(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気性を有する底板上に含油含水金属屑が載置されたバケットを雰囲気ガス中に収容し、前記雰囲気ガスを加熱し、加熱された雰囲気ガスを循環させて含油含水金属屑を昇温し、引続き、雰囲気圧力を大気圧以下に減圧して油分および水分を気化し、その後、金属屑を雰囲気ガス中で冷却するとともに気化した蒸気を冷却して凝縮し、前記含油含水金属屑から油分および水分を回収する金属屑の脱油設備の減圧脱油炉において、
バケットが通過することができる開口部に、この開口部を気密に塞ぐ炉蓋が開閉自在に設けられる炉本体と、
炉本体に設けられ、バケットを炉底から上方に間隔をあけて支持する支持手段と、
不燃性の雰囲気ガスを所定温度に加熱する加熱手段と、
炉本体の上部に設けられ、含油含水金属屑の昇温時および金属屑の冷却時に炉本体内の雰囲気ガスを循環させる循環手段と、
炉本体内の最も炉壁寄りで、炉本体内の上部空間から下部空間にわたって設けられる第１雰囲気ガス案内手段と、
第１雰囲気ガス案内手段よりも内方に加熱手段を挟んで、炉本体の上部空間から下部空間にわたって設けられる第２雰囲気ガス案内手段と、
炉本体内に収容されたバケット内を、下方から上方に通過する雰囲気ガスを、バケットの上端開口周縁部の直上から、循環手段の吸入口に導く第３雰囲気ガス案内手段と、
含油含水金属屑を昇温するときには、雰囲気ガスを第２雰囲気ガス案内手段に導き、金属屑を冷却するときには、雰囲気ガスを第１雰囲気ガス案内手段に導く経路切換手段とを含むことを特徴とする金属屑の減圧脱油炉。
【請求項２】
前記第１循環ガス案内手段には、その下部に雰囲気ガス冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の金属屑の減圧脱油炉。
【請求項３】
前記第３雰囲気ガス案内手段のバケットを臨む下端部には、第３雰囲気ガス案内手段の下端部とバケットの上端部との隙間を覆う隙間調整手段が着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の金属屑の減圧脱油炉。
【請求項４】
前記炉本体の炉壁には、炉本体を冷却する水冷ジャケットが設けられており、水冷ジャケットは、炉本体の底部に冷却水を供給する供給口を有し、炉本体の上部に冷却水を排出する排水口を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属屑の減圧脱油炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス鋼帯などの金属帯を製造する工場において、製造工程中に発生する含油含水金属屑から油分および水分を除去する設備に関し、特に減圧下で加熱して油分および水分を蒸発させて除去する減圧脱油炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼帯などの金属帯を製造する工場では、工場内で発生する種々の金属屑は勿論のこと、工場外で発生する種々の金属屑をも含め、種々雑多な金属屑を再利用して省資源化を図っている。すなわち、種々雑多な金属屑を電気炉などの溶解設備に他の原料とともに装入し、高温で溶解して金属溶湯を溶製している。さらにこの金属溶湯は所望とする化学成分に精錬され、凝固後圧延加工などを経て金属帯に製造されている。前記金属屑は、たとえば金属帯の表面疵を除去するために行われる研削、研磨工程において発生する。金属帯の研削、研磨工程においては、研削油あるいは研磨油として、第２石油類および第３石油類などの鉱油あるいは動物油が用いられ、さらに研削剤、切削剤および洗浄剤として水や薬液が用いられる。発生する金属屑は、不定形な粉状あるいは綿状であり、油分および水分を多量に含有している。また金属帯をたとえば放電加工、切断加工、旋盤加工および穴あけ加工する際にも、主として冷却および潤滑のために前記油、水および薬液が用いられるので、前記加工によって発生する粉粒状あるいは繊維状の金属屑にも、同様に油分および水分が多量に含まれる。
【０００３】
また、一般的に金属屑は、あまり費用をかけずに雑な扱いを受けることが多いので、その運搬方法や保管方法が不適切な場合、あるいはその保管が長期にわたる場合には、湿気を帯びて水分を多量に含有しやすい。さらに雨水が直接かかったり、保管場所の床から水分が浸入したりして、金属屑が水分を含有するに至りやすい。しかも、一旦水分を含有すると金属屑は、その形状効果によって乾燥されにくい。
【０００４】
このようにして発生する油分および水分を含有している金属屑を、資源として有効に再利用を図り、かつ含有している油分についても極力再利用を図るためには、この含有している油分および水分を金属屑から除去する必要がある。これは油分を充分に除去していない金属屑をたとえば前記電気炉などの溶解設備に装入して、高温で溶解すると爆発燃焼など異常燃焼の発生するおそれがあるからであり、水分が含有されている金属屑を金属溶湯中に装入すると水蒸気爆発の発生するおそれがあるからである。
【０００５】
金属屑から油分を除去する先行技術としては、たとえば特開平７−１１８７６７号公報および特開平７−１２６７６４号公報が開示されている。特開平７−１１８７６７号公報には、油分を含有する金属屑を、油分の一部を遠心分離機によって除去した後に圧縮成型し、形成された成型物を減圧脱油装置によって、真空雰囲気中で、加熱して油分を蒸発除去する方法が開示されている。また、特開平７−１２６７６４号公報には、油分および水分を含有する金属屑を、油分および水分の一部を遠心分離機によって除去した後に圧縮成型し、形成された成型物を、減圧脱油装置によって真空雰囲気中で、加熱して油分および水分を蒸発除去する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように先行技術によれば、減圧脱油装置によって含油含水金属屑の圧縮成型物を真空雰囲気中で加熱して油分および水分を蒸発除去することができる。しかしながら、先行技術には、雰囲気ガス中で加熱および冷却を行う際に、次のような問題がある。
【０００７】
（１）先行技術において圧縮成型物を雰囲気ガス中で加熱を行う際には、圧縮成型物の加熱は主として雰囲気ガスの循環による対流熱伝達によって行われる。通常圧縮成型物は通気性底板を有するバケット内に装入されて雰囲気ガス中に収容されるので、雰囲気ガスの循環流は通過抵抗の大きいバケット内を通過しないで、通過抵抗の小さいバケット外を通過しやすい。このため、圧縮成型物の昇温速度が非常に小さくなり、加熱時間が非常に長くなる。
（２）先行技術において圧縮成型物を雰囲気ガス中で冷却を行う際には、圧縮成型物の冷却はラジアントチューブへの熱供給を停止した状態で、雰囲気ガスを循環させることによって行われる。しかしながら、ラジアントチューブは残熱を保有しており、それによって循環雰囲気ガスの温度が低下しにくいので、圧縮成型物の冷却速度が非常に小さくなり、冷却時間が非常に長くなる。このように、先行技術では加熱および冷却に要する時間が非常に長いので、油分および水分を除去するための全所要時間が非常に長くなり、能率および生産性が非常に低い。
【０００８】
本発明の目的は、前記問題を解決し、含油含水金属屑から油分および水分を短時間で除去することのできる能率および生産性の良好な減圧脱油炉を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、通気性を有する底板上に含油含水金属屑が載置されたバケットを雰囲気ガス中に収容し、前記雰囲気ガスを加熱し、加熱された雰囲気ガスを循環させて含油含水金属屑を昇温し、引続き、雰囲気圧力を大気圧以下に減圧して油分および水分を気化し、その後、金属屑を雰囲気ガス中で冷却するとともに気化した蒸気を冷却して凝縮し、前記含油含水金属屑から油分および水分を回収する金属屑の脱油設備の減圧脱油炉において、
バケットが通過することができる開口部に、この開口部を気密に塞ぐ炉蓋が開閉自在に設けられる炉本体と、
炉本体に設けられ、バケットを炉底から上方に間隔をあけて支持する支持手段と、
不燃性雰囲気ガスを所定温度に加熱する加熱手段と、
炉本体の上部に設けられ、含油含水金属屑の昇温時および金属屑の冷却時に炉本体内の雰囲気ガスを循環させる循環手段と、
炉本体内の最も炉壁寄りで、炉本体内の上部空間から下部空間にわたって設けられる第１雰囲気ガス案内手段と、
第１雰囲気ガス案内手段よりも内方に加熱手段を挟んで、炉本体の上部空間から下部空間にわたって設けられる第２雰囲気ガス案内手段と、
炉本体内に収容されたバケット内を、下方から上方に通過する雰囲気ガスを、バケットの上端開口周縁部の直上から、循環手段の吸入口に導く第３雰囲気ガス案内手段と、
含油含水金属屑を昇温するときには、雰囲気ガスを第２雰囲気ガス案内手段に導き、金属屑を冷却するときには、雰囲気ガスを第１雰囲気ガス案内手段に導く経路切換手段とを含むことを特徴とする金属屑の減圧脱油炉である。
本発明に従えば、第１雰囲気ガス案内手段は炉本体内の最も炉壁寄りに設けられているので、炉壁を冷却することによって雰囲気ガスを冷却しながら炉本体の上部空間から下部空間に導くことができる。第２雰囲気ガス案内手段は、雰囲気ガスを加熱手段によって加熱しながら炉本体の上部空間から下部空間に導くことができる。第３雰囲気ガス案内手段は、バケット内を下方から上方に通過する雰囲気ガスをバケットの開口周縁部の直上から循環手段の雰囲気ガス吸入口に導くことができる。経路切換手段は、雰囲気ガスの経路を交互に切換えることができる。これによって、含油含水金属屑の昇温時には、循環手段によって送出された雰囲気ガスは、経路切換手段によって第２雰囲気ガス案内手段に導かれ、加熱手段によって所定温度に加熱され、炉本体内の下部空間に到達し、その後、バケット内を通過して含油含水金属屑を昇温し、第３雰囲気ガス案内手段を介して循環手段に吸入される。また、含油含水金属屑の冷却時には、循環手段によって送出された雰囲気ガスは、経路切換手段によって第１雰囲気ガス案内手段に導かれ、冷却されて炉本体内の下部空間に到達し、その後、バケット内を通過して含油含水金属屑を冷却し、第３雰囲気ガス案内手段を介して循環手段に吸入される。このように、含油含水金属屑の昇温または冷却時に、雰囲気ガスは経路を切換えられて送出され、経路内で加熱または冷却され、さらにバケット内を通過して循環することができるので、含油含水金属屑を対流熱伝達によって迅速かつ効率的に昇温または冷却することができる。このため、含油含水金属屑の昇温および冷却時間を大幅に短縮することが可能となり、減圧脱油処理の全所要時間が大幅に短縮される。
【００１０】
また本発明の前記第１循環ガス案内手段には、その下部に雰囲気ガス冷却手段が設けられていることを特徴とする。
本発明に従えば、第１循環ガス案内手段には雰囲気ガス冷却手段が設けられているので、第１循環ガス案内手段を通過する雰囲気ガスの温度をさらに低下させることができる。またこれによって、含油含水金属屑の冷却時に一層効率的に含油含水金属屑を冷却することができる。さらに、雰囲気ガス冷却手段が第１循環ガス案内手段の下部、すなわち雰囲気ガスがバケットに流入する直前の位置に設けられているので、バケットに流入する雰囲気ガスの温度を確実に低下させることができる。
【００１１】
また本発明の前記第３雰囲気ガス案内手段のバケットを臨む下端部には、第３雰囲気ガス案内手段の下端部とバケットの上端部との隙間を覆う隙間調整手段が着脱自在に設けられていることを特徴とする。
本発明に従えば、隙間調整手段によって第３雰囲気ガス案内手段の下端部とバケットの上端部との隙間が覆われているので、バケット外から第３雰囲気ガス案内手段に流入する雰囲気ガス量を大幅に低減することができる。このため、バケット内を通過して第３雰囲気ガス案内手段に流入する雰囲気ガス量を、通過抵抗が大きいにもかかわらず、確実に増大させることができる。また、隙間調整手段が着脱自在に設けられているので、熱変形が生じても隙間調整手段のみを取換えればよく、第３雰囲気ガス案内手段全体の交換作業を回避することができる。
【００１２】
また本発明の前記炉本体の炉壁には、炉本体を冷却する水冷ジャケットが設けられており、水冷ジャケットは、炉本体の底部に冷却水を供給する供給口を有し、炉本体の上部に冷却水を排出する排水口を有することを特徴とする。
本発明に従えば、水冷ジャケットの下部から水温の低い冷却水が供給されるので、水冷ジャケットの下部が上部よりも低い温度に保たれる。したがって、雰囲気ガスがバケットに流入する直前の位置において、雰囲気ガスを炉壁の下部の内面に接触させて、より温度の低い冷却水との熱交換によって抜熱することができ、炉底付近に循環された雰囲気ガスの温度を他の位置よりも低下させることができる。これによって、バケットに流入する雰囲気ガスの温度が確実に低下するので、冷却時に含油含水金属屑をさらに効率的に冷却して、バケット内の金属屑の冷却時間を短縮することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である金属屑の減圧脱油炉の構成を簡略化して示す正面図であり、図２は図１に示す減圧脱油炉の構成を簡略化して示す側面図であり、図３は図１に示す減圧脱油炉を備える金属屑の脱油設備の構成を簡略化して示す平面図である。金属屑の油分および水分を除去する設備である脱油設備１は、図３に示すように遠心分離手段３と、第１成型手段４と、異物除去手段５と、第２成型手段６と、減圧脱油手段７とを含んで構成される。
【００１４】
遠心分離手段である遠心分離機３は、油分含有量の多い含油含水金属屑から成る第１原料を、遠心分離して、第１原料から油分および水分の一部を予め除去する。含油含水金属屑の油分含有量は、たとえば遠心分離前で約４５〜５０％ｗｔであり、遠心分離後で約１０％ｗｔである。第１成型手段である第１成型装置４は、遠心分離機３によって油分および水分の一部が除去された金属屑を、圧縮成型して、固形の成型物を形成する。異物除去手段５は、油分含有量が少なく、かつ砥粉などの粉粒状の異物を含有する含油含水金属屑から成る第２原料を、振動させて、第２原料から前記砥粉などの異物を除去する。第２成型手段である第２成型装置６は、異物除去手段５によって異物が除去された金属屑を、圧縮成型して、固形の成型物を形成する。
【００１５】
図４は、図３に示す減圧脱油手段の構成を簡略化して示す系統図である。減圧脱油手段である減圧脱油装置７は、減圧脱油炉８と、油水回収装置１０と、減圧手段である真空排気装置１１と、排ガス燃焼装置１２とを含んで構成される。減圧脱油炉８は、前記第１および第２成型装置４，６によって成型された各成型物を減圧脱油して各成型物内に残存する油分および水分を除去する。減圧脱油後の各成型物の油分含有量は、たとえば１％ｗｔ以下である。減圧脱油炉８には、炉内から排出される排気ガスを導く真空排気管８３が接続されている。真空排気管８３は、主排気弁８４、オイルコンデンサ１３、オイルコンデンサ排気弁８５および真空弁８６を経由して真空排気装置１１に接続される。真空排気装置１１からの排気ガスは、オイルミストトラップ８７と、排気ガス中の残留油分を燃焼する排ガス燃焼装置１２とを通過して大気中に放出される。
【００１６】
油水回収装置１０は、オイルコンデンサ１３と、油水分離器１４とを含む。オイルコンデンサ１３は、油分および水分を含む排気ガスを冷却し、油分および水分を凝縮させて回収する。回収された油分および水分の混合液体は、第２オイル回収弁９８を介して油水分離器１４に貯留され、比重の差を利用して油分と水分とに分離される。また減圧脱油炉８の底部に溜まった油分を第１オイル回収弁９７を介して油水分離器１４に回収することもできる。本実施の形態では、分離油を燃料として減圧脱油炉８のオイルバーナ５４に使用する。オイルバーナ５４で発生した燃焼排ガスは、ラジアントチューブ５５内を通過して排ガス管８８から大気中に放出される。
【００１７】
真空排気装置１１は、油回転ポンプ８９とルーツポンプ９０とを含む。真空排気装置１１は、減圧脱油炉８内に吸引力を導く。減圧脱油炉８内の真空度、温度および残存酸素量は、真空計９１、温度計９２および酸素濃度計９３によってそれぞれ計測される。減圧脱油炉８内には、加熱および冷却時に不燃性の雰囲気ガスが導入される。導入される雰囲気ガスとしては、窒素ガスまたは不活性ガスが用いられるけれども、本実施の形態では安価で入手の容易な窒素ガスを用いることが好ましい。窒素ガスは、窒素ガスタンク９４から窒素ガス導入弁９５を経て減圧脱油炉８内に導入される。さらに窒素ガスは、パージ弁９６を経てオイルコンデンサ１３内に導入される。減圧脱油炉８の上部には、放出管９９と放出弁１００が設けられている。減圧脱油炉８は真空容器として構成されているので、窒素ガス導入時、炉内圧力が大気圧を超えるときには放出弁１００を開放して炉内圧力を低下させ、炉内圧力を大気圧に保持する。含油含水成型物は、減圧脱油炉８内において窒素ガス中で加熱された後、大気圧以下に減圧されて脱油され、引続き窒素ガス中で冷却されて炉外に取出される。
【００１８】
再び図３を参照して、前記第１原料は、運搬用容器３６に収納された状態で、前記第１原料搬入用の運搬用車両３４に搭載されて脱油工場内に搬入される。搬入された第１原料は、クレーンによって、運搬用車両３４から直接、または原料置場３７に一時的に載置された後に、受入ホッパ１５に選択的に投入される。受入ホッパ１５に投入された第１原料は、搬送装置１６によって搬送されて遠心分離機３に供給されて、油分および水分の一部が除去される。油分および水分の一部が除去された金属屑は、搬送装置１６によって搬送され、中継ホッパ２１を経て第１成型装置４に供給され、引続き成型物に圧縮成型されて成型物台車２５上のバケット２４に投入される。
【００１９】
第２原料は、第２原料搬入用の運搬用車両３５に直接搭載されて脱油工場内に搬入され、運搬用車両３５から直接受入ホッパ１７に投入される。受入ホッパ１７に投入された第２原料は、異物除去手段５によって砥粉などの異物が除去される。この異物除去手段５によって除去された異物は、異物搬送手段１８によって異物置場１９に搬送される。異物が除去された金属屑は、搬送手段２０によって搬送され、中継ホッパ２２を経て第２成型装置６に供給され、引続き成型物に圧縮成型されて成型物台車２５上のバケット２４に投入される。
【００２０】
成型物が投入されたバケット２４は、クレーンによって受入仮置台２９に移動されて載置される。受入仮置台２９に載置されたバケット２４は、バケット搬送手段２７によって２基の減圧脱油炉８のうちのいずれかに選択的に装入され、バケット２４内の成型物内に残存している油分および水分が除去される。各減圧脱油炉８内での脱油および脱水が終了すると、バケット２４は、バケット搬送手段２７によって各減圧脱油炉８内から排出され、払出仮置台３０に載置される。払出仮置台３０に載置されたバケット２４は、クレーンによって、直接または成型物置場３１に一時的に載置された後に、払出手段３２に移動される。この払出手段３２によって、バケット２４が傾転されることによって、成型物が搬出用の運搬用車両３３に搭載され、製鋼工場などに運搬される。
【００２１】
図１および図２を参照して、前記減圧脱油炉８は、炉本体４３と、支持手段４４と、加熱手段４５と、循環手段４６と、第１雰囲気ガス案内手段４７と、第２雰囲気ガス案内手段４８と、第３雰囲気ガス案内手段４９と、経路切換手段５０とを含んで構成される。
【００２２】
炉本体４３は、略円筒形の胴部を有する密閉容器であり、その軸線は水平面と平行である。炉本体４３の炉壁には、炉本体４３を冷却して保護する水冷ジャケット６３が設けられている。水冷ジャケット６３の冷却水供給口６４は、水冷ジャケット６３の下部、すなわち炉本体４３の炉底に設けられており、冷却水排水口６５は、水冷ジャケット６３の上部、すなわち炉本体４３の炉頂部に設けられている。炉本体４３の軸線方向一端部側（図２の紙面の左側）の炉壁には、開口部４３ａが形成されており、開口部４３ａには炉蓋５１が設けられている。炉蓋５１は、水冷構造の鋼製部材であり、開閉シリンダ５２のロッド５２ａの伸縮によって昇降変位して開口部４３ａを自在に開閉することができる。開口部４３ａには、周方向全周にわたってＯリング５３が設けられており、Ｏリング５３は締付金具（図示せず）によって炉蓋５１を介して押圧され、炉蓋５１と開口部４３ａとの隙間を気密に塞ぐことができる。
【００２３】
前記支持手段４４は、ローラテーブルであり、炉本体４３の内部に設けられ、前記バケット２４を炉底から上方に間隔をあけて支持する。バケット２４は、上方に開口部を有する鋼製箱形容器であり、その底板は通気性を有するエキスパンドメタルから成る。前記含油含水成型物は、バケット２４内に投入され、バケット２４ごと炉本体４３の開口部４３ａを通って炉内に装入される。炉内に装入されたバケット２４は、支持手段４４上を移動して所定位置で停止する。
【００２４】
前記加熱手段４５は、オイルバーナ５４とラジアントチューブ５５とを含んで構成される。オイルバーナ５４は、ラジアントチューブ５５の一端部に設けられ、ラジアントチューブ５５内で前記回収オイルを燃焼させる。ラジアントチューブ５５は、直管部５５ａと屈曲部５５ｂとから成る耐熱鋼製チューブであり、全体形状が略円弧状に湾曲して形成されている。ラジアントチューブ５５の直管部５５ａの軸線は、炉本体４３の軸線と平行である。ラジアントチューブ５５は、２本１組で構成されており、各ラジアントチューブ５５は炉本体４３内において前記バケット２４を挟むように設けられている。ラジアントチューブ５５の設置位置は、炉本体４３の軸線を含む仮想鉛直面に対して対称であり、前記湾曲面を炉本体４３の胴部の周方向に沿うように胴部の炉壁から間隔をあけて設けられている。
【００２５】
前記循環手段４６は、循環ファンであり、羽根車５６と駆動モータ５７とを含んで構成される。循環ファン４６は、炉本体４３の上部に設けられており、その軸線は前記仮想鉛直面内に存在し、かつ水平面に対して垂直である。駆動モータ５７は、密閉カバー５８によって覆われており、密閉カバー５８内には駆動モータ５７を冷却するための冷却チューブ５９が設けられている。さらに密閉カバー５８内には、炉本体４３内への空気の侵入を防止するために窒素ガスが導入されている。
【００２６】
前記第１雰囲気ガス案内手段４７は、炉内空間を仕切る第１仕切板であり、炉本体４３の内部空間の前記ラジアントチューブ５５よりも炉壁寄りで、炉本体４３内の上部空間から下部空間にわたって設けられている。第１仕切板４７は、炉本体４３の内部空間の最も炉壁寄りに炉壁と間隔をあけて設けられているので、炉壁との間には窒素ガスの通過する経路（以後、第１経路６６と略称する）が形成される。前述のように炉本体４３の炉壁には、水冷ジャケット６３が設けられているので、前記第１経路６６を通過する窒素ガスは水冷ジャケット６３によって冷却される。
【００２７】
前記第２雰囲気ガス案内手段４８は、炉内空間を仕切る第２仕切板であり、前記第１仕切板４７よりも内方であって、かつ前記ラジアントチューブ５５よりも内方に炉本体４３内の上部空間から下部空間にわたって設けられている。第２仕切板４８は、第１仕切板４７よりも内方に間隔をあけて設けられているので、第１仕切板４７との間には窒素ガスの通過する経路（以後、第２経路６７と略称する）が形成される。また、前記第２経路６７内にはラジアントチューブ５５が介在しているので、前記第２経路６７を通過する窒素ガスはラジアントチューブ５５によって加熱される。
【００２８】
前記循環ファン４６から送出された窒素ガスは、前記第１経路６６または第２経路６７を通って炉内の上部空間から下部空間に導かれ、炉内の下部空間から反転してバケット２４内に流入する。なお、炉本体４３の下部空間には、熱電対保護管６０が掛渡されており、それには前記温度計である熱電対９２が挿通されている。熱電対９２は、バケット２４の下部空間における炉内温度を検出する。さらに、前記第２経路６７の下端部にも、熱電対６１が設置されている。熱電対６１は、ラジアントチューブ５５によって加熱された窒素ガスの温度を検出する。
【００２９】
図５は、図１に示す第３雰囲気ガス案内手段の構成を簡略化して示す斜視図である。図１、図２および図５によって第３雰囲気ガス案内手段４９の構成を説明する。前記第３雰囲気ガス案内手段４９は、炉内空間を仕切る第３仕切板であり、前記循環ファン４６の下部から前記バケット２４の上部にわたって設けられている。第３仕切板４９は７枚の仕切板から成り、窒素ガスの通過するフード状の経路（以後、第３経路６８と略称する）を形成する。第３仕切板４９の前記循環ファン４６を臨む上面、すなわち第３経路６８の上端部には、循環ファン４６の吸入口４６ａが形成されている。このように、第３経路６８の上端部が循環ファン４６の吸入口４６ａを形成しているので、第３経路６８を通過する窒素ガスのみが循環ファン４６に吸入される。
【００３０】
前記第３経路６８の下端部には、第３仕切板４９によって矩形状の開口部が形成されており、その開口部は前記バケット２４の上端開口周縁部を上方から覆っている。また、前記第３仕切板４９の下端部には、隙間調整手段である調整板６９が着脱自在に取付けられており、調整板６９は第３仕切板４９の下端部とバケット２４の上端開口周縁部との隙間を覆うように上下位置を調節されてねじ止めされている。このように、バケット２４と第３仕切板４９との隙間が非常に小さい状態に保持されているので、前記隙間を通ってバケット２４の外方から第３経路６８に流入する窒素ガス量が大幅に低減され、第３経路６８に流入する窒素ガスは大部分、通過抵抗が大きいにもかかわらず、バケット２４内を通過した窒素ガスによって占められる。
【００３１】
このため、バケット２４内に装入されている含油含水成型物は、窒素ガスの対流熱伝達によって効率的に加熱および冷却され、加熱時間および冷却時間を大幅に短縮することができる。またこれによって、脱油脱水に要する全処理時間が大幅に短縮され、減圧脱油炉８の能率および生産性を大幅に向上ことができる。さらにまた、第３仕切板４９の下端部付近は熱変形の生じやすい領域であるけれども、その領域に前記調整板６９が着脱自在に取付けられているので、前記調整板６９に熱変形を集中させ、着脱自在な調整板６９を取換えることによって第３仕切板４９全体の取換えを回避することができる。
【００３２】
図６は、図１に示す経路切換手段の構成を簡略化して示す断面図である。図１、図２および図６によって経路切換手段５０の構成を説明する。経路切換手段であるダンパ５０は、炉本体４３の上部に設けられ、開閉プレート７３と、ダンパシリンダ７４と、連結ロッド７５と、整流板７６とを含んで構成される。ダンパシリンダ７４のピストンロッド７４ａは、連結ロッド７５の一端部とピン７５ａを介して角変位可能にピン結合されており、連結ロッド７５の他端部は開閉プレート７３のブラケット７７とピン７５ｂを介して角変位可能にピン結合されている。開閉プレート７３の一端部（図６の紙面に対して垂直方向下方側）にはアーム７８が固定されており、アーム７８はその一端部を支点ブラケット７９とピン７８ａを介して角変位可能にピン結合されている。支点ブラケット７９は、炉本体４３の上部空間に掛渡された梁８０に設けられており、梁８０には、前記第１仕切板４７および第３仕切板４９の上端部が取付けられている。さらに開閉プレート７３の窒素ガス流れ方向８１の下流側には、整流板７６が設けられている。開閉プレート７３は３枚のプレートから成り、その軸直角断面は熱変形を防止するために略三角形に形成されている。
【００３３】
ダンパ５０の駆動操作は、ダンパシリンダ７４を作動させてピストンロッド７４ａを伸縮させることによって行われる。ピストンロッド７４ａの直線伸縮運動は、連結ロッド７５を介して開閉プレート７３に伝えられ、開閉プレート７３を円弧状に角変位させる。開閉プレート７３の円弧運動は、支点ブラケット７９のピン７８ａを支点として行われる。連結ロッド７５の両端部には、角変位可能なピン７５ａ，７５ｂが設けられているので、前記直線運動を円弧運動に変換することができる。ダンパシリンダ７４のピストンロッド７４ａを前進限まで伸張させた場合には、開閉プレート７３は図６に仮想線で示す位置に移動し、図１のＡ部に示すように前記第２経路６７を完全に閉鎖し、前記第１経路６６を開放する。ダンパシリンダ７４のピストンロッド７４ａを後退限まで縮小させた場合には、開閉プレート７３は図１のＢ部に示すように前記第１経路６６を完全に閉鎖し、前記第２経路６７を開放する。
【００３４】
このようにダンパ５０は、前記第１経路６６および第２経路６７を交互に開閉することができるので、加熱時には窒素ガスを第２経路６７に導き、冷却時には窒素ガスを第１経路６６に経路を切換えて導くことができる。このため、含油含水成型物の加熱効率および冷却効率を大幅に向上させることができる。なお、開閉プレート７３には前記整流板７６が設けられているので、加熱時に窒素ガスを第２経路に確実に導くことができる。
【００３５】
再び図１を参照して、前記第１仕切板４７の下端部、すなわち前記第１経路６６の下端部には、雰囲気ガス冷却手段である冷却器７０が設けられている。冷却器７０は、水冷管によって構成されており、冷却時に第１経路６６を通過する窒素ガスの温度をさらに低下させることができる。また、前述のように炉本体４３の炉壁には水冷ジャケット６３が設けられており、水冷ジャケット６３の冷却水の供給口６４が炉本体４３の炉底部に設けられている。このため、炉本体４３の炉壁温度は炉底部において最も低くなり、水冷ジャケット６３の冷却効果も炉底部において最大となる。このように、炉本体４３の炉底部、すなわち前記バケット２４に窒素ガスが流入する直前の位置において、窒素ガスが前記冷却器７０および水冷ジャケット６３によって効果的に冷却されるので、バケット２４内に装入されている含油含水成型物の冷却効率がさらに向上する。
【００３６】
図７は、減圧脱油炉の操炉動作を示すタイムチャートである。図４および図７によって減圧脱油炉の動作を説明する。時刻ｔ１では、含油含水成型物が減圧脱油炉８内へ装入され、引続き炉内の空気のパージが開始される。含油含水成型物の装入は、バケット２４に含油含水成型物を投入した状態で行われ、バケット２４の装入後、炉蓋５１が密閉される。空気のパージは、炉内における異常燃焼の発生を防止するために行われる。すなわち、炉内に空気が存在する状態で加熱されると、油分と空気中の酸素との反応によって異常燃焼の発生する危険がある。空気のパージの開始は、油回転ポンプ８９を運転し、主排気弁８４、オイルコンデンサ排気弁８５および真空弁８６を開とすることによって行われる。時刻ｔ２では、ルーツポンプ９０の運転が開始される。ルーツポンプ９０の運転開始は、炉内圧力が油回転ポンプ８９による限界炉内圧力、たとえば１．３ｋＰａに達した後に行われる。
【００３７】
時刻ｔ３では、空気のパージが停止され、引続き加熱処理が開始される。空気のパージの停止は、炉内圧力が所定圧力、たとえば１００Ｐａに到達した時点で行われ、油回転ポンプ８９およびルーツポンプ９０の運転が停止され、真空弁８６およびオイルコンデンサ排気弁８５が閉じられる。加熱処理の開始は、窒素ガス導入弁９５を開いて窒素ガスを炉内へ導入し、オイルバーナ５４を点火することによって行われる。時刻ｔ４では、循環ファン４６の運転が開始される。循環ファン４６の運転開始は、窒素ガスの導入によって炉内圧力が所定圧力、たとえば５０ｋＰａ以上まで上昇した時点で行われる。
【００３８】
時刻ｔ５では、炉内圧力は大気圧（１０１ｋＰａ）まで上昇し、窒素ガス導入弁９５および主排気弁８４が閉じられる。これによって、炉内空間は完全に窒素ガスによって置換され、窒素ガスは密閉空間内を循環する。すなわち、循環ファン４６から送出された窒素ガスは、ダンパ５０の切換えによって前記第２経路６７に導かれ、経路内のラジアントチューブ５５によって加熱されながら炉底部に導かれ、炉底部から反転してバケット２４内に流入して、含油含水成型物を対流熱伝達によって加熱し、前記第３経路６８を通過して循環ファン４６に戻る。
【００３９】
加熱中の温度制御は、窒素ガスの温度を所定温度に制御し、含油含水成型物の温度を窒素ガスの温度と均衡する温度まで上昇させることによって行われる。前記窒素ガスの所定加熱温度は、後続する減圧脱油処理において脱油が容易に行われる温度に設定されることが好ましく、図８に示すように減圧下における油分の蒸発特性に基づいて次のようにして決定される。
【００４０】
図８において、曲線Ｌ１は油分の初期沸騰曲線であり、油分の蒸発を開始させるために必要な温度と飽和蒸気圧との関係を示す。曲線Ｌ２は油分の１％残油率曲線であり、油分の残油率を１％にするために必要な温度と飽和蒸気圧との関係を示す。これらの曲線Ｌ１，Ｌ２は、いずれも実験によって求めたものである。図８中のカッコ内の数字は、各点における温度および飽和蒸気圧の値を示す。図８から、油分の蒸発は圧力が低くなるほど低温で生じることが判る。すなわち、図８中Ｃ点で示すように圧力７６０ｍｍＨｇ（大気圧）では、油分の蒸発開始温度が２８９℃であるのに対して、図８中Ｄ点で示すように圧力０．１ｍｍＨｇでは油分の残油率が１％になる温度が１７０℃である。本実施の形態では、炉内目標圧力を実現可能な圧力である０．１ｍｍＨｇと設定し、含油含水成型物の加熱目標温度を圧力０．１ｍｍＨｇに対応する曲線Ｌ２の温度である１７０℃以上で、かつ油分の発火点である２３２℃以下の温度に設定した。したがって、前記窒素ガスの所定温度は、前記含油含水成型物の加熱目標温度に対応する温度、たとえば２１０℃に設定した。
【００４１】
加熱処理中、含油含水成型物中の水分は蒸発し、油分は粘度低下によって含油含水成型物から滲み出て炉底部に滴下する。炉底部に溜まった油分は、第１オイル回収弁９７を開放して回収され、油水分離器１４に貯留される。また加熱処理中、放出弁１００は開放されており、加熱によって膨張した窒素ガスおよび蒸発した水分を大気中に放出して炉内圧力を大気圧に保持する。さらに加熱処理中、炉内の酸素濃度が酸素濃度計９３によって検出され、安全性の確認が行われる。
【００４２】
時刻ｔ６では、炉内圧力の減圧処理が開始される。減圧処理の開始判定は、バーナ点火（時刻ｔ３）からの経過時間によって行われる。前記経過時間は、たとえば１２０分である。減圧処理の開始は、油回転ポンプ８９の運転を開始し、主排気弁８４、オイルコンデンサ排気弁８５および真空弁８６を開状態にして行われる。また、減圧処理の開始に伴い循環ファン４６は停止される。しかしながら、オイルバーナ５４の燃焼は減圧処理中継続される。時刻ｔ７では、ルーツポンプ９０の運転が開始される。ルーツポンプ９０の運転開始は、炉内圧力が油回転ポンプ８９による限界炉内圧力、たとえば１．３ｋＰａに達した後に行われる。ルーツポンプ９０の運転開始によって、炉内圧力は１０Ｐａ以下に低下する。このため、含油含水成型物中の油分は気化し、蒸気となって真空排気管８３から炉外に排出され、含油含水成型物は残油率１％以下に脱油される。
【００４３】
時刻ｔ８では、減圧処理が停止され、引続き冷却処理が開始される。減圧処理の停止は、減圧処理開始（時刻ｔ６）からの経過時間が所定時間、たとえば６０分に達した時点で行われ、油回転ポンプ８９およびルーツポンプ９０を停止し、主排気弁８４、オイルコンデンサ排気弁８５および真空弁８６を閉状態にすることによって行われる。冷却処理の開始は、窒素ガス導入弁９５を開いて窒素ガスを炉内に導入し、循環ファン４６の運転を開始することによって行われる。循環ファン４６から送出された窒素ガスは、ダンパ５０の切換えによって前記第１経路６６に導かれ、水冷ジャケット６３によって冷却されながら炉底部に導かれ、冷却器７０によってさらに冷却された後、炉底部から反転してバケット２４内に流入し、含油含水成型物を対流熱伝達によって冷却し、前記第３経路６８を通過して循環ファン４６に戻る。前記窒素ガスの循環による冷却処理中、窒素ガス導入弁９５は開閉を繰返し、窒素ガスの冷却に伴う体積の収縮分を補充し、炉内圧力を大気圧に保つ。また、冷却中、炉内酸素濃度が酸素濃度計９３によって検出され、安全性の確認が行われる。
【００４４】
時刻ｔ９では、冷却処理が停止される。冷却処理の停止は、窒素ガスの温度が低下して所定温度、たとえば１００℃に到達した時点で行われ、窒素ガス導入弁９５が閉じられ、循環ファン４６が停止される。冷却処理の停止後、炉蓋５１が開かれ、バケット２４が減圧脱油炉８から搬出されて、減圧脱油炉８の１バッチ分の操業が完了する。
【００４５】
このように、減圧脱油炉８は含油含水成型物を効率的に加熱および冷却することができるので、脱油および脱水に要する全処理時間が大幅に短縮され、減圧脱油炉８の能率および生産性が大幅に向上する。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、減圧脱油炉は含油含水金属屑の昇温および冷却時間を大幅に短縮することができるので、減圧脱油の全処理時間が大幅に短縮される。このため減圧脱油炉の能率および生産性が大幅に向上する。
【００４７】
また本発明によれば、第１循環ガス案内手段には、その下部に雰囲気ガス冷却手段が設けられているので、含油含水金属屑の冷却時にさらに効率的に含油含水金属屑を冷却することができる。このため、含油含水金属屑の冷却時間を大幅に短縮することができる。
【００４８】
また本発明によれば、隙間調整手段の設置によって通過抵抗の大きいバケット内を通過する雰囲気ガス量を確実に増大させることができるので、含油含水金属屑の昇温および冷却時間をさらに短縮することができる。また隙間調整手段が着脱自在に設けられているので、熱変形が生じても隙間調整手段のみを取換えればよく、第３雰囲気ガス案内手段全体の交換作業を回避することができる。
【００４９】
また本発明によれば、水冷ジャケットはその下部に冷却水の供給口を有しているので、バケットに流入する雰囲気ガスの温度が確実に低下し、冷却時に含油含水金属屑をさらに効率的に冷却することができる。このため、含油含水金属屑の冷却時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である金属屑の減圧脱油炉の構成を簡略化して示す正面図である。
【図２】図１に示す減圧脱油炉の構成を簡略化して示す側面図である。
【図３】図１に示す減圧脱油炉を備える金属屑の脱油設備の構成を簡略化して示す平面図である。
【図４】図３に示す減圧脱油手段の構成を簡略化して示す系統図である。
【図５】図１に示す第３雰囲気ガス案内手段の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図６】図１に示す経路切換手段の構成を簡略化して示す断面図である。
【図７】減圧脱油炉の操炉動作を示すタイムチャートである。
【図８】減圧下における油分の蒸発特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１  脱油設備
３  遠心分離手段
４  第１成型手段
５  異物除去手段
６  第２成型手段
７  減圧脱油手段
８  減圧脱油炉
１０  油水回収装置
１１  減圧手段
１２  排ガス燃焼装置
２４  バケット
４３  炉本体
４５  加熱手段
４６  循環手段
４７  第１雰囲気ガス案内手段
４８  第２雰囲気ガス案内手段
４９  第３雰囲気ガス案内手段
５０  経路切換手段
６６  第１経路
６７  第２経路
６８  第３経路
７０  冷却器
８４  主排気弁
８６  真空弁
８９  油回転ポンプ
９０  ルーツポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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