(57)【要約】【課題】炉体に形成された原料装入口の隙間から炉内に空気が入り込むことを防止し、炉の加熱処理を安定して行うことのできる原料装入装置を提供する【解決手段】工業炉に原料を装入する振動式の原料装入装置であって、炉体に形成されている原料装入口の上方に位置するように、前記原料装入装置の下面に凸状に形成された原料供給部と、前記原料装入口の輪郭に沿った形状の環状部材であって、その内周面が前記原料供給部の側面と隙間を介して対向するように配置されると共に、炉体表面に対して摺動自在に載置されるシール筒と、原料装入装置と炉体表面との隙間に、前記シール筒の外周を囲むように充填されたシール材と、前記充填されたシール材を外周方向から囲うように配置され、原料装入装置の下面から炉の上面まで架け渡された第１のカーテンと、を備えた構成とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業炉に原料を装入する振動式の原料装入装置であって、
炉体に形成されている原料装入口の上方に位置するように、前記原料装入装置の下面に凸状に形成された原料供給部と、
前記原料装入口の輪郭に沿った形状の環状部材であって、その内周面が前記原料供給部の側面と隙間を介して対向するように配置されると共に、炉体表面に対して摺動自在に載置されるシール筒と、
原料装入装置と炉体表面との隙間に、前記シール筒の外周を囲むように充填されたシール材と、
前記充填されたシール材を外周方向から囲うように配置され、原料装入装置の下面から炉の上面まで架け渡された第１のカーテンと、を備えたことを特徴とする原料装入装置。
【請求項２】
原料装入装置の上面側に形成された開口部と、
この開口部の上方に配置される吸引フードと、
この吸引フードの下面側開口端から前記原料装入装置の上面側開口部まで架け渡されると共に、前記開口端及び開口部の全周を囲う第２のカーテンと、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の原料装入装置。
【請求項３】
前記吸引フードが集塵機に接続されており、さらに集塵機が原料の成形機の上流側にある原料の混練機と接続されていることを特徴とする請求項２に記載の原料装入装置。
【請求項４】
前記第２のカーテンの下端は、前記原料装入装置の上面側開口部の輪郭に沿った形状の枠部材が連結されており、この枠部材と前記原料装入装置の上面側開口部の隙間にシール部材が配置され、さらに枠部材と原料装入装置が脱着可能な固定手段によって接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の原料装入装置。
【請求項５】
前記第２のカーテンは、周方向の全周に渡って形成されたファスナーをその上部側及び下部側に有し、この上下のファスナー間の部分が交換自在であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の原料装入装置。
【請求項６】
前記吸引フードは、第２のカーテンで囲まれる空間内が炉内及び原料装入装置の内圧よりも負圧になるように吸引する吸引装置に接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の原料装入装置。
【請求項７】
回転する炉床と、炉床の上面側に炉内空間を形成するハウジングと、ハウジングの上方に配置される前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の原料装入装置と、前記炉内空間を加熱する加熱装置と、炉床の上面に配置される排出装置と、を備えた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、原料装入装置及び回転炉床炉に関し、特に、炉内に原料を装入する原料装入装置のシール構造に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
工業炉の一つである回転炉床炉は、炉床を一方向に回転させながら原料を炉床上に供給し、原料を連続的に加熱処理する炉である。製鉄等の技術分野において、回転炉床炉は、鉄鉱石や製鉄廃棄物等を加熱還元して付加価値の高い還元鉄（ＤＲＩ）を得るための還元炉として使用される。
【０００３】
図１は、回転炉床炉の概略構造を示す斜視図である。回転炉床炉１は、図１に示すように、例えば平面形状が環状（ドーナツ状）に形成された炉床２を有し、図示しない駆動装置によって炉床２が水平面内の一方向に回転する。炉床２の上面側は、例えば断面形状が矩形のハウジング３によって囲われており、このハウジング３によって囲われた空間（炉内空間）３１が原料を加熱する処理空間となる。そのため、ハウジング３の側面には炉内空間３１内を加熱するための加熱装置３２が複数配置されている。加熱装置３２は、例えばバーナーであり、還元炉として使用する場合は、炉内空間３１に還元燃焼領域が形成されるように燃焼条件や炉内に吹き込む空気量などが調節される。炉内に吹き込んだ空気等は、ハウジング３の上面に連結された排気ダクト３３を介して炉外に排出される。
【０００４】
ハウジング３の上面には、原料を炉床上に落下供給する原料装入装置４が配置されている。原料は、例えば鉄鉱石や製鉄廃棄物等に炭材を混ぜてペレット状又はブリケット状などにしたものである。原料装入装置４としては、例えば振動式の装入装置が用いられる（例えば、特許文献１，２参照）。また、ハウジング３内における炉床２の幅方向に沿って、加熱処理された原料を排出するためのスクリューコンベア５が配置されている。スクリューコンベア５は、回転するスクリュー羽根によって、炉床上の原料を炉の外周側に搬送して排出口６を通じて回収装置６１に供給する。
【０００５】
原料装入装置４は、ハウジングの上面に形成された開口部（原料装入口）の上方に配置されており、この原料装入口を通じて炉内に原料を装入する。しかしながら、原料装入装置４が振動式である場合、原料装入装置４の振れ幅を考慮し、原料装入装置４を原料装入口から離間配置して振動が炉に干渉するのを抑えている。離間距離はできる限り小さく設定されるが、振動式の場合、通常時に比べて起動・定時時の共振による揺れが大きいため、５０〜１００ｍｍ程度離す必要がある。さらに炉内圧力は０〜−１０Ｐａの負圧側に制御されるので、原料装入口の隙間から空気が炉内に入り込んで、炉内の還元雰囲気に影響を及ぼし、原料の還元が充分でなくなる場合がある。さらに、還元性を維持するために燃料の消費が増加するという問題もある。
【０００６】
また、還元鉄（ＤＲＩ）を得るための回転炉床炉１の場合、排ガス中に粉塵が含まれるため、排ガスの処理系統内に集塵機を設置するのが一般的である。集塵機は、パルス的に噴射される空気を集塵フィルターに吹き付け、集塵フィルターから粉塵を払い落す洗浄（いわゆる逆洗）が周期的に行われる。この場合、パルス圧力の作用で瞬間的に炉内圧力が上昇し、原料装入口３４の隙間から僅かな量ではあるが粉塵と炉内ガスが噴き出して周囲を汚染することがある。
【０００７】
特許文献３には、２枚の板でV字型可動扉を形成し、V字の谷間に原料が落ちた重さで扉が開いて原料を炉に装入する原料装入装置が開示されている。しかしながら、原料の連続投入中は可動扉が開いた状態であり、炉内と外気が通じて炉内への侵入空気、或いは炉内ガスの噴出しを防止することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１０６７７５号公報
【特許文献２】特願２０００−３５１３４３号公報
【特許文献３】特開２００４−５０３７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
すなわち、本発明は、一例として挙げた上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、炉体に形成された原料装入口の隙間から炉内に空気が入り込むことを防止し、炉の加熱処理を安定して行うことのできる原料装入装置及び回転炉床炉を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、炉体に形成された原料装入口の隙間から粉塵や炉内ガスが噴き出すのを抑えることのできる原料装入装置及び回転炉床炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の原料装入装置は、工業炉に原料を装入する振動式の原料装入装置であって、炉体に形成されている原料装入口の上方に位置するように、前記原料装入装置の下面に凸状に形成された原料供給部と、前記原料装入口の輪郭に沿った形状の環状部材であって、その内周面が前記原料供給部の側面と隙間を介して対向するように配置されると共に、炉体表面に対して摺動自在に載置されるシール筒と、原料装入装置と炉体表面との隙間に、前記シール筒の外周を囲むように充填されたシール材と、前記充填されたシール材を外周方向から囲うように配置され、原料装入装置の下面から炉の上面まで架け渡された第１のカーテンと、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記原料装入装置は、原料装入装置の上面側に形成された開口部と、この開口部の上方に配置される吸引フードと、この吸引フードの下面側開口端から前記原料装入装置の開口部まで架け渡されると共に、前記開口端及び開口部の全周を囲う第２のカーテンと、をさらに備えることができる。この場合、例えば吸引フードで捕集した原料をリサイクル可能にするために、吸引フードを集塵機に接続し、さらに集塵機を原料の成形機の上流側にある原料の混練機と接続することが好ましい。
【００１３】
前記第２のカーテンの下端は、例えば、前記原料装入装置の上面側開口部の輪郭に沿った形状の枠部材が連結されており、この枠部材と前記原料装入装置の上面側開口部の隙間にシール部材が配置され、さらに枠部材と原料装入装置が脱着可能な固定手段によって接続することができる。さらに、前記第２のカーテンは、周方向の全周に渡って形成されたファスナーをその上部側及び下部側に有し、この上下のファスナー間の部分が交換自在であることが好ましい。原料装入装置に原料を投入するための開口部からの空気の侵入および粉塵の飛散をも防止するために、前記吸引フードは、第２のカーテンで囲まれる空間内が炉内及び原料装入装置の内圧よりも負圧になるように吸引する吸引装置に接続される構成とすることができる。
【００１４】
また、本発明の回転炉床炉は、回転する炉床と、炉床の上面側に炉内空間を形成するハウジングと、ハウジングの上方に配置される前記原料装入装置と、前記炉内空間を加熱する加熱装置と、炉床の上面に配置される排出装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の原料装入装置は、炉体に形成されている原料装入口の輪郭に沿った形状の環状部材であって、その内周面が前記原料供給部の側面と隙間を介して対向するように配置されると共に、炉体表面に対して摺動自在なシール筒を有し、このシール筒の外周を囲むように耐熱綿又は耐熱毛布を含むシール材を充填し、さらにシール材を外周方向から覆うように第１のカーテンを配置した構成である。このような構成を採用したことにより、振動式の原料装入装置を用いても、原料装入口のシール性を高めることができるので、炉の加熱処理を安定して行うことが可能となり、粉塵や炉内ガスの噴き出しを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】回転炉床炉の構造を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に従う原料装入装置を含む原料供給系統を示す図である。
【図３】上記原料装入装置の原料供給部とシール筒を示す図である。
【図４】上記原料装入装置の原料供給部とシール筒を示す図である。
【図５】上記原料装入装置の吸引手段を示す図である。
【図６】上記原料装入装置の吸引手段を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態による回転炉床炉について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。
【００１８】
本実施形態の回転炉床炉１は、図１に一例を示した従来の回転炉床炉１と同様に、平面形状が環状（例えば、リング状やドーナツ状など）に形成されている炉床２、炉床２の上面側を囲って炉内空間３１を形成するハウジング３，例えばバーナーなどの加熱装置３２、原料を炉床上に装入する振動式の原料装入装置４，加熱処理された原料を搬送するスクリューコンベア５，加熱処理された原料を排出する排出口６，及び排気ダクト３３を備えている。
【００１９】
炉に原料を供給する原料供給系統は、図２に示すように、例えば鉄鉱石や製鉄廃棄物が貯留される原料タンク７と、コークスなどの炭材が貯留される原料タンク７１を備えている。原料タンク７，７１から取り出された鉄鉱石と炭材は、混練機７２によって混練され、成形機７３によってペレット状又はブリケット状などに成形される。混練機７２及び成形機７３は、公知のものを使用することができる。成形された原料は、例えばベルト式のコンベア７４によって搬送され、原料装入装置４によって炉内に装入される。
【００２０】
原料装入装置４は、ハウジング３の上面に形成されている原料装入口３４の上方に位置するように配置されている。原料装入口３４は、例えば炉の半径方向に沿って長方形状に形成されている。原料装入装置４は、例えば炉の半径方向に沿って配置される概ね矩形状の外装体４１を備え（図１参照）、その長さ方向の一端側上面に開口部（原料投入口）４２が形成され、他端側下面に凸状の原料供給部４３が形成されている。
【００２１】
原料供給部４３は、例えば外装体４１の底面の一部が下方側に隆起した長方形状の凸部であり、凸部の底面に原料を落下させる開口部（原料供給口）４４が形成されている（図３参照）。凸部とされる部分（４３）は、その底面が原料装入口３４に対応する形状となっている。原料装入口３４に対応する形状とは、好ましくは原料装入口３４と同じ形状又は相似形状である。但し、原料供給部４３は、外装体４１の底面の一部が隆起した構造に限定されることはなく、例えば外装体４１の底面に開口部（原料供給口）４４を形成し、この開口部４４の輪郭に沿って起立壁を設けることによって凸状としてもよい。
【００２２】
原料装入装置４の外装体４１の底面は、原料の搬送面を形成している。従って、原料投入口から原料を投入すると共に、振動装置（不図示）によって外装体を振動させることによって、原料が搬送面を移動し、原料供給部４３から原料が落下して炉内に装入される。
【００２３】
本実施形態の原料装入装置４は、原料装入口３４の輪郭に沿った形状をなすシール筒４５をさらに備えている。原料装入口３４の輪郭に対応する形状とは、好ましくは原料装入口３４と同じ形状又は相似形状である。シール筒４５は、例えば鋼材などの耐火性を有する材料によって形成される。
【００２４】
シール筒４５は、図３に示すように、原料装入口３４の輪郭に沿って長方形状に形成された環状部材であり、原料装入口３４の外周を囲むようにしてハウジング３の上面に配置されている。より詳しくは、シール筒４５は、中段で一旦内側に折れ曲がり、さらに上方に起立する２段構造４５（４５ａ，４５ｂ）になっている。そして、上段部分４５ａの内周面が、図４に示すように、原料供給部４３の側面と隙間を介して対向するように配置されている。すなわち、原料供給部４３とシール筒４５を印籠状に組み合わせている。対向する側面同士の隙間は、原料を供給するときに振動する原料装入装置４が、シール筒４５に衝突しないようにするために設けられる。還元鉄の原料供給に用いられる振動式供給装置４の場合、通常運転時の振動幅が約３〜５ｍｍであるため、横方向の隙間Ｌ１を１０ｍｍに設定することが好ましい。
【００２５】
さらに、原料装入装置４が起動・停止するときに縦方向に大きく揺れたときの衝突をも防止するために、シール筒４５の上端と原料装入装置４の下面との隙間Ｌ２を５０〜１００ｍｍに設定し、凸状に形成された原料供給部４３の下端とハウジング３の上面との隙間Ｌ３を５０〜１００ｍｍに設定するのが好ましい。すなわち、前述の横方向及び縦方向の隙間Ｌ１〜Ｌ３の設定値は、原料装入装置４とシール筒４５又は原料装入装置４とハウジング３が衝突するのを防止しつつ、その隙間の大きさを最小限に止めている。
【００２６】
シール筒４５は、ハウジング３の上面に摺動自在に配置されている。ハウジング３の上面に摺動自在に配置する方法としては、例えばシール筒４５を単にハウジング３の上面に載置することが一例として挙げられる。従って、シール筒４５は、例えば原料装入装置４が起動・停止時に大きな横揺れを起こして衝突したとしても、ハウジング３の上面に沿って摺動（すなわち、横移動）するだけであり、原料装入装置４の動きを拘束はしない。さらに、衝突によってシール筒４５自身が破損等することが抑えられる。
【００２７】
例えばバネによって支持された原料装入装置４の場合、起動・停止時にバネが共振して横方向に５０〜１００ｍｍの揺れを起こす場合がある。しかし、通常時の振動幅が３〜５ｍｍ程度であるにも関わらず、起動・停止時の横揺れ幅に合わせて隙間Ｌ１を設定すると、シール筒４５と原料供給部４３との間に広い空間ができてしまい、その空間内のいわゆるデッドスペースに粉塵が堆積してしまう場合がある。そのため、本実施形態では、シール筒４５を摺動自在な構造とすることによって、シール筒４５と原料供給部４３の隙間Ｌ１を最小限にすることを可能にしている。原料装入装置４の起動・停止時にシール筒４５の位置がズレたとしても、ズレ量は隙間Ｌ１の範囲内であり、シール筒４５は原料供給部４３との印籠状の取合によって、大きなズレが抑制される為、原料装入装置４の起動・停止のたびにシール筒４５を元の位置に合わせなおすことは必要としない。
【００２８】
さらに、原料装入装置４の下面とハウジング３の上面との隙間には、シール筒４５の外周を囲むようにして耐熱性のシール材４６が敷き詰められている。耐熱性のシール材４６としては、例えば耐熱綿又は耐熱毛布を用いることができる。より具体的には、セラミックファイバー綿又はセラミックファイバーブランケットを用いることができる。さらに、シール材４６を外周側から覆うようにカーテン（第１のカーテン）４７が設けられている。このカーテン４７は、少なくとも原料装入装置４の下面からハウジング３の上面に跨る長さであり、上端側が原料装入装置４の下面に固定支持され、下端側は自由端となっている。下端側も固定するようにしてもよい。カーテン４７には、例えば耐熱布又は耐熱ゴムなどの可撓性及び伸縮性を有する素材が用いられる。
【００２９】
上記のように、シール筒４５の外周を囲むようにして充填されるシール材４６は、カーテン４７によって外周から囲われており、原料装入装置４の振動によって崩れ落ちるのが防止されている。また、シール筒４５は、原料装入装置４の振動によってシール材４６が原料装入口３４側に崩れ落ちるのを防止している。
【００３０】
続いて、説明を図２及び図５に移し、原料のリサイクル系統について説明する。本実施形態の原料装入装置４は、長方形状の開口部（吸引口）４８が外装体４１の上面側に形成されている。この吸引口４８は、粉塵を吸引することのできるオープン構造であればよく、形状及び大きさは特に限定されないが、炉内の粉塵も吸引可能にするために原料供給部４３の上方位置に形成することが好ましい。
【００３１】
そして、吸引口４８の上方には、吸引フード８が配置されており、吸引フード８の下面側の開口端から原料装入装置４の上面までカーテン８１（第２のカーテン）が架け渡されている。カーテン８１は、図５に示すように、吸引フード８の下面側の開口部の全周に渡って設けられており、従って吸引口４８も全周に渡ってカーテン８１で囲われている。カーテン８１には、例えば耐熱布又は耐熱ゴムなどの可撓性及び伸縮性を有する素材が用いられる。
【００３２】
カーテン８１の下端は、吸引口４８の輪郭に対応する形状の枠部材８２が接続されている。吸引口４８の輪郭に対応する形状とは、好ましくは吸引口４８と同じ形状又は相似形状である。枠部材８２は、例えば鋼材などの耐火性を有する材料で形成されている。
【００３３】
枠部材８２は、例えば図６に示すように、原料装入装置４の外装体４１の上面に対して数ｍｍから数ｃｍ程度の僅かな隙間を介するように配置され、ゴム製のシール材８３によって隙間をシールしている。さらに枠部材８２は、位置ズレを防止するために位置決めピン８４と固定手段８５を用いて、原料装入装置４の上面に脱着自在に固定されている。固定手段８５には、例えば工具を用いないで脱着可能なスプリングパチン錠（タキゲン株式会社C-1150相当）を用いることができる。このように枠部材８２を脱着自在にすれば、カーテン８２を昇降可能な巻き上げ式にすることができる。従って、吸引口４８を利用して原料装入装置４の内部点検と清掃を容易に行うことが可能となる。外装体４１の原料搬送面に原料の粉が付着して堆積すると、原料が炉内へ均一に装入されなくなることがある。しかし、本実施形態の原料装入装置４は、カーテン８１を巻き上げれば吸引口４８を利用して上部側がら搬送面の点検と清掃が行えるので、その作業を容易に行うことが可能である。
【００３４】
さらにカーテン８１は、図５に示すように、その上部側及び下部側に、周方向の全周に渡ってファスナー８６が形成されている。従って、カーテン８１は、上下のファスナー８６間の部分が交換可能であり、例えば長期に亘って使用することでカーテン８１に穴が開いた場合には、上下のファスナー８６間の部分を新しいものに交換することができる。
【００３５】
また、吸引フード８の上部側に形成されている吸引口は、図２に示すように、配管などの流路８７を介して集塵機８８が接続され、さらに配管などの流路８７を介して吸引ファンなどの吸引装置８９が接続されている。炉の運転時には、吸引装置８９を稼働させてカーテン８１で囲まれる空間内を負圧にする。このとき、カーテン８１で囲まれる空間内の圧力が、炉内圧力よりも０〜５０Ｐａの範囲で低くなるように吸引量を調節するのが好ましい。通常、炉内の圧力は、０〜−１０Ｐａの負圧に制御されている。
【００３６】
さらに集塵機８８は、配管などの流路８７を介して混練機７２とも接続されており、集塵フィルターに空気をパルス的に吹き付けることで払い落した集塵を混練機７２に供給可能にしている。すなわち、吸引フード８から吸引した粉塵を混練機７２に供給するように構成されている。粉塵は炉内で粉化した原料が主成分であるため、吸引フード８で吸引した粉塵を混練機７２に戻すことによって原料をリサイクルし、原料の節約をすることが可能となっている。
【００３７】
以上のように、本実施形態の原料装入装置４によれば、炉体に形成されている原料装入口３４の輪郭に沿った形状のシール筒４５を、原料供給部４３と印籠状に組み合わせ、このシール筒４５の外周を囲むように例えば耐熱綿又は耐熱毛布を含むシール材４６を充填し、さらにシール材４６を外周方向から囲うようにカーテン４７を配置したことにより、振動式の原料装入装置４を用いても、原料装入口３４のシール性を高めることができるので、炉の加熱処理を安定して行うことが可能となり、粉塵や炉内ガスの噴き出しを防止することが可能となる。
【００３８】
さらに、本実施形態の原料装入装置４によれば、シール筒４５をハウジング３の上面に摺動自在な構成としたことにより、原料装入装置４が振動式である場合であっても、隙間を最小限に設定することができ、原料装入口３４のシール性を高めることができる。
【００３９】
上記のように、本実施形態の原料装入装置４は、原料装入口３４のシール特性を高めた構造であるが、原料投入口４２と原料装入口３４とは連通した状態のままであり、原料投入口４２からの空気の侵入、或いは炉内ガス・粉塵の噴き出しを完全に防止することはできない。そのため、本実施形態の原料装入装置４は、第２のカーテン８１で囲まれる空間内を炉内よりも負圧に設定しており、これにより原料投入口４２からも炉内に空気が侵入すること、反対に原料投入口４２から炉内ガスや粉塵が外部に飛散することを防止しているのである。
【００４０】
なお、上述の実施形態では、回転炉床炉に適用される原料装入装置を好ましい一例として説明したが、回転炉床炉以外の工業炉にも適用可能である。
【００４１】
以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態及び添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
【符号の説明】
【００４２】
１    回転炉床炉
２    炉床
３    ハウジング
３４  原料装入口
４    原料装入装置
４１  外装体
４２  原料投入口
４３  原料供給部
４５  シール筒
４６  シール材
４７  第１のカーテン
８    吸引フード
８１  第２のカーテン
【図１】
2011208815.tif 000003
【図２】
2011208815.tif 000004
【図３】
2011208815.tif 000005
【図４】
2011208815.tif 000006
【図５】
2011208815.tif 000007
【図６】
2011208815.tif 000008