JPS61136944A - セメントクリンカの焼成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセメントクリンカの焼成方法および装置に関し
、詳しくは、予熱された核クリンカを用いてセメント原
料粉を造粒し、その造粒物を集めて焼成するようにした
焼成方法および装置に関する。これは、セメント原料粉
を予熱および必要に応じて仮焼した後、焼成、冷却して
クリンカを生成する技術の分野で利用されるものである
。

〔従来技術〕

セメント原料粉を造粒しながら焼成してセメントクリン
カを生成することは、例えば米国特許第２．８７４．９
５０号に提案されているように、かなり古くから知られ
ている。これは、流動層炉に常温の核クリンカとセメン
ト原料粉が投入され、流動層内で核クリンカが半溶融状
態になると、それが流動層内で滞留する間に原料粉が付
着して造粒され、それと同時に造粒物を焼成することが
できるようになっている。このような装置は、可動部が
極めて少なく稼働中のトラブルの発生も余りなく、操業
度を高くできることが期待される。

しかし、造粒と焼成が同時に１つの流動層内で行なわれ
るので、造粒操作や焼成操作を１つの操作条件下で行な
わなければならない。その結果、各操作に通した独立の
条件を設定することが難しく、造粒度にばらつきが出た
り、完全混合による滞留時間の長短に起因して焼成不足
のものが生じ、クリンカの品質が悪化する問題がある。

加えて、常温の核クリンカを流動化させなから造粒可能
な１３００℃前後の温度に上げるので、多大のエネルギ
を要して熱効率が低い問題もあり、商業ベースでは実現
されるに至っていない。

それを解決しようとしたものに、特公昭４４−３２１９
３号公報に記載された造粒焼成用の流動層炉がある。こ
の炉は、ガス整流用多孔板を通して流動化用ガスを供給
することに加えて、ジェット流を形成するように燃料を
流動層に供給して、粒径調整ならびに焼成調整ができる
ようにしたものである。

なお、造粒のための核にはクリンカが使用されず、別途
セメント原料粉の一部を流動層造粒機で造粒した後乾燥
させたものが使用され、それがセメント原料粉と共に流
動層内に供給されるようになっている。

このような流動層炉においても上述の米国特許と同様に
、原料粉の造粒と造粒物の焼成が完全な混合状態で行な
われるので、一方の操作の最適化を図ると他方の最適化
が阻まれ、両操作の最良な状態を保持することが容易で
ない。したがって、生成されたクリンカの品質にばらつ
きが生じるという問題があり、しかも、核となる原料粒
子の昇温のためのエネルギも無視できず、燃料の低減に
も限界がある。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題に鑑みなれたもので、その目的は、
セメント原料粉の造粒操作と造粒物の焼成操作とを独立
して行なうことができ、それによってそれぞれの操作の
最適化を可能して品質の良いクリンカを生成することが
でき、しかも、造粒に必要な熱エネルギの消費を抑制し
て、高い熱効率で稼働させることができるセメントクリ
ンカの焼成方法および装置を提供することである。

〔発明の構成〕

本発明の詳細な説明すると、方法の発明にあっては、予
熱された核クリンカを加熱することにより高温半溶融状
態にすると共に、それに焼成炉排ガスを供給して噴流層
を形成させ、予熱されたセメント原料粉を半溶融状態の
核タリンカに付着させてセメント原料を造粒し、その造
粒物を集めて流動層内で焼成するようにしたことである
。

また、装置の発明にあっては第１図に示すように、セメ
ント原料粉を造粒する炉２と造粒物を焼成する炉３とが
独立して設けられている。その造粒炉２は噴流層炉であ
り、その下部には、予熱された核クリンカと予熱された
セメント原料粉が投入される被造粒物投入口９が開口さ
れ、その投入口近傍に被造粒物を加熱するバーナ１０が
設置され、下端には焼成炉排ガスを導入する排ガス導入
口１２が開口され、被造粒物投入口９より上方に造粒物
を排出する造粒物排出口１４が開口されている。焼成炉
３は造粒物を流動層１９内で焼成する流動層炉であり、
造粒物排出口１４から排出された造粒物を流動層に供給
する造粒物シュート２０が設けられ、炉上には焼成炉排
ガスを排ガス導入口１２に送出する焼成炉排ガスダクト
２１が接続されている。

〔実施例〕

以下図面を参照しながら、本発明の詳細な説明する。

第１図は予熱部１、造粒炉２、焼成炉３およびクーラ４
を主たる構成とするセメントクリンカの焼成装置５の１
実施例を示す全体図で、予熱されたセメント原料粉を造
粒・焼成してクリンカを生成するものである。予熱部１
は例えば複数個のサイクロンからなる浮遊式熱交換器で
あり、原料投入口６から投入されたセメント原料粉が、
それぞれのダクト内を上昇する排ガスと熱交換しながら
順次サイクロンＣ４，Ｃ３，Ｃ２，ＣＩで捕集されて降
下し、所定の温度に予熱されるようになっている。

造粒炉２は予熱部ｌで昇温されたセメント原料粉を造粒
する炉であって、炉内での造粒効果を高めるための操作
を容易にするために、造粒物を焼成する焼成炉３とは独
立して設けられている。この造粒炉２は焼成炉排ガスを
導入して噴流層７を形成する噴流層炉であり、胴部２Ａ
とその下に形成された逆円錐形部２Ｂからなっている。

その逆円錐形部２Ｂの下部には、ホットスポット８を形
成するように、予熱された核クリンカと予熱されたセメ
ント原料粉が投入される被造粒物投入口９が開口され、
その投入口９の近傍に被造粒物を加熱する適数個のバー
ナ１０が、やや上方に傾斜して設置されている。逆円錐
形部２Ｂの下端には、バーナ１０のための燃焼用空気と
すると共に上述の噴流層７を形成させる焼成炉排ガス１
１を導入する排ガス導入口１２が開口されている。

なお、被造粒物投入口９より上方の逆円錐形部２Ｂまた
は胴部２への側部には、噴流層７中を循環することによ
り粒子が成長した造粒物を、焼成炉３に排出するための
造粒物排出口１４が開口されている。

このような造粒炉２の上部には造粒炉排ガス１５を予熱
部１に導出する造粒炉排ガスダクト１６が接続され、こ
れに、例えば粒径が１ｍｍ未満の核クリンカを予熱する
ために投入する核クリンカ投入口１７が設けられている
。このように核クリンカを造粒炉排ガス１５の保有する
熱エネルギで予熱しておけば、造粒炉２での熱消費を大
幅に抑制することができる。この造粒炉排ガスダクト１
６には、予熱されたセメント原料粉の一部を、サイクロ
ンＣ１から供給される原料粉供給口１８が必要に応じて
設けられ、造粒炉排ガスダクト１６内の冷却と核クリン
カの適度な予熱が図られるようになっている。なお、核
クリンカの投入は、造粒炉排ガスダクト１６に限らず、
セメント原料粉と同様に予熱部１の全部または一部を流
過するような位置で行なうこともでき、熱交換する排ガ
ス温度などから適宜都合のよい位置が選択される。

焼成炉３は造粒物を流動層１９内で焼成する流動層炉で
あり、クーラ４の高温部を流過した空気が流動化用ガス
として導入されるようになっている。図示は１室の流動
層炉であるが、焼成室、熟成室からなる多室型を採用し
てもよい。このような焼成炉３には、造粒炉２の造粒物
排出口１４から排出された造粒物を流動層１９に供給す
る造粒物シュート２０が設けられ、炉上には焼成炉排ガ
ス１１を造粒炉２の排ガス導入口１２に送出する焼成炉
排ガスダクト２１が接続されている。この焼成炉排ガス
ダクト２１には、予熱されたセメント原料粉の一部を供
給する原料粉供給口２２が必要に応じて設けられる。一
方、造粒物シュート２０には、適度に成長した造粒物の
みを導出するための選択引出用ガスの送風口２３が気密
排出器２４より上部に設けられ、炉内ガスが送給される
ように、焼成炉３に開口した炉内ガス送風ダクト２５が
接続されている。なお、送風口２３から大気を冷風とし
て導入することもできるし、そのような冷却に代えて、
予熱されたセメント原料粉の一部を供給する原料粉供給
口２６を設けてもよい。

焼成されたクリンカの粒径は１〜２ｍｍ程度であり、そ
れを冷却するためにはクーラ４も焼成炉３と同様な流動
層が採用される。このクーラ４は高温部４Ａと低温部４
Ｂに区画され、それぞれにおける冷却空気の供給と排出
は独立して行なわれると共に、各部が多室化されている
。本例では高温部４Ａの流動層内に伝熱管２７が埋設さ
れ、それを流過して昇温したガスが焼成炉３の流動化用
ガスとして利用されるようになっている。なお、高温部
内の冷却ガスをガス排出口２８から焼成炉３内の空間に
供給するようにしておけば、焼成炉排ガスダクト２１を
上昇するガス風量の増大と酸素比率の増加が図られ、造
粒炉２におけるバーナ１０での燃焼度を向上させること
ができる。

クーラ４から排出されたクリンカは次工程に搬出される
が、その一部は核クリンカとして使用される。そのため
、クリンカクラッシャ２９とスクリーン３０が設置され
、図示しないが輸送機によって核クリンカ投入口１７に
搬送され、核クリンカの供給が途絶えることのないよう
に配慮されている。

このような実施例によれば、以下に説明するようにして
、原料粉を一定粒度に造粒できると共に所望の焼成が行
なわれ、品質の高いクリンカを生成することができる。

原料投入口６から投入されたセメント原料粉は、予熱炉
１のダク）ｌａを上−昇する排ガスと熱交換した後サイ
クロンＣ４で捕集され、ダクト１ｂに投入されると再度
上昇する排ガスに浮遊しながら熱交換される。このよう
な動作が繰り返されて、原料粉が順次サイクロンＣ３，
Ｃ２からＣ１に至る間に、所定の温度に予熱される。な
お・、排ガスは造粒炉２から排出されたものであるが、
それは原料粉とは逆の経路を辿ってサイクロンＣ４から
排出される。

一方、焼成炉３で生成されたクリンカがクーラ４で冷却
されて次工程に搬出されるとき、その一部が取り出され
て、クリンカクラッシャ２９で砕かれる。スクリーン３
０で粒度が１ｍｍ未満に整えられて、造粒炉排ガスダク
ト１６に設けられた核クリンカ投入口１７から投入され
る。この核クリンカはダクト１６内を上昇する排ガスに
浮遊しながら熱交換し、サイクロンＣ１で捕集される。

このようにして予熱された核クリンカと予熱部ｌを流過
した原料粉とが、造粒炉２の下部に開口された被造粒物
投入口９から、１２５０〜１３５０℃のホットスポット
８に投入される。この部分には焼成炉３からの焼成炉排
ガス１１が供給されると共に、バーナｌＯから噴出され
る燃料が燃焼される。その結果、被造粒物が急激に加熱
されて半溶融状態となり、燃焼ガスや焼成炉排ガスのエ
ネルギで噴流１ｉｉｔ７が形成されて核クリンカが循環
運動する。その間に原料粉が付着してｌ　ｍｍ未満であ
った核クリンカが１〜２ＩＩＩＩ１１の造粒物に成長す
る。このような造粒において、バーナ１０の燃焼量など
が調整されることにより、造粒に通した操作条件とする
ことができる。なお、造粒炉２の造粒炉排ガスダクト１
６が炉芯からずれて設けられていると、排ガスに伴われ
て排出される核タリンカや原料粉の量が減少し、造粒化
を促進できる利点がある。

所定の大きさに成長したセメント原料粒子は、造粒物排
出口１４から造粒物シュート２０を通って焼成炉３に供
給される。燃料供給器３１から例えば石炭などが供給さ
れ、それに造粒物が混合される。クーラ４の伝熱管２７
を流過することにより昇温した冷却ガスが流動化用ガス
として、焼成炉３の流動層１９に供給される。焼成炉３
内の温度は１３５０〜１４５０℃に維持され、クリンカ
が生成される。この生成は造粒操作とは独立して行なわ
れるので、焼成に通した操作条件とされ、品質のよいク
リンカが製造される。なお、多室流動層が採用されてい
れば、各室を移動する間に焼成、熟成を行なうことがで
きるので、その品質を一段と上げることができる。

焼成炉３の流動層１９より溢れるようにして排出された
クリンカは、クーラ４で流動層冷却されて所定温度に降
温され、クリンカは次の仕上げ粉砕工程などに搬送され
る。なお、焼成や冷却において造粒物の粒径はほとんど
変化しないし、その粒径が上述したように通常のクリン
カより小さい２ｍｍまでであるので、粉砕のための原串
位が低減されて都合がよい。

ところで、造粒炉２から排出される造粒物のなかには粒
径の小さいものや原料粉が混在している場合がある。造
粒物シュート２０の送風口２３に適量の冷風または図示
したように焼成炉３の炉内ガスを選択引出風として供給
するようになっていると、小径のものは造粒炉２に吹き
返され、造粒度の高い大径ものが焼成炉３に供給される
。このような送風が行なわれない場合に、焼成炉３に到
達した細かい粒子は流動層１９から飛び出し、焼成炉排
ガスに伴われて排ガス導入口１２から造粒炉２に戻され
る。

一方、造粒炉排ガスダクト１６を流過するガス温度は高
いので、そのダクト１６の壁面に溶融した原料粉がしば
しば付着する。しかも本例では核クリンカをこのダクト
から投入するようにしているので、核タリンカの溶着も
起こる。そのような場合に、予熱部１の最終段のサイク
ロンＣ１内の予熱原料粉の一部を、原料粉供給口１８か
ら供給すれば、温度の低い原料粉によって排ガス温度が
下がり、溶着程度が軽減される。しかも、核クリンカの
予熱を溶融直前の１２００℃程度に保持することができ
る。なお、同様な冷却と溶着防止が、上述した焼成炉排
ガスダクト２１や造粒物シュート２０においても必要と
なる場合には、それぞれの原料粉供給口２２および２６
から原料粉を供給するようにすればよい。

゛第２図は異なるセメントクリンカの焼成装置の全体図
で、造粒炉２には炉内浮遊物を捕集して、炉下部に投入
する循環サイクロンＣＯが付設されている点が第１図と
異なる。この循環サイクロンによれば、核クリンカに付
着しなかったセメント原料粉が捕集され、それがホット
スポット８に戻される。このような循環サイクロンを設
けると、予熱部ｌに持ち出される造粒炉２内の熱エネル
ギが少なくなりサイクロンＣ４から放出される排ガス温
度を低くすることができる。したがって、装置全体にお
ける熱効率が、より高くなる利点がある。

第３図は予熱部１に仮焼炉３２を設けたもので、セメン
ト原料粉を予熱するだけでなく、造粒炉２に投入する前
に脱炭酸しておき、造粒物の焼成をより効果的に行なわ
せるものである。なお、仮焼炉は公知であるのでその説
明を省くが、仮焼用空気はクーラ抽気が用いられ、第１
図に示したクーラ４の高温部４Ａ内の冷却ガスがガス排
出口２８から導入されるようになっている。この例の場
合に造粒炉排ガスダク）１６での壁面溶着を防止するた
めに、サイクロンＣ２内の原料粉の一部を供給するよう
にしておくとよい。

第４図は第２図の例で述べた循環サイクロンＣＯと上述
の仮焼炉３２を備えたもので、それぞれによる効果を発
揮させることができるのは言うまでもない。

第５図は上述した各実施例で採用される造粒炉２の異な
る例で、逆円錐形部２Ｂの上方の炉中間部に絞り部３３
が形成され、造粒炉排ガスダクト１６が炉芯に設けられ
ている。この絞り部によって上昇する造粒炉排ガスの流
速が高められ、炉内に浮遊した核タリンカや原料粉を迅
速に除去できるようにしたものである。これによれば、
造粒物排出口１４から排出される造粒物に微粉や細粒の
混入するのを抑制できる。その結果、造粒物シュート２
０における選択引出しなどの操作を省くことができる。

なお、想像線で示すように絞り部３３の下方にクーラ抽
気を導入する導風口３４を設けておけば、風量が増加し
て絞り部３３を通過する流速がより高くなり、上述の効
果を増強することができると共に、排ガス温度が下げら
れ造粒炉排ガスダクト１６での付着を抑制できる。

第６図は絞り部を有しない造粒炉の例で、クーラ抽気を
胴部２Ａのほぼ接線方向に導入するようにした例である
。導風口３５からの空気で造粒炉排ガスが旋回され、遠
心力の作用により造粒炉自体がサイクロンのような集塵
効果を発揮するようにしたものである。その結果、微、
粉や細粒の造粒物や原料粉が炉内で捕集され、前述した
サイクロンＣＯを省くことができる利点がある。なお、
第７図に示すように、その導風口３５の設けられている
周面に適数個のバーナ゛３６を設置してお（と、落下す
る捕集物が予熱され、造粒作用が助勢される効果がある
。

以上の各実施例において、造粒操作に流動層を使用しな
いで噴流層を採用した。噴流層炉は、流動層炉における
流動化用ガスの風箱や耐熱性が要求される分散板などを
必要としないので、その構造が簡単となる利点がある。

加えて、原料粉の付着率が高い核クリンカを使用するこ
と、およびその核クリンカを所望温度に予熱して造粒に
供するようにしたので、造粒性能を向上させることがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明は以上詳細に説明したように、セメントクリンカ
の生成のために、造粒と焼成を異なる炉を用い、しかも
、造粒は噴流層による一方焼成は流動層によって行なう
ようにしたので、それぞれの操作条件の設定や調整が容
易となり、均一な粒度の造粒と最適温度による完全焼成
を実現することができる。さらに、核クリンカが使用さ
れるので造粒性がよく、その核クリンカが造粒炉排ガス
を用いて予熱した後造粒に供されるので、造粒が円滑に
行なわれると共にそのための熱エネルギ消費を少なくで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセメントクリンカの焼成装置の１実施
例全体図、第２図〜第４図は異なる焼成装置例、第５図
および第６図は造粒炉の異なる例、第７図は第６図のｎ
−ｎ線矢視相当個所における異なる例を示す断面図であ
る。 ２−造粒炉、３−焼成炉、７・−噴流層、９−被造粒物
投入口、１０−バーナ、１２−排ガス導入口、１４−・
造粒物排出口、１６−造粒炉排ガスダクト、１７−核ク
リンカ投入口、１８，２２゜２６−原料粉供給口、１９
−流動層、２０−・−造粒物シュート、２１・−焼成炉
排ガスダクト′、２３・・−送風口、２５−炉内ガス送
風ダクト、ＣＯ−循環サイクロン。 特許出願人　　　　　川崎重工業株式会社代理人　　弁
理士　吉相　勝俊（ばか１名）第２図　へ 第３図　↑

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）予熱されたセメント原料粉を造粒・焼成すること
   によりセメントクリンカを生成する方法において、 予熱された核クリンカを加熱することにより高温半溶融
   状態にすると共に、それに焼成炉排ガスを供給して噴流
   層を形成させ、 予熱されたセメント原料粉を前記半溶融状態の核クリン
   カに付着させてセメント原料を造粒し、その造粒物を集
   めて流動層内で焼成することを特徴とするセメントクリ
   ンカの焼成方法。
2. （２）予熱されたセメント原料粉を造粒・焼成すること
   によりセメントクリンカを生成する装置において、 セメント原料粉を造粒する炉と造粒物を焼成する炉とが
   独立して設けられ、 その造粒炉は噴流層炉であり、その下部には、予熱され
   た核クリンカと予熱されたセメント原料粉が投入される
   被造粒物投入口が開口され、その投入口近傍に被造粒物
   を加熱するバーナが設置され、下端には焼成炉排ガスを
   導入する排ガス導入口が開口され、前記被造粒物投入口
   より上方に造粒物を排出する造粒物排出口が開口され、 前記焼成炉は造粒物を流動層内で焼成する流動層炉であ
   り、前記造粒物排出口から排出された造粒物を流動層に
   供給する造粒物シュートが設けられ、炉上には焼成炉排
   ガスを前記排ガス導入口に送出する焼成炉排ガスダクト
   が接続され、 ていることを特徴とするセメントクリンカの焼成装置。
3. （３）前記造粒炉の造粒炉排ガスダクトに、核クリンカ
   を予熱するために投入する核クリンカ投入口が設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のセ
   メントクリンカの焼成装置。
4. （４）前記造粒炉排ガスダクトには、予熱されたセメン
   ト原料粉の一部を供給する原料粉供給口が設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項
   記載のセメントクリンカの焼成装置。
5. （５）前記造粒物シュートには、予熱されたセメント原
   料粉の一部を供給する原料粉供給口が設けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のセメントク
   リンカの焼成装置。
6. （６）前記焼成炉排ガスダクトには、予熱されたセメン
   ト原料粉の一部を供給する原料粉供給口が設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のセメン
   トクリンカの焼成装置。
7. （７）前記造粒物シュートには、造粒物の選択引出用ガ
   スの送風口が設けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載のセメントクリンカの焼成装置。
8. （８）前記送風口には、焼成炉に開口した炉内ガス送風
   ダクトが接続されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項記載のセメントクリンカの焼成装置。
9. （９）前記造粒炉には炉内浮遊物を捕集して、炉下部に
   投入する循環サイクロンが付設されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載のセメントクリンカの焼
   成装置。