熱回収装置
【課題】ロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、ロータリーキルンを構成する外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能な熱回収装置を提供する。
【解決手段】ロータリーキルン２の外周側の熱を回収するための熱回収装置１は、所定の隙間を介して外筒部（鉄皮）４の外周面４ｃを覆うカバー部材８を備えている。カバー部材８には、空気の流入口と、流入口から流入し外筒部４の外周面４ｃとカバー部材８との間の隙間を通過した空気が排出される排気口とが形成され、外筒部４の長手方向におけるカバー部材８の長さは、外筒部４の、カバー部材８の内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定されている。この熱回収装置１では、カバー部材８ごとに、外筒部４の外周面４ｃとカバー部材８との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっている。
【解決手段】ロータリーキルン２の外周側の熱を回収するための熱回収装置１は、所定の隙間を介して外筒部（鉄皮）４の外周面４ｃを覆うカバー部材８を備えている。カバー部材８には、空気の流入口と、流入口から流入し外筒部４の外周面４ｃとカバー部材８との間の隙間を通過した空気が排出される排気口とが形成され、外筒部４の長手方向におけるカバー部材８の長さは、外筒部４の、カバー部材８の内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定されている。この熱回収装置１では、カバー部材８ごとに、外筒部４の外周面４ｃとカバー部材８との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントや生石灰等を焼成するロータリーキルンとして、円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部（鉄皮）と、外筒部に内張りされる耐火物とを備えるロータリーキルンが広く利用されている。ロータリーキルンの外筒部の温度は、４００℃を超す温度となる。そこで、従来、ロータリーキルンの外周側の熱を回収して有効利用するための熱回収装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１記載の熱回収装置は、ロータリーキルンの外筒部の全体を被覆するジャケットカバーを備えている。このジャケットカバーには、空気の導入口と排気口とが形成されている。導入口には、ロータリーキルンの外筒部とジャケットカバーとの間に空気を送り込む送風機が接続され、排気口には、ロータリーキルンの外筒部とジャケットカバーとの間から空気を吸い出す排風機が接続されている。この熱回収装置では、排気口から排出された高温の空気が、ロータリーキルンのバーナーに送り込まれ、バーナーの燃焼用空気として利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、ロータリーキルンの外筒部の温度は、高温の炉内から耐火物を介して伝導される熱と、外筒部の外周面から外部へ放散される熱とによって決定される。また、耐火物の仕様は、炉内温度、耐火物の厚みおよび耐火物の熱伝達率等を考慮して、大気中に配置される外筒部の温度が耐熱温度以下になるように決定されている。そのため、ロータリーキルンの外筒部がジャケットカバーで被覆されていると、ロータリーキルンの外筒部とジャケットカバーとの間を通過する空気の流量によっては、外筒部の外周面から外部へ放散される熱量が減少し、外筒部の温度が上昇して耐熱温度以上となるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、ロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、ロータリーキルンを構成する外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能な熱回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の熱回収装置は、円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部と、外筒部に内張りされる耐火物とを有するロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、所定の隙間を介して外筒部の外周面を覆う少なくとも１個のカバー部材を備え、カバー部材には、空気の流入口と、流入口から流入し外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過した空気が排出される排気口とが形成され、外筒部の長手方向におけるカバー部材の長さは、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定され、カバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっていることを特徴とする。
【０００８】
一般に、ロータリーキルンでは、外筒部の長手方向の一端側に燃焼用のバーナーが配置され、外筒部の長手方向の他端側に原料の投入口が配置されており、外筒部の長手方向において、外筒部の温度は変動する。本発明では、外筒部の長手方向におけるカバー部材の長さは、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定され、カバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっているため、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の温度に応じた適切な流量の空気が外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を流れるように、カバー部材ごとに空気の流量を調整することが可能になる。したがって、本発明では、外筒部の外周面を覆うようにカバー部材が配置されていても、外筒部の長手方向で変動する外筒部の温度の上昇を適切に抑制して、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能になる。
【０００９】
また、本願発明者の検討によると、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が増えると、外筒部の温度上昇を抑制することはできるが、外筒部の外周側の熱の回収効率が低下する。本発明では、カバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっているため、外筒部の、温度がそれほど高くならない部分では、外筒部の温度が耐熱温度以上とならない範囲で、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量を減らすことが可能になる。したがって、外筒部の、温度がそれほど高くならない部分では、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを防止しつつ、外筒部の外周側の熱の回収効率を高めることが可能になる。
【００１０】
また、本発明では、外筒部の長手方向におけるカバー部材の長さが、外筒部の、複数のカバー部材のそれぞれの内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定されているため、カバー部材の内側での外筒部の温度の変動量を小さくすることが可能になる。したがって、本発明では、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量調整を容易に行うことが可能になる。
【００１１】
本発明において、熱回収装置は、外筒部の長手方向で分割された複数のカバー部材を備えることが好ましい。このように構成すると、外筒部の長手方向におけるカバー部材の長さが、外筒部の、複数のカバー部材のそれぞれの内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定されている場合であっても、ロータリーキルンの外周側からより多くの熱を回収することが可能になる。なお、本発明では、複数のカバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっているため、外筒部の、複数のカバー部材のそれぞれの内側に配置される部分の温度に応じた適切な流量の空気が外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を流れるように、カバー部材ごとに空気の流量を調整することが可能である。また、複数のカバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっているため、外筒部の、温度がそれほど高くならない部分では、外筒部の温度が耐熱温度以上とならない範囲で、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量を減らすことが可能である。
【００１２】
本発明において、熱回収装置は、複数のカバー部材の排気口に個別に接続される複数の空気吸引手段を備え、空気吸引手段の吸引流量を調整することで、カバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整されることが好ましい。このように構成すると、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量を比較的容易に制御することが可能になる。
【００１３】
本発明では、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の温度の測定結果に基づいて、カバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整されることが好ましい。このように構成すると、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを確実に防止することが可能になる。また、このように構成すると、測定された温度が耐熱温度に達していない場合には、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量を減らすことが可能になるため、ロータリーキルンの外周側の熱の回収効率を効果的に高めることが可能になる。
【００１４】
本発明において、カバー部材には、たとえば、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の温度を測定するための温度測定用窓が形成されている。この場合には、たとえば、放射温度計を利用して、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の温度を測定することが可能になる。
【００１５】
本発明において、カバー部材は、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の外周面が露出するように移動可能となっていることが好ましい。このように構成すると、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間の空気の流れが停止した場合や、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が必要以上に低下した場合であっても、カバー部材を移動させて、外筒部の外周面を露出させることで、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを防止することが可能になる。
【００１６】
本発明において、カバー部材には、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の外周面を目視で確認するための覗き窓が形成されていることが好ましい。外筒部に内張りされた耐火物が落下すると、耐火物が落下した箇所では外筒部の温度が急上昇して、外筒部の外周面が赤くなるため、このように構成すると、外筒部の外周面を覆うカバー部材が配置されている場合であっても、外筒部の内周面からの耐火物の落下を目視で発見することが可能になる。
【００１７】
また、上記の課題を解決するため、本発明の熱回収装置は、円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部と、外筒部に内張りされる耐火物とを有するロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、所定の隙間を介して外筒部の外周面を覆うとともに外筒部の長手方向で分割された複数のカバー部材を備え、カバー部材には、空気の流入口と、流入口から流入し外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過した空気が排出される排気口とが形成され、外筒部の長手方向における所定の領域であって、外筒部の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まる複数の領域のそれぞれに少なくとも１個のカバー部材が配置され、この領域ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっていることを特徴とする。
【００１８】
本発明では、外筒部の長手方向における所定の領域であって、外筒部の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まる領域ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっている。そのため、各領域における外筒部の温度に応じた適切な流量の空気が外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を流れるように、領域ごとに空気の流量を調整することが可能になる。したがって、本発明では、外筒部の外周面を覆うようにカバー部材が配置されていても、外筒部の長手方向で変動する外筒部の温度の上昇を適切に抑制して、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能になる。また、本発明では、上述の領域ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっているため、外筒部の温度がそれほど高くならない領域では、外筒部の温度が耐熱温度以上とならない範囲で、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量を減らすことが可能になる。したがって、外筒部の温度がそれほど高くならない領域では、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを防止しつつ、外筒部の外周側の熱の回収効率を高めることが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の熱回収装置では、ロータリーキルンを構成する外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる熱回収装置の構成を説明するための側面図である。
【図２】図１のＥ部の拡大図である。
【図３】図２のＦ−Ｆ断面の断面図である。
【図４】図３に示すカバー部材を移動させて外筒部の外周面を露出させた状態の断面図である。
【図５】熱回収装置が設置されていないときの外筒部の温度分布の一例を示すグラフである。
【図６】吸引ファンの吸引流量と外筒部の温度との関係、および、吸引ファンの吸引流量と吸引ファンから排出される加熱空気の温度との関係の一例を示すグラフである。
【図７】吸引ファンの吸引流量の設定例とその設定例に基づく外筒部の温度等の測定結果を示す一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
（ロータリーキルンおよび熱回収装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる熱回収装置１の構成を説明するための側面図である。図２は、図１のＥ部の拡大図である。図３は、図２のＦ−Ｆ断面の断面図である。図４は、図３に示すカバー部材８を移動させて外筒部４の外周面４ｃを露出させた状態の断面図である。図５は、熱回収装置１が設置されていないときの外筒部４の温度分布の一例を示すグラフである。
【００２３】
本形態の熱回収装置１は、ロータリーキルン２の外周側の熱を回収するための装置である。ロータリーキルン２は、セメント、生石灰あるいはセラミックス等の被焼成物３（図３参照）を焼成するための回転式の炉である。
【００２４】
ロータリーキルン２は、長尺の円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部（鉄皮）４と、外筒部４に内張りされた耐火レンガ等の耐火物５とを備えている。外筒部４の一端４ａ側には、被焼成物３の原料が投入される原料投入部６が取り付けられている。外筒部４の他端４ｂ側には、被焼成物３の排出口が形成されるとともに、焼成用のバーナー（図示省略）が取り付けられている。バーナーは、外筒部４の一端４ａ側に向かって燃料を噴射する。
【００２５】
外筒部４の外周面４ｃには、外筒部４の長手方向を回転軸の方向として外筒部４を回転させる回転駆動機構（図示省略）が連結されている。また、外筒部４の外周面４ｃには、図示を省略する複数のドラムタイヤが所定のピッチで取り付けられており、このドラムタイヤは、図示を省略するローラによって回転可能に支持されている。外筒部４は、一端４ａが他端４ｂよりもわずかに高くなるように傾斜した状態でローラに支持されている。
【００２６】
ロータリーキルン２では、原料投入部６から投入された原料は、外筒部４の回転動作に伴って外筒部４内で回転しながら、外筒部４の一端４ａから他端４ｂまで送られる。また、外筒部４の他端４ｂまで送られる過程で、原料は焼成されて被焼成物３となり、被焼成物３は、外筒部４の他端４ｂに形成される排出口から排出される。
【００２７】
上述のように、ロータリーキルン２では、外筒部４の一端４ａ側に原料投入部６が取り付けられ、外筒部４の他端４ｂ側にバーナーが取り付けられているため、外筒部４の長手方向において、外筒部４の温度は変動する。たとえば、外筒部４の長さＬ１（図１参照）が５５（ｍ）であり、外筒部４の外径Ｄ（図２参照）が３．２５（ｍ）である場合に、外筒部４の一端４ａからの距離と外筒部４の温度との関係を測定すると、図５のようになる。すなわち、ロータリーキルン２では、バーナーが配置される外筒部４の他端４ｂ側の温度が高くなり、原料が投入される外筒部４の一端４ａ側の温度が低くなっている。
【００２８】
熱回収装置１は、外筒部４の長手方向で分割された複数のカバー部材８を備えている。カバー部材８は、鋼鉄と断熱材料とで形成されている。また、カバー部材８は、略円筒状に形成されており、図３に示すように、所定の隙間Ｓを介して外筒部４の外周面４ｃを覆っている。すなわち、外筒部４の外周面４ｃとカバー部材８の内周面との間には、円筒状の隙間Ｓが形成されている。複数のカバー部材８は、図１に示すように、互いに所定の間隔をあけた状態で、外筒部４の長手方向に沿って配置されている。なお、複数のカバー部材８の間には、上述の回転駆動機構を構成するギアやドラムタイヤ等が配置されている。
【００２９】
外筒部４の長手方向におけるカバー部材８の長さＬ２（図２参照）は、外筒部４の長さＬ１よりも短くなっている。具体的には、カバー部材８の長さＬ２は、外筒部４の、複数のカバー部材８のそれぞれの内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差が所定範囲内に収まるように設定されている。たとえば、外筒部４の温度分布が図５に示す温度分布となるロータリーキルン２の場合には、矢印Ｖ１〜Ｖ５で示す５箇所にカバー部材８が配置されており、外筒部４の、５個のカバー部材８のそれぞれの内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差（たとえば、外筒部４の、矢印Ｖ１で示す箇所に設置されるカバー部材８の内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差）が５０（℃）以内となるように、カバー部材８の長さＬ２は、外筒部４の外径Ｄの２．５倍以内に設定されている。具体的には、たとえば、カバー部材８の長さＬ２は、５（ｍ）に設定されている。なお、全てのカバー部材８の長さＬ２が同じであっても良いし、長さＬ２が他のカバー部材８と異なるカバー部材８があっても良い。
【００３０】
カバー部材８は、水平方向に分割可能な略半円筒状の２個のカバー半体９、１０によって構成されている。カバー半体９とカバー半体１０との境界部分には、図３に示すように、空気の流入口８ａと、空気の排気口８ｂとが形成されている。具体的には、カバー部材８の下端に配置されるカバー半体９とカバー半体１０との境界部分に流入口８ａが形成され、カバー部材８の上端に配置されるカバー半体９とカバー半体１０との境界部分に排気口８ｂが形成されている。
【００３１】
カバー部材８の上端側には、ダクト１１の一部が取り付けられている。具体的には、ダクト１１の内部が排気口８ｂに連通するように、カバー部材８の上端側にダクト１１の一部が取り付けられている。ダクト１１には、空気吸引手段としての吸引ファン１２の吸入側が接続されている。すなわち、排気口８ｂには、ダクト１１を介して吸引ファン１２が接続されている。
【００３２】
吸引ファン１２が駆動すると、流入口８ａから空気（大気）が流入する。流入口８ａから流入した空気は、隙間Ｓを通過しながら、外筒部４から放散される熱を吸収して加熱空気となり、排気口８ｂから排出される。排気口８ｂから排出され、ダクト１１を通過した加熱空気は、加熱空気の利用先に向かって吸引ファン１２から排出される。
【００３３】
カバー半体９の下端側には、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の温度を測定するための温度測定用窓９ａが形成されている。温度測定用窓９ａは、図２に示すように、外筒部４の長手方向に細長いスリット状に形成されるとともに、外筒部４の長手方向におけるカバー半体９の略全域に形成されている。本形態では、放射温度計によって、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の温度が測定される。
【００３４】
カバー半体１０には、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃを目視で確認するための覗き窓１０ａが形成されている。覗き窓１０ａは、温度測定用窓９ａと同様に、外筒部４の長手方向に細長いスリット状に形成されるとともに、外筒部４の長手方向におけるカバー半体１０の略全域に形成されている。
【００３５】
カバー半体９、１０は、支持部材１３に支持されている。また、支持部材１３の下端は、台車１４に固定されている。図４に示すように、本形態では、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃが露出するように、カバー半体９、１０は、水平方向へ移動可能となっている。具体的には、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃが露出するように、台車１４と一緒にカバー半体９、１０が互いに離れる方向へ移動可能となっている。
【００３６】
上述のように、カバー部材８ごとにダクト１１を介して吸引ファン１２が接続されているため、本形態では、個々の吸引ファン１２の吸引流量を調整することで、カバー部材８ごとに、排気口８ｂからの空気の排出量を調整することが可能である。すなわち、本形態では、個々の吸引ファン１２の吸引流量を調整することで、カバー部材８ごとに、隙間Ｓを通過する空気の流量を調整することが可能である。また、本形態では、温度測定用窓９ａから測定される外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の温度に基づいて、個々の吸引ファン１２の吸引流量が調整されて、カバー部材８ごとに隙間Ｓを通過する空気の流量が調整される。
【００３７】
（吸引ファンの吸引流量の設定例）
図６は、吸引ファン１２の吸引流量と外筒部４の温度との関係、および、吸引ファン１２の吸引流量と吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度との関係の一例を示すグラフである。図７は、吸引ファン１２の吸引流量の設定例とその設定例に基づく外筒部４の温度等の測定結果を示す一覧表である。
【００３８】
たとえば、外筒部４の外径Ｄが３．２５（ｍ）である場合に、長さＬ２が５（ｍ）であり、かつ、内径が３．４（ｍ）である（すなわち、外筒部４の外周面４ｃとカバー部材８の内周面との距離が７５（ｍｍ）である）カバー部材８を外筒部４の外周側に設置して、吸引ファン１２の吸引流量を変化させたときの、吸引ファン１２の吸引流量と外筒部４の温度との関係、および、吸引ファン１２の吸引流量と吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度との関係を計算で求めると、図６のようになる。
【００３９】
図６に示すように、吸引ファン１２の吸引流量を増やしていくと、カバー部材８の内周側に配置される外筒部４の温度は低くなっていき、また、吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度も低くなっていく。すなわち、吸引ファン１２の吸引流量を減らしていくと、カバー部材８の内周側に配置される外筒部４の温度および吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度は高くなっていく。なお、この計算では、カバー部材８が設置されていないときの外筒部４の温度を４２０（℃）、外気の温度を２５（℃）としており、カバー部材８が設置されたときのカバー部材８の内周側の外筒部４の温度を４２０（℃）で維持するために必要な吸引ファン１２の吸引流量は、１３０００ｍ３Ｎ／ｈとなる。
【００４０】
以下、長さＬ１が５５（ｍ）、外径Ｄが３．２５（ｍ）であり、かつ、外筒部４の温度分布が図５に示す温度分布となるロータリーキルン２に熱回収装置１を設置したときの、吸引ファン１２の吸引流量の設定例と、その設定例に基づく外筒部４の温度等の測定結果を図７を参照しながら説明する。この測定では、矢印Ｖ１〜Ｖ５で示す５箇所にカバー部材８を設置した。また、この測定で用いた外筒部４の耐熱温度は、４５０℃程度である。
【００４１】
なお、図７における「熱回収前外筒部温度」とは、熱回収装置１が設置されていないときのカバー部材８の各設置予定位置における外筒部４の温度である。また、図７における「熱回収後外筒部温度」とは、熱回収装置１を設置して吸引ファン１２を駆動したときのカバー部材８の各設置位置における外筒部４の温度であり、「熱回収後加熱空気温度」とは、各設置位置に設置されたカバー部材８のそれぞれに接続された吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度である。
【００４２】
熱回収前外筒部温度が耐熱温度に近い矢印Ｖ２で示す位置に設置されたカバー部材８に接続される吸引ファン１２では、外筒部４の温度上昇を抑制するため、その吸引流量を増やす必要がある。そのため、図７に示すように、この吸引ファン１２の吸引流量は高く設定されており、その結果、この設置位置では、外筒部４の温度上昇を抑制して、外筒部４の温度を耐熱温度以下に抑えることはできたが、吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度は低下した。
【００４３】
これに対して、熱回収前外筒部温度が矢印Ｖ２で示す位置よりも低い矢印Ｖ１、Ｖ３で示す位置に設置されたカバー部材８に接続される吸引ファン１２では、外筒部４の温度が耐熱温度以上にならない程度まで、その吸引流量を減らすことができる。そのため、この設置位置では、外筒部４の温度を耐熱温度以下に抑えつつ、吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度を高めることができた。
【００４４】
また、熱回収前外筒部温度がさらに低い矢印Ｖ４、Ｖ５で示す位置に設置されたカバー部材８に接続される吸引ファン１２では、その吸引流量を大幅に減らすことができる。そのため、この設置位置では、熱回収前外筒部温度が低いにもかかわらず、吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度を高めることができた。
【００４５】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、カバー部材８ごとにダクト１１を介して吸引ファン１２が接続されており、個々の吸引ファン１２の吸引流量を調整することで、カバー部材８ごとに、排気口８ｂからの空気の排出量を調整することが可能となっている。そのため、たとえば、図５に示すように、外筒部４の温度はその長手方向において変動するが、各カバー部材８の内周側に配置される外筒部４の温度に応じた適切な流量の空気が隙間Ｓを流れるように、カバー部材８ごとに空気の流量を調整することが可能になる。したがって、本形態では、外筒部４の外周面４ｃを覆うようにカバー部材８が配置されていても、外筒部４の長手方向で変動する外筒部４の温度の上昇を適切に抑制して、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能になる。
【００４６】
また、本形態では、カバー部材８ごとに隙間Ｓを流れる空気の流量を調整することが可能となっているため、外筒部４の、温度がそれほど高くならない部分では、外筒部４の温度が耐熱温度以上とならない範囲で、隙間Ｓを通過する空気の流量を減らすことが可能になる。したがって、外筒部４の、温度がそれほど高くならない部分では、吸引ファン１２の吸引流量を減らすことで、たとえば、図６に示すように、吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度を高めることができ、その結果、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを防止しつつ、外筒部４の外周側の熱の回収効率を高めることが可能になる。たとえば、図７に示すように、矢印Ｖ１、Ｖ３〜Ｖ５で示すカバー部材８の設置位置では、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを防止しつつ、外筒部４の外周側の熱の回収効率を高めることができる。
【００４７】
本形態では、カバー部材８の長さＬ２は、外筒部４の、複数のカバー部材８のそれぞれの内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差が所定範囲内に収まるように設定されている。そのため、本形態では、それぞれのカバー部材８の内周側での外筒部４の温度の変動量を小さくすることが可能になり、その結果、隙間Ｓを通過する空気の流量調整を容易に行うことが可能になる。なお、外筒部４の、複数のカバー部材８のそれぞれの内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差は、吸引ファン１２の吸引流量の調整によって、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを防止しつつ、外筒部４の外周側の熱の回収効率を効果的に高めることが可能となるような範囲に収められていることが好ましい。
【００４８】
本形態では、熱回収装置１は、外筒部４の長手方向で分割された複数のカバー部材８を備えている。そのため、カバー部材８の長さＬ２が、外筒部４のカバー部材８の内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差が所定範囲内に収まるように設定されていても、ロータリーキルン２の外周側からより多くの熱を回収することが可能になる。
【００４９】
本形態では、温度測定用窓９ａから測定される外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の温度に基づいて、個々の吸引ファン１２の吸引流量が調整されて、カバー部材８ごとに隙間Ｓを通過する空気の流量が調整されている。そのため、カバー部材８ごとに隙間Ｓを通過する空気の流量をより適切に調整して、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを確実に防止することが可能になる。また、測定された温度が耐熱温度に達していない場合には、隙間Ｓを通過する空気の流量を減らすことができるため、外筒部４の外周側の熱の回収効率を効果的に高めることが可能になる。
【００５０】
本形態では、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃが露出するように、カバー半体９、１０が水平方向へ移動可能となっている。そのため、たとえば、隙間Ｓの空気の流れが停止した場合や隙間Ｓを通過する空気の流量が必要以上に低下した場合であっても、カバー半体９、１０を移動させて、外筒部４の外周面４ｃを露出させることで、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを防止することが可能になる。
【００５１】
本形態では、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃを目視で確認するための覗き窓１０ａがカバー半体１０に形成されている。外筒部４に内張りされた耐火物５が落下すると、耐火物５が落下した箇所では外筒部４の温度が急上昇して外周面４ｃが赤くなるため、本形態では、外筒部４の外周面４ｃの一部を覆うカバー部材８が配置されている場合であっても、外筒部４の内周面からの耐火物５の落下を目視で発見することが可能になる。
【００５２】
（他の実施の形態）
上述した形態では、熱回収装置１は、複数のカバー部材８を備えているが、熱回収装置１が備えるカバー部材８の数は、１個であっても良い。この場合であっても、上述した形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
上述した形態では、台車１４に載置されたカバー半体９、１０が互いに離れる方向へ水平移動すると、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃが露出するが、たとえば、蝶番によって繋がれたカバー半体９とカバー半体１０とがこの蝶番を中心に回動すると、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃが露出するように、カバー部材８等が構成されても良い。
【００５４】
上述した形態では、複数のカバー部材８の排気口８ｂに個別に吸引ファン１２が接続されており、個々の吸引ファン１２の吸引流量を調整することで、カバー部材８ごとに、排気口８ｂからの空気の排出量が調整されている。この他にもたとえば、複数のカバー部材８の排気口８ｂに共通の吸引ファン１２が接続されるとともに、複数のカバー部材８の排気口８ｂのそれぞれと吸引ファン１２との間に流量調整弁等の流量調整手段が配置され、この流量調整手段での流量調整によって、カバー部材８ごとに、排気口８ｂからの空気の排出量が調整されても良い。
【００５５】
上述した形態では、カバー部材８ごとに、隙間Ｓを通過する空気の流量が調整されているが、カバー部材８ごとに、隙間Ｓを通過する空気の流量が調整されなくても良い。たとえば、外筒部４の長手方向における所定の領域であって、外筒部４の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まる複数の領域のそれぞれに２個以上のカバー部材８が配置される場合には、それぞれの領域に配置される２個以上のカバー部材８に共通の吸引ファン１２が接続され、この共通の吸引ファン１２によって、領域ごとに、隙間Ｓを通過する空気の流量がセットで調整されても良い。すなわち、たとえば、外筒部４の温度分布が図５に示す温度分布となるロータリーキルン２の場合に、矢印Ｖ１〜Ｖ５で示す箇所を含む５個の領域のそれぞれに長さＬ２が２（ｍ）程度であるカバー部材８が２個ずつ配置されるとともに、各領域に配置される２個のカバー部材８に共通の吸引ファン１２が接続され、共通の吸引ファン１２によって、各領域に形成される２箇所の隙間Ｓを通過する空気の流量がセットで調整されても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１ 熱回収装置
２ ロータリーキルン
４ 外筒部
４ｃ 外周面
５ 耐火物
８ カバー部材
８ａ 流入口
８ｂ 排気口
９ａ 温度測定用窓
１０ａ 覗き窓
１２ 吸引ファン（空気吸引手段）
Ｌ２ カバー部材の長さ
Ｓ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントや生石灰等を焼成するロータリーキルンとして、円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部（鉄皮）と、外筒部に内張りされる耐火物とを備えるロータリーキルンが広く利用されている。ロータリーキルンの外筒部の温度は、４００℃を超す温度となる。そこで、従来、ロータリーキルンの外周側の熱を回収して有効利用するための熱回収装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１記載の熱回収装置は、ロータリーキルンの外筒部の全体を被覆するジャケットカバーを備えている。このジャケットカバーには、空気の導入口と排気口とが形成されている。導入口には、ロータリーキルンの外筒部とジャケットカバーとの間に空気を送り込む送風機が接続され、排気口には、ロータリーキルンの外筒部とジャケットカバーとの間から空気を吸い出す排風機が接続されている。この熱回収装置では、排気口から排出された高温の空気が、ロータリーキルンのバーナーに送り込まれ、バーナーの燃焼用空気として利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、ロータリーキルンの外筒部の温度は、高温の炉内から耐火物を介して伝導される熱と、外筒部の外周面から外部へ放散される熱とによって決定される。また、耐火物の仕様は、炉内温度、耐火物の厚みおよび耐火物の熱伝達率等を考慮して、大気中に配置される外筒部の温度が耐熱温度以下になるように決定されている。そのため、ロータリーキルンの外筒部がジャケットカバーで被覆されていると、ロータリーキルンの外筒部とジャケットカバーとの間を通過する空気の流量によっては、外筒部の外周面から外部へ放散される熱量が減少し、外筒部の温度が上昇して耐熱温度以上となるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、ロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、ロータリーキルンを構成する外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能な熱回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の熱回収装置は、円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部と、外筒部に内張りされる耐火物とを有するロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、所定の隙間を介して外筒部の外周面を覆う少なくとも１個のカバー部材を備え、カバー部材には、空気の流入口と、流入口から流入し外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過した空気が排出される排気口とが形成され、外筒部の長手方向におけるカバー部材の長さは、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定され、カバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっていることを特徴とする。
【０００８】
一般に、ロータリーキルンでは、外筒部の長手方向の一端側に燃焼用のバーナーが配置され、外筒部の長手方向の他端側に原料の投入口が配置されており、外筒部の長手方向において、外筒部の温度は変動する。本発明では、外筒部の長手方向におけるカバー部材の長さは、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定され、カバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっているため、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の温度に応じた適切な流量の空気が外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を流れるように、カバー部材ごとに空気の流量を調整することが可能になる。したがって、本発明では、外筒部の外周面を覆うようにカバー部材が配置されていても、外筒部の長手方向で変動する外筒部の温度の上昇を適切に抑制して、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能になる。
【０００９】
また、本願発明者の検討によると、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が増えると、外筒部の温度上昇を抑制することはできるが、外筒部の外周側の熱の回収効率が低下する。本発明では、カバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっているため、外筒部の、温度がそれほど高くならない部分では、外筒部の温度が耐熱温度以上とならない範囲で、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量を減らすことが可能になる。したがって、外筒部の、温度がそれほど高くならない部分では、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを防止しつつ、外筒部の外周側の熱の回収効率を高めることが可能になる。
【００１０】
また、本発明では、外筒部の長手方向におけるカバー部材の長さが、外筒部の、複数のカバー部材のそれぞれの内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定されているため、カバー部材の内側での外筒部の温度の変動量を小さくすることが可能になる。したがって、本発明では、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量調整を容易に行うことが可能になる。
【００１１】
本発明において、熱回収装置は、外筒部の長手方向で分割された複数のカバー部材を備えることが好ましい。このように構成すると、外筒部の長手方向におけるカバー部材の長さが、外筒部の、複数のカバー部材のそれぞれの内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定されている場合であっても、ロータリーキルンの外周側からより多くの熱を回収することが可能になる。なお、本発明では、複数のカバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっているため、外筒部の、複数のカバー部材のそれぞれの内側に配置される部分の温度に応じた適切な流量の空気が外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を流れるように、カバー部材ごとに空気の流量を調整することが可能である。また、複数のカバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっているため、外筒部の、温度がそれほど高くならない部分では、外筒部の温度が耐熱温度以上とならない範囲で、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量を減らすことが可能である。
【００１２】
本発明において、熱回収装置は、複数のカバー部材の排気口に個別に接続される複数の空気吸引手段を備え、空気吸引手段の吸引流量を調整することで、カバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整されることが好ましい。このように構成すると、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量を比較的容易に制御することが可能になる。
【００１３】
本発明では、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の温度の測定結果に基づいて、カバー部材ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整されることが好ましい。このように構成すると、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを確実に防止することが可能になる。また、このように構成すると、測定された温度が耐熱温度に達していない場合には、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量を減らすことが可能になるため、ロータリーキルンの外周側の熱の回収効率を効果的に高めることが可能になる。
【００１４】
本発明において、カバー部材には、たとえば、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の温度を測定するための温度測定用窓が形成されている。この場合には、たとえば、放射温度計を利用して、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の温度を測定することが可能になる。
【００１５】
本発明において、カバー部材は、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の外周面が露出するように移動可能となっていることが好ましい。このように構成すると、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間の空気の流れが停止した場合や、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が必要以上に低下した場合であっても、カバー部材を移動させて、外筒部の外周面を露出させることで、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを防止することが可能になる。
【００１６】
本発明において、カバー部材には、外筒部の、カバー部材の内側に配置される部分の外周面を目視で確認するための覗き窓が形成されていることが好ましい。外筒部に内張りされた耐火物が落下すると、耐火物が落下した箇所では外筒部の温度が急上昇して、外筒部の外周面が赤くなるため、このように構成すると、外筒部の外周面を覆うカバー部材が配置されている場合であっても、外筒部の内周面からの耐火物の落下を目視で発見することが可能になる。
【００１７】
また、上記の課題を解決するため、本発明の熱回収装置は、円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部と、外筒部に内張りされる耐火物とを有するロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、所定の隙間を介して外筒部の外周面を覆うとともに外筒部の長手方向で分割された複数のカバー部材を備え、カバー部材には、空気の流入口と、流入口から流入し外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過した空気が排出される排気口とが形成され、外筒部の長手方向における所定の領域であって、外筒部の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まる複数の領域のそれぞれに少なくとも１個のカバー部材が配置され、この領域ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっていることを特徴とする。
【００１８】
本発明では、外筒部の長手方向における所定の領域であって、外筒部の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まる領域ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっている。そのため、各領域における外筒部の温度に応じた適切な流量の空気が外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を流れるように、領域ごとに空気の流量を調整することが可能になる。したがって、本発明では、外筒部の外周面を覆うようにカバー部材が配置されていても、外筒部の長手方向で変動する外筒部の温度の上昇を適切に抑制して、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能になる。また、本発明では、上述の領域ごとに、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっているため、外筒部の温度がそれほど高くならない領域では、外筒部の温度が耐熱温度以上とならない範囲で、外筒部の外周面とカバー部材との間の隙間を通過する空気の流量を減らすことが可能になる。したがって、外筒部の温度がそれほど高くならない領域では、外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを防止しつつ、外筒部の外周側の熱の回収効率を高めることが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の熱回収装置では、ロータリーキルンを構成する外筒部の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる熱回収装置の構成を説明するための側面図である。
【図２】図１のＥ部の拡大図である。
【図３】図２のＦ−Ｆ断面の断面図である。
【図４】図３に示すカバー部材を移動させて外筒部の外周面を露出させた状態の断面図である。
【図５】熱回収装置が設置されていないときの外筒部の温度分布の一例を示すグラフである。
【図６】吸引ファンの吸引流量と外筒部の温度との関係、および、吸引ファンの吸引流量と吸引ファンから排出される加熱空気の温度との関係の一例を示すグラフである。
【図７】吸引ファンの吸引流量の設定例とその設定例に基づく外筒部の温度等の測定結果を示す一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
（ロータリーキルンおよび熱回収装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる熱回収装置１の構成を説明するための側面図である。図２は、図１のＥ部の拡大図である。図３は、図２のＦ−Ｆ断面の断面図である。図４は、図３に示すカバー部材８を移動させて外筒部４の外周面４ｃを露出させた状態の断面図である。図５は、熱回収装置１が設置されていないときの外筒部４の温度分布の一例を示すグラフである。
【００２３】
本形態の熱回収装置１は、ロータリーキルン２の外周側の熱を回収するための装置である。ロータリーキルン２は、セメント、生石灰あるいはセラミックス等の被焼成物３（図３参照）を焼成するための回転式の炉である。
【００２４】
ロータリーキルン２は、長尺の円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部（鉄皮）４と、外筒部４に内張りされた耐火レンガ等の耐火物５とを備えている。外筒部４の一端４ａ側には、被焼成物３の原料が投入される原料投入部６が取り付けられている。外筒部４の他端４ｂ側には、被焼成物３の排出口が形成されるとともに、焼成用のバーナー（図示省略）が取り付けられている。バーナーは、外筒部４の一端４ａ側に向かって燃料を噴射する。
【００２５】
外筒部４の外周面４ｃには、外筒部４の長手方向を回転軸の方向として外筒部４を回転させる回転駆動機構（図示省略）が連結されている。また、外筒部４の外周面４ｃには、図示を省略する複数のドラムタイヤが所定のピッチで取り付けられており、このドラムタイヤは、図示を省略するローラによって回転可能に支持されている。外筒部４は、一端４ａが他端４ｂよりもわずかに高くなるように傾斜した状態でローラに支持されている。
【００２６】
ロータリーキルン２では、原料投入部６から投入された原料は、外筒部４の回転動作に伴って外筒部４内で回転しながら、外筒部４の一端４ａから他端４ｂまで送られる。また、外筒部４の他端４ｂまで送られる過程で、原料は焼成されて被焼成物３となり、被焼成物３は、外筒部４の他端４ｂに形成される排出口から排出される。
【００２７】
上述のように、ロータリーキルン２では、外筒部４の一端４ａ側に原料投入部６が取り付けられ、外筒部４の他端４ｂ側にバーナーが取り付けられているため、外筒部４の長手方向において、外筒部４の温度は変動する。たとえば、外筒部４の長さＬ１（図１参照）が５５（ｍ）であり、外筒部４の外径Ｄ（図２参照）が３．２５（ｍ）である場合に、外筒部４の一端４ａからの距離と外筒部４の温度との関係を測定すると、図５のようになる。すなわち、ロータリーキルン２では、バーナーが配置される外筒部４の他端４ｂ側の温度が高くなり、原料が投入される外筒部４の一端４ａ側の温度が低くなっている。
【００２８】
熱回収装置１は、外筒部４の長手方向で分割された複数のカバー部材８を備えている。カバー部材８は、鋼鉄と断熱材料とで形成されている。また、カバー部材８は、略円筒状に形成されており、図３に示すように、所定の隙間Ｓを介して外筒部４の外周面４ｃを覆っている。すなわち、外筒部４の外周面４ｃとカバー部材８の内周面との間には、円筒状の隙間Ｓが形成されている。複数のカバー部材８は、図１に示すように、互いに所定の間隔をあけた状態で、外筒部４の長手方向に沿って配置されている。なお、複数のカバー部材８の間には、上述の回転駆動機構を構成するギアやドラムタイヤ等が配置されている。
【００２９】
外筒部４の長手方向におけるカバー部材８の長さＬ２（図２参照）は、外筒部４の長さＬ１よりも短くなっている。具体的には、カバー部材８の長さＬ２は、外筒部４の、複数のカバー部材８のそれぞれの内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差が所定範囲内に収まるように設定されている。たとえば、外筒部４の温度分布が図５に示す温度分布となるロータリーキルン２の場合には、矢印Ｖ１〜Ｖ５で示す５箇所にカバー部材８が配置されており、外筒部４の、５個のカバー部材８のそれぞれの内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差（たとえば、外筒部４の、矢印Ｖ１で示す箇所に設置されるカバー部材８の内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差）が５０（℃）以内となるように、カバー部材８の長さＬ２は、外筒部４の外径Ｄの２．５倍以内に設定されている。具体的には、たとえば、カバー部材８の長さＬ２は、５（ｍ）に設定されている。なお、全てのカバー部材８の長さＬ２が同じであっても良いし、長さＬ２が他のカバー部材８と異なるカバー部材８があっても良い。
【００３０】
カバー部材８は、水平方向に分割可能な略半円筒状の２個のカバー半体９、１０によって構成されている。カバー半体９とカバー半体１０との境界部分には、図３に示すように、空気の流入口８ａと、空気の排気口８ｂとが形成されている。具体的には、カバー部材８の下端に配置されるカバー半体９とカバー半体１０との境界部分に流入口８ａが形成され、カバー部材８の上端に配置されるカバー半体９とカバー半体１０との境界部分に排気口８ｂが形成されている。
【００３１】
カバー部材８の上端側には、ダクト１１の一部が取り付けられている。具体的には、ダクト１１の内部が排気口８ｂに連通するように、カバー部材８の上端側にダクト１１の一部が取り付けられている。ダクト１１には、空気吸引手段としての吸引ファン１２の吸入側が接続されている。すなわち、排気口８ｂには、ダクト１１を介して吸引ファン１２が接続されている。
【００３２】
吸引ファン１２が駆動すると、流入口８ａから空気（大気）が流入する。流入口８ａから流入した空気は、隙間Ｓを通過しながら、外筒部４から放散される熱を吸収して加熱空気となり、排気口８ｂから排出される。排気口８ｂから排出され、ダクト１１を通過した加熱空気は、加熱空気の利用先に向かって吸引ファン１２から排出される。
【００３３】
カバー半体９の下端側には、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の温度を測定するための温度測定用窓９ａが形成されている。温度測定用窓９ａは、図２に示すように、外筒部４の長手方向に細長いスリット状に形成されるとともに、外筒部４の長手方向におけるカバー半体９の略全域に形成されている。本形態では、放射温度計によって、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の温度が測定される。
【００３４】
カバー半体１０には、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃを目視で確認するための覗き窓１０ａが形成されている。覗き窓１０ａは、温度測定用窓９ａと同様に、外筒部４の長手方向に細長いスリット状に形成されるとともに、外筒部４の長手方向におけるカバー半体１０の略全域に形成されている。
【００３５】
カバー半体９、１０は、支持部材１３に支持されている。また、支持部材１３の下端は、台車１４に固定されている。図４に示すように、本形態では、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃが露出するように、カバー半体９、１０は、水平方向へ移動可能となっている。具体的には、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃが露出するように、台車１４と一緒にカバー半体９、１０が互いに離れる方向へ移動可能となっている。
【００３６】
上述のように、カバー部材８ごとにダクト１１を介して吸引ファン１２が接続されているため、本形態では、個々の吸引ファン１２の吸引流量を調整することで、カバー部材８ごとに、排気口８ｂからの空気の排出量を調整することが可能である。すなわち、本形態では、個々の吸引ファン１２の吸引流量を調整することで、カバー部材８ごとに、隙間Ｓを通過する空気の流量を調整することが可能である。また、本形態では、温度測定用窓９ａから測定される外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の温度に基づいて、個々の吸引ファン１２の吸引流量が調整されて、カバー部材８ごとに隙間Ｓを通過する空気の流量が調整される。
【００３７】
（吸引ファンの吸引流量の設定例）
図６は、吸引ファン１２の吸引流量と外筒部４の温度との関係、および、吸引ファン１２の吸引流量と吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度との関係の一例を示すグラフである。図７は、吸引ファン１２の吸引流量の設定例とその設定例に基づく外筒部４の温度等の測定結果を示す一覧表である。
【００３８】
たとえば、外筒部４の外径Ｄが３．２５（ｍ）である場合に、長さＬ２が５（ｍ）であり、かつ、内径が３．４（ｍ）である（すなわち、外筒部４の外周面４ｃとカバー部材８の内周面との距離が７５（ｍｍ）である）カバー部材８を外筒部４の外周側に設置して、吸引ファン１２の吸引流量を変化させたときの、吸引ファン１２の吸引流量と外筒部４の温度との関係、および、吸引ファン１２の吸引流量と吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度との関係を計算で求めると、図６のようになる。
【００３９】
図６に示すように、吸引ファン１２の吸引流量を増やしていくと、カバー部材８の内周側に配置される外筒部４の温度は低くなっていき、また、吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度も低くなっていく。すなわち、吸引ファン１２の吸引流量を減らしていくと、カバー部材８の内周側に配置される外筒部４の温度および吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度は高くなっていく。なお、この計算では、カバー部材８が設置されていないときの外筒部４の温度を４２０（℃）、外気の温度を２５（℃）としており、カバー部材８が設置されたときのカバー部材８の内周側の外筒部４の温度を４２０（℃）で維持するために必要な吸引ファン１２の吸引流量は、１３０００ｍ３Ｎ／ｈとなる。
【００４０】
以下、長さＬ１が５５（ｍ）、外径Ｄが３．２５（ｍ）であり、かつ、外筒部４の温度分布が図５に示す温度分布となるロータリーキルン２に熱回収装置１を設置したときの、吸引ファン１２の吸引流量の設定例と、その設定例に基づく外筒部４の温度等の測定結果を図７を参照しながら説明する。この測定では、矢印Ｖ１〜Ｖ５で示す５箇所にカバー部材８を設置した。また、この測定で用いた外筒部４の耐熱温度は、４５０℃程度である。
【００４１】
なお、図７における「熱回収前外筒部温度」とは、熱回収装置１が設置されていないときのカバー部材８の各設置予定位置における外筒部４の温度である。また、図７における「熱回収後外筒部温度」とは、熱回収装置１を設置して吸引ファン１２を駆動したときのカバー部材８の各設置位置における外筒部４の温度であり、「熱回収後加熱空気温度」とは、各設置位置に設置されたカバー部材８のそれぞれに接続された吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度である。
【００４２】
熱回収前外筒部温度が耐熱温度に近い矢印Ｖ２で示す位置に設置されたカバー部材８に接続される吸引ファン１２では、外筒部４の温度上昇を抑制するため、その吸引流量を増やす必要がある。そのため、図７に示すように、この吸引ファン１２の吸引流量は高く設定されており、その結果、この設置位置では、外筒部４の温度上昇を抑制して、外筒部４の温度を耐熱温度以下に抑えることはできたが、吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度は低下した。
【００４３】
これに対して、熱回収前外筒部温度が矢印Ｖ２で示す位置よりも低い矢印Ｖ１、Ｖ３で示す位置に設置されたカバー部材８に接続される吸引ファン１２では、外筒部４の温度が耐熱温度以上にならない程度まで、その吸引流量を減らすことができる。そのため、この設置位置では、外筒部４の温度を耐熱温度以下に抑えつつ、吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度を高めることができた。
【００４４】
また、熱回収前外筒部温度がさらに低い矢印Ｖ４、Ｖ５で示す位置に設置されたカバー部材８に接続される吸引ファン１２では、その吸引流量を大幅に減らすことができる。そのため、この設置位置では、熱回収前外筒部温度が低いにもかかわらず、吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度を高めることができた。
【００４５】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、カバー部材８ごとにダクト１１を介して吸引ファン１２が接続されており、個々の吸引ファン１２の吸引流量を調整することで、カバー部材８ごとに、排気口８ｂからの空気の排出量を調整することが可能となっている。そのため、たとえば、図５に示すように、外筒部４の温度はその長手方向において変動するが、各カバー部材８の内周側に配置される外筒部４の温度に応じた適切な流量の空気が隙間Ｓを流れるように、カバー部材８ごとに空気の流量を調整することが可能になる。したがって、本形態では、外筒部４の外周面４ｃを覆うようにカバー部材８が配置されていても、外筒部４の長手方向で変動する外筒部４の温度の上昇を適切に抑制して、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを適切に防止することが可能になる。
【００４６】
また、本形態では、カバー部材８ごとに隙間Ｓを流れる空気の流量を調整することが可能となっているため、外筒部４の、温度がそれほど高くならない部分では、外筒部４の温度が耐熱温度以上とならない範囲で、隙間Ｓを通過する空気の流量を減らすことが可能になる。したがって、外筒部４の、温度がそれほど高くならない部分では、吸引ファン１２の吸引流量を減らすことで、たとえば、図６に示すように、吸引ファン１２から排出される加熱空気の温度を高めることができ、その結果、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを防止しつつ、外筒部４の外周側の熱の回収効率を高めることが可能になる。たとえば、図７に示すように、矢印Ｖ１、Ｖ３〜Ｖ５で示すカバー部材８の設置位置では、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを防止しつつ、外筒部４の外周側の熱の回収効率を高めることができる。
【００４７】
本形態では、カバー部材８の長さＬ２は、外筒部４の、複数のカバー部材８のそれぞれの内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差が所定範囲内に収まるように設定されている。そのため、本形態では、それぞれのカバー部材８の内周側での外筒部４の温度の変動量を小さくすることが可能になり、その結果、隙間Ｓを通過する空気の流量調整を容易に行うことが可能になる。なお、外筒部４の、複数のカバー部材８のそれぞれの内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差は、吸引ファン１２の吸引流量の調整によって、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを防止しつつ、外筒部４の外周側の熱の回収効率を効果的に高めることが可能となるような範囲に収められていることが好ましい。
【００４８】
本形態では、熱回収装置１は、外筒部４の長手方向で分割された複数のカバー部材８を備えている。そのため、カバー部材８の長さＬ２が、外筒部４のカバー部材８の内周側に配置される部分の最大温度と最小温度の差が所定範囲内に収まるように設定されていても、ロータリーキルン２の外周側からより多くの熱を回収することが可能になる。
【００４９】
本形態では、温度測定用窓９ａから測定される外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の温度に基づいて、個々の吸引ファン１２の吸引流量が調整されて、カバー部材８ごとに隙間Ｓを通過する空気の流量が調整されている。そのため、カバー部材８ごとに隙間Ｓを通過する空気の流量をより適切に調整して、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを確実に防止することが可能になる。また、測定された温度が耐熱温度に達していない場合には、隙間Ｓを通過する空気の流量を減らすことができるため、外筒部４の外周側の熱の回収効率を効果的に高めることが可能になる。
【００５０】
本形態では、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃが露出するように、カバー半体９、１０が水平方向へ移動可能となっている。そのため、たとえば、隙間Ｓの空気の流れが停止した場合や隙間Ｓを通過する空気の流量が必要以上に低下した場合であっても、カバー半体９、１０を移動させて、外筒部４の外周面４ｃを露出させることで、外筒部４の温度が耐熱温度以上となるのを防止することが可能になる。
【００５１】
本形態では、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃを目視で確認するための覗き窓１０ａがカバー半体１０に形成されている。外筒部４に内張りされた耐火物５が落下すると、耐火物５が落下した箇所では外筒部４の温度が急上昇して外周面４ｃが赤くなるため、本形態では、外筒部４の外周面４ｃの一部を覆うカバー部材８が配置されている場合であっても、外筒部４の内周面からの耐火物５の落下を目視で発見することが可能になる。
【００５２】
（他の実施の形態）
上述した形態では、熱回収装置１は、複数のカバー部材８を備えているが、熱回収装置１が備えるカバー部材８の数は、１個であっても良い。この場合であっても、上述した形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
上述した形態では、台車１４に載置されたカバー半体９、１０が互いに離れる方向へ水平移動すると、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃが露出するが、たとえば、蝶番によって繋がれたカバー半体９とカバー半体１０とがこの蝶番を中心に回動すると、外筒部４の、カバー部材８の内周側に配置される部分の外周面４ｃが露出するように、カバー部材８等が構成されても良い。
【００５４】
上述した形態では、複数のカバー部材８の排気口８ｂに個別に吸引ファン１２が接続されており、個々の吸引ファン１２の吸引流量を調整することで、カバー部材８ごとに、排気口８ｂからの空気の排出量が調整されている。この他にもたとえば、複数のカバー部材８の排気口８ｂに共通の吸引ファン１２が接続されるとともに、複数のカバー部材８の排気口８ｂのそれぞれと吸引ファン１２との間に流量調整弁等の流量調整手段が配置され、この流量調整手段での流量調整によって、カバー部材８ごとに、排気口８ｂからの空気の排出量が調整されても良い。
【００５５】
上述した形態では、カバー部材８ごとに、隙間Ｓを通過する空気の流量が調整されているが、カバー部材８ごとに、隙間Ｓを通過する空気の流量が調整されなくても良い。たとえば、外筒部４の長手方向における所定の領域であって、外筒部４の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まる複数の領域のそれぞれに２個以上のカバー部材８が配置される場合には、それぞれの領域に配置される２個以上のカバー部材８に共通の吸引ファン１２が接続され、この共通の吸引ファン１２によって、領域ごとに、隙間Ｓを通過する空気の流量がセットで調整されても良い。すなわち、たとえば、外筒部４の温度分布が図５に示す温度分布となるロータリーキルン２の場合に、矢印Ｖ１〜Ｖ５で示す箇所を含む５個の領域のそれぞれに長さＬ２が２（ｍ）程度であるカバー部材８が２個ずつ配置されるとともに、各領域に配置される２個のカバー部材８に共通の吸引ファン１２が接続され、共通の吸引ファン１２によって、各領域に形成される２箇所の隙間Ｓを通過する空気の流量がセットで調整されても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１ 熱回収装置
２ ロータリーキルン
４ 外筒部
４ｃ 外周面
５ 耐火物
８ カバー部材
８ａ 流入口
８ｂ 排気口
９ａ 温度測定用窓
１０ａ 覗き窓
１２ 吸引ファン（空気吸引手段）
Ｌ２ カバー部材の長さ
Ｓ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部と、前記外筒部に内張りされる耐火物とを有するロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、
所定の隙間を介して前記外筒部の外周面を覆う少なくとも１個のカバー部材を備え、
前記カバー部材には、空気の流入口と、前記流入口から流入し前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過した空気が排出される排気口とが形成され、
前記外筒部の長手方向における前記カバー部材の長さは、前記外筒部の、前記カバー部材の内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定され、
前記カバー部材ごとに、前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっていることを特徴とする熱回収装置。
【請求項２】
前記外筒部の長手方向で分割された複数のカバー部材を備えることを特徴とする請求項１記載の熱回収装置。
【請求項３】
複数の前記カバー部材の前記排気口に個別に接続される複数の空気吸引手段を備え、
前記空気吸引手段の吸引流量を調整することで、前記カバー部材ごとに、前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整されることを特徴とする請求項２記載の熱回収装置。
【請求項４】
前記外筒部の、前記カバー部材の内側に配置される部分の温度の測定結果に基づいて、前記カバー部材ごとに、前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項５】
前記カバー部材には、前記外筒部の、前記カバー部材の内側に配置される部分の温度を測定するための温度測定用窓が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項６】
前記カバー部材は、前記外筒部の、前記カバー部材の内側に配置される部分の外周面が露出するように移動可能となっていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項７】
前記カバー部材には、前記外筒部の、前記カバー部材の内側に配置される部分の外周面を目視で確認するための覗き窓が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項８】
円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部と、前記外筒部に内張りされる耐火物とを有するロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、
所定の隙間を介して前記外筒部の外周面を覆うとともに前記外筒部の長手方向で分割された複数のカバー部材を備え、
前記カバー部材には、空気の流入口と、前記流入口から流入し前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過した空気が排出される排気口とが形成され、
前記外筒部の長手方向における所定の領域であって、前記外筒部の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まる複数の領域のそれぞれに少なくとも１個の前記カバー部材が配置され、
前記領域ごとに、前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっていることを特徴とする熱回収装置。
【請求項１】
円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部と、前記外筒部に内張りされる耐火物とを有するロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、
所定の隙間を介して前記外筒部の外周面を覆う少なくとも１個のカバー部材を備え、
前記カバー部材には、空気の流入口と、前記流入口から流入し前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過した空気が排出される排気口とが形成され、
前記外筒部の長手方向における前記カバー部材の長さは、前記外筒部の、前記カバー部材の内側に配置される部分の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まるように設定され、
前記カバー部材ごとに、前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっていることを特徴とする熱回収装置。
【請求項２】
前記外筒部の長手方向で分割された複数のカバー部材を備えることを特徴とする請求項１記載の熱回収装置。
【請求項３】
複数の前記カバー部材の前記排気口に個別に接続される複数の空気吸引手段を備え、
前記空気吸引手段の吸引流量を調整することで、前記カバー部材ごとに、前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整されることを特徴とする請求項２記載の熱回収装置。
【請求項４】
前記外筒部の、前記カバー部材の内側に配置される部分の温度の測定結果に基づいて、前記カバー部材ごとに、前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項５】
前記カバー部材には、前記外筒部の、前記カバー部材の内側に配置される部分の温度を測定するための温度測定用窓が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項６】
前記カバー部材は、前記外筒部の、前記カバー部材の内側に配置される部分の外周面が露出するように移動可能となっていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項７】
前記カバー部材には、前記外筒部の、前記カバー部材の内側に配置される部分の外周面を目視で確認するための覗き窓が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項８】
円筒状に形成される鋼鉄製の外筒部と、前記外筒部に内張りされる耐火物とを有するロータリーキルンの外周側の熱を回収するための熱回収装置において、
所定の隙間を介して前記外筒部の外周面を覆うとともに前記外筒部の長手方向で分割された複数のカバー部材を備え、
前記カバー部材には、空気の流入口と、前記流入口から流入し前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過した空気が排出される排気口とが形成され、
前記外筒部の長手方向における所定の領域であって、前記外筒部の最大温度と最小温度との差が所定範囲内に収まる複数の領域のそれぞれに少なくとも１個の前記カバー部材が配置され、
前記領域ごとに、前記外筒部の外周面と前記カバー部材との間の隙間を通過する空気の流量が調整可能となっていることを特徴とする熱回収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３７１９７（Ｐ２０１２−１３７１９７Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７７６６（Ｐ２０１０−２８７７６６）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５０１１２０１２２）スチールプランテック株式会社 (49)
【出願人】（０００１６０４０７）吉澤石灰工業株式会社 (38)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５０１１２０１２２）スチールプランテック株式会社 (49)
【出願人】（０００１６０４０７）吉澤石灰工業株式会社 (38)
【Ｆターム（参考）】
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