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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989002057A1
    申请号:PCT/JP1988/000878
    申请日:1988-09-01
    公开日:1989-03-09
    发明作者:Tadashi Uemura
    申请人:Showa Denko Kabushiki Kaisha；Shunan Denko Kabushiki Kaisha；Tocera Engineering Co., Ltd.；
    IPC主号:F27B7-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 外 熱 式 回 転 炉 発 明 の 背景
    [0002] 1 . 発明の分野
    [0003] 本発明は燃料の燃焼ガスを利用して間接的に被処理物を加 熱するための回転炉に関するものである。
    [0004] 2 . 関連技術の説明
    [0005] 粉粒体の物質を加熱する場合、 燃料を燃焼させて高温ガス と し、 この燃焼ガスと熱交換させるのが最も効率の良い経済 的な方法である。
    [0006] しかし、 燃焼ガス中には物質と反応するガス成分が含まれ ており、 高温状態で物質とガス成分が反応するため、 経' :済的 手段が利用できない場合があり このような場合、 熱源を電気 に変更したり、 不活性ガスを導入せねばならず、 経済的に不 利になる欠点がある。
    [0007] たとえば、 鉱石を加熱還元する場合、 燃料の燧焼ガス中に は酸素をはじめと して C 0 9 , H 2 0 , S O。 等の被処理原 料に対して酸化作用を及ぼすガス成分が含まれており、 この ような雰囲気に鉱石をさ らすことは本来の目的からすれば逆 行するこ とになる。 口一タ リーキルンを使用し石炭， 重油， L P G等を燃料と して高温の燃焼ガスを発生させ、 この中で 鉱石を還元処理する方法は、 安価なエネルギーを使用できる 点、 大量の連続処理が可能な点から広く鉱石の製鍊に利用さ
    [0008] た な ^ れている。 しかし前述のとおり燃焼ガ 中には過剰の酸素， 二酸化炭素， 水蒸気， 三酸化硫黄等の酸化性ガス成分が含ま れており、 いわゆる還元性雰囲気とは反対の酸化性雰囲気と なつていて還元率向上の目的に対して必ずしも好ま しいもの ではない。
    [0009] 酸化性燃焼気流から被処理原料を隔離する方式としては、 セラ ミ ツク管で燃焼炎を包み、 セラ ミ ツク管を通しての輻射, 伝導を利用して被処理物を間接的に加熱する方式がとられて おり、 例えば USP 1 , 871 , 848号公報 F i g . 3に開示されてい る。
    [0010] また、 被処理物自体にコ ーティ ングを施こ し、 酸化性燃 焼炎から被処理物を隔離して加熱し、 被処理物を実質的 に非酸化性雰囲気中で加熱する方法がと られており、 例えば USP 3 , 153 , 586 に開示されている。
    [0011] しかしながら前記 USP 1 , 871 , 848 に開示されたような方法 では、 高温下で熱的， 機械的強度が問題となり、 径が大き く て長いセラ ミ ック管は製作が困難である。 温度的にはせいぜ い 1 000 eC以下でしか実用にならず、 漦化鉄の還元にしか利用 できない。 また、 長さはせいぜい 2 〜 3 mまでであって、 燃 焼炎を完全に包囲することができず、 被処理原料を燃焼ガス 雰囲気から有効に遮断することは困難である。 従って、 クロ ムのように酸素との親和力がきわめて強く、 酸化性燃焼気流 の影響を受け易い金属を含む鉱石の還元処理には不適当で あった。
    [0012] 本発明は処理能力の大きい回転炉において、 被処理原料を 燃料の燃焼ガスから効果的に遮断できる設備構造を提供する ことを目的と したものである。
    [0013] 発 明 の 概要
    [0014] 上記の問題点を解決するため、 本発明では中心部に耐熱セ ラ ミ ックス製多面体から成る反応室を配置し、 該反応室の外 周に複数個の加熱用ガス室を設置して一体構造となし、 全体 を回転可能とする構造を採用した。
    [0015] このよう な構造を採用することにより、 燃料は燃焼室内で 燧焼して高温度を発生してセラ ミ ッ ク扳を加熱し、 反応室内 の被処理物は燃焼ガス中の過剰酸素や、 水蒸気， 二酸化炭素， 三酸化硫黄といった酸化性ガス成分の影響を全く受けること なく 、 実質的に非酸化性雰囲気中で加熱されるので、 還元反 応が著しく淀進される。
    [0016] まず、 本発明では燃料の燃焼室と原料を収容している反応 室とをセラ ミ ッ ク板によって分離した。 それぞれの燃焼室に はバーナーが取付けられ燃料が高温で燃焼し、 燃焼の結果生 じた酸化性ガスはセラ ミ ック板を加熱しながら排ガスダク ト を通って排出される。 セラ ミ ッ ク板で囲まれた反応室内には 原料が装入され、 セラ ミ ック板を介して間接的に加熱される。 以下図面にもとづいて本発明を詳細に説明する。
    [0017] 第 1図は本発明による外熱式回転炉の一例について回転軸 に直角な断面を示したものであり'、 第 2図は同じく 回転軸に 平行な断面を示したものである。
    [0018] 第 1 図において円筒状の鉄皮 1の内側に断熱レ ンガ 2を巻 いていく が断熱レンガ 2の高さは一様ではなく変化し、 適当 な間隔 （第 1図の例では 7枚毎） をおいて高さの高い支持 レンガ 3を配置する。 支持レンガ 3は隔壁となるセラ ミ ック 扳 4を支えるためのものである。 このように構成することに よりセラ ミ ック扳 4と支持レンガ 3とで囲まれた多面体から なる反応室 5が構成され、 その外周には断熱レンガ 2と支持 レンガ 3とセラ ミ ック扳 4とで囲まれた複数個の加熱用ガス 室 6が構成される。 このように構成することにより鉄皮 1が 回転すると、 反応室 5と加熱用ガス室 6が一体となって回転 する。 反応室 5内の被処理原料は炉体の回転に伴って撹拌さ れながら、 セラ ミ ック扳 4を通じて輻射と伝導により燧焼ガ スから遮断されたまま加熱される。
    [0019] 第 2図において、 燃焼炉 22には複数個のバーナー 11が配置 され燃焼室 10で燃焼した高温ガスは接続する回転炉体 20の加 熱用ガス室 6を通過しセラ ミ ヅクス製隔壁 4を加熱しながら 排ガス孔 14より排ガス室 9に集められ、 排ガス出口 13より系 外に排出される。
    [0020] 一方、 被処理原料は原料供給口 15より反応室 5に供耠され. 転動しながら燃焼ガスと遮断された状態で間接的に加熱され 製品排出口 16より燃焼炉 22の下部に排出され、 製品シユー ト Uにより集められて取り出される。
    [0021] 回転炉体 20は支持リ ング 7を介してサポー トローラー 8に よって支えられ、 動力 （図示省略） により駆動されて回転す る。 回転炉体 20には燃焼炉 22と鏡扳 21とが一体構造に接続さ れ、 全体と して回転炉体を構成している。 尚バーナー 11には 自在ジョ イ ン トを介して燧料及び空気用配管が接統され、 バーナー 11は回転炉体と一体となつて回転する。 製品シユ ー ト 17には回転炉体 20を取巻く ように排ガス室 18が取付けられ、 基礎に固定されている。 排ガスは排ガス室 18で集められ排ガ ス出口 19より排出される。 バーナーと反対側の排ガス室 9も 基礎に固定されている。
    [0022] 断熱レンガ 2は燃焼熱をなるベく鉄皮外へ放散しないよう 熱伝導率の低いレンガを使用する。 実用的な耐火断熱レンガ は熱伝導率ス =0.10〜2.0kcal/m · h · °C ( 1000て） 好ま し く は 0.i〜0.5kcal/m · h ♦ °Cのものが良い。 断熱レンガ 2 は気孔率 60〜70%の多孔質のものでも良く、 また 2層構造に しても良い。
    [0023] 支持レンガ 3はセラ ミ 'ソ ク多面体を支えるためのもので、 熱伝導率を多少犠牲にしても強度の高いものを使用すべきで ある。 シャモッ ト系レンガ， アルミ ナ系レンガ等が適する。 断熱レンガ 2はキャスタブル （不定形） 耐火物施工する こ と も可能である。
    [0024] 次に多面体を構成するセラ ミ ックは 140CTC以上の高温に耐 える強度を有し熱伝導率が高く、 燃料の高温燃焼ガスに犯さ れないものでなければならない。 このような条件に適する材 料としては、 炭化珪素， 窒化アルミニウム， アルミ ナ等のセ ラ ミ ックが有る。 特に S i C系材料は焼結体と して大きな形 状も可能で好適である。
    [0025] S i C焼結体は熱伝導率が lOkcalZm · h · 以上 （1000 eC) 、 曲げ強さ 200kgZcri以上 （ 1300°C) を有しており、 高 強度高熱伝導性材料であって、 傲焼気流中でも装入物の荷重 一 ら一
    [0026] を支えるのに充分な 度を有している。
    [0027] 本発明では、 外周に燧料の燃焼室と煙道を兼ねた加熱用ガ ス室 6を設け中心部に被処理原料を加熱する反応室 5を設け た。 反応室 5を構成するための隔壁は多面体と し、 各面の頂 点に支持レンガ 3を配置した。 隔壁を扳状にすれば構築はき わめて簡単である。 施工法の一例を第 3図に示す。 支持レン ガ 3の頂部 3 a に段差 3 b を設置し、 こ こにセラ ミ ッ ク扳 4 の端部 4 a をはめ込む。 第 1図では扳状のセラ ミ ッ クで 6面 体を構成したが、 この態様に限られるものではなく、 多面体 は 8面体でも 12面体でも良く、 また、 平面でなく ても曲面で も良い。 これらの実施態様を第 4図〜第 7図に示す。 第 4図 と第 5図は箱形プロックで加熱用ガス室 6を構成する例、 第 6図はコの字形ブロックで第 7図は円筒形プロッ-クで加熱用 ガス室 6を構成する例を示したものである。 第 7図のように 反応室 5は曲面から構成されていても良い。
    [0028] 以上説明したごとく、 中心部にセラ ミ ック製多面体からな る反応室を設け、 その外周にセラ ミ ック製隔壁でへだてられ た加熱用ガス室を設けることにより、 安価な燃料の燃焼熱は セラ ミ ツク製隔壁を通して被処理原料に伝熱されるので、 燧 焼気流の化学的影響を受けることなく加熱のみを行う ことが できる。
    [0029] 本発明の装置を使用することにより、 安価な璲料を使用し て燧焼用ガス室内に 1800〜 1800°Cの高温ガスを導入すること が可能で、 この場合反応室内は 1500て以上となり被処理物の 温度は 1400 °C以上まで間接的に加熱することができる。 本発明により クロム鉱石の内装炭ペレツ トを還元処理する 場合、 酸化性燃焼ガスの影響を受けることなく還元率を 95 % 以上にすることが可能であり、 直接加熱方式の 80 %程度と比 較して著しく高めることができる。
    [0030] 本発明は燃焼ガスの化学的影響を受けることなく 、 被処理 原料を加熱処理する場合に利用可能であり、 多量処理する場 合特に有効である。 たとえば、 石炭のコ一クス化， アルミ ナ， 炭化珪素， 酸化ジルコニウム等の高温焼成， 高温乾式メ ツキ 処理等に利用できる。
    [0031] 産業上の利用分野
    [0032] 本発明の外熱式回転炉は加熱により酸化以外の反応を引き 起こ して利用する場合に有効である。 たとえば炭素質還元剤 を含むクロム鉱石ペレツ 卜の還元や、 鉄鉱石の還元、 石炭の 乾溜等の目的に使用する装置と して最適である。
    [0033] 図面の簡単な説明
    [0034] 第 1図及び第 2図は本発明による外熱式回転炉の構造を説 明するための図であり、 第 1図は回転軸に直角な断面図、 第 2図は回転軸に平行な断面図である。
    [0035] 第 3図は本発明の一態様における築炉方法を説明する図で ある。
    [0036] 第 4図〜第 7図は本発明の他の実施態様を説明するための 断面図である。'
    [0037] 好ま しい態様の説明
    [0038] 第 1図は本発明による外熱式回転炉の一例について回転軸 に直角な断面を示したものであり、 第 2図は同じく 回転軸に 平行な断面を示したものである。
    [0039] 第 1図において円筒状の鉄皮 1の内側に断熱レンガ 2を巻 いていくが断熱レンガ 2の高さは一様ではなく変化し、 7枚 毎に支持レンガ 3を配置した。 支持レンガ 3は隔壁となるセ ラ ミ ッ ク扳 4を支えるためのものである。 このように構成す ることによりセラ ミ ック扳 4と支持レンガ 3とで囲まれた多 面体からなる反応室 5が構成され、 その外周には断熱レンガ 2と支持レンガ 3とセラミ ック扳 4とで囲まれた複数個の加 熱用ガス室 6を構成した。 このように構成することにより鉄 皮 1が回転すると、 反応室 5と加熱用ガス室 6がー体となつ て回転する。 反応室 5内の被処理原料は炉体の回転に伴って 撹拌されながら、 セラ ミ ック板 4を通じて輻射と伝導により 熾焼ガスから遮断されたまま加熱される。 '
    [0040] 第 2図において、 燉焼炉 22には複数個のバーナー 11が配置 され、 それぞれの^焼室 10で擦焼した高温ガスは接続する回 転炉体 20の加熱用ガス室 6を通過しセラ ミ ック板 4を加熱し ながら排ガス孔 14より排ガス室 9に集められ、 排ガス出口 13 より系外に排出される。
    [0041] —方、 被処理原料は原料供給口 15より反応室 5に供给され、 転動しながら燃焼ガスと遮断された状態で間接的に加熱され、 製品排出口 16より嫘焼炉 22の下部に排出され、 製品シユ ー ト 17により集められて取り出される。
    [0042] 回転炉体 20は支持リ ング 7を介してサポー トロ一ラー 8に よって支えられ、 動力 （図示省略） により駆動されて回転す る。 回転炉体 20には燧焼炉 22と鏡板 21とが一体構造に接続さ れ、 全体と して回転炉体を構成している。 尚バーナー 11には 自在ジ ョ イ ン トを介して燃料及び空気用配管が接続され、 バーナー 11は回転炉体と一体となつて回転する。
    [0043] 断熱レンガ 2は燃焼熱をなるベく鉄皮外へ放散しないよう 熱伝導率の低いレ ンガを使用する。 本実施例では熱伝導率
    [0044] 0.16kcal/m - h ♦ でのシャモッ ト質レンガを使用した。 支持レンガ 3はセラ ミ ック多面体を支えるためのもので、 熱伝導率を多少犠牲にしても強度の高いものを使用する。 本 発明では A £ 2 03 97%の高純度アルミ ナ質のレンガを使用 した。 高純度アル ミ ナ質レンガの熱伝導率は 0.20kcal/m · h ♦ で， 圧縮強さは 2368kgZci!， 曲げ強さは 240kgZciiであ o
    [0045] 次に多面体を構成するセラ ミ ックは 1400て以上の高温に耐 える強度を有し熱伝導率が高く、 燃料の高温燃焼ガスに犯さ れないものでなければならない。
    [0046] 本実施例で用いた S i C焼結体は熱伝導率が lOkealZm · h ·。C以上 （100(TC) 、 曲げ強さ 200kgZcii以上 （130(TC) を有しており、 高強度高熱伝導性材料であって、 燃焼気流中 でも装入物の荷重を支えるのに充分な強度を有している。 本発明では、 外周に燃料の燃焼室 10と煙道を兼ねた加熱用 ガス室 6を設け中心部に被処理原料を加熱する反応室 5を設 けた。 反応室 5を構成するための隔壁は多面体とし、 各面の 頂点に支持レンガ 3を配置した。 隔壁を板状にすれば構築は きわめて簡単である。 施工法の一例を第 3図に示す。 支持 レンガ 3の頂部 3 a に段差 3b を設け、 セラ ミ ッ ク扳 4の端 - 1 o -
    [0047] 部 4_ a をはめ込む。 このつき合わせに際しては、 支持レンガ の段差 3 b とセラ ミ 、J、 ク扳の端部 4 a に適当な傾斜を持たせ ておけば、 転動してもセラ ミ ック扳が外れることはない。 第 1図では扳状のセラミ ックで 6面体 12を構成したが、 この態 様に限られるものではなく、 多面体は 8面体でも 12面体でも 良く、 また、 平面でなく ても曲面でも良い。 これらの実施態 様を第 4図〜第 7図に示す。 第 4図と第 5図は箱形ブロック で加熱用ガス室 6を構成する例、 第 6図はコの字形プロック で第 7図は円筒形プロックで加熱用ガス室 6を構成する例を 示したものである。 第 7図のように反応室 5は曲面から構成 されていても良い。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 中心部に耐熱セラ ミ ックス製多面体から成る反応室を設置 し、 該反応室の外周に複数個の加熱用ガス室を設置して一体 構造となし、 全体を回転可能と したことを特徴とする外熱式 回転炉
    , 鉄皮内側に配置した耐火レ ンガの高さを一定間隔で高く し て支持レンガとなし、 該支持レンガでセラ ミ ツ ク製扳を支持 して多面体からなる反応室を構成し、 耐火レ ンガとセラ ミ ツ ク扳とで囲まれた空間で複数個の加熱用ガス室を構成し、 加 熱用ガス室の一端に燃焼用バーナーを設置し、 該バーナーが 回転炉体と一体回転運動するようにしたことを特徴とする外 熱式回転炉。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0332709A4|1989-12-12|
    KR890701968A|1989-12-22|
    DE3855102D1|1996-04-18|
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    EP0332709A1|1989-09-20|
    JPS6463781A|1989-03-09|
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    FI892078D0||
    DE3855102T2|1996-11-21|
    US4978294A|1990-12-18|
    BR8807188A|1989-10-03|
    FI892078A|1989-05-02|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-03-09| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BR FI KR NO SU US |
    1989-03-09| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-03-30| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988907801 Country of ref document: EP |
    1989-05-02| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 892078 Country of ref document: FI |
    1989-09-20| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988907801 Country of ref document: EP |
    1996-03-13| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988907801 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP62219232A|JPH0323833B2|1987-09-03|1987-09-03||
    JP62/219232||1987-09-03||BR888807188A| BR8807188A|1987-09-03|1988-09-01|Forno rotativo de aquecimento externo|
    KR8970783A| KR930004795B1|1987-09-03|1988-09-01|외열식 회전로|
    DE3855102A| DE3855102D1|1987-09-03|1988-09-01|Aussenbeheizter drehrohrofen|
    EP88907801A| EP0332709B1|1987-09-03|1988-09-01|Externally heated rotary kiln|
    DE3855102T| DE3855102T2|1987-09-03|1988-09-01|Aussenbeheizter drehrohrofen|
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    NO891808A| NO171811C|1987-09-03|1989-05-02|Roterende ovn med ekstern oppvarming|
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