JPS5813827B2 - カネツソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、乾燥、加熱及び冷却の各帯域を通過する移動
火格子と、この移動火格子及び少なくとも１つの燃焼室
を覆う覆い壁と、前記冷却帯域からの高温ガスを前記燃
焼室内に導入するための導入手段とを夫々具備する加熱
装置に関するものであって、特に鉄鉱石の生ペレットの
如き鉱石成形体の加熱硬化装置を提供するものである。

従来この分野の技術においては、処理された鉱石をペレ
ット化し、いわゆる生ペレットを熱硬化して輸送時の破
壊や高炉に積み上げたときの破砕を起こさないようにす
ることがよく知られている。

最も普通に用いられている熱硬化方法によれば、連続し
たペレット群を容するペレツタイジング装置に載置し、
このペレツタイジング装置によってフードあるいはトン
ネル状の覆い壁の中でペレットを乾燥、予備加熱、加熱
、後加熱及び冷却の各帯域を順次通過させる。

生ペレットの加熱硬化処理のための典型的な移動火格子
装置は、たとえば、ブリツクス氏その他による米国特許
第３，１７２，７５４号明細書に開示されている。

最初の乾燥工程は、ペレット中の水分が徐々に除去され
るような適当な温度で行なわれる。

何故なら、あまり高温であると水分が急激に水蒸気に変
化してペレットが崩壊してしまうからである。

この乾燥工程の後、ペレットはそれが硬化するのに十分
な温度でしかもペレットが融解しない程度の温度に加熱
される。

この場合一般的に、１２６０’Ｃ （ ２ ３ ０ ０
°Ｆ）〜１３７１℃（２５００°Ｆ）の温度が採用され
、また熱は加熱室フードの壁部に沿って一定間隔で互い
に離れて配されている燃料バーナーから供給される。

このバーナーはペレット床の上部に水平方向に配置され
、予熱されている。

冷却帯域から得られる復熱（加熱）された空気は、フー
ドの中央に長手方向に配されている導管から下降管を介
して個々のバーナーに供給される。

加熱された燃焼ガスは、ペレット床を通って移動火格子
の下に設けられた複数の風箱を経て排出される。

油または微粉炭の如き高輻射燃料が使用される場合には
、ペレット床の最上部のペレットは炎に直接さらされる
ので、輝炎の輻射熱によってペレットが加熱されてペレ
ットの最上層部の融解が生ずることがわかった。

これを改善するために、横方向に延びる耐火性のトンネ
ルを上記加熱室フードの側壁のバーナーロから外側へ向
けて設け、バーナーをそのトンネルの外端部に取り付け
る様にしている。

このトンネルに、燃焼空間の殆んどがそのトンネル内に
形成される程度の長さのものであり、このためバーナー
からの輻射熱にペレットが直接にさらされるのが防止さ
れる。

しかしながら、この構造においては、コストが高くて維
持費もかかる。

なぜなら、トンネルは構造上相当に厳しい温度条件下に
置かれるので、トンネルの耐火性ライニングの定期的な
取り換えや補修が必要となる。

上記問題の別の解決方法は、フォーブス氏による米国特
許第３，６ ２ ０，５ １ ９号明細書に開示されて
いる。

この米国特許によると、主覆い壁内に第２の覆い壁又は
トンネルを設け、例えばその１つの実施例によるバーナ
ーは上記第２のトンネルの外側及び上方に取り付けられ
、ペレット床の最上部のペレットがバーナーの炎の輻射
熱に直接にさらされるのを防ぐ様に溝成されている。

しかしながら、この構造もコスト及び維持の点で上述と
同様の欠点がある。

本発明は、好ましくは移動火格子の加熱帯域の側方にほ
ゞ垂直の燃焼室が設けられている改良された簡単な覆い
壁を具備し、バーナー等の燃焼手段が前記燃焼室内にほ
ゞ垂直に取り付けるようにした装置を提供するものであ
る。

この構造によれば、幾つかのバーナーとこれらに結合さ
れた下降管とを必要する従来の構造と比較するとコスト
及び維持費が大巾に減少する。

燃焼室内にバーナー等の燃焼手段かほゞ垂直に取り付け
られたことと、従来の水平方向の配置に対してほゞ垂直
の燃焼室における燃焼に利用し得る容積が増加すること
とによって、ペレット床への直接の熱輻射を防ぐ一方、
耐火性の低下及び炎の付近のスラッグによる焼食作用は
減少する。

すなわち燃焼室は、スラッグが付着する覆い壁の全表面
が炎からの直接の熱輻射にさらされてスラッグが溶融状
態になるように構成されている。

次に本発明の一実施例を図面に付き述べる。

第１図では代表的なペレツタイジング装置１０の概略図
である。

移動火格子１１は、各処理帯域を通じペレットを水平方
向の軌道に沿って移動させるための互いに連設された材
料保持用パレット１２から成っている。

このペレツクイジング装置及び移動火格子の構造は公知
のものと同一であるので、それらの詳細については図示
しない。

フード構造あるいはトンネル状の覆い壁１４が移動火格
子１１の上方に設けられている。

この覆い壁１４はいくつかの連続した処理帯域、すなわ
ち乾燥帯域１５、予熱帯域１６、加熱帯域１７、後加熱
帯域１８及び冷却帯域１９に夫々横方向において分割さ
れている。

前もって形成された鉄鉱石の生ペレット又は突固められ
た鉱石体は装入部２０からパレット１２上に均一な深さ
に装入され、そして連続的に上述の各処理帯域を通過し
た後、排出部２１から放出される。

パレット１２は上述の各処理帯域の夫々の下方に設けら
れた一連の風箱２２〜２５上を通過する。

これら風箱２２〜２５はペレット床を垂直方向に通るガ
スの循環を制御するものである。

実用上の理由によって、これらの各風箱２２〜２５の夫
々は図示されている単一の風箱より小さい複数の風箱か
ら構成されている。

パレット１２は、ペレットが装入された後に、上向き通
風型の乾燥帯域１５を通過する。

この帯域においては、遊離している水分をペレットから
取り除くために、加熱帯域１７からの加熱されたガスが
風箱２４、ブロワー２７、導管２８及びブロワー２９を
通じてペレットの間を上向きに通過する。

ペレットの乾燥は、通常、例えば前記米国特許第３，１
７ ２，７ ５ ４号明細書に述べられている上向き
通風型の乾燥とこれに続く下向き通風型の乾燥との２段
階で行なわれる。

またこれとは別に、ボス氏による米国特許第４０３，９
１９号（１９７３年１０月５日出願）明細書に記載され
ているような２段階の下向き通風型の乾燥が採用されて
も良い。

乾燥されかつ部分的に加熱されたペレツ１・は予熱帯域
１６に運ばれ、この帯域には加熱された空気が導管１３
を通じて供給される。

この加熱された空気はペレットの間を下向きに通って風
箱２３及びブロワー３０から吸引される。

予熱帯域１６においては、乾燥されたべレソトは、次の
高温加熱帯域に導入される時の熱ショックを軽減するた
めに短時間高温のガス流にさらされる。

冷却用空気はフ七ワー３２及び風箱２５を介して冷却帯
域１９に供給される。

次にペレットは加熱帯域１７を通過し、ここで約１２６
０８Ｃ（２３００°Ｆ）〜１３７１°Ｃ（２５００°Ｆ
）の温度まで加熱される。

冷却帯域１９から導管１３を介して供給される加熱され
たガスと燃料バーナー３１との組合せによって、加熱帯
域には高温の一般には酸化性雰囲気が保持される。

燃料バーナーによって生じる熱は、冷却帯域からの高温
ガスをペレットの燃焼温度にまで更に加熱する。

そして燃焼終了後、ペレットは後加熱帯域１８を通って
冷却帯域１９に運ばれ、排出部２１から装置外へ放出さ
れる。

以上に述べたことは、ペレツタイジング装置及びその工
程の代表的な例であって、本発明を適切に位置づけるが
、本発明の技術的範囲を限定するものでは決してない。

前述のように、本発明は特殊な燃焼室の構造に関するも
のであって、その詳細は次に第２図に基いて述べる。

第２図によれば、従来の側壁におけるバーナーの配置が
左側に、そして本発明によるバーナーの配置が右側に夫
々図示されている。

従来の配置では、高温の復熱又は予熱された燃焼空気は
ペレツタイジング工程の冷却帯域から導管４０（第１図
の導管１３に相当）及び下降管４１を通って搬送される
。

この空気は燃料バーナー４２によって加熱され、そして
この加熱された空気は横方向に延びるトンネル４４を経
て水平方向に加熱室４３（第１図の燃焼帯域１７に相当
）内に導ひかれる。

前述のように、生ペレット４５はパレット４６上に配置
されており、このパレット４６には水平に敷かれた軌道
４８に係合している車輪４７が取り付けられている。

更に、従来公知のように、ペレット４５と覆い壁４９と
の間、及びパレット４６と風箱との間にすべりシール（
図示せず）が夫々設けられている。

この様なシールは、例えば米国特許第３，１ ７ ２，
９ ３ ６号明細書に開示されている，典型的なペレツ
タイジング工程においては、複数の下降管４１、バーナ
ー４２及び横方向に延びるトンネル４４が加熱室４３の
長さ方向に沿って一定間隔を置いて配置されている。

複数の下降管及び燃焼室を有するそのような従来の装置
は、天然ガス又は油が燃料として使用される場合には満
足なものであるが、微粉炭が燃料として使用される場合
には不十分なものである。

例えば、微粉炭を多数のバーナーへ供給する場合に燃料
の分配の問題が生じ、また微粉炭と予熱された空気との
混合エネルギーが低いために、水平方向に延びる短かい
燃焼室に対して石炭を使用した場合の炎が長すぎること
になる。

前述の様に、ペレット床に直接に燃焼用炎が当たり、炎
からの強い輻射によってペレット床上部のペレットがマ
グネタイトに転化してしまうという欠点がある。

このマグネタイトは、第一鉄の含有量が高いためペレッ
トの品質の観点からは好ましくない。

さらに、炎が直接当たることによりペレットがしばしば
溶融してしまう。

本発明によると、従来の下降管及び水平の燃焼室は垂直
に延びる燃焼室５０に置き換えられている。

そしてこのような燃焼室の一つが従来の数個の下降管及
びこれに連結された水平の燃焼室に置き換えられ得る。

ペレツタイジング装置の大きさ及び容量に基いて、少な
くとも５個、そして８個又は１０個程度の従来のバーナ
ー装置を本発明による１個の燃焼室に置き換えることが
できた。

本発明による構成においては、導管４０からの予熱され
た高温の燃焼用空気は、導管５１を通じて燃焼室５０の
頂部に接線方向に導入される。

この空気は、燃焼室５０の土壁から下方に向いたバーナ
ーガン５２から噴射される微粉炭の直接の燃焼によって
プロセス温度まで加熱される。

燃焼室５０は円筒状であってバーナーガン５２が同軸に
取り付けられているのが好ましい。

またこの燃焼室５０は、実質的にすべての燃焼がその内
部で行われ、加熱されたガスが燃焼室５０の下端部近傍
から排出されかつまた排出口５３を経て燃焼室４３内に
導ひかれるような大きさを有している。

また微粉炭の燃焼時には、ペレツタイジングの温度、す
なわち約１３４３℃（ ２ ４ ５ ００Ｆ ）あるい
はこれ以下の温度の溶融点を有する灰が生成されている
ので、燃焼室５０には更に、その中に不可避的に著積さ
れてしまう溶融したスラッグを取り出す手段が設けられ
ている。

燃焼室５０の底部５４は下方へ向って傾斜しており、そ
の下端部周辺には水封じ及びスラッグ急冷槽（図示せず
）に連通した排出管５５が取り付けられている。

もし必要であれば、補助バーナー５６、好ましくは油又
はガス燃料によるバーナーが、排出管５５が詰まったり
汚れたりしない様に、スラッグの溶融状態を保持するた
めに設けられても良い。

当然ながら、燃焼室５０は適当な耐火性材料で公知の方
法によりライニングされている。

燃焼室５０及びバーナーガン５２は、処理効率を最犬に
するために、予熱された高温の燃焼用空気を最適な状態
で使用し得る様に設計されている。

バーナーガン５２は、予熱された空気の増加する流速に
比較して微粉炭が高速度で噴射されて空気と微粉炭との
適当な混合が保証される様な大きさに設計されている。

しかしながら、この微粉炭の噴射速度は点火長さを短く
保持するのに十分に小さいものでなければならない。

微粉炭と復熱された空気との両者の速度の違いによる微
粉炭の噴射混合と、高温に予熱された空気による石炭粒
子の加熱との組み合わせによって、適度な炎長さの安定
した炎のパターンが得られる。

好ましくは、比較的低温の燃焼室５０上壁に溶融スラッ
グが付着するのを防止するために、上記炎パターンは燃
焼室５０上部において細くすべきであるが、この炎パタ
ーンはまた、スラッグが容易に流れ出る様に燃焼室５０
底部のスラッグをで，きるだけ高温に保つべく燃焼室５
０の高さとほゾ同程度の長さを有しているべきである。

１ １ ９．４Ｎｒｒｉ’／ｍｉｎ（４ ０ ０ ０
ＳＣＦＭ）の予熱された空気を８１５．６°Ｃ（１５０
０°Ｆ）から１３４３．３°Ｃ（２４５０’Ｆ）まで加
熱できる様に設計された試．験的な燃焼室が作動中のべ
レツタイジング装置に取り付けられた。

この試験においては、温度、構成及び特別な負荷につい
ての実際上の商業的プラント条件下で燃焼室に対し予熱
された空気が送り込まれた。

この場合、冷却帯域からの予熱された，空気が、内径１
０６．７ｃＩｒＬ，高さ６７０．６ｃｒｒＬの燃焼室に
送り込まれるために用いられた。

またこの燃焼室にはハービーソン・ウォーカー社製の「
コラライト」プラスチックス（ ｓｏ／ｓｓ％Ｕ２０３
）のライニングが２２．９ｃＩｒＬの厚さに旋こされ、
とのライ、ニングの下には１１．４ｃＩｒＬ厚さの断熱
耐火レンガが裏打ちされている。

燃焼室の底部は、耐火ライニングが旋こされた直径２２
．９ｃｒｒＬの排出口に向って傾斜しており、この排出
口は、直径約６１ｃＩｒＬのパイプによって下部の水封
じ及びスラッグ急冷槽に・接続されていた。

加熱されたガスは、水噴射急冷室と燃焼室とを結ぶ連結
管を介してその水噴射冷却室を通じて排出された。

また燃焼室の温度と圧力とは、装置の他の適当な地点と
同様に、燃焼室の上部から下部まで連続的に監視された
。

燃焼室に送り込まれる予熱された空気の流れは高温のピ
トー管型の測定装置で測定された。

石炭の微粉末化は定評のある技術であるから、試験燃焼
室で使用される微粉末炭は別の場所で粉末化され、袋詰
めにされて試験場所に輸送されたものを使用した。

温度制御は、公知のポツパーと速度可変のスクリュー・
フィーダーとによって、輸送空気流へ微粉炭を供給して
バーナーガンに導くことによって達成された。

微粉炭で加熱されるペレツタイジング・プラントは、微
粉炭に切り換える前に、通常は燃料油又はガスで始動さ
れる。

これらの燃料油又はガスは必要に応じて燃料の種類を切
り換えることのできる交換可能な燃料としても利用でき
る。

従って、試験燃焼室はまず＃６燃料油でもって点火され
た１このときバーナーを通過する２０％以下の化学量論
量の空気が燃料油の噴霧用及び燃焼用の空気として使用
された。

この場合、燃焼に利用し得る大容積の燃焼室内での燃料
油の燃焼はいかなる問題も生起させなかった。

また従来のバーナー領域と比較すると、本発明による燃
焼室の容積の単位体積当たりの熱放出が十分に小さいの
で、耐火物の寿命及びその維持は著しく改良された。

次に米国のモンタナ州のビッグ・スカイ鉱山で産出した
亜歴青炭であるゝＢ“炭を使用した燃焼試験について述
べる。

以下に示すものはこの石炭の代表的な特性である。

高温の予熱された空気によって予めほゞ６４９℃（１２
００゜Ｆ）に加熱された試験燃焼室においては噴射され
た微粉炭は自然に着火し、その炎の形及び長さは予測さ
れたようなものであった。

この場合、残された試験プログラム全体を通して、バー
ナーガン及び耐火ライニングの変更清浄化及び取り換え
は行われなかった。

また燃焼室の上部は汚染されず、スラッグの蓄積もなか
った。

これより下の部分では、燃焼室の側壁のスラッグは溶融
して底部に流下し、さらにこの底部から排出口に自由に
流れ込んだ。

しかしながら、装置の作動後２日も経ない内にスラッグ
の排出口が凝固したスラッグ液滴で塞がってしまい、燃
焼室の作動は停止せねばならなかった。

このスラッグの凝固は、排出口の下方に設けられた水封
じ及びスラッグ急冷槽によって形成された黒体に対する
熱輻射損失に起因するものであった。

従って、排出口及び底部に関していくつかの改良が引続
いて成された。

すなわち、排出口の長さが短くされ、またスラッグがい
くつかの細流となって多量に流れるようにするため、湯
道用レンガが設けられた。

これらの一つ又は多数の湯道用レンガを使用している滞
溜したスラッグだめがある場合とない場合とについて燃
焼試験を行なった。

この場合、スラッグ急冷槽に対する熱損失を補うために
、燃焼室から排出口を通じて下方へ高温ガスを吸引すべ
く廃ガス導出管が排出口と水封じとの間の下降管に取り
付けられた。

燃焼室の底部に上記スラッグだめを有する後の試験にお
いては、溶融していない物質が底部に生成された。

この沈積物は、分析した結果、スラッグが「コラライト
」（ Ｃｏｒａｌｉｔｅ）耐火物からアルミナを捕集す
るために生じることが判明した。

しかしこの沈積物は引続く試験においては形成されなか
った。

即ち、この場合、スラッグが燃焼室の壁部に対し５〜７
．６函の深さに浸透するが、アルミナの捕集作用が止ま
った所でその壁部が安定化されたためであった，結局、
上述した排出口を有する燃焼室底部の構造の場合、排出
口が閉塞したために試験を中止した。

このため、第２図に示す様に、上記の燃焼室の底部の構
造全体が、燃焼室の側方にある排出口に対して例えば約
３０°の勾配を有するものに変更された。

更に、排出口の周辺の温度を保つために、１つのガス・
バーナーが排出口の側部において上方向に傾けて取り付
けられた。

この場合、新しい底部として、前記の「コラライト」の
代りにハービソン・ウォーカー社製の「コランダル」プ
ラスチックス〔８５係Ｍ２０３燐酸塩（８５係Ａｌ２０
３Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｂｏｎｄｅｄ） ）が使用され
た。

上記の変更された底部構造では、排出口が閉塞されるこ
とがなく無限に開放されることになるので、燃焼室の底
部と排出帯域の幾何的な形状の問題が解決された。

しかしながら、この底部構造により一週間作動させた後
に、スラッグの湯道付近の多量のコランダル・プラスチ
ックが溶融したスラッグによって洗い流され、また鋳造
された排出口のバーナー・ブ田ンク（ ６ ０ ％ｕ２
ｏ３）が損壊したため、装置の作動停止が必要となった
。

これは、ライニング材の多量のアルミナ粒子間の結合材
が洗い流され、その粒子が溶融したスラッグによって運
び去られたためであった。

実験室的な耐火性試験及び試験燃焼室内での試作品の性
能試験に基いて、燃焼室底部は次にハービソン・ウォー
カー社製の６９−６５「ルビー」レンガ（ Ａｌｌ ２
０３−Ｃｒ２０３固溶体結合を有する９ ｏ％，Ｖ２０
３）によって１１．４函の厚さにライニングされた。

またこのルビー・レンガのライニングは１１．４Ｃｒｒ
Ｌ厚のハービソン・ウォーカー社製の「コラライト」プ
ラスチック及び１１．４ＣｒＩＬ厚の断熱耐火レンガで
裏打ちされた。

そしてこの新らしい燃焼室底部構造で２０日間の作動が
行われたが、排出口は閉塞することなく、またこの底部
及びスラッグ急冷槽への連結管には沈積物が生じなかっ
た。

また底部の湯道の端部におけるライニングは良好な状態
に保たれていた。

上記の試験中に得られた長期間の安定状態の間に、ガス
分析値及び未燃焼カーボンのプロフィール（ｐｒｏｆ
ｉ ｌｅ）が試験燃焼室内で得られた。

これらのデータにより、燃焼が燃焼室内で実質的に起こ
ることが分った。

また廃ガスは高い燃焼効率を呈し、未燃焼カーボンは無
視できる量においてのみ微粒状に存在していることが分
った。

上述の様に、本発明を一実施例に付きかなり詳細に述べ
たが、本発明の精神を逸脱することなく種々の変更が当
業者によって成し得る。

例えば、縦型の燃焼室の寸法と数、及び取り付け位置は
、与えられたべレツタイジング装置の大きさと容量とに
基いて変化させ得る。

更に、本発明は、直線型のべレツタイジング装置に付い
て説明したが、環状のべレツタイジング装置にも同等に
適用できるものである。

次に示すものは本発明の実施の態様に属するものである
。

（１）乾燥、加熱及び冷却帯域を有する移動火格子と、
この移動火格子及び少なくとも１つの燃焼室を覆う覆い
壁と、この覆い壁の側壁に水平方向に連結されている前
記燃焼室と、前記冷却帯域からの高温ガスを前記燃焼室
に供給するための導管とから成る、ペレットの熱硬化の
ための燃焼装置において、前記燃焼室が前記加熱帯域の
前記覆い壁の側方に垂直に配置され、前記覆い壁の側壁
への水平方向の連結路の近傍に前記燃焼室の下端部が配
置され、前記燃焼室の上端部には燃料供給用の垂直な供
給手段と前記冷却帯域からの高温ガスの供給手段とが夫
々設けられていることを特徴とする燃焼装置。

（２）前記燃焼室が円筒状を成すことを特徴とする前記
第１項に記載した燃焼装置。

（３）燃料供給用の前記の垂直な供給手段がバーナーで
あり、この供給手段は微粉末化された固体燃料（例えば
微粉炭）の供給用として前記燃焼室の土壁に設けられ、
前記燃焼室の下端部にはスラッグの排出手段が設けられ
ていることを特徴とする、前記第１項及び第２項に記載
した燃焼装置。

（４）前記排出手段におけるスラッグの排出口が前記燃
焼室の縁部に配置され、前記燃焼室の底部が前記排出口
に向けて傾斜していることを特徴とする、前記第３項に
記載した燃焼装置。

（５）前記燃焼室の底部が約３０°の傾斜角度を有；
していることを特徴とする、前記第４項に記載した燃焼
装置。

（６）前記スラッグの前記排出手段に補助バーナーが設
けられていることを特徴とする、前記第３項から第５項
に記載した燃焼装置。

（７）前記スラッグの前記排出手段の下部に高温ガスの
吸引のための手段が設けられていることを特徴とする、
前記第３項から第６項に記載した燃焼装置。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであって、第１図は
移動火格子装置の概略縦断面図、第２図は右側に本発明
による燃焼室構造と左側に従来の下降管構造とを夫々具
備する加熱室の縦断面図である。 なお図面に用いられている符号において、１１は移動火
格子、１５は乾燥帯域、１７は加熱帯域、１９は冷却帯
域、４１は下降管、４２はバーナー、４３は加熱室、４
５は生ペレット、５０は燃焼室、５２はバーナーガンで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 乾燥、加熱及び冷却の各帯域を通過する移動火格子
   と、この移動火格子及び少なくとも１つの燃焼室を覆う
   覆い壁と、前記冷却帯域からの高温ガスを前記燃焼室内
   に導入するための導入手段とを夫々具備する加熱装置に
   おいて、前記燃焼室か前記加熱帯域の側方にほぼ垂直に
   配置され、前記燃焼室と前記加熱帯域との連結路の近傍
   に前記燃焼室の下部が位置し、燃料の供給手段と前記高
   湯ガスの供給手段とが前記燃焼室の上部に夫々設けられ
   ていることを特徴とする加熱装置。