(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円環状で、天井面から垂下する垂れ壁で区切られた連続する複数のゾーン空間が内部に配置された回転炉床炉であって、
前記複数のゾーン空間のうち、一つのゾーン空間に排ガスダクトが取付けられ排気ゾーンとされていると共に、前記排気ゾーンを他のゾーン空間と区切る前記垂れ壁の下縁近傍に酸素含有ガス供給部が設けられており、
且つ、前記排ガスダクトの取付け部の中心位置は、前記連続する複数のゾーン空間の炉幅の中心位置より外周側または内周側にずらせて配置されていると共に、前記酸素含有ガス供給部は、前記連続する複数のゾーン空間の炉幅中心より前記排ガスダクトの取付け部と同じ側に配置されており、
更に、前記酸素含有ガス供給部は、前記排気ゾーンを他のゾーン空間と区切る両側の垂れ壁のうち、回転炉床の進行方向の上流側に設けられる垂れ壁の下縁近傍に設けられており、
また、前記酸素含有ガス供給部の、排ガスの流れ方向上流側と、前記排ガスダクトの取付け部には夫々温度計が配置されており、それら温度計で測定された温度により前記酸素含有ガス供給部からの酸素含有ガス供給量が調整されることを特徴とする回転炉床炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所等で発生するダストや鉄鉱石等を原料とした回転炉床炉に関し、より詳しくは、炉内に供給される炭材内装塊成物（以下、被加熱物と説明する。）から発生する可燃性ガスおよび炉内に投入する燃料を効率良く燃焼させることができる回転炉床炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転炉床炉を用いて、鉄鉱石等や製鉄所ダストと微粉の炭材とを混合して塊成化した被加熱物を炉内に供給・加熱することで、還元鉄を製造すると共に、還元処理過程で被加熱物中の亜鉛、鉛を還元・気化させて分離除去し、亜鉛や鉛等を捕集する製法が注目されている。被加熱物は炉内で１２００〜１４００℃の高温で加熱され、還元反応により、ＣＯ等の加熱性ガスが被加熱物から発生する。
【０００３】
この回転炉床炉に関する提案は種々なされているが、それら数々の提案の中でも特許文献１に記載された回転炉床炉およびその運転方法は、炉内で発生した可燃ガスを還元鉄の製造等に支障を来たすことなく完全燃焼させて加熱・還元に有効利用することにより燃費を向上できることで有効な提案の一つであるということができる。
【０００４】
しかしながら、この提案では、排気ダクトは、回転炉床炉内で発生した排ガスが滞留するために設けられた、上方に突出した隔室の隔室形成部（壁面）に取付けられており、しかも、その隔室と炉内は絞り部で仕切られており、また、酸素含有ガスを投入するための酸素含有ガス吹込ノズルが、絞り部またはその近傍に設けられているため、排ガスに含まれる可燃性ガスの燃焼は、酸素含有ガス吹込ノズルの下流側、すなわち炉内と比較して容積が小さい隔室内で行われることになる。
【０００５】
このような構成では、必然的に排ガス流量に対し、酸素含有ガスの吹込量は少なくなり、可燃性ガスが燃焼するまでに長時間を要することになる。また、燃焼熱は回転炉床炉の炉本体の内部とは離れた位置で発生することになり、必ずしも、そのエネルギーを炉内で有効利用できない。更に、絞り部を設けていることで、輻射エネルギーが通過する空間が小さくなるため、輻射エネルギーを有効利用する意味でも不利になる可能性があり、如いては炉床上の被加熱物に供給することができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４７２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、炉内での排ガスの流れを外周側または内周側にシフトすることで、可燃性ガスを含んだ排ガスを炉内で攪拌することにより、排ガス中の可燃性ガスを効率良く燃焼させることができ、被加熱物を効率良く加熱させ、エネルギー原単位の低減や生産性の向上に寄与できる回転炉床炉を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、中空円環状で、天井面から垂下する垂れ壁で区切られた連続する複数のゾーン空間が内部に配置された回転炉床炉であって、前記複数のゾーン空間のうち、一つのゾーン空間に排ガスダクトが取付けられ排気ゾーンとされていると共に、前記排気ゾーンを他のゾーン空間と区切る前記垂れ壁の下縁近傍に酸素含有ガス供給部が設けられており、且つ、前記排ガスダクトの取付け部の中心位置は、前記連続する複数のゾーン空間の炉幅の中心位置より外周側または内周側にずらせて配置されていると共に、前記酸素含有ガス供給部は、前記連続する複数のゾーン空間の炉幅中心より前記排ガスダクトの取付け部と同じ側に配置されており、更に、前記酸素含有ガス供給部は、前記排気ゾーンを他のゾーン空間と区切る両側の垂れ壁のうち、回転炉床の進行方向の上流側に設けられる垂れ壁の下縁近傍に設けられており、また、前記酸素含有ガス供給部の、排ガスの流れ方向上流側と、前記排ガスダクトの取付け部には夫々温度計が配置されており、それら温度計で測定された温度により前記酸素含有ガス供給部からの酸素含有ガス供給量が調整されることを特徴とする回転炉床炉である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１記載の回転炉床炉によると、排ガスダクトの取付け部の中心位置を、連続する複数のゾーン空間の炉幅中心より外周側または内周側にずらせて配置して炉内での排ガスの流れを外周側または内周側にシフトさせ、排ガスを炉内で攪拌することにより、排ガス中に共存する可燃性ガスと酸素ガスの燃焼反応を促進することができる。
【００１３】
尚、排気ゾーンを他のゾーン空間と区切る垂れ壁の下縁近傍、望ましくは炉床近傍に、酸素含有ガス供給部を設けることで、より攪拌効果をより高めると共に、排気ゾーン内での酸素含有ガスの滞留時間を最大限とすることができ、排ガス中の可燃性ガスの燃焼を更に促進することができる。
【００１４】
また、酸素含有ガス供給部を、連続する複数のゾーン空間の炉幅中心より排ガスダクトの取付け部と同じ側にずらせて配置することで、酸素含有ガス供給部から供給される酸素含有ガスにより、更に攪拌効果を増大させることができ、燃焼効率を一層促進することができる。
【００１５】
また、酸素含有ガス供給部を、排気ゾーンを他のゾーン空間と区切る両側の垂れ壁のうち、回転炉床の進行方向の上流側に設けられる垂れ壁の下縁近傍に設けることにより、酸素含有ガスの均一混合時間を短縮させて燃焼をより確実に促進することができる。尚、酸素含有ガス供給部を回転炉床に近い位置とすることで、より燃焼を促進し、被加熱物への着熱向上に寄与できる。
【００１６】
また、排気ゾーンの入口部と出口部に夫々設置された温度計により酸素含有ガス供給部からの酸素含有ガス供給量を調整することができるため、炉内への無駄な酸素含有ガスの供給を低減することができる。一方で、酸素含有ガスの供給量が少ない場合には燃焼が不十分となり温度を低下させてしまうが、最適な酸素含有ガス供給量とすることができ、燃焼を効率的に行うことができる。
【００１７】
尚、排気ゾーンの入口部に設置された温度計により、排ガス上流ゾーン内に供給する酸素含有ガス量を適正に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、回転炉床炉の概要を示す斜視図である。
【図２】同実施形態を示すもので、回転炉床炉の垂れ壁の高さ位置での横断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示すもので、回転炉床炉の排気ゾーン付近の縦断面図である。
【図４】回転炉床炉内の排気ゾーン付近でのガスの流れを示すもので、（ａ）は本発明の別の実施形態のガスの流れを示す模式図、（ｂ）は排ガスダクトを炉幅の中心に設けた従来技術のガスの流れを示す模式図である。
【図５】実施例で酸素含有ガス供給部の好ましい設置位置を確認した際の酸素含有ガス供給部の設置位置を示すもので、回転炉床炉の排気ゾーン付近の外周壁側を示す縦断面図である。
【図６】実施例で酸素含有ガス供給部の好ましい設置位置を確認した際の酸素含有ガス供給部の設置位置を示すもので、回転炉床炉の排気ゾーン付近の内周壁側を示す縦断面図である。
【図７】実施例で確認した回転炉床近傍の温度と排ガスダクトの入口付近で排ガスの温度を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００２０】
例えば、図１〜図３に示すように、本発明の回転炉床炉１は、円環状に形成された外周壁１ａと、曲率半径がその外周壁１ａより僅かに小さくなるように円環状に形成された内周壁１ｂと、その対峙して配置された外周壁１ａと内周壁１ｂの間を被覆するようにして上面に配置された円環板状の天井１ｃと、その対峙して配置された外周壁１ａと内周壁１ｂの間の下面に配置された円環板状の回転炉床１ｄより構成され、縦断面略矩形の中空円環状に形成されている。また、この回転炉床炉１、特に外周壁１ａと内周壁１ｂと天井１ｃは、断熱性を有する耐火物で形成されている。
【００２１】
また、円環板状の天井１ｃの下面、すなわち回転炉床炉１の天井面からは、複数枚の垂れ壁２が、回転炉床炉１の円周方向と直交するようにして一定の間隔を開けて垂下しており、回転炉床炉１は、それら垂れ壁２で区切られた連続する複数のゾーン空間３が内部に配置されて構成されている。
【００２２】
それら複数のゾーン空間３のうち、一つのゾーン空間３の天井面には、排ガスダクト４が取付けられていて排気ゾーン３ａとされている。また、その排気ゾーン３ａを、隣り合う他のゾーン空間３と区切る垂れ壁２の下縁近傍には、酸素含有ガス供給部５が設けられている。また、排ガスダクト４の取付け部の中心位置は、連続する複数のゾーン空間３の炉幅の中心位置より外周壁１ａ側に配置されるようにして、排気ゾーン３ａの天井面に取付けられている。
【００２３】
回転炉床１ｄは、駆動装置（図示せず）によって、外周壁１ａと内周壁１ｂの間の床面上に配置されたレール（図示せず）上を通ることにより、例えば、図２の矢印に示す方向（左回り）に回転するようにして駆動される。この回転炉床１ｄは、円環状に組まれた炉体フレームと、その炉体フレームの上に配設された上面が耐火物で被覆された炉床断熱材とで構成されている。
【００２４】
この回転炉床１ｄの上には、鉄鉱石や製鉄所ダスト等の亜鉛、鉛等を含有する原料と微粉の炭材を混合して塊成化した被加熱物（図示せず）が、装入口７から供給される。この被加熱物が載設された回転炉床１ｄが回転炉床炉１内を回転移動することで、炉内でバーナ８により１２００〜１４００℃の高温で加熱され、その排ガスが排ガスダクト４から排気される。尚、排ガスは次工程で適宜処理される。図２には、回転炉床１ｄが左回りに回転する実施形態について示すが、回転炉床１ｄが右回りに回転しても構わないことは勿論である。
【００２５】
排ガスダクト４は、前記したように、その取付け部の中心位置が、連続する複数のゾーン空間３の炉幅の中心位置より外周壁１ａ側に配置されるようにして、排気ゾーン３ａの天井面に取付けられている。このように排ガスダクト４を配置すると、回転炉床炉１内を流れる排ガスの流速は、外周壁１ａ側では速く、内周壁１ｂ側では遅くなり、排ガスの流れが炉内で攪拌され、可燃性ガスと酸素ガスとの混合が促進される。
【００２６】
尚、本実施形態では、排ガスダクト４は、炉幅の中心位置より外周壁１ａ側に配置されているが、炉幅の中心位置より内周壁１ｂ側に配置されていても構わない。排ガスダクト４を炉幅の中心位置より内周壁１ｂ側に配置した場合、回転炉床炉１内を流れる排ガスの流速は、内周壁１ｂ側では速く、外周壁１ａ側では遅くなり、排ガスの流れが炉内で攪拌され、可燃性ガスと酸素ガスとの混合が促進される。
【００２７】
また、本実施形態では、排ガスダクト４は、排気ゾーン３ａの天井面に取付けられているが、排気ゾーン３ａの外周壁１ａ面或いは内周壁１ｂ面に取付けられていても構わない。例えば、排ガスダクト４を外周壁１ａ面に取付けた場合は、その排ガスダクト４の取付け部の中心位置は、必ず連続する複数のゾーン空間３の炉幅の中心位置より外周壁１ａ側に配置されるようになる。
【００２８】
また、垂れ壁２の下縁は、外周壁１ａ側が内周壁１ｂ側より高くなるようにして傾斜していても良い。このように、垂れ壁２の下縁を傾斜させること、もしくは段状に形成させることによっても、回転炉床炉１内を流れる排ガスの流速を、外周壁１ａ側では速く、内周壁１ｂ側では遅くすることができ、排ガスの流れを炉内で攪拌することによって、更に、排ガス中に共存する可燃性ガスと酸素ガスとの混合を促進させることができる。
【００２９】
また、図３に示すように、排気ゾーン３ａの天井面の高さを、他のゾーン空間３の天井面の高さより高い位置としておれば、排ガスダクト４による排気、ひいては排ガス中の可燃性ガスの燃焼を更に促進させることができる。この図３に示す実施形態は、排気ゾーン３ａの天井面の高さを、他のゾーン空間３の天井面の高さより僅かであるが高くした実施形態である。
【００３０】
排気ゾーン３ａは、図１および図２に示すように、連続する複数のゾーン空間３の中では、回転炉床１ｄの進行方向の上流側に設けられる。回転炉床１ｄの進行方向の上流側に排気ゾーン３ａを設けることにより、排ガス中に共存する可燃性ガスと酸素ガスとの混合を促進させることができる。炉内の排ガスの流量比は、排気ゾーン３ａの上流側の方が下流側より小さくなる。
【００３１】
酸素含有ガス供給部５は、垂れ壁２の下縁近傍の外周壁１ａ面等に設けられるが、排気ゾーン３ａの上流側に設けられた垂れ壁２の下縁近傍に設けられることが好ましい。尚、本発明で述べる垂れ壁２の下縁近傍とは、基本的には垂れ壁２の下縁の周辺の位置のことを示し、酸素含有ガス供給部５が設けられるのは、垂れ壁２の下縁の周辺の位置であれば何れの位置であって構わない。好ましい酸素含有ガス供給部５の設置位置は、垂れ壁２の下縁から回転炉床１ｄ上の被加熱物の上面までの間の高さ位置であり、より好ましくは被加熱物近傍で、且つ、少なくともその酸素含有ガス供給部５の一部が垂れ壁２の厚み内の直下に入るような位置である。尚、酸素含有ガス供給部５の横幅の全てが垂れ壁２の厚み内の直下に入るように位置していることが更に好ましく、酸素含有ガス供給部５の中心が垂れ壁２の中心線の直下に位置していることが最も好ましい。
【００３２】
また、酸素含有ガス供給部５の排ガスの流れ方向上流側（排気ゾーン３ａの入口側）と、排ガスダクト４の取付け部（排気ゾーン３ａの出口側）には、熱電対等の温度計６が設けられる。これら温度計６で酸素含有ガス供給部５の上流側の温度を測定することにより、上流側にて供給する酸素含有ガス量を適正に調整することができる。また、排ガスダクト４の取付け部の温度を測定することで、炉内での排ガスの燃焼状態を把握することができ、その情報により酸素含有ガス供給部５からの酸素含有ガスの供給量を調整することができる。尚、酸素含有ガス供給部５の排ガスの流れ方向上流側の温度計６の設置位置は、酸素含有ガス供給部５直前の排ガスの温度を測定できる位置であればどのような位置であっても構わないが、酸素含有ガス供給部５に近すぎても、また、遠すぎても正確な温度を測定することができない。最も好ましい温度計６の設置位置は、垂れ壁２の下縁と同一高さ位置であり、その位置を図３に示す。
【００３３】
また、排ガスダクト４を炉幅の中心位置より外周壁１ａ側に配置する場合は、酸素含有ガス供給部５も排ガスダクト４と同様に、連続する複数のゾーン空間３の炉幅中心より外周壁１ａ側に配置することが好ましい。酸素含有ガス供給部５を連続する複数のゾーン空間３の炉幅中心より外周壁１ａ側に配置することで、酸素含有ガス供給部５から供給される酸素含有ガスにより、更に攪拌効果を増大させることができる。尚、当然ではあるが、酸素含有ガス供給部５を外周壁１ａに設けることでその設置位置を連続する複数のゾーン空間３の炉幅中心より外周壁１ａ側とすることができる。
【００３４】
ここで、図３に示す実施形態において、酸素含有ガス供給部５から酸素含有ガスを供給した際の攪拌効果を、排ガスダクト４側から見た回転炉床炉１内の排気ゾーン３ａ付近でのガスの流れを模式的に表した図４を用いて説明する。図４（ａ）は、図３に示す実施形態において酸素含有ガスを供給した際の回転炉床炉１内のガスの流れ（水平方向）を示した模式図であり、（ｂ）は排ガスダクト４の中心位置を炉幅の中心位置と一致させた従来技術に係る回転炉床炉１内のガスの流れ（水平方向）を示した模式図（酸素含有ガスの供給無し）である。
【００３５】
排ガスダクト４の中心位置を炉幅の中心位置と一致させた従来技術の場合、図４（ｂ）に示すように、回転炉床１ｄの進行方向上流側（排気ゾーン３ａの入口側）からの排ガスと、回転炉床１ｄの進行方向下流側（排気ゾーン３ａの出口側）からの排ガスが、排気ゾーン３ａの中央付近で衝突して排ガスダクト４へと導かれ排気される。これに対し、排ガスダクト４を炉幅の中心位置より外周壁１ａ側に配置した本発明の実施形態の場合、外周壁１ａ側と内周壁１ｂ側のガスの流速の差をつけることにより攪拌効果を向上させ燃焼促進している。図４（ａ）に示すように、排気ゾーン３ａ内全体で渦のような流れを発生させ攪拌効果の向上と容積の有効利用促進による燃焼促進をしていることが分かる。更に、酸素含有ガス供給部５から酸素含有ガスが供給されることで、図４（ｂ）と同じ部分に比べガス流速が早くより攪拌が促進され、同様に排気ゾーン３ａにおける排ガス中の可燃性ガスと酸素ガスの混合促進により燃焼促進される。
【００３６】
尚、排ガスダクト４を炉幅の中心位置より内周壁１ｂ側に配置する場合は、酸素含有ガス供給部５も排ガスダクト４と同様に、連続する複数のゾーン空間３の炉幅中心より内周壁１ｂ側に配置することが好ましい。酸素含有ガス供給部５を連続する複数のゾーン空間３の炉幅中心より内周壁１ｂ側に配置することで、酸素含有ガス供給部５から供給される酸素含有ガスにより、更に攪拌効果を増大させることができる。
【００３７】
また、排ガスダクト４の取付け部近傍には冷却空気供給口９が設けられている。このように排ガスダクト４の取付け部近傍に冷却空気供給口９を設けることで、排ガスダクト４内での排ガスの燃焼の発生、また、その燃焼の発生によるダクト耐火物の劣化の発生を防止することができる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３９】
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、図５および図６に示すように、排気ゾーンの外周壁側と内周壁側に夫々４箇所ずつ、合計８箇所に酸素含有ガス供給部（吹き込みノズル）を設け、これらの吹き込みノズルのうち１箇所の吹き込みノズルのみを選択して開度１０（全開）とし、他の全ての吹き込みノズルを熱から保護するため開度１（僅かに開）として、各条件での回転炉床近傍の温度、排ガスダクトの入口付近で排ガスの温度を、夫々測定した。開度１０（全開）とした吹き込みノズルは、図５に示す排気ゾーンの外周壁側で、炉内の排ガスの流量比が小さい側Ａと大きい側Ｂで夫々１箇所ずつ、図６に示す排気ゾーンの内周壁側で、炉内の排ガスの流量比が大きい側Ｃと小さい側Ｄとで夫々１箇所ずつとした。尚、図５および図６には、排気ゾーンに隣り合うゾーン空間のうち、排ガスの流量比が小さい側のゾーン空間をＺ１、大きい側のゾーン空間をＺ２と示す。また、回転炉床近傍の温度は、図５に示すように、回転炉床の上方１３０ｍｍの位置に設置した温度計Ｅで測定した。
【００４０】
図７に示す試験結果によると、図５に示す排気ゾーンの外周壁側（Ａ，Ｂ）の吹き込みノズルを全開とした方が、図６に示す排気ゾーンの内周壁側（Ｃ，Ｄ）に吹き込みノズルを全開とした方より、回転炉床近傍の温度、排ガスダクトの入口付近で排ガスの温度が共に高くなっていることが分かる。また、炉内の排ガスの流量比が小さい側（Ａ，Ｄ）の吹き込みノズルを全開とした方が、炉内の排ガスの流量比が小さい側（Ｂ，Ｃ）の吹き込みノズルを全開とした方より、回転炉床近傍の温度、排ガスダクトの入口付近で排ガスの温度が共に高くなっていることも分かる。
【００４１】
以上の試験結果をまとめると、図７でも明らかであるが、図５に示す吹き込みノズルＡ、すなわち、排気ゾーンの外周壁側で炉内の排ガスの流量比が小さい側の吹き込みノズルＡを全開とした場合が、他の吹き込みノズルＢ，Ｃ，Ｄを夫々全開とした場合と比較して、回転炉床近傍の温度、排ガスダクトの入口付近で排ガスの温度が最も高くなり、排ガス中の可燃ガスを効率良く燃焼できるということが確認できた。つまり、酸素含有ガス供給部（吹き込みノズル）は、排気ゾーンの外周壁側で、且つ、炉内の排ガスの流量比が小さい側の垂れ壁の下縁近傍に設けることが最も好ましいということができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…回転炉床炉
１ａ…外周壁
１ｂ…内周壁
１ｃ…天井
１ｄ…回転炉床
２…垂れ壁
３…ゾーン空間
３ａ…排気ゾーン
４…排ガスダクト
５…酸素含有ガス供給部
６…温度計
７…装入口
８…バーナ
９…冷却空気供給口
【図１】
0005498137.tif 000002
【図２】
0005498137.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005498137.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005498137.tif 000007
【図７】
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