(57)【要約】【課題】炉壁が損傷しにくく、れんがの脱落や亀裂発生がおさえられ、なおかつ施工しやすい回転炉を提供することを課題とする。【解決手段】回転炉は、筒状の鉄皮と六面体状のれんがを鉄皮の内周面の周方向に一周するリング状に配置するとともにリング状の配置を鉄皮の軸方向に延接するように配置して形成された耐火物製の炉壁とを有する炉体を持つ回転炉であって、れんがは、鉄皮の内周面と対向する底面と底面と背向する上面と鉄皮の軸方向に背向する一対の側面と鉄皮の周方向に背向する表面と裏面とを有し、表面は中央部が突出した凸面であり、裏面は中央部が凹んだ凹面であり、側面はその底面側の底辺が上面側の上辺より長くその両側辺が弧状の略台形状であり、炉壁はれんがの底面を鉄皮の内周面に対向させるとともに表面を鉄皮の周方向に向けて配置し、配置されたれんがの裏面に次のれんがの表面を重ねるように配置したものであることを特徴とする。【選択図】図３
2016173220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の鉄皮と六面体状のれんがを該鉄皮の内周面の周方向に一周するリング状に配置するとともに該リング状の配置を該鉄皮の軸方向に延接するように配置して形成された耐火物製の炉壁とを有する炉体を持つ回転炉であって、
前記れんがは、前記鉄皮の内周面と対向する底面と該底面と背向する上面と該鉄皮の軸方向に背向する一対の側面と該鉄皮の周方向に背向する表面と裏面とを有し、
前記表面は中央部が突出した凸面であり、
前記裏面は中央部が凹んだ凹面であり、
前記側面はその該底面側の底辺が該上面側の上辺より長くその両側辺が弧状の略台形状であり、
前記炉壁は前記れんがの前記底面を前記鉄皮の内周面に対向させるとともに該表面を該鉄皮の周方向に向けて配置し、配置された前記れんがの該裏面に次の前記れんがの該表面を重ねるように配置したものであることを特徴とする回転炉。
【請求項２】
前記凸面は円柱体の側周面の一部となる側周凸面であり、前記凹面は前記側周凸面と鏡面対称の側周凹面である請求項１記載の回転炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉体を回転させつつ加熱、焼成、焙焼、および溶融等を行う回転炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転炉は、炉体を回転させる事で処理の対象物を攪拌しつつ加熱する回転式熱処理炉である。回転炉の一種のロータリーキルンは、セメント、石灰石、鉄鉱石等の焼成、焙焼、及び蒸発、そして、廃棄物の焼却などに用いられている。ロータリーキルンの円筒状の炉体は、回転可能かつ、横倒しで斜めに配置されている。処理の対象物を高温で処理する必要がある場合には、重油などの液体燃料バーナーを設けたり、石炭等の固体燃料を挿入したりしてロータリーキルンを加熱する。
【０００３】
処理の対象物はロータリーキルンの上流側（上側）から挿入される。ロータリーキルン内で対象物は、回転する炉壁に沿って持ち上げられ、あるところで対象物の上端の一部は崩れて対象物に覆い被さるように落下し、他の一部は下に滑る等、対象物は炉壁にそってずり落ちる。炉壁に沿って持ち上げられる事とずり落ちる事を繰り返しながら対象物は下流へと進む。
【０００４】
ロータリーキルンの炉壁を構成するれんが等の耐火物は、対象物、処理温度等の条件に適合した材料及び形状のものが選定される。例えば処理温度が高いか低いか、処理物が酸性かアルカリ性か、処理の対象物が粉体か、粉体が半溶融体となって高粘度性になるか、塊状となるか等、多くの選択基準がある。
【０００５】
特許文献１には、耐火れんがの対向する２面が互いに弧状面（円柱体の側面の形状）をもち、隣接するれんがとれんがとを弧状面で面接触させ、れんが間に間隙を生じにくくし、且つ、耐火れんがの角部の一部を切欠してテーパー面を形成した隅の面取り（隅切）を設けて熱膨張等の熱ひずみを吸収できる、取鍋内張用の耐火れんがが開示されている。特許文献１に開示されている耐火れんがは取鍋用のもので、熱ひずみを吸収できるよう隅切を設けたものである。熱ひずみも問題となる回転炉では、炉体の回転及び、処理の対象物が炉内を流動するため、炉体のひずみに対する高い耐久性および、施工の容易さが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平６−６７５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回転炉では、処理の対象物が炉内を流動するため、流動する対象物や腐食性ガスもしくはスラグなどが炉壁に浸入し、炉壁を損傷しやすい。対象物の流動に加え、熱膨張による熱ひずみや炉体の回転により局所的に応力が集中し、れんがの脱落や、れんがに亀裂が発生する。そして、回転炉は施工しやすさが望まれる。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、流動する対象物や腐食性ガスもしくはスラグなどの炉壁への浸入を抑えて炉壁を損傷しにくくし、局所的な応力の集中によるれんがの脱落やれんがの亀裂の発生をおさえ、なおかつ施工しやすい回転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】
【０００９】
本発明の回転炉は、筒状の鉄皮と六面体状のれんがを該鉄皮の内周面の周方向に一周するリング状に配置するとともに該リング状の配置を該鉄皮の軸方向に延接するように配置して形成された耐火物製の炉壁とを有する炉体を持つ回転炉であって、前記れんがは、前記鉄皮の内周面と対向する底面と該底面と背向する上面と該鉄皮の軸方向に背向する一対の側面と該鉄皮の周方向に背向する表面と裏面とを有し、前記表面は中央部が突出した凸面であり、前記裏面は中央部が凹んだ凹面であり、前記側面はその該底面側の底辺が該上面側の上辺より長くその両側辺が弧状の略台形状であり、前記炉壁は前記れんがの前記底面を前記鉄皮の内周面に対向させるとともに該表面を該鉄皮の周方向に向けて配置し、配置された前記れんがの該裏面に次の前記れんがの該表面を重ねるように配置したものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の回転炉はその炉壁を構成する六面体状のれんが及びこのれんがで形成された炉壁に特徴があり、これら以外の炉体及び回転炉の部分及び構造については従来のものを使用できる。
【００１１】
本発明のれんがの表面を構成する凸面を円柱体の側周面の一部となる側周凸面とし、れんがの裏面を構成する凹面を、表面を構成する前記側周凸面と鏡面対称の側周凹面とすることができる。
【００１２】
れんがは、例えばアルミナシリカ質やマグネシアクロム質等の耐火材料で形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の回転炉の炉壁は、れんがの底面を鉄皮の内周面に対向させるとともにれんがの表面を鉄皮の周方向に向けて配置し、配置されたれんがの裏面に次のれんがの表面を重ねるように配置したものである。れんがの表面が凸面であり裏面が鏡面対称の凹面であるため、重ね合わされた一組のれんがは互いに鏡面対称の凸面と凹面とが曲面で当接する。曲面での接触は平面での接触に比べて接触面積が大きいため滑りにくく、れんがの脱落が抑制される。又、れんがの境界が湾曲しているため、直線的な境界に比べ腐食性ガスやスラグなどの侵入が抑制される。
【００１４】
また、隣接するれんがと曲面で面接触し、微細に可動であるため、熱膨張等の熱ひずみや炉体の回転などによって生じる局所的な応力の集中を、隣接するれんがとの密着を保ちつつ緩和できる。このため、れんが脱落の低減や、れんがに亀裂が発生するのを抑制できる。さらに、炉の組み立て時に生じる、れんがの並びや鉄皮のゆがみに応じて、れんが間の密着を保ちつつ柔軟に変形できる。このため本発明の回転炉は、施工時にゆがみが生じ易い回転炉に対しても施工しやすく、施工性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係り、炉体の断面図である。
【図２】実施形態１に係り、炉体を構成するれんがの最後段の断面図である。
【図３】実施形態１に係り、基本れんが３１の斜視図である。
【図４】実施形態１に係り、雄れんが３２の斜視図である。
【図５】実施形態１に係り、大攻めれんが３３の斜視図である。
【図６】実施形態１に係り、雌れんが３４の斜視図である。
【図７】実施形態１に係り、れんがの最後段を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態について図１〜７を参照して説明する。本実施形態の回転炉の炉体の断面図を図１に示す。炉体は筒状の鉄皮２と、鉄皮２の内周面に配置された炉壁３とを有する。炉壁３は本発明を特徴づける基本れんが３１を鉄皮２の内周面にリング状に一周する様に基本れんが３１を配置する。リング状に一周する一周分を一つの段として、鉄皮２に最初の段から最後段の一つ下の段まで一段ずつれんがを積み上げる。
【００１７】
最後段では、基本れんが３１に加えて、雄れんが３２，大攻めれんが３３，および雌れんが３４を図２に示すようにリング状に配置する。
【００１８】
基本れんが３１の斜視図を図３に示す。基本れんが３１は、鉄皮側の底面３１ａと、底面３１ａと背向する上面３１ｂと、鉄皮の軸方向に背向する一対の側面３１ｃ及び３１ｄと、鉄皮の周方向に背向する表面３１ｅと裏面３１ｆとを有する。底面３１ａおよび上面３１ｂは長方形状である。表面３１ｅは中央部が突出した凸面であり、裏面３１ｆは中央部が凹んだ凹面である。
【００１９】
本実施形態の基本れんが３１の表面３１ｅの凸面は、円柱体の側周面の一部となる側周凸面であり、裏面３１ｆの凹面はこの側周凸面と鏡面対称の側周凹面であり、表面３１ｅと裏面３１ｆとは互いに鏡面対称となっている。このため１つの基本れんが３１の表面３１ｅに他の基本れんが３１の裏面３１ｆを当接させて積み重ねることにより、境界部に大きな隙間を作ることなく基本れんが３１を積み重ねることができる。
【００２０】
図３に示すように、基本れんが３１の側面３１ｃは、底面３１ａと交わる辺３１ａｃと、上面３１ｂと交わる辺３１ｂｃと、表面３１ｅと交わる弧状辺３１ｃｅと、裏面３１ｆと交わる弧状辺３１ｃｆを有する。側面３１ｃにおいて、底面３１ａと交わる辺３１ａｃは上面３１ｂと交わる辺３１ｂｃより長い。また、側面３１ｃにおいて、表面３１ｅと交わる弧状辺３１ｃｅと、裏面３１ｆと交わる弧状辺３１ｃｆとは弧状で、側面３１ｃは２辺が弧状となる略台形状である。他の側面３１ｄは側面３１ｃと同様に略台形状である。
【００２１】
雄れんが３２の斜視図を図４に示した。図４に示すように、雄れんが３２は、基本れんが３１と同様に六面体状の形状をもつ。雄れんが３２の形状は基本れんが３１の形状と異なり、裏面３２ｆが平面で、かつ裏面３２ｆに２つの溝３２ｇを備える。裏面３２ｆに大攻めれんが３３の表面３３ｅおよび金属アンカーが隣接する。溝３２ｇは棒状の金属アンカー（図示せず）にあわせた形状をもてばよく、円錐の側面状や、角柱の側面状など、適宜変更しうる。本実施形態では図４に示す様に、溝３２ｇの断面は半円状である。溝３２ｇの表面の形状は１つの段を持つ円柱体の側周面と鏡面対称の側周凹面形状である。そして、溝３２ｇの断面の径は２種有り、底面３２ａ側は大きい方の径で、底面３２ａ側から上面３２ｂ側に向かう途中から小さい方の径に変わる。
【００２２】
図４に示すように、雄れんが３２は、鉄皮側の底面３２ａと、底面３２ａと背向する上面３２ｂと、鉄皮の軸方向に背向する一対の側面３２ｃ及び３２ｄと、鉄皮の周方向に背向する表面３２ｅと裏面３２ｆとを有する。底面３２ａおよび上面３２ｂは、表面３２ｆと交わる交線（３２ａｆおよび３２ｂｆ）上に２つ半円状の凹部をもつ長方形状である。表面３２ｅは中央部が突出した凸面で、基本れんがの表面３１ｅと同一形状の曲面をもつ。そのため、表面３２ｅは、隣り合う基本れんが３１の裏面３１ｆに、境界部に大きな隙間を作ることなく積み重ねることができる。
【００２３】
図４に示すように、側面３２ｃは、底面３２ａと交わる辺３２ａｃと、上面３２ｂと交わる辺３２ｂｃと、表面３２ｅと交わる弧状辺３２ｃｅと、裏面３２ｆと交わる辺３２ｃｆとを有する。底面３２ａと交わる辺３２ａｃは上面３２ｂと交わる辺３２ｂｃより長く、側面３２ｃは略台形状である。他の側面３２ｄは側面３２ｃと同様に略台形状である。
【００２４】
大攻めれんが３３の斜視図を図５に示した。大攻めれんが３３は、側面３３ｃ及び３３ｄが炉心側の辺が鉄皮２側の辺よりわずかに長い形状等の台形や略台形の角柱状の形状をもつものでもよい。本実施形態では、図５に示すように、大攻めれんが３３の形状は直方体状で、表面３３eに、２つの溝３３ｇを備えるものである。側面３３ｃは、表面３３eと交わる辺３３ｃeおよび裏面３３ｆと交わる辺３３ｃｆは互いに平行で長さが等しい。また、側面３３ｃは、底面３３ａと交わる辺３４ａｃと上面３４ｂと交わる辺３４ｂｃは平行で長さが等しい。
【００２５】
大攻めれんが３３は雄れんが３２に隣接するよう炉壁３に配置される。炉壁３では、大攻めれんが３３の溝３３ｇと雄れんが３２の溝３２ｇとが隣接してできる空間に棒状の金属アンカー（図示せず）が収まる。溝３２ｇと同様に、溝３３ｇは棒状の金属アンカーにあわせた形状をもてばよく、円錐の側面状や、角柱の側面状など、適宜変更しうる。本実施形態では図５に示す様に、溝３３ｇは溝３２ｇと鏡面対象の形状をもつ。溝３３ｇの断面は半円状で、異なる径をもつ２種の部分がある。溝３３ｇの表面の形状は１つの段を持つ円柱体の側周面と鏡面対称の側周凹面形状である。そして、溝３３ｇの断面の径は２種有り、底面３３ａ側は大きい方の径で、底面３３ａ側から上面３３ｂ側に向かう途中から小さい方の径に変わる。
【００２６】
雌れんが３４の斜視図を図６に示した。図６に示すように、雌れんが３４は、六面体状の形状をもつ。雌れんが３４の形状は、基本れんが３１の形状とは異なり表面３４eが長方形状である。表面３４eは、大攻めれんが３３の裏面３３ｆと隣接するよう炉壁３に配置される。
【００２７】
図６に示すように、雌れんが３４は、鉄皮側の底面３４ａと、底面３４ａと背向する上面３４ｂと、鉄皮の軸方向に背向する一対の側面３４ｃ及び３４ｄと、鉄皮の周方向に背向する表面３４ｅと裏面３４ｆとを有する。底面３４ａ、上面３４ｂそして、表面３４ｃは長方形状である。裏面３４ｆは中央部が凹んだ凹面で、基本れんがの裏面３１ｆと同一形状の曲面をもつ。そのため、裏面３４ｆは、隣り合う基本れんが３１の表面３１ｅに境界部に大きな隙間を作ることなく積み重ねることができる。
【００２８】
図６に示すように、雌れんが３４の側面３４ｃは、底面３４ａと交わる辺３４ａｃと、上面３４ｂと交わる辺３４ｂｃと、表面３４ｅと交わる辺３４ｃｅと、裏面３４ｆと交わる弧状辺３４ｃｆとからなる。底面３４ａと交わる辺３４ａｃは上面３４ｂと交わる辺３４ｂｃより長く、側面３４ｃ及び３４ｄは略台形状である。
【００２９】
基本れんが３１，雄れんが３２，大攻めれんが３３，および雌れんが３４において、底面と上面の距離は所定の長さであり、適宜変更しうる。
【００３０】
本実施形態では、基本れんが３１，雄れんが３２，大攻めれんが３３，および雌れんが３４において、底面と上面の距離を３００ｍｍとしている。そこで、底面と上面を結ぶ全ての辺、すなわち、図３に示す基本れんが３１の距離３１ａｃｂ，距離３１ａｄｂ，図４に示す雄れんが３２の距離３２ａｃｂ，距離３２ａｄｂ，図５に示す大攻めれんが３３の距離３３ａｃｂ，距離３３ａｄｂ，図６に示す雌れんが３４の距離３４ａｃｂ，そして距離３４ａｄｂはすべて３００ｍｍとなっている。
【００３１】
図３に示す基本レンガ３１の側面３１ｃと側面３１ｄといった、側面間の距離は、適宜変更できるが、本実施形態ではいずれも２００ｍｍとしている。すなわち、図３に示す基本れんが３１の辺３１ａｅ，３１ａｆ，３１ｂｅ，３１ｂｆ，図４に示す雄れんが３２の辺３２ａｅ，３２ａｆ，３２ｂｅ，３２ｂｆ，図５に示す大攻めれんが３３の辺３３ａｅ，３３ａｆ，３３ｂｅ，３３ｂｆ，図６に示す雌れんが３４の辺３４ａｅ，３４ａｆ，３４ｂｅ，そして３４ｂｆはすべて２００ｍｍとなっている。
【００３２】
基本れんがの辺３１ａｃを１３４ｍｍとしている。雄れんがの辺３２ａｃおよび雌れんがの辺３４ａｃをいずれも１２０ｍｍとしている。基本れんがの辺３１ｂｃと、雄れんがの辺３２ｂｃと、大攻めれんがの辺３３ａｃと辺３３ｂｃと、そして雌れんがの辺３４ｂｃを１００ｍｍとしている。
【００３３】
れんが積みの方法について以下に説明する。図１に示されているように、炉壁は鉄皮２の内周面と隣接し、かつ鉄皮２の内周面にリング状に一周する様に基本れんが３１を配置する。それぞれの段で、基本レンガ３１をリング状に配置してゆく。最後に配置する基本れんが３１は、リング状の次の段側、つまり、次の段と接する基本れんが３１の側面３１ｃ側から、基本レンガ３１が一周するリング状体にはめ込んで配置し、一段分のリング上の配置は完成する。れんが３１がリング状に一周する一周分を一つの段として、鉄皮２に最初の段から最後段の一つ下の段まで一段ずつれんがを積み上げる。
【００３４】
最後段では、図２に示されている様に、炉壁は鉄皮２の内周面と隣接し、かつ鉄皮２の内周面にリング状に一周する様にれんが３１〜３４を配置する。図７は図２の下部の拡大図で、基本れんが３１と雄れんが３２と大攻めれんが３３と、そして雌れんが３４とを配置の詳細を図７に示した。
【００３５】
以降では最後段のれんが３１〜３４を配置する方法について説明する。金属アンカーを設置する位置の近傍に、基本れんが３１の底面３１ａを鉄皮２の内周面に対向させるとともに基本れんが３１の表面３１ｅを鉄皮の周方向に向けて配置する。この基本れんが３１の裏面３１ｆに次の基本れんが３１の表面３１ｅを重ねるように配置する。この様に基本れんが３１を次々に配置して、鉄皮の内周面にほぼ一周するように全ての基本れんが３１を配置する。ここで、次々に順番に配置しなくとも一周するよう配置できればよい。
【００３６】
図７の３ａは、２本の金属アンカー（図示せず）が雄れんが３２の裏面３３ｆの溝３２ｇ及び大攻めれんが３３の表面３３ｅの溝３３ｇにはめ込まれている部分を表す。最後段で最初に配置した基本れんが３１の表面３１ｅに雌れんが３４の裏面３１ｆを重ねるように配置し、かつ、最後段で最後に配置した基本れんが３１の裏面３１ｆに雄れんが３２の表面３２ｅを重ねるように配置する。雄れんが３２の裏面３３ｆの溝３２ｇ及び大攻めれんが３３の表面３３ｅの溝３３ｇに２本の金属アンカーがはめ込まれるよう、金属アンカーと大攻めれんが３３とを、雄れんが３２と雌れんが３４の間に設置する。そして、雄れんが３２の裏面３２ｆと大攻めれんが３３の表面３３ｅの間にモルタルを充填する。打ち込み鉄板を大攻めれんが３３の裏面３３ｆと雌れんが３４の表面３４ｅとの間に打ち込んでもよい。以上の様にれんが３１〜３４が鉄皮２の内周面に一周するよう配置し、最後段分のれんがの配置を完成する。
【００３７】
本実施形態の回転炉は、上記の方法で構築できる。
【００３８】
本実施形態の回転炉の炉壁３は、基本れんが３１の底面３１ａを鉄皮の内周面に対向させるとともにれんがの表面３１ｅを鉄皮の周方向に向けて配置し、配置された位置のれんがの裏面３１ｆに次のれんがの表面３１ｅを重ねるように配置したものである。れんがの表面３１ｅが凸面であり裏面３１ｆが鏡面対称の凹面であるため、重ね合わされた一組のれんがは互いに鏡面対称の凸面と凹面が曲面で当接する。曲面での接触は平面での接触に比べて接触面積が大きいため滑りにくく、れんがの脱落が抑制される。又、れんがの境界が湾曲しているため、直線的な境界に比べ腐食性ガスやスラグなどの侵入が抑制される。
【００３９】
また、隣接するれんがと曲面で面接触し、微細に可動であるため、熱膨張等の熱ひずみや炉体の回転などによって生じる局所的な応力の集中を、隣接するれんがとの密着を保ちつつ緩和できる。このため、れんが脱落の低減や、れんがに亀裂が発生するのを抑制できる。さらに、炉の組み立て時に生じる、れんがの並びや鉄皮のゆがみに応じて、れんが間の密着を保ちつつ柔軟に変形できる。このため本発明の回転炉は、施工時にゆがみが生じ易い回転炉に対しても施工しやすく、施工性に優れている。
【００４０】
（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した各実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。れんがには、例えばアルミナシリカ質やマグネシアクロム質等の耐火材料を用いる事ができるが、材料はこれに限定しない。れんがの長さ、れんがの材質は適宜変更でき、使用する金属アンカーの数、大攻めれんがの設置方法、モルタルや代替物の使用など、適宜変更できる。表面は中央部が突出した凸面であり、裏面は中央部が凹んだ凹面であるとしたが、表面と裏面の形状を逆にし、表面は中央部が凹んだ凹面であり、裏面は中央部面が突出した凸としても良い。
【符号の説明】
【００４１】
２は鉄皮，３は炉壁，３１は基本れんが，３２は雄れんが，３３は大攻めれんが，３４は雌れんが，
３１ａは基本れんが３１の底面，３１ｂは基本れんが３１の上面，３１ｃは基本れんが３１の側面，３１ｄは基本れんが３１の側面，３１ｅは基本れんが３１の表面，３１ｆは基本れんが３１の裏面，
同様に３２ａ〜ｆは雄れんがの底面〜裏面，同様に３３ａ〜ｆは大攻めれんがの底面〜裏面，同様に３４ａ〜ｆは雌れんがの底面〜裏面，３２ｇ及び３３ｇは溝，
基本れんが３１の側面３１ｃにおいて３１ａｃは底面３１ａと交わる辺，３１ｂｃは上面３１ｂと交わる辺，３１ｃｅは表面３１ｅと交わる弧状辺，３１ｃｆは裏面３１ｆと交わる弧状辺，３１ａｃｂおよび３１ａｄｂは底面３１ａと上面３１ｂとの距離，そして，３ａは金属アンカー設置部分を示す。
【図１】
2016173220.tif 000003
【図２】
2016173220.tif 000004
【図３】
2016173220.tif 000005
【図４】
2016173220.tif 000006
【図５】
2016173220.tif 000007
【図６】
2016173220.tif 000008
【図７】
2016173220.tif 000009