JPS58893B2 - 粉粒状物質の焼成・冷却方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉粒状物質を焼成・冷却する方法およびその装
置に関する。

従来、セメント原料などの粉粒状物質を焼成する装置は
、乾式の場合は通常個別に各々独立した予熱装置、焼成
装置および冷却装置より成る。

予熱装置においては焼成装置および冷却装置よりの排気
ガスを利用し、さらに仮焼炉を設けて前記原料を仮焼す
る方法が最も熱効率が高く経済的とされており、これに
ついては多数の実施例がある。

しかしその実施例のほとんどは前記予熱装置にて仮焼さ
れた前記原料を焼成するための装置として熱効率の非常
に低いロータリーキルンを採用している。

これに対し流動焼成法は、粉粒状物質を焼成する方法と
しては理想的なものであるとされているが、その実現と
なると様々な問題があり工業的規模での成功例は少ない
。

従来の流動焼成法の最大の欠点は製品の品質が悪いこと
、および大型化が困難なことである。

この原因は、一つには流動焼成装置が１個の大きな反応
器であるために、流動化に必然的に伴なう未反応原料と
反応生成物との混合が起ることによる。

これを改善するために、未反応原料と反応生成物の平均
粒径の相違を利用してスクリーンにより分別し、未反応
原料を焼成装置に戻す方式も実施されているが、スクリ
ーン本体の摩耗、閉塞の問題があり熱効率的にも損失を
招き、また大型化も困難である。

一方、冷却装置においては、従来の方式の多くは、押込
風車により高圧の空気を吹き込む一方、冷却すべき物質
を、何らかの機械的方法にて進行させながら熱交換を行
なうものである。

これらの方式においても押込空気の風圧を上げることに
より冷却すべき物質を流動化させることは可能であるが
、実際上は問題が多い。

なぜならロータリーキルンにおいては、コーチングの脱
落が不可避であり、流動層を形成しても脱落したコーチ
ングの周辺を冷却空気が吹き抜けてしまうため効率が極
端に低下することは避けられず、さらにはロータリーキ
ルンの焼成状態まで悪化するからである。

このため熱効率の高い焼成、冷却方法および装置の開発
が要望されている。

本発明はこの要請に基づいて案出されたものである。

このため本発明の粉粒状物質の焼成、冷却方法において
は、上方において互に連通した複数室の焼成室に粉粒状
物質の原料を投入し、この焼成室の直下に設けられ、か
つその上方において互に連通した複数室の冷却室にて熱
交換された熱空気と、外部より供給される燃料とを前記
焼成室に吹込んで粉粒状物質を流動化させながら焼成せ
しめ、次いで焼成された粉粒状物質をそのまま、あるい
は焼成室に連接して設けられた急速冷却室にてその底部
より噴出する冷却空気により流動化させながら急冷した
後、前記冷却室に導入して、この冷却室の底部より噴出
する冷却空気により流動化させながら冷却せしめること
を特徴とするものである。

また前記焼成室、急速冷却室および冷却室において夫々
の各室を隔てる仕切壁の下部に開閉自在に設けられた開
口部より各室の下部に滞留する比較的初経の大なる物質
を間歇的あるいは連続的に火室に送ることを特徴とし、
さらに焼成室または急速冷却室と、その直下の冷却室と
を連絡する連絡室の下部に設けられた機械式あるいは風
圧式の搬送装置により焼成された粉粒状物質を間歇的あ
るいは連続的に後続する冷却室に搬送することを特徴と
するものである。

また本発明の粉粒状物質の焼成、冷却装置においては、
焼成されるべき粉粒状物質の流れ方向に対して直列に配
置され上方において互に連通した複数室の流動焼成室と
、この流動焼成室の直下に配置され、その上方において
互に連通した複数室の流動冷却室と、焼成後の粉粒状物
質を前記焼成室よりその直下にある流動冷却室に導入す
る連絡室とを含んでなり、前記流動焼成室の底部にはそ
の直下の流動冷却室で熱交換された熱空気が送入される
複数個の噴射孔が設けられ、この噴射孔には夫々焼成用
燃料の吹込管が挿通され、前記流動冷却室の底部には焼
成された粉粒状物質の冷却用空気を吹込む複数個の噴射
孔が設けられ、前記連絡室の底部には後続する流動冷却
室に粉粒状物質を送入する搬送装置が設けられたことを
特徴とし、さらに前記流動焼成室と連絡室との間に、こ
の流動焼成室に連接し、その上方において連通し、かつ
その底部には冷却空気が送入される複数個の噴射孔が設
けられた急速冷却室を設けたことを特徴とするものであ
る。

また前記流動焼成室より排出されるガスを導く導管に気
固分離装置が接続されたことと、前記流動焼成室、急速
冷却室、流動冷却室の各室の仕切壁の下部に開閉可能な
開口部およびその開閉装置が設けられ及び流動焼成室、
急速冷却室、流動冷却室の底部を傾斜させたことを特徴
とするものである。

以下添付図面に基づいて本発明の実施例につき詳細に説
明する。

第１図に本発明にかかる粉粒状物質の焼成・冷却方法を
実施するための装置の第１の実施例を仮焼炉および予熱
装置と共に示す。

図において１〜３は流動焼成室、４は急速冷却室、５〜
８は流動冷却室、９は連絡室である。

流動焼成室１〜３は原料の流れ方向に直列に配置され、
各室はその仕切壁１０，１１の上部で連通し、また仕切
壁１０゜１１の下部には開閉装置１３，１４をそれぞれ
有する開閉可能な開口部１６，１７が設けられている。

またこの流動焼成室１〜３の底部にはその下方に配置さ
れた流動冷却室５〜８で熱交換された熱空気が送入され
る複数個の噴射孔１９が設けられ、その噴射孔１９には
それぞれ燃料ユニット２０に接続された燃料吹込管２１
が挿入されている。

次に流動焼成室の第３室３と接し、かつ仕切壁１２の上
方で連通した急速冷却室４が設けられている。

この急速冷却室の底部にはブロア６２からの高圧空気を
吹込む噴射孔６３が設けられ、仕切壁１２の下部には開
閉装置１５を有する開閉可能な開口部１８が設けられて
いる。

この急速冷却室４に接しその下方に設けられた流動冷却
室５とを連絡する連絡室９が設けられ、仕切壁２２の上
方で急速冷却室４に連通し、仕切壁２２′の下方で流動
冷却室５に通じている。

また仕切壁２２の下方には開閉装置２３を有する開閉可
能な開口部２４が設けられ、底部には焼成された粉粒状
物質を火室の流動冷却室５に送るための搬送装置として
ブロア３９よりの高圧空気を噴出する複数個の噴射孔４
０が設けられている。

第２図は別の搬送装置の１例を示したもので噴射孔４１
を斜に設けたグレート４２を駆動装置（図示せず）によ
り移動し、粉粒状物質を火室の流動冷却室５に移送させ
るようにしたものである。

流動冷却室５〜８は流動焼成室１〜３および急速冷却室
４の直下に設けられ、各室は仕切壁２５〜２７の上部で
連通し、仕切壁２５〜２７の下部には開閉装置２８〜３
０を有する開口部３１〜３３が設けられている。

またこの流動冷却室５〜８の底部には夫々押込風車３４
〜３７よりの高圧空気を噴出する複数個の噴射孔３８が
設けられている。

なお流動焼成室１〜３、急速冷却室４および流動冷許室
５〜８の各室の床面は粉粒状物質の流動を容易にするた
めその流れ方向に向って緩やかに下る傾斜を持たせてい
る。

また流動焼成室１〜３には導管５０が設けられ、ガスと
共に排出される比較的粒径の小さい物質を分離する気固
分離装置５２に接続され、急速冷却室４には導管５１が
設けられて仮焼室４９に接続されている。

なお急速冷却室４と流動焼成室３との間には急速冷却室
４で熱交換された空気が流動焼成室３の方へ逆流しない
ように仕切壁６０が設けられている。

このように構成された装置を用いて本発明の粉粒状物質
の焼成、冷却方法を第１図を参照しながら説明する。

先ず原料投入口５３および５４より投入された原料は予
熱装置４３〜４８で予熱され、さらに仮焼炉４９でほぼ
完全に仮焼されて原料用導管５５より流動焼成室の第１
室１へ投入される。

投入された原料は、流動冷却室５〜８で熱交換され噴射
孔１９より噴射される高温の空気と燃料吹込管２１より
の燃料との燃焼により流動化されながら効率良く熱交換
して反応が進行し、焼成室の床面の傾斜と投入される原
料の圧力によって少しづつ移動してゆき、遂には矢印Ｑ
で示す如く仕切壁１０を乗り越えて第２の流動焼成室２
へ溢流する。

一方前記物質のうち比較的粒径の大きなものについては
流動層の下部に滞留し溢流しにくいため、仕切壁１０の
下部の開口部１６を開閉装置１３により間歇的に開閉し
て洗室に送られる。

第２の流動焼成室２においても同様に底部の噴射孔１９
より燃料および高温の空気が吹込まれ前記物質は流動化
され、さらに反応が進行した後筒３の流動焼成室３へと
送られる。

第３の流動焼成室３においても同様に反応が進行し焼成
が完了される。

焼成が完了した粉粒状物質は仕切壁１２を越え、あるい
は開口部１８より急速冷却室４へ送られる。

一方各流動焼成室１〜３にて熱交換した後の高温ガスは
比較的粒径の小さい物質を伴って導管５０より気固分離
装置５２へ導かれる。

ここで前記物質は分離捕集され原料導管５６を通って第
１の流動焼成室１へ再投入され、また高温のガスは導管
５７を経て予熱装置４７へ送られる。

前記急速冷却室に送られた粉粒状物質は、噴射孔６３よ
り噴射する冷却空気により流動化されながら急速に冷却
され、仕切壁２２を越え、あるいは開口部２４より連絡
室９へ送られる。

またこの急速冷却室４で熱交換された高温の空気は導管
５１により仮焼炉４９へ導かれ、さらに予熱装置４８に
送られる。

急速冷却室４より連絡室９に送られた粉粒状物質はここ
に滞留するがそのレベルは下部に設けられた搬送装置、
本実施例ではブロア３９よりの高圧空気を噴射する噴射
孔４０より連続的あるいは間歇的に空気を噴射すること
により前記物質は徐々に下降して第１の流動冷却室５へ
送られる。

第１の流動冷却室５に送られた前記物質は、噴射孔３８
より噴出する押込風車３４からの高圧両気により冷却さ
れつつ流動化され、床面の傾斜により徐々に進行して仕
切壁２５を越えて第２の流動冷却室６へ溢流する。

以下同様にして第３の流動冷却室７、第４の流動冷却室
８に送られ冷却された後、製品用導管５８より外部に排
出される。

またこれらの流動冷却室５〜８においても流動焼成室１
〜３と同様に仕切壁２５〜２７の下部の開口部３１〜３
３を間歇的に開閉することにより比較的粒径の大きな物
質を洗室へ送り最終に製品用導管５９より外部へ排出す
る。

また各流動冷却室５〜８にて熱交換した後の空気はその
上部に位置する流動焼成室１〜３へ燃焼および流動化用
空気として噴射孔１９より吹込まれる。

このようにして粉粒状物質の焼成、冷却が連続して行な
われるのである。

次に第２の実施例装置を第３図に示す。

これは殆んどの構成ば第１の実施例と同様であって異な
るところは急速冷却室４を流動焼成室の第４室４ａとな
し、ブロア６２を取除き、導管５０を流動焼成室の第４
室４ａにも接続し、導管５１と仕切壁６０を流動冷却室
の第１室５に移設したものである。

このように構成された本実施例装置を用いた粉粒状物質
の焼成、冷却方法を第３図を参照しながら説明する。

仮焼炉４９で仮焼された粉粒状物質の原料は流動焼成室
１〜３および４ａで順次焼成され流動化されながら仕切
壁２２を越え、あるいは開口部２４より連絡室９へ送ら
れる。

焼成された粉粒状物質は以後、前実酒例と同様の工程を
経て製品用導管５８および５９より外部に排出されるの
である。

なお第１図に示した第１の実施例装置および第３図に示
した第２の実施例装置は、仮焼炉４９からの熱ガスと流
動焼成室１〜５又は１〜３及び４ａからの高温の排気ガ
スをそれぞれ熱源とする２系列からなる３段サイクロン
式予熱装置４３〜４８と組合せたものであるが、また他
の組合せとして第４図に第１の実施例装置を、その流動
焼成室１〜３および急速冷却室４の排気ガスをそれぞれ
熱源とする独立した２系列の４段サイクロン式予熱装置
６４〜７１と組合せたものを示し、第５図に第１の実施
例装置を、その仮焼炉４９からの熱ガスおよび流動焼成
室の第３室３からの高温の排気ガスと第１、第２の流動
焼成室１および２からの排気ガスをそれぞれ熱源とする
２系列からなる３段サイクロン式予熱装置４３〜４８と
組合せたものを示した。

次に本発明の方法および装置の効果をセメント焼成の場
合に例をとり説明する。

その第１は焼成に必要な熱エネルギが大幅に削減される
ことである。

まず流動焼成法を採用することにより、焼成装置自体の
熱効率がロータリーキルンに比較して大幅に向上し、さ
らに流動冷却法を組合わせることにより熱回収率も増大
する。

また冷却装置の冷却空気は全べて焼成装置および予熱装
置の熱源として利用されるため排熱がなく、さらに焼成
装置と冷却装置が同一構造物となるため放熱損失、空気
漏入による熱損失も少ない。

第２は電力エネルギが大幅に削減されることである。

従来の一般的なセメント製造様式と比較すると、まずロ
ータリーキルン、格子式冷却装置等の駆動モータが不要
になり、さらに冷却装置の排風機も不要となる。

また流動焼成装置にて焼成されたセメントクリンカはロ
ータリーキルンのそれに比べて粒型が小さいため、仕上
粉砕機にて粉砕に要する電力も大幅に削減される。

第３は、装置内にて発生する窒素酸化物の濃度が低いこ
とである。

これは、窒素酸化物の発生メカニズムから明らかである
が、本流動焼成では、ガス温度と原料温度とがほぼ等し
くなるため高温にならず、また焼成装置最終室のみ最高
温度にすればよい。

ガスの最高温度はロータリーキルンのそれに比較すると
約２００℃低い。

第４は予熱装置、焼成装置、冷却装置が、それぞ上下に
配設されるため敷地が小さくて済み、その結果建設費が
大幅に削減されることである。

さらに可動部が少ないため保守に要する費用も削減され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる第１の実施例の粉粒状物質の焼
成・冷却装置を２系列からなる３段サイクロン式予熱装
置と共に示した模式図、第２図は連絡室の搬送装置の１
例の断面図、第３図は第２の実施例装置を２系列からな
る３段サイクロン式予熱装置と共に示した模式図、第４
図は第１の実施例装置を２系列からなる４段サイクロン
式予熱装置と組合せて示した模式図、第５図は第１の実
施例装置と２系列からなる３段サイクロン式予熱装置と
組合せて示した模式図である。 １〜３，４ａ・・・・・・流動焼成室、４・・・・・・
急速冷却室、５〜８・・・・・流動冷却室、９・・・・
・連絡室、１０〜１２，２２，２２’、２５〜２７・・
・・・・仕切壁、１３〜１５，２３，２８〜３０・・・
・・・開閉装置、１６〜１８，２４，３１〜３３・・・
・・開口部、１９，３８゜４０．４１，６３・・・・・
・噴射孔、２１・・・・・燃料吹込管、３４〜３７，６
２・・・・・・押込風車、３９・・・・・・ブロア、５
０，５１，５７・・・・・・導管、５２・・・・・・気
固分離装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上方において互に連通した複数室の焼成室に粉粒状
   物質の原料を投入し、この焼成室の直下に設けられ、か
   つその上方において互に連通した複数室の冷却室にて熱
   交換された熱空気と外部より供給される燃料とを前記焼
   成室に吹込んで粉粒状物質を流動化させながら焼成せし
   め、次いで焼成された粉粒状物質を前記冷却室に導入し
   、この冷却室の底部より噴出する冷却空気により流動化
   させながら冷却せしめることを特徴とする粉粒状物質の
   焼成・冷却方法。 ２ 前記焼成室および冷却室の各室を隔てる仕切壁の下
   部に開閉自在に設けられた開口部より各室の下部に滞留
   する比較的粒径の犬なる物質を間歇的あるいは連続的に
   次室に送ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の粉粒状物の焼成冷却方法。 ３ 前記焼成室と、その直下の冷却室とを連絡する連絡
   室の下部に設けられた機械式あるいは風圧式の搬送装置
   により焼成された粉粒物質を間歇的あるいは連続的に後
   続する冷却室に搬送することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の粉粒状物質の焼成冷却方法。 ４ 上方において互に連通した複数室の焼成室に粉粒状
   物質の原料を投入し、この焼成室の直下に設けられ、か
   つその上方で互に連通した複数室の冷却室にて熱交換さ
   れた熱空気と、外部より供給される燃料とを前記焼成室
   に吹込んで粉粒状物質を流動化させながら焼成せしめ、
   次いで焼成された粉粒状物質を前記焼成室に連接して設
   けられた急速冷却室に導入し、この冷却室の底部より噴
   出する冷却空気により流動化させながら急速に冷却せし
   め、次いでこの焼成室と急速冷却室との直下に設けられ
   た冷却室に導入し、この冷却室の底部より噴出する冷却
   空気により流動化させながら冷却せしめることを特徴と
   する粉粒状物質の焼成冷却方法。 ５ 前記焼成室、急速冷却室および冷却室の各室を隔て
   る仕切壁の下部に開閉自在に設けられた開口部より各室
   の下部に滞留する比較的粒径の大なる物質を間歇的ある
   いは連続的に次室に送ることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項記載の粉粒状物質の焼成、冷却方法。 ６ 前記焼成室または急速冷却室と、その直下の冷却室
   とを連絡する連絡室の下部に設けられた機械式あるいは
   風圧式の搬送装置により焼成された粉粒状物質を間歇的
   あるいは連続的に後続する冷却室に搬送することを特徴
   とする特許請求の範囲第４項記載の粉粒状物質の焼成・
   冷却方法。 ７ 焼成されるべき粉粒状物質の流れ方向に対して直列
   に配置され、上方において互に連通した複数室の流動焼
   成室と、この流動焼成室の直下に配置され、その上方に
   おいて互に連通した複数室の流動冷却室とより成ること
   を特徴とする粉粒状物質の焼成・冷却装置。 ８ 前記流動焼成室とその直下にある流動冷却室との間
   には焼成後の粉粒状物質を前記流動焼成室より流動冷却
   室に導入する連絡室が設けられ、且つ前記流動焼成室の
   底部にはその直下の流動冷却室で熱交換された熱空気が
   送入される複数個の噴射孔が設けられ、この噴射孔には
   夫々焼成用燃料の吹込管が挿通され、また流動冷却室の
   底部には焼成された粉粒状物質の冷却用空気を吹込む複
   数個の噴射孔が設けられ、さらに前記連絡室の底部には
   後続する流動冷却室に粉粒状物質を送入する搬送装置が
   設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第７項記載
   の粉粒状物質の焼成・冷却装置。 ９ 前記流動焼成室より排出されるガスを導く導管に気
   固分離装置が接続されたことを特徴とする特許請求の範
   囲第８項記載の粉粒状物質の焼成・冷却装置。 １０ 前記流動焼成室、流動冷却室の各室の仕切壁の下
   部に開閉可能な開口部およびその開閉装置が設けられた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第８項又は第９項記載
   の粉粒状物質の焼成・冷却装置。 １１ 焼成されるべき粉粒状物質の流れ方向に対して直
   列に配置され、上方において互に連通した複数室の流動
   焼成室と、この直列配置された流動焼成室に連接して設
   けられ、その上方において流動焼成室に連通した急速冷
   却室と、流動焼成室および急速冷却室の直下に配置され
   、その上方において互に連通した複数室の流動冷却室と
   より成ることを特徴とする粉粒状物質の焼成・冷却装置
   。 １２ 前記流動焼成室とその直下にある流動冷却室との
   間には、焼成部の粉粒状物質を前記急速冷却室より流動
   冷却室に導入する連絡室が設けられ、且つ前記流動焼成
   室の底部には、その直下の流動冷却室で熱交換された熱
   空気が送入される複数個の噴射孔が設けられ、この噴射
   孔には夫々焼成燃料の吹込管が挿通され、また前記急速
   冷却室および流動冷却室の底部には焼成された粉粒状物
   質の冷却用空気を吹込む複数個の噴射孔が設けられ、さ
   らに前記連絡室の底部には後続する流動冷却室に粉粒状
   物質を送入する搬送装置が設けられたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１１項記載の粉粒状物質の焼成、冷却
   装置。 １３ 前記流動焼成室より排出されるガスを導く導管に
   気固分離装置が接続されたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１２項記載の粉粒状物質の焼成。 冷却装置。 １４ 前記流動焼成室、急速冷却室、流動冷却室の各室
   の仕切壁の下部に開閉可能な開口部およびその開閉装置
   が設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第１２項
   又は第１３項記載の粉粒状物質の焼成・冷却装置。