JPS6013739B2 - セメントなどの粉末原料の焼成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石灰石、粘土およびケィ石その他からなるセ
メントの粉末原料あるいは、たとえば、４０石灰石、ア
ルミナ単体のような粉末原料（以下“セメントなどの粉
末原料”という）の焼成方法に関する。

たとえば、これらセメント粉末原料を焼成してクリンカ
を得るための装置としては、■ いわゆるサスペンショ
ン式原料子熱装置、独立した熱源を有する仮暁装置、焼
成用のロータリ・キルンおよびクリンカの冷却装置を組
合わせたもの、‘Ｂ’独立した熱源を有する流動層式焼
成路、空気子熱器および原料予熱器などからなるＰｙｚ
ｅｌ方式によるもの、｛Ｃ’予め小径のべレット状に造
粒されたセメント原料を投入する竪型の原料子熱装置、
流動化用ないしは燃焼用二次空気としての熱風供給装置
、それぞれ独立した熱源を有する２段式流動焼成路およ
び充填層式のクリンカ冷却装置を含有してなるもの、の
３種類を従来公知の代表例として挙げることができる。

しかしながら、上記のうち、現在主として実用されてい
る風方式のものでは、粉末原料の脱炭酸反応はほとんど
すべて、該サスペンション式原料子熱装置および独立し
た熱源を有する仮暁炉内で行われるため、仮暁原料の焼
成を行うロータリ・キルンはそのような仮焼炉が組込ま
れていない場合に比べて、ある程度規模を小さくできる
とはいえ、該ロータリ・キルン内における伝熱は、堆積
されたセメント原料層表面とキルン内壁面との接触部分
を介して行われる関係上、伝熱効率は良好とはいえない
。

したがって、焼成関係設備が大きくなり、その結果、必
然的に、放熱損失、設備の裾付け、占有面積および該設
備の駆動用動力などの増大を招来する。

そのうえ、仮暁原料の焼成のために高温火災の形成が必
要であることから、Ｎ○×などのような有毒ガスの多発
およびキルン内の焼成帯における過大な熱負荷に起因す
る該キルン内張り耐火物の激しい焼損、短い耐用期間と
いう不都合が認められる。また、いまだパイロット・プ
ラントの段階にあるものと思われる【Ｂー方式では、ク
リンカの有する顕熱の回収、利用がなされておらず、し
かも該焼成炉の流動層内でのクリンカ粒生成の核として
、冷却された後の紬粒クリンカを循環させているため、
熱消費量の節度が望めないという不利を避けることがで
きない。

国内の某セメント会社の開発に係る｛Ｃ｝方式のものは
現在までのところ実用化されるに到っていないようであ
るが、これでは原料子熟装置に投入するべレット状セメ
ント原料の乾燥のために、相当の熱量が必要となること
、それらべレツトの内部と外部とで、脱炭酸反応および
焼成反応の進捗程度がどうしても不均一となり、したが
って、クリンカとしての性状にバラツキが生じやすいこ
と、仮焼炉付のサスペンション式原料予熱装置の適用が
不可能なため、所要の流動層式焼成炉が大型となり、そ
の結果、熱消費量の低減を図ることができず、またべレ
ット造粒設備を必要とするので、それだけ全体の設備費
が増大するなどの不利、欠点がある。

本発明は、このような実状に鑑み、種々考究の結果、完
成されたもので、従来公知、公用のセメントなどの粉末
原料の焼成方法ないいま装置に認められる上述のような
種々の不都合、不利、欠点の除去を目的としている。

次に本発明方法をその実施例につき、図面により詳しく
説明する。

まず第１図において、予め所定の割合で配合のうえ、よ
く混合して、源流投入ホッパ−１から仮焼炉付サスペン
ション式原料子熱装置ＮＳＰにおける最上段の浮遊式熱
交換器、すなわち、燃焼排ガス導管２Ａに投入されたセ
メント粉末原料は、図中に実線矢印で示したように、該
燃焼排ガス導管２Ａ→サイクロンＣ５→原料導入管３Ａ
→排ガス導管２Ｂ→サイクロンＣ４→原料導入管３Ｂ→
排ガス導管２Ｃ→サイクロンＣ３→原料導入管３Ｃ→排
ガス導管２Ｄ→サイクロンＣ２→原料導入管３Ｄという
経路を通って降下し、その間に、該セメント粉末原料は
仮暁炉付サスペンション式原料予熱装置ＮＳＰ内で、図
中に点線矢印で示したように、噴流層と温室とを有する
仮暁炉４→排ガス導管２８→サイクロンＣ，→排ガス導
管２Ｄ→サイクロンＣ２→排ガス導管２Ｃ→サイクロン
Ｃ３→排ガス導管２Ｂ→サイクロンＣ４→排ガス導管２
Ａ→サイクロンＣ５のように上昇し、最終的には排ガス
排出管２Ｆ、誘引送風器、コットレル集塵器（いずれも
図示せず）などを経て、大気中へ放出される高温の燃焼
排ガスとの熱交換によって約７５００Ｃまで子熱され、
導管１肥を介して該仮焼炉４に投入される。

バーナ５Ａを介して、この仮糠炉内に重油、ガスその他
適宜の燃料が噴射され、また流動層式クリンカ冷却装置
９内で高温のクリンカと熱交換して昇温した冷却用空気
の一部は、その高温部側から燃焼用二次空気として柚気
され、気流式分離器７および高温分離器８が介設された
導管１０Ａ，１０Ｂを経て供給されるこの仮暁炉４内で
効率よく熱交換されることで、それら粉末原料の脱炭酸
反応はこの仮嬢炉内において急速に進行する。

このようにして脱炭酸反応がほぼ完全に終了し、見掛け
比重が小さくなった粉末原料（以下仮暁原料という）は
この仮競炉４内を上昇する高温ガス中に浮遊した状態で
、その頂部附近に設けられた関口から排出され、該仮焼
炉付サスペンション式原料予熱装置ＮＳＰにおける最下
段のサイクロンＣ，に導管２Ｅを通って入り、ここで分
離された仮競原料は、原料導入管３Ｅを介して流動層式
焼成炉６内の多孔板６Ａ上面側に導入され、流動層を形
成する。一方、この流動層式焼成炉６内は液相生成温度
範囲の１４００ｏ 〜１５００ｑｏ程度に保たれている
ので、投入された仮暁原料の一部分は溶融し、集合して
核となるか、あるいは、炉内にすでに滞留しているクリ
ンカ粒子に附着することで、造粒、焼成される。この焼
成炉６内には、多孔板６Ａ下部の空気室へ、後述するよ
うに、圧送されるクリンカ冷却装置９からの流動化用空
気と燃焼ガスとのため、流速の遠い流れが存在すると同
時に、該多孔板６Ａの上面側において、その側壁に設け
た１個またはｏ２個以上の閉口と蓮通させた導管１０Ｃ
を介して、該クリンカ冷却装置９内の高温部側から、た
とえば、中心に向けて、あるいは旋回方向に、燃焼用の
二次空気が供給されるため、該焼成炉６内における固体
粒子群の混合、拡散はきわめて良好夕である。

したがって、それら粒子群の焼成炉６内での動きは非常
に活発であり、その結果として、該固体粒子の相互間の
みならず、それら各粒子の炉壁および炉底への融着が防
止できるばかりでなく、通０当に配置した１本または複
数本のバーナ５Ｂから吹き込まれる。

たとえば、徴粉炭あるいは重油の如き燃料とそれら仮焼
原料との混合が十分に行われることから、該焼成炉内の
温度分布は均一となり、良質のクリンカが容易に得られ
る。このようにして、該焼成炉６内で化学反応を完成し
、造粒、焼成された比較的粗粒のクリンカは、滞留時間
の不足のため、所定の反応が完了していない残余の未焼
成原料および紬粒クリンカとともに、オーバ・フローし
て排出され、ダンバ１１が設けられた導入管３Ｆを介し
て、該気流式分離器７に送り込まれ、粒径および比重差
により、それら紬粒クリンカおよび末焼成原料から容易
に分離される。

すなわち、該クリンカ冷却装置９に蓮適するこの気流式
分離器７のスロー卜部７Ａ内を通る抽気空気の流速は大
体１５〜２０の／Ｓ程度であるため、それら相粒クリン
かまこの上昇流中に浮遊することなく、しかも、それと
熱交換して、造粒、冷却、固化され、該クリンカ冷却装
置９内の高温部側に自重で落下し、集積されるのに対し
、他方の紬粒クリンカおよび未焼成原料は、この柚気高
温空気流中に浮遊した状態で、導管１０Ａ内を上昇し、
該高温分離器８へ搬送される。そしてここで、分離、構
集された固体物質は、導入管３Ｇを介して該焼成炉６に
投入され、該固体物質を構成する細粒クリンカはクリン
カの粒蓬成長の核として働き、また未焼成原料は焼成さ
れる。なお気流式分離器７のスロー卜部７Ａに設けた可
変絞り７Ｂを操作し、該スロー卜部内を通る柚気高温空
気の流量および流速を制御することで、焼成炉６内にお
けるクリンカ粒子の成長用核として働く細粒クリンカの
量を調節することができる。上述したように、流動層式
冷却装置９へ投入された高温のクリンカは粒子の大きさ
が大体一様に揃っているため、局部的な吹き抜けなどの
不都合が発生し‘こくい、良好な流動層を形成し、多孔
板９Ａ下部の空気室にブロア＆，Ｂ４を介して圧送され
る冷却用空気により、きわめて効率よく冷却される。

流動層式冷却装置９内で、このようにして高温の粗粒ク
リンカと熱交換し、温度が上昇した冷却用空気の適量は
、既述したように、その高温部側から抽気され、導管１
０Ａ，１０Ｂおよび１０Ｃを介して、それぞれ該仮燈炉
４および焼成炉６４に、燃焼用二次空気として供給され
る。

また、この冷却装置９内の低温都側から排気させる余剰
の高温（２００ｏ〜３００ｑ０程度）空気の一部は、前
記したように、焼成炉６内に装填されたクリンカなどに
対する流動化用空気として利用するため、含有する徴粉
クリンカを除去する、たとえば、マルチクロンの如き高
温集塵器８ＡおよびブロアＢ２が介設された圧送管１０
Ｄを介して、該焼成炉下部の空気室へ圧入される。

そして残余の部分は排気管２Ｇを通り、集塵器（図示せ
ず）を経て、大気中に放出させるか、必要とあれば、廃
熱ポィラなど（図示せず）に導くことで、さらに熱回収
を行うことができる。

ところで、該焼成炉６内で生成されたクリンカの粒度が
煩向として小さい場合には、該クリンカ冷却装置９で冷
却され、一応製品として取出されたクリンカをさらに振
動ふるい１２を通すことで、未焼成原料がほとんど混在
しない良質のクリンカを得ることができる。なお、この
ようにして分離、除去された微細な未焼成粉末原料は、
該高温集塵器８Ａを介して別途捕集された、クリンカ冷
却装置９の排気中に含まれていたダストとともに導管３
日を通って、柚気高温空気が上昇する導管１０Ａに導く
ことで、仮焼炉６へ戻すようにしてもよい。第２図は、
第１図の場合と異なり、焼成炉６に対する燃焼用二次空
気の導管１０′Ｃに可変絞り７′Ｂを有する気流式分離
器７′を設けるだけで、高温分離器の装着を不必要とし
、仮焼炉４とクリンカ冷却装置９とを抽気導管１０′Ａ
で直接連絡させるようにした別の実施例を示している。

この場合には、該焼成炉６からオーバ・フローして排出
される粗粒のクリンカならびに未焼成原料および紬粒ク
リンカはダンパ１１が設けられた導入管３Ｆを介して、
該気流式分離器７′に導かれる。第１図の場合と同様に
、この分離器のスロート部７′Ａ内を通り上昇する二次
空気の流速は大体１５〜２０の／Ｓ程度に調節されてい
るから、それら組粒クリンカはこの上昇気流に同伴する
ことなく、それとの熱交換によって造粒、冷却、固化さ
れて「該クリンカ冷却装置９内の高温部側に落下し、他
方、軽量の細粒クリンカおよび未焼成原料は、この二次
空気流中に浮遊した状態で、該導管１０′Ｃを介して再
び該焼成炉６内に戻され、紬粒クリンカはクリンカの粒
蓬成長の核として働き、そして未焼成原料は焼成される
。なお上述したように、焼成が完成した粕粒クリンカが
焼成炉６からオーバ・フローし、導入管３Ｆを介して該
気流式分離器７または７′に排出、投入された際、その
中に混在する未焼成原料の温度が液相生成開始温度以上
になるおそれがある場合には、該仮焼炉付サスペンショ
ン式原料子熱装置ＮＳＰを構成する最下段のサイクロン
Ｃ．で補集された仮焼原料の全量もしくは適当量を該導
管１０Ａまたは１０′Ｃ内に、しかも該気流式分離器７
または７′における該クリンカ冷却装置９からの抽気二
次空気の出口寄りの直上位置附近に導管３１を介して没
入することで、その温度をかかるＺ液相生成開始温度以
下に保持し、コーチングトラブルの発生を防止すること
が望ましい。

以上の説明から明白なように、本発明によれば、大要次
の如きすぐれた効果を得ることができる。

Ｚ１ 独立した熱
源を有する仮競炉と組合わせた原料予熱装置を用いてい
るため、焼成炉に導入される原料の脱炭酸率は約８０〜
９０％に達している。その結果、焼成炉内における熱負
荷の減少、焼成炉の小型化が可能となり、必要とする２
焼成装置の設置、占有面積および放熱損失も小さくでき
る。２ 気流式分離器の採用により、粗粒クリンカと禾
焼成原料および細粒クリンカとの分離が容易にできるう
え、それら細粒クリンカをクリンカ２粒子成長用の核と
して、高温のままで、循環させ得るので、それだけ熱損
失も低減する。

３ クリンカ冷却装置からの回収熱量をきわめて有効に
利用しているので、所要の熱消費量を著しく節減するこ
とができる。

４ 焼成炉内の温度が均一で、しかも比較的低いため、
Ｎ○×などのような有害ガスの発生および所要の内張り
耐火物の焼損が少なく、また良質のクリンカが得られら
る。

５ 気流式分離器内でも粗粒クリンカの冷却が行われる
ため、それに見合うだけ該クリンカ冷却装置を小型にす
ることができる。

６ 流動層式焼成炉の採用により、ロータリ・キルン方
式による場合に比べて、粒子の小さいクリンカが得られ
ることから、セメント・ミルの粉砕動力が小さくて済む
。

なお本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
特許請求の範囲の各項にそれぞれ記載した要旨の範囲内
で、種々の設計的変更を施し得ることは、いうまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を説明するために例示したセメン
ト粉末原料の焼成装置全体の略示的側面図、第２図は第
１図とは異なる別の実施例の要部を示す側面図である。 １・・・・・・原料投入ホツパ、２Ａ〜２Ｅ…・・・燃
焼排ガス導管、２Ｆ，２Ｇ・・・・・・排ガス排出管（
排気管）、３Ａ〜３Ｅ，３Ｇ，３１……原料導入管、３
Ｆ，３日・・・・・・導管、４・・・・・・噴流層と渦
室とをする仮暁炉、５Ａ，５Ｂ・・・…バーナ、６・・
・・・・流動層式焼成炉、７，７′……気流式分離器、
７Ｂ，７′Ｂ・・・・・・可変絞り、８・・・・・・高
温分離器、８Ａ・・・・・・高温集塵器、９・・・・・
・クリンカ冷却装置、１０Ａ〜１０Ｄ，１０′Ａ，１０
′Ｃ……高温空気の導管、１１……ダンパ、１２……振
動ふるい、Ｂ，・・・・・・一次空気ファン、Ｂ２〜Ｂ
４・・・・・・ブロア、Ｃ，〜公・・・・・・サイクロ
ン、ＮＳＰ・・・・・・仮暁炉付サスペンション式原料
予熱装置。努−‐‐‐山−・ ′図 多ｚ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメントなどの粉末原料の焼成装置を、独立した熱
   源を有する仮焼炉と組合わせた原料予熱装置、高温分離
   器、独立した熱源を有する焼成炉、気流分離器およびク
   リンカ冷却装置が含まれるように構成し、該セメントな
   どの粉末原料を該仮焼炉を経て上昇する高温排ガスなら
   びに該仮焼炉内での燃焼ガスとの、それら原料予熱装置
   および仮焼炉内における熱交換により、ほぼ完全に脱炭
   酸反応を行わせ、かくして得られた仮焼原料の全量ある
   いは一部を該焼成炉に投入し、この焼成炉内で造粒、焼
   成せられたクリンカを細粒クリンカおよび未焼成原料と
   ともに該気流式分離器内へ排出させ、ここで粒径および
   比重差により分離された粗粒クリンカのみを該クリンカ
   冷却装置に下降、送給せしめ、残余の未焼成原料および
   細粒クリンカは、焼成反応が完了し、かつ所定の大きさ
   に造粒、成長して該気流分離器内で分離、捕集され、該
   クリンカ冷却装置に送り込まれるに到るまでの間、該焼
   成炉、気流分離器、高温分離器、焼成炉を結んでなるひ
   とつの閉回路中を高温状態で確実に循環、滞留せしめる
   ようにするとともに、該クリンカ冷却装置からの抽気高
   温空気は、それら気流分離器と高温分離器および焼成炉
   を通り、合体して該仮焼炉を経て、該原料予熱装置に導
   かれるようにしたことを特徴とする、セメントなどの粉
   末原料の焼成方法。 ２ セメントなどの粉末原料の焼成装置を、独立した熱
   源を有する仮焼炉と組合わせた原料予熱装置、気流式分
   離器、独立した熱源を有する焼成炉およびクリンカ冷却
   装置が含まれるように構成し、該セメントなどの粉末原
   料を、該仮焼炉を経て上昇する高温排ガスおよび該仮焼
   炉内での燃焼ガスとの、それら原料予熱装置および仮焼
   炉内における熱交換により、ほぼ完全に脱炭酸反応を行
   わせ、かくして得られた仮焼原料を該焼成炉に投入し、
   この焼成炉内で造粒、焼成せられたクリンカを細粒クリ
   ンカおよび未焼成原料とともに、該気流式分離器内へ排
   出させ、粒径および比重差により分離された所望以上の
   大きさを有する粗粒クリンカのみを該クリンカ冷却装置
   に落下、送給せしめ、残余の細粒クリンカおよび未焼成
   原料は、焼成が完了し、かつ所定どおり造粒、成長して
   、該気流式分離器内で分離、捕集され、該クリンカ冷却
   装置に送り込まれるに到るまでの間、該焼成炉と気流式
   分離器とを結んでなるひとつの閉回路中を高温状態で確
   実に循環、滞留せしめるようにするとともに、該クリン
   カ冷却装置からの抽気高温空気は直接に、および該気流
   式分離器と焼成炉を通って、いずれも該仮焼炉に送られ
   、合体して該原料予熱装置に導かれるようにしてあるこ
   とを特徴とする、セメントなどの粉末原料の焼成方法。 ３ セメントなどの粉末原料の焼成装置を、独立した熱
   源を有する仮焼炉と組合わせた原料予熱装置、高温分離
   器あるいは／および気流式分離器、独立した熱源を有す
   る焼成炉およびクリンカ冷却装置が含まれるように構成
   し、該セメントなどの粉末原料を、該仮焼炉を経て上昇
   する高温排ガスおよび該仮焼炉内での燃焼ガスとの、そ
   れら原料予熱装置および仮焼炉内における熱交換により
   ほぼ完全に脱炭酸反応を行わせ、かくして得られたそれ
   ら仮焼原料の全量あるいは一部を該気流式分離器と高温
   分離器もしくは焼成炉とを連絡する導管内に、しかも該
   気流式分離器における該クリンカ冷却装置からの抽気高
   温空気の出口寄りの直上位置附近に投入し、該導管内を
   浮遊状態で上昇する未焼成原料が液相生成開始温度以下
   に保持されるようにしたことを特徴とする、セメントな
   どの粉末原料の焼成方法。４ 該仮焼炉および焼成炉の
   燃焼用二次空気がいずれも該クリンカ冷却装置から抽気
   された高温空気であることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項ないし第３項記載のセメントなどの焼成方法。 ５ 該原料予熱装置はサスペンシヨン式、該仮焼炉は噴
   流層と渦室とを有するもの、そして該焼成路およびクリ
   ンカ冷却装置はいずれも流動層式にしてあることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
   に記載のセメントなどの粉末原料の焼成方法。 ６ 該クリンカ冷却装置から排出される比較的低温空気
   の一部を除塵後、該焼成炉に送り、流動化用空気として
   利用するようにしたことを特徴とする、特許請求の範囲
   第５項記載のセメントなどの粉末原料の焼成方法。