JPS61136946A - セメントクリンカの焼成装置 - 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タリン力とセメン
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している間に原料粉
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、各操作に適した独立の
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、常温の核タリンカを流動化させなから造粒可能
な１３００°Ｃ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、商業ヘースでは実
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
ンカの焼成装置を提供することである。

〔発明の構成〕

本発明の特徴を第１図を参照して説明すると、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、１
つの流動層炉７内を仕切ることにより隣り合うように独
立して設けられ、その造粒炉２には、予熱された核タリ
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８が開口され、その炉上に排ガスを導出するガス
導出ダクト９が接続され、造粒炉２と焼成炉３との仕切
部には、流動層を仕切ると共に造粒物をオーバフローさ
せる仕切壁１２が設けられると共に、その上方で上下動
して仕切壁との間隙を調整することができる仕切板１３
が設けられているセメントクリンカの焼成装置である。

〔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か、
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１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、
１つの流動層炉７の内部を仕切ることにより隣り合うよ
うに独立して設けられている。この造粒炉２は核タリン
力とセメント原料粉を流動層２ａ内で造粒する流動層炉
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、多窒化された流動層としておくと、各室
を移動する間に十分な造粒を行なわせることができる。

なお、炉壁には、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８が開口され
、炉上には排ガスを予熱部１に導出するガス導出ダクト
９が接続されている。このガス導出ダクト９には、例え
ば粒径が１ｍｍ未満の核タリンカを予熱するために投入
する核クリンカ投入口１０が設けられ、核タリンカを排
ガスの保有する熱エネルギで予熱して、造粒炉２での熱
消費を大幅に抑制することができるようになっている。

このガス導出ダクト９には、予熱されたセメント原料粉
の一部を、サイクロンＣＩから供給される原料粉供給口
１１が必要に応じて設けられ、ガス導出ダクト９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、ガス導出ダクト９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３ａ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、熟成室などからなる多室型を採
用してもよい。

上述の造粒炉２と焼成炉３との仕切部には、流動層を仕
切ると共に造粒物をオーバフローさせる仕切壁１２が設
けられ、その上方で上下動して仕切壁１２との間隙を調
整することができる仕切板１３が設置されている。

ところで、焼成されたクリンカの径は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４Ｂ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、各部が多窒化さ
れている。本例では高温部４Ａの流動層内に伝熱管１４
が埋設され、それを流過して昇温したガスが焼成炉３の
流動化ガスとして利用されるようになっている。

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１５とスクリーン１６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１０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のダクト１ａ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，Ｃ
２から０１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１５で砕かれる。スクリーン１
６で粒度が１　ｍｍ未満に整えられて、ガス導出ダクト
９に設けられた核タリン力投入口１０から投入される。

この核クリンカはダクト９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１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
８から、１２５０〜１３５０℃の流動層２ａに投入され
る。その結果、被造粒物が加熱されて半溶融状態となり
、ｌ　ｍｍ未満の粒子が１〜２ｍｍの造粒物に成長する
。なお、燃料供給器１７からは例えば石炭などの燃料が
供給され、クーラ４の伝熱管１４を流過することにより
昇温した流動化用ガスによって、燃料の燃焼と流動化が
行なわれる。このような造粒炉において、炉の保有量を
選択することにより被造粒物の滞留時間を十分に確保し
、被造粒物の供給量に応じた造粒操作条件を実現するこ
とができる。ちなみに、造粒炉２内に浮遊した微粉や細
粒は、ガス導出ダクト９から排出されサイクロンＣＩで
捕集されて再び造粒炉２に戻される。

所定の大きさに成長したセメント原料は、仕切壁１２を
オーバフローして焼成炉３に供給される。

このとき、仕切板１３と仕切壁１２との間隙が調整され
ることによって、造粒炉２に移動するセメント原料造粒
物の粒径が制御される。すなわち、仕切部を通過する造
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。上述の間隙を適当に調整すると、焼成炉
排ガス流が選択引出しとして機能し、小径のものは造粒
炉２に吹き返され、造粒度の高い大径のものは焼成炉３
に供給される。

焼成炉３では、燃料の燃焼により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、焼成に適した操作条件
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３ａ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、その粒径が前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
単位が低減されて都合がよい。

ところで、ガス導出ダクト９を流過するガス温度は高い
ので、そのダクトの壁面に熔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、核クリンカの溶着も起こる
。そのような場合に、予熱部ｌのサイクロンＣ１内の予
熱原料粉の一部を、原料粉供給口１１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、核タ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。

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、それが造粒炉２
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１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１８を設けたもので、セメン
ト原料粉を予熱するたけでなく、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１９から導入されるようになっている。この例の場
合にガス導出ダクト９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Ｉ８を備えたもので、それぞれによる効果を発
１軍させることができるのは言うまでもない。

以上の各実施例において、造粒操作に原料粉の付着率が
高い核クリンカを使用すること、およびその核タリンカ
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。

第５図は上述した各実施例で採用された造粒炉２と焼成
炉３を構成する流動層炉７の内部平面を示すものである
。この例では、時として流動層での滞留時間の少ないも
のがそのまま移動したり排出されることがあるので、被
造粒物投入口８とクリンカ排出口２０を遠ざけるために
、それらが流動層炉７の対角線状に配置されている。

第６図（ａ）および（ｂ）は上述した流動層炉７の異な
る例で、造粒炉２および焼成炉３の分散１＆２１．２２
を共に焼成されたクリンカの排出方向に傾斜させ、さら
に、仕切壁１２の下部に貫通孔２３を設けたものである
。なお、その貫通孔２３は大塊排出口２４や被造粒物投
入口８から離れた位置が選定されている。このようにし
ておけば、流動層内での滞留時間が長くなることにより
大きい塊が生じても、それが分散板２１上を移動して貫
通孔２３から焼成炉３に移動させることができる。しか
も、焼成炉の分散板２２上も移動して大塊排出口２４か
らクーラ４に向けて排出させることができる。その結果
、大塊の発生によるトラブルが回避され、長期の連続し
た運転が可能となる。

なお、上述の貫通孔２３を通して造粒炉２内の微粉や細
粒が焼成炉３に侵入しても、流動化用ガスによって吹き
上げられ、焼成炉排ガスに伴われて造粒炉２に戻される
ので、特に弊害は生じない。

第７図（ａ）および（ｂ）は造粒炉２の分散板２１のみ
をやや中央で低くなるように傾斜させたものである。造
粒中に大塊が生じるとそれが排出口２５に導びかれ、シ
ュート２６を介してクーラ４に投入されるようになって
いる。上述の実施例のようにその大塊を焼成炉３に移動
させてもよいが、造粒炉２内で大塊に成長したものは、
造粒炉２内での滞留時間が著しく長いものであり、造粒
温度でも焼成がなされていることが多く、敢えて焼成炉
３での焼成を必要としないからである。

〔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１つの流動層炉内を仕切
ることにより隣り合うように独立して設けられた異なる
炉を用いたので、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。また、造粒や焼成のために高
温の火炎を形成させる必要がなく、可動部もないので、
トラブルの発生が極力避けられ、高い操業度を維持する
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（、その核クリンカが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。

造粒炉と焼成炉との仕切部には、仕切壁とその上方で上
下動する仕切板が設けられ、その間隔を調整することに
より、造粒物の選択引出しが極めて容易に行なわれ、造
粒ならびに焼成が円滑に進められ、その品質が高まる効
果がある。

【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
は第１図のｎ−ｎ線矢視図、第６図（ａ）は流動層炉の
異なる例の断面図、第６図（ｂ）は同図（ａ）のｍ−ｍ
線矢視平面図、第７図（ａ）は流動層炉の他側の断面図
、第７図（ｂ）は同図（ａ）のＩＶ−ＩＶ線矢視平面図
である。 ２−・−造粒炉、２ａ−流動層、３−焼成炉、３ａ−流
動層、７・−・流動層炉、８・・−被造粒物投入口、９
−ガス導出ダクト、１〇−核クリンカ投入口、１１−原
料粉供給口、１２−・仕切壁、１３−・仕切板、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　言付　勝俊（ほか１名）貿２図 第３図 會 第６図（Ｑ） 第７図（ａ） ２０　　２６　ンｂ 第６図（ｂ） 第７図（ｂ）

Claims (4)

【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
   、１つの流動層炉内を仕切ることにより隣り合うように
   独立して設けられ、 その造粒炉には、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、
   その炉上に排ガスを導出するガス導出ダクトが接続され
   、 造粒炉と焼成炉との仕切部には、流動層を仕切ると共に
   造粒物をオーバフローさせる仕切壁が設けられると共に
   、その上方で上下動して仕切壁との間隙を調整すること
   ができる仕切板が設けら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。
2. （２）前記ガス導出ダクトに、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１項記載のセメントクリン
   カの焼成装置。
3. （３）前記ガス導出ダクトには、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１項または第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１項記載のセメントクリンカの焼
   成装置。