JP7420628B2 - 塩素バイパスの抽気装置、塩素バイパス設備、セメントクリンカ製造設備、及びセメントクリンカの製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、塩素バイパスの抽気装置、塩素バイパス設備、セメントクリンカ製造設備、及びセメントクリンカに関する。

セメントクリンカ製造設備では多種多様の廃棄物が処理されている。近年、廃棄物処理量の増加に伴い、塩素及び硫黄等の揮発成分のセメントキルンへのインプット量が増加している。これらの揮発成分は、製造設備内に付着してコーチングを生成する要因となり、セメントクリンカ製造設備の操業に影響を及ぼす。このため、多くのセメントクリンカ製造設備には揮発成分を低減するために塩素バイパス設備が設置されている。

塩素バイパス設備の抽気管におけるダストの堆積及びコーチングを抑制する技術が種々検討されている。例えば、特許文献１では、抽気管の内壁を、冷却用空気の旋回流の逆流によるエアーカーテンで保護するとともに、コーチングの発生を抑制することが提案されている。そして、逆流を調節するため、スライドゲートタイプのような吹込口の入口断面積可変機構を設けることが提案されている。特許文献２では、抽気ダクト内に、抽気ガスの下流側から排気ダクト側に向けて抽気ダクトの内壁に沿う気体の旋回流を噴出させることにより抽気ダクト内に堆積するダストを除去するダスト除去ノズルを設けることが提案されている。

特開平９－１７５８４７号公報 特開２０１０－１２６４１０号公報

特許文献１のように、スライドゲートの差し込み量により抽気管の内壁を保護する冷却風の流速を変え、吹込み位置を変更することは、塩素バイパスの抽気管におけるダストの堆積及びコーチングを抑制するのに有効であると考えられる。しかしながら、特許文献１のようにスライドゲートタイプの機構を設けると、装置が大型化することが懸念される。また、可動部や摺動部が大きくなり気密性を維持し難くなることが懸念される。また、特許文献２のように、ダスト除去ノズルを抽気管内に挿入して配置する技術では、ダスト除去ノズルの死角にダストが堆積し易くなることが懸念される。

そこで、本開示では、ダストの堆積及び付着を低減すること、及び、セメントキルンの熱損失を低減することが可能であり、塩素バイパス設備の運転を安定化することが可能な抽気装置を提供する。また、そのような抽気装置を備えることによって、安定的に運転することが可能な塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造装置を提供する。また、安定的にセメントクリンカを製造することが可能なセメントクリンカの製造方法を提供する。

本開示の一側面に係る抽気装置は、セメントキルンの窯尻及び／又はライジングダクトに連結され、抽気口からキルンガスを抽気する抽気管と、その周方向に沿うように冷却ガスを導入する冷却ガス導入部と、を備える塩素バイパスの抽気装置であって、抽気口に堰状部材を有し、堰状部材は切り欠き部を有する。

上記抽気装置は抽気口に堰状部材を有する。堰状部材は、抽気口における流路を絞ることができる。抽気管の周方向に沿うように冷却ガスが導入されることから、抽気管の内部では、キルンガスと冷却ガスが混合されながら、抽気管の周方向に沿って旋回流が生じる。一方、抽気管全体としては、キルンガスと冷却ガスとを含む抽気ガスを抽気管の下流側に導出するものの、抽気管内の抽気ガスの一部は、セメントキルン側に逆流することがある。この場合、旋回流の影響により、抽気口の中心部分よりも外周部分から冷却ガスが逆流し、セメントキルンの熱損失が生じることになる。

ここで、上記抽気装置は、抽気口の流路を絞り、切り欠き部を有する堰状部材を有するため、大部分の冷却ガスの逆流を抑制してセメントキルンの熱損失を低減できる。そして、一部の逆流する冷却ガスは、主に切り欠き部を流通することとなるため、逆流する冷却ガスの位置を調整するとともに、逆流する冷却ガスの流速を大きくすることができる。このため、キルンガスとともに抽気口から流入する原料ダストの流入量が多い位置に切り欠き部が配置されるように堰状部材を設ければ、抽気管への原料ダストの流入量が低減され、抽気管内に堆積及び付着するダストを低減することができる。また、原料ダストの吸引量を低減することで、揮発成分を含むキルン排ガスを効率よく抽気することができる。

上記抽気装置は、このように抽気管内に流入する原料ダストを低減し、抽気管内に堆積及び付着するダストを低減できる。また、揮発成分を含むキルン排ガスを効率よく抽気できるとともに、セメントキルンの熱損失を低減することができる。したがって、塩素バイパス設備及びセメント製造設備の運転を安定化することができる。また、抽気管内に堆積及び付着するダストに含まれる原料ダストは、セメントキルンで焼成され、セメントクリンカとなることから、セメント原料を有効活用してセメントクリンカの収量を増やすことができる。なお、上述の抽気装置は、上述のとおり、塩素バイパス設備及びセメント製造設備の運転を安定化できるものであるが、そのメカニズムは上述の説明内容に限定されるものではない。

上記堰状部材は、抽気管の内壁の周方向に沿ってＣ型リング状又はＯ型リング状に設けられることが好ましい。これによって、抽気口における流路を十分に絞り、抽気管へのダストの流入を一層抑制することができる。また、冷却ガスがキルンガスと十分に混合される前に窯尻及びライジングダクトに逆流することを十分に抑制できる。

上記堰状部材は、切り欠き部が抽気口の上側に配置するように設けられてもよい。これによって、例えば抽気口の上方から落下してくる原料ダスト（例えば仮焼炉からの抜け落ちダスト）が、抽気口から流入することを抑制できる。これによって、抽気管内に堆積及び付着するダストを十分に低減するとともに、原料ダストを有効活用してセメントクリンカの収量を十分に増やすことができる。

上記堰状部材は、切り欠き部が抽気口の下側に配置するように設けられてもよい。これによって、例えばセメントキルン側からキルンガスに巻き込まれて窯尻又はライジングダクトを上昇してくるダストが抽気口から抽気管に流入することを抑制できる。したがって、抽気管内に堆積及び付着するダストを十分に低減することができる。なお、このように抽気口の下方が巻き上がってくるダスト量と、抽気口から落下してくるダストの量の大小関係は、セメントキルン及びその付帯設備の装置構成、及び、運転状態等に応じて変動する。このため、装置構成及び運転状態等に応じて、切り欠き部の位置を選定すればよい。

上記堰状部材の一部は、抽気口から離れるにつれて薄くなるテーパー部を有することが好ましい。これによって、堰状部材における旋回流の跳ね返りを抑制し、抽気管の下流側から上流側（抽気口）に向かって逆流する旋回流を抽気口近傍まで十分に維持することができる。したがって、抽気口付近に堆積又は付着したダストをライジングダクト又は窯尻に戻すことができるとともに、抽気口から原料ダストが流入することを抑制することができる。なお、本開示において、抽気管の上流側とは抽気口側であり、下流側とは抽気口とは反対側を意味する。冷却ガス導入部は抽気口よりも下流側において抽気管に冷却ガスを導入する。

上記堰状部材は、切り欠き部を構成する一対の先端部の少なくとも一方は、切り欠き部に近くなるにつれて薄くなるテーパー部を有することが好ましい。これによって、旋回流がテーパー部に沿って案内されやすくなるため、切り欠き部から窯尻又はライジングダクト内に逆流する抽気ガスの速度を一層大きくすることができる。したがって、抽気口へのダストの流入を一層抑制することができる。

上記抽気装置は、抽気管と同心となるように抽気口側とは反対側から抽気管の内部に挿入された管体を備えることが好ましい。このような管体を備えることによって、抽気管の周方向に沿うよう導入される冷却ガスよって生じる旋回流の形成を一層促進し、抽気管へのダストの流入を一層低減することができる。

上記抽気装置は、抽気管、ライジングダクト、セメントキルン、及び窯尻から選ばれる少なくとも一つの運転情報を計測する計測部と、計測部で計測された運転情報に基づいて、抽気管に導入される冷却ガスの流量を調節する流量調節部と、を有することが好ましい。これによって、塩素バイパス設備及びセメントキルンの運転状況に応じて、抽気管に導入される冷却ガスの流量を調節することができる。したがって、塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造設備の運転の一層の安定化を図ることができる。

本開示の一側面に係る塩素バイパス設備は、上述のいずれかの抽気装置を備える。これによって、抽気管内の原料ダストの流入を低減し、抽気管内に堆積及び付着するダストを低減することができる。また、原料ダストの吸引量を低減することで、揮発成分を含むキルン排ガスを効率よく抽気することができる。また、セメントキルンの熱損失を低減することができる。したがって、安定的にセメントクリンカ製造設備を運転することができる。また、抽気管内に堆積及び付着するダストに含まれる原料ダストは、セメントキルンで焼成され、セメントクリンカとなることから、セメント原料を有効活用してセメントクリンカの収量を増やすことができる。

本開示の一側面に係るセメントクリンカ製造設備は、予熱仮焼部と、セメントキルンと、ライジングダクトと、ライジングダクト及び／又はセメントキルンの窯尻に接続される上述の塩素バイパス設備とを備える。このセメントクリンカ製造設備は、上述のいずれかの抽気装置を有する塩素バイパス設備を備えることから、抽気管内のダストの堆積及び付着を低減することができる。また、原料ダストの吸引量を低減することで、揮発成分を含むキルン排ガスを効率よく抽気することができる。また、冷却ガスの逆流を抑制してセメントキルンの熱損失を低減することができる。したがって、塩素バイパス設備及びこれを備えるセメントクリンカ製造設備を安定的に運転することができる。

本開示の一側面に係るセメントクリンカの製造方法は、セメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼工程と、予熱及び仮焼された前記セメント原料を焼成して、セメントクリンカを製造する焼成工程と、焼成工程で発生するキルンガスに含まれる揮発成分の少なくとも一部を上述の塩素バイパス設備でダストとして回収するダスト回収工程と、を有する。

この製造方法では、上述の塩素バイパス設備でダストを回収する回収工程を有する。したがって、抽気管内の原料ダストの流入を低減し、抽気管内に堆積及び付着するダストを低減することができる。また、原料ダストの吸引量を低減することで、揮発成分を含むキルン排ガスを効率よく抽気することができる。また、冷却ガスの逆流を抑制してセメントキルンの熱損失を低減することができる。したがって、各工程を安定化させ、安定的にセメントクリンカを製造することができる。

本開示によれば、ダストの堆積及び付着を低減すること、及び、セメントキルンの熱損失を低減することができる。また、原料ダストの吸引量を低減することで、揮発成分を含むキルン排ガスを効率よく抽気することができる。したがって、塩素バイパス設備の運転を安定化することが可能な抽気装置を提供することができる。また、そのような抽気装置を備えることによって、安定的に運転することが可能な塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造装置を提供することができる。また、安定的にセメントクリンカを製造することが可能なセメントクリンカの製造方法を提供することができる。

一実施形態に係る塩素バイパス設備とこれに備えられる抽気装置の概要を示す図である。 図１における抽気装置とその近傍を拡大して示す図である。 抽気装置に備えられる堰状部材を示す図である。 堰状部材の幾つかの変形例を示す図である。 別の実施形態に係る抽気装置を示す断面図である。 堰状部材の別の変形例を示す斜視図である。 さらに別の実施形態に係る抽気装置を示す断面図である。 さらに別の実施形態に係る抽気装置を示す断面図である。 図８のＩＸ－ＩＸ線断面図である。 塩素バイパス設備に設けられるチャンバの一例を示す図である。 塩素バイパス設備に設けられるチャンバの別の例を示す図である。 一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備を示す図である。

以下、場合により図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。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、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

図１は、一実施形態に係る塩素バイパス設備とこれに備えられる抽気装置の概要を示す図である。塩素バイパス設備１００はセメントキルン５０と窯尻５２とライジングダクト５１を備えるセメントクリンカ製造設備２００に設けられ、セメントクリンカの製造に伴って生じる塩素等の揮発成分を含むキルンガスを抽気する抽気装置９０を備える。抽気装置９０を備える塩素バイパス設備１００は、セメントクリンカ製造設備内の塩素等の揮発成分をダストとして回収し、セメントクリンカ製造設備内の揮発成分を低減する。

塩素バイパス設備１００は、ライジングダクト５１及び／又はセメントキルン５０の窯尻５２から、キルンガスを抽気し、抽気したキルンガスに冷却ガスを混合してキルンガスと冷却ガスを含む抽気ガスを得る抽気装置９０と、抽気装置９０に冷却ガスを供給するための導入ファン１４と、抽気装置９０からの抽気ガスに含まれる塊状のダストを分離するチャンバ２０と、塊状のダストが分離された抽気ガスを揮発性アルカリ塩の融点以下に冷却する熱交換器２５と、冷却に伴って析出した、抽気ガスに含まれるダスト（塩素バイパスダスト）を、抽気ガスから分離する集塵器２６と、チャンバ２０、熱交換器２５及び集塵器２６を介して、抽気ガスを抽気する吸引ファン２８とを備える。抽気管１２は、抽気プローブと称されるものであってもよい。吸引ファン２８としては、シロッコファン及びターボファンなどの通常の吸引ファンが挙げられる。

抽気装置９０は、導入ファン１４から抽気管１２に冷却ガスを導入する冷却ガス導入部１６と、抽気管１２と、を備える。冷却ガスは、常温の空気であってよく、工場等で発生する排気ガスを含むものであってもよい。排気ガスとしては、例えば、セメント製造工場に持ち込まれた下水汚泥等の含水汚泥の受け入れ、貯蔵及び発酵時に発生する臭気ガス、吸引ファン２８及び他工程の吸引ファンから排出される排出ガス等が挙げられる。

抽気管１２は、図１に示されるように、水平方向に対して傾斜している。すなわち、抽気管１２の抽気口１２ａ側を上流側、チャンバ２０側を下流側としたときに、抽気管１２は、上流側よりも下流側の方が高くなるように傾斜した状態で、ライジングダクト５１（窯尻５２）に連結されている。これによって、旋回流と重力によって、原料ダストを含むダストをライジングダクト５１（窯尻５２）に戻すことができる。傾斜角度は、例えば水平面に対して上方に２０～７０°であってよい。ただし、抽気管１２は、幾つかの変形例では、水平であってもよい。

図２は、図１における抽気装置９０とその近傍を拡大して示す図である。抽気装置９０はライジングダクト５１（窯尻５２）に接続され、キルンガスと冷却ガスとを混合する円管形状の抽気管１２を備える。抽気管１２は、その内壁面に沿って設けられ、抽気口１２ａを形成する堰状部材１０を有する。

冷却ガス導入部１６は、抽気管１２における周面１３の接線方向に延在するように抽気管１２に接続されている。冷却ガス導入部１６から、抽気管１２の周面１３の周方向に沿うように導入された冷却ガス６２は、抽気口１２ａから抽気管１２に流入したキルンガス６０と混合しながら、抽気管１２に旋回流ＳＦ１，ＳＦ２を形成する。旋回流ＳＦ１，ＳＦ２の旋回軸と、円管形状を有する抽気管１２の中心軸は略一致してよい。旋回流ＳＦ１，ＳＦ２は、高温のキルンガス６０から抽気管１２の内壁面が保護する。また、抽気管１２内部を、下流側から上流側に流れる旋回流ＳＦ１は、抽気口１２ａにおいてキルンガスに同伴されるダストの流入を抑制する。

図３（Ａ）は堰状部材１０の平面図であり、図３（Ｂ）は堰状部材１０の側面図である。図３（Ａ）に示すように、堰状部材１０は、Ｃ型リング形状を有しており、外周縁１５ｂが抽気管１２の内壁の周方向に沿うように設置される。上部に切り欠き部１１を有する。切り欠き部１１と堰状部材１０の内周縁１５ａの内側が抽気口１２ａとなる。堰状部材１０は、切り欠き部１１が抽気口１２ａの上側に配置するように設けられてよい。これによって、例えば抽気口１２ａよりも上方にある仮焼炉から落下してくる抜け落ちダストが、抽気口１２ａから抽気管１２内に流入することを抑制できる。本開示における「抽気口の上側」とは抽気口の上半分の部分をいい、「抽気口の下側」とは抽気口の下半分の部分をいう。

切り欠き部１１がなす角度θは、好ましくは１８０°以下であり、より好ましくは３０～１５０°以下であり、さらに好ましくは６０～１２０°である。角度θが過大になると、抽気口１２ａからライジングダクト５１（窯尻５２）に逆流する冷却ガス量が多くなりすぎて、セメントクリンカ製造設備の熱効率が低下する傾向にある。一方、角度θが過少になると、抽気口１２ａからライジングダクト５１（窯尻５２）に逆流する冷却ガス量が少なくなりすぎて、ダストの流入を抑制する効果が低下する傾向にある。ここで、角度θは、図３（Ａ）のような正面図において、抽気口１２ａの中心Ｃ_０を通り、切り欠き部１１を形成する２つの先端部１０ａ，１０ｂと接する２つの線分のなす角度として求められる。

変形例では、堰状部材１０の切り欠き部１１は、抽気口１２ａの下側に配置するように設けられてよい。これによって、セメントキルン５０側からキルンガスに巻き込まれて窯尻５２及びライジングダクト５１を上昇してくるダストが抽気口１２ａから抽気管１２に流入することを抑制できる。堰状部材１０は、このようにダストの流入を制御する機能を有する。

堰状部材の外径ｒ０に対する内径ｒ１の比は、好ましくは０．４～０．９であり、より好ましくは０．５～０．８である。これによって、抽気口１２ａから逆流する抽気ガスの量を好適な範囲に調整し易くなる。

図４は、幾つかの変形例に係る堰状部材の正面図である。図４（Ａ）の堰状部材１０Ａは、堰状部材１０と同様にＣ型リング形状を有しているが、切り欠き部１１Ａの形状が切り欠き部１１とは異なっている。この場合も、切り欠き部１１Ａがなす角度θは、抽気口１２ａの中心Ｃ_０を通り、切り欠き部１１Ａを形成する２つの先端部１０ａ，１０ｂ（上端）と接する２つの線分のなす角度として求められる。堰状部材１０Ａは、内周縁１５ａの内側部分と切り欠き部１１Ａで構成される抽気口１２ａの輪郭に凸部がないため、図４のような面方向に沿うガスの流速成分のばらつきを小さくすることができる。また、例えば、堰状部材を耐火物で作製する場合の加工を円滑に行うことができる。

図４（Ｂ）の堰状部材１０Ｂは、Ｏ型リング形状を有しており、内周縁１５ａの一部が、他部よりも、外周縁１５ｂ側に凹むように切り欠かれて切り欠き部１１Ｂが形成されている。このようなＯ型リング形状を有する堰状部材１０Ｂは、冷却ガス導入部より導入された冷却ガスがキルンガスと十分に混合される前に窯尻及びライジングダクトに逆流することを十分に抑制できる。

図４（Ｃ）と堰状部材１０Ｃは、上下２つに分割されており、その間に合計２つの切り欠き部１１Ｃが形成されている。抽気口１２ａの中心Ｃ_０をそれぞれ通り、２つの切り欠き部１１Ｃにおいて対向する２つの先端部１０ａ，１０ｂと接する２つの線分のなす角度θ_１，θ_２は、合計値（θ_１＋θ_２）が、上述の範囲にあることが好ましい。なお、複数の切り欠き部は図４（Ｃ）のように上下に堰状部材を分断するものに限定されず、例えば、図４（Ｃ）において左右に堰状部材を分断するものであってもよい。これによって、抽気口１２ａの上側と下側に切り欠き部１１Ｃをそれぞれ配置することができる。また、切り欠き部は、例えば放射状に３つ以上形成されていてもよい。

図５は、別の実施形態に係る抽気装置を示す断面図である。抽気装置９１における抽気管１２Ａは、その中心軸Ｃ_１が水平になるようにしてライジングダクト５１（又は窯尻５２）に連結されている。抽気管１２Ａは、その内壁面に沿って、抽気口１２ａを形成するように堰状部材１０Ｄを有している。堰状部材１０Ｄは、上部にテーパー状に切り欠かれた切り欠き部１１Ｄを有する。堰状部材１０Ｄの切り欠き部１１Ｄは、抽気口１２ａから離れるにつれて薄くなるようにテーパー状に切り欠かれている。このように、本開示における切り欠き部は、堰状部材を分断する部分、及び、凹部が形成されるように切り欠かれる部分のみならず、テーパー状に一部が切り欠かれる部分であってよい。

このようなテーパー状の切り欠き部１１Ｄを有することによって、堰状部材１０Ｄは、抽気管１２Ａからライジングダクト５１（又は窯尻５２）に逆流するガスの流路を段階的にではなく、徐々に狭くすることができる。したがって、抽気管１２Ａの下流側から上流側（抽気口１２ａ）に向かう旋回流ＳＦ１を抽気口１２ａまで十分に維持することができる。よって、抽気口１２ａから原料ダストが流入することを抑制するとともに、抽気口１２ａ付近に堆積又は付着したダストをテーパー部１１Ｄからライジングダクト５１（又は窯尻５２）に戻すこともできる。

切り欠き部１１Ｄの勾配角度θｓは、好ましくは０を超え且つ６０°以下であり、より好ましくは５～４５°であり、さらに好ましくは１０～３０°である。これによって、抽気管１２Ａの下流側から上流側（抽気口１２ａ）に向かう旋回流ＳＦ１を抽気口１２ａまで一層十分に維持することができる。

切り欠き部１１Ｄを有する堰状部材１０Ｄの形状は、図５の形状に限定されない。例えば、図３の堰状部材１０のように抽気口１２ａの上側に切り欠き部が配置されるように設けられてもよいし、抽気口１２ａの下側に切り欠き部が配置されるように設けられてもよい。また、抽気管１２Ａは、図２に示すように、抽気口１２ａから離れるにつれて高くなるように傾斜していてもよい。

図６は、堰状部材の別の変形例を示す斜視図である。図６（Ａ）の堰状部材１０Ｅは、Ｃ型リング形状を有し、切り欠き部１１Ｅが抽気口１２ａの上側に配置されるように抽気管１２（１２Ａ）に設けられる。切り欠き部１１Ｅを形成する一対の先端部１０ａ，１０ｂは、切り欠き部１１Ｅに近くなるにつれて薄くなるテーパー部１７ａ，１７ｂを有する。旋回流ＳＦ１は、このようなテーパー部１７ａ，１７ｂによって切り欠き部１１Ｅに案内されやすくなる。これによって、切り欠き部１１Ｅから窯尻５２又はライジングダクト５１内に逆流する抽気ガスの速度を一層大きくすることができる。また、旋回流ＳＦ１が、先端部１０ａ又は先端部１０ｂの端面に衝突して消失することが抑制される。このようにして、抽気口１２ａにダストが流入することを一層抑制することができる。なお、先端部１０ａ，１０ｂの両方にテーパー部が形成されている必要はなく、旋回流の向きに応じて、先端部１０ａ，１０ｂの一方のみにテーパー部が形成されていてもよい。

図６（Ｂ）の堰状部材１０Ｆも、Ｃ型リング形状を有し、切り欠き部１１Ｆが抽気口１２ａの上側に配置されるように抽気管１２に設けられる。切り欠き部１１Ｆを形成する一対の先端部１０ａ，１０ｂは、切り欠き部１１Ｆに近くなるにつれて薄くなるテーパー部１７ａ，１７ｂを有する。旋回流ＳＦ１は、このようなテーパー部１７ａ，１７ｂによって切り欠き部１１Ｆに案内されやすくなる。なお、さらに別の変形例では、切り欠き部１１Ｅ，１１Ｆがそれぞれ抽気管１２（１２Ａ）の下側になるように、堰状部材１０Ｅ又は堰状部材１０Ｆを設けてもよい。この例においても、先端部１０ａ，１０ｂの両方にテーパー部が形成されている必要はなく、旋回流の向きに応じて、先端部１０ａ，１０ｂの一方のみにテーパー部が形成されていてもよい。

図７は、さらに別の実施形態に係る抽気装置を示す断面図である。図７の抽気装置９２は、抽気管１２の抽気口１２ａとは反対側の端部１２ｂから、抽気管１２と同心となるように抽気管１２の内部に挿入される管体４０を備える点で、図１の抽気装置９２と異なっている。抽気管１２の長手方向に沿ってみたときに、管体４０の先端４０ａは、キルンガスの抽気管１２への入口である抽気口１２ａと、抽気管１２と冷却ガス導入部１６との接続部の間に配置されている。管体４０は、冷却ガス導入部１６から導入される冷却ガスによって生じる旋回流の形成を促進する。これによって、抽気口１２ａから抽気管１２内に流入するダストを低減することができる。

抽気口１２ａには、堰状部材１０を有することから、キルンガスの発生量が減少しても、冷却ガス導入部１６から導入された冷却ガスがライジングダクト５１（又は窯尻５２）内に流入することを抑制できる。管体４０に流入した抽気ガス６３は、管体４０の下流に向かって流通する。管体４０の下流側には、図１に示すように、チャンバ２０、熱交換器２５、集塵器２６、吸引ファン２８が設けられてよい。

図８及び図９は、さらに別の実施形態に係る抽気装置を示す図である。図９は、図８のＩＸ－ＩＸ線断面図である。図８の抽気装置９３も、図７の抽気装置９２と同様に、抽気管１２の周面１３の周方向に沿うように冷却ガスを導入し、キルンガス６０と冷却ガス６２とを混合する旋回流ＳＦ１が生じる。抽気装置９３は、抽気口１２ａにおいて抽気管１２の内壁面に沿って堰状部材１０Ｇを備える。堰状部材１０Ｇの切り欠き部１１Ｇは、抽気口１２ａの下側に配置するように設けられている。これによって、セメントキルン５０側からキルンガスに巻き込まれて窯尻５２及びライジングダクト５１を上昇してくるダストが抽気口１２ａから抽気管１２に流入することを抑制できる。

また、図８及び図９示す抽気装置９３は、抽気管１２の端部１２ｂ側から、抽気管１２と同心となるように抽気管１２の内部に挿入される二重管４１を備える。二重管４１は、第１の管体４１Ａと、第１の管体４１Ａ内に挿入されている第２の管体４１Ｂとを備える。第１の管体４１Ａは、第２の管体４１Ｂの長手方向に沿ってスライド可能に設けられている。第１の管体４１Ａ及び第２の管体４１Ｂは、抽気管１２と同心となるように設けられている。二重管４１は、抽気管１２の内部において旋回流ＳＦ１の形成を促進するとともに旋回流ＳＦ１の抽気管１２の長手方向に沿う進行方向をガイドする機能を有してよい。

第１の管体４１Ａを第２の管体４１Ｂに対して長手方向に沿ってスライドさせることによって、第１の管体４１Ａの先端４１ａの位置を変えることができる。これによって、抽気管１２内の旋回流の強さを変えることができる。例えば、抽気管１２における第１の管体４１Ａの先端４１ａの位置を、キルンガス６０の発生量及びダストの発生量に応じて変えてよい。これによって、ライジングダクト５１（窯尻５２）に逆流する抽気ガスの量、並びに、旋回流の強度及び分布等の流動状態を調整することができる。したがって、抽気管１２の内壁へのダストの堆積及び付着の抑制と、ライジングダクト５１（窯尻５２）内への冷却ガスの流入の抑制とを、高水準に両立することができる。抽気ガス６３は、第２の管体４１Ｂ内を通り、二重管４１の下流に向かって流通する。二重管４１の下流側には、図１に示すように、チャンバ２０、熱交換器２５、集塵器２６、吸引ファン２８が設けられてよい。

上述の抽気装置９０（９１，９２，９３）を備える塩素バイパス設備１００は、計測部で計測された運転情報に基づいて、冷却ガス導入部１６から抽気管１２（１２Ａ）に導入される冷却ガス６２の流量を調節することが好ましい。

計測部が計測する運転情報としては、温度、圧力、ガス成分、ガス流速、ダスト濃度及び画像等が挙げられる。具体的には、抽気管１２（１２Ａ）の内部又は表面の温度、ライジングダクト５１又は窯尻５２におけるキルンガスの温度、抽気管１２（１２Ａ）内に流入するキルンガスの温度、及び、キルンガス又は抽気ガスの圧力、キルンガス又は抽気ガスのガス成分、キルンガス又は抽気ガスに含まれるダスト濃度、抽気管１２（１２Ａ）の内部の画像等が挙げられる。計測部としては、例えば、温度センサ、圧力センサ、ガス成分センサ、流速センサ、及びカメラ等が挙げられる。

冷却ガス６２の流量の調節は、ダンパー等の流量調節部で行ってもよい。流量調節部での調節は、オペレーターが運転情報に基づいてマニュアルで行ってよく、計測部で計測された運転情報に基づいて、流量調節部に制御信号を出力する制御部を用いて行ってもよい。制御部は、通常のコンピュータシステムであってよく、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及び入出力インターフェイスなどを備えてよい。

制御部を備えることによって、冷却ガス６２の流量を、流量調節部を用いて自動で制御することができる。例えば、抽気管１２（１２Ａ）の抽気口１２ａ付近の温度Ｔ１を計測部で計測し、温度Ｔ１が下限を下回った場合には、流量調節部によって冷却ガス導入部１６からの冷却ガス６２の流量を減らす。これによって、冷却ガスがライジングダクト５１（窯尻５２）に流入することを抑制できる。一方、温度Ｔ１が上限を上回った場合には、流量調節部によって冷却ガス６２の流量を増やす。これによって、キルンガスに同伴して抽気管１２（１２Ａ）に持ち込まれるダストの量を低減することができる。

図１０は、塩素バイパス設備に設けられるチャンバ２０の例を示している。図１０（Ａ）はチャンバ２０Ａの正面図であり、図１０（Ｂ）はチャンバ２０Ａの上面図である。チャンバ２０Ａは、抽気管１２（１２Ａ）からの抽気ガス６３に含まれるダストの少なくとも一部を分離する内部空間を有する本体部２１と、本体部２１に抽気ガス６３を導入する導入管２２と、本体部２１で抽気ガス６３から分離されたダストを排出するダスト排出管２４と、本体部２１から抽気ガス６３よりもダストが低減された抽気ガス６４を導出する導出管２３とを備える。

チャンバ２０Ａでは、本体部２１と導入管２２との接続部に導入口２２ａが形成され、本体部２１と導出管２３との接続部に導出口２３ａが形成されている。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、導入口２２ａから導入される抽気ガス６３の導入方向の延長線（仮想導入線ＶＧ）は、導出口２３ａからずれて、本体部２１の内壁に交差している。このような本体部２１を有するチャンバ２０Ａでは、抽気ガス６３に含まれるダストを効率よく分離し、導出口２３ａから導出される抽気ガス６４に同伴するダストを十分に低減することができる。仮想導入線ＶＧは、本体部２１とダスト排出管２４との接続部に形成されるダスト排出口２４ａからもずれている。これによって、一旦、抽気ガス６３から分離されたダストが再び抽気ガス６３に混入することを抑制することができる。

図１１は、塩素バイパス設備に設けられるチャンバの別の例を示している。図１１（Ａ）はチャンバ２０Ｂの正面図であり、図１１（Ｂ）はチャンバ２０Ｂの上面図である。チャンバ２０Ｂも、チャンバ２０Ａと同様に、本体部２１、導入管２２、ダスト排出管２４、及び導出管２３を備える。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示されるように、導入口２２ａから導入される抽気ガス６３の導入方向の延長線（仮想導入線ＶＧ）は、導出口２３ａからずれて、本体部２１の内壁に交差している。仮想導入線ＶＧは、ダスト排出口２４ａからもずれている。したがって、チャンバ２０Ｂも、抽気ガス６３に含まれるダストを効率よく分離し、導出口２３ａから導出される抽気ガス６４に同伴するダストを十分に低減することができる。

なお、チャンバの構成は、図１０及び図１１に例示したものに限定されない。例えば、上述の図１０及び図１１に示す仮想導入線ＶＧは、（Ａ）正面図と（Ｂ）上面図のそれぞれにおいて、導出口２３ａ及びダスト排出口２４ａからずれているが、さらに別の例では、（Ａ）正面図と（Ｂ）上面図のどちらか一方において、導出口２３ａ及びダスト排出口２４ａからずれていてもよい。このような例であっても、抽気ガス６３に含まれるダストを効率よく分離することが可能である。また、抽気ガス６３から分離されたダストが再び抽気ガス６３に混入することも抑制できる。また、本実施形態の塩素バイパス設備１００はチャンバ２０を備えているが、別の実施形態ではチャンバを備えていなくてもよい。チャンバを備えていなくても、抽気ガスに含まれるダストは例えば集塵器２６で回収することができる。

集塵器２６は、バグフィルタであってよく、湿式スクラバ等の湿式集塵器であってもよい。また、集塵器２６とは別に分級器を集塵器２６の上流又は下流に設けてもよい。塩素バイパス設備１００は、抽気装置９０（９１，９２，９３）を備えることから、抽気ガスに含まれるダストを低減することができる。したがって、バグフィルタ及び湿式集塵器のどちらであっても、負荷を低減することができる。

図１２は、一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備を示す図である。セメントクリンカ製造設備２００は、セメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼部７０と、予熱及び仮焼されたセメント原料を焼成してセメントクリンカを得るセメントキルン５０と、セメントキルン５０で得られたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ８０とを備える。予熱仮焼部７０は、４つのサイクロンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４（プレヒータ）と仮焼炉７２とを有する。

セメントキルン５０の窯尻５２と予熱仮焼部７０の仮焼炉７２とは、ライジングダクト５１で接続されている。ライジングダクト５１と窯尻５２の接続部近傍には、セメントキルン５０で発生するキルンガスを抽気して、キルンガスに含まれるダストを回収する塩素バイパス設備１００の抽気装置９０の抽気管１２が接続されている。抽気管１２には、その周面の周方向に沿うように冷却ガスを導入する冷却ガス導入部１６が接続されている。セメントクリンカ製造設備２００は、抽気装置９０を有する塩素バイパス設備１００を備えることによって、セメントクリンカ製造設備２００内の揮発成分を低減することができる。

サイクロンＣ１とサイクロンＣ２との接続部から導入されるセメント原料は、サイクロンＣ１、サイクロンＣ２、サイクロンＣ３、ライジングダクト５１、仮焼炉７２、及びサイクロンＣ４を流通してセメントキルン５０の窯尻５２に導入される。セメントキルン５０では、予熱及び仮焼されたセメント原料が、窯尻５２とは反対側に設けられたバーナ５４の燃焼によって加熱されセメントクリンカとなる。得られたセメントクリンカは、クリンカクーラ８０で冷却される。クリンカクーラ８０によって冷却された後、セメントクリンカが得られる。

セメントクリンカ製造設備２００は、抽気装置９０を有する塩素バイパス設備１００を備えることから、抽気管１２内のダストの堆積及び付着を低減し、安定的に塩素バイパス設備１００及びセメントクリンカ製造設備２００を運転することができる。また、原料ダストを有効利用して、セメントクリンカを効率よく製造することができる。なお、本実施形態では、塩素バイパス設備１００が抽気装置９０を有しているが、抽気装置９０の代わりに、抽気装置９１，９２，９３又はこれらの変形例のいずれかを有していてもよい。

一実施形態に係るセメントクリンカの製造方法は、セメントクリンカ製造設備２００を用いて行うことができる。この製造方法は、予熱仮焼部７０でセメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼工程と、予熱及び仮焼されたセメント原料を、窯尻５２からセメントキルン５０に導入し、セメントクリンカを製造する焼成工程と、焼成工程で発生するキルンガスに含まれる揮発成分の少なくとも一部を塩素バイパス設備１００でダストとして回収するダスト回収工程と、を有する。また、焼成工程で得られたセメントクリンカを、クリンカクーラ８０で冷却するクリンカ冷却工程を有してよい。

予熱仮焼工程では、セメント原料がサイクロンＣ１とサイクロンＣ２の間の流路から導入される。セメント原料は、サイクロンＣ１、サイクロンＣ２及びサイクロンＣ３を流通して予熱される。その後、仮焼炉７２に導入され、仮焼される。仮焼炉７２には、石炭等の燃料を燃焼するバーナが設けられていてよい。仮焼炉７２で仮焼されたセメント原料（仮焼原料）は、サイクロンＣ４に導入され加熱される。

焼成工程では、サイクロンＣ４で加熱された仮焼原料が窯尻５２に導入される。その後、セメントキルン５０において焼成されセメントクリンカとなる。ダスト回収工程では、抽気管１２（１２Ａ）において周面１３の周方向に沿うように冷却ガスを導入して旋回流ＳＦ１を形成する。抽気管１２（１２Ａ）は、堰状部材１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ）を有することから、旋回流ＳＦ１によって、抽気管１２（１２Ａ）内に、抜け落ちダストや原料ダストが流入することを抑制することができる。また、冷却ガスがライジングダクト５１及び窯尻５２に逆流することを抑制することで、セメントキルン５０の熱損失の発生を抑制することができる。したがって、上記製造方法によれば、各工程を安定化させて、セメントクリンカを安定的に製造することができる。

上述の塩素バイパス設備１００及びセメントクリンカ製造設備２００に関する説明内容は、上記製造方法にも適用される。

以上、本開示の幾つかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、各実施形態及び各変形例の各構成を組み合わせてもよいし、入れ替えてもよい。また、抽気装置９０（９１，９２，９３）は、窯尻５２のみ又はライジングダクト５１のみに接続されていてもよいし、２つ以上の抽気装置９０（９１，９２，９３）が、ライジングダクト５１と窯尻５２のそれぞれに接続されていてもよい。この場合、複数の抽気装置９０（９１，９２，９３）で抽気されたダストを含む抽気ガスは、チャンバで混合されてダストが回収されてもよく、個別のチャンバでダストを低減した後、集塵器で残存するダストが回収されてもよい。

本開示によれば、ダストの堆積及び付着を低減することが可能であり、塩素バイパス設備の運転を安定化することが可能な抽気装置が提供される。また、そのような抽気装置を備えることによって、安定的に運転することが可能な塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造装置が提供される。また、安定的にセメントクリンカを製造することが可能なセメントクリンカの製造方法が提供される。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ…堰状部材、１０ａ，１０ｂ…先端部、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ…切り欠き部、１２，１２Ａ…抽気管、１２ａ…抽気口、１２ｂ…端部、１３…周面、１４…導入ファン、１５ａ…内周縁、１５ｂ…外周縁、１６…冷却ガス導入部、１７ａ，１７ｂ，２０，２０Ａ，２０Ｂ…チャンバ、２１…本体部、２２…導入管、２２ａ…導入口、２３…導出管、２３ａ…導出口、２４…ダスト排出管、２４ａ…ダスト排出口、２５…熱交換器、２６…集塵器、２８…吸引ファン、４０…管体、４０ａ…先端、４１…二重管、４１Ａ…第１の管体、４１Ｂ…第２の管体、４１ａ…先端、５０…セメントキルン、５１…ライジングダクト、５２…窯尻、５４…バーナ、６０…キルンガス、６２…冷却ガス、６３，６４…抽気ガス、７０…予熱仮焼部、７２…仮焼炉、８０…クリンカクーラ、９０，９１，９２，９３…抽気装置、１００…塩素バイパス設備、２００…セメントクリンカ製造設備。

Claims (10)

1. セメントキルンの窯尻及び／又はライジングダクトに連結され、抽気口からキルンガスを抽気する抽気管と、その周方向に沿うように冷却ガスを導入する冷却ガス導入部と、を備える塩素バイパスの抽気装置であって、
   前記抽気口に堰状部材を有し、前記堰状部材は切り欠き部を有する、抽気装置。
2. 前記堰状部材は、前記抽気管の内壁の周方向に沿ってＣ型リング状又はＯ型リング状に設けられている、請求項１に記載の抽気装置。
3. 前記堰状部材は、前記切り欠き部が前記抽気口の上側に配置するように設けられる、請求項１又は２に記載の抽気装置。
4. 前記堰状部材は、前記切り欠き部が前記抽気口の下側に配置するように設けられる、請求項１又は２に記載の抽気装置。
5. 前記堰状部材は、抽気口から離れるにつれて薄くなるテーパー部を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の抽気装置。
6. 前記堰状部材は、前記切り欠き部を構成する一対の先端部の少なくとも一方は、前記切り欠き部に近くなるにつれて薄くなるテーパー部を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の抽気装置。
7. 前記抽気管と同心となるように前記抽気口側とは反対側から前記抽気管の内部に挿入された管体を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の抽気装置。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の抽気装置を備える塩素バイパス設備。
9. 予熱仮焼部と、セメントキルンと、ライジングダクトと、前記ライジングダクト及び／又は前記セメントキルンの窯尻に接続される塩素バイパス設備とを備え、
   前記塩素バイパス設備は、請求項１～７のいずれか一項に記載の抽気装置を備える、セメントクリンカ製造設備。
10. セメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼工程と、
    予熱及び仮焼された前記セメント原料を焼成して、セメントクリンカを製造する焼成工程と、
    前記焼成工程で発生するキルンガスに含まれる揮発成分の少なくとも一部を、請求項８に記載の塩素バイパス設備でダストとして回収するダスト回収工程と、を有する、セメントクリンカの製造方法。
    

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