JP5316731B1 - セメント製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導管上方の各サイクロンに供給される原料の予熱を均等にして熱交換効率を高めるとともに、圧力損失が低く、エネルギー消費の少ない操業を行わせることができるセメント製造装置を提供する。
【解決手段】セメント製造装置は、下段側サイクロンから導出される排ガスを上方に流通させ分配して各上段側サイクロンに導く導管２１が設けられ、導管２１における各上段側サイクロンへの分配部２３よりも下方位置であって導管２１の一側面の両側部に、セメント原料を供給する原料供給管２２がそれぞれ接続され、これら原料供給管２２の上流位置には、各原料供給管２２へのセメント原料の供給量を調整する供給量制御器２６が備えられており、上段側サイクロンの各分配出口２１ａの中心を通る水平面Ｐ１から原料供給管２２の各接続口２２ａの中心を通る水平面Ｐ２との間の垂直距離Ｈと、導管２１の直径Ｄとの比率Ｈ／Ｄが１．４〜２．５に設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プレヒータにセメント原料を供給しながらキルンで焼成してセメントクリンカを製造する装置に関する。

セメント製造装置には、セメント原料を予熱するためのプレヒータが設けられている。このプレヒータは、複数のサイクロンが上下方向に連結状態とされたものであり、その最下段のサイクロンがセメントキルンの窯尻部に接続されている。セメント原料は、ミルにより粉体にされた後、このプレヒータの途中位置で最上段のサイクロンとその下段のサイクロンとの間を連結している導管からプレヒータに供給される。プレヒータ内においては、セメント原料は、セメントキルンから上昇してくる排ガスの流れに乗って最上段のサイクロンに導かれた後、各サイクロンを順次下降しながら排ガスの熱を受けて予熱され、最下段のサイクロンからセメントキルンに供給される。
このセメント原料を導管に供給する場合、その上方に複数のサイクロンが設置されている関係上、これらサイクロンでの予熱を均等にするために均等に原料を供給する必要がある。

このセメント原料のような粉体を供給する装置として、特許文献１から特許文献３に記載の装置があり、それぞれ分散性を向上させる工夫がなされている。
特許文献１記載の装置は、セメント原料の粉体を供給する原料供給管（傾斜シュート）の底板の下端部上面に、確率曲線状に隆起した山形の凸部が設けられている。この凸部は下端側がもっとも高く上流側の高さが零になるように形成されており、供給した原料が凸部に当たると、左右に分散して導管内に供給されるようになっている。

一方、特許文献２においては、原料供給管（投入シュート）と導管（ダクト）との連結部に、水平軸線まわりに角変位し、最大限で投入シュートの内径の１／２まで突出可能な分散板が設けられた粉末材料の分散装置が提案されている。また、特許文献３記載の装置は、原料供給管（原料シュート）と導管（熱ガス導管）との接合部に、ガス流に対してほぼ直交する方向に原料スライド面を形成したものが開示されている。
これら特許文献２又は３記載の装置では、導管内に突出させた分散板や原料スライド面に原料を衝突させることにより、導管内に分散させて供給するようにしている。

特開平６‐１９１６１５号公報 特開平９−２６２４５２号公報 実公昭６２‐２９９１９号公報

しかしながら、これら特許文献記載の装置では、原料供給管の下端部あるいは導管の内部に分散のための凸部や分散板が配置されるので、閉塞等の原因となり易いとともに、導管内に分散板を配置する場合は、下方から上昇してくる排ガス流通の抵抗となり、安定した操業を阻害するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、導管上方の各サイクロンに供給される原料の予熱を均等にして熱交換効率を高めるとともに、圧力損失が低く、エネルギー消費の少ない操業を行わせることができるセメント製造装置を提供することを目的とする。

セメント製造装置の導管内では、下段側サイクロンからの排ガスが旋回流となって上昇するが、上段側サイクロンへの分配出口を複数設けた場合、導管内ではその分配出口の数に応じた排ガスの流れ（旋回流）が生じる。そのため、従来のように原料供給管の数が１個で、その原料供給管の導管への接続口を導管の内壁面に面一に設置した際には、原料供給管から導管に流出するセメント原料の大部分は、排ガスの旋回流のうちの原料供給管の接続口付近を流れる旋回流に乗って導管上部の分配出口から流出することになる。したがって、導管上部に設けられた各分配出口におけるセメント原料の流出量は均等にはならず、偏りが生じる。この場合、各分配出口における排ガスの温度差が大きくばらつき、熱交換効率が低下することになる。
また、特許文献２のように、原料供給管の接続口の下に分散板を設けたとしても、導管内への分散板の差し込み長さを十分に長くして設置しなければ、セメント原料の大部分は、導管の内壁付近を流れる旋回流に乗って、１つの分配出口に偏って流出することとなる。
そこで、本発明は以下の解決手段とした。

本発明のセメント製造装置は、セメントキルンで発生した排ガスを流通させる複数のサイクロンが上下方向に連結状態とされるとともに、２個の上段側サイクロンとその下方に配置される下段側サイクロンとの間に、下段側サイクロンから導出される前記排ガスを上方に流通させ分配して各上段側サイクロンに導く導管が設けられ、前記導管における前記各上段側サイクロンへの分配部よりも下方位置であって前記導管の一側面の両側部に、セメント原料を供給する原料供給管がそれぞれ接続され、これら原料供給管の上流位置には、各原料供給管への前記セメント原料の供給量を調整する供給量制御器が備えられており、前記上段側サイクロンの各分配出口の中心を通る水平面から前記原料供給管の各接続口の中心を通る水平面との間の垂直距離Ｈと、前記導管の直径Ｄとの比率Ｈ／Ｄが、１．４〜２．５に設定されていることを特徴とする。

上記の比率Ｈ／Ｄが１．４〜２．５に設定された原料供給管の各接続口の中心を通る水平面においては、上段側サイクロンへの分配出口に流出する排ガスの流れを導管の上部側から見ると、導管の中心部で１８０°対称の旋回流が形成されている。そこで、原料供給管を２本に分割し、導管内に生じる各旋回流の流れに対応する位置に原料供給管の接続口を配置することができれば、各分配出口にセメント原料を均等に流出させて、セメント原料を均等に予熱することができる。しかし、各旋回流の流れに対応する位置に原料供給管の接続口を配置するために１８０°対称の接続口を設けた場合、原料供給管の引き回しが複雑になる。また、装置が大型化する等、設置が容易ではない。

そこで、本発明のセメント製造装置（後述の発明を実施するための形態の欄では第１実施形態に相当する。）のように、導管の一側面の両側部に原料供給管の接続口を設けることで、これら原料供給管を導管の一側方から設けることができる等、原料供給管の配管引き回しを容易に行うことができる。この場合、導管の一側面の両側部に原料供給管の接続口を設けることで、各原料供給管の接続口が、導管の一側面に最も離間するように配置される。したがって、導管内に生じる２個の旋回流の流れに対応する位置に各原料供給管の接続口を配置できる。
また、各原料供給管の上流位置には、セメント原料の供給量を調整する供給量制御器が備えられているので、原料供給量の偏りはこの供給量制御器によって調整することができ、各原料供給管に供給されるセメント原料の供給量が制御され、各原料供給管に振り分けることができる。これにより、各分配出口の温度が均等になるように別々の旋回流の流れに供給するセメント原料を調整することができ、その予熱を均等に行うことができる。したがって、排ガスとセメント原料との熱交換効率を高めることができる。また、導管に分散板等を設置する必要がないため、圧力損失が低く、エネルギー消費の少ない操業を行わせることができる。

なお、比率Ｈ／Ｄが小さすぎると、各原料供給管の接続口が上段側サイクロンへの分配部に近接して、原料の分散性が悪化するため好ましくない。また、比率Ｈ／Ｄが大きすぎると、原料供給管から供給されたセメント原料が、下段側サイクロンまで落下して、排ガスと原料との熱交換率が悪化する。そのため、比率Ｈ／Ｄは、１．４〜２．５の範囲内に設定することが好ましい。

この本発明のセメント製造装置において、前記原料供給管の中心間距離が、前記導管の直径をＤ、各原料供給管の直径をｄとしたときに、これらの差分（Ｄ−ｄ）に設定されているとよい。

また、本発明のセメント製造装置（後述の発明を実施するための形態の欄では第２実施形態に相当する。）は、セメントキルンで発生した排ガスを流通させる複数のサイクロンが上下方向に連結状態とされるとともに、２個の上段側サイクロンとその下方に配置される下段側サイクロンとの間に、下段側サイクロンから導出される前記排ガスを上方に流通させ分配して各上段側サイクロンに導く導管が設けられ、前記導管における前記各上段側サイクロンへの分配部よりも下方位置であって前記導管の一側面の上下に離間した位置にセメント原料を供給する原料供給管がそれぞれ接続され、これら原料供給管の上流位置には、前記セメント原料の供給量を調整する供給量制御器が備えられており、各原料供給管の接続口の中心間距離ｈと、前記導管の直径Ｄとの比率ｈ／Ｄが、０．４〜１．３に設定されていることを特徴とする。

各原料供給管の接続口を一側面の上下に離間して配置するとともに、比率ｈ／Ｄを０．４〜１．３に設定することで、導管内に生じる各旋回流の流れに対応する位置に原料供給管の接続口を配置できる。
また、各原料供給管の上流位置には、セメント原料の供給量を調整する供給量制御器が備えられているので、原料供給量の偏りはこの供給量制御器によって調整することができ、各原料供給管に供給されるセメント原料の供給量が制御される。これにより、各分配出口の温度が均等になるように別々の旋回流の流れに供給するセメント原料を調整することができ、その予熱を均等に行うことができる。また、各原料供給管の接続口を一側面の上下に離間した位置に配置しているので、原料供給管の配管引き回しを容易に行うことができる。

なお、比率ｈ／Ｄが０．４未満であると、各接続口が近づき過ぎて各旋回流の流れに対応する位置に原料供給管の接続口を配置することが困難になり、供給量制御器による供給量の制御をしても、セメント原料を均等に予熱することが難しくなる。また、比率ｈ／Ｄが１．３を超えると、上下の原料供給管からのセメント原料が同一の旋回流に乗り、各分配出口における原料分配量に偏りが生じるため好ましくない。

本発明のセメント製造装置において、前記原料供給管は、前記導管の軸線に対して２０°〜５０°の角度で傾斜して設けられているとよい。
また、前記原料供給管の接続口は、前記導管の内壁面に面一に設置されているとよい。

本発明によれば、導管上方の各サイクロンに供給されるセメント原料の予熱を均等にして、熱交換効率を高めることができる。また、導管に分散板等を設置する必要がないため、圧力損失が低く、エネルギー消費の少ない操業を行わせることができる。

本発明の第１実施形態のセメント製造装置における導管内の排ガスの流れを立体的に示した模式図である。 原料供給管の接続口付近の縦断面図である。 導管内の横断面方向におけるガスの流れの速度ベクトルを示した模式図である。 セメント製造装置の全体を示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態のセメント製造装置における導管内の排ガスの流れを立体的に示した模式図である。 導管の内径に対する分配部を含む平面から原料供給管の先端までの垂直距離の比率Ｈ／Ｄと各分配出口の排ガス温度差との関係を解析した結果を示すグラフである。 導管の内径に対する各原料供給管の接続口の中心間距離の比率ｈ／Ｄと各分配出口の排ガス温度差との関係を解析した結果を示すグラフである。

以下、本発明に係るセメント製造装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
第１実施形態のセメント製造装置は、図４に全体を示したように、セメント原料として石灰石、粘土、珪石、鉄原料等を個別に貯蔵する原料貯蔵庫１と、これらセメント原料を粉砕、乾燥する原料ミル及びドライヤ２と、この原料ミルで得られた粉体状のセメント原料を予熱するプレヒータ３と、プレヒータ３によって予熱されたセメント原料を焼成するセメントキルン４と、セメントキルン４で焼成された後のセメントクリンカを冷却するためのクーラー５等とを備えている。

セメントキルン４は、横向きで若干傾斜した円筒状のロータリーキルンであり、軸芯回りに回転することにより、その窯尻部６にプレヒータ３から供給されるセメント原料を窯前部７に送りながら、その送る過程で窯前部７のバーナー８によって１４５０℃程度に加熱焼成してセメントクリンカを生成し、このセメントクリンカを窯前部７からクーラー５に送り出すようになっている。セメントクリンカは、クーラー５で所定温度まで冷却された後、仕上げ工程へ送られることになる。

また、セメントキルン４で発生する排ガスは、プレヒータ３を下方から上方に経由した後、排気管９を通って原料ミル及びドライヤ２に導入されるようになっており、原料ミル及びドライヤ２は、セメントキルン４からの排ガスが導入されることにより、セメント原料の粉砕と乾燥を同時に行うようになっている。この原料ミル及びドライヤ２には、集塵機１０、煙突１１等を備える排ガスライン１２が接続されている。

プレヒータ３は、セメントキルン４で発生した排ガスを流通させる複数のサイクロン１３が上下方向に連結状態とされて構築されたものであり、その最下段部分のサイクロン１３Ｄがセメントキルン４の窯尻部６に接続されている。
なお、図３においては、プレヒータ３の構成を簡略化して示したものであり、本実施形態ではプレヒータ３は上下４段のサイクロン１３により構成されている。この場合、３段目の一つのサイクロン１３Ｂに対して最上段である４段目に２基のサイクロン１３Ａ（本発明で言う、上段側サイクロン。）が並列状態に接続されており、３段目のサイクロン１３Ｂが２基並んで設けられていることにより、最上段のサイクロン１３Ａは２基ずつ、合計４基設けられている。プレヒータ３は、この構成と異なる構成のものとしてもよい。

そして、プレヒータ３の最上段側の２基の並列したサイクロン１３Ａと、３段目の一つのサイクロン１３Ｂとの間を連結する導管２１に、原料ミル及びドライヤ２からの原料が供給される原料供給管２２が接続されている。この導管２１は、３段目のサイクロン１３Ｂから垂直上方に延びた後、分配部２３を介して左右に分岐され、上段側の２基のサイクロン１３Ａに分配出口２１ａがそれぞれ接続されている。図１には、下段側のサイクロン１３Ｂのみ示し、導管２１の上部は分配出口２１ａまでを示し、上段側サイクロン１３Ａは省略している。

導管２１内に開口する各原料供給管２２の接続口２２ａは、この導管２１の分配部２３よりも下方位置に接続され、上段側のサイクロン１３Ａへの分配出口２１ａの数と同数の２本設けられている。また、その接続位置は、図１及び図２に示すように、導管２１の一側面の両側部にそれぞれ設けられるとともに、上段側サイクロン１３Ａへの各分配出口２１ａの中心を通る水平面Ｐ１から原料供給管２２の各接続口２２ａの中心を通る水平面Ｐ２との間の垂直距離Ｈと、導管２１の直径Ｄとの比率Ｈ／Ｄが１．４〜２．５に設定されている。
なお、導管２１の一側面の両側部に設けられた原料供給管２２は、図２に示すように、その中心間距離が、導管２１の直径Ｄと各原料供給管２２の直径ｄとの差分Ｄ−ｄに設定され、導管２１の一側面に最も離間するように配置される。

また、各原料供給管２２の接続口２２ａは、導管２１の内壁面に面一に配置されている。また、各原料供給管２２は導管２１の軸線に対して２０°〜５０°の適宜の角度θで傾斜して形成され、この原料供給管２２を通してセメント原料が落下しながら投入される。図１では両原料供給管２２を平行に設けているが、必ずしも平行でなくともよい。また、接続口２２ａも導管２１の内壁面に厳密に面一でなくとも、若干突出してもよい。
そして、これら原料供給管２２の上流には、各原料供給管２２へのセメント原料の供給量を調整する供給量制御器２６が備えられている。この供給量制御器２６によって、各分配出口２１ａに供給されるセメント原料の温度が均等に予熱されるように、各原料供給管２２に供給されるセメント原料の供給量が制御され、各原料供給管２２に振り分けられる構成とされている。
なお、分配部２３は、導管２１の軸線Ｃ１と上段側の両サイクロン１３Ａへの分配出口２１ａ中心間を結ぶ線Ｃ２との交点部分とする（図１参照）。

このように構成したセメント製造装置において、原料貯蔵庫１からセメント原料が供給されると、このセメント原料は、原料ミル及びドライヤ２で粉砕、乾燥された後、原料供給管２２よりプレヒータ３に投入され、プレヒータ３内を落下しながら下方のセメントキルン４に供給される。このプレヒータ３では、セメントキルン４からの排ガスが、サイクロン１３内をセメント原料とは反対方向に下方から順次上方に流通しており、セメント原料は、これらサイクロン１３内を通過する際にセメントキルン４からの排ガスによって所定温度（例えば９００℃）まで予熱される。そして、予熱されたセメント原料が最下段のサイクロン１３Ｄからセメントキルン４の窯尻部６に供給される。

原料供給管２２からのセメント原料の供給についてさらに詳述すると、この原料供給管２２が接続されている導管２１には、下段側（３段目）のサイクロン１３Ｂから上昇してくる排ガスが流通しており、セメント原料は、その流れに乗って上段側（４段目）のサイクロン１３Ａに導かれる。一方、セメントキルン４での燃焼により発生した排ガスは、各サイクロン１３によって旋回流となってプレヒータ３内を上昇する。原料供給管２２から供給されるセメント原料は、この旋回流の中に投下されることになる。

この旋回流は、図３の横断面方向の速度ベクトルにより示されるように、導管２１の内壁面２１ｂ近傍では周方向の速度ベクトルが大きくなり、導管２１の中心部Ｃに向けて徐々に周方向成分が小さくなり、垂直上向きの速度ベクトルが大きくなる。
また、この旋回流は、図１の模式図に示すように、下段側のサイクロン１３Ｂから導管２１を経由して分配部２３で２つに分配され、上段側の２基のサイクロン１３Ａに分かれて流通する。２基のサイクロン１３Ａのうちの一方側に流れる流れを黒塗り矢印で示し、他方側に流れる流れを白抜き矢印で示しており、導管２１内ではこれらが螺旋状にねじれながら上昇する。そして、導管２１内を上昇して分配部２３まで到達し、この分配部２３から分岐した状態で分配出口２１ａからそれぞれのサイクロン１３Ａに導出される。
このように、導管２１内が２つの流れがねじれながら上昇する旋回流となることから、セメント原料がそのいずれか一方の流れにのみ投下されてしまうと、上段側の２基のサイクロン１３Ａのうちの一方にのみ偏って供給され、その一方のサイクロン１３Ａのみ負荷が増大することになる。

垂直距離Ｈと導管２１の直径Ｄとの比率Ｈ／Ｄが１．４〜２．５に設定された原料供給管２２の各接続口２２ａの中心を通る水平面Ｐ２においては、上段側サイクロン１３Ａへの分配出口２１に流出する排ガスの流れを導管２１の上部側から見ると、導管２１の中心部で１８０°対称の旋回流が形成されている。そこで、原料供給管２２の接続口２２ａを、導管２１の一側面の両側部に設け、各接続口２２ａを導管２１の一側面に最も離間するように設けることで、導管２１内に生じる２個の旋回流の流れに対応する位置に原料供給管２２の接続口２２ａを配置できる。

この際、導管２１の一側面に設けられた原料供給管２２のうち、一方の原料供給管２２から供給されるセメント原料は、旋回流の流れに沿う向き（並流側）で供給されるが、他方の原料供給管２２から供給されるセメント原料は、旋回流の流れに対向する向き（向流側）で供給される。旋回流の流れに沿った並流側のセメント原料は、そのまま旋回流に乗せて供給することができるし、旋回流の流れに対向する向流側のセメント原料は、旋回流の流れに衝突する形となるが、その流れは強いため、そのまま流れに乗せて供給することができる。これにより、各原料供給管２２から投下された原料が、各旋回流の流れに乗って上昇しながら、分配部２３から上段側の両サイクロン１３Ａに供給される。

また、各原料供給管２２の上流位置には、各原料供給管２２へのセメント原料の供給量を調整する供給量制御器２６が備えられているので、原料供給量の偏りはこの供給量制御器２６によって調整することができ、各分配出口２１ａに供給されるセメント原料の温度が均等になるように、各原料供給管２２に供給されるセメント原料の供給量が制御され、各原料供給管２２に振り分けられる。これにより、別々の旋回流の流れに供給するセメント原料を調整することができ、分配出口２１ａに供給されるセメント原料の予熱を均等に行うことができる。

したがって、それぞれに供給されたセメント原料の予熱状態を均等にすることができ、両サイクロンの負荷が均衡する。プレヒータ最上段のサイクロン出口におけるガス温度差が例えば１００℃以上になると、熱量原単位が少なくとも３ｋｃａｌ／ｋｇ−ｃｌｉ以上増大するが、本発明の装置のように予熱状態を均等にすることにより、その温度差を小さくして、熱量原単位を低減させることができる。しかも、原料供給管２２の接続口２２ａは、導管２１の内壁面に面一に設置されているので、下方から上昇してくる旋回流の流れに対する抵抗がなく、圧力損失が低く、エネルギー消費の少ない操業を行わせることができる。
また、各接続口２２ａを導管２１の一側面に設けることで、各原料供給管２２を導管２１の一側方から設けることができる等、原料供給管の引き回しを容易に行うことができる。

なお、比率Ｈ／Ｄが小さすぎると、各原料供給管２２の接続口２２ａが上段側サイクロン１３Ａへの分配部２３に近接して、原料の分散性が悪化するため好ましくない。また、比率Ｈ／Ｄが大きすぎると、原料供給管２２から供給された原料が下段側サイクロン１３まで落下して、排ガスと原料との熱交換率が悪化する。そのため、比率Ｈ／Ｄは１．４〜２．５の範囲内に設定することが好ましい。

次に、図５は、本発明のセメント製造装置の第２実施形態を示している。
図５に示すセメント原料装置は、導管２１の各上段側サイクロン１３Ａへの分配部２３よりも下方位置であって導管２１の一側面の上下に離間した位置に原料供給管２２の接続口２２ａがそれぞれ接続され、これら原料供給管の上流位置に、各原料供給管２２へのセメント原料の供給量を調整する供給量制御器２６が備えられている。そして、各原料供給管２２の接続口２２ａの中心間距離ｈと、導管２１の直径Ｄとの比率ｈ／Ｄが、０．４〜１．３に設定されている。

この場合、各原料供給管２２の接続口２２ａを導管２１の一側面の上下に離間して配置するとともに、比率ｈ／Ｄを０．４〜１．３に設定することで、導管２１内に生じる各旋回流の流れに対応する位置に原料供給管２２の各接続口２２ａを配置できる。
また、各原料供給管２２の上流位置には、各原料供給管２２へのセメント原料の供給量を調整する供給量制御器２６が備えられているので、原料供給量の偏りはこの供給量制御器２６によって調整することができ、各原料供給管２２に供給されるセメント原料の供給量が制御される。これにより、各分配出口２１ａに供給されるセメント原料の温度が均等になるように、別々の旋回流の流れに供給するセメント原料を調整することができ、その予熱を均等に行うことができる。また、各原料供給管２２の接続口２２ａを一側面の上下に離間した位置に配置しているので、原料供給管２２の配管引き回しを容易に行うことができる。

なお、比率ｈ／Ｄが０．４未満であると、各接続口２２ａが近づき過ぎて各旋回流の流れに対応する位置に原料供給管２２の接続口２２ａを配置することが困難になる可能性があり、供給量制御器による分配量の制御をしても、セメント原料を均等に予熱することが難しくなる場合がある。また、比率ｈ／Ｄが１．３を超えると、上下の原料供給管２２からのセメント原料が同一の旋回流に乗り、各分配出口２１ａにおける原料分配量に偏りが生じやすくなるため好ましくない。

次に、実際に原料供給管の接続口を導管のどの位置に配置すれば、２つの旋回流の流れにセメント原料を投下できるかをシミュレーションした結果、以下の結果が得られた。
シミュレーションの導管モデルは、最上段のサイクロンへの分配出口２１ａを備える構成とし、図１に示すように、原料供給管２２の接続口２２ａを導管２１の一側面の両側部に備える導管モデル１を構成した。
そして、導管モデル１において、上段側サイクロンの各分配出口２１ａの中心を通る水平面Ｐ１から原料供給管２２の各接続口２２ａの中心を通る水平面Ｐ２の間の垂直距離Ｈと、導管２１の直径Ｄとの比率Ｈ／Ｄを、１．４５，１．８８，２．２６，２．６４に設定した４種類の導管モデルを構成し、これらの導管について熱流体シミュレーションを行った。各原料供給管２２へのセメント原料の供給量（原料供給量制御割合）は均等に設定し、分配部を経由した後の導管の左右の分配出口温度を計算して、その温度差を求めた。

また、シミュレーションの条件としては、クリンカ生産量２００ｔｏｎ／ｈのセメントキルンのプレヒータを想定し、３段目のサイクロンに風量１４３００Ｎｍ^３／ｈ、温度６４０℃のガスを供給し、原料供給管に風量１４００Ｎｍ^３／ｈ、温度８０℃のガスを供給するものとした。なお、導管モデル１の原料供給管２２の傾斜角度θは、３５°に設定した。
導管モデル１のシミュレーション結果を、表１及び図６において破線で示す。図６の縦軸は、左右の分配出口間の排ガス温度差である。

表１及び図６に示される結果より明らかなように、導管の一側面の両側部に原料供給管の各接続口を配置した場合でも、比率Ｈ／Ｄが１．４〜２．５に設定される位置に原料供給管の各接続口を配置することで、左右の分配出口間の排ガス温度差を小さくすることができる。

次に、上述した導管モデル１について、各分配出口における排ガスの温度差が最も小さくなるように、各原料供給管２２に分配されるセメント原料の供給量（原料供給量割合）を調整して熱流体シミュレーションを行い、原料供給量割合の最適化を行った。シミュレーション結果を、表２及び図６において実線で示す。

表２及び図６に示される結果より明らかなように、各原料供給管に供給されるセメント原料の供給量を制御することで、左右の分配出口間の排ガス温度差を概ね５０℃以内に抑えることができ、セメント原料の予熱状態をより均等にすることができる。さらに、比率Ｈ／Ｄが１．７〜２．２に設定されていれば、左右の分配出口間の排ガス温度差を１０℃以内に抑えることができる。

次に、図５に示すように、最上段のサイクロンへの分配出口２１ａを備え、導管２１の一側面に上下に離間した位置に備える導管モデル２を構成し、熱流体シミュレーションを行った。
導管モデル２においては、各原料供給管２２の接続口２２ａの中心間距離ｈと、導管２１の直径Ｄとの比率ｈ／Ｄを、０．２５，０．３８，０．７６，１．１４，１．５２に設定した５種類の導管モデルを構成し、これらの導管について熱流体シミュレーションを行った。また、各原料供給管２２へのセメント原料の供給量（原料供給量割合）は均等に設定した。また、シミュレーションの条件は、導管モデル１と同様に設定し、導管モデル２の原料供給管２２の傾斜角度θも、３５°に設定した。
導管モデル２の結果を表３及び図７に示す。図７の縦軸は、左右の分配出口間の排ガス温度差である。

表３及び図７に示される結果より明らかなように、導管の一側面に上下に離間して原料供給管の各接続口を配置した場合でも、比率ｈ／Ｄが０．４〜１．３に設定される位置に原料供給管の各接続口を配置することで、左右の分配出口間の排ガス温度差を小さくすることができる。この場合も、各原料供給管に供給されるセメント原料の供給量を制御することで、左右の分配出口間の排ガス温度差をより小さくすることができると考えられる。より好ましい比率ｈ／Ｄは０．５〜１．２である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、最上段のサイクロン１３Ａに接続されている導管への原料供給についてのみ説明したが、各段で複数設置されるサイクロンへの導管や、最下段のサイクロン１３Ｄとセメントキルンの窯尻部６との間を接続するライジングダクト２５（図４参照））に原料を供給する場合にも本発明を適用することもできる。
また、セメント原料としてミルから送られる生原料だけでなく、上部のサイクロンを経由した後に下部のサイクロンに導かれる予熱途中の原料を導管に供給する場合にも、本発明を適用することができる。

プレヒータにセメント原料を供給しながらキルンで焼成してセメントクリンカを製造するセメント製造装置に利用することができる。

３ プレヒータ
４ セメントキルン
６ 窯尻部
１３，１３Ａ〜１３Ｄ サイクロン
２１ 導管
２１ｂ 内壁面
２２ 原料供給管
２３ 分配部
２４ 上端
２５ ライジングダクト
２６ 供給量制御器

Claims (7)

1. セメントキルンで発生した排ガスを流通させる複数のサイクロンが上下方向に連結状態とされるとともに、２個の上段側サイクロンとその下方に配置される下段側サイクロンとの間に、下段側サイクロンから導出される前記排ガスを上方に流通させ分配して各上段側サイクロンに導く導管が設けられ、前記導管における前記各上段側サイクロンへの分配部よりも下方位置であって前記導管の一側面の両側部に、セメント原料を供給する原料供給管がそれぞれ接続され、これら原料供給管の上流位置には、各原料供給管への前記セメント原料の供給量を調整する供給量制御器が備えられており、前記上段側サイクロンの各分配出口の中心を通る水平面から前記原料供給管の各接続口の中心を通る水平面との間の垂直距離Ｈと、前記導管の直径Ｄとの比率Ｈ／Ｄが、１．４〜２．５に設定されていることを特徴とするセメント製造装置。
2. セメントキルンで発生した排ガスを流通させる複数のサイクロンが上下方向に連結状態とされるとともに、２個の上段側サイクロンとその下方に配置される下段側サイクロンとの間に、下段側サイクロンから導出される前記排ガスを上方に流通させ分配して各上段側サイクロンに導く導管が設けられ、前記導管における前記各上段側サイクロンへの分配部よりも下方位置であって前記導管の一側面の上下に離間した位置にセメント原料を供給する原料供給管がそれぞれ接続され、これら原料供給管の上流位置には、前記セメント原料の供給量を調整する供給量制御器が備えられており、各原料供給管の接続口の中心間距離ｈと、前記導管の直径Ｄとの比率ｈ／Ｄが、０．４〜１．３に設定されていることを特徴とするセメント製造装置。
3. 前記原料供給管の中心間距離が、前記導管の直径をＤ、各原料供給管の直径をｄとしたときに、これらの差分（Ｄ−ｄ）に設定されていることを特徴とする請求項１記載のセメント製造装置。
4. 前記原料供給管は、前記導管の軸線に対して２０°〜５０°の角度で傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１記載のセメント製造装置。
5. 前記原料供給管の接続口は、前記導管の内壁面に面一に設置されていることを特徴とする請求項１記載のセメント製造装置。
6. 前記原料供給管は、前記導管の軸線に対して２０°〜５０°の角度で傾斜して設けられていることを特徴とする請求項２記載のセメント製造装置。
7. 前記原料供給管の接続口は、前記導管の内壁面に面一に設置されていることを特徴とする請求項２記載のセメント製造装置。
   

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