JPH09173818A - 無機材料のか焼装置およびか焼方法 - Google Patents
無機材料のか焼装置およびか焼方法Info
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- JPH09173818A JPH09173818A JP8191988A JP19198896A JPH09173818A JP H09173818 A JPH09173818 A JP H09173818A JP 8191988 A JP8191988 A JP 8191988A JP 19198896 A JP19198896 A JP 19198896A JP H09173818 A JPH09173818 A JP H09173818A
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Abstract
さらに窒素酸化物を発生するであろう化学組成または燃
焼特性を有する気体、液体または固体燃料の使用を許す
装置および方法の提供。 【解決手段】 粉末無機材料の予熱手段、予備か焼手
段、か焼手段を備え、予備か焼手段が燃焼領域20、反
応領域22、後燃焼領域24およびサイクロン25を有
し、反応領域22と後燃焼領域24との間に接触領域2
6を有し、接触領域26は、燃焼領域20および反応領
域22を通過することなく、予熱された無機材料が供給
される手段を有する装置および方法。
Description
アルミナ、マグネシアまたはドロマイトの製造のための
原材料のような、任意の無機材料をか焼するための装置
に関するものであり、これは少なくとも1回の予熱段階
と続く少なくとも1回のか焼または焼成段階との間に、
少なくとも1回の予備か焼段階を含むものである。
と続く少なくとも1回のか焼または焼成段階との間に、
予備か焼段階を有する前記材料のか焼方法に関するもの
である。
装置はすでに提案されており、この予備か焼装置は、熱
空気、燃料または無機材料が供給される燃焼チャンバ
ー、該燃焼チャンバーと連結している反応チャンバー
(一方では燃焼チャンバーからの排出物が供給され、他
方ではか焼または焼成(ここでこの2つの用語は、同等
なものであると考慮される)炉由来の窒素酸化物を含む
スモークが供給される)、および反応チャンバーからの
排出物を受け入れ且つこれをか焼炉に供給される無機材
料と、少なくとも1回の予熱段階に利用される排出ガス
とに分離するサイクロンから実質上なる。
焼のスモーク内部における粉末無機材料の懸濁物、およ
び予備か焼装置の燃焼チャンバーおよびか焼炉由来の無
機材料の分解物からなる。
明細書には、か焼炉から発生した窒素酸化物の約30〜
70%を減少させる装置および方法が開示されている。
この装置は、熱空気、燃料および無機材料が供給される
燃焼チャンバー、該燃焼チャンバーと連結され且つ燃焼
チャンバーからの排出物およびか焼炉由来の窒素酸化物
を多く含むスモークが供給される反応チャンバー、およ
び排出ガスから無機材料を分離するためのサイクロンか
ら実質上なる予備か焼装置を備え、該サイクロンはパイ
プライン等により反応チャンバーに連結され;そしてこ
の装置は、熱空気の燃焼チャンバーへの供給が、該チャ
ンバーに開口している少なくとも1つの第1ダクトと、
該チャンバー上に設置されている少なくとも1つのバー
ナーに連結した少なくとも1つの第2ダクトにより行わ
れるが、ここで、少なくとも1つの第3の熱空気ダクト
が、サイクロンと反応チャンバーとを連結するダクトに
つながっていることに特徴を有している。この装置にお
いて、か焼炉由来の窒素酸化物を含むスモークは、燃焼
チャンバーを通じて流れず、反応チャンバーにのみ進入
するものである。
0号明細書には、上記の3つのダクトのそれぞれに流れ
る空気の割合が特定されている。
1,790号明細書に記載された装置および方法よりも
窒素酸化物の除去割合が向上し、さらに窒素酸化物を発
生するであろう化学組成または燃焼特性を有する気体、
液体または固体燃料の使用を許す装置および方法に関す
るものである。
特定の構造により、品質の悪い燃料の使用を許すもので
あり、これにより低コストが達成される。
状の無機材料のか焼のための装置は、粉末無機材料を予
熱するための手段、前記予熱手段と連結され且つ予熱さ
れた無機材料を予備か焼するための手段、および前記予
備か焼手段に連結され且つ予備か焼された無機材料をか
焼(または焼成)するための手段を含むものである。
は: a)熱空気、予熱手段からくる予熱された無機材料の一
部分および燃料を供給するための手段を有する、少なく
とも1つの燃焼領域(またはチャンバー)、 b)燃料燃焼およびか焼(または焼成)手段由来の無機
材料の分解物のスモークを供給するための手段を有し、
燃焼領域と連結している、少なくとも1つの反応領域
(またはチャンバー)、 c)熱空気供給手段を有する少なくとも1つの後燃焼領
域(またはチャンバー)、 d)入口が前記後燃焼領域と連結し、且つ出口が予熱手
段およびか焼手段にそれぞれ連結している、少なくとも
1つのサイクロン、を実質上有するものであり、そして
この装置は、反応領域と後燃焼領域との間に接触領域を
有することに特徴があり、前記接触領域は、燃焼領域お
よび反応領域を通過することなく、予熱手段由来の予熱
された無機材料が供給される手段を有するものである。
材料を連続的に予熱領域、予備か焼領域およびか焼領域
に通過させ、該予備か焼領域は、連続的に燃焼領域、反
応領域、接触領域、後燃焼領域および無機材料と燃焼ガ
スとの分離の領域を含み、燃焼領域に計算量未満(sub-
stoechiometric)の空気を供給し、後燃焼領域に空気を
供給し、燃焼領域および接触領域に予熱領域由来の予熱
された無機材料を別々に供給し、反応領域にか焼領域由
来の窒素酸化物を含むスモークを供給し、燃焼領域から
の排出物を連続的に反応領域、接触領域、後燃焼領域お
よび分離領域に通過させ、予熱領域に向かって、分離領
域で分離された燃焼ガスを運搬し、および燃焼領域に向
かって、分離領域で分離された無機材料を運搬し、予備
か焼領域に供給される無機材料の総量に対し、燃焼領域
に供給される無機材料の割合は、燃焼領域からの排出物
の温度が反応領域の入口で950〜1200℃、好まし
くは1000〜1100℃の範囲になるように調節され
るものである。
の高温の組み合わせは、窒素酸化物の減少にとくに好適
な条件を提供する。
ファクター、例えば燃料の性質、その量、燃焼パワー、
燃焼により得られる熱エネルギー等に場合により依存す
ることが分かる。しかし理論的考慮および/または簡単
な実験によりこれは決定することができるであろう。一
般的にこれは無機材料の総量の50〜90%であり、補
足量は接触領域に運搬される。
明するために、添付の図面を参照して詳しく説明する。
なお、下記の実施例は本発明の好適な特定の態様を説明
するためのものであり、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
材料を焼成するための装置の概略図である;図2は、予
備か焼装置を説明するための概略図である;および図3
は、予備か焼装置の反応領域および接触領域の別の態様
を示す図である。
示している。図1において、粉砕された状態で供給され
る無機材料は、予熱装置1、予備か焼装置2、か焼また
は焼成炉4(例えば回転炉タイプ)およびクーラー5を
連続的に移動する。
れる。この予熱装置1において、予備か焼装置2から発
生する熱スモーク7は前記材料を予熱し、続いてファン
またはブロワー(図示せず)により16で排出される。
では燃料9の燃焼、およびクーラー5からパイプライン
10と通って到達する予熱された空気から発生するエネ
ルギー、他方では例えば連絡ボックス3を通じて炉4か
ら生じるスモーク11から発生するエネルギーの供給に
より、予備か焼装置2において実質上予備か焼される。
クス3を通じて炉4に供給され、燃料13の燃焼により
生じるエネルギーの供給により、さらにクーラー5から
生じる予熱された空気14により生じるエネルギーの供
給により、か焼または焼成が完了する。か焼された(焼
成された、クリンカー化した、あるいは熔融した)炉4
から出てきた生成物15は、供給された冷却空気14a
による熱交換によりクーラー5において冷却され、続い
て生成物は15aで排出される。
ラー5から受け入れられた熱空気の少なくとも1部分
は、図2の矢印Mにより示されるように予備か焼装置2
の燃焼空気として使用される。
気の可能な通路を示しており、他の用途に利用すること
ができる。
は、燃焼チャンバー(または領域)を有し、これはパイ
プライン8を通じて、予熱装置1からくる予熱された無
機材料バッチの1部分のみを受け入れる。パイプライン
8は、2つの分岐ライン33および44に分割されてい
る。分岐ライン44からの無機材料のみが、燃焼チャン
バーに直接、あるいは好ましくは例えばダクト27から
の熱空気流により17であらかじめ懸濁体となって到達
する。燃焼チャンバー20は、例えばシャフト21を介
して反応チャンバーに連結し、反応チャンバー22は、
ダクト11およびバルブまたは弁23を介して連結ボッ
クス3に接合され、連結ボックスから出てくるスモーク
(矢印D)は、反応チャンバーの底部から進入する。反
応チャンバー22の上部では、接触チャンバーまたは領
域26が連結され、ここでは予備か焼される無機バッチ
の1部分が33aでダクト33から供給され、接触チャ
ンバーまたは領域26の上部には、後燃焼ダクト(また
は領域)24が設けられている。この後燃焼ダクト(ま
たは領域)24は、好ましくは屈曲しているのがよく、
サイクロン25に連結している。サイクロン25では、
12で予備か焼された生成物の回収が可能となり、また
燃焼スモークまたはガスは、ダクト7により、無機材料
の1つまた複数の予熱段階に運搬される。
A−2,691,790号明細書に準じれば、熱空気M
は、パイプライン10を通じて予備か焼装置2に進入す
る。パイプライン10は、少なくとも3つのダクトに分
けられている。すなわち3つのダクトは、燃焼チャンバ
ー20に接線方向に取り付けられた第1ダクト27、燃
焼チャンバー20の上部の例えば渦巻き状ケーシング2
9のバーナーの高さで接線方向に取り付けられた第2ダ
クト28、および接触チャンバー26をサイクロン25
に連結する後燃焼ダクトまたはチャンバー24に1カ所
または複数箇所で取り付けられている第3ダクト31で
ある。
好ましくは熱空気に同方向の回転を燃焼チャンバー20
において付与するのがよい。
れるように燃料を物理的に受け入れ、この燃料の注入
は、そのうちの1つか、あるいは両方に必要に応じて行
われる。
態様によれば(あまり好適な態様ではないが)、燃焼チ
ャンバー20は単純な構造であることができ、これは空
気供給27または28、燃料供給FまたはFa、無機材
料の供給44および出口21のみを含むことができる。
は、示されたように、例えばバルブGおよびHによりコ
ントロールされた複数の流れに分けられ得る。
その流量が一連のバルブにより調節されている。すなわ
ち図2において、第1ダクト27はバルブ32a(矢印
A)、第2ダクト28および第3ダクト31は、それぞ
れバルブ32bおよび32cを有する(それぞれ矢印B
およびC)。
焼チャンバー20を通じて流れないことに注意するべき
である。
の排出物を受け入れ、この排出物は、44から供給され
た部分的に脱炭酸された無機材料が、ダクト21を経て
燃焼チャンバー20から生じた燃焼スモークにより、さ
らにダクト11を経てか焼炉4から生じた燃焼スモーク
により懸濁物となったものと、ダクト33により供給さ
れた、か焼される無機材料の別部分とからなる。
タイプ(バッフルまたはスクープ)の装置が設けられて
いるのがよい。この装置は落下により無機材料を分配
し、且つ反応領域からの排出物により無機材料の再度の
取り上げおよび浮遊を可能にし、さらに反応領域22に
直接落下することを防ぐことができ、これによりこの領
域22の冷却および乱流がもたらされる。
またダクト33により供給される無機材料と反応チャン
バーからの排出物との撹拌が行われる。
して示されている。しかしこれらの空間は例えば連結ま
たは接合パイプラインにより分離されていてもよいこと
を理解するべきである。
備か焼される無機材料の別部分の再度の上昇は、燃焼チ
ャンバーからくる懸濁物の速度の増加およびジェット効
果により促進される。
もチャンバー22および26が設けられているが、これ
らは連結ダクト21aにより分離され連結されている。
領域26は、反応領域22と後燃焼領域(後者はダクト
24の屈曲形状部分からなる)とを連結する簡単なダク
トからなる。ダクト24の上流は、この目的のために利
用することができ、無機材料はこの場合33aではな
く、33bに到達する。ダクト24の入口の懸濁物の速
度の増加は、33bで供給された無機材料の上昇を可能
にする。この場合において、ダクト24の上流の大きい
直径を有する領域は、反応領域を構成するであろう。
“領域”または“ダクト”は、その意味を制限するもの
ではなく、1種以上の物理的および/または化学的現象
が生じる空間または部屋を意味し、そのサイズおよび形
状は、十分な残留時間が提供され、的確な前記現象が発
現し、乱流により存在するガスと材料との間の緊密な接
触が提供されて、混合および熱交換が促進されるのに適
合するものであればよい。
は、その内容を限定するためのものではなく、本発明の
態様の理解を容易にするためのものである。
焼装置2あるいは場合により7のようなダクトを通じて
焼成炉4からくる熱燃焼ガスとの接触を行う複数のダク
トを含むことができ、このようなダクトはセパレータサ
イクロン等に導かれ、無機バッチまたは充填物の徐々な
る下降運動および燃焼ガスの徐々なる上昇運動が行われ
る。
おり、ここでの詳細な説明は省略する(例えばW.H. DUD
A、セメントデータブック、バウフェアラーク、ヴィー
スバーデンおよびベルリン、第3版、473〜516頁
参照)。
スの1部分は、予備か焼装置を通じて流れることなく、
炉4から予熱装置に直接運ぶこともできる(バイパス)
が、この場合、スモーク中の窒素酸化物の含量の減少の
点から、本発明の十分な効果を発現させるものではな
い。
填物を別々に再加熱する回路を有する2重供給のものが
挙げられる。この場合において、34のようなセパレー
ターは必要ではないか、あるいは予熱装置の上流におか
れ、無機材料の再加熱部分の一つは燃焼チャンバー20
に直接到達することができ、他の再加熱部分は、接触チ
ャンバー26に直接到達することができる。
トデータブック、バウフェアラーク、ヴィースバーデン
およびベルリン、第3版、517〜552頁に記載され
ているような従来のタイプであることができるので、し
たがってここでの記載は省略する。
の燃焼条件が燃焼チャンバーに提供されること、他方
で、燃焼チャンバー20に受け入れられる無機材料の割
合が、チャンバーからの排出物の温度が反応チャンバー
に入るとき950〜1200℃、好ましくは1000〜
1100℃になるようにコントロールまたは管理される
ことが重要であり、これにより燃焼チャンバー20から
くるガスおよび炉4からくるスモークに含まれる窒素酸
化物の含量ができる限り少なくなる。また、炉4からの
燃焼ガスまたはスモークは、燃焼チャンバー20を通じ
て流れず、予備か焼装置の反応チャンバー22のみに受
け入れられることも重要である。
ーに、燃焼チャンバーに受け入れられるすべての燃料を
燃焼する、すなわち燃料に含まれる主要炭素質および水
素化成分をCO2およびH2Oに完全に酸化するのに通常
要求される空気の量よりも少ない燃焼空気量が供給され
るという事実である(計算量未満の酸素量)。燃焼性材
料のより完全な燃焼を許す空気の補足量は、直接後燃焼
領域に入れられる。
チャンバーに運ばれる雰囲気は、還元性雰囲気であると
考えられる。なぜならば、これは酸化され得るC、CO
および炭化水素基のような化学成分を含むからであり、
これは次の2つの効果が得られる:
バー20には少割合の窒素酸化物しか含まれないこと、 * 化学反応によりか焼または焼成炉から11を通じて
くる窒素酸化物を分解できること。この分解は反応チャ
ンバー22により行われる。
の連結は、壁部上の材料の乱流および遠心分離を促進す
るために、またガスに回転動作を付与するために、この
チャンバーの円筒形の本体に対し、接線方向で設けられ
るのが好ましい。これにより、ガス、無機材料および燃
料間に良好な熱混合物を得ることができ、さらに壁部上
への材料のコーティング効果により熱保護を形成するこ
とができる。
さらに述べる: * 窒素酸化物11を多く含むスモークを反応チャンバ
ー22に導入するときの速度は、20〜40m/秒が有
利である;反応チャンバー22内部のスモークの平均速
度は5〜20m/秒、好ましくは10〜15m/秒が有利
であり、第3空気還流の注入下流の上記のダクト24に
おけるスモークの平均速度は8〜24m/秒、好ましく
は12〜18m/秒が有利である。
に噴霧される燃料の軸速度は、10〜30m/秒、好ま
しくは10〜18m/秒の範囲が有利であるが、バーナ
ーにより供給される圧縮下の空気は、75m/秒以上、
好ましくは150m/秒以上の速度で前記チャンバーに
導入するのがよい。
熱空気流に対し、燃焼チャンバーに接線方向に導入され
る第1流27は40〜85%であり、燃焼チャンバーに
燃料供給の高さで導入される第2流28は5〜30%と
して、接触領域およびサイクロンを連結するダクトに導
入される第3流31は、主要流の10〜50%である。
存在することなく、燃料および空気のみにより第1の燃
焼領域が得られるように配置される。この配置は、燃焼
され難い燃料の燃焼の開始を促進する。
50〜75%、第2流は15〜30%および第3流は1
5〜30%であるのがよい。
とされる窒素酸化物の放出を減少または抑制するという
予想し得ない予備か焼装置および方法が提供される。
ものではなく、上記の記載は態様を説明するものに過ぎ
ない。さらに本発明は記載された手段と均等な内容をす
べて包含するものであり、また該手段の組み合わせであ
っても、それが添付の特許請求の範囲の要旨および範囲
内であれば、これも含むものである。
るための装置の概略図である。
態様を示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 粉末無機材料を予熱するための手段、前
記予熱手段に連結し、予熱された無機材料を予備か焼す
るための手段、および前記予備か焼手段と連結し、予備
か焼された無機材料をか焼するための手段を備えた、粉
末形状の無機材料をか焼するための装置であって、前記
予備か焼手段は: a)熱空気、予熱手段からくる予熱された無機材料の一
部分および燃料が供給される手段を有する、少なくとも
1つの燃焼領域、 b)前記か焼手段からくるスモークを供給するための手
段を有し、前記燃焼領域と連結している、少なくとも1
つの反応領域、 c)熱空気供給手段を有する少なくとも1つの後燃焼領
域、および d)入口が前記後燃焼領域と連結し、且つ出口が予熱手
段およびか焼手段にそれぞれ連結している、少なくとも
1つのサイクロン、を実質上有するものであり、そして
この装置は、前記反応領域と前記後燃焼領域との間に接
触領域を有し、前記接触領域は、前記燃焼領域および前
記反応領域を通過することなく、予熱手段由来の予熱さ
れた無機材料の別部分が供給される手段を有することを
特徴とする無機材料のか焼装置。 - 【請求項2】 燃焼領域が、バーナーを備え、且つ前記
燃焼領域に接線方向に取り付けられた1つ以上の第1ダ
クト、および前記燃焼領域にバーナーの高さで接線方向
に取り付けられた第2ダクトを備え、これにより前記燃
焼領域において、ダクトから出る熱空気に同一方向の回
転が付与される請求項1に記載の無機材料のか焼装置。 - 【請求項3】 燃焼領域に予熱された無機材料の1部分
を供給するための手段が、第1ダクトのみに連結され、
バーナーは第2ダクトを通じて熱空気のみを受け入れる
請求項2に記載の無機材料のか焼装置。 - 【請求項4】 接触領域には、材料分配装置が設けら
れ、これにより反応領域からの排出物で無機材料を上昇
させ、且つそれと無機材料とを懸濁させる請求項1に記
載の無機材料のか焼装置。 - 【請求項5】 無機材料を連続的に予熱領域、予備か焼
領域およびか焼領域に通過させ、該予備か焼領域は、連
続的に燃焼領域、反応領域、接触領域、後燃焼領域およ
び無機材料と燃焼ガスとの分離の領域を含み、前記燃焼
領域に計算量未満の空気を供給し、前記後燃焼領域に空
気を供給し、前記燃焼領域および前記接触領域に予熱領
域由来の予熱された無機材料を別々に供給し、前記反応
領域にか焼領域由来の窒素酸化物を含むスモークを供給
し、前記燃焼領域からの排出物を連続的に前記反応領
域、前記接触領域、前記後燃焼領域および前記分離領域
に通過させ、予熱領域に向かって、前記分離領域で分離
された燃焼ガスを運搬し、および前記燃焼領域に向かっ
て、分離領域で分離された無機材料を運搬し、予備か焼
領域に供給される無機材料の総量に対し、前記燃焼領域
に供給される無機材料の割合は、前記燃焼領域からの排
出物の温度が前記反応領域の入口で950〜1200℃
の範囲になるように調節されることを特徴とする、窒素
酸化物の放出を減少させることのできる無機材料のか焼
方法。 - 【請求項6】 燃焼領域からの排出物の温度が、反応領
域の入口で1000〜1100℃の範囲にある請求項5
に記載の無機材料のか焼方法。
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