JPS6135142B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセメント原料焼成用仮焼炉に関するも
のである。

従来よりサスペンシヨンプレヒータとロータリ
キルンとの間に独立した熱源を有する仮焼炉を設
けたセメント焼成装置は、仮焼炉の方式により各
種の装置が特徴づけられ、これまで多くの方式が
提案されている。

この中で、キルン排ガスによつてセメント原料
の噴流層を形成し、原料の仮焼を行う方式は、
構造が単純である。圧力損失が比較的小さい、
噴流層部で原料が循環されるため原料の滞留時
間が比較的長い、キルン排ガスダクトが仮焼炉
の底部で接続されているため、操業中、仮焼炉内
で生成、あるいは予熱器系から落下してきたコー
チング物などの異物をキルンに排出することがで
きるなどの利点を有している。

第１図に従来のこの種のセメント原料焼成装置
の一例を示す。

第１図において符号１で示すものは排ガスの流
れを全て行うための排風機、２ないし５はサイク
ロン、６は原料供給管、７は仮焼炉、１１はキル
ン排ガス供給管、９はバーナ、８は仮焼炉への原
料供給管、１０はクリンカクーラから抽気した燃
焼用空気の導入管、１２はロータリキルン、１３
はクリンカクーラである。

そして、第１図において鎖線で囲つた部分は原
料予熱装置Ｐである。

仮焼炉７の上部は仮焼炉排ガス導管１４によつ
て最下段のサイクロン５に接続され、また下部は
キルン排ガス供給管１１に接続されている。

仮焼炉７はキルン排ガスによつて噴流層を形成
するように底部が逆截頭円錐状をなし、その上部
は円筒状に形成されている。

このような炉では、仮焼炉内に供給された原料
の大部分は壁面に沿つて下降し、逆截頭円錐部の
底部からキルン排ガスの噴流によつて噴き上げら
れる。噴流によつて噴き上げられた原料の一部
は、そのまま上部へ持ち上げられ、仮焼炉から排
出されるが、残りは壁面に向つて拡散し、再び壁
面に沿つた下降流となる。このようにして、原料
の循環流が生じ、原料の仮焼炉内滞留時間が増加
する。

この現象は、燃焼用空気を旋回流として導入す
ることによつて、より強く現れる。

この原料の循環によつて、滞留時間を保持する
ことが可能となつている。

しかし、下部を逆截頭円錐状とし、その上部を
円筒状とした第１図に示すような従来の仮焼炉で
は以下のような欠点を有している。

すなわち、このような構造の仮焼炉では原料の
十分な滞留時間を確保するために、円筒部の径と
キルン排ガス噴出口の径との比を大きくし、原料
の循環量を増加する必要がある。その結果、原料
の循環現象が主に下部の逆截頭円錐部に集中し、
この部分の原料濃度が極端に高く、上部が希薄と
なるような濃度のかたよりが生じる。

そうすると、逆截頭円錐部に原料の停滞域が生
じ、通常は噴流とバランスしているが、ドラフト
の変動時に原料がキルン排ガス供給口に集中し、
ドラフト変動を増幅したり、未仮焼原料がキルン
に落下するなどの現象をひきおこす。

また、燃料の燃焼域は円筒下部付近であり、仮
焼を有効に行うためには、この領域の原料濃度を
高く保つ必要がある。

しかし、上述した構造では逆截頭円錐部の原料
濃度が極端に高く、円筒部は希薄であるため、燃
焼熱と仮焼反応熱とのバランスがとりにくく、局
部的な高温域を形成し、コーチングトラブルを生
じるおそれがある。

また、底部の原料停滞域は、原料とガスとの混
合が十分に行われないため、伝熱が悪く、この領
域での仮焼速度は遅くなる。このため、原料の分
散が良好な場合に比較して平均滞留時間は同一で
も、有効な滞留時間は短くなる。

この結果、原料の仮焼率が低下する。これを上
げるためには、仮焼炉の容積を大きくする必要が
生じる。

一方、このような逆截頭円錐部への原料のかた
よりを避けるため、逆截頭円錐部の拡大角を小さ
くすることも考えられるが、こうすると炉高が高
いものとなる。

さらに、広がり角を小さくしたことによつて、
逆截頭円錐部において原料が壁面に沿つて降下す
る速度が大となり、キルン排ガスによる原料を受
けとめる作用が弱くなるので、未仮焼原料がキル
ンに落ち込み易くなる。これを防止するために
は、キルン排ガスの噴流速度を非常に大きくする
必要が生じ、圧力損失を大きくすることになる。

また、こうすることによつて、逆截頭円錐部の
下部が高流速となるため、原料濃度が非常に希薄
になり、局部的な高温域が増大し、コーチングト
ラブルの原因となる。

以上述べたように、従来の仮焼炉では原料滞留
時間の確保、原料濃度分布の均一化、原料の適正
濃度の確保、適正な炉高、圧力損失の低減等の諸
条件を同時に満足することが極めて困難であつ
た。

本発明は以上のような従来の欠点を除去するた
めになされたものであり、圧力損失を小さく保ち
つつ、原料の滞留時間、原料の適正濃度、適正炉
高等を確保し、原料濃度分布を均一化することが
できるセメント原料焼成用仮焼炉を提供すること
を目的としている。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。

第２図は本発明の一実施例を説明するものであ
る。

本図中、第１図と同一部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。

本実施例においては、仮焼炉７を上部室７ａと
下部室７ｂとに分け、上部室７ａをストレートな
円筒形にし、下部室７ｂをさらに２段構造とし
た。

すなわち、下部室７ｂは、その下端に第１の逆
截頭円錐部７ｃを形成し、その上部に直接連続し
た状態で逆截頭円錐部７ｃより拡大角の小さい第
２の逆截頭円錐部７ｄを形成した。

この第２の逆截頭円錐部７ｄと上部室７ａとの
間を絞り部７ｅによつて連結した。上部室７ａの
上部は、仮焼炉排ガス導管１４によつて最下段の
サイクロンと接続されている。

このように下部室７ｂを２段構造とすることに
よつて、下部室７ｂの上部の第２の逆截頭円錐部
７ｄも、その水平断面は下方に向つて徐々に小さ
くなつてくる。

このため、逆截頭円錐部７ｄの周壁に沿つて下
降してくる原料の一部が、途中で上昇ガス流に巻
き上げられ、第１の逆截頭円錐部７ｃまで達する
量が減少する。

一方、第２の逆截頭円錐部７ｄは、その上端部
に絞り部７ｅを形成するが、その絞り幅を大きく
とることができるので、この部分における原料の
循環が促進される。

その結果、下部室を逆截頭円錐部と円筒部とで
構成した場合に比較して、底部の原料濃度は相対
的に低くなり、上部の濃度が高くなるので、下部
室全体の原料濃度分布を均一化することができ
る。

これらの現象は、クリンカクーラからの燃焼用
空気導入管１０を第２の逆截頭円錐部７ｄの周壁
部に、第３図に示すように接線方向に設けた場
合、第４図に示すように中心方向に設けた場合、
あるいは、その中間位置に設けた場合でも、同様
にみられる。

なお、本実施例では燃焼用空気導入管１０は１
本になつているが、２本以上に分岐して導入して
もよい。

このように下部室７ｂを２段構造にすることに
よつて原料を下部室７ｂに均一に分散することが
でき、炉底付近に停滞する原料が減少し、ガスと
原料の接触状態が良好になる。

ここで、下部室の第１の逆截頭円錐部７ｃの拡
大角は45゜ないし90゜が適当である。なぜなら
ば、この角度が45゜より小さくなると、この部分
での原料を受け止める作用が小さくなり、未仮焼
原料のキルンへの落下を防止するために、必要以
上に噴流ガス速度を大きくする必要があり、圧力
損失が大きくなるからである。また、90゜より大
きくなると、この部分における原料の動きが悪化
し、原料の堆積、コーチングなどの原因となる。

下部室第２の逆截頭円錐部７ｄの拡大角は、第
１の逆截頭円錐部７ｃの拡大角より小さく、10゜
ないし45゜が適当である。

この角度が10゜より小さいと前述したように、
原料濃度分布の極端なかたよりが生じるので好ま
しくない。また、45゜以上にすると、下部室７ｂ
の最大径に対して、下部室の高さが低い炉とな
り、軸方向速度の半径方向の分布が非常に大きく
なるため、原料濃度分布のかたより、未仮焼原料
の吹き抜け、未燃分の飛散が生じるので好ましく
ない。

下部室７ｂには、１個または複数個のバーナ９
が設置される。このバーナ９より供給された燃料
は、主として第２の逆截頭円錐部７ｄで燃焼し、
高温のガスを発生するが、この部分に均一に原料
が分散されることによつて、仮焼反応が効率よく
進行し、仮焼率が向上する。また、仮焼反応によ
る吸熱のため、局部的な高温域を発生することが
なくなり、温度分布も均一化される。

さらに、炉底付近での原料の停滞域である澱み
部が減少するので、仮焼反応のための有効滞留時
間が増加し、仮焼率が向上する、 また、炉底付近に澱んで滞留している原料が少
なく、流動状態も安定しているので、この部分で
の圧力損失は小さく、圧力変動も少ない。外乱に
よるドラフトの変動があつた場合でも、原料がキ
ルン排ガス供給口に集中しないので、変動を増幅
することもなく、安定した運転を行うことが可能
である。

下部室上端部の絞り部７ｅは、その絞り幅を大
きくとれるため、この部分での粉体の衝突、反転
による循環量が増加し、下部室における原料滞留
時間の増加が促進される。このことは、燃料とし
て燃焼速度の遅い固体燃料を使用するときに、と
くに重要で、固体燃料が下部室７ｂで十分な滞留
時間を与えられることによつて、ほとんど完全に
燃焼が行われるため、上部室７ａでは燃焼が完結
し、仮焼炉以後でのあと燃え現象もなくなり、コ
ーチングトラブルなどは発生しない。

仮焼炉への原料供給箇所は、下部室７ｂが好ま
しく、より好適には燃焼用空気導入管１０、ある
いはそれより上の部分に導入する。

供給箇所数は１箇所でも、複数箇所でもよく、
供給方法は燃焼用空気導入管１０で空気と混合し
て供給する方法、絞り部７ｅ、あるいは第２の逆
截頭円錐部７ｄより直接供給する方法、あるいは
これらを組み合わせた方法でもよい。

上部室７ａでは、主に未仮焼原料の仮焼、未燃
分の燃焼が行われる。下部室７ｂでほとんど仮焼
された原料は、上部室７ａでもガスと激しく混合
し、熱交換を行つて仮燃反応が進行し、仮焼率は
さらに高くなる。

上部室７ａにおいても、上昇する原料は壁側に
拡散し、壁に沿つて下降する原料の循環現象が生
じる。

上部室７ａは、その直径が下部室７ｂの最大径
に比べて小さくなるように設計されているため、
平均ガス流速が大きく、軸方向ガス速度の半径方
向分布も均一化されているので、循環量は少な
く、循環は短かい区間でしか生じないが、この短
かい区間での循環を繰り返す間に、個々の原料粒
子は、粒径差あるいは仮焼率の違いによる密度差
によつて分別され、未仮焼原料の滞留時間が相対
的に長くなる。また、上部室７ａの下部は、絞ら
れていないため、上部室７ａの下方で循環し、下
降した原料は、そのまま下部室７ｂに落下し、そ
こで仮焼される。これらのことも原料の仮焼率の
向上に寄与している。

第５図は本発明の他の実施例を説明するもので
ある。

本実施例においては、上部室７ａを円筒形に形
成するとともに、その上端部と下端部に縮小およ
び拡大の絞り部７ｆ，７ｇを設けた。

このような構造を採用することによつても、基
本的には下部室７ｂと上部室７ａの作用は変らな
い。

しかし、上部室７ａの下端部が絞られているた
め、下部室７ｂの上端部の絞り部７ｅの絞り幅が
大きくなり、下部室７ｂでの原料の循環量が増加
する。また、絞り幅が大きくなつたことによつ
て、下部室７ｂから上部室７ａへのガス流が大き
く撹乱される。

さらに、上部室７ａの上端部に絞り部７ｆを設
けたことにより、上部室出口での混合撹拌が促進
される。

これらは、原料仮焼率の向上、未燃分の完全燃
焼に対して有効に作用する。

以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、仮焼炉を上下の２室に分け、上部室を円筒形
もしくは、円筒形と截頭円錐形とを組み合わせた
形状とし、下部室の下端に第１の逆截頭円錐形を
設け、この上に直接連続した状態で第１の逆截頭
円錐部より拡大角の小さい第２の逆截頭円錐部を
設け、上部室との間を、縮小絞りを介して連結し
た構造を採用しているので、適正な炉高を保ちつ
つ原料の滞留時間を十分確保し、原料を適正濃度
に保ち、しかも、その濃度分布を均一に保つこと
が可能となり、セメント原料の仮焼を効率よく行
うことができるという優れた効果が得られる。

さらに、圧力損失が少なく、ドラフトの変動や
原料の流量変動に対しても、その影響を最小限に
抑え、安定した運転を行うことが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の構造を説明する概略構成図、第
２図は本発明の一実施例、第３図、第４図は第２
図のＡ−Ａ断面図、第５図は本発明の他の実施例
である。 １は排風機、２，３，４，５はサイクロン、６
は原料供給管、７は仮焼炉、７ａは上部室、７ｂ
は下部室、７ｃ，７ｄは下部室の逆截頭円錐部、
７ｅは下部室の上端部の絞り部、７ｆは上部室の
上端部の絞り部、７ｇは上部室の下端部の絞り
部、８は原料供給管、９はバーナ、１０は燃焼用
空気導入管、１１はキルン排ガス供給管、１２は
キルン、１３はクリンカクーラ、１４は仮焼炉排
ガス導管、１５は原料供給管である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロータリーキルンと原料予熱装置との間に設
   けられ、独立した熱源を有する仮焼炉において、
   前記仮焼炉を上部室と下部室とに分け、上部室を
   その径が下部室の最大径より小さい円筒形または
   円筒形と截頭円錐形とを組み合わせた形状とし、
   下部室の下端にキルン排ガス供給管に連続する第
   １の逆截頭円錐部を設け、この第１の逆截頭円錐
   部の上に直接連続した状態で前記第１の逆截頭円
   錐部よりも拡大角の小さい第２の逆截頭円錐部を
   設け、下部室の第２の逆截頭円錐部と上部室との
   間を縮小絞りを介して連結したことを特徴とする
   セメント原料焼成用仮焼炉。