JP2021160966A - 塩素バイパスの抽気装置、塩素バイパス設備、セメントクリンカ製造設備、及びセメントクリンカの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダストの堆積及び付着を低減することが可能であり、塩素バイパス設備の運転を安定化することが可能な抽気装置を提供すること。【解決手段】塩素バイパスの抽気装置９０は、セメントキルンの窯尻５２及び／又はライジングダクト５１に連結され、抽気口１２ａからキルン排ガス６０を抽気する抽気管１２を備える。抽気管１２は、周方向に沿うように冷却ガス６２を導入し、キルン排ガス６０と冷却ガス６２とを混合する大径部１０と、大径部１０よりも小さい内径を有し、大径部１０の抽気口１２ａ側とは反対側に大径部１０と同心となるように設けられ、キルン排ガス６０と冷却ガス６２を含む抽気ガス６３を導出する小径部１１と、大径部１０と小径部１１との間に大径部１０の流路を絞る縮径部１５を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、塩素バイパスの抽気装置、塩素バイパス設備、セメントクリンカ製造設備、及びセメントクリンカに関する。

セメントクリンカ製造設備では多種多様の廃棄物が処理されている。近年、廃棄物処理量の増加に伴い、塩素及び硫黄等の揮発成分のセメントキルンへのインプット量が増加している。これらの揮発成分は、製造設備内に付着してコーチングを生成する要因となり、セメントクリンカ製造設備の操業に影響を及ぼす。このため、多くのセメントクリンカ製造設備には揮発成分を低減するために塩素バイパス設備が設置されている。

塩素バイパス設備の抽気管におけるダストの堆積及びコーチングを抑制する技術が種々検討されている。例えば、特許文献１では、抽気管の内壁を、冷却用空気の旋回流の逆流によるエアーカーテンで保護するとともに、コーチングの発生を抑制することが提案されている。そして、逆流を調節するため、スライドゲートタイプのような吹込口の入口断面積可変機構を設けることが提案されている。特許文献２では、抽気ダクト内に、抽気ガスの下流側から排気ダクト側に向けて抽気ダクトの内壁に沿う気体の旋回流を噴出させることにより抽気ダクト内に堆積するダストを除去するダスト除去ノズルを設けることが提案されている。

特開平９−１７５８４７号公報 特開２０１０−１２６４１０号公報

特許文献１にように、スライドゲートの差し込み量によって抽気管の内壁を保護する冷却風の流速を変え、吹込み位置を変更することは、塩素バイパスの抽気管におけるダストの堆積及びコーチングを抑制するのに有効であると考えられる。しかしながら、特許文献１のようにスライドゲートタイプの機構を設けると、可動部や摺動部が大きくなり気密性を維持し難くなることが懸念される。また、特許文献２のように、ダスト除去ノズルを抽気管内に挿入して配置する技術では、ダスト除去ノズルの死角にダストが堆積し易くなることが懸念される。

そこで、本開示では、ダストの堆積及び付着を低減することが可能であり、塩素バイパス設備の運転を安定化することが可能な抽気装置を提供する。また、そのような抽気装置を備えることによって、安定的に運転することが可能な塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造設備を提供する。また、安定的にセメントクリンカを製造することが可能なセメントクリンカの製造方法を提供する。

本開示の一側面に係る抽気装置は、セメントキルンの窯尻及び／又はライジングダクトに連結され、抽気口からキルン排ガスを抽気する抽気管を備える。抽気管は、周方向に沿うように冷却ガスを導入し、キルン排ガスと冷却ガスとを混合する大径部と、大径部よりも小さい内径を有し、大径部の抽気口側とは反対側に大径部と同心となるように設けられ、キルン排ガスと冷却ガスとを含む抽気ガスを導出する小径部と、大径部と小径部との間に大径部の流路を絞る縮径部と、を備える。

上記抽気装置は、抽気管の大径部において周方向に沿うように冷却ガスを導入していることから、大径部ではキルン排ガスと冷却ガスを混合しながら、周方向に沿う旋回流が生じる。一方、キルン排ガスと冷却ガスとを含む抽気ガスを導出する小径部が、大径部の抽気口側とは反対側に大径部と同心となるように設けられているため、抽気管の中心部分には、抽気管の上流側（ライジングダクト側）から下流側に向かう気流が生じる。したがって、大径部に生じた旋回流の一部も、抽気管の上流側から下流側に向かう。このような旋回流は、大径部と小径部との間で大径部の流路を絞る縮径部に衝突する。縮径部に衝突した旋回流は、衝突の反動で大径部の下流側から上流側に戻り、一部が抽気管の外周部を通ってセメントキルンの窯尻又はライジングダクトに戻る。このような気流によって、抽気管内に堆積及び付着するダストを低減することができる。上記抽気装置は、このように抽気管内に堆積及び付着するダストを低減できることから、塩素バイパス設備及びセメント製造設備の運転を安定化することができる。また、抽気管内に堆積及び付着するダストに含まれる原料ダストは、セメントキルンで焼成され、セメントクリンカとなることから、セメント原料を有効活用してセメントクリンカの収量を増やすことができる。

上記抽気管は、大径部にガス流路の一部を遮る構造物を備えることが好ましい。原料ダストを含有したキルン排ガスを構造物に衝突させることで原料ダストを抽気管の側面に弾き飛ばし、縮径部で反発した旋回流に乗せることができる。したがって、窯尻及び／又はライジングダクトに戻る原料ダストの量を増やすことができる。

本開示の一側面に係る抽気装置は、セメントキルンの窯尻及び／又はライジングダクトに連結され、抽気口からキルン排ガスを抽気する抽気管を備える。抽気管は、周方向に沿うように冷却ガスを導入し、キルン排ガスと冷却ガスとを混合する大径部と、大径部よりも小さい内径を有し、抽気口よりも下流側において大径部と同心となるように大径部に挿入され、キルン排ガスと冷却ガスとを含む抽気ガスを導出する小径部と、抽気口に、又は抽気口と小径部の抽気ガスの流入口との間に、ガス流路の一部を遮る構造物と、を備える。

上記抽気装置は、抽気管の大径部において周面の周方向に沿うように冷却ガスを導入していることから、大径部ではキルン排ガスと冷却ガスを混合しながら、周方向に沿いつつ抽気管の下流側から上流側へ向かう旋回流が生じる。一方、キルン排ガスと冷却ガスとを含む抽気ガスを導出する小径部が、抽気口よりも下流側において大径部と同心になるように大径部に挿入されているため、抽気管の中心部分には、抽気管の上流側から下流側に向かう気流が生じる。

ここで、抽気管は、抽気口に、又は抽気口と小径部の抽気ガスの流入口との間に、ガス流路の一部を遮る構造物を有している。この構造物に原料ダストを含有したキルン排ガスが衝突することで、キルン排ガス中の原料ダストを抽気管の側面側に弾き飛ばし、大径部の周方向に沿いつつ抽気管の下流から上流へ向かう旋回流に乗せることができる。この旋回流によって窯尻及び／又はライジングダクトに原料ダストを戻すことができる。また、上記抽気装置は、抽気管内の側面に旋回流が生じているため堆積及び付着するダストを低減できる。したがって、塩素バイパス設備及びセメント製造設備の運転を安定化することができる。さらに、ダストに含まれる原料ダストは、セメントキルンで焼成され、セメントクリンカとなることから、セメント原料を有効活用してセメントクリンカの収量を増やすことができる。

上記小径部は、大径部に挿入される第１の管体と、第１の管体に挿入される第２の管体とを備え、第１の管体は、大径部及び第２の管体に対して、前記第１の管体の長手方向に沿ってスライド可能に設けられ、第１の管体をスライドさせることによって抽気ガスの流入口と構造物との間隔を変更可能に構成されることが好ましい。これによって、キルン排ガスの発生量及びダストの発生量に応じて、大径部における気流の流動状態を調整することができる。したがって、抽気管の内壁へのダストの堆積及び付着の抑制と、ライジングダクト及び窯尻内への冷却ガスの流入の抑制とを、高水準に両立することができる。

抽気ガスの流通方向を基準としたときに、抽気管は、上流側よりも下流側の方が高くなるように傾斜した状態で、窯尻及び／又はライジングダクトに連結されていることが好ましい。この場合、旋回流と重力の作用によって、抽気管内に流入したダストを窯尻又はライジングダクトに戻すことができる。したがって、抽気管内に堆積及び付着するダストを一層低減し、塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造設備の運転を一層安定化することができる。なお、本開示において、抽気管の上流側とは抽気口側であり、下流側とは抽気口とは反対側を意味する。冷却ガス導入部は抽気口よりも下流側において抽気管に冷却ガスを導入する。

上記抽気装置は、抽気管、ライジングダクト、セメントキルン、及び窯尻から選ばれる少なくとも一つの運転情報を計測する計測部と、計測部で計測された運転情報に基づいて、大径部に導入される冷却ガスの流量を調節する流量調節部と、を有することが好ましい。これによって、塩素バイパス設備及びセメントキルンの運転状況に応じて、大径部に導入される冷却ガスの流量を調節することができる。したがって、塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造設備の運転の一層の安定化を図ることができる。

本開示の一側面に係る塩素バイパス設備は、上述のいずれかの抽気装置を備える。これによって、抽気管内のダストの堆積及び付着を低減し、安定的に塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造設備を運転することができる。

本開示の一側面に係るセメントクリンカ製造設備は、予熱仮焼部と、セメントキルンと、ライジングダクトと、ライジングダクト及び／又はセメントキルンの窯尻に接続される塩素バイパス設備とを備える。このセメントクリンカ製造設備は、上述のいずれかの抽気装置を有する塩素バイパス設備を備えることから、抽気管内のダストの堆積及び付着を低減し、安定的に運転することができる。

本開示の一側面に係るセメントクリンカの製造方法は、セメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼工程と、予熱及び仮焼された前記セメント原料を焼成して、セメントクリンカを製造する焼成工程と、焼成工程で発生するキルン排ガスに含まれる揮発成分の少なくとも一部を上述の塩素バイパス設備でダストとして回収するダスト回収工程と、を有する。

この製造方法では、上述の塩素バイパス設備でダストを回収する回収工程を有する。したがって、抽気管内のダストの堆積及び付着を効率よく低減できるともに、各工程を安定化させることができる。したがって、安定的にセメントクリンカを製造することができる。

本開示によれば、ダストの堆積及び付着を低減することが可能であり、塩素バイパス設備の運転を安定化することが可能な抽気装置を提供することができる。また、そのような抽気装置を備えることによって、安定的に運転することが可能な塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造設備を提供することができる。また、安定的にセメントクリンカを製造することが可能なセメントクリンカの製造方法を提供することができる。

一実施形態に係る抽気装置及び塩素バイパス設備の概要を示す図である。 図１における抽気装置とその近傍を拡大して示す図である。 抽気装置の変形例を示す図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 抽気装置の別の変形例を示す図である。 抽気装置のさらに別の変形例を示す図である。 抽気装置のさらに別の変形例を示す図である。 抽気装置のさらに別の変形例を示す図である。 別の実施形態に係る抽気装置を示す図である。 図９のＸ−Ｘ線断面図である。 抽気装置の変形例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、塩素バイパス設備に設けられるチャンバの例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、塩素バイパス設備に設けられるチャンバの別の例を示す図である。 一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備を示す図である。

以下、場合により図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

図１は、一実施形態に係る塩素バイパス設備１００の概要を示す図である。塩素バイパス設備１００はセメントキルン５０と窯尻５２とライジングダクト５１を備えるセメントクリンカ製造設備２００に設けられ、セメントクリンカの製造に伴って生じる塩素等の揮発成分を含むキルンガスを抽気する抽気装置９０を備える。抽気装置９０を備える塩素バイパス設備１００は、セメントクリンカ製造設備内の塩素等の揮発成分をダストとして回収し、セメントクリンカ製造設備内の揮発成分を低減する。

塩素バイパス設備１００は、ライジングダクト５１及び／又はセメントキルン５０の窯尻５２から、キルンガスを抽気し、抽気したキルンガスに冷却ガスを混合してキルンガスと冷却ガスを含む抽気ガスを得る抽気装置９０と、抽気装置９０に冷却ガスを供給するための導入ファン１４と、抽気装置９０からの抽気ガスに含まれる塊状のダストを分離するチャンバ２０と、塊状のダストが分離された抽気ガスを揮発性アルカリ塩の融点以下に冷却する熱交換器２５と、冷却に伴って析出した、抽気ガスに含まれるダスト（塩素バイパスダスト）を、抽気ガスから分離する集塵器２６と、チャンバ２０、熱交換器２５及び集塵器２６を介して、抽気ガスを抽気する吸引ファン２８とを備える。抽気管１２は、抽気プローブと称されるものであってもよい。吸引ファン２８としては、シロッコファン及びターボファンなどの通常の吸引ファンが挙げられる。

抽気装置９０は、導入ファン１４から抽気管１２に冷却ガスを導入する冷却ガス導入部１６と、抽気管１２と、を備える。冷却ガスは、常温の空気であってよく、工場等で発生する排気ガスを含むものであってもよい。排気ガスとしては、例えば、セメント製造工場に持ち込まれた下水汚泥等の含水汚泥の受け入れ、貯蔵、発酵時に発生する臭気ガス、吸引ファン２８や他工程の吸引ファンから排出される排出ガス等が挙げられる。

抽気管１２は、図１に示されるように、水平方向に対して傾斜している。すなわち、抽気管１２における抽気ガスの流通方向を基準としたときに、抽気管１２は、ライジングダクト５１（窯尻５２）側を上流側、チャンバ２０側を下流側としたときに、上流側よりも下流側の方が高くなるように傾斜した状態で、ライジングダクト５１（窯尻５２）に連結されている。これによって、旋回流と重力によって、原料ダストを含むダストをライジングダクト５１（窯尻５２）に戻すことができる。抽気管１２の傾斜角度は、例えば、水平面に対して上方に２０〜７０°であってよい。ただし、抽気管１２は、幾つかの変形例では、水平であってもよい。

図２は、図１における抽気装置９０とその近傍を拡大して示す図である。抽気管１２はキルン排ガスと冷却ガスとを混合する円管形状の大径部１０と、大径部１０よりも小さい内径を有し、大径部１０の抽気口１２ａとは反対側に大径部１０と同心となるように設けられ、キルン排ガスと冷却ガスとを含む抽気ガス６３を導出する円管形状の小径部１１と、大径部１０と小径部１１との間に大径部１０の流路を絞る縮径部１５とを備える。

冷却ガス導入部１６は、大径部１０における周面１３の接線方向に延在するように抽気管１２に接続されている。冷却ガス導入部１６から導入される冷却ガス６２は、抽気管１２の周面１３の周方向に沿って導入される。これによって、大径部１０の内壁面上には冷却ガス６２の旋回流によるエアーカーテンが形成され、高温のキルン排ガス６０から大径部１０の内壁面を保護する。

冷却ガス導入部１６から、大径部１０の周面１３の周方向に沿うように導入された冷却ガス６２は、抽気口１２ａから抽気管１２の大径部１０に流入したキルン排ガス６０と混合しながら、大径部１０に旋回流ＳＦ１を形成する。旋回流ＳＦ１の旋回軸と円管形状を有する大径部１０の中心軸は略一致する。

抽気管１２における小径部１１は、大径部１０よりも下流側に大径部１０と同心となるように設けられている。このため、ライジングダクト５１（窯尻５２）から導入されるキルン排ガス６０は、旋回流ＳＦ１の中央部分を流通し旋回流ＳＦ１に含まれる冷却ガスと混合されながら、小径部１１に流入する。小径部１１では、旋回流ＳＦ１の影響によって、同様の旋回流ＳＦ２が生じてよい。旋回流ＳＦ２は、小径部１１におけるダストの堆積及び付着を低減しながら、下流側に流通する。

大径部１０の中心部分には、上述のとおり、抽気管１２の上流側から下流側に向かう気流が生じる。このため、大径部１０で生成した旋回流の一部も下流側に向かい、大径部１０と小径部１１の間において流路を絞る縮径部１５に衝突する。この反動によって、当該旋回流は大径部１０の内部を旋回する旋回流ＳＦ１となって、縮径部１５から抽気口１２ａに向かって移動する。このような旋回流ＳＦ１によって、大径部１０におけるダストの堆積及び付着が低減される。

縮径部１５から抽気口１２ａに向かって移動する旋回流ＳＦ１は、大径部１０の抽気口１２ａ近傍に堆積及び付着しているダストを取り込み、ライジングダクト５１（窯尻５２）に戻すことができる。抽気管１２の抽気口１２ａ付近に堆積又は付着するダストは、揮発成分よりもセメントクリンカとなる原料ダストの含有量が高い場合もある。このような原料ダストを含むダストをライジングダクト５１（窯尻５２）内に戻すことによって、塩素バイパスダストの量を低減し、セメントクリンカの収量を高くすることができる。

本実施形態では、大径部１０における旋回流ＳＦ１によって、大径部１０に堆積又は付着するダストを低減することができる。また、冷却ガス導入部１６から導入された冷却ガス６２が、大径部１０においてキルン排ガス６０と十分に混合されているため、ライジングダクト５１（窯尻５２）に冷却ガス６２が流入することによる熱損失を抑制することができる。また、旋回流ＳＦ１が抽気口１２ａからライジングダクト５１（窯尻５２）に流入することによって、ライジングダクト５１（窯尻５２）からのキルン排ガス６０の抽気量を増やすことができる。これによって、セメントクリンカ製造設備における揮発成分の低減を促進することができる。

大径部１０に対する小径部１１の直径の比は、例えば０．２〜０．８であってよく、０．３〜０．７であってもよい。また、縮径部１５は、大径部１０及び小径部１１の周面１３と直交するものに限定されず、大径部１０側から小径部１１側に向かって徐々に内径が小さくなるようにテーパー状に形成されていてもよい。また、大径部１０と小径部１１の間に、例えば大径部１０と小径部１１の略中間の内径を有する中径部を設け、大径部１０と中径部、及び中径部と小径部の間に、それぞれ縮径部１５を設けてもよい。大径部１０及び小径部１１の内径は一定でなくてよく、長手方向に沿って変化してもよい。例えば、大径部１０は、ライジングダクト５１（窯尻５２）に近接するにつれて内径が小さくなるテーパー部を有していてもよい。

図３は、塩素バイパス設備１００に備えられる抽気装置の変形例を示している。図３の抽気装置９１は、大径部１０に、抽気口１２ａから抽気されるキルン排ガスのガス流路の一部を遮る構造物（邪魔体）１９を備える点で、図１，図２の抽気装置９０と異なっている。その他の構成は、抽気装置９０と同じであってよい。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。抽気管１２は、大径部１０のガス流路の中央部を遮る構造物１９を備える。構造物１９は、円錐形状を有しており、その頂点と底面の中心を結ぶ直線と大径部１０及び小径部１１の中心軸Ｃとが一致するように、大径部１０の径方向に沿って設けられる支持部材１７によって支持されている。構造物１９は、抽気口１２ａから流入するキルン排ガス（抽気ガス）中の原料ダストを抽気管１２（大径部１０）の側面側に弾き飛ばす機能を有する。このため、キルン排ガスに同伴していたダストを旋回流ＳＦ１によって、ライジングダクト５１（窯尻５２）に戻すことができる。このダストに含まれる原料ダストは、セメントキルンで焼成され、セメントクリンカとなることから、セメント原料を有効活用してセメントクリンカの収量を増やすことができる。

図３及び図４に示すように、構造物１９は円錐形状を有するが、これに限定されない。例えば、角錐形状を有していてもよい。支持部材１７は、構造物１９を支持可能な形状であれば特に限定されず、例えば柱状（フラットバー）であってよい。支持部材１７は、抽気口１２ａ側から小径部１１側に向かって細くなるテーパー形状を有していてもよい。これによって、旋回流ＳＦ１が乱れることを十分に抑制することができる。なお、構造物１９に付着したダストは、例えばアチューマット（高圧水洗浄）といわれる作業によって除去してもよい。ダストの付着箇所が限定されているため、短時間且つ容易にダストの除去を行うことができる。

構造物１９の形状は、上述のものに限定されない。ただし、図４に示すように、構造物１９を通る大径部１０の径方向断面を抽気口１２ａ側からみたときに、構造物１９は大径部１０及び小径部１１の中心軸Ｃに重なるように設けられることが好ましい。抽気管１２の中心部の抽気ガスの流速が最も速いため、キルン排ガス６０に含まれる原料ダストが構造物１９に衝突した際に、大径部１０の側面に弾き飛びやすくなる。そして、大径部１０の側面に弾き飛ばした原料ダストを旋回流ＳＦ１によって十分にライジングダクト５１（窯尻５２）に戻すことができる。

図５は、塩素バイパス設備１００に備えられる抽気装置の別の変形例を示している。図５の抽気装置９２は、構造物１９を支持する支持部材１８を備える点で、図４の抽気装置９１と異なっている。その他の構成は、抽気装置９１と同じであってよい。支持部材１８は、小径部１１の径方向に沿って延びる第１柱状部材１８Ａと第１柱状部材１８Ａの中心部分に取り付けられ、第１柱状部材１８Ａと構造物１９とを連結する第２柱状部材１８Ｂとを有する。第２柱状部材１８Ｂは、大径部１０及び小径部１１の中心軸に沿って延びているため、旋回流ＳＦ１及びＳＦ２を乱さずに構造物１９を支持することができる。一方、小径部１１に設けられる第１柱状部材１８Ａは、旋回流ＳＦ２を多少弱める可能性があるものの、小径部１１では大径部１０よりも持ち込まれるダストの量が少ないため、特に問題はない。

図６は、塩素バイパス設備１００に備えられる抽気装置のさらに別の変形例を示している。図６の抽気装置９３は、構造物１９Ａが図３及び図５の構造物１９よりも、小径部１１側に設けられている。その他の構成は、抽気装置９１又は抽気装置９２と同じであってよい。図６では、構造物１９Ａを支持する支持部材が示されていないが、抽気装置９１又は抽気装置９２と同様の支持部材で構造物１９Ａは支持されてよい。

構造物１９Ａは、その円錐形状の母線の仮想延長線ＶＬが、小径部１１内に侵入せず、縮径部１５と交わるような形状及び大きさを有することが好ましい。これによって、構造物１９Ａに衝突した原料ダストを大径部１０の側面に弾き飛ばし、小径部１１内に原料ダストが流入することを抑制することができる。そして、原料ダストを旋回流ＳＦ１でライジングダクト５１（窯尻５２）に戻すことができる。

図７は、塩素バイパス設備１００に備えられる抽気装置のさらに別の変形例を示している。図７の抽気装置９４は、構造物１９Ｂが図６の構造物１９Ａよりも、抽気口１２ａ側に設けられている。また、構造物１９Ｂは、構造物１９Ａと同様に円錐形状を有するが、その頂角が構造物１９Ａよりも小さくなっている。構造物１９Ｂ以外の構成は、抽気装置９３と同じであってよい。図７でも、構造物１９Ｂを支持する支持部材が示されていないが、抽気装置９１又は抽気装置９２と同様の支持部材で構造物１９Ｂを支持してよい。

構造物１９Ｂは、構造物１９Ａよりも頂角が小さくなっているが、構造物１９Ａよりも抽気口１２ａ側に設けられているため、その母線の仮想延長線ＶＬが、小径部１１内に侵入せず、縮径部１５と交わっている。このように、仮想延長線ＶＬと縮径部１５とが交わる範囲で、構造物１９Ｂ（１９Ａ，１９）を設ける位置と中心角を調整すれば、構造物１９Ｂに衝突した原料ダストを大径部１０の側面に弾き飛ばし、旋回流ＳＦ１でライジングダクト５１（窯尻５２）に十分に戻すことができる。

図８は、塩素バイパス設備１００に備えられる抽気装置のさらに別の変形例を示している。図８の抽気装置９７は、構造物１９Ｃが円柱形状を有している点で、図３及び図５の抽気装置９１，９２と異なっている。その他の構成は、抽気装置９１又は抽気装置９２と同じであってよい。図８では、構造物１９Ｃを支持する支持部材が示されていないが、抽気装置９１又は抽気装置９２と同様の支持部材で構造物１９Ｃは支持されてよい。

円柱形状を有する構造物１９Ｃは、その中心軸が大径部１０及び小径部１１の中心軸と一致するように、支持部材によって支持されていてよい。小径部１１の直径に対する構造物１９の直径の比は０．２〜０．８であってよく、０．３〜０．７であってもよい。上記比が小さくなり過ぎると、ダストを大径部１０の側面に弾き飛ばす効果が小さくなる傾向にある。一方、上記比が大きくなり過ぎると、抽気口１２ａからの抽気ガスの流通が妨げられやすくなる傾向にある。構造物１９Ｃの形状は円柱に限定されず、角柱形状であってよく、球状又は半球状であってもよい。

図９は、別の実施形態に係る抽気装置を示す図である。図９の抽気装置９５は、抽気管１２Ａの大径部１０Ａの周面１３の周方向に沿うように冷却ガスを導入し、キルン排ガス６０と冷却ガス６２とを混合する大径部１０Ａと、大径部１０Ａよりも小さい内径を有し、抽気口１２ａよりも下流側において大径部１０Ａの内側に大径部１０Ａと同心となるように設けられ、抽気ガス６３を導出する小径部１１Ａと、抽気口１２ａと小径部１１Ａの抽気ガス６３の流入口４０との間に、ガス流路の一部を遮る構造物１９（邪魔体）と、を備える。小径部１１Ａは、大径部１０Ａの抽気口１２ａ側とは反対側の端部１２ｂによって支持されている。

抽気装置９５は、抽気管１２Ａの大径部１０Ａにおいて周面１３の周方向に沿うように冷却ガス６２を導入していることから、大径部１０Ａではキルン排ガス６０と冷却ガス６２を混合しながら、周方向に沿う旋回流ＳＦ１が生じる。一方、キルン排ガス６０と冷却ガス６２とを含む抽気ガス６３を導出する小径部１１Ａが、大径部１０Ａと同心になるように大径部１０Ａに挿入されているため、大径部１０Ａの中心部分には、抽気管１２Ａの上流側から下流側に向かう気流が生じる。小径部１１Ａのうち、大径部１０Ａの内部に挿入されている部分は、旋回流ＳＦ１の形成を促進するとともに旋回流ＳＦ１の抽気管１２Ａの長手方向に沿う進行方向をガイドする機能を有してよい。

抽気管１２Ａは、抽気口１２ａと小径部１１Ａの抽気ガス６３の流入口４０との間に、ガス流路の一部を遮る構造物１９を有している。この構造物１９に原料ダストを含有したキルン排ガスが衝突することで、キルン排ガス中の原料ダストを大径部１０Ａの側面に弾き飛ばしことができる。これによって、キルン排ガス６０に含まれるダストを旋回流ＳＦ１によって、ライジングダクト５１（窯尻５２）に戻すことができる。また、小径部１１Ａでは、旋回流ＳＦ１の影響によって、同様の旋回流ＳＦ２が生じてよい。旋回流ＳＦ２は、小径部１１Ａにおけるダストの堆積及び付着を低減しながら、下流側に流通する。

抽気装置９５は、上述の気流によって、抽気管１２Ａ内に堆積及び付着するダストを低減することができる。抽気装置９５は、このように抽気管１２Ａ内に堆積及び付着するダストを低減できることから、塩素バイパス設備及びセメント製造設備の運転を安定化することができる。さらに、ダストに含まれる原料ダストは、セメントキルンで焼成され、セメントクリンカとなることから、セメント原料を有効活用してセメントクリンカの収量を増やすことができる。

図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。構造物１９は、抽気口１２ａから流入するキルン排ガス６０中の原料ダストを側面に弾き飛ばす機能を有する。このため、キルン排ガスに同伴していたダストを旋回流ＳＦ１によって、ライジングダクト５１（窯尻５２）に戻すことができる。このダストに含まれる原料ダストは、セメントキルンで焼成され、セメントクリンカとなることから、セメント原料を有効活用してセメントクリンカの収量を増やすことができる。

図１１は、図９及び図１０の抽気装置９５の変形例を示す図である。図１１の抽気装置９６の抽気管１２Ｂは、周面１３の周方向に沿うように冷却ガス導入部１６から冷却ガス６２を導入し、キルン排ガス６０と冷却ガス６２とを混合する大径部１０Ｂと、大径部１０Ｂよりも小さい内径を有し、抽気口１２ａよりも下流側において大径部１０Ｂの内側に大径部１０Ｂと同心となるように設けられ、抽気ガス６３を導出する小径部１１Ｂと、抽気口１２ａと小径部１１Ｂの抽気ガス６３の流入口４０との間に、ガス流路の一部を遮る構造物１９（邪魔体）と、を備える。

大径部１０Ｂに挿入されている小径部１１Ｂは、二重管構造を有しており、大径部１０Ｂに挿入される第１の管体１１ａと、第１の管体１１ａ内に挿入される第２の管体１１ｂとを備える。第１の管体１１ａの先端４１ａは、第２の管体１１ｂの先端４１ｂよりも抽気口１２ａ側に配置されている。第１の管体１１ａは、その長手方向に沿って、大径部１０及び第２の管体１１ｂに対してスライド可能に設けられている。第１の管体１１ａ及び第２の管体１１ｂは、大径部１０Ｂと同心となるように設けられ、第２の管体１１ｂは図示しない支持部によって支持されている。小径部１１Ｂは、大径部１０Ｂの内部において旋回流ＳＦ１の形成を促進するとともに旋回流ＳＦ１の抽気管１２Ｂの長手方向に沿う進行方向をガイドする機能を有してよい。第１の管体１１ａを第２の管体１１ｂに対してスライドさせることによって、第１の管体１１ａの先端４１ａ（流入口４０）の位置を変えることができる。

このように、本変形例では、抽気管１２Ｂにおける小径部１１Ｂの流入口４０の位置を抽気装置９６の運転状況に応じて変更し、流入口４０と構造物１９の間隔を変えることができる。これによって、キルン排ガス６０の発生量及びダストの発生量に応じて、旋回流ＳＦ１に取り込まれるダストの量、並びに、旋回流ＳＦ１の強度及び分布等の流動状態を調整することができる。したがって、抽気管１２Ｂの内壁へのダストの堆積及び付着の抑制と、ライジングダクト５１（窯尻５２）内への冷却ガスの流入の抑制とを、高水準に両立することができる。抽気ガス６３は、小径部１１Ｂの下流に向かって流通する。小径部１１Ｂの下流側には、図１に示すように、チャンバ２０、熱交換器２５、集塵器２６、吸引ファン２８が設けられてよい。

抽気装置９０（９１，９５，９６）を備える塩素バイパス設備１００は、計測部で計測された運転情報に基づいて、冷却ガス導入部１６から大径部１０（１０Ａ，１０Ｂ）に導入される冷却ガス６２の流量を調節することが好ましい。計測部が計測する運転情報としては、温度、圧力、ガス成分、ガス流速、ダスト濃度及び画像等が挙げられる。具体的には、抽気管１２内部又は表面の温度、ライジングダクト５１又は窯尻５２におけるキルン排ガスの温度、抽気管１２（１２Ａ，１２Ｂ）内に流入するキルン排ガスの温度、及び、キルン排ガス又は抽気ガスの圧力、キルン排ガス又は抽気ガスのガス成分、キルン排ガス又は抽気ガスに含まれるダスト濃度、抽気管１２の内部の画像等が挙げられる。計測部としては、例えば、温度センサ、圧力センサ、ガス成分センサ、流速センサ、及びカメラ等が挙げられる。

冷却ガス６２の流量の調節は、ダンパー等の流量調節部で行ってもよい。流量調節部での調節は、オペレーターが運転情報に基づいてマニュアルで行ってよく、計測部で計測された運転情報に基づいて、流量調節部に制御信号を出力する制御部を用いて行ってもよい。制御部は、通常のコンピュータシステムであってよく、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及び入出力インターフェイスなどを備えてよい。

制御部を備えることによって、冷却ガス６２の流量を、流量調節部を用いて自動で制御することができる。例えば、抽気管１２の抽気口１２ａ付近の温度Ｔ１を計測部で計測し、温度Ｔ１が下限を下回った場合には、流量調節部によって冷却ガス導入部１６からの冷却ガス６２の流量を減らす。これによって、冷却ガスがライジングダクト５１（窯尻５２）に流入することを抑制できる。一方、温度Ｔ１が上限を上回った場合には、流量調節部によって冷却ガス６２の流量を増やす。これによって、キルン排ガスに同伴して抽気管１２（１２Ａ，１２Ｂ）に持ち込まれるダストの量を低減することができる。

図１２は、塩素バイパス設備に設けられるチャンバ２０の例を示している。図１２（Ａ）はチャンバ２０Ａの正面図であり、図１２（Ｂ）はチャンバ２０Ａの上面図である。チャンバ２０Ａは、抽気管１２（１２Ａ，１２Ｂ）からの抽気ガス６３に含まれるダストの少なくとも一部を分離する内部空間を有する本体部２１と、本体部２１に抽気ガス６３を導入する導入管２２と、本体部２１で抽気ガス６３から分離されたダストを排出するダスト排出管２４と、本体部２１から抽気ガス６３よりもダストが低減された抽気ガス６４を導出する導出管２３とを備える。

チャンバ２０Ａでは、本体部２１と導入管２２との接続部に導入口２２ａが形成され、本体部２１と導出管２３との接続部に導出口２３ａが形成されている。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示されるように、導入口２２ａから導入される抽気ガス６３の導入方向の延長線（仮想導入線ＶＧ）は、導出口２３ａからずれて、本体部２１の内壁に交差している。このような本体部２１を有するチャンバ２０Ａでは、抽気ガス６３に含まれるダストを効率よく分離し、導出口２３ａから導出される抽気ガス６４に同伴するダストを十分に低減することができる。仮想導入線ＶＧは、本体部２１とダスト排出管２４との接続部に形成されるダスト排出口２４ａからもずれている。これによって、一旦、抽気ガス６３から分離されたダストが再び抽気ガス６３に混入することを十分に抑制することができる。

図１３は、塩素バイパス設備に設けられるチャンバの別の例を示している。図１３（Ａ）はチャンバ２０Ｂの正面図であり、図１３（Ｂ）はチャンバ２０Ｂの上面図である。チャンバ２０Ｂも、チャンバ２０Ａと同様に、本体部２１、導入管２２、ダスト排出管２４、及び導出管２３を備える。図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、導入口２２ａから導入される抽気ガス６３の導入方向の延長線（仮想導入線ＶＧ）は、導出口２３ａからずれて、本体部２１の内壁に交差している。仮想導入線ＶＧは、ダスト排出口２４ａからもずれている。したがって、チャンバ２０Ｂも、抽気ガス６３に含まれるダストを効率よく分離し、導出口２３ａから導出される抽気ガス６４に同伴するダストを十分に低減することができる。

なお、チャンバの構成は、図１２及び図１３に例示したものに限定されない。例えば、上述の図１２及び図１３に示す仮想導入線ＶＧは、（Ａ）正面図と（Ｂ）上面図のそれぞれにおいて、導出口２３ａ及びダスト排出口２４ａからずれているが、さらに別の例では、（Ａ）正面図と（Ｂ）上面図のどちらか一方において、導出口２３ａ及びダスト排出口２４ａからずれていてもよい。このような例であっても、抽気ガス６３に含まれるダストを分離することが可能である。また、抽気ガス６３から分離されたダストが再び抽気ガス６３に混入することも抑制できる。また、本実施形態の塩素バイパス設備１００はチャンバ２０を備えているが、別の実施形態ではチャンバを備えていなくてもよい。この場合であっても、抽気ガスに含まれるダストは例えば集塵器２６で回収することができる。

集塵器２６は、バグフィルタであってよく、湿式スクラバ等の湿式集塵器であってもよい。また、集塵器２６とは別に分級器を集塵器２６の上流又は下流に設けてもよい。塩素バイパス設備１００は、抽気装置９０（９１，９５，９６）を備えることから、抽気ガスに含まれるダストを低減することができる。したがって、バグフィルタ及び湿式集塵器のどちらであっても、負荷を低減することができる。

図１４、一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備を示す図である。セメントクリンカ製造設備２００は、セメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼部７０と、予熱及び仮焼されたセメント原料を焼成してセメントクリンカを得るセメントキルン５０と、セメントキルン５０で得られたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ８０とを備える。予熱仮焼部７０は、４つのサイクロンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４（プレヒータ）と仮焼炉７２とを有する。

セメントキルン５０の窯尻５２と予熱仮焼部７０の仮焼炉７２とは、ライジングダクト５１で接続されている。ライジングダクト５１と窯尻５２の接続部近傍には、セメントキルン５０で発生するキルン排ガスを抽気して、キルン排ガスに含まれるダストを回収する塩素バイパス設備１００の抽気装置９０の抽気管１２が接続されている。抽気管１２の大径部には、その周面の周方向に沿うように冷却ガスを導入する冷却ガス導入部１６が接続されている。セメントクリンカ製造設備２００は、抽気装置９０を有する塩素バイパス設備１００を備えることによって、セメントクリンカ製造設備２００内の揮発成分を低減することができる。

サイクロンＣ１とサイクロンＣ２との接続部から導入されるセメント原料は、サイクロンＣ１、サイクロンＣ２、サイクロンＣ３、ライジングダクト５１、仮焼炉７２、及びサイクロンＣ４を流通してセメントキルン５０の窯尻５２に導入される。セメントキルン５０では、予熱及び仮焼されたセメント原料が、窯尻５２とは反対側に設けられたバーナ５４の燃焼によって加熱されセメントクリンカとなる。得られたセメントクリンカは、クリンカクーラ８０で冷却される。クリンカクーラ８０によって冷却された後、セメントクリンカが得られる。

セメントクリンカ製造設備２００は、抽気装置９０を有する塩素バイパス設備１００を備えることから、抽気管１２内のダストの堆積及び付着を低減し、安定的に塩素バイパス設備１００及びセメントクリンカ製造設備２００を運転することができる。また、原料ダストを有効利用して、セメントクリンカを効率よく製造することができる。なお、本実施形態では、塩素バイパス設備１００が抽気装置９０を有しているが、抽気装置９０の代わりに、抽気装置９１，９５，９６又はこれらの変形例のいずれかを有していてもよい。

一実施形態に係るセメントクリンカの製造方法は、セメントクリンカ製造設備２００を用いて行うことができる。この製造方法は、予熱仮焼部７０でセメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼工程と、予熱及び仮焼されたセメント原料を、窯尻５２からセメントキルン５０に導入し、セメントクリンカを製造する焼成工程と、焼成工程で発生するキルン排ガスに含まれる揮発成分の少なくとも一部を塩素バイパス設備１００でダストとして回収するダスト回収工程と、を有する。また、焼成工程で得られたセメントクリンカを、クリンカクーラ８０で冷却するクリンカ冷却工程を有してよい。

予熱仮焼工程では、セメント原料がサイクロンＣ１とサイクロンＣ２の間の流路から導入される。セメント原料は、サイクロンＣ１、サイクロンＣ２及びサイクロンＣ３を流通して予熱される。その後、ライジングダクト５１を経由して仮焼炉７２に導入され、仮焼される。仮焼炉７２には、石炭等の燃料を燃焼するバーナが設けられていてよい。仮焼炉７２で仮焼されたセメント原料（仮焼原料）は、サイクロンＣ４に導入され加熱される。

焼成工程では、サイクロンＣ４で加熱された仮焼原料が窯尻５２に導入される。その後、セメントキルン５０において焼成されセメントクリンカとなる。ダスト回収工程では、抽気管１２（１２Ａ，１２Ｂ）の大径部１０（１０Ａ，１０Ｂ）において周面１３の周方向に沿うように冷却ガスを導入して旋回流ＳＦ１を形成する。抽気管１２（１２Ａ，１２Ｂ）は、小径部１１（１１Ａ，１１Ｂ）を有することから、旋回流ＳＦ１によって、抽気管１２（１２Ａ，１２Ｂ）内に堆積及び付着するダストを効率よく低減することができる。また、冷却ガスがライジングダクト５１及び窯尻５２に流入することを抑制できる。したがって、上記製造方法によれば、各工程を安定的に行ってセメントクリンカを製造することができる。

上述の塩素バイパス設備１００及びセメントクリンカ製造設備２００に関する説明内容は、上記製造方法にも適用される。

以上、本開示の幾つかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。

本開示によれば、ダストの堆積及び付着を低減することが可能であり、塩素バイパス設備の運転を安定化することが可能な抽気装置が提供される。また、そのような抽気装置を備えることによって、安定的に運転することが可能な塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造設備が提供される。また、安定的にセメントクリンカを製造することが可能なセメントクリンカの製造方法が提供される。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…大径部、１１，１１Ａ，１１Ｂ…小径部、１１ａ…第１の管体、１１ｂ…第２の管体、１２，１２Ａ，１２Ｂ…抽気管、１２ａ…抽気口、１２ｂ…端部、１３…周面、１４…導入ファン、１５…縮径部、１６…冷却ガス導入部、１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ…構造物、２０，２０Ａ，２０Ｂ…チャンバ、２１…本体部、２２…導入管、２２ａ…導入口、２３…導出管、２３ａ…導出口、２４…ダスト排出管、２４ａ…ダスト排出口、２５…熱交換器、２６…集塵器、２８…吸引ファン、４０…流入口、４１ａ，４１ｂ…先端、５０…セメントキルン、５１…ライジングダクト、５２…窯尻、５４…バーナ、６０…キルン排ガス、６２…冷却ガス、６３，６４…抽気ガス、７０…予熱仮焼部、７２…仮焼炉、８０…クリンカクーラ、９０，９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７…抽気装置、１００…塩素バイパス設備、２００…セメントクリンカ製造設備。

Claims (9)

1. セメントキルンの窯尻及び／又はライジングダクトに連結され、抽気口からキルン排ガスを抽気する抽気管を備える塩素バイパスの抽気装置であって、
   前記抽気管は、
   周方向に沿うように冷却ガスを導入し、前記キルン排ガスと前記冷却ガスとを混合する大径部と、
   前記大径部よりも小さい内径を有し、前記大径部の前記抽気口側とは反対側に前記大径部と同心となるように設けられ、前記キルン排ガスと前記冷却ガスとを含む抽気ガスを導出する小径部と、
   前記大径部と前記小径部との間に前記大径部の流路を絞る縮径部と、を備える、抽気装置。
2. 前記抽気管は、前記大径部にガス流路の一部を遮る構造物を備える、請求項１に記載の抽気装置。
3. セメントキルンの窯尻及び／又はライジングダクトに連結され、抽気口からキルン排ガスを抽気する抽気管を備える塩素バイパスの抽気装置であって、
   前記抽気管は、
   周方向に沿うように冷却ガスを導入し、前記キルン排ガスと前記冷却ガスとを混合する大径部と、
   前記大径部よりも小さい内径を有し、前記抽気口よりも下流側において前記大径部と同心となるように前記大径部に挿入され、前記キルン排ガスと前記冷却ガスとを含む抽気ガスを導出する小径部と、
   前記抽気口に、又は前記抽気口と前記小径部の前記抽気ガスの流入口との間に、ガス流路の一部を遮る構造物と、を備える、抽気装置。
4. 前記小径部は、前記大径部に挿入される第１の管体と、第１の管体に挿入される第２の管体とを備え、
   第１の管体は、前記大径部及び前記第２の管体に対して、前記第１の管体の長手方向に沿ってスライド可能に設けられ、
   前記第１の管体をスライドさせることによって前記抽気ガスの前記流入口と前記構造物との間隔を変更可能に構成される、請求項３に記載の抽気装置。
5. 前記抽気ガスの流通方向を基準としたときに、前記抽気管は、上流側よりも下流側の方が高くなるように傾斜した状態で、前記窯尻及び／又は前記ライジングダクトに連結されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の抽気装置。
6. 前記抽気管、前記ライジングダクト、前記セメントキルン、及び前記窯尻から選ばれる少なくとも一つの運転情報を計測する計測部と、前記計測部で計測された運転情報に基づいて、前記大径部に導入される前記冷却ガスの流量を調節する流量調節部と、を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の抽気装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の抽気装置を備える塩素バイパス設備。
8. 予熱仮焼部と、セメントキルンと、ライジングダクトと、前記ライジングダクト及び／又は前記セメントキルンの窯尻に接続される塩素バイパス設備とを備え、
   前記塩素バイパス設備は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の抽気装置を備える、セメントクリンカ製造設備。
9. セメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼工程と、
   予熱及び仮焼された前記セメント原料を焼成して、セメントクリンカを製造する焼成工程と、
   前記焼成工程で発生するキルン排ガスに含まれる揮発成分の少なくとも一部を、請求項７に記載の塩素バイパス設備でダストとして回収するダスト回収工程と、を有する、セメントクリンカの製造方法。
   

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