JP2000327378A

JP2000327378A - 難燃性燃料用仮焼炉

Info

Publication number: JP2000327378A
Application number: JP11139000A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Bando; 宏板東
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】設備費の大幅増加や熱効率の低下を招くこと
なく、無煙炭や石油コークス等の難燃性燃料を専燃燃料
として利用できる難燃性燃料用仮焼炉を提供する。【解決手段】微粉化した難燃性燃料を空気輸送する空
気輸送ライン１２と、空気輸送ラインに高温排ガスを吸
引して混入する排ガス吸引装置１４と、燃料，空気及び
排ガスの混合ガスを炉内に噴射し燃焼させる混合ガス供
給ライン１６と、を備える。排ガス吸引装置１４は、サ
スペンションプレヒータを構成するサイクロン式熱交換
器の高温ガスダクト内に設けられたエゼクター部１４ａ
と、エゼクター部に難燃性燃料を空気圧で噴射する噴射
管１４ｂとからなる。また、噴射管移動装置１５、温度
検出器１７及び噴射温度制御装置１８を備え、炉内に噴
射する混合ガス温度を一定に保持するようになってい
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、セメント焼成設備
に用いる難燃性燃料用仮焼炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメントプラントでは、図４に模式的に
示すように、回転窯式の焼成炉（ロータリーキルン１）
の上流側に、ロータリーキルンの排ガスで原料を予熱す
るサイクロン式予熱装置（サスペンションプレヒータ
２）を備え、更に、プレヒータとロータリーキルンの間
に仮焼炉３を設けたニューサスペンションプレヒータ付
きキルン（ＮＳＰキルン）が主に用いられている。この
ＮＳＰキルンは、所要燃料の５０〜６０％を仮焼炉３で
燃焼させ、粉末原料の脱炭酸反応を効率よく促進させ
て、キルンに送入するシステムであり、キルン入口原
料の見掛け脱炭酸率が高く、比焼成能力がＳＰキルンの
２倍以上に達し、生産性が高い、キルン側での所要燃
料の４０〜５０％しか焚かないため、焼成帯の熱負荷が
低く寿命が長い、仮焼炉出口ガス温度が比較的低く
（例えば８５０〜９００℃）、ＮＯｘの発生量が少な
い、などの特徴を有している。

【０００３】かかるＮＳＰキルンでは、サスペンション
プレヒータを構成する最上段のサイクロン式熱交換器２
ａ（以下、単にサイクロン２ａという）の入口にセメン
ト原料を投入すると、投入された原料は、サイクロン内
で排気ガスと熱交換をしつつ遠心分離されサイクロン下
部の逆円錐状に細くなった下端から下方に落ちる。この
原料は、さらに下段のサイクロン２ｂの入口ガス流路に
供給され、ガスに同伴されてそのサイクロンに入り遠心
分離される。このように原料は、排気ガスで加熱されな
がら順次下段のサイクロン２ｃ，２ｄ，２ｅに移ってい
き、最後に仮焼炉３で仮焼成させ、再下段のサイクロン
の下部からロータリーキルンに供給される。なお、この
図で４は、ロータリーキルン１を出たクリンカーを冷却
して供給空気を加熱するクリンカクーラ、５は仮焼炉３
に予熱空気を供給する２次空気ガクトである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のセメン
ト焼成設備では、仮焼炉３用の燃料として、揮発分（ボ
ラタイルマター）の多い歴青炭等が主として用いられ、
図５に模式的に示す微粉炭供給設備からロータリーキル
ン１用のキルンバーナ１ａと、仮焼炉３用の複数の仮焼
炉バーナ３ａにそれぞれ微粉炭が空気輸送され噴霧・燃
焼させていた。すなわち、歴青炭等の燃料を微粉化して
ストレッジビン６内に貯蔵し、これから別々のビン７
ａ，７ｂを介して計量装置８ａ，８ｂに供給し、送風機
９ａ，９ｂから吐出する常温空気を用いて空気輸送によ
り、バーナ１ａ，３ａに供給して噴霧し、燃焼させてい
た。この場合、バーナ１ａ，３ａの微粉炭燃焼量は、プ
ラント全体の熱効率を高めるように設定され、例えば焼
成炉での燃料量が若干多く設定される。また、空気輸送
に使用する空気温度は、送風機９ａ，９ｂ（例えばブー
ツブロア）による圧縮により昇温し、例えば６０〜８０
℃程度になっている。また、空気輸送用の空気量は、燃
焼に必要な空気量の８〜１０％程度である。

【０００５】近年、燃料の多様化，低質化が進められて
おり、セメント焼成設備においても、難燃性の無煙炭や
石油コークス（以下、難燃性燃料）を燃料として用いる
ことが要望されている。しかし、かかる難燃性燃料（無
煙炭や石油コークス）をセメント焼成設備に適用する
と、これらの燃料が含有する揮発分が少ない（約１／３
〜１／４）ので、着火しにくく、かつ燃焼速度が遅く、
そのためそのまま焼成炉に供給しても完全燃焼できない
問題点があった。すなわち、揮発分が少なく着火性と燃
焼速度が低いため、従来の焼成炉では、その一部しか燃
焼させることができなかった。

【０００６】この問題点を解決するために、例えば、
燃料を更に微粉化する、燃焼用空気温度を高める、
焼成炉を大型化する、空気量を増大する、等が考えら
れる。しかし、燃料を更に微粉化するとミルの粉砕効
率が低下し、燃焼用空気温度を従来の６０〜８０℃か
ら着火温度に近い温度まで高めると、その分の熱量が余
分に必要になり、焼成炉を大型化すると設備費が増大
し、空気を増大すると、余分な空気を加熱することに
より熱効率が低下する。そのため、いずれの場合にも、
設備費の大幅増大、或いは熱効率が低下し経済性，実用
性が極めて乏しい問題点があった。また、従来から、そ
の難燃性から、無煙炭や石油コークスは他の燃料（重
油、天然ガス、歴青炭等）との混燃として用いられてき
たが、かかる混燃では、燃料の多様化，低質化を完全に
は達成できなかった。すなわち、難燃性の無煙炭や石油
コークスを仮焼炉用専燃燃料として利用できる難燃性燃
料用仮焼炉が強く要望されていた。

【０００７】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、設備
費の大幅増加や熱効率の低下を招くことなく、無煙炭や
石油コークス等の難燃性燃料を専燃燃料として利用でき
る難燃性燃料用仮焼炉を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、微粉化
した難燃性燃料を空気輸送する空気輸送ライン（１２）
と、該空気輸送ラインに高温排ガスを吸引して混入する
排ガス吸引装置（１４）と、前記燃料，空気及び排ガス
の混合ガスを炉内に噴射し燃焼させる混合ガス供給ライ
ン（１６）と、を備えたことを特徴とする難燃性燃料用
仮焼炉が提供される。

【０００９】上記本発明の構成によれば、排ガス吸引装
置（１４）により空気輸送ライン（１２）に高温排ガス
を吸引して混入することにより、燃料，空気及び排ガス
の混合ガスの温度を排ガスの熱源を用いて難燃性燃料の
着火温度前後（例えば４００〜５００℃）に高めること
ができる。従って、混合ガス供給ライン（１６）におい
て、難燃性燃料を着火温度前後まで昇温し、必要により
輸送用空気で部分的に着火した状態で炉内に噴射し燃焼
させることができる。これにより、炉内に噴射された難
燃性燃料は、予熱及び着火が始まっているので、他の燃
焼を必要とすることなく直ちに全体が着火し高い燃焼速
度で完全燃焼することができる。

【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
排ガス吸引装置（１４）は、サスペンションプレヒータ
を構成するサイクロン式熱交換器の高温ガスダクト内に
設けられたエゼクター部（１４ａ）と、該エゼクター部
に難燃性燃料を空気圧で噴射する噴射管（１４ｂ）とか
らなる。この構成により、噴射管（１４ｂ）から難燃性
燃料を空気圧で噴射するだけで、大量の高温排ガスをエ
ゼクター部（１４ａ）で吸引して混合することができ
る。

【００１１】また、前記噴射管（１４ｂ）をその軸線方
向に前後させてエゼクター部（１４ａ）との間隔を変化
させる噴射管移動装置（１５）と、炉内に噴射する前の
前記混合ガスの温度を検出する温度検出器（１７）と、
該温度検出器による検出温度を所定の温度に保持するよ
うに噴射管移動装置を制御する噴射温度制御装置（１
８）と、を備える。この構成により、炉内に噴射する混
合ガスの温度を、難燃性燃料を所望の温度、例えば着火
温度前後に容易に設定し保持することができる。

【００１２】更に、前記排ガス吸引装置（１４）が設置
される高温ガスダクトは、最下段サイクロンの出口側ダ
クトである、ことが好ましい。この位置を流れる高温排
ガスの温度は、ガス中のダストが煙道内壁に付着しない
８６０℃以下であるため、エゼクター部（１４ａ）や噴
射管（１４ｂ）を例えば耐熱金属で構成することによ
り、比較的容易に過熱による損傷を防止することができ
る。なお、より上段側の高温排ガスを利用してもよい
が、低温となるので吸引する排ガス量が増える。また、
サイクロン入口側に設けてもよいが、この場合、ダスト
（原料）濃度が高く、エゼクターを閉塞させるおそれが
ある。

【００１３】

【発明の実施の態様】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照しつつ説明する。なお、共通する部分には
同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【００１４】図１は、本発明の難燃性燃料用仮焼炉を備
えたセメント焼成設備の全体構成図であり、図２は図１
のＡ部詳細図、図３は図１のＢ部拡大図である。また、
図２において、（Ａ）はＡ部拡大図、（Ｂ）はそのＢ−
Ｂ線における部分断面図である。

【００１５】図１及び図２に示すように、本発明の難燃
性燃料用仮焼炉は、空気輸送ライン１２、排ガス吸引装
置１４、及び混合ガス供給ライン１６を備えている。

【００１６】空気輸送ライン１２は、図５に示した従来
の仮焼炉バーナ用の空気ラインと同様であり、燃料を微
粉化してストレッジビン６内に貯蔵し、これから別々の
ビン７ａ，７ｂを介して計量装置８ａ，８ｂに供給し、
送風機９ａ，９ｂから吐出する常温空気を用いて空気輸
送するようになっている。また、この空気輸送に使用す
る空気温度は、従来と同様に、常温に近く、例えば６０
〜８０℃程度であり、かつ空気輸送用の空気量は、燃焼
に必要な空気量の８〜１０％程度に設定されている。本
発明の難燃性燃料用仮焼炉では、従来例（図５）と相違
し、ストレッジビン６内に貯蔵される燃料は、微粉化し
た難燃性燃料（例えば無煙炭や石油コークス）である。
また、計量装置８ｂ及び送風機９ｂから供給される難燃
性燃料と空気は、仮焼炉バーナ３ａではなく、排ガス吸
引装置１４に供給される。また、送風機９ｂによる吐出
圧力は、排ガス吸引装置１４における排ガス吸引のため
に従来より若干高い、３０００〜４０００ｍｍＡｑ程度
に設定されている。

【００１７】図２に示すように、排ガス吸引装置１４
は、エゼクター部１４ａと噴射管１４ｂからなる。エゼ
クター部１４ａは、サスペンションプレヒータ２（図４
参照）を構成するサイクロン式熱交換器の高温ガスダク
ト内に設けられている。この構成により、噴射管（１４
ｂ）から難燃性燃料を空気圧で噴射するだけで、大量の
高温排ガスをエゼクター部（１４ａ）で吸引して混合す
ることができる。また、この図において、エゼクター部
１４ａを設置する高温ガスダクトは、最下段サイクロン
２ｅの出口側ダクトである。この位置を流れる高温排ガ
スの温度は、ガス中のダストが煙道内壁に付着しない８
６０℃以下であるため、エゼクター部１４ａや噴射管１
４ｂを例えば耐熱金属で構成することにより、比較的容
易に過熱による損傷を防止することができる。なお、よ
り上段側の高温排ガスを利用してもよいが、低温となる
ので吸引する排ガス量が増える。また、サイクロン入口
側に設けてもよいが、この場合、ダスト（原料）濃度が
高く、エゼクターを閉塞させるおそれがある。

【００１８】また、図２に示すように、噴射管１４ｂ
は、エゼクター部１４ａに難燃性燃料を空気輸送用の空
気圧で噴射するように、エゼクター部１４ａに対向して
配置されている。更に、この噴射管１４ｂは、その軸線
方向に可動に構成されており、噴射管移動装置１５によ
り、噴射管１４ｂをその軸線方向に前後させてエゼクタ
ー部１４ａとの間隔を変化させることができるようにな
っている。この噴射管移動装置１５は、この例では、噴
射管１４ｂに軸線方向に取り付けられたラック歯車１４
ｃと噛合するピニオン歯車１５ａと、このピニオン歯車
１５ａを回転駆動するモータ１５ｂとからなる。更に、
本発明の難燃性燃料用仮焼炉では、炉内に噴射する前の
混合ガス供給ライン１６内の混合ガスの温度を検出する
温度検出器１７と、温度検出器１７による検出温度を所
定の温度に保持するように噴射管移動装置１５を制御す
る噴射温度制御装置１８とを備えている。この構成によ
り、炉内に噴射する混合ガスの温度を、難燃性燃料を所
望の温度、例えば着火温度前後に容易に設定し保持する
ことができ、排ガス吸引装置１４により空気輸送ライン
１２に最下段サイクロン２ｅの出口側ダクト内の高温排
ガスを吸引して混入することにより、燃料，空気及び排
ガスの混合ガスの温度を排ガスの熱源を用いて難燃性燃
料の着火温度前後（例えば４００〜５００℃）に高める
ことができる。

【００１９】混合ガス供給ライン１６は、図１及び図２
に示すように、排ガス吸引装置１４と仮焼炉バーナ３ａ
とを結ぶダクトであり、排ガス吸引装置１４からの高温
の混合ガスを仮焼炉の炉内に噴射し燃焼させるようにな
っている。

【００２０】上述した構成により、混合ガス供給ライン
１６において、難燃性燃料を着火温度前後まで昇温し、
必要により輸送用空気で部分的に着火した状態で炉内に
噴射し燃焼させることができる。これにより、炉内に噴
射された難燃性燃料は、予熱及び着火が始まっているの
で、他の燃焼を必要とすることなく直ちに全体が着火し
高い燃焼速度で完全燃焼することができる。

【００２１】なお、本発明は上述した実施形態に限られ
るものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変更が可能である。

【００２２】

【発明の効果】上述したように、本発明の難燃性燃料用
仮焼炉は、設備費の大幅増加や熱効率の低下を招くこと
なく、無煙炭や石油コークス等の難燃性燃料を専燃燃料
として利用できる、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の難燃性燃料用仮焼炉を備えたセメント
焼成設備の全体構成図である。

【図２】本発明の難燃性燃料用仮焼炉を示す図１のＡ部
拡大図である。

【図３】本発明の難燃性燃料用仮焼炉を示す図１のＢ部
拡大図である。

【図４】従来のＮＳＰキルンの全体構成図である。

【図５】従来の微粉炭供給設備の模式図である。

【符号の説明】

１焼成炉（ロータリーキルン）１ａキルンバーナ２サスペンションプレヒータ２ａ〜２ｅサイクロン式熱交換器（サイクロン）３仮焼炉３ａ仮焼炉バーナ４クリンカクーラ５２次空気ガクト６ストレッジビン７ａ，７ｂビン８ａ，８ｂ計量装置９ａ，９ｂ送風機（ブーツブロア）１２空気輸送ライン１４排ガス吸引装置１４ａエゼクター部１４ｂ噴射管１５噴射管移動装置１６混合ガス供給ライン１７温度検出器１８噴射温度制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微粉化した難燃性燃料を空気輸送する空
気輸送ライン（１２）と、該空気輸送ラインに高温排ガ
スを吸引して混入する排ガス吸引装置（１４）と、前記
燃料，空気及び排ガスの混合ガスを炉内に噴射し燃焼さ
せる混合ガス供給ライン（１６）と、を備えたことを特
徴とする難燃性燃料用仮焼炉。
【請求項２】前記排ガス吸引装置（１４）は、サスペ
ンションプレヒータを構成するサイクロン式熱交換器の
高温ガスダクト内に設けられたエゼクター部（１４ａ）
と、該エゼクター部に難燃性燃料を空気圧で噴射する噴
射管（１４ｂ）とからなる、ことを特徴とする請求項１
に記載の難燃性燃料用仮焼炉。
【請求項３】前記噴射管（１４ｂ）をその軸線方向に
前後させてエゼクター部（１４ａ）との間隔を変化させ
る噴射管移動装置（１５）と、炉内に噴射する前の前記
混合ガスの温度を検出する温度検出器（１７）と、該温
度検出器による検出温度を所定の温度に保持するように
噴射管移動装置を制御する噴射温度制御装置（１８）
と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の難燃性
燃料用仮焼炉。
【請求項４】前記排ガス吸引装置（１４）が設置され
る高温ガスダクトは、最下段サイクロンの出口側ダクト
である、ことを特徴とする請求項２に記載の難燃性燃料
用仮焼炉。