JPS5924105B2 - セメント原料粉末等の仮焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はセメント原料粉末等の仮焼装置に関するもの
である。

原料予熱器付ロータリキルンを改良し、その原料予熱器
とロータリキルンの間に独立した熱源を有する仮焼炉を
設け、最も多量の熱を必要とする原料の仮焼を原料予熱
器付ロータリキルンのように伝熱効率の低いロータリキ
ルンで行わないで。

伝熱効率の高い仮焼炉で行い、装置の小型化、熱量や耐
火煉瓦などの原単位並びに公害成分の発生量の低減を計
ろうとするセメント仮焼装置は広く知られており、すで
に非常に多くの発明がなされている。

またそのいくつかの装置は実用化されている。

このようなセメント仮焼装置は、仮焼炉の方式により、
各種の装置が特徴づけられており、それらの仮焼炉は利
用する気流の型式とその構造により分類することができ
る。

気流の型式としては。旋回流を利用するもの、噴流層を
利用するもの。

旋回流および噴流層を利用するものおよび流動層を利用
するものなどがある。

これらのうち、流動層を利用する仮焼炉は、原料および
燃料の滞留時間か長く、原料の仮焼率および燃料の燃焼
効率が高くなるか、圧力損失が非常に高くなる欠点があ
る。

流動層以外の気流型式の仮焼炉は、一般に、原料および
燃料の滞留時間か短く、また比較的酸素濃度の低い雰囲
気で燃料の燃焼が行われるので。

原料および燃料が充分に仮焼あるいは燃焼しないうちに
排出されることが多い。

そうすると原料の仮焼率が低下するのみならず、燃料は
仮焼炉で完全燃焼せず１分離サイクロン、原料予熱器の
最下段サイクロンまたはそれより上段のサイクロンある
いはサイクロン間のダクトにおいて燃料の２次燃焼が起
り、それらの個所におけるコーチングトラブルや、原料
予熱器排出ガス温度を上昇させ、セメント仮焼装置全体
の熱消費量を増加させるなどの不都合が起る。

その熱消費量の増加が大きく、この種の仮焼炉を持つセ
メント仮焼装置の熱消費量が原料予熱器付キルンより高
くなることもある。

このような問題はとくに石炭など固体燃料を使用する場
合、とくに重大なものとなり、固体燃料の使用がほとん
ど不可能となることが多い。

それは固体燃料の燃焼時間が液体燃料より長いからであ
る。

この発明は、上記に示した従来技術の欠点を改良したセ
メント原料粉末等の仮焼装置に関するもので、仮焼炉を
、それぞれ円筒形１円管形および円筒形と円錐形を組合
せた形状ないしは円筒形のみの形状の上部室、中間室お
よび下部室に構成する。

そして、ロータリキルンの排熱ガスの主流を旋回流とし
て下部室底部側壁より水平に導入し、また、ロータリキ
ルンの排熱ガスの１部を主流より分岐させて噴流として
下部室下部より垂直上方に供給する。

また、クリンカクーラより抽気した燃焼用空気を旋回流
として中間室の両側より下部室の上部に供給し、燃料の
燃焼を行わせる。

また、原料予熱器より排出された仮焼すべき原料流を仮
焼に多くの熱量を要する粗粒と仮焼しやすい比表面積の
多い細粒の二つに分岐して細粒群を中間室の天井へ、粗
粒群を下部室下部に連結するキルン排ガス供給管に導入
させることにより。

細粒については上部室の燃料による燃焼熱によりできる
だけ短い時間に、しかも完全燃焼させ、粗粒については
上部室に達するまでにキルン排ガス顕熱により充分に予
熱させた後、さらに上部室において仮焼反応を、燃料の
燃焼とともに充分に行わせ、液体燃料を使用した場合は
もちろん固体燃料を使用した場合においても、仮焼炉に
おいて燃料が完全燃焼し、仮焼炉以降のいわゆるあと燃
え現象がなく、シたがって原料予熱器におけるコーチン
グトラブルなどがなく、セメント仮焼装置より排出され
るガス温度を低下させ、セメント仮焼装置全体の熱消費
量を充分低いものとし、原料の仮焼をは（現金に行わせ
ることのできるセメント仮焼装置を提供しようとするも
のである。

つぎに、この発明のセメント原料粉末等の仮焼装置を含
むセメント焼成装置についての実施例を図面により説明
する。

第１図はセメント焼成装置の実施例の概略図、第２図は
この発明のセメント原料粉末等の仮焼炉の拡大図である
。

図中１は排風機、２は原料予熱器、３は仮焼炉、４は分
離サイクロン、７はロータリキルン、１１はクリンカク
ーラである。

原料予熱器２は複数のサイクロンを組合せたものであっ
て従来より広く知られているものである。

２ａは上段サイクロン、２ｂは中段サイクロン。

２ｃは下段サイクロン、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは排ガ
ス導管、１４は原料供給管である。

仮焼炉３は第２図に示すように、上部室３ａ。

中間室３ｂ、および下部室３Ｃより構成されており、上
部室３ａは円筒形の形状、中間室３ｂは第３図に示すよ
うに下部室３ｃの上面に接線状に接続された一対の円管
形の形状、および下部室３Ｃは上部が円筒形、下部が逆
円錐台状の形状をしているが１円筒形のみの形状をして
おり、上部室３ａと下部室３ｃの径はほぼ同一である。

下部室３ｃの下端とロークリキルン７の排熱ガス排出端
との間はキルン排熱ガス供給管９によって連結されてい
る。

下部室３ｃの円筒部下部側壁にはキルン排ガス供給管９
の分岐管９ａが連結されている。

このキルン排ガス供給管９の分岐管９ａは第４図に示す
ように下部室３０本体に対して接線状に取付けられてい
る。

また、中間室３ｂ、３ｂとクリンカクーラ１１は第１図
に示すように燃焼用空気導入管８によって連結されてい
る。

さらに、上部室３ａの上端側壁には仮焼炉排ガス導管１
０が上部室３ａに対して接線状にとりつけられており、
その仮焼炉排ガス導管１０は分離サイクロン４のガス入
口側に連結されている。

予熱原料供給管５は第１図および第２図に示すように、
下段サイクロン２ｃの下端より出て上部室３ａの側面よ
り下部室３ｃの上部に向って上部室３ａ内に挿通されて
いる。

また予熱原料供給管５の分岐管５ａは第１図および第２
図に示すようにキルン排ガス供給管９の分岐管９ａに連
結されている。

中間室３ｂ、３ｂの上端にはバーナ６ａおよび６ｂがと
りつけられている。

そして、下部室３ｃ内の上部において仮焼炉３のキルン
排熱ガスと燃焼用空気の渦流が形成されている部分に燃
料を斜め下方向に向けて供給しうるように、燃料供給用
のバーナ６ ａ ｓ ６ｂを設けた。

なお、好ましくは、予熱原料供給管５より供給される原
料が前記渦流と合体する部分に燃料が供給されるように
バーナ６ａ 、６ｂを設けると良い。

この発明のセメント原料粉末等の仮焼装置を含むセメン
ト焼成装置は上記のように構成されているのでつぎのよ
うに操作することができる。

粉末セメント原料は原料予熱器２の上段サイクロン２ａ
と第２段サイクロン２ｂの間の排ガス導管１３ａに取付
けられた原料供給管１４に導入され、上段、中段、下段
と次第に下方のサイクロンを経由して予熱される。

この原料の流れは従来のサイクロン式原料予熱器と同様
である。

原料予熱器２の下段サイクロン２Ｃより排出された原料
は、２分割され、一方は予熱原料供給管５を経由して仮
焼炉３の上部室３ａの側面より下部室３ｃの上部に向っ
て投入され、他方はキルン排ガス供給管９の分岐管９ａ
内に投入さえ、キルン排ガスとともに下部室３Ｃ内に旋
回流入する。

上部室３ａの側面より投入された原料は、燃焼用空気導
入管８より旋回流として導入される燃焼用空気により分
散され、上部室３ａを、その周壁部で原料濃度を高め、
燃焼用空気とともに旋回上昇するが、その際、バーナ６
ａ、６ｂより吹込まれた燃料の燃焼熱わ直ちに吸収して
仮焼反応をほぼ終了させて上部室３ａの上部に達する。

キルン排ガス供給管９の分岐管９ａに供給された原料は
、ロータリキルン７より排出される排熱ガス流中に分散
され、直ちにその高温排熱ガスの熱量を吸収して、一部
仮焼され、排熱ガスを８００℃近くまで低下させ排熱ガ
スとともに下部室３ｃ内に旋回流となって導入される。

下部室３ｃ内にキルン排熱ガスに分散して導入された原
料は、下部室３ｃ内を旋回上昇し、中間室３ｂより燃焼
用空気導入管８によって旋回流として供給される燃焼用
空気によりさらに分散される。

この原料を含んだキルン排熱ガスと燃焼用空気の渦流が
形成されたところにバーナ６ａ、６ｂにより燃料の燃焼
が行われ、その燃焼熱は直ちに原料に吸収され、原料の
仮焼反応がさらに進み、原料の大半が仮焼される。

下部室３ｃにおいて排熱ガス中に分散された原料は直接
旋回上昇ガス流とともに上部室３ａに入る。

一方、下部室３ｃの上部に導入された原料は。

下部室３ｃの下部より上昇してきた原料とともに上部室
３ａの上昇旋回流中に分散され、上部室３ａの上部に達
し下部室３ｃよりの原料と混合する。

上部室３ａの下部には逆円雌伏の絞り具１５を設けて下
部室３ｃとの通路を狭くして排熱ガスの上昇温度を速く
したので、気流と粒子との相対運動が起り、熱交換をよ
くすることができる。

この気流は上昇するにしたがい上部室３ａの径が大きく
なり、その内容積が犬となるのでガスの滞留時間も長く
なり、下部室３ｃより流入してくる未燃の燃料があって
も上部室３ａ下部より供給される燃焼用空気により完全
燃焼する。

すなわち燃料は仮焼炉内で完全燃焼し、仮焼炉以後のい
わゆるあと燃え現象は起らない。

これは仮焼用燃料として液体燃料を使用した場合に限っ
たことではなく１石炭など固体燃料を使用した場合も完
全燃焼する。

固体燃料を使用する場合、上部室３ａに固体燃料を供給
し、下部室３ｃに液体燃料を供給する方法と１画室に固
体燃料を供給する方法が考えられるが、いずれの方法も
、上部室３ａでの燃焼により炉内で完全燃焼する。

仮焼炉３内でほぼ完全に仮焼された原料は排熱ガスとと
もに仮焼炉排ガス導管１０を経由して分離サイクロン４
に送られる。

ここで排熱ガスと分離された仮焼ずみの原料は、原料送
入管１７を経てロータリキルン７に供給され、バーナ１
２による燃料燃焼によって最後のクリンカ焼成が行われ
る。

ロータリキルン７で焼成されたクリンカはとり出され、
クリンカクーラ１１で冷却され、つぎの工程へ送られる
。

また分離サイクロン４において原料を分離した排熱ガス
は、排ガス導管１３ｃを経由し原料予熱器２の下段サイ
クロン２ｃに供給される。

その後排熱ガスは原料と熱交換しつつ、次第に上段のサ
イクロンに移り、最後に上段のサイクロン２ａより排風
機１によって系外に排出される。

なお原料予熱器２内における排熱ガスの流れは公知の従
来装置と全く同様である。

この発明のセメント原料仮焼装置を含むセメント焼成装
置は、上記の実施例についての構成および操作について
の説明にもみられるように、つぎに示すような各種の効
果をあげることができる。

（１）仮焼炉３内を上昇する気流を旋回流としたので単
純上昇流よりも滞留時間を長くすることができ、熱効果
が大きい。

（２）気流を旋回流としたので粗粒が外壁側に集中し、
熱量負荷の大きい炉壁から気流による対流伝熱以外に輻
射の伝熱、熱伝導も期待でき、脱炭酸しにくい粗粒の熱
伝達を向上させることができる。

（３）原料粒子を粗粉子と細粒子とに二分することによ
り、より多くの伝熱を要する粗粉子は下部室３ｃの下部
より炉体内に投入し、火炎に達するまで予熱を行わせる
ことができるので、原料の仮焼程度か粒度に関係なく均
一にすることができる。

また、細粒子は火炎の形成を阻害しない程度に火炎近傍
より落下させ、火炎からの輻射熱をうけると同時、排熱
ガスの上昇旋回流と連通し。

分散状態となるので熱効率は良好となる。

（４）火炎生成域は燃焼空間を広くとって焔の安定をは
かると同時に、断面積が広いため上昇気流の速度を落し
、高熱領域での滞留時間を長くする。

また、上部室３ａの下部に絞り具１５を設けたので、上
昇気流の速度を変え、気流と粒子との相対運動を起こさ
せ、熱交換をよくする。

（５）下部室３ｃの下部よりキルン排熱ガスを一部分岐
してジェットパルスとして火炎の形成を阻害しない程度
に入れることにより、原料と気流を一層よく攪拌・混合
し、熱効率を向上させることができる。

（６）燃焼用２次空気（クリンカクーラより抽気された
燃焼用空気）を中部室３ｂの水平導入口より下部室３ｃ
の上部に向って水平に導入することによってキルン排ガ
スによる含塵上昇気流と衝突させ、原料と気流の攪拌を
助長させることができると同時に下部室３ｃを旋回上昇
してくる気流の旋回力をここで更に増強することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のセメント原料粉末等の仮焼装置を含
むセメント焼成装置の実施例の概略図。 第２図はこの発明の仮焼装置の拡大図、第３図は第２図
のＡ−Ａ断面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ断面図である
。 １は排風機、２は原料予熱器、２ａ、２ｂ。 ２ｃはサイクロン、３は仮焼炉、３ａ、３ｂ。 ３ｃはそれぞれ仮焼炉の上部室、中間室、下部室。 ４は分離サイクロン、５は予熱原料供給管、５ａはその
分岐管、６ａ、６ｂは仮焼炉に設けたバーナ、７はロー
タリキルン、８は燃焼用空気導入管。 ９はキルン排ガス供給管、９ａはその分岐管。 １０は仮焼炉排ガス導管、１１はクリンカクーラ。 １２はロータリキルンに設けたバーナ、１３ａ。 １３ ｂ ｔ １３ ｃは排ガス導管、１４は原料供給
管、１５は絞り具、１７は原料送入管である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロータリキルンと原料予熱器との間に独立した熱源
   を有する仮焼炉と分離サイクロンを設けたセメント仮焼
   装置において。 仮焼炉は円筒形の上部室と、上部室に連接された円筒形
   部を有する下部室と、下部室の上部側壁に接線状に連結
   された中間室とにより構成されており、上部室は仮焼炉
   排ガス導管によって分離サイクロンに連通し、下部室の
   下端はキルン排ガス供給管によってロータリキルン排熱
   ガス排出側に連通し、下部室の円筒部下部側壁にキルン
   排ガス供給管の分岐管を接線状に連結し、中間室は燃焼
   用空気導入管によってクリンカクーラに連通し。 原料予熱器の下段サイクロンの原料排出口に連結する予
   熱原料供給管を上部室の側面より下部室の上面に向って
   上部室に挿通し、予熱原料供給管の分岐管をキルン排ガ
   ス供給管の分岐管に連結し。 上部室の下部に逆円錐状の絞り具を設けて下部室との通
   路を下細まり状にし、かつ、下部室内の上部において仮
   焼炉のキルン排熱ガスと燃焼用空気の渦流が形成されて
   いる部分に燃料を斜め下方向に向けて供給しうるように
   、燃料供給用のバーナを仮焼炉に設けたことを特徴とす
   るセメント原料粉末等の仮焼装置。