図面 (/)

技術 石膏焼成炉及び石膏焼成方法

出願人 吉野石膏株式会社
発明者 遠藤和美
出願日 2015年2月25日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-035904
公開日 2016年9月1日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2016-155725
状態 特許登録済
技術分野 セメント、コンクリート、人造石、その養生
主要キーワード 各小径管 円筒状形態 内側開口端 視中心 化合水 各攪拌機 粉体分離装置 伝熱接触
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

炉内の原料石膏堆積層流動性を改善し、焼成石膏の「焼きむら」発生を防止するとともに、焼成炉燃料消費量を削減する。

解決手段

石膏焼成炉(1)は、平面視円形又は環状の炉内壁面を有する炉体(3-7)と、炉体の中心部に配置された燃焼管(2)とを備え、燃焼管の下部から噴出する高温ガス噴流によって炉内の原料石膏を焼成し又は乾燥させる。炉内壁面が構成する円錐面又は内周面を貫通する攪拌機(10)が設けられる。攪拌機は、炉内に堆積した原料石膏の上面よりも下方の位置において円錐面又は内周面から炉内に突出する回転軸(16)と、回転軸の回転によって炉内領域(α)で回転する攪拌翼(11)とを備える。回転軸の回転中心軸線(X)は、回転中心軸線(X)と円錐面又は内周面との交点(CP)を通る法線(RL)に対し、炉体周方向に30〜80度の角度(θ2)をなす方向に配向され、炉内壁面近傍の原料石膏を炉内壁面の周方向に付勢する。

概要

背景

石膏原料として製造される石膏ボード石膏板等の石膏系面材が、建築物内装材料等の用途に広く普及している。石膏は、結晶水の存在形態に応じて、二水石膏半水石膏及び無水石膏に大別されるが、石膏系面材の原料としては、二水石膏を焼成してなる半水石膏が一般に使用されている。半水石膏等を製造する石膏焼成炉としては、特許文献1及び2(欧州特許出願公開公報0230793号公報、特許第2571374号公報)等に記載される如く、直火式焼成炉(直接加熱式焼成炉)や、間接加熱式焼成炉等が用いられる。一般には、二水石膏を半水石膏にする焼成炉の場合、炉温は、100℃〜250℃程度の温度域に設定される。また、特許文献3(特開2005−15263号公報)に記載される如く、二水石膏を無水石膏に焼成する石膏焼成炉も知られている。一般に、二水石膏を無水石膏に焼成する場合、炉温は、300℃〜950℃程度の温度域に設定される。

この種の石膏焼成炉として、逆円錐状又はすり状の炉底部を有するコニカルケトル形式の焼成炉と、全高に亘って概ね均一な円形断面を有する円筒状形態の焼成炉とが知られている。近年においては、炉底部が縮径したコニカルケトル形式の石膏焼成炉が半水石膏等の製造において採用される傾向もあるが、いずれの形態の焼成炉においても、炉頂部から炉内中央領域に垂下する燃焼管又は内筒が炉内に配設されるとともに、原料石膏供給手段及び排気管等が炉頂壁に接続される。

このような焼成炉の燃焼管には、燃料供給管及び燃焼用空気供給管が接続され、燃料及び燃焼用空気燃焼反応により生成した高温燃焼ガス又は熱ガス(以下、「高温ガス」という。)が、燃焼管の下部から炉底部に噴出する。炉内に堆積した二水石膏等の固形原料は、炉底部に噴出した高温ガスの高速噴流によって流動化し、高温ガスとの伝熱接触によって化合水を失い、これにより、半水石膏(又は無水石膏)に焼成される。かくして得られた焼成石膏は、炉内壁面特定部位に配置された焼成石膏導出口から炉外に導出される。

概要

炉内の原料石膏堆積層流動性を改善し、焼成石膏の「焼きむら」発生を防止するとともに、焼成炉の燃料消費量を削減する。石膏焼成炉(1)は、平面視円形又は環状の炉内壁面を有する炉体(3-7)と、炉体の中心部に配置された燃焼管(2)とを備え、燃焼管の下部から噴出する高温ガス噴流によって炉内の原料石膏を焼成し又は乾燥させる。炉内壁面が構成する円錐面又は内周面を貫通する攪拌機(10)が設けられる。攪拌機は、炉内に堆積した原料石膏の上面よりも下方の位置において円錐面又は内周面から炉内に突出する回転軸(16)と、回転軸の回転によって炉内領域(α)で回転する攪拌翼(11)とを備える。回転軸の回転中心軸線(X)は、回転中心軸線(X)と円錐面又は内周面との交点(CP)を通る法線(RL)に対し、炉体周方向に30〜80度の角度(θ2)をなす方向に配向され、炉内壁面近傍の原料石膏を炉内壁面の周方向に付勢する。

目的

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

円形又は環状の水平断面又は水平輪郭炉内壁面を有する炉体と、該炉体の中心部に配置され、高温ガスを生成する燃焼管とを備え、該燃焼管の下部に配設された高温ガス出口部から高温ガス噴流を炉内領域に噴出し、炉内領域に連続的又は断続的に供給される原料石膏を高温ガスによって焼成し又は乾燥させ、焼成又は乾燥した石膏炉外に排出する石膏焼成炉において、前記炉内壁面が構成する円錐面又は内周面を貫通する攪拌機を有し、該攪拌機は、炉内に堆積した原料石膏の上面よりも下方の位置において前記円錐面又は内周面から炉内に突出する回転軸と、該回転軸の回転によって炉内領域で回転する攪拌翼とを備えており、前記回転軸の回転中心軸線(X)は、該回転中心軸線(X)と前記円錐面又は内周面との交点(CP)を通る法線(RL)に対し、平面視30〜80度の角度(θ2)をなす方向に配向され、前記攪拌翼は、前記回転中心軸線(X)を中心に回転して、炉内壁面近傍の原料石膏を炉内壁面の周方向付勢することを特徴とする石膏焼成炉。

請求項2

前記回転中心軸線(X)の角度(θ2)は、45〜75度の範囲内の値に設定されることを特徴とする請求項1に記載の石膏焼成炉。

請求項3

前記交点(CP)を通る水平面に対する前記回転中心軸線(X)の傾斜角(θ3)は、−15〜40度の範囲内の角度に設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の石膏焼成炉。

請求項4

前記攪拌翼は、前記回転軸を含む回転中心領域から径方向外方に延びる複数の羽根を有するパドル型攪拌翼からなり、各羽根の構面は、前記回転中心軸線(X)に対し、10〜60度の範囲内の角度(θ1)をなして傾斜することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の石膏焼成炉。

請求項5

前記攪拌機は、前記回転軸の外側に同心状に配置された外管と、前記外管の内側に配置された回転軸支承部とを有し、前記外管は、前記炉体に固定され、前記回転軸は、前記回転軸支承部によって回転可能に支持されるとともに、前記外管の炉内側開口端から炉内に延び、前記攪拌翼を炉内領域に担持することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の石膏焼成炉。

請求項6

炉底面に対する前記交点(CP)の高さhbは、前記炉底面に対する前記原料石膏の堆積層上面(Ma)の高さhaに対し、ha×0.3〜0.7の範囲内の寸法に設定されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の石膏焼成炉。

請求項7

少なくとも3体の前記攪拌機が、周方向に角度間隔を隔てて配置されたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の石膏焼成炉。

請求項8

請求項1乃至7のいずれか1項に記載された石膏焼成炉を用いた石膏焼成方法において、前記攪拌翼の回転によって、炉内壁面近傍の原料石膏を炉体の周方向に付勢し、或いは、炉内壁面近傍の原料石膏の周方向の運動助勢することを特徴とする石膏焼成方法。

請求項9

前記攪拌機の非作動時における焼成温度設定値に対し、前記攪拌機の作動時における焼成温度の設定値を5度以上低下させることを特徴とする請求項8に記載の石膏焼成方法。

請求項10

平面視円形又は環状の炉内壁面を有する炉体と、該炉体の中心部に配置された燃焼管とを備え、前記燃焼管の下部から噴出する高温ガス噴流によって炉内の原料石膏を焼成し又は乾燥させる石膏焼成方法において、炉内に堆積した原料石膏を攪拌翼によって攪拌し、炉内壁面近傍の炉内外周帯域に位置する原料石膏を炉体の周方向に付勢して、炉内外周帯域の原料石膏を炉体の周方向に流動させることを特徴とする石膏焼成方法。

請求項11

炉内外周帯域の原料石膏を前記攪拌翼の回転により斜め上方に更に付勢することを特徴とする請求項10に記載の石膏焼成方法。

請求項12

前記攪拌翼の非作動時における焼成温度の設定値に対し、前記攪拌翼の作動時における焼成温度の設定値を5度以上低下させることを特徴とする請求項10又は11に記載の石膏焼成方法。

技術分野

0001

本発明は、石膏焼成炉及び石膏焼成方法に関するものであり、より詳細には、一般に炉体の中心部に配置され且つ炉頂部から鉛直下方に延びる燃焼管によって炉底部高温ガス噴流噴出させて、炉内の原料石膏焼成し又は乾燥させる石膏焼成炉及び石膏焼成方法に関するものである。

背景技術

0002

石膏を原料として製造される石膏ボード石膏板等の石膏系面材が、建築物内装材料等の用途に広く普及している。石膏は、結晶水の存在形態に応じて、二水石膏半水石膏及び無水石膏に大別されるが、石膏系面材の原料としては、二水石膏を焼成してなる半水石膏が一般に使用されている。半水石膏等を製造する石膏焼成炉としては、特許文献1及び2(欧州特許出願公開公報0230793号公報、特許第2571374号公報)等に記載される如く、直火式焼成炉(直接加熱式焼成炉)や、間接加熱式焼成炉等が用いられる。一般には、二水石膏を半水石膏にする焼成炉の場合、炉温は、100℃〜250℃程度の温度域に設定される。また、特許文献3(特開2005−15263号公報)に記載される如く、二水石膏を無水石膏に焼成する石膏焼成炉も知られている。一般に、二水石膏を無水石膏に焼成する場合、炉温は、300℃〜950℃程度の温度域に設定される。

0003

この種の石膏焼成炉として、逆円錐状又はすり状の炉底部を有するコニカルケトル形式の焼成炉と、全高に亘って概ね均一な円形断面を有する円筒状形態の焼成炉とが知られている。近年においては、炉底部が縮径したコニカルケトル形式の石膏焼成炉が半水石膏等の製造において採用される傾向もあるが、いずれの形態の焼成炉においても、炉頂部から炉内中央領域に垂下する燃焼管又は内筒が炉内に配設されるとともに、原料石膏供給手段及び排気管等が炉頂壁に接続される。

0004

このような焼成炉の燃焼管には、燃料供給管及び燃焼用空気供給管が接続され、燃料及び燃焼用空気燃焼反応により生成した高温燃焼ガス又は熱ガス(以下、「高温ガス」という。)が、燃焼管の下部から炉底部に噴出する。炉内に堆積した二水石膏等の固形原料は、炉底部に噴出した高温ガスの高速噴流によって流動化し、高温ガスとの伝熱接触によって化合水を失い、これにより、半水石膏(又は無水石膏)に焼成される。かくして得られた焼成石膏は、炉内壁面特定部位に配置された焼成石膏導出口から炉外に導出される。

先行技術

0005

欧州特許出願公開公報0230793号公報
特許第2571374号公報
特開2005−15263号公報

発明が解決しようとする課題

0006

一般に、石膏焼成炉においては、焼成石膏の所謂「焼きむら」を確実に防止し、石膏焼成炉から導出される焼成石膏の化合水量を均一化するとともに、石膏焼成炉の運転に要する炭化水素系燃料消費量を削減し、エネルギー効率を改善することが望まれる。本発明者等は、このような観点より、炉内の流動化現象解析すべく、石膏焼成炉のスケルトンモデル製作し、炉内の原料石膏堆積層流動性に関する各種実験を実施し、この結果、以下の現象を認識するに至った。

0007

(1)炉底部に噴出した高温ガス噴流の多くが燃焼管の外周面に沿って上方に流動し、原料石膏堆積層の上面中央領域から噴出する傾向がある。
(2)高温ガス噴流を炉底部中央領域に噴射する石膏焼成炉では、燃焼管の外周面近傍に位置する原料石膏は比較的良好に流動化する一方、高温ガス噴流は、燃焼管から離間した炉壁面近傍の炉内外周帯域に位置する原料石膏に作用し難く、この結果、炉内外周帯域の原料石膏が十分に流動化し難い。
(3)焼成石膏は、炉内外周帯域の特定部位から炉外に導出されるので、炉内の原料石膏は、全体的に炉の周方向に流動する必要があるが、炉内外周帯域の原料石膏は、逆円錐状の炉壁面に沿って下方に流動し易い反面、炉壁面の周方向には、比較的流動し難い。

0008

石膏焼成炉としては、特許文献1〜3に記載される如く、燃焼管の下部に多数のスリット又はスロットを形成して各スリット又はスロットから高温ガス噴流を噴射する方式の焼成炉や、燃焼管の下端開口に部分的に延入する円錐状突出部を炉底面に配設して高温ガス噴流を径方向外方拡散する方式の焼成炉等が知られているが、この他、燃焼管の下端部を多数の小径管に分割し、各小径管の下端から下向きの高温ガス噴流を噴出させるマルチチューブ多重管)方式の焼成炉も又、近年において比較的多くの事例で採用されている。

0009

本発明者等の認識によれば、いずれのガス噴射方式の石膏焼成炉においても、上記(1)〜(3)に記載した傾向の流動化現象が生じると考えられ、このような流動化現象は、「焼きむら」の発生や、炭化水素系燃料の消費量と比較的密接に関連すると考えられる。

0010

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、炉底部に高温ガス噴流を噴射する方式の石膏焼成炉及び石膏焼成方法において、炉内の原料石膏堆積層の流動性を改善し、焼成石膏の「焼きむら」発生を防止するとともに、焼成炉の燃料消費量を削減することにある。

課題を解決するための手段

0011

本発明は、上記目的を達成すべく、円形又は環状の水平断面又は水平輪郭の炉内壁面を有する炉体と、該炉体の中心部に配置され、高温ガスを生成する燃焼管とを備え、該燃焼管の下部に配設された高温ガス出口部から高温ガス噴流を炉内領域に噴出し、炉内領域に連続的又は断続的に供給される原料石膏を高温ガスによって焼成し又は乾燥させ、焼成又は乾燥した石膏を炉外に排出する石膏焼成炉において、
前記炉内壁面が構成する円錐面又は内周面を貫通する攪拌機を有し、
該攪拌機は、炉内に堆積した原料石膏の上面よりも下方の位置において前記円錐面又は内周面から炉内に突出する回転軸と、該回転軸の回転によって炉内領域で回転する攪拌翼とを備えており、
前記回転軸の回転中心軸線(X)は、該回転中心軸線(X)と前記円錐面又は内周面との交点(CP)を通る法線(RL)に対し、平面視(水平方向)30〜80度の角度(θ2)をなす方向に配向され、前記攪拌翼は、前記回転中心軸線(X)を中心に回転して、炉内壁面近傍の原料石膏を炉内壁面の周方向に付勢することを特徴とする石膏焼成炉を提供する。

0012

本発明は又、上記構成の石膏焼成炉を用いた石膏焼成方法において、
前記攪拌翼の回転によって、炉内壁面近傍の原料石膏を炉体の周方向に付勢し、或いは、炉内壁面近傍の原料石膏の周方向の運動助勢することを特徴とする石膏焼成方法を提供する。

0013

他の観点より、本発明は、平面視円形又は環状の炉内壁面を有する炉体と、該炉体の中心部に配置された燃焼管とを備え、前記燃焼管の下部から噴出する高温ガス噴流によって炉内の原料石膏を焼成し又は乾燥させる石膏焼成方法において、
炉内に堆積した原料石膏を攪拌翼によって攪拌し、炉内壁面近傍の炉内外周帯域に位置する原料石膏を炉体の周方向に付勢して、炉内外周帯域の原料石膏を炉体の周方向に流動させることを特徴とする石膏焼成方法を提供する。

0014

好ましくは、攪拌機の作動時における焼成温度設定値は、攪拌機の非作動時における焼成温度の設定値に対し、5度以上低下される。

0015

本発明の上記構成によれば、炉内壁面近傍の原料石膏が攪拌翼の回転によって炉体の周方向に付勢され、或いは、炉内壁面近傍の原料石膏の周方向の運動が攪拌翼の回転によって助勢される。上記構成の焼成炉の実機を使用した本発明者等の実験によれば、上記焼成炉において攪拌機を作動させると、攪拌機の非作動時に比べて焼成石膏の化合水量が全体的に低下するとともに、焼成石膏に含まれる半水石膏及び無水石膏の割合が安定し、全体的に所謂「焼きむら」の少ない均一な焼成石膏を製造し得ることが判明した。また、本発明者等の実験によれば、このような原料石膏の均一焼成効果と関連して、炉内温度の設定値を5度以上低下させることができ、これにより、燃料消費量を大きく低減し得る。従って、本発明の上記構成によれば、炉内の原料石膏堆積層の流動性を改善し、焼成石膏の「焼きむら」発生を防止するとともに、焼成炉の燃料消費量を削減することができる。

発明の効果

0016

本発明の石膏焼成炉及び石膏焼成方法によれば、炉底部に高温ガス噴流を噴射する方式の石膏焼成炉及び石膏焼成方法において、炉内の原料石膏堆積層の流動性を改善し、焼成石膏の「焼きむら」発生を防止するとともに、焼成炉の燃料消費量を削減することができる。

図面の簡単な説明

0017

図1は、石膏焼成炉を含む石膏焼成システムの要部構成を示すシステムフロー図である。
図2は、図1に示す焼成炉の構造を概略的に示す縦断面図である。
図3は、図2に示す焼成炉の平面図である。
図4(A)及び図4(B)は、攪拌機の構造を概略的に示す側面図及び平面図であり、図4(C)は、攪拌翼の正面図である。
図5は、原料石膏を焼成炉に投入する前の状態で攪拌翼周辺領域を斜め上方から見た炉内領域の姿図である。
図6は、攪拌機及び円錐壁の相対的な位置関係を示す平面図である。
図7は、攪拌機及び円錐壁の相対的な位置関係を示す縦断面図である。

0018

本発明の好適な実施形態によれば、上記回転中心軸線(X)の角度(θ2)は、45〜75度の範囲内の値に設定される。好適には、上記交点(CP)を通る水平面に対する回転中心軸線(X)の傾斜角(θ3)は、−15〜40度の範囲内の角度に設定される。回転軸を斜め上方に傾斜させて炉内領域に突出せしめた場合、外周帯域の原料石膏は、攪拌翼の回転によって斜め上方の方向にも付勢される。

0019

好ましくは、上記攪拌翼は、回転軸を含む回転中心領域から径方向外方に延びる複数の羽根を有するパドル型攪拌翼からなり、各羽根の構面は、回転中心軸線(X)に対し、10〜60度の範囲内の角度(θ1)をなして傾斜する。更に好ましくは、攪拌機は、回転軸の外側に同心状に配置された外管と、外管の内側に配置された回転軸支承部とを有する。外管は、炉体に固定され、回転軸は、回転軸支承部によって回転可能に支持される。回転軸は、外管の炉内側開口端から炉内に延び、攪拌翼を炉内領域に担持する。

0020

本発明の更に好適な実施形態によれば、炉底面に対する交点(CP)の高さhbは、炉底面に対する原料石膏の堆積層上面(Ma)の高さhaに対し、ha×0.3〜0.7の範囲内の寸法に設定される。好適には、少なくとも3体の上記攪拌機が、周方向に角度間隔を隔てて配置される。

0021

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

0022

図1は、石膏焼成炉を含む石膏焼成システムの要部構成を示すシステムフロー図である。

0023

石膏焼成システムは、二水石膏を焼成するコニカルケトル型の石膏焼成炉1(以下、「焼成炉1」)という。)と、二水石膏を原料石膏Mとして焼成炉1に供給するための原料石膏供給装置I(仮想線で全体を概略的に示す。)と、原料石膏供給装置Iの原料石膏Mを焼成炉1の炉内領域αに投入又は装入する原料石膏供給路Sと、炉内領域αの燃焼排ガスeを炉頂部から排気する排ガス管Eと、排ガス管Eに接続されたサイクロン式粉体分離装置Bと、圧縮空気供給管Kを介して焼成炉1に接続されたコンプレッサCとを備える。粉体分離装置Bは、排気路Gを介してバグフィルタ等の集塵装置(図示せず)に接続され、集塵装置は、燃焼排ガスeを大気解放等により系外に排気するための排気ファン(図示せず)に接続される。粉体分離装置B及び集塵装置によって分離又は捕捉された粉体又はダストは、排出路Jを介して系外に排出され、或いは、粉体回収路Rを介して焼成炉1に再循環される。なお、図1において、原料石膏及び焼成石膏の搬送装置及び搬入搬出装置の具体的構成や、排気系を構成する各種機器の具体的構成等は、図示を省略されている。

0024

焼成炉1は、反応容器形又は反応炉形の一体的な炉体を有し、乾燥炉又は焼成ケトル(calcination kettle)とも呼ばれる。原料石膏Mは、原料石膏供給路Sを介して連続的又は断続的に炉内領域に供給され、焼成石膏Wは、搬出路Vによって連続的又は断続的に炉外に送出される。焼成炉1は、炉体の中心部に鉛直下向きに配置された燃焼管2と、燃焼管2を鉛直方向に貫通せしめた水平な炉頂壁3と、円筒壁5及び円錐壁6を一体的に連接してなる環状炉壁4と、炉頂壁3に比べて直径が縮小した水平な炉底壁7とを有する。円筒壁5及び円錐壁6は、真円形又は環状の水平断面又は水平輪郭を有する。燃焼管2は、燃焼管2の中心軸線鉛直軸線)に沿って配置された燃料供給路21及び燃焼用空気供給路22と、燃料及び燃焼用空気を混合する混合器23とを備える。燃料供給管Fが燃料供給路21に接続され、燃焼用空気供給管Aが、燃焼用空気供給路22に接続される。燃料供給路21は、燃料供給管Fを介して都市ガス供給源等の燃料供給源(図示せず)に接続される。燃焼用空気供給路22は、燃焼用空気供給管Aを介して給気装置Qに接続される。給気装置Qは、大気等の外気OAを燃焼用空気供給路22に圧送する遠心ファン又はブロワ等からなる。また、排気再循環用ファンNを介装した再循環空気供給路Uが燃焼管2に接続され、排気路Gの燃焼排ガスの一部が、燃焼管2に導入される。なお、燃料供給系機器等の具体的構成は、図1において図示を省略されている。また、必要に応じて二次燃焼空気を燃焼管2に供給する二次空気供給系等についても、図1において図示を省略されている。

0025

燃料供給路21及び燃焼用空気供給路22の燃料及び燃焼用空気は、混合器23において混合接触して燃焼反応し、燃焼管2の管内領域βに高温の燃焼ガスを生成する。燃焼管2は、管内領域βの出口部を多数の狭小断面流路に分割したマルチチューブ(多重管)方式の燃焼管であり、燃焼管2の底板25には、多数の小径管24が接続され、流路断面を縮小した多数の流路が、多数の小径管24によって形成される。各小径管24は、例えば、燃焼管2の流路断面積の1/50以下、例えば、100分の1程度の流路断面積を有するにすぎない。小径管24の上端部は、管内領域βに開口し、小径管24の下端部は、炉底壁7の近傍において炉底部に下向きに開口する。筒内領域βの燃焼ガスは、高温の熱ガスH(以下、「高温ガスH」という。)として各小径管24に流入し、小径管24の下端開口から炉底壁7に向かって噴出する。

0026

炉内領域αには、原料石膏供給路Sによって供給された原料石膏Mが堆積層Msとして堆積する。堆積層Msの上面Maは、燃焼管2の下部よりも若干上方に位置し、炉内領域α内に位置する燃焼管2の部分は、概ね、その1/4程度が原料石膏Mの堆積層Ms内に埋入する。高温ガスHは、燃焼管2及び小径管24の管壁を介して炉内領域αに放熱して温度降下するが、概ね200〜300℃のガス温度を依然として保有する高温ガス噴流Hgとして小径管24の下端開口から下向きに噴流する。原料石膏Mは、炉底部に噴出した高温ガス噴流Hgによって流動化するとともに、高温ガス噴流Hgとの伝熱接触によって化合水を失い、主として半水石膏に焼成される。

0027

焼成石膏導出口8が、概ね上面Maのレベルha(炉底面から測定した高さ位置)において円錐壁6に開口する。焼成石膏導出口8には、開閉制御弁(図示せず)が配設される。炉底部の焼成石膏を焼成石膏導出口8に導くための導出路70が、円錐壁6の傾斜面に沿って配設され、エアーランス装置80を構成する圧縮空気噴射管81が、導出部70の流路部分を貫通して斜め下方に延びる。エアーランス装置80は、圧縮空気供給管Kを介してコンプレッサCに接続される。エアーランス装置80は、圧縮空気噴射管81の管壁に配設された多数の空気噴射口(図示せず)から圧縮空気を噴射し、炉底部の焼成石膏は、圧縮空気の噴射圧力に助勢されて焼成石膏導出口8から炉外に流動する。焼成石膏導出口8の外側には、オーバーフロー装置9が配設される。オーバーフロー装置9は、オーバーフローゲート90を備える。焼成石膏導出口8及びオーバーフロー装置9を介して炉外に送出された焼成石膏Wは、搬出路Vによって後続工程の装置(ホモジナイザー粉砕機等)又はサイロに供給される。

0028

温度検出器Tの検出部が、導出路70の下端部に配設される。温度検出器Tは、炉外に導出される焼成石膏の温度(品温)を検出する。本例の石膏焼成システムは、温度検出器Tによって焼成温度を計測して、システム内の各種装置又は機器の作動を制御する制御系(図示せず)を有する。

0029

このように構成された焼成炉1においては、原料石膏Mの流動化を促進するとともに、原料石膏M(又は焼成石膏W)を周方向に付勢して、焼成石膏Wを焼成石膏導出口8から円滑に炉外に導出せしめることが望ましい。このため、焼成炉1は、流動化促進手段且つ周方向付勢手段として、周方向に間隔を隔てて円錐壁6に配設された複数の攪拌機10を備える。

0030

図2及び図3は、焼成炉1の構造を概略的に示す縦断面図及び平面図である。図4(A)及び図4(B)は、攪拌機10の構造を概略的に示す側面図及び平面図であり、図4(C)は、攪拌翼の正面図である。また、図5は、原料石膏Mを焼成炉1に投入する前の状態で攪拌翼周辺領域を斜め上方から見た炉内領域αの姿図である。

0031

図2及び図3には、図1に示す焼成炉1の構造が概略的に示されている。図2に示す如く、焼成炉1の炉体は、円筒壁5の外面に突設した部又は脚部51を介して支持フレーム52(図2に部分的に示す)に支持される。原料石膏供給路Sを構成する管路53が炉頂壁3を貫通し、炉内領域αにおいて下方に延びる。原料石膏Mの堆積層上面Ma(レベルha)は、管路53の下端開口54の下方に位置する。図3破線で示す如く、4体の攪拌機10が、概ね同等の角度間隔を隔てて配置される。図2に示すように、各攪拌機10は、レベルhbにおいて円錐壁6に配置される。レベルhbは、レベルha×0.3〜0.7の範囲内、好ましくは、レベルha×0.4〜0.6の範囲内に設定される。かくして、攪拌機10の攪拌翼11が、図2に示すように、上面Maの下方において堆積層Ms内に完全に埋没する位置に配置される。なお、レベルhbは、円錐壁6の壁面(円錐構面)と、攪拌機10の中心軸線X−X(図4)との交点CPの高さ位置である。

0032

攪拌機10の構造が、図4に示されている。攪拌機10の攪拌翼11は、攪拌機10の中心軸線X−Xを中心に回転するパドル型の攪拌翼からなり、回転軸16に一体化したボス部12と、ボス部12の径方向外方に延びる4枚の羽根部13とを有する。羽根部13は、正面視(図4(C))において概ね直交する方向にボス部12から延出する。各羽根部13の構面又は平面は、中心軸線X−Xに対して傾斜しており、各羽根部13の構面又は平面の傾斜角θ1は、好ましくは、10〜60度、更に好ましくは、30〜60度の範囲内の角度(本例では、約30度)に設定される。

0033

攪拌機10は、回転軸16と同心状の外管15と、所要気密性及び耐熱性を備えた支承部14と、回転軸16の基端部を駆動装置40の駆動軸41に一体的に連結する連結具31と、外管15に一体的に連結された基部30と、基部30に支持され、回転軸16を回転可能に支承する軸受32と、駆動装置40を基部30に固定するための支持部42とを有する。外管15は、円筒状の内側領域γを有する耐熱性金属管からなり、炉内領域αの固形成分及び高温ガスの運動及び熱から支承部14を保護するように機能する。

0034

図5に示す如く、外管15は、円錐壁6を貫通する。外管15の円錐壁貫通部17は、溶接等の固着手段によって円錐壁6に一体的に接合される。回転軸16は、支承部14(図4)の中心部を貫通して外管15の内側領域γから炉内領域αに延び、攪拌翼11は、炉内領域αにおいて中心軸線X−Xを中心に回転する。

0035

図6及び図7は、攪拌機10と円錐壁6との相対的な位置関係を示す平面図及び縦断面図である。図6及び図7には、円錐壁6の炉内壁面が、二点鎖線(仮想線)の真円又は直線で示されている。図6には、焼成炉1の中心線CL(円錐壁6の平面視中心点)が示されている。また、図6には、円錐壁6の炉内壁面と攪拌機10の中心軸線X−Xとの交点CPが示されている。更に、図6には、交点CPにおける接線GLと、交点CPにおける法線(半径方向の線分)RL(一点鎖線で示す)とが、図示されている。また、図7には、円錐壁6の傾斜面と攪拌機10の中心軸線X−Xとの交点が、交点CPとして示されている。なお、交点CPは、図6(B)に示す如く、外管15の内側領域γの中心部に位置する。

0036

図6(A)に示す如く、4体の攪拌機10は、角度θ5、θ6、θ7、θ8の角度間隔を隔てて焼成炉1の中心線CL廻りに配置される。角度θ5〜θ8は、60〜120度の範囲内の角度に設定される。本例においては、角度θ5は、110度に設定され、角度θ6は、90度に設定され、角度θ7、θ8は、80度に設定される。但し、角度θ5〜θ8を同一角度(例えば、90度)に設定し、或いは、角度θ5〜θ8を他の任意の角度に設定することも可能である。

0037

図6(B)に示すように、各攪拌機10の中心軸線X−Xは、平面視において法線RLに対して(平面視)反時計廻り方向に角度θ2の傾斜角をなして炉内領域α内に延びる。角度θ2は、好ましくは、30〜80度の範囲内、更に好ましくは、45〜75度の範囲内の角度に設定される。各攪拌機10の中心軸線X−Xは、図7に示す如く、水平面に対して角度θ3の傾斜角をなして炉内側に延びる。角度θ3は、−15〜40度の範囲内の角度に好ましく設定し得る。円錐壁6の傾斜面に対する中心軸線X−Xの角度θ9(交点CPを通る水平軸線廻りの角度)は、50度≦θ9≦105度の範囲内の角度に好ましく設定し得る。本例においては、水平面に対する円錐壁6の傾斜角度θ4が、約65度に設定され、中心軸線X−Xは、円錐壁6に直交する方向(θ9=90度)に配向され、角度θ3は、約25度に設定される。

0038

次に、上記構成の焼成炉1の作動について説明する。

0039

図1に示す石膏焼成システムの使用においては、原料石膏供給装置Iにおいて調製された原料石膏Mが、原料石膏供給路Sによって燃焼領域αに供給され、燃焼領域αの下部に堆積する。燃焼用空気が、給気装置Qの給気圧力下に燃焼用空気供給管Aによって燃焼用空気供給路22に供給され、都市ガス等の炭化水素系燃料が、燃料供給管Fによって燃料供給路21に供給される。混合器23において接触混合した空気及び燃料は、燃焼管2内において高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、高温ガスHとして小径管24に流入し、高温ガス噴流Hgとして小径管24の下端開口から炉底部に噴流する。

0040

攪拌機10が作動され、駆動軸41及び回転軸16を介して駆動装置40の回転トルクが攪拌翼11に伝達し、攪拌翼11は回転する。攪拌機10の回転数は、200〜400rpm、例えば、300rpmに設定される。堆積層Msの原料石膏Mは、高温ガス噴流Hgによって流動化するとともに、高温ガス噴流Hgとの伝熱接触によって化合水を失い、主として半水石膏に焼成される。高温ガス噴流Hgは、原料石膏Mを加熱して冷却した後、上面Maから炉内上部域に噴出し、燃焼排ガスeとして炉頂部から排ガス管Eに流入し、粉体分離装置B及び集塵装置を介して系外に排気される。

0041

高温ガス噴流Hgの圧力によって堆積層Msの中心部を上昇した原料石膏Mの多くは、堆積層Msの上層部において径方向外方に移動し、円錐壁6の炉内壁面に沿って降下し、炉底部に循環する。原料石膏Mは、このような流動過程で高温ガスと熱交換して加熱され、化合水を喪失して半水石膏等に焼成された後、オーバーフロー装置9によって焼成石膏導出口8から炉外に導出され、搬出路Vにより焼成石膏Wとして次工程の装置系等に供給される。

0042

攪拌翼11は、円錐壁6の近傍に位置する原料石膏Mを円錐壁6の周方向に付勢し、原料石膏Mに対して炉体周方向の運動を与え、或いは、原料石膏Mの炉体周方向の運動を助勢する。高温ガス噴流Hgによって流動化した原料石膏M、或いは、高温ガス噴流Hgに浮遊した原料石膏Mは、攪拌翼11によって比較的容易に炉体周方向に偏向されるので、炉内壁面近傍を炉体周方向に流動する原料石膏M又は焼成石膏Wの流れ又は移動層が堆積層Ms内に形成される。この流れ又は移動層は、独立した流れ又は移動層として必ずしも明確でなくとも良い。即ち、攪拌機10は、炉内壁面近傍の原料石膏M又は焼成石膏Wの少なくとも一部を炉体周方向に積極的に流動せしめる力学的作用を確保し、或いは、このような作用を堆積層Msに付与することを意図したものである。

0043

このような焼成炉1の実機を使用した本発明者の実験によれば、本実施例に係る焼成炉1において二水石膏を半水石膏に焼成した場合、攪拌機10を作動させると、攪拌機10の非作動時に比べて焼成石膏W中の二水石膏の割合が低下し、化合水量が全体的に低下した焼成石膏であって、所謂「焼きむら」の少ない均一な半水石膏を製造し得ることが判明した。また、このように原料石膏Mを均一に焼成し得ることから、焼成温度の設定値を約6〜7度低下させ、例えば、温度検出器Tによって検出される焼成温度に関し、その目標値又は設定値=150度を目標値又は設定値=143度又は144度に低下させることが可能となった。例えば、都市ガスを焼成炉1の燃料として使用する場合、燃料消費量は、炉内温度設定値を6.5度低下させることにより、約5%低下する。従って、上記構成の攪拌機10の使用は、焼成炉1の燃料消費量を削減する上で、極めて有効な手段であると考えられる。

0044

以上、本発明の好適な実施形態及び実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態又は実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能である。

0045

例えば、上記実施例では、4体の攪拌機が焼成炉の炉壁に周方向に隔設されているが、2〜3体の攪拌機、或いは、5体以上の攪拌機を炉壁に隔設しても良い。また、上記実施例においては、攪拌機の回転中心軸線は、斜め上方に炉内に延びるように傾斜しているが、攪拌機の回転中心軸線を水平方向に配向し、或いは、若干斜め下方に向けて配向しても良い。

実施例

0046

更に、上記実施例において、攪拌翼は、放射状に配置された4枚の羽根部を備えたパドル型の攪拌翼として構成されているが、攪拌翼は、2〜3枚、或いは、5枚以上の羽根部を備えても良い。また、上記攪拌機の攪拌翼として、プロペラ型又はタービン翼型等のような他形式の攪拌翼を採用することも可能である。

0047

本発明は、石膏焼成炉及び石膏焼成方法に適用される。本発明は殊に、石膏系面材の原料として使用される半水石膏等を製造すべく、原料石膏を焼成又は乾燥させる石膏焼成炉及び石膏焼成方法に好ましく適用される。本発明によれば、炉内の原料石膏堆積層の流動性を改善し、焼成石膏の「焼きむら」発生を防止するとともに、焼成炉の燃料消費量を削減することができるので、その実用的価値は、顕著である。

0048

1石膏焼成炉
2燃焼管
3炉頂壁
4炉壁
5円筒壁
6円錐壁
7炉底壁
8焼成石膏導出口
9オーバーフロー装置
10攪拌機
11攪拌翼
12ボス部
13羽根部
14回転軸支承部
15外管
16回転軸
17 円錐壁貫通部
21燃料供給路
22燃焼用空気供給路
23混合器
24小径管
30 基部
40駆動装置
α 炉内領域
β管内領域
γ 内側領域
A燃焼用空気供給管
F燃料供給管
H高温ガス(高温の熱ガス)
Hg高温ガス噴流
M原料石膏
Ma堆積層の上面
Ms 原料石膏の堆積層
S 原料石膏供給路
W 焼成石膏
X中心軸線
CL中心線
CP交点
RL 法線

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ