JPH0742080Y2 - 高温ガスを用いる流動層炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、たとえば高温ガスにより石灰石を焼成して焼
石灰を製造する石灰焼成炉や、粉鉱を還元性ガスで還元
する直接還元炉などのような高温ガスを用いる流動層炉
に関する。

従来の技術 典型的な先行技術は、特開平１−111810に開示されてお
り、それと類似の構成は、第９図に示されている。流動
層炉１の炉体２には分散板13が設けられ、その分散板13
の下方の風箱４には、高温ガス発生部からのたとえば12
00〜1300℃の高温ガスが矢符５で示されるように供給さ
れる。炉体２内には、原料が投入されて流動層３が形成
される。分散板13の中央には排出孔６が形成され、加熱
および反応後の原料はその排出孔６から排出管７を経て
排出される。分散板13の上面は水平面に対して角度θ１
を有しており、この角度θ１を流動層３を形成している
原料の安息角を越える角度に選び、これによつて原料
が、大塊であつても、排出孔６に排出されるように構成
される。

流動層３では、流動化しにくい大塊が混入していること
がある。この大塊は、原料中に含まれている数mm以上の
塊原料であり、あるいは炉体２上部の内面に付着した原
料が落下したものであり、また炉体２の内面にラインニ
ングされている耐火壁の一部が落下した破片であり、さ
らにまたこの大塊は、流動層３中の原料の一部が焼結化
してできた大塊である。一般に原料は、高温（たとえば
鉱石の場合は約1000℃以上）になると、その成分の一部
が溶融して、相互に接着しやすくなる。一方、流動化し
にくい大径の原料は、流動層３の下部付近に滞留しやす
い。この流動層３の下部付近の温度は、流動層３の上方
の温度に比べて、はるかに高い。したがつて大塊の原料
は、分散板13直上部での滞留が長くなると過熱されて相
互に接着し、さらに大形の大塊と成り、このことがます
ます加速されて、最終的には、分散板13上にたとえば30
cmφの大塊が形成され、そのためそのような大塊は排出
孔６から排出することができなくなつてしまい、流動層
炉の操業を継続して行うことができなくなる。これらの
不都合を解決するために、従来たとえば大塊が分散板13
上から、排出孔６へ速やかに円滑に排出されるよう、そ
の分散板13の上面の水平面となす角度θ１を大きくする
ようにしている。しかし、この角度θ１を大きくする
と、新たな問題が生じる。この問題について述べる。分
散板13の上面の最下部８と最上部９との差の高さh1が大
きくなる。この分散板13の最上部９から上方の流動層３
の高さをh2とするとき、θ１を大きくすることは比（h1
＋h2）/h2が大きくなる結果をもたらす。特に大形炉で
は、分散板13の前記高さh1が比較的大きな値であり、し
たがつて前述の比が大きい。したがつて風箱４からの高
温ガスは、分散板13の最下部８付近では流動層３の高さ
が（h1＋h2）であつて、大きい値であるので、小流量で
あり、最上部９付近では、流動層３の高さがh2であつ
て、小さい値であるので、大流量となり、そのため流動
層３の均一な流動化状態を達成することができなくなつ
てしまう。

また第９図に示される先行技術では、大形炉の場合、排
出孔６の径が大きく形成され、したがつてこの排出孔６
付近では、流動層３を構成する原料が停滞しがちであ
り、このような停滞した原料が過熱されて、大塊を生成
しやすくなる。この問題を解決するために、第10図に示
されるように、炉体２に設けられた分散板11の上面を片
方向へ傾斜させ（たとえば特開昭50−155423に示されて
いる）、炉体２の側部に排出孔12を形成することも考え
られる。

しかしこのような第10図に示す技術では、分散板11の上
面の水平面となす傾斜角度θ２を、前述と同様に流動層
３を形成する原料の安息角を越える値に選ぶとき、その
分散板11の最下部13と最上部14との高さh3が、第９図の
先行技術に比べて、一層大きくなる。したがつて分散板
11の最上部14と流動層３の上部の間の高さをh4とすると
き、比（h3＋h4）/h4が大きな値となり、これによつて
分散板11の最下部付近13では高温ガスの流量が小さく、
これに対して最上部14付近では高温ガスの流量が大きく
なる。このようにして、角度θ２を大きくするには、限
界があり、したがつて大塊を円滑に排出することが困難
である。

考案が解決すべき課題 本考案の目的は、流動層を形成する原料の大塊を円滑に
排出することができるようにした高温ガスを用いる流動
層炉を提供することである。

課題を解決するための手段 本考案は、上下に延びる筒状の炉体16内に、上下に貫通
した多数の孔が形成されている分散板17が設けられ、 炉体16内で分散板17の下方に形成された風箱18に、高温
ガス発生部からの高温ガスを導入し、これによつて分散
板17上の原料を流動化し、 炉体16の炉壁には、分散板17の上面23の近傍でその上面
23の上方に開口した原料の排出孔26が形成され、 分散板17の上面23は、水平面に対して原料の安息角以下
の角度θ３で排出孔26に向けて低くなるように傾斜した
平坦な面に形成されており、 炉壁にはまた、分散板17の上面23の近傍でその上面23の
上方に開口し、かつ排出孔26に大略的に向けられ、かつ
炉体16の周方向に間隔をあけて設けられた複数のノズル
31,43,44が形成され、 ノズル31には、高温ガス発生部とは別系統のガスがガス
源35,40から供給されることを特徴とする高温ガスを用
いる流動層炉である。

また本考案は、上下に延びる筒状の炉体16内に、分散板
45が設けられ、 この分散板45の中央には、原料の排出孔46が形成され、 この排出孔46に排出管47が接続され、 分散板45には、上下に貫通した多数の孔が形成され、 分散板17の下方に形成された風箱18に、高温ガス発生部
からの高温ガスを導入して分散板17の前記孔に導き、こ
れによつて分散板17上の原料を流動化し、 分散板17の上面は、水平面に対して原料の安息角以下の
角度で排出孔46に向けて低くなるように傾斜した滑らか
な面に形成されており、 炉壁にはまた、分散板45の上面の近傍でその上面の上方
に開口し、かつ排出孔46に大略的に向けられ、かつ炉体
16の周方向に間隔をあけて設けられた複数のノズル48が
形成され、 ノズル48には、高温ガス発生部とは別系統のガスがガス
源から供給されることを特徴とする高温ガスを用いる流
動層炉である。

作用 本考案に従えば、流動層炉の炉体内には分散板が設けら
れ、この分散板上の原料には、その分散板の下方から高
温ガスが導入され、流動層が形成され、この流動層内の
原料は排出孔から排出され、この排出孔は、炉体の側壁
に形成され、あるいはまた分散板の中央位置に形成され
る。この炉体には、ノズルが形成され、このノズルは、
分散板上の原料に、外部からガスを噴射し、このガスの
噴射する方向は、前記排出孔に向かう。したがつて分散
板上の原料は、排出孔に向かつて、ノズルから噴射され
るガスによつて押されて導かれる。これによつて原料の
円滑な排出を行うことができる。

また分散板の上面は、前述の先行技術に関連して述べた
ように水平面に対して安息角以下の角度であり、そのよ
うな小さな角度に設定することによつて、原料の流動層
の高さを、分散板上の全面にわたつてほぼ均一にして、
その流動層の高さのばらつきを小さくすることができ、
これによつて原料の均一な流動化状態を得ることができ
る。このような好ましい流動化状態が得られることによ
つて、すなわち、流動層の高さがほぼ均一であることに
よつて流動層を構成する原料と高温ガスとの接触が良好
に行われ、流動層を構成する原料の加熱および反応を均
一に行うことができるようになる。

またこのような好ましい流動化状態が得られることによ
つて、流動層を構成する原料の過熱を防止することがで
きる。そのため高温ガスによつて原料の一部分が溶融し
て焼結して大塊となるのを防ぐことができる。

さらに本考案に従えば、流動層の高さを、前述のよう
に、ほぼ均一とすることができ、したがつて先行技術に
関連して述べた流動層の高さが大きい部分においても充
分に高温ガスを供給するためにその高温ガスの圧力を高
くする必要は、本考案では、なくなり、また同じ容量の
流動層を形成するとき、前述の先行技術に比べて、その
流動層の高さ、したがつて炉体の高さを小さくすること
ができるようになる。

実施例 第１図は本考案の一実施例の縦断面図であり、第２図は
第１図の切断面線II−IIから見た断面図である。これら
の図面および第３図を参照して、シユート22からは、原
料が流動層炉15に投入され、分散板17上で流動層24が形
成される。流動層炉15において、その直円筒状の炉体16
には分散板17が配置されており、その分散板17の下方に
形成された風箱18には、高温ガス発生部（図示せず）か
ら管路20を経て、たとえば1000℃の高温ガスが矢符21で
示されるように導入される。流動層炉15の炉体16には管
路22から原料が投入され、分散板17の上面23上には流動
層24が形成される。分散板17には、上下に貫通した孔が
形成されている。流動層炉15の炉体16の側壁には、分散
板17の上面23の最下部25付近において排出孔26が形成さ
れる。この上面23の最上部は参照符27で示されている。
上面23は水平面に対して角度θ３をなして傾斜してお
り、最上部27から最下部25に向けて下方に傾斜してい
る。この角度θ３は、たとえば５〜10°であつて小さい
値であり、流動層24を構成する原料の安息角以下の小さ
い角度に選ばれる。加熱・反応処理された原料は、排出
孔26を経由して次段階のプロセスへ送られる。

本考案に従えば、炉体16には、分散板17の上面23に臨ん
で、またはその上面23よりもわずかに上方に臨んで、流
動層24を構成する原料に、ガスを噴射するノズル31が形
成される。これらのノズル31のガス噴射方向は、大略的
に排出孔26に向けられる。これらのノズル31はヘツダー
33から管路34を経てガス源35に接続される。ガス源35
は、たとえば400℃以下、あるいは常温程度のガスを圧
送し、N₂などの不活性ガスであつてもよく、その他のガ
スであつてもよい。したがつてこのガス源35は、前述の
高温ガス発生部とは別系統のガスを供給するものであ
り、したがつて風箱18に供給される前述の高温ガス発生
部からの高温ガスの流量に拘わらず、分散板17上の原料
を、排出孔26に向けて移動させることが可能である。

このようなノズル31からのガスによつて、分散板17の上
面23上にある原料が排出孔26に向けて押されて、排出さ
れる。管路34の途中に設けられている開閉弁36を、連続
的に開いたままとし、あるいはまた間欠的に開くように
してもよい。こうして分散板17上の原料を、たとえ大塊
であつても、円滑に排出孔26から排出することができ
る。

また分散板17上面23の角度θ３は、前述のように比較的
小さい値であるので、流動層24の高さが炉体16内でほぼ
均一となり、好ましい流動化状態が得られる。したがつ
て流動層24を構成する原料と風箱18から導入される高温
ガスとの接触が均一となり、その原料の過熱および反応
を均一に行うことができ、また原料の部分的な過熱を防
止して焼結を防止し、大塊の発生を抑制することが可能
となる。さらにまたこのように流動層24に前述の先行技
術に関連して述べたように層厚さのアンバランスが小さ
いので、分散板17の差圧を大きくする必要がなく、さら
にまた流動層24の高さを小さくして炉体16の高さを小さ
くすることができる。構成をさらに述べると、排出孔26
は、炉体16の炉壁に、分散板17の上面23の近傍でその上
面23の上方に開口して形成される。この分散板17の上面
23は、前述のように水平面に対して原料の安息角以下の
角度θ３で排出孔26に向けて低くなるように傾斜してお
り、しかも第１図および第３図から明らかなように、平
坦な面に形成されている。

炉壁にはまた、ノズル31が形成され、このノズル31は、
分散板17の上面23の近傍でその上面23の上方に開口し、
かつ排出孔26に大略的に前述のように向けられている。
このノズル31は、第２図から明らかなように、炉体16の
周方向に間隔をあけて複数、設けられる。

本考案の他の実施例として第４図に示されるように、流
動層炉15からのガスを、管路37から集塵器38に導き、そ
の後のガスの一部を管路39から圧縮機40に導いて高圧力
とし、管路41から開閉弁42を経てノズル31に導くように
してもよい。その他の構成は前述の実施例と同様であ
る。

第５図は本考案のさらに他の実施例の簡略化した斜視図
であり、第６図はその第５図に示される実施例の簡略化
した平面図である。この実施例は前述の実施例に類似
し、対応する部分には同一の参照符を付す。分散板17の
平面形状は、矩形であり、ノズル43,44からのガスは、
排出孔26の大略的に向けられている。

第７図は本考案のさらに他の実施例の断面図であり、第
８図は第７図の切断面線VIII−VIIIから見た断面図であ
る。これらの図面を参照して、この実施例では、上面が
直円錐状である分散板45の中央に排出孔46が形成され、
この排出孔46に排出管47が接続される。分散板45の上面
付近にはノズル48が設けられ、このノズル48から排出孔
46に向けて、すなわち炉体16の軸線に向けて、前述のよ
うにガスが噴射される。これによつて流動層24の原料が
円滑に排出孔46に導かれる。

この第７図および第８図に示される実施例は、前述の実
施例に類似しており、その構成をさらに述べる。分散板
45には、上下に貫通した多数の孔が形成される。分散板
17の下方に形成された風箱18には、高温ガス発生部から
の高温ガスが導入され、これによつて前記孔に導かれ
て、分散板17上の原料が流動化される。

分散板17の上面は、水平面に対して原料の安息角以下の
角度で、排出孔46に向けて低くなるように傾斜してお
り、このことは前述の実施例と同様であり、この分散板
17の上面は、滑らかな面に形成されており、換言すると
その上面に突起物などは存在しない。

炉体16の炉壁には、第７図および第８図から明らかなよ
うに、分散板17の上面の近傍でその上面の上方に開口し
たノズル48が形成されており、このノズル48は、前述の
ように排出孔26に大略的に向けられている。ノズル48は
第８図に明らかなように、炉体16の周方向に間隔をあけ
て、複数、設けられる。ノズル48には、高温ガス発生部
とは別系統のガスがガス源から供給されることは、前述
の各実施例と同様である。

本考案は、直接還元炉や石灰焼成炉だけでなく、溶融還
元製鉄用の予備還元炉や、その他の流動層炉に関連して
広範囲に実施することができる。

考案の効果 以上のように本考案によれば、炉体に設けられたノズル
からガスを噴射して、分散板上の原料を排出孔に向けて
押して運搬するようにしたので、分散板上に存在する原
料を、特にその原料が大塊であつても、円滑に排出孔に
導いて排出することが可能となる。しかもこのように原
料を排出孔に円滑に導くことができるようになるので、
分散板の上面の水平面となす角度を原料の安息角以下に
選ぶことができ、このようにすることによつて、流動層
の高さを、ほぼ均一として、流動化状態を均一にするこ
とができ、これによつて流動層を構成する原料と高温ガ
スとの接触を均一にして、その原料の加熱および反応を
均一に行うことができ、また原料の過熱を防止して焼結
を防止し、これによつて大塊の発生を抑制することが可
能となる。

さらに本考案によれば、流動層の高さが均一になるた
め、分散板での差圧を小さくできるので、高温ガスの圧
力を大きくする必要がなくなり、また流動層の高さ、し
たがつて炉体の高さを小さくすることができるようにな
る。また本考案では、分散板17,45には、原料の流動化
のために風箱18からの高温ガスを噴出するための上下に
貫通した多数の孔が形成されおり、しかも分散板17,45
の上面23は、請求項１の考案では平坦な面に形成されて
おり、また請求項２の考案では滑らかな面に形成されて
おり、換言すると分散板17,45の上面23には突起が存在
せず、風箱18からの高温ガスは、屈曲することなく上昇
して原料に吸込まれることになる。高温ガス発生部から
の高温ガスには、多かれ少なかれ異物であるダストが含
まれており、本考案では、上述の構成となつているの
で、そのダストが不所望に分散板17,45に融着するおそ
れはなく、正常な運転を継続することができるという優
れた効果が達成される。

また本考案の上述の構成によつて、原料中に含まれてい
る大塊が、分散板17,45の上面23でその動きが阻害され
ることがなく、大塊が円滑に排出孔26,46に排出されて
ゆくという優れた効果が達成される。

さらにまた本考案では、上述の構成によつて、分散板1
7,45の上面23に突起などが存在しないので、高温ガスに
よつて流動化された原料によつてその突起が摩耗したり
損傷を受けるおそれはなく、分散板17,45を長期間にわ
たつて使用することができる。

さらに本考案では、風箱には、高温ガス発生部からの高
温ガスを導入し、その高温ガスの流量は、原料の流動化
の観点から決定され、時間当たりの生産量が少ないとき
には、その流動化のための高温ガスの流量が低下され、
したがつて大塊の排出能力が低下するおそれが生じるけ
れども、本考案では、その高温ガス発生部とは別系統の
ガスを、ガス源35,40から供給することによつて、分散
板17,45の上面23上の大塊を円滑に排出孔26,46に移動さ
せることができるという優れた効果もまた、達成され
る。前述の第４図の実施例においては、圧縮機40を用い
ており、これによつて風箱18に高温ガスを供給する高温
ガス発生部とは別系統のガスとして前述の第１図の実施
例と同様にノズル31に供給しているのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の断面図、第２図は第１図の
切断面線II−IIから見た断面図、第３図は流動層炉15を
備える装置の全体の簡略化した系統図、第４図は本考案
の他の実施例の断面図、第５図は本考案のさらに他の実
施例の簡略化した斜視図、第６図は第５図に示される実
施例の簡略化した平面図、第７図は本考案の他の実施例
の断面図、第８図は第７図の切断面線VIII−VIIIから見
た断面図、第９図は先行技術の断面図、第10図はさらに
他の先行技術の断面図である。 15…流動層炉、16…炉体、17,45…分散板、18…風箱、2
4…流動層、26,46…排出孔、27,47…排出管、31,43,44,
48…ノズル、35…ガス源、40…圧縮機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 矢島 健一 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 滝浦 賢 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 辰田 聡 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 高座 幸彦 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 佐藤 寿美男 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭50−155423（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−118870（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】上下に延びる筒状の炉体16内に、上下に貫
   通した多数の孔が形成されている分散板17が設けられ、 炉体16内で分散板17の下方に形成された風箱18に、高温
   ガス発生部からの高温ガスを導入し、これによつて分散
   板17上の原料を流動化し、 炉体16の炉壁には、分散板17の上面23の近傍でその上面
   23の上方に開口した原料の排出孔26が形成され、 分散板17の上面23は、水平面に対して原料の安息角以下
   の角度θ３で排出孔26に向けて低くなるように傾斜した
   平坦な面に形成されており、 炉壁にはまた、分散板17の上面23の近傍でその上面23の
   上方に開口し、かつ排出孔26に大略的に向けられ、かつ
   炉体16の周方向に間隔をあけて設けられた複数のノズル
   31,43,44が形成され、 ノズル31には、高温ガス発生部とは別系統のガスがガス
   源35,40から供給されることを特徴とする高温ガスを用
   いる流動層炉。
2. 【請求項２】上下に延びる筒状の炉体16内に、分散板45
   が設けられ、 この分散板45の中央には、原料の排出孔46が形成され、 この排出孔46に排出管47が接続され、 分散板45には、上下に貫通した多数の孔が形成され、 分散板17の下方に形成された風箱18に、高温ガス発生部
   からの高温ガスを導入して分散板17の前記孔に導き、こ
   れによつて分散板17上の原料を流動化し、 分散板17の上面は、水平面に対して原料の安息角以下の
   角度で排出孔46に向けて低くなるように傾斜した滑らか
   な面に形成されており、 炉壁にはまた、分散板45の上面の近傍でその上面の上方
   に開口し、かつ排出孔46に大略的に向けられ、かつ炉体
   16の周方向に間隔をあけて設けられた複数のノズル48が
   形成され、 ノズル48には、高温ガス発生部とは別系統のガスがガス
   源から供給されることを特徴とする高温ガスを用いる流
   動層炉。