JPH031256B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセメントクリンカの焼成方法および装
置に関し、詳しくは、予熱された核クリンカを用
いてセメント原料粉を造粒し、その造粒物を集め
て焼成するようにした焼成方法および装置に関す
る。これは、セメント原料粉を予熱および必要に
応じて仮焼した後、焼成、冷却してクリンカを生
成する技術の分野で利用されるものである。

〔従来技術〕

セメント原料粉を造粒しながら焼成してセメン
トクリンカを生成することは、例えば米国特許第
2784950号に提案されているように、かなり古く
から知られている。これは、流動層炉に常温の核
クリンカとセメント原料粉が投入され、流動層内
で核クリンカが半溶融状態になると、それが流動
層内で滞留する間に原料粉が付着して造粒され、
それと同時に造粒物を焼成することができるよう
になつている。このような装置は、可動部が極め
て少なく稼働中のトラブルの発生も余りなく、操
業度を高くできることが期待される。

しかし、造粒と焼成が同時に１つの流動層内で
行なわれるので、造粒操作や焼成操作を１つの操
作条件下で行なわなければならない。その結果、
各操作に適した独立の条件を設定することが難し
く、造粒度にばらつきが出たり、完全混合による
滞留時間の長短に起因して焼成不足のものが生
じ、クリンカの品質が悪化する問題がある。加え
て、常温の核クリンカを流動化させながら造粒可
能な1300℃前後の温度に上げるので、多大のエネ
ルギを要して熱効率が低い問題もあり、商業ベー
スでは実現されるに至つていない。

それを解決しようとしたものに、特公昭44−
32193号公報に記載された造粒焼成用の流動層炉
がある。この炉は、ガス整流用多孔板を通して流
動化用ガスを供給することに加えて、ジエツト流
を形成するように燃料を流動層に供給して、粒径
調整ならびに焼成調整ができるようにしたもので
ある。なお、造粒のための核にはクリンカが使用
されず、別途セメント原料粉の一部を流動層造粒
機で造粒した後乾燥させたものが使用され、それ
がセメント原料粉と共に流動層内に供給されるよ
うになつている。

このような流動層炉においても上述の米国特許
と同様に、原料粉の造粒と造粒物の焼成が完全な
混合状態で行なわれるので、一方の操作の最適化
を図ると他方の最適化が阻まれ、両操作の最良な
状態を保持することが容易でない。したがつて、
生成されたクリンカの品質にばらつきが生じると
いう問題があり、しかも、核となる原料粒子の昇
温のためのエネルギも無視できず、燃料の低減に
も限界がある。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題に鑑みなれたもので、その
目的は、セメント原料粉の造粒操作と造粒物の焼
成操作とを独立して行なうことができ、それによ
つてそれぞれの操作の最適化を可能して品質の良
いクリンカを生成することができ、しかも、造粒
に必要な熱エネルギの消費を抑制して、高い熱効
率で稼働させることができるセメントクリンカの
焼成方法および装置を提供することである。

〔発明の構成〕

本発明の特徴を説明すると、方法の発明にあつ
ては、予熱された核クリンカを加熱することによ
り高温半溶融状態にすると共に、それに焼成炉排
ガスを供給して噴流層を形成させ、予熱されたセ
メント原料粉を半溶融状態の核クリンカに付着さ
せてセメント原料を造粒し、その造粒物を集めて
流動層内で焼成するようにしたことである。

また、装置の発明にあつては第１図に示すよう
に、セメント原料粉を造粒する炉２と造粒物を焼
成する炉３とが独立して設けられている。その造
粒炉２は噴流層炉であり、その下部には、予熱さ
れた核クリンカと予熱されたセメント原料粉が投
入される被造粒物投入口９が開口され、その投入
口近傍に被造粒物を加熱するバーナ１０が設置さ
れ、下端には焼成炉排ガスを導入する排ガス導入
口１２が開口され、被造粒物投入口９より上方に
造粒物を排出する造粒物排出口１４が開口されて
いる。焼成炉３は造粒物を流動層１９内で焼成す
る流動層炉であり、造粒物排出口１４から排出さ
れた造粒物を流動層に供給する造粒物シユート２
０が設けられ、炉上には焼成炉排ガスを排ガス導
入口１２に送出する焼成炉排ガスダクト２１が接
続されている。

〔実施例〕

以下図面を参照しながら、本発明を詳細に説明
する。

第１図は予熱部１、造粒炉２、焼成炉３および
クーラ４を主たる構成とするセメントクリンカの
焼成装置５の１実施例を示す全体図で、予熱され
たセメント原料粉を造粒・焼成してクリンカを生
成するものである。予熱部１は例えば複数個のサ
イクロンからなる浮遊式熱交換器であり、原料投
入口６から投入されたセメント原料粉が、それぞ
れのダクト内を上昇する排ガスと熱交換しながら
順次サイクロンＣ４，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１で捕集さ
れて降下し、所定の温度に予熱されるようになつ
ている。

造粒炉２は予熱部１で昇温されたセメント原料
粉を造粒する炉であつて、炉内での造粒効果を高
めるための操作を容易にするために、造粒物を焼
成する焼成炉３とは独立して設けられている。こ
の造粒炉２は焼成炉排ガスを導入して噴流層７を
形成する噴流層炉であり、胴部２Ａとその下に形
成された逆円錐形部２Ｂからなつている。

その逆円錐形部２Ｂの下部には、ホツトスポツ
ト８を形成するように、予熱された核クリンカと
予熱されたセメント原料粉が投入される被造粒物
投入口９が開口され、その投入口９の近傍に被造
粒物を加熱する適数個のバーナ１０が、やや、上
方に傾斜して設置されている。逆円錐形部２Ｂの
下端には、バーナ１０のための燃焼用空気とする
と共に上述の噴流層７を形成させる焼成炉排ガス
１１を導入する排ガス導入口１２が開口されてい
る。なお、被造粒物投入口９より上方の逆円錐形
部２Ｂまたは胴部２Ａの側部には、噴流層７中を
循環することにより粒子が成長した造粒物を、焼
成炉３に排出するための造粒物排出口１４が開口
されている。

このような造粒炉２の上部には造粒炉排ガス１
５を予熱部１に導出する造粒排ガスダクト１６が
接続され、これに、例えば粒径が１mm未満の核ク
リンカを予熱するために投入する核クリンカ投入
口１７が設けられている。このように核クリンカ
を造粒炉排ガス１５の保有する熱エネルギで予熱
しておけば、造粒炉２での熱消費を大幅に抑制す
ることができる。この造粒炉排ガスダクト１６に
は、予熱されたセメント原料粉の一部を、サイク
ロンＣ１から供給される原料粉供給口１８が必要
に応じて設けられ、造粒炉排ガスダクト１６内の
冷却と核クリンカの適度な予熱が図られるように
なつている。なお、核クリンカの投入は、造粒炉
排ガスダクト１６に限らず、セメント原料粉と同
様に予熱部１の全部または一部を流過するような
位置で行なうこともでき、熱交換する排ガス温度
などから適宜都合のよい位置が選択される。

焼成炉３は造粒物を流動層１９内で焼成する流
動層炉であり、クーラ４の高温部を流過した空気
が流動化用ガスとして導入されるようになつてい
る。図示は１室の流動層炉であるが、焼成室、熟
成室からなる多室型を採用してもよい。このよう
な焼成炉３には、造粒炉２の造粒物排出口１４か
ら排出された造粒物を流動層１９に供給する造粒
物シユート２０が設けられ、炉上には焼成炉排ガ
ス１１を造粒炉２の排ガス導入口１２に送出する
焼成炉排ガスダクト２１が接続されている。この
焼成炉排ガスダクト２１には、予熱されたセメン
ト原料粉の一部を供給する原料粉供給口２２が必
要に応じて設けられる。一方、造粒物シユート２
０には、適度に成長した造粒物のみを導出するた
めの選択引出用ガスの送風口２３が気密排出器２
４より上部に設けられ、炉内ガスが送給されるよ
うに、焼成炉３に開口した炉内ガス送風ダクト２
５が接続されている。なお、送風口２３から大気
を冷風として導入することもできるし、そのよう
な冷却に代えて、予熱されたセメント原料粉の一
部を供給する原料粉供給口２６を設けてもよい。

焼成されたクリンカの粒径は１〜２mm程度であ
り、それを冷却するためにはクーラ４も焼成炉３
と同様な流動層が採用される。このクーラ４は高
温部４Ａと低温部４Ｂに区画され、それぞれにお
ける冷却空気の供給と排出は独立して行なわれる
と共に、各部が多室化されている。本例では高温
部４Ａの流動層内に伝熱管２７が埋設され、それ
を流過して昇温したガスが焼成炉３の流動化用ガ
スとして利用されるようになつている。なお、高
温部内の冷却ガスをガス排出口２８から焼成炉３
内の空間に供給するようにしておけば、焼成炉排
ガスダクト２１を上昇するガス風量の増大と酸素
比率の増加が図られ、造粒炉２におけるバーナ１
０での燃焼度を向上させることができる。

クーラ４から排出されたクリンカは次工程に搬
出されるが、その一部は核クリンカとして使用さ
れる。そのため、クリンカクラツシヤ２９とスク
リーン３０が設置され、図示しないが輸送機によ
つて核クリンカ投入口１７に搬送され、核クリン
カの供給が途絶えることのないように配慮されて
いる。

このような実施例によれば、以下に説明するよ
うにして、原料粉を一定粒度に造粒できると共に
所望の焼成が行なわれ、品質の高いクリンカを生
成することができる。

原料投入口６から投入されたセメント原料粉
は、予熱炉１のダクト１ａを上昇する排ガスと熱
交換した後サイクロンＣ４で捕集され、ダクト１
ｂに投入されると再度上昇する排ガスに浮遊しな
がら熱交換される。このような動作が繰り返され
て、原料粉が順次サイクロンＣ３，Ｃ２からＣ１
に至る間に、所定の温度に予熱される。なお、排
ガスは造粒炉２から排出されたものであるが、そ
れは原料粉とは逆の経路を辿つてサイクロンＣ４
から排出される。

一方、焼成炉３で生成されたクリンカがクーラ
４で冷却されて次工程に搬出されるとき、その一
部が取り出されて、クリンカクラツシヤ２９で砕
かれる。スクリーン３０で粒度が１mm未満に整え
られて、造粒炉排ガスダクト１６に設けられた核
クリンカ投入口１７から投入される。この核クリ
ンカはダクト１６内を上昇する排ガスに浮遊しな
がら熱交換し、サイクロンＣ１で捕集される。こ
のようにして予熱された核クリンカと予熱部１を
流過した原料粉とが、造流炉２の下部に開口され
た被造流物投入口９から、1250〜1350℃のホツト
スポツト８に投入される。この部分には焼成炉３
からの焼成炉排ガス１１が供給されると共に、バ
ーナ１０から噴出される燃料が燃焼される。その
結果、被造粒物が急激に加熱されて半溶融状態と
なり、燃焼ガスや焼成炉排ガスのエネルギで噴流
層７が形成されて核クリンカが循環運動する。そ
の間に原料粉が付着して１mm未満であつた核クリ
ンカが１〜２mmの造粒物に成長する。このような
造粒において、バーナ１０の燃焼量などが調整さ
れることにより、造粒に適した操作条件とするこ
とができる。なお、造粒炉２の造粒炉排ガスダク
ト１６が炉芯からずれて設けられていると、排ガ
スに伴われて排出される核クリンカや原料粉の量
が減少し、造粒化を促進できる利点がある。

所定の大きさに成長したセメント原料粒子は、
造粒物排出口１４から造粒物シユート２０を通つ
て焼成炉３に供給される。燃料供給器３１から例
えば石炭などが供給され、それに造粒物が混合さ
れる。クーラ４の伝熱管２７を流過することによ
り昇温した冷却ガスが流動化用ガスとして、焼成
炉３の流動層１９に供給される。焼成炉３内の温
度は1350〜1450℃に維持され、クリンカが生成さ
れる。この生成は造粒操作とは独立して行なわれ
るので、焼成に適した操作条件とされ、品質のよ
いクリンカが製造される。なお、多室流動層が採
用されていれば、各室を移動する間に焼成、熟成
を行なうことができるので、その品質を一段と上
げることができる。

焼成炉３の流動層１９より溢れるようにして排
出されたクリンカは、クーラ４で流動層冷却され
て所定温度に降温され、クリンカは次の仕上げ粉
砕工程などに搬送される。なお、焼成や冷却にお
いて造粒物の粒径はほとんど変化しないし、その
粒径が上述したように通常のクリンカより小さい
２mmまでであるので、粉砕のための原単位が低減
されて都合がよい。

ところで、造粒炉２から排出される造粒物のな
かには粒径の小さいものや原料粉が混在している
場合がある。造粒物シユート２０の送風口２３に
適量の冷風または図示したように焼成炉３の炉内
ガスを選択引出風として供給するようになつてい
ると、小径のものは造粒炉２に吹き返され、造粒
度の高い大径ものが焼成炉３に供給される。この
ような送風が行なわれない場合に、焼成炉３に到
達した細かい粒子は流動層１９から飛び出し、焼
成炉排ガスに伴われて排ガス導入口１２から造粒
炉２に戻される。

一方、造粒炉排ガスダクト１６を流過するガス
温度は高いので、そのダクト１６の壁面に溶融し
た原料粉がしばしば付着する。しかも本例では核
クリンカをこのダクトから投入するようにしてい
るので、核クリンカの溶着も起こる。そのような
場合に、予熱部１の最終段のサイクロンＣ１内の
予熱原料粉の一部を、原料粉供給口１８から供給
すれば、温度の低い原料粉によつて排ガス温度が
下がり、溶着程度が軽減される。しかも、核クリ
ンカの予熱を溶融直前の1200℃程度に保持するこ
とができる。なお、同様な冷却と溶着防止が、上
述した焼成炉排ガスダクト２１や造流物シユート
２０においても必要となる場合には、それぞれの
原料粉供給口２２および２６から原料粉を供給す
るようにすればよい。

第２図は異なるセメントクリンカの焼成装置の
全体図で、造粒炉２には炉内浮遊物を捕集して、
炉下部に投入する循環サイクロンＣ０が付設され
ている点が第１図と異なる。この循環サイクロン
によれば、核クリンカに付着しなかつたセメント
原料粉が捕集され、それがホツトスポツト８に戻
される。このような循環サイクロンを設けると、
予熱部１に持ち出される造粒炉２内の熱エネルギ
が少なくなりサイクロンＣ４から放出される排ガ
ス温度を低くすることができる。したがつて、装
置全体における熱効率が、より高くなる利点があ
る。

第３図は予熱部１に仮焼炉３２を設けたもの
で、セメント原料粉を予熱するだけでなく、造粒
炉２に投入する前に脱炭酸しておき、造粒物の焼
成をより効果的に行なわせるものでもある。な
お、仮焼炉は公知であるのでその説明を省くが、
仮焼用空気はクーラ抽気が用いられ、第１図に示
したクーラ４の高温部４Ａ内の冷却ガスがガス排
出口２８から導入されるようになつている。この
例の場合に造粒炉排ガスダクト１６での壁面溶着
を防止するために、サイクロンＣ２内の原料粉の
一部を供給するようにしておくとよい。

第４図は第２図の例で述べた循環サイクロンＣ
０と上述の仮焼炉３２を備えたもので、それぞれ
による効果を発揮させることができるのは言うま
でもない。

第５図は上述した各実施例で採用される造粒炉
２の異なる例で、逆円錐形部２Ｂの上方の炉中間
部に絞り部３３が形成され、造粒炉排ガスダクト
１６が炉芯に設けられている。この絞り部によつ
て上昇する造粒炉排ガスの流速が高められ、炉内
に浮遊した核クリンカや原料粉を迅速に除去でき
るようにしたものである。これによれば、、造粒
物排出口１４から排出される造粒物に微粉や細粒
の混入するのを抑制できる。その結果、造粒物シ
ユート２０における選択引出しなどの操作を省く
ことができる。なお、想像線で示すように絞り部
３３の下方にクーラ抽気を導入する導風口３４を
設けておけば、風量が増加して絞り部３３を通過
する流速がより高くなり、上述の効果を増強する
ことができると共に、排ガス温度が下げられ造粒
炉排ガスダクト１６での付着を抑制できる。

第６図は絞り部を有しない導粒炉の例で、クー
ラ抽気を胴部２Ａのほぼ接線方向に導入するよう
にした例である。導風口３５からの空気で造粒炉
排ガスが旋回され、遠心力の作用により造粒炉自
体がサイクロンのような集塵効果を発揮するよう
にしたものである。その結果、微粉や細粒の造粒
物や原料粉が炉内で捕集され、前述したサイクロ
ンＣ０を省くことができる利点がある。なお、第
７図に示すように、その導風口３５の設けられて
いる周面に適数個のバーナ３６を設置しておく
と、落下する捕集物が予熱され、造粒作用が助勢
される効果がある。

以上の各実施例において、造粒操作に流動層を
使用しないで噴流層を採用した。噴流層炉は、流
動層炉における流動化用ガスの風箱や耐熱性が要
求される分散板などを必要としないので、その構
造が簡単となる利点がある。加えて、原料粉の付
着率が高い核クリンカを使用すること、およびそ
の核クリンカを所望温度に予熱して造粒に供する
ようにしたので、造粒性能を向上させることがで
きる。

上述した装置で注目すべきところは、温度の高
い焼成炉排ガスを造粒炉２の排ガス導入口１２に
供給している点である。したがつて、造粒炉２の
ホツトスポツト８における温度を1700〜1800℃程
度に上げることは、大した困難を伴うことなく行
なわれる。そこで、造粒に際して造粒を容易にす
る核クリンカを用いなくても、原料粉の溶融で造
粒化が実現される。よつて、上述した装置におけ
る核クリンカ投入部を設けなくても、造粒の後焼
成するようなクリンカ焼成装置を実現することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明は以上詳細に説明したように、セメント
クリンカの生成のために、造粒と焼成を異なる炉
を用い、しかも、造粒は噴流層による一方焼成は
流動層によつて行なうようにしたので、それぞれ
の操作条件の設定や調整が容易となり、均一な粒
度の造粒と最適温度による完全焼成を実現するこ
とができる。さらに、核クリンカが使用されるの
で造粒性がよく、その核クリンカが造粒炉排ガス
を用いて予熱した後造粒に供されるので、造粒が
円滑に行なわれると共にそのための熱エネルギ消
費を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセメントクリンカの焼成装置
の１実施例全体図、第２図〜第４図は異なる焼成
装置例、第５図および第６図は造粒炉の異なる
例、第７図は第６図の−線矢視相当個所にお
ける異なる例を示す断面図である。 ２……造粒炉、３……焼成炉、７……噴流層、
９……被造粒物投入口、１０……バーナ、１２…
…排ガス導入口、１４……造粒物排出口、１６…
…造粒炉排ガスダクト、１７……核クリンカ投入
口、１８，２２，２６……原料粉供給口、１９…
…流動層、２０……造粒物シユート、２１……焼
成炉排ガスダクト、２３……送風口、２５……炉
内ガス送風ダクト、Ｃ０……循環サイクロン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予熱されたセメント原料粉を造粒・焼成する
   ことによりセメントクリンカを生成する方法にお
   いて、 予熱された核クリンカを加熱することにより高
   温半溶融状態にすると共に、それに焼成炉排ガス
   を供給して噴流層を形成させ、 予熱されたセメント原料粉を前記半溶融状態の
   核クリンカに付着させてセメント原料を造粒し、 その造粒物を集めて流動層内で焼成することを
   特徴とするセメントクリンカの焼成方法。 ２ 予熱されたセメント原料粉を造粒・焼成する
   ことによりセメントクリンカを生成する装置にお
   いて、 セメント原料粉を造粒する炉と造粒物を焼成す
   る炉とが独立して設けられ、 その造粒炉は噴流層炉であり、その下部には、
   予熱された核クリンカと予熱されたセメント原料
   粉が投入される被造粒物投入口が開口され、その
   投入口近傍に被造粒物を加熱するバーナが設置さ
   れ、下端には焼成炉排ガスを導入する排ガス導入
   口が開口され、前記被造粒物投入口より上方に造
   粒物を排出する造粒物排出口が開口され、 前記焼成炉は造粒物を流動層内で焼成する流動
   層炉であり、前記造粒物排出口から排出された造
   粒物を流動層に供給する造粒物シユートが設けら
   れ、炉上には焼成炉排ガスを前記排ガス導入口に
   送出する焼成炉排ガスダクトが接続され、 ていることを特徴とするセメントクリンカの焼成
   装置。 ３ 前記造粒炉の造粒炉排ガスダクトに、核クリ
   ンカを予熱するために投入する核クリンカ投入口
   が設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載のセメントクリンカの焼成装置。 ４ 前記造粒炉排ガスダクトには、予熱されたセ
   メント原料粉の一部を供給する原料粉供給口が設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項または第３項記載のセメントクリンカの焼成
   装置。 ５ 前記造粒物シユートには、予熱されたセメン
   ト原料粉の一部を供給する原料粉供給口が設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のセメントクリンカの焼成装置。 ６ 前記焼成炉排ガスダクトには、予熱されたセ
   メント原料粉の一部を供給する原料粉供給口が設
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載のセメントクリンカの焼成装置。 ７ 前記造粒物シユートには、造粒物の選択引出
   用ガスの送風口が設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載のセメントクリンカ
   の焼成装置。 ８ 前記送風口には、焼成炉に開口した炉内ガス
   送風ダクトが接続されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第７項記載のセメントクリンカの焼
   成装置。 ９ 前記造粒炉には炉内浮遊物を捕集して、炉下
   部に投入する循環サイクロンが付設されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のセメ
   ントクリンカの焼成装置。