JPS6144743A - セメント原料粉末用噴流層式仮焼炉 - 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】 本発明は原料粉末の流れの方向に見て予熱装置と焼成炉
との間に配置されたセメントやアルミナ原料等の原料粉
末（以下セメント原料粉末等という）用噴流層式仮焼炉
に関し、殊に仮焼炉内での燃料の燃焼性を向上させると
同時に、燃焼ガスから原料粉末への熱伝達と原料粉末の
仮焼反応を促進し、以って燃料消費量の低減或いは設備
の小型化を達成することのできる、殊に固体燃料や低品
位燃料の使用に適した噴流層式仮焼炉を提供するもので
ある。

近代的セメント原料粉末等用の焼成装置は原料粉末の流
れの方向に見て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して構成される。

第１図は、セメント原料粉末を予熱・仮焼・焼成・冷却
する工程を示す線図的系統図で、図中の実線矢印は熱風
の流れ、破線矢印は原料粉末の流れを示す。尚装置の概
要は、サイクロン等の原料粉末分離器Ｃ，”＋Ｃ，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Ｃ１を付属する仮焼炉２、ロータリキルン等の焼
成炉３及びクリンカ冷却機４から成り、原料投入シュー
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Ｃ，”ｕｃ３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ｌ内を上昇するから、ダクト７内
及びサイクロンｃ、”−＋Ｃ。

内にて原料粉末と高温ガスとの混合・熱交換・分離が繰
返される。予熱された原料粉末は原料予熱装置１から予
熱原料シュート１４を通して仮焼炉２へ導入される。他
方、クリンカ冷却機４がら抽気ダクト１３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６□
から供給される燃料によって仮焼炉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
原料粉末が仮焼される。仮焼された原料粉末は燃焼ガス
と共に仮焼炉２から分離サイクロンｃ４に入って分離さ
れたのち、仮焼原料シュート１５より焼成炉入口端覆１
２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しが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になったのち、冷
却機４で冷却される。尚、クリンカ冷却用の空気は押込
送風機１０によって供給され、クリンカと熱交換を行っ
て昇温した空気の一部は、上述の如く仮焼炉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。そしてクリンカ冷却機４から出たクリ
ンカはコンベヤ１１によっ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炉の構造及び機能
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、絞り部２
ｃを境にして互いに連通した下方の燃焼室２．と上方の
混合室２ｂとで構成され、燃焼室２８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２ａに
より入口端ｆｆ１１２を介して焼成炉３に接続されてい
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）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２８に流入する高温抽気に指向
して、燃料を吹込むバーナ６、を設置し、更に当該バー
ナ６３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２゜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ュー
ト１４が接続され、一方混合室２トの燃焼ガス出口２１
は分離サイクロンＣ１に接続されている。

これらの装置を用いるに当づて、原料予熱装置１からの
予熱原料はシュート１４を通して仮焼炉２の燃焼室２８
内に供給され、入目端覆１２を介し開口２ａ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内にて混合・攪拌され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２８への導入口２ｅ上方に設置さ
れたバーナ６８を通して燃料が供給され、噴流層内にて
燃焼が行われる。予熱原料シュート１４を通して燃焼室
ｚｌｌ内に供給された原料粉末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絞り部２．を通過して混合室２ｂに
導入されるが、絞り部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ト内に発生する乱流により
攪拌・混合が促進され、混合室２ト内にて燃焼ガス中に
含まれる可燃成分の完全燃焼を行ったのち、開口２ｆよ
り分離サイクロンＣ４に排出するようになっている。

この様な仮焼炉、即ち仮焼炉の燃焼室へ仮焼用燃料及び
クーラ抽気・から成る原料仮焼用の熱源を導入し、且つ
原料予熱装置からの仮焼すべき予熱原料の全量を供給し
て噴流層を形成する方式の仮焼炉においては、仮焼炉内
での燃料の燃焼が当該噴流層内で行われ、従って燃焼に
よる発生熱が直ちに原料粉末に伝達されるため、仮焼炉
燃焼室内の温度は燃焼室での熱収支から決定される平衡
温度に近くなっており、バーナ装着部の近傍を除いて９
００℃前後の比較的低温に維持されている。

この様に仮焼炉燃焼室内が低温に維持されていることは
燃焼室２８の炉壁を充分安全に保護するためには有効で
あるが、燃焼室２８内での燃料の燃焼性を阻害しており
、仮焼炉２全体として中間絞り機構２ｃとこれに後続す
る混合室２トを設けて燃料燃焼性の向上をはかってはい
るものの、充分な燃焼を確保するためには理論的に必要
な燃焼空気量よりも相当過剰の燃焼空気を仮焼炉へ導入
する必要があり、仮焼炉での燃料消費量の増大を招いて
いる。殊に、仮焼用燃料として微粉炭等の固体燃料や低
品位燃料を使用する場合には、重油等の液体燃料に較べ
て燃焼時間が長くかかるため、燃料の燃焼室内滞留時間
の延長を目的として燃焼室容量を大きく採る必要があり
、設備費の増大を招いている。

又、仮焼炉内での原料粉末の仮焼反応の進行度合は雰囲
気ガス中での炭酸ガス分圧にも関係するが、主として雰
囲気ガス温度に支配されるため燃焼室内が低温に維持さ
れる場合には原料粉末粒子の中心部まで充分に仮焼反応
を進行させることができないので、仮焼炉から分離サイ
クロンを介して焼成炉へ排出する原料粉末の仮焼率も充
分満足できるに至っていない。

本発明は従来技術のもつ上記問題点を解消し、仮焼炉燃
焼室内の温度を適度な高温に調節・維持することにより
、燃料の燃焼性を向上させ、燃焼、用過剰空気量の低減
と原料粉末仮焼反応の促進により燃料消費量を節減し或
いは設備の小型化を達成できるようにした噴流層式仮焼
炉を提供しようとするものである。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明するが、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・後記の趣旨に沿って他の構成とし
たり、或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図は本発明の一実施例を示す概念図であり、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、仮焼炉２内の燃焼ガスの流れおよび仮焼炉
２からの燃焼ガスの排出方法などについては前述の第２
図での従来装置の場合と同様である。

そこで第３図に基づいて、本発明の構成を詳細に説明す
ると、原料予熱装置のサイクロンＣ９からの予熱原料シ
ュート１４は取付角度を調整可能な分配弁１４ｅを備え
た分岐部材１４ａにより２本の予熱原料シュー）１４ａ
、１４ｂに分岐され、一方の分岐シュート１４８は仮焼
炉２の燃焼室２□に、又他方の分岐シュート１４しは混
合室２ｂに接続される。これら分岐シュート１４８およ
び１４ｂと燃−室２．および混合室２トとの接続位置に
ついては特に限定されないが、就中分岐シュート１４．
により燃焼室２１に投入する予熱原料粉末はバーナ６ａ
により燃焼室２ａ内に形成される燃焼域を指向させて燃
焼室２８内に局部的高温部が形成されるのを防止するか
、或いは仮焼炉２の下端開口２ａより燃焼室２□内に上
昇・流入するガスに指向させて燃焼室２ａ内により濃密
な第１の噴流層を形成するのを助成し、又分岐シュート
エイトにより混合室２もに投入する予熱原料粉末は仮焼
炉２の中間絞り部２ｃから混合室２ｂ内に上昇・流入す
る燃焼室２□からの燃焼ガスに指向させて混合室２ｂ内
に第２の噴流層を形成するのを助成するような接続配置
が推奨される。

この様な構成により、燃焼室２．には原料予熱装置から
の仮焼すべき予熱原料の一部が供給されるだけであるか
ら、従来構造による場合に較べて燃焼室２１内の温度を
高めることができる。この燃焼室２１内の温度は燃焼室
２＆と混合室２ｂとへの予熱原料の分配割合によって調
整され、次に述べる燃料の燃焼性、炉壁への原料コーチ
ングの生成および炉壁の熱的保護等を綜合的に勘案して
選定されるが、一般に９５０〜１１００℃、好ましくは
１０００〜１０５０℃とするのが適当であり、このため
には原料予熱装置からの予熱原料の９０〜５０％を燃焼
室２゜へ、又その残りの１０〜５０％を混合室２ｂへ分
配・供給する。ここに燃焼室２ａ内での燃焼温度の効果
につき説明すると、先ず燃料の燃焼速度は燃焼室２１内
の絶対温度の指数関数的に著しく大となるため、僅かの
過剰空気で充分な燃焼を行うことができるようになり、
又燃焼ガスと供給原料との大きな温度差にもとづき燃料
の燃焼熱を有効かつ速やかに原料粉末へ伝達することが
できる様になるので仮焼炉での燃料消費量を低減させる
ことができる。又、微粉炭等の固体燃料又は低品位燃料
を使用する場合にも燃焼温度の上昇により必要燃焼時間
が短縮されるので、仮焼炉の容積を小さく選定すること
ができる。更に、燃焼室２．内の温度は同室内燃焼ガス
中の炭酸ガス分圧により決定される原料粉末の仮焼反応
温度よりも逼かに高くなるので、分岐シュート１４．よ
り燃焼室２１に供給した原料粉末は燃焼室２ａ内にて速
やかに仮焼反応を完了するようになる。一方分岐シュー
ト１４トより混合室２Ｉ、に供給した原料粉末は従来技
術と同程度に仮焼反応を進行させることができ、又混合
室２ｂに供給する原料粉末量は燃焼室２１へ供給し仮焼
反応が著しく進行した原料粉末よりも少量であるので、
これらの混合原料として分離サイクロンＣ１から′焼成
炉３へ排出する仮焼原料粉末は従来技術と同程度の温度
であるにも拘らず仮焼反応がより一層進行した状態とな
っており、焼成装置全体としての熱効率を向上させるこ
とができる。

尚、燃焼室内温度が１１００℃程度を越える場合には燃
焼室２．の壁面に原料粉末のコーチングを発生しやすく
なり、又炉壁の熱的保護の面からも燃焼室内温度をこの
程度に抑えることが望ましい。

この様に燃焼室２ａ内の高い雰囲気温度にもとづき、燃
料の燃焼と原料粉末の仮焼反応とが共に高度に進行した
状態で、燃焼ガスおよび原料粉末は絞り部２ｃを通過し
て混合室２トに導入され、分岐シュー）１４＋、を通し
て供給される予熱原料粉末の１部と攪拌・混合され、こ
こに第２の噴流層を形成して原料粉末を滞留させ、新た
に供給された原料粉末の仮焼反応を進行させて９００℃
程度に温度降下し、混合室２トの開口２督より分岐サイ
クロンＣ４へ排出される。この際、中間絞り部２ｃを通
過する上昇ガスは増速されているので、分岐シュー）１
４＋、を通して混合室２ｂに供給された原料粉末が燃焼
室２１へ落下するのが防止され、燃焼室２＆内を高温に
維持することができる。

これらの仮焼炉において、仮焼炉断面の形状および抽気
導入形態や燃料の種類および燃料供給装置の型式・組数
・配置などは目的に応じて自由に選択できる。例えば、
固体燃料を使用する場合にはバーナ６、に替えて燃料供
給シュートを配設し、粉末状固体燃料を重力により燃焼
室２．へ落下・投入することもできる。又、この際供給
シュートを通して予熱原料粉末を固体燃料と共に仮焼炉
へ供給して燃焼室内の燃料供給部近傍に高温域が形成さ
れるのを防止したり、分離サイクロンＣ。

からの仮焼原料の一部を燃焼室に循環させたり、或いは
燃焼室２８の逆錐体状部に別個のバーナを設置すること
もできる。更には、原料予熱装置の型式（サイクロン型
、基型等）、系列数１段数。

各段を構成する粉末分離器の数等についても全く制限さ
れない。

本発明は以上の如く構成されており、原料予熱装置から
の予熱原料を仮焼炉に供給するに当たり、予熱原料を仮
焼炉の燃焼室と混合室とに分割し且つ調節して供給する
ことにより燃焼室内の温度を適度に高め、以って燃料の
燃焼性を向上させ、燃焼ガスから原料粉末への熱伝達と
原料粉末の仮焼反応を促進し、燃料消費量の低減と設備
の小型化を達成することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のセメントタリン力製造工程を示す線図的
系統図、第２図は第１図における仮焼炉付近のｍ意図、
第３図は本発明の一実施例を示す概念図である。 （符号の説明） １・・・原料予熱装置　　　　　２・・・仮焼炉２８・
・・燃焼室　　　　　　　２１．・・・混合室２ｃ・・
・絞り部　　　　　　　３・・・焼成炉４・・・クリン
カ冷却機　　　　６・・・燃料供給装置１２・・・入口
端覆　　　　　　１３・・・抽気ダクト１４・・・予熱
原料シュート １４ｉ、ｂ・・・分岐シュー）　　　１４ｃ・・・分配
弁１４．・・・分岐部材 １５・・・仮焼原料シュート ０１〜Ｃ３・・・原料粉末分離器 Ｃ４・・・分離サイクロン。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人　　　　弁理士　本庄　武男 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料粉末の流れの方向に見て予熱装置と焼成炉と
   の間に配設され、中間絞り部を境界として上方の混合室
   と、下端を逆錐体状に絞った下方の燃焼室とが形成され
   た仮焼炉であって、燃焼室には燃料供給装置と燃焼用２
   次空気導入口とが設けられ、又上記混合室が分離サイク
   ロンに接続されている原料粉末用噴流層式仮焼炉におい
   て、予熱原料を前記燃焼室と混合室に分配して供給する
   ように原料予熱装置と該燃焼室及び混合室とを予熱原料
   シュートで夫々接続したことを特徴とするセメント原料
   粉末等用噴流層式仮焼炉。
2. （２）予熱原料シュートが分岐されていると共に、その
   分岐部に分配弁が設置されている特許請求の範囲第１項
   に記載のセメント原料粉末等用噴流層式仮焼炉。