JPH033920Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、セメント原料粉末を焼成処理する装
置に付設される浮遊式予熱装置、例えばサイクロ
ンタイプの多段式予熱装置において排ガス顕熱を
発電用ボイラで効率良く回収利用することのでき
る装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は、セメント原料を予熱・焼成するとき
に用いられる装置の一例を示すもので、この装置
は主として原料粉末捕集器としてのサイクロン
C₁〜C₃、分離サイクロンC₄並びに最下位の熱交
換段を構成する燃焼装置６ａ付の仮焼炉２を上下
方向に配列してなる予熱装置１、焼成炉３及びク
リンカー冷却機４より構成される。

原料粉末Ａは供給機５ａの原料排出シユートを
通してダクト７ａに送られ、ダクト７ａ内の上昇
気流と共に最上段のサイクロンC₁へ送られる。
そしてサイクロンC₁，C₂，C₃及び原料シユート
８ａ，８ｂ，８ｃを経由しながら順次降下し、そ
の間ガスダクト７ａ，７ｂ，７ｃを上昇する熱風
によつて順次加熱され、バーナ６ａを備えた仮焼
炉２に入つて仮焼された後ガスダクト７ｄを通つ
て分離サイクロンC₄に入り、次いで原料シユー
ト８ｄから焼成炉入口端覆１２を経て焼成炉３へ
導入される。

焼成炉３には冷却機４からの高温空気とバーナ
６ｂからの焼成用燃料が導入されており、高温下
で焼成を受けたクリンカーはクリンカー冷却機４
に入つて冷却され、更にクリンカーコンベア１１
によつて搬出される。尚９は余剰空気誘引通風
機、１０は押込送風機、１３は抽気ダクト、１４
は排ガス誘引通風機、１５は排ガスダクトを夫々
示す。

この様な焼成装置における予熱装置１の最上段
サイクロンC₁から排出される排ガスの温度は、
予熱装置１の熱交換方式にもよるが、図示の４段
熱交換式の場合において350〜400℃程度であり、
未だ相当の熱エネルギーが残されている。そこで
この排ガス顕熱を更に有効利用する為、第２図に
示した如く排ガスダクト１５の途中に排熱利用設
備としてのボイラ１６を設置し、高温排ガスとの
熱交換により蒸気を発生させてこれを発電に利用
することにより熱経済性の向上を図つている。尚
ボイラ１６の水管が破損した場合等に対処する
為、ボイラ１６を迂回するバイパスダクト１７を
設けると共に、ダクト本管１５にダンパ１８ａ、
バスパスダクト１７にダンパ１８ｂを設け、これ
らの開閉操作によつて焼成装置の運転を継続して
行なうことができる様にしている。

［考案が解決しようとする問題点］ ところがこの様な従来の排熱利用設備において
熱交換段数が４段以上の場合には、排ガスダクト
１５内の排ガス温度がそれ程高温でない為、ボイ
ラ１６における発生蒸気の温度及び圧力が充分に
上がらず、タービンでの発電効率が低い。しかも
予熱装置１の排ガスは一般に原料乾燥用の熱源と
しても使用されるので、その余剰分しかボイラ１
６での加熱に利用することができず、結局利用可
能なガス顕熱が不足して発電用タービンの効率が
十分に高いものとなつていない。

こうした熱量不足を補う方法として、排ガスダ
クト１５の適所に燃焼室を設け、燃料及び燃焼用
空気を供給して排ガス温度を高めることも考えら
れるが、焼成炉や仮焼炉以外に燃焼部を設けるの
は、設備的にも操業的にも好ましいことではな
い。しかも燃料として安価な石炭を利用する場合
は、燃焼室で発生する燃焼残灰の処理が厄介にな
る。

本考案者は上記の様な事情に着目し、排ガス顕
熱の不足を予熱装置への原料粉末送給機構の極め
て簡単な改善によつて補い、予熱装置に付属の排
熱ボイラでの熱利用効率を高めようとするもので
ある。

［問題点を解決する為の手段］ 本考案はこうした研究の結果完成されたもので
あつて、その構成は、前述の如く原料粉末捕集
器、ガスダクト及び原料シユートより構成される
４段以上の熱交換ユニツトを上下方向に連接して
構成される予熱装置の排ガスラインに排熱ボイラ
を付属してなるセメント原料粉末予熱装置におい
て、原料粉末供給機の原料排出シユートを、少な
くとも最上段の熱交換ユニツトを構成するガス導
入側ガスダクトと、次段の熱交換ユニツトを構成
する原料粉末捕集器とに接続すると共に、前記排
熱ボイラへ導入される排ガスの温度を検知する温
度検出器、最上段の熱交換ユニツトと最上段以外
の熱交換ユニツトへ原料粉末を分配供給する供給
機の供給量調整装置、及び、上記温度検出器と供
給量調整装置とに接続され、該温度検出器の検出
温度に基づいて上記供給量調整装置における原料
粉末の分配供給量を制御する制御装置を備えてな
るところに要旨を有するものである。

［作用及び実施例］ 以下実施例を示す図面に基づいて本考案の構成
及び作用効果を説明するが、下記は代表例であつ
て本考案を限定する性質のものではなく、熱交換
ユニツトの種類、構造等はもとより、排熱ボイラ
の具体的な構成等を必要に応じて適宜変更するこ
とはすべて本考案の技術的範囲に含まれる。

第１図は本考案の実施例を示す概略説明図であ
り、全体的な構成は第２図に準じて理解すればよ
い。本例における特徴的な部分は、原料粉末Ａを
供給機５ｂ及び５ｃから分割して予熱装置１へ供
給する様に構成したところにあり、一部の原料粉
末は従来通り最上段の熱交換ユニツトを構成する
サイクロンC₁のガス導入側ガスダクト７ａへ送
り、他の一部は最上段の熱交換ユニツトを飛ばし
て次段の熱交換ユニツトを構成するサイクロン
C₂へ短絡して送る。その結果、最上段の熱交換
ユニツトへ供給する原料粉末の減少分に相当して
予熱装置１における熱効率が低下し、この結果最
終的に予熱装置１から排出される排ガス温度が上
昇し、ボイラ１６での回収熱が大巾に増加すると
同時に、発生蒸気の温度及び圧力が高くなるので
タービンでの発電効率が著しく改善される。この
際、排ガス温度は供給機５ｂ，５ｃから供給する
原料粉末の分配比によつて変わり、ガスダクト７
ａへの供給量比を高めれば排ガス温度は降下し、
反対にサイクロンC₂への供給量比を高めれば排
ガス温度は上昇する。従つてボイラ１６を効率良
く作動させるのに必要な温度に応じて供給機５
ｂ，５ｃへの分配比を変えることにより、排ガス
温度を調整することができる。しかも本考案では
第１図に示した様に、排ガスダクト１５の適所に
温度検出器１９を取付けると共に、供給機５ｃあ
るいは５ｂの一方又は両方に供給量調整装置２０
を設けて該装置２０を制御装置２１に電気的に接
続し、上記温度検出器１９による検出温度が所定
値となる様に供給機５ｃ又は５ｂの供給量調整装
置２０を制御し得る様に構成しているので、焼成
装置の操業状態が変動した場合でも排ガス温度を
可及的一定に維持することができる。その結果ボ
イラ１６へ供給される熱量が一定となつてその稼
動状態が安定化し、発電装置で常に一定の電力を
得られる様になる。又必要に応じて発電量の設定
を調整することができ、更に最上段の熱交換ユニ
ツト以外へ原料粉末の一部を直接供給することに
よる焼成装置での燃料使用量の増加を最少に抑え
ることができる。尚温度検出器１９は排ガスダク
ト１５に設置してボイラ１６へ導入するガス温度
を検出することの他、予熱装置１の最上段熱交換
ユニツトを構成するサイクロンC₁内又は同ガス
ダクト７ａ内におけるガスー原料粉末混相流の温
度や、サイクロンC₁に接続した原料シユート８
ａ内の原料温度で代用することもできる。

尚上記では原料粉末Ａを最上段の熱交換ユニツ
トを構成するサイクロンC₁のガス導入側ガスダ
クト７ａと次段のサイクロンC₂との２個所に分
配して供給する例を示したが、併せて第３段目以
降の熱交換ユニツトあるいは最下段の仮焼炉２や
焼成炉８へ分配供給することもできる。

この様に本考案では、予熱装置への原料粉末供
給機を少なくとも２個併設し、１つの供給機から
は最上段の熱交換ユニツトを構成するサイクロン
C₁のガス導入側ガスダクトへ原料粉末を送り、
他の供給機からは第２段目の熱交換ユニツトを構
成する原料粉末捕集器へ原料を送る様に構成する
ことにより、予熱装置１における原料粉末の予熱
効率を若干犠牲にして排ガス温度を高めるもので
あり、それに伴つて仮焼炉２又は焼成炉３におけ
る燃料使用量を増加させる必要が生じる。しかし
この増加熱量は、排ガス温度の上昇によるボイラ
１６での熱回収量の増加及び熱利用効率の向上の
ために利用されるものであり、全体のエネルギー
経済からすれば従来例よりも相当改善される。し
かも仮焼炉２や焼成炉３で元々使用する燃料を増
加するだけであるから、排ガスラインに燃料を供
給する場合に比べて設備的、操業的な負担が増加
する恐れもない。加えて燃料として微粉炭等の固
体燃料を使用する場合でも燃焼により生ずる灰分
は焼成装置内でセメント原料の一部として消費さ
れるので、特別の灰処理設備も不要である。本考
案の装置を使用することによつて得られる更に他
の利点として、ボイラ１６等の水管への微粉末の
付着抑制効果が挙げられる。即ち従来例の様に最
上段の熱交換ユニツトへ原料粉末の全量を供給す
る場合には、サイクロンC₁で捕捉しきれなかつ
た多量の微粉が排ガスと共にボイラ１６方向へ送
られ、これが水管に付着して伝熱効率を低下させ
るが、本考案装置の様に供給原料を第２段目の熱
交換ユニツトへ分配して供給すると、サイクロン
C₁から排ガスと共に持ち出される微粉の量が減
少し、ボイラ１６の水管への付着及びそれに伴う
伝熱効率の低下が抑制されると共に、付着した微
粉を除去する為の蒸気ブロー等の処理頻度を少な
くすることができる。

本考案ではサイクロンC₂への原料供給位置が
サイクロンC₁のガス導入側ガスダクト７ａへの
原料供給位置に近接しており、第１図に示した様
に原料供給装置からの短絡シユートを第２段目の
サイクロンC₂へ接続するだけの極めて簡単な設
備で実施することができる。又、必要に応じて原
料粉末の全量を第２段熱交換ユニツトへ供給する
場合には、最上段のサイクロンC₁は粉末捕集専
用に使用されるためボイラ１６へ流入する原料粉
末量を最少に抑えることができる。この様な構成
になる一実施例において原料粉末の全量をサイク
ロンC₂へ供給したとき、同じく全量をガスダク
ト７ａへ供給する従来例に較べて予熱装置１の排
ガス温度は約60℃上昇し、仮焼炉２における燃料
使用量の増加は１Kgクリンカー当り40kcal程度で
あつた。

尚本考案装置を使用するに当つては、図示した
如く予熱装置の最下段熱交換ユニツトを構成する
サイクロンC₁のガス導入側ガスダクトに燃焼装
置６ａを備えた仮焼炉２を接続し、予熱装置１全
体の温度変化を該仮焼炉２の操業条件の調整によ
つて吸収し、焼成炉３の操業条件を安定化するの
が好ましいが、仮焼炉２を具備しない通常タイプ
の予熱装置へ適用することも可能である。また本
考案装置ではボイラの熱利用効率を高める為に、
前述の如く予熱効率を犠牲にして排ガス温度を高
めるものであるから、ボイラを稼動させない場合
には、例えば第１図における供給機５ｃを全閉、
供給機５ｂを全開にして原料粉末Ａの短絡供給を
行なわず、予熱装置１が最高の熱効率を発揮する
様にして使用する。

尚図では１基の焼成炉３に対して１系列の予熱
装置１を組合わせた例を示したが、この他１基の
焼成炉に対して２系列以上の予熱装置を併設して
そのうちの少なくとも１系列に本考案の思想を適
用し、複数系列からの排ガスを合流させてボイラ
へ導くこともでき、あるいは予熱装置へ供給する
原料粉末をクリンカー冷却機４の余剰空気を利用
して予備加熱する様な構成とすることも可能であ
り、これらの程度の設計変更はすべて本考案の技
術的範囲の実施とみるべきである。

［考案の効果］ 本考案は概略以上の様に構成されるが、要は原
料粉末を、予熱装置の最上段の熱交換ユニツトを
構成するサイクロンのガス導入側ガスダクトと第
２段目の熱交換ユニツトを構成する原料粉末捕集
器とへ分配して供給する構成とすることにより排
ガス温度を高めることができ、それによりボイラ
への供給熱量を増大させると共にその熱利用効率
を大幅に高め得ることになつた。そしてこの回収
エネルギー量の増加は、焼成炉等における燃料増
加分を補つて余りあるものであり、予熱・焼成及
び排熱利用設備全体としてのエネルギー経済性を
大幅に高めることができた。更に、本考案装置の
設計に当つては、第２段目の原料粉末捕集器へ原
料を分配して供給する機構を付加するだけである
から、設備上の負担が極めて軽微であると共に既
存設備への適用も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す概略説明図、第
２図は公知のセメント原料粉末予熱・焼成及び排
熱利用設備を示す概略説明図である。 １……予熱装置、２……仮焼炉、C₁〜C₄……
原料粉末捕集器、３……焼成炉、４……クリンカ
ー冷却機、５……原料供給装置、７ａ〜７ｄ……
ガス導入側ガスダクト、８……原料シユート、１
５……排ガスダクト、１６……排熱ボイラ、Ａ…
…原料粉末。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 原料粉末捕集器、ガスダクト及び原料シユー
   トより構成される４段以上の熱交換ユニツトを
   上下方向に連接して構成される予熱装置の排ガ
   スラインに排熱ボイラを付属してなるセメント
   原料粉末予熱装置において、原料粉末供給機の
   原料排出シユートを、少なくとも最上段の熱交
   換ユニツトを構成するガス導入側ガスダクト
   と、次段の熱交換ユニツトを構成する原料粉末
   捕集器とに接続すると共に、前記排熱ボイラへ
   導入される排ガスの温度を検知する温度検出
   器、最上段の熱交換ユニツトと最上段以外の熱
   交換ユニツトへ原料粉末を分配供給する供給機
   の供給量調整装置、及び、上記温度検出器と供
   給量調整装置とに接続され、該温度検出器の検
   出温度に基づいて上記供給量調整装置における
   原料粉末の分配供給量を制御する制御装置を備
   えてなることを特徴とする排熱ボイラを付属し
   たセメント原料粉末予熱装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、最
   下段の熱交換ユニツトを構成するガス導入側ガ
   スダクトに、燃焼装置を備えた仮焼炉を接続し
   てなるセメント原料粉末予熱装置。