JPS596828B2 - セメント原料粉末用竪形仮焼炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセメント原料粉末予燃装置と焼成炉との間に配
置した竪形仮焼炉に関し、仮焼炉内でＮＯｘ（窒素酸化
物）の発生を抑制しつつ供給燃料を燃焼させ、必要に応
じて焼成炉排ガス中に含まれるＮＯｘを効果的に脱硝す
ることにより、原料予熱装置からのＮＯｘ排出量を低減
させると同時に、仮焼炉での必要燃焼空気量を減少させ
ながらもクリンカー冷却機からの抽気を最大限に利用す
ることにより、セメント原料粉末を効率良く仮焼できる
ようにしたセメント原料粉末用竪形仮焼炉の改良に関す
るものであり、特に微粉炭燃料に適した仮焼炉構造を提
供するものである。

近代的セメント焼成装置は、原料予熱装置と焼成炉との
間に、独立した熱源を有する仮焼炉を配置して構成され
る。

第１図は、セメント原料粉末を予熱・仮焼・焼成冷却す
る工程を示す線図的系統図で、図中の実線矢印は熱風の
流れ、破線矢印は原料粉末の流れを示す。

尚装置の概要は、原料予熱装置１、仮焼炉２、ロータリ
ーキルン等の焼成炉３及びクリンカー冷却機４から成り
、原料投入シュート５から供給されたセメント原料粉末
は第１〜第４の各サイクロンＣ１〜Ｃ４を順次降下し他
方焼成炉３及び仮焼炉２からの高温排ガスは誘引通風機
７ａにより吸引されて原料予熱装置１内を上昇するから
、ダクト８内及びサイクロンＣ１〜Ｃ４内にて原料粉末
と高温ガスとの熱交換が繰返される。

予熱された原料粉末は第４サイクロンＣ４からシュート
を通して仮焼炉２へ導入される。

他方クリンカー冷却機４から導入される高温の燃焼用２
次空気と、バーナ６ａから燃焼用１次空気と共に供給さ
れる燃料によって仮焼炉２内で燃焼が起り、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燃焼ガスと共に仮焼炉２から最下
段のサイクロンＣ５に入って分離されたのち、シュート
を通して焼成炉３に入り、焼成炉３の下端側に設置した
バーナ８ｂから供給される燃料の燃焼熱により焼成炉３
内で必要な熱処理を受けてクリンカーになったのち、冷
却機４で冷却される。

尚、クリンカー冷却用の空気は押込送風機１０によって
供給され、クリンカーと熱交換を行なって昇温した空気
の一部は、上述の如く仮焼炉２及び焼成炉３に分配導入
されるが、余剰の空気は誘引通風機７ｂにより集塵機９
を通して排出される。

そして、クリンカー冷却機４及び集塵機９からのクリン
カーはコンベヤ１１によって次工程へ搬出される。

第２図は第１図における仮焼炉付近の構成をより詳細に
示す概念図で、これらの図により仮焼炉の構造及び機能
を燃料として微粉炭を使用した場合につき説明すると下
記の通りである。

即ち、竪形仮焼炉２は本構成例では円筒状で絞り部２ｅ
を境にして互いに連通した下方の燃焼室２ａと上方の混
合室２ｂとで構成され、燃焼室２ａの下端は下方に向け
て漸次断面を縮少し、開口２ｄにより接続ハウジング１
２を介して焼成炉３に接続されている。

又燃焼室２ａの下部側壁には、半径方向に冷却機４から
の燃焼用２次空気を案内する抽気ダクト１３が開口・接
続され、さらに適宜位置には、原料予熱装置１の下から
２段目のサイクロンＣ４からの予熱原料投入シュート１
４、及び１次空気と共に微粉炭が吹込まれるバーナ６ａ
が取付けられる。

更に混合室２ｂの燃焼ガス出口２ｅは原料予熱装置１の
最下段サイクロンＣ５に接続されている。

これらの装置を用いるに当って、焼成炉３においては、
バーナ６ｂから燃料を供給して焼成炉３内に形成する燃
焼雰囲気が非常に高温であるため、燃焼空気中の窒素と
酸素が結合して所謂サーマルＮＯｘを大量に発生する。

これらのＮＯｘは焼成炉排ガス中に含まれたままで仮焼
炉２の下部開口２ｄから燃焼室２ａ内に上昇・流入する
。

他方燃焼室２ａには、下から２段目のサイクロンＣ４か
ら投入シュート１４を介して予熱原料が供給され又燃料
としての微粉炭がバーナ８ａを通して供給されており、
これら原料粉末及び微粉炭は燃焼室２ａ内にて混合・撹
拌され噴流層を形成している。

該噴流層内には抽気ダクト１３より燃焼用２次空気が供
給され微粉炭が燃焼されるが、原料粉末が介在するため
燃焼温度は低く維持される。

この様な状態で燃焼空気が充分（相当過剰）に存在する
と、微粉炭中に含まれる窒素が燃焼空気中の酸素と結合
して所謂フユーエルＮＯｘが大量に発生する。

これらの焼成炉３及び仮焼炉２で発生したＮＯｘは排ガ
スと共に原料予熱装置から排出され、大気を汚染するこ
とになる。

この様なＮＯｘの排出量を減少させるために、第３図に
示すように冷却機４からの抽気ダクト１３を分岐してダ
クト１３ａにより混合室２ｂの下部側壁に開口・接続し
、燃焼室２ａでの微粉炭の燃焼に際しては酸素不足の状
態を形成して還元性ガス雰囲気とし、微粉炭に含まれる
窒素に起因するＮＯｘの発生を抑制すると同時に、燃焼
室下端より上昇・流入する焼成炉排ガス中に含まれるＮ
Ｏｘを分解・脱硝し、引続き絞り部２ｃを通して混合室
２ｂに導入し、分岐ダクＮ３ａを通して吸引される燃焼
用追加空気と混合させ、還元性ガス中に含まれる可燃成
分を完全燃焼させたのち最下段サイクロンＣ５に排出す
る方法が提案されている。

しかし、これらの従来技術において分岐ダクト１３ａか
ら供給する燃焼用の追加空気は、上昇する還元性ガスと
ほぼ等速吸引状態で混合室２ｂに流入し、僅かに還元性
ガスが絞り部２Ｃを通過する際に混合室２ｂ内に発生す
る乱流により撹拌・混合されるだけであるため、前記還
元性ガスと追加空気との混合効果は非常に小さい。

そこで混合室２ｂ内で還元性ガス中の可燃成分を完全燃
焼させようとすれば、多量の過剰空気を導入する必要が
生じて装置の熱性能を低下させるだけでなく、還元性ガ
スの燃焼に当り過剰の酸素にもとづき二次的にＮＯｘが
発生するという問題もある。

逆に過剰空気を少なくすると還元性ガス中の可燃成分が
後続のサイクロン内でも燃焼を継続し、サイクロンの下
部において原料の閉塞事故が発生するなどの操業上の問
題を伴なう。

更に、分岐ダクト１３ａの断面積は仮焼炉本体２のそれ
よりも配置的に遥かに小さくせざるを得ないため、分岐
ダクＮ３ａを通して混合室２ｂに導入する燃焼用の追加
空気量を確保するためには、分岐後の抽気ダクト１３に
風量調節ダンパー１５を設置して通過空気に抵抗を与え
る必要があり、排ガス誘引通風機７ａの駆動動力を増大
させている。

本出願人は、これらの事情に鑑み仮焼炉内を上昇する還
元性ガスと燃焼用追加空気との混合効果を著しく向上で
き、併せてＮＯｘ発生の抑制を容易に調節出来る方法及
びその装置を発明して別途特願昭５５−５９５２号とし
て特許出願している。

その具体的手段は、絞り部２ｅ付近の仮焼炉円周複数個
所より仮焼炉内を上昇する還元性ガス流に対して交差す
る方向へ押込送風機によって燃焼用追加空気を送入する
ものであり、これにより還元性ガスと燃焼用追加空気と
の混合効果が向上し、従って過剰空気を減少することが
でき、併せて押込送風機の速度制御又はダンパー開度の
操作により燃焼用２次空気と追加空気との量的比率を調
整することができ従ってＮＯｘの発生を容易に制御し、
常に安定して低く抑制するという目的を達成することが
出来たが、押込送風機の耐熱・耐摩耗の面より燃焼用追
加空気として比較的低温の清浄空気を使用する必要があ
るため、冷却機からの高温空気の利用率が若干低下し、
又押込送風機駆動のために余分の動力を要するという新
たな問題を付随した。

本発明は従来技術のもつ上記問題点を解消し、過剰空気
量を減少させながらも仮焼炉内での実質的な完全燃焼が
達成でき、ＮＯｘの発生を常に低く容易に制御でき、同
時に効率良くセメント原料粉末を仮焼できる炉構造を提
供しようとするものである。

しかして、本発明は抽気ダクトを平面視において裾広が
り状に形成して仮焼炉側壁に接続し、この裾広がり状通
路に燃焼用２次空気を仮焼炉の中心方向、及び仮焼炉の
内周面に沿う方向に分流する空気流分散装置を設け、更
に燃料供給装置を前記ダクトの上方位置にその供給口が
平面視において概ね仮焼炉の中心方向に向くように配設
することにより、仮焼炉内の燃焼初期においては酸素不
足の状態として還元性ガス雰囲気を形成するも、次第に
燃焼用２次空気と混合して燃焼を完了するような構造と
したところにその要旨がある。

以下図面に基づいて本発明を詳細に説明するが、図は具
体的な実施の一例を示すもので、本発明はこれらの図示
例に限定されず、前・後記の趣旨に沿って他の構成とし
たり、或いは一部の設計を変更しても同様に実施するこ
とができる。

第４図は本発明によるセメント原料粉末用竪形仮焼炉の
一実施例を示す仮焼炉下部付近の概念図、第５図は第４
図の■−ｖ線矢視図である。

これらの図において、仮焼炉２は円筒竪形で、下端は下
方に向けて漸次断面を縮少し開口２ｄにより接続ハウジ
ング１２に連通しており、他方抽気ダクト１３は仮焼炉
２への入口手前で次第に巾を広げて燃焼室２ａの下部側
壁へ半径方向に開口・接続するが、仕切壁１３ｂにより
中央抽気路１３ｃと両端の側部抽気路１３ｄとに区割さ
れている。

抽気ダクト１３の拡巾開始点付近には仕切壁１３ｂの端
部に回転中心のある風向調節ダンパー１６が設置され、
上記仕切壁１３ｂとともに空気流分散装置を形成してい
る。

又中央抽気路１３ｃの真上には燃料供給装置としてのバ
ーナ６ａが配設され、さらに上方の仮焼炉側壁には原料
予熱装置の下から２段目のサイクロンからの予熱原料投
入用シュート１４が開口・接続している。

尚、中央抽気路１３ｃと側部抽気路１３ｄとは夫々分離
したダクトで構成することができる。

この様に構成することによって、バーナ６ａを通して一
次空気と共に吹込まれる微粉炭は燃焼用２次空気の内先
ず中央抽気路１３ｃからの高温空気中に分散されるが、
燃焼用２次空気の他の部分は側部抽気路１３ｄより、拡
中形状にもとづき中央抽気路に対して外方に向けて導入
されるため、燃焼の初期段階においては酸素不足の状態
の下に微粉炭の分解及び部分燃焼反応が進行し、ここに
還元性ガス雰囲気が形成される。

この様にして生成した還元性ガスは引続いて側部抽気路
１３ｄより導入した燃焼用追加空気と混合・撹拌され、
又微粉炭の一部はセメント原料粉末と共にこれら追加空
気の中に分散・混入するため順次燃焼反応が遅延して進
行するが、仮焼炉を通過する間に充分燃焼した後、仮焼
原料粉末と共に最下段サイクロンへ排出される。

この様な燃焼形態をとるため、燃料中の窒素にもとづく
フユーエルＮＯｘの発生は僅かとなる。

この際、ＮＯｘ発生量を効果的に低減するためには、経
験的知見にもとづき、仮焼炉への抽気導入口の最外巾Ｗ
と中央部高さ（燃料供給装置取付部を除＜）Ｈとの比Ｗ
を１．５以上とした巾広断面とＨ することが望ましい。

次に、燃焼用追加空気は仮焼炉の下部近くから導入され
るため、仮焼炉からの排出までの滞留時間が充分長く、
必要に応じて仮焼炉内に絞り部２ｃを設けることにより
絞り部での増速及び減速による拡散効果にもとづき追加
空気と還元性ガスとの充分な混合が達成され、従って少
ない過剰空気でも実質的な完全燃焼が行われる。

この際、中央抽気路１３ｃからの燃焼空気量が減少すれ
ば燃焼性が低下し、逆にこの空気量が増加すればＮＯｘ
発生量が増加する傾向にあるため、各抽気路からの燃焼
空気導入量は分岐部に設置した風向調節ダンパーにより
最適に調節できる構造とすることが望ましい。

これにより運転条件が変動してもＮＯｘ発生量を容易に
制御することができ、常に安定して低く抑制することが
可能となる。

さらに、これらの制御に際し、中央抽気路１３ｃと側部
抽気路１３ｄとで燃焼用２次空気の通過抵抗には殆んど
差がないため、各抽気路からの２次空気の導入比率を余
分な圧損を伴うことなく調節することができる。

第６図は本発明による他の実施例での第５図に対応する
横断面図で、抽気ダクト１３内の仕切壁を省略した構造
例を示し、その作用及び効果は第５図と同様である。

尚、抽気ダクト１３側面には混焼時に使用する重油バー
ナ６ｃを付加的に設けてもよい。

第７図は本発明による更に他の実施例における仮焼炉付
近の概念図を示す。

第４図実施例との相違点の１つは、抽気導入口の真上に
は予熱されたセメント原料粉末と微粉炭との共通の供給
口が開口している点であり、本例ではバーナを使用せず
、空気輸送装置により配管１７を通して搬送された微粉
炭がサイクロン等の１次捕集器１８で分離され、原料予
熱装置の下から２段目のサイクロンからの予熱原料粉末
と共にシュート１４を通して重力により仮焼炉２の抽気
導入口真上に投入される，尚、微粉炭輸送空気は集塵機
１９で２次除塵されたのち系外へ排出される。

本装置によれば、微粉炭供給部に形成され勝ちな火炎に
よるＮＯｘの発生を原料の吸熱により防止することがで
き、又仮焼炉内で微粉炭と原料粉末とが一緒に挙動する
ため局部過熱が防止され、更に微粉炭燃焼用１次空気は
使用せず、微粉炭輸送用空気は仮焼炉へ導入されず、燃
焼用追加空気も抽気が使用されるため、クリンカー冷却
機からの高温空気を最大限に利用でき、セメント原料粉
末を効率良く仮焼することができる。

第４図実施例とのもう一つの相違点は、抽気導入口の真
上に配置した燃料供給装置とは別個に、仮焼炉下端の焼
成炉排ガス導入口２ｄと抽気導入口との間に燃料供給装
置６ｄを追加設置した点にあり、微粉炭燃料の一部又は
重油等の液体燃料を当該燃料供給装置６ｄより上昇する
焼成炉排ガス中へ供給することにより還元性ガス雰囲気
を形成し、焼成炉排ガス中に含有するＮＯｘの分解・脱
硝を行うことができるので、仮焼炉内で発生するＮＯｘ
の抑制と相俟って原料予熱装置より排出するＮＯｘの量
を著しく低減することができる。

尚、以上は燃料として主に微粉炭を例に説明したが、本
発明は窒素を含有する固体燃料、液体燃料、気体燃料の
各れにも効果があり、又これらを混用することもできる
。

本発明は以上の如く構成されているので、仮焼炉内に形
成した還元性ガスと燃焼用追加空気との混合効果が著し
く向上し、少ない過剰空気量で実質的な完全燃焼を達成
できる。

そしてこれらの結果、排ガス中のＮＯｘを常に低く維持
でき、又その制御が容易であり、更にクリンカー冷却機
からの高温空気を最大限に利用することによりセメント
原料粉末を効率良く仮焼することができ、副次的には仮
焼炉の大きさ及び原料予熱装置用排ガス誘引通風機の容
量と駆動動力を小さくすることができ、特に公害防止に
資するところは大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のセメントクリンカー製造工程を示す線図
的系統図、第２図は第１図における仮焼炉付近の概念図
、第３図は他の従来例における仮焼炉付近の概念図、第
４図は本発明による一実施例での仮焼炉下部付近の概念
図、第５図は第４図の■−ｖ線矢視図、第６図は本発明
による他の実施例で、第５図と同様の横断面図、第７図
は本発明による更に他の実施例図である。 １・・・・・・原料予熱装置、２・・・・・・仮焼炉、
２ａ・・・・・・燃焼室、２ｂ・・・・・・混合室、２
ｃ・・・・・・絞り部、３・・・焼成炉、４・・・・・
・クリンカー冷却機、６・・・・・・バーナ、７・・・
・・・誘引通風機、１３・・・・・・抽気ダクト、１３
ａ・・・・・・分岐ダクト、１３ｂ・・・・・・仕切壁
、１４・・・・・・予熱原料シュート、１５・・・・・
・風量調節ダンパー、１６・・・・・・風向調節ダンパ
ー、Ｃ・・・・・・サイクロン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原料予熱装置と焼成炉との間に配置し、下端に焼成
   炉排ガス導入口を、又上端付近に燃焼排ガスと仮焼原料
   粉末の取出口を夫々開口させ、側壁にクリンカー冷却機
   からの抽気ダクト、燃料供給装置及び予熱されたセメン
   ト原料粉末の投入シュートを夫々接続したセメント原料
   粉末用竪形仮焼炉において、前記抽気ダクトを平面視に
   おいて裾広がり状に形成し、該裾広がり状通路に燃焼用
   ２次空気を仮焼炉の中心方向及び仮焼炉の内周面に沿う
   方向に分流する空気流分散装置を設け、更に前記燃料供
   給装置を前記抽気ダクトの上方位置にその供給口が平面
   視において概ね仮焼炉の中心方向に向くように配設した
   ことを特徴とするセメント原料粉末用竪形仮焼炉。