(57)【要約】【課題】粗粒のみならず細粒の原石をも併せて焼成可能な竪型焼却炉を提供することを課題とする。【解決手段】落下開口１２が形成された炉床６と、炉床外周縁位置で上方に延びる筒壁４と、該筒壁の上端を塞ぎ、中央部の炉蓋部７と、炉蓋部の周囲に位置する天板部８とを有する蓋壁３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供給口１０Ａが設けられ、蓋壁の天板部に原石供給管２Ａが接続されており、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、炉本体の下方で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、上記原石供給管２Ａから供給される粗粒原石Ｍ１に比し小径の細粒原石Ｍ２を供給する原石副供給口４Ｂが筒壁４の下部にもしくは筒壁４内の下部に位置する原石副供給管を設けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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竪型焼成炉において、
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。
【請求項２】
原石副供給管は炉外で筒壁の下部に接続されていて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する請求項１に記載の竪型焼成炉。
【請求項３】
原石副供給管は、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、下端で開口する該原石副供給口の上下方向位置が可変であることとする請求項１に記載の竪型焼成炉。
【請求項４】
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とする請求項２又は請求項３に記載の竪型焼成炉。
【請求項５】
原石送入装置は、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であることとする請求項４に記載の竪型焼成炉。
【請求項６】
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、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が接続されていることとする請求項１ないし請求項４のうちの一つに記載の竪型焼成炉。
【請求項７】
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とする請求項６に記載の竪型焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第１５７７０７４号
【特許文献２】特許第１２００７４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【発明の効果】
【００２７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態装置としての竪型焼却炉の縦断面図である。
【図２】図１装置の原石副供給口およびその周辺を示す拡大図である。
【図３】図２に示される原石副供給口およびそこに配される送入装置としてのプッシャの変形例である。
【図４】図２に示される原石副供給口およびそこに配される送入装置としてのスクリューフィーダである。
【図５】（Ａ）は図１装置の他の実施形態装置として回転可能な内筒壁を示す縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるB-B断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【符号の説明】
【００６５】
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
【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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