特許ウォッチ

公開番号2025088502
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-11
出願番号2023203238
出願日2023-11-30
発明の名称流動焙焼炉及び流動焙焼方法
出願人大同プラント工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F23G 5/50 20060101AFI20250604BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】焙焼の対象が限られることなく、焙焼を安定して行うことができる流動焙焼炉及び流動焙焼方法を提供する。
【解決手段】ガス中に焙焼砂を浮遊させて形成した流動層FB中で焙焼砂を焙焼して焙焼砂に含まれる可燃物を燃焼させて除去する流動焙焼炉10であり、炉本体11は、焙焼室12の底部に設置されて空気を噴射し流動層を形成する流動化ノズル15と、流動層FBよりも上部側に配されるように焙焼室12に設置された第1バーナ51と、流動層FBよりも上部側に接続されて焙焼室12に空気を供給する第2給気系52と、を備え、制御器41は、第2給気系52による焙焼室12への空気の供給を調整して可燃物の燃焼を管理している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガス中に焙焼砂を浮遊させて形成した流動層中で前記焙焼砂を焙焼して前記焙焼砂に含まれる可燃物を燃焼させて除去する流動焙焼炉であって、
前記焙焼砂を収容する焙焼室を有する炉本体と、
前記炉本体と接続されて前記焙焼室に空気を供給する第１給気系と、
前記炉本体と接続されて前記焙焼室からのガス排気を行う排気系と、
前記焙焼室における前記焙焼砂の焙焼を制御する制御器と、を備え、
前記炉本体は、
前記焙焼室の底部に設置され、前記第１給気系と接続されて前記焙焼室の底部側から上部側へ向けて前記空気を噴射することにより前記焙焼室に前記流動層を形成する流動化ノズルと、
前記流動層よりも上部側に配されるように前記焙焼室に設置された第１バーナと、
前記流動層よりも上部側に接続されて前記焙焼室に空気を供給する第２給気系と、を備え、
前記制御器は、前記第２給気系による前記焙焼室への空気の供給を調整して前記可燃物の燃焼を管理していることを特徴とする流動焙焼炉。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１バーナは、前記焙焼室へ燃焼ガスを噴出する加熱モードと、前記焙焼室へ空気を噴出する給気モードとに切換自在であり、
前記第２給気系が前記第１バーナと接続されており、
前記第２給気系による前記焙焼室への空気の供給が前記給気モードに切換えた前記第１バーナを介して行われる請求項１に記載の流動焙焼炉。
【請求項３】
前記炉本体は、前記流動層の内部に配されるように前記焙焼室に設置された第２バーナを備え、
前記制御器が、前記第２バーナによる前記焙焼砂の加熱を調整して前記可燃物の燃焼を管理している請求項１又は２に記載の流動焙焼炉。
【請求項４】
前記焙焼砂は、全量を１００質量％とした場合に、粒径が１ｍｍ以下の粉体を５～２０質量％と、粒径が１ｍｍを超えて５ｍｍ以下の粒体を７０～９０質量％とを含み、
嵩比重が１４００ｋｇ／ｍ
３
以上３５００ｋｇ／ｍ
３
以下である請求項１又は２に記載の流動焙焼炉。
【請求項５】
前記焙焼室は、下部の内径が上部の内径に比べて小さくなっている請求項１又は２に記載の流動焙焼炉。
【請求項６】
前記第１バーナは、前記焙焼室に収容されて前記流動層よりも前記焙焼室の上部側において、燃焼ガス又は空気を噴出する噴出孔を鉛直方向に対して２０度～５０度の範囲の斜め下向きにして設置されている請求項１又は２に記載の流動焙焼炉。
【請求項７】
前記制御器は、前記炉温を６５０℃以上１０００℃以下の範囲に調整する請求項１又は２に記載の流動焙焼炉。
【請求項８】
前記炉本体は、前記焙焼室の酸素濃度及び／又は一酸化炭素濃度を測定する測定器を備える請求項１又は２に記載の流動焙焼炉。
【請求項９】
前記排気系と前記第１給気系との間に接続された熱交換器を備え、
前記熱交換器で前記焙焼室から排気される排ガスと前記焙焼室に供給される空気とで熱交換を行って前記焙焼室に供給される空気を２００℃以上に予熱する請求項１又は２に記載の流動焙焼炉。
【請求項１０】
前記排気系は、前記焙焼室から排気される排ガスから粉塵を取り除く集塵機を有する請求項１又は２に記載の流動焙焼炉。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動焙焼によって焙焼砂に含まれる可燃物を燃焼させて除去する流動焙焼炉及び流動焙焼方法に関する。
続きを表示（約 5,200 文字）【背景技術】
【０００２】
通常、使用後の鋳物砂や使用済みＭｇＯ－Ｃれんが等は、バインダー、接着剤、粘着剤等の有機物やカーボン等の無機物のような不純物を含んでいる。こうした不純物の大半は可燃物であることから、使用後の鋳物砂や使用済みＭｇＯ－Ｃれんがの粉砕物等は、これらを焙焼砂として焙焼（あぶり焼き）し、可燃物を燃焼、除去することによって再利用等が図られている。
焙焼に係る装置として、特許文献１には流動焙焼炉が開示されている。この流動焙焼炉は、使用後の鋳物砂などを焙焼砂とし、ノズルから噴出させた空気によって焙焼砂の流動層を形成して焙焼をおこなうものである。
また、特許文献２には、製鋼用内張り炉材に用いられた使用済みＭｇＯ－Ｃれんがの粉砕物を焙焼砂とし、ロータリーキルンを使用して焼成処理（焙焼）をおこなうことが開示されている。このロータリーキルンは、円筒状の炉体を回転させることにより炉内で焙焼砂を撹拌させながら焙焼をおこなうものである。
また、焙焼に係る装置として、流動焙焼炉やロータリーキルン以外にも、焙焼砂が投入された台車や容器等を炉内に収納して焙焼するシャトルキルンや電気炉等を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平８－２９１９７７号公報
特開２０１３－２４９２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロータリーキルン（特許文献２参照）、あるいはシャトルキルン、電気炉等を使用した焙焼は、焙焼砂を空気と満遍なく均一に接触させることが難しく、焙焼具合にばらつきが生じて焙焼後の品質が安定し難いことから、その解消を図るために焙焼時間が長くなる傾向がある。特にロータリーキルンは、焙焼時間が長くなるに従い、長時間の撹拌で擦れ合った焙焼砂が機械的に摩耗し、鋳物砂やれんが等の骨材として必要な粒径が得られなくなるまで微細化してしまうことで歩留まりが悪くなる。
流動焙焼炉（特許文献１参照）は、流動層を形成することによって焙焼砂を空気と満遍なく均一に接触させることができ、焙焼具合にばらつきが生じ難く、機械的な摩耗もなく、ロータリーキルン等に比べて有用である。
しかし、通常の流動焙焼炉は、焙焼を安定して行うには、焙焼の対象が使用後の鋳物砂等のような含まれる可燃物の量が比較的少ないものに実質的に限られてしまう。すなわち、通常の流動焙焼炉は、使用済みＭｇＯ－Ｃれんが等のような含まれる可燃物の量が比較的多いものを焙焼の対象とした場合、燃焼熱量が多くなって炉温過昇を起こす、燃焼に要する酸素が不足する等のように、焙焼が不安定になる場合がある。
【０００５】
本発明は、このような従来技術が有していた問題点を解決しようとするものであり、焙焼の対象が限られることなく、焙焼を安定して行うことができる流動焙焼炉及び流動焙焼方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するべく、請求項１に記載の流動焙焼炉の発明は、ガス中に焙焼砂を浮遊させて形成した流動層中で前記焙焼砂を焙焼して前記焙焼砂に含まれる可燃物を燃焼させて除去する流動焙焼炉であって、
前記焙焼砂を収容する焙焼室を有する炉本体と、
前記炉本体と接続されて前記焙焼室に空気を供給する第１給気系と、
前記炉本体と接続されて前記焙焼室からのガス排気を行う排気系と、
前記焙焼室における前記焙焼砂の焙焼を制御する制御器と、を備え、
前記炉本体は、
前記焙焼室の底部に設置され、前記第１給気系と接続されて前記焙焼室の底部側から上部側へ向けて前記空気を噴射することにより前記焙焼室に前記流動層を形成する流動化ノズルと、
前記流動層よりも上部側に配されるように前記焙焼室に設置された第１バーナと、
前記流動層よりも上部側に接続されて前記焙焼室に空気を供給する第２給気系と、を備え、
前記制御器は、前記第２給気系による前記焙焼室への空気の供給を調整して前記可燃物の燃焼を管理していることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１バーナは、前記焙焼室へ燃焼ガスを噴出する加熱モードと、前記焙焼室へ空気を噴出する給気モードとに切換自在であり、
前記第２給気系が前記第１バーナと接続されており、
前記第２給気系による前記焙焼室への空気の供給が前記給気モードに切換えた前記第１バーナを介して行われることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記炉本体は、前記流動層の内部に配されるように前記焙焼室に設置された第２バーナを備え、
前記制御器が、前記第２バーナによる前記焙焼砂の加熱を調整して前記可燃物の燃焼を管理していることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記焙焼砂は、全量を１００質量％とした場合に、粒径が１ｍｍ以下の粉体を５～２０質量％と、粒径が１ｍｍを超えて５ｍｍ以下の粒体を７０～９０質量％とを含み、
嵩比重が１４００ｋｇ／ｍ
３
以上３５００ｋｇ／ｍ
３
以下であることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記焙焼室は、下部の内径が上部の内径に比べて小さくなっていることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１バーナは、前記焙焼室に収容されて前記流動層よりも前記焙焼室の上部側において、燃焼ガス又は空気を噴出する噴出孔を鉛直方向に対して２０度～５０度の範囲の斜め下向きにして設置されていることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記制御器は、前記炉温を６５０℃以上１０００℃以下の範囲に調整することを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記炉本体は、前記焙焼室の酸素濃度及び／又は一酸化炭素濃度を測定する測定器を備えることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記排気系と前記第１給気系との間に接続された熱交換器を備え、
前記熱交換器で前記焙焼室から排気される排ガスと前記焙焼室に供給される空気とで熱交換を行って前記焙焼室に供給される空気を２００℃以上に予熱することを要旨とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記排気系は、前記焙焼室から排気される排ガスから粉塵を取り除く集塵機を有することを要旨とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記焙焼砂は、廃棄されたマグネシアレンガを粉砕して得られたものであることを要旨とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記焙焼砂に含まれる前記可燃物の含有量は、前記焙焼砂の全量を１００質量％として、１質量％～３０質量％であることを要旨とする。
請求項１３に記載の流動焙焼方法の発明は、請求項１又は２に記載の流動焙焼炉を用い、焙焼砂を焙焼して前記焙焼砂に含まれる可燃物を燃焼させて除去する流動焙焼方法であって、
前記炉本体の前記焙焼室の内部で前記流動化ノズルから空気を上向きに噴射し、前記空気中に前記焙焼砂を浮遊させて前記焙焼砂を流動化する流動化工程と、
前記焙焼砂を加熱して前記焙焼砂に含まれる可燃物を前記空気中の酸素と反応させて燃焼させる燃焼工程と、を備え、
前記燃焼工程の前記焙焼砂の加熱が、前記第１バーナにより前記可燃物と前記酸素の反応温度に前記焙焼砂を予熱する予熱段階と、前記可燃物の燃焼熱を利用して前記焙焼砂を加熱する定常段階と、を有し、
前記定常段階において前記制御器は、前記焙焼室の炉温が過昇温となる場合、及び／又は、前記燃焼に要する酸素が不足する場合に、前記第２給気系により前記焙焼室に空気を供給して前記可燃物の燃焼を管理することを要旨とする。
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、前記焙焼砂は、全量を１００質量％とした場合に、平均粒径が１ｍｍ以下の粉体５～２０質量％と、平均粒径が１ｍｍを超えて５ｍｍ以下の粒体７０～９０質量％とを含み、
嵩比重が１４００ｋｇ／ｍ
３
以上３５００ｋｇ／ｍ
３
以下であることを要旨とする。
請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の発明において、前記焙焼砂は、廃棄されたマグネシアレンガを粉砕して得られたものであることを要旨とする。
請求項１６に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の発明において、前記焙焼砂に含まれる前記可燃物の含有量は、前記焙焼砂の全量を１００質量％として、１質量％～３０質量％であることを要旨とする。
請求項１７に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の発明において、前記制御器は、前記焙焼室の炉温を６５０℃以上１０００℃以下の範囲に調整することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、焙焼砂を流動化するガスを供給する第１給気系とは別系の第２給気系を設けて、第１バーナを利用して第２給気系から焙焼室への空気の供給を調整することで可燃物の燃焼を管理することができ、焙焼の対象が限られることなく焙焼を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の流動焙焼炉の一形態を示す概略説明図。
本発明の流動焙焼方法の流動化工程を説明するフローチャート。
本発明の流動焙焼方法の燃焼工程を説明するフローチャート。
燃焼工程の予熱段階を説明するフローチャート。
燃焼工程の定常段階における燃焼管理１を説明するフローチャート。
燃焼工程の定常段階における燃焼管理２を説明するフローチャート。
燃焼工程の定常段階における燃焼管理３Ａを説明するフローチャート。
燃焼工程の定常段階における燃焼管理３Ｂを説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１０】
［１］流動焙焼炉
本発明の流動焙焼炉は、ガス中に焙焼砂を浮遊させて形成した流動層ＦＢ中で前記焙焼砂を焙焼して前記焙焼砂に含まれる可燃物を燃焼させて除去する流動焙焼炉１０であって、
前記焙焼砂を収容する焙焼室１２を有する炉本体１１と、
前記炉本体１１と接続されて前記焙焼室１２に空気を供給する第１給気系２１と、
前記炉本体１１と接続されて前記焙焼室１２からのガス排気を行う排気系３１と、
前記焙焼室１２における前記焙焼砂の焙焼を制御する制御器４１と、を備え、
前記炉本体１１は、
前記焙焼室１２の底部に設置され、前記第１給気系２１と接続されて前記焙焼室１２の底部側から上部側へ向けて前記空気を噴射することにより前記焙焼室１２に前記流動層ＦＢを形成する流動化ノズル１５と、
前記流動層ＦＢよりも上部側に配されるように前記焙焼室１２に設置された第１バーナ５１と、
前記流動層ＦＢよりも上部側に接続されて前記焙焼室に空気を供給する第２給気系５２と、を備え、
前記制御器４１は、前記第２給気系５２による前記焙焼室１２への空気の供給を調整して前記可燃物の燃焼を管理していることを特徴とする（図１参照）。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許