(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉蓋の周囲部に原料供給管と排気管が設けられており、該炉蓋、周壁そして炉床により加熱空間を形成し、原料供給管から供給され炉床上に堆積された原料を上記加熱空間へ流入せる加熱ガスにより加熱し、炉床上の原料を落下孔へ向けて押し出すプッシャーが炉床の半径方向に往復動可能に周壁で支持されており、炉床の中央部に形成された落下孔から上記炉床上の堆積原料を上記プッシャーの往復動によって逐次落下せしめる原料加熱装置において、原料供給管と排気管は、軸線方向に見たときに、それらの下端開口がプッシャーの原料押出し有効域内にあって同一位置もしくは互に近接した位置に設けられており、上記排気管は、周方向の複数位置に設けられ、該複数の排気管が集気箱の第一室に接続され、該第一室と連通せる第二室に接続された単一の導気管から排気が行われるようになっており、第一室と第二室とを連通せしめる連通孔の開口総面積が上記第一室へ接続される複数の排気管の流通総断面積よりも小さく設定されていることを特徴とする原料加熱装置。
【請求項２】
原料供給管と排気管は、炉蓋への取付位置では合流管をなしていることとする請求項１に記載の原料加熱装置。
【請求項３】
合流管は少なくとも合流部位にて内部空間を原料供給管側と排気管とに仕切る仕切壁が設けられていることとする請求項２に記載の原料加熱装置。
【請求項４】
合流管はプッシャーの上方位置で開口していることとする請求項２又は請求項３に記載の原料加熱装置。
【請求項５】
プッシャーは炉床の周方向複数位置に設けられており、各プッシャーの原料押出し有効域内に原料供給管及び排気管が設けられていることとする請求項１に記載の原料加熱装置。
【請求項６】
集気箱は炉蓋の軸線を中心線とする中空の環状筒体をなし、環状筒体の内部空間が軸線にほぼ直角な面を有しかつ連通孔が形成された区画壁で第一室と第二室とに区画されており、複数の排気管は軸線に平行な方向で第一室に接続され、単一の導気管は半径方向に第二室から延出していることとする請求項１に記載の原料加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原料加熱装置、特に原石等の原料を熟成等の加熱処理するのに先立ち、加熱する竪型の原料加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置としては、例えば、添付図面の図５に示されているものが知られている。この公知の装置は、炉床５１より上部で加熱部Ａを形成し、その下方に炉床５１の落下孔５２で連通した縦型の筒状体５３を配して原料の熟成そして冷却のための熟成部Ｂを形成している。
【０００３】
上記公知装置の炉床５１は鉛直な軸線５８Ａまわりに回転しており、又それぞれ炉床面５１Ａ上に形成された原料Ｍの堆積層を中央に開口された落下孔５２から少しづつ落下させるロッド状のプッシャー（原料押込み装置）５４が炉床５１の上方に設けられている。
【０００４】
炉蓋５５、周壁５６そして炉床５１で包囲されるように形成された加熱空間５７には加熱ガス吹込管５８から加熱ガス（主として燃焼ガス）が供給され、炉床５１上の堆積層表面Ｍ１の原料Ｍは該加熱ガスにより直接加熱され昇温する。炉床５１上の堆積層表面の加熱された原料Ｍはプッシャー５４の作用により落下孔５２から縦型の筒状体５３内へ落下して再び該筒状体５３内で堆積層Ｍ２を形成する。
【０００５】
上記ロッド状のプッシャー５４は、図５のVI−VI断面である図６にも見られる通り、周方向の複数位置に設けられている（なお、図６では、図５におけるVI-VI断面線より下方にある落下孔５２が参考のため二点鎖線で示されている）。図５に例示の場合、複数のプッシャー５４は、交互にその作動時期がずれている。各プッシャー５４は、落下孔５２に向けた方向（プッシャー５４の長手方向）への移動により有効的に原料を上記落下孔５２へ送り出す有効域Ｅを有している。二つの有効域Ｅの間には、無効域Ｎが形成される。そして、上方から見た場合、炉床５１上に原料Ｍを供給する原料供給管５９は上記有効域Ｅに、排気管６０は無効域Ｎにそれぞれ位置するよう炉蓋５５に接続されている。
【０００６】
次に、図５において、熟成帯Ｂを形成する筒状体５３内の堆積層Ｍ２へは下方から冷却空気が送入されており、この堆積層Ｍ２をなす原料は自己の保有する熱により熟成しながら降下し、次第に冷却空気との熱交換により冷却され、筒状体５３の下部の排出口（図示せず）から製品として取り出される。一方、上記冷却空気は原料により加熱されながら、上記堆積層内Ｍ２を上昇し、昇温した状態で上記加熱空間５７に流入し、加熱ガスの燃焼に寄与する。
【０００７】
又、上記加熱空間５７内の加熱ガスは炉床５１上の堆積層表面Ｍ１から内部へ入り込み内部の原料Ｍを加熱してから排気管６０を通って外部へ排ガスとして排出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の公知装置及びこれに類する他の多くの装置にあっては、プッシャーは炉床の中央部から放射状をなすように、ロッド状のものがその長手方向（すなわち炉床の半径方向）に往復動可能に、周方向の複数位置に設けられている。プッシャーは炉床の中央部に形成された開口に向け前進する際に、原料を開口へ押し出す作用をなすが、このプッシャーの押出しは周方向一定幅の領域の原料に有効に作用する。すなわち、炉床上では、周方向の複数箇所に上記幅の有効域が存在するが、隣接する二つの有効域の間では、プッシャーがプッシャーの作用時には効果を奏さないで原料の移動がない無効域となる。この無効域は、炉床の内周側よりも外周側で大きくなる。
【０００９】
有効域では原料が効果的に落下孔へ向け移動し、この有効域に配された原料供給管から逐次供給される新しい原料に置き換わってゆく。これに対し、排気管は無効域にあるために、加熱空間からの高温ガスは無効域の原料を透過して排気管へと達し、あまり移動することのないこの無効域の原料を加熱する。すなわち、有効域では、高温ガスが積極的に流入しないにもかかわらず、原料が移動するので、無効域の原料に比べて加熱程度に大きな差ができてくる。すなわち、原料は有効域にあるか無効域にあるかによって、加熱程度に差を生ずる。又、高温ガスは移動が少なく高温となっている無効域の原料を透過するので、原料との十分な熱交換を行わないうちに排気管から排出されてしまい、熱エネルギを十分に利用されていない。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑み、原料を炉床の周方向で均一に加熱することができ、加熱効率の改善ができる原料加熱装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に関する原料加熱装置は、炉蓋の周囲部に原料供給管と排気管が設けられており、該炉蓋、周壁そして炉床により加熱空間を形成している。原料供給管から供給され炉床上に堆積された原料は上記加熱空間へ流入せる加熱ガスにより加熱される。又、炉床上の原料を落下孔へ向けて押し出すプッシャーが炉床の半径方向に往復動可能に周壁で支持されている。プッシャ−の往復動により押し出された原料は、炉床の中央部に形成された落下孔から落下するようになっている。
【００１２】
かかる原料加熱装置において、本発明では、原料供給管と排気管は、軸線方向に見たときに、それらの下端開口がプッシャーの原料押出し有効域内にあって同一位置もしくは互に近接した位置に設けられており、上記排気管は、周方向の複数位置に設けられ、該複数の排気管が集気箱の第一室に接続され、該第一室と連通せる第二室に接続された単一の導気管から排気が行われるようになっており、第一室と第二室とを連通せしめる連通孔の開口総面積が上記第一室へ接続される複数の排気管の流通総断面積よりも小さく設定されていることを特徴としている。
【００１３】
このように構成される本発明の原料加熱装置にあっては、加熱空間から炉床上の原料を透過して排気管へ至る加熱ガスは、プッシャ−による原料の押出しが積極的になされる有効域を通って、該有効域で原料供給管に近接して設けられた排気管から排出される。したがって、高温の加熱ガスは、逐次押し出される比較的低温の原料と熱交換を十分に行うようになり、熱効率が向上すると共に、原料は無効域と加熱程度に差が大きくならない。
又、第一室へ集気された排ガスが第二室へもたらされてここから単一の導気管で排気されても、第一室で圧力が分散され均一となるので、複数の排気管の排気は均一となる。
【００１４】
本発明において、原料供給管と排気管は、炉蓋への取付位置では合流管をなしているようにすることができる。こうすることにより、構造が簡単化される。その際、合流管は少なくとも合流部位にて内部空間を原料供給側と排気管とに仕切る仕切壁が設けられているようにすることが可能である。この仕切壁を設けることにより、落下する原料の粉が排気管へ流入することを防止できる。
【００１５】
上記合流管はプッシャーの上方位置、すなわち、炉床の周方向にてプッシャーと同一位置で開口していることが好ましい。それにより、原料の押し出し効果が向上する。
【００１６】
又、上記プッシャーは炉床の周方向複数位置に設けられており、各プッシャーの原料押出し有効域内に原料供給管及び排気管が設けられていることが望ましい。こうすることにより、周方向で均一な、原料の押出し、加熱が行われるようになる。
【００１７】
さらに、排気管は、炉蓋に対して、通常周方向の複数位置に設けられる場合が多い。そして、炉蓋の上方位置には軸線上にバーナ等の加熱装置関連装置が配置されているために、上記排気管を一箇所に集める集気箱は、上記加熱装置関連装置を中央に収容する中空空間が形成された環状筒体をなし、この集気箱から横方向に延出する単一の導気管によりまとめて排気を行っている場合が多い。しかし、この導気管が単一なために、上記集気箱に偏った吸引力を生じ、その結果、複数の排気管での排気が均一とならないこともある。
【００２０】
上記集気箱は炉蓋の軸線を中心線とする中空の環状筒体をなし、環状筒体の内部空間が軸線にほぼ直角な面を有しかつ連通孔が形成された区画壁で第一室と第二室とに区画されており、複数の排気管は軸線にほぼ平行な方向で第一室に接続され、単一の導気管は半径方向に第二室から延出しているようにすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は本実施例装置の縦断面図であり、図２は図１におけるII−II断面図である。なお、図２において、図１の断面位置よりも下方に位置する落下孔が二点鎖線にて示されている。
【００２３】
図１及び図２に示される本実施形態においては、本実施形態装置たる原料加熱装置１０は、さらに原料を加熱して熟成等を行なう二次加熱装置３０上にあって、この二次加熱装置３０と接続運転されるようになっている。
【００２４】
加熱装置１０は、中央部１１Ａが下方に没入し周囲部１１Ｂに原料供給管１２Ａと排気管１２Ｂの合流管１２が取りつけられている固定炉蓋１１と、該炉蓋１１の周囲から垂下する円筒状の周壁１３と、該周壁１３の下縁に近接した位置で回転せる炉床１４とを有している。該炉床１４は、後述する二次加熱装置３０の上部と一体となっている。なお、上記炉蓋１１、周壁１３、炉床１４はいずれも耐熱材料から作られている。
【００２５】
上記炉蓋１１の中央部１１Ａには、炉の鉛直軸線１５Ｃの位置に加熱ガス吹込管１５が接続されている。該加熱ガス吹込管１５は、燃料供給管１５Ａと燃焼空気供給管１５Ｂとを有し、燃焼ガスが加熱ガスとして加熱空間Ｆに向け下方に噴出するようになっている。又、炉蓋１１の周囲部１１Ｂに設けられた複数の原料供給管１２Ａ及び排気管１２Ｂは、好ましい形態として、周方向に等間隔に位置している。この両者の位置及び構成については、プッシャーとの関連で、後述することとする。
【００２６】
固定炉床１４は、上記鉛直軸線１５Ｃを中心として落下孔１４Ａが形成されており、炉床１４の上面では上記原料供給管１２Ａから供給された原料が堆積層Ｍを形成している。炉床１４の直上位置には、上記堆積層Ｍを省略して示す図２にも見られるように、周方向の複数位置で周壁を貫通してロッド状のプッシャー１６がその長手方向に往復動可能に設けられている。該プッシャー１６は放射状に延びていてその長手方向に往復動すべく、炉外の駆動装置（図示せず）によって駆動される。一つのプッシャー１６は一本のロッドであっても複数本のロッドを一組とするものとして成っていても良い。
【００２７】
上記プッシャー１６は炉の鉛直軸線１５Ｃに向って前進駆動される際に、炉床１４上に堆積層Ａを形成する原料を上記落下孔１４Ａに向け押し出す作用を成すが、その作用はプッシャー１６に対し周方向で一定幅をもった領域に有効的であり、有効域１７を形成する。これは、一つの有効域１７とこれに隣接する他の有効域１７との間では、プッシャー１６が有効に作用しない無効域１８が存在することを意味している。
【００２８】
次に、上記原料供給管１２Ａと排気管１２Ｂの構成及びその位置について上記プッシャー１６との関連で説明する。原料供給管１２Ａ及び排気管１２Ｂは、装置外にあっては別系統をなしそれぞれ原料貯槽そして吸引装置（共に図示せず）に接続されているが、炉蓋１１への接続の部位では一体となって合流管１２を成している。この合流管１２は、好ましい形態として、合流部位から下端開口に至る範囲で、内部空間が仕切板１２Ｃにより、水平断面が互に半円の二つの空間１２Ａ−１,１２Ｂ−１を形成するように仕切られている。該仕切板１２Ｃにより仕切られた一方の空間１２Ａ−１は原料供給管１２Ａ、そして他方の空間１２Ｂ−１は排気管１２Ｂに連通している。又、両空間は、上記仕切板１２Ｃの上下端では互に連通している。
【００２９】
かかる合流管１２は、有効域１６に位置している。好ましくは、上記プッシャー１６の上方（真上）に位置する。
【００３０】
図１に示されるごとく、炉床１４より下方では二次加熱装置３０が形成されており、炉床１４は、周壁１３の下端周縁に近接して設けられ、水シール等の封止装置１９を介して、シール状態を保ちつつ上記周壁１３に対して相対回転可能となっている。この炉床１４は、上記落下孔１４Ａを形成する内径部にて、二次加熱装置３０の筒状の竪型炉体３１の上端と一体となっている。該竪型炉体３１は外面中間部に段部が形成され、この段部の下面に環状レール３２が設けられ、床面上に環状をなすように複数配されたローラ３３上を回転駆動を受けてきわめてゆっくりと回転するようになっている。この回転により上記炉床１４も回転することとなる。
【００３１】
図１に見られるように、二次加熱装置３０の竪型炉体３１は上部の円筒部３１Ａと下部の円錐部３１Ｂとを有し、両者の中間に上記環状レール３２が設けられている。該円錐部３１Ｂの直下には、固定せる排出部３４が設けられており、上記竪型炉体３１は水シール等の封止装置３５を介して該排出部３４に対して回転可能となっている。
【００３２】
上記円筒部３１Ａ内には、周方向の複数箇所で該円筒部３１Ａの内壁面から半径内方に延出するアーチ３６に支えられる筒状のディフューザ３７が設けられている。該ディフューザ３７の内部には冷却用の空気ジャケット３８が設けられている。又、円錐部３１Ｂ内には、空気送管３９が進入配置されており、回転継手４０を介して、上端でノズル状に開口せるエジェクタ４１に接続されている。上記回転継手４０からは導管４２が分枝されていて上記空気ジャケット３８へ空気を供給するように接続されており、導管４３を経てエジェクタ４１の基部に至っている。
【００３３】
かかる本実施形態装置にあって、原料は次のように加熱される。
▲１▼  加熱されるべき原料が原料供給管１２Ａから投入供給され、合流管１２の空間１２Ａ−１を経て、炉床１４に落下し堆積層Ｍを形成する。該堆積層Ｍの原料は加熱空間Ｆに面する部分で加熱ガスにより直接加熱されると共に、堆積層Ｍ内部では、加熱空間Ｆから堆積層Ｍ内に入り込んで合流管１２の空間１２Ｂ−１を経て排気管１２Ｂへ抜ける加熱ガスによっても加熱を受ける。すなわち、上記加熱ガスは、有効域１７に位置する合流管１２内の空間１２Ｂ−１を通って排気管１２から排出され、その流通時に有効域１７の原料を効果的に加熱し、自らは降温される。
▲２▼  炉床１４の上方では、原料供給管１２の直下方に位置するプッシャー１６が適宜時期に往復動しており、有効域１７上にある原料は逐次落下孔１４Ａに向け押し出されて該落下孔１４Ａから落下し、二次加熱装置３０の竪型炉体３１内で再び堆積層Ｃを形成する。かくして、有効域１７上の原料は、積極的に加熱されかつ落下孔１４Ａに向け押し出され新たな原料の加熱が次々と行われる。
▲３▼  炉床１４上の堆積層Ｍの原料は、プッシャー１６の作用によって、炉床１４の回転に伴い周方向に移動しながら竪型炉体３１内へ落下する。したがって、落下量は周方向にも均一となる。これは、回転炉床１４上での原料の加熱は周方向でさらに均一に行なわれることを意味する。なお、回転炉床１４はきわめてゆっくり回転する。
▲４▼  竪型炉体３１の内部空間には上記炉床１４から落下した、加熱された未熟成の原料が堆積層Ｃとして形成されるが、その際、ディフューザ３７の存在により当該堆積層にはディフューザ３７の内側に形成される下位表面とディフューザ３７の外側に形成される上位表面を有するようになる。
▲５▼  かかる炉体３１の下部において、エジェクタ駆動用空気は空気送管３９から回転継手４０を経て導管４２に入り、環状のエジェクタ冷却用空気ジャケット３８に流入して該ジャケット３８を冷却した後、導管４３を通ってエジェクタ４１のノズルから上方に高流速で噴出させられる。その際の高流速噴流とディフューザ３７の作用によって堆積層Ｃの下位表面上の空間の圧力が低くなり、これによって堆積層Ｃの上位表面上の高温加熱ガスが該上位表面を通って堆積層Ｃ中へ下方に貫流せしめられ、対流伝熱によって原料を加熱する。
▲６▼  堆積層Ｃ下位表面上の空間の圧力が低くなるので、排出部３４の任意の位置から送入される冷却用空気は上方へ吸引されて、上方へ貫流して二次加熱後の原料と熱交換をすることによりこれを冷却し、自らは高温に加熱されて堆積層Ｃの下位表面から流出した後、堆積層Ｃの中を下方に貫流して下位表面へ至る上記▲５▼で述べた加熱ガス及びエジェクタ駆動用空気と混合しつつ加熱空間Ｆの下部空間へ向け上昇し該加熱空間Ｆでの燃焼に寄与する。
▲７▼  二次加熱の終わった原料は堆積層Ｃの底部において冷却され、十分低温となって排出部３４が製品として排出される。その際の排出機構は任意である。
【００３４】
本実施形態では、合流管１２の内部を仕切板１２Ｃによって半円状断面の二つの空間１２Ａ−１,１２Ｂ−１としたが、図３のように同心管２０を設け、その内管２１を原料供給管と、外管２２を排気管とそれぞれ接続するようにしてもよい。
【００３５】
この種の原料加熱装置は、比較的大径であって、排気管は、炉蓋に対して、通常周方向の複数位置に設けられる場合が多い。そして、炉蓋の上方位置には軸線上にバーナ等の加熱装置関連装置が配置されているために、上記排気管を一箇所に集める集気箱は、上記加熱装置関連装置を中央に収容する中空空間が形成された環状筒体をなし、この集気箱から横方向に延出する単一の導気管によりまとめて排気を行っている場合が多い。しかし、この導気管が単一なために、上記集気箱に偏った吸引力を生じ、その結果、複数の排気管での排気が均一とならないこともある。
【００３６】
そこで、本発明では、好ましい形態として、排気管は、周方向の複数位置に設けられ、該複数の排気管が集気箱の第一室に接続され、該第一室と連通せる第二室に接続された単一の導気管から排気が行われるようになっており、第一室と第二室とを連通せしめる連通孔の開口総面積が上記第一室へ接続される複数の排気管の流通総断面積よりも小さく設定されている。
【００３７】
例えば、図４（Ａ）,（Ｂ）のごとく、上記集気箱２５は炉蓋の軸線１５Ｃを中心線とする、加熱装置関連装置（図示せず）の収容のための中空空間２６を有する環状筒体をなし、環状筒体の内部空間が軸線にほぼ直角な面を有し、かつ複数の連通孔２７Ａが形成された区画壁２７で第一室２８Ａと第二室２８Ｂとに区画されており、複数の排気管１２Ａは軸線１５Ｃにほぼ平行な方向で第一室２８Ａに接続され、単一の導気管２９は半径方向に第二室２８Ｂから延出しているようにすることができる。上記複数の連通孔２７Ａの開口総面積は、複数の排気管１２Ａの流通総断面よりも小さく設定されている。
【００３８】
こうすることにより、第一室２８Ａへ集気された排ガスが第二室２８Ｂへもたらされてここから単一の導気管２９で排気されても、第一室２８Ａがバッファの役を演じて該第一室２８Ａで圧力が分散され均一となるので複数の排気管１２Ａの排気は均一となる。
【００３９】
本発明装置は、図１に示された形式以外の二次加熱装置にも接続可能である。例えば、横型のロータリキルン（図示せず）を二次加熱装置として採用することも可能である。その際、回転炉床１４とロータリキルンとは、両者との相対回転を許容しつつ原料を案内する接続筒によって接続される。
【００４０】
又、本発明は、図１に示したような、燃焼ガスを加熱空間に吹き込むような加熱ガス吹込管を設けることを必ずしも要しない。例えば、本発明の加熱装置に接続される二次加熱装置からの加熱ガスが上記加熱空間へ至るようにすることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、原料供給管と排気管が、軸線方向に見たときに、それらの下端開口がプッシャーの原料押出し有効域内にあって同一位置もしくは互に近接した位置に設けられているので、上記有効域での原料の落下孔への押し出しが活発に行われると共に、加熱ガスが上記排気管の開口へ向け原料内を流通するので、上記有効域の原料を効果的に加熱するようになる。その結果、加熱ガスと原料との間の熱交換効率が向上する。又、有効域と無効域との間の加熱ムラも少なくなり、製品の均一化にも貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての縦断面図である。
【図２】図１装置のII−II断面図である。
【図３】図１装置の合流管の変形例を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態として排気系に関する装置を示し、（Ａ）は水平断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】従来装置の縦断面図である。
【図６】図５装置のVI−VI断面図である。
【符号の説明】
１１    炉蓋
１２    合流管
１２Ａ  原料供給管
１２Ｂ  排気管
１３    周壁
１４    炉床
１４Ａ  落下孔
１６    プッシャー
１７    有効域
Ｍ      原料
【図１】
0004330204.tif 000002
【図２】
0004330204.tif 000003
【図３】
0004330204.tif 000004
【図４】
0004330204.tif 000005
【図５】
0004330204.tif 000006
【図６】
0004330204.tif 000007