JP2021165211A - Cement firing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メインバーナー用燃料として非化石由来の代替燃料をより多く活用することのできるセメント焼成装置に関する。 The present invention relates to a cement firing apparatus capable of utilizing more non-fossil-derived alternative fuels as a fuel for a main burner.
セメント製造工程には燃焼ゾーンが２つ存在する。１つは炭酸カルシウムからの脱炭酸反応を促進させるための窯尻や仮焼炉であり、もう１つはセメントの中間製品であるクリンカを焼成するセメントキルンである。仮焼炉及びセメントキルンには、各々バーナーが設置され、特にセメントキルンの窯前に設置されるメインバーナーは、クリンカの品質を決定付けるため重要である。 There are two combustion zones in the cement manufacturing process. One is a kiln butt and a calcining furnace for promoting the decarbonization reaction from calcium carbonate, and the other is a cement kiln for firing clinker, which is an intermediate product of cement. Burners are installed in each of the calciner and the cement kiln, and in particular, the main burner installed in front of the cement kiln kiln is important for determining the quality of the clinker.
上記２つの燃焼ゾーンで用いられる燃料は、オイルショック以前は重油であったが、オイルショック以後は微粉炭である。また、セメント燃料への廃棄物の活用は、１９８０年代に廃タイヤの代替燃料化から始まり、１９９０年代から現在に至るまで多種多様な形で行われている。 The fuel used in the above two combustion zones was heavy oil before the oil crisis, but pulverized coal after the oil crisis. In addition, the utilization of waste as cement fuel began in the 1980s as an alternative fuel for waste tires, and has been carried out in various forms from the 1990s to the present.
窯尻や仮焼炉の燃焼ゾーンでは、可燃性廃棄物の投入口を大きくしたり、燃焼時間を長くすることができると共に、クリンカの品質を決定付けないことから、輸送系統に支障をきたさない限り可燃性廃棄物の物理性状が限定されない。そのため、現在では窯尻や仮焼炉で用いられる燃料の全量が可燃性廃棄物に置き換わった。 In the combustion zone of kilns and calciners, the input port for combustible waste can be enlarged, the combustion time can be lengthened, and the quality of the clinker is not determined, so the transportation system is not hindered. As long as the physical properties of combustible waste are not limited. As a result, all of the fuel used in kilns and calciners has now been replaced by flammable waste.
一方、セメントキルンのメインバーナーは、クリンカの品質を決定付けるため、バーナーフレームが安定しなければならない。そのため、メインバーナーで代替燃料として用いられる可燃性廃棄物の物理性状や、可燃性廃棄物の投入のし易さや燃焼時間等で制約される。 On the other hand, in the main burner of the cement kiln, the burner frame must be stable in order to determine the quality of the clinker. Therefore, it is restricted by the physical properties of the combustible waste used as an alternative fuel in the main burner, the ease of inputting the combustible waste, the combustion time, and the like.
上記の点に鑑み、特許文献１には、廃プラスチック粒子を細束流とし、この廃プラスチック粒子の着地範囲が、主燃料の火炎長さの１／１０〜２／３の範囲になるように吹き込む廃プラスチックの燃焼方法が提案されている。
In view of the above points, in
また、特許文献２には、廃プラスチックと廃油を混合し、そのスラリー状混合物をロータリーキルンメインバーナーの中心に挿入した補助燃料バーナーに送給し、補助燃料バーナーの補助燃料吹出口からロータリーキルン内に吹き出して燃焼させる方法が記載されている。
Further, in
さらに、特許文献３には、ロータリーキルンの窯前から可燃性廃棄物を焼成帯に投入するセメントクリンカーの製造方法において、被焼成物が十分に酸化性雰囲気に曝されるように可燃性廃棄物を投入することで、セメントクリンカの品質に悪影響がでないようにしてセメントクリンカーを製造する方法が記載されている。
Further, in
しかし、現状では、メインバーナーの代替燃料は、投入し易い廃油や、硬質プラスチックのような加工し易い固形物に限られ、メインバーナー燃料の可燃性廃棄物への置換は３０％程度に留まっている。これは、微粉炭と代替燃料では揮発分の量に違いがあるためである。微粉炭中には揮発分が少ないため、バーナーフレームが長くなり、セメント原料が加熱される領域（時間）が長く、クリンカの品質が安定する。一方、非化石由来の代替燃料中には揮発分が多いため、代替燃料を用いるとバーナーフレームが短くなり、クリンカ中のフリーライムが増加するなど、品質が不安定となる。そこで、品質を安定させようとして過度に焚量を増やすと、レンガの焼損等のトラブルヘ繋がる。 However, at present, the alternative fuel for the main burner is limited to waste oil that is easy to put in and solids that are easy to process such as hard plastic, and the replacement of the main burner fuel with combustible waste is only about 30%. There is. This is because there is a difference in the amount of volatile matter between pulverized coal and alternative fuel. Since the amount of volatile matter in the pulverized coal is small, the burner frame becomes long, the region (time) in which the cement raw material is heated is long, and the quality of the clinker is stable. On the other hand, since the alternative fuel derived from non-fossil has a large amount of volatile matter, the burner frame becomes shorter and the free lime in the clinker increases when the alternative fuel is used, and the quality becomes unstable. Therefore, if the amount of fire is excessively increased in order to stabilize the quality, it will lead to troubles such as burning of bricks.
また、燃焼効率でロータリーキルンよりも優れる噴流層型流動焼成炉と、ショートキルンを組み合わせてセメント焼成装置を構成することも検討されたが、特に廃棄物を燃焼させると溶融温度が下がるため安定運転を維持し難い。また、この構成によれば、塩素バイパスを設置するのが困難になるという問題もあった。 It was also considered to construct a cement firing device by combining a jet layer type fluidized firing furnace, which is superior to a rotary kiln in terms of combustion efficiency, and a short kiln. Difficult to maintain. Further, according to this configuration, there is also a problem that it becomes difficult to install a chlorine bypass.
本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメント焼成装置の安定運転を維持しながら、メインバーナー用燃料として非化石由来の代替燃料をより多く活用することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and it is intended to utilize more non-fossil-derived alternative fuels as the fuel for the main burner while maintaining the stable operation of the cement firing apparatus. The purpose.
上記目的を達成するため、本発明のセメント焼成装置は、メインバーナーを有するロータリーキルンを直列に２基備え、第１のロータリーキルンで加熱されたセメント原料が第２のロータリーキルンに導入され、第２のロータリーキルンで発生した熱が第１のロータリーキルンに導入されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the cement firing apparatus of the present invention is provided with two rotary kilns having a main burner in series, and the cement raw material heated by the first rotary kiln is introduced into the second rotary kiln, and the second rotary kiln is introduced. It is characterized in that the heat generated in the first rotary kiln is introduced into the first rotary kiln.
本発明によれば、２本のメインバーナーを備えるため、固定炭素量の少ない代替燃料によるバーナーフレームでも、温度を上げ過ぎることなく原料を加熱する領域を大きくとることが可能となり、安定してセメントクリンカを焼成することができる。また、メインバーナーでの石炭代替率を高め、化石燃料使用量の低減に貢献できる。 According to the present invention, since two main burners are provided, even in a burner frame using an alternative fuel having a small fixed carbon content, it is possible to take a large area for heating the raw material without raising the temperature too much, and the cement can be stably cemented. The clinker can be fired. In addition, it can increase the coal substitution rate in the main burner and contribute to the reduction of fossil fuel consumption.
前記セメント焼成装置において、前記第１のロータリーキルン及び第２のロータリーキルンのキルン長（Ｌ）と内径（Ｄ）から算出されるＬ／Ｄが１０以下とすることができる。 In the cement firing apparatus, the L / D calculated from the kiln length (L) and the inner diameter (D) of the first rotary kiln and the second rotary kiln can be 10 or less.
また、前記第１のロータリーキルン及び第２のロータリーキルンのメインバーナーに燃料代替物を供給する燃料代替物供給装置を備えることができる。 Further, a fuel substitute supply device for supplying a fuel substitute to the main burners of the first rotary kiln and the second rotary kiln can be provided.
前記第１のロータリーキルンの内部温度を１１００℃以上、前記第２のロータリーキルンの内部温度を１４５０℃以上とし、第１のロータリーキルンで液相が生じない程度にセメント原料を加熱し、第２のロータリーキルンで安定してクリンカ焼成を行うことができる。 The internal temperature of the first rotary kiln is set to 1100 ° C. or higher, the internal temperature of the second rotary kiln is set to 1450 ° C. or higher, the cement raw material is heated to the extent that a liquid phase does not occur in the first rotary kiln, and the second rotary kiln is used. Clinker firing can be performed stably.
以上のように、本発明によれば、セメント焼成装置の安定運転を維持しながら、メインバーナー用燃料として非化石由来の代替燃料をより多く活用することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to utilize more non-fossil-derived alternative fuels as the fuel for the main burner while maintaining the stable operation of the cement firing apparatus.
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明に係るセメント焼成装置の一実施の形態を示し、このセメント焼成装置１は、セメント原料（以下「原料」という。）Ｒ１を予熱するプレヒータ２と、プレヒータ２で予熱された原料Ｒ２を仮焼する仮焼炉３と、仮焼後の原料Ｒ３を加熱する第１のロータリーキルン４と、第１のロータリーキルン４に直列に配置された第２のロータリーキルン５と、第２のロータリーキルン５で生成したクリンカを冷却するクリンカクーラ６等で構成される。プレヒータ２、仮焼炉３及びクリンカクーラ６は、一般的なセメント焼成装置に設置されるものと同様の構成を有する。
FIG. 1 shows an embodiment of a cement firing device according to the present invention, in which the
第１のロータリーキルン４及び第２のロータリーキルン５の各々は、キルン長（Ｌ）と内径（Ｄ）から算出されるＬ／Ｄが１０以下である。両ロータリーキルン４、５のその他の構成は、一般的なセメント焼成装置に用いられるロータリーキルンと同様である。両ロータリーキルン４、５のメインバーナー４ａ、５ａには、燃料代替物を供給する燃料代替物供給装置（不図示）が設けられる。また、両ロータリーキルン４、５の接続部７は、排気ガスが漏れない構造とする。
Each of the first
次に、上記構成を有するセメント焼成装置１の動作について図１を参照しながら説明する。
Next, the operation of the
第１のロータリーキルン４及び第２のロータリーキルン５のメインバーナー４ａ、５ａで燃料Ｆ１、Ｆ２を燃焼させ、プレヒータ２で第１のロータリーキルン４からの排ガスＧ１等によって原料Ｒ１の予熱を行い、仮焼炉バーナ３ａにクリンカクーラ６からの排ガスＧ３を導入し、燃料Ｆ３を燃焼させて原料Ｒ２を仮焼する。
Fuels F1 and F2 are burned by the main burners 4a and 5a of the first
燃料Ｆ１、Ｆ２には、微粉炭等の化石燃料に加え、石炭灰、燃焼灰、廃プラスチック、炭素繊維含有廃棄物、ＡＳＲ、ＲＤＦ、ＲＰＦ、廃タイヤ、木屑、下水汚泥、廃油、肉骨粉等の可燃性廃棄物を代替燃料として単独又は同時に複数種類用いる。これらの廃棄物は適宜粉砕、分級等した後利用することができる。燃料Ｆ３には、可燃性廃棄物のみを用いる。 Fuels F1 and F2 include coal ash, combustion ash, waste plastic, carbon fiber-containing waste, ASR, RDF, RPF, waste tires, wood chips, sewage sludge, waste oil, meat bone powder, etc., in addition to fossil fuels such as pulverized coal. The combustible waste of No. 1 is used alone or at the same time as an alternative fuel. These wastes can be used after being appropriately crushed and classified. Only combustible waste is used as the fuel F3.
仮焼した原料Ｒ３をプレヒータ２の最下段サイクロン３ａから窯尻４ｂを介して第１のロータリーキルン４に導入し、第１のロータリーキルン４で原料Ｒ３を加熱する。第１のロータリーキルン４の内部温度を１１００℃以上に設定し、液相が生じない程度に原料Ｒ３を加熱する。この際、第２のロータリーキルン５で発生した熱が第１のロータリーキルン４に導入されて利用される。加熱された原料Ｒ４は第２のロータリーキルン５に導入される。第２のロータリーキルン５の内部温度を１４５０℃以上に設定し、第２のロータリーキルン５で安定してクリンカ焼成を行う。
The calcined raw material R3 is introduced into the first
上記焼成により生じたセメントクリンカをクリンカクーラ６に導入し、クリンカクーラ６で冷却してクリンカＣＬを得る。一方、燃焼排ガスＧ２は、プレヒータ２を介してセメント焼成装置１から排出される。
The cement clinker generated by the above firing is introduced into the
上述のように、本発明によれば、第１のロータリーキルン４及び第２のロータリーキルン５の各々のメインバーナー４ａ、５ａで可燃性廃棄物を含む燃料Ｆ１、Ｆ２を燃焼させることで、固定炭素量の少ない代替燃料でも、温度を上げ過ぎることなく原料を加熱する領域を大きくとることができ、安定してセメントクリンカを焼成することができる。また、安定運転を維持することができるため、メインバーナー４ａ、５ａでの石炭代替率を高め、化石燃料の使用量を低減することができる。
As described above, according to the present invention, the fixed carbon content is obtained by burning the fuels F1 and F2 containing combustible waste with the main burners 4a and 5a of the first
また、塩素分含有率の高い可燃性廃棄物を用いる場合には、第１のロータリーキルン4の窯尻４ｂに塩素バイパスを設置することもでき、塩素分に起因するトラブルを回避し、安定運転を維持することができる。
In addition, when using flammable waste with a high chlorine content, a chlorine bypass can be installed at the kiln tail 4b of the first
１ セメント焼成装置
２ プレヒータ
３ 仮焼炉
４ 第１のロータリーキルン
５ 第２のロータリーキルン
６ クリンカクーラ
７ 接続部
ＣＬ クリンカ
Ｆ１〜Ｆ３ 燃料
Ｇ１〜Ｇ３ 排ガス
Ｒ１〜Ｒ４ 原料
1
Claims (4)
The cement firing apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the internal temperature of the first rotary kiln is 1100 ° C. or higher, and the internal temperature of the second rotary kiln is 1450 ° C. or higher.
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