JPS6123015B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原料予熱装置と仮焼炉との間に配置さ
れた各種粉末原料用仮焼装置に関し、詳細には仮
焼炉上部の側壁から排出ダクトを斜め下方に向け
ほぼ直線状に伸ばすと共に、該ダクトの下端を分
離サイクロンの上部に接続せしめることにより、
熱経済性及び装置経済性を高めることのできる仮
焼装置に関するものである。

セメント、アルミナ、石灰石等粉末原料（以下
単に「粉末原料」という）の仮焼装置は焼成装置
の構成要素となるものであり、近代的な仮焼装置
は一般に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すると共に、該仮焼炉
に分離サイクロンを接続して構成される。

即ち第１図は焼成装置を例示する線図的系統図
で、図中の実線矢印は熱風の流れ、破線矢印は粉
末原料の流れを示す。装置の概要は、サイクロン
C₁〜C₃およびダクト７等より構成される原料予
熱装置１、分離サイクロンC₄を付属した仮焼炉
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、原料投入シユート５から供
給されたセメント原料粉末は、第１〜第３の各サ
イクロンC₁〜C₃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８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７内及びサイクロンC₁〜C₃内にて粉末原
料と高温ガスとの混合・熱交換・分離が繰返され
る。予熱された粉末原料は原料予熱装置１から予
熱原料シユート１４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から抽気ダクト１
３を通して仮焼炉２へ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つて仮焼炉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
ことにより粉末原料が仮焼される。仮焼された粉
末原料は燃焼ガスと共に仮焼炉２から分離サイク
ロンC₄に入つて分離されたのち、仮焼原料シユ
ート１５より焼成炉入口端覆１２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６
ｂ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つたの
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によつて供給され、ク
リンカーと熱交換を行なつて昇温した空気の一部
は、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９により排出される。そ
してクリンカー冷却機４から出たクリンカーはコ
ンベヤ１１によつ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装
置の構造及び機能を説明すると下記の通りであ
る。

即ち、仮焼炉２は本構成例では円筒状竪形で、
紋り部２ｃ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て逆
円錐体状部とし、開口２ｄにより入口端覆１２を
介して焼成炉３に接続している。又、燃焼室２ａ
の下部側壁には半径方向または接線方向にクリン
カー冷却機４からの高温抽気を燃焼用２次空気と
して案内する抽気ダクト１３が開口２ｅにて接続
され、当該抽気ダクト１３の天井壁が燃焼室２ａ
側壁と接合する付近には燃焼室２ａに流入する高
温抽気に指向して１次空気と共に燃料を吹込むバ
ーナ６ａを設置し、更に当該バーナ６ａの上方に
位置し、バーナ６ａから供給される燃料により燃
焼室２ａ内に形成される燃焼域を指向して原料予
熱装置１のサイクロンC₃からの予熱原料投入シ
ユート１４が接続され、一方混合室２ｂには上部
に拡大空間Ｓを形成する様に混合室２ｂの側壁の
中間部に燃焼ガス出口２ｆが開口され、排出ダク
ト７ｄを介して分離サイクロンC₄に接続されて
いる。

これらの装置を用いるに当つて、原料予熱装置
１からの予熱原料はシユート１４を通して仮焼炉
２の燃焼室２ａ内に供給され、入口端覆１２を介
し開口２ｄを通して下方より上昇流入する焼成炉
３からの排ガスにより燃焼室２ａ内で混合・撹拌
されて噴流層を形成している。該噴流層内には抽
気ダクト１３を通してクリンカー冷却機４からの
高温抽気が燃焼用２次空気として導入され、当該
抽気ダクト１３の燃焼室２ａへの導入口２ｅ上方
に設置されたバーナ６ａを通して燃焼用１次空気
と共に燃料が供給され、噴流層内にて燃焼が行わ
れる。予熱原料シユート１４を通して燃焼室２ａ
内に供給された粉末原料はこれら燃料の燃焼熱お
よび焼成炉排ガスの顕熱を吸収して仮焼反応を進
行させつつ燃焼ガスと共に紋り部２ｃを通過して
混合室２ｂに導入されるが、紋り部２ｃを通過す
る際の加速および減速による拡散効果と混合室２
ｂ内に発生する乱流により撹拌・混合が促進さ
れ、混合室２ｂ内にて燃焼ガス中に含まれる可燃
成分の完全燃焼を行つたのち、開口２ｆより分離
サイクロンC₄に排出するようになつている。

この様に仮焼炉２として、中間絞り部２ｃを境
界として上下に夫々混合室２ｂと燃焼室２ａを形
成すると共に、燃焼室２ａの下端を逆錐体状に絞
り、下方より上昇・流入する燃焼用空気又は焼成
炉排ガス又はこれらの混合ガスにより、燃焼室内
へ供給した粉末原料の噴流層を形成せしめる様に
したいわゆる噴流層式仮焼炉は、噴流層内での効
率的な燃料の燃焼と粉末原料との熱交換、更には
絞り部２ｃを通過する際の加速・減速による拡散
効果と混合室２ｂ内に発生する乱流による混合・
撹拌にもとづいて、燃料の燃焼及び粉末原料の仮
焼の両面において比較的優れた性能を発揮してい
る。

しかしこの様な仮焼装置にも下記〜の問題
点が指摘され、その解決が要望されている。

混合室２ｂと分離サイクロンC₄とを排出ダ
クト７ｄにより接続するに当り、排出ダクト７
ｄの混合室２ｂへの接続開口上方に拡大空間Ｓ
を形成し、中間絞り部２ｃで加速したガス流を
混合室２ｂの天井壁２ｇに一旦当てた後、反転
させて排出ダクト７ｄに導くことにより、より
一層の撹拌・混合効果と仮焼炉内滞留時間の延
長を図つているが、混合室２ｂ内に流入した熱
ガスの大部分は拡大空間Ｓに入ることなく直接
排出ダクト７ｄに短絡して流れる為、拡大空間
Ｓの効果を十分発揮するに至つていない。

仮焼炉２と分離サイクロンC₄から成る仮焼
装置２０の背が高く、原料予熱装置１も仮焼装
置２０の上方に配置される為、設備費が高い。
特に近年のエネルギー事情により、燃料として
固体燃料あるいは重質油、石油コークス等の低
品位燃料を使用する必要性が増しているが、こ
れら難燃性燃料は燃焼時間が長い為、大型の仮
焼炉が増々必要となつており、装置全体の背が
勢い高くなる。

分離サイクロンC₄での圧力損失が大で、排
ガス誘引通風機８（第１図）での動力消費が大
きい。

セメント原料等の仮焼の場合、高度に加熱・
仮焼された粉末原料は粘着性を帯びて流動性が
低下しているので、分離サイクロンC₄の下部
で閉塞現象を生じることが多い。

本発明はこうした従来技術の問題点をすべて解
消すべくなされたものであり、混合室内上部に形
成された拡大空間の機能を有効に発揮せしめて仮
焼炉での燃焼特性を一段と向上させ、これにより
難燃性燃料の使用も容易とし、仮焼装置の背を低
くする一方、分離サイクロンの圧力損失を低下せ
しめると同時に、分離サイクロン下部での閉塞現
象を防止すること等により、熱経済性及び装置経
済性に優れた粉末原料用仮焼装置を提供しようと
するものである。

しかしてこの様な本発明の粉末原料用仮焼装置
とは、分離サイクロンの導入口を仮焼炉混合室の
排出口より下方に配置すると共に、排出ダクトを
斜め下方へ向けほぼ直線状に傾斜せしめて燃焼ガ
スが混合室の中間部から斜め下方に誘引されるよ
うにすると共に、分離サイクロンに対しては燃焼
ガスが斜め上方より導入されるようにした点に要
旨が存在する。

以下図面に基づき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
沿つて他の構成としたり、あるいは一部の設計を
変更しても同様に実施することができる。

第３図は本発明の粉末原料用仮焼装置を例示す
る概略説明図、第４図は第３図の−線矢視断
面図であり、仮焼炉２本体の基本的構造、仮焼炉
２への焼成炉３からの排ガス導入方法、抽気ダク
ト１３からの高温燃焼用２次空気の導入方法、及
び燃焼室２ａ内の燃焼ガスの流れなどについては
前述の第２図で説明した従来装置の場合と同様で
ある。そこで第２図との相違点を中心として本発
明の構成を説明すると、分離サイクロンC₄はそ
の導入口を混合室２ｂの排出口より下方に配置さ
れる一方、分離サイクロンC₄の上部と混合室２
ｂの側壁の中間部とはほぼ直線状の排出ダクト７
d′で接続されている。即ち、混合室２ｂと分離サ
イクロンC₄とを接続する排出ダクト７d′は適当な
俯角θをもつて配設されると共に、排出ダクト７
d′の傾斜天井壁７do′が分離サイクロンC₄の天井
壁C₄₀に連結している。尚上記俯角θとしては10
゜〜40゜が好ましい。即ち、10゜未満では混合室
２ｂに拡大空間Ｓを形成せしめたことによる効果
がやや薄くなり、且つ装置全体の減高率もそれほ
ど大きくならない。一方、40゜を越える場合には
サイクロンC₄での粉末原料の分離効果が低下
し、熱効率の面でやや不利である。かくして燃焼
ガスが混合室２ｂから斜め下向き（図中矢印Ａ方
向）に誘引されるため、中間絞り部２ｃでの加速
効果と相まつて燃焼ガスの大部分が混合室２ｂの
排出口の上部に形成された拡大空間Ｓに流入し、
次いで矢印Ｂの如く反転して分離サイクロンC₄
につながる排出ダクト７d′に導かれるように構成
されている。

従つて燃焼ガス自体及び熱ガスと粉末原料との
間の混合・撹拌が促進されるので、燃料の燃焼に
際して未燃成分の発生が少なく、又過剰空気量を
低減することができると同時に、熱ガスから粉末
原料への熱伝達も良くなるので、熱経済性を一層
高めることができる。更に粉末原料及び燃焼ガス
の仮焼炉内滞留時間が延びることになるので、粉
末原料の仮焼が促進されると共に、低品位燃料を
使用する場合にも完全燃焼が容易となる。

尚、図では排出ダクト７d′として斜め下方へ真
直傾斜したものを示したが、ほぼ直線状である限
り例えば混合室２ｂとの接続部付近で比較的急な
傾斜をつけ、又分離サイクロンC₄との接続部付
近で比較的緩い傾斜をつける等の設計変更を適宜
行なうことも可能であり、効果において本質的に
異なるところはなく、更に排出ダクト７d′はほぼ
直線状であるため当該ダクトの圧力損失が増加す
ることもない。

又上記した様に排出ダクト７d′の傾斜天井壁７
do′が分離サイクロンC₄の天井壁C₄₀に結合した構
造としているので、分離サイクロンC₄内へ誘引
された流入ガスは大きな螺線、即ち水平面に対す
る螺線角の大きな螺線を描きつつ旋回するので、
分離サイクロンC₄内での旋回回数が減少し、圧
力損失が低下する。更に分離サイクロンC₄から
原料予熱装置１への接続ダクト７ｃ内での残存旋
回流の螺線角も大きくなり、ダクト内壁面でのガ
ス流速が低下する為、接続ダクト７ｃでの圧力損
失も低下する。尚分離サイクロンC₄においては
処理ガス中の粉末原料の濃度が高いため、分離効
率が低下することはない。

また分離サイクロンC₄では一般にコーン部Ｃ_4a
下端近くで旋回流が下降流から上昇流に反転する
部位においてその旋回螺線角が小さくなるので、
分離すべき粉末原料がなかなか振り落とされず、
該原料の下向き流れが停滞することがあり、加え
て高度に加熱・仮焼された粉末原料は粘着性を帯
びて流動性が低下している為、この部位で粉末原
料による閉塞現象を発生することがある。しかし
本実施例装置によれば分離サイクロン内下降流が
上昇流へ反転する際の旋回螺線角が大きい為、旋
回ガス流から粉末原料が効果的に振り落とされ、
コーン部Ｃ_4aに粉末原料が停滞することは無くな
り、粉末原料の閉塞現象を有効に防止することが
できる。

尚実施例では排出ダクト７d′の傾斜天井壁７
do′が分離サイクロンC₄の天井壁C₄₀に直接当接し
て成るという推奨例を示したが、下向きに傾斜す
る排出ダクト７d′の下方端が分離サイクロンC₄の
上部に連結される限り、ほぼ同様の効果を期待で
きることに変わりはない。

又分離サイクロンC₄の配設位置を従来よりも
低くしているので、これに応じて原料予熱装置全
体の設備高さを下げることができ、支持架構費等
の設備費を節約することができる。

尚仮焼炉下端開口２ｄより導入する噴流層形成
気流は第３図の如き焼成炉排ガスの他、燃焼用空
気又はこれらの混合ガスとすることもできる。又
原料予熱装置１の形式（サイクロン型、塔型
等）、系列数、段数、各段を構成するサイクロン
数、あるいは燃焼室２ａの構造、及び仮焼炉２で
使用する燃料の種類、燃料供給装置６ａの型式及
び配置等については全く制限されない。更に原料
予熱装置１からの予熱粉末原料は、第３図では仮
焼炉燃焼室２ａへ直接供給したが、燃焼室下端開
口２ｄから導入する噴流層形成気流に随伴して供
給することも可能である。

本発明の仮焼装置は以上の様に構成されるが、
要は仮焼炉混合室の排出口よりも下方に分離サイ
クロンの導入口を配置すると共に、混合室側壁の
中間部と分離サイクロンの上部とをほぼ直線状の
下向き傾斜ダクトにより接続したので、仮焼炉に
ついては混合室内上部に形成された拡大空間の本
来的効果が有効に発揮されることにより、一方分
離サイクロンについては粉末原料の分離・排出が
効果的に行なえ、且つ圧力損失を低下できること
になつた。その結果、燃料の燃焼及び粉末原料の
仮焼の両面に亘る効率向上と分離サイクロンの減
高配置により熱経済性及び装置経済性に優れた粉
末原料用仮焼装置とすることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼成装置の概略説明図、第２図は従来
の仮焼装置の概略説明図、第３図は本発明の仮焼
装置を例示する概略説明図、第４図は第３図の
−線矢視断面図である。 １…原料予熱装置、２…仮焼炉、２ａ…燃焼
室、２ｂ…混合室、２ｃ…絞り部、３…焼成炉、
４…クリンカー冷却機、６…燃料供給装置、７…
接続ダクト、７ｄ，７d′…排出ダクト、１２…入
口端覆、１３…抽気ダクト、１４…予熱原料シユ
ート、１５…仮焼原料シユート、C₁〜C₄…サイ
クロン、Ｓ…拡大空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原料予熱装置と焼成炉の間に配設され、且つ
   中間紋り部を境界として上下に混合室と燃焼室が
   夫々形成されると共に、該混合室上部に拡大空間
   を形成する様に混合室側壁の中間部に開口した排
   出ダクトが分離サイクロンと接続されてなる仮焼
   装置において、該分離サイクロンの導入口を前記
   混合室の排出口より下方に位置せしめ、且つ前記
   排出ダクトを斜め下方へ向けほぼ直線状に傾斜せ
   しめてなることを特徴とする粉末原料用仮焼装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、排出ダクト
   の傾斜天井壁が分離サイクロンの天井壁に直接当
   接して接続されてなる粉末原料用仮焼装置。 ３ 特許請求の範囲第１又は２項において、排出
   ダクトの俯角が10゜〜40゜である粉末原料用仮焼
   装置。