(57)【要約】【課題】高温での安定操業が求められるロータリーキルンにおいて、運転中におけるキルン本体（シェル）の支持位置相互間の微細な位置ずれを、運転を停止することなく解消することができるロータリーキルンを提供すること。【解決手段】所定勾配の傾斜を保持した状態で、その長軸方向を回転軸として、回転可能に支持されているキルン本体１と、前記長軸方向に沿って少なくとも３箇所においてキルン本体１を回転可能に支持する、３基以上の本体支持部２と、を備え、本体支持部２は、何れもキルン本体１を支持する支点の位置を他の本体支持部の支点の位置とは独立に変動させることができる支点調整機構を備え、所定の基準位置とキルン本体１の外周面との間の距離を連続測定可能な本体位置検出センサー３が、全ての本体支持部２に設置されているロータリーキルン１０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定勾配の傾斜を保持した状態で、その長軸方向を回転軸として、回転可能に支持されているキルン本体と、
前記長軸方向に沿って少なくとも３箇所において前記キルン本体を回転可能に支持する、３基以上の本体支持部と、を備えるロータリーキルンであって、
前記本体支持部は、何れも前記キルン本体を支持する支点の位置を他の本体支持部の支点の位置とは独立に変動させることができる支点調整機構を備え、
所定の基準位置と前記キルン本体の外周面との間の距離を連続測定可能な本体位置検出センサーが、全ての前記本体支持部に設置されているロータリーキルン。
【請求項２】
請求項１に記載のロータリーキルンの運転方法であって、
前記キルン本体の外周面が前記回転軸に平行な一直線上に位置するように、
連続測定された前記距離に基づいて、前記支点の位置を適宜最適な位置に変動させる、ロータリーキルンの運転方法。
【請求項３】
請求項１に記載のロータリーキルンの運転方法であって、
連続測定された前記距離に基づいて、前記キルン本体の扁平変形を感知する、ロータリーキルンの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーキルンに関する。詳しくは、運転を停止することなくキルン本体の支持位置相互間の位置ずれを解消することができるロータリーキルンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、鉄鋼ダスト等の亜鉛含有鉱から亜鉛を回収して酸化亜鉛鉱を製造する一連の工程において、原料鉱となる鉄鋼ダスト等の還元焙焼処理を行う場合等において、中空円筒形状の回転炉を備えるロータリーキルンが広く用いられている。
【０００３】
このロータリーキルンは、円筒状のキルン本体を有する回転加熱炉であり、キルン本体における処理物の投入口側が炉尻、排出口側が炉前と称される。ロータリーキルンは、通常、炉尻から炉前にかけて１〜４％程度の下り勾配でキルン本体が傾斜設置されていて、このキルン本体を回転させることにより、炉尻側から投入された処理物を転動、撹拌させながら炉前側に向けて徐々に移動させていく。
【０００４】
このロータリーキルンは、通常、キルン本体の外周に鋼製のタイヤが少なくとも炉前側、中間部、炉尻側の３箇所に外嵌されていて、これらのタイヤの位置に対応して設置されている支持ローラーが、上記のタイヤとの接触を保ちながら、キルン本体を回転可能に支持している（特許文献１、特許文献２）。
【０００５】
そして、上記の支持ローラーによって、タイヤとの支点を介して支持されるキルン本体は、上記勾配を保持しつつ真っ直ぐに保持されている状態、即ち、真横から見た場合においてキルン本体の最下端が、回転軸に平行な一直線上に位置している状態が、常に保持されることが望ましい。
【０００６】
仮に、上記支点の何れかが不適切な位置にあることにより、上記のキルン本体の最下端の何れかの一部が上記の一直線上から外れた位置に変位してしまうと、回転時にキルン本体に交番荷重がかかり、その鋼製の外殻に亀裂が発生してしまう場合がある。
【０００７】
ここで、理論上は、初期状態において適切に調整した各支点の位置を永続的にそのまま保持しておけば、上記のキルン本体の最下端の位置も同様に一直線上に保持することができるものとも思われる。しかしながら、ロータリーキルンの実操業における実態としては、高温に曝され続ける長尺の円筒状の金属窯であるキルン本体自体の熱変形等に対応するために、その操業中に、キルン本体を支持する支持ローラーの位置を変動させて、キルン本体を支える支点の位置を、支持ローラー毎に独立別途に調整する必要がしばしば生じている（特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、運転中に、上記の各支点の位置を、支持ローラー毎に独立別途に調整する場合、全ての支点の位置を適正位置に保持することが困難となる。上記のような支点の位置調整を行う度毎に、支点の位置が適正位置にあるか否かを都度確認する必要が生じていた。支点の位置が適正位置にあるか否かを都度確認する手段として、例えば、キルンの回転を停止させてキルンの支持ローラーがキルン本体を回転軸芯に沿って真っ直ぐに均等に保持しているか計測することも考えられるが、キルンの回転を停止させるにはキルン本体を十分に冷却する必要があり、その後の昇温も含めると１日以上の操業停止が必要になり、大幅に稼働率が低下する。このような一時運転停止に伴う稼働率の低下を回避するため、各支持ローラーの軸受温度の計測を行い、軸受温度を接触面圧の代用指針として判断基準に用い、キルン本体の上下調整を行っていたが、これはあくまでも目安でしかなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−２３８２１０号公報
【特許文献２】特開２００６−５７９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記状況に鑑み、高温での安定操業が求められるロータリーキルンにおいて、キルン本体を支持する支点相互間の位置ずれを、運転を停止することなく解消することができるロータリーキルンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、ロータリーキルンを回転可能に支持する各支持位置に、所定の基準位置とキルン本体の外周面との間の距離を連続測定可能な本体位置検出センサーを設置することによって、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より、具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１２】
（１）  所定勾配の傾斜を保持した状態で、その長軸方向を回転軸として、回転可能に支持されているキルン本体と、前記長軸方向に沿って少なくとも３箇所において前記キルン本体を回転可能に支持する、３基以上の本体支持部と、を備えるロータリーキルンであって、前記本体支持部は、何れも前記キルン本体を支持する支点の位置を他の本体支持部の支点の位置とは独立に変動させることができる支点調整機構を備え、所定の基準位置と前記キルン本体の外周面との間の距離を連続測定可能な本体位置検出センサーが、全ての前記本体支持部に設置されているロータリーキルン。
【００１３】
（２）  （１）に記載のロータリーキルンの運転方法であって、前記キルン本体の外周面が前記回転軸に平行な一直線上に位置するように、連続測定された前記距離に基づいて、前記支点の位置を適宜最適な位置に変動させる、ロータリーキルンの運転方法。
【００１４】
（３）  （１）に記載のロータリーキルンの運転方法であって、連続測定された前記距離に基づいて、前記キルン本体の扁平変形を感知する、ロータリーキルンの運転方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、キルン本体を支持する支点相互間の位置ずれを、運転を停止することなく解消することができるロータリーキルンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のロータリーキルンの全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明のロータリーキルンにおいてキルン本体を回転可能に支持する本体支持部の構造を模式的に示す部分拡大側面図である。
【図３】本発明のロータリーキルンにおいてキルン本体を回転可能に支持する本体支持部の構造を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図４】本発明のロータリーキルンにおいてキルン本体を回転可能に支持する本体支持部の有する調整機構の一例を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図５】本発明のロータリーキルンにおけるキルン本体（シェル）の支持位置相互間の位置ずれを解消する作用効果の説明に供する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されない。本発明は、鉄鋼ダスト等の還元焙焼処理等に用いられる大型の乾燥加熱ロータリーキルンに特に好ましく適用することができるが、その他、円筒形状の回転式加熱炉に広く適用することができる。
【００１８】
＜ロータリーキルン＞
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態の一例であるロータリーキルン１０について説明する。
【００１９】
［全体構成］
ロータリーキルン１０は、キルン本体１と、キルン本体１を回転可能に支持する本体支持部２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）と、を含んで構成される大型の円筒形状の回転式加熱炉である。ロータリーキルン１０において、キルン本体１は、被焼成物の投入口（図１において右側の端部）から被焼成物の排出口（図において左側の端部）に向けて、水平面に対し通常１〜４％の下り勾配を保持可能な態様で傾斜設置される。
【００２０】
そして、ロータリーキルン１０において、キルン本体１は、その長軸方向に沿って少なくとも３カ所に設置されている本体支持部２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）により、所定の下り勾配を保持しながら、長軸方向を回転軸として回転可能に支持されている。
【００２１】
又、ロータリーキルン１０の各々の本体支持部には、本体位置検出センサー３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）が設置されている。本体位置検出センサー３は、各々の本体支持部毎に規定する所定の基準位置とキルン本体１の外周面との間の距離を連続測定可能な距離センサーである。
【００２２】
尚、ロータリーキルン１０には、通常、図１に示される各構造の他、キルン本体１に回転力を付与する駆動ギヤや、重油バーナー等の加熱装置である加熱用のバーナー等が設置されている。
【００２３】
以上の構成を有するロータリーキルン１０においては、炉前側に設置されているバーナー部によりキルン本体１の内部を高温に加熱し、駆動ギヤ（図示せず）によりキルン本体１を回転させながら、被焼成物が炉尻側の投入口から投入される。被焼成物は、キルン本体１の下り勾配の傾斜に沿って撹拌、焼成されながらキルン本体１の内部を炉前側の排出口に向かって移動して行き、排出口から高温の焼成物が排出される。例えば、鉄鋼ダスト等の還元焙焼処理等に用いられる大型の還元焙焼ロータリーキルンの場合、キルン本体１の内部は、１０００℃〜１３００℃にまで加熱される。
【００２４】
［キルン本体］
キルン本体１は、耐火性を備える円筒形の釜であれば特段限定されない。例えば、炭素鋼等からなる金属シェルの内面に、キャスタブル耐火物等の不定形耐火物や耐火煉瓦等の定形耐火物が貼設されているものを、キルン本体の好ましい形態の一例として挙げることができる。
【００２５】
又、キルン本体１には、多くの場合、その外周に本体支持部２によって支持される位置に対応させて、環状の鋼製のタイヤ１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）が外嵌されている。本体支持部２の備える支持ローラー２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）によってこのタイヤ１１を支持することにより、キルン本体１の所定の下り勾配を一定に保持しつつ、より安定的にキルン本体１を回転させることができる。尚、本明細書においては、タイヤ１１は、キルン本体１の一部分であるとみなし、以下の説明において、例えば、「タイヤ１１の外周面」と言う場合には、当該面として「キルン本体１の外周面」のことも当然に含まれるものとする。
【００２６】
［本体支持部］
図１に示す通り本体支持部２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）は、長尺の円筒形の加熱炉であるキルン本体１の炉尻側と炉前側、及び、それらの中間部を含む少なくとも３箇所以上に設置されている。以下、これらの本体支持部のことを、それぞれ、炉尻側本体支持部２Ａ、中間本体支持部２Ｂ、炉前側本体支持部２Ｃとも言う。又、本体支持部の設置基数は特段限定されず、それ以上の数が設置されていても、本発明を同様に適用することができる。但し、以下においては、炉尻側本体支持部２Ａ、中間本体支持部２Ｂ、炉前側本体支持部２Ｃの３箇所に計３基の本体支持部が設置されているロータリーキルン１０を本発明の好ましい実施形態の一例として、その詳細を説明する。
【００２７】
図２及び図３に示す通り、各々の本体支持部２は、１対のドラム状部材である支持ローラー２１と、基台２２、及び、基台２２に設置されて支持ローラー２１を回転可能に支持する軸受け２３とを含んで構成されている。そして、各々の本体支持部２は、それぞれの設置位置において、１対の支持ローラー２１をキルン本体１のタイヤ１１と当接させて、キルン本体１を回転可能に支持している。
【００２８】
１対の支持ローラー２１は、図２に示すように、軸芯２１１が軸受け２３によって回転可能に支持されている。そして、図３に示すように、一対の支持ローラー２１及び軸受け２３は、基台２２の表面上における、キルン本体１の回転軸を含む鉛直面に対して反対側の位置に、相互にローラーの外周側面を対向させる態様で並置されている。
【００２９】
そして、このように配置されている一対の支持ローラー２１は、図３に示すように、それぞれ支点Ｓにおいて、キルン本体１のタイヤ１１との接触を保持しながら、キルン本体１を回転可能に支持している。
【００３０】
又、本体支持部２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）は、何れもキルン本体１を支持する支点Ｓの位置を、他の本体支持部の支点の位置とは独立に変動させることができる支点調整機構を備える。ここで、上記の「支点の位置の変動」とは、主として、キルン本体の最下端が鉛直方向において上下に移動するような各本体支持部における各支点Ｓの位置の変動を想定するものであるが、同支点がキルン本体１の回転軸方向に沿って移動することによる位置の変動を排除する概念ではない。そのような移動も上記の「支点の位置の変動」に含まれる。
【００３１】
本体支持部２に「支点調整機構」を備えさせるための具体的構造は特定の構造には限定されない。例えば、特許文献２に開示されている設置構造を含め、従来周知の各構造について本発明における「支点調整機構」を構成することができる。「支点調整機構」の好ましい一例としては、図４（ａ）に示すような一対の支持ローラー２１の設置構造を挙げることができる。この設置構造は、本体支持部２を構成する軸受け２３を、基台２２上においてキルン本体１の回転軸方向と直交する方向に個別に水平移動させることが可能な態様で設置する構造である。この構造は、例えば、本体支持部２に、軸受け２３をそのように水平移動させることができる調整ボルトを付与することにより構成することができる。この設置構造においては、例えば、支持ローラー２１を、図４（ｂ）に示すように、相互の距離を広げる方向に水平移動させることにより、キルン本体の最下端の位置を鉛直下方に変動させることができる。
【００３２】
［本体位置検出センサー］
図１〜図３に示すように、ロータリーキルン１０には、全ての本体支持部２において、所定の基準位置とキルン本体１の外周面との間の距離を連続測定可能な本体位置検出センサー３が設置されている。本体位置検出センサー３としては、上記距離を連続測定することができる非接触式センサーであれば、各種のレーザー変位計、超音波センサー等、従来公知の測定装置を適宜用いることができる。
【００３３】
ここで上記の所定の「基準位置」とは、キルン本体１と本体支持部２の支持ローラー２１とが当接する支点Ｓが変動する場合に、この支点Ｓの位置変動によっては絶対位置が連動して変動しない構造部分（例えば、基台２２）の一部であって、当該基準位置を、上記の測定のための位置座標の原点とすることができる位置（例えば、基台２２の表面）であればよい。
【００３４】
本体位置検出センサー３の設置位置は、図２及び図３に示すように、キルン本体１の回転軸の直下であって、支持ローラー２１の近傍となる位置とすることが好ましい。このような位置に本体位置検出センサー３を設置することによって、上記の「基準位置」とキルン本体１の外周面との間の距離を連続測定することができる。図２及び図３に例示す場合においては、本体位置検出センサー３が設置されている基台２２の表面が所定の「基準位置」となり、この基準位置からキルン本体１の外周面Ｐまでの距離ｄが連続的に測定される。
【００３５】
尚、本発明のロータリーキルン１０は、上記の距離ｄが、管理基準値である所定の範囲を逸脱したときに、異常発生を通知する通知手段（図示せず）を備えていることが好ましい。このような通知手段は、特定の装置等に限定されず、ロータリーキルン１０を含んでなる生産設備の管理者等が、容易に検知可能な音や光を発するブザーやランプ等を適宜採用することができる。
【００３６】
＜ロータリーキルンの保守管理方法＞
ロータリーキルン１０においては、外周面Ｐの位置は、キルン本体１の回転軸に平行な直線上に保持されていることが要求され、その場合においては、各々の本体支持部２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）におけるキルン本体１の外周面Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ）の位置は、図５（ａ）に示すように一直線上に保持されている。
【００３７】
このような構造からなるロータリーキルン１０において、各々の本体支持部２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）における所定の基準位置からキルン本体１の外周面Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ）の位置までの距離ｄを、本体位置検出センサー３によって連続測定することによって、例えば、図５（ｂ）に示すように、中間本体支持部２Ｂにおいてのみ外周面Ｐが鉛直下方へ位置変動したことに伴い、キルン本体１の外周面Ｐｂのみが同様に下方に位置変動したことを、タイムラグを経ずに随時リアルタイムで検知することができる。
【００３８】
そして、上記の場合において、ロータリーキルン１０によれば、Ｐｂの位置変動に対応させて、その他の本体支持部である炉尻側本体支持部２Ａ、炉前側本体支持部２Ｃにおける外周面Ｐも、速やかに且つ正確に、図５（ｃ）に示すように、適切な下方位置に変動させることにより、本体支持部２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）における、外周面Ｐの位置を、上記の所定の直線上に揃えて不適切な位置への変位を解消することができる。即ち、ロータリーキルンの運転を停止して確認することを要さずに、運転を継続しながら、キルン本体１の位置を適切に保持し続けることができる。尚、上記の外周面の変動については、Ｐｂの位置変動に対応させて、中間本体支持部２Ｂにおける外周面Ｐを、適切な上方位置に変動させることによって、外周面Ｐの位置を、上記の所定の直線上に揃える態様で行うこともできる。
【００３９】
又、キルン本体１を支持する支点相互間の位置ずれは、図４（ｂ）に示したように、支持ローラーの位置を調整したときに発生しやすい。キルン本体の駆動ギヤに最も近いタイヤの回転軸方向に垂直な両側面には、キルン本体の回転軸方向への移動を規制するためのスラストローラーが、一定の隙間を空けて備え付けられている。通常であれば、スラストローラーの隙間の間をタイヤが上下移動するが、どちらかのスラストローラーに連続的に強く当たり続ける状態となることがある。この状態を、登り窯、下り窯と称することがある。例えば、そのときに、運転中に支持ローラーの調整を行う必要が生じる。支持ローラーの調整は、本体支持部２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）において、各支持ローラーの軸受けを移動させることにより行うため、外周面Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ）の位置までの距離ｄ、あるいはＰａとＰｃを結ぶ直線上からのＰｂの偏差等の数値が、本体支持部２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）付近に設置された表示部に表示される構成とすることが好ましい。そうすれば、数値を確認しながら支持ローラーの調整を行うことができる。
【００４０】
尚、ロータリーキルン１０においては、この本体位置検出センサー３により、キルン本体の扁平変形を速やかに感知することもできる。例えば、キルン本体の外径が３５０ｃｍである場合、２ｃｍ／３５０ｃｍ以上の扁平率となった場合に、煉瓦脱落が起こりやすくなり、これに起因してキルン本体１の温度が上昇し、亀裂も発生しやすくなる。ロータリーキルン１０によれば、このようなキルン本体の扁平率の変動も、例えばｄの時間による微分値の変動と回転周期を解析することによって、迅速に感知することができる。よって、この点においても、ロータリーキルンの保守管理性を向上させることができる。
【００４１】
仮に、鉄鋼ダストの還元焙焼等に用いられる大型の還元焙焼ロータリーキルンにおいて、キルン本体に亀裂が発生してしまった場合には、その補修を行うためには、亀裂発生部分の耐火物の除去、シェル亀裂部のガウジング、シェル外側からと内側からの電気溶接が必要であり、通常、３日間以上の操業停止を余儀無くされることとなる。本発明のロータリーキルンを採用することにより、運転を継続したままキルン本体の位置を適切に保持して、上記のような亀裂の発生を長期に亘って回避することができる。本発明のロータリーキルンは、このようにして、ロータリーキルンを備えてなる生産設備の稼働率と保守管理性の向上に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１                                キルン本体
１１                              タイヤ
２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）            本体支持部
２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）    支持ローラー
２１１                            ローラー軸
２２（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ）    基台
２３（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ）    ローラー軸受け
３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）            本体位置検出センサー
１０                              ロータリーキルン
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020139634.tif 000005
【図４】
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【図５】
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