JPH0762586B2

JPH0762586B2 - 粉末原料焼成用ロ−タリキルン

Info

Publication number: JPH0762586B2
Application number: JP62091137A
Authority: JP
Inventors: 巖牧; 隆谷岡
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPS63259379A

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明は、セメント原料，アルミナ原料又は石灰石粉末
などの粉末原料の焼成装置に係り、特に焼成された原料
の品質の向上、並びに燃費を改善する事ができる焼成装
置に関するものである。

従来技術セメント粉末原料を焼成してクリンカを生成するための
装置の典型例として、従来、いわゆるサスペンション式
原料予熱装置、独立した燃焼装置を有する仮焼装置、焼
成用の単一のロータリキルン、およびクリンカ冷却装置
を組み合わせたものが用いられている。

第５図は、このような仮焼、焼成、冷却等の工程を有す
るセメント原料粉末の焼成工程の線図的系統図で、図中
の実線矢印は熱風排ガスの流れを、又破線矢印は原料粉
末の流れを示す。

この装置は、主として、原料粉末予熱用サイクロン等の
粉末分離器C₁〜C₃を縦方向に配列してなる予熱装置1,原
料排出口を後述するロータリキルン３の入口端覆12に接
続した分離サイクロンC₄,クリンカ焼成用のロータリキ
ルン3,及びクリンカ冷却装置４より構成されている。

このようなセメント原料焼成装置では、投入シュート５
より投入された原料粉末は、予熱用サイクロンC₁〜C₃を
経由しながら順次降下する。これに対して、ロータリキ
ルン３、及びこのロータリキルン３の入口端覆12に連通
状に設けられた仮焼炉２から供給されてくる高温の排ガ
スは、誘引通風機８によって吸引されて原料予熱装置１
内を上昇する。従って、ダクト７内及びサイクロンC₁〜
C₃内においては、原料粉末と高温排ガスとの混合、熱交
換および分離が繰り返される。

こうして予熱された原料粉末は、原料予熱装置１から予
熱原料シュート14を通って仮焼炉２へ導入される。

また、仮焼炉２には、クリンカ冷却層装置４から延長さ
れてきた抽気ダクト13が接続されており、クリンカ冷却
装置４において生じた高温の燃焼用二次空気が仮焼炉２
に導入されている。したがって、仮焼炉２では、この高
温の燃焼用二次空気と、独自に専有するバーナ6aから燃
焼用一次空気と共に供給される燃料とによって燃焼が起
こり、その燃焼熱と焼成炉排ガスのもつ熱を受けること
により原料粉末が仮焼される。

仮焼された原料粉末は、仮焼炉２の燃焼ガス出口2_f側に
接続された粉末分離器としての分離サイクロンC₄に燃焼
ガスと共に入って分離された後、仮焼原料シュート15を
介してロータリキルン３の入口端覆12に送られ、ロータ
リキルン３に送入される。次いで、原料粉末は、ロータ
リキルン３の原料の流れに対し後流端側に設置したバー
ナ6bから供給される燃料の燃焼熱により、ロータリキル
ン３内で必要な熱処理が施されて、クリンカになったの
ち冷却装置４で冷却される。

尚、クリンカ冷却用の空気は押し込み送風機10によって
供給され、クリンカと熱交換を行って昇温した空気の一
部は、上述の如く仮焼炉２及びロータリキルン３に分配
導入されるが、余剰の空気は誘引通風機９により排出さ
れる。そして、クリンカ冷却装置４から出たクリンカは
コンベア11によって次工程へ搬出される。

従来技術の問題点このような従来装置において、ロータリキルン３に投入
される原料は、ロータリキルン３の入口側（原料の流れ
方向上流側）に設置されている仮焼炉２で840〜900度℃
に加熱され、80％以上に仮焼（脱炭酸）されて非常に活
性が高くなった状態で投入されるが、ロータリキルン３
内の原料の移動速度を決めるロータリキルン３の回転
数、及びロータリキルン３の設置勾配が、主としてロー
タリキルン３の後半部で行われる造粒及び焼成に必要な
滞留時間を確保するに必要な様に遅く、且つ緩く定めら
れるため、またロータリキルン３内で焼成に必要な熱を
供給する燃料の燃焼装置が、原料の流れ方向に見てロー
タリキルン３の出口端に設置されているため脱炭酸が終
了してロータリキルン３に投入された原料が融液生成温
度（約1300℃）まで昇温される速度が比較的遅くなって
いる。

その結果、仮焼済原料の活性が著しく低下し、その状態
でロータリキルン後半に送られてクリンカ生成反応を受
ける事になり、焼成反応速度の低下によりクリンカ生成
に多くのエネルギーを必要としていた。

更に、クリンカ生成反応の進行が遅いため、焼成に長い
時間をあるいは、より高温を必要とし、その結果一部過
焼されたクリンカが生成され、クリンカの粉砕にも多く
のエネルギーを必要としていた。

この様な現象は、ロータリキルン３の前半部と後半部と
で、原料に与える作用が異なるものにもかかわらず、同
一ロータリキルン３内で一つの運転条件によりクリンカ
生成を行っていた事に起因するもので、ロータリキルン
３の運転条件（回転数，焼成温度等）の調整のみでは、
ロータリキルン３の前半あるいは後半での作用のいずれ
かが犠牲にならざるを得ない。

この様な問題に対する解決法の一つとしてロータリキル
ン３の長さを短くして、原料のロータリキルン３内での
滞留時間を短縮する事が考えられるが、キルン排ガス温
度が高くなるためキルンに投入される原料温度も上昇
し、ロータリキルン３の入口側の仮焼炉２との接続端覆
部、あるいは仮焼炉２内部で原料が融着すると云う問題
があり、未だに十分な解決法とは云えない。

発明の目的従って本発明の目的は、粉末原料のロータリキルン前半
部での移動時間を短くして、原料を急速に加熱する事に
より原料のクリンカ生成反応を促進し、かつクリンカの
過焼を防ぎながらキルンでの燃費の低減、クリンカ粉砕
動力の低減、並びにクリンカ品質を改善することのでき
る粉末原料焼成用ロータリキルンを提供する事である。

発明の構成上記目的を達成するために、この発明が採用する第１の
手段は、粉末原料の流れ方向に見て上流部に粉末原料の
予熱あるいは、予熱及び仮焼を行う装置を有する粉末原
料焼成用ロータリキルンにおいて、該ロータリキルン
を、粉末原料の流れ方向に見て上流側の第１ロータリキ
ルンと、上記第１ロータリキルンに連接される第２ロー
タリキルンとに分割し、第１ロータリキルン内での原料
移動速度を第２ロータリキルン内でのそれより速くして
上記第１ロータリキルンで融液生成温度付近まで昇温さ
れた原料を上記第２ロータリキルンで造粒・焼成する点
を要旨とする粉末原料焼成用ロータリキルンである。

また第２の手段は粉末原料の流れ方向に見て上流部に粉
末原料の予熱あるいは、予熱及び仮焼を行う装置を有す
る粉末原料焼成用ロータリキルンにおいて、該ロータリ
キルンを、粉末原料の流れ方向に見て上流側の第１ロー
タリキルンと、上記第１ロータリキルンに連接される第
２ロータリキルンとに分割し、第１ロータリキルン内で
の原料移動速度を第２ロータリキル内でのそれより速く
すると共に、上記第１及び第２ロータリキルンにそれぞ
れ独立した燃焼装置を設け、上記第１ロータリキルンで
融液生成温度付近まで昇温された原料を上記第２ロータ
リキルンで造粒・焼成する点を要旨とする粉末原料焼成
用ロータリキルンである。

作用予熱又は仮焼された原料は、ロータリキルン内で回転運
動を受けると共に加熱されるので、造粒作用を受けなが
らクリンカに焼成されるが、ロータリキルン内の長さ方
向の原料の粒度分布は、第６図に示す様に、原料出口側
から約1/3位の位置から急激に粒径が大きくなっている
ことから、従来のロータリキルンの長さの残り1/3で主
として造粒されていることがわかる。

従って、従来のロータリキルンの前部2/3程度の領域
は、主として原料の移動、及び原料の仮焼温度840〜900
℃から融液生成温度（約1300℃）への昇温に寄与してい
ることになる。

本発明の第１ロータリキルンに投入された原料は、比較
的速い回転数及び／又は大きな勾配により、次式の関係
で示される速度V_sでキルン内を速やかに移動する V_S∝θ_sl・N_o ここにN_o:キルン回転数，θ_sl:キルン勾配その結果、原料は急速に加熱されて、後続の第２ロータ
リキルンに投入される。第２ロータリキルンは、第１ロ
ータリキルンより長時間のクリンカ生成反応及び造粒作
用を受ける様、キルン回転数、及び勾配が調整されてい
る。

このように第１ロータリキルンで原料が急加熱され、昇
温されるので、第１ロータリキルン入口側で仮焼又は予
熱され、活性の高くなった原料を、その活性を低下させ
る事なく、速やかにクリンカ反応が生じる温度領域に送
り込むことができ、クリンカ反応が促進される。

また、活性の低下した原料を焼成する従来のキルンの様
に、必要以上に原料温度を高くする必要がなく、あるい
は長時間焼成する必要がなく、したがって、クリンカの
過焼を防止する事ができる。

更にまた、第１及び第２ロータリキルンの両方に燃焼装
置を設置して熱の供給を行えば、ロータリキルン内の長
手方向の温度勾配を更に大きく適切に設定する事ができ
る。

実施例続いて第１図乃至第４図を参照して本発明を具体化した
実施例について説明し、本発明の理解に供する。但し図
示の実施例はそれぞれ本発明の一例にすぎず、本発明の
技術的範囲を限定する性格のものではない。

ここに第１図及び第２図は第１ロータリキルンが燃焼装
置を具備していない場合、第３図及び第４図は第1,第２
ロータリキルンが共に燃焼装置を具備している場合の実
施例に係るそれぞれ概略系統図である。

なお、以下の実施例抽、第５図に示した従来装置と共通
の要素には同一の符号を使用する。

第１図における実施例の予熱部は、第５図の構成と同一
のため、図示を省略する。

第１図において、第１ロータリキルン30_aは、原料の流
れに対し、その入口端が入口端覆12を介して仮焼炉２に
接続され、その出口端が接続端覆22を介して第２ロータ
リキルン30_bの入口端に接続されている。従って、接続
端覆22から第１ロータリキルン30_aへは、第２ロータリ
キルン30_bでの高温燃焼排ガスが導入されると共に、第
１ロータリキルン30_aにて急速加熱された原料が、第２
ロータリキルン30_bに向けて排出される事になる。

第２ロータリキルン30_bの出口端は、出口端覆32を介し
て、冷却装置４に接続されている。

出口端覆32へは、冷却装置４の高温排ガスが導入される
と共に、第２ロータリキルン30_bにて造粒された焼成ク
リンカが冷却装置４に向けて排出される事になる。

尚、出口端覆32には、焼成のための熱を供給するバーナ
6_bが設けられている。また、第１ロータリキルン30_a及
び第２ロータリキルン30_bは、それぞれ独立した回転駆
動装置により回転駆動されてもよく、また第２ロータリ
キルン30_bと第１ロータリキルン30_aとを適宜の変速機構
を介して連結し、単一の駆動源により回転駆動してもよ
い。

各ロータリキルン30_a,30_bの運転条件や設置条件は、上
記第１ロータリキルン30_a内での原料の移動速度が、第
２ロータリキルン30_b内におけるそれより速くなるよう
に設定されている。

例えば、第１ロータリキルン30_aを第２ロータリキルン3
0_bに比べ、その設置勾配が大きくなる様配置したり、又
は回転数が高くなる様に設定しておく。

むろんのことながら、設置勾配と回転数の両面において
第１ロータリキルン30_a内での原料の移動速度が第２ロ
ータリキルン30_b内におけるそれよりも速くなるように
設定しておいてもよい。

これにより、第１ロータリキルン30_a内において、原料
の移動速度は、従来のロータリキルンにおける速度より
も速く設定すること、及び第２ロータリキルン30_bの設
置勾配及び回転数を、従来のロータリキルンと同程度に
設定することができる。

従って、原料予熱装置１において、仮焼がほとんど終わ
り、仮焼原料シュート15を通って、第１ロータリキルン
30_aの入口端覆12に投入されてくる原料粉末は、まず第
１ロータリキルン30_a内でキルンの横断面上で第１ロー
タリキルン30_aの回転によるカスケード運動を受けなが
ら速やかに接続端覆22に向かって移動する。

この間に原料は第２ロータリキルン30_bでの高温の燃焼
排ガスにより加熱され融液生成前後の原料温度（約1300
℃）まで急速に昇温される。

接続端覆22に投入された原料は、第２ロータリキルン30
_b内で、キルンの回転によるキルン横断面上でのカスケ
ード運動を受け、生成する融液がバインダーとなり造粒
されながら、キルン出口端32に向かって移動する。

この間に原料は、出口端32に設けられた燃焼用バーナ6_b
により焼成のための熱を供給され、焼成反応（クリンカ
生成反応）が起こり、焼成クリンカが生成される。

尚、第２ロータリキルン30_b、前記の如く、その設置勾
配及び回転数を従来と同様、適当な低い値に設定するこ
とができるので、クリンカの生成及び造粒に必要な十分
なキルン内滞留時間を確保することができる。

以上の様に、この実施例では、仮焼がほとんどで終わっ
た活性の高い仮焼原料が第１ロータリキルン30_aで融液
発生温度（約1300℃）前後まで、急速に加熱されるの
で、第２ロータリキルン30_bで起こるクリンカ生成反応
が促進され、従来の単一のロータリキルンのみによる場
合に比べ、低い焼成温度で焼成可能となり、ロータリキ
ルンでの燃費を低減する事ができる。また、高焼成温度
での細粒クリンカの過熱が押さえられ、均一な品質のク
リンカが生成される。

更に、急速加熱により、造粒性も促進されるので、細粒
クリンカが少なくなり、粉砕性が向上し、焼成の後工程
でのクリンカ粉砕における粉砕動力も低減する事ができ
る。

次に第２図を用いて上記実施例の変形例について説明す
る。

この例では、第１ロータリキルン30_aと第２ロータリキ
ルン30_bとの高さ方向のズレを、第１ロータリキルン30_a
の内径の1/2程度に抑える様に設置して、装置のコンパ
クト化を計ったものである。

また、第２ロータリキルン30_bは、第１ロータリキルン3
0_aに対し、真下ではなく、ななめ下に配置する事も可能
である。

なお、上記いずれの実施例においても、当然ながら、第
１ロータリキルン30_aの設置勾配を、第２ロータリキル
ン30_bの設置勾配と同一に設定し、その分、第１ロータ
リキルン30aの回転速度を速めても良い。

次に第３図及び第４図を参照して、他の実施例に付き説
明する。

第３図に示した装置において、第１図示の装置と異なる
点は、第１ロータリキルン30_cと第２ロータリキルン30_d
との接続端覆22に独立した燃焼装置6_cが設置され、この
燃焼装置6_cに、冷却装置４から仮焼炉２の燃焼装置6_aに
供給される高温空気の一部が２次空気ダクト23を介して
供給されている点である。

従って、この装置では、第１ロータリキルン30_c内に供
給する熱量を、燃焼装置6_bにより供給される熱量とは別
個に得ることができ、第１ロータリキルン30_c内におけ
る原料の加熱の速度を調整することができる。即ち、第
１ロータリキルン30_c内の長手方向の温度勾配を更に大
きく、また原料性状に応じて適切に設定することができ
る。

第３図に示した実施例では２次空気ダクト23が、冷却装
置４から仮焼炉２へ向かう高温空気ダクトから分岐され
ているが、例えば第４図に示す如く、２次空気ダクト23
を冷却装置４に直接接続し、燃焼装置6_bによる高温空気
を直接的に燃焼装置6_cの近傍へ供給しても良い。

発明の効果この発明によれば、第１ロータリキルンに投入される仮
焼原料の活性を低下させる事なく、急速に原料が昇温さ
れるので、第２ロータリキルン内でのクリンカ生成反応
が促進され焼成が容易となり、ロータリキルン全体とし
ての燃料消費を大幅に低減できる。

また、クリンカ生成反応が促進されるため、ロータリキ
ルン内での最高焼成温度を、従来キルンに比べ低く抑え
る事ができ、更に、焼成時間を短くする事ができるの
で、クリンカの過焼が防止され、クリンカ強度が大きく
なり過ぎず、且つ細粒クリンカが減少する。

従ってクリンカ冷却装置での冷却性能の向上、更に、ク
リンカ粉砕工程での粉砕性が向上し、クリンカ品質の向
上、及び、粉砕動力を減少させる事ができる。

第２ロータリキルンのみでなく、第１ロータリキルンに
ついても独立の燃焼装置を設置して第１ロータリキルン
独自の昇温パターン調節を図りうるようにすれば、第１
ロータリキルン内における温度勾配を更に大きく、また
原料性状に応じて適切に設定することができる。

【図面の簡単な説明】第１図乃至第４図は、それぞれこの発明の一実施例にか
かる焼成装置の要部を示す線図的系統図、第５図は、本
発明の背景となる従来の原料粉末の焼成装置を示す線図
的系統図、第６図はキルン内長手方向の粒経変化を示す
グラフである。（符号の説明） 30_a,30_c……第１ロータリキルン 30_b,30_d……第２ロータリキルン２……仮焼炉、22……接続端覆 12……入口端覆、32……出口端覆４……冷却装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末原料の流れ方向に見て上流部に粉末原
料の予熱あるいは、予熱及び仮焼を行う装置を有する粉
末原料焼成用ロータリキルンにおいて、該ロータリキルンを、粉末原料の流れ方向に見て上流側
の第１ロータリキルンと、上記第１ロータリキルンに連
接される第２ロータリキルンとに分割し、第１ロータリ
キルン内での原料移動速度を第２ロータリキルン内での
それより速くして上記第１ロータリキルンで融液生成温
度付近まで昇温された原料を上記第２ロータリキルンで
造粒・焼成することを特徴とする粉末原料焼成用ロータ
リキルン。
【請求項２】第１ロータリキルンが第２ロータリキルン
より高速で回転駆動される特許請求の範囲第１項記載の
ロータリキルン。
【請求項３】第１ロータリキルンの傾斜勾配が第２ロー
タリキルンのそれより大きい特許請求の範囲第１項若し
くは第２項記載のロータリキルン。
【請求項４】原料粉末の流れ方向に見て上流部に粉末原
料の予熱あるいは、予熱及び仮焼を行う装置を有する粉
末原料焼成用ロータリキルンにおいて、該ロータリキルンを、粉末原料の流れ方向に見て上流側
の第１ロータリキルンと、上記第１ロータリキルンに連
接される第２ロータリキルンとに分岐し、第１ロータリ
キルン内での原料移動速度を第２ロータリキルン内での
それより速くすると共に、上記第１及び第２ロータリキ
ルンにそれぞれ独立した燃焼装置を設け、上記第１ロー
タリキルンで融液生成温度付近まで昇温された原料を上
記第２ロータリキルンで造粒・焼成することを特徴とす
る粉末原料焼成用ロータリキルン。
【請求項５】第１ロータリキルンが第２ロータリキルン
より高速で回転駆動される特許請求の範囲第４項記載の
ロータリキルン。
【請求項６】第１ロータリキルンの傾斜勾配が第２ロー
タリキルンのそれより大きい特許請求の範囲第４項若し
くは第５項記載のロータリキルン。