JPS6022275B2 - 連続気流焼成炉における焼成物排出開口部の圧力調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は粉粒体を焼成するための竪形空塔穣造の連続
気流焼成炉における焼成物排出閉口部の圧力調節装直に
関するものである。

本発明者等は先に侍関昭５７−１４３６号公報並びに袴
関賭５７−２８擬２号公報において竪形空塔構造の連続
気流焼成炉およびこの炉を用いる気流焼成方法について
提案したが、この技術（以下この技術という）において
は、原料の送入量、原料の粒径、炉内の滞留童等の関係
が特定の範囲に制約されるので、中広い条件変化に対応
した炉況の安定化をはかることに困難な面があった。こ
こで先に提案したこの技術の概要を第１図に基づいて説
明すれば、粉粒体原料を気流焼成炉Ｉの送入口３から供
給し燃料空気または燃焼ガス（以下燃糠ガス等という）
を送入筒７および６ａ〜６ｄから送入して上昇気流によ
る焼成層を形成し、既成物を逆円錐形状部１０ｂの排出
筒８から排出し、燃焼排ガスを２から排出する構造の炉
である。

そしてその特徴とするところは、炉内上部に上昇気流の
流速の遅い沈降室１１を設けて原料または焼成物が燃焼
排ガスと共に飛散するのを防止し、つぎに上昇気流と粉
粒体の混合層（この技術においては粉粒体が上昇気流に
よって浮遊、循環、流動する層を意味する）を形成して
粉粒体を一定時間炉内に滞留せしめ漸次落下せしめなが
ら競成する。

そしてこの際混合層４（大径直筒部９ａ）においては上
昇気流の流速が小で混合層５（小径直節部９ｂ）におい
ては流速が大であるため、その結果として混合層４にお
いては粉粒体の濃度の大な濃厚混合届が形成され、混合
層５においては希薄混合層が形成される。このような構
造の炉であるために、混合層５を最高温度帯として糠成
することができ、混合層５と４に温度差が生じ熱効率が
大であることなどが特徴である。また別の特徴として連
続的に炉に送入される粉粒体原料は炉の上部に沈降室が
あるために、炉の上部から排出されることが少なく、炉
内に滞留する原料および焼成物が上昇気流の圧力により
浮遊し、さらに継続される原料の供給によってそのバラ
ンスをくずした分だけ漸次落下し、炉底に堆積すること
なく浮遊・転勤しながら直接炉外に解放排出されること
である。上述のようにこの技術においては、焼成物の排
出が一般の流動炉のように溢流排出するものではなく、
また実閥昭５７−９１０９３号公報等の如く炉底の直下
部に直結した装置に焼成物を落下堆積して排出するので
もなく、焼成物排出筒から直接炉外に開放排出する技術
であるために、Ｑ｝下部燃焼ガス等の送入筒７より吹上
げる上昇気流の圧力が炉内に浮遊滞留する粉粒体の所望
の重量を支え（これは後述のように炉内圧力損失に相当
）かつ焼成物の排出関口部において大気圧近くの圧力（
静圧）でバランスすること、【２）焼成物を定量かつ連
続的に排出させることと排出口に近い混合層５の焼成帯
の温度を最高温度に維持すること等のために排出閉口部
の圧力を大気圧近くでわずかに正圧にしておくことが必
要である。そしてこの条件は、排出関口部の位贋と運転
方法を適切にすることによって第１図に示す先願の技術
においても実現できるが、原料の粒径および（又は）送
入量を変えた場合には、炉内の粉粒体の滞留量が増減し
上昇気流の圧力損失が変化する。

そしてこれに伴ない排出閉口部の圧力が変り安定領域を
はずれるので「 これらの条件変化にも対応できる排出
閉口部の圧力並びに炉内滞留量の調節装瞳が必要となる
。本発明者等はこれらのことを解決せんとしてｔ この
技術における焼成物の排出機構、排出関口部の位置、粉
粒体の炉内滞留量の変化、原料粒径の変化並びに排出関
口部の圧力等の相互関係について極々研究した。以下に
これらの結果を説明するが、その前に、この技術におけ
る従来から公知の排出関口部の圧力調節の一般的操竹３
殿要を説明する。第６図は、この気流糠成炉の操作にお
ける燃料。

空気等の送入並びに燃焼ガスの９Ｅ風系統を示すフロー
図の１例である。図においても亀９は送風機、舞肌ま送
風量を調節するダンパー「 露川ま送風管、２２は燃料
ガスタンク、２３は燃焼ガス管、２亀〜２９さまバルブ
である。

また３０は９Ｅ敵機〜 ３川ま雛風機の吸引力を調節す
るためのダンパ−、３２は燃焼ガス排気管である。今、
炉内を大気圧より大な正圧で操作することが可能であれ
ば問題はないがｔ この炉においては焼成物排出筒が大
気に開放されているため、前述のように排出閉口部にお
いて大気圧近くでわずかに正圧に調節する必要がある。

そして実際の操作においては、ダンパー２０とバルブ２
４〜２９の開閉によって送風量と燃料ガス量を所定の量
に調節し、排出閉口部の圧力調節はダンパ−３１の開閉
によって行なう。

すなわち、ダンパー３１を開く方向では雛風機３０の吸
引力が増し、炉内はそれだけ負圧が増す、また閉じる方
向では吸引力が減じて炉内は送風機１９の送風圧が勝っ
て正圧が増す。

従って、一般的にはダンパー３１の開閉による排風機３
０の吸引力の調節によって炉内圧力の分布が調節できる
。

つぎに上述の研究結果について説明する。

まず第２図に示すように排出筒８を燃焼ガス等の送入節
７と逆円錐形状部１０ｂとの接合部１２よりも上部に設
けた場合は、所望量の粉粒体を炉内に滞留せしめるため
には、排出閉口部１３の圧力が負圧となる事実が判明し
た。

そしてこの結果、外気冷風を排出筒８から吸込むので、
炉内の気流量が増し、混合層５が冷却されて毅高温度を
維持することが困難となり、炉内の温度分布が変化する
ことが判った。そこで排出閉口部の圧力をわずかに正圧
にするために、例えば第６図に示す装置のダンパー３１
を閉じる方向に調節して、鱗風機３０１こよる吸引力を
減少させたところ、所望量の粉粒体を炉内に滞留せしめ
ることができないことが判った。

第３図の場合は「排出筒８の位置を接合部１２よりも下
部の燃焼ガス等の送入筒７に設けた場合である。この場
合は送入筒７内の燃焼ガス等の上昇気流の流速が粉粒体
の終末速度以上であるために、焼成物は落下排出しない
。従って焼成物は逆円錐形状部１０ｂの下部周辺に浮遊
集積するが「 これが一定量をこえたとき燃焼ガス等の
送入節７からの上昇気流によっては支えきれず排出関口
部の正圧が大になり、気流と共に脈動的に焼成物が落下
し排出筒８から排出される。

従って定量・姿続排出が不可能で炉況が安定しない。第
亀図の場合は排出筒８の位置を接合部１２を介して設け
た場合であるが、この場合は所望の滞留量の保持「適正
な炉内温度分布の維持および排出開ロ部の圧力をわずか
に正圧にすることが可能で、定量かつ連続排出も可能で
ある。

しかし工業炉としての操作範囲が狭い。例えば原料の粒
径が大きいものから小さいものに変化した場合は炉内の
滞留量が増加し排出閉口部の圧力も増すので、前述の排
出閉口部の圧力をわずかに正庄にしておくこととする条
件を満足することができない。また粒径の変化がこの逆
の場合は逆の結果となるので、原料の粒蓬変化等に対応
した安定操炉をすることが困難である。そこで本発明者
等は実験結果等を検討した結果、この技術における気流
焼成炉は、接合部１２を介して逆円錐形状部１０ｂの下
部に焼成物の排出関口部を設け、その関口部の面積並び
に空間を調節することによって、ｍ排出閉口部の圧力を
わずかに正氏にすることが容易になること、‘２１原料
の粒蓬変化等の条件変化に対応して排出関口部の圧力を
調節したり滞留量の増減調節をして安定した操炉をする
ことが可能であることを見出した。

本発明はこれらの知見に基づくものであって、空塔構造
の竪形炉内の上部に設けた粉粒体送入口と粉粒体の沈降
室、該沈降室の下に接続して逆円錐形状部を介して互に
連結した大蓬直胸部と小径直織部、該小径直筒部の下の
逆円錐形状部を介して設けた焼成物排出節および該小径
直筒部とその下の逆円錐形状部に設けた複数個の燃焼ガ
ス等の送入口とよりなる連続気流焼成炉において、燃隣
ガス等の送入筒７と逆円錐形状部１０ｂとの接合部１２
を介して逆円錐形状部１０ｂの下部に焼成物排出閉口部
１３を設け、該焼成物排出擬口部１３に焼成物排出筒８
と該関口部の面積調節袋燈１５を設けたことを特徴とす
る連続気流焼成炉における焼成物排出閉口部の圧力調節
装置である。以下本発明の構成を実施例に基づいて作用
と共に説明する。第５図は本発明を実施する１例である
。

小径直筒部９ｂの下の逆円錐形状部１０ｂと燃隣ガス等
の送入筒７の接合部１２を介して、逆円錐形状部１０ｂ
の下部に焼成物排出関口部１３を設け、この関口部に焼
成物排出筒８を設ける。図において１７は排出口先端に
設けた焼成物排出による自由開閉可能な蓋であり、１８
は排出された焼成物である。

そしてこの閉口部１３には外筒１４内に摺動可能な関口
部の面積調節装置１５を設ける。この面積調節装置１５
は先端に孔があげられており、排出関口部の静圧を圧力
検出管１６によって計測することができる。前述のよう
にこの気流焼成炉の適正な裸炉においては、種々の条件
変化に対応して排出閉口部の圧力並びに炉内滞留量の調
節が必要であるが、本発明を用いる調節について以下に
説明する。

すなわちこの気流焼成炉において、排出閉口部の圧力は
燃焼ガス等の送入筒７と焼成物排出閉口部１３の位置関
係によってきまるのであり、接合部１２を介して排出開
□部を設けることによって排出閉口部の圧力をわずかに
正圧にすることが容易である。そしてまた圧力の増減変
化に対応して排出関口部の圧力をわずかに正圧に調節す
るには、面積調節装置１５の出し入れによって燃焼ガス
等の送入筒７からの上昇気流による動圧の影響を加減調
節することと排風機による吸引圧の調節とを併用するこ
とにより、後述の具体例のように炉内における所望の滞
留量の保持を満足しつつ調節することが可能となる。こ
こで排出関口部の圧力をわずかに正圧にするとは、水柱
マノメーターによる静圧として０〜十１５肋程度であっ
て、好ましくは十５〜１０側である。

負圧にすると外気冷風の吸込みがあり、正圧を大にする
と炉内気流の吹出しがあって安定した裸炉が不可能とな
る。つぎに滞留量の調節であるが、一般に原料の粒径の
大小によって焼成に必要な時間に差があり、また滞留量
の増減によって排出閉口部の圧力が変動するので滞留量
（時間）の調節が必要となってくる。

そして粒子が炉内に滞留する量は、粒子が滞留する層に
おける炉の断面積と上昇気流の圧力損失との間で次式の
ような関係にある。Ｗ＝△Ｐ×Ａ、ここでＷは粒子の滞
留量、△Ｐは粒子が滞留する層における上昇気流の圧力
損失、Ａは炉の断面鏡である。

そしてまた粒子が上昇気流にさからつて落下するには、
その粒子の粒径と上昇気流の流速との関係によって左右
されるため排出関口部における面積空間を広くすれば上
昇気流の流速が滅小するので或程度の粒径の変化ならば
燃焼ガス等の送入筒７からの上昇気流の量を変えること
なく小粒径のものでも落下排出しやすくなる。また大粒
径の場合はこの逆で排出関口部の面積空間を狭くすれば
よい。従って全体として排出関口部の圧力を一定にしな
がら滞留量を増減するためには、面積調節菱層１５の関
度調節と排風機の吸引圧の調節、例えば第６図のダンパ
−３１の開閉による排風機３０の吸引力の調節で△Ｐを
調整することによって可能となるのである。ここで本発
明を用いたこの技術における気流焼成炉において、燃焼
ガス等の上昇気流を一定として原料の粒径が変化した場
合の操炉の具体例について説明する。今比較的大粒径の
原料を対象として、面積調節装置１５を排出関口部の圧
力がわずかに正圧になりかつその粒径の焼成物の排出に
適した関度にして焼成している場合に、この原料の粒経
を小粒径のものに変化させた場合には、焼成物が排出い
こく〈なり前述の△Ｐが増大して粒子の炉内滞留量が増
加し、かつ排出閉口部の圧力が増大する。

この場合に排出関口部の正氏を適正にするために、例え
ば第６図のダンパー３１を開く方向に調節して排風機３
０の吸引力を増大することのみを調節すれば、さらに滞
留量が増加し（前述の第２図の実験事実の説明のとおり
、一般に炉内圧を減少せしめる方向、すなわち鼓風機の
吸引力を大にすると滞留量が増加する）、スラツギング
（粉粒体が上昇気流中によく分散した流動層（本発明に
おける混合盾）とならず、見掛上粒子の固定層の如き状
態で上下に浮遊する現象）を起こし炉況が不安定となる
。そして前述のように小粒径の場合は、滞留量（時間）
を少なくすることが適正であるから、この場合は面積調
節装置１５の引出し１こよって排出関口部１３の位魔の
炉内断面積と空間を広くすることと第６図のダンパー３
１を調節して排風機３０の吸引力を軽減することの両者
の調節によって排出閉口部の圧力を適正にしかつ滞留量
を減少せしめ、炉況の安定化と焼成物の排出の円滑化を
はかることができる。そして原料の粒径を小さいものか
ら大きいものに変化させた場合には、上述の逆の現象と
なり逆の操作をすればよい。

また燃焼ガス等の送入基の増減、原料の送入量の増減の
場合もそれに伴なつて排出閉口部の圧力が増減する。こ
の場合も上記と同様の操作によって排出閉口部の圧力の
調節と炉内の滞留量の調節を行なうことで対応すること
ができる。そして本発明によれば上記のような制御が可
能であるから、種々の条件変化があっても、‘ィー排出
関口部の圧力、‘。’炉内滞留量（粒子が滞留する層に
おける上昇気流の圧力損失（△Ｐ））の検出と、‘１｝
所望の△Ｐになるようなダンパ−の調節並びに■排出関
口部の圧力が適正値になるような面積調節菱魔の調節を
連動させて自動制御をすることも可能である。上述のよ
うに本発明によれば、‘１’種々の条件変化に対応して
排出閉口部の圧力をわずかに正圧に調節することができ
、【２）原料の粒径変化並びに送入量の変化に対応して
滞留塁の増減調節が可能であるほか或程度の粒径の変化
に対しては面積調節装置１５の開欧調節のみで排出関口
部における上昇気流の流速を加減し得るので燃焼ガス等
の送入量を変える必要がない。

従って適正な炉内温度分布の維持並びに焼成物の定量連
続排出等の炉況の安定化をはかることができる。

この点について一般の流動炉においては、原料の粒径が
変ればその粒子の最小流動化速度（Ｕｍｆ）並びに終末
速度（Ｕｔ）を考慮して上昇気流の流速、すなわち燃焼
ガス等の送入量を変化させる必要があり、粒径によって
焼成能力の差が大きくなる。しかし本発明を用いる気流
焼成炉の場合は、或程度の粒径の変化に対しては燃焼ガ
ス等の送入量を変えることなく、排出閉口部の位魔の炉
内断面積並びに空間とダンパーの開閉度の調節によるの
みで対応することができるので、粒径による焼成能力の
差が少ない等々の効果があり、その工業的価値は大なる
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を用いる竪形気流焼成炉の概略を
示す縦断面図、第２〜４図はそれぞれの焼成物排出筒の
位置を示す縦断面図、第５図は本発明の焼成物排出閉口
部、排出筒並びに該閉口部の面積調節装置の概略を示す
縦断面図、第６図は気流焼成炉の一般的な排尿系統を示
す図式図である。 ２・・・・・・燃焼ガス排出口、３・・・・・・粉粒体
送入口、６ａ〜６ｄ・・・…側壁燃隣ガス等の送入口、
７・・・・・・下部燃焼ガス等送入筒「８・・・・・・
焼成物排出筒、９ａ・・・・・・大径直筒部、９ｂ・・
・・・・小蚤道筒部、１０ｂ・・・・・・逆円錐形状部
、１ １・・・・・・沈降室、１２・・・・・・接合部
、１３・・・・・・焼成物排出閉口部、１５・・・・・
・閉口部面積調節装置、１６・・・・・・関口部圧力検
出管、１８・・・・・・焼成物。 第１図 第２図 第３図 第ム図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空塔構造の竪形炉内上部に設けた粉粒体送入口と粉
   粒体の沈降室、該沈降室の下に接続して逆円錐形状部介
   して互に連続した大径直筒部と小径直筒部、該小径直筒
   部の下の逆円錐形状部を介して設けた焼成物排出筒およ
   び該小径直筒部とその下の逆円錐形状部に設けた複数個
   の燃料、空気または燃焼ガス送入口とよりなる連続気流
   焼成炉において、燃料、空気または燃焼ガス送入筒と逆
   円錐形状部との接合部を介して逆円錐形状部の下部に焼
   成物排出開口部を設け、該焼成物排出開口部に焼成物排
   出筒と該開口部の面積調節装置を設けたことを特徴とす
   る連続気流焼成炉における焼成物排出開口部の圧力調節
   装置。