JP2010042971A - Method for controlling operation of cement manufacturing apparatus and cement manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キルンの窯尻から排ガスの一部を抽気して塩素分を除去する塩素バイパスシステムを備えるセメント製造装置の運転制御方法及びその運転制御が可能なセメント製造装置に関する。 The present invention relates to an operation control method for a cement manufacturing apparatus including a chlorine bypass system for extracting a chlorine content by extracting a part of exhaust gas from a kiln bottom of a kiln and a cement manufacturing apparatus capable of performing the operation control.
塩素バイパスシステムは、セメント原料やキルン燃料中に含まれる塩素成分がキルンとプレヒータとの閉じた系内で循環して濃縮されることに伴うサイクロンの閉塞、プレヒータやキルンでのコーティングトラブルの発生を防止するために、キルンの窯尻から排ガスの一部を抽気して塩素分を系外に除去するシステムである。
この塩素バイパスシステムにおいて、塩素の除去効率を上げるために、特許文献1ではキルンの回転数を下げる方法、特許文献2ではキルン内原料の温度を調整する方法が提案されている。また、特許文献3では、原料にカリウムを添加し、塩素バイパスシステムで回収する塩化カリウムの純度を上げる方法が記載されている。
In this chlorine bypass system, in order to increase the removal efficiency of chlorine, Patent Document 1 proposes a method of reducing the rotational speed of the kiln, and
しかしながら、キルンの回転数を下げる方法や、キルン内の温度を調整する方法では、操業条件の大幅な変更を必要とするため現実的でない。また、塩化カリウムの純度を上げる方法は、塩素バイパスシステムの効果促進を期待するものではない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡単な方法で塩素の除去効率を高めることができるセメント製造装置の運転制御方法及びセメント製造装置を提供することを目的とする。
However, the method for reducing the rotational speed of the kiln and the method for adjusting the temperature in the kiln are not practical because they require a significant change in operating conditions. Moreover, the method for increasing the purity of potassium chloride is not expected to promote the effect of the chlorine bypass system.
This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the operation control method and cement manufacturing apparatus of a cement manufacturing apparatus which can raise the removal efficiency of chlorine with a simple method.
本発明のセメント製造装置の運転制御方法は、キルンの窯尻から排ガスの一部を抽気して塩素分を除去する塩素バイパスシステムを備えるセメント製造装置の運転制御方法であって、セメントクリンカにおけるアルカリ中のK2Oのモル比を測定し、その測定結果に基づき、セメント原料中のカリウム分の量を調整することを特徴とする。 An operation control method for a cement manufacturing apparatus according to the present invention is an operation control method for a cement manufacturing apparatus including a chlorine bypass system for extracting a chlorine content by extracting a part of exhaust gas from a kiln bottom of a kiln. It is characterized by measuring the molar ratio of K 2 O therein and adjusting the amount of potassium in the cement raw material based on the measurement result.
塩素濃縮の促進のためには、原料中のアルカリ量を増加させる方法が有効であるが、セメント中のアルカリ量が高いとアルカリ骨材反応を起こし、コンクリートが劣化することから、ポルトランドセメント中のアルカリ含有率R2O(=Na2O+0.658K2O)は0.75%以下とJISで定められている。このため、アルカリ含有率を必要以上に増加させることはできないが、本出願人は、このアルカリ含有率が0.75%以下の範囲でも、アルカリ中のK2Oのモル比を増加させることにより塩素濃縮を促進させることができることを見出した。本発明は、このK2Oのモル比を測定して、そのモル比に応じてセメント原料中のカリウム分の量を調整することにより、塩素濃縮を促進させて塩素の除去効率を高めるようにしたものである。 In order to promote the concentration of chlorine, the method of increasing the amount of alkali in the raw material is effective, but if the amount of alkali in the cement is high, an alkali-aggregate reaction occurs and concrete deteriorates. The alkali content R 2 O (= Na 2 O + 0.658 K 2 O) is defined by JIS as 0.75% or less. For this reason, the alkali content cannot be increased more than necessary, but the present applicant can increase the molar ratio of K 2 O in the alkali even when the alkali content is 0.75% or less. It has been found that chlorine concentration can be promoted. In the present invention, by measuring the molar ratio of K 2 O and adjusting the amount of potassium in the cement raw material according to the molar ratio, the chlorine concentration is promoted and the chlorine removal efficiency is increased. It is a thing.
本発明のセメント製造装置の運転制御方法において、前記アルカリ中のK2Oのモル比が0.6以上0.8以下となるようにカリウム分の量を調整することが好ましい。
通常のセメント工場におけるセメントクリンカでは、アルカリに対するK2Oのモル比は0.5程度であり、これを0.6以上とすることにより、キルン入り原料(キルンに投入される直前の原料)の塩素濃度を20%以上増加させることができ、塩素バイパスシステムにおいて、少ないバイパス量でも多くの塩素分を除去することができ、塩素除去効果を向上させることができる。一方、K2Oのモル比を0.8以下としたのは、0.8を超えるにはナトリウムを除去しなければ不可能であり、実行するとなれば無駄な分離コストを生じることになるからである。
In the operation control method of the cement production apparatus of the present invention, it is preferable to adjust the amount of potassium so that the molar ratio of K 2 O in the alkali is 0.6 or more and 0.8 or less.
In a cement clinker in a normal cement factory, the molar ratio of K 2 O to alkali is about 0.5, and by making this 0.6 or more, the raw material containing the kiln (the raw material immediately before being put into the kiln) The chlorine concentration can be increased by 20% or more, and in the chlorine bypass system, a large amount of chlorine can be removed even with a small amount of bypass, and the chlorine removal effect can be improved. On the other hand, the reason why the molar ratio of K 2 O is set to 0.8 or less is that it is impossible to remove sodium unless it exceeds 0.8. It is.
また、本発明のセメント製造装置の運転制御方法において、さらに、セメントクリンカ中のアルカリに対するSO3のモル比を測定し、その測定結果に基づき、キルン燃料中の硫黄分の量を調整するようにしてもよい。
キルン入り原料の塩素濃度は、アルカリに対するSO3のモル比が小さいほど上昇する。したがって、セメントクリンカ中のSO3モル比を測定して、低硫黄のキルン燃料を使用するなどにより、燃料中の硫黄分の量を調整するのである。
Further, in the operation control method of the cement manufacturing apparatus of the present invention, the molar ratio of SO 3 to alkali in the cement clinker is further measured, and the amount of sulfur in the kiln fuel is adjusted based on the measurement result. May be.
The chlorine concentration of the kiln-containing raw material increases as the molar ratio of SO 3 to alkali decreases. Therefore, the amount of sulfur in the fuel is adjusted by measuring the SO 3 molar ratio in the cement clinker and using a low-sulfur kiln fuel.
この本発明のセメント製造装置の運転制御方法において、セメントクリンカ中のアルカリに対するSO3のモル比を測定する場合、前記アルカリに対するSO3のモル比が0.4以上0.85以下となるように硫黄分の量を調整するとよい。
低硫黄のキルン燃料を使用してもセメントクリンカ中のSO3は0.4%以下にすることは困難であるため、モル比として0.4以上とし、低硫黄の石炭等の燃料を用いてクリンカ中のSO3を0.60%以下に低減して、SO3のモル比を0.85以下にすると特に効果的である。
In the operation control method of the cement manufacturing apparatus of the present invention, when measuring the molar ratio of SO 3 to alkali in the cement clinker, the molar ratio of SO 3 to alkali is 0.4 or more and 0.85 or less. The amount of sulfur should be adjusted.
Even if low sulfur kiln fuel is used, it is difficult to reduce SO 3 in cement clinker to 0.4% or less. Therefore, the molar ratio is set to 0.4 or more, and fuel such as low sulfur coal is used. It is particularly effective when the SO 3 in the clinker is reduced to 0.60% or less and the molar ratio of SO 3 is set to 0.85 or less.
また、本発明のセメント製造装置の運転制御方法は、キルンの窯尻から排ガスの一部を抽気して塩素分を除去する塩素バイパスシステムを備えるセメント製造装置の運転制御方法であって、セメントクリンカ中のアルカリに対するSO3のモル比を測定し、その測定結果に基づき、キルン燃料中の硫黄分の量を調整することを特徴とする。 The operation control method for a cement manufacturing apparatus according to the present invention is an operation control method for a cement manufacturing apparatus including a chlorine bypass system for extracting a chlorine component by extracting a part of exhaust gas from a kiln bottom of a kiln. It is characterized in that the molar ratio of SO 3 to the alkali in it is measured and the amount of sulfur in the kiln fuel is adjusted based on the measurement result.
キルン入り原料中のSO3濃度と塩素濃度との関係において、SO3濃度が減少すると塩素濃度が上昇することから、このSO3循環を抑制できれば塩素濃度の上昇に有効であるとの知見の下、アルカリに対するSO3モル比を測定し、その測定結果に基づいてキルン燃料中の硫黄分を調整するようにしたのである。
この本発明のセメント製造装置の運転制御方法においては、前述したように、アルカリに対するSO3のモル比が0.4以上0.85以下となるように硫黄分の量を調整するとよい。
In relation to the SO 3 concentration and the chlorine concentration of the kiln filled in the raw material, under the knowledge that since the chlorine concentration increases the SO 3 concentration is reduced, it is effective to increase the chlorine concentration if suppress the SO 3 circulates The SO 3 molar ratio with respect to the alkali was measured, and the sulfur content in the kiln fuel was adjusted based on the measurement result.
In the operation control method of the cement manufacturing apparatus of the present invention, as described above, the amount of sulfur may be adjusted so that the molar ratio of SO 3 to alkali is 0.4 or more and 0.85 or less.
そして、本発明のセメント製造装置は、キルンの窯尻から排ガスの一部を抽気して塩素分を除去する塩素バイパスシステムを備えるセメント製造装置において、カリウム分を含むセメント原料を供給可能な原料供給手段と、セメントクリンカにおけるアルカリ中のK2Oのモル比を測定するK2Oモル比測定手段とが備えられるとともに、これら原料供給手段とK2Oモル比測定手段との間に、測定されたK2Oのモル比に応じてセメント原料中のカリウム分の量を調整するカリウム分調整手段が設けられていることを特徴とする。
セメント原料中のカリウム分の量の調整は、カリウム分を多く含む粘土等の混合比率を変えればよい。
The cement production apparatus of the present invention is a material supply capable of supplying a cement raw material containing potassium in a cement production apparatus having a chlorine bypass system for extracting a part of exhaust gas from a kiln bottom of a kiln to remove chlorine. And a K 2 O molar ratio measuring means for measuring the molar ratio of K 2 O in the alkali in the cement clinker, and is measured between these raw material supply means and the K 2 O molar ratio measuring means. Further, a potassium content adjusting means for adjusting the amount of potassium content in the cement raw material according to the molar ratio of K 2 O is provided.
Adjustment of the amount of potassium in the cement raw material may be performed by changing the mixing ratio of clay containing a large amount of potassium.
このセメント製造装置において、さらに、硫黄分を含む燃料を供給可能な燃料供給手段と、セメントクリンカ中のアルカリに対するSO3のモル比を測定するSO3モル比測定手段とが備えられるとともに、これら燃料供給手段とSO3モル比測定手段との間に、測定されたSO3のモル比に応じてキルン燃料中の硫黄分の量を調整する硫黄分調整手段が設けられている構成としてもよい。
キルン燃料中の硫黄分の量の調整は、コークスに代えて低硫黄燃料である石炭を使用する、これらの混合比率を変えるなどの方法がある。
The cement manufacturing apparatus further includes fuel supply means capable of supplying a fuel containing sulfur, and SO 3 molar ratio measuring means for measuring the molar ratio of SO 3 to alkali in the cement clinker. between the supply means and the SO 3 molar ratio measuring means, sulfur adjusting means may be configured to provided to adjust the amount of sulfur in the kiln fuel in accordance with the molar ratio of the measured SO 3.
Adjustment of the amount of sulfur in the kiln fuel can be achieved by using coal, which is a low sulfur fuel, instead of coke, or changing the mixing ratio of these.
また、本発明のセメント製造装置は、キルンの窯尻から排ガスの一部を抽気して塩素分を除去する塩素バイパスシステムを備えるセメント製造装置において、硫黄分を含む燃料を供給可能な燃料供給手段と、セメントクリンカ中のアルカリに対するSO3のモル比を測定するSO3モル比測定手段とが備えられるとともに、これら燃料供給手段とSO3モル比測定手段との間に、測定されたSO3のモル比に応じてキルン燃料中の硫黄分の量を調整する硫黄分調整手段が設けられていることを特徴とする。 Further, the cement manufacturing apparatus of the present invention is a fuel supply means capable of supplying a fuel containing sulfur in a cement manufacturing apparatus including a chlorine bypass system for extracting a chlorine content by extracting a part of exhaust gas from a kiln bottom of a kiln. When, along with and the SO 3 molar ratio measuring means for measuring the molar ratio of SO 3 in the alkali in the cement clinker is provided, between these fuel supply means and the SO 3 molar ratio measuring means, the measured of SO 3 Sulfur content adjusting means for adjusting the amount of sulfur content in the kiln fuel according to the molar ratio is provided.
本発明によれば、セメントクリンカにおけるアルカリ中のK2Oのモル比からセメント原料中のカリウム分を調整し、又はアルカリに対するSO3のモル比からキルン燃料中の硫黄分を調整する制御をそれぞれ単独で又は併せて実施することにより、アルカリ含有率をJIS規定値以上に増加させることなく、キルン入り原料の塩素濃縮を促進させることができ、これにより、塩素バイパスの効率を高めることができる。したがって、その塩素バイパスシステムにおいて、少量のガス抽気によって十分な量の塩素を除去することができ、又は、同じ抽気量でも多くの塩素を除去することが可能になる。 According to the present invention, the control of adjusting the potassium content in the cement raw material from the molar ratio of K 2 O in the alkali in the cement clinker, or adjusting the sulfur content in the kiln fuel from the molar ratio of SO 3 to the alkali, respectively. By carrying out alone or in combination, the concentration of chlorine in the kiln-containing raw material can be promoted without increasing the alkali content to a value higher than the JIS specified value, thereby improving the efficiency of chlorine bypass. Therefore, in the chlorine bypass system, a sufficient amount of chlorine can be removed with a small amount of gas extraction, or a large amount of chlorine can be removed with the same extraction amount.
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態のセメント製造装置を示している。このセメント製造装置は、セメント原料供給手段1、プレヒータ2、セメントキルン3、クリンカクーラ4等が備えられている。
セメント原料供給手段1は、セメント原料を粉砕、混合した粉体原料をプレヒータ2に供給するものであり、セメント原料としては石灰石、けい石、粘土、酸化鉄原料等を適宜の比率で混合したものが用いられ、産業廃棄物等も原料の一部として混合される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a cement manufacturing apparatus according to this embodiment. The cement manufacturing apparatus includes a cement raw material supply means 1, a
The cement raw material supply means 1 supplies powder raw material obtained by pulverizing and mixing cement raw material to the
プレヒータ2は、上下方向に相互に接続された複数のサイクロン5a〜5dを有し、その最上段のサイクロン5aに供給された粉体原料が落下する過程で、セメントキルン3から排出されたガス等を利用して粉体原料を予熱するようになっている。最下段のサイクロン5dはセメントキルン3に接続されており、プレヒータ2で所定温度に予熱された粉体原料がセメントキルン3に連続的に送り込まれるように構成されている。また、最下段のサイクロン5dとその上の段のサイクロン5cとの間には、下端部にセメントキルン3の窯尻3aから燃焼排ガスが導入されるとともに、内部に図示されない燃料供給ラインから供給される石炭等の燃料の燃焼装置が設けられた仮焼炉6が設けられている。
The
このセメントキルン3は、軸芯回りに回転自在に設けられた略円筒形状のロータリーキルンであり、軸芯が水平方向に対して若干傾斜した状態で配置されている。その図中左方の窯尻3a側に、セメント原料を予熱するためのプレヒータ2が設けられるとともに、図中右方の窯前3bには、内部を加熱するためのバーナー7が設けられており、燃料供給手段8から供給された燃料をバーナー7で燃焼させることにより発生した燃焼ガスがセメント原料の流れと反対に窯尻3aに向けて流れるようになっている。窯尻3aから供給されたセメント原料は、窯前3b側に近づくに連れて徐々に粒径を増して行き、窯前3bに到達する頃には一定の粒径にまで成長した状態となっており、窯前3bからクリンカとして取り出される。また、この窯前3bには、セメントキルン3によって得られたクリンカを冷却するクリンカクーラ4が設けられている。
The
そして、このセメントキルン3の窯尻3aから最下段のサイクロン5dへ排ガスを送るダクトに、塩素バイパス管11が接続され、この塩素バイパス管11によって抜き取られた排ガスの一部を、後段のバッグフィルター12に送って塩素分を除去する塩素バイパスシステム13が設けられている。
A
また、クリンカクーラ4を経由したセメントクリンカ中の成分を分析する分析手段14が設けられており、この分析手段14には、セメントクリンカ中のアルカリ含有率R2Oを測定するアルカリ測定手段15と、そのアルカリ中のK2Oのモル比{K2O/(K2O+Na2O)}を測定するK2Oモル比測定手段16と、アルカリに対するSO3のモル比{SO3/(K2O+Na2O)}を測定するSO3モル比測定手段17とが備えられている。
また、この分析手段14と原料供給手段1及び燃料供給手段8との間には、分析結果に基づきセメント原料中のカリウム分を調整するカリウム分調整手段18と、燃料中の硫黄分を調整する硫黄分調整手段19とが設けられている。カリウム分調整手段18は、セメント原料のうち、例えばカリウム分を多く含む粘土を多く供給させるように原料供給手段1を操作するものである。また、硫黄分調整手段19は、キルン燃料のうち、例えば石炭を多く供給させるように燃料供給手段8を操作するものである。または、これら調整手段18,19は、カリウム分を多く含む原料や硫黄分を多く含む燃料をより多く用いるように指示し、その指示に基づき作業員が原料供給手段1又は燃料供給手段8を操作するものであってもよい。
Analyzing means 14 for analyzing the components in the cement clinker via the clinker cooler 4 is provided. The analyzing means 14 includes alkali measuring means 15 for measuring the alkali content R 2 O in the cement clinker, and K 2 O molar ratio measuring means 16 for measuring the molar ratio of K 2 O in the alkali {K 2 O / (K 2 O + Na 2 O)} and the molar ratio of SO 3 to the alkali {SO 3 / (K SO 3 molar ratio measuring means 17 for measuring 2 O + Na 2 O)}.
Moreover, between this analysis means 14, the raw material supply means 1, and the fuel supply means 8, the potassium content adjustment means 18 which adjusts the potassium content in a cement raw material based on an analysis result, and the sulfur content in a fuel are adjusted. Sulfur content adjusting means 19 is provided. The potassium content adjusting means 18 operates the raw material supply means 1 so as to supply, for example, a large amount of clay containing a large amount of potassium among cement raw materials. Further, the sulfur content adjusting means 19 operates the fuel supply means 8 so as to supply, for example, a large amount of coal in the kiln fuel. Or these adjustment means 18 and 19 instruct | indicate to use more raw materials containing much potassium content, and fuel containing more sulfur contents, and an operator operates the raw material supply means 1 or the fuel supply means 8 based on the instruction | indication. You may do.
このように構成されたセメント製造装置によってセメントクリンカを製造する方法について説明する。
先ず、セメント原料供給手段によって石灰石、けい石、粘土、酸化鉄原料等を混合したセメント原料がプレヒータ2の最上段のサイクロン5aに供給されると、そのセメント原料は、図中実線矢印で示すように、順次下方のサイクロン5b〜5dへと落下するにしたがって、下方から上昇するセメントキルン3からの高温の排ガスによって予熱され、最終的に最下段のサイクロン5dからセメントキルン3の窯尻3aに導入される。
A method for producing a cement clinker using the cement production apparatus configured as described above will be described.
First, when a cement raw material mixed with limestone, silica, clay, iron oxide raw material or the like is supplied to the
そして、このセメントキルン3内において、窯尻3a側から窯前3b側へと徐々に送られる過程において、バーナー7からの燃焼排ガスによって加熱され、焼成されてセメントクリンカとなる。次いで、窯前3bに到達したセメントクリンカは、図中矢印で示すように、クリンカクーラ4内に落下して図中右方に送られる。この際に、クリンカクーラ4内に供給された空気によって所定温度まで冷却されて最終的に当該クリンカクーラ4から取り出される。
And in this
ところで、セメント原料に含まれる塩素分は、セメントキルン3内における高温(約1400℃)雰囲気下において、主にKClやNaCl等のアルカリ塩化物として揮発し、その排ガスが、セメントキルン3の窯尻3aからプレヒータ2に流通する際にセメント原料を予熱することにより冷却され、当該排ガス中に含まれる塩素分が再びセメント原料側に移行してしまい、その結果、塩素分がセメントキルン3およびプレヒータ2からなる系内を循環する現象が生じ、新たに燃焼排ガスまたはセメント原料から系内に持ち込まれる塩素分によって、内部の塩素濃度が徐々に上昇する。
そこで、定期的もしくは連続的に塩素バイパス管11から上記排ガスの一部を抜き取り、冷却することで塩素分をアルカリ塩化物として後段のバッグフィルター11において回収することにより、系内の塩素濃度が上昇することを防止している。
By the way, the chlorine content contained in the cement raw material is volatilized mainly as alkali chlorides such as KCl and NaCl in a high temperature (about 1400 ° C.) atmosphere in the
Therefore, a part of the exhaust gas is periodically or continuously extracted from the
そして、この塩素バイパスシステム13を有するセメント製造装置において、その塩素バイパス効率を高めるために、分析手段14によってセメントクリンカ中のアルカリ含有率R2O(=K2O+0.658Na2O)、そのアルカリ中におけるK2Oのモル比{K2O/(K2O+Na2O)}、アルカリに対するSO3のモル比{SO3/(K2O+Na2O)}をそれぞれ測定し、その測定結果に基づいて、セメント原料又は燃料の成分を調整することが行われる。
具体的には、アルカリ含有率R2Oについては、JIS規定の0.75%以下、好ましくは0.6%以下となるように調整する。また、アルカリ中のK2Oモル比{K2O/(K2O+Na2O)}については0.6以上0.8以下、アルカリに対するSO3のモル比{SO3/(K2O+Na2O)}については0.4以上0.85以下となるようにそれぞれ調整する。
この場合、アルカリ中のK2Oモル比を調整するには、原料供給手段1において、セメント原料中の酸化カリウムもしくはカリウムを多く含有する粘土、ガラス等の廃棄物、炭酸カリウム等の薬剤の混合比率を調整することが行われ、これらの混合比率を高めることによりセメント原料中のカリウム分を多くして、K2Oモル比を大きくすることができる。また、アルカリに対するSO3のモル比を調整するには、低硫黄の燃料として石炭の混合比率を調整することが行われ、コークスに対して石炭の比率を高めることにより、キルン燃料中の硫黄分を少なくしてSO3モル比を大きくすることができる。
そして、このようにして、セメントクリンカ中のアルカリ含有率R2Oを抑えながら、アルカリ中のK2Oモル比、アルカリに対するSO3のモル比を所定範囲となるように制御することにより、キルン入り原料中の塩素濃縮を促進させ、塩素バイパス効率を高めることができるのである。
Then, in the cement manufacturing apparatus having a
Specifically, the alkali content R 2 O is adjusted to be 0.75% or less, preferably 0.6% or less as defined in JIS. Further, the K 2 O molar ratio {K 2 O / (K 2 O + Na 2 O)} in the alkali is 0.6 or more and 0.8 or less, and the molar ratio of SO 3 to the alkali {SO 3 / (K 2 O + Na 2). O)} is adjusted to be 0.4 or more and 0.85 or less.
In this case, in order to adjust the K 2 O molar ratio in the alkali, in the raw material supply means 1, clay, glass or other waste containing a large amount of potassium oxide or potassium in the cement raw material, mixing of chemicals such as potassium carbonate The ratio is adjusted, and by increasing the mixing ratio, the potassium content in the cement raw material can be increased and the K 2 O molar ratio can be increased. Moreover, in order to adjust the molar ratio of SO 3 to alkali, the mixing ratio of coal is adjusted as a low-sulfur fuel, and the sulfur content in the kiln fuel is increased by increasing the ratio of coal to coke. Can be reduced to increase the SO 3 molar ratio.
Thus, the kiln is controlled by controlling the K 2 O molar ratio in the alkali and the molar ratio of SO 3 to the alkali within a predetermined range while suppressing the alkali content R 2 O in the cement clinker. The chlorine concentration in the raw material can be promoted, and the chlorine bypass efficiency can be increased.
次に、このような調整によるキルン入り原料への塩素濃縮の影響を確認するために行った解析について説明する。
ここでは、熱力学平衡計算とプロセスシミュレーション手法とを組み合わせ、キルン内の塩素や硫黄の揮発及び凝縮量を、それらの平衡蒸気圧及びクリンカ粒子のガス境膜や細孔の拡散から算出する理論的なモデルを構築し、循環挙動を解析した。
Next, the analysis performed in order to confirm the influence of the chlorine concentration to the raw material containing a kiln by such adjustment is demonstrated.
Here, a theoretical calculation that combines thermodynamic equilibrium calculation and process simulation techniques to calculate the volatilization and condensation of chlorine and sulfur in the kiln from their equilibrium vapor pressure and diffusion of gas boundary films and pores of clinker particles. A simple model was constructed and the circulation behavior was analyzed.
A.塩素、硫黄の循環挙動
A−1 原料中の塩素、硫黄のプロファイル
まず、キルン内での原料中のSO3濃度とCl濃度のプロファイルを図2に示す。図中、横軸はキルンの窯前からの距離を示す。キルンの原料入口(80m)から出口(0m)に向かうに従ってSO3濃度は緩やかに増加し、20m付近で最大値となっていることから20〜80m間で硫黄分の凝縮が起きていることが分かる。SO3濃度の最大値は6パーセント弱であり、キルン入口の4%よりも大きい。また、20m付近から0mに向かいSO3濃度が急減しており、焼成帯で硫黄分の揮発が起きていることが分かる。
一方、塩素の40〜80mでの凝縮量は多くない。これは、硫黄に比べ40〜80mにおいてもまだKCl(g)の蒸気圧が高いことによると考えられる(なお、成分組成に添えた(g)は気相、(l)は液相、(s)は固相を示す)。また、35mから0mに向かってClの揮発が進んでおり、揮発の開始がSO3と比べキルン原料入口側、つまり低温から起こることが分かる。クリンカ中の塩素濃度は70ppmであり、キルン入原料では約40倍、硫黄については約4倍である。
次に原料中のSO3の形態毎のプロファイルを図3に示す。キルンの原料入口側では硫黄分はCaSO4(s)として存在し、温度が高くなるにつれてCaSO4(l)に変わっていく。
一方、K2SO4(l)やNa2SO4(l)量はカルシウム塩と比べ少なく、キルン原料出口側ではさらに減少する。これは、酸化物液相中にK2O、Na2Oが移行することによって起こる。
A. Circulation behavior of chlorine and sulfur
A-1 Profiles of chlorine and sulfur in raw material First, the profiles of SO 3 concentration and Cl concentration in the raw material in the kiln are shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the distance from the kiln before the kiln. The SO 3 concentration gradually increases as it goes from the raw material inlet (80 m) to the outlet (0 m) of the kiln, and has a maximum value in the vicinity of 20 m, so that condensation of sulfur occurs between 20 and 80 m. I understand. The maximum value of SO 3 concentration is just under 6 percent and is greater than 4% at the kiln inlet. Moreover, it can be seen that the SO 3 concentration rapidly decreases from around 20 m toward 0 m, and the volatilization of sulfur occurs in the firing zone.
On the other hand, the amount of chlorine condensed at 40 to 80 m is not large. This is considered to be because the vapor pressure of KCl (g) is still higher at 40 to 80 m than sulfur (where (g) attached to the component composition is the gas phase, (l) is the liquid phase, (s ) Indicates a solid phase). Further, the volatilization of Cl progresses from 35 m to 0 m, and it can be seen that the start of volatilization occurs from the kiln raw material inlet side, that is, from the low temperature as compared with SO 3 . The chlorine concentration in the clinker is 70 ppm, about 40 times for the kiln feed and about 4 times for sulfur.
Next, FIG. 3 shows a profile for each form of SO 3 in the raw material. Sulfur is present as CaSO 4 (s) on the raw material inlet side of the kiln and changes to CaSO 4 (l) as the temperature increases.
On the other hand, the amount of K 2 SO 4 (l) or Na 2 SO 4 (l) is smaller than that of calcium salt, and further decreases on the kiln raw material outlet side. This occurs when K 2 O and Na 2 O migrate into the oxide liquid phase.
次に図4に原料中の塩化物の形態を示す。キルンの原料入口付近ではCaCl2、KCl、NaClが同量程度であったものが、温度が上がるにつれKCl、NaClは減少し、CaCl2が増加していく。つまり塩素に対応する陽イオンがK、NaからCaに変わっていくことが分かる。また、35〜0mではClの揮発によりCaCl2そのものが減少する。なお、この領域で揮発するClの形態は、後述するとおりKClとNaClのみであることから、CaCl2が減少するときはCaCl2(l)+K2O(Na2O)(l)→2KCl(NaCl)(g)+CaO(l)の反応が起きていることになる。 Next, FIG. 4 shows the form of chloride in the raw material. In the vicinity of the raw material inlet of the kiln, the same amount of CaCl 2 , KCl, and NaCl is decreased, but as the temperature rises, KCl and NaCl decrease and CaCl 2 increases. That is, it can be seen that the cation corresponding to chlorine changes from K and Na to Ca. In addition, at 35 to 0 m, CaCl 2 itself decreases due to the volatilization of Cl. Incidentally, the form of Cl volatilized in this area, since it is only KCl and NaCl as described later, when the CaCl 2 is decreased CaCl 2 (l) + K 2 O (Na 2 O) (l) → 2KCl ( The reaction of (NaCl) (g) + CaO (l) has occurred.
A−2ガス中の塩素、硫黄のプロファイル
図5にガス中の塩素、硫黄のプロファイルを示す。硫黄を含むガスはSO2(g)、塩素を含むガスはKCl(g)、NaCl(g)、HCl(g)として存在し、それら以外の成分は無視できる量であった。
SO2濃度は0mから20m付近まで増加しており、原料からSO2が揮発していることが分かる。それ以降は徐々に濃度が低下し、原料への凝縮が起きている。塩化物の濃度はKCl>NaCl>HClという関係で、キルン出口(80m)ではKCl濃度はNaCl濃度の5倍程度であった。塩素濃度のピークは50〜60mであり、硫黄と比べて低温側であった。
Profile of chlorine and sulfur in A-2 gas FIG. 5 shows the profile of chlorine and sulfur in the gas. The gas containing sulfur was present as SO 2 (g), the gas containing chlorine was present as KCl (g), NaCl (g), and HCl (g), and the other components were negligible amounts.
The SO 2 concentration increases from 0 m to around 20 m, and it can be seen that SO 2 is volatilized from the raw material. Since then, the concentration has gradually declined, and condensation to the raw material has occurred. The chloride concentration was KCl>NaCl> HCl, and the KCl concentration was about five times the NaCl concentration at the kiln outlet (80 m). The peak of the chlorine concentration was 50 to 60 m, which was on the low temperature side compared to sulfur.
B.SO 3 /アルカリ酸化物比の変化
次に、バーナーのコークスの硫黄分を基本シミュレーションから減少させた場合と原料中のK2OとNa2O濃度をそれぞれ変化させたときについて、それぞれクリンカ中のSO3/(K2O+Na2O)モル比とキルン入り原料のSO3、Cl濃度の関係を図6に示す。図6中、上段がSO3濃度、下段がCl濃度を示す。
B−1 燃料中の硫黄分の変化
バーナー中の硫黄分の変化により、クリンカ中のSO3が基本条件の約1.0%から0.7%、0.5%と減少した場合、SO3/(K2O+Na2O)モル比はそれぞれ1.53、1.12、0.79であり、キルン入り原料のSO3濃度はそれぞれ3.9%、3.4%、2.8%と減少する一方、Cl濃度はそれぞれ2,800ppm、4,300ppm、7,200ppmと増加する(図6中○印で示す)。
クリンカ中のSO3の変化により硫黄と塩素の循環挙動が変化する理由について以下に考察を行う。
B. Changes in SO 3 / alkali oxide ratio Next, when the sulfur content of the coke of the burner was reduced from the basic simulation and when the K 2 O and Na 2 O concentrations in the raw material were changed, respectively, FIG. 6 shows the relationship between the SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio and the SO 3 and Cl concentrations of the raw material containing the kiln. In FIG. 6, the upper stage shows the SO 3 concentration, and the lower stage shows the Cl concentration.
B-1 Change in Sulfur Content in Fuel When SO 3 in the clinker decreases from about 1.0% of the basic condition to 0.7% and 0.5% due to the change in sulfur content in the burner, SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) molar ratios are 1.53, 1.12 and 0.79, respectively, and the SO 3 concentration of the kiln-containing material is 3.9%, 3.4% and 2.8%, respectively. While decreasing, the Cl concentration increases to 2,800 ppm, 4,300 ppm, and 7,200 ppm, respectively (indicated by a circle in FIG. 6).
The reason why the circulation behavior of sulfur and chlorine is changed by the change of SO 3 in the clinker will be discussed below.
B−1−a キルン入り原料SO 3 の変化
「A.塩素、硫黄の循環挙動」で述べたように、硫黄はSO2として揮発し、原料中には硫酸カルシウムや硫酸アルカリとして存在して循環することが分かった。硫酸塩の揮発は式(1)〜式(3)で表される。なお、液相成分に添えた「molten salt」、「oxide」は、それぞれの成分が存在する液相名を示す。
B-1-a Changes in Kiln-containing Raw Material SO 3 As described in “A. Circulation Behavior of Chlorine and Sulfur”, sulfur is volatilized as SO 2 and exists in the raw material as calcium sulfate or alkali sulfate and circulates. I found out that The volatilization of sulfate is represented by the formulas (1) to (3). Note that “molten salt” and “oxide” attached to the liquid phase components indicate the names of the liquid phases in which the respective components exist.
燃料の硫黄分の増加により、キルン入り原料のSO3濃度の増加、すなわち高温部でSO2の揮発が促進される理由について検討する。PSO2は式(1)〜式(3)の平衡定数をそれぞれK1, K2, K3とすると式(4)のように表される。 The reason why the increase in the sulfur content of the fuel will increase the SO 3 concentration of the kiln-containing raw material, that is, the volatilization of SO 2 in the high temperature part will be examined. PSO 2 is expressed as in equation (4), where the equilibrium constants in equations (1) to (3) are K 1 , K 2 , and K 3 , respectively.
この(4)式では、酸素分圧PO2が焼成雰囲気によって定まり、クリンカ中のSO3によって変化しないものとする。ここで、PSO2が増加するためにはCa、K、Naの硫酸塩と酸化物のアクティビティーの比が増加する必要がある。硫酸塩は酸化物溶体と溶け合わない溶融塩中にのみ存在するとしていることから、クリンカ中のSO3が増加すると、酸化物溶体中のCaOやアルカリ酸化物がSO3により硫酸塩に変化し、溶融塩中に移動する。このとき、CaOは酸化物溶体中にC3AやC4AFが溶解していることから濃度が高く、一部がCaSO4に変化しても濃度及びアクティビティーの低下率少なく、aCaOはほぼ一定とみなせるのに対し、アルカリ酸化物は濃度が低下してaK2O、aNa2Oが低下することになる。そして、アルカリ酸化物の濃度が0に近づくと、アルカリ硫酸塩はもはや生成出来ず、その増加は鈍化し、代わりにCaSO4が増加していくことになる。
aCaOがほぼ不変とみなせることから、PSO2は式(4)の第2項のaCaSO4で決定される。aCaSO4がクリンカ中のSO3と共に増加することで、PSO2が増加することが分かる。
In this equation (4), it is assumed that the oxygen partial pressure PO 2 is determined by the firing atmosphere and does not change with SO 3 in the clinker. Here, in order to increase PSO 2 , it is necessary to increase the ratio of Ca, K, Na sulfate to oxide activity. Since sulfates exist only in molten salts that do not dissolve in the oxide solution, when SO 3 in the clinker increases, CaO and alkali oxides in the oxide solution are changed to sulfate by SO 3. Move into the molten salt. At this time, the concentration of CaO is high because C 3 A and C 4 AF are dissolved in the oxide solution, and even if part of the CaO changes to CaSO 4 , the rate of decrease in concentration and activity is small, and aCaO is almost constant. while regarded as, alkali oxides would aK 2 O decreases the density, ana 2 O is reduced. When approaching the
Since aCaO can be regarded as almost unchanged, PSO 2 is determined by aCaSO 4 in the second term of equation (4). It can be seen that PSO 2 increases as aCaSO 4 increases with SO 3 in the clinker.
B−1−b キルン入り原料Clの変化
溶融塩相が硫酸塩と塩化物で構成されているため、燃料中の硫黄分が小さくなると、「B−1燃料中の硫黄分の変化」で述べたようにCaSO4のモル分率が低下し、相対的にKClやNaClのモル分率が増加する。それによってそれらのアクティビティーが増加、KClやNaClの揮発が促進され、キルン入り原料のCl濃度が増加すると考えられる。図7に、クリンカ中のSO3を変化させたときのK5〜K8ブロックにおける溶融塩中の陰イオン(Cl−+SO4 2−)に対するCl−のモル流量割合を示す。ここで、K5〜K8ブロックとはキルンの長さ方向の特定の領域を指しており、キルンを原料の入口側からK1〜K8の8ブロックに分割して、K1〜K2(窯前からの距離で80〜30m)を仮焼帯、K3〜K5(同じく17〜30m)を脱着帯、K6〜K7(同じく2〜17m)を焼成帯、K8を冷却帯(同じく0〜2m)とみなした。
図7からクリンカ中のSO3が増加するにしたがって、溶融塩中の塩素イオンの割合が低下していることが分かる。
B-1-b Changes in raw material Cl containing kiln Since the molten salt phase is composed of sulfate and chloride, when the sulfur content in the fuel decreases, it is described in “B-1 Change in sulfur content in fuel”. Thus, the molar fraction of CaSO 4 decreases, and the molar fraction of KCl and NaCl relatively increases. As a result, the activity increases, volatilization of KCl and NaCl is promoted, and the Cl concentration of the raw material containing the kiln is considered to increase. FIG. 7 shows the molar flow rate ratio of Cl − with respect to the anion (Cl − + SO 4 2− ) in the molten salt in the K 5 to K 8 blocks when SO 3 in the clinker is changed. Here, the K 5 ~K 8 block points to a specific area along the length of the kiln, by dividing the kiln from the entrance side of the
It can be seen from FIG. 7 that as the SO 3 in the clinker increases, the ratio of chlorine ions in the molten salt decreases.
B−2 原料中のアルカリ濃度の変化
図6より、原料中の基本条件のK2O量を0.39%から0.71%に増加させた場合、SO3/(K2O+Na2O)モル比は1.53から1.09に低下する。そのとき、キルン入り原料のSO3は4.0%から3.4%に減少し、Clは2,700ppmから6,900ppmと増加する(図6中×印で示す)。また、原料中の基本条件のNa2O量を0.26%から0.47パーセントに増加させた場合、SO3/(K2O+Na2O)モル比は1.53から1.08に低下する。そのとき、キルン入り原料のSO3は4.0%から3.7%に減少し、Clは2,700ppmから3,900ppmと増加する(図6中△印で示す)。
B-2 Change in alkali concentration in raw material From FIG. 6, when the K 2 O content of the basic condition in the raw material is increased from 0.39% to 0.71%, SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) The molar ratio drops from 1.53 to 1.09. At that time, the SO 3 content of the kiln-containing material decreases from 4.0% to 3.4%, and Cl increases from 2,700 ppm to 6,900 ppm (indicated by x in FIG. 6). Also, when the basic condition Na 2 O content in the raw material is increased from 0.26% to 0.47%, the SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio decreases from 1.53 to 1.08. To do. At that time, the SO 3 content of the kiln-containing material decreases from 4.0% to 3.7%, and Cl increases from 2,700 ppm to 3,900 ppm (indicated by Δ in FIG. 6).
この現象について考察を行う。式(2)でK2Oが増加すると反応が左向きに進み、SO2分圧が低下するが、この他に式(4)を保つために硫酸塩に変化が起きる。すなわち、CaSO4は式(5)に従ってK2SO4に変化することになる。そして、同様にNa2SO4はK2SO4に変化する。 Consider this phenomenon. When K 2 O increases in Formula (2), the reaction proceeds to the left and the SO 2 partial pressure decreases, but in addition, a change occurs in the sulfate to maintain Formula (4). That is, CaSO 4 changes to K 2 SO 4 according to the equation (5). Similarly, Na 2 SO 4 changes to K 2 SO 4 .
また、Na2Oが増加したときはCaSO4やK2SO4がNa2SO4に変化することになる。PSO2は先に述べたとおりaCaSO4にほぼ比例することから、K2OやNa2Oが増加すれば、CaSO4がK2SO4やNa2SO4に変化してaCaSO4が低下する結果、PSO2が低下、硫黄の循環は抑制されることになる。
硫黄の循環が抑制されれば、「B−1−bキルン入り原料Clの変化」で述べたように、相対的にKClやNaClのモル分率、アクティビティーが増加し、塩素の揮発が促進されることになる。特にK2Oが増加した場合は、「A−1原料中の塩素、硫黄のプロファイル」で述べたように、KClの揮発時に起きているCaCl2(l)+K2O(l)→2KCl(g)+CaO(l)の反応が促進されるため、KClの揮発が増加することが分かる。この他、Na2OはK2Oに比べ、高温で酸化物液相に溶解しやすく、揮発しにくいのに対し、K2Oは揮発しやすいことから、K2Oモル比の増大が塩素の揮発を促進することも理由の一つである。
以上、キルン入り原料のSO3やCl農度は、SO3とアルカリ酸化物のモル比との関係で整理できるが、特にCl濃度は、アルカリ中のK2OとNa2Oの割合にも影響を受けることが分かる。
Further, when Na 2 O increases, CaSO 4 and K 2 SO 4 change to Na 2 SO 4 . Since PSO 2 is substantially proportional to aCaSO 4 as described above, if K 2 O or Na 2 O increases, CaSO 4 changes to K 2 SO 4 or Na 2 SO 4 and aCaSO 4 decreases. As a result, PSO 2 is lowered and sulfur circulation is suppressed.
If the circulation of sulfur is suppressed, as described in “Changes in raw material Cl containing B-1-b kiln”, the molar fraction and activity of KCl and NaCl are relatively increased, and the volatilization of chlorine is promoted. Will be. In particular, when K 2 O increases, as described in “Profile of chlorine and sulfur in A-1 raw material”, CaCl 2 (l) + K 2 O (l) → 2KCl ( g) Since the reaction of + CaO (l) is promoted, it can be seen that the volatilization of KCl increases. In addition,
As mentioned above, the SO 3 and Cl farming degree of the kiln-containing raw material can be arranged by the relationship between the molar ratio of SO 3 and the alkali oxide. In particular, the Cl concentration is the ratio of K 2 O and Na 2 O in the alkali. You can see that it is affected.
一方、図8は、クリンカ当たりの塩素量が70ppmであるときの、キルン入り原料の塩素濃度とクリンカ中のK2O/(K2O+Na2O)モル比の関係をプロセスシミュレーションで計算したものである。計算条件として、クリンカ中のSO3を0.53、0.75、1.02%、R2Oを0.52、0.73%と変量させている。
セメント工場におけるK2O/(K2O+Na2O)モル比は0.5程度であるから、これを酸化カリウムもしくはカリウムを多く含有する粘土、ガラス等の廃棄物、炭酸カリウム等の薬剤を原料として用い、0.6まで上昇させるといずれの条件においてもキルン入り原料の塩素濃度は20%以上増加することが分かり、塩素バイパスの塩素除去効果を向上させることができる。すなわち、K2O/(K2O+Na2O)モル比を上昇させることにより、塩素バイパス管からの少量のガス抽気によって十分な量の塩素を除去することができ、又は、同じ抽気量でも多くの塩素を除去することが可能になる。
ただし、K2O/(K2O+Na2O)モル比を0.8より大きくすることは、ナトリウムを除去しなければ不可能で、実行するとなれば無駄な分離コストを生じることになる。
On the other hand, FIG. 8 shows the relationship between the chlorine concentration of the kiln-containing raw material and the K 2 O / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio in the clinker calculated by process simulation when the chlorine amount per clinker is 70 ppm. It is. As calculation conditions, SO 3 in the clinker is varied to 0.53, 0.75, 1.02%, and R 2 O is varied to 0.52, 0.73%.
Since the molar ratio of K 2 O / (K 2 O + Na 2 O) in a cement factory is about 0.5, this is made from clay, glass and other waste containing a large amount of potassium oxide or potassium, and chemicals such as potassium carbonate. It can be seen that the chlorine concentration of the raw material containing the kiln increases by 20% or more under any condition when the pressure is increased to 0.6, and the chlorine removal effect of the chlorine bypass can be improved. That is, by increasing the K 2 O / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio, a sufficient amount of chlorine can be removed by a small amount of gas extraction from the chlorine bypass pipe, or a large amount can be obtained even at the same extraction amount. It becomes possible to remove chlorine.
However, it is impossible to make the K 2 O / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio larger than 0.8 unless sodium is removed, and if it is carried out, wasteful separation costs will occur.
図8でのキルン入り原料の塩素濃度とクリンカ中の塩素濃度70ppmから次式Aにて塩素の濃縮率を計算し、塩素バイパスの抽気率を2%としたときの塩素の除去率を式Bで求めたものを図9に示す。
k=C1/Cc−1 …A
この式Aにおいて、k:濃縮率(−)、C1:キルン入り原料の塩素濃度(ppm)、Cc:クリンカ中の塩素濃度(ppm)である。
R=bk/(bk+1) …B
このB式において、R:塩素除去率(−)、b:抽気率(−)、k:濃縮率(−)である。
The concentration ratio of chlorine is calculated by the following formula A from the chlorine concentration of the raw material containing the kiln in FIG. 8 and the chlorine concentration of 70 ppm in the clinker, and the chlorine removal rate when the extraction rate of the chlorine bypass is 2% is expressed by the formula B What was calculated | required in FIG. 9 is shown.
k = C1 / Cc-1 ... A
In this formula A, k: concentration rate (−), C1: chlorine concentration (ppm) of raw material containing kiln, Cc: chlorine concentration (ppm) in clinker.
R = bk / (bk + 1) ... B
In this formula B, R: chlorine removal rate (−), b: extraction rate (−), k: concentration rate (−).
図9より、K2O/(K2O+Na2O)モル比が0.5から0.6と増加すると、塩素の除去率は、差分で4〜5%向上、また、0.8まで増加すると11〜15%向上し、塩素の除去率を向上させる効果が大きいことが分かる。
図10ではK2O/(K2O+Na2O)モル比が0.2〜0.8において、キルン入り原料の塩素濃度とクリンカ中のSO3/(K2O+Na2O)モル比の関係を図8より求め示したものである。また、図9と同様な計算を行ない塩素バイパスの抽気率を2%としたときの塩素の除去率を図11に示す。
From FIG. 9, when the K 2 O / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio increases from 0.5 to 0.6, the chlorine removal rate improves by 4 to 5% in difference and increases to 0.8. Then, it improves 11-15%, and it turns out that the effect which improves the removal rate of chlorine is large.
FIG. 10 shows the relationship between the chlorine concentration of the kiln-containing raw material and the SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio in the clinker when the K 2 O / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio is 0.2 to 0.8. Is obtained from FIG. FIG. 11 shows the chlorine removal rate when the same calculation as in FIG. 9 is performed and the extraction rate of chlorine bypass is 2%.
このように、SO3/(K2O+Na2O)モル比が小さいほど、キルン入り原料の塩素濃度が上昇し、塩素の除去率が向上するため、クリンカのR2Oを通常の0.5%程度から増加させ0.55%以上、低硫黄の石炭等の燃料を用いてクリンカ中のSO3を0.60%以下に低減して、SO3/(K2O+Na2O)モル比を0.85(=0.60/0.55×0.775(0.775は変換係数))以下にすると特に効果的である。
また、R2OはポルトランドセメントのJISで0.75%以下と定められていること、低硫黄の燃料を使用してもクリンカ中のSO3は0.4%以下にすることは困難であるため、SO3/(K2O+Na2O)モル比の最小値は0.4/0.75×0.775=0.41(0.775は変換係数)となる。
以上の説明で明らかなように、この実施形態のセメント製造装置によれば、セメントクリンカ中のK2O/(K2O+Na2O)モル比及びSO3/(K2O+Na2O)モル比を測定しながら、その測定結果に基づき、セメント原料のカリウム分又はキルン燃料の硫黄分を調整しているから、セメントクリンカ中のアルカリ含有率を大きくすることなくキルン入り原料の塩素濃縮を促進させ、塩素バイパス管からの少量のガス抽気によって十分な量の塩素を除去することができ、又は、同じ抽気量でも多くの塩素を除去することができる。
Thus, SO 3 / as (K 2 O + Na 2 O ) molar ratio is small, increases the chlorine concentration of the kiln containing raw material, in order to improve the removal rate of chlorine, 0.5 R 2 O clinker normal The SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio is reduced by reducing SO 3 in the clinker to 0.60% or less by using a fuel such as coal of 0.55% or more and low sulfur. It is particularly effective to set it to 0.85 (= 0.60 / 0.55 × 0.775 (0.775 is a conversion coefficient)) or less.
In addition, R 2 O is defined as 0.75% or less by Portland cement JIS, and even if low sulfur fuel is used, it is difficult to make SO 3 in clinker 0.4% or less. Therefore, the minimum value of the SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio is 0.4 / 0.75 × 0.775 = 0.41 (0.775 is a conversion coefficient).
As is apparent from the above description, according to the cement manufacturing apparatus of this embodiment, the K 2 O / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio and the SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio in the cement clinker. Since the potassium content of the cement raw material or the sulfur content of the kiln fuel is adjusted based on the measurement results, the chlorine concentration of the raw material containing the kiln is promoted without increasing the alkali content in the cement clinker. A sufficient amount of chlorine can be removed by extracting a small amount of gas from the chlorine bypass pipe, or a large amount of chlorine can be removed with the same amount of extraction.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、実施形態ではセメントクリンカ中のK2O/(K2O+Na2O)モル比及びSO3/(K2O+Na2O)モル比の両方を測定して、セメント原料のカリウム分又はキルン燃料の硫黄分を調整しているが、K2O/(K2O+Na2O)モル比又はSO3/(K2O+Na2O)モル比のいずれか一方のみを測定し、それに対応するセメント原料又はキルン燃料の成分を調整するようにしてもよい。いずれの場合も、アルカリ含有率R2OについてはJISで規定される0.75%以下とされ、そのアルカリ含有率を0.75%以上に増加させることなく、K2O/(K2O+Na2O)モル比やSO3/(K2O+Na2O)モル比が所定範囲となるように調整するのである。
また、実施形態ではアルカリ含有率R2Oはセメントクリンカについて測定するようにしたが、セメント原料について測定するようにしてもよい。
さらに、カリウム分の調整はセメント原料により行うこととしたが、これに加えて、アルカリを含むキルン燃料による調整を併用してもよい。また、硫黄分の調整はキルン燃料により行うこととしたが、これに加えて、硫黄分を含むセメント原料での調整を併用してもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in an embodiment, both the K 2 O / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio and the SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio in the cement clinker are measured to determine the potassium content of the cement raw material or the kiln fuel. The sulfur content is adjusted, but only one of the K 2 O / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio or SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio is measured, and the corresponding cement raw material Or you may make it adjust the component of a kiln fuel. In either case, the alkali content R 2 O is 0.75% or less as defined by JIS, and without increasing the alkali content to 0.75% or more, K 2 O / (K 2 O + Na The 2 O) molar ratio and the SO 3 / (K 2 O + Na 2 O) molar ratio are adjusted to be within a predetermined range.
Further, the alkali content of R 2 O in the embodiment has been adapted to measure the cement clinker, may be determined for cement materials.
Furthermore, although the adjustment of the potassium content is performed with the cement raw material, in addition to this, the adjustment with the kiln fuel containing an alkali may be used in combination. In addition, although the sulfur content is adjusted with kiln fuel, in addition to this, adjustment with a cement raw material containing a sulfur content may be used in combination.
1 セメント原料供給手段
2 プレヒータ
3 キルン
3a 窯尻
3b 窯前
4 クリンカクーラ
5a〜5d サイクロン
6 仮焼炉
7 バーナー
8 燃料供給手段
11 塩素バイパス管
12 バッグフィルター
13 塩素バイパスシステム
14 分析手段
15 アルカリ測定手段
16 K2Oモル比測定手段
17 SO3モル比測定手段
18 カリウム分調整手段
19 硫黄分調整手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cement raw material supply means 2
Claims (8)
セメントクリンカにおけるアルカリ中のK2Oのモル比を測定し、その測定結果に基づき、セメント原料中のカリウム分の量を調整することを特徴とするセメント製造装置の運転制御方法。 An operation control method for a cement manufacturing apparatus including a chlorine bypass system for extracting a chlorine content by extracting a part of exhaust gas from a kiln bottom of a kiln,
A method for controlling operation of a cement production apparatus, comprising measuring a molar ratio of K 2 O in an alkali in a cement clinker and adjusting an amount of potassium in a cement raw material based on the measurement result.
セメントクリンカ中のアルカリに対するSO3のモル比を測定し、その測定結果に基づき、キルン燃料中の硫黄分の量を調整することを特徴とするセメント製造装置の運転制御方法。 An operation control method for a cement manufacturing apparatus including a chlorine bypass system for extracting a chlorine content by extracting a part of exhaust gas from a kiln bottom of a kiln,
An operation control method for a cement production apparatus, characterized in that a molar ratio of SO 3 to alkali in a cement clinker is measured, and an amount of sulfur in the kiln fuel is adjusted based on the measurement result.
カリウム分を含むセメント原料を供給可能な原料供給手段と、セメントクリンカにおけるアルカリ中のK2Oのモル比を測定するK2Oモル比測定手段とが備えられるとともに、これら原料供給手段とK2Oモル比測定手段との間に、測定されたK2Oのモル比に応じてセメント原料中のカリウム分の量を調整するカリウム分調整手段が設けられていることを特徴とするセメント製造装置。 In a cement manufacturing apparatus equipped with a chlorine bypass system that extracts a portion of exhaust gas from the kiln bottom of the kiln to remove chlorine,
A raw material supply means capable of supplying a cement raw material containing potassium and a K 2 O molar ratio measuring means for measuring the molar ratio of K 2 O in the alkali in the cement clinker are provided. These raw material supply means and K 2 A cement manufacturing apparatus characterized in that potassium content adjusting means for adjusting the amount of potassium in the cement raw material according to the measured molar ratio of K 2 O is provided between the O molar ratio measuring means. .
硫黄分を含むキルン燃料を供給可能な燃料供給手段と、セメントクリンカ中のアルカリに対するSO3のモル比を測定するSO3モル比測定手段とが備えられるとともに、これら燃料供給手段とSO3モル比測定手段との間に、測定されたSO3のモル比に応じてキルン燃料中の硫黄分の量を調整する硫黄分調整手段が設けられていることを特徴とするセメント製造装置。 In a cement manufacturing apparatus equipped with a chlorine bypass system that extracts a portion of exhaust gas from the kiln bottom of the kiln to remove chlorine,
Fuel supply means capable of supplying a kiln fuel containing sulfur and SO 3 molar ratio measuring means for measuring the molar ratio of SO 3 to alkali in the cement clinker are provided. These fuel supply means and SO 3 molar ratio A cement manufacturing apparatus, characterized in that a sulfur content adjusting means for adjusting the amount of sulfur content in the kiln fuel is provided between the measuring means and the measured molar ratio of SO 3 .
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