JP6467245B2 - 石膏焼成炉及び石膏焼成方法 - Google Patents

Description

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に高温ガス噴流を噴出させて、炉内の原料石膏を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。

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、建築物の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、逆円錐状又はすり鉢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の燃焼反応により生成した高温の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、炉内壁面の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。

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

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の消費量を削減し、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、炉内の流動化現象を解析すべく、石膏焼成炉のスケルトンモデルを製作し、炉内の原料石膏堆積層の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。

（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。

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に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。

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。

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。

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。

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を助勢することを特徴とする石膏焼成方法を提供する。

好ましくは、攪拌機の作動時における焼成温度の設定値は、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の粉体分離装置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。

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、排気再循環用のファン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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の外面に突設した顎部又は脚部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に破線で示す如く、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。

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。

攪拌機１０は、回転軸１６と同心状の外管１５と、所要の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。

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。

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。

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。

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。

次に、上記構成の焼成炉１の作動について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (10)

1. 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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を助勢することを特徴とする石膏焼成方法。
9. 前記攪拌機の非作動時における焼成温度の設定値に対し、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。
10. 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８又は９に記載の石膏焼成方法。

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