JP4181854B2

JP4181854B2 - セメント製造設備のコーティング防止装置

Info

Publication number: JP4181854B2
Application number: JP2002337511A
Authority: JP
Inventors: 良彦宮部; 敬三不二原; 聰一郎岡村; 英人鈴木; 秀雄小野
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp; Taiheiyo Engineering Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp; Taiheiyo Engineering Corp
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2022-11-21
Also published as: JP2004168605A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント製造設備のコーティング防止装置に関し、特に、セメント原燃料中に含まれる硫黄分に起因するロータリーキルンの窯尻部付近におけるコーティングの生成を防止する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、複数段のサイクロン５２ａ〜５２ｄを具備するプレヒータ５２と、ロータリーキルン（以下、適宜「キルン」と略称する）５３とを主要設備とするセメント製造設備５１では、最上段サイクロン５２ｄに投入されたセメント生原料は、プレヒータ５２の下部より上昇する仮焼炉５４からの高温ガス及びキルン５３の排ガスと順次熱交換されながら脱炭酸され、キルン５３へ導かれる。
【０００３】
ここで、セメント原燃料中に含まれる硫黄分は、ＳＯ₂ガスとしてキルン内で発生し、窯尻部５３ａ付近で凝縮してコーティング生成の一因となっている。特に、近年、廃棄物の多種多様化により高硫黄含有廃棄物の使用量も増加しているため、付近でのコーティングの生成量が著しく増加し、キルン５３の安定運転が阻害され、最終的にはサイクロン５２ａ〜５２ｄの閉塞に至り、キルン５３の停止を余儀なくされる。そのため、従来、コーティングの発達状況に応じて、圧縮空気や高圧水を用いて定期的に窯尻部５３ａ等の掃除を行っている。
【０００４】
また、窯尻部５３ａから立ち上がりダクト５５の付近でのコーティングの生成を防止するため、サイクロン５２ｂ〜５２ｄから排出される原料の一部を分取し、窯尻部５３ａへ投入することにより、窯尻部５３ａの雰囲気温度を低下させ、ＳＯ₂ガスを凝縮させて投入原料と接触させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。サイクロン５２ｂ〜５２ｄから排出される原料の一部は、脱炭酸されているため、ＳＯ₂ガスと反応して硫酸カルシウムとなり、コーティングとなりにくいという特徴がある。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第４，０２８，０４９号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の技術等を用い、サイクロン５２ｂ〜５２ｄから排出される原料の一部を窯尻部５３ａへ投入してコーティング生成の防止を図っても、窯尻部５３ａの水平断面内で温度格差があると、局所的に過熱部分を生じ、結局、コーティングの生成に繋がり、セメント製造設備の安定運転が阻害されるという問題があった。
【０００７】
そこで、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、複数段のサイクロンを有するプレヒータと、キルンとを主要設備とするセメント製造設備において、窯尻部からプレヒータ等におけるコーティングの生成を確実に防止し、セメント製造設備の安定運転を確保すること等を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、複数段のサイクロンを有するプレヒータと、キルンとを主要設備とするセメント製造設備のコーティング防止装置であって、前記複数段のサイクロンのうち、最下段サイクロンより上段のサイクロンの少なくとも一つから排出される原料（以下、適宜「サイクロン原料」という）の少なくとも一部を分取する分取器と、該分取器によって分取した原料を前記キルンの窯尻部に導くシュートと、該シュートを介して前記窯尻部に導かれた原料を該窯尻部で分散させる分散板とを備え、該分散板は、平板状の基部と、該基部の上面に、原料投入方向に延設され、中央部分から盛り上がった突出部とを備え、該突出部は、前記原料投入方向の下流側に向かって、前記基部の上面からの突出高さ及び幅が漸減する部分を備えることを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明によれば、平板状の基部と、該基部の上面に、原料投入方向に延設され、中央部分から盛り上がった突出部とを備え、該突出部は、前記原料投入方向の下流側に向かって、前記基部の上面からの突出高さ及び幅が漸減する部分を備える分散板の該突出部によって、原料の投入方向に対して垂直な方向に原料を均一に分散させることが可能となり、窯尻部の水平断面における温度格差の発生を効果的に防止することができる。これにより、窯尻部等におけるコーティングの生成を確実に防止し、セメント製造設備の安定運転を確保することができる。また、使用できる廃棄物の範囲が広がり、安価で硫黄分の高い原燃料を使用することも可能となり、廃棄物処理の促進、セメント製造コストの低減に寄与することができる。
【００１１】
さらに、セメント製造設備が塩素バイパスシステムを備える場合には、前記サイクロンから排出される原料の少なくとも一部を、前記窯尻部において、ガスを抽気するための塩素バイパスプローブから所定距離離間した位置に投入し、塩素バイパスプローブからのサイクロン原料の吸引を防止することが好ましい。
【００１２】
また、前記分取器によって分取する原料の量を制御する制御手段を設けることが好ましい。昨今、窯尻部には多種多様の廃棄物を投入することが一般的となってきており、窯尻部の温度や通風抵抗等はその状況に応じて変動するが、分取するサイクロン原料の量を変更することで、温度等の変動に対応することが可能となる。尚、分取するサイクロンの原料量は、該サイクロンから排出される原料の脱炭酸率等によっても異なるが、排出される原料全体に対して５〜４０％の範囲とすることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記分散板の基部の表面と水平面とのなす角度を変更する角度変更手段を備えることが好ましい。サイクロン原料の分取量、窯尻部の形状等に応じて分散板の傾斜角度を最適に維持することができる。尚、この分散板の傾斜角度は、１０〜７０°の範囲とすることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明にかかるセメント製造設備のコーティング防止装置の一実施の形態を示し、このセメント製造設備のコーティング防止装置は、複数段のサイクロン２ａ〜２ｄを有するプレヒータ２と、ロータリーキルン３と、仮焼炉４とを備えたセメント製造設備１に設けられ、３段サイクロン２ｂから排出される原料の一部を分取する分取器６と、分取器６によって分取した原料をキルン３の窯尻部３ａに導くシュート７と、シュート７を介して窯尻部３ａに導かれた原料を分散させる分散板８とで構成される。
【００１６】
分取器６には、３段サイクロン２ｂから排出される原料を仮焼炉４に供給するルートと、シュート７に導くルートの２系統の流路を有し、これらの流路の開口割合を回動部で変化させることにより、分取量を変化させることができる装置等が使用される。
【００１７】
シュート７は、分取器６とキルン３の窯尻部３ａとの間を接続し、窯尻部３ａから３段サイクロン２ｂへのガスのブローアップを防止するため、図示しないフラップダンパが配置される。
【００１８】
分散板８は、図２に示すように、板状の基部８ａと、基部８ａの中央部分から盛り上がった突出部８ｂとを備える。また、分散板８は、傾斜角度θ（図３参照）を変更できるよう、回動可能に支持される。一例として、図３に示すように、端部が図示しない支持手段によって回動可能に支持されるとともに、チェーン等９によって懸架され、図示しない調整手段によってチェーン等９の長さを調整することができるように構成される。あるいは、分散板８の下部より分散板８の端部を押し上げ下げする機構や、分散板８の横部より分散板８の端部を上下させる機構により傾斜角度θを調整する構成等を採用することもできる。
【００１９】
次に、上記構成を有するセメント製造設備のコーティング防止装置の動作について説明する。
【００２０】
分取器６によって一部が分取された３段サイクロン２ｂからの原料は、シュート７により窯尻部３ａまで導かれ、窯尻部３ａの分散板８で分散投入される。分散投入されたサイクロン原料は、窯尻部３ａの投入部位付近の温度を低下させた後、立ち上がりダクト５から最下段サイクロン２ａを経てキルン３へ投入される。
【００２１】
分取したサイクロン原料が投入された部位の温度が下がるのは、本来投入されるサイクロン原料より低温のサイクロン原料が投入されること、及び、ＣａＣＯ₃の脱炭酸反応による吸熱により起こる。通常、この部位では、ＳＯ₂がガス状もしくは液状として存在し、内壁にコーティングを付着させる一要因となるが、温度を下げることにより、ＳＯ₂が凝縮・凝固及び他の物質への変化をして内壁へ付着しにくい状態となり、コーティングの生成を防止することができる。この現象をより効果的にするには、立ち上がりダクト５近傍の温度を１０００℃以下にすることが望ましい。
【００２２】
また、分散板８は、上述のように、図２に示した形状をしているため、投入された原料が突出部８ｂにおいて投入方向に対して垂直な方向に分散しながら窯尻部３ａに供給されるため、窯尻部３ａの水平面の全体にわたって良好に原料を分散させることができ、窯尻部３ａの水平断面において温度格差が発生するのを広範囲にわたって効果的に防止することが可能となる。
【００２３】
さらに、分散板８は、チェーン等９を介して基部８ａの表面と水平面となす角度θを変更することができるため、分取したサイクロン原料が窯尻部３ａで均一に分散されるよう、またキルン３へショートパスしないように調整することができる。この分散板８の角度θの調整は非常に重要であり、コーティング付着防止効果だけでなく、キルン３の安定運転及びセメント品質にとっても不可欠なものである。すなわち、傾斜角度θを変更することにより、分取したサイクロン原料の落下速度や落下方向が変化し、窯尻部３ａ付近の温度や通風抵抗の変動及び前記ショートパスを最小限に留めることができる。
【００２４】
次に、本発明にかかるコーティング防止装置の実施例について説明する。
【００２５】
図１に示したコーティング防止装置では、３段サイクロン２ｂから排出される原料の一部を分取して窯尻部３ａに投入したが、本実施例では、２段サイクロン２ｃから排出される原料の一部を分取して窯尻部３ａに投入し、サイクロン原料の分取率と立ち上がりダクト５の近傍の温度の関係を調べた。その結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
同表より明らかなように、分取率を高くすることにより、立ち上がりダクト５近傍の温度の低減効果が大きくなる。しかし、分取率を多くし過ぎると、投入される分取したサイクロン原料の落下速度が速くなり、直接キルン３へ導入されるいわゆるショートパス現象が起きる。ショートパス現象が起きると、セメント原料がクリンカになるまでに焼成されないままキルンから抽出されることがあり、良品クリンカとはならない。従って、分取量には適量があり、４０％以下であれば問題なく良好なクリンカ品質を確保できる。また、分取量が少な過ぎても温度低減効果が小さくなるとともに、分取したサイクロン原料がシュート内を安定して流れなくなるため、２段サイクロン２ｃから排出される原料の全体に対して５％以上の分取量が必要である。
【００２８】
また、分散板８の傾斜角度を変化させた場合の立ち上がりダクト５の水平断面の温度分布の一例を図４に示す。同図より明らかなように、分散板８の傾斜角度を変更することによって温度分布が変化している。すなわち、傾斜角度が３５°の場合は、傾斜角度が２５°の場合に比較して、原料の落下速度が高くなるため、サイクロン原料の投入方向のより前方に原料が投入されていることが温度分布より分かる。従って、この分取器６の傾斜角度は、サイクロン原料の分取量によって変更することが必要であり、これに加え、キルン３の運転条件によっても変化させることが必要となる。
【００２９】
尚、上記実施の形態及び実施例においては、３段サイクロン２ｂまたは２段サイクロン２ｃから排出された原料を分取する場合について説明したが、複数段のサイクロンのうち、最下段サイクロンより上段のサイクロンであれば、サイクロン原料を分取して利用することができる、また、上記実施の形態では、仮焼炉４がＲＳＰ（商品名、川崎重工業株式会社、太平洋セメント株式会社製）の場合について説明したが、その他の仮焼炉であってもよく、仮焼炉を有しないセメント製造設備であっても本発明を適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数段のサイクロンを有するプレヒータと、キルンとを主要設備とするセメント製造設備において、窯尻部等におけるコーティングの生成を確実に防止し、セメント製造設備の安定運転を確保すること等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるセメント製造設備のコーティング防止装置の一実施の形態を説明するための全体概略図である。
【図２】図１のコーティング防止装置の分散板を示す斜視図である。
【図３】図１のコーティング防止装置の分散板設置部近傍を示す拡大断面図である。
【図４】図１のコーティング防止装置の分散板の傾斜角度による立ち上がりダクト水平断面の温度分布の違いを説明するための図である。
【図５】従来のセメント製造設備の一例を示す全体概略図である。
【符号の説明】
１セメント製造設備
２プレヒータ
２ａ〜２ｄサイクロン
３ロータリーキルン
３ａ窯尻部
４仮焼炉
５立ち上がりダクト
６分取器
７シュート
８分散板
８ａ基部
８ｂ突出部
９チェーン等

Claims

複数段のサイクロンを有するプレヒータと、ロータリーキルンとを主要設備とするセメント製造設備において、前記複数段のサイクロンのうち、最下段サイクロンより上段のサイクロンの少なくとも一つから排出される原料の少なくとも一部を分取する分取器と、該分取器によって分取した原料を前記ロータリーキルンの窯尻部に導くシュートと、該シュートを介して前記窯尻部に導かれた原料を該窯尻部で分散させる分散板とを備え、
該分散板は、
平板状の基部と、
該基部の上面に、原料投入方向に延設され、中央部分から盛り上がった突出部とを備え、
該突出部は、前記原料投入方向の下流側に向かって、前記基部の上面からの突出高さ及び幅が漸減する部分を備えることを特徴とするセメント製造設備のコーティング防止装置。
前記セメント製造設備は、前記窯尻部に塩素バイパスプローブを有する塩素バイパスシステムを備え、前記サイクロンから排出される原料の少なくとも一部を、前記窯尻部において、前記塩素バイパスプローブから所定距離離間した位置に投入することを特徴とする請求項１に記載のセメント製造設備のコーティング防止装置。
前記分取器によって分取する原料の量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のセメント製造設備のコーティング防止装置。
前記分散板の基部の表面と水平面とのなす角度を変更する角度変更手段を備えたことを特徴とする請求項１、２または３に記載のセメント製造設備のコーティング防止装置。