JP2000281400A - 酸素富化用キルン - Google Patents

酸素富化用キルン

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JP2000281400A
JP2000281400A JP2000070739A JP2000070739A JP2000281400A JP 2000281400 A JP2000281400 A JP 2000281400A JP 2000070739 A JP2000070739 A JP 2000070739A JP 2000070739 A JP2000070739 A JP 2000070739A JP 2000281400 A JP2000281400 A JP 2000281400A
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clinker
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cooling device
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Ovidiu Marin
オビディウ・マリン
Olivier Charon
オリビエ・シャロン
Mahendra L Joshi
マヘンドラ・エル・ジョシ
Dyugu Jacques
ジャック・デュグ
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ロータリーキルン内へ酸素を導入するための、
安全で効率的なシステムと方法を得たい。 【解決手段】キルンは、キルンに空気を吹き込む空気ブ
ロワーの上流に位置した酸化剤注入装置を有している。
キルンに酸素を付加することは、クリンカー冷却装置の
冷却容量を増加し、キルンの燃焼を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーキルン
内へ酸素を注入するための新規な装置と方法に関する。
本発明は特に、セメント、石灰、ドロマイト、マグネシ
ア、二酸化チタン、および他の仮焼された（ｃａｌｃｉ
ｎｅｄ）材料のような鉱物の仮焼（ｃａｌｃｉｎａｔｉ
ｏｎ）用に使用されるロータリーキルン内で燃焼を非常
に改善する装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、セメンとおよびその他の仮焼され
た材料に対する要求が、より勝って生じている。建設工
業において、建築および輸送改良プロジェクトの遅れ
は、十分なセメントが欠乏していることに起因してい
る。酸素の、燃焼空間例えば炉内への導入は、燃焼プロ
セスを促進するために種々の産業で使用されている。今
日まで、ロータリーキルンに酸素を使用することは、多
くの文献に現わされている主として３つの方法で適用さ
れてきた。それは、一次空気すなわち主バーナー内に酸
素を導入すること；標準的空気燃料バーナーに加えて酸
素燃料バーナーを使用すること；およびロータリーキル
ン内へ、特に焔の特性を改善するために装填物と焔との
間の領域へ酸素ランスをする（ｌａｎｃｉｎｇ）ことで
ある。ロータリーキルンに酸素を使用することを文献的
に示しているものとしては、Ｗｒａｍｐｅ、Ｐ．および
Ｒｏｌｓｅｔｈ、Ｈ．Ｃ．の「ロータリーキルンの製造
に際しての酸素の影響および燃料効率：その理論と実
践」（ＩＥＥＥ議事録索引５６８〜５７３（１９７６年
１１月）（ここでその全体を参照して取り込む））があ
り、これには、キルン内への過剰な、しかしこれ以下で
は操作が大きな問題無しで行われる温度で生産すると生
産物が５０％以上も増加することが示されている。
【０００３】セメントプラントへ酸素を導入する各方法
は、利点とともに欠点をも有している。このように、一
次空気内へ酸素を導入することは、近代的なセメントキ
ルンが一次空気として使用される全体の空気の５〜１０
％を使用するように、キルンに導入可能な酸素の全体量
を制限する。それゆえ、キルン内に意味ある量に酸素を
導入するために、空気燃料流に濃縮酸素を非常に増加す
ることが必要である。酸素濃度の増加は潜在的安全性の
問題を招き、燃料は、キルンの燃焼空間内に到達する前
に富Ｏ２空気と接触し、それゆえ、あまりにも速く燃焼
し、また爆発さえ起こる。
【０００４】分離した酸素バーナーの使用は、装填物
（ｌｏａｄ）への熱の移送を増加するより改良された解
決を提供し、通常、キルンの後壁の重要な変更と同様、
天然ガスまたは油のような良質の燃料を大量に必要とす
る。この方法は、米国特許第３、３９７、２５６号（そ
の全体をここで参照して取り込む）のようにすでに提供
されている。ランスの使用は、より洗練された解決方法
であるが、キルンを通って移動するクリンカー全体への
不均一な熱移動の結果となる燃焼空間の局部的温度上昇
をする。ランス法は、また、耐火物を潜在的に破壊する
ように、耐火物にホットスポットを生成する。冷たい酸
素の導入は、局部的に焔を冷却することによって、燃焼
における酸素の有効な効果を最終的に制限する。ランス
の使用は、米国特許第５、５７２、９３８号、米国特許
第５、００７、８２３号、米国特許第５、５８０、２３
７号、および米国特許第４、７４１、６９４号に提案さ
れているが、これらすべてをここで参照して取り込む。
【０００５】米国特許第４、３５４、８２９号は、空気
と酸素とを別個のパイプで混合し、それをロータリーキ
ルンの移動する壁を通して導くものが述べられている。
この装置は、非常に多くの問題を被むりやすく、それに
は、キルンとともに回転する漏洩のないプレナム（ｐｌ
ｅｎｕｍ）の形成が困難であること；キルン内へチュー
ブを挿入することが困難であること；空気と酸素との混
合は燃焼プロセスを損傷するであろう位置に導かれる事
実があること；および、ロータリーキルンに導かれた空
気は冷たいという事実があることがあり、それゆえ、ロ
ータリーキルンの非常に高価な構造物を熱衝撃から損傷
する更なるひずみをロータリーキルンに導く。
【０００６】セメントのロータリーキルンにおける酸素
の一般的使用は、ＰＣＡ研究開発（Ｒ＆Ｄ）研究所の雑
誌（１９６５年１１月）４９〜６６「ロータリーキルン
における富酸素燃焼」（ここでそのすべてを参照して取
り込む）のＧａｙｄａｓ、Ｒ．Ａ．の研究から始まっ
て、キルンの非常な生産増加を導く文献はすでに刊行さ
れている。Ｇａｙｄａｓは、１９６０年から１９６２ま
での期間の試験結果を表わしている。これには、Ｇｅｉ
ｓｓｌｅｒが１９０３年にクリンカー製造用に酸素を使
用できることを示唆していると述べている。実験的研究
は１９４０年代にドイツでなされたが、その結果は利用
可能ではなかった。もし適切に処置されないと、製品の
増加は、クリンカー冷却装置またはガス流排出システム
のような種々の隘路領域で発生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、ロータリーキルンにおいて、クリンカー冷却装置の
達成を改良する方法を提供することである。本発明の他
の目的は、例えばセメントプラント装置において使用さ
れるロータリーキルン内へ酸素を導入するための、安全
でありながら効率的なシステムと方法を提供することで
ある。それは、プラント全体の操作に逆行することな
く、火焔特性を促進し生産を改良するような方法によっ
てである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の例示的実施例によ
れば、クリンカー製造用の改良されたキルンは、入り口
とクリンカー出口とを有するキルンチャンバーと；前記
キルンチャンバー内に焔が向けられるように配置され、
燃料入り口と、酸化剤入り口と、出口とを有するバーナ
ーと；前記クリンカー出口からクリンカーを受けるため
に配置され、少なくとも１つの空気入り口を有するクリ
ンカー冷却装置と；バーナーの酸化剤入り口、クリンカ
ー冷却装置の空気入り口、およびこれらの両方からなる
グループから選択されたキルンの酸化剤入り口と流体的
に連通された酸化剤源とを備えている。
【０００９】第２の例示的実施例によれば、キルンの操
作方法は、キルンチャンバー、入り口、およびクリンカ
ー出口と、前記キルンチャンバー内に焔が向けられるよ
うに配置され、燃料入り口と、酸化剤入り口と、および
出口とを有するバーナーと；前記クリンカー出口からク
リンカーを受けるために配置され、少なくとも１つの空
気入り口を有するクリンカー冷却装置と；バーナーの酸
化剤入り口、クリンカー冷却装置の空気入り口、および
これらの両方からなるグループから選択されたセメント
キルンの酸化剤入り口と流体的に連通された酸化剤源
と；を有するキルンを提供するための工程を有し、酸化
剤を前記酸化剤源からキルン酸化剤入り口を通して流す
工程と；そしてクリンカーを形成するように仮焼される
べき材料を前記キルンチャンバーに流す工程と；を備え
ている。本発明のさらに他の目的、態様、および付随的
利点は、この分野の当業者にとって、添付した図面と関
連してなされた以下の実施例の詳細な説明から、容易に
明らかとなるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】本件出願の発明は、例示的方法に
よってのみ与えられ、添付した図面を参照して、装置と
方法の好ましい実施例を参照してより詳細に説明され
る。図面の図を参照すると、いくつかの図を通して、類
似した参照符号は等しいかまたは対応する要素を示して
いる。セメント工業に於いて遭遇する第１の重大な目的
が、現在ある製造設備を依然として使用しながら、効率
的に製造を向上するためのシステムとプロセスに見出さ
れてきた。上記で議論したように、クリンカーキルン内
への付加的な酸素の導入は、他の改良の中でも製品の増
加にとって重要であることが発表されている。酸素注入
装置は、また、促進された燃焼と、増加されたダストの
吹き入れと、および酸素注入装置の使用をしないキルン
全体の他の改良のために導入できる。本発明は、セメン
トプラントにおいて、これらの利点に利用できるような
方法で、酸素導入装置、およびより一般的な酸素含有ガ
スを使用する。さらに、本発明は、システムを通した隘
路位置、流れるガスの制限、クリンカー冷却装置の制
限、およびプラント外へのクリンカーの搬送のような製
品の増加によってもたらされた関連された発生を処置す
る。
【００１１】本発明による酸素の導入は、装填物への熱
移送の増加およびそれゆえの製品の増加と同様に、流れ
るガス容量の減少を可能とする。キルン内に導入された
空気中に窒素が存在することは、クリンカー形成プロセ
スを助けることなく、全体のガス容積を高温に加熱する
ためのエネルギーを必要とする。純粋または実質的に純
粋な形態で付加的酸素を導入することは、流れるガスの
窒素の比率を減少し、それゆえ、キルンにおいて利用可
能なある温度以上に過熱されるべきであると考えられた
グレードの高い熱の量を増加する。
【００１２】従来、酸素は、セメントプラント内の燃焼
空間の近傍に、周囲の（大気中の）温度で直接導入され
ていた。酸素導入によるキルン製造の増加は、利用可能
な燃焼空気の減少の結果となり、クリンカー冷却装置の
冷却容量を減少し、クリンカーが過熱したままセメント
プラントから出ることを招く。本発明は、クリンカー冷
却装置の前に存在する空気の量に多くの量の酸素を付加
することを通して、クリンカー冷却装置を通る全ガス量
の流量割合を増加するによって、このネガティブな効果
を減少する。このように、本発明は、クリンカーを付加
的に冷却することによるだけではなく、注入された酸素
の温度を約４００°Ｃと約９００°Ｃとの間の値に上昇
することによって、セメントプラントの熱効率を増加す
る。使用された酸素の量に依存して、本発明は、セメン
トプラント内への付加的な１〜２メガワット（ＭＷ）の
熱フラックスを回復する。例えば、限定するものではな
いが、キルン内への付加的な全酸素注入量が１日約１５
０トン（ｔ／ｄ）の場合、酸素を周囲の温度から約９０
０°Ｃの温度まで上昇するために、酸素によって受けら
れ、また、キルン内へ再導入されるパワーは、ほぼ１．
４ＭＷである。この酸素の消費は、中間的サイズのセメ
ントプラント用の酸化剤における酸素の濃度を約２３％
まで増加し、これは、受け入れられた富酸素レベルにお
いて十分である。本発明によるシステムは、さらに、熱
い酸化剤が燃料と混合するので、燃料をより早く発火し
燃焼することを可能にして燃焼プロセスを援助する。急
速な発火は、放射の潜在的効果をもって燃焼プロセスを
促進するだけではなく、さらに製品を増加するキルン内
へ吹き込まれるべきより多くのダスト（ｄｕｓｔ）を可
能にする。これは、燃焼プロセスにおけるダストの否定
的影響に反作用する加熱ガスまたは富酸素がスの使用か
ら促進された燃焼による。
【００１３】以前のシステムおよびプロセスは、セメン
トプラントにおいて加熱された酸素注入の利点を認識す
ることはない。本発明は、クリンカーの移送される熱を
増加するために、酸素との燃焼目的用に必要な空気を富
化（ｅｎｒｉｃｈ）する方法を有している。酸素富化
は、プラント製品を増加し、クリンカー冷却装置のよう
な種々の位置でのセメント製造の隘路のリスクを減少す
るために使用される。本発明の例示的実施例によれば、
プロセスは、セメントプラントにおいて燃焼の目的のた
めに使用される空気をもたらす、かなりの量の酸素をフ
ァンすなわちブロワーの前（上流）または後（下流）
に、しかしクリンカー冷却装置の前に注入する。このよ
うに、クリンカーがキルン内へ流れる富酸素空気に熱を
搬送するように熱回復を促進するためと同様、酸素は、
冷却装置の冷却容量の増加を導くようにクリンカー冷却
装置の前において空気と十分に混合される。これらの利
点に加えて、加熱された酸素は、特にキルンにおけるプ
ラントの燃焼の改良をもたらす。本発明によって達成さ
れ改良された燃焼は、ダスト再利用システムを持ったセ
メントプラントにおいて特に有益である。促進された燃
焼は、バーナー作業とキルン温度の逆の影響なしで、再
循環されるべき比較的大きな量のダストを可能にする。
【００１４】図面に戻ると、図１は、本発明の第１の例
示的実施例によるセメントプラントの部分を示してい
る。キルン１０例えばロータリーキルンは、クリンカー
（図示せず）を過熱し準備するために使用される。クリ
ンカー形成がキルン１０内で完了した後、それはキルン
１０から出て、上述された予め定めた温度に冷却される
クリンカー冷却装置１４を通る。燃焼空気（二次および
／または三次空気）が、クリンカーを冷却するために使
用される。それ故、多くの部分の燃焼空気が、クリンカ
ーによって与えられる熱を回収（ｒｅｃｕｐｅｒａｔ
ｅ）する。
【００１５】キルン１０は、通常の当業者にとって容易
に明らかな方法でキルン１０の内部へ延びているバーナ
ー１６を有している。バーナー１６は、燃焼領域１８を
介して、キルンを通って移動する原材料（図示せず）の
温度を上昇し、また原材料をクリンカーに変化させる多
くの化学反応を可能にするために必要な熱を供給する。
より近代的なセメントプラントにおいて、原材料がキル
ン１０に到達するために非常に多量のエネルギーが供給
される。これらの工場は、（予備）仮焼装置が備えられ
ていて、燃焼中に全熱量の約６０％またはそれ以上が原
材料に供給される。
【００１６】任意の一次ファンすなわちブロワー２０
が、一次空気経路３２に沿ってバーナー１６に空気を供
給し、一次空気は、好ましくは、燃料をキルン１０内へ
搬送するために使用される。一次空気の量はキルン１０
に入る空気の全量の好ましくは約４％と約５％との間で
変るが、近代的なセメントプラントでは一般には一次空
気を減少して供給される。二次ファンすなわちブロワー
２２は、過熱されたクリンカーをそれらがキルン１０か
ら出るようにするために、空気入り口２４を介して二次
空気をクリンカー冷却装置１４に供給する。それに対応
して、クリンカー冷却装置１４のクリンカーを冷却する
ために使用された空気は、一般に約６００°Ｃと９００
°Ｃとの間の温度に過熱される。このように、クリンカ
ーは、二次空気経路３４に沿ってキルン内へ流れる熱を
二次空気に移す。それ故、予熱された二次空気は、補助
的な酸素源をキルンに設けることによって、および、キ
ルンに対する熱低下として作用しないことによる両方に
よって、クリンカー製造を助ける。製造を増加すること
は、クリンカー冷却装置１４を通るクリンカーの流量を
増加する結果だけでなく、クリンカー冷却装置１４を通
る空気の量を増加する必要がある。
【００１７】上述したように、セメントプラントは、選
択的に、好ましくは、（予備）仮焼装置１２が設けられ
ている。このように、原材料は、（予備）仮焼装置１２
を通って原材料流路２６に沿いシステムに入り、その中
で予熱され処理される。材料は、次いで、材料がクリン
カーを生成するのに十分に過熱されるキルン流路２８に
沿いキルン１０を通って流れる。クリンカーは、ついで
キルン１０から、クリンカー経路３０に沿ってクリンカ
ー冷却装置１４内に出て、ここでクリンカーは予め定め
た温度に冷却され、ついでクリンカー冷却装置から出
る。ブロワー２２によって供給される二次空気の部分が
二次空気経路３４に沿って流れるので、ある部分は、
（予備）仮焼装置１２に導かれた三次空気経路３６に沿
ってクリンカー冷却装置１４外へそらされ、キルン１０
に入る前に原材料の仮焼処理を促進する。図１に示され
た実施例において流れガスを（予備）仮焼装置１２内へ
向ける流れガス流路３８を通って、流れガスはキルン１
０を出る。通常の当業者によって容易に理解できるよう
に、流れガスは、流れガスから原材料への付加的な熱の
移動があるので、（予備）仮焼装置１２で達成される仮
焼処理を促進することができる。
【００１８】本発明によれば、付加的な酸素、または酸
素含有ガス例えば富酸素空気が、上述した利益を達成す
るために予備燃焼空気に注入される。本発明の文脈（ｃ
ｏｎｔｅｘｔ）において、酸素の注入に関して、純酸
素、酸素含有ガス、および／または富酸素ガス、他の酸
化剤も同様に含まれている。図１に示された実施例にお
いて、酸素は、システムの２つの位置、すなわち、一次
空気ブロワー２０の上流における一次酸素注入位置４０
と、および二次空気ブロワー２２の１つまたはそれ以上
の上流における二次酸素注入位置４２との１つまたは両
方で注入される。
【００１９】上述したように、一次空気内への酸素の注
入は、なかんずく、燃焼の低下とキルン内の温度低下な
しで、キルン内に吹き込まれるダストをリサイクルする
ために、キルン１０およびバーナー１６の能力を促進す
る。さらに、キルン１０内へ加熱された酸素を導入する
ことは、より安定した焔だけでなく、焔の長さの減少を
導く。さらに、二次空気内へ酸素を注入することは、バ
ーナー１６用の他の酸素源を提供し、この酸素は多分キ
ルン１０内に先に入り、クリンカー冷却装置１４の冷却
容量を促進する。さらに、二次空気内への酸素の注入
は、更なる製造上の利点をもたらすことができるが、そ
れは、二次空気の部分が三次流路３６に沿って（予備）
仮焼装置１２へ流れ、（予備）仮焼化処理が富酸化剤予
熱空気の導入によって促進されるるからである。
【００２０】図２は、本発明の第２の例示的実施例によ
るセメントプラントの部分を示している。図２に示され
た実施例において、酸素注入位置４０は、第２の一次空
気ブロワー４４の上流に距離Ｌで設けられている。距離
Ｌは、注入機の直径および注入機の幾何学的配列と同
様、第２のブロワー４４に引き込まれる空気および酸素
が、第２のブロワー４４に引き込まれる空気と酸素の小
さな、局部的なポケットがないように混合されるための
十分な機会を有するように選択される。距離Ｌは、ブロ
ワー２０および２２を含むここで述べた他のブロワーに
等しく適用可能である。第２のブロワー４４から、富酸
化剤空気が接合点４６に流れ、ここで流れはクリンカー
冷却装置１４とブロワー２０（もし設けられていたら）
に分配する。接合点４６での富酸化剤空気の分配は、こ
の分野で良く知られた手動および自動化の両方のメカニ
ズムによって調整され、流量は、キルンの要求に従って
変更できる。図２に示された実施例において、クリンカ
ー冷却装置１４は、チューブ冷却装置またはロータリー
冷却装置である。
【００２１】図２に示された実施例は、富酸素空気の全
体量を単一のパイプシステムを通してセメントプラント
内に搬送するのに望まれている場合に好ましい。すなわ
ち、パイプシステムは、主バーナーに入る一次空気、ク
リンカー冷却装置へそしてキルンへ入る二次空気、およ
び、クリンカー冷却装置へそして（予備）仮焼装置へ入
る三次空気のような、プラントの全体的富酸素要求に共
通している。さらに、図２に示された実施例は、酸素注
入位置とキルン内への空気入り口との間に広がるある長
さを与えられて、空気とガスとの適切な混合を確実にす
るという利点を有している。複数の注入機と混合ダクト
との使用と協働してコストを低減するためのパイプの唯
一の混合部が同様に必要である（これは、注入された酸
素の量に依存して十分に長くできる）。
【００２２】図３は、本発明の第３の例示的実施例によ
るセメントプラントの部分を示している。図３に示され
た実施例において、酸素注入位置４０は、図１に示され
た実施例と類似している。分離して独立した酸素注入位
置４８が、空気吹き込みに先立ってすなわち前にクリン
カー冷却装置１４に入る空気用に設けられている。図３
に示された実施例は装着するのが非常に簡単である。そ
れは、現在存在するセメントプラントの空気パイプの付
加的な変更を必要としないからである。引き続いて、図
３に示された実施例は、少なくとも２つの酸素注入装置
と、酸素注入位置４０、４８の上流の酸素貯蔵装置（図
示せず）からのパイプ装置とを含むより多くの関連する
酸素注入計画が必要である。
【００２３】図４は、本発明の第４の例示的実施例によ
るセメントプラントの部分を示している。図４に示され
た実施例において、セメントプラントは、複数の空気入
り口２４と二次空気ブロワー２２とを有しているクリン
カー冷却装置１４の大型冷却装置（ｇｒａｔｅ ｃｏｏ
ｌｅｒ）７０を備えている。セメントプラントが大型冷
却装置７０を有するのに先立って、クリンカーを冷却す
るのに使用される二次空気の部分は、図１に関連して上
述したように、二次のまたは三次の空気として使用され
るけれども、加熱された空気の残りは、廃棄煙突６２を
通って廃棄空気流路６４に沿って流れ、ついで大気中に
放出されて空気を浪費する。これは、大きな熱損失を導
き、セメントプラントにおける全体的な熱力学的効率の
減少を招く。
【００２４】図４は、大型冷却装置内への複数の空気入
り口２４を持った大型冷却装置７０を有するセメントプ
ラントの部分を示している。しかしながら、図４に示さ
れた実施例によれば、酸素はブロワー２２の上流からの
み注入されるけれども、ブロワー５０は大型冷却装置７
０に富酸素空気を供給しない。大型冷却装置７０の幾何
学的構造によって、ブロワー２２は、主として二次空気
経路３４へ導く空気流５２と、主として三次空気流路３
６へ導く空気流５４、５６を生成する。もちろん、ある
程度の交差流が起こり得る。しかしながら、ブロワー５
０は、主として、クリンカー経路３０に沿って移動する
クリンカーを冷却した後に、廃棄空気流路３４に沿って
廃棄煙突６２を通ってクリンカー冷却装置１４を出る空
気流５８、６０を生成する。このように、クリンカー冷
却装置１４内に注入された酸素は浪費されず、空気流５
２、５４、および５６に沿って流れる富酸素空気の高め
られた冷却容量は、ブロワー５０によって吹き込まれプ
ラントから排出されるべき空気を少なくすることを可能
にし、セメントプラントは、予熱された二次および三次
の富酸素空気の回収されたエネルギーから利益を受け
る。
【００２５】図１〜４を参照して、本発明による例示的
処理方法を述べた。原材料は、原料流路２６に沿って、
また任意的に、（予備）仮焼装置１２を通って移動する
ようになされる。（予備）仮焼装置１２が設けられた場
合、原材料は、その中で加熱され部分的に処理される。
ついでキルン１０内へ移動した材料は、クリンカーを形
成するように燃焼されて仮焼され、そしてクリンカー冷
却装置１４内へキルン１０から出る。キルン１０での仮
焼処理の間、空気はブロワー２０（もし設けられていれ
ば）２２、２４、および５０によってシステム内へ吹き
込まれ、酸化剤が、富酸化剤空気を形成するために、シ
ステムのブロワーに入る前に注入位置４０、４２で空気
中に注入される。図２を参照すると、富酸化剤空気は、
バーナーの酸化剤入り口とクリンカー冷却装置の酸化剤
入り口との間で分離することができる。クリンカー冷却
装置に吹き込まれた富酸化剤空気は、キルンからの加熱
されたクリンカーを冷却し、そして、加熱されたクリン
カーは、予熱された富酸化剤空気を生成するためにクリ
ンカー冷却装置内で熱を富酸化剤空気に伝える。この予
熱された富酸化剤空気は、ついで、二次的に予熱された
富酸化剤空気としてキルンチャンバー内へ流れることが
可能にされるかまたは生ずる。そして、もし予備仮焼装
置が設けられていると、予熱された富酸化剤空気の部分
は、予備仮焼装置への下流への流れを可能にされるかま
たは生ずる。図４を参照すると、付加的な空気が大型冷
却装置に吹き込まれるが、しかし、付加的な酸素によっ
て豊富にされていず、クリンカー冷却装置外への廃棄煙
突６２外への主とした流れを可能にするかまたは生じ、
入り口２４からの予熱された富酸化剤空気は、キルンチ
ャンバーと（予備）仮焼装置１２との中への主とした流
れを可能にしまたは生ずる。
【００２６】
【発明の効果】このように、本発明によるシステムとプ
ロセスとは、酸素が、燃焼／搬送目的用に指定されたセ
メントプラント内への全ての空気流内へ、または、セメ
ントプラント内への選択的なある空気の流れへ、選択さ
れたあるいは全ての空気流がクリンカー冷却装置を通る
ことを含むような注入される装置と工程とを有してい
る。酸素注入位置は、空気をセメントプラント内に搬送
するブロワーの好ましくは前に、または、後にある。も
し、注入装置がファンに先立って前にあると、要求され
た酸素の圧力は、比較的低く、空気と酸素との間の混合
は効率的に達成される。高圧酸素の利用が可能な条件に
おいて、注入装置は、ファンの後に形成することがで
き、ファンを通る酸素の通過に関する潜在的安全性の考
慮を省略できる。本発明において、操作上の安全性とセ
メントプラント全体の効率を増加するための条件におい
て、酸素注入装置は、クリンカーに対する熱的負荷の増
加を得るために使用さる。さらに、本発明は、クリンカ
ー生成物の増加を招くことができる。本発明による酸素
富化（ｏｘｙｇｅｎ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ）は、それ
ゆえ、燃焼のためにセメントプラント内へ導入される
か、または選択的にクリンカー冷却装置内への空気入り
口の少なくとも１つ内へ導入される空気の量を含む。
【００２７】それゆえ、本発明は、燃焼のためにセメン
トプラントに導入される空気の酸素による共通の富化の
プロセスにもまた向けられている。注入プロセスは、燃
焼空気をセメントプラント内へ搬送するブロワーの前ま
たは後に、特別に構成されたパイプシステムに少なくと
も１つの空気入り口を有する。ブロワーの前に注入され
た場合、本発明による酸素富化は、ブロワーの上流にお
ける空気流の比較的低い圧力を与えるような比較的低い
圧力の酸素で達成することができる。
【００２８】本発明は、セメントプラントにおける改良
された燃焼プロセスが得られ、他の利点と比べてクリン
カー製造の増加という結果を得られる。実際のセメント
プラントの幾何学的構造およびパラメータで達成される
熱と質量のバランスの計算は、ブロワーの上流に酸素の
導入をすると、酸化剤混合装置での約２１．５％と約２
８％との間の酸素、好ましくは約２３％の酸素の全体的
富化のレベルのために、酸素１トン当たり約２．５トン
のクリンカーがキルンにおいて製造されることによって
クリンカー製造が増加することを示している。
【００２９】本発明に基づく熱い富酸素空気の導入は、
セメントプラントの熱的効率を向上し、比較的低いクリ
ンカー温度を導き出し、そしてそれ故クリンカーの熱損
出は比較的低く、この熱のバランスは、セメントプラン
ト内で加熱された酸素で再導入され、再生され、または
回収される。実際のセメントプラントの幾何学的構造お
よびパラメータで達成される熱と質量のバランスの計算
は、ブロワーの前への酸素の導入が、上述した従来の方
法を通した酸素の同量の導入と比較した場合、１０％ま
でプラントの効率を向上するということによって示され
る。本発明をその好ましい実施例を参照して詳細に説明
したが、本発明の範疇から逸脱しないで、種々の変更、
均等物の採用ができることがこの分野の当業者にとって
明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるロータリーキルン
の概略図。
【図２】本発明の第２の実施例によるロータリーキルン
の概略図。
【図３】本発明の第３の実施例によるロータリーキルン
の概略図。
【図４】本発明の第４の実施例によるロータリーキルン
の概略図。
【符号の説明】
１０……キルン １２……（予備）仮焼装置 １４……クリンカー冷却装置 １６……バーナー １８……燃焼領域 ２０……一次ファンすなわちブロワー ２２……二次ファンすなわちブロワー ２４……空気入り口 ２６……原材料流路 ２８……キルン流路 ３０……クリンカー経路 ３２……一次空気経路 ３４……二次空気経路 ３６……三次空気流路 ３８……流れガス流路 ４０、４８……酸素注入位置 ４４……第２のブロワー ４６……接合点 ５２、５４、５６、５８、６０……空気流 ６２……廃棄煙突 ６４……廃棄空気流路 ７０……大型冷却装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｂ 7/38 Ｆ２７Ｂ 7/38 Ｆ２７Ｄ 13/00 Ｆ２７Ｄ 13/00 Ｚ 15/02 15/02 Ｈ (72)発明者 オリビエ・シャロン アメリカ合衆国、イリノイ州 60611、シ カゴ、イー・オンタリオ 401 (72)発明者 マヘンドラ・エル・ジョシ アメリカ合衆国、イリノイ州 60561、ダ リアン、リップル・リッジ 8319 (72)発明者 ジャック・デュグ フランス国、モンティニー・ル・ブレトン ヌ、リュ・ドゥ・ブーガンビラ 30

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入り口とクリンカー出口とを有するキル
    ンチャンバーと；前記キルンチャンバー内に焔が向けら
    れるように配置され、燃料入り口と、酸化剤入り口と、
    出口とを有するバーナーと；前記クリンカー出口からク
    リンカーを受けるために配置され、少なくとも１つの空
    気入り口を有するクリンカー冷却装置と；バーナーの酸
    化剤入り口、クリンカー冷却装置の空気入り口、および
    これらの両方からなるグループから選択されたキルンの
    酸化剤入り口と流体的に連通された酸化剤源とを備えた
    ことを特徴とするクリンカー製造用の改良されたキル
    ン。
  2. 【請求項２】 前記クリンカー冷却装置が、前記キルン
    チャンバーと流体的に連通する空気出口をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１記載の改良されたキルン。
  3. 【請求項３】 原材料入り口と、予備仮焼された材料出
    口と、および空気入り口を有し、予備仮焼された材料出
    口は前記キルンチャンバー入り口に通じていて、空気入
    り口は前記クリンカー冷却装置の下流でクリンカー冷却
    装置に流体的に連通されている予備仮焼装置をさらに備
    えたことを特徴とする請求項１記載の改良されたキル
    ン。
  4. 【請求項４】 入り口と出口を有する空気ブロワーをさ
    らに有し、前記空気ブロワー出口は、前記バーナーの酸
    化剤入り口および前記クリンカー冷却装置との両方の上
    流に流体的に連通されていて、前記酸化剤源は空気ブロ
    ワー入り口の上流に設けられていることを特徴とする請
    求項１記載の改良されたキルン。
  5. 【請求項５】 前記バーナーの酸化剤入り口と前記クリ
    ンカー冷却装置の空気入り口は、前記キルンチャンバー
    の上流で流体的に絶縁されていて、前記酸化剤源は前記
    バーナーの酸化剤入り口と前記クリンカー冷却装置の空
    気入り口とへ別個の入り口を有することを特徴とする請
    求項１記載の改良されたキルン。
  6. 【請求項６】 前記クリンカー冷却装置は大きなクリン
    カー冷却装置を備えていて、この大きなクリンカー冷却
    装置は、入り口を有しこの大きなクリンカー冷却装置に
    空気を吹き込む複数の空気ブロワーを有していて、前記
    酸化剤源は、大きなクリンカー冷却装置の空気ブロワー
    の少なくとも１つの流体的に連通していて、前記バーナ
    ー酸化剤入り口と流体的に連通していることを特徴とす
    る請求項１記載の改良されたキルン。
  7. 【請求項７】 大きなクリンカー冷却装置は、廃棄空気
    出口と、前記酸化剤源からの酸化剤を受けない入り口を
    有する少なくとも１つの空気ブロワーとを有することを
    特徴とする請求項６記載の改良されたキルン。
  8. 【請求項８】 前記キルンは、ロータリーキルンを有す
    ることを特徴とする請求項１記載の改良されたキルン。
  9. 【請求項９】 キルンチャンバー、入り口、およびクリ
    ンカー出口と、前記キルンチャンバー内に焔が向けられ
    るように配置され、燃料入り口と、酸化剤入り口と、お
    よび出口とを有するバーナーと；前記クリンカー出口か
    らクリンカーを受けるために配置され、少なくとも１つ
    の空気入り口を有するクリンカー冷却装置と；バーナー
    の酸化剤入り口、クリンカー冷却装置の空気入り口、お
    よびこれらの両方からなるグループから選択されたキル
    ンの酸化剤入り口と流体的に連通された酸化剤源と；を
    有するキルンを提供するための工程を有し、酸化剤を前
    記酸化剤源からキルンの酸化剤入り口を通して流す工程
    と；そしてクリンカーを形成するように仮焼されるべき
    材料を前記キルンチャンバーに流す工程と；を備えたこ
    とを特徴とするキルンの操作方法。
  10. 【請求項１０】 原材料入り口と、予備仮焼された材料
    の出口と、空気入り口とを有する予備仮焼装置を有する
    キルンを提供する工程をさらに備え、前記予備仮焼装置
    の予備仮焼出口はキルンチャンバー入り口に通じ、予備
    仮焼空気入り口はクリンカー冷却装置の下流と流体的に
    連通されていて、流れ工程は、クリンカー冷却装置に富
    酸化剤空気を形成するために酸化剤をクリンカー冷却装
    置の空気入り口に流すための工程をさらに有し、予備仮
    焼装置は、仮焼されるべき材料になる予備仮焼された材
    料を生成することを特徴とする請求項９記載のキルンの
    操作方法。
  11. 【請求項１１】 前記富酸化剤空気を前記クリンカー冷
    却装置から前記予備仮焼空気入り口へ流す工程をさらに
    備えたことを特徴とする請求項１０記載のキルンの操作
    方法。
  12. 【請求項１２】 前記材料をキルン内で加熱されたクリ
    ンカーを形成するために加熱する工程と；前記加熱され
    たクリンカーを前記クリンカー冷却装置に移動する工程
    と；クリンカー冷却装置と予熱された空気とを生成し、
    前記少なくとも１つのクリンカー冷却装置空気入り口か
    ら前記クリンカー冷却装置内へ吹き込まれる空気へ前記
    加熱されたクリンカーから熱を移送する工程と；を備え
    たことを特徴とする請求項９記載のキルンの操作方法。
  13. 【請求項１３】 流れ工程は、酸化剤をクリンカー冷却
    装置の空気入り口および予熱された空気に流して富酸化
    剤の予熱された空気を生成するための工程をさらに有
    し、富酸化剤の予熱された空気をキルンチャンバー内へ
    流す工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１２記
    載のキルンの操作方法。
  14. 【請求項１４】 原材料入り口と、予備仮焼された材料
    の出口と、空気入り口とを有する予備仮焼装置を有する
    キルンを提供する工程をさらに備え、前記予備仮焼装置
    の予備仮焼された材料の出口はキルンチャンバー入り口
    に通じ、予備仮焼装置の空気入り口はクリンカー冷却装
    置の下流でクリンカー冷却装置と流体的に連通している
    ことを特徴とする請求項１３記載のキルンの操作方法。
  15. 【請求項１５】 富酸化剤の予熱された空気をクリンカ
    ー冷却装置から予備仮焼装置の空気入り口に流す工程を
    さらに備えたことを特徴とする請求項１４記載のキルン
    の操作方法。
  16. 【請求項１６】 酸化剤源からバーナー酸化剤入り口を
    通って酸化剤を流す工程を有すことを特徴とする請求項
    ９記載のキルンの操作方法。
  17. 【請求項１７】 富酸化剤空気を形成するために酸化剤
    と空気とを予備混合する工程と；富酸化剤空気の流れを
    バーナー酸化剤入り口とクリンカー冷却装置空気入り口
    との両方に分離する工程とをさらに備えたことを特徴と
    する請求項９記載のキルンの操作方法。
  18. 【請求項１８】 クリンカー冷却装置に大型冷却装置を
    備え、前記大型冷却装置は少なくとも２つの空気入り口
    と、廃棄空気出口とを有し、酸化剤をすべての大型冷却
    装置の空気入り口よりも少なく通過させて流す工程をさ
    らに備えたことを特徴とする請求項９記載のキルンの操
    作方法。
  19. 【請求項１９】 そこを通って酸化剤が流れない少なく
    とも２つの空気入り口の一方を通して、空気をクリンカ
    ー冷却装置内に流すことを特徴とする請求項１８記載の
    キルンの操作方法。
  20. 【請求項２０】 キルンを提供する工程がロータリーキ
    ルンを提供する工程を備えたことを特徴とする請求項９
    記載のキルンの操作方法。
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