竪型焼成炉
【課題】構造が簡単で安価に作れ、燃焼ガスを有効的に用いることのできる竪型焼成炉を提供することを課題とする。
【解決手段】 静止せる竪型の筒状をなす炉体１０内の上部に予熱領域そして下部に焼成領域を形成する竪型焼成炉において、予熱領域は燃焼ガス供給装置１５が設けられている炉蓋１４と落下開口１１Ａを有する炉床１１との間の空間に形成され、焼成領域が炉床１１より下方の空間に形成され、炉体１０内に上下方向で予熱領域及び焼成領域にわたり内部空間を形成し下方に向け開口する循環筒体２０が配設され、炉蓋１４に取り付けられて送気装置１６が設けられ、循環筒体２０の内部空間が循環筒体２０の上部にて送気筒１６Ａに接続されていて、循環筒体２０の下端の開口部２２から流入するガスが上記内部空間を上昇し上記送気装置１６へ送られて再び該送気装置１６の空気と共に再び炉体１０内に戻される。
【解決手段】 静止せる竪型の筒状をなす炉体１０内の上部に予熱領域そして下部に焼成領域を形成する竪型焼成炉において、予熱領域は燃焼ガス供給装置１５が設けられている炉蓋１４と落下開口１１Ａを有する炉床１１との間の空間に形成され、焼成領域が炉床１１より下方の空間に形成され、炉体１０内に上下方向で予熱領域及び焼成領域にわたり内部空間を形成し下方に向け開口する循環筒体２０が配設され、炉蓋１４に取り付けられて送気装置１６が設けられ、循環筒体２０の内部空間が循環筒体２０の上部にて送気筒１６Ａに接続されていて、循環筒体２０の下端の開口部２２から流入するガスが上記内部空間を上昇し上記送気装置１６へ送られて再び該送気装置１６の空気と共に再び炉体１０内に戻される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竪型焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の焼成炉としては、特許文献１に開示されているものが知られている。
【０００３】
特許文献１の竪型焼成炉は、炉蓋と、該炉蓋の周囲で垂下して設けられた周壁と、この周壁の下縁と回転シールを介して相対回転するように周縁が位置している水平環板状の炉床とで囲むことにより予熱空間を形成し、該炉床の中央開口の内縁から垂下し炉床と共に回転する筒状体内に焼成空間そしてその下方に冷却空間を形成している。炉蓋には下方に向け燃焼ガスを放出するバーナ等が設けられていて、回転せる炉床上の原料は上記燃焼ガスに面する表層で予熱され、プッシャで押し出されて上記中央開口から筒状体内へ落下する。
【０００４】
筒状体内には、上方に向けディフューザ及びエジェクタが設けられている。このエジェクタは下端側で外部からの空気の供給を受け、これを上端側で上記予熱空間に向け上方へ噴出する。この噴出によりディフューザ下部における圧力が低下して、筒状体とディフューザとの間に形成される焼成空間で、上記炉床からの落下原料が堆積された堆積層内に予熱空間内の燃焼ガスが引き込まれ、この堆積層内での原料の焼成が促進される。筒状体の下方には、該筒状体の回転を許容する回転シールを介して、静止せる取出部分が設けられている。
【特許文献１】特開平８−３３７４４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の竪型焼成炉にあっては、構造上そして機能上において改善すべき余地があった。
【０００６】
先ず、構造上については、炉床とこれから垂下する筒状体が一体となって回転し、炉床より上方に位置する上記炉蓋及び周壁、そして筒状体より下方に設けられた取出部分が静止している。このような特許文献１では、上記炉床及び筒状体の回転のために回転駆動機構を設けると共にその点検が必要であること、相対回転部分に相対回転を許容する回転シールを設けなくてはならないこと、回転シールの状態ではガスの漏洩があり外部環境を汚染すること等である。
【０００７】
また、機能上では、エジェクタの空気噴射により、ディフューザの下部における圧力が低下して、焼成空間内の原料堆積層の上層面から予熱空間内の燃焼ガスをこの堆積層内に引き込むが、その一方で、エジェクタから上向きに噴射された空気は、炉の軸線を通る中央部で燃焼ガスを上方に押し戻すこととなる。すなわち、中央部では上向きの流れが、そしてその周囲では下向き流れが生ずる。したがって、両方の流れの境界域では互いに撹乱し合って抵抗となるし、全体としても有効に上記堆積層への下向き流れを生じているとは言えない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、回転部分を設けることなく、構造を簡単かつ安価なものとし、機能上も、燃焼ガスを有効的に堆積層内に引き込んで、焼成をさらに向上させる竪型焼成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】
本発明に係る竪型焼成炉は、静止せる竪型の筒状をなす炉体内の上部に予熱領域そして下部に焼成領域を形成する。
【００１０】
かかる竪型焼成炉において、本発明では、予熱領域は燃焼ガス供給装置が設けられている炉蓋より下方で炉体内面から半径内方に延び中央部に落下開口を有する炉床より上方の空間に形成され、焼成領域が該炉床より下方の空間に形成され、炉体内に上下方向で予熱領域及び焼成領域にわたり内部空間を形成し下方に向け開口する循環筒体が配設され、炉蓋に取り付けられて炉体内の下方へ向け送気する送気筒を有する送気装置が設けられ、上記循環筒体の内部空間が該循環筒体の上部にて上記送気筒に接続されていて、循環筒体の下端の開口部から流入するガスが上記内部空間を上昇し上記送気装置へ送られて再び炉体内に戻されることを特徴としている。
【００１１】
このような構成の本発明の竪型焼成炉では、炉体はどの部分でも回転しない。炉外から落下供給された、炉床上の原料は表層が燃焼ガスにより予熱領域で予熱され、プッシャ等により炉床中央部の落下開口から落下し、炉体と循環筒体との間の空間に堆積し焼成領域を形成する。
【００１２】
焼成領域では、上記循環筒体の下部開口から、堆積層内の比較的高温のガスが流入し、循環筒体の内部空間を上昇し送気装置の送気筒へ至る。循環筒体から送気装置へ送られてきたガスは炉体内に向け下方へ送り出される。したがって、予熱空間内の燃焼ガスは降下して堆積層へ到達し、堆積層からは循環筒体の開口への流れに乗る。このようにして、予熱領域の燃焼ガスは焼成領域の堆積層内に積極的に流入し、ここでの焼成を高める。
【００１３】
本発明において、送気装置は外部から空気を導入するノズルを有しているようにすることができる。この場合には、外部からの空気は上記送気筒からの燃焼ガスとの混合ガスとなって炉体内に向け送り出され、上記堆積層へ達する。
【００１４】
本発明において、送気装置は送気方向で上流の送気筒部分が炉体外に突出し、循環筒体は上部が炉体外に突出していて該上部で上記送気装置の送気筒の上流側部分に接続されているようにすることができる。こうすることにより、接続部分が炉体外に位置することとなり保守・点検が容易となる。また、接続部分が炉体外で炉蓋よりも上方に位置することとなるので、炉蓋に取り付けられて炉体内の下方へ空気を送り込むのに炉蓋よりも上方に設けられる送気装置との接続を行う上で好都合となる。
【００１５】
本発明において、循環筒体は内筒と外筒で二重筒に形成され、内筒の内部空間が下方に開口し上部で送気筒と接続されており、内筒と外筒との間に形成される環状空間は下部位置で外部からの冷却空気を導入する導気管と接続されており、かつ環状空間は上部位置で燃焼ガス供給装置に接続されているようにすることができ、こうすることにより、内筒内のガスが上述のように送気装置の送気筒へ供給されると共に、環状空間内の冷却空気が該環状空間を上昇して内筒及び外筒を冷却し上昇後に比較的高温な状態で上記燃焼ガス装置へ燃焼用空気として供給されることとなる。また、上記環状空間は上部位置で送気装置のノズルにも接続されていて、環状空間内を上昇後に昇温した冷却空気が送気装置に供給されるようにもできる。
【００１６】
導気管は環状空間の周方向複数位置で接続される複数本設けられているようにできる。複数の導気管の間から、堆積層内のガスが流れて上記循環筒体の下部開口へ達する。
【００１７】
本発明において、送気装置は該送気装置の送気筒が燃焼ガス供給装置の燃焼ガス噴出口と共通の噴出軸線上に位置しているように設けることができる。こうすることにより、循環筒体の内部空間から受けた燃焼ガスが送気装置の送気筒から送気ガスとして噴出されて燃焼ガス供給装置からの噴出燃焼ガスと良好に混合された状態で炉体内へ供給される。
【００１８】
この場合、送気装置は送気筒からの送気ガスが噴出軸線まわりに旋回流を生じるように形成されていることが好ましい。こうすることにより、混合された送気筒からの送気ガスと燃焼ガス供給装置からの噴出燃焼ガスが炉体内で均一に流れ予熱領域での予熱も均一化される。
【００１９】
さらに、この場合、送気装置と燃焼ガス供給装置は炉体の軸線まわりの周方向で複数位置に配設されていることが好ましい。
【００２０】
本発明において、循環筒体は周壁内で上下に延びる内部管体が周方向複数位置に設けられ、該複数の内部管体は上下端で周壁内に設けられた上環状ダクトそして下環状ダクトにそれぞれ接続され、該上環状ダクトが送気装置のノズルにそして下環状ダクトが外部からの冷却空気を導入する導気管に接続されているようにすることができる。こうすることにより、複数の管体の総表面積を大きく確保でき、周囲からの伝熱を良好に行い、内部管体内を上昇する空気をさらに高温にして燃焼ガス供給装置へ送り込まれ燃焼に寄与する。
【００２１】
本発明において、循環筒体はその内部空間がブロワを介して送気装置の送気筒に接続されていて上記内部空間から送気筒へのガスの送入を促進せしめることが好ましい。
【００２２】
さらに本発明においては、炉床より上方の空間に、高さ方向で炉床より上方そして原料供給口よりも下方の位置に、周方向複数箇所で半径方向に延びるブリッジが設けられていることが好ましい。原料供給口から落下供給された原料は炉床に原料の堆積層が形成され、この堆積層の上表面は上記ブリッジよりも上方に位置するが、その際、ブリッジ直下には原料不在空間が形成される。その結果、堆積層内の燃焼ガスの流通が良好となり、ここでの熱交換が高まる。
【００２３】
本発明において、送気装置は、外部から石炭粉のような微粉固体燃料の供給を受け、該送気装置の送気筒そしてノズルの少なくとも一方から炉体内に噴出するようにもできる。微粉固体燃料は、その粒径の選択により、焼成筒体内の原料堆積層の上表面にまで落下してこの堆積層で燃焼することとなり、燃焼領域が下方にまで及ぶようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、以上のごとく、竪型の炉体が回転部分を有することなく全体として静止せる炉体として形成したので、装置がきわめて簡単化し安価となると共に、炉体内に循環筒体を設け、循環筒体内に流入した燃焼ガスを焼成領域に向け下方に噴出する送気装置を設けることとしたので、燃焼ガスが焼成領域の原料堆積層に進入降下し、上記循環筒体の下部開口部を経て該循環筒体内を上昇し、再び上記送気装置へ至る循環流を形成して、焼成領域への燃焼ガスが積極的に進入することにより原料との熱交換が盛んに行われて焼成が良好に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
＜第一実施形態＞
図１において、回転することなく静止せる竪型の筒状をなす炉体１０は、半径方向中央部に落下開口１１Ａが形成された環板状の炉床１１と、該炉床１１の外周縁から上方に延びる予熱筒体１２と、該炉床１１の内周縁、すなわち上記落下開口１１Ａの周縁から下方に延びる焼成筒体１３とを有している。
【００２７】
予熱筒体１２は、上方に向け拡径された部分を有し、その上端縁に環板状の天板部１２Ａが取り付けられている。該天板部１２Ａは、半径内方に延び、その内周縁から内筒部１２Ｂが垂下している。この内筒部１２Ｂの下端は炉蓋１４の外周部に固定され、該内筒部１２Ｂがこの炉蓋１４を支持している。
【００２８】
炉蓋１４は、炉体内に面する下面側が耐火レンガ１４Ａにより形成されていて、全体として耐火性を有している。炉蓋１４の中央部には、該炉蓋１４を上下に貫通して、後述の循環筒体２０が設けられている。
【００２９】
炉蓋１４には、燃焼ガス供給装置としてのバーナ１５と空気を炉体内に送り込む送気装置１６が、それぞれ複数設けられている。バーナ１５と送気装置１６とは、循環筒体２０を取り囲むような周方向複数位置で交互に上記炉蓋１４に設けられている。バーナ１５は、その燃料の種類を問わず、液体燃料でも、気体燃料でも、固体燃料でもよい。また、送気装置１６は、送気筒１６Ａ内にノズル１６Ｂが配されて形成されており、送気筒１６Ａの下端側が炉蓋１４で開口して炉体１０内に連通し、上記ノズル１６Ｂは、供給を受けた空気を上記送気筒１６Ａへ噴射するように、ノズル１６Ｂの下端側の出口が上記送気筒１６Ａ内で開口している。この送気筒１６Ａは、喉部から炉蓋１４の位置での噴出開口１６Ａ−１に向け末広がりとなっていて、上記ノズル１６Ｂの出口は上記喉部に位置している。上記バーナ１５と送気装置１６は、共に、後述の循環筒体２０と接続されているが、その接続関係は、後に循環筒体２０と併せて説明する。
【００３０】
上記天板部１２Ａ、内筒部１２Ｂ、予熱筒体１２そして炉床１１によって包囲される空間は、焼成に先立ち予熱されるべき石灰石等の原料Ｍを炉床１１上に堆積するのに供され、特にその空間の下部で予熱領域を形成する。この空間の上部には、原料供給管１７が天板部１２Ａを突入して該天板部１２Ａに接続されている。この原料供給管１７は、上記天板部１２Ａの周方向複数位置に設けられており、各原料供給管１７は、天板部１２Ａより上方の炉体外で、二つに分岐されていて、一方が傾斜せる原料投入管１７Ａ、他方が上方に垂立する排気管１７Ｂとなっている。複数の原料投入管１７Ａはそれらの上端で原料貯留槽１８の底壁１８Ａに開口して接続されている。該原料貯留槽１８は、仕切板１８Ｂによって上空間と下空間に仕切られており、両空間は仕切板１８Ｂから垂下する複数の短筒１８Ｃにより連通している。また、原料貯留槽１８の蓋板には、開閉可能な充填口１８Ｄが設けられている。該充填口１８Ｄは、開口されて適宜時に原料Ｍを外部から槽内の上空間へ充填されるのに供する。上空間に供給された原料Ｍは上記短筒１８Ｃを経て下空間に落下する。
【００３１】
このとき短筒１８Ｃは原料Ｍの落下通路面積を絞っていてチョークされており、また原料Ｍで充満しているので、上空間と下空間とは、この原料Ｍによってシールされていることとなる。下空間に落下した原料Ｍは、さらに原料投入管１７Ａを経て炉体内へ投入され上記炉床１１上に堆積する。炉床１１上に堆積した原料Ｍは、半径内方を向く自由表面層
で加熱されて予熱され、炉床１１のすぐ上方位置で半径方向外方に延びる棒状のプッシャ１１Ｂの長手方向往復動により、上記自由表面層の原料Ｍが逐次押し出されて上記落下開口１１Ａから落下する。
【００３２】
上記原料投入管１７Ａから上方に向け分岐された複数の排気管１７Ｂは、上記原料貯留槽１８を取り囲むように設けられた環状ダクト１９に接続されており、該環状ダクト１９は、その吸引口１９Ａを経てブロワ等の図示せぬ吸引装置に接続されている。
【００３３】
炉床１１の落下開口１１Ａの周縁から垂下して設けられている肉厚筒状に耐熱材料で作られている焼成筒体１３は、下方に向け拡径され、その下端には肉薄筒状の冷却筒体１３Ｃが下方につぼまる形をなして設けられている。上記焼成筒体１３の内面には、上下方向で異なる二位置に、周方向の複数箇所で後述の循環筒体２０との間に架橋されたアーチ状のブリッジ１３Ａ，１３Ｂが設けられている。これらのブリッジ１３Ａ，１３Ｂは耐火レンガで作られていて、上段のブリッジ１３Ａと下段のブリッジ１３Ｂとは、周方向で互いに異なる位置に設けられていて、原料Ｍの落下には支障ないようになっている。下段のブリッジ１３Ｂは、上下方向で循環筒体２０の下端部に位置している。上記落下開口１１Ａから落下する予熱原料Ｍは、上記焼成筒体１３と上記循環筒体２０との間で堆積し、その上表面は、通常、上下方向にて炉床１１よりも下方で上記上段のブリッジ１３Ａよりも上方の位置となる。上記上表面は、焼成炉の使用状況によっては、炉床近く、あるいは炉床よりも若干上方に定められることもある。
【００３４】
循環筒体２０は、上端側が炉蓋１４を上方に貫通して炉体外に位置し、下端は、既述のように、上下方向で下段のブリッジ１３Ｂとほぼ同じ位置にある。該循環筒体２０は、本実施形態では、全高さにわたり同じ径に作られており、上端が端板２１で閉じられており、下端は開口部２２となっている。該循環筒体２０は、外筒２０Ａとこれよりも少し直径の小さい内筒２０Ｂとを同心に有し、両者間に環状空間２３が形成されている。該環状空間２３は、上記端板２１に接続されている部材２４により上端が閉塞され、下端は、図２（Ａ），（Ｂ）に見られる環板２５により閉塞されている。上記内筒２０Ｂの開口部２２は該内筒２０Ｂの下端に形成されている。
【００３５】
上記循環筒体２０の内筒２０Ｂは、上端側にて、部材２４の位置で管体２６により上記送気装置１６の送気筒１６Ａと接続されていて、内筒２０Ｂ内の空間の上部と上記送気装置１６の送気筒１６Ａの内部空間とが連通している。さらに、上記外筒２０Ａは管体２７によりバーナ１５と接続されており、外筒２０Ａと内筒２０Ｂとの間の環状空間２３の上部から該環状空間２３内の空気がバーナ１５へ燃焼用空気として供給されるようになっている。また、上記管体２７は送気装置１６のノズル１６Ｂにも接続されていて、上記環状空間２３内の空気は送気装置１６へも供給される。その際、上記管体２７はブロワ（図示せず）を経てノズル１６Ｂに接続して、ノズル１６Ｂへの供給を促進せしめてもよい。
【００３６】
上記循環筒体２０は、図２（Ａ），（Ｂ）にも見られるように、下端側にて、内筒２０Ｂが既述のように下方に開口された開口部２２を有し、環状空間２３は環板２５により閉塞されている。しかし、この環板２５には、周方向の複数位置に連通孔２５Ａが形成されていて、各連通孔２５Ａには下方に延びる導気管２８が接続されている。この複数の導気管２８はそれらの下端にて、図１に示される一つの中空円盤状のチャンバ２９に連通しており、このチャンバ２９には空気供給管２９Ａにより、外部から空気を供給されるようになっている。
【００３７】
上記チャンバ２９の底壁からは、下方に向け広がる有底のテーパ筒体３０が垂下して設けられており、該テーパ筒体３０には上下方向中間部に受気室３１が形成されており、その一方の側面に空気供給管３１Ａが接続され、他方の側面には原料の進入を阻止する屋根状の斜板３１Ｂが設けられた小開口３１Ｃが形成されている。したがって、上記空気供給管３１Ａから受気室３１に送られた空気は、上記小開口３１Ｃから出て原料Ｍ内に流入す
る。その際、上記斜板３１Ｂにより原料Ｍは小開口３１Ｃから受気室３１内へ入り込むことはない。
【００３８】
上記焼成筒体１３の下端には、下方に向け縮径するテーパ状をなす冷却筒体１３Ｃが垂下し、この冷却筒体１３Ｃから筒状の排出筒３２が垂下している。該排出筒３２は、上記テーパ筒体３０を取り囲むように半径方向外側に位置し、テーパ筒体３０との間に取出空間を形成するように、テーパ筒体３０の底面よりも下方位置にまで延び、底壁３２Ａを有している。この底壁３２Ａには、上記テーパ筒体３０の下端における外径よりも小さな直径の開口３２Ｃが形成されており、ここから取出管３３が垂下し、この取出管３３にはロータリバルブ３４が設けられている。上記排出筒３２の底壁３２Ａの上方には該底壁３２Ａに近接して半径方向に往復動する棒状のプッシャ３５が排出筒３２を貫通して設けられている。
【００３９】
次に、かかる構成の本実施形態装置について、原料が炉体内へ投入され炉体内で焼成される原理を図１ないし図２にもとづき説明する。
【００４０】
（１）充填口１８Ｄから原料貯留槽１８の上空間へ供給された石灰石等の焼成対象物たる原料Ｍは仕切板１８Ｂ上に貯留され、複数の短筒１８Ｃから該原料貯留槽１８の下空間へ落下し、底壁１８Ａから斜め下方に延びる複数の原料投入管１７Ａを経て落下し炉体１０内の炉床１１上に堆積される。炉床１１上での原料Ｍの堆積層は、炉体１０の半径方向内方に安息角をもって自由表面を形成する。
【００４１】
（２）炉蓋１４に設けられた燃焼ガス供給装置としての複数のバーナ１５からは火炎が下方に向け噴出され、送気装置１６では循環筒体２０の外筒２０Ａと内筒２０Ｂとの間の環状空間２３からの空気がノズル１６Ｂにより送気筒１６Ａの噴出開口１６Ａ−１から、後述の循環筒体２０内からの燃焼ガスと共に下方へ炉体内に向け噴出される。
【００４２】
（３）上記炉床１１上の原料Ｍはその自由表面での加熱により予熱され、プッシャ１１Ｂの作動により、逐次落下開口１１Ａから焼成筒体１３内へ落下する。予熱された原料Ｍは焼成筒体１３内に落下して上段のブリッジ１３Ａよりも上方位置に自由表面をもつように堆積される。
【００４３】
（４）空気供給管３１Ａから受気室３１に送り込まれた外部からの空気は小開口３１Ｃを出て原料Ｍに流入し原料Ｍの粒間を経て原料Ｍ中を上昇する。一方、送気装置１６の噴出開口１６Ａ−１からは下向きに空気が噴出されており、バーナ１５からの燃焼ガスはこの下向きの空気により、燃焼が促進されると共に高温の混合ガスとなって下方へ導かれ、焼成筒体１３内の原料Ｍの堆積層の自由表面から層内へ流入する。この混合ガスは堆積層内での下方に向く透過中に原料Ｍを加熱し、混合ガス自体は降温して循環筒体２０の下端の開口部２２から該循環筒体２０の内筒２０Ｂ内へ流入し該内筒２０Ｂ内を上昇する。なお、このとき、循環筒体２０の下端に接続されている複数の導気管２８同士間は十分な間隔があるので（図２（Ａ），（Ｂ）参照）、複数の導気管２８に対して炉体１０の半径方向の内外において原料Ｍが移動可能に連続して存在しており、この原料Ｍの粒間を透過して上記混合ガスが上記開口部２２に至る際に、上記導気管２８の存在は何ら障害とはならない。上記混合ガスは、上記受気室３１の小開口３１Ｃから流出して原料Ｍ中を上昇する空気と合流して上記開口部２２に向かうこと、混合ガスは原料Ｍ中を透過の際に降温したとは言え未だ高温であり、上記循環筒体２０内で確実に上昇気流を形成すること、上記送気装置１６からの下向き空気に乗り堆積層に向かって下方に積極的に流れること、等に起因して上記循環筒体２０内外を良好に循環する。
【００４４】
（５）このような循環流をなす混合ガスは、焼成筒体１３内の原料Ｍの堆積層にきわめ
て良好に降下進入するので、原料Ｍの焼成も向上する。
【００４５】
（６）一方、空気供給管２９Ａからチャンバ２９に取り入れられた外部空気は、導気管２８を経て、冷却空気として、循環筒体２０の外筒２０Ａと内筒２０Ｂとの間の環状空間２３内を上昇し、外筒２０Ａと内筒２０Ｂを冷却し、空気自体は昇温して管体２７を経てバーナ１５に至り、昇温された燃焼用空気として有効利用されると共に、送気装置１６のノズル１６Ｂへ送られて、上記内筒２０Ｂ内から送気筒１６Ａへ送られた燃焼ガスと共に該送気筒１６Ａから予熱空間内に噴出される。
【００４６】
（７）炉床１１上の原料Ｍの堆積層にはその自由表面から燃焼ガスの一部が層内に流入し、予熱に寄与する。炉外に設けられた環状ダクト１９は吸引口１９Ａを経て、外部のブロワにより吸引されているので、上記炉床１１上の堆積層を透過する燃焼ガスの一部は、原料との熱交換により降温した後に、上記複数の排気管１７Ｂ中を上昇し、上記環状ダクト１９を経て排気される。
【００４７】
（８）このように、循環筒体２０そして送気装置１６を設けたことにより焼成筒体１３内の原料Ｍ中を良好に降下し透過する混合ガスからの熱を効果的に受け良好に焼成された原料Ｍは排出筒３２を降下しつつ冷却され、プッシャ３５の作動により開口３２Ｃから落下して、ロータリバルブ３３を経て、製品として取り出される。
【００４８】
本発明は、図示の形態には限定されない。例えば、循環筒体２０の環状空間２３からバーナ１５そして送気装置１６のノズル１６Ｂへの管体をそれぞれ別系統として、バーナ１５そしてノズル１６Ｂへそれぞれ供給される空気の温度そして圧力をバーナ１５そしてノズル１６Ｂに対して適切な異なる値にすることができる。一例として、それぞれの管体を流れる空気の量を異なる管径の管体を用いて、送気装置１６へは大流量で温度そして圧力を低下させずにそのまま供給し、バーナ１５へは小流量で放熱そして圧損により温度そして圧力を低くして供給できる。
【００４９】
さらには、空気供給管２９Ａを高圧そして低圧の空気を二種の導気管へ別途送り込むように二系統の流路を設け、両者からの空気が上記環状空間２３内で合流することなく、環状空間２３内で仕切られた別々の空間（流路）を上昇するようにしておけば、環状空間２３の上端側でこれらの空間から別々に上昇した空気を対応せる管体を経てそのままそれらの空気をバーナ１５そして送気装置１６へ送ることができる。
【００５０】
＜第二実施形態＞
図３〜４に示される本実施形態は、図１〜２に図示した第一実施形態に比し、送気装置と燃焼ガス供給装置とを同一位置に配したこと、循環筒体の周壁内での空気上昇空間を一つの環状空間ではなく、複数の管体により形成したこと、炉床上の原料堆積層内にブリッジを設けたこと等において相違している。この本実施形態において、第一実施形態と共通部位には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
本実施形態においても、循環筒体２０は外筒２０Ａと内筒２０Ｂとを有し、両筒で周壁を形成している。両筒間の環状空間には、図４にも見られるように、上下に延びる内部管体２３Ａが周方向の複数位置で平行に設けられている。これらの内部管体２３Ａは、上下端で上記周壁内に設けられた上環状ダクト２３Ｂそして下環状ダクト２３Ｃにそれぞれ連通接続されている。該下環状ダクト２３Ｃには、図１で示された、外部からの空気を導入する複数の導気管２８が連通接続されている。上環状ダクト２３Ｂには、その周方向複数筒所で管体２７が半径外方に延出している。炉蓋１４には、上記循環筒体２０に対して半径方向外側で周方向複数位置に燃焼ガス供給装置としてのバーナ１５が設けられており、該バーナ１５の下端たる燃焼ガス噴出口１５Ａ−１が炉体内に向いて位置している。このバーナ１５の外側には、環状ノズル１６Ｂが同心に配設されており、その下端たる空気噴出口１６Ｂ−１は上記燃焼ガス噴出口１５Ａ−１とほぼ同一位置で開口している。そして、上記上環状ダクト２３Ｂから延出する各管体２７は、それぞれ対応する環状ノズル１６Ｂへ接続されている。
【００５２】
一方、循環筒体２０の上端における端板２１には、周方向複数位置で上方へ延びる管体２６が接続されており、循環筒体２０の内部空間と連通している。又、上記端板２１の上方位置には、外部環状ダクト２６Ｂが設けられており、上記複数の管体２６は、ブロワ４０を経て上記外部環状ダクト２６Ｂに連通接続されている。該外部環状ダクト２６Ｂからは、上記バーナ１５と対応する周方向の複数位置で導気管２６Ｃが下方に延びており、上記環状ノズル１６Ｂの外側に同心に設けられた送気筒１６Ａに連通接続されている。該送気筒１６Ａと環状ノズル１６Ｂが送気装置１６を形成している。
【００５３】
さらに、本実施形態では、上下方向で炉床１１と原料供給管１７の下端開口との間に、周方向複数位置で半径方向に延び形成されるブリッジ１１Ｃが設けられている。このブリッジ１１Ｃは炉床１１上に形成される原料Ｍの堆積層内に位置する。したがって、上方の原料供給管１７から落下供給される原料は堆積層を形成すると、該ブリッジ１１Ｃの直下に原料不在の空間が形成される。
【００５４】
このような本実施形態によると、導気管２８を経て外部から導入された空気は、上記複数の内部管体２３Ａ内を上昇する際に、該複数の内部管体２３Ａの総表面積が大きいので、循環筒体２０との熱交換を効果的に行なって、昇温し、内部管体２３Ａから管体２７を経て環状ノズル１６Ｂへ至り、その空気噴出口１６Ｂ−１から噴出され、燃焼ガス供給装置としてのバーナ１５からの燃焼ガスと混合され燃焼を促進させる。
【００５５】
一方、循環筒体２０の内筒２０Ｂ内を上昇する燃焼ガスは複数の管体２６を経てブロワ４０に至り、外部環状ダクト２６Ｂへ送り込まれ、ここから各導気管２６Ｃへ分流する。上記内筒２０Ｂ内からの燃焼ガスはこの導気管２６Ｃから、対応せる送気筒１６Ａへ導かれて炉体内へ噴出される。この送気筒１６Ａから噴出される燃焼ガスは旋回流を形成しており、上記燃焼ガス供給装置たるバーナ１５からの燃焼ガスそして環状ノズル１６Ｂからの空気の周囲を旋回する。かくして、炉体内では混合ガスは広い範囲で均一に流れ、炉床１１上の原料の堆積層を積極的に均一に加熱する。
【００５６】
又、上述のように、炉床１１上の堆積層内には、ブリッジ１１Ｃの直下に原料不在の空間が形成されるので、該堆積層内での燃焼ガスは良好に流通し、ここでの熱交換が効果的に行なわれ、原料は均一に加熱される。
【００５７】
本実施形態において、送気装置１６の送気筒１６Ａからの旋回流の形成には、種々の手法がある。例えば、管体２７を送気筒１６Ａに対し接線方向に接続したり、あるいは、送気筒１６Ａ内に螺旋流を生じせしめるガイド部材を設けたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第一実施形態としての竪型焼成炉の縦断面図である。
【図２】図１装置の循環筒体と導気管とをなす斜視図で、図２（Ａ）は上方から見た斜視図、図２（Ｂ）はその一部を下方から見た斜視図である。
【図３】本発明の第二実施形態の竪型焼成炉の要部についての縦断面図である。
【図４】図３におけるIV−IV線での拡大部分断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 炉体
１１ 炉床
１１Ａ 落下開口
１１Ｃ ブリッジ
１４ 炉蓋
１５ 燃焼ガス供給装置（バーナ）
１６ 送気装置
１６Ａ 送気筒
１６Ｂ ノズル（環状ノズル）
２０ 循環筒体
２０Ａ 外筒
２０Ｂ 内筒
２２ 開口部
２３ 環状空間
２３Ａ 内部管体
２３Ｂ 上環状ダクト
２３Ｃ 下環状ダクト
２８ 導気管
４０ ブロワ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竪型焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の焼成炉としては、特許文献１に開示されているものが知られている。
【０００３】
特許文献１の竪型焼成炉は、炉蓋と、該炉蓋の周囲で垂下して設けられた周壁と、この周壁の下縁と回転シールを介して相対回転するように周縁が位置している水平環板状の炉床とで囲むことにより予熱空間を形成し、該炉床の中央開口の内縁から垂下し炉床と共に回転する筒状体内に焼成空間そしてその下方に冷却空間を形成している。炉蓋には下方に向け燃焼ガスを放出するバーナ等が設けられていて、回転せる炉床上の原料は上記燃焼ガスに面する表層で予熱され、プッシャで押し出されて上記中央開口から筒状体内へ落下する。
【０００４】
筒状体内には、上方に向けディフューザ及びエジェクタが設けられている。このエジェクタは下端側で外部からの空気の供給を受け、これを上端側で上記予熱空間に向け上方へ噴出する。この噴出によりディフューザ下部における圧力が低下して、筒状体とディフューザとの間に形成される焼成空間で、上記炉床からの落下原料が堆積された堆積層内に予熱空間内の燃焼ガスが引き込まれ、この堆積層内での原料の焼成が促進される。筒状体の下方には、該筒状体の回転を許容する回転シールを介して、静止せる取出部分が設けられている。
【特許文献１】特開平８−３３７４４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の竪型焼成炉にあっては、構造上そして機能上において改善すべき余地があった。
【０００６】
先ず、構造上については、炉床とこれから垂下する筒状体が一体となって回転し、炉床より上方に位置する上記炉蓋及び周壁、そして筒状体より下方に設けられた取出部分が静止している。このような特許文献１では、上記炉床及び筒状体の回転のために回転駆動機構を設けると共にその点検が必要であること、相対回転部分に相対回転を許容する回転シールを設けなくてはならないこと、回転シールの状態ではガスの漏洩があり外部環境を汚染すること等である。
【０００７】
また、機能上では、エジェクタの空気噴射により、ディフューザの下部における圧力が低下して、焼成空間内の原料堆積層の上層面から予熱空間内の燃焼ガスをこの堆積層内に引き込むが、その一方で、エジェクタから上向きに噴射された空気は、炉の軸線を通る中央部で燃焼ガスを上方に押し戻すこととなる。すなわち、中央部では上向きの流れが、そしてその周囲では下向き流れが生ずる。したがって、両方の流れの境界域では互いに撹乱し合って抵抗となるし、全体としても有効に上記堆積層への下向き流れを生じているとは言えない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、回転部分を設けることなく、構造を簡単かつ安価なものとし、機能上も、燃焼ガスを有効的に堆積層内に引き込んで、焼成をさらに向上させる竪型焼成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】
本発明に係る竪型焼成炉は、静止せる竪型の筒状をなす炉体内の上部に予熱領域そして下部に焼成領域を形成する。
【００１０】
かかる竪型焼成炉において、本発明では、予熱領域は燃焼ガス供給装置が設けられている炉蓋より下方で炉体内面から半径内方に延び中央部に落下開口を有する炉床より上方の空間に形成され、焼成領域が該炉床より下方の空間に形成され、炉体内に上下方向で予熱領域及び焼成領域にわたり内部空間を形成し下方に向け開口する循環筒体が配設され、炉蓋に取り付けられて炉体内の下方へ向け送気する送気筒を有する送気装置が設けられ、上記循環筒体の内部空間が該循環筒体の上部にて上記送気筒に接続されていて、循環筒体の下端の開口部から流入するガスが上記内部空間を上昇し上記送気装置へ送られて再び炉体内に戻されることを特徴としている。
【００１１】
このような構成の本発明の竪型焼成炉では、炉体はどの部分でも回転しない。炉外から落下供給された、炉床上の原料は表層が燃焼ガスにより予熱領域で予熱され、プッシャ等により炉床中央部の落下開口から落下し、炉体と循環筒体との間の空間に堆積し焼成領域を形成する。
【００１２】
焼成領域では、上記循環筒体の下部開口から、堆積層内の比較的高温のガスが流入し、循環筒体の内部空間を上昇し送気装置の送気筒へ至る。循環筒体から送気装置へ送られてきたガスは炉体内に向け下方へ送り出される。したがって、予熱空間内の燃焼ガスは降下して堆積層へ到達し、堆積層からは循環筒体の開口への流れに乗る。このようにして、予熱領域の燃焼ガスは焼成領域の堆積層内に積極的に流入し、ここでの焼成を高める。
【００１３】
本発明において、送気装置は外部から空気を導入するノズルを有しているようにすることができる。この場合には、外部からの空気は上記送気筒からの燃焼ガスとの混合ガスとなって炉体内に向け送り出され、上記堆積層へ達する。
【００１４】
本発明において、送気装置は送気方向で上流の送気筒部分が炉体外に突出し、循環筒体は上部が炉体外に突出していて該上部で上記送気装置の送気筒の上流側部分に接続されているようにすることができる。こうすることにより、接続部分が炉体外に位置することとなり保守・点検が容易となる。また、接続部分が炉体外で炉蓋よりも上方に位置することとなるので、炉蓋に取り付けられて炉体内の下方へ空気を送り込むのに炉蓋よりも上方に設けられる送気装置との接続を行う上で好都合となる。
【００１５】
本発明において、循環筒体は内筒と外筒で二重筒に形成され、内筒の内部空間が下方に開口し上部で送気筒と接続されており、内筒と外筒との間に形成される環状空間は下部位置で外部からの冷却空気を導入する導気管と接続されており、かつ環状空間は上部位置で燃焼ガス供給装置に接続されているようにすることができ、こうすることにより、内筒内のガスが上述のように送気装置の送気筒へ供給されると共に、環状空間内の冷却空気が該環状空間を上昇して内筒及び外筒を冷却し上昇後に比較的高温な状態で上記燃焼ガス装置へ燃焼用空気として供給されることとなる。また、上記環状空間は上部位置で送気装置のノズルにも接続されていて、環状空間内を上昇後に昇温した冷却空気が送気装置に供給されるようにもできる。
【００１６】
導気管は環状空間の周方向複数位置で接続される複数本設けられているようにできる。複数の導気管の間から、堆積層内のガスが流れて上記循環筒体の下部開口へ達する。
【００１７】
本発明において、送気装置は該送気装置の送気筒が燃焼ガス供給装置の燃焼ガス噴出口と共通の噴出軸線上に位置しているように設けることができる。こうすることにより、循環筒体の内部空間から受けた燃焼ガスが送気装置の送気筒から送気ガスとして噴出されて燃焼ガス供給装置からの噴出燃焼ガスと良好に混合された状態で炉体内へ供給される。
【００１８】
この場合、送気装置は送気筒からの送気ガスが噴出軸線まわりに旋回流を生じるように形成されていることが好ましい。こうすることにより、混合された送気筒からの送気ガスと燃焼ガス供給装置からの噴出燃焼ガスが炉体内で均一に流れ予熱領域での予熱も均一化される。
【００１９】
さらに、この場合、送気装置と燃焼ガス供給装置は炉体の軸線まわりの周方向で複数位置に配設されていることが好ましい。
【００２０】
本発明において、循環筒体は周壁内で上下に延びる内部管体が周方向複数位置に設けられ、該複数の内部管体は上下端で周壁内に設けられた上環状ダクトそして下環状ダクトにそれぞれ接続され、該上環状ダクトが送気装置のノズルにそして下環状ダクトが外部からの冷却空気を導入する導気管に接続されているようにすることができる。こうすることにより、複数の管体の総表面積を大きく確保でき、周囲からの伝熱を良好に行い、内部管体内を上昇する空気をさらに高温にして燃焼ガス供給装置へ送り込まれ燃焼に寄与する。
【００２１】
本発明において、循環筒体はその内部空間がブロワを介して送気装置の送気筒に接続されていて上記内部空間から送気筒へのガスの送入を促進せしめることが好ましい。
【００２２】
さらに本発明においては、炉床より上方の空間に、高さ方向で炉床より上方そして原料供給口よりも下方の位置に、周方向複数箇所で半径方向に延びるブリッジが設けられていることが好ましい。原料供給口から落下供給された原料は炉床に原料の堆積層が形成され、この堆積層の上表面は上記ブリッジよりも上方に位置するが、その際、ブリッジ直下には原料不在空間が形成される。その結果、堆積層内の燃焼ガスの流通が良好となり、ここでの熱交換が高まる。
【００２３】
本発明において、送気装置は、外部から石炭粉のような微粉固体燃料の供給を受け、該送気装置の送気筒そしてノズルの少なくとも一方から炉体内に噴出するようにもできる。微粉固体燃料は、その粒径の選択により、焼成筒体内の原料堆積層の上表面にまで落下してこの堆積層で燃焼することとなり、燃焼領域が下方にまで及ぶようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、以上のごとく、竪型の炉体が回転部分を有することなく全体として静止せる炉体として形成したので、装置がきわめて簡単化し安価となると共に、炉体内に循環筒体を設け、循環筒体内に流入した燃焼ガスを焼成領域に向け下方に噴出する送気装置を設けることとしたので、燃焼ガスが焼成領域の原料堆積層に進入降下し、上記循環筒体の下部開口部を経て該循環筒体内を上昇し、再び上記送気装置へ至る循環流を形成して、焼成領域への燃焼ガスが積極的に進入することにより原料との熱交換が盛んに行われて焼成が良好に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
＜第一実施形態＞
図１において、回転することなく静止せる竪型の筒状をなす炉体１０は、半径方向中央部に落下開口１１Ａが形成された環板状の炉床１１と、該炉床１１の外周縁から上方に延びる予熱筒体１２と、該炉床１１の内周縁、すなわち上記落下開口１１Ａの周縁から下方に延びる焼成筒体１３とを有している。
【００２７】
予熱筒体１２は、上方に向け拡径された部分を有し、その上端縁に環板状の天板部１２Ａが取り付けられている。該天板部１２Ａは、半径内方に延び、その内周縁から内筒部１２Ｂが垂下している。この内筒部１２Ｂの下端は炉蓋１４の外周部に固定され、該内筒部１２Ｂがこの炉蓋１４を支持している。
【００２８】
炉蓋１４は、炉体内に面する下面側が耐火レンガ１４Ａにより形成されていて、全体として耐火性を有している。炉蓋１４の中央部には、該炉蓋１４を上下に貫通して、後述の循環筒体２０が設けられている。
【００２９】
炉蓋１４には、燃焼ガス供給装置としてのバーナ１５と空気を炉体内に送り込む送気装置１６が、それぞれ複数設けられている。バーナ１５と送気装置１６とは、循環筒体２０を取り囲むような周方向複数位置で交互に上記炉蓋１４に設けられている。バーナ１５は、その燃料の種類を問わず、液体燃料でも、気体燃料でも、固体燃料でもよい。また、送気装置１６は、送気筒１６Ａ内にノズル１６Ｂが配されて形成されており、送気筒１６Ａの下端側が炉蓋１４で開口して炉体１０内に連通し、上記ノズル１６Ｂは、供給を受けた空気を上記送気筒１６Ａへ噴射するように、ノズル１６Ｂの下端側の出口が上記送気筒１６Ａ内で開口している。この送気筒１６Ａは、喉部から炉蓋１４の位置での噴出開口１６Ａ−１に向け末広がりとなっていて、上記ノズル１６Ｂの出口は上記喉部に位置している。上記バーナ１５と送気装置１６は、共に、後述の循環筒体２０と接続されているが、その接続関係は、後に循環筒体２０と併せて説明する。
【００３０】
上記天板部１２Ａ、内筒部１２Ｂ、予熱筒体１２そして炉床１１によって包囲される空間は、焼成に先立ち予熱されるべき石灰石等の原料Ｍを炉床１１上に堆積するのに供され、特にその空間の下部で予熱領域を形成する。この空間の上部には、原料供給管１７が天板部１２Ａを突入して該天板部１２Ａに接続されている。この原料供給管１７は、上記天板部１２Ａの周方向複数位置に設けられており、各原料供給管１７は、天板部１２Ａより上方の炉体外で、二つに分岐されていて、一方が傾斜せる原料投入管１７Ａ、他方が上方に垂立する排気管１７Ｂとなっている。複数の原料投入管１７Ａはそれらの上端で原料貯留槽１８の底壁１８Ａに開口して接続されている。該原料貯留槽１８は、仕切板１８Ｂによって上空間と下空間に仕切られており、両空間は仕切板１８Ｂから垂下する複数の短筒１８Ｃにより連通している。また、原料貯留槽１８の蓋板には、開閉可能な充填口１８Ｄが設けられている。該充填口１８Ｄは、開口されて適宜時に原料Ｍを外部から槽内の上空間へ充填されるのに供する。上空間に供給された原料Ｍは上記短筒１８Ｃを経て下空間に落下する。
【００３１】
このとき短筒１８Ｃは原料Ｍの落下通路面積を絞っていてチョークされており、また原料Ｍで充満しているので、上空間と下空間とは、この原料Ｍによってシールされていることとなる。下空間に落下した原料Ｍは、さらに原料投入管１７Ａを経て炉体内へ投入され上記炉床１１上に堆積する。炉床１１上に堆積した原料Ｍは、半径内方を向く自由表面層
で加熱されて予熱され、炉床１１のすぐ上方位置で半径方向外方に延びる棒状のプッシャ１１Ｂの長手方向往復動により、上記自由表面層の原料Ｍが逐次押し出されて上記落下開口１１Ａから落下する。
【００３２】
上記原料投入管１７Ａから上方に向け分岐された複数の排気管１７Ｂは、上記原料貯留槽１８を取り囲むように設けられた環状ダクト１９に接続されており、該環状ダクト１９は、その吸引口１９Ａを経てブロワ等の図示せぬ吸引装置に接続されている。
【００３３】
炉床１１の落下開口１１Ａの周縁から垂下して設けられている肉厚筒状に耐熱材料で作られている焼成筒体１３は、下方に向け拡径され、その下端には肉薄筒状の冷却筒体１３Ｃが下方につぼまる形をなして設けられている。上記焼成筒体１３の内面には、上下方向で異なる二位置に、周方向の複数箇所で後述の循環筒体２０との間に架橋されたアーチ状のブリッジ１３Ａ，１３Ｂが設けられている。これらのブリッジ１３Ａ，１３Ｂは耐火レンガで作られていて、上段のブリッジ１３Ａと下段のブリッジ１３Ｂとは、周方向で互いに異なる位置に設けられていて、原料Ｍの落下には支障ないようになっている。下段のブリッジ１３Ｂは、上下方向で循環筒体２０の下端部に位置している。上記落下開口１１Ａから落下する予熱原料Ｍは、上記焼成筒体１３と上記循環筒体２０との間で堆積し、その上表面は、通常、上下方向にて炉床１１よりも下方で上記上段のブリッジ１３Ａよりも上方の位置となる。上記上表面は、焼成炉の使用状況によっては、炉床近く、あるいは炉床よりも若干上方に定められることもある。
【００３４】
循環筒体２０は、上端側が炉蓋１４を上方に貫通して炉体外に位置し、下端は、既述のように、上下方向で下段のブリッジ１３Ｂとほぼ同じ位置にある。該循環筒体２０は、本実施形態では、全高さにわたり同じ径に作られており、上端が端板２１で閉じられており、下端は開口部２２となっている。該循環筒体２０は、外筒２０Ａとこれよりも少し直径の小さい内筒２０Ｂとを同心に有し、両者間に環状空間２３が形成されている。該環状空間２３は、上記端板２１に接続されている部材２４により上端が閉塞され、下端は、図２（Ａ），（Ｂ）に見られる環板２５により閉塞されている。上記内筒２０Ｂの開口部２２は該内筒２０Ｂの下端に形成されている。
【００３５】
上記循環筒体２０の内筒２０Ｂは、上端側にて、部材２４の位置で管体２６により上記送気装置１６の送気筒１６Ａと接続されていて、内筒２０Ｂ内の空間の上部と上記送気装置１６の送気筒１６Ａの内部空間とが連通している。さらに、上記外筒２０Ａは管体２７によりバーナ１５と接続されており、外筒２０Ａと内筒２０Ｂとの間の環状空間２３の上部から該環状空間２３内の空気がバーナ１５へ燃焼用空気として供給されるようになっている。また、上記管体２７は送気装置１６のノズル１６Ｂにも接続されていて、上記環状空間２３内の空気は送気装置１６へも供給される。その際、上記管体２７はブロワ（図示せず）を経てノズル１６Ｂに接続して、ノズル１６Ｂへの供給を促進せしめてもよい。
【００３６】
上記循環筒体２０は、図２（Ａ），（Ｂ）にも見られるように、下端側にて、内筒２０Ｂが既述のように下方に開口された開口部２２を有し、環状空間２３は環板２５により閉塞されている。しかし、この環板２５には、周方向の複数位置に連通孔２５Ａが形成されていて、各連通孔２５Ａには下方に延びる導気管２８が接続されている。この複数の導気管２８はそれらの下端にて、図１に示される一つの中空円盤状のチャンバ２９に連通しており、このチャンバ２９には空気供給管２９Ａにより、外部から空気を供給されるようになっている。
【００３７】
上記チャンバ２９の底壁からは、下方に向け広がる有底のテーパ筒体３０が垂下して設けられており、該テーパ筒体３０には上下方向中間部に受気室３１が形成されており、その一方の側面に空気供給管３１Ａが接続され、他方の側面には原料の進入を阻止する屋根状の斜板３１Ｂが設けられた小開口３１Ｃが形成されている。したがって、上記空気供給管３１Ａから受気室３１に送られた空気は、上記小開口３１Ｃから出て原料Ｍ内に流入す
る。その際、上記斜板３１Ｂにより原料Ｍは小開口３１Ｃから受気室３１内へ入り込むことはない。
【００３８】
上記焼成筒体１３の下端には、下方に向け縮径するテーパ状をなす冷却筒体１３Ｃが垂下し、この冷却筒体１３Ｃから筒状の排出筒３２が垂下している。該排出筒３２は、上記テーパ筒体３０を取り囲むように半径方向外側に位置し、テーパ筒体３０との間に取出空間を形成するように、テーパ筒体３０の底面よりも下方位置にまで延び、底壁３２Ａを有している。この底壁３２Ａには、上記テーパ筒体３０の下端における外径よりも小さな直径の開口３２Ｃが形成されており、ここから取出管３３が垂下し、この取出管３３にはロータリバルブ３４が設けられている。上記排出筒３２の底壁３２Ａの上方には該底壁３２Ａに近接して半径方向に往復動する棒状のプッシャ３５が排出筒３２を貫通して設けられている。
【００３９】
次に、かかる構成の本実施形態装置について、原料が炉体内へ投入され炉体内で焼成される原理を図１ないし図２にもとづき説明する。
【００４０】
（１）充填口１８Ｄから原料貯留槽１８の上空間へ供給された石灰石等の焼成対象物たる原料Ｍは仕切板１８Ｂ上に貯留され、複数の短筒１８Ｃから該原料貯留槽１８の下空間へ落下し、底壁１８Ａから斜め下方に延びる複数の原料投入管１７Ａを経て落下し炉体１０内の炉床１１上に堆積される。炉床１１上での原料Ｍの堆積層は、炉体１０の半径方向内方に安息角をもって自由表面を形成する。
【００４１】
（２）炉蓋１４に設けられた燃焼ガス供給装置としての複数のバーナ１５からは火炎が下方に向け噴出され、送気装置１６では循環筒体２０の外筒２０Ａと内筒２０Ｂとの間の環状空間２３からの空気がノズル１６Ｂにより送気筒１６Ａの噴出開口１６Ａ−１から、後述の循環筒体２０内からの燃焼ガスと共に下方へ炉体内に向け噴出される。
【００４２】
（３）上記炉床１１上の原料Ｍはその自由表面での加熱により予熱され、プッシャ１１Ｂの作動により、逐次落下開口１１Ａから焼成筒体１３内へ落下する。予熱された原料Ｍは焼成筒体１３内に落下して上段のブリッジ１３Ａよりも上方位置に自由表面をもつように堆積される。
【００４３】
（４）空気供給管３１Ａから受気室３１に送り込まれた外部からの空気は小開口３１Ｃを出て原料Ｍに流入し原料Ｍの粒間を経て原料Ｍ中を上昇する。一方、送気装置１６の噴出開口１６Ａ−１からは下向きに空気が噴出されており、バーナ１５からの燃焼ガスはこの下向きの空気により、燃焼が促進されると共に高温の混合ガスとなって下方へ導かれ、焼成筒体１３内の原料Ｍの堆積層の自由表面から層内へ流入する。この混合ガスは堆積層内での下方に向く透過中に原料Ｍを加熱し、混合ガス自体は降温して循環筒体２０の下端の開口部２２から該循環筒体２０の内筒２０Ｂ内へ流入し該内筒２０Ｂ内を上昇する。なお、このとき、循環筒体２０の下端に接続されている複数の導気管２８同士間は十分な間隔があるので（図２（Ａ），（Ｂ）参照）、複数の導気管２８に対して炉体１０の半径方向の内外において原料Ｍが移動可能に連続して存在しており、この原料Ｍの粒間を透過して上記混合ガスが上記開口部２２に至る際に、上記導気管２８の存在は何ら障害とはならない。上記混合ガスは、上記受気室３１の小開口３１Ｃから流出して原料Ｍ中を上昇する空気と合流して上記開口部２２に向かうこと、混合ガスは原料Ｍ中を透過の際に降温したとは言え未だ高温であり、上記循環筒体２０内で確実に上昇気流を形成すること、上記送気装置１６からの下向き空気に乗り堆積層に向かって下方に積極的に流れること、等に起因して上記循環筒体２０内外を良好に循環する。
【００４４】
（５）このような循環流をなす混合ガスは、焼成筒体１３内の原料Ｍの堆積層にきわめ
て良好に降下進入するので、原料Ｍの焼成も向上する。
【００４５】
（６）一方、空気供給管２９Ａからチャンバ２９に取り入れられた外部空気は、導気管２８を経て、冷却空気として、循環筒体２０の外筒２０Ａと内筒２０Ｂとの間の環状空間２３内を上昇し、外筒２０Ａと内筒２０Ｂを冷却し、空気自体は昇温して管体２７を経てバーナ１５に至り、昇温された燃焼用空気として有効利用されると共に、送気装置１６のノズル１６Ｂへ送られて、上記内筒２０Ｂ内から送気筒１６Ａへ送られた燃焼ガスと共に該送気筒１６Ａから予熱空間内に噴出される。
【００４６】
（７）炉床１１上の原料Ｍの堆積層にはその自由表面から燃焼ガスの一部が層内に流入し、予熱に寄与する。炉外に設けられた環状ダクト１９は吸引口１９Ａを経て、外部のブロワにより吸引されているので、上記炉床１１上の堆積層を透過する燃焼ガスの一部は、原料との熱交換により降温した後に、上記複数の排気管１７Ｂ中を上昇し、上記環状ダクト１９を経て排気される。
【００４７】
（８）このように、循環筒体２０そして送気装置１６を設けたことにより焼成筒体１３内の原料Ｍ中を良好に降下し透過する混合ガスからの熱を効果的に受け良好に焼成された原料Ｍは排出筒３２を降下しつつ冷却され、プッシャ３５の作動により開口３２Ｃから落下して、ロータリバルブ３３を経て、製品として取り出される。
【００４８】
本発明は、図示の形態には限定されない。例えば、循環筒体２０の環状空間２３からバーナ１５そして送気装置１６のノズル１６Ｂへの管体をそれぞれ別系統として、バーナ１５そしてノズル１６Ｂへそれぞれ供給される空気の温度そして圧力をバーナ１５そしてノズル１６Ｂに対して適切な異なる値にすることができる。一例として、それぞれの管体を流れる空気の量を異なる管径の管体を用いて、送気装置１６へは大流量で温度そして圧力を低下させずにそのまま供給し、バーナ１５へは小流量で放熱そして圧損により温度そして圧力を低くして供給できる。
【００４９】
さらには、空気供給管２９Ａを高圧そして低圧の空気を二種の導気管へ別途送り込むように二系統の流路を設け、両者からの空気が上記環状空間２３内で合流することなく、環状空間２３内で仕切られた別々の空間（流路）を上昇するようにしておけば、環状空間２３の上端側でこれらの空間から別々に上昇した空気を対応せる管体を経てそのままそれらの空気をバーナ１５そして送気装置１６へ送ることができる。
【００５０】
＜第二実施形態＞
図３〜４に示される本実施形態は、図１〜２に図示した第一実施形態に比し、送気装置と燃焼ガス供給装置とを同一位置に配したこと、循環筒体の周壁内での空気上昇空間を一つの環状空間ではなく、複数の管体により形成したこと、炉床上の原料堆積層内にブリッジを設けたこと等において相違している。この本実施形態において、第一実施形態と共通部位には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
本実施形態においても、循環筒体２０は外筒２０Ａと内筒２０Ｂとを有し、両筒で周壁を形成している。両筒間の環状空間には、図４にも見られるように、上下に延びる内部管体２３Ａが周方向の複数位置で平行に設けられている。これらの内部管体２３Ａは、上下端で上記周壁内に設けられた上環状ダクト２３Ｂそして下環状ダクト２３Ｃにそれぞれ連通接続されている。該下環状ダクト２３Ｃには、図１で示された、外部からの空気を導入する複数の導気管２８が連通接続されている。上環状ダクト２３Ｂには、その周方向複数筒所で管体２７が半径外方に延出している。炉蓋１４には、上記循環筒体２０に対して半径方向外側で周方向複数位置に燃焼ガス供給装置としてのバーナ１５が設けられており、該バーナ１５の下端たる燃焼ガス噴出口１５Ａ−１が炉体内に向いて位置している。このバーナ１５の外側には、環状ノズル１６Ｂが同心に配設されており、その下端たる空気噴出口１６Ｂ−１は上記燃焼ガス噴出口１５Ａ−１とほぼ同一位置で開口している。そして、上記上環状ダクト２３Ｂから延出する各管体２７は、それぞれ対応する環状ノズル１６Ｂへ接続されている。
【００５２】
一方、循環筒体２０の上端における端板２１には、周方向複数位置で上方へ延びる管体２６が接続されており、循環筒体２０の内部空間と連通している。又、上記端板２１の上方位置には、外部環状ダクト２６Ｂが設けられており、上記複数の管体２６は、ブロワ４０を経て上記外部環状ダクト２６Ｂに連通接続されている。該外部環状ダクト２６Ｂからは、上記バーナ１５と対応する周方向の複数位置で導気管２６Ｃが下方に延びており、上記環状ノズル１６Ｂの外側に同心に設けられた送気筒１６Ａに連通接続されている。該送気筒１６Ａと環状ノズル１６Ｂが送気装置１６を形成している。
【００５３】
さらに、本実施形態では、上下方向で炉床１１と原料供給管１７の下端開口との間に、周方向複数位置で半径方向に延び形成されるブリッジ１１Ｃが設けられている。このブリッジ１１Ｃは炉床１１上に形成される原料Ｍの堆積層内に位置する。したがって、上方の原料供給管１７から落下供給される原料は堆積層を形成すると、該ブリッジ１１Ｃの直下に原料不在の空間が形成される。
【００５４】
このような本実施形態によると、導気管２８を経て外部から導入された空気は、上記複数の内部管体２３Ａ内を上昇する際に、該複数の内部管体２３Ａの総表面積が大きいので、循環筒体２０との熱交換を効果的に行なって、昇温し、内部管体２３Ａから管体２７を経て環状ノズル１６Ｂへ至り、その空気噴出口１６Ｂ−１から噴出され、燃焼ガス供給装置としてのバーナ１５からの燃焼ガスと混合され燃焼を促進させる。
【００５５】
一方、循環筒体２０の内筒２０Ｂ内を上昇する燃焼ガスは複数の管体２６を経てブロワ４０に至り、外部環状ダクト２６Ｂへ送り込まれ、ここから各導気管２６Ｃへ分流する。上記内筒２０Ｂ内からの燃焼ガスはこの導気管２６Ｃから、対応せる送気筒１６Ａへ導かれて炉体内へ噴出される。この送気筒１６Ａから噴出される燃焼ガスは旋回流を形成しており、上記燃焼ガス供給装置たるバーナ１５からの燃焼ガスそして環状ノズル１６Ｂからの空気の周囲を旋回する。かくして、炉体内では混合ガスは広い範囲で均一に流れ、炉床１１上の原料の堆積層を積極的に均一に加熱する。
【００５６】
又、上述のように、炉床１１上の堆積層内には、ブリッジ１１Ｃの直下に原料不在の空間が形成されるので、該堆積層内での燃焼ガスは良好に流通し、ここでの熱交換が効果的に行なわれ、原料は均一に加熱される。
【００５７】
本実施形態において、送気装置１６の送気筒１６Ａからの旋回流の形成には、種々の手法がある。例えば、管体２７を送気筒１６Ａに対し接線方向に接続したり、あるいは、送気筒１６Ａ内に螺旋流を生じせしめるガイド部材を設けたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第一実施形態としての竪型焼成炉の縦断面図である。
【図２】図１装置の循環筒体と導気管とをなす斜視図で、図２（Ａ）は上方から見た斜視図、図２（Ｂ）はその一部を下方から見た斜視図である。
【図３】本発明の第二実施形態の竪型焼成炉の要部についての縦断面図である。
【図４】図３におけるIV−IV線での拡大部分断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 炉体
１１ 炉床
１１Ａ 落下開口
１１Ｃ ブリッジ
１４ 炉蓋
１５ 燃焼ガス供給装置（バーナ）
１６ 送気装置
１６Ａ 送気筒
１６Ｂ ノズル（環状ノズル）
２０ 循環筒体
２０Ａ 外筒
２０Ｂ 内筒
２２ 開口部
２３ 環状空間
２３Ａ 内部管体
２３Ｂ 上環状ダクト
２３Ｃ 下環状ダクト
２８ 導気管
４０ ブロワ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止せる竪型の筒状をなす炉体内の上部に予熱領域そして下部に焼成領域を形成する竪型焼成炉において、予熱領域は燃焼ガス供給装置が設けられている炉蓋より下方で炉体内面から半径内方に延び中央部に落下開口を有する炉床より上方の空間に形成され、焼成領域が該炉床より下方の空間に形成され、炉体内に上下方向で予熱領域及び焼成領域にわたり内部空間を形成し下方に向け開口する循環筒体が配設され、炉蓋に取り付けられて炉体内の下方へ向け送気する送気筒を有する送気装置が設けられ、上記循環筒体の内部空間が該循環筒体の上部にて上記送気筒に接続されていて、循環筒体の下端の開口部から流入するガスが上記内部空間を上昇し上記送気装置へ送られて再び炉体内に戻されることを特徴とする竪型焼成炉。
【請求項２】
送気装置は送気筒内へ外部から空気を導入するノズルが設けられ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】
送気装置は送気方向で上流側部分が炉体外に突出し、循環筒体は上部が炉体外に突出していて該上部で上記送気装置の送気筒の上流側部分に接続されていることとする請求項１に記載の竪型焼成炉。
【請求項４】
循環筒体は内筒と外筒で二重筒に形成され、内筒の内部空間が下方に開口し上部で送気筒と接続されており、内筒と外筒との間に形成される環状空間は下部位置で外部からの冷却空気を導入する導気管と接続されており、かつ環状空間は上部位置で燃焼ガス供給装置に接続されていて、冷却空気が環状空間を上昇して内筒及び外筒を冷却し上昇後に上記燃焼ガス装置へ燃焼用空気として供給されることとする請求項１又は請求項３に記載の竪型焼成炉。
【請求項５】
環状空間は上部位置で送気装置のノズルにも接続されていて、環状空間内を上昇後の冷却空気が送気装置に供給されることとなっている請求項４に記載の竪型焼成炉。
【請求項６】
導気管は環状空間の周方向複数位置で接続される複数本設けられていることとする請求項４に記載の竪型焼成炉。
【請求項７】
送気装置は該送気装置の送気筒が燃焼ガス供給装置の燃焼ガス噴出口と共通の噴出軸線上に位置していることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の竪型焼成炉。
【請求項８】
送気装置は送気筒からの送気ガスが噴出軸線まわりに旋回流を生じるように形成されていることとする請求項７に記載の竪型焼成炉。
【請求項９】
送気装置と燃焼ガス供給装置は炉体の軸線まわりの周方向で複数位置に配設されていることとする請求項７に記載の竪型焼成炉。
【請求項１０】
循環筒体は周壁内で上下に延びる内部管体が周方向複数位置に設けられ、該複数の内部管体は上下端で周壁内に設けられた上環状ダクトそして下環状ダクトにそれぞれ接続され、該上環状ダクトが送気装置のノズルにそして下環状ダクトが外部からの冷却空気を導入する導気管に接続されていることとする請求項７に記載の竪型焼成炉。
【請求項１１】
循環筒体はその内部空間がブロワを介して送気装置の送気筒に接続されていて上記内部空間から送気筒へのガスの送入を促進せしめていることとする請求項７に記載の竪型焼成炉。
【請求項１２】
炉体は、炉床より上方の空間に、高さ方向で炉床より上方そして原料供給口よりも下方の位置に、周方向複数箇所で半径方向に延びるブリッジが設けられていることとする請求項７に記載の竪型焼成炉。
【請求項１３】
送気装置は外部から微粉固体燃料の供給を受け、これを送気筒から噴出するようになっていることとする請求項１ないし請求項４、請求項７ないし請求項８、そして請求項１１のうちの一つに記載の竪型焼成炉。
【請求項１４】
送気装置は外部から微粉固体燃料の供給を受け、これをノズルから噴出するようになっていることとする請求項２、請求項５、請求項１０のうちの一つに記載の竪型焼成炉。
【請求項１】
静止せる竪型の筒状をなす炉体内の上部に予熱領域そして下部に焼成領域を形成する竪型焼成炉において、予熱領域は燃焼ガス供給装置が設けられている炉蓋より下方で炉体内面から半径内方に延び中央部に落下開口を有する炉床より上方の空間に形成され、焼成領域が該炉床より下方の空間に形成され、炉体内に上下方向で予熱領域及び焼成領域にわたり内部空間を形成し下方に向け開口する循環筒体が配設され、炉蓋に取り付けられて炉体内の下方へ向け送気する送気筒を有する送気装置が設けられ、上記循環筒体の内部空間が該循環筒体の上部にて上記送気筒に接続されていて、循環筒体の下端の開口部から流入するガスが上記内部空間を上昇し上記送気装置へ送られて再び炉体内に戻されることを特徴とする竪型焼成炉。
【請求項２】
送気装置は送気筒内へ外部から空気を導入するノズルが設けられ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】
送気装置は送気方向で上流側部分が炉体外に突出し、循環筒体は上部が炉体外に突出していて該上部で上記送気装置の送気筒の上流側部分に接続されていることとする請求項１に記載の竪型焼成炉。
【請求項４】
循環筒体は内筒と外筒で二重筒に形成され、内筒の内部空間が下方に開口し上部で送気筒と接続されており、内筒と外筒との間に形成される環状空間は下部位置で外部からの冷却空気を導入する導気管と接続されており、かつ環状空間は上部位置で燃焼ガス供給装置に接続されていて、冷却空気が環状空間を上昇して内筒及び外筒を冷却し上昇後に上記燃焼ガス装置へ燃焼用空気として供給されることとする請求項１又は請求項３に記載の竪型焼成炉。
【請求項５】
環状空間は上部位置で送気装置のノズルにも接続されていて、環状空間内を上昇後の冷却空気が送気装置に供給されることとなっている請求項４に記載の竪型焼成炉。
【請求項６】
導気管は環状空間の周方向複数位置で接続される複数本設けられていることとする請求項４に記載の竪型焼成炉。
【請求項７】
送気装置は該送気装置の送気筒が燃焼ガス供給装置の燃焼ガス噴出口と共通の噴出軸線上に位置していることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の竪型焼成炉。
【請求項８】
送気装置は送気筒からの送気ガスが噴出軸線まわりに旋回流を生じるように形成されていることとする請求項７に記載の竪型焼成炉。
【請求項９】
送気装置と燃焼ガス供給装置は炉体の軸線まわりの周方向で複数位置に配設されていることとする請求項７に記載の竪型焼成炉。
【請求項１０】
循環筒体は周壁内で上下に延びる内部管体が周方向複数位置に設けられ、該複数の内部管体は上下端で周壁内に設けられた上環状ダクトそして下環状ダクトにそれぞれ接続され、該上環状ダクトが送気装置のノズルにそして下環状ダクトが外部からの冷却空気を導入する導気管に接続されていることとする請求項７に記載の竪型焼成炉。
【請求項１１】
循環筒体はその内部空間がブロワを介して送気装置の送気筒に接続されていて上記内部空間から送気筒へのガスの送入を促進せしめていることとする請求項７に記載の竪型焼成炉。
【請求項１２】
炉体は、炉床より上方の空間に、高さ方向で炉床より上方そして原料供給口よりも下方の位置に、周方向複数箇所で半径方向に延びるブリッジが設けられていることとする請求項７に記載の竪型焼成炉。
【請求項１３】
送気装置は外部から微粉固体燃料の供給を受け、これを送気筒から噴出するようになっていることとする請求項１ないし請求項４、請求項７ないし請求項８、そして請求項１１のうちの一つに記載の竪型焼成炉。
【請求項１４】
送気装置は外部から微粉固体燃料の供給を受け、これをノズルから噴出するようになっていることとする請求項２、請求項５、請求項１０のうちの一つに記載の竪型焼成炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−６８８２１（Ｐ２００９−６８８２１Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５３７８４（Ｐ２００７−２５３７８４）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（３９００３４２１２）株式会社チサキ (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（３９００３４２１２）株式会社チサキ (20)
【Ｆターム（参考）】
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