JP3251674B2 - 流動層燃焼装置 - Google Patents
流動層燃焼装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス流を直接導入して
昇温する流動層燃焼装置に係り、特に、セメント焼成プ
ロセスにおけるセメントクリンカ冷却風を昇温して、セ
メントクリカ焼成炉の供給空気とするためのガス中に流
動媒体が含まれているガス流を昇温するための流動層燃
焼装置に関する。
昇温する流動層燃焼装置に係り、特に、セメント焼成プ
ロセスにおけるセメントクリンカ冷却風を昇温して、セ
メントクリカ焼成炉の供給空気とするためのガス中に流
動媒体が含まれているガス流を昇温するための流動層燃
焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】流動層燃焼装置では、流動、特に流動層
中に生じた泡の表面での破裂に伴っていきおいよく流動
媒体が上方に飛ぶことなどにより、流動媒体が飛散し、
排ガスと共に燃焼装置外に出ていってしまう。また、燃
焼物や冷却水、冷却風、あるいは流動層への入熱を目的
としたバーナ火炎などとの接触により、流動媒体はサー
マルショックを受け砕けることもある。流動媒体は輸
送、燃焼装置外へ抜き出す際の間接冷却、あるいは燃焼
物によって持ちこまれる金属、ガレキ等の不燃物との篩
分、磁選、そして流動の動きそのものによって、たえず
流動媒体同士がすりあわされ、摩耗にさらされる。これ
らによって流動媒体は、消耗してゆくため、本来、流動
媒体を数時間毎に補給しなくてはならない。
中に生じた泡の表面での破裂に伴っていきおいよく流動
媒体が上方に飛ぶことなどにより、流動媒体が飛散し、
排ガスと共に燃焼装置外に出ていってしまう。また、燃
焼物や冷却水、冷却風、あるいは流動層への入熱を目的
としたバーナ火炎などとの接触により、流動媒体はサー
マルショックを受け砕けることもある。流動媒体は輸
送、燃焼装置外へ抜き出す際の間接冷却、あるいは燃焼
物によって持ちこまれる金属、ガレキ等の不燃物との篩
分、磁選、そして流動の動きそのものによって、たえず
流動媒体同士がすりあわされ、摩耗にさらされる。これ
らによって流動媒体は、消耗してゆくため、本来、流動
媒体を数時間毎に補給しなくてはならない。
【０００３】このため、従来より流動層燃焼装置に流入
するガス中に流動媒体となり得る粒子が含まれている場
合、この流動媒体となり得る粒子を捕捉して流動媒体補
充量や補充頻度をへらすことが試みられている。図２に
従来例を示す。図２においては、流動層燃焼装置の上部
から流入するガス流１６を衝突させるための衝突板（バ
ッフルプレート）２０を設けているが、衝突板２０は、
流入するガスに含まれるセメントクリンカ粒がそのまま
出口より出ていってしまうことのないよう、流入ガスを
図の様に曲げて慣性により下方に落ちる効果と、衝突板
に衝突させて下方にたたき落とす効果をねらったもので
ある。しかしながら、実機の運転においては、この様に
しても流動媒体を補充する必要があった。
するガス中に流動媒体となり得る粒子が含まれている場
合、この流動媒体となり得る粒子を捕捉して流動媒体補
充量や補充頻度をへらすことが試みられている。図２に
従来例を示す。図２においては、流動層燃焼装置の上部
から流入するガス流１６を衝突させるための衝突板（バ
ッフルプレート）２０を設けているが、衝突板２０は、
流入するガスに含まれるセメントクリンカ粒がそのまま
出口より出ていってしまうことのないよう、流入ガスを
図の様に曲げて慣性により下方に落ちる効果と、衝突板
に衝突させて下方にたたき落とす効果をねらったもので
ある。しかしながら、実機の運転においては、この様に
しても流動媒体を補充する必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来技
術においては、衝突板が逆にフリーボード部下部の４ｍ
程度の浮遊層と呼ばれる流動媒体が多数浮遊あるいは飛
びあがり落下する領域に対して、偏流を生じさせ、その
流れによって浮遊層中の流動媒体がガスと共に燃焼装置
外に排出してしまう結果となっていた。本発明は、この
様な流入ガスによる偏流の形成を押さえて浮遊層からの
流動媒体の排出を抑えて、流動媒体の補充を不要とする
流動層燃焼装置を提供することを課題とする。
術においては、衝突板が逆にフリーボード部下部の４ｍ
程度の浮遊層と呼ばれる流動媒体が多数浮遊あるいは飛
びあがり落下する領域に対して、偏流を生じさせ、その
流れによって浮遊層中の流動媒体がガスと共に燃焼装置
外に排出してしまう結果となっていた。本発明は、この
様な流入ガスによる偏流の形成を押さえて浮遊層からの
流動媒体の排出を抑えて、流動媒体の補充を不要とする
流動層燃焼装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、外部から流動媒体となり得る粒子を含
むガス流を直接導入して昇温したガス流を取り出す流動
層燃焼装置において、流動層の静止層表面近傍から、該
静止層表面より浮遊層上方までの領域で燃焼容器内水平
断面積を順次拡大させると共に、該浮遊層より高い領域
に、外部からの前記ガス流が流入する流入口を設け、該
ガス流が前記浮遊層より高い領域を通り、壁面により流
向を乱されずに、下部からのガスと共に前記浮遊層より
高い領域から流出する流出口を設けることとしたもので
ある。
に、本発明では、外部から流動媒体となり得る粒子を含
むガス流を直接導入して昇温したガス流を取り出す流動
層燃焼装置において、流動層の静止層表面近傍から、該
静止層表面より浮遊層上方までの領域で燃焼容器内水平
断面積を順次拡大させると共に、該浮遊層より高い領域
に、外部からの前記ガス流が流入する流入口を設け、該
ガス流が前記浮遊層より高い領域を通り、壁面により流
向を乱されずに、下部からのガスと共に前記浮遊層より
高い領域から流出する流出口を設けることとしたもので
ある。
【０００６】流動層燃焼装置においては、流動空気によ
り流動媒体が流動化しながらも飛び上がらずに動きまわ
っている層状部分である流動層（流動媒体が濃厚に存在
する濃厚層）と、流動媒体が飛び出して上昇落下を繰り
返している浮遊層（流動媒体密度が極くわずかな部分）
とが存在し、流動層と浮遊層とは流動媒体が激しくいれ
かわっているため、両者の熱伝達は極めて大きい。
り流動媒体が流動化しながらも飛び上がらずに動きまわ
っている層状部分である流動層（流動媒体が濃厚に存在
する濃厚層）と、流動媒体が飛び出して上昇落下を繰り
返している浮遊層（流動媒体密度が極くわずかな部分）
とが存在し、流動層と浮遊層とは流動媒体が激しくいれ
かわっているため、両者の熱伝達は極めて大きい。
【０００７】本発明では、流動層の静止層表面から約４
ｍ上方までの領域を断面積を順次拡大させた形状として
いる。また、浮遊層の層高は流動状態や流動媒体でも異
なるが、３〜４ｍ程度までが媒体粒子の濃度が大きい。
そこで本発明では、流動媒体となり得る粒子を含むガス
流、特にセメントクリンカ粒を含有するセメントクリン
カ冷却空気を多く含むガス流の流入口を、静止層表面よ
り４ｍ以上高い領域に設けることとし、また、その流出
口も静止層表面より４ｍ以上高い領域に設置することと
した。ここで流動媒体となり得る粒子とは、0.３〜３mm
程度の径の耐摩耗、耐熱粒子である。セメントクリンカ
はシンタリング点やメルティング点が１１００℃以上あ
り、ガラス質でクラックやＳｉＯ2 のような結晶変態点
もなく、１１００℃までの流動層温度において十分使用
できる。
ｍ上方までの領域を断面積を順次拡大させた形状として
いる。また、浮遊層の層高は流動状態や流動媒体でも異
なるが、３〜４ｍ程度までが媒体粒子の濃度が大きい。
そこで本発明では、流動媒体となり得る粒子を含むガス
流、特にセメントクリンカ粒を含有するセメントクリン
カ冷却空気を多く含むガス流の流入口を、静止層表面よ
り４ｍ以上高い領域に設けることとし、また、その流出
口も静止層表面より４ｍ以上高い領域に設置することと
した。ここで流動媒体となり得る粒子とは、0.３〜３mm
程度の径の耐摩耗、耐熱粒子である。セメントクリンカ
はシンタリング点やメルティング点が１１００℃以上あ
り、ガラス質でクラックやＳｉＯ2 のような結晶変態点
もなく、１１００℃までの流動層温度において十分使用
できる。
【０００８】
【作用】バッフルプレートがあると、浮遊層において排
ガス出口につながる燃焼ガス流加速部が、主に浮遊層で
浮遊する流動媒体を排ガスに同伴、燃焼炉外に排出して
しまう。バッフルプレートに衝突させて流動媒体となり
得る粒子を流動層へ落とそうとしても、同時にバッフル
プレートにより流入するガス流が一旦下降し、そのあと
上昇して排ガスダクトに至る偏流を形成するため、下降
流が浮遊層に至り、あるいは浮遊層内に上下旋回流が二
次的に形成されて、偏流を生じ、逆に上述した様に流動
媒体を持ち出す結果となる。 そこで、本発明では、バ
ッフルプレートを設けず、自由流動させて流入するガス
に流動媒体に使用可能な粒子が含まれていた場合、燃焼
炉において自由落下させ流動層にとりこむようにしてい
る。
ガス出口につながる燃焼ガス流加速部が、主に浮遊層で
浮遊する流動媒体を排ガスに同伴、燃焼炉外に排出して
しまう。バッフルプレートに衝突させて流動媒体となり
得る粒子を流動層へ落とそうとしても、同時にバッフル
プレートにより流入するガス流が一旦下降し、そのあと
上昇して排ガスダクトに至る偏流を形成するため、下降
流が浮遊層に至り、あるいは浮遊層内に上下旋回流が二
次的に形成されて、偏流を生じ、逆に上述した様に流動
媒体を持ち出す結果となる。 そこで、本発明では、バ
ッフルプレートを設けず、自由流動させて流入するガス
に流動媒体に使用可能な粒子が含まれていた場合、燃焼
炉において自由落下させ流動層にとりこむようにしてい
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 図１に本発明の流動層燃焼装置を説明するための概略図
を示す。図１において、流動層燃焼炉１は、流動層２と
浮遊層３と、流動層２の下部に形成される散気面１２と
不燃物取出シュート４及び流動層上部で浮遊層を含んで
形成されるフリーボード部からなる。そして、燃焼炉中
の流動媒体に散気面４から流動空気１３を供給すること
により、流動媒体による流動層２と浮遊層３が形成さ
れ、この流動層２に燃焼物１５が供給され燃焼される。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 図１に本発明の流動層燃焼装置を説明するための概略図
を示す。図１において、流動層燃焼炉１は、流動層２と
浮遊層３と、流動層２の下部に形成される散気面１２と
不燃物取出シュート４及び流動層上部で浮遊層を含んで
形成されるフリーボード部からなる。そして、燃焼炉中
の流動媒体に散気面４から流動空気１３を供給すること
により、流動媒体による流動層２と浮遊層３が形成さ
れ、この流動層２に燃焼物１５が供給され燃焼される。
【００１０】流動層２は全体均一に流動空気１２を供給
せず、散気量が相対的に少なく還流雰囲気の中央部と散
気量が相対的に多く酸化性雰囲気の周辺部をつくり、そ
の間を旋回（循環）させることができる。そして、この
ように旋回流を形成することにより、軟化した針金が丸
められ排出しやすくなると共に、酸化域と還元域を往復
することによって金属の酸化を進行させることができ
る。
せず、散気量が相対的に少なく還流雰囲気の中央部と散
気量が相対的に多く酸化性雰囲気の周辺部をつくり、そ
の間を旋回（循環）させることができる。そして、この
ように旋回流を形成することにより、軟化した針金が丸
められ排出しやすくなると共に、酸化域と還元域を往復
することによって金属の酸化を進行させることができ
る。
【００１１】流動媒体は、水砕スラグやセメントクリン
カなどガラス質の粒を用いるのが望ましい。ＳｉＯ
2 は、ＮａＣｌがあると８００℃以上ではシンタリング
やスケーリングを起こす。また、ＳｉＯ2 は結晶変態点
が８００〜１０００℃にあるため強度が下がり、消耗量
が大きい。該流動媒体に流動空気１２を最低流動化風量
の約２．５〜７．５倍程度吹き込んで流動化し、かつ温
度を燃焼温度、通常６００℃前後以上で廃タイヤ等針金
状鉄分を含むものの場合８００℃以上に保持して、燃焼
物を投入し着火燃焼させる。
カなどガラス質の粒を用いるのが望ましい。ＳｉＯ
2 は、ＮａＣｌがあると８００℃以上ではシンタリング
やスケーリングを起こす。また、ＳｉＯ2 は結晶変態点
が８００〜１０００℃にあるため強度が下がり、消耗量
が大きい。該流動媒体に流動空気１２を最低流動化風量
の約２．５〜７．５倍程度吹き込んで流動化し、かつ温
度を燃焼温度、通常６００℃前後以上で廃タイヤ等針金
状鉄分を含むものの場合８００℃以上に保持して、燃焼
物を投入し着火燃焼させる。
【００１２】流動空気量は、炉床面積１ｍ2 当り、０
℃、１気圧換算で３００〜６００ｍ3／時程度以上〜１
０００〜１２００ｍ3 ／時程度以下がよい。燃焼物中に
含まれる不燃物、特に針金状鉄分は、８００〜１０００
℃程度の流動層温度で酸化され細断されて、流動媒体と
共に流動層２から不燃物排出ショート３を通り不燃物取
出コンベヤ５を経て炉外へ排出される。取出コンベヤ５
は間欠運転等により取出管を調節できる。この排出シュ
ート３及び取出コンベヤ５は冷却水１７により冷却され
て２００〜３００℃以下に保持されている。
℃、１気圧換算で３００〜６００ｍ3／時程度以上〜１
０００〜１２００ｍ3 ／時程度以下がよい。燃焼物中に
含まれる不燃物、特に針金状鉄分は、８００〜１０００
℃程度の流動層温度で酸化され細断されて、流動媒体と
共に流動層２から不燃物排出ショート３を通り不燃物取
出コンベヤ５を経て炉外へ排出される。取出コンベヤ５
は間欠運転等により取出管を調節できる。この排出シュ
ート３及び取出コンベヤ５は冷却水１７により冷却され
て２００〜３００℃以下に保持されている。
【００１３】不燃物取出コンベヤ５の先端には粗篩分け
するトロンメル６（回転篩）を設けて、不燃物と流動媒
体を分離し、不燃物は不燃物受箱７に落下し、流動媒体
は媒体循環エレベータ８により磁選機９に送られる。流
動媒体が不足した場合は、エレベータ８に補充する。取
出コンベヤ先端にて粗篩分するトロンメルを無くして、
直接磁選機、振動篩を設けた後媒体循環エレベータから
投入弁をへて流動層にもどしてもよい。
するトロンメル６（回転篩）を設けて、不燃物と流動媒
体を分離し、不燃物は不燃物受箱７に落下し、流動媒体
は媒体循環エレベータ８により磁選機９に送られる。流
動媒体が不足した場合は、エレベータ８に補充する。取
出コンベヤ先端にて粗篩分するトロンメルを無くして、
直接磁選機、振動篩を設けた後媒体循環エレベータから
投入弁をへて流動層にもどしてもよい。
【００１４】磁選機９は、流動媒体中の鉄分、酸化鉄類
を除去する目的で設けられており、後段の振動篩１０の
篩に金属（針金等）がからまり目づまりを起こすのを防
止していると共に媒体循環ライン中の鉄分を除去し、流
動層中ひいては排ガス中に飛散する鉄分の量を調節する
ことができる。次に流動媒体は振動篩１０で粗大粒子の
長めの針金、じゃり、石、金属片、ガラス等を除去し、
流動媒体粒子径を通常平均０．３〜１．５ｍｍφに保
つ。粒子径が大きいと、流動空気を多く必要とし、ま
た、流動層底面端部等に粗大粒子径が集積し流動不良を
生じる。
を除去する目的で設けられており、後段の振動篩１０の
篩に金属（針金等）がからまり目づまりを起こすのを防
止していると共に媒体循環ライン中の鉄分を除去し、流
動層中ひいては排ガス中に飛散する鉄分の量を調節する
ことができる。次に流動媒体は振動篩１０で粗大粒子の
長めの針金、じゃり、石、金属片、ガラス等を除去し、
流動媒体粒子径を通常平均０．３〜１．５ｍｍφに保
つ。粒子径が大きいと、流動空気を多く必要とし、ま
た、流動層底面端部等に粗大粒子径が集積し流動不良を
生じる。
【００１５】振動篩１０で粒子径を適正化した流動媒体
は、投入弁１１を経て炉内に投入される。投入弁は、ロ
ータリバルブやフラッパバルブが用いられるが、スクリ
ューコンベヤでレベル低にて停止させるタイプでもよ
い。そして、本燃焼装置においては、流動層２の表面に
続く浮遊層３の部分の水平断面は、壁面が流動媒体の安
息角以上の傾斜を有しながら拡大しており、その長さ
（ａ）は約４ｍまでである。
は、投入弁１１を経て炉内に投入される。投入弁は、ロ
ータリバルブやフラッパバルブが用いられるが、スクリ
ューコンベヤでレベル低にて停止させるタイプでもよ
い。そして、本燃焼装置においては、流動層２の表面に
続く浮遊層３の部分の水平断面は、壁面が流動媒体の安
息角以上の傾斜を有しながら拡大しており、その長さ
（ａ）は約４ｍまでである。
【００１６】また、流動層の静止層から４ｍ以上高い領
域には、セメントクリンカ粒を含有するセメントクリン
カ冷却空気を多く含むガス流の流入口１６が設けられて
おり、この流入ガスが入口から出口まで流向を防げるも
のがないように流入ガス流向に一致させたガス排出口１
７が設けられている。この排出ガスは、セメントクリン
カ焼成炉への供給燃焼用空気として利用される。
域には、セメントクリンカ粒を含有するセメントクリン
カ冷却空気を多く含むガス流の流入口１６が設けられて
おり、この流入ガスが入口から出口まで流向を防げるも
のがないように流入ガス流向に一致させたガス排出口１
７が設けられている。この排出ガスは、セメントクリン
カ焼成炉への供給燃焼用空気として利用される。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、流動媒体を含むガス流
が流入し、排出するまでの燃焼装置中に、障害物を全く
設けなくしたことにより、流入ガスによる偏流の形成を
押えて浮遊層からの流動媒体の排出を抑えることがで
き、流動媒体の補充を不要とすることができた。
が流入し、排出するまでの燃焼装置中に、障害物を全く
設けなくしたことにより、流入ガスによる偏流の形成を
押えて浮遊層からの流動媒体の排出を抑えることがで
き、流動媒体の補充を不要とすることができた。
【図１】本発明の流動層燃焼装置を説明するための概略
図。
図。
【図２】従来の流動層燃焼装置の概略図。
１：流動層燃焼炉、２：流動層、３：浮遊層、４：不燃
物取出シュート、５：不燃物取出コンベヤ、６：トロン
メル、７：不燃物受箱、８：媒体循環エレベータ、９：
磁選機、１０：振動篩、１１：投入弁、１２：散気面、
１３：流動空気、１４：補充流動媒体、１５：燃焼物、
１６：ガス流入口、１７：排ガス流出口、１８：冷却水
入口、１９：冷却水出口
物取出シュート、５：不燃物取出コンベヤ、６：トロン
メル、７：不燃物受箱、８：媒体循環エレベータ、９：
磁選機、１０：振動篩、１１：投入弁、１２：散気面、
１３：流動空気、１４：補充流動媒体、１５：燃焼物、
１６：ガス流入口、１７：排ガス流出口、１８：冷却水
入口、１９：冷却水出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀越 武久 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (72)発明者 中塚 誠 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)発明者 槇山 佳樹 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (72)発明者 窪田 典央 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)発明者 肥後 勉 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社荏原製作所内 (72)発明者 松尾 一 兵庫県赤穂市折方字中水尾1513 住友セ メント株式会社 赤穂工場内 (56)参考文献 特開 昭57−98712（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23C 10/18 F23L 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】 外部から流動媒体となり得る粒子を含む
ガス流を直接導入して昇温したガス流を取り出す流動層
燃焼装置において、流動層の静止層表面近傍から、該静
止層表面より浮遊層上方までの領域で燃焼容器内水平断
面積を順次拡大させると共に、該浮遊層より高い領域
に、外部からの前記ガス流が流入する流入口を設け、該
ガス流が前記浮遊層より高い領域を通り、壁面により流
向を乱されずに、下部からのガスと共に前記浮遊層より
高い領域から流出する流出口を設けたことを特徴とする
流動層燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33684092A JP3251674B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 流動層燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33684092A JP3251674B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 流動層燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06159616A JPH06159616A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3251674B2 true JP3251674B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=18303149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33684092A Expired - Fee Related JP3251674B2 (ja) | 1992-11-25 | 1992-11-25 | 流動層燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3251674B2 (ja) |
-
1992
- 1992-11-25 JP JP33684092A patent/JP3251674B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06159616A (ja) | 1994-06-07 |
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Legal Events
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