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JP2005009712A - Rotary kiln and its operation method - Google Patents

Rotary kiln and its operation method Download PDF

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JP2005009712A
JP2005009712A JP2003172230A JP2003172230A JP2005009712A JP 2005009712 A JP2005009712 A JP 2005009712A JP 2003172230 A JP2003172230 A JP 2003172230A JP 2003172230 A JP2003172230 A JP 2003172230A JP 2005009712 A JP2005009712 A JP 2005009712A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shell
heating
burner
heated
rotary kiln
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003172230A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hanesuke Mino
羽亮 美濃
Eisaku Kato
栄作 加藤
Yoshio Nagaya
良夫 永冶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Takasago Industry Co Ltd
Original Assignee
Takasago Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Takasago Industry Co Ltd filed Critical Takasago Industry Co Ltd
Priority to JP2003172230A priority Critical patent/JP2005009712A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
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  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary kiln and its operation method for stably obtaining a uniform foam by rapidly and uniformly heating a heated material into a certain temperature range. <P>SOLUTION: This rotary kiln comprises a shell 4 having a supply port 2 for the heated material at one end and a discharge port 3 for discharging the heated material, at the other end, and rotated around an axis; and a heating chamber 5 provided with outside heating burners 6 for heating the outside part of the shell. The rotary kiln is provided with an inside heating burner B for heating the inside of the shell. In the rotary kiln of such constitution, the combustion amount of the inside heating burner is made constant, and the combustion amount of the outside heating burners is controlled by measuring the outer surface temperature of the shell. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリキルンに関する。より詳しくは加熱により発泡する発泡材料を発泡処理するのに好適なロータリキルンとその操業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ロータリキルンは、回転する円筒形のシェル内に供給した被加熱物を処理物を加熱することにより、その被加熱物に対し乾燥や焼成、乾留といった種々の熱処理を施す装置である。シェルは、水平よりやや傾斜した状態に設けられているため、被加熱物は、シェルの回転につれてその内部を順次軸線方向に移動して所望の加熱処理を施される。
【0003】
このようなロータリキルンには、シェルの外側部を加熱して被加熱物を間接的に加熱処理する外熱式ロータリキルンと、シェル内部を加熱して被加熱物を直接加熱処理する内熱式ロータリキルンとがある。
【0004】
外熱式ロータリキルンは、火炎や熱風が被加熱物に直接当ることによる温度ムラが生じないので、被加熱物に均一な加熱処理を施すことができる、また、被加熱物の加熱処理雰囲気を、加熱手段や燃焼ガスの種類にかかわらず自由に決めることができる、などといった利点がある。しかし、このような外熱式ロータリキルンは、シェルからの伝導熱だけで被加熱物の加熱処理を行うものであるので、内熱式ロータリキルンに比べて熱効率が低いという問題がある。
【0005】
一方、内熱式ロータリキルンは、加熱バーナをシェルの供給口または排出口付近に設置して被加熱物を直接加熱することができるので、熱効率は極めて高い。しかし、バーナからの高温の燃焼ガスが直接被加熱物に接触するために被加熱物に温度ムラが発生しやすいという欠点がある。
【0006】
ところで、軽量性や吸水性などといった特性から天然ガラス質鉱物や廃ガラスなどを原料とした発泡体が、アルミニウムやプラスティックの軽量化、あるいは断熱性に優れた建築用材料、または園芸用材料などとして広範に使用されている。
【0007】
発泡体の原料としては、例えば、黒曜石、真珠岩、松脂岩などの天然ガラス質鉱物や通常用いられている窓ガラスなどの廃ガラスなどが知られている。
【0008】
天然ガラス質鉱物は、それ自体が内部に水を含んでいて加熱によって鉱物が軟化し始めると含有している水分が蒸気となって体積が増加し、いわゆる発泡現象を生じるものである。また、廃ガラスなどの人工ガラス質の場合には、必要に応じて原料粉末にSiN,SiCなどの発泡剤を添加して造粒して加熱することにより発泡体を得ることができる。
【0009】
これらの発泡体の製造方法としては、外熱式のロータリキルン、電気炉あるいは熱風炉などを使って900〜1000℃で加熱する方法が試みられてきたが、装置内での焼き付きが生じること、加熱時間や加熱温度の変化により品質のバラツキが生じることなどの難点があった。
【0010】
より具体的には、例えば、被加熱物の加熱温度が低い場合には、発泡が不完全であるために、比重が高く粒径の小さな発泡体しか得られない、一方、被加熱物の加熱温度が高過ぎると過発泡となって、比重が小さく、強度の弱い粒径の大きな発泡体となる、さらに高温となって発泡が進むと、発泡体が相互に融着してしまい粒形が保持されなくなる、また、加熱速度が遅くて被加熱物の昇温が遅い場合には、ガラス質が軟化する前に水分が蒸発してしまって発泡させることができない、などという問題であり、加熱温度の管理が極めて重要な課題であった。
【0011】
特に、真珠岩においてはこの傾向が顕著であり、所望の発泡体を安定して得るには急速加熱と、加熱温度を狭い範囲に調節する厳しい温度管理が要求される。
【0012】
真珠岩の発泡処理を例にとると、ある製品については、最高加熱温度が1030℃の場合に、得られた発泡体の嵩比重は0.20g/cmであるが、1020℃では、嵩比重は0.22g/cmとなり、900℃では0.35g/cmとなった。この製品の嵩比重の管理範囲は0.18〜0.22g/cmであったので、この場合には、加熱温度を±10℃以内で管理しなければならないことになる。さらに被加熱物の全体をこの管理範囲に収め均質な製品を得るためには、被加熱物全体を急速に、かつ均一に加熱しなければならない。
【0013】
しかし、ロータリキルンでこのように均質な発泡体を得ることは困難であった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたもので、本発明の課題は、被加熱物をある温度範囲に急速に、かつ均一に加熱することにより、安定して均質な発泡体を得ることのできるロータリキルンとその操業方法とを提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
外熱式ロータリキルンでは、被加熱物の加熱はシェル内壁の表面部分で行われる。従って、図3に示すように供給された被加熱物の流動層Mにおいては、流動層Mのシェル内壁表面に接触した部分aは急速に加熱されるが、流動層Mの表面部分bではシェルの内壁に接触した部分aに比べて加熱速度が遅くなる。従って、流動層全体の被加熱物の発泡状態にはバラツキが生じて均一な性状の発泡体を得ることができない。そこで、本発明のロータリキルンでは、シェル外側部からの加熱に加え、シェルの内部に向けて直接被加熱物を加熱する内熱バーナを設けることを主旨とする。
【0016】
すなわち、本発明のロータリキルンは、一端に被加熱物の供給口を他端に被加熱物を排出する排出口を有し、軸線周りに回転するシェルと、前記シェルの外側部を加熱する外熱バーナを具備する加熱室とからなるロータリキルンにおいて、前記シェルの内部を加熱する内熱バーナを備えることを特徴とする。
【0017】
また、シェルの内周面に円心方向に向かって立設された攪拌羽根を有することが好ましい。被加熱物はシェルの回転により攪拌されながら排出口へ向かって移動するが、シェルの内壁に立設された攪拌羽根を有することにさらに効率的に被加熱物を攪拌することができ、被加熱物全体を均一に急速加熱することができる。
【0018】
本発明のロータリキルンにおいて、シェルの外側部を加熱する外熱バーナは該バーナの燃焼空気を予熱する蓄熱部を備えるバーナであることが望ましい。
【0019】
このような、蓄熱式のバーナを使用することで燃焼効率を高めることができ多大な省エネルギを実現することができる。
【0020】
本発明のロータリキルンの操業方法は、一端に被加熱物の供給口を他端に被加熱物を排出する排出口を有し、軸線周りに回転するシェルと、前記シェルの外側部を加熱する外熱バーナを具備する加熱室と、前記シェルの内部を加熱する内熱バーナとを有するロータリキルンの操業方法において、前記内熱バーナの燃焼量を一定とし、前記シェルの外側表面温度を測定することにより前記外熱バーナの燃焼量を制御することを特徴とする。
【0021】
このような操業方法を採用することにより、シェル内部の温度を目標温度に精度よく管理することができ全体に亘って均質な発泡体を得ることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図によって説明する。
【0023】
図1は、本発明になるロータリキルンの縦断模式図であり、図2は図1の一部A−A断面の側面模式図である。
【0024】
このロータリキルン1は、被加熱物の供給口2と、加熱処理された被加熱物の排出口3とを有するステンレス鋼などからなるシェル4と、このシェル4の外側面を加熱する外熱バーナ6を具備する加熱室5とから構成される。
【0025】
シェル4は、加熱室5を長さ方向に貫くように配置されている。シェル4の両端付近には環状のタイヤ7、7が、シェル4の外周面に一体的に付設されており、シェル4は、これらの部分で受けころ8、8によって回転自在に支持されており、図示しない回転手段によって軸心周りに緩やかに回転することができる。なお、シェル4の軸線は、排出側が僅かに下がるように傾斜(勾配は1/100〜3/100)して設置されている。
【0026】
加熱室5は、鉄板製の外殻9と耐火性の断熱材10とで形成されておりベース枠(図示せず)の上に固定されている。また、加熱室5には、外熱用のバーナ6と燃焼ガスの排気口11とが設けられている。バーナ6は熱効率を考慮して貫通するシェル4の下部に設置されている。加熱室5の内部で発生した燃焼ガスは、燃焼ガスの排気口11から図示しない煙突へ送られ炉外へ排出される。
【0027】
シェル4の外周面と加熱室5とは僅かな間隙を設けて図示しないシール材でほぼ密閉され、外熱バーナ6による熱の放散を防止している。なお、加熱室5内の温度は温度計12(図2)に接続した図示しない自動制御装置によって設定温度となるように自動制御されている。
【0028】
シェル4の供給口2には、被加熱物を供給する供給装置13が備えられており、この供給装置13を介して被加熱物をシェル4内へ投入することができる。
【0029】
また、シェル4の排出口3には、シェル内への外気の浸入を防止するためのフード14が付設されており、シェル4とフード14とは、僅かなクリアランスを設けて図示しないシール材でほぼ密閉されている。フード14の下部には、シェル4の排出口3から排出された被加熱物を取出すシュートが設けられている。シュートの途中にはロータリバルブ15を設けて外気の浸入を防止している。
【0030】
シェル4の内周面には、シェル4の円心方向に向かって複数の攪拌羽根16が立設されている。このような攪拌羽根を設けることにより、被加熱物をより効率的に攪拌することができ、被加熱物を均一に急速加熱することができる。なお、攪拌羽根の形状や枚数、立設位置などには特に限定はなく、攪拌効率を考慮して被加熱物の移動を妨げない範囲で適宜設けることができる。攪拌羽根は耐熱性の金属、例えばステンレス鋼などで形成することが好ましい。
【0031】
本実施の形態におけるロータリキルンでは、シェル4の供給口2付近にシェル4の内部に向かって被加熱物を直接加熱する内熱バーナBが設けられている。内熱バーナBはLPGなどのガス、あるいは軽油などの石油系の燃料を熱源とすることが好ましく、バーナの火炎がシェルの軸心に平行となるように設置するか、もしくは平行よりやや下向きに被加熱物に直接火炎を当てるように設置することが望ましい。なお、加熱バーナBにより発生した燃焼ガスは、シェル4の排出口3を経てフード14の排気口17を通過して図示しない煙突からキルン外へ排出される。
【0032】
本発明のロータリキルンにおいて、シェル4の外側部を加熱する外熱バーナ6は、バーナの燃焼空気を予熱する蓄熱部を備える蓄熱式バーナであることが望ましい。例えば、バーナで燃焼した排気ガスをバーナ自らが回収し、その排気温度によって蓄熱室が蓄熱され、所定時間後にバーナに組み込まれたダンパの切り替えによって燃焼空気が蓄熱室を通り予熱空気となって燃焼される蓄熱式バーナを挙げることができる。このような機構を有するバーナにあっては、このダンパの動きを短時間間隔で繰り返すことにより、連続蓄熱燃焼が可能となり大幅な省エネルギが実現できる。内熱バーナBとしてこのような蓄熱式バーナを採用することは、シェル内の雰囲気ガスに粉塵が多く含まれているので適当ではない。しかし、燃焼雰囲気が清浄な加熱室5の外熱バーナ6としては好適に採用することができる。
【0033】
次に、以上の構成からなるロータリキルンの操業方法について説明する。
【0034】
まず、回転するシェル4内に、供給装置13から一定量の被加熱物が供給される。被加熱物は、シェル4が排出口3に向って僅かに低く傾斜して設置されていることから、流動層となってシェル4の回転に伴って次第に加熱部へと流れ、加熱室5でシェル4の外周面が加熱されるので、流動層のシェル内壁表面に接している部分は所定の温度にまで急速に加熱される。一方、流動層の表面部分は、加熱バーナBの火炎Fによって急速に加熱される。流動層は攪拌羽根を有するシェルの回転により攪拌されながシェル内を排出口3へと送られ、排出口3からフード14のシュートへ排出される。
【0035】
ここで、被加熱物の加熱温度の制御は、以下の方法よることが望ましい。
【0036】
内熱バーナBを温度制御するということは内熱バーナの燃焼量を制御することである。これにより、内熱バーナの火炎温度が変動するのでシェル内に充満している燃焼ガスの温度や発生する燃焼ガス量が変化する。このためシェル内の温度分布が変動してしまい安定した加熱条件を維持することができない。この結果、被加熱物を均一に加熱することができなくなる。そこで、本実施の形態では、内熱バーナBの燃焼量をある範囲で一定量として、温度制御は加熱室5の外熱バーナ6を制御することとした。
【0037】
加熱室5の温度制御は通常加熱室の雰囲気温度によって行われるが、この雰囲気温度ではシェル内の温度変化に比べて制御の遅れが大きい。従って、シェルの外側部表面の温度変化によって制御することが望ましい。外側部表面の温度変化によって外熱バーナの燃焼量を制御すれば、この制御の遅れを小さくすることができる。本実施の形態では、加熱室5の炉壁の適宜の場所に側温孔18(図2)を穿設して赤外線放射温度計12でシェル4の外側表面温度を測定して加熱バーナ6の燃焼制御を行う。なお、上記の温度制御はシェルの最高温度部分で行うことが望ましい。また、温度計をシェルの長手方向の適宜の位置に対応して複数個付設してシェルの長手方向の温度分布を制御することもできる。
【0038】
内燃バーナの燃焼量は、被処理物の処理量(原料の投入量)が一定の場合には上記のように一定であることが望ましい。しかし、処理量を増減する場合には処理量に比例して内燃バーナの燃焼量を設定することが望ましい。
【0039】
【試験例】
(試験例1)
図1に示すロータリキルンを用い、真珠岩を被加熱物として発泡試験を行った。
【0040】
ロータリキルンの主要部の寸法は、シェル内径:300mm、シェルの加熱炉内の有効長さ:2.5m、シェルの傾き:4゜であり、シェルの回転数は3rpmとした。
【0041】
被加熱物である真珠岩は粒径が1〜3mmの粉砕粉末で、予備加熱により含水率を概ね2%以下としたものを用いた。
【0042】
上記の真珠岩を54kg/hの一定の供給量でシェル内に投入した。内熱バーナの燃焼量は43,000kcal/hで一定とし、シェルの外側表面温度が1030℃一定となるように外熱バーナの燃焼量を制御した。なお、内熱バーナ、外熱バーナともに通常タイプのバーナを使用した。外熱バーナの平均燃焼量は81,000kcal/hであった。
【0043】
以上の方法により真珠岩に発泡処理を施し、平均嵩比重0.20g/cmの発泡体を得た。本発泡体の嵩比重の目標値は、0.18〜0.22g/cmであるので目標値を満足することができた。
(試験例2)
試験例1と同様に図1に示すロータリキルンで真珠岩の発泡試験を行った。
【0044】
本試験では外熱バーナに通常タイプのバーナに代えて蓄熱燃焼式のバーナを使用した。
【0045】
試験例1と同様に、真珠岩を54kg/hの一定の供給量でシェル内に投入し、内熱バーナの燃焼量は43,000kcal/hで一定とし、シェルの外側表面温度が1030℃一定となるように外熱バーナの燃焼量を制御した。
【0046】
以上の方法により真珠岩に発泡処理を施し、平均嵩比重0.20g/cmの発泡体を得た。本発泡体の嵩比重の目標値は、0.18〜0.22g/cmであるので目標値を満足することができた。
【0047】
なお、外熱バーナの平均燃焼量は、46,000kcal/hと、試験例1の通常タイプのバーナの燃焼量に比べて約43%の省エネルギとなった。
【0048】
【発明の効果】
本発明のロータリキルンは、外熱式のロータリキルンに被加熱物を直接加熱する内熱バーナを付設したので、被加熱物を均一に急速加熱することができる。従って、真珠岩や黒曜石などの天然ガラス質鉱物や人工ガラス粉末のような発泡性原料を所望の形状で均一に発泡させることができ、発泡体の品質安定化に効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のロータリキルンの主要構成を示す縦断面模式図である。
【図2】図1の一部A−A断面を含む側面模式図である。
【図3】被加熱物の流動層の加熱部分を説明するシェルの断面模式図である。
【符号の説明】
1:ロータリキルン 2:供給口 3:排出口 4:シェル 5:加熱室 6:外熱バーナ 12:温度計 13:供給装置 16:攪拌羽根
B:内熱バーナ F:フレーム M:被加熱物の流動層 a,b:加熱部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary kiln. More specifically, the present invention relates to a rotary kiln suitable for foaming a foamed material that is foamed by heating and an operation method thereof.
[0002]
[Prior art]
A rotary kiln is an apparatus that performs various heat treatments such as drying, firing, and dry distillation on a heated object to be heated supplied in a rotating cylindrical shell. Since the shell is provided in a state slightly inclined from the horizontal, the object to be heated is sequentially moved in the axial direction along the rotation of the shell and subjected to a desired heat treatment.
[0003]
In such a rotary kiln, an externally heated rotary kiln that heats the object to be heated indirectly by heating the outer portion of the shell, and an internal heat type that directly heats the object to be heated by heating the inside of the shell There is a rotary kiln.
[0004]
The externally heated rotary kiln does not cause temperature unevenness due to direct contact of flame or hot air with the object to be heated, so that the object to be heated can be subjected to uniform heat treatment. There are advantages such as being able to decide freely regardless of the type of heating means and combustion gas. However, such an externally heated rotary kiln performs heat treatment of an object to be heated only by conduction heat from the shell, and therefore has a problem that thermal efficiency is lower than that of an internally heated rotary kiln.
[0005]
On the other hand, the internal heating type rotary kiln has a very high thermal efficiency because the heating burner can be installed near the supply port or the discharge port of the shell to directly heat the object to be heated. However, since the high-temperature combustion gas from the burner directly contacts the object to be heated, there is a drawback that temperature unevenness is likely to occur in the object to be heated.
[0006]
By the way, foams made from natural glassy minerals or waste glass as a raw material due to their light weight and water absorption properties are used as building materials or horticultural materials that are excellent in reducing the weight of aluminum and plastic, or having excellent heat insulation properties. Widely used.
[0007]
As the raw material of the foam, for example, natural glassy minerals such as obsidian, pearlite and pine sebite, and waste glass such as commonly used window glass are known.
[0008]
Natural vitreous minerals themselves contain water, and when the minerals begin to soften by heating, the contained moisture becomes vapor and the volume increases, resulting in a so-called foaming phenomenon. In the case of artificial glass such as waste glass, a foam can be obtained by adding a foaming agent such as SiN or SiC to the raw material powder and granulating and heating as necessary.
[0009]
As a manufacturing method of these foams, a method of heating at 900 to 1000 ° C. using an externally heated rotary kiln, an electric furnace or a hot air furnace has been tried, but seizure occurs in the apparatus, There were problems such as variations in quality due to changes in heating time and heating temperature.
[0010]
More specifically, for example, when the heating temperature of the object to be heated is low, foaming is incomplete, so that only a foam having a high specific gravity and a small particle diameter can be obtained. If the temperature is too high, it will be excessively foamed, resulting in a foam with a small specific gravity and a weak particle size, and when foaming proceeds at a higher temperature, the foams will fuse together and the particle shape will be If the heating rate is slow and the temperature of the object to be heated is slow, moisture will evaporate before the glass is softened and foaming will not be possible. Temperature management was a very important issue.
[0011]
In particular, this tendency is remarkable in nacre, and rapid heating and strict temperature control for adjusting the heating temperature to a narrow range are required to stably obtain a desired foam.
[0012]
Taking the foaming treatment of pearlite as an example, for a certain product, when the maximum heating temperature is 1030 ° C., the resulting foam has a bulk specific gravity of 0.20 g / cm 2. The specific gravity was 0.22 g / cm 2 , and 0.35 g / cm 2 at 900 ° C. Since the control range of the bulk specific gravity of this product was 0.18 to 0.22 g / cm 2 , in this case, the heating temperature must be controlled within ± 10 ° C. Further, in order to keep the entire object to be heated within this control range and obtain a homogeneous product, the entire object to be heated must be rapidly and uniformly heated.
[0013]
However, it has been difficult to obtain such a homogeneous foam in a rotary kiln.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
This invention is made | formed in view of the above situations, and the subject of this invention is to obtain a stable homogeneous foam by heating to-be-heated material to a certain temperature range rapidly and uniformly. It is to provide a rotary kiln that can be operated and its operation method.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In the externally heated rotary kiln, the object to be heated is heated on the surface portion of the shell inner wall. Therefore, in the fluidized bed M of the heated object supplied as shown in FIG. 3, the portion a that contacts the shell inner wall surface of the fluidized bed M is rapidly heated, but the surface portion b of the fluidized bed M has a shell. Compared with the part a which contacted the inner wall, the heating rate becomes slower. Therefore, the foamed state of the heated object in the entire fluidized bed varies, and a foam having uniform properties cannot be obtained. Therefore, in the rotary kiln according to the present invention, in addition to heating from the outer part of the shell, the main purpose is to provide an internal heat burner that directly heats the object to be heated toward the inside of the shell.
[0016]
In other words, the rotary kiln of the present invention has a supply port for an object to be heated at one end and a discharge port for discharging the object to be heated at the other end, and a shell that rotates around an axis and an outer portion that heats the outer part of the shell. A rotary kiln comprising a heating chamber provided with a heat burner is characterized by comprising an internal heat burner for heating the inside of the shell.
[0017]
Moreover, it is preferable to have the stirring blade erected on the inner peripheral surface of the shell in the concentric direction. The object to be heated moves toward the discharge port while being agitated by the rotation of the shell, but the object to be heated can be more efficiently agitated by having a stirring blade standing on the inner wall of the shell. The entire object can be heated evenly and rapidly.
[0018]
In the rotary kiln of the present invention, the external heat burner that heats the outer portion of the shell is preferably a burner that includes a heat storage portion that preheats the combustion air of the burner.
[0019]
By using such a heat storage burner, the combustion efficiency can be increased and a great energy saving can be realized.
[0020]
The rotary kiln operating method of the present invention has a supply port for an object to be heated at one end and a discharge port for discharging the object to be heated at the other end, and heats a shell rotating around an axis and an outer portion of the shell. In an operation method of a rotary kiln having a heating chamber having an external heat burner and an internal heat burner for heating the inside of the shell, a combustion amount of the internal heat burner is made constant and an outer surface temperature of the shell is measured. Thus, the combustion amount of the external heat burner is controlled.
[0021]
By adopting such an operation method, the temperature inside the shell can be accurately controlled to the target temperature, and a homogeneous foam can be obtained throughout.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a rotary kiln according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic side view of a part AA of FIG.
[0024]
The rotary kiln 1 includes a shell 4 made of stainless steel or the like having a supply port 2 to be heated and a discharge port 3 for a heated object, and an external heat burner for heating the outer surface of the shell 4. 6 and a heating chamber 5 having 6.
[0025]
The shell 4 is disposed so as to penetrate the heating chamber 5 in the length direction. In the vicinity of both ends of the shell 4, annular tires 7 and 7 are integrally attached to the outer peripheral surface of the shell 4, and the shell 4 is rotatably supported by the receiving rollers 8 and 8 at these portions. Rotation means (not shown) can gently rotate around the axis. The axis of the shell 4 is installed with an inclination (gradient is 1/100 to 3/100) so that the discharge side is slightly lowered.
[0026]
The heating chamber 5 is formed of a steel plate outer shell 9 and a refractory heat insulating material 10 and is fixed on a base frame (not shown). The heating chamber 5 is provided with a burner 6 for external heat and an exhaust port 11 for combustion gas. The burner 6 is installed in the lower part of the shell 4 which penetrates in consideration of thermal efficiency. Combustion gas generated inside the heating chamber 5 is sent from a combustion gas exhaust port 11 to a chimney (not shown) and discharged outside the furnace.
[0027]
The outer peripheral surface of the shell 4 and the heating chamber 5 are provided with a slight gap and are almost sealed with a sealing material (not shown) to prevent heat dissipation by the external heat burner 6. In addition, the temperature in the heating chamber 5 is automatically controlled so as to become a set temperature by an automatic controller (not shown) connected to the thermometer 12 (FIG. 2).
[0028]
The supply port 2 of the shell 4 is provided with a supply device 13 for supplying an object to be heated, and the object to be heated can be put into the shell 4 through the supply device 13.
[0029]
Further, a hood 14 is attached to the discharge port 3 of the shell 4 to prevent intrusion of outside air into the shell. The shell 4 and the hood 14 are provided with a slight clearance with a sealing material (not shown). It is almost sealed. A chute for taking out an object to be heated discharged from the discharge port 3 of the shell 4 is provided at the lower portion of the hood 14. A rotary valve 15 is provided in the middle of the chute to prevent intrusion of outside air.
[0030]
On the inner peripheral surface of the shell 4, a plurality of stirring blades 16 are erected in the direction of the center of the shell 4. By providing such a stirring blade, the object to be heated can be more efficiently stirred, and the object to be heated can be uniformly and rapidly heated. In addition, there is no limitation in particular in the shape of a stirring blade, a number of sheets, a standing position, etc., In consideration of stirring efficiency, it can provide suitably in the range which does not prevent the movement of a to-be-heated material. The stirring blade is preferably formed of a heat resistant metal such as stainless steel.
[0031]
In the rotary kiln in the present embodiment, an internal heat burner B that directly heats an object to be heated toward the inside of the shell 4 is provided in the vicinity of the supply port 2 of the shell 4. The internal heat burner B preferably uses a gas such as LPG or a petroleum-based fuel such as light oil as a heat source, and is installed so that the flame of the burner is parallel to the axis of the shell or slightly downward from the parallel. It is desirable to install it so that the object to be heated is directly exposed to flame. The combustion gas generated by the heating burner B passes through the exhaust port 3 of the shell 4, passes through the exhaust port 17 of the hood 14, and is discharged out of the kiln from a chimney (not shown).
[0032]
In the rotary kiln of the present invention, the external heat burner 6 that heats the outer portion of the shell 4 is preferably a heat storage burner including a heat storage section that preheats the combustion air of the burner. For example, the burner itself collects the exhaust gas burned in the burner, the heat storage chamber is stored by the exhaust temperature, and the combustion air passes through the heat storage chamber and burns as preheated air by switching the damper incorporated in the burner after a predetermined time A regenerative burner that can be used. In the burner having such a mechanism, by repeating the movement of the damper at short time intervals, continuous heat storage combustion becomes possible and significant energy saving can be realized. Adopting such a regenerative burner as the internal heat burner B is not suitable because the atmosphere gas in the shell contains a lot of dust. However, it can be suitably employed as the external heat burner 6 of the heating chamber 5 having a clean combustion atmosphere.
[0033]
Next, the operation method of the rotary kiln which consists of the above structure is demonstrated.
[0034]
First, a certain amount of an object to be heated is supplied from the supply device 13 into the rotating shell 4. Since the shell 4 is installed with a slight inclination toward the discharge port 3, the object to be heated becomes a fluidized bed and gradually flows to the heating unit as the shell 4 rotates. Since the outer peripheral surface of the shell 4 is heated, the portion in contact with the inner wall surface of the fluidized bed is rapidly heated to a predetermined temperature. On the other hand, the surface portion of the fluidized bed is rapidly heated by the flame F of the heating burner B. The fluidized bed is not stirred by the rotation of the shell having the stirring blades, but is sent to the discharge port 3 through the shell and is discharged from the discharge port 3 to the chute of the hood 14.
[0035]
Here, it is desirable to control the heating temperature of the object to be heated by the following method.
[0036]
Controlling the temperature of the internal heat burner B means controlling the amount of combustion of the internal heat burner. Thereby, since the flame temperature of the internal heat burner fluctuates, the temperature of the combustion gas filled in the shell and the amount of generated combustion gas change. For this reason, the temperature distribution in the shell fluctuates, and stable heating conditions cannot be maintained. As a result, the object to be heated cannot be heated uniformly. Therefore, in the present embodiment, the combustion amount of the internal heat burner B is set to a constant amount within a certain range, and the temperature control is performed to control the external heat burner 6 of the heating chamber 5.
[0037]
The temperature control of the heating chamber 5 is normally performed by the atmospheric temperature of the heating chamber, but at this atmospheric temperature, the control delay is larger than the temperature change in the shell. Therefore, it is desirable to control by the temperature change of the outer surface of the shell. If the combustion amount of the external heat burner is controlled by the temperature change of the outer surface, this control delay can be reduced. In the present embodiment, a side hot hole 18 (FIG. 2) is drilled at an appropriate location on the furnace wall of the heating chamber 5, and the outer surface temperature of the shell 4 is measured by the infrared radiation thermometer 12, so that the heating burner 6 Combustion control is performed. The above temperature control is desirably performed at the highest temperature portion of the shell. A plurality of thermometers may be provided corresponding to appropriate positions in the longitudinal direction of the shell to control the temperature distribution in the longitudinal direction of the shell.
[0038]
It is desirable that the combustion amount of the internal combustion burner be constant as described above when the processing amount of the workpiece (the amount of raw material input) is constant. However, when increasing or decreasing the processing amount, it is desirable to set the combustion amount of the internal combustion burner in proportion to the processing amount.
[0039]
[Test example]
(Test Example 1)
Using the rotary kiln shown in FIG. 1, a foam test was performed using pearlite as an object to be heated.
[0040]
The dimensions of the main part of the rotary kiln were: shell inner diameter: 300 mm, effective length of the shell in the heating furnace: 2.5 m, shell inclination: 4 °, and shell rotation speed was 3 rpm.
[0041]
The pearlite that is the object to be heated was a pulverized powder having a particle size of 1 to 3 mm, and the moisture content was approximately 2% or less by preheating.
[0042]
The nacre was put into the shell at a constant supply rate of 54 kg / h. The combustion amount of the internal heat burner was constant at 43,000 kcal / h, and the combustion amount of the external heat burner was controlled so that the outer surface temperature of the shell was constant at 1030 ° C. A normal type burner was used for both the internal heat burner and the external heat burner. The average combustion amount of the external heat burner was 81,000 kcal / h.
[0043]
By the above method, foaming was applied to nacre, and a foam having an average bulk specific gravity of 0.20 g / cm 2 was obtained. Since the target value of the bulk specific gravity of this foam was 0.18 to 0.22 g / cm 2 , the target value could be satisfied.
(Test Example 2)
In the same manner as in Test Example 1, the foaming test of pearlite was conducted with the rotary kiln shown in FIG.
[0044]
In this test, a regenerative burner was used as the external heat burner instead of the normal type burner.
[0045]
As in Test Example 1, nacre is introduced into the shell at a constant supply rate of 54 kg / h, the combustion amount of the internal heat burner is constant at 43,000 kcal / h, and the outer surface temperature of the shell is constant at 1030 ° C. The combustion amount of the external heat burner was controlled so that
[0046]
By the above method, foaming was applied to nacre, and a foam having an average bulk specific gravity of 0.20 g / cm 2 was obtained. Since the target value of the bulk specific gravity of this foam was 0.18 to 0.22 g / cm 2 , the target value could be satisfied.
[0047]
The average combustion amount of the external heat burner was 46,000 kcal / h, which was about 43% energy saving compared with the combustion amount of the normal type burner of Test Example 1.
[0048]
【The invention's effect】
In the rotary kiln of the present invention, the internal heating burner for directly heating the object to be heated is attached to the externally heated rotary kiln, so that the object to be heated can be uniformly and rapidly heated. Therefore, natural glassy minerals such as nacre and obsidian, and foamable raw materials such as artificial glass powder can be uniformly foamed in a desired shape, which is effective for stabilizing the quality of the foam.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a main configuration of a rotary kiln of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view including a partial AA cross section of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a shell for explaining a heated portion of a fluidized bed of an object to be heated.
[Explanation of symbols]
1: Rotary kiln 2: Supply port 3: Discharge port 4: Shell 5: Heating chamber 6: External heat burner 12: Thermometer 13: Supply device 16: Stirrer blade B: Internal heat burner F: Frame M: To be heated Fluidized bed a, b: heating section

Claims (4)

一端に被加熱物の供給口を他端に被加熱物を排出する排出口を有し、軸線周りに回転するシェルと、前記シェルの外側部を加熱する外熱バーナを具備する加熱室とからなるロータリキルンにおいて、
前記シェルの内部を加熱する内熱バーナを備えることを特徴とするロータリキルン。
A heating port having a supply port for the heated object at one end and a discharge port for discharging the heated object at the other end, rotating around the axis, and an external heat burner for heating the outer portion of the shell In the rotary kiln
A rotary kiln comprising an internal heat burner for heating the inside of the shell.
前記シェルは該シェルの内周面に円心方向に向かって立設された攪拌羽根を有する請求項1に記載のロータリキルン。2. The rotary kiln according to claim 1, wherein the shell has a stirring blade erected on an inner peripheral surface of the shell in a direction of a circle. 前記外熱バーナは該バーナの燃焼空気を予熱する蓄熱部を備えるバーナである請求項1に記載のロータリキルン。The rotary kiln according to claim 1, wherein the external heat burner is a burner including a heat storage unit that preheats combustion air of the burner. 一端に被加熱物の供給口を他端に被加熱物を排出する排出口を有し、軸線周りに回転するシェルと、前記シェルの外側部を加熱する外熱バーナを具備する加熱室と、前記シェルの内部を加熱する内熱バーナを有するロータリキルンの操業方法において、
前記内熱バーナの燃焼量を一定として前記シェルの外側表面温度を測定することにより前記外熱バーナの燃焼量を制御することを特徴とするロータリキルンの操業方法。
A heating chamber having a supply port for the object to be heated at one end and a discharge port for discharging the object to be heated at the other end, rotating around the axis, and an external heat burner for heating the outer portion of the shell; In the operation method of the rotary kiln having an internal heat burner for heating the inside of the shell,
A method for operating a rotary kiln characterized by controlling the combustion amount of the external heat burner by measuring the outer surface temperature of the shell with the combustion amount of the internal heat burner being constant.
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