JPH02263746A - セメントロータリーキルンの燃焼装置及び燃焼方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、セメント焼成設備におけるロータリーキルン
の燃焼装置及び燃料燃焼方法に関するものである。

（従来の技術） セメントロータリーキルンにおいて燃料燃焼によって火
炎を形成させる方法は、重油等の液体燃料を燃焼させる
方法、固体燃料である微粉炭を用いる方法が知られ、共
にキルン終端部から燃焼バーナーによりキルン内部に燃
焼用空気と共に吹込んで高温の火炎を形成させ、これに
よりセメント原料を焼成してタリン力−を生成する。こ
の燃料と共に吹込まれる燃焼用の空気には燃焼に寄与し
ない窒素等が含まれるため、その分のガスの温度上昇と
、これが燃焼炉から排出されて熱量が系外に持ち去られ
る分だけ余分の燃料が必要になることから、燃料使用減
の目的で液体燃料と共に酸素添加ガスを吹込む方法（特
公昭５４−１８６８６号）、同じく固体燃料の使用減の
目的で微粉炭と共に吹込む空気（所謂−次空気）の酸素
濃度を高める方法、同じ目的でクーラーの冷却風に酸素
添加空気（所謂二次空気）を用いる方法等が提案されて
いる（特開昭５８−１９９０３６号）。

これらの提案は、要するに、燃焼用の酸素供給ガスとし
て純酸素ガスを用いる場合の経済性と、これに伴う使用
燃料量の減少のバランスによって、経済的に不利を招か
ない範囲で出来るだけ高濃度に酸素を富豊化した空気を
燃焼用ガスとして用いて使用燃料を低減させようとする
方法であるということができる。

（発明が解決しようとする課題） ところで本発明が対象としている微粉炭バーナーでは、
重油全焼バーナーに比べて燃料の燃焼速度が遅く、特に
近時においてはエネルギーコストの節減目的や他の要因
から、揮発成分が１０％以下と少ない所謂低質炭を使用
する必要性が生じてきており、燃焼速度が遅いという燃
焼性悪化の問題から、従来の揮発成分が１５〜３０％と
比較的多い微粉炭を使用する場合は現われていなかった
問題を惹起するようになった。

すなわち、一般に微粉炭バー・ナーでは、揮発分の多い
良質の微粉炭の燃焼に酸素添加ガスを使用することで上
記のような火炎温度の上昇や火炎放射量の上昇の目的が
ある程度達成できることは知られているが、低質の微粉
炭では酸素供給量の増加に割には燃料使用減の効果は小
さく、燃料使用減の効果を得る目的からは５〜１０％程
度の純酸素の添加が必要となる。しかしこれでは工業的
な規模での燃料使用の節減と酸素添加に要する経済的負
担とのバランスがとれずに、採算性の改良効果は不十分
な結果となり、使用燃料減の改良効果が十分でないのが
実情である。

上記のような使用燃料減の問題とは別に、揮発分が１０
％以下と少ない低質炭を使用しようとする場合には、ロ
ータリーキルンの内壁を形成している耐火レンガの耐久
性低下や、耐火レンガが部分的に脱落する問題がある。

これらは、従来、１５〜３０％の比較的揮発成分が多い
微粉炭を使用していた場合には知見されなかった問題で
あったが、耐火レンガの脱落や耐久性の低下によって、
使用する耐火レンガの量増大や、補修のためのセメント
焼成設備の連続稼働性を低下させる結果となっている。

そこで本発明者は、このような耐火レンガの耐久性の低
下や、部分的な耐火レンガの脱落を招く原因、及びその
解消について検討を重ねた。これによると、上記のよう
な揮発分１０％以下の低質炭を使用する場合には、セメ
ント原料の溶融物がロータリーキルン内壁を被覆として
耐火レンガ保護の作用をなすと考えられているセメント
原料溶融物であるコーチングの厚みが薄（なり、耐火レ
ンガに対する温度の影響が過酷となるためであると考え
られ、実際にその生成コーチングの状態を調べたところ
、従来の重油全焼バーナ一方式や、良質の微粉炭バーナ
ーを使用していた場合に比べて、コーチングの厚み（通
常数十センチ程度）が半分以下程度に減少していること
が分った。

そこで、揮発分が１０％以下と少ない所謂低質炭を使用
した場合の十分なコーチング厚みの形成の方法を本発明
者は検討し、微粉炭燃焼用の空気に所定量の酸素を添加
し富豊化すれば、耐火レンガ保護に適当な程度のコーチ
ング形成に必要な火炎温度、火炎放射量を得る方法を見
出すに至り本発明を成すに至ったものである。

この耐火レンガの保護に適当する程度のコーチング形成
のために必要十分な酸素添加の程度は、従来に燃料使用
減のために必要と考えられていた添加酸素量に比べて著
しく少なく、低質微粉炭を使用する場合に初めて認識さ
れるに至った問題である。

以上のような観点からなされた本発明の目的は、揮発分
が１０％以下の低質炭を使用するセメントロータリーキ
ルンのキルン内壁を形成する耐火レンガの耐久性向上に
有効な燃焼方法を提供するところにある。

また本発明の別の目的は、揮発分が１０％以下の低質炭
を使用する場合に、セメントロータリーキルンのキルン
内壁を形成する耐火レンガの耐久性向上に有効な火炎形
成を可能とする燃焼装置を提供するところにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的の実現のためになされた本発明によるロータリ
ーキルンの燃焼方法の特徴は、揮発成分１０％以下、特
には２〜１０％の低質微粉炭、更に具体的には１０％以
下の無煙炭を燃料として使用する場合に、その微粉炭の
完全燃焼に必要な酸素量の１〜２％、好ましくは１〜１
．５％の酸素を添加した酸素添加化空気と共に吹込んで
火炎を形成させるところにある。

本発明において微粉炭の揮発分とは、微粉炭の燃焼の初
期段階において、微粉炭内部より流出する炭化水素のガ
スやタールをいう。

本発明方法は、揮発分が１０％以下、特には２〜１０％
、更に具体的には７〜１０％の無煙炭等の低質炭燃料を
微粉炭燃料として使用する場合に適用されるものであり
、揮発分の多い微粉炭の場合には、本発明範囲で特定さ
れる酸素の添加によって耐火レンガの耐久性を向上させ
る以上の改善が得られるものではない。本発明によるコ
ーチング厚みの改善で低質炭をセメントロータリーキル
ンの燃料とし使用することの有用性が向上する。特に耐
火レンガの耐久性が改良される低質炭としては例えば無
煙炭（揮発分は通常１０％以下）、オイルコークス（揮
発分は通常２〜３％）、あるいは混合炭等が例示される
。これらは所謂良質の微粉炭燃料（通常揮発分は１５〜
３０％程度）に比べてその揮発分は大幅に少ない。

本発明のコーチング厚みを改善する酸素添加の程度は、
燃焼すべき全固体燃料を完全燃焼するのに必要な酸素量
の１〜２％程度である。ここで酸素添加量とは、全固体
燃料を完全に燃焼するのに必要な全酸素量に対する割合
をいい、いわゆる微粉炭バーナーにより微粉炭と共に吹
込まれる一次空気に添加される。

この範囲を外れた場合には本発明の効果が得られない。

すなわち酸素添加量が１％以下ではコーチング厚みの改
善効果が十分でない。また酸素添加量を２％以上として
も、コーチング厚みの顕著な向上は認められず、コスト
の高い純酸素使用量の増加に伴なって採算性に好ましく
ない影響を与える弊害がある。

本発明の方法は、セメントロータリーキルンの操業を通
して連続的に行なってもよい他、特にコーチング形成・
発達の必要な立上がり時の初期着火や、運転中にコーチ
ングの厚みが薄くなった場合に酸素を添加した富豊化空
気を吹込み、その他の場合には通常の酸素無添加の空気
を吹込むようにして行なうこともできる。このような方
法のためには、例えば微粉炭バーナーの空気吹込み経路
の途中に酸素添加用の管を合流接続させ、この合流経路
からの酸素添加を適宜の開閉弁で切換え制御する装置を
用いて行なわせることができる。また運転途中における
コーチングの厚みが薄くなったことをモニターする方法
としては、耐火レンガが高温になることでロータリーキ
ルンの外殻円筒の温度が上昇することを検知することで
行なう方法を例示することができる。

（作用） 本発明は前記の構成をなすことによって、ロータリーキ
ルンの内壁のコーチングの厚みを、耐火レンガの耐久性
改善に有効な範囲に適正に保持することができる。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図において、ｌは微粉炭バーナーであり、セメント
ロータリーキルン５の終端部に配置されて、ロータリー
キルンの内部に火炎を吹込み形成させるようになってい
る。２はこの微粉炭バーナー１に固定燃料である微粉炭
を供給する固体燃料流路、３は同時に吹込む一次空気の
流路、４はこの空気吹込み流路に酸素を添加するように
合流接続された純酸素供給流路であり、この純酸素供給
流路の前段には、図示しない開閉弁が設けられている。

６はキルン終端のクリンカー落ち口を示している。７は
微粉炭バーナーからキルン内部に放射形成される火炎で
ある。

第２図は本例で使用した微粉炭バーナーの先端の構造を
示した図であり、微粉炭バーナー１は、筒状の耐火物１
ａの内部に同心円形に形成された複数の部分からなり、
最外殻は酸素添加空気の吹出し口１ｂ、その内側は空気
及び微粉炭の吹出し口ＩＣ１更にその内側は酸素添加空
気の吹出し口１ｄであり、中心部には、着火時の重油吹
出し用の三つの開口１ｅ、ｌｅ。

１ｅが形成されている。この微粉炭バーナーの吹出し目
構造は従来の通常の微粉炭バーナーと略同様のものであ
る。

第３図は、本発明方法を適用したＳＰ（サスペンション
ブレヒータ）方式のセメントロータリーキルンの構成概
要を示したものであり、１１はロータリーキルンな示し
、例えば回転数１２０ｒｐｈで軸回りに回転する。１２
はクーラーであり、キルンの終端部１４から落下したク
リンカーを多孔板の上を移送させながらその下部から送
風される冷却風で冷却し、この冷却風の一部はキルン内
部に導かれて火炎燃焼の酸素供給ガスとして機能する。

１３はサスペンションブレヒーターであり、キルン内部
に供給するセメント原料を予熱するために設けられてい
る。

実施例及び比較例 以上の構成のセメントロータリーキルンを用いて、次の
条件でセメント焼成を行なった。

サスペンションブレヒータ・・・・４段サイクロン式 キルン・・・・回転数１２０ｒｐｈで 生産量３９００クリンカーｔ　／　ｄ　ａ　ｙ微粉炭バ
ーナー・・・・微粉炭及び重油混焼可能型 使用微粉炭の揮発分・・・・　　平均９．６％実施例・
・・・酸素添加量　　　１．３％連続比較例・・・・酸
素無添加 その試験結果を、キルン終端のクリンカー落し口部にお
けるタリン力−の温度（第４図）、キルン外殻の表面温
度（第５図）、耐火レンガの損耗速度（第６図）でそれ
ぞれ示した。

これらの結果から明らかであるように、キルン終端のク
リンカー落しち部におけるタリン力−の温度は、酸素添
加の場合に無添加に比べて明らかに上昇し、またキルン
外殻の表面温度が上昇するとともに、耐火レンガの損耗
速度は極めて顕著な違いが示された。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、揮発分が１０％以
下と少ない低質炭を燃料として使用する場合の耐火レン
ガの耐久性の低下、部分的な脱落の問題を、１〜２％と
いう僅かな酸素添加により解消することができ、低質炭
を使用する場合の問題を解消して、長期連続したロータ
リーキルンの稼働、耐火レンガの長期使用を可能とする
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用するセメントロータリーキル
ンの微粉炭バーナ一部分の構成概要を示す図、第２図は
微粉炭バーナーの先端′部を示す図、第３図はセメント
ロータリーキルンの構成概要図、第４図は本発明実施例
における酸素添加空気を使用した場合のクリンカー落し
口部におけるクリンカーの温度と、酸素無添加の場合の
クリンカー落し口部におけるクリンカーの温度とを対比
して示した図、第５図はロータリーキルンの外殻円筒の
温度を酸素添加の場合と無添加の場合で対比して示した
図、第６図は耐火レンガの損耗速度を酸素添加の場合と
無添加の場合で対比して示した図である。 １：微粉炭バーナー ２：微粉炭流路 ３：空気流路 ４：酸素添加管 ５：キルン ６：キルン終端部 ７：火炎 他４名 第 図 キルン本体外面温度（’Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、揮発成分１０％以下の低質微粉炭を、その微粉炭の
   完全燃焼に必要な酸素量の１〜２％酸素を添加した酸素
   添加空気と共に吹込んでセメント焼成用の火炎を形成さ
   せることを特徴とするセメントロータリーキルンの燃焼
   方法。 ２、低質微粉炭が揮発成分７〜１０％であることを特徴
   とする請求項１に記載のセメントロータリーキルンの燃
   焼方法。 ３、上記酸素添加を、操業中におけるローターキルン内
   壁のコーチング減少を回復させるために一時的に行なう
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセメントロー
   タリーキルンの燃焼方法。 ４、揮発成分１０％以下の低質微粉炭を燃焼用空気と共
   に吹出すバーナーと、このバーナーから吹出される燃焼
   用空気に微粉炭の完全燃焼に必要な酸素量の空気に１〜
   ２％酸素を添加する酸素添加手段と、この酸素添加手段
   による酸素の添加、非添加を切換え制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とするセメントロータリーキルンの
   燃焼装置。