JPS6038637B2 - 高温焼成物の製造プロセスにおけるグレ−ト式エア−クエンチングク−ラの排熱回収方法及び排熱回収装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高温焼成物の製造プロセスにおいて用いられ
るグレート式エアークェンチングクーラ（以下ＡＱＣと
いう）の緋熱回収方法及び緋熱回収装置に関するもので
ある。

高温焼成物の製造工程においては、焼成炉で焼成された
高温の焼成物を冷却するため、ＡＱＣが使用されること
が多い。

そして、このＡＱＣから排出される冷却後の空気は、か
なり高い温度を有しているが、通常この熱の有効利用を
図ることなく大気中に廃棄されているのが現状である。
以下ト高温焼成物としてセメントクリンカを例に採って
説明していく。第１図は上記した方式のセメントクリン
カ用のＡＱＣの一例を示す概略的な縦断面図である。こ
の図において、１は回転窯、２はＡＱＣである。ＡＱＣ
２はグレート３によって上下２つの室４，５に仕切られ
ている。回転窯１によって焼成された後、ＡＱＣ２に排
出された高温（約１３５０？○）のセメントクリンカは
、グレート３の往復運動によって順次ＡＱＣ後部へ搬送
される。ＡＱＣ２には送風機６，７，８，９及び１０が
付設され、冷却空気が下側室４から上側室５に流通させ
られる。これによって、クリンカは搬送されながら順次
冷却されていく。他方、セメントクリンカと熱交換して
熱くなった空気のうち、高温の空気は直接に回転窯１に
導入されてクリンカ焼成用二次空気として利用されたり
或はダクト１１を通って助焼成炉に導入されて原料仮競
用二次空気として利用される。セメントクリンカの温度
はＡＱＣの後部へ行くほど低くなるので、ＡＱＣ後部の
上側室に入る熱交換の空気の温度もＡＱＣ前部のそれよ
り低く、通常２５０００前後となる。この比較的低温の
空気は、ＡＱＣ排ガスとしてＡＱＣ後部に設けたダクト
１２を通って大気中に廃棄される。しかしながら、２５
０ｏ○前後の温度を有するＡＱＣ排ガスを、熱回収する
ことなく廃棄することは、熱エネルギーの莫大な損失で
ある。

そこで従来、このＡＱＣ排ガスをボィラに導いて熱の有
効利用を図ろうとする試みもなされていたが、２５００
０前後の比較的低温のガスを用いたポィラでは「大きな
伝熱面積を必要とするためどうしても装簿を大型化しな
ければならず、また熱回収効率も悪い。そこで、ＡＱＣ
排ガスの熱回収効率を向上させる方法として、ＡＱＣ排
ガスを排棄せず、そのまま、ＡＱＣ下側室へ循環してセ
メントクリンカの冷却用空気として利用することも試み
られている。これによって、回転窯及び助燃焼炉に導入
される二次空気の温度を、従来方式におけるその温度よ
り上昇せしめて燃料及び電力の消費料を低減しようとす
るものである。しかしながら、このような熱回収方法に
は次のような欠点がある。‘１’回転業からＡＱＣに排
出された高温のセメントクリンかま所定の温度範囲にお
いては急冷することが必要であるが、上記した方法によ
ると冷却用空気の温度が高いためクリンカを十分急冷す
ることができず、この結果セメントの品質、特に強度の
低下をもたらす。■ セメントクリンカと熱交換させた
空気をクリンカ冷却用空気として利用するため、ＡＱＣ
内におけるクリンカの冷却が十分行われず、冷却効率が
良くない。

｛３’ ＡＱＣ排ガスを冷却用空気として循環させるた
め、ＡＱＣの構成部品、特にグレートや送風機等が高温
にさらされる結果、それらの部品の耐久寿命を非常に短
か〈する。

上記した事情に鑑み、本発明の目的はＡＱＣ排ガスのも
つ熱エネルギーを熱交換器によって有効に回収し、同時
にこれによってＡＱＣ排ガスを冷却し、この冷却された
ＡＱＣ排ガスをクリンカ冷却用空気としてＡＱＣに循環
させて、叙述した従来のＡＱＣ排ガスの熱回収方法及び
熱回収装置の有する欠点を除去することにある。

このような目的にしたがって、本発明に係る緋熱回収方
法の特徴は焼成炉から排出された高温の焼成物をグレー
ト上に搬送しながら、このグレートの下方から上方へ向
って空気を流通させることによって焼成物を冷却し、他
方焼成物の冷却によって熱せられた空気のうち比較的低
温部分の空気を上託したグレートの上方から取出し、こ
の空気を上託したグレートの下方へ循環して再び高温の
焼成物の冷却用の空気として利用する高温焼成物の製造
プロセスにおけるグレート式エアークェンチングクーラ
の緋熱回収方法において、上記した比較的低温部分の空
気をその温度に応じて複数に区分してグレートの上方か
ら取出し、これら区分されて取出された空気をそれぞれ
水その他の媒体と熱交換させることによって熱回収した
後、別々にグレートの下方へ循環し、このときこれらの
各空気は、冷却した焼成物よりも高温状態にある焼成物
を冷却するように循環させられることにある。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２図ないし第６図は本発明に係る高温焼成物、特にセ
メントクリンカの製造プロセスにおけるグレート式エア
ークェンチングクーラの緋熱回収装置の具体例を示す概
略的な縦断面図である。先ず第２図に示した装置は本発
明に係る装置の一例である。

すなわち、第１図に示した従来のＡＱＣと比較してＡＱ
Ｃ上側室５が仕切板１６によって複数の小室５ａ，５ｂ
，５ｃ及び５ｄに分割されている。このため、グレート
３上のクリンカ層を通つつて上側室に入ってくるクリン
カ冷却後の熱せられた空気は、その小室の数に応じて複
数に区分けされる。クリンカ搬送方向に対して上流に位
置する上側小室ほど高温の熱空気が入る。最も高温側に
位置する上側４・室５ａには、第１図に示した装置と同
様に、ダクト１１，１１′が設けられ、これらのダクト
はそれぞれ回転窯１及び助燃焼炉に運通している。また
上側小室６ａより低温側に位置する上側小室５ｂ、この
小室５ｂよりさらに低温側に位層する上側小室５ｃ、そ
してこの小室５ｃよりさらに低温側に位置する上側小室
５ｄにも、それぞれダクト１２ａ，１２ｂ及び１２ｃが
設けられている。上側小室６ｂ，５ｃ及び５ｄに入った
比較的温度の低い空気は各ダクトを通してそれぞれ下側
室４へ送られる。下側室４も上側室５と同様に、仕切板
１７によって複数の小室４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ及び４
ｅに仕切られており、上側室５から循環されてくる空気
はこれらの下側小室に入る。しかしながら、第２図の装
置において説明したと同じ理由で、最も高温側に位置す
る下側小室４ａと最も低温側に位置する下側小室４ｅに
は、ＡＱＣ排ガスを循環させずに大気を導入する。上側
小室５ｂ，５ｃ及び５ｄと下側小室４ｂ，４ｃ及び４ｄ
は、それぞれ風路１３ａ，１３ｂ及び１３ｃによって接
続されている。この場合、各風路の下側づ・室側出口は
、そのＡＱＣ排ガスが取出された上側小室より高温側に
位置する上側小室に入るような位置にある下側小室に関
口されている。これはクリンカの冷却効率の向上を図る
ためである。各風路の途中にはボィラ１５ａ，１５ｂ及
び１５ｃが設けられており、水や有機媒体等の熱交換媒
体が送水管１８中を矢印方向に流れている。第２図の装
置は上言己のように構成されているので、グレート３上
のクリンカと熱交換して上側小室５ｄに入った熱空気は
、ダクト１２ｃを通って集塵機１４ｃで除塵された後、
ボイラー５ｃに流入する。

ここで、水又は有機媒体は熱空気と熱交換して加熱され
、逆に熱空気は冷却されて送風機９によってＡＱＣ下側
室４ｄに送入される。次に、この下側小室４ｄに送入さ
れた上側小室５ｄからの空気は、クリンカを冷却した後
、仕切板の作用でその大部分が上側小室５ｄよりも高温
側に位置する上側小室５ｃに入る。そして次にダクト１
２ｂ、集塵機１４ｂ、ボィラ１５ｂを通って送風機８に
よって下側４・室４ｃに送出される。上側小室５ｄから
取出された空気は、上記したサイクルを繰返して、最終
的には下側小室４ｂに送入された後上側小室５ａに入り
、一部は回転窯１、残りはダクト１１を通って助燃焼炉
へ送られる。他方、ボィラ１５ａ，１５ｂ及び１６ｃは
送水管１８に対して直列に配置されているので、ボイラ
ー５ｃに導入された水又は有機液体等の熱媒体は、ボイ
ラ１５ｂ、ボイラ１５ａの順に流れていくにしたがって
高温に熱せられていく。したがって、ＡＱＣ排ガスを廃
熱ボイラに導いて熱回収する従来方式に比べて熱媒体を
より高温状態で取出すことができるので、大形のボィラ
を設備しなくても効率よく熱回収することができる。次
に、第２図に示した装置を使って実際にセメントクリン
カを冷却したときの、クリンカの冷却状況を調べた。

なお、比較のため、従来の装置を使用したときのクリン
カの冷却状況も調べた。この試験の結果を第６図に示す
。第６図のグラフにおいて縦軸はセメントクリンカ温度
、横軸はＡＱＣ全長に対するＡＱＣ入口からクリンカ温
度測定場所までの距離の比（％）を表わす。グラフ中の
綾Ａは本発明に係る第２図に示した装置を使用したとき
のデータ、線Ｂは第１図に示した装置を使用したときの
データ、そして線Ｃは第１図に示した装置を使ってダク
ト１２からの排ガスをＡＱＣ下側室へ循環させたときの
データを表わす。このグラフからＡＱＣ出口におけるセ
メントクリンカの温度は、ＡＱＣ排ガスを廃棄する第１
図に示した装置を使用した場合が最も低く、したがって
クリンカが持去る熱量が最も少ないことが判る。

しかしながら、この反面ＡＱＣ排ガスを全量廃棄してい
るので、ＡＱＣ排ガスの持去る熱が大きく、熱効率は最
も悪い。次にＡＱＣ排ガスを熱回収することなくＡＱＣ
下側室に循環させた場合（線Ｃ）には「ＡＱＣ出口にお
けるクリンカ温度が相当高く、クリンカの持去る熱量が
非常に大きい。これに対して本発明の装置を使った場合
（線Ａ）には従来の排ガス還流方式に比べてクリンカ温
度を低くでき、クリンカの持去る熱量もそれだけ４・さ
くできると同時に、ボィラで熱回収されるため熱効率は
上記二つの場合に比べて非常に良好である。次に、第３
図〜第５図に示した装置は、第２図に示した装置の変形
例である。

先ず、第３図に示した装置は風路１３ａ，１３ｂ及び１
３ｃに設けられたボイラー５ａ，１５ｂ及びｉ５ｃに配
管される送水管１８ａ，１８ｂ及び亀８ｃが互に独立し
ているという点を除いて第２図に示した装置と同じ構成
を有している。送水管１８ａ，１８ｂ及び】８ｂを互に
独立して配置することによって、各ボィうごとに発生す
る水又は有機液体の蒸気を並行して利用しようとする場
合に便利である。次に第４図に示した装置は、風路１３
ａ，１３ｂ及び１３ｃにそれぞれボイラ１５ａ，１５ｂ
及び１５ｃが設けられるほか「 さらにこれら風路の外
に第三のボイラー５けが設けられ、この第三のボイラー
５ｂ′で加熱された水又は有機液体がボィラ１５ｂを通
って最も高温側に位置するボイラー５ａに導入される点
を除いて第２図に示した装置と同じである。ボィラ及び
送水管をこのように配置することによって、ＡＱＣ排ガ
スの温度が低い場合にも、水や有機媒体等の熱媒体蒸気
を発生させることができる。最後に、第５図に示した装
置は、クリンカ冷却後の熱空気を勤燃焼炉へ導入しない
点で第２図に示した装置と構成上相違する。この結果、
ボィラ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃに導入される空気の温
度はかなり高く（約６００００）、各ボィラで回収され
る熱量は大きい。本発明によればｔＡＱＣ排ガスの有す
る熱を回収しながら「この排ガスを再びセメントクリン
カの冷却に使用するので、従来のＡＱＣ緋熱回収装置と
比較して良質のセメントクリンカが製造できかつまたセ
メント製造用の燃料の消費量も低減できるほか、送風機
その他のＡＱＣ付属部品の劣化を防止できる。

また、本発明によればＡＱＣ低温部から排ガスを各区分
ごとに抽出するので、各熱交換器の効果的な熱回収が可
能となる。以上、高温焼成物としてセメントクリンカを
例にとって説明したが、本発明は池樋の高温焼成物、例
えば石灰やドロマィトクリンカ等にも勿論適用すること
ができる。

図面の簡単な説明第１図は従釆一般に使用されているセ
メントクリンカ用のＡＱＣの一例を示す縦断面図、第２
図ないし第５図は本発明に係るＡＱＣ９Ｅ熱回収装置の
具体例を示す縦断面図、そして第６図は第２図に示した
本発明に係る装置を用いてセメントクリンカを冷却した
ときのクリンカの冷却状態を、従釆の装置を用いた場合
のそれと比較したグラフである。

第１図ないし第６図において参照数字はそれぞれ次の要
素を表わす。

１・・・・・・回転業、２・・・・・・グレート式エア
ークェンチングクーラ、３……グレート、４・・…・下
側室、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ・・・・・・下側
小室「 ５・・・・・・上側室、５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄ…・・・上側小室、１３・・・・・・風路、１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ……風路、１５・・・・・・ボイラ、１
５ａ，１５ｂ，１５ｃ“””ボイラ。

第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼成炉から排出された高温の焼成物をグレート上に
   搬送しながら、このグレートの下方から上方へ向かつて
   空気を流通させることによつて焼成物を冷却し、他方焼
   成物の冷却によつて熱せられた空気のうち比較的低温部
   分の空気を上記したグレートの上方から取出し、この空
   気を上記したグレートの下方へ循環して再び高温の焼成
   物の冷却用の空気として利用する高温焼成物の製造プロ
   セスにおけるグレート式エアークエンチングクーラの排
   熱回収方法において、上記した比較的低温部分の空気を
   その温度に応じて複数に区分してグレートの上方から取
   出し、これら区分されて取出された空気を、それぞれ水
   その他の媒体と熱交換させることによつて熱回収した後
   、別々にグレートの下方へ循環し、このときこれらの各
   空気は、冷却した焼成物よりも高温状態にある焼成物を
   冷却するように循環させられることを特徴とする排熱回
   収方法。 ２ グレートによつて分割して形成された上側室及び下
   側室と、この上側室の空気を下側室へ循環させるための
   風格とを含んで構成され、これによつて焼成炉から排出
   された高温の焼成物を前記のグレート上に搬送しながら
   、前記の下側室から上側室へ空気を流通させることによ
   つて冷却し、他方上側室に入つた焼成物冷却後の熱くな
   つた空気のうち比較的低温部分の空気を下側室へ循環さ
   せて再びグレート上の焼成物の冷却用空気として利用す
   るようにした高温焼成物の製造プロセスにおけるグレー
   ト式エアークエンチングクーラの排熱回収装置において
   、上側室及び下側室をそれぞれ複数の小室に分割するこ
   とによつて上記した比較的低温部分の空気をその温度に
   応じて複数に区分して取出せるように構成するとともに
   、これらの各上側小室から取出された各空気を下側小室
   へ循環して再び冷却用空気として利用する際、これらの
   各空気をそれが取出された上側小室よりも高温側に位置
   する上側小室に入るような位置にある下側小室へ循環さ
   せるように、上側小室と下側小室とを結合する複数の風
   格を形成し、各風格の途中にボイラーを介在させたこと
   を特徴とする排熱回収装置。