JP2015064139A - Vertical furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は粉粒塊状の石灰石等の原石を焼成する竪型焼却炉に関する。 The present invention relates to a vertical incinerator for firing raw stones such as powdered lumps of limestone.
粒塊状石灰石等の原石を効率良く焼成するための竪型焼却炉は、例えば、特許文献1そして特許文献2にて知られている。
A vertical incinerator for efficiently firing raw stone such as agglomerated limestone is known from
特許文献1そして特許文献2の竪型焼却炉は、竪型の炉本体の上部で該炉本体の鉛直中心線に対して半径方向外方に延び半径方向中央域に落下開口が形成された炉床を有し、該炉床と、炉床外周縁位置で上方に延びる筒壁と、該筒壁の上端を塞ぎ、中央部の炉蓋部と、該炉蓋部の周囲に位置する天板部とを有する蓋壁とで囲まれた空間により予熱空間を形成している。
The vertical incinerators of
上記蓋壁の炉蓋部に燃料の供給のための燃料供給口が設けられていてその周辺空間が燃焼室を形成し、原石を炉床に落下供給するための原石供給管が蓋壁の天板部に開口するようにして接続されており、上記炉床の落下開口の内縁から垂下する炉本体内に焼成空間を形成し、該炉本体の下方で該炉本体に接続され下端に排出口を有する排出筒体の内部で冷却空間を形成している。 The furnace lid portion of the lid wall is provided with a fuel supply port for supplying fuel, the surrounding space forms a combustion chamber, and the rough stone supply pipe for dropping and supplying the rough stone to the hearth is the top of the lid wall. It is connected so as to open to the plate portion, and forms a firing space in the furnace body that hangs down from the inner edge of the drop opening of the hearth, and is connected to the furnace body below the furnace body and has a discharge port at the lower end. A cooling space is formed inside the discharge cylinder having
このような特許文献1そして特許文献2の竪型焼却炉では、鉛直中心線を軸線としてまわりをゆっくりと回転する実質的に水平な炉床に形成された上記落下開口より上方の空間で、燃料供給口の周辺空間を燃焼室として該燃焼室で燃料を燃焼し、炉床上に堆積する予熱空間内の粒塊状の原石を直接加熱する。
In such vertical incinerators of
回転する炉床上に形成された原石の堆積層は燃焼室に向く自由表面が安息角をもって形成され、炉床のすぐ上方位置で、堆積層を形成する原石は、半径方向に延び該半径方向に往復動するプッシャにより半径内方へ押されて、炉床の回転に伴ってプッシャからの抵抗のもとで混合されながら半径内方へ送り出されて、上記自由表面に位置する原石が炉床中央域の落下開口から炉本体の焼成空間へ落下する。 The rough stone layer formed on the rotating hearth has a free surface facing the combustion chamber with an angle of repose, and at the position just above the hearth, the rough stone forming the sediment layer extends in the radial direction. Pushed inward by a reciprocating pusher, and sent out inward while mixing under the resistance of the pusher as the hearth rotates. It falls into the firing space of the furnace body from the drop opening of the area.
燃焼室内での燃料の燃焼によって発生する燃焼ガスおよび原石の熱分解によって発生した高温ガスは、炉床上の堆積層自由表面から該堆積層内へ進入して原石の粒間を貫流し、原石を加熱して半焼成状態とする。上記高温ガスは原石を加熱した後、自らは温度を低下して排ガスとして炉外に排出される。 Combustion gas generated by combustion of fuel in the combustion chamber and high-temperature gas generated by pyrolysis of the raw stone enter the sedimentary layer from the free surface of the sedimentary layer on the hearth and flow between the grains of the raw stone. Heat to a semi-baked state. After heating the raw stone, the high-temperature gas itself lowers the temperature and is discharged out of the furnace as exhaust gas.
特許文献2では、このような竪型焼却炉において、炉床上方の予熱空間を、天板部から垂下する筒状の仕切板により半径方向で内周空間と外周空間とに区分している。上記仕切板は、上下方向の中間位置にまでしか延びておらず、炉床に近い範囲の空間は内周空間と外周空間に区分されることなく連通している。上記仕切板は、上記内周空間と外周空間に形成される原石の堆積層の上表面よりも上方位置に、流通孔が形成されていて内周空間と外周空間とを連通させている。内周空間と外周空間へ原石を落下供給する原石供給管は、内周空間へは主シュート、外周空間へは補助シュートとして別個のシュートが天板部に接続されており、原石の大部分が主シュートから内周空間へ、そして残部が補助シュートから外周空間へ落下供給される。
In
この特許文献2にあっては、排ガスの排出のための排気管が外周空間に対してのみ接続されており、燃焼室で発生する燃焼ガスおよび炉床上の原石の熱分解によって発生する高温ガスは、内周空間内の原石堆積層を貫通して上昇し、上記仕切板に形成された流通孔を通って外周空間へ流入し、外周空間内の原石堆積層を貫通上昇する高温ガスと合流して、外周空間から排気管を経て炉外へ排出され保有の熱エネルギーが熱交換器で回収される。
In
焼成を必要とする原石は、焼成に適した粒径(サイズ)の粗粒に破砕されるが、その際、粒径の小さい細粒が多く生ずる。したがって、原石は粗粒と細粒が混在した状態で生産者から需要者へ供給される。かかる原石を特許文献1の焼却炉に供給すると、炉床上に形成される原石の堆積層はその層高さ全域にわたり、粗粒に混在している細粒が粗粒の粒間空隙を詰まらせるために、炉床の原石の堆積層を高温ガスが貫流する際に大きな抵抗を受け圧損を生じて良好に流れずに原石との熱交換を行なうことができない。あるいは、この圧損を伴っても、高温ガスを上記原石の堆積層を貫流させるためには、きわめて大きな吸引動力の吸引装置により排ガスを吸引して外部へ排出しなくてはならない。
The raw stone that needs to be fired is crushed into coarse particles having a particle size (size) suitable for firing, and at that time, many fine particles having a small particle size are generated. Therefore, the rough is supplied from producers to consumers in a state where coarse grains and fine grains are mixed. When such an ore is supplied to the incinerator of
特許文献2では、炉床上の予熱空間を筒状の仕切板によって内周空間と外周空間に区分してはいるものの、粗粒と細粒とを区別することなく、両者が混在している状態で、内周空間へは主シュート、外周空間へは補助シュートで原石を投入しているので、上記圧損に係る特許文献1における問題はこの特許文献2についても同様に生ずる。
In
特許文献1,2においては、例えば、原石が石灰石の場合、原石の粒径が10mm以上であれば高品質生石灰の生産を効率よく実施できているが、原石に10mm以下の細粒が相当量混在されている場合には上述したような大きな吸引動力が必要となるという問題が生ずる。
In
さらには、10mm以下の細粒を多く含有する原石を特許文献1,2の焼却炉に送入し、定常連続運転を行なう場合、堆積層内を貫通する高温ガスの堆積層内での滞留時間、すなわち原石との接触時間は、細粒でも粗粒でも殆ど同じとなる。したがって、両者の熱分解速度の差から、粗粒には未焼が残り、細粒は過焼になってしまい均一品質が要求される場合には、それに対応することが困難になってくる。さりとて、粗粒のみを選別して焼成することは、生産者から購入した原石のうち、多量に含まれる細粒を無駄に廃棄するか、あるいは、細粒に適した条件で別途焼却炉で焼成せねばならないという、別の問題を生ずる。
Furthermore, when a rough ore containing a large amount of fine particles of 10 mm or less is fed into the incinerators of
本発明は、かかる事情に鑑み、粗粒と共に細粒をも多く含む原石を効率よく焼成して、均一品質の焼成製品を得るための、竪型焼却炉を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a vertical incinerator for efficiently firing a rough ore containing a large amount of fine grains together with coarse grains to obtain a fired product of uniform quality.
本発明に係る竪型焼却炉は、竪型の炉本体の上部で該炉本体の鉛直中心線に対して半径方向外方に延び半径方向中央域に落下開口が形成された炉床を有し、該炉床と、炉床外周縁位置で上方に延びる筒壁と、該筒壁の上端を塞ぎ、中央部の炉蓋部と、該炉蓋部の周囲に位置する天板部とを有する蓋壁とで囲まれた空間により予熱空間を形成し、蓋壁の炉蓋部に燃料の供給のための燃料供給口が設けられ、蓋壁の天板部に原石を炉床に落下供給するための原石供給管が接続されており、上記炉床の落下開口内縁から垂下する炉本体内に焼成空間を形成し、該炉本体の下方で該炉本体に接続され下端に排出口を有する排出筒体の内部で冷却空間を形成している。 The vertical incinerator according to the present invention has a hearth that extends radially outward with respect to the vertical center line of the vertical main body of the vertical furnace body and that has a fall opening formed in a central area in the radial direction. The hearth, the cylindrical wall extending upward at the outer peripheral edge of the hearth, the upper end of the cylindrical wall is closed, the central furnace lid, and the top plate located around the furnace lid A preheating space is formed by the space surrounded by the lid wall, a fuel supply port for supplying fuel is provided in the furnace lid portion of the lid wall, and the raw stone is dropped and supplied to the hearth of the top plate portion of the lid wall A discharge pipe having a discharge port at the lower end, connected to the furnace body below the furnace body, is formed with a firing space in the furnace body hanging from the falling opening inner edge of the hearth floor. A cooling space is formed inside the cylinder.
かかる竪型焼成炉において、本発明では、上記原石供給管から供給される粗粒原石に比し小径の細粒原石を供給する原石副供給口が筒壁の下部にもしくは筒壁内の下部に位置する原石副供給管を設けたことを特徴としている。 In such a vertical firing furnace, in the present invention, the rough stone auxiliary supply port for supplying a fine-grained rough stone having a smaller diameter than the coarse-grained rough stone supplied from the rough-stone supply pipe is provided at the lower part of the cylindrical wall or at the lower part of the cylindrical wall. It is characterized by the provision of a rough supply sub-pipe.
このような構成の本発明の竪型焼却炉によると、原石は焼却炉内に供給される前に、炉外で予め粗粒と、これより小径の細粒に分級されていて、原石の粗粒は炉蓋の天板部に接続された原石供給管から炉床上に落下供給され粗粒原石の堆積層を形成する。一方、細粒は、筒壁の下部もしくは筒壁内の下部に位置する原石副供給口から、炉床上に供給されて、上記炉床上の粗粒原石の堆積層下部で粗粒と混合される。したがって、堆積層の下部に限定されて細粒が粗粒と共に存在し、それより上部を粗粒が占める層形成となる。したがって、燃料の燃焼による燃焼ガスおよび堆積層の原石の熱分解により発生する高温ガスは、上記堆積層の下部での細粒存在域で若干の圧損を生ずるものの、この下部は層高さが小さいので、層内を貫流する高温ガスはさほど圧力低下せずに層内を上昇し、また、上部では粗粒のみが存在しているので層高さが大きくとも粗粒の粒間空隙が大きく形成されているので、低抵抗のもとで上昇して、層内を上昇中に原石を十分に加熱し、自らは降温して排ガスとして排出される。すなわち、細粒は、層高さが小さいために高温ガスとの接触時間が過度にならず、層高さが大きい粗粒は高温ガスが低抵抗で流通するので高温ガスとの接触時間が過度にならず、いずれも適度な半焼成状態となり、炉床の落下開口から順次落下し、炉本体の焼成空間で堆積される。半焼成品はこの焼成空間で焼成されて焼成を完了し、冷却空間を経て冷却後、製品として排出される。 According to the vertical incinerator of the present invention having such a structure, before the raw stone is supplied into the incinerator, it is classified into coarse grains and finer grains having a smaller diameter before being supplied to the incinerator. The grains are dropped and supplied onto the hearth from the rough stone supply pipe connected to the top plate portion of the furnace lid to form a coarse layer of rough rough stone. On the other hand, the fine grains are supplied to the hearth from the raw stone auxiliary supply port located at the lower part of the cylindrical wall or in the lower part of the cylindrical wall, and are mixed with the coarse grains at the lower part of the coarse-grained rough stone deposit layer on the hearth. . Therefore, it is limited to the lower part of the deposited layer, and fine grains exist together with coarse grains, and a layer is formed in which the coarse grains occupy the upper part. Therefore, the combustion gas from the combustion of fuel and the high-temperature gas generated by thermal decomposition of the raw material of the sedimentary layer cause a slight pressure loss in the region where fine particles exist in the lower part of the sedimentary layer, but this lower part has a small layer height. Therefore, the hot gas flowing through the layer rises in the layer without much pressure drop, and since only coarse particles exist in the upper part, large intergranular voids are formed even if the layer height is large. Therefore, it rises under a low resistance, sufficiently heats the raw stone while rising in the bed, and cools itself and emits it as exhaust gas. That is, since the fine particles have a small layer height, the contact time with the high temperature gas is not excessive, and the coarse particles with a large layer height have a low resistance, so the contact time with the high temperature gas is excessive. In any case, they are in an appropriate semi-fired state, fall sequentially from the drop opening of the hearth, and are deposited in the firing space of the furnace body. The semi-fired product is fired in this firing space to complete firing, cooled through the cooling space, and then discharged as a product.
本発明において、細粒の原石が炉床上で該細粒の層高さが小さく形成するように供給されるが、そのためには、原石副供給口が炉床に近い低い位置にて開口していればよく、原石副供給口を有する原石副供給管は炉外で筒壁の下部に接続されていて上記原石副供給口が筒壁の下部にて炉内部空間に連通して開口していることとしても、原石副供給管が、蓋壁の天板部を貫通して炉内に垂下して上下動可能に設けられ、下端で開口する原石副供給口の上下方向位置が可変であり、適宜下方位置に定めるようにしてもよい。 In the present invention, the fine rough stone is supplied on the hearth so that the layer height of the fine grain is small. For this purpose, the rough stone sub-supply port is opened at a low position near the hearth. The rough ore sub-supply pipe having the rough ore sub-supply port is connected to the lower part of the cylindrical wall outside the furnace, and the rough ore auxiliary supply port communicates with the interior space of the furnace at the lower part of the cylindrical wall. Even as it is, the rough auxiliary supply pipe passes through the top plate portion of the lid wall and is suspended in the furnace so that it can move up and down, and the vertical position of the rough auxiliary supply opening that opens at the lower end is variable, You may make it set to a downward position suitably.
本発明において、筒壁は、該筒壁の下部で炉床上の原石を炉の半径内方へ送り出す原石送入装置が設けられていることが好ましい。 In the present invention, the cylinder wall is preferably provided with a rough stone feeding device for sending the rough stone on the hearth to the inside of the furnace radius at the lower part of the cylindrical wall.
かかる原石送入装置により、細粒は堆積層下部にあっても効果的に半径内方へ、すなわち落下開口へ向け粗粒とともに送り出されると共に、この送り出しの結果、堆積層では上層に位置する後続の粗粒が降下して後続の細粒と混合される。 With such a rough stone feeding device, fine grains are effectively sent radially inward, that is, together with coarse grains toward the drop opening, even in the lower part of the deposited layer. Coarse grains descend and are mixed with subsequent fine grains.
このような、原石送入装置は、例えば、炉床の上方位置で、半径内方に延びる棒状をなしその長手方向に往復動するプッシャ、もしくはスクリューフィーダとすることができる。 Such a raw stone feeding device can be, for example, a pusher or a screw feeder that forms a rod shape extending radially inward at a position above the hearth and reciprocates in the longitudinal direction.
本発明において、蓋壁もしくは筒壁は、予熱空間を炉床の上方位置で筒壁より半径内方位置に、で該筒壁に対し同心位置で上下に延びる内筒壁を垂下支持しており、該内筒壁は下端が天板部と炉床の間の中間位置まで延びていて、炉床上の予熱空間を該内筒壁により半径方向で内周空間と外周空間に区分し、原石供給管が内周空間に開口しそして原石副供給管が外周空間に開口していると共に、天板部には内周空間と外周空間の少なくとも一方に連通して排ガス管と排ガス管が接続されていることが好ましい。 In the present invention, the lid wall or the cylinder wall supports the inner heating wall extending vertically from the cylindrical wall at a position radially inward of the cylindrical wall at a position above the hearth, and extending concentrically with the cylindrical wall. The inner cylinder wall has a lower end extending to an intermediate position between the top plate portion and the hearth, and the preheating space on the hearth is divided into an inner circumferential space and an outer circumferential space in the radial direction by the inner cylinder wall, Opening in the inner space and the rough auxiliary pipe are open in the outer space, and the top plate is connected to at least one of the inner space and the outer space, and the exhaust gas pipe and the exhaust gas pipe are connected. Is preferred.
このように内筒壁を設けて炉床上の予熱空間を内周空間と外周空間とに区分すると、外周空間には、筒壁の外側から送り込まれる細粒のみが存在し、しかもこの細粒存在域の炉床上での層高さは確実に小さく、一方、内周空間には下部に細粒と粗粒の混合物が小さい層高さ範囲に存在し、そしてそれより上部には層高さが大きいものの、粗粒のみが存在するようになる。したがって、高温ガスは、確実に、上記内筒壁の存在によって内周空間そして外周空間へ分流されて圧損が小さい状態で原石を貫流する。 Thus, when the inner cylinder wall is provided and the preheating space on the hearth is divided into the inner circumferential space and the outer circumferential space, only the fine particles fed from the outside of the cylindrical wall exist in the outer circumferential space, and this fine particle exists. The bed height on the hearth in the zone is definitely small, while the inner space has a mixture of fine and coarse particles in the lower layer height range, and the layer height above it is in the lower layer height range. Although large, only coarse particles are present. Therefore, the hot gas is surely diverted to the inner space and the outer space by the presence of the inner cylinder wall, and flows through the raw stone with a small pressure loss.
排ガス管は、炉外に設けられた熱交換器に接続されていて、燃焼用空気と該熱交換器で熱交換を行ない、熱交換により昇温した燃焼用空気が燃料供給口近傍から予熱空間内に導入されるようになっていることが好ましい。 The exhaust gas pipe is connected to a heat exchanger provided outside the furnace, and heat exchange is performed between the combustion air and the heat exchanger, and the combustion air heated by the heat exchange is preheated from the vicinity of the fuel supply port. It is preferable to be introduced into the inside.
堆積層を貫流する高温ガスは、内周空間と外周空間で小さな圧損のもとで原石の堆積層を貫通するものの、内周空間では粗粒が大きい層高さを形成しているのでその熱容量は大きく、粗粒との熱交換による高温ガスの降温は大きく、外周空間では細粒の層高さが小さくその熱容量が小さいので、さほど降温しない、という傾向をもつ。細粒そして粗粒の粒径や層高さによって、内周空間そして外周空間から排出される排ガスの温度は、前者の場合の方が高かったり後者の場合の方が高かったりするので、その場合に応じて、両者のいずれか、あるいは両方からの排ガスを適宜混合して熱交換器へ導いて、排ガスが十分に保有している熱を、熱交換器での燃焼用空気との熱交換により燃焼用空気を昇温して再利用できる。 The high-temperature gas flowing through the sedimentary layer penetrates the rough ore sedimentary layer under a small pressure loss in the inner and outer space, but the inner space forms a layer height with large coarse grains, so its heat capacity The temperature drop of the high-temperature gas due to heat exchange with the coarse particles is large, and since the layer height of the fine particles is small and the heat capacity is small in the outer peripheral space, the temperature does not decrease so much. Depending on the particle size and layer height of the fine and coarse particles, the temperature of the exhaust gas discharged from the inner and outer space is higher in the former case and higher in the latter case. Depending on the situation, the exhaust gas from either or both is appropriately mixed and guided to the heat exchanger, and the heat that the exhaust gas sufficiently holds is exchanged with the combustion air in the heat exchanger. The combustion air can be reused by raising the temperature.
本発明は、以上のように、炉床上の予熱空間に形成される原石の堆積層の下部に層高さの小さい範囲でのみ細粒を存在させ、上部は粗粒のみとなるような位置に、細粒の供給のための原石副供給口を配したので、高温ガスは小さい圧損で堆積層内を貫通し、粗粒そして細粒ともに過不足なく半焼成状態となって、炉本体内の焼成空間へもたらされる。かくして、原料の単位量当たりの燃料消費量、すなわち燃料熱原単位を小さく抑えて、均質な焼成を行なえる焼却炉を得る。 In the present invention, as described above, fine grains are present only in a range where the layer height is small in the lower part of the raw stone deposition layer formed in the preheating space on the hearth, and the upper part is in a position where only the coarse grains are present. Since the rough ore supply port for fine grain supply was arranged, the high temperature gas penetrated the deposited layer with a small pressure loss, and both the coarse and fine grains became semi-fired without excess and deficiency. Brought to the firing space. Thus, an incinerator capable of performing uniform firing is obtained by suppressing the fuel consumption per unit amount of the raw material, that is, the fuel heat intensity.
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る竪型焼成炉の縦断面図である。本実施形態におけるこの竪型焼成炉1は、図1に見られるように、上方から、原石および燃料供給部I、予熱および半焼成部II、焼成部IIIそして排出部IVを順に備えている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a vertical firing furnace according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
原石および燃料供給部Iは、予熱および半焼成部IIの上方に設けられていて、図示しない原石貯留槽を有し、その内部空間に原石Mが貯留される。粗粒M1と細粒M2から成る原石Mは粗粒M1と細粒M2に分級されてからコンベア等(図示せず)により上記原石貯留槽内へ投入され、あるいはその後に分級されてから、該原石貯留槽の底壁の周方向複数位置に垂下して設けられた、原石供給部としての後述の原石供給管2Aと原石副供給管2Bを経て予熱部IIへ供給される。
The raw stone and fuel supply unit I is provided above the preheating and semi-baking unit II, has a raw stone storage tank (not shown), and the raw stone M is stored in its internal space. The raw stone M composed of the coarse particles M1 and the fine particles M2 is classified into the coarse particles M1 and the fine particles M2, and then charged into the raw stone storage tank by a conveyer or the like (not shown), or thereafter classified, The raw stone is supplied to the preheating section II via a rough
図1に見られるように、原石および燃料供給部Iの下方に予熱および半焼成部IIが設けられている。該予熱および半焼成部IIは、非回転の蓋壁3の周縁から垂下する筒壁4と、該筒壁4に対して相対回転する縦筒状の炉本体5の上端から上記筒壁4の下端位置まで半径方向にひろがる環板状の炉床6との間の空間で予熱空間を形成している。本実施形態では、炉本体と一体の炉床が筒壁に対し相対回転する場合を例示しているが、本発明は、相対回転しない場合、すなわち炉床と筒壁が一体となって回転する形態、あるいは共に非回転の形態にも適用可能である。
As seen in FIG. 1, a preheating and semi-baking section II is provided below the raw stone and fuel supply section I. The preheating and semi-firing part II includes a
蓋壁3は、中央部の炉蓋部7と、該炉蓋部7の周囲に位置する天板部8とを有し、炉蓋部7は上方に向け凸弯曲した略球面の一部の形状をなしていて、その周縁から垂立する短筒部9によって、上記天板部8の内縁と接続されている。上記天板部8からは、上記筒壁4と同心をなし該筒壁4の内側に位置する内筒壁4Aが上下方向での中間位置まで垂下していて、該内筒壁4Aの下端が炉床6の上方で炉床6とは離間した位置にあり、上記短筒部9と筒壁4との間の空間を同心の内周空間Pと外周空間Qとに区分しているが、内周空間Pと外周空間Qとは下方で連通している。また上記天板部8には、その周方向複数位置に、上記原石供給管2Aが接続されていてその管下端が該天板部8にて開口しており、該原石供給管2Aからは、粗粒、例えば、原石が石灰石の場合、10〜40mmの粒径の粗粒原石M1が落下供給されて、該粗粒原石M1が上記炉床6上に堆積され、その堆積層の上面は安息角をもって内筒壁4Aと短筒部9との間の空間で堆積される。一方、筒壁4の下部には、周方向の一位置もしくは複数位置に、原石副供給部として原石副供給口2B‐1が開口され、該原石副供給口2B‐1には、細粒、例えば、原石が石灰石の場合、10mm以下の粒径の細粒原石M2を炉の外部から上記原石副供給口2B‐1へ供給する原石副供給管2Bが接続されている。
The
上記筒壁4には、その周方向複数位置で、炉の半径方向に延び該半径方向に延びる棒状をなしていてその長手方向に往復動するプッシャ11が往復動可能に支持されている。このプッシャ11の往復動により、上記炉床6上に安息角をもって形成された原石M(粗粒原石M1および細粒原石M2)の堆積層が、炉中央部に形成される後述の燃焼室に面する自由表面から、炉床6の中央に形成された落下開口12へ向け送り出されて該落下開口12へ落下する。上記プッシャ11は、上記原石副供給口2B‐1の位置にも設けられている。なお、図1にて、原石副供給口2B‐1に位置する左方のプッシャ11は水平に、そして右方のプッシャ11は傾斜して設けられているが、これは、プッシャ11が水平でも傾斜でもよいことを意味している。
上記炉蓋部7の中央位置には、燃料供給口10Aと燃焼用空気供給口10Bが設けられており、該燃料供給口10Aから供給された燃料は、上記燃焼用空気供給口10Bからの空気を受けて、該燃料供給口10Aの近隣に設けられた着火装置(図示せず)により着火され、上記炉蓋部7の下方で炉中央部空間に形成される燃焼室内で燃焼し火炎が該燃焼室内にひろがる。燃料供給口10から供給される燃料は粉粒状の固形燃料でも、流体(液体あるいは気体)燃料でも、あるいは両者の混合体でもよい。
A
上記天板部8には、上記内周空間Pと外周空間Qのそれぞれに開口して排ガスを排出する内周排気管13Aと外周排気管13Bとが接続されている。内周排気管13Aそして外周排気管13Bはいずれも周方向の複数位置で天板部8に接続されて該天板部8にて開口している。本実施形態では、複数の内周排気管13Aは一つの排気管に合流して排ガスを排出するようになっている。一方、外周排気管13Bは、一つの排気管としても周方向に分布配置された複数の排気管としてもよいが、その場合、すべての外周排気管13Bが熱交換器13Cに接続されていることが好ましい。上記外周排気管13Bからの高温排ガスは、該熱交換器13Cに流入する燃焼用空気と熱交換により該燃焼用空気を加熱昇温して高温化し、高温となった燃焼用空気は、上記燃焼用空気供給口10Bを経て上記燃焼室へ供給されるようになっている。本実施形態では、図1にて実線で示すごとく、一つの熱交換器13Cがすべての外周排気管13Bからの排ガスを一括して受けるようにしても、二点鎖線で示すように複数の熱交換器13Cを設けて各外周排気管13Bに対応して排ガスを受けるようにしていてもよい。
The
上記予熱および半焼成部IIの下方には、上記炉床6の落下開口12から下方に延びる縦筒状の炉本体5内を焼成空間として焼成部IIIが形成されている。該焼成部IIIでは、下部に設けられた後述の排出装置23から焼成完了後の原石を製品として排出するに伴い、上記落下開口12から落下した原石が炉本体5内で堆積層を形成し、その原石が次第に降下する。
Below the preheating and semi-firing part II, a calcining part III is formed with the inside of the vertical
この焼成部IIIをなす炉本体5は、駆動手段(図示せず)により炉本体5の鉛直中心線Xまわりに回転駆動を受けており、回転する炉床6の外周縁部と非回転の上記筒壁4の下端縁との間で水シール等の回転シール6Aにより、筒壁4との間の相対回転がシール状態で許容されている。上記炉本体5の外周面には、縦方向中間部に段部を有し、該段部の下面に被支持輪5Aが取り付けられていて、固定床に設けられた環状レールをなす支持体15で回転自在に支持されて、炉本体5が中心線Xまわりに回転する。
The furnace
炉本体5は、その内径面が炉床6の落下開口12の位置から下方に向け若干拡径された後に縦筒状に下方に延び、下部にて下方に向け縮径部を有している。この炉本体5内には、図1に見られるように、該炉本体5の中心線X上に、送気筒14が配設されている。この送気筒14は、周方向の複数位置で半径方向に延びるブリッジ(図示せず)によって炉本体5に接続されることで支持されている。上記炉本体5内で堆積層を形成する原石は、周方向で隣接するブリッジ同士間の空間を通って降下する。また上記送気筒14は、図1に示されているようなエジェクタで下部内径面が喉部を有し上方に向け拡径されているものでも、上下方向で等径をなす円筒内面のものであってもよい。
The
上記炉本体5内の下部域には、空気吹上げ装置16が配設されている。該空気吹上げ装置16は、送気管17と上方に延びる吹出管18とを有していて、上記送気管17は、該送気管17の下部に接続された回転継手19を経て外部からの空気を受け、該空気が上記送気筒14の壁厚内を通って該送気筒14からの加熱により昇温された後に、上記吹出管18の先端(図にて上端)の吹出口18Aから送気筒14内の空間へ駆動用空気として上方に向け空気を吹き出すようになっている。上記回転継手19は、送気管17が接続されている上部の回転箱20と、後述の排出装置23上に配された非回転箱21とを有し、互いに相対回転を許可しつつシールされており、外部からの空気は空気取入管24、排出装置23、非回転箱21、回転箱20を経て、送気管17へ空気が導入される。
An
炉本体5の焼成部III内で焼成を終了した原石は、外部から上記排出装置23内に取り入れられる冷却空気により冷却され、製品として該排出装置23から排出される。上記冷却用空気は炉本体5内の原石の堆積層を透過・上昇しながら自らは製品で加熱されて昇温し、焼成部III内を下方に透過する高温度の燃焼ガスと混合し、送気筒14を経て燃焼室へ至り、燃焼に寄与する。
The raw stone that has been fired in the firing part III of the
一方、送気筒14では、吹出管18の吹出口18Aから上方に向け噴出される空気が高速であるために、送気筒14内は送気筒14外に比し低圧となり、上記炉本体5内で送気筒14の外周に形成されている原石堆積層の上表面近傍の高温燃焼ガスが該上表面から層内に引き込まれて送気筒14の下部から送気筒14内に流入することで、送気筒14内外に循環流を生ずる。したがって、この循環流と接触する炉本体5内の原石堆積層は上記上表面近傍で焼成が促進される。
On the other hand, in the
次に、上述のごとくの本実施形態装置について、図1そして図2にもとづいて、その作動原理を説明する。図2は図1の上左部に位置して筒壁4に設けられた原石副供給口2B‐1およびその周辺を拡大して示している。
Next, the operation principle of the apparatus of this embodiment as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an enlarged view of the rough
まず、炉外で、原石Mが原石貯留槽(図示せず)内へ投入されて貯留される。この貯留された原料Mは、粗粒M1と細粒M2に分級されており、粗粒M1が原石供給管2Aから内周空間P内に落下して炉床6上に堆積層を形成し、そして細粒M2は原石副供給管2Bから筒壁4の下部の原石副供給口2B‐1にもたらされた後、プッシャ11により炉の半径方向内方に向けて送り出されて炉床6上の粗粒M1の堆積層の下層部へ押し込まれ(図2参照)、粗粒M1とともに炉床6の落下開口12に向け押し出される。かくして、短筒部9と内筒壁4Aとの間の内周空間Pに形成される原石の堆積層は、図2に見られるように、下部が粗粒M1と細粒M2の混合層、上部が粗粒のみの層をなし、上記内筒壁4Aと筒壁4との間の外周空間Qでは、細粒M2のみで、内周空間Pに比し層高さの低い層をなすようになる。したがって、炉床6上で上記燃焼室に面して安息角をもって自由表面を形成する原石の堆積層は、全体として、下層が粗粒M1と細粒M2の混合層、そして上層が粗粒M1の層となる。外周空間Q内の細粒M2は、内周空間P内の粗粒M1に対して、炉外との間で断熱材としても機能し、炉内から炉外への熱の放出を防止し、炉の熱効率を高める。
First, outside the furnace, the raw stone M is put into a raw stone storage tank (not shown) and stored. The stored raw material M is classified into coarse particles M1 and fine particles M2, and the coarse particles M1 fall into the inner circumferential space P from the raw
かかる炉床6の原石堆積層に対して、燃焼室内の燃焼ガスと、炉本体5から上昇してくる高温空気との混合の高温ガスは、該原石堆積層の自由表面を直接加熱した後、この原石堆積層内に進入してから原石の粒間空隙を透過貫流して上昇し、内周空間Pそして外周空間Qから排ガスとして内周排気管13Aそして外周排気管13Bからそれぞれ排出される。
The hot gas mixed with the combustion gas in the combustion chamber and the high-temperature air rising from the
内周空間Pでは、上述のごとく、下層で粗粒M1に細粒M2が混合しているものの細粒M2の存在している層高さが低く、また上層は層高さが高いものの粗粒M1のみで形成されていて粒間空隙が大きいので、上記高温ガスはすみやかに上昇し、内周排気管13Aから排出される。また、外周空間Qでは、堆積層は細粒M2によって形成されて粒間空隙が小さいが、その層高さが低いので、ここでも高温ガスはすみやかに上昇して外周排気管13Bから排出される。
In the inner circumferential space P, as described above, although the fine particles M2 are mixed with the fine particles M1 in the lower layer, the layer height where the fine particles M2 are present is low, and the upper layer is a coarse particle having a high layer height. Since it is formed only by M1 and the intergranular gap is large, the high temperature gas quickly rises and is discharged from the inner
堆積層を透過上昇する高温ガスは、このように、すみやかに排出されるので、粗粒M1も細粒M2も、過焼成されることなく、ほぼ等しい半焼成の状態となる。内周空間Pから排出される排ガスは、内周空間P内で少量の細粒M2とともに存在する粗粒M1の量が細粒M2に比し多いために、熱交換による降温が大きく、一方、外周空間Qから排出される排ガスは、外周空間Q内に存在する細粒M2の量が少ないために、あまり降温せずに比較的高温を維持して排出される傾向にある。この傾向は、粗粒と細粒の粒径差、そしてそれらの層高さの差の程度により決まるが、上記粒径差そして層高さの差が大きい程上記傾向が強く出る。かかる場合には、炉床6上に形成された堆積層へ進入する高温ガスが堆積層へ自由表面から流入した後に、内周空間Pから排出されるときには排ガスとして大幅に降温しているのに対し、外周空間Qから排出される排ガスはあまり降温しておらず、依然高温である。
Since the high-temperature gas that permeates and rises through the deposited layer is immediately discharged in this manner, neither the coarse particles M1 nor the fine particles M2 are in an almost equal semi-fired state without being overfired. The exhaust gas discharged from the inner peripheral space P has a large temperature drop due to heat exchange because the amount of coarse particles M1 present in the inner peripheral space P together with a small amount of fine particles M2 is larger than that of the fine particles M2. Since the amount of fine particles M2 present in the outer peripheral space Q is small, the exhaust gas discharged from the outer peripheral space Q tends to be discharged without maintaining a relatively high temperature. This tendency is determined by the difference in the grain size between coarse and fine grains and the difference in the layer height between them, but the above-mentioned tendency becomes stronger as the difference in the particle size and the layer height increases. In such a case, when the high temperature gas entering the deposition layer formed on the
かかる高温の外周空間Qからの排ガスは、熱交換器13Cで燃焼用空気を熱交換により加熱昇温して高温化し、その高温な燃焼用空気が燃焼用空気供給口10Bから炉内へ供給され、燃料の燃焼に寄与する。
The exhaust gas from the high-temperature outer peripheral space Q is heated and heated by heat exchange in the
回転する炉床6上の半焼成の粗粒M1そして細粒M2は、半焼成の混合物として、炉床6の回転に伴い、プッシャ11により混合されながら炉床6の落下開口12へ向け送り出され、該落下開口12から落下して、炉本体5内で再び原石の堆積層を形成し、既述のように、送気筒14を存在させたことで、高温燃焼ガスからの加熱により該堆積層内を降下する過程で焼成を促進し、一方、外部からの冷却用空気により次第に冷却されて、焼成が完了した製品として排出装置23から排出される。また、上記冷却用空気は、堆積層内を上昇中に原石により加熱されて昇温し、上記燃焼室内での燃料の燃焼に寄与する。
The semi-fired coarse particles M1 and fine particles M2 on the
本発明は、図1、そして図2に示したような内筒壁4Aを必ずしも要しない。要は、炉床上に形成される原石の堆積層内で、下層でのみ細粒が存在していて、下層で細粒と粗粒の混合層をなし、一方、上層で粗粒のみの層をなしていればよく、上記内筒壁4Aがなくとも、層下部へ細粒が供給され、例えば、原石送入装置としてのプッシャにより炉床の落下開口に向け押し込まれるようになっていれば、既述した圧損が小さい状態で、高温ガスが層内を上昇するので、粗粒そして細粒ともに、過不足なく焼成されて好ましい状態の半焼成品として炉本体内で、理想的な焼成を達成できる。該プッシャ11は、その変形例として、中空パイプに形成して、その先端が安息角をなす堆積層の自由表面から突出する位置まで移動するようにすることで、該プッシャの中空空間を経て先端から、粉状、霧状あるいはガス状の燃料を燃焼室へ向け噴出して、燃焼を良好とすることもできる。
The present invention does not necessarily require the inner
プッシャ11は、図1,2のように水平方向に設けられていなくとも、図3のように先端が下方に向け傾斜していてもよい。こうすることで、炉床6の落下開口12の内縁に近づけるように、原石を押し出すことができる。
The
さらに、原石送入装置は、図4のごとくのスクリューフィーダ11Aであってもよい。
Furthermore, the rough stone feeding device may be a
図1,2の実施形態では、内筒壁4Aは蓋壁3の天板部8から垂下して非回転となっていたが、変形例として示されている図5(A)のように回転可能な形式とすることが好ましい。
In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the inner
図5(A)において、筒壁4の上部には、周方向複数位置にスリーブ31が筒壁4を貫通して該筒壁4に固定取付けされている。該スリーブ31の円筒孔31A内には、ガイド用駒部材32が収められている。このガイド用駒部材32は、本実施形態では、上記スリーブ31の円筒孔31A内に収められて該円筒孔31Aで支持される被支持部32Aと、該円筒孔31Aから炉内へ突出して位置していて、図5(A)におけるB-B断面である図5(B)に見られるように上下面が切り取られることで上下に平行な平坦面32B‐1を形成しているガイド部32Bとを有している。上記スリーブ31は、炉外に突出する端部にフランジ31Bを有していて、上記円筒孔31A内に上記ガイド用駒部材32を挿入配置した後に炉外から円筒孔31Aを塞ぐために、上記フランジ31Bに蓋部材33を取り付けられるようになっている。なお、筒壁4の外周面に、周方向の複数位置で、縦方向に延び帯板状の部材は上記筒壁4の補強のためのリブ34である。
In FIG. 5A, a
一方、内筒壁4Aは、本実施形態では、下方に向け拡径されたテーパ筒として形成されていて、上端に補強フランジ35が、そしてその下方位置に外周面に平行な二つの環状板36A,36Bから成る被ガイドリング36が取り付けられている。該被ガイドリング36の二つの環状板36A,36Bの対向内面同士の対向間隔は、上記ガイド用駒部材32のガイド部32Bに形成された上下の平坦面32B-1,32B‐2同士間距離よりも若干大きく設定されていて、この環状板36A,36B間にガイド用駒部材32のガイド部32Bが進入することで、該ガイド用駒部材32が内筒壁4Aの上下移動を規制した状態で該内筒壁4Aを上方の環状板36Aにて支持する際に、ガイド用駒部材32と下方の環状板36Bとの間に若干の隙間を形成している。
On the other hand, in this embodiment, the
炉床6が回転すると、炉床6上の原石の堆積層も回転する。上記内筒壁4Aの下部がこの堆積層内に入り込んでいるので、該内筒壁4Aは堆積層から摩擦回転力を受ける。上述のように内筒壁4Aは、その環状板36A,36B間にガイド用駒部材32のガイド部32Bが進入していて上下には移動が規制されるものの、上方の環状板36Aがガイド用駒部材32の上方の平坦面32B‐1で支持され、下方の環状板36Bが下方の平坦面32B‐2との間に間隔を形成しているので、上記ガイド用駒部材32で支持された状態で、上記堆積層からの摩擦回転力を受けて、回転可能となっている。したがって、非回転の内筒壁の場合に比し、回転可能な内筒壁4Aによると、内筒壁の摩耗は小さく、また、炉床を回転させる駆動力も、その分だけ小さくて済むことになる。
When the
また、図5の例であっては、内筒壁4Aは下端に向け拡径されたテーパ形状をなしているので、原石からの熱を受けて該内筒壁4Aが若干撓みや凹凸変形を生じても、該内筒壁4A内で層高さが大きく堆積する粗粒原石は、何ら支障なく降下できる。また、テーパ形状であるが故に、内筒壁4Aはその強度が高い。
Further, in the example of FIG. 5, the inner
図5の実施形態では、上記内筒壁4Aの回転を許容するので、上端の補強フランジ35の上面が、蓋壁3の天板部8に対して相対的に滑る形態とするようになることもある。その場合には、内筒壁4Aの設置によって形成された内周空間Pと外周空間Qの間で、互いの原石堆積層の上表面寄りの空間における気体を流通させないための公知のシールの手段を設ければよい。
In the embodiment of FIG. 5, the
次に、図6にもとづき、本発明の他の実施形態について説明する。図6において、図1と共通部位には同一符号を付し、その説明は省略するものとする。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図6において、テーパ筒状の内筒壁4Aはその上端で天板部8に取り付けられていて、下方に向け拡径した形状をなしており、炉床6上の予熱空間を内周空間Pと外周空間Qとして区分している。上記内筒壁4Aの下端は、上下方向での中間位置でプッシャ11に対しすぐ上方の位置にまで垂下して位置している。したがって、上記内筒壁4Aの下端より下方で、上記内周空間Pと外周空間Qとは連通している。上記内筒壁4Aは、図5の場合に比し、テーパをなす角度は大きく、上端が粗粒原石供給のために天板部8を貫通して、該天板部8よりも若干下方位置で開口する原石供給管2Aの近傍に位置している。
In FIG. 6, the tapered cylindrical
図6に見られるように、細粒原石の供給のために、原石副供給管2Bが天板部8を貫通して炉内に進入している。該原石副供給管2Bは、図示の矢印のごとく、昇降自在で、その下端開口2B−1の上下方向での位置が調整可能となっている。図示の例では、上記下端開口2B−1は上記内筒壁4Aの下端部分にまで近づいて位置づけられている。
As can be seen in FIG. 6, in order to supply fine-grained rough stone, the rough stone
また、本実施形態では、上記内筒壁4Aには、上記原石供給管2Aの下端開口よりも上方にあって周方向の複数位置に、通孔4A−1が形成されていて、原石不在域で内周空間Pと外周空間Qとを連通している。なお、上記内筒壁4Aは、天板部8に対して固定されていなくとも、図5のように回転可能な形式としてもよい。
In the present embodiment, the inner
このような本実施形態にあっては、上記原石副供給管2Bは、その下端開口2B−1の上下方向位置を調整することで、外周空間Q内での細粒の堆積層の高さを所望の位置に定めることができる。細粒といっても、その粒径範囲があるので、非常に粒径の小さい細粒は層内での目詰まりを起こしやすく、一方、粗粒に近い粒径の細粒は目詰まりしにくいので、目詰まりを回避するためには、前者では層高さを比較的低くしなくてはならないが、後者ではそれよりも高く設定しても目詰まりを生じないこともある。そこで、上記下端開口2B−1の位置を調整することで、細粒の層高さを、目詰まりなく可及的に多量の細粒を供給できる位置に設定することができるようになる。
In the present embodiment, the raw stone
原石は、粗粒と細粒とに分級されて供給されるものの、いずれもその粒径には幅があり、どの位の粒径のものが供給されるのか、定まっておらず、また、どの位の量が供給されるものかも定まっていない。粗粒そして細粒について、粒径そして供給量によっては、排ガス温度は必ずしも細粒の層を透過して排出される排ガスの方が、粗粒からの排ガスよりも高いとは限らない。そこで、本実施形態では、原石が不存在域となる上端部で内筒壁4Aに設けられた通気孔4A−1を通して内周空間Pからの排ガスをも外周空間Qからの排ガスとともに、外周排気管13Bから排出し、適宜熱交換による熱回収を可能としている。勿論、選択的に、外周空間Qからのみ排ガスを熱交換に使用したいときには、上記通気孔4A−1を開閉自在として閉状態とすれば良いし、部分的に内周空間Pからの排ガスをも利用したいときには、その開度を調整できるようにすれば対応可能となる。
Although rough stones are supplied after being classified into coarse grains and fine grains, there is a range in the particle size, and it is not determined which particle size is supplied, and which It is uncertain whether the amount of the order is supplied. Regarding coarse particles and fine particles, depending on the particle size and supply amount, the exhaust gas temperature is not necessarily higher in the exhaust gas that permeates through the fine particle layer than the exhaust gas from the coarse particles. Therefore, in the present embodiment, the exhaust gas from the inner peripheral space P together with the exhaust gas from the outer peripheral space Q is exhausted from the outer peripheral space Q through the
1 竪型焼却炉
2A 原石供給管
2B 原料副供給管
2B‐1 原石副供給口
3 蓋壁
4 筒壁
4A 内筒壁
6 炉床
7 炉蓋部
8 天板部
11 送入装置(プッシャ)
11A 送入装置(スクリューフィーダ)
13A 内排ガス管
13B 外排ガス管
13C 熱交換器
M1 粗粒(原石)
M2 細粒(原石)
M(原石)
P 内周空間
Q 外周空間
X (鉛直)中心線
DESCRIPTION OF
11A Infeed device (screw feeder)
13A
M2 fine grain (rough)
M (rough)
P inner space Q outer space X (vertical) center line
Claims (7)
上記原石供給管から供給される粗粒原石に比し小径の細粒原石を供給する原石副供給口が筒壁の下部にもしくは筒壁内の下部に位置する原石副供給管を設けたことを特徴とする竪型焼成炉。 It has a hearth that extends radially outward with respect to the vertical center line of the furnace body at the upper part of the vertical furnace body, and has a drop opening formed in the central area in the radial direction. Preheated by a space surrounded by a cylindrical wall extending upward at a position, a lid wall that closes the upper end of the cylindrical wall, and that has a central furnace lid and a top plate located around the furnace lid. A space is formed, a fuel supply port for supplying fuel is provided in the furnace lid portion of the lid wall, and a raw stone supply pipe for dropping and supplying the raw stone to the hearth is connected to the top plate portion of the lid wall. Forming a firing space in the furnace body hanging from the inner edge of the drop opening of the hearth, and forming a cooling space inside the discharge cylinder having a discharge port at the lower end connected to the furnace body below the furnace body. In the vertical firing furnace
The rough ore sub-supply pipe is provided at the lower part of the cylinder wall or at the lower part of the cylinder wall. Characteristic vertical firing furnace.
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