JP2003528793A - 粒状セメント原料からセメントクリンカを製造するための方法及び装置 - Google Patents

粒状セメント原料からセメントクリンカを製造するための方法及び装置

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JP2003528793A JP2001570572A JP2001570572A JP2003528793A JP 2003528793 A JP2003528793 A JP 2003528793A JP 2001570572 A JP2001570572 A JP 2001570572A JP 2001570572 A JP2001570572 A JP 2001570572A JP 2003528793 A JP2003528793 A JP 2003528793A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 新たな原料を浮遊体予熱機（１、３）で高温の排気ガスとの熱交換により予熱し、おそらくは予備焼成し、予熱され且つおそらくは予備焼成された材料をロータリーキルン（７）で最終的に焼成してクリンカにし、ロータリーキルンからの高温のクリンカを冷却器（９）で冷却し、ダストを予熱器からの排気ガスからフィルタ装置（１１）で分離する、セメント原料からセメントクリンカを製造する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 本方法及び装置は、フィルタ装置（１１）からのダストをロータリーキルン（７）の材料入口端にキルンガスの流れ方向と逆方向に導入する、ことを特徴とする。これにより、立ち上がりダクトの壁上への付着物が大幅に減少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温の排気ガスと熱交換が行われる浮遊体予熱機で新たな原料を予
熱し、おそらくは予備焼成し、予熱され且つおそらくは予備焼成された材料をロ
ータリーキルンで最終的に焼成してクリンカにし、ロータリーキルンからの高温
のクリンカを冷却器で冷却し、ダストを予熱器からの排気ガスからフィルタ装置
で分離する、セメント原料からセメントクリンカを製造する方法に関する。本発
明は、更に、本発明による方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ほぼ全てのセメント原料混合物は、少なくとも一つの少量のＣｌ、Ｋ、Ｎａ、
及びＳを含有するか或いはこのような元素が入力燃料によって追加される。キル
ンの燃焼ゾーンでは、このような元素の様々な組み合わせ、例えばＫＣｌ、Ｎａ
Ｃｌ、及びＫＯＨが気化するが、これに対し、硫黄はＳＯ2 の形態で気体になる
。ロータリーキルンの冷却端及び煙室又はキルン立ち上がりダクトでは、様々な
塩が凝縮する。これらの塩は、温度が９００℃乃至１１００℃の場合には溶融状
態で存在する。スルフェートが形成される場合もある。塩は、必然的に存在する
ダストに対してバインダーとして作用し、塊状のコーティングが形成され、これ
によりキルンの立ち上がりダクトが塞がる危険が生じる。コーティングの除去は
、作動の一時的中断を余儀なくし、コーティングとの反応又は清掃作業中に被る
機械的損傷の結果のいずれかによりライニングが損傷してしまう。
【０００３】 現在まで、ロータリーキルンから排気ガスが排出された直後にキルン立ち上が
りダクトに予熱した原料を導入するのが一般的であった。これは、これによって
塩が壁でなく原料の大きな表面上に捕捉されるためである。しかしながら、予熱
した原料を排気ガス中にキルン立ち上がりダクトの全断面積に亘って分配するの
は困難である。これは、原料が下行パイプを介してほぼ最も下側のサイクロンか
ら供給され、かくして数メートルの幅を持つ全断面積に亘って分配されるのに必
要な速度を得ることができないためである。
【０００４】 米国特許第４，００２，４２０号及び米国特許第４，１０８，５９３号から、
サイクロン予熱器のほぼ最も下側のサイクロン段から高温の原料を取り出し、こ
れをキルンの材料入口端に排気ガス中に導入する方法及び装置が周知である。こ
れにより、キルンガスの温度が低下し、及びかくしてアルカリ蒸気、塩素蒸気、
及び硫黄蒸気等の望ましからぬ蒸気の特定の凝縮が減少し、これによりキルン立
ち上がりダクトでのコーティングの問題を小さくする。しかしながら、これによ
り得られたコーティングの減少は不十分であることがわかった。これは、幾つか
の要因に帰することができる。一つの説明は、温度が十分な程度まで低下せず、
蒸気を立ち上がりダクトの壁上でなく排気ガス中の原料粒子上に凝縮させるのに
必要な速度が得られないということである。別の説明は、原料の分配がキルンの
断面積に亘って十分な程度の均等性でなされず、及び／又は原料の比表面積が不
十分であるということである。
【０００５】 予熱した原料を使用することによる別の欠点は、凝縮形態の塩を含むことが多
く、全体の温度でこのような塩により粒子が塊を形成し、これによりキルンガス
中に含まれる塩を捕捉するための有効表面積が減少するということである。
【０００６】 将来、キルンの熱負荷が上昇すると同時にキルンを３本でなく２本の支柱で支
持できるようにキルンが短くなるため、キルンの立ち上がりダクトのコーティン
グが大きな問題になることが予想される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、キルン立ち上がりダクトのコーティングに関する上述の問題
点を大幅に減少する、セメントクリンカを製造するための方法並びに装置を提供
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 これは、冒頭に言及した種類の方法によって達成され、フィルタ装置からダス
トがロータリーキルンの材料入口端にキルンガスの流れ方向と逆方向に導入され
るという点で区別される。フィルタダストの温度は、代表的には、３００℃以下
であり、加圧ガスの補助で、ロータリーキルンの材料入口端内に、ロータリーキ
ルンの煙室で又はロータリーキルン自体で終端し且つ実質的にロータリーキルン
の長手方向軸線と平行に延びるランスを含む手段を使用して適切に噴射できる。
【０００９】 これにより、立ち上がりダクトの壁上のコーティングが大幅に減少する。これ
は、一つには、フィルタダストの温度が予熱した原料の温度よりも低く、そのた
め大量の凝縮熱を吸収できるためであり、また、一つには、フィルタダストが原
料の最も微細な部分を構成し、そのために表面積がかなり大きいためであり、更
に、一つには、フィルタダストがキルンガスの流れ方向と逆方向に噴射され、キ
ルンガス中でキルンの全断面積に亘って均等に分配れるためである。
【００１０】 今日まで、予熱器への導入前にフィルタダストを原料混合物と混合することが
標準的に行われてきた。フィルタダストの少なくとも幾分かを取り出し、本発明
に従って提案されたようにこれをロータリーキルンの材料入口端に導入すること
によって、予熱器での熱交換プロセスの効率が穏やかに低下する。しかしながら
この直接的な欠点は、フィルタダストの成分を減少するときに原料がサイクロン
で良好な粉体特性を得るという事実により補償される。その結果、予熱器での内
部ダスト循環が小さくなり、かくして予熱器の効率が向上し、サイクロンが詰ま
ることによる停止時間もまた短くなると期待される。更に、フィルタによって捕
捉されるべき毎時数トンのダストに関するフィルタの負荷は減少し、ダスト搬送
装置に関する節約がなされる。
【００１１】 本発明によれば、ロータリーキルンの材料入口端に噴射することによってコー
ティングの形成を妨げる手段として、部分的容積でなく、全フィルタダスト容積
を使用するのが好ましい。かくして、重要なスピンオフ（ｓｐｉｎ−ｏｆｆ）の
利点が得られる。かくして、キルンシステム内深くにフィルタダストを噴射する
ことによって、クリンカの化学的組成を制御するのが容易になる。通常、フィル
タダストの組成は、原料の残りに関して変化し、例えば石灰分が例えば２００Ｌ
ＳＦと過剰である場合がある。従来行われていたようにフィルタダストを原料サ
イロに戻す場合には、原料組成をクリンカに必要な原料組成から幾分異なる状態
に維持することを主な目的として効果的に混合することが必要とされる。しかし
ながら、全フィルタダスト容積をキルン内に噴射するのが好ましい場合には、原
料組成は、所望のクリンカ化学的組成から、燃料の灰分と対応する僅かに異なる
程度に調節されていればよい。このような関係においては、原料粉砕プラントが
、セメント原料を排気ガスから分離するための手段を含み、これらの排気ガスが
、次いで、ダストを最終的に除去するためにフィルタ装置に通気されると予め結
論されている。フィルタ装置がセメント原料の分離にも使用される場合にはいつ
でも、実施可能な最大程度まで、最も微細な部分をロータリーキルンに噴射する
のに使用するのが好ましい。
【００１２】 本発明によれば、常温の原料及び/又はフライアッシュをフィルタダストと同
時に導入できる。 次に、本発明を添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
添付図面は、多段式浮遊体予熱器１、多数のバーナー４を介して燃料が供給さ
れ、キルン立ち上がりダクト５を介して燃焼空気が供給される焼成炉３、煙室６
、燃料がバーナー８を介して供給されるロータリーキルン７、クリンカ冷却器９
、及びフィルタ装置１１を含むセメント製造プラントを示す。
【００１４】 明記していないミル部１３からの原料を予熱器１にＦのところで導入する。原
料は、ここから、ロータリーキルン７からの高温の排気ガスに対して向流をなし
て下方に予熱器１及び焼成炉３を通って導入される。焼成された原料は、焼成炉
３の分離サイクロンからロータリーキルン７に差し向けられ、ここで焼成されて
セメントクリンカになる。セメントクリンカは、次いで、冷却器９で冷却される
。キルンガスは冷却器９から反対方向にロータリーキルン７を通って移動し、こ
のロータリーキルン内で加熱され、煙室６、キルン立ち上がりダクト５、焼成炉
４、及び予熱器１を通って上昇し続け、キルンシステムを通してファン１５によ
って引き出される。予熱プロセス中、原料の一部、特に最も微細な部分は、予熱
器のサイクロンでは効果的に分離されず、その代わりに排気ガス中に同伴され、
ファン１５及びおそらくはミル部を通過し、フィルタ装置１１に至る。
【００１５】 キルン立ち上がりチャンバ５の付着物に関して冒頭に言及した問題点をなくす
ため、本発明によれば、ダストをフィルタ装置１１からロータリーキルン７の材
料入口端内に導入することが提案された。フィルタダストは、加圧ガスの補助を
用いることにより、ロータリーキルン７の材料入口端にランス１７によって適切
に噴射できる。ランス１７は、ロータリーキルンの煙室６で、又はロータリーキ
ルン７自体で終端し、ロータリーキルンの長手方向軸線と実質的に平行に延びる
。
【００１６】 そのため、本発明によるプラントの作動中、フィルタ装置１１からのダストが
キルン７内にキルンガスに対して向流をなして噴射される。通常、ダストは、フ
ィルタ装置１１で３００℃以下の温度まで冷却され、多くの場合、１００℃乃至
１５０℃程度に冷却される。更に、キルンガスをロータリーキルン７の材料入口
端で適切に冷却するのに十分な量で存在する。キルンガスがガス中に存在する塩
に応じて適切に冷却されるようにするため、フィルタダストの噴射は制御できる
。フィルタダストを噴射すると、キルン７の材料入口端でのキルンガスの温度が
９００℃乃至１２００℃の範囲から、主原料成分である炭酸カルシウムの脱炭素
温度である約８３０℃乃至８５０℃の範囲まで必然的に冷却し、かくして、塩が
微細なフィルタダスト粒子の表面上に付着する。
【００１７】 本発明を稼動中のセメントプラントで現地試験した。試験の結果、立ち上がり
ダクト５の清掃作業を行う必要が８時間毎から１週間に一度まで減少した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるセメント製造プラントの概略図である。
【符号の説明】
１ 多段式浮遊体予熱器 ３ 焼成炉 ４ バーナー ５ キルン立ち上がりダクト ６ 煙室 ７ ロータリーキルン ８ バーナー ９ クリンカ冷却器 １１ フィルタ装置 １３ ミル部 １５ ファン
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年４月５日（２００２．４．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高温の排気ガスと熱交換が行われる浮遊体予熱機（１、３）
    で新たな原料を予熱し、できる限り予備焼成し、予熱され且つできる限り予備焼
    成された材料をロータリーキルン（７）で最終的に焼成してクリンカになるよう
    燃焼し、前記ロータリーキルンからの高温のクリンカを冷却器（９）で冷却し、
    ダストを予熱器からの排気ガスからフィルタ装置（１１）で分離する、セメント
    原料からセメントクリンカを製造する方法において、前記フィルタ装置（１１）
    からの前記ダストを前記ロータリーキルン（７）の前記材料入口端にキルンガス
    の流れ方向と逆方向に導入する、ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記フィルタ装置（１１）
    からの全フィルタダスト容積を前記ロータリーキルン（７）の前記材料入口端に
    前記キルンガスの流れ方向と逆方向に導入する、ことを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の方法において、前記フィルタダスト
    は、加圧ガスによって前記ロータリーキルン（７）に噴射される、ことを特徴と
    する方法。
  4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の方法において、低温の原料及び／又
    はフライアッシュを前記フィルタダストと同時に導入する、ことを特徴とする方
    法。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法を実施するための、多段式浮遊体予熱
    器（１）、多数のバーナー（４）を持つ焼成器（３）、キルン立ち上がりダクト
    （５）、煙室（６）、バーナー（８）を持つロータリーキルン（７）、クリンカ
    冷却器（９）、及びフィルタ装置（１１）を含むプラントにおいて、 前記フィルタ装置（１１）から前記ロータリーキルン（７）の材料入口端にキ
    ルンガスの流れ方向と逆方向に導入するための手段（１７）を更に含む、ことを
    特徴とするプラント。
  6. 【請求項６】 請求項６に記載のプラントにおいて、前記導入手段（１７）
    は、前記ロータリーキルンの前記煙室（６）で又は前記ロータリーキルン（７）
    自体で終端するランスを含み、このランスは、前記ロータリーキルンの長手方向
    軸線と実質的に平行に延びる、ことを特徴とするプラント。
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