TW201305519A - 移動爐床爐 - Google Patents

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TW201305519A
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furnace
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TW101121289A
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Osamu Tsuge
Takao Umeki
Shuhei Maeda
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Kobe Steel Ltd
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    • C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
    • C21B13/105—Rotary hearth-type furnaces
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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Abstract

一種移動爐床爐，其構成為將含有還原劑及氧化鐵之原料，供應至移動之爐床1a上並加熱，利用配置於該爐床上之排出裝置6，將所得處理物排出至爐外，其特徵在於：排出裝置6至少具有第一及第二螺旋輸送機6a、6b，該第一及第二螺旋輸送機6a、6b具有螺旋軸及形成於該螺旋軸之螺旋葉片；各螺旋葉片所形成之長度短於爐床寬；由第一螺旋輸送機6a自爐床的寬度方向一側排出處理物的一部分，由第二螺旋輸送機6b自爐床的寬度方向另一側排出處理物的另一部分或全部。

Description

移動爐床爐
本發明係有關於一種利用含有碳質還原劑及氧化鐵且成形為塊狀之結塊物，來製造還原金屬之移動爐床爐。
旋轉爐床爐作為移動爐床爐之一，通常如圖8所示，環狀爐床51在圓形爐體50內環繞垂直軸，以一定速度旋轉(箭頭A方向)，結塊物自裝料口52裝入爐內，並鋪滿於爐床51上。
爐床51上的結塊物，於通過裝料口52下游側的加熱區域時，經燃燒器53加熱還原。
經還原而生成之金屬，係藉由螺旋送料機(screw feeder)54的進給(箭頭B方向)動作，由排出口55排出至爐外(請參閱例如，專利文獻1)。
利用此種旋轉爐床爐，一年可製造粒狀金屬鐵達50~60萬噸左右，但若欲進一步提高粒狀金屬鐵的產量，則需要複數個旋轉爐床爐，若增加旋轉爐床爐的數量，建設費及運轉費將增高。
作為以降低建設費為目的之旋轉爐床爐，已知有一種旋轉爐床爐，其係藉由縮小爐體(降低爐內高度)，來抑制爐體散熱熱量，謀求改善燃料單位消耗量(請參閱例如，專利文獻2)。
專利文獻2中所記載之旋轉爐床爐係構成為：減小燃燒器的火焰直徑，且不論燃燒量多少，均維持一定大小， 藉此來減少火焰至爐體頂面之距離(間距)，將爐內高度抑制為最小限度。該構成具有可抑制建設費，並改善燃料單位消耗量之效果。
但是，由於專利文獻2中所記載之旋轉爐床爐，並非提出一種用以大幅提高粒狀金屬鐵的產量之旋轉爐床爐的結構，因此，目前尚未實現用以謀求旋轉爐床爐大型化之結構。
[先行技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2001-152223號公報
專利文獻2：日本特開2003-279255號公報
謀求旋轉爐床爐大型化，存在各種需解決之問題：爐體的結構、燃燒器的配置、結塊物供應裝置的構成及將粒狀金屬鐵排出至爐外之卸料器(discharger)的構成等。其中，如何構成卸料器很重要。
卸料器係由旋轉軸、於該旋轉軸的主體部形成為螺旋狀之螺旋葉片、以及包覆其等之耐火材料所構成，即使一年產量為20萬噸之用於機械設備之卸料器，其總重量亦有35t~40t。
若隨著旋轉爐床爐大型化，而加長上述旋轉軸，旋轉軸將產生彎曲，爐床內周部及外周部的粒狀金屬鐵無法排出而殘留，導致無法均勻地排出粒狀金屬鐵。若擴大旋轉 軸的直徑以避免產生彎曲，這次將難以收納於爐體頂面高度有限的爐體內，並且支承該旋轉軸之爐體亦需要加強，從而導致體積膨大。
就此種情況而言，在將旋轉爐床爐大型化時，實現一種不會對爐體造成過大負荷，且可均勻地排出金屬鐵等處理物之卸料器成為優先課題。
本發明係考慮如上所述之旋轉爐床爐大型化時的課題而完成，本發明提供一種具備卸料器之移動爐床爐，該卸料器即使將移動爐床爐大型化，亦不會對爐體施加過大負荷，且可均勻地排出處理物。
本發明提供一種移動爐床爐，其構成為將含有還原劑及氧化鐵之原料，供應至移動之爐床上並加熱，利用配置於該爐床上之排出裝置，將所得處理物排出至爐外；該排出裝置至少具有第一及第二螺旋輸送機，該第一及第二螺旋輸送機具有螺旋軸及形成於該螺旋軸之螺旋葉片；該各螺旋葉片所形成之長度短於爐床寬；由該第一螺旋輸送機自該爐床的寬度方向一側排出該處理物的一部分，由該第二螺旋輸送機自該爐床的寬度方向另一側排出該處理物的另一部分或全部。
本發明的移動爐床爐包括：爐床爐，其係爐床呈直線地或沿軌道狀環路移動；及旋轉爐床爐，其係環狀爐床圍繞垂直軸旋轉。
又，本發明中的原料形態，包含結塊物及粉狀體。
旋轉爐床爐的大型化，指決定爐的外徑、內徑、爐寬，使爐床面積與產量成比例地擴大。其中較佳為，並非根據現有的旋轉爐床爐，以相同比率擴大爐的外徑、內徑及爐寬，而係藉由縮小爐的內徑來爭取爐寬，從而抑制爐外徑增加，同時擴張爐床面積。藉此，可抑制建設費，並更為有效地大型化。
於本發明中，當例如螺旋輸送機由兩串構成時，由第一螺旋輸送機排出處理物的一部分，由第二螺旋輸送機排出剩餘的處理物。又，當螺旋輸送機由三串以上構成時，由包括第一及第二螺旋輸送機在內的複數個螺旋輸送機分擔排出處理物。
於本發明的第一形態中，該第一螺旋輸送機可具有：螺旋軸，其係設置為跨設於該爐床；及該螺旋葉片，其係對應於自該爐床的寬度方向一端部或其附近至寬度方向特定部位之範圍而形成於該螺旋軸；並且，該第二螺旋輸送機可具有：螺旋軸，其係設置為跨設於該爐床；及該螺旋葉片，其係對應於自該爐床的寬度方向特定部位至寬度方向另一端部或其附近之範圍而形成於該螺旋軸。
於本發明的第二形態中，該第一螺旋輸送機可具有：框架，其係設置為跨設於該爐床；螺旋軸，其被該框架支承，並延設於自該爐床的寬度方向一端部或其附近至寬度方向特定部位；及螺旋葉片，其形成於該螺旋軸；並且， 該第二螺旋輸送機可具有：框架，其係設置為跨設於該爐床；螺旋軸，其被該框架支承，並延設於自該爐床的寬度方向特定部位至寬度方向另一端部或其附近；及螺旋葉片，其形成於該螺旋軸。
當螺旋輸送機由兩串構成時，可使該特定部位為爐床的寬度方向中央或其附近。
又，並不限於將上述特定部位作為爐床的寬度方向中央，並自爐床的寬度方向兩側均等地排出處理物之情況，若使上述特定部位偏向爐床寬度方向，亦可將自爐床的寬度方向兩側所排出之處理物的排出比例變更為例如，4：6或3：7等。
根據本發明，由於係將螺旋輸送機排列設置於爐床上，並將重量較重的各螺旋葉片的形成範圍限制在短於爐床寬之範圍內，藉此來抑制螺旋軸的彎曲，因此，具有以下優點：當將移動爐床爐大型化時，不會對爐體造成過大負荷，且可均勻地排出處理物。
以下，基於圖式中所示之實施形態，詳細地說明本發明。
1.旋轉爐床爐
本發明的旋轉爐床爐具備旋轉之環形爐床，圖1係表示旋轉爐床爐1的俯視圖，圖2係表示圖1的C-C箭視縱剖面圖。
本發明的旋轉爐床爐可適用以下任一種方法：(a)「FASTMET法」，其係於圍繞爐內旋轉一周之期間，加熱裝入旋轉爐床上之結塊物，利用碳材料來還原結塊物中所含有之氧化鐵，並作為還原鐵排出至爐外；及(b)「ITmk3法」，其係於上述爐內中，在加熱還原後，進一步加熱並暫時融解還原鐵，繼而冷卻，藉此來製造粒狀金屬鐵；於以下實施形態中，以「ITmk3法」所使用之旋轉爐床爐為例，加以說明。
於兩圖中，旋轉爐床爐1的爐床1a係構成為，藉由未圖示之驅動裝置，以一定的速度圍繞垂直軸旋轉。
本發明的旋轉爐床爐1，係藉由使爐床1a的內周緣1b更加靠近中心O，來擴張爐床1a的面積，謀求旋轉爐床爐1大型化。再者，於圖中，二點鏈線所表示之圓D係表示先前爐床中的內周緣的位置。
於爐體2的內周側壁面及外周側壁面的適當位置處，配置有複數個燃燒器3，藉由將此等燃燒器3的燃燒熱及其放射熱傳遞至裝入爐床1a上之原料，於本實施形態中為作為結塊物之例如顆粒，從而進行該顆粒的加熱還原及融解。再者，對於配置於內周側壁面上之燃燒器，省略圖示。上述結塊物包含顆粒(pellet)狀、團塊(briquet)狀等各種形狀。
圖3係於旋轉移動方向展開表示圖1所示之旋轉爐床爐1，以說明加熱還原融解工序之說明圖。
於同一圖中，爐體2的內部結構係由間隔壁K1~K3間 隔為還原區域Z1至冷卻區域Z4，於爐體2的旋轉方向上游側，面對爐床1a地配置有爐床材料裝料裝置4及原料供應裝置5，同時於旋轉方向最下游側(由於係旋轉結構，因此實際上亦為爐床材料裝料裝置4的正上游側)，配置有排出裝置6。
當運轉上述旋轉爐床爐1時，使爐床1a以一定的速度旋轉，並由原料供應裝置5向該爐床1a上供應顆粒。
於移動還原/融解區域Z1~Z3之過程中，供應至爐床1a上之顆粒接收燃燒器3的燃燒熱及放射熱，顆粒中的氧化鐵經碳質還原劑還原。
大致完全還原之還原鐵，藉由進一步加熱而融解，並一邊與副產之熔渣分離一邊凝集，成為粒狀融解金屬鐵，並於冷卻區域Z4中經冷卻裝置7冷卻而凝固，由設置於其下游側之排出裝置6，依次刨出至旋轉爐床爐1外部。
此時，雖然亦同時排出副產之熔渣，但此等熔渣通過排出部8後，藉由分離裝置(篩眼或磁選裝置等)進行粒狀金屬鐵與熔渣之分離，最終可獲得熔渣成分含量極少的粒狀金屬鐵。
再者，於圖3中，爐體2的內部係分割為四塊區域，但分割之區域數目可做適當變更。
2.排出裝置 2.1排出裝置的第一形態
圖4係放大表示本發明的排出裝置6的第一形態之俯視圖，圖5係放大表示本發明的排出裝置6的第一形態之 側面縱剖面圖。
首先，於圖4中，排出裝置6係由配置於爐床旋轉方向的上游側及下游側之兩串卸料器(第一螺旋輸送機)6b及卸料器(第二螺旋輸送機)6a所構成。
配置於下游側之卸料器6a具備軸(螺旋軸)10c，該軸10c的一端部具有軸端部10a，另一端部具有軸端部10b，該軸10c係設置於爐床1a上，且跨設於爐床1a上。
於軸10c的主體部外周面上，形成有螺旋狀螺旋葉片10d，該螺旋葉片10d係用以將作為處理物之粒狀金屬鐵排出至爐床內周側(箭頭E方向)。其中，上述螺旋葉片10d所形成之範圍，限定於自軸10c的軸端部10a側的端部(對應於爐床的寬度方向一端部)至軸10c的大致中央部(對應於爐床的寬度方向特定部位)之範圍F。
一軸端部10a被配置於爐床1a內側之軸承10e支承，並且，另一軸端部10b被配置於爐床1a外側之軸承10f支承，且均旋轉自如。
又，軸端部10a的前端固定有鏈齒10g，該鏈齒10g經由後述滾子鏈連接於驅動裝置。
配置於上游側之卸料器6b，由基本上與上述卸料器6a相同的部件構成，但配置為相對於卸料器6a，於旋轉軸方向左右對稱。再者，於卸料器6b中，對與卸料器6a相同之構成要素，附上同一符號並省略其說明。再者，於圖中，G係表示爐床1a的旋轉方向。
在配置於上游側之卸料器6b的軸10c的主體部外周面 上，形成有螺旋狀螺旋葉片10d，該螺旋葉片10d係用以將粒狀金屬鐵排出至爐床內周側(與箭頭E方向相反之方向)。其中，上述螺旋葉片10d所形成之範圍，限定於自軸10c的大致中央部(對應於爐床的寬度方向特定部位)至軸端部(對應於爐床的寬度方向另一端部)10a之範圍F'。
較佳為，上述各螺旋葉片10d的粒狀金屬鐵的排出範圍，係於鄰接之兩串卸料器6a及6b中部分重複。
再者，卸料器6a、6b的配置，亦可與上述配置相反。
於上述實施形態中，卸料器由兩串構成，將各卸料器中的螺旋葉片的形成範圍限定為自爐床的寬度方向端部至爐床的寬度方向大致中央部之範圍，並以該構成為例加以說明，但上述爐床的寬度方向端部亦可為其附近。
又，爐床的寬度方向中央部(寬度方向特定部位)亦可為寬度方向中央或其附近。
又，於上述實施形態中，以自爐床的寬度方向兩側均勻地排出處理物之情況為例，進行說明，但並非限定於此，若將對螺旋葉片所形成之範圍的一側加以特定之上述爐床的寬度方向特定部位，設定於距爐床的寬度方向中央偏離之位置處，亦可變更由各卸料器分擔排出。
於圖5中，兩串卸料器6a及6b被升降框架11支承，並收納於升降框架11內側的水冷蓋12內。
當設置於升降框架11上之驅動裝置10h經由滾子鏈10i，向軸端部10a的鏈齒10g傳達旋轉力後，形成於下游側的卸料器6a的軸10c上之螺旋葉片10d將旋轉，並將爐 床上的粒狀金屬鐵(亦包含爐床材料)轉移至爐床1a的寬度方向一側，即爐床內周側(箭頭E方向)，通過配置於螺旋葉片10d的前端下方之滑槽13a，向構成排出部8之內周側排出料斗8a投擲粒狀金屬鐵。
同樣，當經由未圖示之驅動裝置、滾子鏈及鏈齒10g，使上游側的卸料器6b的軸端部10a旋轉後，形成於軸10c上之螺旋葉片10d將旋轉，並將爐床上的粒狀金屬鐵(亦包含爐床材料)轉移至爐床1a的寬度方向另一側，即爐床外周側(與箭頭E方向相反方向)，通過配置於螺旋葉片10d的前端下方之滑槽13b，向構成排出部8之外周側排出料斗8b投擲粒狀金屬鐵。
投擲於內周側排出料斗8a及外周側排出料斗8b中的粒狀金屬鐵，係分別運送至上述分離裝置，或匯合後運送至上述分離裝置。
如此一來，若藉由兩串卸料器6a及6b構成排出裝置6，由於僅在自軸10c的端部至軸10c的大致中央部之範圍F、F'(請參閱圖4)內，形成用以刨出金屬鐵之螺旋葉片10d，因此，施加於各軸10c之重量得以降低。因此，可於謀求旋轉爐床爐大型化之際，擴張爐床寬，與此同時，即使加長卸料器，亦可抑制軸10c的彎曲。
又，因施加於軸10c之重量得以降低，而可縮短軸10c的直徑，藉此，排出裝置6可構成為較小。
2.2排出裝置的第二形態
圖6係放大表示本發明的排出裝置的第二形態之俯視 圖，圖7係自J-J方向來觀察圖6的排出裝置而得之側面縱剖面圖。
圖6所示之排出裝置6包括懸掛式卸料器(第二螺旋輸送機)6c及卸料器(第一螺旋輸送機)6d，各卸料器6c、6d於爐床1a旋轉方向(G方向)上交錯配置。
下游側的卸料器6c具備軸(螺旋軸)14c，該軸14c的一端部具有軸端部14a，另一端部具有軸端部14b。該軸14c，係其軸長具有超過爐床寬的大致一半之長度，且朝向爐床1a的直徑方向配置。
於軸14c的主體部外周面上，形成有螺旋狀螺旋葉片14d，該螺旋葉片14d係用以將粒狀金屬鐵排出至爐床外周側(箭頭H方向)。
上述軸端部14a被軸承14e支承，上述軸端部14b被軸承14f支承，且均旋轉自如，軸承14e固定於自升降框架15垂直設置之支承框架15a的下部，並且，軸承14f固定於升降框架15的側壁部15b(請參閱圖7)。
上游側的卸料器6d，由基本上與上述卸料器6c相同的部件構成，但配置為相對於卸料器6c，於旋轉軸方向左右對稱。再者，於卸料器6d中，對與卸料器6c相同之構成要素，附上同一符號並省略其說明。
又，兩串卸料器6c及6d被升降框架15支承，並收納於升降框架11內側的水冷蓋16內。
水冷蓋16具有：間隔外壁16a、16b，其等係平行於各卸料器6c、6d而配置於各卸料器6c、6d的外側；及間隔內 壁16c，其等係配置於各卸料器6c、6d之間；進而，於卸料器6c的軸方向兩側，設置有間隔壁16d、16e，於卸料器6d的軸方向兩側，設置有間隔壁16f、16g。
又，如圖7所示，軸承14e係配置於水冷壁16d、16e的外側，軸承14f係配置於水冷壁16e、16g的外側，以防止軸承14e、14f曝露於高溫中(請參閱圖6)。
於軸14c的軸端部14b上，設置有鏈齒14g，該鏈齒14g經由滾子鏈14h連接於驅動裝置14i。藉此，驅動驅動裝置14i後，軸14c將旋轉，藉由形成於該軸14c上之螺旋葉片14d的進給動作，將爐床上的粒狀金屬鐵(亦包含爐床材料)轉移至爐床外周側(箭頭H方向)。
經轉移之粒狀金屬鐵，通過配置於螺旋葉片14d的前端下方之滑槽13b，投擲於外周側排出料斗8b中。
關於上游側的卸料器6d，亦與卸料器6c同樣地，驅動未圖示之驅動裝置後，軸14c將旋轉，藉由形成於該軸14c上之螺旋葉片14d的進給動作，將爐床上的粒狀金屬鐵(亦包含爐床材料)轉移至爐床內周側(箭頭I方向)，經轉移之粒狀金屬鐵，通過配置於螺旋葉片14d的前端下方之滑槽(未圖示)，投擲於內周側排出料斗8a中(請參閱圖6)。
投擲於內周側排出料斗8a及外周側料斗8b中的粒狀金屬鐵，係分別運送至上述分離裝置，或匯合後運送至上述分離裝置。
再者，關於符號L所表示之範圍(請參閱圖7)，使各軸14c的螺旋葉片14d的進給範圍重疊，以完全排出爐床 1a上的粒狀金屬鐵。
如此一來，由於無需加長軸10c的長度，藉由傾斜交錯地配置由上述卸料器6c及6d所構成之排出裝置6，且構成為於爐床旋轉方向上游側及下游側之兩處，排出粒狀金屬鐵，因此，可包含螺旋軸，並無需將卸料器6c、6d大型化，即可均勻地排出粒狀金屬鐵。
又，於上述實施形態中，已表示配置有兩串卸料器之構成，但亦可根據大型化之旋轉爐床爐的爐床寬，配置兩串以上，如三串或四串等。於該情況下，關於排出爐床上的粒狀金屬鐵，較佳為，於爐床直徑方向設定複數個排出區域，並由複數個卸料器分擔各排出區域之排出。
本申請案係主張基於2011年6月20日所申請之日本專利申請第2011-136595號之優先權的利益。並將2011年6月20日所申請之日本專利申請第2011-136595號說明書的全部內容，引用於本申請案中，以作參考。
(產業上之可利用性)
本發明可利用於各種移動爐床爐：爐床於軌道狀環路上轉圈旋轉，並在一分為二之該環路內，連續進行加熱還原/融解這兩道工序之爐床爐；於以直線往復移動之爐床的去路一側，連續進行加熱還原/融解之爐床爐；及，向圍繞垂直軸旋轉之環狀爐床供應原料，並於該爐床圍繞爐內旋轉一周之期間，進行加熱還原/融解之旋轉爐床爐等。
1‧‧‧旋轉爐床爐
1a‧‧‧爐床
2‧‧‧爐體
3‧‧‧燃燒器
4‧‧‧爐床材料裝料裝置
5‧‧‧原料供應裝置
6‧‧‧排出裝置
6a‧‧‧卸料器
6b‧‧‧卸料器
7‧‧‧冷卻裝置
8‧‧‧排出部
8a‧‧‧內周側排出料斗
8b‧‧‧外周側排出料斗
10a、10b‧‧‧軸端部
10c‧‧‧軸
10d‧‧‧螺旋葉片
10e、10f‧‧‧軸承
10g‧‧‧鏈齒
11‧‧‧升降框架
12‧‧‧水冷蓋
13a、13b‧‧‧滑槽
圖1係本發明的旋轉爐床爐的概略俯視圖。
圖2係圖1的C-C箭視縱剖面圖。
圖3係於旋轉移動方向展開表示圖1的旋轉爐床爐之說明圖。
圖4係表示本發明的排出裝置的第一形態之俯視圖。
圖5係自側面來觀察圖4的排出裝置而得之旋轉爐床爐的縱剖面圖。
圖6係表示本發明的排出裝置的第二形態之俯視圖。
圖7係自J-J箭視方向來觀察圖6的排出裝置而得之旋轉爐床爐的縱剖面圖。
圖8係表示先前的旋轉爐床爐的構成之俯視圖。
1a‧‧‧爐床
6‧‧‧排出裝置
6a‧‧‧卸料器
6b‧‧‧卸料器
8a‧‧‧內周側排出料斗
8b‧‧‧外周側排出料斗
10a、10b‧‧‧軸端部
10c‧‧‧軸
10d‧‧‧螺旋葉片
10e、10f‧‧‧軸承
10g‧‧‧鏈齒

Claims (7)

  1. 一種移動爐床爐，其構成為將含有還原劑及氧化鐵之原料，供應至移動之爐床上並加熱，利用配置於該爐床上之排出裝置，將所得處理物排出至爐外，其特徵在於：該排出裝置至少具有第一及第二螺旋輸送機，該第一及第二螺旋輸送機具有螺旋軸及形成於該螺旋軸之螺旋葉片；該各螺旋葉片所形成之長度短於爐床寬；由該第一螺旋輸送機自該爐床的寬度方向一側排出該處理物的一部分，由該第二螺旋輸送機自該爐床的寬度方向另一側排出該處理物的另一部分或全部。
  2. 如申請專利範圍第1項之移動爐床爐，其中，該第一螺旋輸送機具有：螺旋軸，其係設置為跨設於該爐床；及，該螺旋葉片，其係對應於自該爐床的寬度方向一端部或其附近至寬度方向特定部位之範圍而形成於該螺旋軸；該第二螺旋輸送機具有：螺旋軸，其係設置為跨設於該爐床；及該螺旋葉片，其係對應於自該爐床的寬度方向特定部位至寬度方向另一端部或其附近之範圍而形成於該螺旋軸。
  3. 如申請專利範圍第1項之移動爐床爐，其中，該第一螺旋輸送機具有：框架，其係設置為跨設於該爐床；螺旋軸，其被該框架支承，並延設於自該爐床的寬度方向一端部或其附近至寬度方向特定部位；及螺旋葉片，其形成於該螺旋軸； 該第二螺旋輸送機具有：框架，其係設置為跨設於該爐床；螺旋軸，其被該框架支承，並延設於自該爐床的寬度方向特定部位至寬度方向另一端部或其附近；及螺旋葉片，其形成於該螺旋軸。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之移動爐床爐，其中，該寬度方向特定部位係該爐床的寬度方向中央或其附近。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之移動爐床爐，其中，該各螺旋葉片的該處理物的排出範圍係構成為，於鄰接之該螺旋輸送機中部分重複。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之移動爐床爐，其中，形成有該螺旋葉片之該螺旋軸，係收納於設置於該爐床上之水冷蓋內。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之移動爐床爐，其中，該移動爐床爐係旋轉爐床爐。
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