JP7243391B2 - 焼結鉱冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、焼結鉱を冷却するための焼結鉱冷却装置に関する。

従来、焼結機から供給される高温の焼結鉱を冷却するための焼結鉱冷却装置が知られている。例えば特許文献１には、焼結機からの焼結鉱が上方から堆積されると共に下方の外周部から排出される環状の堆積槽と、堆積槽の下部の内側と外側の間を横断するように配置された複数の通風ダクトと、隣り合う通風ダクト同士を接続して環状に配置された複数の中央ルーバ部とを備える焼結鉱冷却装置が開示されている。この焼結鉱冷却装置は、通風ダクトから外部の空気を取り込み、取り込んだ空気を中央ルーバ部のルーバ間から堆積槽の下部中央へ供給し、堆積槽に堆積された焼結鉱の下方から上方へ上記空気を通過させて、該焼結鉱全体を冷却するように設けられている。

特開２００８－２３２５１９号公報

本発明者は、以下のような課題を新たに見出した。すなわち、堆積槽の内部で中央ルーバ部に沿って流下する焼結鉱のうち、一部の焼結鉱が中央ルーバ部のルーバ間に進入する。ルーバ間の間隙に焼結鉱が詰まると、この間隙を介した空気の供給が妨げられ、中央ルーバ部による堆積槽の内部への通風量が減少し、冷却性能が低下するおそれがある。なお、堆積槽を構成する外周壁または内周壁に設けられるルーバ間の間隙にも焼結鉱は進入しうるが、進入した焼結鉱は堆積槽の外部へ排出されるため、焼結鉱が上記ルーバ間の間隙に詰まる問題は生じない。

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、冷却性能の低下を抑制することが可能な、新規かつ改良された焼結鉱冷却装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、焼結鉱を冷却するための焼結鉱冷却装置であって、焼結機からの焼結鉱が上部から供給されて堆積し、冷却気体が下部から供給されて堆積した焼結鉱の間を通過して上部へ向かうように設けられ、冷却気体により冷却された焼結鉱を下部の排出口から排出する環状の堆積槽と、堆積槽の内部に周方向に延びるように配置され、冷却気体を堆積槽の内部に導入する気体導入部材と、を備え、堆積槽の内部において上部から排出口へ向けて流動する焼結鉱の流れの中で、気体導入部材の直下に、冷却気体が流通する空洞が形成されるように設けられた、焼結鉱冷却装置が提供される。

気体導入部材は、中空であり、下方に開口していてもよい。

気体導入部材の側面は、鉛直方向に沿うか、または、上方に面するように鉛直方向に対して傾いて設けられてもよい。

以上説明したように本発明に係る焼結鉱冷却装置によれば、冷却性能の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る焼結鉱冷却装置の軸方向断面図である。 同実施形態に係る焼結鉱冷却装置の上面図である。 同実施形態に係る堆積槽の下部を上方から見た模式図である（図５のＩＩＩ－ＩＩＩ視）。 同実施形態に係る堆積槽に設置された複数の径方向ダクトおよび周方向ダクトを水平方向から見た模式図である（図３のＩＶ－ＩＶ視）。 同実施形態に係る堆積槽の軸方向断面図である（図３のＶ－Ｖ視）。 同実施形態に係る焼結鉱冷却装置の動作の説明図である。 比較例に係る焼結鉱冷却装置の動作の説明図である。

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。

まず、図１～５を参照して、実施形態に係る焼結鉱冷却装置の概略構成について説明する。図１および図２は、本実施形態に係る焼結鉱冷却装置１の概略構成を示す模式図である。図１は、堆積槽２の軸２００を通る平面で焼結鉱冷却装置１を切った断面を示す。図２は、焼結鉱冷却装置１の一部を上方から見た上面図である。

焼結鉱冷却装置１は、焼結鉱１１を冷却するためのクーラであり、本体部、掻き出し部、駆動部、吸引部および焼結鉱供給部を備える。本体部は、堆積槽２、気体導入部材３および架橋５を備える。説明の便宜上、図１において、気体導入部材３の図示を省略している。掻き出し部はスクレーパ６を有する。駆動部は、複数の支持ローラ７０、および駆動モータ７１を有する。吸引部は、フード８０、排気ダクト８１、吸引ファン８２およびボイラ８３を有する。焼結鉱供給部は供給シュート９を有する。

図３は、堆積槽２の内部の一部を上方から見た模式図である。図４は、堆積槽２の内部に設置された気体導入部材３の一部を水平方向から見た模式図である。図５は、軸２００を通る平面で堆積槽２を切った断面を模式的に示す。図３は図５のＩＩＩ－ＩＩＩ視に、図４は図３のＩＶ－ＩＶ視に、図５は図３のＶ－Ｖ視に、それぞれ相当する。

図１，図５に示すように、堆積槽２は、テーブル２０、内周壁２１および外周壁２２を有する。テーブル２０は、軸２００の周りに延びる円環状の底板であり、水平方向に広がる。以下、軸２００の周り方向を周方向という。軸２００を中心とする半径方向、言い換えると軸２００を通り水平に延びる直線方向を、径方向という。テーブル２０の下面側には、周方向に延びる円環状のレール２３が２列設けられている。

堆積槽２は、周方向に延びる環状である。軸２００を通る平面で切った堆積槽２の断面は、テーブル２０、内周壁２１および外周壁２２に囲まれた逆台形状である。内周壁２１は、内側の周壁であり、下端がテーブル２０の内周縁に接続し、上方へ向かうにつれて径方向内側（すなわち軸２００の側）へ向かうように鉛直方向に対し傾いている。外周壁２２は、外側の周壁であり、下端がテーブル２０の上面に対向し、上方へ向かうにつれて径方向外側へ向かうように鉛直方向に対し傾いている。焼結鉱１１の排出口２４は、堆積槽２の下部に設けられている。排出口２４は、内周壁２１に設けられておらず、外周壁２２の側に設けられている。排出口２４は、外周壁２２の下端とテーブル２０の上面との間の隙間であり、堆積槽２の全周にわたって設けられている。

図３，図５に示すように、内周壁２１の下部には、複数の開口部２１０と複数のルーバ部２１１が設けられている。開口部２１０とルーバ部２１１は、内周壁２１の周方向で交互に隣接して、内周壁２１の全周にわたって設けられている。図５に示すように、各ルーバ部２１１において、周方向に延びる複数のルーバ（すなわち羽板）２１２が上下方向に並んで配置されている。各ルーバ２１２は、堆積槽２の径方向における内側から外側へ向かうにつれて下方へ傾斜するように配置されている。言い換えると、上下で隣接するルーバ２１２の間の間隙が、堆積槽２の内部へ向かうにつれて下方へ向かうように、水平方向に対して傾いている。

図３，図５に示すように、外周壁２２の下部には、排出口２４の上側に、複数の開口部２２０と複数のルーバ部２２１が設けられている。開口部２２０とルーバ部２２１は、外周壁２２の周方向で交互に隣接して、外周壁２２の全周にわたって設けられている。開口部２２０は、内周壁２１の開口部２１０に対し径方向で対向する位置にある。図５に示すように、各ルーバ部２２１において、周方向に延びる複数のルーバ２２２が上下方向に並んで配置されている。各ルーバ２２２は、堆積槽２の径方向における外側から内側へ向かうにつれて下方へ傾斜するように配置されている。言い換えると、上下で隣接するルーバ２２２の間の間隙が、堆積槽２の内部へ向かうにつれて下方へ向かうように、水平方向に対して傾いている。

気体導入部材３は、堆積槽２の内部に設置される。気体導入部材３は、径方向ダクト３１および周方向ダクト３２を有する。

図３～５に示すように、径方向ダクト３１は、筒状の箱型部材であって、両端に吸気口３１０が設けられている。径方向ダクト３１の幅広の両側面は逆台形状であり、上面と下面は長方形である。径方向ダクト３１の下面は閉じられている。径方向ダクト３１の中央部には、上面および幅広の両側面に跨って、接続開口部３１１が設けられている。接続開口部３１１は、幅広の両側面を矩形状に切り欠くように設けられている。

図３～５に示すように、周方向ダクト３２は、半筒状の部材であって、下方が開口している。周方向ダクト３２は、例えば板状部材を折り曲げ加工することで形成される。周方向ダクト３２の外面は、側面３２１，３２２と上面３２３を有する。両側面３２１，３２２は、鉛直方向に沿うように配置される。上面３２３は、一方の側面３２１から他方の側面３２２に向かうにつれて下方へ傾斜するように、水平方向に対して傾いている。すなわち、周方向ダクト３２の頂部は、不等辺山形である。周方向ダクト３２の両端部には接続開口部３２０が設けられている。接続開口部３２０は、各側面３２１，３２２の両端部を矩形状に切り欠くように設けられ、周方向ダクト３２の下端に開口する。

径方向ダクト３１は、堆積槽２の内部に径方向に延びるように配置され、内周壁２１と外周壁２２に接続する。複数の径方向ダクト３１は、堆積槽２の周方向に並んで配置される。具体的には、吸気口３１０を有する径方向ダクト３１の一端は、内周壁２１の下部の開口部２１０に嵌まる。吸気口３１０を有する径方向ダクト３１の他端は、外周壁２２の下部の開口部２２０に嵌まる。

周方向ダクト３２は、径方向ダクト３１に接続する。周方向ダクト３２は、堆積槽２の周方向で隣り合う径方向ダクト３１同士を接続するように配置される。複数の周方向ダクト３２は、全体として、堆積槽２の全周にわたって周方向に延びる環状に配置される。具体的には、接続開口部３２０を有する周方向ダクト３２の端部は、径方向ダクト３１の接続開口部３１１に嵌まる。接続開口部３１１を構成する径方向ダクト３１の縁と、接続開口部３２０を構成する周方向ダクト３２の縁は、互いに溶接等により結合されている。また、径方向ダクト３１の接続開口部３１１の上方で互いに対向する周方向ダクト３２の端部同士は、互いに溶接等により結合されている。径方向ダクト３１の内部と周方向ダクト３２の内部は、接続開口部３１１，３２０を介して、互いに連通する。

図１に示すように、架橋５は、堆積槽２の内周側に設けられ、堆積槽２を支持する。架橋５は、基礎５０の上に設置された軸受５１を介して、基礎５０に対して回転自在に設けられている。架橋５の回転中心すなわち軸受５１は軸２００と重なる。

スクレーパ６は、棒状の部材であり、排出口２４から堆積槽２の内部に挿入されている。スクレーパ６は、気体導入部材３よりも下方に、水平方向に延びるように配置される。

複数の支持ローラ７０は、周方向に延びる円環状に２列、基礎５０の上に配置されており、テーブル２０のレール２３に接している。駆動モータ７１は、複数の支持ローラ７０のうちいくつかに接続され、これらの支持ローラ７０を回転させる力を発生する。回転駆動される支持ローラ７０とレール２３との摩擦力により、テーブル２０が回転駆動され、堆積槽２が軸２００の周りに回転する。

図２に示すように、フード８０は、円環状であり、堆積槽２の上部の開口を覆うように配置される。基礎５０に対して位置が固定されたフード８０に対して、堆積槽２が回転する。排気ダクト８１の一端は、フード８０に接続され、フード８０の内部と連通する。図１に示すように、排気ダクト８１の他端の先には、吸引ファン８２が接続されている。吸引ファン８２は、排気ダクト８１を介してフード８０の内部の空気１０を吸引する。吸引ファン８２の手前に、ボイラ８３が接続されている。ボイラ８３は、熱交換を行うことで、フード８０からの高温の空気１０から熱エネルギを回収する。なお、ボイラ８３とフード８０との間に、除塵機８４が接続されてもよい。また、フード８０と堆積槽２の上端との間の隙間からの空気１０のリークを防止するためのシール構造が設けられている。

供給シュート９は、フード８０を貫通するように配置されている。供給シュート９には、焼結機から、冷却前の高温の焼結鉱１１が供給される。供給シュート９に供給された焼結鉱１１は、供給シュート９を通過して堆積槽２の上部から堆積槽２の内部に供給され、堆積する。なお、供給シュート９の内部に常時所定量の焼結鉱１１が充填されているように設けられてよい。この場合、堆積槽２の回転に応じて焼結鉱１１が供給シュート９から堆積槽２へ連続的に供給されるため、堆積槽２に堆積する焼結鉱１１の高さの変動を抑制できる。

次に、図１，図６を参照して、焼結鉱冷却装置１の動作を説明する。図６は、図５と同様の断面の模式図であり、焼結鉱１１の流れを実線の矢印で示す。空気１０の流れを一点鎖線の矢印で示す。

堆積槽２の周方向における堆積槽２とスクレーパ６との相対移動により、堆積槽２の下部の焼結鉱１１が、スクレーパ６により押され、排出口２４から堆積槽２の外部へ排出される。堆積槽２の周方向において、堆積槽２に対してスクレーパ６が進行する方向を前方とし、スクレーパ６に対して堆積槽２が進行する方向を後方とする。図２において、スクレーパ６に対する堆積槽２の進行方向（すなわち後方）を、矢印２０１で示す。堆積槽２が回転することで、スクレーパ６の前方にある焼結鉱１１が押されるとともに、スクレーパ６の後方に空洞が発生する。この空洞に焼結鉱１１が上方から入り込むことで、堆積槽２の内部において、上方から下方へ向かう焼結鉱１１の流れ（いわば荷下がり）が発生する。上方から下方へ流動する焼結鉱１１の一部は、周方向ダクト３２の下方の空間に流入する。この空間に焼結鉱１１が所定の安息角で進入するため、焼結鉱１１の流下に伴い、周方向ダクト３２の直下に、焼結鉱１１が存在しない空洞３３が形成される。空洞３３は、周方向ダクト３２の内部に連通しており、周方向ダクト３２に沿って周方向に延びるように形成される。

一方、吸引ファン８２によりフード８０の内部の空気１０が吸引されることにより、外部の空気１０が堆積槽２の内部に取り込まれる。図６に示すように、空気１０は、堆積槽２の内周壁２１のルーバ部２１１では、ルーバ２１２同士の間の隙間から堆積槽２の内部へ直接取り込まれる。外周壁２２のルーバ部２２１でも同様である。一方、空気１０は、両周壁２１，２２に接続された径方向ダクト３１の吸気口３１０からも、堆積槽２の内部へ取り込まれる。吸気口３１０から径方向ダクト３１の内部に取り込まれた空気１０は、径方向ダクト３１に接続された周方向ダクト３２に導入され、周方向ダクト３２の内部の空間３４および空洞３３を介して堆積槽２の内部に供給される。周方向ダクト３２は、堆積槽２の内部に空気１０を導入する気体導入部材として機能する。

堆積槽２の内部に取り込まれた外部の空気１０は、堆積した焼結鉱１１の間を通過して堆積槽２の下部から上部へ移動する。この間、空気１０が焼結鉱１１の熱を吸収することにより、焼結鉱１１が冷却される。空気１０は、堆積槽２の内部の焼結鉱１１を冷却するための気体（以下、冷却気体ともいう。）として機能する。堆積槽２は冷却槽として機能する。フード８０の内部へ移動した高温の空気１０は、排気ダクト８１から排気される。冷却された焼結鉱１１は、堆積槽２の下部において、排出口２４から、堆積槽２の回転に伴い連続的に排出される。すなわち、焼結鉱１１は、堆積槽２の上部から連続的に供給されるとともに、外部から吸引された空気１０と熱交換して冷却され、順次堆積槽２の内部を降下し、最後にスクレーパ６により掻き出されることになる。この際、堆積槽２の内部の焼結鉱１１は、徐々に下方へ移動することになり、下方へ徐々に移動する間に、吸引されて上方へ向かう空気１０により冷却されるため、焼結鉱１１の全体が効率的に冷却される。このように、焼結鉱冷却装置１は、空気等の冷却気体を下から上に流す対向流式の熱交換を可能にしたものである。

次に、図６，図７を参照して、本実施形態の焼結鉱冷却装置１の利点を説明する。図７は、気体導入部材３として、周方向ダクト３２の代わりにルーバユニット３５を用いた比較例の動作を示す。図７は、図６と同様の断面図において、ルーバユニット３５の一部を拡大して示したものである。ルーバユニット３５は、仕切板３５０および複数のルーバ３５１を有する。仕切板３５０は、堆積槽２の周方向に沿って、鉛直方向に広がるように配置される。複数のルーバ３５１は、仕切板３５０に固定され、上下方向に並んで配置される。ルーバ３５１は、仕切板３５０から離れるにつれて下方へ傾斜するように配置されている。言い換えると、上下で隣接するルーバ３５１の間の間隙３５２が、仕切板３５０から離れるにつれて下方へ向かうように、水平方向に対して傾いている。ルーバユニット３５は、径方向ダクト３１に接続する。ルーバ３５１の間の間隙３５２は、仕切板３５０の両端で、径方向ダクト３１の接続開口部３１１に連通する。径方向ダクト３１の内部に取り込まれた空気１０は、ルーバユニット３５の間隙３５２に導入され、間隙３５２を介して堆積槽２の内部に供給される。

このような比較例においては、ルーバ３５１の間の間隙３５２が開口するルーバユニット３５の側面に沿って流下する焼結鉱１１のうち、一部の焼結鉱１１が、間隙３５２の内部へ向けて次々と押し出され、間隙３５２の内部に進入する。間隙３５２ないしルーバユニット３５の内部に焼結鉱１１が詰まると、間隙３５２を介した空気１０の供給が妨げられ、気体導入部材３による堆積槽２の内部への通風量が減少し、冷却性能が低下するおそれがある。

これに対し、本実施形態の焼結鉱冷却装置１では、図６に示すように、気体導入部材としての周方向ダクト３２は、堆積槽２の内部に周方向に延びるように配置されている。堆積槽２の内部において上部から排出口２４へ向けて流動する焼結鉱１１の流れの中で、周方向ダクト３２の直下に、空洞３３が形成される。空洞３３には、冷却気体としての空気１０が流通しうる。よって、堆積槽２の内部に空気１０を導入するための通路として空洞３３を利用することができる。さらに、周方向ダクト３２は、中空であり、下方に開口している。このように周方向ダクト３２が中空であれば、周方向ダクト３２の内部の空間３４を、冷却気体としての空気１０が流通する通路として利用できる。そして、周方向ダクト３２が下方に開口していれば、周方向ダクト３２の内部の空間３４と周方向ダクト３２の直下の空洞３３とが連続する。

このように空気１０を導入するための通路として空洞３３を利用することにより、周方向ダクト３２の側面３２１，３２２にルーバを設けることが不要となる。したがって、気体導入部材３の構造を簡素化して設備費を低減できるとともに、ルーバ間に焼結鉱１１が詰まることがないため、堆積槽２の内部への空気１０の供給量を安定して確保できる。例えば、ルーバ間に焼結鉱が詰まっていない状態から詰まった状態へ移行することによる空気１０の供給量の変動をなくして、冷却性能の低下を抑制し、長期的に安定した冷却性能を実現することができる。また、詰まった焼結鉱の除去作業が不要となるため、焼結鉱冷却装置１の維持管理費も低減できる。なお、冷却用の気体（冷却気体）は、空気１０に限らない。

図４に示すように、周方向ダクト３２の側面３２２の下端に、切り欠き３２４が設けられてもよい。この切り欠き３２４が設けられた部位において、堆積槽２の内部への空気１０の供給量を増やすことができる。切り欠きという簡単な構造により、周方向ダクト３２のうち空気１０の供給量を増大させる部位を容易に調節できる。周方向ダクト３２の側面３２１についても同様である。

周方向ダクト３２の側面３２１は、鉛直方向に沿うように設けられてよい。この場合、側面３２１が下方に面するように鉛直方向に対して傾いている場合に比べ、側面３２１に沿って流下する焼結鉱１１が、周方向ダクト３２の直下に向かいづらい。このため、周方向ダクト３２の直下に空洞３３が形成されやすく、より大きな空洞３３を、冷却気体としての空気１０が流通する通路として利用可能となる。さらに、側面３２１は、上方に面するように鉛直方向に対して傾いて設けられてもよい。この場合、側面３２１に沿って流下する焼結鉱１１が、周方向ダクト３２の直下に、より向かいづらくなるため、空洞３３がより形成されやすくなる。周方向ダクト３２の側面３２２についても同様である。

なお、周方向ダクト３２の形状は、直下に空洞３３が形成される形状であれば任意である。例えば、図５に示される周方向ダクト３２の断面の形状が、矩形状であってもよいし、三角形状であってもよい。周壁２１，２２に対向する周方向ダクト３２の面が、鉛直方向に沿う面を有さず、鉛直方向に対して傾いた面のみを有してもよい。

堆積槽２の内部に周方向に延びるように設けられた部材であり、直下に空洞３３が形成される形状を有していれば、この部材の直下に形成される空洞３３を、冷却気体が流通する通路として利用可能である。このため、中空であって下方に開口する周方向ダクト３２の代わりに、中実であって下方に開口していない部材を、気体導入部材として用いてもよい。この場合、径方向ダクト３１の接続開口部３１１は、上記部材の直下に形成される空洞３３に相当する箇所に設けられればよく、この接続開口部３１１を介して径方向ダクト３１から上記空洞へ冷却気体を供給できる。

焼結鉱冷却装置１は径方向ダクト３１を備える。例えば、径方向ダクト３１は、堆積槽２の内部に配置され、内周壁２１および外周壁２２に接続するとともに、周方向ダクト３２に接続する。これにより、径方向ダクト３１は、周方向ダクト３２を支持する梁状部材として機能する。また、径方向ダクト３１には、堆積槽２の外部から冷却気体としての空気１０が供給され、周方向ダクト３２は、径方向ダクト３１から供給される空気１０を焼結鉱１１へ向けて供給する。このように、周方向ダクト３２へ空気１０を供給するために径方向ダクト３１を用いることで、外部の空気１０を周方向ダクト３２から焼結鉱１１へ供給する構成を容易に得ることができる。なお、径方向ダクト３１は、内周壁２１または外周壁２２のいずれか一方のみに接続していてもよい。径方向ダクト３１は、周方向ダクト３２への空気供給通路としての機能だけでなく、それ自体が開口部を有して堆積槽２の内部に空気１０を供給する機能を有してもよい。

また、内周壁２１に排出口２４が設けられ、外周壁２２に排出口２４が設けられていなくてもよい。すなわち、外周壁２２が上記第１周壁であり、内周壁２１が上記第２周壁であってもよい。また、堆積槽２の断面形状は任意であり、逆台形状に限らず、矩形状または台形状等であってもよい。言い換えると、堆積槽２の周壁２１，２２の鉛直方向に対する傾きは任意に設定可能である。

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。

１ 焼結鉱冷却装置
１０ 空気（冷却気体）
１１ 焼結鉱
２ 堆積槽
２１ 内周壁（第１周壁）
２２ 外周壁（第２周壁）
２４ 排出口
３１ 径方向ダクト
３２ 周方向ダクト（気体導入部材）
３２１ 側面
３２２ 側面
３２３ 上面
３３ 空洞

Claims (2)

1. 焼結鉱を冷却するための焼結鉱冷却装置であって、
   焼結機からの焼結鉱が上部から供給されて堆積し、冷却気体が下部から供給されて前記堆積した焼結鉱の間を通過して上部へ向かうように設けられ、前記冷却気体により冷却された焼結鉱を下部の排出口から排出する環状の堆積槽と、
   前記堆積槽の内部に周方向に延びるように配置され、前記冷却気体を前記堆積槽の内部に導入する気体導入部材と、
   を備え、
   前記気体導入部材は、中空であり、下方に開口している、
   焼結鉱冷却装置。
2. 前記気体導入部材の側面は、鉛直方向に沿うか、または、上方に面するように鉛直方向に対して傾いて設けられている、請求項１に記載の焼結鉱冷却装置。
   

Images