JPH07208877A

JPH07208877A - クリーニング装置を備えたサスペンションプレヒーター及びスケール除去方法

Info

Publication number: JPH07208877A
Application number: JP1574594A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Abe; 恒夫安部; Kazuyoshi Ishida; 一義石田; Shinichi Hamagaki; 進市浜垣; Shinko Oe; 真弘大江
Original assignee: Tosoh Corp; ABB Gadelius KK
Current assignee: Alstom KK; Tosoh Corp
Priority date: 1994-01-17
Filing date: 1994-01-17
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】クリーニング装置によりスケールを確実かつ
安全に除去し、作業者を重労働から開放し、セメント製
品の品質の向上・安定化を図り、熱効率の向上を図るこ
とのできるセメント製造工程における装置内スケールの
除去技術を提供する。【構成】１はサスペンションプレヒーターＳＰの最下
部のサイクロンであって、２基設置されている。２基の
サイクロン１の上部室１ａ、１ａは連通ダクト２によっ
て連通している。連通ダクト２とロータリーキルン３
は、排ガス上昇ダクト４により連絡されている。サイク
ロン１の出口導管１ｂの下端は、排ガス上昇ダクト４の
下端部に接続開口している。サイクロン１の上部室１ａ
には上流側の排ガス上昇ダクト５が接続されている。排
ガスダクト５の下端は上部室１ａ内に突出している。排
ガスダクト５の下端部には、上流側のサイクロンの原料
出口導管６が接続開口している。サイクロン１の上流側
の排ガス上昇ダクト５の下端部の周囲には、クリーニン
グ装置７が４個ずつ配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポルトランドセメント
等のセメントの製造工程において、セメント原料を焼成
してクリンカーを製造するキルンの上流側に設けたサス
ペンションプレヒーターを構成するサイクロン及び排ガ
ス上昇ダクトの内壁面に付着したスケールをクリーニン
グする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ポルトランドセメントの製造
は、次の工程にて行われる。まず、原料としては、石灰
石、珪石、粘土を主体とし酸化鉄なども少量使用され
る。これらの原料を微粉砕混合する。この粉砕混合工程
には乾式と湿式とがある。乾式では、原料を乾燥混合
し、チューブミルなどで微粉砕し、粉末状態で炉に入れ
る。湿式では、計量混合した原料に水を加えて泥状にし
て粉砕するので、乾式におけるよりも微細に粉砕するこ
とができる。

【０００３】次に焼成工程に入る。ここでは直径５〜６
ｍ、長さ８０〜２００ｍで耐火物を内張りした鉄製円筒
型のロータリーキルン（回転炉）を使用する。このロー
タリーキルンは３〜４度の傾斜を有し、毎分１〜４回転
で回転し、原料の炉内滞留時間は適当な時間に維持され
る。

【０００４】ロータリーキルンの上流側から原料を供給
し、下流側から重油または石炭（微粉炭）バーナで最高
温度１６００℃ぐらいに加熱する。原料は化学反応を起
こして焼塊（セメントクリンカー）となる。乾式法では
ロータリーキルンからの排ガス温度が高いので、廃熱ボ
イラで回収し発電に利用していた。

【０００５】しかし近年では、図８に示すように、ロー
タリーキルンＫの上流側にサイクロンＣを多段に配置し
て成るサスペンションプレヒーターＳＰを設置し、これ
らのサイクロンＣ中で原料を浮遊状態で順次落下させな
がら、排ガス上昇ダクトＤを逆流して上昇する上記排ガ
スＧにより予熱して、熱効率の上昇と焼成能力を増大さ
せる方式をとるようにしている。サスペンションプレヒ
ーターＳＰを通った排ガスＧは、コットレル電気集塵機
により除塵された後に大気中に排出される。

【０００６】焼成物は３〜２０ｍｍ径程度の黒灰色の硬
い焼塊粒（クリンカー）となってロータリーキルンＫか
ら冷却室Ｅに送り出される。クリンカーは冷却室Ｅでフ
ァンＦから送り込まれる空気と熱交換され、加熱された
空気は二次空気としてロータリーキルンＫへ送られる。
クリンカーには３％程度のセッコウを混ぜてチューブミ
ルにて２００メッシュ８０％パス程度に微粉砕してセメ
ント製品とする。Ｖは重油バーナである。

【０００７】上記のサスペンションプレヒーターＳＰ
は、図９から明かなように、通常４段のサイクロンＣか
ら構成されている。焼成工程ではサイクロンＣや排ガス
上昇ダクトＤ等の装置の内壁面にスケールＳが付着し、
このスケールＳの付着対策がセメント製造工程における
重要な課題であった。特にサスペンションプレヒーター
ＳＰが使用されるようになった近年において、回転しな
い静止型の装置であるサイクロンＣの内壁面のスケール
Ｓの付着による弊害の問題が工程管理上、重要性を帯び
てきた。

【０００８】この焼成工程において、各原料中のＣａ
Ｏ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3などは高温化学反応
を起こす。反応の結果、得られるセメントクリンカー中
に含まれる主な化合物の組成は、ケイ酸三カルシウム
（３ＣａＯ・ＳｉＯ2）、ケイ酸二カルシウム（２Ｃａ
Ｏ・ＳｉＯ2）、アルミン酸三カルシウム（３ＣａＯ・
Ａｌ2Ｏ3）及び鉄アルミン酸四カルシウム（４ＣａＯ・
Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3）である。

【０００９】原料の焼成工程では、まず粘度の脱水、石
灰石の分解が起こり、１０００℃位から２ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ2の生成がみられる。１２５０℃以上になると、Ｃａ
Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3系などの多成分系の液相を生じ
るとともに焼結反応も進み、４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ
2Ｏ3の晶出や３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3の生成が起こり、約１
４００℃で３ＣａＯ・ＳｉＯ2が生成して反応は完結す
る。

【００１０】サスペンションプレヒーターにおいては、
原料の脱水及び分解反応が主として起こり、焼結反応は
わずかに進行するのみである。従って、装置の内壁に付
着するスケールの組成は大部分が原料の分解産物のＣａ
Ｏであり、これに上記のセメントクリンカーの成分が少
量のみ含まれる。ＣａＳＯ4が若干量含まれるが、これ
は主に燃料中に含まれるＳ分が酸化され、ロータリーキ
ルンを経由して搬送される結果である。その他に、スケ
ールには微量のＫ分、Ｃｌ分、Ｎａ分が含まれる。これ
らは原料や燃料に由来するものであり、それがサスペン
ションプレヒーターの下部において濃縮され、蓄積され
た結果、スケールに混入する。

【００１１】このようなスケールＳの付着物は当然に下
方から上方に流れる排ガスＧの通過を妨げる。その結
果、風量が一定に維持されなくなるという問題が生じ
る。それのみならずサイクロンＣの上部室の内壁面に付
着したスケールＳが時々剥離して落下することがあり、
このような落下物がサイクロンＣの下部絞り部に堆積し
て閉塞を発生させる。

【００１２】このような問題を解決するために、従来か
ら定期的にしかも高頻度でスケールの清掃を手作業にて
行なうことが常であった。その清掃作業は、監視窓を通
してスケール付着を看ながら高圧水噴射装置を作業者が
使用しながら行われていた。

【００１３】しかし、この清掃作業は多大の労力を要
し、かつ危険を伴うものであった。ポルトランドセメン
ト製造の操業中に行うために、その作業はいわゆる高温
作業となり、耐熱服の装着を要し、また硬化したスケー
ルを物理的に除去する必要から重労働を要した。

【００１４】更に重要な問題は、清掃用具を装置の内部
へ挿入するために用具挿入孔を設けることが必要とな
り、この用具挿入孔から外気が内部へ流入し、その結
果、装置内部の温度が極めて不安定となるという問題で
あった。このような装置内温度の不安定化は工程管理上
の重要問題であり、製品の品質に悪影響を及ぼし、また
製造工程全体の熱効率の低下を招くものであった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたもので、その目的とす
るところは、クリーニング装置によりスケールを確実か
つ安全に除去し、作業者を重労働から開放し、セメント
製品の品質の向上・安定化を図り、熱効率の向上を図る
ことのできるセメント製造工程における装置内スケール
の除去技術を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のクリーニング装
置を備えたサスペンションプレヒーターは、セメント原
料を焼成してクリンカーを製造するロータリーキルンの
上流側にサイクロンと排ガス上昇ダクトから構成される
サスペンションプレヒーターを設け、該サイクロン内で
上記原料を浮遊させながら降下せしめるとともに、上記
排ガス上昇ダクトにより上記ロータリーキルンからの排
ガスを逆流上昇せしめて、上記サイクロン内のセメント
原料を予熱するセメント製造装置において、上記サスペ
ンションプレヒーターの壁の適宜位置にクリーニング装
置を取り付け、該クリーニング装置のランスチューブを
上記壁に開けた孔を通じて内部に前進・後退移動せし
め、該ランスチューブの先端に設けたノズルが内部に位
置する時、該ノズルから流体を噴射せしめるように構成
したことを特徴とする。上記クリーニング装置は、サイ
クロン及び／又は排ガス上昇ダクトに設ける。

【００１７】また、本発明のスケール除去方法は、セメ
ント原料を焼成してクリンカーを製造するロータリーキ
ルンの上流側にサイクロンと排ガス上昇ダクトから構成
されるサスペンションプレヒーターを設け、該サイクロ
ン内で上記原料を浮遊させながら降下せしめるととも
に、上記排ガス上昇ダクトにより上記ロータリーキルン
からの排ガスを逆流上昇せしめて、上記サイクロン内の
セメント原料を予熱するセメント製造工程において、上
記サスペンションプレヒーター内にクリーニング装置の
ランスチューブを前進・後退自在に臨ませ、該ランスチ
ューブ先端のノズルから蒸気を噴射せしめて上記サスペ
ンションプレヒーターの内壁面に付着したスケールを除
去することを特徴とする。上記ノズルからは、例えば、
圧力が６〜１１Ｋｇ／ｃｍ2Ｇで、温度が１６０〜１８
０℃の飽和蒸気、または圧力が６〜１１Ｋｇ／ｃｍ2Ｇ
で、温度が１８０〜２３０℃の過熱蒸気を噴射する。

【００１８】

【実施例】サスペンションプレヒーターにおけるサイク
ロンの内壁に付着するスケールを除去するためには、例
えば、中圧（６〜１１Ｋｇ／ｃｍ2Ｇ）の蒸気をノズル
からスケールに向けて噴射することが効果的である。低
圧蒸気では望み通りの効果が得られず、中圧蒸気が必要
であることが判明した。噴射実験で好ましい成績を達成
することを確認したのは、６〜１１Ｋｇ／ｃｍ2Ｇの飽
和蒸気（１６０〜１８０℃）及び６〜１１Ｋｇ／ｃｍ2
Ｇの過熱蒸気（１８０〜２３０℃）を使用する場合であ
った。このような中圧蒸気を使用した装置を製作し、そ
れをサスペンションプレヒーターに装備した。

【００１９】このようなスケール除去装置は、スケール
除去の必要性に応じて複数基が装備され使用される。４
段複列のサイクロンから構成されるサスペンションプレ
ヒーターの場合、最下段のサイクロンにスケールが最も
付着しやすい。例えば、この最下段のサイクロン（複
列）には合計１８基のスケール除去装置を備える。

【００２０】このような複数のスケール除去装置は、手
動操作も可能であるが、逐次自動操作を行なうようにす
ることも可能である。スケール除去の頻度は場所によっ
て異なる。例えば、スケール付着の著しい場所では、毎
時行なうことが必要であるが、そうでない所では２〜４
時間に一度行えば十分である。

【００２１】そのような装置の一実施例について図面を
参照しながら説明する。図１および図２において、１は
サスペンションプレヒーターＳＰの最下部のサイクロン
であって、２基設置されている。２基のサイクロン１の
上部室１ａ、１ａは連通ダクト２によって連通してい
る。

【００２２】上記連通ダクト２とロータリーキルン３
は、排ガス上昇ダクト４により連絡されている。上記サ
イクロン１の出口導管１ｂの下端は、排ガス上昇ダクト
４の下端部に接続開口している。

【００２３】上記サイクロン１の上部室１ａには上流側
の排ガス上昇ダクト５が接続されている。該排ガスダク
ト５の下端は上部室１ａ内に突出している。また、上記
排ガスダクト５の下端部には、上流側のサイクロン（図
示せず）の原料出口導管６が接続開口している。

【００２４】サイクロン１の上流側の排ガス上昇ダクト
５の下端部の周囲には、クリーニング装置７が４個ずつ
配設されている。該クリーニング装置７は、図３に拡大
して詳細に示すように、ノズル７ａを有するランスチュ
ーブ７ｂと、該ランスチューブ７ｂを進出後退移動させ
るために該ランスチューブ７ｂの基部に設けられたスク
リューチューブ７ｃと、該ランスチューブ７ｂ及びスク
リューチューブ７ｃを回転させるメインギヤ７ｄと、該
メインギヤ７ｄを回転駆動する駆動モータ７ｅ、ウオー
ム減速機７ｆ、駆動回転軸７ｇ及びピニオンギヤ７ｈ
と、上記ランスチューブ７ｂに蒸気を導入するグースネ
ック７ｊと、蒸気の供給を制御するポペットバルブ７ｋ
と、該ポペットバルブ７ｋを作動させるトリガー７ｎ
と、上記スクリューチューブ７ｃの移動に伴ってトリガ
ー７ｎに近づいてこれを作動させるカム７ｐと、から構
成されている。

【００２５】従って、モータ７ｅを稼動させると、ウオ
ーム減速機７ｆ、駆動回転軸７ｇおよびピニオンギヤ７
ｈを介して上記メインギヤ７ｄが回転駆動され、これに
伴ってスクリューチューブ７ｃが回転する。該スクリュ
ーチューブ７ｃの螺旋溝７ｃ′には本体フレームに支持
されたピンが嵌挿されている（図示せず）ので、スクリ
ューチューブ７ｃが回転するとそれらのカム作用により
スクリューチューブ７ｃはその軸方向に移動し、ランス
チューブ７ｂを前進あるいは後退移動させる。

【００２６】図４に示すように、上記クリーニング装置
７のランスチューブ７ｂが前進移動して、その先端部の
ノズル７ａが排ガス上昇ダクト５内に入ると、上記カム
７ｐがトリガ７ｎを作動させてポペットバルブ７ｋを開
弁し、蒸気がノズル７ａから噴射され壁面に付着してい
るスケールＳを除去する。蒸気の噴射中、ノズル７ａは
回転し、所定数回転すると、逆転して後退移動し、スタ
ート位置に戻って作動を終了する。

【００２７】図１および図２に示すように、上記クリー
ニング装置７は、上記サイクロン１の上部室１ａおよび
気流上昇ダクト４の側壁にも取り付けられている。この
クリーニング装置７の設置数や設置位置等は、上記実施
例に限定するものではなく、スケールＳを最も効果的に
除去できる状態に設置し得るものであればいずれでもよ
い。これらのクリーニング装置７は外気が内部へ流入し
ないような装備をもって取り付けられている。

【００２８】８はランスチューブの前進・後退移動の行
程が長い、いわゆるロングストローク型クリーニング装
置であって、図５に示すように、２本の平行なガイドレ
ール８ａに沿ってキャリッジ８ｂが往復移動するように
構成されている。該キャリッジ８ｂの上部の左右には、
それぞれ１個の上部ローラ８ｃと２個の下部ローラ８ｄ
及び８ｅが設置されていて、これらのローラ８ｃ、８
ｄ、８ｅはガイドレール８ａを上下両面から挟む状態で
転接している。

【００２９】８ｆは駆動モータであって、図６に示すよ
うに、ウォームギヤセット８ｇを介してスクエアシャフ
ト８ｈを回転駆動する。該スクエアシャフト８ｈは、上
記ガイドレール８ａと平行に沿設されている。該スクエ
アシャフト８ｈにはドライブナット８ｊが軸方向に摺動
可能に嵌挿されている。該ドライブナット８ｊはスクエ
アシャフト８ｈの回転に伴って回転する。

【００３０】上記ドライブナット８ｊにはスパーギヤ８
ｋが一体的に取り付けられている。該スパーギヤ８ｋに
はスパーギヤ８ｎが噛み合っている。該スパーギヤ８ｎ
にはランスチューブ８ｐが一体的に取り付けられてい
て、一緒に回転するようになっている。

【００３１】上記スパーギヤ８ｎの回転は、スパーギヤ
８ｑおよびウォームギヤセット８ｒを介してピニオン軸
８ｓを回転駆動する。該ピニオン軸８ｓにはドライブピ
ニオン８ｔが取り付けられている。該ドライブピニオン
８ｔは上記ガイドレール８ａの下面に沿設されているギ
ヤラック８ｕに噛み合っていて、ピニオン軸８ｓの回転
に伴ってギヤラック８ｕに沿って転動しながら移動す
る。

【００３２】上記ドライブナット８ｊ、スパーギヤ８
ｋ、８ｎ、８ｑ、ウォームセット８ｒ、ピニオン軸８ｓ
およびドライブピニオン８ｔは、キャリッジ８ｂ内に納
められているので、上記ギヤラック８ｕの転動に伴って
キャリッジ８ｂがガイドレール８ａに沿って移動可能と
なる。

【００３３】図５において、上記ランスチューブ８ｐの
先端部にはノズル（図示せず）が設けられている。ま
た、該ランスチューブ８ｐの基部には蒸気供給パイプ８
ｖが接続されていて、上記ノズルに蒸気を供給する。８
ｗはダイヤフラムポペットバルブである。上記のロング
ストローク型クリーニング装置８も、外気が内部へ流入
しないような装備をもって取り付けられている。

【００３４】上記ロングストローク型クリーニング装置
８は以上のように構成されているので、図７に示すよう
に、ランスチューブ８ｐが前進移動してその先端部のノ
ズル８ｘが、上記排ガス上昇ダクト４内に進出する。ノ
ズル８ｘが排ガス上昇ダクト４内に入ると、蒸気が導入
されてノズル８ｘから噴射され、周囲の壁面に付着して
いるスケールＳを除去する。除去が終了すると、ランス
チューブ８ｐは後退移動して、スタート位置に戻る。

【００３５】

【発明の効果】サイクロンと排ガス上昇ダクトから構成
されるサスペンションプレヒーター内にクリーニング装
置のランスチューブを前進・後退自在に臨ませ、該ラン
スチューブ先端のノズルから蒸気を噴射せしめて上記サ
スペンションプレヒーターの内壁面に付着したスケール
を除去するようにし、また、サスペンションプレヒータ
ーの壁の適宜位置にクリーニング装置を取り付け、該ク
リーニング装置のランスチューブを上記壁に開けた孔を
通じて内部に前進・後退移動せしめ、該ランスチューブ
の先端に設けたノズルが内部に位置する時、該ノズルか
ら蒸気を噴射せしめるように構成したので、スケールを
確実かつ安全に除去し、作業者を重労働から開放するこ
とが可能となり、また、セメント製品の品質の向上・安
定化を図り、熱効率の向上を図ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】クリーニング装置を備えたサスペンションプレ
ヒーターの一実施例を示す断面図である。

【図２】図１のＡーＡ線に沿った断面図である。

【図３】本発明のサスペンションプレヒーターに備える
クリーニング装置の一実施例を示す斜視図である。

【図４】図３の実施例のクリーニング装置の作用説明図
である。

【図５】本発明のサスペンションプレヒーターに備える
クリーニング装置の別の実施例を示す斜視図である。

【図６】図５のクリーニング装置の駆動機構図である。

【図７】図５のクリーニング装置の作用説明図である。

【図８】ロータリーキルンの上流側にサスペンションプ
レヒーターを設けたセメント製造工程の説明図である。

【図９】サスペンションプレヒーターの一部切り欠き正
面図である。

【符号の説明】

１サスペンションプレヒーター１ａ上部室１ｂ出口導管２連通ダクト３ロータリーキルン４排ガス上昇ダクト５排ガス上昇ダクト６原料出口導管７クリーニング装置７ａノズル７ｂランスチューブ７ｃスクリューチューブ７ｃ′ 螺旋溝７ｄメインギヤ７ｅ駆動モータ７ｆウオーム減速機７ｇ駆動回転軸７ｈピニオンギヤ７ｊグースネック７ｋポペットバルブ７ｎトリガ７ｐカム８クリーニング装置８ａガイドレール８ｂキャリッジ８ｃ上部ローラ８ｄ下部ローラ８ｅ下部ローラ８ｆ駆動モータ８ｇウォームギヤセット８ｈスクエアシャフト８ｊドライブナット８ｋスパーギヤ８ｎスパーギヤ８ｐランスチューブ８ｑスパーギヤ８ｒウォームセット８ｓピニオン軸８ｔドライブピニオン８ｕギヤラック８ｖ蒸気供給パイプ８ｗダイヤフラムポペットバルブ８ｘノズルＣサイクロンＤ排ガス上昇ダクトＥ冷却室Ｇ排ガスＫロタリーキルンＳスケールＶ重油バーナＳＰサスペンションプレヒーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大江真弘兵庫県神戸市兵庫区甲山町638ー15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント原料を焼成してクリンカーを製
造するロータリーキルンの上流側にサイクロンと排ガス
上昇ダクトから構成されるサスペンションプレヒーター
を設け、該サイクロン内で上記原料を浮遊させながら降
下せしめるとともに、上記排ガス上昇ダクトにより上記
ロータリーキルンからの排ガスを逆流上昇せしめて、上
記サイクロン内のセメント原料を予熱するセメント製造
装置において、上記サスペンションプレヒーターの壁の
適宜位置にクリーニング装置を取り付け、該クリーニン
グ装置のランスチューブを上記壁に開けた孔を通じて内
部に前進・後退移動せしめ、該ランスチューブの先端に
設けたノズルが内部に位置する時、該ノズルから流体を
噴射せしめるように構成したことを特徴とするクリーニ
ング装置を備えたサスペンションプレヒーター。
【請求項２】上記クリーニング装置をサイクロンに設
けたことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置
を備えたサスペンションプレヒーター。
【請求項３】上記クリーニング装置を排ガス上昇ダク
トに設けたことを特徴とする請求項１または２記載のク
リーニング装置を備えたサスペンションプレヒーター。
【請求項４】セメント原料を焼成してクリンカーを製
造するロータリーキルンの上流側にサイクロンと排ガス
上昇ダクトから構成されるサスペンションプレヒーター
を設け、該サイクロン内で上記原料を浮遊させながら降
下せしめるとともに、上記排ガス上昇ダクトにより上記
ロータリーキルンからの排ガスを逆流上昇せしめて、上
記サイクロン内のセメント原料を予熱するセメント製造
工程において、上記サスペンションプレヒーター内にク
リーニング装置のランスチューブを前進・後退自在に臨
ませ、該ランスチューブ先端のノズルから蒸気を噴射せ
しめて上記サスペンションプレヒーターの内壁面に付着
したスケールを除去することを特徴とするスケール除去
方法。
【請求項５】圧力が６〜１１Ｋｇ／ｃｍ2Ｇで、温度
が１６０〜１８０℃の飽和蒸気を噴射することを特徴と
する請求項４記載のスケール除去方法。
【請求項６】圧力が６〜１１Ｋｇ／ｃｍ2Ｇで、温度
が１８０〜２３０℃の過熱蒸気を噴射することを特徴と
する請求項４記載のスケール除去方法。