JP2009084142A - Production apparatus of cement clinker - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production apparatus of a cement clinker, capable of suppressing the formation of hexavalent chromium, reducing the emission amount of carbon dioxide, etc., and ensuring the desired cement strength. <P>SOLUTION: The production apparatus is equipped with the following: a heating tunnel oven 1 wherein a burning region 3 for a cement raw material and a cooling region 4 for cooling a cement clinker are continuously formed in series from a supply part 1a of a cement material at one end part to a discharge part 1b of the other end part; a first oxygen concentration adjusting means 6 for supplying a non-reducible gas and/or a combustible fluid to the inside; a second oxygen concentration adjusting means 7 for supplying oxygen or air to the inside; a concentration measuring means 5 for detecting oxygen concentration in the inside; and a control means which brings the first oxygen concentration adjusting means 6 into action when the oxygen concentration measured with the concentration measuring means 5 is higher than 5 vol.% and which brings the second oxygen concentration adjusting means 7 into action when the oxygen concentration is lower than 0.5 vol.%. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気炉の一種であるトンネル炉（連続炉）を用いてセメントクリンカーを製造するためのセメントクリンカーの製造装置に関するものである。   The present invention relates to a cement clinker manufacturing apparatus for manufacturing a cement clinker using a tunnel furnace (continuous furnace) which is a kind of electric furnace.

一般に、上記セメントクリンカーは、特許文献１に示すように、先ずセメント原料をプレヒータにおいて予熱した後に、仮焼炉に供給して燃料により仮焼成し、次いでロータリーキルン内に供給して約１５００℃の温度雰囲気下で焼成することにより製造されている。このようにして、ロータリーキルン内での焼成によって製造されたセメントクリンカーは、上記ロータリーキルンの窯前下部に設けられたクリンカクーラに送られ、２次空気によって冷却されたうえで、外部に取り出されている。   In general, as shown in Patent Document 1, the cement clinker is first preheated in a preheater, then supplied to a calcining furnace and calcined with fuel, and then fed into a rotary kiln to a temperature of about 1500 ° C. Manufactured by firing in an atmosphere. Thus, the cement clinker manufactured by firing in the rotary kiln is sent to the clinker cooler provided in the lower part of the rotary kiln before the kiln, cooled by secondary air, and taken out to the outside. .

ところで、上記従来のセメントクリンカーの製造方法においては、クリンカクーラ内またはロータリーキルン内において、クリンカクーラに供給されるセメントクリンカーを冷却するための２次空気によって、セメントクリンカー中に含まれるクロムが酸化されるため、有害な六価クロムの生成が避けられないという問題があった。   By the way, in the manufacturing method of the said conventional cement clinker, the chromium contained in a cement clinker is oxidized by the secondary air for cooling the cement clinker supplied to a clinker cooler in a clinker cooler or a rotary kiln. Therefore, there has been a problem that the production of harmful hexavalent chromium is inevitable.

加えて、ロータリーキルンを用いたセメントクリンカーの製造方法は、セメント原料を、ロータリーキルンで微粉炭や重油等の化石燃料による燃焼反応によって焼成しているために、地球温暖化を招く原因となる二酸化炭素の排出量が多くなってしまうとともに、上記燃焼によって発生したＳＯｘやＮＯｘも完全に除去することが難しく、地球環境の保護の観点から改善が望まれている。
さらに、これら二酸化炭素、ＳＯｘやＮＯｘに加えて、ロータリーキルンから排出される排ガスには、燃焼用に供給する空気に窒素が約８０％含有されている。このため、排ガスから二酸化炭素のみを分離して回収することは、排ガスの分離回収装置が必要以上に大型化する等して、経済的、技術的にも非現実的である。 In addition, the cement clinker manufacturing method using a rotary kiln is because the cement raw material is calcined by a combustion reaction with fossil fuels such as pulverized coal and heavy oil in the rotary kiln. As the amount of emissions increases, it is difficult to completely remove SOx and NOx generated by the combustion, and improvement is desired from the viewpoint of protecting the global environment.
Furthermore, in addition to these carbon dioxide, SOx and NOx, the exhaust gas discharged from the rotary kiln contains about 80% nitrogen in the air supplied for combustion. For this reason, separating and recovering only carbon dioxide from the exhaust gas is economically and technically impractical because the exhaust gas separation and recovery device becomes larger than necessary.

そこで、上記ロータリーキルンを用いたセメントクリンカーの製造方法に代わる新たな製造方法として、例えば実験レベルにおいては、セメント原料を還元雰囲気下の電気炉内にて焼成させる方法が提案されている。
この電気炉を用いたセメントクリンカーの製造方法によれば、加熱溶融によってセメント原料を焼成するため、二酸化炭素の排出量を減少させることができ、かつＳＯｘやＮＯｘの発生も回避することができるとともに、クロムの酸化を抑えることにより、六価クロムの生成を抑制することができるという利点がある。 Therefore, as a new manufacturing method that replaces the cement clinker manufacturing method using the rotary kiln, for example, a method of firing cement raw materials in an electric furnace under a reducing atmosphere has been proposed at an experimental level.
According to the cement clinker manufacturing method using this electric furnace, since the cement raw material is fired by heating and melting, the amount of carbon dioxide emission can be reduced and the generation of SOx and NOx can be avoided. By suppressing the oxidation of chromium, there is an advantage that the production of hexavalent chromium can be suppressed.

しかしながら、上記電気炉を用いたセメントクリンカーの製造方法にあっては、例えばポルトランドセメントクリンカーを製造する際に、上記還元雰囲気下において、原料とともにクリンカーが焼成されて、通常のポルトランドセメントクリンカーに含まれるケイ酸三カルシウム（３ＣａＯ・ＳｉＯ2（以下、「エーライト」という））がケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ2（以下、「ビーライト」という））と遊離酸化カルシウム（ｆ．ＣａＯ（以下、「フリーライム」という））とに分解されてしまう。このため、得られたポルトランドセメントクリンカーから製造したセメントの強度が弱くなってしまうという問題がある。 However, in the method for producing a cement clinker using the electric furnace, for example, when producing a Portland cement clinker, the clinker is baked together with the raw materials in the reducing atmosphere, and is included in a normal Portland cement clinker. tricalcium silicate (3CaO · SiO 2 (hereinafter, "alite" hereinafter)) is dicalcium silicate (2CaO · SiO 2 (hereinafter, referred to as "belite")) and the free calcium oxide (f.CaO (hereinafter, "Free lime")). For this reason, there exists a problem that the intensity | strength of the cement manufactured from the obtained Portland cement clinker will become weak.

また、製造されたセメントクリンカーを電気炉から排出して冷却する際に、同様に冷却空気中の酸素によってセメントクリンカー中に含まれるクロムが酸化され、有害な六価クロムが生成してしまうという問題点もある。
特開２００６−２４８８３８号公報 In addition, when the manufactured cement clinker is discharged from the electric furnace and cooled, the chromium contained in the cement clinker is similarly oxidized by oxygen in the cooling air, and harmful hexavalent chromium is generated. There is also a point.
JP 2006-248838 A

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、六価クロムの生成を抑制するとともに、二酸化炭素等の排出量を減少させることができ、かつ所望のセメント強度を確保することができるセメントクリンカーの製造装置を提供することを課題とするものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can suppress the production of hexavalent chromium, reduce the discharge amount of carbon dioxide and the like, and can secure a desired cement strength. It is an object of the present invention to provide a manufacturing apparatus.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、一端部に形成されたセメント原料の供給部から他端部に形成されたセメントクリンカーの排出部に向けて、内部にセメント原料を焼成する焼成領域とこの焼成領域において焼成されたセメントクリンカーを冷却する冷却領域とが順次連続して形成された電気加熱トンネル炉と、この電気加熱トンネル炉内に非還元性ガスおよび／または可燃性流体を供給する第１の酸素濃度調整手段と、上記電気加熱トンネル炉内に酸素または空気を供給する第２の酸素濃度調整手段と、上記電気加熱トンネル炉内の酸素濃度を検出する濃度測定手段と、この濃度測定手段によって検出された酸素濃度が５体積％を超えた際に、上記第１の酸素濃度調整手段を作動させるとともに上記酸素濃度が０．５体積％よりも低下した際に、上記第２の酸素濃度調整手段を作動させる制御手段とを備えてなることを特徴とするものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a cement raw material is provided inside from a cement raw material supply portion formed at one end to a cement clinker discharge portion formed at the other end. An electrically heated tunnel furnace in which a fired area to be fired and a cooling area to cool the cement clinker fired in the fired area are successively formed, and a non-reducing gas and / or flammable gas in the electrically heated tunnel furnace A first oxygen concentration adjusting means for supplying fluid; a second oxygen concentration adjusting means for supplying oxygen or air into the electric heating tunnel furnace; and a concentration measuring means for detecting the oxygen concentration in the electric heating tunnel furnace. And when the oxygen concentration detected by the concentration measuring means exceeds 5% by volume, the first oxygen concentration adjusting means is operated and the oxygen concentration is 0.5 body. % Upon lower than and is characterized by comprising a control means for operating said second oxygen concentration adjusting means.

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記電気加熱トンネル炉内には、上記供給部と上記焼成領域との間に、上記セメント原料を予熱する予熱領域が形成されていることを特徴とするものである。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein in the electric heating tunnel furnace, a preheating region for preheating the cement raw material is provided between the supply unit and the firing region. It is characterized by being formed.

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記電気加熱トンネル炉には、上記冷却領域内の空気の少なくとも一部を上記予熱領域に供給する予熱空気供給ラインと、上記予熱領域内の空気を上記冷却領域に供給する冷却空気供給ラインとが設けられていることを特徴とするものである。   Furthermore, the invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the electric heating tunnel furnace includes a preheating air supply line for supplying at least part of the air in the cooling region to the preheating region. A cooling air supply line for supplying air in the preheating area to the cooling area is provided.

さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発明において、上記電気加熱トンネル炉から排出されるガスを回収する回収手段が備えられていることを特徴とするものである。   Furthermore, the invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, further comprising a recovery means for recovering the gas discharged from the electric heating tunnel furnace. It is a feature.

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、上記回収手段には、上記電気加熱トンネル炉から排出されるガスを密閉収容する容器が備えられていることを特徴とするものである。   The invention according to claim 5 is the invention according to claim 4, wherein the recovery means is provided with a container for hermetically containing the gas discharged from the electric heating tunnel furnace. To do.

請求項１〜５のいずれかに記載の発明においては、セメント原料を、電気炉を用いたトンネル炉（連続炉）内において加熱溶融または焼結により焼成しているために、ロータリーキルン内において焼成する場合と比較して、二酸化炭素の排出量を大幅に減少させることができる。   In the invention according to any one of claims 1 to 5, the cement material is fired in a rotary kiln because it is fired by heat melting or sintering in a tunnel furnace (continuous furnace) using an electric furnace. Compared to the case, the carbon dioxide emission can be greatly reduced.

加えて、制御手段により、電気加熱トンネル炉内における焼成領域および冷却領域の酸素濃度を、５体積％以下に保持しているために、最終的に冷却されたセメントクリンカーとなって電気加熱トンネル炉から排出されるまで、セメント原料中等に含まれるクロムが過度に酸化されることがなく、よって六価クロムの生成を抑制することができる。   In addition, since the oxygen concentration in the firing region and the cooling region in the electric heating tunnel furnace is maintained at 5% by volume or less by the control means, the electric heating tunnel furnace finally becomes a cooled cement clinker. Until it is discharged, chromium contained in the cement raw material and the like is not excessively oxidized, and thus the production of hexavalent chromium can be suppressed.

しかも、上記電気加熱トンネル炉内における焼成領域および冷却領域の酸素濃度を、０．５体積％以上の非還元性雰囲気下においてセメント原料を焼成および冷却しているために、エーライトの分解を防止して、所望のセメント強度を確保することもできる。   Moreover, since the cement raw material is fired and cooled in a non-reducing atmosphere with an oxygen concentration in the firing zone and cooling zone of 0.5 vol% or more in the electric heating tunnel furnace, decomposition of alite is prevented. Thus, a desired cement strength can be ensured.

さらに、請求項２に記載の発明によれば、上記電気加熱トンネル炉内における焼成領域の上流側に、セメント原料を予熱する予熱領域を形成しているために、セメント原料の予熱、焼成および冷却を、連続的かつ効率的に酸素濃度が０．５〜５体積％の非還元性雰囲気下において行うことができる。   Furthermore, according to the invention described in claim 2, since the preheating region for preheating the cement raw material is formed upstream of the firing region in the electric heating tunnel furnace, the cement raw material is preheated, fired and cooled. Can be carried out continuously and efficiently in a non-reducing atmosphere having an oxygen concentration of 0.5 to 5% by volume.

この際に、請求項３に記載の発明によれば、冷却領域内の空気の少なくとも一部を予熱領域に供給するとともに、上記予熱領域内の空気を上記冷却領域に供給することができるために、装置全体としての熱効率も向上させることができ、この結果セメントクリンカーの製造に要する全体のコストも一段と低減させることが可能になる。   In this case, according to the third aspect of the present invention, at least a part of the air in the cooling region can be supplied to the preheating region, and the air in the preheating region can be supplied to the cooling region. In addition, the thermal efficiency of the entire apparatus can be improved, and as a result, the overall cost required for manufacturing the cement clinker can be further reduced.

請求項４に記載の発明によれば、セメント原料の焼成とともに電気加熱トンネル炉から排出される主として二酸化炭素含有の排ガスを、回収手段によって回収することができる。従って、回収手段によって回収した二酸化炭素を工業用原料として販売することも可能となるとともに、電気炉内の雰囲気の制御を簡素化することができる。また、電気加熱トンネル炉から大気中への二酸化炭素の放出も阻止できる。   According to the fourth aspect of the invention, the mainly carbon dioxide-containing exhaust gas discharged from the electric heating tunnel furnace when the cement raw material is fired can be recovered by the recovery means. Therefore, carbon dioxide recovered by the recovery means can be sold as an industrial raw material, and the control of the atmosphere in the electric furnace can be simplified. In addition, the release of carbon dioxide from the electrically heated tunnel furnace into the atmosphere can be prevented.

請求項５に記載の発明によれば、排ガスを保管容器に収容して、地中などに埋設することもでき、大気に放出しないよう長期に亘って保管することもできる。   According to the fifth aspect of the present invention, the exhaust gas can be stored in a storage container and buried in the ground, or can be stored for a long time so as not to be released into the atmosphere.

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係るセメントクリンカーの製造装置の第１の実施形態を示すもので、図中符号１が電気加熱トンネル炉である。
この電気加熱トンネル炉１は、周囲が電気ヒータを埋設した伝熱部材と断熱部材とによって閉塞的に覆われてトンネル状に形成されたもので、一端部にはセメント原料を搬入するための搬入扉（供給部）１ａが開閉自在に設けられるとともに、他端部には冷却されたセメントクリンカーを取り出すための搬出扉（排出部）１ｂが開閉自在に設けられている。 (First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of a cement clinker manufacturing apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electric heating tunnel furnace.
The electric heating tunnel furnace 1 is closed and covered with a heat transfer member and a heat insulating member in which an electric heater is embedded, and is formed in a tunnel shape. A door (supply unit) 1a is provided to be openable and closable, and a discharge door (discharge unit) 1b for taking out the cooled cement clinker is provided to be openable and closable at the other end.

これにより、電気加熱トンネル炉１内は、搬入扉１ａおよび搬出扉１ｂを閉じた状態において、内部雰囲気が外部の影響を受けない閉鎖空間となるように構成されている。
そして、この電気加熱トンネル炉１の内部には、搬入扉１ａから搬出扉１ｂに向けて、順次搬入扉１ａから搬入されたセメント原料を予熱する予熱領域２と、予熱されたセメント原料を焼成する焼成領域３と、この焼成領域３において焼成されたセメントクリンカーを冷却する冷却領域４とが連続して形成されている。 Thereby, the inside of the electric heating tunnel furnace 1 is configured to be a closed space in which the internal atmosphere is not affected by the outside in a state where the carry-in door 1a and the carry-out door 1b are closed.
And in this electric heating tunnel furnace 1, the preheating area | region 2 which preheats the cement raw material sequentially carried in from the carrying-in door 1a toward the carrying-out door 1b from the carrying-in door 1a, and the preheated cement raw material are baked. A firing region 3 and a cooling region 4 for cooling the cement clinker fired in the firing region 3 are continuously formed.

ここで、これらの予熱領域２、焼成領域３および冷却領域４間には、間仕切りが設けられておらず、中央の焼成領域３においては、上記電気ヒータによって内部が１５００℃〜１６００℃に保持されるように設定されている。また、予熱領域２においては、後述する予熱用の空気とともにセメント原料を加熱するための電気ヒータが設けられている。   Here, no partition is provided between the preheating region 2, the firing region 3 and the cooling region 4. In the central firing region 3, the interior is maintained at 1500 ° C. to 1600 ° C. by the electric heater. Is set to Moreover, in the preheating area | region 2, the electric heater for heating a cement raw material with the air for preheating mentioned later is provided.

さらに、この電気加熱トンネル炉１の焼成領域３には、内部の酸素濃度を検出する酸素濃度計（濃度測定手段）５と、内部の酸素を燃焼させるための燃焼ガス（可燃性流体）を供給する燃焼ガス供給管（第１の酸素濃度調整手段）６と、電気炉１内に空気を供給する空気供給管（第２の酸素濃度調整手段）７とが設けられている。   Further, an oxygen concentration meter (concentration measuring means) 5 for detecting the internal oxygen concentration and a combustion gas (combustible fluid) for burning the internal oxygen are supplied to the firing region 3 of the electric heating tunnel furnace 1. A combustion gas supply pipe (first oxygen concentration adjusting means) 6 and an air supply pipe (second oxygen concentration adjusting means) 7 for supplying air into the electric furnace 1 are provided.

そして、図示されない制御手段によって、酸素濃度計５によって検出された酸素濃度が５体積％を超えた際に、燃焼ガス供給管６から内部に燃焼ガスを供給し、他方酸素濃度計５によって検出された酸素濃度が０．５体積％よりも低下した際に、空気供給管７から内部に空気（酸素）を供給するようになっている。   Then, when the oxygen concentration detected by the oximeter 5 exceeds 5% by volume by a control means (not shown), the combustion gas is supplied from the combustion gas supply pipe 6 and is detected by the other oximeter 5. When the oxygen concentration drops below 0.5% by volume, air (oxygen) is supplied from the air supply pipe 7 to the inside.

また、この電気加熱トンネル炉１には、冷却領域４内の空気を抜き出して予熱領域２に供給するための予熱空気供給ライン８と、予熱領域２内の空気を抜き出して冷却領域４に戻す冷却空気供給ライン９とが設けられており、これら予熱空気供給ライン８および冷却空気供給ライン９には、各々送気ファン１０、１１が介装されている。   The electric heating tunnel furnace 1 has a preheating air supply line 8 for extracting air in the cooling region 4 and supplying it to the preheating region 2, and cooling for extracting air in the preheating region 2 and returning it to the cooling region 4. An air supply line 9 is provided, and the preheating air supply line 8 and the cooling air supply line 9 are respectively provided with air supply fans 10 and 11.

ここで、予熱空気供給ライン８の抜出口８ａは、冷却領域４の下流側に接続され、かつ供給口８ｂは予熱領域２の下流側に接続されている。また、冷却空気供給ライン９の抜出口９ａは、予熱領域２の上流側に接続され、かつ供給口９ｂは冷却領域４の上流側に接続されている。さらに、予熱空気供給ライン８には、余剰の空気を排気するための排気ライン１２が枝配管されるとともに、この排気ライン１２に排気ファン１３が介装されている。   Here, the outlet 8 a of the preheating air supply line 8 is connected to the downstream side of the cooling region 4, and the supply port 8 b is connected to the downstream side of the preheating region 2. Further, the outlet 9 a of the cooling air supply line 9 is connected to the upstream side of the preheating region 2, and the supply port 9 b is connected to the upstream side of the cooling region 4. Further, an exhaust line 12 for exhausting excess air is branched in the preheating air supply line 8, and an exhaust fan 13 is interposed in the exhaust line 12.

これに加えて、排気ライン１２の排気ファン１３の下流側には、セメント原料の焼成とともに電気加熱トンネル炉１から上記余剰の空気として排出される主として二酸化炭素含有の排ガスを一時収容可能なガス回収装置１７が接続されている。このガス回収装置１７は、収容した排ガスを、冷却および／または圧縮することにより液化可能な装置であり、ガス回収装置１７の下流側には、上記排ガスを密閉収容する保管容器１８が接続されて、ガス回収装置１７から取り外し可能に設けられている。これにより、保管容器１８は、その所定容量の排ガスがガス回収装置１７から充填されると、排ガス充填済みの保管容器１８が取り外されて、新たな保管容器１８が取り付けられる。
そして、これらの排気ライン１２、排気ファン１３、ガス回収装置１７および保管容器１８によって、回収手段を電気加熱トンネル炉１から排出される排ガスを回収する回収手段が構成されている。 In addition to this, on the downstream side of the exhaust fan 13 of the exhaust line 12, a gas recovery capable of temporarily storing mainly the carbon dioxide-containing exhaust gas discharged as excess air from the electric heating tunnel furnace 1 as the cement raw material is fired. A device 17 is connected. This gas recovery device 17 is a device capable of liquefying the stored exhaust gas by cooling and / or compressing, and a storage container 18 for hermetically storing the exhaust gas is connected to the downstream side of the gas recovery device 17. The gas recovery device 17 is detachable. Thus, when the storage container 18 is filled with the predetermined volume of exhaust gas from the gas recovery device 17, the storage container 18 filled with exhaust gas is removed, and a new storage container 18 is attached.
The exhaust line 12, the exhaust fan 13, the gas recovery device 17, and the storage container 18 constitute a recovery unit that recovers exhaust gas discharged from the electric heating tunnel furnace 1.

他方、電気加熱トンネル炉１の搬入扉１ａの外方には、セメント原料を貯蔵する原料タンク１４と、この原料タンク１４から排出されたセメント原料を計量するための計量ホッパ１５とが配設されており、計量ホッパ１５から排出された一定量のセメント原料が焼成用台車１６に積み込まれて、搬入扉１ａから電気加熱トンネル炉１内に送られるようになっている。なお、上記セメント原料は、従来のロータリーキルンを用いてセメントクリンカーを製造する場合と同一のものである。   On the other hand, a raw material tank 14 for storing the cement raw material and a weighing hopper 15 for measuring the cement raw material discharged from the raw material tank 14 are disposed outside the carry-in door 1a of the electric heating tunnel furnace 1. A certain amount of cement raw material discharged from the weighing hopper 15 is loaded on the firing cart 16 and sent into the electric heating tunnel furnace 1 from the carry-in door 1a. In addition, the said cement raw material is the same as the case where a cement clinker is manufactured using the conventional rotary kiln.

次に、以上の構成からなるセメントクリンカーの製造装置の作用効果について説明する。
先ず、原料タンク１４に貯蔵されているセメント原料を計量ホッパ１５に排出し、ここで一定量に計量した後に、焼成用台車１６に積み込んで、順次（図では１台のみを示している。）搬入扉１ａから電気加熱トンネル炉１内に送り込んで行く。 Next, the effect of the cement clinker manufacturing apparatus having the above-described configuration will be described.
First, the cement raw material stored in the raw material tank 14 is discharged to the weighing hopper 15, weighed to a certain amount here, and then loaded into the baking cart 16, sequentially (only one is shown in the figure). It is fed into the electric heating tunnel furnace 1 from the carry-in door 1a.

すると、セメント原料は、先ず予熱領域２において、冷却領域４から抜き出された高温の空気および電気ヒータによって８００℃〜９００℃に加熱され、原料中の炭酸カルシウムが脱炭酸して生石灰になる。この際に、二酸化炭素ガスが生じて電気加熱トンネル炉１内の雰囲気が低酸素濃度となる。
次いで、予熱されたセメント原料は、焼成領域３に送られ、主として電気ヒータの熱源によって約１５００℃に加熱され、焼成されることによりセメントクリンカーになる。 Then, the cement raw material is first heated in the preheating region 2 to 800 ° C. to 900 ° C. by the high-temperature air extracted from the cooling region 4 and the electric heater, and the calcium carbonate in the raw material is decarboxylated into quick lime. At this time, carbon dioxide gas is generated, and the atmosphere in the electric heating tunnel furnace 1 has a low oxygen concentration.
Next, the preheated cement raw material is sent to the firing region 3, heated to about 1500 ° C. mainly by a heat source of an electric heater, and fired to become a cement clinker.

そして、このセメントクリンカーは、冷却領域４に送られて、冷却空気供給ライン９から供給される給気によって約６００℃まで冷却された後に、搬出扉１ｂを開いて電気加熱トンネル炉１内から取り出される。
これらの工程と併行して、冷却領域２においてセメントクリンカーと熱交換することにより高温となった空気が、送気ファン１０によって予熱空気供給ライン８から抜き出され、予熱領域２に供給されてセメント原料の予熱に供される。 Then, this cement clinker is sent to the cooling region 4 and cooled to about 600 ° C. by the supply air supplied from the cooling air supply line 9, and then the unloading door 1 b is opened and taken out from the electric heating tunnel furnace 1. It is.
In parallel with these steps, air heated to high temperature by heat exchange with the cement clinker in the cooling region 2 is extracted from the preheating air supply line 8 by the air supply fan 10 and supplied to the preheating region 2 to be cemented. Used for preheating raw materials.

また、この予熱ライン２において、セメント原料を予熱することにより温度が低下した空気が、送気ファン１１によって冷却空気供給ライン９から抜き出され、再び冷却領域４に供給されてセメントクリンカーの冷却に供される。
そして、電気加熱トンネル炉１内における余剰の空気、すなわち、二酸化炭素含有の排ガスは、排気ファン１３によって排気ライン１２からガス回収装置１７に供給されて、このガス回収装置１７において液化された後に保管容器１８に充填される。 In the preheating line 2, the air whose temperature has been lowered by preheating the cement raw material is extracted from the cooling air supply line 9 by the air supply fan 11 and supplied again to the cooling region 4 to cool the cement clinker. Provided.
Excess air in the electric heating tunnel furnace 1, that is, exhaust gas containing carbon dioxide, is supplied from the exhaust line 12 to the gas recovery device 17 by the exhaust fan 13, and stored after being liquefied in the gas recovery device 17. The container 18 is filled.

さらに、酸素濃度計５によって、５体積％を超える電気加熱トンネル炉１内の酸素濃度が検出された場合には、制御手段によって燃焼ガス供給管６から内部に燃焼ガスが供給される。そして、上記燃焼ガスが燃焼することにより、内部の酸素濃度が低下する。他方、上記酸素濃度計５によって、０．５体積％以下の酸素濃度が検出された場合には、上記制御手段によって空気供給管７から内部に空気（酸素）が供給されることにより、上記酸素濃度が上昇する。この結果、電気加熱トンネル炉１内は、常時０．５〜５体積％の酸素濃度の雰囲気下に保持されている。   Further, when the oxygen concentration meter 5 detects an oxygen concentration in the electric heating tunnel furnace 1 exceeding 5% by volume, the combustion gas is supplied from the combustion gas supply pipe 6 to the inside by the control means. And when the said combustion gas burns, internal oxygen concentration falls. On the other hand, when an oxygen concentration of 0.5% by volume or less is detected by the oxygen concentration meter 5, air (oxygen) is supplied from the air supply pipe 7 to the inside by the control means. Concentration increases. As a result, the inside of the electric heating tunnel furnace 1 is always maintained in an atmosphere having an oxygen concentration of 0.5 to 5% by volume.

以上のように、上記電気加熱トンネル炉を用いたセメントクリンカーの製造装置によれば、セメント原料を、電気ヒータの加熱によるトンネル炉内において焼成しているために、ロータリーキルン内において焼成する場合と比較して、二酸化炭素の排出量を大幅に減少させることができる。これに加えて、トンネル炉内においてセメント原料の焼成とともに排出される二酸化炭素は、排気ライン１２を通じてガス回収装置１７に収容されて、液化された後に、保管容器１８に充填される。このため、二酸化炭素は、工業用原料として販売する等して再利用が可能となるとともに、保管容器１８ごと地中に埋めて、周囲に放出しないように長期保管することもできる。従って、二酸化炭素の大気中への排出を阻止できる。   As described above, according to the cement clinker manufacturing apparatus using the electric heating tunnel furnace, since the cement raw material is fired in the tunnel furnace by heating of the electric heater, it is compared with the case of firing in the rotary kiln. Thus, the amount of carbon dioxide emission can be greatly reduced. In addition to this, the carbon dioxide discharged together with the firing of the cement raw material in the tunnel furnace is accommodated in the gas recovery device 17 through the exhaust line 12 and liquefied, and then filled in the storage container 18. For this reason, carbon dioxide can be reused by selling it as an industrial raw material, and the storage container 18 can be buried in the ground and stored for a long time so as not to be released to the surroundings. Therefore, the discharge of carbon dioxide into the atmosphere can be prevented.

しかも、制御手段により、電気加熱トンネル炉内における焼成領域および冷却領域の酸素濃度を、０．５〜５体積％の範囲に保持しているために、最終的に冷却されたセメントクリンカーとなって電気加熱トンネル炉から排出されるまで、セメント原料中等に含まれるクロムが過度に酸化されることがなく、よって六価クロムの生成を抑制することができるとともに、エーライトの分解を防止して、所望のセメント強度を確保することもできる。   Moreover, since the oxygen concentration in the firing region and the cooling region in the electric heating tunnel furnace is maintained in the range of 0.5 to 5% by volume by the control means, the cement clinker is finally cooled. Until it is discharged from the electric heating tunnel furnace, the chromium contained in the cement raw material is not excessively oxidized, so that the production of hexavalent chromium can be suppressed and the decomposition of alite is prevented, A desired cement strength can also be secured.

加えて、冷却領域４内の空気の一部を予熱領域２に供給するとともに、予熱領域２内の空気を冷却領域４に供給しているための、装置全体としての熱効率も向上させることができ、この結果セメントクリンカーの製造に要する全体のコストも一段と低減させることが可能になる。   In addition, a part of the air in the cooling region 4 is supplied to the preheating region 2, and the air in the preheating region 2 is supplied to the cooling region 4, so that the thermal efficiency of the entire apparatus can be improved. As a result, the overall cost required for manufacturing the cement clinker can be further reduced.

この際に、予熱空気供給ライン８においては、セメントクリンカーを冷却することにより最も温度が高くなった冷却領域４の下流側から空気を抜き出して、予熱領域２の下流側に供給し、冷却空気供給ライン９については、セメント原料を予熱することにより、温度が低下した予熱領域２の上流側から空気を抜き出して、最も温度が高い冷却領域４の上流側に供給しているために、上記熱効率を一層向上させることができる。   At this time, in the preheating air supply line 8, air is extracted from the downstream side of the cooling region 4 where the temperature becomes highest by cooling the cement clinker, and supplied to the downstream side of the preheating region 2, and the cooling air supply For the line 9, since the cement raw material is preheated, air is extracted from the upstream side of the preheating region 2 where the temperature has decreased, and is supplied to the upstream side of the cooling region 4 having the highest temperature. This can be further improved.

（第２の実施形態）
図２は、本発明に係るセメントクリンカーの製造装置の第２の実施形態を示すもので、図１に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図２に示すように、このセメントクリンカーの製造装置においては、電気加熱トンネル炉２０内に、一端側の搬入扉２０ａから他端側の搬出扉２０ｂに向けて、順次焼成領域３および冷却領域４が形成されており、予熱領域２は、当該電気加熱トンネル炉２０の前段に設けられている。 (Second Embodiment)
FIG. 2 shows a second embodiment of a cement clinker manufacturing apparatus according to the present invention. The same components as those shown in FIG.
As shown in FIG. 2, in this cement clinker manufacturing apparatus, the firing region 3 and the cooling region 4 are sequentially placed in the electric heating tunnel furnace 20 from the carry-in door 20a on one end side toward the carry-out door 20b on the other end side. Is formed, and the preheating region 2 is provided in the front stage of the electric heating tunnel furnace 20.

この予熱領域２は、従来のロータリーキルンを用いたセメントクリンカーの製造設備におけるプレヒータ（予熱設備）を用いたものである。
すなわち、この予熱領域２は、上下方向に直列的に配置された複数段（図では２段）のサイクロン２１ａ、２１ｂによって構成されており、上段のサイクロン２１ａに供給管２２を介して原料タンク１４内のセメント原料が供給されている。また、上段サイクロン２１ａの底部には、下方のサイクロン２１ｂへとセメント原料を送るための移送管２３ａが接続されており、下段のサイクロン２１ｂの底部には、内部のセメント原料を焼成用台車1６に向けて供給するための移送管２３ｂが接続されている。 This preheating region 2 uses a preheater (preheating facility) in a cement clinker manufacturing facility using a conventional rotary kiln.
That is, the preheating region 2 is composed of a plurality of (two in the figure) cyclones 21 a and 21 b arranged in series in the vertical direction, and the raw material tank 14 is connected to the upper cyclone 21 a via the supply pipe 22. Inside cement raw material is supplied. Further, a transfer pipe 23a for sending cement raw material to the lower cyclone 21b is connected to the bottom of the upper cyclone 21a, and the internal cement raw material is connected to the firing cart 16 at the bottom of the lower cyclone 21b. The transfer pipe 23b for supplying toward is connected.

他方、下段のサイクロン２１ｂには、電気加熱トンネル炉２０の冷却領域４に接続された予熱空気供給ライン８の供給口８ｂが接続されている。そして、このサイクロン２１ｂからの排気管２４が上段のサイクロン２１ａに導入されるとともに、このサイクロン２１ａからの排気が冷却空気供給ライン９の抜出口９ａに接続されている。   On the other hand, the supply port 8b of the preheating air supply line 8 connected to the cooling region 4 of the electric heating tunnel furnace 20 is connected to the lower cyclone 21b. The exhaust pipe 24 from the cyclone 21b is introduced into the upper cyclone 21a, and the exhaust from the cyclone 21a is connected to the outlet 9a of the cooling air supply line 9.

以上の構成からなるセメントクリンカーの製造装置においては、原料タンク１４内のセメント原料は、供給管２２を介して上段のサイクロン２１ａに送られ、次いで移送管２３ａを介して下段のサイクロン２１ｂへと送られる。そして、この過程で、電気加熱トンネル炉２０の冷却領域４から予熱空気供給ライン８を通じて抜き出された高温の空気によって加熱される。   In the cement clinker manufacturing apparatus configured as described above, the cement raw material in the raw material tank 14 is sent to the upper cyclone 21a via the supply pipe 22, and then sent to the lower cyclone 21b via the transfer pipe 23a. It is done. And in this process, it is heated by the high-temperature air extracted from the cooling region 4 of the electric heating tunnel furnace 20 through the preheated air supply line 8.

そして、これらのサイクロン２１ａ、２１ｂにおいて８００℃〜９００℃に加熱されたセメント原料は、移送管２３ｂから焼成用台車１６に積み込まれ、第１の実施形態と同様にして電気加熱トンネル炉２０内へと送られて行く。
他方、サイクロン２１ａ、２１ｂにおけるセメント原料との熱交換によって温度が低下した空気は、送気ファン１１によって冷却空気供給ライン９から再び電気加熱トンネル炉２０の冷却領域４へと戻されて、セメントクリンカーの冷却に供される。 Then, the cement raw material heated to 800 ° C. to 900 ° C. in the cyclones 21a and 21b is loaded into the firing carriage 16 from the transfer pipe 23b and into the electric heating tunnel furnace 20 in the same manner as in the first embodiment. And sent.
On the other hand, the air whose temperature has decreased due to the heat exchange with the cement raw material in the cyclones 21a and 21b is returned to the cooling region 4 of the electric heating tunnel furnace 20 from the cooling air supply line 9 by the air supply fan 11 again. Used for cooling.

以上のように、第２の実施形態のセメントクリンカーの製造装置によっても、第１の実施形態に示したものと同様に作用効果を得ることができる。   As described above, the same effects as those shown in the first embodiment can be obtained by the cement clinker manufacturing apparatus of the second embodiment.

なお、上記第１および第２の実施形態においては、電気加熱トンネル炉１、２０の冷却領域４内の空気を、そのまま予熱空気供給ライン８を通じて予熱領域２に送気する場合について説明したが、これに限るものではなく、上記予熱空気供給ライン８に、さらに電気ヒータを設け、当該電気ヒータによって予熱空気供給ライン８の空気を昇温させた後に、予熱領域２に送るようにしてもよい。   In the first and second embodiments, the case where the air in the cooling region 4 of the electric heating tunnel furnaces 1 and 20 is directly supplied to the preheating region 2 through the preheating air supply line 8 has been described. However, the present invention is not limited to this. An electric heater may be further provided in the preheating air supply line 8, and the temperature of the air in the preheating air supply line 8 may be raised by the electric heater and then sent to the preheating region 2.

本発明の第１の実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１、２０ 電気加熱トンネル炉
１ａ 搬入扉（供給部）
１ｂ 搬出扉（排出部）
２ 予熱領域
３ 焼成領域
４ 冷却領域
５ 酸素濃度計（濃度測定手段）
６ 燃焼ガス供給管（第１の酸素濃度調整手段）
７ 空気供給管（第２の酸素濃度調整手段）
８ 予熱空気供給ライン
９ 冷却空気供給ライン
８ａ、９ａ 抜出口
８ｂ、９ｂ 供給口 1,20 Electric heating tunnel furnace 1a Carry-in door (supply section)
1b Unloading door (discharge section)
2 Preheating area 3 Firing area 4 Cooling area 5 Oxygen concentration meter (concentration measuring means)
6 Combustion gas supply pipe (first oxygen concentration adjusting means)
7 Air supply pipe (second oxygen concentration adjusting means)
8 Preheated air supply line 9 Cooling air supply line 8a, 9a Exit 8b, 9b Supply port

Claims (5)

一端部に形成されたセメント原料の供給部から他端部に形成されたセメントクリンカーの排出部に向けて、内部にセメント原料を焼成する焼成領域とこの焼成領域において焼成されたセメントクリンカーを冷却する冷却領域とが順次連続して形成された電気加熱トンネル炉と、この電気加熱トンネル炉内に非還元性ガスおよび／または可燃性流体を供給する第１の酸素濃度調整手段と、上記電気加熱トンネル炉内に酸素または空気を供給する第２の酸素濃度調整手段と、上記電気加熱トンネル炉内の酸素濃度を検出する濃度測定手段と、この濃度測定手段によって検出された酸素濃度が５体積％を超えた際に、上記第１の酸素濃度調整手段を作動させるとともに上記酸素濃度が０．５体積％よりも低下した際に、上記第２の酸素濃度調整手段を作動させる制御手段とを備えてなることを特徴とするセメントクリンカーの製造装置。   From the cement raw material supply section formed at one end to the cement clinker discharge section formed at the other end, the firing area for firing the cement raw material and the cement clinker fired in the firing area are cooled. An electric heating tunnel furnace in which a cooling region is successively formed; first oxygen concentration adjusting means for supplying a non-reducing gas and / or a flammable fluid into the electric heating tunnel furnace; and the electric heating tunnel A second oxygen concentration adjusting means for supplying oxygen or air into the furnace; a concentration measuring means for detecting the oxygen concentration in the electric heating tunnel furnace; and the oxygen concentration detected by the concentration measuring means is 5% by volume. When exceeding, when the first oxygen concentration adjusting means is operated and the oxygen concentration is lower than 0.5% by volume, the second oxygen concentration adjusting means is Cement clinker manufacturing apparatus characterized by comprising a control means for actuating. 上記電気加熱トンネル炉内には、上記供給部と上記焼成領域との間に、上記セメント原料を予熱する予熱領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセメントクリンカーの製造装置。   2. The cement clinker manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a preheating region for preheating the cement raw material is formed between the supply unit and the firing region in the electric heating tunnel furnace. . 上記電気加熱トンネル炉には、上記冷却領域内の空気の少なくとも一部を上記予熱領域に供給する予熱空気供給ラインと、上記予熱領域内の空気を上記冷却領域に供給する冷却空気供給ラインとが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のセメントクリンカーの製造装置。   The electric heating tunnel furnace includes a preheating air supply line that supplies at least a part of air in the cooling region to the preheating region, and a cooling air supply line that supplies air in the preheating region to the cooling region. The cement clinker manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the cement clinker manufacturing apparatus is provided. 上記電気加熱トンネル炉から排出される排ガスを回収する回収手段が備えられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のセメントクリンカーの製造装置。   The cement clinker manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising recovery means for recovering exhaust gas discharged from the electric heating tunnel furnace. 上記回収手段には、上記電気加熱トンネル炉から排出される排ガスを密閉収容する保管容器が備えられていることを特徴とする請求項４に記載のセメントクリンカーの製造装置。   5. The cement clinker manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the recovery means is provided with a storage container for hermetically containing the exhaust gas discharged from the electric heating tunnel furnace.
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