JP2015161479A

JP2015161479A - 流動仮焼炉

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Publication number: JP2015161479A
Application number: JP2014038119A
Authority: JP
Inventors: 俊柱王; Junzhu Wang; 佳典 ▲高▼山; Yoshinori Takayama
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-07
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: KR20160129845A; TWI614474B; JP6187315B2; US20170219287A1; WO2015128910A1; CN106029600A; US10209006B2; CN106029600B; TW201541045A

Abstract

【課題】流動仮焼炉出口における未燃率を低減させて、プレヒータでの閉塞を防止しつつ、十分な仮焼を行うことが可能な流動仮焼炉を提供する。
【解決手段】上端部が天板２ｂによって塞がれた筒状の炉体２の下部側壁に、複数の微粉炭吹込ライン３およびセメント原料の原料シュート４並びに第１〜第４の抽気導管５ａ〜５ｄが接続され、炉体２の底部に流動化空気を吹き込む流動化空気吹込口２ａが配設されるとともに、第１および／または第２の抽気導管５ａ、５ｂ上方の炉体の上部側壁に、天板２ｂとの間に間隔をおいて排気ダクト６が接続されてなり、微粉炭吹込ラインの吹込口３ａは、各々抽気導管５ａ〜５ｄの吸引口の下方であり、かつ流動化空気吹込口２ａの上方に配設されるとともに、そのうちの１つの吹込口３ａは、第３または第４の抽気導管５ｃ、５ｄの下方に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、微粉炭の供給位置を最適化することにより、仮焼炉出口における燃料の未燃率低減を可能とする流動仮焼炉に関するものである。

従来、図９に示すように、流動仮焼炉１１を備えたセメント製造設備１０においては、サスペンションプレヒータ７において、高温ガスとの熱交換により加熱された原料が、サスペンションプレヒータ７の下段サイクロン８から排出され、その一部がロータリキルン排ガス導管９の中に分散投入され、残りが流動仮焼炉１１の原料供給シュート１２に供給されている。

この流動仮焼炉１１においては、流動化空気吹込口１３、エアチャンバ１３ａおよび空気分散板１４を通じて空気が吹き込まれ、流動層１５が形成される。その際、上記空気は、微粉炭供給管１６から供給される燃料の一部を燃焼させるとともに、被仮焼原料を流動層１５に所定時間滞留させた後に、当該流動層１５上方のフリーボード１７に飛散させる。また、高温のクリンカクーラ１８からの高温空気が吸引口１９から略接線方向に吸引され、フリーボード１７においても、微粉炭供給管１６から供給される燃料が燃焼する。それにより、上部原料供給シュート１２から投入された原料および流動層１５表面より上方に飛散した原料が効率良くかつ迅速に仮焼される。

そして、仮焼された原料は、その全量が仮焼炉排ガスに同伴されて分離サイクロン２１に入る。一方、ロータリキルン排ガス導管９内に分散投入された原料も高温のロータリキルン排ガスによって一部が仮焼され、当該ロータリキルン排ガスとともに分離サイクロン２１に入る。さらに、分離サイクロン２１で捕集された仮焼原料は、原料シュート２２を経てロータリキルン２０に導入される。

他方、クリンカクーラ１８で発生した高温空気は、誘引ファン２３の吸引力によって、ロータリキルン２０と流動仮焼炉１１とに各々吸引される。しかし、通風抵抗の小さいロータリキルン２０への吸引量が過大になるため、ロータリキルン排ガス導管９の一部において、断面積を縮小するとともに、流動仮焼炉１１への吸引量をダンパ２４によって調整している。

ところで、流動仮焼炉において、セメント原料を仮焼する燃料として、石炭などの固形燃料を用いることが一般的である。その中でも、燃焼性の良い瀝青炭を微粉末に粉砕して使用している。しかし、限られた資源を有効活用するために、燃焼性の悪い石炭やオイルコークスといった幅広い種類の燃料の使用が求められている。

一方で、上記従来の流動仮焼炉においては、その底部にセメント原料によって形成された厚い流動層に対して、従来は炉体の側面の１箇所に接続された微粉炭供給管１６から微粉炭を吹き込んでいるために、微粉炭が十分に分散されずに微粉炭濃度に偏りを生じたままフリーボード１７から出口側へと流れていってしまう傾向になる。

この結果、微粉炭の濃度が高いところでは酸素不足になり、逆に濃度が低いところでは酸素が余剰になって酸素消費が不均一になり、炉内で不完全燃焼が生じてチャー反応率が低下するという問題点があった。

加えて、流動仮焼炉１１の出口における微粉炭のチャー反応率が低くなり、排ガスダクトに多く残った未燃炭素がプレヒータ７において燃焼することにより、プレヒータ７におけるガス温度が高くなって、サイクロンや原料シュートにおいて付着物が生成することによりサイクロンの出入り口や導管での閉塞が多発し、運転の支障となるといった問題点があった。

他方、下記特許文献１においては、筒軸心方向を上下方向とした筒状の炉体と、該炉体の底部に略水平に設けられた空気分散板および該空気分散板の下側のエアチャンバと、該空気分散板の上側の原料を供給する原料供給シュートと、該空気分散板の上側の流動層に固形燃料を供給する燃料供給ノズルと、該空気分散板の上側に２次空気（抽気空気）を供給する２次空気ダクトとを有するセメント原料の流動仮焼炉において、該燃料供給ノズルは、水平面に対し２０°以上の下り勾配にて、かつ求心方向よりもタンゼンシャル側に偏向して該炉体に接続されているセメント原料の流動仮焼炉が提案されている。

上記従来のセメント原料の流動仮焼炉は、燃料の燃焼により原料を仮焼させるものであるが、上記燃料供給ノズルの接続位置などは、経験値に基づくものであり、流動仮焼炉内での原料濃度やガス濃度（特に、Ｏ₂）の分布の有無などが考慮されていないため、燃料に石炭やコークスなどの燃焼性の悪い微粉炭を使用した際に、十分な仮焼が行えない上に、導管の閉塞により運転に支障が生じるという問題がある。

また、炉体などの耐火物については、燃焼性能が高くなりすぎると、炉壁付近の温度が局所的に高くなり過ぎてしまい、焼損する可能性が高いという問題が生じる。

特開平８−２３１２５４号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、燃料に石炭やコークスなどの燃焼性の悪い微粉炭を使用しても、流動仮焼炉出口における未燃率を低減させて、プレヒータでの閉塞を防止しつつ、十分な仮焼を行うことが可能な流動仮焼炉を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係る流動仮焼炉は、軸心方向を上下方向に向けて配置されるとともに上端部が天板によって塞がれた筒状の炉体の下部側壁に、当該炉体内に燃料を吹き込む複数の微粉炭吹込ラインおよびセメント原料を投入する原料シュートならびに周方向に順次間隔をおいて配置されて当該炉体内に抽気空気を導入するための第１〜第４の抽気導管が接続され、上記炉体の底部に当該炉体内に流動化空気を吹き込む流動化空気吹込口が配設されるとともに、上記第１および／または第２の抽気導管の上方に位置する上記炉体の上部側壁に、上記天板との間に間隔をおいて上記炉体内のセメント原料を含む燃焼ガスを流出させる排気ダクトが接続されてなり、かつ上記微粉炭吹込ラインの吹込口は、各々上記抽気導管の吸引口の下方であり、かつ上記流動化空気吹込口の上方に配設されるとともに、そのうちの１つの上記微粉炭吹込ラインの吹込口は、上記第３または第４の抽気導管の下方に配置されていることを特徴とするものである。

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、上記微粉炭吹込ラインの上記吹込口は、２箇所に配設されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記原料シュートは、上記第１の抽気導管に隣接して配置されるとともに、上記微粉炭吹込ラインの吹込口は、上記第１の抽気導管に対して径方向に対向する第３の抽気導管の下方に配置されていることを特徴とするものである。

請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、筒状の炉体の上端部を天板によって塞ぎ、上記炉体の上部側壁に、上記天板との間に間隔をおいて炉体内の空気を流出させる排気ダクトを接続しているために、炉体の上部に、排気ダクトへと流れるセメント原料、微粉炭および炉内ガスの混合流体のミキシングチャンバーが形成されている。

そして、当該ミキシングチャンバーにおいて、炉内ガスと微粉炭との混合を促進させて燃焼性を向上させることができる。また、混合によりセメント原料、微粉炭および炉内ガスの熱交換も促進されるため、セメント原料の脱炭酸率を向上させることができる。

ところで、単に上述したように炉体の上部側壁に排気ダクトを接続すると、炉内における微粉炭の濃度が、排気ダクトからの吸引力によって当該排気ダクトを接続した側壁側で高くなり、上記側壁から離れた位置において相対的に低くなる。このため、微粉炭を１箇所から吹き込んだ場合に、両者の相乗効果によって、一層微粉炭の分散性が悪化するおそれがある。

これに対して、本発明においては、複数の微粉炭吹込ラインの吹込口を、各々抽気導管の吸引口の下方であって、流動化空気吹込口の上方に配設するとともに、そのうちの１つの吹込口を、排気ダクトが接続された位置から離間した位置に配置しているために、炉内に微粉炭を効果的に分散させて燃焼を良化することができる。

この結果、上記排ガスダクトの接続位置との協働により、炉体上部の出口における燃料の未燃率を低下させ、プレヒータ内の温度を低く抑えてサイクロンや原料シュートでのプレヒータでの閉塞を防ぎ、円滑かつ良好な運転を行うことが可能になる。

さらに、請求項２に記載の発明によれば、後述する数値流体力学計算に見られるように、少なくとも１つの微粉炭の吹込口を排気ダクトが接続された位置から離間した位置に配置することにより、上記微粉炭吹込口を合計２箇所に配設することにより、第１〜第４の抽気導管の全ての下方（合計４箇所）に配設した場合と略同等の効果を得ることができる。このため、設備コストを抑えることができるとともに、管理が容易になるために経済的である。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、上記原料シュートが第１の抽気導管に隣接して配置されている場合に、上記微粉炭の吹込口を、第１の抽気導管に対して径方向に対向する第３の抽気導管の下方に配置することにより、一層チャー反応率やセメント原料の脱炭酸率を向上させることが可能になる。

本発明の流動仮焼炉の一実施形態を示す縦断面図である。図１の流動仮焼炉における微粉炭粒子の主な軌跡を示す斜視図である。本発明の実施例における微粉炭の吹込口の配置図である。比較例における微粉炭の吹込口の配置図である。図３の配置における数値流体力学計算の結果を示す図表である。図４の比較例における数値流体力学計算の結果を示す図表である。上記数値流体力学計算による図４の比較例５の炉体内の微粉炭濃度分布図である。上記数値流体力学計算による図４の比較例５の炉体内酸素濃度の分布図である。従来の流動仮焼炉を備えたセメント製造設備を示す概略構成図である。

図１および図３は、本発明の流動仮焼炉の実施形態を示すものである。
これらの図において、本実施形態の流動仮焼炉１は、炉体２内に燃料を吹き込む複数の微粉炭吹込ライン３と、セメント原料を投入する原料シュート４と、炉体２内に抽気空気を導入するための第１〜第４の抽気導管５ａ〜５ｄと、炉体２内のセメント原料を含む燃焼ガスを流出させる排気ダクト６が炉体２に接続されるとともに、炉体２の底部に当該炉体２内に流動化空気を吹き込む流動化空気吹込口２ａが形成されることによって概略構成されたものである。

ここで、炉体２は、内径が５．０〜６．５ｍの円筒状に形成されたもので、軸心方向を上下方向に向けて配置されるとともに上端部が天板２ｂによって塞がれている。
また、第１〜第４の４本の抽気導管５ａ〜５ｄは、その中心線と水平面とのなす角度が５５〜６５°の範囲の下り勾配に配管されて炉体２の下部側部に接続されている。

これら第１〜第４の抽気導管５ａ〜５ｄは、各々の吸引口の中心が同一円周上に配置され、かつ炉底部に均等に空気を供給する観点から、順次平面視において円周方向へ時計回り方向に略等間隔を置いて配置されている。ちなみに、抽気導管５ａ〜５ｄの吸引口の中心は、流動化空気吹込口２ａから上方に１５００〜２５００ｍｍの高さ寸法（図１のＨ）に配置されるとともに、当該抽気導管５ａ〜５ｄ内のガス流速は概ね１５〜１８m/sに設定されている。

また、流動化空気吹込口２ａは、例えば、図９に示した従来の流動仮焼炉１１を備えたセメント製造設備と同様に、エアチャンバ１３ａおよび空気分散板１４を通じて、空気が炉体２内に吹き込まれるものである。なお本実施形態においては、空気分散板１４は水平方向に配設されている。なお、流動化空気吹込口２ａからの流動化空気の吹込み速度は、原料密度や粒度分布によって決定されるものであり、通常のセメント原料では、１．０〜２．０m/sに設定されている。

そして、第１および第２の抽気導管５ａ、５ｂの上方に位置する炉体２の上部側壁に、排気ダクト６が接続されている。この排気ダクト６は、炉体２から離間するにしたがって上り勾配となるように配管されており、かつ天板２ｂとの間に間隔をおいて上側壁６ａが位置するように接続されている。これにより、排ガスダクト６の接続部と天板２ｂとの間には、ミキシングチャンバーＣが形成されている。

また、原料シュート４は、第１の抽気導管５ａまたは第２の抽気導管５ｂに隣接して（本実施形態においては第１の抽気導管５ａに隣接して）配置されるとともに、水平面との角度が概ね５０°〜７０°の範囲をなす下り勾配によって、炉体２の側壁に接続されている。ここで、原料シュート４の投入口の中心は、流動仮焼炉の処理能力によって異なるが、概ね流動化空気吹込口２ａから上方に１５００〜３０００ｍｍの範囲の高さ寸法（図１のｈ）に配置されている。なお、原料シュート４の投入口下部には、図３（ａ）に示すように、耐火物で形成した原料分散用の台４ａが配置されている。

そして、燃料である微粉炭、例えば、石炭やコークスを炉体２内に吹き込む微粉炭吹込ライン３が、複数本（図３（ａ）〜（ｅ）においては２本、図３（ｆ）においては４本）配設されている。そして、これら吹込口３ａは、各々抽気導管５ａ〜５ｄの吸引口の下方であって、かつ流動化空気吹込口２ａの上方に配設されるとともに、そのうちの少なくとも１つの吹込口３ａが、第３または第４の抽気導管５ｃ、５ｄの下方に配置されている。

これら微粉炭吹込ライン３は、それぞれ炉体２の軸線に対して垂直に、かつ炉体の２の中心に向けて微粉炭を吹き込むように接続されており、さらに吹込口３ａの中心が、例えば、抽気導管５ａ〜５ｄの中心と鉛直方向に対して同一線上に位置するように配設されている。なお、微粉炭吹込ライン３における微粉炭の搬送空気速度は、運転上の調整項目であるが、通常その範囲は１０〜２０m/sの範囲に設定されている。

上記構成からなる流動仮焼炉１は、本発明者らが行った数値流体力学計算ＣＦＤ(Computational Fluid Dynamics)により、微粉炭吹込ライン３から吹き込まれた微粉炭の流れが、原料シュート４から投入される原料の流れ、抽気導管５ａ〜５ｄからのガス流れ、および排ガスダクト６の接続位置に基づく炉体２内のセメント原料や微粉炭を含む燃焼ガスの排気の流れの影響を受けていることを突きとめることによって得られたものである。

上記数値流体力学計算は、実際の流動仮焼炉の形状、および操業条件を数値化し、解析プログラムのインストールされたコンピュータによって、ガス流れ、粒子移動、化学反応、伝熱を数値計算し、コンピュータグラフィックを用いて、実測では困難である流動仮焼炉内での燃焼・仮焼の状況を把握するものである。なお、抽気空気は、抽気導管５に吹込みまたは吸込みでも微粒炭の流れに与える影響は同じである。

数値流体力学計算の方法、モデルは下記のとおりである。
(1) 数値流体力学計算ソフト：Rflow （株式会社アールフロー）
(2) 乱流モデル：k −ε Model
(3) 流体：非圧縮性理想気体
(4) 圧力−速度カップリング：SIMPLE
(5) 離散化スキーム：Finite Volume Method
(6) 運動量：Second Order Upwind
(7) 乱流運動エネルギー：First Order Upwind
(8) 乱流散逸率：First Order Upwind
(9) エネルギー：Second Order Upwind
(10)粒子解析：Discrete Element Method
(11)粒子流体練成：Two Way Coupling
(12)微粉炭燃焼：H₂+O₂−H₂O、CH₄+O₂−H₂O+CO₂、CO+O₂−CO₂、C+O₂−CO₂
(13)原料脱炭酸モデル：CaCO₃−CaO+CO₂、未反応核モデル
なお、(2)〜(11)はガスの流れ等についての数値流体解析を行う際に、(12)は燃焼解析を行う際に、(13)は石灰石の脱炭酸反応を解析する際に、いずれも当業者において広く用いられている汎用のモデルである。

また、本数値流体力学計算において用いた石炭の組成は、以下のとおりである。
名称発熱量揮発分固定炭素水分灰分
(Kcal/Kg) (%) (%) (%) (%)
瀝青炭 6700 34.3 49.4 6.8 9.5
なお、微粉炭の種類が変わった場合は、上記の工業分析値の変更に加え、仮焼炉へ投入する微粉炭の総発熱量が一定となるように微粉炭フィード量も調整した。

さらに、セメント原料の投入量、風速、温度などの実炉の操業条件は、例えば、下記のデータを使用した。
・炉体２
炉内径＝５．１ｍ
炉長＝１４ｍ
・微粉炭吹込ライン３
微粉炭のフィード量＝９．１ｔ／ｈ
搬送空気流速＝１１ｍ／ｓ
温度＝５０℃
・原料シュート４
セメント原料：２７２ｔ／ｈ
温度＝７４０℃
搬送空気流速＝０．５ｍ／ｓ
・抽気導管５（円周方向に４箇所配置）
抽気空気
温度＝８８０℃
流速＝１６．５ｍ／ｓ
・流動化空気吹込口２ａ
流動化空気
温度＝８００℃
流速＝１．６４ｍ／ｓ

（実施例Ａ）
実施例Ａにおいては、図３（ａ）〜（ｆ）に示すような複数本の微粉炭吹込ライン３の吹込口３ａを、各々抽気導管５ａ〜５ｄの吸引口の下方であって、かつ流動化空気吹込口２ａの上方に配設するとともに、そのうちの少なくとも１つの吹込口３ａを、第３または第４の抽気導管５ｃ、５ｄの下方に配置した実施例１〜６について、上述した実炉の形状および運転条件に基づいて、数値流体力学計算によって、チャー反応率（％）、セメント原料粒子の脱炭酸率（％）、酸素濃度（％）、セメント原料の粒子温度（℃）およびガス温度（℃）を算出した。

なお、実施例１（図３（ａ））は、２本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、各々第１および第３の抽気導管５ａ、５ｃの下方に配置した例であり、実施例２（図３（ｂ））は、２本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、各々第２および第３の抽気導管５ｂ、５ｃの下方に配置した例であり、実施例３（図３（ｃ））は、２本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、各々第３および第４の抽気導管５ｃ、５ｄの下方に配置した例である。

また、実施例４（図３（ｄ））は、２本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、各々第２および第４の抽気導管５ｂ、５ｄの下方に配置した例であり、実施例５（図３（ｅ））は、２本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、各々第１および第４の抽気導管５ａ、５ｄの下方に配置した例であり、実施例６（図３（ｆ））は、４本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、各々第１〜第４の抽気導管５ａ〜５ｄの下方に配置した例である。

さらに、比較例として、微粉炭吹込ライン３の吹込口３ａを、各々抽気導管５ａ〜５ｄの吸引口の下方であって、かつ図４（ａ）〜（ｅ）に示す位置に配置した比較例１〜５についても、同様に上述した実炉の形状および運転条件に基づいて、上記数値流体力学計算によって、チャー反応率（％）、セメント原料粒子の脱炭酸率（％）、酸素濃度（％）、セメント原料の粒子温度（℃）およびガス温度（℃）を算出した。

具体的には、比較例１（図４（ａ））は、１本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、第２の抽気導管５ｂの下方に配置した例であり、比較例２（図４（ｂ））は、１本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、第３の抽気導管５ｃの下方に配置した例であり、比較例３（図４（ｃ））は、１本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、第４の抽気導管５ｄの下方に配置した例である。

また、比較例４（図４（ｄ））は、１本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、第１の抽気導管５ａの下方に配置した例であり、比較例５（図４（ｅ））は、２本の微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａを、各々第１および第２の抽気導管５ａ、５ｂの下方に配置した例である。

ここで、セメント原料の脱炭酸率（％）は、仮焼炉出口における原料粒子ごとの脱炭酸率を仮焼される前の質量に応じて加重平均したものであり、チャー反応率（％）は、仮焼炉出口における微粉炭粒子ごとのチャー反応率を、反応する前のチャーの質量に応じて加重平均したものである。なお、平均チャー反応率（％）は６０％以上において、セメント原料の脱炭酸率（％）は４５％以上において、その性能が高いと評価される。

図５は、上記実施例１〜６の排ガスダクト６の出口における平均値を示すものであり、図６は、上記比較例１〜５の排ガスダクト６の出口における平均値を示すものである。
図４および図６に見られるように、比較例１〜４においては、いずれも１箇所に設けた微粉炭吹込みライン３の吹込口３ａから炉体２内に微粉炭を吹き込んでいるために、当該１箇所が何処であれ、炉体２内における微粉炭の分散が十分になされずに、排ガスダクト６側に向けて流れて行くことが判った。

この結果、微粉炭の濃度が高いところでは酸素不足になり、逆に濃度が低いところでは酸素が余剰になって酸素消費が不均一になり、炉内に不完全燃焼が生じてチャー反応率が低下するために、いずれも平均チャー反応率（％）が５４％未満であり、かつセメント原料の脱炭酸率（％）も４５％未満になってしまうことが判る。

また、比較例５においては、２箇所の微粉炭の吹込口３ａから炉体２内に微粉炭を吹き込んでいるものの、当該吹込口３ａを、排気ダクト６の下方に位置する第１および第２の抽気導管５ａ、５ｂの下方に配置しているために、図７に示すように、当該吹込口３ａから投入した微粉炭の分布に偏りが生じ、排気ダクトを接続した側壁側で微粉炭濃度が高くなり、そのまま排ガスダクト６側へと流れてしまう結果、１箇所から微粉炭を吹き込む比較例１〜４と比較しても、微粉炭の分散効果の改善が見られないことが判る。

これに対して、図３および図５に見られるように、本発明の実施例１〜６においては、微粉炭吹込ラインの吹込口３ａを、複数個所（実施例１〜５においては２箇所、実施例６においては４箇所）に設けるとともに、そのうちの１つの吹込口３ａを、排気ダクト６が接続された位置から離間した抽気導管５ｃおよび／または５ｄの下方に配置しているために、炉内に微粉炭を効果的に分散させて燃焼を良化させることができる。

これにより、炉体２内での微粉炭の分散性が向上し、酸素消費が均一で燃焼が促進されてガス温度が高くなり、かつセメント原料の脱炭酸率が高くなる結果、いずれも６０％以上の平均チャー反応率（％）が得られ、セメント原料の脱炭酸率（％）も４５％以上になることが判る。

また、実施例１〜５と実施例６とを比較すると、少なくとも１つの吹込口３ａを、排気ダクト６の接続位置から離間した抽気導管５ｃおよび／または５ｄの下方に配置することにより、吹込口３ａを２箇所に配置すれば、４箇所に配置した場合とほぼ同等の効果が得られるために、設備コストと管理の容易さを勘案すると、２箇所の配置で十分な効果が得られることが判った。

さらに、実施例１の結果によれば、原料シュート４が平面視において排気ダクト６の下方に第１の抽気導管５ａと隣接して配置されている場合に、微粉炭の吹込口３ａを、上記第１の抽気導管５ａの下方と、これと炉体２の径方向に対向する第３の抽気導管５ｃの下方とに配置することにより、一層チャー反応率やセメント原料の脱炭酸率を向上させることが可能になる。なお、原料シュート４を第２の抽気導管５ｂと隣接して配置し、かつ微粉炭の吹込口３ａを上記第２の抽気導管５ｂの下方と、これと炉体２の径方向に対向する第４の抽気導管５ｄの下方に配置した場合も同様の効果が得られる。

（実施例Ｂ）
図２は、実施例Ａと同様の実炉の形状および運転条件に基づいて、数値流体力学計算によって、実施例３の構成の流動仮焼炉における微粉炭粒子の主な軌跡を示したものである。
上述したように、本発明に係る流動仮焼炉１においては、円筒状の炉体２の上端部を天板２ｂによって塞ぎ、炉体２の上部側壁に天板２ｂとの間に間隔をおいて排気ダクト６を接続することにより、炉体２の上部に、排気ダクトへと流れるセメント原料、微粉炭および炉内ガスの混合流体のミキシングチャンバーＣが形成されている。

この結果、図２に見られるように、当該ミキシングチャンバーＣにおいて流れが複雑であるため、炉内ガスと微粉炭との混合を促進させて燃焼性を向上させることができ、よって実施例Ａにおいて示したように、セメント原料、微粉炭および炉内ガスの熱交換も促進されるために、セメント原料の脱炭酸率を向上させることができる。

（比較例）
他方、図７および図８は、実施例Ａと同様の実炉の形状および運転条件に基づいて、数値流体力学計算によって、微粉炭の吹込口３ａを比較例５に示した配置とした場合の炉体２内における微粉炭の粒子分布および酸素濃度分布を解析した結果を示すものである。

図７に見られるように、比較例５においては、２箇所の微粉炭の吹込口３ａから炉体２内に微粉炭を吹き込んでいるものの、当該吹込口３ａを、排気ダクト６の下方に位置する第１および第２の抽気導管５ａ、５ｂの下方に配置しているために、当該吹込口３ａから投入した微粉炭の分布に偏りが生じて、排気ダクトを接続した側壁側で微粉炭濃度が高くなり、そのまま排ガスダクト６側へと流れてしまう結果、微粉炭が十分に分散されていない。

この結果、図８に見られるように、微粉炭の濃度が高いところでは酸素不足（低濃度）になり、逆に濃度が低いところでは酸素が余剰（高酸素濃度）になって酸素消費が不均一になるために、炉内に不完全燃焼が生じてチャー反応率が低下することが判る。このため、脱炭酸率が低下し、１箇所から微粉炭を吹き込む比較例１〜４と比較しても、十分な改善効果が得られないことが判る。

１流動仮焼炉
２炉体
２ａ流動化空気吹込口
２ｂ天板
３微粉炭吹込ライン
３ａ吹込口
４原料シュート
５ａ〜５ｄ第１〜第４の抽気導管
６排ガスダクト

Claims

軸心方向を上下方向に向けて配置されるとともに上端部が天板によって塞がれた筒状の炉体の下部側壁に、当該炉体内に燃料を吹き込む複数の微粉炭吹込ラインおよびセメント原料を投入する原料シュートならびに周方向に順次間隔をおいて配置されて当該炉体内に抽気空気を導入するための第１〜第４の抽気導管が接続され、上記炉体の底部に当該炉体内に流動化空気を吹き込む流動化空気吹込口が配設されるとともに、上記第１および／または第２の抽気導管の上方に位置する上記炉体の上部側壁に、上記天板との間に間隔をおいて上記炉体内のセメント原料を含む燃焼ガスを流出させる排気ダクトが接続されてなり、
かつ上記微粉炭吹込ラインの吹込口は、各々上記抽気導管の吸引口の下方であり、かつ上記流動化空気吹込口の上方に配設されるとともに、そのうちの１つの上記吹込口は、上記第３または第４の抽気導管の下方に配置されていることを特徴とする流動仮焼炉。
上記微粉炭吹込ラインの上記吹込口は、２箇所に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の流動仮焼炉。
上記原料シュートは、上記第１の抽気導管に隣接して配置されるとともに、上記吹込口は、上記第１の抽気導管に対して径方向に対向する第３の抽気導管の下方に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の流動仮焼炉。