JP6784024B2 - 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

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、本開示は、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からの抽気ガス、及び、抽気ガスを冷却する冷却ガスが導入される冷却器と、冷却器から排出されたガスであって抽気ガスと冷却ガスとの混合ガスに同伴する粒子の一部を冷却器に戻すように構成された循環流路とを備える。

本開示の一つの観点に係る抽気装置では、循環流路が、冷却器から排ガスとして排出された、抽気ガスと冷却ガスとの混合ガスに同伴する粒子の一部を冷却器に戻すように構成さている。すなわち、冷却室においては揮発性成分が冷却されてヒュームが生ずるので、ヒュームを構成する微小粒子の一部は、循環流路を通じて冷却室に戻される。当該微小粒子は冷却器内において抽気ガスと接触すると、種となって当該微小粒子の表面に揮発性成分が固化して成長する。そのため、抽気ガス中の揮発性成分が単独でヒュームになることが抑制されつつ、当該微小粒子の粗大化が図られる。従って、微小粒子は粗大化して付着力が弱まると共に数が減ることで、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、付着力が強い微小粒子の一部が冷却器に向けて戻されると、当該微小粒子が下流側（集塵器側）に向かうことが抑制される。そのため、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。さらに、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。

本開示の一つの観点に係る抽気装置は、冷却器からの混合ガスが導入され、混合ガスに含まれるダストを捕集するように構成された集塵器を更に備え、循環流路は、集塵器により捕集されたダストの一部を冷却器に戻すように構成されていてもよい。

循環流路は、混合ガスの一部を冷却器に戻すように構成されていてもよい。この場合、集塵機に向かうガス量が減るので、集塵機などの設備をより小型化することが可能となる。

本開示の一つの観点に係る抽気装置は、冷却器内に散水するように構成された給水器を更に備えてもよい。この場合、給水器からの散水により揮発性成分が冷却されるので、揮発性成分が微小粒子の表面に固化して析出しやすくなる。そのため、微小粒子の粗大化を促進す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から抽気された抽気ガスを冷却器に導入する第１の工程と、冷却ガスを冷却器に導入して、冷却器に導入された抽気ガスを冷却ガスで冷却する第２の工程と、冷却器から排出されたガスであって抽気ガスと冷却ガスとの混合ガスに同伴する粒子の一部を冷却器に戻す第３の工程とを含む。

本開示の他の観点に係る抽気方法では、第３の工程において、冷却器から排ガスとして排出された、抽気ガスと冷却ガスとの混合ガスに同伴する粒子の一部を冷却器に戻している。すなわち、冷却室においては揮発性成分が冷却されてヒュームが生ずるので、ヒュームを構成する微小粒子の一部は冷却室に戻される。当該微小粒子は冷却器内において抽気ガスと接触して種となり、当該微小粒子の表面に揮発性成分が固化する。そのため、抽気ガス中の揮発性成分が単独でヒュームになることが抑制されつつ、当該微小粒子の粗大化が図られる。従って、微小粒子は粗大化して付着力が弱まり、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、付着力が強い微小粒子の一部が冷却器に向けて戻されるので、当該微小粒子が下流側（集塵器）に向かうことが抑制される。そのため、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。さらに、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、冷却器からの混合ガスを集塵器に導入して混合ガスに含まれるダストを捕集することと、集塵器により捕集されたダストの一部を冷却器に戻すこととを行ってもよい。この場合、集塵機に向かうガス量が減るので、集塵機などの設備をより小型化することが可能となる。

第３の工程では、混合ガスの一部を冷却器に戻すことを行ってもよい。

第２の工程では、冷却器内に散水しつつ、冷却器に導入された抽気ガスを冷却ガスで冷却してもよい。この場合、給水器からの散水により揮発性成分が冷却されるので、揮発性成分が微小粒子の表面に固化して析出しやすくなる。そのため、微小粒子の粗大化を促進す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、抽気装置の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（第１の例）を示す概略図である。 図２は、本実施形態に係るクリンカ製造装置の他の例（第２の例）を示す概略図である。 図３は、本実施形態に係るクリンカ製造装置の他の例（第３の例）を示す概略図である。 図４は、見掛け比重の定義を説明するための図である。

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、キルンと、クリンカ・クーラとを含む。キルンは、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。クリンカ・クーラは、焼成炉１１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。

ＳＰ１２は、焼成炉１１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焼成炉１１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、高温のキルン内では気化しているが、キルン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、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として抜き出す。この抽気ガスＧ４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、冷却器２１と、集塵器２２とを有する。冷却器２１は、クリンカ焼成装置１０からの抽気ガスＧ４を冷却するように構成されている。冷却器２１は、抽気ガスＧ４を抽気及び排気するメインダクトと、冷却ガスＧ５が導入されるサブダクトとを含む。例えば、メインダクトには、径方向に拡大した拡大部が設けられ、サブダクトは、拡大部の内壁面の接線方向に延びるように拡大部に接続されている。冷却器２１には、塔底部から抽気ガスＧ４が導入されると共に、ダクトから冷却ガスＧ５が導入される。冷却ガスＧ５として用いられるガスは、抽気ガスＧ４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。冷却器２１に導入される冷却ガスＧ５の温度は、例えば室温程度であってもよい。

冷却器２１においては、冷却器２１の中心部が高温で壁部が低温であり、温度分布がかなり不均一となっている。そのため、冷却器２１では、抽気ガスＧ４と冷却ガスＧ５とはあまり混合されない。従って、抽気ガスＧ４（キルン排ガスＧ２）に多く含まれる揮発性成分は、内壁面への到達が妨げられ、冷却器２１の内壁面において固化し難い（冷却器２１の内壁面に固着し難い）。なお、クリンカ製造装置１の実運転時において、抽気ガスＧ４中の主な揮発性成分はＫＣｌ及びＳＯ_２である。これらが十分に固化する温度は、種々の要素（例えば、共晶による融点の低下、気体が液化・固化する時の凝集熱、脱硫時の反応熱など）に影響されうるが、例えば６００℃程度である。一方、冷却器２１内で抽気ガスＧ４と冷却ガスＧ５とが混合され、揮発性成分の固化が促進され、微小粒子又は当該微小粒子が粗大化された粗大化粒子（詳しくは後述する）が生成される。冷却器２１の中心部の温度が６００℃程度の場合、抽気ガスＧ４と冷却ガスＧ５とが混合された後の混合ガスＧ６の温度は概ね３５０℃以下になる。

冷却器２１によって抽気ガスＧ４を集塵器２２の耐熱温度まで冷却すると、生成されるガスの量が増えて集塵器２２における効率が低くなる傾向にある。そのため、集塵器２２に導入される前の混合ガスＧ６を冷却してもよい。混合ガスＧ６の冷却方法としては、例えば、冷却流体（冷却ガスＧ５その他のガス、水などの液体）を混合ガスＧ６にも供給してもよいし、熱交換器を用いてもよいし、混合ガスＧ６を長い配管に通して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、冷却器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、微小粒子、粗大化粒子、及び当初から径の大きな大径粒子（以下では、粗大化粒子及び大径粒子をまとめて「粗大粒子」という。）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（図示せず）等に回収される。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、冷却器２１の後段で且つ集塵器２２の前段（例えば、冷却器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、粒子のダクトに対する堆積を抑制できる。そのため、ダクトが粒子によって閉塞され難くなる。

抽気装置２０は、集塵器２２から排出された粒子（バイパスダストＭ４）の一部を循環ダストＭ５として冷却器２１に戻すように構成された循環流路を更に有している。図１では、循環ダストＭ５が冷却器２１に直接供給されるように描かれているが、循環ダストＭ５が抽気ガスＧ４と混合されればよい。従って、循環ダストＭ５を冷却ガスＧ５に混合した後に冷却器２１に戻してもよいし、循環ダストＭ５を抽気ガスＧ４に混合した後に冷却器２１に戻してもよい。

循環ダストＭ５は、微小粒子を含んでいてもよいし、粗大粒子を含んでいてもよい。冷却器２１内における粗大粒子は、粒径が３０μｍ以上で且つ見掛け比重が１以上であってもよい。この場合、粗大粒子の重量が重いので、当該粗大粒子が遠心力によって冷却器２１の内壁面に押しつけられ易くなる。そのため、粗大粒子が冷却器２１の内壁面を掃除してコーチングの成長を抑制することができる。このような掃除の効果は粉体の流路で期待できるので、当該流路において粉体の流動性を向上させることができる。

なお、本明細書において、「見掛け比重」とは、見掛け上１個の粒子として振る舞う粒子Ｐ（図４（ａ）参照）において、当該粒子Ｐの質量と、当該粒子と同一体積の水Ｗ（図４（ｂ）参照）の質量との比をいう。図４（ｂ）に示される水Ｗの体積は、図４（ａ）に示される粒子Ｐの外形に密着する仮想的な袋の容積に等しく、粒子Ｐの実体部分（図４（ａ）の斜線部）に加えて、粒子Ｐの内部に存在する空隙Ｐ１や粒子Ｐの表面に存在する空孔Ｐ２を含む。なお、「見掛け比重」は、複数の粒子が付着して見掛け上１個の粒子として振る舞う凝集粒子についても同様に定義でき、当該凝集粒子の質量と、当該凝集粒子と同一体積の水の質量との比をいう。当該凝集粒子の体積とは、当該凝集粒子の外形に密着する仮想的な袋の容積に等しく、当該凝集粒子の実体部分に加えて、当該凝集粒子の内部に存在する空隙や当該凝集粒子の表面に存在する空孔を含む。

以上のような本実施形態では、バイパスダストＭ４の一部、すなわち混合ガスＧ６に同伴する粒子の一部が、循環流路によって冷却器２１に戻される。すなわち、冷却器２１においては揮発性成分が冷却されてヒュームが生ずるので、ヒュームを構成する微小粒子の一部が、循環流路を通じて冷却器２１に戻される。バイパスダストＭ４に含まれる当該微小粒子が冷却器２１内において抽気ガスＧ４と接触すると、種となった当該微小粒子の表面に揮発性成分が固化して成長する。そのため、抽気ガスＧ４中の揮発性成分が単独でヒュームになることが抑制されつつ、当該微小粒子の粗大化が図られる。従って、微小粒子は粗大化して付着力が弱まると共に数が減ることで、バグ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、付着力が強い微小粒子の一部が冷却器２１に向けて戻されると、当該微小粒子が下流側（集塵器２２側）に向かうことが抑制される。そのため、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。さらに、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。なお、サブミクロンオーダーの微小粒子は種となって成長し、最終的には凝集して粗大化粒子を作りうる。粗大化粒子の見掛け比重が例えば２以上である場合に、粗大化粒子の粒径が３μｍであると粒子の付着力がかなり弱まってバグフィルタの目詰まり及び流路の閉塞などが抑制され、粗大化粒子の粒径が５μｍ以上であると粒子の付着力がいっそう弱まってバグフィルタの目詰まり及び流路の閉塞などが十分に抑制される。また、粗大化粒子の粒径が１０μｍ以上で且つ粗大化粒子の見掛け比重が１以上であれば、バグフィルタの目詰まり（圧力損失）及び流路の閉塞などが極めて抑制される。また、バイパスダストＭ４を循環ダストＭ５として冷却器２１に戻す割合（Ｍ５／Ｍ４）は、循環ダストＭ５に含まれる粒子に応じて適宜設定してもよい。具体的には、循環ダストＭ５に含まれる粒子の平均粒径が大きい（例えば１０μｍ以上）の場合には、当該割合を２０％〜５０％程度に設定すると、１０μｍ以上の粒径を有する粗大化粒子を得やすくなる。一方、循環ダストＭ５に含まれる粒子の平均粒径が小さい場合には、当該割合を少なくしても十分な種結晶を得ることができる。

ところで、バイパスダストＭ４に含まれる塩素の値の０．５％〜３％分は、キルン排ガスＧ２に同伴している原料ダストが抽気前から含有しているものであり、それを超える値の分はキルン排ガスＧ２中において揮発していた揮発性成分（塩素化合物）が凝結したものである。そのため、バイパスダストＭ４の塩素濃度が高いと、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ヒュームが多いことを意味し、当該微小粒子は付着力が強い。そこで、当該微小粒子の付着力を減らして抽気装置２０の運転を良好に行うため、バイパスダストＭ４における原料ダストの割合を増やし、バイパスダストＭ４の塩素濃度が２０％未満、好ましくは１５％以下とすることが行われていた。

しかしながら、本実施形態では、微小粒子を粗大化することにより付着力の弱い粗大化粒子を生成しているので、バイパスダストＭ４における原料ダストの割合を増やしてバイパスダストＭ４の塩素濃度を低くすることを必ずしも要しない。従って、本実施形態によれば、バイパスダストＭ４の塩素濃度が１５％以上、あるいは２０％以上であっても、抽気装置２０を良好に運転できる。

本実施形態では、抽気装置２０において回収されたダストがクリンカ焼成装置１０にほとんど戻らないように抽気装置２０が構成されている。そのため、抽気ガスＧ４に含まれる塩化物の大部分をバイパスダストＭ４として抽気装置２０において回収できる。従って、抽気率に対する塩素等の回収効率が極めて高くなる。また、抽気装置２０からクリンカ焼成装置１０に塩素を含むダストをほとんど戻さないので、抽気装置２０を小型化できる。

本実施形態では、集塵器２２としてバグフィルタを用いているので、微小粒子の粗大化が図られることにより、微小粒子によるバグフィルタの目詰まり（圧力損失）及び流路の閉塞などが低減される。そのため、抽気装置２０を省エネルギーで運転することが可能となる。また、バグフィルタの払い落としを減らすことができるので、バグフィルタの寿命を延ばすことが可能となる。

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、図２に示されるように、抽気装置２０は、冷却器２１から排出された混合ガスＧ６の一部を冷却器２１に戻すように構成された循環流路を更に有していてもよい。混合ガスＧ６中には、粗大化粒子及び粗大化に至らなかった微小粒子が含まれうるが、この場合、混合ガスＧ６中に存在する微小粒子の少なくとも一部が、循環流路を通って循環ガスＧ８として冷却器２１に戻る。そのため、図１の形態と同様の作用効果を得ることが可能となる。

図２において、循環流路を介して混合ガスＧ６の一部を冷却器２１に戻すための構成としては、分級装置（例えば、サイクロン、慣性集塵器等）を循環流路の分岐点に設置し、所定の粒径以下（例えば１０μｍ以下）の微小粒子を循環流路に流通させ、それより大きい粒径の粒子を集塵器２２に流通させてもよい。この際、集塵器２２に向かう粒子をガスと共に当該分級装置から抜き出してもよい。あるいは、冷却器２１の排ガス煙道の直管部から枝分かれするように循環流路（循環ガスＧ８の煙道）を接続し、慣性力を利用して分級を行ってもよい。

循環ガスＧ８は、抽気ガスＧ４と好適に混合されればよい。そのため、循環ガスＧ８は、図２に示されるように冷却器２１に直接戻されてもよいし、抽気ガスＧ４に吹き付けられた後に、抽気ガスＧ４と共に冷却器２１に戻されてもよい。

循環ガスＧ８は、冷却された後に冷却器２１に戻されてもよい。例えば、循環流路に分岐される前の混合ガスＧ６（冷却器２１から排出された混合ガスＧ６の全部）を冷却してもよいし、混合ガスＧ６から分岐された後の循環ガスＧ８を冷却してもよい。循環ガスＧ８の冷却方法としては、例えば、冷却流体（冷却ガスＧ５その他のガス、水などの液体）を混合ガスＧ６にも供給してもよいし、熱交換器を用いてもよいし、循環ガスＧ８を長い配管に通して自然に冷却してもよいし、これらを組み合わせてもよい。循環ガスＧ８を冷却することにより、冷却ガスＧ５の量を低減できるので、抽気装置２０をさらに小型化することが可能となる。

図３に示されるように、抽気装置２０は、冷却器２１内に散水するように構成された給水器２３を更に有していてもよい。給水器２３によって冷却器２１内の抽気ガスＧ４に散水された水滴の直径は、１００μｍ程度以上であると好ましい。この場合、冷却器２１の中心部に向けて延びるノズルがなくても、冷却器２１の内壁面に沿って流れる冷却ガスＧ５に阻まれずに、冷却器２１の中心部を流れる抽気ガスＧ４に水滴が届きやすい傾向にある。

図３において、抽気装置２０は、循環流路を流通する循環ガスＧ８に給水器２３が散水し、散水された循環ガスＧ８を冷却器２１に戻すように構成されていてもよい。循環ガスＧ８は冷却ガスＧ５と比較して温度が高く滞留時間も長いので、循環流路に散水すると、水滴は、冷却器２１に入る前に揮発し、小径となる。そのため、循環流路に比較的径の大きな水滴を散水できる。散水される水滴の径が大きいほど、水滴を生成するために要するエネルギーが小さくてすむ傾向にあるので、抽気の省エネ化を図ることが可能となる。

図３に示される形態においても、図２に示される形態と同様に、微小粒子は循環ガスＧ８によって冷却器２１に向けて循環し粗大化するので、集塵器２２による微小粒子の捕集量を減らすことができる。そのため、集塵器２２などの設備を小型化することが可能となる。また、循環ガスＧ８を冷却することにより、冷却ガスＧ５の量を低減できるので、冷却器２１（抽気装置２０）をさらに小型化することが可能となる。

図２及び図３に示される形態においても、図１に示される形態と同様に、バイパスダストＭ４の一部を循環流路によって冷却器２１に戻してもよい。

以上に説明した形態では、集塵器２２としてバグフィルタを例示して説明したが、集塵器２２として電気集塵器を用いてもよい。集塵器２２として電気集塵器を用いた場合、電気集塵器の電極に付着した塵埃を槌打して除去する際に再飛散する微小粒子の量を低減することができる。そのため、ガス及び微小粒子等の輸送系統の閉塞を抑制することが可能となる。

１…クリンカ製造装置、１０…クリンカ焼成装置、１１…焼成炉、１２…ＳＰ（サスペンション・プレヒータ）、２０…抽気装置、２１…冷却器、２２…集塵器、２３…給水器、Ｇ１…ガス、Ｇ２…キルン排ガス、Ｇ３…ＳＰ排ガス、Ｇ４…抽気ガス、Ｇ５…冷却ガス、Ｇ６…混合ガス、Ｇ７…集塵器排ガス、Ｇ８…循環ガス、Ｍ１…原料、Ｍ２…キルン原料、Ｍ３…クリンカ、Ｍ４…バイパスダスト、Ｍ５…循環ダスト。

Claims (18)

1. セメントクリンカ焼成装置からの抽気ガス、及び、前記抽気ガスを冷却する冷却ガスが導入される冷却器と、
   前記冷却器から排出されたガスであって前記抽気ガスと前記冷却ガスとの混合ガスに同伴するヒュームを構成する微小粒子の一部が前記冷却器に戻るような構成とした循環流路とを備え、
   前記循環流路によって前記冷却器に戻される前記微小粒子は、前記冷却器内の前記抽気ガスとの接触に際して種として機能し、種である自身の表面に、前記抽気ガスに含まれる揮発性成分を結晶として成長させる、抽気装置。
2. 前記冷却器からの前記混合ガスが導入され、前記混合ガスに含まれるダストを捕集するように構成された集塵器を更に備え、
   前記循環流路は、前記集塵器により捕集されたダストの一部を前記冷却器に戻すように構成されている、請求項１に記載の抽気装置。
3. 前記冷却器から導入される前記混合ガスに含まれるダストを捕集するように構成された集塵器を更に備え、
   前記循環流路は、前記冷却器から前記集塵器に至る前の前記混合ガスの一部を前記冷却器に戻すように構成されている、請求項１に記載の抽気装置。
4. 前記冷却器から前記集塵器に至る流路と前記循環流路との分岐点に設置された分級装置を更に備え、
   前記分級装置は、所定の粒径以下の微小粒子を前記循環流路に流通させ、前記所定の粒径よりも大きい粒径の粒子を前記集塵器に流通させるように構成されている、請求項３に記載の抽気装置。
5. 前記所定の粒径は１０μｍである、請求項４に記載の抽気装置。
6. 前記集塵器において捕集された前記ダストの塩素濃度が１５％以上である、請求項２〜５のいずれか一項に記載の抽気装置。
7. 前記循環流路は、前記混合ガスの一部を前記冷却器に戻すように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の抽気装置。
8. 前記抽気ガスを前記冷却器に導入するように構成されたメイン流路と、
   前記冷却ガスを前記冷却器に導入するように構成されたサブ流路とをさらに備え、
   前記メイン流路及び前記サブ流路はそれぞれ、前記冷却器の異なる箇所に接続されており、
   前記循環流路は、前記サブ流路又は前記冷却器に接続されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の抽気装置。
9. 前記冷却器内に散水するように構成された給水器を更に備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の抽気装置。
10. セメントクリンカ焼成装置から抽気された抽気ガスを冷却器に導入する第１の工程と、
    冷却ガスを前記冷却器に導入して、前記冷却器に導入された前記抽気ガスを前記冷却ガスで冷却する第２の工程と、
    前記冷却器から排出されたガスであって前記抽気ガスと前記冷却ガスとの混合ガスに同伴するヒュームを構成する微小粒子の一部が、循環流路を通じて前記冷却器に戻る第３の工程とを含み、
    前記循環流路によって前記冷却器に戻される前記微小粒子は、前記冷却器内の前記抽気ガスとの接触に際して種として機能し、種である自身の表面に、前記抽気ガスに含まれる揮発性成分を結晶として成長させる、抽気方法。
11. 前記第３の工程では、
    前記冷却器からの前記混合ガスを集塵器に導入して前記混合ガスに含まれるダストを捕集することと、
    前記集塵器により捕集されたダストの一部を前記冷却器に戻すこととを行う、請求項１０に記載の抽気方法。
12. 前記第３の工程では、
    前記冷却器からの前記混合ガスを集塵器に導入して前記混合ガスに含まれるダストを捕集することと、
    前記冷却器から前記集塵器に至る前の前記混合ガスの一部を前記冷却器に戻すこととを行う、請求項１０に記載の抽気方法。
13. 前記第３の工程では、
    前記冷却器からの前記混合ガスを集塵器に導入して前記混合ガスに含まれるダストを捕集することと、
    前記冷却器から前記集塵器に至る流路と前記循環流路との分岐点に設置された分級装置によって、所定の粒径よりも大きい粒径の粒子を前記集塵器に流通させることと、
    前記分級装置によって、前記所定の粒径以下の微小粒子を前記循環流路に流通させることとを行う、請求項１２に記載の抽気方法。
14. 前記所定の粒径は１０μｍである、請求項１３に記載の抽気方法。
15. 前記集塵器において捕集された前記ダストの塩素濃度が１５％以上である、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の抽気方法。
16. 前記第３の工程では、前記混合ガスの一部を前記冷却器に戻すことを行う、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の抽気方法。
17. 前記第１の工程では、メイン流路を通じて前記抽気ガスを前記冷却器に導入し、
    前記第２の工程では、サブ流路を通じて前記冷却ガスを前記冷却器に導入しており、
    前記メイン流路及び前記サブ流路はそれぞれ、前記冷却器の異なる箇所に接続されており、
    前記循環流路は、前記サブ流路又は前記冷却器に接続されている、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の抽気方法。
18. 前記第２の工程では、前記冷却器内に散水しつつ、前記冷却器に導入された前記抽気ガスを前記冷却ガスで冷却する、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の抽気方法。

Images