JPH01148737A - セメント焼成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は、セメント焼成装置、特に比較的小規模なセメ
ント焼成装置に関する。

ｂ、　従来の技術及びその問題点 現在、主流となっているサスペンションプレヒータ（Ｓ
Ｐ）又は仮焼炉付サスペンションプレヒータ（ＮＳＰ）
付ロータリキルン方式は、大量生産に適しており、小規
模生産には、充填層方式のシャフトキルンが採用される
例が多い。

ここで、ＳＰ又はＮＳＰＳ口付タリキルン方式をスケー
ルダウンすれば、生産数量当りの設備費が高くなるにと
どまらず、設備内部のコーチング発生によって運転に支
障を来たし、かつキルンからの放散熱のため燃料消費率
が上り、投資の採算性が悪くなる。

また一方、シャフトキルンの場合、上記の欠点が回避さ
れる代りに、原料が均等に加熱され得ないため、ムラ焼
けを生じ、製品の品質が劣る。

本発明は、上述した従来装置の実状に鑑みなされたもの
であって、その目的は、比較的小規模（目安として１０
万トン／年以下）のセメント焼成に関し、安い設備費で
、低い燃料消費率で、かつ良質の製品を得ることができ
るセメント焼成装置を提供することにある。

Ｃ０問題を解決するための手段 本発明は、上述した従来装置の問題点を解決するため、
その要旨は、原料投入口を有するサスペンションプレヒ
ータと、該サスペンションプレヒータに連結された仮焼
炉と、前記仮焼炉に後続する焼成炉と、タリン力ターラ
とから構成されたセメント焼成装置において、前記投入
される原料が、造粒された原料であり、また仮焼炉が、
後続する焼成炉からの高温排ガスを、スロート部を形成
する導入口より導入することにより噴流層を形成する噴
流層仮焼炉であり、かつ前記焼成炉が、バーナ及び燃焼
用空気の風圧により、原料を流動させながら焼成する流
動層焼成炉であることを特徴とするセメント焼成装置に
ある。

ｄ、　作用 焼成ムラを防止するには、比較的低温度（８５０〜９０
０℃）ながら、多量の熱量（理論上８７（ｌＫｃａｌ／
蹟クリンカ）を要する仮焼域と、理論上熱量を消費しな
い（１００ＫＣａｌ／ｋｇクリンカ発熱反応）が高温度
（１２００〜１３５０℃）の雰囲気を要する焼成域と、
さらには焼成物（タリン力）の保有熱を効果的に回収す
る冷却域の３つのプロセスが明確に分離され、夫々が的
確に制御され得れば良い。

本発明では、予熱及び仮焼域で噴流層方式〇仮焼炉付サ
スペンションプレヒータを、焼成域で流動層方式の焼成
炉を、冷却域で充填層方式のターラを、夫々採用し、各
方式の利点を活かして全体の熱効率を高めると共に、各
部領域の温度が自由に制御することができる。

また、仮焼炉付サスペンションプレヒータはそれ自体公
知であるが、本発明にかかるセメント焼成装置は、粉末
状の原料を造粒した後、サスペンションプレヒータに供
給することも特徴としているため、サスペンションプレ
ヒータ内部で発生したコーチングが、排ガス、及び原料
の通路を閉塞する危険性がない。

原料は造粒されることによって、その比表面積を減する
ので、熱交換上は不利となるが、気流中での分散性が向
上するため、粒子径が気流による浮遊限界以内である限
り、結果として悪影響は見受けられず、むしろサスペン
ションプレヒータの各段の分離器の効率が上昇するため
、熱効率は向上する。

なお、−旦造粒された原料が、装置内部で摩滅等により
再び微粉となることは避けられないが、経験上５０％程
度の粒子が残存する限り、上記効果を得る上で支障はな
く、むしろ３０〜５０％の微粉分は含まれる方が望まし
い。

流動層は公知の如く、設備容量係数が大きく、これを焼
成炉として使用すれば、ロータリキルンの１／１０以下
の容積で所要の熱交換及び原粒の反応を行なうことが可
能であり、設備コスト及び放散熱損失を著しく低減でき
るが、安定した流動層を継続して維持し、かつ焼成物と
未焼成物を重力により分離するためには、層内に一定量
の粒状物を保存しておくことが必要である。

本発明においては、予め造粒された原料をサスペンショ
ンプレヒータに投入し、その後仮焼炉を通過した原料の
うち、粒形をとどめている分がその核の役割を果し、安
定した流動層の維持及び焼成物と未焼成物の分離が可能
となる。

焼成された原料（タリン力）は表面が僅かに溶融してお
り、仮焼過程までに発生した微粉分は、容易にこれに吸
着される他、冷却開始時に粒子相互が付着し合い、大塊
を生じ易い。

本発明による冷却機は、２つの明確に区分された急冷域
と徐冷域を有し、かつその中間に、圧砕機能を有するフ
ィーダを具備し、大塊が生じてもそのまま徐冷域に持ち
込まれることがないよう配慮されている。また冷却用の
空気は、急冷域と徐冷域に個別に吹き込まれたのち、夫
々、全量が流動層焼成炉及び噴流層仮焼炉の２次空気と
して利用されるので、従来のグレート式クーラのように
排ガスを放出することがなく、公害防止の為の集塵装置
は不要であり、熱損失も極めて少ない。、ｅ、　実施例 以下、本発明にかかるセメント焼成装置の一実施例を、
添付図面に従い詳細に説明する。

第１図は、本発明にかかるセメント焼成装置１の一実施
例を示す概念図であって、同図において、２はサスペン
ションプレヒータ部、３はセメント原料仮焼炉（噴流層
仮焼炉）、４はこの仮焼炉３に直結された流動層焼成炉
、５は前記流動層焼成炉４に後続するクリンカクーラで
ある。

更に図面に基づき詳述すると、上述のサスペンションプ
レヒータ部２は４つの分離器５　ａ　＋　６　ｂ　＋　
６　ｃ　＊６ｄから成り、それぞれダクト７ａ、　７ｂ
、　７ｃにより連結されている。前記ダクト７ａには、
原料投入口９が設置されている。

一方、前記仮焼炉３は、下部３ａ、上部３ｂとから成り
、仮焼炉下部３ａに、バーナ１０ａが配設されると共に
、このバーナ１０ａの下部に、焼成用２次空気導入管１
１が接続されている。

また、仮焼炉下部３ａの下端には、排ガス導入口１２を
介して、流動層焼成炉４が前記仮焼炉３に直結されてい
る。

流動層焼成炉４には、最下段分離器６ｄからの原料が導
入管１３を介して導入され、その下部にバーナ１０ｂ及
び１０ｃが配設されている。燃焼用空気は、導入管１２
ａより流動焼成炉４に導入される。

更に、上述の流動層焼成炉４の後段には、圧砕機能を有
するフィーダ１４、及びタリンカ取出部１５を有する充
填層クリンカクーラ５が連結され、冷却用空気導入管１
２ｂ、　１２ｃが配設されている。

次に、上述の如く構成されたセメント焼成装置１の作用
・動作について説明する。

まず、コークス又はボタを混入し、直径が３〜５鶴にな
るように造粒されたセメント原料は、原料投入口９より
投入され、分離器６ａ内において高温排ガスと熱交換さ
れると共に、当該排ガスと分離されて、下段の分離器６
ｂに導かれる。

以下、セメント原料は、分離器６ｃに至るまで熱交換及
び分離を繰り返し、この過程において予熱される。

サスペンションプレヒータ部２で予熱されたセメント原
料は、バーナ１０ａにて約９００〜１，１００℃に維持
された仮焼炉３内に導入される。

仮焼炉３内には、スロート部を形成する導入口１２を介
して流動層焼成炉４からの排ガスが、高温の噴流となっ
て導入されると共に、導入管１１より燃焼用２次空気が
導入されるため、仮焼炉３の下部３ａには、セメント原
料の噴流層が形成され、セメント原料がバーナ１０ａに
よる燃焼熱によって仮焼される。

この際、セメント原料は、一部分タリンカ生成反応を起
こすことによって造粒される。一方仮焼炉下部３ａから
の未燃焼分を含有した燃焼排ガスは、絞り部を通って上
段の噴流層仮焼室３ｂ内に導がれ、この室３ｂ内におい
て、燃焼排ガス流に加速及び減速の速度変化が与えられ
、その速度変化による混合作用によって未燃焼分と残余
の酸素とが良好に接触し、それによって未燃焼分が前記
室３ｂで塩焼される。

こうして仮焼されたセメント原料は、排ガスと共にサス
ペンションプレヒータ部２の最下段分離器６ｄに導入さ
れ、次いで、排ガスと分離された後に、導管１３を介し
て流動層焼成炉４内に供給される。

流動層焼成炉４に供給されたセメント原料は、熱風発生
用のバーナ１０ｂ及び１（ｌｃと、導入口１２ａから導
入される燃焼用及び分級用空気、さらに下段のクリンカ
クーラ５から導入される燃焼用２次空気によって作られ
た熱風によって、流動しながう１，３００−１，４００
℃の温度で焼成され、セメントクリンカとなる。

この際、１２ａから導入される空気・は、タリンカリン
グ反応が充分行なわれた、比較的粒径が大きいセメント
原料をタリンカクーラ５に導入し、反−応が充分に行な
われていない比較的粒径の小さいセメント原料を□、流
動層焼成炉４内に留め、焼成反応を継続させる役割を果
す。

生成されたセメントクリンカは、タリンカクーラ５に導
入され、フィーダ１４により大塊が圧砕されると共に、
下部に供給され、ここで導入口１２ｂより導入された冷
却用空気によって急冷される。

さらに、セメントクリンカは、下部の導入口１２ｃより
導入された冷却用空気によって、充分に冷却され、クリ
ンカ取出部１５から外部に放出される。

なお、冷却用に用いられた空気は、すべて噴流層仮焼炉
３及び流動層焼成炉４の燃焼用２次空気として有効に利
用される０、 なおここで、供給される粒状のセメント原料の粒子径は
、３〜５ｆｉであることが好ましい。これは、３ｆｉに
満たない粒子径のものにあっては、上述した比表面積減
少による効果は少なく、通路の閉塞現象を回避すること
は困難であるからであり、逆に５鶴を越えると熱効率の
面で不利となるからである。

なお、原料中に僅かの燃料を混ぜて造粒すると、造粒し
たことによる熱交換上の不利は、粒状原料中の燃料の燃
焼により十分に回避することができ、熱効率の向上を図
ることができる。

ここで、混合する燃料の種類には制約はないが、仮焼炉
以降で有効に作用させることを期待すれば、揮発分の少
ないものが望ましい。

また、さらに熱効率の向上を図るには、第３図に示した
如く、サスペンションプレヒータ２に、噴流層型の熱交
換装置を設置することが望ましい。

すなわち、従来、分離器６ａ、　６ｂ、　６ｃ、　６ｄ
はダクト７ａ、　７ｂ、　７ｃによって連結されていた
が、このダクトに変え、噴流層型の熱交換装置１６ａ、
　１６ｂ、　１６ｃを設置するのである。

セメント焼成装置のサスペンションプレヒータ２を、上
記構成とすれば、投入口９より投入されたセメント原料
は、噴流層型の熱交換装置１６ｃ内で高温の排ガスと熱
交換された後、分離器６ａ内において、当該排ガスと分
離されて、下段の熱交換装置１６ｂに導かれ、以下、原
料は分離器６ｂ、　６ｃ熱交換装置１６ａを順次通過し
ながら熱交換及び分離を繰り返し、この過程において予
熱されるこぶとなるため、排ガスとの接触時間、接触割
合が多くなり、セメント原料は効率よく予熱されること
となる。

なお、噴流層型の熱交換装置は、第４図（ａｌ、（ｂｌ
に示す如き構造のものが望ましく、図中２１は、排ガス
流入口、２２はセメント原料の流入口、２３は排ガスと
セメント原料との混合流体の流出口である。

ｆ、　発明の効果 以上、記述した如く、本発明においてはセメント焼成装
置に投入する原料として、予め造粒された原料を使用す
るため、粉末原料に比べ、その比表面積が減少し、流動
性が改善され、分離器内壁に原料が付着する確率が減少
する。またキルンで揮散した、原料中のアルカリ又は塩
素成分が、プレヒータ内で原料表面に吸着する割合が小
さくなり、コーチングが形成されにくくなる。

また、本発明においては、セメント焼成装置の仮焼炉を
噴流層式とし、焼成炉を流動層式としたため、設備自体
が小型化でき、また熱効率の向上を図ることができコス
ト低減に寄与し得る。

なお、実施例に記載した如く、原料中に僅かの燃料を混
ぜて造粒したり、サスペンションプレヒータに、噴流層
型の熱交換装置を設置すると、更に熱効率の向上も図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるセメント焼成装置の一実施例を
示す概念図、第２図は第１図の要部拡大縦断面図である
。第３図は第１図の実施例装置に噴流層型の熱交換装！
を設置した状態を示す概念図である。第４図ｉａｌは噴
流層型の熱交換装置の縦断面図、第４図（ｂｌは第４図
＋ａｌのＡ−Ａ線断面図である。 １・・・セメント焼成装置 ２・・・サスペンションプレヒータ、 ３・・・噴流層仮焼炉、　　　４・・・流動層焼成炉、
５・・・クリンカクーラ、　６ａ、　６ｂ、　６ｃ・・
・分離器、７ａ、　７ｂ、　７ｃ・・・ダクト、　９・
・・原料投入口、１０ａ、　１０ｂ、　１０ｃ　−・−
バーナ、１１・・・燃焼用２次空気導入管、 １２・・・排ガス導入口、 １２ａ、　１２ｂ、　１２ｃ　・・・空気導入管、１３
・・・導管、 １４・・・圧砕機能を有するフィーダ、１５・・・クリ
ンカ取出部。 特許出願人　　日本セメント株式会社 （ほか２名）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料投入口を有するサスペンションプレヒータと
   、該サスペンションプレヒータに連結された仮焼炉と、
   前記仮焼炉に後続する焼成炉と、クリンカクーラとから
   構成されたセメント焼成装置において、前記投入される
   原料が、造粒された原料であり、また仮焼炉が、後続す
   る焼成炉からの高温排ガスを、スロート部を形成する導
   入口より導入することにより噴流層を形成する噴流層仮
   焼炉であり、かつ前記焼成炉が、バーナ及び燃焼用空気
   の風圧により、原料を流動させながら焼成する流動層焼
   成炉であることを特徴とするセメント焼成装置。
2. （２）上記投入される原料が、３〜５ｍｍの粒子径に造
   粒された原料である特許請求の範囲第１項記載のセメン
   ト焼成装置。
3. （３）上記投入される原料が、焼料の一部を混ぜて造粒
   された原料である特許請求の範囲第１項、又は第２項記
   載のセメント焼成装置。
4. （４）上記サスペンションプレヒータが、少なくとも一
   つの分離器入口に、噴流層型の熱交換器を具備したもの
   である特許請求の範囲第１項〜第３項のいづれか記載の
   セメント焼成装置。
5. （５）上記クリンカクーラの冷却用空気が噴流層仮焼炉
   および／または流動層焼成炉の燃焼用２次空気として使
   用されるように構成した特許請求の範囲第１項〜第４項
   のいづれか記載のセメント焼成装置。