JP2577697Y2

JP2577697Y2 - 噴流層造粒炉

Info

Publication number: JP2577697Y2
Application number: JP1991018324U
Authority: JP
Inventors: 橋本　　勲; 三樹雄村尾; 省三金森; 富一関和; 克治向井
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2006-03-01
Also published as: JPH04110395U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、セメント原料粉体等の
粉体を造粒する、スケールアップの容易な噴流層造粒
炉、詳しくは、粉粒体のスロートからの直落を防止し、
粉粒体の飛散を少なくして炉の運転を安定させるように
した噴流層造粒炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】先行技術に開示されている流動層セメン
ト焼成装置は、一般に、セメント原料粉体を造粒する噴
流層造粒炉と、造粒物を焼成する流動層焼成炉とを備え
ている。従来、セメント原料粉体を造粒してセメントク
リンカ（造粒物）を製造する噴流層造粒炉は、図８に示
すように、円筒状のスロート１と、このスロート１に連
通した逆円錐状のコーン部２と、このコーン部２に連通
した円筒状の直胴部３とから構成されている。そして、
投入シュート４から投入されたセメント原料粉体Ｐ１
は、スロート１からの熱ガスによりコーン空間６で浮遊
した状態で滞留し、バーナ７の燃焼熱により溶融して造
粒され、排出シュート５から造粒物Ｐ２が排出されるよ
うになっている（例えば、実開昭６３−４０７９２号公
報、特開昭６３−６０１３８号公報、特開昭６３−１４
０２８５号公報参照）。なお、８は噴流層、９は局部高
温域（ホットスポット）、Ｃ１はサイクロンである。

【０００３】一方、実開昭５９−１２８０９６号公報に
は、スロートの見掛け上の断面積を大きくするために、
スロートと同心状に適数個の減断面材を設けた噴流層型
流動焼成炉が記載されている。また、前記の実開昭６３
−４０７９２号公報には、噴流層造粒炉をスケールアッ
プするために、経済的に造粒できる大きさの噴流層を、
単一の円筒部内に複数個設けた噴流層炉が記載されてい
る。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】図８に示す従来の噴流
層造粒炉では、スロートが単孔であるので、スロート内
速度が遅くなれば、噴流層が形成されず原料粉体及び造
粒物がスロートより直落するとともに、スロート直上中
央部に局部高温域が形成されず、噴流層としての粒子挙
動及び温度分布が維持できない。一方、直落しないよう
にスロート速度を上げれば、噴流層造粒炉からの原料粉
体の飛出し量が多くなり、造粒炉とサイクロンＣ１との
間を循環する。そして、循環量が多量になれば、燃料使
用量が増加し、かつ、循環量が変動（飛出し量の変動）
により、システム全体が安定しない。また、単孔型スロ
ートの噴流層造粒炉を大型化すれば、噴流層を形成する
に必要なスロート速度を、ますます速くする必要があ
り、このため粉粒体の飛散が多くなり、それを防ぐため
に造粒炉の炉高を高くしなければならず、きわめて非経
済的である。

【０００５】また、実開昭５９−１２８０９６号公報記
載の流動焼成炉では、減断面材部分のスロート横断面に
おいて噴流用高速気体通気部がリング状になっているの
で、気体はリング状に噴出され、流量分布が不均一とな
る。このため、炉全体としての挙動は流動層となり、噴
流層による造粒作用が損なわれる。さらに、実開昭６３
−４０７９２号公報記載の噴流層炉では、原料の供給
部、造粒物の排出部、冷却ボックス等がきわめて複雑な
構造となる。また、噴流層をスケールアップすると、直
落防止のためスロート流速を上げる必要があるか、また
はスロート流速が同じであっても、粉粒体の飛出し量を
抑えるためにフリーボードを高くする必要があるので、
安全な運転を行なうために、炉高がきわめて大となる。
本考案は、上記の諸点に鑑みなされたもので、噴流層造
粒炉のスロート上端付近に複数本のバーナを設置すると
ともに、当該スロート形状を、単孔から多孔にすること
により、噴流層の粒子挙動及び温度分布を維持しつつ、
粉粒体のスロートからの直落を防止し、粉粒体の飛散を
極力少なくして、炉の運転を安定させ、かつ、炉高をそ
れ程高くしなくても炉を大型化することができる噴流層
造粒炉を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本考案の噴流層造粒炉は、図１〜図７を参照して
説明すれば、鉛直方向の直胴部１０と、この直胴部の下
部に連設された少なくとも１個のコーン部１２と、該コ
ーン部の下端に連結された鉛直方向のスロート１４と、
該スロート上端付近に設けられた複数本のバーナ１８と
を備え、スロートから噴出する熱ガスにより、コーン部
内の粉粒体を噴流状態にし、噴流層１６内のスロート直
上中央部に局部高温域２０が形成されるようにした噴流
層造粒炉であって、スロート１４の少なくとも上部の横
断面全体を、粉粒体の熱間自己造粒に必要な噴流層の挙
動を維持しつつ粉粒体の飛散と直落を防止するために、
熱ガスを均一に、かつ、スロート下部入口の熱ガス速度
よりも速い速度で噴出するような多孔にしたことを特徴
としている。上記の本考案の噴流層造粒炉において、前
記スロート１４の少なくとも上部の横断面全体を多孔形
スロートとし、この多孔形スロートの細孔の直径を６０
〜１５０ｍｍ、好ましくは、７０〜９０ｍｍとすること
が望ましい。セメントクリンカ（造粒物）は、通常、２
〜３ｍｍの径を有しており、時として、２０〜５０ｍｍ
前後の径の塊状物が生じるので、この塊状物を落下させ
て取り除いてやるため、上記のように、孔の径を６０〜
１５０ｍｍ、好ましくは、７０〜９０ｍｍとするのが望
ましい。

【０００７】

【作用】スロート１４下部に供給された熱ガスは、スロ
ートの多孔形状部で速度が速められる。このため、供給
される熱ガスの速度が比較的遅くても、原料粉体の直落
を避けることができる。スロートの少なくとも上部の横
断面全体を多孔にすることで、スロート１４から熱ガス
が均一に噴出され、噴流層内では熱ガスは全体として均
一に分散される。このため、噴流層内における原料粉体
の飛散は極力少なくなる。そして、噴流層内における熱
ガスの速度は、スロート１４の下部に供給される前の熱
ガスの速度とほぼ等しくなる。このように、噴流層造粒
炉のスロート上端付近に複数本のバーナを設置するとと
もに、当該スロート形状を多孔にすることで、原料粉体
の熱間自己造粒に必要な噴流層の挙動を損なわずに、ス
ロート直上中央部に局部高温域（ホットスポット）が形
成され、ここで、原料粉体は造粒される。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本考案の好適な実施例
を詳細に説明する。ただしこの実施例に記載されている
構成部材の数、形状、その相対配置などは、とくに特定
的な記載がない限りは、本考案の範囲をそれらのみに限
定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

【０００９】実施例１図１及び図２において、１０は鉛直方向の円筒状の直胴
部で、この直胴部１０の下部に逆円錐状のコーン部１２
が連設され、このコーン部１２の下端に鉛直方向の円筒
状のスロート１４が連結されている。噴流層１６内下部
で、スロート１４の上端付近に複数本のバーナ１８が設
けられ、スロートから噴出する熱ガスにより、コーン部
１２内の粉粒体を噴流状態にし、噴流層１６内のスロー
ト直上中央部に局部高温域（ホットスポット）２０が形
成される。上記のように構成された噴流層造粒炉のスロ
ート１４の横断面を、熱ガスを均一に噴出するような多
孔形状にする。２２は多孔形スロート、２４は細孔、２
６は投入シュート、２８は排出シュート、３０はフリー
ボードである。多孔形スロート２２の細孔２４の配列状
態は、一例として示したもので、放射状、格子状、千鳥
状等、熱ガスを均一に噴出できるように配列できるもの
であればよい。

【００１０】実施例２本実施例は図３及び図４に示すように、スロート１４内
に水平方向の多孔板３２をはめ込んで多孔形スロートを
形成したものである。３４は細孔である。この多孔板３
２は、スロート１４とコーン部１２との連絡部（スロー
ト１４の上部）付近に設けられる。他の構成、作用は実
施例１の場合と同様である。図８に示す炉と、図３及び
図４に示す炉とを用いて以下のようなコールドテストを
実施した結果、単孔形のスロートと、多孔形のスロート
とでは、多孔形のスロートの方が粉粒体の飛出し量が半
分以下となった。すなわち、図８に示す噴流層造粒炉の
直胴部３の内径を１３００ｍｍ、スロート１の内径を２
６０ｍｍとし、下記の条件Ｅに示すように、このスロー
トに６０ｍ／ｓの空気を供給するとともに、投入シュー
ト４からセメント原料粉体１０００ｋｇ／ｈを投入し
た。一方、図３に示す噴流層造粒炉の直胴部１０の内径
を１３００ｍｍ、スロート１４の内径を３７０ｍｍと
し、このスロート１４に下記の条件Ａ〜Ｄに示すよう
に、細孔径及び孔数の異なる多孔板を順次はめ込み、ス
ロート１４の該多孔板の下側の流速が３０ｍ／ｓとなる
ように空気を供給するとともに、投入シュート２６にセ
メント原料粉体１０００ｋｇ／ｈを投入した。条件Ａ：細孔径６０ｍｍ、１６個、細孔内流速７０ｍ／
ｓ条件Ｂ：細孔径９０ｍｍ、７個、細孔内流速７１ｍ／ｓ条件Ｃ：細孔径１００ｍｍ、６個、細孔内流速６７ｍ／
ｓ条件Ｄ：細孔径１４０ｍｍ、３個、細孔内流速６９ｍ／
ｓ条件Ｅ：スロート内径２６０ｍｍ、１個、スロート内流
速６０ｍ／ｓ（単孔スロート）これらの結果を図示すると、図９に示すような結果が得
られた。図９から、本考案の噴流層造粒炉では、粉粒体
の飛出し量が少ないことがわかる。

【００１１】実施例３図５〜図７は本実施例の噴流層造粒炉を示している。本
実施例における噴流層造粒炉は、下から順に、複数のパ
イプ状のスロート１４、複数のコーン部１２、１個の円
筒状の直胴部１０を備えている。３６は金属製の冷却ボ
ックスで、スロート１４の外周に冷媒である冷却水３８
を導いてスロート１４を冷却するためのものである。冷
却ボックス３６は、平面が円形状の上板４０及び下板４
２を備え、その周縁部が円筒状の外壁４４により固定さ
れている。上板４０及び下板４２には、上下一組の挿通
孔４６が複数形成されており、これらの挿通孔４６に上
記スロート１４が個別に挿通され、溶接により固定され
ている。各スロート１４は、その下端部が熱ガス通路４
８に連通し、かつ、上端部が後述するコーン空間５０に
連通している。冷却ボックス３６内には、図６のよう
に、相互に平行に延びた２枚の整流板５２が設けられて
いる。この整流板５２は、給水部５４と排水部５６との
間の冷却水３８の流れを矢印Ａで示す方向に規制して、
上記各スロート１４の外周を均等に冷却する役割を果た
す。なお、図５の冷却ボックス３６内における熱ガス通
路４８側の外表面は、セラミック製のライナ５８で覆わ
れ、これにより、熱ガス中のダストによる冷却ボックス
３６の下板４２の摩耗が防止されている。

【００１２】コーン部１２は、上記スロート１４に載置
された断熱層６０と、上方へ向かって広がる複数のコー
ン空間５０とを有する。断熱層６０は、円形の水平断面
を有しており、例えば、アルミナを主成分としたキャス
タブル耐火物からなる。また、コーン空間５０は、断熱
層６０における上記各スロート１４に対向した位置に設
けられており、その小径部６２は各スロート１４を介し
て熱ガス通路４８に連通し、大径部６４は直胴部１０内
に連通している。なお、６６は上記各コーン空間５０ご
とに設けられた燃焼用のバーナで、図６のように、噴流
層炉を外囲した燃料供給管６８に、外壁４４を貫通して
接続されている。図５の直胴部１０の側壁には、上記各
コーン空間５０内にセメント原料粉体Ｐ１を投入するた
めの複数の投入シュート７０、及び造粒物（セメントク
リンカ）Ｐ２を排出するための１または複数の排出シュ
ート７２が設けられている。上記投入シュート７０は、
例えば、図７のように、断熱層６０の上面部７４の上方
におけるコーン空間５０相互間に配置されており、セメ
ント原料粉体Ｐ１が、上面部７４上を分散しながら流れ
て各コーン空間５０（中央のコーン空間も含む）に均等
に配分されるようになっている。

【００１３】上記構成において、コーン部１２を複数の
コーン空間５０を有するマルチ噴流層構造とし、コーン
空間５０ごとに各スロート１４を介して熱ガスを下方か
ら送り込むようにしたので、各コーン空間５０に分散し
て投入されたセメント原料粉体Ｐ１にそれぞれ大きな噴
流が与えられる。このとき、セメント原料粉体Ｐ１は、
各コーン空間５０において、浮遊状態で滞留しながらバ
ーナ６６の燃焼熱で一部溶融され、造粒される。そし
て、コーン部１２の上方に吹き上げられて排出シュート
７２から排出された造粒物Ｐ２は、焼成及び冷却工程を
経て製品（セメントクリンカ）として外部に取り出され
る。ここで、コーン空間５０は複数設けられているの
で、セメント原料粉体Ｐ１の単位時間当りの造粒量が増
大する。したがって、造粒速度が高められ、生産性の向
上を図ることができる。７６は噴流層である。上記のよ
うに構成された噴流層造粒炉において、各スロート１４
の少なくとも上部の横断面全体を、熱ガスを均一に噴出
するような多孔にする。７８は多孔形スロート、８０は
細孔である。他の構成、作用は実施例１、２の場合と同
様である。本実施例では、実施例１、２における効果に
加えて、コーン部の直道下をマルチ噴流層構造としたの
で、粉粒体の熱処理速度を高めることができ、生産性の
向上を図ることができるという利点がある。

【００１４】

【考案の効果】本考案は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。（１）スロート直上中央部に局部高温域を形成するよ
うに、該スロートの上端付近に複数本のバーナを設置す
るとともに、スロートの少なくとも上部の横断面を多孔
としているので、スロート入口の見掛け上の熱ガス流速
を下げても、細孔から噴出される熱ガス流速を、粉粒体
が直落しない範囲とすることができ、かつ、噴流層の粒
子挙動及び温度分布を損なうことはない。（２）噴流層造粒炉を大型化（スケールアップ）する
際に、スロートの孔数を増すことにより、炉高をそれ程
高くすることなく、粉粒体の飛出し量を規制することが
でき、全体として噴流速度が低くても粉粒体の直落しな
い安定した噴流層を形成することができる。このため、
噴流層造粒炉のスケールアップを容易に、かつ、経済的
に行うことができる。（３）スロート上端付近に複数本のバーナを設置する
とともに、該スロートの少なくとも上部の横断面を多孔
にして、スロートから熱ガスを均一に噴出させるように
構成することにより、供給される熱ガスの速度が比較的
遅い場合であっても、原料粉体の熱間自己造粒に必要な
噴流層の挙動を損なわずに、スロート直上中央部に局部
高温域（ホットスポット）を形成させ、安定した噴流層
を形成させることができる。（４）スロートの少なくとも上部の横断面を多孔と
し、その直上中央部に局部高温域を形成するように、該
スロートの上端付近に複数本のバーナを配置しているの
で、粉粒体のスロートからの直落を防止することがで
き、細孔から噴出された熱ガスは噴流層内では流速が下
がるので、粉粒体の飛散を極力少なくすることができる
とともに、スロート直上中央部に局部高温域を容易に形
成させて噴流層による造粒性能の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の噴流層造粒炉の一実施例を示す縦断面
説明図である。

【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】本考案の噴流層造粒炉の他の実施例を示す縦断
面説明図である。

【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】本考案の噴流層造粒炉のさらに他の実施例を示
す縦断面説明図である。

【図６】図５に示す炉の平面説明図である。

【図７】図５に示す炉におけるコーン空間と投入シュー
トとの位置関係を示す斜視図である。

【図８】従来の噴流層造粒炉を示す縦断面説明図であ
る。

【図９】従来の噴流層造粒炉と本考案の噴流層造粒炉と
を用いてコールドテストを行なった結果を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０直胴部１２コーン部１４スロート１６噴流層１８バーナ２０局部高温域（ホットスポット）２２多孔形スロート２４細孔３２多孔板３４細孔６６バーナ７６噴流層７８多孔形スロート８０細孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者村尾三樹雄兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者金森省三兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者関和富一東京都千代田区神田美土代町１番地住友セメント株式会社内 (72)考案者向井克治東京都千代田区神田美土代町１番地住友セメント株式会社内 (56)参考文献特開昭63−60138（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−140285（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−175701（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−101709（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−40792（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】鉛直方向の直胴部（１０）と、この直胴
部の下部に連設された少なくとも１個のコーン部（１
２）と、該コーン部の下端に連結された鉛直方向のスロ
ート（１４）と、該スロート上端付近に設けられた複数
本のバーナ（１８）とを備え、スロートから噴出する熱
ガスにより、コーン部内の粉粒体を噴流状態にし、噴流
層（１６）内のスロート直上中央部に局部高温域（２
０）が形成されるようにした噴流層造粒炉であって、ス
ロート（１４）の少なくとも上部の横断面全体を、粉粒
体の熱間自己造粒に必要な噴流層の挙動を維持しつつ粉
粒体の飛散と直落を防止するために、熱ガスを均一に、
かつ、スロート下部入口の熱ガス速度よりも速い速度で
噴出するような多孔にしたことを特徴とする噴流層造粒
炉。
【請求項２】前記スロート（１４）の少なくとも上部
の横断面全体を多孔形スロートとし、この多孔形スロー
トの細孔の直径を６０〜１５０ｍｍとした請求項１記載
の噴流層造粒炉。