、図3に模式的に示すように単にコンベアの下方からマイクロ波を照射した場合には、照射したマイクロ波がコンベアで反射されてしまい、塊成化物を加熱することはできない。また、コンベアの材質を、例えばテフロンやナイロンのようにマイクロ波の吸収が少ない材質に変更することも考えられるが、このような材質は約300kg/mという荷重に耐えることができない。また、マイクロ波を上方から照射する場合であっても、塊成化物層の上下を乾燥炉内で反転させることで以前は下層に位置していた塊成化物を加熱することができるかもしれないが、このような上下反転を実施してしまうと、塊成化物が互いに衝突することにより砕けてしまい、塊成化物が粉化してしまうという問題が生じうる。 That is, since the floor surface of the drying furnace is a mesh-like conveyor using metal, when the microwave is simply irradiated from below the conveyor as schematically shown in FIG. It is reflected by the conveyor and the agglomerated material cannot be heated. It is also conceivable to change the material of the conveyor to a material that absorbs less microwaves, such as Teflon or nylon, but such a material cannot withstand a load of about 300 kg / m 2 . In addition, even when microwaves are irradiated from above, the agglomerate previously located in the lower layer may be heated by inverting the agglomerate layer in the drying furnace. However, if such an upside down is carried out, the agglomerated product may be crushed by colliding with each other, and the agglomerated product may be pulverized.

また、図4に模式的に示すように、塊成化物層上方からマイクロ波を照射した場合、マイクロ波による加熱が及ぶ範囲は、せいぜい最表層から2層目までであるため、結局のところ塊成化物層の上層部位のみが加熱され、塊成化物層の下層部位の乾燥、水分量の分布の均一化には寄与しないことが、以下に述べる検討で明らかになった。   Also, as schematically shown in FIG. 4, when microwaves are irradiated from above the agglomerate layer, the range of heating by the microwave is at most from the outermost layer to the second layer. It has been clarified in the examination described below that only the upper layer portion of the agglomerate layer is heated and does not contribute to the drying of the lower layer portion of the agglomerate layer and the uniform distribution of water content.

したがって、熱風とマイクロ波によって塊成化物層の全厚に渡って均一に加熱する手法を考案する必要がある。そのため、本発明者らは、まず始めにマイクロ波による塊成化物の加熱挙動を詳細に解析、実験した。本発明の実施形態に係る乾燥炉について説明するに先立ち、本発明者らによるマイクロ波加熱を利用した塊成化物の乾燥方法に対する各種の検討結果について、図5〜図15を参照しながら、具体的に説明する。   Therefore, it is necessary to devise a method of heating uniformly over the entire thickness of the agglomerated layer by hot air and microwaves. Therefore, the present inventors first analyzed and experimented in detail the heating behavior of the agglomerates by microwaves. Prior to describing the drying furnace according to the embodiment of the present invention, various examination results for the method of drying an agglomerate using microwave heating by the present inventors will be described with reference to FIGS. I will explain it.

<マイクロ波による加熱が及ぶ範囲についての検討>
本発明者らは、マイクロ波による加熱が及ぶ範囲について検討するために、以下のような実験を行った。図5は、被乾燥物である塊成化物(ブリケット)に対してマイクロ波を上方から照射した場合について、マイクロ波加熱が及ぶ範囲を検証するための実験装置を模式的に示したものである。
<Examination of the range covered by microwave heating>
The present inventors conducted the following experiment in order to examine the range covered by microwave heating. FIG. 5 schematically shows an experimental apparatus for verifying the range covered by microwave heating when the agglomerated material (briquette) to be dried is irradiated with microwaves from above. .

図5に示したように、本発明者らは、金属製の容器(円筒容器)に40φ×20mm程度の未乾燥ブリケット(実際の操業で用いられるもの)を積層し、チャンバー内に配置した。円筒容器中では、図6に示したように、未乾燥ブリケットを6層にわたって積層した。この際、図6に示す金属製容器の中央部分に位置するブリケット1〜6に熱電対を挿入し、温度上昇の様子をモニターできるようにした。その上で、2.45GHzのマイクロ波を照射可能な3.0kWマイクロ波発振器と、チャンバーへの入射マイクロ波出力と反射マイクロ波出力とを計測可能なパワーモニタと、反射マイクロ波を低減させるための自動整合器(オートチューナ)とを導波管で接続し、自動整合器から出力されるマイクロ波を、導波管を介してチャンバーの上方から照射した。この実験において、マイクロ波の入射電力は880Wであり、マイクロ波の照射時間は5分とした。   As shown in FIG. 5, the present inventors laminated an undried briquette (used in actual operation) of about 40φ × 20 mm on a metal container (cylindrical container) and placed it in the chamber. In the cylindrical container, as shown in FIG. 6, undried briquettes were laminated over 6 layers. At this time, thermocouples were inserted into the briquettes 1 to 6 located in the central part of the metal container shown in FIG. 6 so that the temperature increase could be monitored. In addition, a 3.0 kW microwave oscillator capable of irradiating a microwave of 2.45 GHz, a power monitor capable of measuring an incident microwave output to the chamber and a reflected microwave output, and to reduce the reflected microwave The auto-matching device (auto tuner) was connected with a waveguide, and the microwave output from the auto-matching device was irradiated from above the chamber through the waveguide. In this experiment, the microwave incident power was 880 W, and the microwave irradiation time was 5 minutes.

温度の測定結果を図7に示す。図6に示した最上層に位置するブリケット6に挿入した熱電対では、明らかな温度上昇が確認され、上層から2層目に位置するブリケット5でも、ブリケット6程ではないものの温度上昇が確認された。しかしながら、さらに下層に位置するブリケットは、温度上昇が確認できなかった。この実験結果は、塊成化物の上方からマイクロ波を照射した場合には、マイクロ波による加熱が及ぶ範囲は、せいぜい最表層から2層目までであることを示している。   The measurement result of temperature is shown in FIG. In the thermocouple inserted in the briquette 6 located in the uppermost layer shown in FIG. 6, a clear temperature rise was confirmed, and in the briquette 5 located in the second layer from the upper layer, a temperature rise was confirmed although not as much as the briquette 6. It was. However, the briquette located in the lower layer could not confirm the temperature rise. This experimental result indicates that when microwaves are irradiated from above the agglomerated material, the range of heating by microwaves is at most from the outermost layer to the second layer.

ところで、物質に吸収される単位体積あたりのマイクロ波のエネルギーPabsは、以下の式11のように表される。以下の式11を参照するとわかるように、加熱される物質(被加熱物質)に吸収される単位体積あたりのマイクロ波のエネルギーPabsは、被加熱物質の導電率、誘電率及び透磁率に依存していることがわかる。従って、下記式11で表されるPabsは、被加熱物質のマイクロ波の吸収効率に関係する量であるともいえる。 By the way, the microwave energy P abs per unit volume absorbed by the substance is expressed as the following Expression 11. As can be seen by referring to Equation 11 below, the microwave energy P abs per unit volume absorbed by the substance to be heated (substance to be heated) depends on the conductivity, dielectric constant and permeability of the substance to be heated. You can see that Therefore, it can be said that P abs represented by the following formula 11 is an amount related to the microwave absorption efficiency of the heated material.

ここで、上記式11において、
σ :被加熱物質の導電率 [S/m]
f :マイクロ波の周波数 [Hz]
ε0:真空中の誘電率 [F/m]
ε”:被加熱物質の比誘電率の虚数部
μ0:真空中の透磁率 [H/m]
μ”:被加熱物質の比透磁率の虚数部
E :マイクロ波により形成される電界強度 [V/m]
H :マイクロ波により形成される磁界強度 [A/m]
π :円周率
である。
Here, in Equation 11 above,
σ: Conductivity of heated material [S / m]
f: Microwave frequency [Hz]
ε0: Dielectric constant in vacuum [F / m]
ε ″: Imaginary part of relative permittivity of heated material μ0: Permeability in vacuum [H / m]
μ ”: Imaginary part of relative permeability of heated material E: Electric field strength formed by microwave [V / m]
H: intensity of magnetic field formed by microwave [A / m]
π: Pi ratio.

以下に、塊成化物の原料となる酸化鉄及び炭素材(還元材)と、一般的に使用される耐火炉材とについて、比誘電率の虚数部ε”の値をまとめて示す。   The values of the imaginary part ε ″ of the relative dielectric constant are collectively shown below for the iron oxide and carbon material (reducing material) that are the raw materials of the agglomerated material and the refractory furnace materials that are generally used.

比誘電率の虚数部ε”
・代表的な耐火炉材であるアルミナ:0.004〜0.01
・粉状の炭素粉:10〜50
・酸化鉄:0.1〜10
Imaginary part of dielectric constant ε ”
Alumina, which is a typical refractory furnace material: 0.004 to 0.01
・ Powdered carbon powder: 10-50
・ Iron oxide: 0.1-10

上記より明らかなように、塊成化物の原料となる酸化鉄及び炭素材は、乾燥炉等において一般的に使用される耐火炉材に対して比誘電率の虚数部ε”の値が大きく、酸化物及び炭素材(還元材)にマイクロ波のエネルギーをより多く吸収させることが可能である。   As is clear from the above, the iron oxide and carbon material used as the raw material for the agglomerate have a large value of the imaginary part ε ″ of the relative dielectric constant relative to the refractory furnace material generally used in a drying furnace or the like, It is possible to absorb more microwave energy in the oxide and the carbon material (reducing material).

しかしながら、図5に示したようなマイクロ波を炉内の自由空間に照射するという実験状況では、上方から照射されたマイクロ波が上層部位に位置する塊成化物に非常に良く吸収されてしまい、乾燥促進のために熱供給を必要とする下層部位にマイクロ波が浸透しないと考えられる。従って、炉天井部から炉内の空間に向かってマイクロ波を照射した場合には、下層部位に位置する塊成化物を加熱することはできない。   However, in the experimental situation of irradiating the free space in the furnace with microwaves as shown in FIG. 5, the microwaves irradiated from above are absorbed very well by the agglomerates located in the upper layer part, It is considered that the microwave does not penetrate into the lower layer portion that requires heat supply for promoting drying. Therefore, when the microwave is irradiated from the furnace ceiling portion toward the space in the furnace, the agglomerate located in the lower layer portion cannot be heated.

ところで、マイクロ波が誘電損失により物質に吸収されると、マイクロ波のエネルギーは熱に変換されて、結果的にマイクロ波を吸収した物質が加熱されることとなる。この際、マイクロ波がどのくらいまで物質の内部に浸透するかは、以下の式12で算出することが可能である。   By the way, when the microwave is absorbed by the material due to dielectric loss, the energy of the microwave is converted into heat, and as a result, the material that has absorbed the microwave is heated. At this time, how much the microwave penetrates into the substance can be calculated by the following equation 12.

ここで、上記式12において、
δ :マイクロ波の浸透深さ [cm]
λ :自由空間におけるマイクロ波の波長 [cm]
ε’ :物質の比誘電率(実部)
tan δ:物質の誘電正接
である。
Here, in the above equation 12,
δ: microwave penetration depth [cm]
λ: wavelength of microwave in free space [cm]
ε ': relative permittivity of the substance (real part)
tan δ: the dielectric loss tangent of the substance.

また、上記式12のうちtan δは、物質の誘電率ε’及び誘電損失係数ε”を用いて、(ε”/ε’)で算出することが可能である。 In the above equation 12, tan δ can be calculated as (ε r ″ / ε r ′) using the dielectric constant ε r ′ and the dielectric loss coefficient ε r ″ of the substance.

本発明者らによる更なる実験の結果、ブリケットは30φ〜50φ×厚み25mmの塊状であり、各ブリケットの間に空隙を持っていること、及び、搬送中のブリケットでは各ブリケットの間の空隙の状態が変化するため、マイクロ波加熱範囲が拡大し、上記式12で求めた浸透深さδの10倍までの範囲が実効的な加熱範囲(以下、δeffとも表記する。)であることが明らかとなった。ブリケットの物性値から上記浸透深さδを算出すると、その大きさは、約0.5cm程度となるため、マイクロ波加熱による実効的な加熱範囲δeffは、約5cm程度となる。従って、側面からのマイクロ波照射では、操業で用いられる幅2〜2.5m程度、搬送距離20〜30m程度の乾燥炉の下層部全体を加熱することは出来ないことも明らかとなった。 As a result of further experiments by the present inventors, the briquette is a lump of 30φ to 50φ × thickness 25 mm, and there is a gap between each briquette, and in the briquette being transported, the gap between each briquette Since the state changes, the microwave heating range is expanded, and the range up to 10 times the penetration depth δ obtained by Equation 12 is an effective heating range (hereinafter also referred to as δ eff ). It became clear. When the penetration depth δ is calculated from the physical property values of the briquette, the size is about 0.5 cm, and therefore the effective heating range δ eff by microwave heating is about 5 cm. Therefore, it was also clarified that microwave irradiation from the side face cannot heat the entire lower layer of the drying furnace having a width of about 2 to 2.5 m and a transport distance of about 20 to 30 m used in the operation.

図7においては、ブリケット1,2,3,4においても若干の温度上昇がみられるが、以上の検討により、これらの温度上昇はマイクロ波の直接の作用ではなく、上層ブリケットからの伝熱によるものであると言える。   In FIG. 7, a slight temperature increase is also observed in briquettes 1, 2, 3, and 4. However, from the above examination, these temperature increases are not due to direct action of microwaves, but are due to heat transfer from the upper briquette. It can be said that it is a thing.

塊成化物層の層方向の水分量を均一に乾燥するためには、塊成化物層の未乾燥部分に対して、選択的にマイクロ波を照射する必要がある。マイクロ波を塊成化物層の上方から照射することを前提とすれば、熱風単独による乾燥で、塊成化物層の上層に未乾燥部分が存在する分布を作り出す必要がある。そこで、本発明者らは、上記のような実験により得られた知見に基づいて更なる検討を行った結果、乾燥炉の下方よりコンベア越しに塊成化物層に熱風を吹き込み、塊成化物層の下層部位を乾燥状態とし、かつ、上層部位を未乾燥状態とする分布を作り出し、マイクロ波による加熱範囲内に未乾燥の塊成化原料が多く残存している状況を作り出す方法に想到したのである。   In order to uniformly dry the moisture amount in the layer direction of the agglomerated layer, it is necessary to selectively irradiate the undried portion of the agglomerated layer with microwaves. Assuming that microwaves are irradiated from above the agglomerate layer, it is necessary to create a distribution in which an undried portion exists in the upper layer of the agglomerate layer by drying with hot air alone. Therefore, as a result of further studies based on the knowledge obtained by the experiments as described above, the present inventors blow hot air into the agglomerate layer from below the drying furnace through the conveyor, I thought of a method that creates a distribution in which the lower layer part of the material is dried and the upper layer part is undried, creating a situation in which a large amount of undried agglomerated raw material remains in the microwave heating range. is there.

従来、塊成化物の乾燥において、塊成化物層の下方よりコンベア越しに熱風を吹き込む乾燥方法は、コンベアでの熱の損失が生じるため乾燥効率が悪く、熱風単独の乾燥では採用の利点も動機も存在しない。しかし、塊成化物層上方からのマイクロ波照射による乾燥と組み合わせることで、層方向の水分量の分布を均一に乾燥するにあたっては、コンベア越しの熱風乾燥は効果的な方法である。   Conventionally, in drying agglomerates, the drying method in which hot air is blown through the conveyor from below the agglomerate layer has poor drying efficiency due to loss of heat in the conveyor, and the advantage of adopting drying with hot air alone is also motivated Does not exist. However, in combination with drying by microwave irradiation from above the agglomerate layer, hot air drying through a conveyor is an effective method for uniformly drying the moisture distribution in the layer direction.

そこで、図8に示す装置によって塊成化物層の下方からの熱風吹き込みによる乾燥挙動を調査した。金属製容器(円筒容器)の下部には、送風機とヒーターとによって作り出された熱風を吹き込む配管を接続し、さらに、乾燥炉5に設置されている金属製コンベアを模擬するため、底面をメッシュ構造とした。この実験において、熱風温度を120℃とし、熱風流量を30L/minとし、熱風乾燥時間は60分とした。円筒容器中では、図9に示したように、未乾燥ブリケットを6層にわたって積層した。   Therefore, the drying behavior by blowing hot air from below the agglomerate layer was investigated using the apparatus shown in FIG. Connected to the lower part of the metal container (cylindrical container) is a pipe for blowing hot air created by a blower and a heater, and the bottom is meshed to simulate the metal conveyor installed in the drying furnace 5 It was. In this experiment, the hot air temperature was 120 ° C., the hot air flow rate was 30 L / min, and the hot air drying time was 60 minutes. In the cylindrical container, as shown in FIG. 9, undried briquettes were laminated over six layers.

温度の測定結果を図10に示す。図9に示した最下層に位置するブリケット1から徐々に温度が上昇し、上層になるにつれて徐々に温度上昇が小さくなる傾向が見られた。   The temperature measurement results are shown in FIG. The temperature gradually increased from the briquette 1 located in the lowermost layer shown in FIG. 9, and the temperature increase tended to gradually decrease as the upper layer was reached.

図11に模式的に示すように、ブリケットへ下方から熱風が吹き込まれている状況に対して塊成化物層の上方よりマイクロ波を照射すれば、以下の実験で示すように上方の未乾燥領域に対してマイクロ波による乾燥改善、塊成化物層の層方向の水分量の均一な乾燥が可能である。   As schematically shown in FIG. 11, if microwaves are irradiated from above the agglomerate layer in a situation where hot air is blown into the briquette from below, the upper undried region as shown in the following experiment On the other hand, it is possible to improve drying by microwave and to dry the agglomerated layer with a uniform amount of moisture in the layer direction.

そこで、図12に示す装置によって、塊成化物層の下方から熱風を吹き込み、塊成化物層の上方からマイクロ波を照射することで、層方向の水分量の均一化が行えることを確認した。この際、2.45GHzのマイクロ波を照射可能な3.0kWマイクロ波発振器と、チャンバーへの入射マイクロ波出力と反射マイクロ波出力とを計測可能なパワーモニタと、反射マイクロ波を低減させるための自動整合器(オートチューナ)とを導波管で接続し、自動整合器から出力されるマイクロ波を、導波管を介してチャンバーの上方から照射した。また、金属製容器の下部には送風機とヒーターによって作り出された熱風を吹き込む配管を接続し、さらに、乾燥炉5に設置されている金属製コンベアを模擬するため、底面をメッシュ構造とした。この実験において、熱風温度を120℃とし、熱風流量を30L/minとし、熱風乾燥時間は60分とした。また、マイクロ波の入射電力は880Wであり、マイクロ波の照射時間は熱風乾燥の末期5分間とした。   Therefore, it was confirmed that the water content in the layer direction can be made uniform by blowing hot air from below the agglomerate layer and irradiating microwaves from above the agglomerate layer with the apparatus shown in FIG. At this time, a 3.0 kW microwave oscillator capable of irradiating a 2.45 GHz microwave, a power monitor capable of measuring an incident microwave output to the chamber and a reflected microwave output, and a method for reducing the reflected microwave An automatic matching device (auto tuner) was connected to the waveguide, and the microwave output from the automatic matching device was irradiated from above the chamber through the waveguide. In addition, a pipe for blowing hot air generated by a blower and a heater is connected to the lower part of the metal container, and the bottom surface has a mesh structure to simulate a metal conveyor installed in the drying furnace 5. In this experiment, the hot air temperature was 120 ° C., the hot air flow rate was 30 L / min, and the hot air drying time was 60 minutes. The microwave incident power was 880 W, and the microwave irradiation time was 5 minutes at the end of hot air drying.

温度の測定結果を図14に示す。図13に示した最下層に位置するブリケット1から、ブリケット6まで温度上昇が見られた。   The measurement result of temperature is shown in FIG. A temperature increase was observed from briquette 1 located in the lowermost layer shown in FIG.

図15には、実験後の各ブリケットの水分量を示す。実験後の水分量は、各々のブリケットの温度上昇を反映した分布となっており、下方からの熱風単独乾燥では、ブリケット層の下層で良く乾燥が進行し、上方からのマイクロ波単独の乾燥では、ブリケット層の上層で良く乾燥が進行している。さらに、下方からの熱風乾燥と、上方からのマイクロ波乾燥を組み合わせて乾燥を行うことで、ブリケット層方向の水分量の分布が均一に近づくことが示された。   FIG. 15 shows the water content of each briquette after the experiment. The moisture content after the experiment has a distribution that reflects the temperature rise of each briquette. In the hot air alone drying from the bottom, the drying proceeds well in the lower layer of the briquette layer, and in the microwave alone drying from the top The drying is progressing well in the upper layer of the briquette layer. Furthermore, it was shown that the distribution of water content in the direction of the briquette layer approaches uniformly by performing drying by combining hot air drying from below and microwave drying from above.

塊成化物を製造するにあたっては、コーンスターチ等のデンプン系糊剤をバインダーとして使用し、求められる強度を実現するが、デンプン系糊剤は、乾燥する程強度が高くなる。そのため、以下で説明するような方法により塊成化物全体の乾燥率を向上させることによって、バインダー量を変更することなく、塊成化物の圧潰強度を上昇させることができる。その結果、搬送中に砕けて使用できなくなる塊成化物の量を減少させることができ、歩留まりの向上を図ることができる。また、乾燥率を向上させることで、同じ強度を得るために添加すべきバインダーの量を減少させることが可能であるため、製造コストの削減を図ることも可能となる。   In producing the agglomerated product, starch-based paste such as corn starch is used as a binder to achieve the required strength. However, the starch paste becomes stronger as it is dried. Therefore, the crushing strength of the agglomerated product can be increased without changing the binder amount by improving the drying rate of the entire agglomerated product by the method described below. As a result, it is possible to reduce the amount of agglomerated material that cannot be used by being crushed during transportation, and the yield can be improved. Further, by improving the drying rate, it is possible to reduce the amount of the binder to be added in order to obtain the same strength, and thus it is possible to reduce the manufacturing cost.

(使用するマイクロ波について)
続いて、本発明の実施形態に係る乾燥炉に用いられるマイクロ波について、簡単に説明する。
(About the microwave used)
Next, the microwave used in the drying furnace according to the embodiment of the present invention will be briefly described.

マイクロ波は、一般的には、波長1mm〜1m、周波数300MHz〜300GHzの電磁波をいう。以下で説明する本発明の実施形態では、電磁波の周波数は特に限定されず、例えば、IMSバンドである2.45GHz帯(2.40GHz〜2.50GHz)、5.8GHz帯(5.725GHz〜5.875GHz)、及び、24GHz帯(24.0GHz〜24.25GHz)に属する周波数、もしくはISMバンドではないが、発振器が安価な915MHz帯(902MHz〜928MHz)等を適宜選択することが可能である。しかしながら、マイクロ波の被加熱物内部への浸透は、上記式12で表わされるようにマイクロ波の波長に比例するため、上記のマイクロ波では、915MHz帯、2.45GHz帯の浸透深さδが大きく、したがって上層からより深いところまで原料ブリケットの加熱を行うことができる。また、915MHz、2.45GHzは装置が安価である点や、発振器1台で数十kWまでの大出力の放射が可能である点などから、kWクラスの大出力が求められる本発明の設備コストとしても、安価に導入することができる。このため、本発明に用いるマイクロ波装置としては、915MHz、もしくは2.45GHzのマイクロ波を発振可能なものが好ましい。   The microwave generally refers to an electromagnetic wave having a wavelength of 1 mm to 1 m and a frequency of 300 MHz to 300 GHz. In the embodiment of the present invention described below, the frequency of electromagnetic waves is not particularly limited. For example, the IMS band is a 2.45 GHz band (2.40 GHz to 2.50 GHz), a 5.8 GHz band (5.725 GHz to 5). .875 GHz) and a frequency belonging to the 24 GHz band (24.0 GHz to 24.25 GHz), or an ISM band, but an 915 MHz band (902 MHz to 928 MHz) or the like with an inexpensive oscillator can be appropriately selected. However, since the penetration of the microwave into the object to be heated is proportional to the wavelength of the microwave as expressed by the above equation 12, the penetration depth δ in the 915 MHz band and the 2.45 GHz band is in the above microwave. The raw briquettes can be heated from the upper layer to a deeper depth. In addition, 915 MHz and 2.45 GHz have the equipment cost of the present invention that requires a high output of kW class because of the low cost of the apparatus and the ability to radiate a high output up to several tens of kW with one oscillator. However, it can be introduced at a low cost. For this reason, the microwave device used in the present invention is preferably one that can oscillate 915 MHz or 2.45 GHz microwave.

(実施形態)
続いて、図16〜図20を参照しながら、本発明の実施形態に係る乾燥炉について、詳細に説明する。
(Embodiment)
Subsequently, a drying furnace according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

<マイクロ波乾燥装置の構成について>
まず、図16を参照しながら、本実施形態に係る乾燥炉の構成について、詳細に説明する。図16は、本実施形態に係る乾燥炉の構成を説明するための説明図である。
<About the configuration of the microwave dryer>
First, the configuration of the drying furnace according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a drying furnace according to the present embodiment.

本実施形態に係る乾燥炉に対して設置されるマイクロ波乾燥装置は、粉体又は小塊状の原料(被乾燥物)を金属製の網目状コンベアで搬送する過程で、この原料の下方から網目状コンベアを介して熱風を吹き付けて当該熱風を原料の下方から上方へと通過させることにより、原料中に含まれる水分を低減させる熱風式のトンネル乾燥炉に対して利用されるものである。このマイクロ波乾燥装置は、被乾燥物である原料の上方から当該原料に対してマイクロ波を照射できるように、乾燥炉に対して設置される。   The microwave drying apparatus installed in the drying furnace according to the present embodiment is a process in which a powder or small block raw material (substance to be dried) is conveyed by a metal mesh conveyor from below the raw material. It is used for a hot air type tunnel drying furnace that reduces the moisture contained in the raw material by blowing hot air through the shape conveyor and passing the hot air from the lower side to the upper side of the raw material. This microwave drying apparatus is installed in a drying furnace so that microwaves can be applied to the raw material from above the raw material to be dried.

本実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10は、マイクロ波発振器101と、サーキュレータ103と、自動整合器107とを主に備え、これらの機器が導波管により接続されている。乾燥炉内の原料の上方には、これらの機器に接続されており、原料層に対してマイクロ波を照射するためのマイクロ波照射導波管111(以下、単に、導波管111ともいう。)が設置されている。   The microwave drying apparatus 10 according to the present embodiment mainly includes a microwave oscillator 101, a circulator 103, and an automatic matching unit 107, and these devices are connected by a waveguide. Above the raw material in the drying furnace, connected to these devices, a microwave irradiation waveguide 111 (hereinafter also simply referred to as a waveguide 111) for irradiating the raw material layer with microwaves. ) Is installed.

マイクロ波発振器101は、周波数300MHz〜300GHzのマイクロ波を発振する機器である。このマイクロ波発振器101は、kWクラスの出力を有するマイクロ波を発振可能な機器であることが好ましい。このマイクロ波発振器101により、例えば915MHzや2.45GHz帯に属する周波数のマイクロ波が、被乾燥物である原料が積層している原料層に対してマイクロ波を照射するための導波管111へと出力されることとなる。このマイクロ波発振器101は、公知のものを適宜選択して使用することが可能である。   The microwave oscillator 101 is a device that oscillates a microwave having a frequency of 300 MHz to 300 GHz. The microwave oscillator 101 is preferably a device capable of oscillating microwaves having a kW class output. By this microwave oscillator 101, for example, a microwave having a frequency belonging to a band of 915 MHz or 2.45 GHz is applied to the waveguide 111 for irradiating the raw material layer in which the raw material to be dried is laminated. Will be output. As this microwave oscillator 101, a publicly known one can be appropriately selected and used.

サーキュレータ103は、例えば磁石を利用したマイクロ波の進行制御を行うことで、サーキュレータに入力されるマイクロ波を、マイクロ波発振器101から出力された入射波と、後述する自動整合器107側から戻ってきた反射波とに分離する。サーキュレータ103は、分離した入射マイクロ波を後述する自動整合器107側へと導波するとともに、反射マイクロ波を、アイソレータ105の側へと導波する。これにより、反射マイクロ波は、アイソレータ105内に設けられたダミー負荷(例えば、水など)に吸収され、マイクロ波発振器101側に戻らないようにすることができる。このようなサーキュレータ103を設けることにより、本実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10では、安定したマイクロ波の出力を行うことができる。このサーキュレータ103は、公知のものを適宜選択して使用することが可能である。   The circulator 103 performs a microwave progress control using, for example, a magnet, so that the microwave input to the circulator returns from the incident wave output from the microwave oscillator 101 and the automatic matching unit 107 described later. Separated into reflected waves. The circulator 103 guides the separated incident microwave toward the automatic matching unit 107 described later, and guides the reflected microwave toward the isolator 105 side. As a result, the reflected microwave can be absorbed by a dummy load (for example, water) provided in the isolator 105 and not returned to the microwave oscillator 101 side. By providing such a circulator 103, the microwave drying apparatus 10 according to the present embodiment can output a stable microwave. As this circulator 103, a known circulator can be appropriately selected and used.

自動整合器107は、入射側のインピーダンスと、負荷側(すなわち、塊成化物からなる原料層側)のインピーダンスとの整合を取ることで負荷側からの反射波を低減し、反射波をほぼゼロとする機器である。この自動整合器107は、反射電界の位相及び強度を測定し、インピーダンス整合を自動で行うことで、上記のような反射波の低減を実現する。   The automatic matching unit 107 reduces the reflected wave from the load side by matching the impedance on the incident side with the impedance on the load side (that is, the raw material layer side made of agglomerated material), and the reflected wave is almost zero. It is a device. The automatic matching unit 107 measures the phase and intensity of the reflected electric field and automatically performs impedance matching, thereby realizing the reduction of the reflected wave as described above.

本実施形態に係るマイクロ波乾燥装置10の乾燥対象は、乾燥炉5内を搬送されている塊成化物等の小塊原料である。そのため、移動している小塊原料の状況が変化し、負荷側のインピーダンスが変動する場合、マイクロ波の照射効率は変動することとなる。この場合には、マイクロ波を照射するための導波管111から、マイクロ波エネルギーを安定して効率良く原料層に照射するために、自動整合器107を設けて負荷側のインピーダンスにあわせた自動整合処理を行っても良い。   The object to be dried by the microwave drying apparatus 10 according to the present embodiment is a small lump raw material such as an agglomerated material being conveyed in the drying furnace 5. For this reason, when the state of the moving small lump material changes and the impedance on the load side fluctuates, the microwave irradiation efficiency fluctuates. In this case, an automatic matching unit 107 is provided to automatically irradiate the raw material layer with the microwave energy from the waveguide 111 for irradiating the microwave, and the automatic matching unit 107 is adjusted to the impedance on the load side. A matching process may be performed.

各機器を接続している導波管は、マイクロ波を導波して所望の箇所へと導く金属の中空管である。この導波管の形状については、マイクロ波の導波特性等を考慮して適宜決定すればよく、導波管自体についても、使用するマイクロ波の周波数や出力強度等に応じて、公知のものを適宜選択することができる。   The waveguide connecting each device is a metal hollow tube that guides microwaves to a desired location. The shape of the waveguide may be determined as appropriate in consideration of the waveguide characteristics of the microwave, and the waveguide itself is also known depending on the frequency and output intensity of the microwave used. A thing can be selected suitably.

<マイクロ波を照射するための導波管の構成について>
続いて、図17〜図20を参照しながら、本実施形態に係るマイクロ波を照射するための導波管の構成について、詳細に説明する。図17〜図20は、本実施形態に係るマイクロ波を照射するための導波管について示した説明図である。
<About the structure of the waveguide for microwave irradiation>
Next, the configuration of the waveguide for irradiating the microwave according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 17 to 20 are explanatory views showing a waveguide for irradiating microwaves according to the present embodiment.

図17に例示したように、本実施形態では、原料層の上方(原料層の厚み方向の上方)に設置される導波管111をマイクロ波照射部材として利用する。マイクロ波を照射するための導波管111の断面形状(原料層の搬送方向と平行な方向での断面形状)や断面の大きさは、所望の周波数及び強度を有するマイクロ波を導波することが可能な形状及び大きさとなるように適宜決定することが可能であり、例えば断面形状を矩形状(方形導波管)や円形状(円形導波管)とすることが好ましい。   As illustrated in FIG. 17, in this embodiment, the waveguide 111 installed above the raw material layer (above the thickness direction of the raw material layer) is used as a microwave irradiation member. The cross-sectional shape of the waveguide 111 for irradiating the microwave (the cross-sectional shape in the direction parallel to the conveying direction of the raw material layer) and the size of the cross-section are to guide the microwave having a desired frequency and intensity For example, the cross-sectional shape is preferably rectangular (rectangular waveguide) or circular (circular waveguide).

乾燥炉5の内部では、原料層の下方から吹き込まれる熱風によって、原料層の上方が粉塵環境となっている。また、炉内は約80℃以上の温度を有し、約100%に近い湿度を有する高温多湿状態にあり、このような状況下で塊成化物が移動している。そのため、導波管111の内部に粉塵が侵入することによるアーキングの発生を防止するとともに、導波管111の内部への湿気の侵入を防止するために、乾燥空気や乾燥窒素や乾燥アルゴン等の防塵ガスを中空の導波管内部に導入して、導波管111に正圧がかかっている状態とすることが好ましい。   Inside the drying furnace 5, the hot air blown from below the raw material layer forms a dust environment above the raw material layer. Moreover, the furnace has a temperature of about 80 ° C. or higher and is in a high temperature and high humidity state having a humidity close to about 100%, and the agglomerated material is moving under such conditions. Therefore, in order to prevent the occurrence of arcing due to dust entering the inside of the waveguide 111 and to prevent moisture from entering the inside of the waveguide 111, dry air, dry nitrogen, dry argon, etc. It is preferable to introduce dustproof gas into the hollow waveguide so that a positive pressure is applied to the waveguide 111.

また、図18に例示したように、マイクロ波を照射するための導波管111の先端に対し、セラミックスカバーとして、セラミックスからなる防塵板112を設け、この防塵板の周囲からマイクロ波が放射されるようにすることが好ましい。ここで、防塵板の形状は、図18に示すように、導波管111の断面形状が矩形の場合には直方体状とし、導波管111の断面形状が円形の場合には円柱状とすることが好ましい。   Further, as illustrated in FIG. 18, a dustproof plate 112 made of ceramics is provided as a ceramic cover at the tip of the waveguide 111 for irradiating microwaves, and microwaves are emitted from the periphery of the dustproof plate. It is preferable to do so. Here, as shown in FIG. 18, the shape of the dustproof plate is a rectangular parallelepiped when the cross-sectional shape of the waveguide 111 is rectangular, and is cylindrical when the cross-sectional shape of the waveguide 111 is circular. It is preferable.

防塵板112は、加熱源であるマイクロ波の吸収が少なく、高温多湿状態でも利用可能である無機材料セラミックスを用いて形成される。防塵板112に用いられる無機材料セラミックスは、マイクロ波の吸収特性に関与する誘電損失係数ε”が、0.02未満であることが好ましい。誘電損失係数ε”を0.02未満とすることで、マイクロ波吸収による無機材料セラミックスの自己発熱を抑制することが可能となる。 The dust-proof plate 112 is formed using an inorganic material ceramic that absorbs less microwaves as a heating source and can be used even in a high-temperature and high-humidity state. The inorganic material ceramics used for the dustproof plate 112 preferably has a dielectric loss coefficient ε r ″ related to microwave absorption characteristics of less than 0.02. The dielectric loss coefficient ε r ″ is less than 0.02. This makes it possible to suppress self-heating of the inorganic material ceramics due to microwave absorption.

このような無機材料セラミックスの例として、アルミナ(Al)、窒化ケイ素(Si)、サイアロン(SiAlON、化学式:Si・Al)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ホウ素(BN)等がある。これらの無機材料セラミックスを単独で使用して防塵板112を製造してもよく、これらの無機材料セラミックスを混合して防塵板112を製造してもよい。 Examples of such inorganic material ceramics include alumina (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), sialon (SiAlON, chemical formula: Si 3 N 4 · Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), Examples include boron nitride (BN). The dustproof plate 112 may be manufactured by using these inorganic material ceramics alone, or the dustproof plate 112 may be manufactured by mixing these inorganic material ceramics.

乾燥炉5の炉幅が広く、単一の導波管111のみでは塊成化物を乾燥炉5の炉幅方向に均一に加熱できない場合、塊成化物を乾燥炉5の炉幅方向に均一に加熱するため、例えば図19に示したように、複数本の導波管111のうち少なくとも2本は、乾燥炉の炉幅方向の互いに異なる位置に配置することが好ましい。   When the furnace width of the drying furnace 5 is wide and the agglomerate cannot be heated uniformly in the furnace width direction of the drying furnace 5 with only the single waveguide 111, the agglomerate is uniformly distributed in the furnace width direction of the drying furnace 5. In order to heat, for example, as shown in FIG. 19, at least two of the plurality of waveguides 111 are preferably arranged at different positions in the furnace width direction of the drying furnace.

また、図19に示したように、各導波管111により加熱される範囲(加熱範囲)が乾燥炉5の炉幅方向全体を覆うような間隔で、導波管111を配置することが好ましい。この際に、各導波管111の加熱範囲が互いに重畳するように、導波管111の配置間隔を決定することが好ましい。   Further, as shown in FIG. 19, it is preferable to arrange the waveguides 111 at intervals such that the range (heating range) heated by each waveguide 111 covers the entire furnace width direction of the drying furnace 5. . At this time, it is preferable to determine the arrangement interval of the waveguides 111 so that the heating ranges of the respective waveguides 111 overlap each other.

具体的には、塊成化原料の加熱効率は電界強度の2乗に比例するため、有限要素法等を用いた電磁場解析により各導波管111からのマイクロ波の電界強度を求め、各導波管111の中間部(炉幅方向に隣り合う導波管の間の中間部)の電界強度の時間平均が各導波管111直下の電界強度の時間平均の63%以上となるように、炉幅方向に隣り合うそれぞれの導波管111の炉幅方向距離を決定すれば、乾燥炉5の炉幅方向の加熱効率の変動が±20%以下となる。このような間隔で導波管111を配置するのが好ましい。なお、電磁場解析の方法については特に限定されるものではなく、公知のあらゆる方法を利用することが可能である。   Specifically, since the heating efficiency of the agglomerated raw material is proportional to the square of the electric field strength, the electric field strength of the microwave from each waveguide 111 is obtained by electromagnetic field analysis using a finite element method or the like. The time average of the electric field strength at the intermediate portion of the wave tube 111 (intermediate portion between the waveguides adjacent to each other in the furnace width direction) is 63% or more of the time average of the electric field strength directly under each waveguide 111. If the furnace width direction distances of the respective waveguides 111 adjacent to each other in the furnace width direction are determined, the variation of the heating efficiency in the furnace width direction of the drying furnace 5 becomes ± 20% or less. It is preferable to arrange the waveguides 111 at such intervals. The electromagnetic field analysis method is not particularly limited, and any known method can be used.

複数の導波管の間隔が上記で決定される間隔よりも大きい場合は、炉幅方向に対して塊成化原料の加熱ムラができるため、原料の乾燥ムラにつながって好ましくない。しかしながら、マイクロ波により加熱が行われた部分については原料の乾燥が改善されるため、挿入した導波管の本数に応じて、原料全体としてみた平均値としての乾燥は改善される。   When the interval between the plurality of waveguides is larger than the interval determined above, uneven heating of the agglomerated raw material is generated in the furnace width direction, which leads to uneven drying of the raw material. However, since the drying of the raw material is improved in the portion heated by the microwave, the drying as the average value of the entire raw material is improved according to the number of inserted waveguides.

また、乾燥炉の特性として炉幅方向における原料層の厚みが異なる、あるいは熱風の風量に分布があり熱風乾燥の効率が炉幅方向で異なる場合も起こりうる。この際には、原料層が厚い炉幅方向位置、もしくは、風量が小さく乾燥効率が劣位で塊成化原料に残留している水分量の多い炉幅方向位置ほど、他の位置と比較して塊成化原料に残留している水分量が多くなると考えられる。そこで、原料層が厚い炉幅方向位置、もしくは、風量が小さく乾燥効率が劣位で塊成化原料に残留している水分量の多い炉幅方向位置等の塊成化原料に残留している水分量が多い炉幅方向位置ほど、多くの本数の導波管111を炉長方向に沿って直列に設置し、マイクロ波を照射することも有効である。   In addition, as the characteristics of the drying furnace, the thickness of the raw material layer in the furnace width direction may be different, or the hot air flow rate may be distributed and the efficiency of hot air drying may be different in the furnace width direction. At this time, the position in the furnace width direction where the raw material layer is thick, or the position in the furnace width direction where the air volume is small and the drying efficiency is inferior and the moisture content remaining in the agglomerated raw material is large, compared to other positions. It is considered that the amount of water remaining in the agglomerated raw material increases. Therefore, the moisture remaining in the agglomerated raw material such as the position in the furnace width direction where the raw material layer is thick, or the position in the furnace width direction where the air volume is small and the drying efficiency is inferior and the water content remaining in the aggregating raw material is large It is also effective to install a large number of waveguides 111 in series along the furnace length direction and irradiate microwaves as the position in the furnace width direction increases.

また、どのように各導波管111を配置するかについては、特に限定されるわけではなく、例えば、乾燥炉5の残留水分の偏り状況に関する知見等に基づき、この偏りを解消可能なように導波管の配設位置を決定すればよい。従って、例えば図20に示すように、炉幅方向の同一の領域に複数個の導波管111が配設されていてもよい。   Further, how to arrange each waveguide 111 is not particularly limited. For example, based on knowledge about the uneven state of residual moisture in the drying furnace 5, the unevenness can be eliminated. What is necessary is just to determine the arrangement | positioning position of a waveguide. Therefore, for example, as shown in FIG. 20, a plurality of waveguides 111 may be provided in the same region in the furnace width direction.

乾燥炉5の炉長方向(原料層の搬送方向)に対して導波管111を設置する位置は、塊成化物の温度が最も高くなるような位置とするのが好ましい。熱風単独の乾燥において、熱風によって塊成化物に与えられる熱量は以下の式13のように表わされる。   The position where the waveguide 111 is installed with respect to the furnace length direction of the drying furnace 5 (the conveying direction of the raw material layer) is preferably a position where the temperature of the agglomerated material is highest. In the drying of hot air alone, the amount of heat given to the agglomerated product by the hot air is expressed by the following equation (13).

ここで上記式13において、
Q:単位面積当たりの熱流[W/m
Ta:熱風温度[K]
Tb:塊成化物の表面温度[K]
h:熱伝達係数[W/mK]
ε:放射率
σ:ステファンボルツマン係数[W/m
である。
Here, in the above equation 13,
Q: Heat flow per unit area [W / m 2 ]
Ta: Hot air temperature [K]
Tb: surface temperature of agglomerated material [K]
h: Heat transfer coefficient [W / m 2 K]
ε: Emissivity σ: Stefan Boltzmann coefficient [W / m 2 K 4 ]
It is.

上記式13より明らかなように、塊成化物が熱風により加熱され、塊成化物の表面温度が熱風温度に近づくにつれ、塊成化物が得られる熱エネルギーは小さくなっていく。   As apparent from the above equation 13, as the agglomerated material is heated by the hot air and the surface temperature of the agglomerated material approaches the hot air temperature, the thermal energy from which the agglomerated material is obtained decreases.

一方、マイクロ波により塊成化物に与えられるエネルギーは式11により求められ、塊成化物、熱風の温度に依らない。したがって、熱風とマイクロ波を併用して塊成化物の加熱を行う場合、熱風により塊成化物に与えられる総熱量とマイクロ波により塊成化物に与えられる総エネルギーとがそれぞれ一定であることを前提とすると、熱風により塊成化物の温度上昇がまだ十分行われる乾燥炉の前段でマイクロ波を照射するよりは、塊成化物が熱風により十分加熱された状況で塊成化物に対してマイクロ波を照射した場合に、塊成化物が得られる熱風とマイクロ波のエネルギーの和が最も大きくなり、塊成化物の温度も最高となるため、乾燥が最も進行する。これは、熱風による塊成化物の温度上昇がまだ十分行われる位置において熱風による加熱とマイクロ波による加熱とを併用した場合には、マイクロ波による加熱によって塊成化物の温度が上昇してしまい、塊成化物が吸収する熱量がマイクロ波による加熱分だけ減少してしまうからである。   On the other hand, the energy given to the agglomerated material by the microwave is obtained by Equation 11, and does not depend on the temperature of the agglomerated material and hot air. Therefore, when heating agglomerates using hot air and microwaves, it is assumed that the total amount of heat given to the agglomerates by hot air and the total energy given to the agglomerates by microwaves are constant. Rather than irradiating the agglomerate with microwaves before the drying furnace where the temperature of the agglomerate is still sufficiently increased by hot air, microwaves are applied to the agglomerate while the agglomerate is sufficiently heated by the hot air. When irradiated, the sum of the hot air and microwave energy from which the agglomerated material is obtained is the largest, and the temperature of the agglomerated material is also the highest, so that drying proceeds most. This is because, when combined with heating with hot air and heating with microwaves at a position where the temperature increase of the agglomerates with hot air is still sufficiently performed, the temperature of the agglomerates is increased by heating with microwaves, This is because the amount of heat absorbed by the agglomerated material is reduced by the amount of heating by the microwave.

したがって、塊成化物の温度が最も高くなる乾燥炉5の炉長方向に対する導波管111の設置位置は、乾燥炉5の後段(炉長方向の後段)とし、塊成化物への熱風の吹き付けが終了する搬送方向位置と、塊成化物へのマイクロ波の照射が終了する搬送方向位置とが一致するようにすることが好ましい。このような位置に導波管111を設置することで、熱風によるエネルギーの供給とマイクロ波によるエネルギーの供給とが同時に終了することとなる。   Therefore, the installation position of the waveguide 111 with respect to the furnace length direction of the drying furnace 5 where the temperature of the agglomerated material becomes the highest is the latter stage of the drying furnace 5 (the latter stage in the furnace length direction), and hot air is blown onto the agglomerated substance. It is preferable that the conveyance direction position at which the agglomeration ends coincides with the conveyance direction position at which the microwave irradiation to the agglomerated material ends. By installing the waveguide 111 at such a position, the supply of energy by hot air and the supply of energy by microwaves are completed simultaneously.

以上、図16〜図20を参照しながら、本発明の実施形態に係る乾燥炉について、詳細に説明した。   The drying furnace according to the embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to FIGS.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

10 マイクロ波乾燥装置
101 マイクロ波発振機
103 サーキュレータ
105 アイソレータ
107 自動整合器
111 導波管
112 防塵板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Microwave dryer 101 Microwave oscillator 103 Circulator 105 Isolator 107 Automatic matching device 111 Waveguide 112 Dust-proof board

Claims (10)

酸化鉄原料と還元材とを含む塊状の被乾燥物水分を低減させる乾燥炉であって、
前記被乾燥物を積層して搬送する網目状の金属コンベアと、
前記被乾燥物に熱風を吹き付ける熱風乾燥装置と、
イクロ波を発振するマイクロ波発振器と、
記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する導波管と、
有し、
前記被乾燥物は、マイクロ波加熱が浸透する範囲より厚く積層されており、
前記熱風乾燥装置は、前記被乾燥物に対して、前記被乾燥物の下方から前記金属コンベア越しに前記熱風を吹き付け、
前記導波管は、前記被乾燥物に対して、前記被乾燥物の上方から前記マイクロ波を照射する
ことを特徴とする、乾燥炉。
A drying furnace for reducing the moisture content of a mass to be dried containing an iron oxide raw material and a reducing material ,
A mesh-like metal conveyor that conveys the object to be dried by stacking,
A hot air drying device for blowing hot air on the object to be dried;
And micro-wave oscillator for oscillating a microwave,
A waveguide for irradiating the microwave to the front SL material to be dried,
Have
The object to be dried is laminated thicker than the range where microwave heating penetrates,
The hot air drying device blows the hot air over the metal conveyor from below the object to be dried,
The drying furnace characterized in that the waveguide irradiates the object to be dried with the microwave from above the object to be dried .
前記導波管を複数備え、
複数の前記導波管のうち少なくとも2つは、前記乾燥炉の炉幅方向の互いに異なる位置に配置されている
ことを特徴とする、請求項1に記載の乾燥炉。
A plurality of the waveguides,
The drying furnace according to claim 1, wherein at least two of the plurality of waveguides are arranged at different positions in the furnace width direction of the drying furnace.
前記複数の導波管は、前記導波管それぞれの加熱範囲が、前記複数の導波管全体として前記乾燥炉の炉幅方向全体を覆うような間隔で、前記炉幅方向に配置される
ことを特徴とする、請求項2に記載の乾燥炉。
The plurality of waveguides are arranged in the furnace width direction at intervals such that the heating range of each of the waveguides covers the entire furnace width direction of the drying furnace as the plurality of waveguides as a whole. The drying furnace according to claim 2, wherein:
前記導波管は、積層された前記被乾燥物への熱風の吹き付けが終了する搬送方向位置と、積層された前記被乾燥物への前記マイクロ波の照射が終了する搬送方向位置とが一致するように、搬送方向に配置される
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の乾燥炉。
The waveguide includes a conveying direction position where blowing hot air to the stacked the material to be dried is completed, the conveying direction position in which the microwave irradiation is completed to laminated the material to be dried is matched The drying furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein the drying furnace is arranged in the transport direction.
前記マイクロ波の照射直前の搬送方向位置において、前記被乾燥物に残留している水分量が多い炉幅方向位置ほど、多くの本数の導波管が前記被乾燥物の搬送方向に直列に配置される
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の乾燥炉。
At the position in the conveying direction immediately before the microwave irradiation, the more the number of waveguides arranged in series in the conveying direction of the object to be dried, the more the amount of moisture remaining in the object to be dried is in the furnace width direction position. The drying furnace according to any one of claims 1 to 4, wherein the drying furnace is provided.
前記導波管の先端部には、誘電損失係数が0.02未満である無機材料セラミックスで形成されたセラミックスカバーが設けられる
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の乾燥炉。
The ceramic cover made of an inorganic material ceramic having a dielectric loss coefficient of less than 0.02 is provided at a tip portion of the waveguide, according to any one of claims 1 to 5. Drying oven.
前記導波管の内部には防塵ガスが導入されており、前記導波管の内部に正圧がかかった状態となっている
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の乾燥炉。
The dust-proof gas is introduced into the inside of the waveguide, and a positive pressure is applied to the inside of the waveguide. The drying oven described.
前記マイクロ波発振器と前記導波管との間に、前記マイクロ波発振器から発振された前記マイクロ波のインピーダンスと、前記乾燥炉内で反射し前記マイクロ波発振器に向かう前記マイクロ波のインピーダンスとの整合を行う自動整合器を更に備える
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の乾燥炉。
Between the microwave oscillator and the waveguide, the impedance of the microwave oscillated from the microwave oscillator and the impedance of the microwave reflected in the drying furnace and directed to the microwave oscillator The drying furnace according to any one of claims 1 to 7, further comprising an automatic aligner that performs the operation.
前記無機材料セラミックスは、アルミナ、窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素及びこれらの混合物からなる群より選択される
ことを特徴とする、請求項6に記載の乾燥炉。
The drying furnace according to claim 6, wherein the inorganic material ceramics is selected from the group consisting of alumina, silicon nitride, sialon, aluminum nitride, boron nitride, and a mixture thereof.
酸化鉄原料と還元材とを含む塊状の被乾燥物水分を低減させる乾燥炉における乾燥方法であって、
網目状の金属コンベアを用いて、前記被乾燥物を積層して搬送する工程と、
熱風乾燥装置を用いて前記被乾燥物に熱風を吹き付け、マイクロ波発振器を用いてマイクロ波を発振し、導波管を用いて前記被乾燥物に対して前記マイクロ波を照射する工程と、
を含み、
前記被乾燥物は、マイクロ波加熱が浸透する範囲より厚く積層されており、
前記熱風乾燥装置は、前記被乾燥物に対して、前記被乾燥物の下方から前記金属コンベア越しに前記熱風を吹き付け、
前記導波管は、前記被乾燥物に対して、前記被乾燥物の上方から前記マイクロ波を照射する
ことを特徴とする、乾燥方法。
A drying method in a drying furnace that reduces the moisture content of a mass to be dried containing an iron oxide raw material and a reducing material ,
Using a mesh metal conveyor, the step of laminating and transporting the object to be dried,
Installing blowing hot air to the material to be dried using a hot-air drying apparatus, a step of irradiating the microwaves with respect to generating microwaves, the material to be dried using a waveguide with a microwave oscillator ,
Including
The object to be dried is laminated thicker than the range where microwave heating penetrates,
The hot air drying device blows the hot air over the metal conveyor from below the object to be dried,
The drying method according to claim 1, wherein the waveguide irradiates the object to be dried with the microwave from above the object to be dried .
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