JP6631293B2 - 抽気装置及び抽気方法 - Google Patents

Description

本開示は、抽気装置及び抽気方法に関する。

セメントクリンカ（以下、「クリンカ」と称する。）は、通常、最高温度が２０００℃以上の微粉炭等の燃焼ガスで原料をキルン（回転炉）内において焼成する工程を経て、製造される。キルンでは、原料は、１４５０℃程度にまで加熱される。そのため、原燃料として廃棄物を使用したとしても、廃棄物に含まれる有機物は、元の分子の性状を残さないＣＯ_２やＨ_２Ｏのレベルにまで分解される。一方、廃棄物に含まれる無機物の多くは、クリンカ中に取り込まれてほとんど無害な状態となる。従って、近年、大量の廃棄物がセメントの原燃料として利用されている。

キルンから排出されたキルン排ガスは、通常９００℃以上の高温である。そのため、エネルギー効率を高める目的で、キルンにサスペンション・プレヒータ（以下、「ＳＰ」と称する。）を接続し、原料を予熱してキルンに投入することで、キルン排ガスから熱を回収することが一般的に行われている。ＳＰから排出されたＳＰ排ガスも３００℃〜４００℃程度であり、依然として高温であるので、原料の乾燥、発電ボイラ等でその熱をさらに回収し、低温となった熱回収後のガスを大気に排出する。

ところで、キルン及びＳＰを含むクリンカ焼成装置において、ガスは系内でクリンカ焼成装置に投入される原料とは概ね逆向きに流れる。すなわち、ガスの流れと原料の流れとは、概ね向流である。そのため、原燃料のうち揮発物質を作りやすい成分（揮発性成分）は、高温のキルン内では気化しているが、キルン内よりも低温であるＳＰ内では低融点化合物となって再度キルン内に戻ることで系内（クリンカ焼成装置内）を循環し、次第に濃縮されうる。濃縮された成分は、糊状の形態をとり、クリンカ焼成装置内に付着しうる。このような付着物は、コーチング（coating）と呼ばれることがある。

コーチングがクリンカ焼成装置内で成長すると、原料及びガスの流通が阻害される。ところが、上述のとおり、原燃料として廃棄物の使用量が増加するに伴い、低融点物質を極めて作りやすい元素である塩素がクリンカ焼成装置内において特に増加している。塩素は多くの金属原子と結合し、飽和蒸気圧が高く且つ比較的安定した分子となるので、系内を循環しやすい。そのため、コーチングの発生量の増加が懸念されている。

そこで、特許文献１，２は、クリンカ焼成装置から塩化物等の成分を抜き出す処理（いわゆる「塩素バイパス」と呼ばれる技術）を開示している。具体的には、キルン排ガスの一部を冷却室に導き、冷却室においてキルン排ガスを冷却用空気（特許文献１）又は冷却用水（特許文献２）で冷却することにより、揮発性成分を固化及び除去している。

特開平０９−１７５８４７号公報 特開２０１４−０１４７３０号公報 特開２０１３−１５９５３４号公報

冷却室において揮発性成分が冷却されると、ヒューム（fume）となって固化する。当該ヒュームは、サブミクロン（１μｍ未満）オーダーの粒径を有する微小粒子で構成される。このような微小粒子又は当該微小粒子が凝集した凝集粒子（以下、まとめて「微小粒子」という。）は付着力が強いので、フィルタにおいて当該微小粒子が捕集されると、フィルタから除去し難く、フィルタの目詰まり（圧力損失）を生じさせうる。また、冷却室の下流側に位置する微小粒子の流路（例えば、集塵器、バイパスダストの輸送系統）に微小粒子が付着して、これらを閉塞しうる。そのため、特許文献１，２に記載の塩素バイパスを行った場合、コーチングの発生量を抑制できるものの、フィルタの交換作業又は流路の清掃作業が頻繁に発生し、塩素バイパスの運転が度々中断されうる。

そこで、特許文献３は、ＳＰから原料ダストを抜き出し、原料ダストを冷却室に導入する方法を開示している。原料ダストの粒径は数１０μｍ程度であり微小粒子の粒径よりも大きいので、冷却室に導入された原料ダストに微小粒子が付着し、微小粒子の低減が図られる。しかしながら、ＳＰからの原料ダストの抜き出し量をコントロールすることが困難な場合があった。また、原料ダストが冷却室内で十分に混合されずに偏在することがあり、冷却室内のうち原料ダストが少ない領域では微量粒子が原料ダストに付着せずにそのまま下流側に流れてしまう一方、冷却室内のうち原料ダストが多い領域では微小粒子が付着しない原料ダストが多く残存してしまうこととなり、微小粒子の低減が効率的に行われない場合があった。

以上に鑑み、本開示は、集塵器に到達する微小粒子の量を効率的に低減して、運転効率を向上させることが可能な抽気装置及び抽気方法を説明する。

まず、本明細書で用いる用語を次のように定義する。
「抽気」とは、クリンカ焼成装置からガスを抜き出すことをいう。
「抽気ガス」とは、クリンカ焼成装置から抜き出されたガスをいう。
「原料ダスト」とは、抽気ガスに同伴する原料をいう。
「抽気装置」とは、抽気ガスを冷却し、揮発性成分を固化する装置をいう。
「バイパスダスト」とは、抽気装置で原料ダストと共に回収されるダストをいう。
なお、本明細書において「ガス」という場合、ガスそのものに加えて、ガスに同伴しているダストも含む趣旨である。

本開示の一つの観点に係る抽気装置は、セメントクリンカ焼成装置の焼成炉の異なる箇所にそれぞれ接続された第１及び第２の抽気管と、第１の抽気管を介して焼成炉から抽気された第１の抽気ガスを冷却する第１の冷却器と、第２の抽気管を介して焼成炉から抽気された第２の抽気ガスを冷却する第２の冷却器と、第１の冷却器によって塩化カリウムの融点未満の温度まで冷却された第１の抽気ガスと、第２の冷却器によって塩化カリウムの融点未満の温度まで冷却された第２の抽気ガスとが導入されて混合される混合器とを備える。

ところで、焼成炉の構造上、焼成炉内の流れは均一ではないので、焼成炉内を流通するダスト（原料ダスト及び微小粒子を含む）の濃度は不均一となってしまう。そのため、焼成炉の異なる箇所から抽気された第１及び第２の抽気ガスにそれぞれ随伴するダストの塩素濃度は、異なるのが普通である。例えば、第１の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度は、第２の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度よりも高い。第１の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度が相対的に高い場合、当該ダスト中には原料ダストに付着していない多くの微小粒子が存在する傾向にある。一方、第２の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度が相対的に低い場合、微小粒子が原料ダストに付着し、当該ダスト中に少量の微小粒子が存在する傾向にある。本開示の一つの観点に係る抽気装置において、このような第１及び第２の抽気ガスが混合器で混合されると、第１の抽気ガス中の微小粒子が第２の抽気ガス中の原料ダストに付着する。従って、本開示の一つの観点に係る抽気装置では、焼成炉のうち異なる２箇所から抽気された第１及び第２の抽気ガスを混合器で混合するだけで、混合器の下流側に位置する集塵器に到達する微小粒子の量が簡易に且つ効率的に低減される。これにより、フィルタの目詰まり（圧力損失）及び流路の閉塞などが抑制され、フィルタのメンテナンス作業や交換作業の頻度が少なくなる。その結果、抽気装置の運転効率を向上させることが可能となる。また、圧力損失が減るので、集塵器などの設備を小型化することが可能となる。

混合器のうち第１の抽気管が接続される第１の開口部と、混合器のうち第２の抽気管が接続される第２の開口部とは対向していてもよい。この場合、第１の抽気ガスと第２の抽気ガスとが混合器において対向方向から衝突するので、第１及び第２の抽気ガスが極めて均一に混ざりやすくなる。そのため、第１の抽気ガス中の微小粒子が第２の抽気ガス中の原料ダストにより付着しやすくなる。従って、フィルタの目詰まり（圧力損失）及び流路の閉塞などがより抑制される。その結果、抽気装置の運転効率をより向上させることが可能となる。

本開示の他の観点に係る抽気方法は、セメントクリンカ焼成装置の焼成炉から第１の抽気ガスを抽気し、塩化カリウムの融点未満の温度まで第１の抽気ガスを冷却する第１の工程と、焼成炉のうち第１の抽気ガスの抽気箇所とは異なる箇所から第２の抽気ガスを抽気し、塩化カリウムの融点未満の温度まで第２の抽気ガスを冷却する第２の工程と、第１の工程において冷却された後の第１の抽気ガスと、第２の工程において冷却された後の第２の抽気ガスとを混合する第３の工程とを含む。

ところで、焼成炉の構造上、焼成炉内の流れは均一ではないので、焼成炉内を流通するダスト（原料ダスト及び微小粒子を含む）の濃度は不均一となってしまう。そのため、焼成炉の異なる箇所から抽気された第１及び第２の抽気ガスにそれぞれ随伴するダストの塩素濃度は、異なるのが普通である。例えば、第１の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度は、第２の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度よりも高い。第１の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度が相対的に高い場合、当該ダスト中には原料ダストに付着していない多くの微小粒子が存在する傾向にある。一方、第２の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度が相対的に低い場合、微小粒子が原料ダストに付着し、当該ダスト中に少量の微小粒子が存在する傾向にある。本開示の他の観点に係る抽気方法において、このような第１及び第２の抽気ガスが第３の工程で混合されると、第１の抽気ガス中の微小粒子が第２の抽気ガス中の原料ダストに付着する。従って、本開示の他の観点に係る抽気方法では、焼成炉のうち異なる２箇所から抽気された第１及び第２の抽気ガスを混合するだけで、混合後に集塵器に到達する微小粒子の量が簡易に且つ効率的に低減される。これにより、フィルタの目詰まり（圧力損失）及び流路の閉塞などが抑制され、フィルタのメンテナンス作業や交換作業の頻度が少なくなる。その結果、抽気装置の運転効率を向上させることが可能となる。また、圧力損失が減るので、集塵器などの設備を小型化することが可能となる。

第３の工程では、第１の工程において冷却された後の第１の抽気ガスと、第２の工程において冷却された後の第２の抽気ガスとを対向方向から衝突させることにより、第１及び第２の抽気ガスを混合させてもよい。この場合、第１の抽気ガスと第２の抽気ガスとが対向方向から衝突するので、第１及び第２の抽気ガスが極めて均一に混ざりやすくなる。そのため、第１の抽気ガス中の微小粒子が第２の抽気ガス中の原料ダストにより付着しやすくなる。従って、フィルタの目詰まり（圧力損失）及び流路の閉塞などがより抑制される。その結果、抽気装置の運転効率をより向上させることが可能となる。

本開示の他の観点に係る抽気方法は、第３の工程において混合された後の混合ガスに随伴するダストの塩素濃度が所定の範囲内となるように、第１の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度及び第２の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度に基づいて焼成炉からの第１又は第２の抽気ガスの抽気量を調節する第４の工程を更に含んでもよい。この場合、焼成炉内の流れが変化して、焼成炉内を流通するダスト濃度が変わることにより、焼成炉の異なる箇所からそれぞれ抽気される第１及び第２の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度が変わったとしても、第３の工程において混合された後の混合ガスに随伴するダストの塩素濃度が所定の範囲内に調節される。そのため、フィルタの目詰まり（圧力損失）及び流路の閉塞などがさらに抑制される。従って、抽気装置の運転効率をさらに向上させることが可能となる。

本開示に係る抽気装置及び抽気方法によれば、集塵器に到達する微小粒子の量を効率的に低減して、運転効率を向上させることが可能となる。

図１は、本実施形態に係るクリンカ製造装置の一例を示す概略図である。 図２は、図１のクリンカ製造装置を示すブロック図である。 図３は、混合器の例（第１の例）を示す斜視図である。 図４は、混合器の例（第２の例）を示す斜視図である。 図５は、混合器の例（第３の例）を示す斜視図である。 図６（ａ）は焼成炉を正面から見た場合において焼成炉内を流れるダスト濃度を示すシミュレーション結果であり、図６（ｂ）は焼成炉を側面から見た場合において焼成炉内を流れるダスト濃度を示すシミュレーション結果である。 図７は、微小粒子が原料ダストに付着する様子を説明するための模式図であって、混合器を上方から見た図である。 図８（ａ）は一方のダンパの開度を１００％とし他方のダンパの開度を０％とした場合において抽気ガスに随伴するダストの粒度分布を示すグラフであり、図８（ｂ）は一方のダンパの開度を０％とし他方のダンパの開度を１００％とした場合において抽気ガスに随伴するダストの粒度分布を示すグラフである。 図９（ａ）は一方のダンパの開度を１００％とし他方のダンパの開度を３０％とした場合において混合ガスに随伴するダストの粒度分布を示すグラフであり、図９（ｂ）は一方のダンパの開度を１００％とし他方のダンパの開度を７０％とした場合において抽気ガスに随伴するダストの粒度分布を示すグラフである。 図１０は、双方のダンパの開度を１００％とした場合において混合ガスに随伴するダストの粒度分布を示すグラフである。

以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

クリンカ製造装置１は、原料Ｍ１からクリンカＭ３を製造するための装置である。クリンカ製造装置１は、図１及び図２に示されるように、クリンカ焼成装置１０と、抽気装置２０とを備える。

クリンカ焼成装置１０は、焼成炉１１と、ＳＰ（サスペンション・プレヒータ）１２とを有する。焼成炉１１は、図１に示されるように、キルン１１ａと、窯尻１１ｂと、ライジングダクト１１ｃと、クリンカ・クーラ（図示せず）とを含む。キルン１１ａは、例えばロータリキルンであり、ＳＰ１２から導入されるキルン原料Ｍ２を焼成するように構成されている。窯尻１１ｂは、キルン１１ａの一端側（キルン原料Ｍ２の入口側）に設けられている。ライジングダクト１１ｃは、鉛直方向に沿って窯尻１１ｂから上方に向けて延びるように窯尻１１ｂに接続されている。窯尻１１ｂ及びライジングダクト１１ｃは、キルン１１ａとＳＰ１２とを接続している。

クリンカ・クーラは、キルン１１ａの他端側（キルン原料Ｍ２の出口側）に設けられている。クリンカ・クーラは、キルン１１ａにおいて焼成されたキルン原料Ｍ２を空気等のガスＧ１との熱交換により急冷し、クリンカＭ３を生成するように構成されている。クリンカ・クーラに導入されるガスＧ１の温度は、例えば室温程度であってもよい。クリンカ・クーラにおいて熱交換されたガスＧ１は、例えば、５００℃〜１０００℃程度まで昇温して、キルン１１ａにおいて、図示しない微粉炭等の燃料の燃焼に利用される。キルン１１ａでの燃焼ガスの最高温度は、通常２０００℃を超える。燃焼ガスは、キルン原料Ｍ２を焼成して、キルン排ガスＧ２としてキルン１１ａから排出される。キルン排ガスＧ２の温度は、通常９００℃〜１２５０℃程度である。なお、キルン排ガスＧ２は、原料ダスト及び微小粒子を含むダストを随伴している。

ＳＰ１２は、焼成炉１１（キルン１１ａ）におけるキルン原料Ｍ２の焼成効率を高める目的で、原料Ｍ１を予熱する装置である。ＳＰ１２は、複数段（例えば４段〜５段程度）のサイクロン（分離器）を有する。ＳＰ１２の塔頂部に原料Ｍ１が投入されると、ＳＰ１２の塔底部から導入されたキルン排ガスＧ２と原料Ｍ１とが各段のサイクロンで順次熱交換され、原料Ｍ１が例えば８５０℃程度まで予熱されてキルン原料Ｍ２となる。ＳＰ１２において生成されたキルン原料Ｍ２は、塔底部から排出されて、例えば窯尻１１ｂを介してキルン１１ａ内に導入される。

一方、キルン排ガスＧ２は、原料Ｍ１と熱交換された後に、ＳＰ排ガスＧ３としてＳＰ１２の塔頂部から排出される。ＳＰ排ガスＧ３は、例えば３００℃〜４００℃程度である。ＳＰ排ガスＧ３の熱が原料の乾燥、発電ボイラ等でさらに回収され、低温となった熱回収済ガスは、大気に排出される。なお、ＳＰ１２は、サイクロンの最下段と焼成炉１１との間に設けられた仮焼炉をさらに有するニュー・サスペンション・プレヒータ（ＮＳＰ）であってもよい。ＮＳＰにおいては、仮焼炉に燃料（例えば、微粉炭）を供給して原料Ｍ１を仮焼することで、クリンカＭ３の生産量及び焼成効率を高めている。

クリンカ焼成装置１０において、ガスは系内でクリンカ焼成装置１０（ＳＰ１２）に投入される原料Ｍ１とは概ね逆向きに流れる。そのため、揮発性成分は、高温のキルン１１ａ内では気化しているが、キルン１１ａ内よりも低温であるＳＰ１２内では液化又は固化して再度キルン１１ａ内に戻ることでクリンカ焼成装置１０内を循環する。この循環の過程で揮発性成分が濃縮されると、コーチングが生じうる。近年では、原燃料として廃棄物の使用量が増加するに伴い、低融点物質を極めて作りやすい元素である塩素の含有量が特に増加しており、コーチングの発生量の増加が懸念されている。

抽気装置２０は、コーチングの発生を抑制するために、クリンカ焼成装置１０から塩化物等の成分を抜き出す処理（塩素バイパス）を行うための装置である。具体的には、抽気装置２０は、キルン排ガスＧ２の一部を抽気ガスＧ４，Ｇ５として抜き出す。この抽気ガスＧ４，Ｇ５のキルン排ガスＧ２に対する割合（抽気率）の上限値（抽気装置２０の最大能力）が０％を超え１００％以下の値となるように、抽気装置２０による抽気の目的に応じて抽気装置２０がクリンカ焼成装置１０に設置される。実際の抽気装置２０においては、抽気率の上限値（抽気装置２０の最大能力）が例えば０．３％〜３０％の値となるように、抽気装置２０がクリンカ焼成装置１０に設置されてもよい。塩化物の循環を減らしてクリンカ焼成装置１０の運転を安定化させる場合には、抽気率が１％未満となるように抽気装置２０を運転してもよい。クリンカＭ３に取り込まれる塩素等の量を減らす場合には、抽気率が３％以上となるように抽気装置２０を運転してもよい。

抽気装置２０は、抽気管Ｄ１，Ｄ２と、冷却器Ｃ１，Ｃ２と、混合器２１と、ダンパＤＰ１，ＤＰ２と、送気管Ｄ３と、熱交換器Ｃ３と、集塵器２２と、ダストタンク２３と、ダスト採取器ＤＭ１〜ＤＭ３とを有する。

抽気管Ｄ１，Ｄ２は、焼成炉１１の異なる箇所にそれぞれ接続されている。抽気管Ｄ１，Ｄ２は、例えば、窯尻１１ｂの異なる箇所にそれぞれ接続されていてもよいし、ライジングダクト１１ｃの異なる箇所にそれぞれ接続されていてもよいし（図１参照）、窯尻１１ｂとライジングダクト１１ｃとにそれぞれ接続されていてもよい。抽気管Ｄ１（第１の抽気管）は、焼成炉１１からキルン排ガスＧ２の一部を抽気ガスＧ４（第１の抽気ガス）として抜き出す。抽気管Ｄ２（第２の抽気管）は、焼成炉１１からキルン排ガスＧ２の一部を抽気ガスＧ５（第２の抽気ガス）として抜き出す。

冷却器Ｃ１（第１の冷却器）は、抽気ガスＧ４を冷却するように構成されている。冷却器Ｃ１は、送気管Ｃ１ａと、ファンＣ１ｂとを含む。送気管Ｃ１ａは、ファンＣ１ｂと抽気管Ｄ１の基端部Ｄ１ａとを接続している。ファンＣ１ｂは、抽気ガスＧ４を冷却する冷却ガスを、送気管Ｃ１ａを介して抽気管Ｄ１に送り出す。基端部Ｄ１ａ内に導入される冷却ガスが基端部Ｄ１ａの内壁に沿う旋回流であると、冷却ガスがエアカーテンとして機能して、抽気ガスＧ４に含まれるダストが抽気管Ｄ１の下部に沈降又は堆積し難くなるので好ましい。

冷却器Ｃ２（第２の冷却器）は、抽気ガスＧ５を冷却するように構成されている。冷却器Ｃ２は、送気管Ｃ２ａと、ファンＣ２ｂとを含む。送気管Ｃ２ａは、ファンＣ２ｂと抽気管Ｄ２の基端部Ｄ２ａとを接続している。ファンＣ２ｂは、抽気ガスＧ５を冷却する冷却ガスを、送気管Ｃ２ａを介して抽気管Ｄ２に送り出す。基端部Ｄ２ａ内に導入される冷却ガスが基端部Ｄ２ａの内壁に沿う旋回流であると、冷却ガスがエアカーテンとして機能して、抽気ガスＧ４に含まれるダストが抽気管Ｄ１の下部に沈降又は堆積し難くなるので好ましい。

冷却器Ｃ１，Ｃ２において冷却ガスとして用いられるガスは、抽気ガスＧ４，Ｇ５を冷却可能であれば特に制限はないが、例えば空気であってもよい。冷却ガスの温度は、例えば室温程度であってもよい。冷却器Ｃ１，Ｃ２は、抽気管Ｄ１，Ｄ２において混合器２１に至る前までに、抽気ガスＧ４，Ｇ５中の揮発性成分が固化する程度まで抽気ガスＧ４，Ｇ５を冷却する。抽気ガスＧ４，Ｇ５中の主な揮発性成分はＫＣｌ及びＳＯ_２であるので、冷却器Ｃ１，Ｃ２は、ＫＣｌの融点（７７６℃）未満の温度まで抽気ガスＧ４，Ｇ５を冷却してもよい。

混合器２１は、内部が空洞である金属製の箱体である。混合器２１には、抽気管Ｄ１，Ｄ２の下流端と送気管Ｄ３の上流端とが接続されている。混合器２１の外形は、特に制限はないが、例えば立方体形状であってもよいし、円柱形状であってもよいし、直方体形状であってもよいし（図３及び図４参照）、矩形状と台形状とが結合した六角形状を底面とする六角柱形状であってもよい（図５参照）。

混合器２１には、抽気管Ｄ１が接続される開口部２１ａ（第１の開口部）と、抽気管Ｄ２が接続される開口部２１ｂ（第２の開口部）と、送気管Ｄ３が接続される開口部２１ｃとが形成されている（図３〜図５参照）。図３及び図５に示されるように、開口部２１ａと開口部２１ｂとは、混合器２１の側壁のうち対向する一対の側壁にそれぞれ形成されていてもよい。図４に示されるように、開口部２１ａと開口部２１ｂとは共に、混合器２１の側壁のうち同じ側壁に形成されていてもよい。図３〜図５に示されるように、開口部２１ｃは、混合器２１の側壁のうち開口部２１ａ，２１ｂとは異なる側壁に形成されていてもよい。なお、図５の例では、開口部２１ｃは、台形の上底に対応する側壁に形成されている。換言すれば、図５の例では、開口部２１ｃに向けて流路が狭まっているので、混合ガスＧ６が送気管Ｄ３に向けて流れやすくなっている。

混合器２１においては、冷却器Ｃ１，Ｃ２によって冷却された後の抽気ガスＧ４，Ｇ５が抽気管Ｄ１，Ｄ２（開口部２１ａ，２１ｂ）からそれぞれ導入され、内部で混合される。これにより、混合ガスＧ６が生成される。混合ガスＧ６の温度は、混合器２１に導入された抽気ガスＧ４，Ｇ５の温度が６００℃程度の場合、概ね３５０℃以下になる。混合器２１内において生成された混合ガスＧ６は、混合器２１（開口部２１ｃ）から送気管Ｄ３に排出される。

ダンパＤＰ１（第１の調節器）は、冷却器Ｃ１と混合器２１との間に配置されている。ダンパＤＰ１は、その開度に応じて、焼成炉１１からの抽気ガスＧ４の抽気量を調節可能に構成されている。ダンパＤＰ２（第２の調節器）は、冷却器Ｃ２と混合器２１との間に配置されている。ダンパＤＰ２は、その開度に応じて、焼成炉１１からの抽気ガスＧ５の抽気量を調節可能に構成されている。

送気管Ｄ３は、混合器２１と集塵器２２とを接続している。送気管Ｄ３は、混合器２１から排出された混合ガスＧ６（図２参照）を集塵器２２に導入する。

熱交換器Ｃ３は、送気管Ｄ３を流れる混合ガスＧ６との間で熱交換し、混合ガスＧ６を冷却するように構成されている。熱交換器Ｃ３は、筒体Ｃ３ａと、送気管Ｃ３ｂ，Ｃ３ｃと、ファンＣ３ｄとを含む。筒体Ｃ３ａは、送気管Ｄ３を覆うように、送気管Ｄ３の一部に沿って延びている。筒体Ｃ３ａの両端部は閉塞されている。送気管Ｃ３ｂは、筒体Ｃ３ａのうち送気管Ｄ３の下流側の端部とファンＣ３ｄとを接続している。送気管Ｃ３ｃは、筒体Ｃ３ａのうち送気管Ｄ３の上流側の端部に接続されている。ファンＣ３ｄは、混合ガスＧ６との間で熱交換する冷媒ガスを、送気管Ｃ３ｂを介して筒体Ｃ３ａと送気管Ｄ３との間の空間に送り出す。ファンＣ３ｄによって当該空間内に送り出された冷媒ガスは、送気管Ｄ３を介して間接的に混合ガスＧ６と熱交換して加熱され、その後、送気管Ｃ３ｃから排出される。

熱交換器Ｃ３において用いられる冷媒ガスは、混合ガスＧ６を冷却可能であれば特に制限はないが、例えば空気であってもよい。冷媒ガスの温度は、例えば室温程度であってもよい。熱交換器Ｃ３は、室温程度（例えば２０℃程度）まで混合ガスＧ６を冷却する。なお、混合ガスＧ６の冷却方法としては、熱交換器Ｃ３に限られず、例えば、冷却流体（冷却ガス、水などの液体）を混合ガスＧ６に混合してもよいし、送気管Ｄ３の長さを長くして混合ガスＧ６を自然に冷却してもよいし、これらを組み合わせてもよい。

集塵器２２は、いわゆるバグフィルタであり、混合器２１から導入される混合ガスＧ６中の粒子を捕集する。混合ガスＧ６中の粒子としては、例えば、微小粒子、原料ダスト、及び微小粒子が原料ダストに付着した複合粒子などが含まれる。捕集された粒子は、集塵器２２からバイパスダストＭ４として排出されて、ダストタンク２３に回収される。バイパスダストＭ４が捕集された後の混合ガスＧ６は、集塵器排ガスＧ７として集塵器２２から排出される。抽気装置２０の運転を安定させるために、混合器２１の後段で且つ集塵器２２の前段（例えば、混合器２１の直後）に重力沈降室等を配置し、１ｍｍ以上の大きな粒子をクリンカ焼成装置１０に戻してもよい。この場合、１ｍｍ以上の粒子が集塵器２２に向かう量が減るので、粒子の送気管Ｄ３に対する堆積を抑制できる。そのため、送気管Ｄ３が粒子によって閉塞され難くなる。

ダスト採取器ＤＭ１（第１の採取器）は、抽気管Ｄ１に接続されており、抽気ガスＧ４に随伴するダストを採取可能に構成されている。ダスト採取器ＤＭ２（第２の採取器）は、抽気管Ｄ２に接続されており、抽気ガスＧ５に随伴するダストを採取可能に構成されている。ダスト採取器ＤＭ３（第３の採取器）は、送気管Ｄ３に接続されており、混合ガスＧ６に随伴するダストを採取可能に構成されている。ダスト採取器ＤＭ１〜ＤＭ３は、例えば、対応する管Ｄ１〜Ｄ３からガスＧ４〜Ｇ６を吸引する採取管と、採取管を介して吸引されたガスＧ４〜Ｇ６を固気分離して固体を採取する濾過装置とを含んでいてもよい。ダスト採取器ＤＭ１〜ＤＭ３によって採取されたダストの塩素濃度を測定する手法としては、例えば、蛍光Ｘ線測定、電位差滴定等が挙げられる。蛍光Ｘ線測定が行える機器としては、例えば、株式会社リガク製Ｓｉｍｕｌｔｉｘ１４が挙げられる。電位差滴定が行える機器としては、例えば、平沼産業株式会社製ＣＯＭ−１７００Ａが挙げられる。

ダスト採取器ＤＭ３によって採取されたダストの塩素濃度が所定の範囲（例えば１５重量％〜２０重量％）にない場合、当該塩素濃度が所定の範囲内となるよう、ダンパＤＰ１，ＤＰ２の開度を調節してもよい。具体的には、ダスト採取器ＤＭ１によって採取されたダストの塩素濃度がダスト採取器ＤＭ２によって採取されたダストの塩素濃度よりも高い場合には、ダンパＤＰ１の開度が現在よりも小さくなるようにダンパＤＰ１を調節してもよいし、ダンパＤＰ２の開度が現在よりも大きくなるようにダンパＤＰ２を調節してもよいし、ダンパＤＰ１の開度が現在よりも小さくなり且つダンパＤＰ２の開度が現在よりも大きくなるようにダンパＤＰ１，ＤＰ２の開度を調節してもよい。なお、ダスト採取器ＤＭ１，ＤＭ２によって採取された各ダストの塩素濃度の一方が上記の所定の範囲を上回り（例えば塩素濃度２０重量％超）、ダスト採取器ＤＭ１，ＤＭ２によって採取された各ダストの塩素濃度の他方が上記の所定の範囲を下回る（例えば塩素濃度１５重量％未満）場合に、上記のようなダンパＤＰ１，ＤＰ２の開度の調節を行ってもよい。

ところで、焼成炉１１の構造上、焼成炉１１内の流れは均一ではないので、図６に示されるように、焼成炉１１内を流通するダスト濃度は不均一となってしまう。そのため、焼成炉１１の異なる箇所から抽気された抽気ガスＧ４，Ｇ５にそれぞれ随伴するダストの塩素濃度は、異なるのが普通である。例えば、抽気ガスＧ４に随伴するダストの塩素濃度は、抽気ガスＧ５に随伴するダストの塩素濃度よりも高い。抽気ガスＧ４に随伴するダストの塩素濃度が相対的に高い場合、図７に示されるように、当該ダスト中には原料ダストに付着していない多くの微小粒子が存在する傾向にある。一方、抽気ガスＧ５に随伴するダストの塩素濃度が相対的に低い場合、同図に示されるように、微小粒子が原料ダストに付着し、当該ダスト中に少量の微小粒子が存在する傾向にある。このような抽気ガスＧ４，Ｇ５が混合器２１で混合されると、同図に示されるように、抽気ガスＧ４中の微小粒子が抽気ガスＧ５中の原料ダストに付着する。従って、本実施形態においては、焼成炉１１のうち異なる２箇所から抽気された抽気ガスＧ４，Ｇ５を混合器２１で混合するだけで、混合器２１の下流側に位置する集塵器２２に到達する微小粒子の量が簡易に且つ効率的に低減される。これにより、フィルタの目詰まり（圧力損失）及び流路の閉塞などが抑制され、フィルタのメンテナンス作業や交換作業の頻度が少なくなる。その結果、抽気装置２０の運転効率を向上させることが可能となる。また、圧力損失が減るので、集塵器２２などの設備を小型化することが可能となる。

本実施形態の混合器２１のうち図３及び図５に示される例では、開口部２１ａ，２１ｂが互いに対向している。この場合、抽気ガスＧ４，Ｇ５が混合器２１において対向方向から衝突するので、抽気ガスＧ４，Ｇ５が極めて均一に混ざりやすくなる。そのため、抽気ガスＧ４中の微小粒子が抽気ガスＧ５中の原料ダストにより付着しやすくなる。従って、フィルタの目詰まり（圧力損失）及び流路の閉塞などがより抑制される。その結果、抽気装置２０の運転効率をより向上させることが可能となる。

クリンカ焼成装置１０の運転状況、使用原料の成分等によって、焼成炉１１内の流れが変化することがある。そのため、焼成炉１１内を流通するダスト濃度が変わり、抽気管Ｄ１，Ｄ２からそれぞれ抽気される抽気ガスＧ４，Ｇ５に随伴するダストの塩素濃度が変わることがある。ところが、本実施形態では、ダスト採取器ＤＭ３よって採取されたダストの塩素濃度が所定の範囲内となるように、ダスト採取器ＤＭ１，ＤＭ２よって採取されたダストの塩素濃度に基づいてダンパＤＰ１，ＤＰ２の開度を調節している。そのため、混合器２１の下流側におけるダストの塩素濃度が所定の範囲内に調節される。従って、フィルタの目詰まり（圧力損失）及び流路の閉塞などがさらに抑制される。その結果、抽気装置２０の運転効率をさらに向上させることが可能となる。

ここで、ダンパＤＰ１，ＤＰ２の開度に応じて混合器２１の下流側におけるダストの塩素濃度が変化することを確認するための試験を行った。まず、ダンパＤＰ１の開度を１００％とし、ダンパＤＰ２の開度を０％として、混合器２１の下流側においてダストの粒度分布を測定した（試験１）。すなわち、抽気ガスＧ４に随伴するダストの粒度分布を測定した。その結果、図８（ａ）に示されるように、抽気ガスＧ４に随伴するダスト中には粒径が２μｍ程度の比較的小径の粒子が相対的に多く、ダストの塩素濃度が比較的高いことが確認された。

次に、ダンパＤＰ１の開度を０％とし、ダンパＤＰ２の開度を１００％として、混合器２１の下流側においてダストの粒度分布を測定した（試験２）。すなわち、抽気ガスＧ５に随伴するダストの粒度分布を測定した。その結果、図８（ｂ）に示されるように、抽気ガスＧ５に随伴するダスト中には粒径が６０μｍ程度の比較的大径の粒子が相対的に多く、ダストの塩素濃度が比較的低いことが確認された。

次に、ダンパＤＰ１の開度を１００％とし、ダンパＤＰ２の開度を３０％として、混合器２１の下流側においてダストの粒度分布を測定した（試験３）。すなわち、抽気ガスＧ４と抽気ガスＧ５とを１００：３０で混合した混合ガスＧ６に随伴するダストの粒度分布を測定した。その結果、図９（ａ）に示されるように、当該混合ガスＧ６に随伴するダスト中には粒径が２μｍ程度の粒子のピークと粒径が２０μｍ程度の粒子のピークが確認された。すなわち、抽気ガスＧ４と抽気ガスＧ５とを１００：３０で混合することで、抽気ガスＧ４に随伴するダスト中に含まれる比較的小径の粒子が、抽気ガスＧ５中の原料ダストに若干付着したことが確認された。従って、混合ガスＧ６の塩素濃度は、抽気ガスＧ４の塩素濃度よりも若干低下したことが確認された。

次に、ダンパＤＰ１の開度を１００％とし、ダンパＤＰ２の開度を７０％として、混合器２１の下流側においてダストの粒度分布を測定した（試験４）。すなわち、抽気ガスＧ４と抽気ガスＧ５とを１００：７０で混合した混合ガスＧ６に随伴するダストの粒度分布を測定した。その結果、図９（ｂ）に示されるように、当該混合ガスＧ６に随伴するダスト中には粒径が２μｍ程度の粒子のピークと粒径が２０μｍ程度の粒子のピークが確認された。ただし、双方のピークとも試験３の場合よりも小さかった。すなわち、抽気ガスＧ４と抽気ガスＧ５とを１００：７０で混合することで、試験３の場合と比較して、抽気ガスＧ４に随伴するダスト中に含まれる比較的小径の粒子が、抽気ガスＧ５中の原料ダストにより多く付着したことが確認された。従って、試験４における混合ガスＧ６の塩素濃度は、試験３における混合ガスＧ６の塩素濃度よりも若干低下したことが確認された。

次に、ダンパＤＰ１，ＤＰ２の開度を共に１００％として、混合器２１の下流側においてダストの粒度分布を測定した（試験５）。すなわち、抽気ガスＧ４と抽気ガスＧ５とを１００：１００で混合した混合ガスＧ６に随伴するダストの粒度分布を測定した。その結果、図１０に示されるように、当該混合ガスＧ６に随伴するダスト中には粒径が４０μｍ〜５０μｍ程度の粒子のピークが確認されたが粒径が３μｍ程度の粒子のピークが確認されなかった。すなわち、抽気ガスＧ４と抽気ガスＧ５とを１００：１００で混合することで、抽気ガスＧ４に随伴するダスト中に含まれる比較的小径の粒子の大部分が、抽気ガスＧ５中の原料ダストに付着したことが確認された。従って、試験５における混合ガスＧ６の塩素濃度は、試験４における混合ガスＧ６の塩素濃度よりも低下したことが確認された。

以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、焼成炉１１のうち異なる３箇所以上から抽気された抽気ガスを混合器２１で混合してもよい。

抽気管Ｄ１，Ｄ２のそれぞれに抽気ファンを設けて、抽気ファンの回転数を調節することによって抽気ガスＧ４，Ｇ５の抽気量を調節してもよい。抽気ガスＧ４，Ｇ５の抽気量は、作業者によって適宜調節されてもよい。ダスト採取器ＤＭ１〜ＤＭ３によって採取された各ダストの塩素濃度のデータをコンピュータが処理し、その結果に基づいてコンピュータが抽気ガスＧ４，Ｇ５の抽気量を自動制御してもよい。

クリンカ焼成装置１０の各種要素、抽気装置２０の他の各種要素（例えば、ファンＣ１ｂ，Ｃ２ｂ，Ｃ３ｄ）が、作業者又はコンピュータによって調節されてもよい。

１…クリンカ製造装置、１０…クリンカ焼成装置、１１…焼成炉、２０…抽気装置、２１…混合器、２１ａ…開口部（第１の開口部）、２１ｂ…開口部（第２の開口部）、Ｃ１…冷却器（第１の冷却器）、Ｃ２…冷却器（第２の冷却器）、Ｄ１…抽気管（第１の抽気管）、Ｄ２…抽気管（第２の抽気管）、ＤＭ１…ダスト採取器（第１の採取器）、ＤＭ２…ダスト採取器（第２の採取器）、ＤＭ３…ダスト採取器（第３の採取器）、ＤＰ１…ダンパ（第１の調節器）、ＤＰ２…ダンパ（第２の調節器）、Ｇ４…抽気ガス（第１の抽気ガス）、Ｇ５…抽気ガス（第２の抽気ガス）、Ｇ６…混合ガス。

Claims (5)

1. セメントクリンカ焼成装置の焼成炉の異なる箇所にそれぞれ接続された第１及び第２の抽気管と、
   前記第１の抽気管を介して前記焼成炉から抽気された第１の抽気ガスを冷却する第１の冷却器と、
   前記第２の抽気管を介して前記焼成炉から抽気された第２の抽気ガスを冷却する第２の冷却器と、
   前記第１の冷却器によって塩化カリウムの融点未満の温度まで冷却された前記第１の抽気ガスと、前記第２の冷却器によって塩化カリウムの融点未満の温度まで冷却された前記第２の抽気ガスとが導入されて混合される混合器とを備える、抽気装置。
2. 前記混合器のうち前記第１の抽気管が接続される第１の開口部と、前記混合器のうち前記第２の抽気管が接続される第２の開口部とは対向している、請求項１に記載の抽気装置。
3. セメントクリンカ焼成装置の焼成炉から第１の抽気ガスを抽気し、塩化カリウムの融点未満の温度まで前記第１の抽気ガスを冷却する第１の工程と、
   前記焼成炉のうち前記第１の抽気ガスの抽気箇所とは異なる箇所から第２の抽気ガスを抽気し、塩化カリウムの融点未満の温度まで前記第２の抽気ガスを冷却する第２の工程と、
   前記第１の工程において冷却された後の前記第１の抽気ガスと、前記第２の工程において冷却された後の前記第２の抽気ガスとを混合する第３の工程とを含む、抽気方法。
4. 前記第３の工程では、前記第１の工程において冷却された後の前記第１の抽気ガスと、前記第２の工程において冷却された後の前記第２の抽気ガスとを対向方向から衝突させることにより、前記第１及び第２の抽気ガスを混合させる、請求項３に記載の抽気方法。
5. 前記第３の工程において混合された後の混合ガスに随伴するダストの塩素濃度が所定の範囲内となるように、前記第１の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度及び前記第２の抽気ガスに随伴するダストの塩素濃度に基づいて前記焼成炉からの前記第１又は第２の抽気ガスの抽気量を調節する第４の工程を更に含む、請求項３又は４に記載の抽気方法。