JPS6211538A - 排熱ボイラを付属したセメント原料粉末予熱装置 - 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、セメント原料粉末を焼成処理する装置に付設
される浮遊式予熱装置、例えばサイクロンタイプの多段
式予熱装置において、排ガス顕然を発電用ボイラで効率
良く回収利用することのできる装置に関するものである
。

［従来の技術］ 第３図は、セメント原料を予熱・焼成するときの用いら
れる装置の一例を示すもので、この装置は主として原料
粉末捕集器としてのサイクロン０１〜Ｃ３、分離サイク
ロンＣ４並びに最下位の熱交換段を構成する燃焼装置付
の仮焼炉２を上下方向に配列してなる予熱装置１、焼成
炉３及びクリンカー冷却機４より構成される。

スクリューコンベア等の供給装置５ａによって送られて
きた原料粉末Ａは、供給機５ｂの原料排出シュートを通
してダクト７ａに送られ、ダクト７ａ内の上昇気流と共
に最上段のサイクロンＣＩへ送られる。そしてサイクロ
ンＣ１，Ｃ２，Ｃ３及び原料シュート８ａ、８ｂ、８ｃ
を経由しながら順次降下し、その間ガスダクト７ａ、７
ｂ。

７ｃを上昇する熱風によって順次加熱され、バーナ６ａ
を備えた仮焼炉２に入って仮焼された後ガスダクト７ｄ
を通って分離サイクロンＣ４に入り、次いで原料シュー
ト８ｄから焼成炉入口端覆１２を経て焼成炉３へ導入さ
れる。

焼成炉８には冷却機４からの高温空気とバーナ６ｂから
の焼成用燃料が導入されており、高温下で焼成を受けた
クリンカーはクリンカー冷却機４に入って冷却され、更
にタリンカーコンベア１１によって搬出される。尚９は
余剰空気誘引通風機、１０は押込送風機、１３は抽気ダ
クト、１４は排ガス誘引通風機、１５は排ガスダクトを
夫々示す。

この様な焼成装置における予熱装置１の最上段サイクロ
ンＣＩから排出される排ガスの温度は、予熱装置１の熱
交換方式にもよるが、図示する様な４段熱交換式の場合
においては通常３５０〜４００℃程度であり、未だ相当
の熱エネルギーが残されている。そこでこの排ガス顕熱
を更に有効利用する為、第３図に示した如く排ガスダク
ト１５の途中に排熱利用設備としてのボイラ１６を設置
し、高温排ガスとの熱交換により蒸気を発生させてこれ
を発電に利用することにより熱経済性の向上を図ってい
る。尚ボイラ１６の水管が破損した場合等に対処する為
、ボイラ１６を迂回するバイパスダクト１７を設けると
共に、ダクト本管１５にダンパ１８ａ、バイパスダクト
１７にダンパ１８ｂを設け、これらの開閉操作によって
燃焼装置の運転を継続して行なうことができる様にして
いる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところがこの様な従来の排熱利用設備において熱交換段
数が４段以上の場合には、排ガスダクト１５内の排ガス
温度がそれ程高温でない為、ボイラ１６における発生蒸
気の温度及び圧力が十分に上がらず、タービンでの発電
効率が低い。しかも予熱装置１の排ガスは一般に原料乾
燥用の熱源としても使用されるので、その余剰分しかボ
イラ１６での加熱に利用することができず、結局利用可
能なガス顕熱が不足して発電用タービンの効率が十分に
高いものとなっていない。

こうした熱量不足を補う方法として、排ガスダクト１５
の適所に燃焼室を設け、燃料及び燃焼用空気を供給して
排ガス温度を高めることも考えられるが、燃焼炉や仮焼
炉以外に燃焼部を設けるのは、設備的にも操業的にも好
ましいことではない。しかも燃料として安価な石炭を利
用する場合は、燃焼室で発生する燃焼残灰の処理が厄介
になる。

本発明者は上記の様な事情に着目してなされたものであ
って、その目的は、排ガス顕熱の不足を予熱装置への原
料粉末送給機構の改善によって補い、予熱装置に付属の
排熱ボイラでの熱利用効率を高めようとするものである
。

［問題点を解決する為の手段］ 本発明はこうした研究の結果完成されたものであって、
その構成は、原料粉末捕集器、ガスダクト及び原料シュ
ートより構成される４段以上の熱交換ユニットを上下方
向に連接して構成される予熱装置の排ガスラインに排熱
ボイラを付属してなるセメント原料粉末子熱装置におい
て、当該予熱装置から前記排熱ボイラへ導入する排ガス
温度を高めるために、原料粉末供給機の原料排出シュー
トを、少なくとも最上段の熱交換ユニットを含む複数段
の熱交換ユニットに接続すると共に、前記排熱ボイラへ
導入される排ガスの温度、最上段熱交換ユニット内の混
相流の温度、同ユニットのガス排出部温度、又は同ユニ
ットの粉末排出部温度の少なくとも１つを検知する温度
検出器、及び、最上段の熱交換ユニット及び／又は最上
段以外の熱交換ユニットへ原料粉末を供給する供給機の
供給量調整装置を備えてなるところに要旨が存在する。

［作用及び実施例コ 以下実施例を示す図面に基づいて本発明の構成及び作用
効果を説明するが、下記は代表例でありて本発明を限定
する性質のものではなく、熱交換ユニットの種類、構造
等はもとより、排熱ボイラの具体的な構成等を必要に応
じて適宜変更することはすべて本発明の技術的範囲に含
まれる。

第１図は本発明の実施例を示す概略説明図であり、全体
的な構成は第３図に準じて理解すればよい。本例におけ
る特徴的な部分は、供給装置５ａにより搬送する原料粉
末Ａを供給機５ｂ及び５ｃから分割して予熱装置１へ供
給する様に構成したところにあり、一部の原料粉末Ａは
従来通り最上段の熱交換ユニットを構成するガスダクト
７ａへ送り他の一部は最上段の熱交換ユニットを飛ばし
て次段の熱交換ユニットを構成するガスダクト７ｂへ短
絡して送る。その結果、最上段の熱交換ユニットへ供給
する原料粉末の減少分に相当して予熱装置１における熱
効率が低下し、この結果最終的に予熱装置１から排出さ
れる排ガス温度が上昇し、ボイラ１６での回収熱が大巾
に増加すると同時に、発生蒸気の温度及び圧力が高くな
るのでタービンでの発電効率が著しく改善される。この
際、排ガス温度は供給機５ｂ、５ｃから供給する原料粉
末の分配比によって変わり、ガスダクト７ａへの供給量
比を高めれば排ガス温度は降下し、反対にガスダクト７
ｂへの供給量比を高めれば排ガス温度は上昇する。従っ
て第１図に示した様に、排ガスダクト１５の適所に温度
検出器１９を取付けると共に、供給機５ｃあるいは５ｂ
の一方又は両方に供給量調整装置２０を設けておき、ボ
イラ１６を効率良く作動させるのに必要な温度に応じて
供給機５ｂ、５ｃから供給する原料の分配比を変えるこ
とにより、排ガス温度を調整することができる。しかも
前記温度検出器１９と供給量調整装置２０を制御装置２
１に電気的に接続し、上記温度検出器１９による検出温
度が所定値となる様に供給機５Ｃ又は５ｂの供給量調整
装置２０を制御すれば、焼成装置の操業状態が変動した
場合でも排ガス温度を可及的一定に維持することができ
る。その結果ボイラ１６へ供給される熱量が一定とな）
てその稼動状態が安定化し、発電装置では常に一定の電
力が得られる様になる。又必要に応じて発電量の設定を
調節することができ、更に最上段の熱交換ユニット以外
へ原料粉末の一部を直接供給することによる焼成装置で
の燃料使用量の増加を最少に抑えることができる。尚温
度検出器１９は排ガスダクト１５に設置してボイラ１６
へ導入するガス温度を検出することの他、予熱装置１の
最上段熱交換ユニットを構成するサイクロンＣ８内又は
同ガスダクト７ａ内におけるガス−原料粉末混相流の温
度や、第２図に示す如くサイクロンＣＩに接続した原料
シュート８ａ内の原料温度で代用することもできる。

尚上記では原料粉末Ａを最上段の熱交換ユニットを構成
するガスダクト７ａと次段のガスダクト部ｂとに分配し
て供給する例を示したが、後者については第３段目以降
の熱交換ユニットへ分配して供給したり、あるいは最下
段の仮焼炉２や焼成炉３へ直接供給することもできる。

また分配した原料粉末の供給投入位置は各ガスダクト部
に限定される訳ではなく、熱交換ユニットの原料排出用
シュート８ａ、８ｂ−・・へ供給したり、あるいは第２
図に要部を示す様にサイクロンＣ２，Ｃ３・・・へ直接
供給することもでき、この様な分配手段を複数組合せて
採用してもよい。

この様に本発明では、予熱装置への原料粉末供給機を少
なくとも２個併設し、１つの供給機からは最上段の熱交
換ユニットへ原料粉末を送り、他の供給機からは第２段
目以降の熱交換ユニット又は焼成炉へ原料を送る様に構
成することにより、予熱装置１における原料粉末の予熱
効率を若干犠牲にして排ガス温度を高めるものであり、
それに伴って仮焼炉２又は焼成炉３における燃料使用量
を増加させる必要が生じる。しかしこの増加熱量は、排
ガス温度の上昇によるボイラ１６での熱回収量の増加及
び熱利用効率の向上のために利用されるものであり、全
体のエネルギー経済からすれば従来例よりも相当改善さ
れる。しかも仮焼炉２や焼成炉３で元々使用する燃料を
増加するだけであるから、排ガスラインに燃料を供給す
る場合に較べて設備的、操業的な負担が増加する恐れも
ない。加えて燃料として微粉炭等の固体燃料を使用する
場合でも燃焼により生ずる灰分は焼成装置内でセメント
原料の一部として消費されるので、特別な灰処理設備も
不要である。本発明の装置を使用することによって得ら
れる更に他の利点として、ボイラ１６等の木管への微粉
末の付着抑制効果が挙げられる。即ち従来例の様に最上
段の熱交換ユニットへ原料粉末の全量を供給する場合に
は、サイクロンＣ１で補足しきれなかった多量の微粉が
排ガスと共にボイラ１６方向へ送られ、これが木管に付
着して伝熱効率を低下させるが、本発明装置の様に供給
原料を第２段目以降の熱交換ユニットへ分配して供給す
ると、サイクロンｃ１から排ガスと共に持ち出される微
粉の量が減少し、ボイラ１６の木管への付着及びそれに
伴う伝熱効率の低下が抑制されると共に、付着した微粉
を除去する為の上記ブロー等の処理頭皮を少なくするこ
とができる。

前述の様に最上段の熱交換ユニット以外の熱交換ユニッ
トへ原料粉末を分配供給する位置は種々考えられるが、
第１図に示した様に原料供給装置５ａからの短絡シュー
トを第２段目の熱交換ユニットへ接続する場合には、必
要に応じて原料粉末の全量を第２段熱交換ユニットへ供
給することができ、この際最上段のサイクロンＣ１は粉
末捕集専用に使用されるためボイラ１６へ流入する原料
粉末量を最少に抑えることができる。この様な構成にな
る一実施例において原料粉末の全量をガスダクト７ｂへ
供給したとき、同じく全量をガスダクト７ａへ供給する
従来例に較べて予熱装置１の排ガス温度は約６０℃上昇
し、仮焼炉２における燃料使用量の増加はＩＫｇタリン
カー当り４０ｋｃａｌ程度であった。

尚本発明装置を使用するに当っては、図示した如く予熱
装置の最下段熱交換ユニットを構成するガスダクトに燃
焼装置を備えた仮焼炉２を接続し、予熱装置１全体の温
度変化を該仮焼炉２の操業条件の調整によって吸収し、
焼成炉３の操業条件を安定化するのが好ましいが、仮焼
炉２を具備しない通常タイプの予熱装置に適用すること
も可能である。また本発明装置ではボイラの熱利用効率
を高める為に、前述の如く予熱効率を犠牲にして排ガス
温度を高めるものであるから、ボイラを稼動させない場
合には、例えば第１図における供給機５Ｃを全閉、供給
機５ｂを全開にして原料粉末Ａの短絡供給を行なわず、
予熱装置１が最高の熱効率を発揮する様にして使用する
。

面図では１基の焼成炉３に対して１系列の予熱装置１を
組合せた例を示したが、この他１基の焼成炉に対して２
系列以上の予熱装置を併設してそのうちの少なくとも１
系列に本発明の思想を適用し、複数系列からの排ガスを
合流させてボイラへ導くこともでき、あるいは予熱装置
へ供給する原料粉末をタリンカー冷却機４の余剰空気を
利用して予備加熱する様な構成とすることも可能であり
、これらの程度の設計変更はすべて本発明の技術的範囲
の実施とみるべきである。

［発明の効果］ 本発明は概略以上の様に構成されるが、要は原料粉末を
、予熱装置の最上段の熱交換ユニットと第２段目以降の
熱交換ユニットへ分配して供給する構成とすることによ
り排ガス温度を高め且つ調整することができ、それによ
りボイラへの供給熱量を増大させると共にその熱利用効
率を大幅に高め得ることになった。そしてこの回収エネ
ルギー量の増加は、焼成炉等における燃料増加分を補っ
て余りあるものであり、予熱・焼成及び排熱利用設備全
体としてのエネルギー経済性を大幅に高めることができ
た。尚本発明装置の設計に当っては、原料粉末供給部に
原料を分配して供給する機構を付加するだけであるから
、設備上の負担が極めて軽微であると共に既存設備への
適用も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略説明図、第２図は本
発明の他の実施例を示す要部説明図、第３図は公知のセ
メント原料粉末子熱・焼成及び排熱利用設備を示す概略
説明図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料粉末捕集器、ガスダクト及び原料シュートよ
   り構成される４段以上の熱交換ユニットを上下方向に連
   接して構成される予熱装置の排ガスラインに排熱ボイラ
   を付属してなるセメント原料粉末子熱装置において、当
   該予熱装置から前記排熱ボイラへ導入する排ガス温度を
   高めるために、原料粉末供給機の原料排出シュートを、
   少なくとも最上段の熱交換ユニットを含む複数段の熱交
   換ユニットに接続すると共に、前記排熱ボイラへ導入さ
   れる排ガスの温度、最上段熱交換ユニット内の混相流の
   温度、同ユニットのガス排出部温度、又は同ユニットの
   粉末排出部温度の少なくとも１つを検知する温度検出器
   、及び、最上段の熱交換ユニット及び／又は最上段以外
   の熱交換ユニットへ原料粉末を供給する供給機の供給量
   調整装置を備えてなることを特徴とする排熱ボイラを付
   属したセメント原料粉末子熱装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、原料粉末供給機
   の原料排出シュートを最上段の熱交換ユニットと次段の
   熱交換ユニットに接続してなるセメント原料粉末子熱装
   置。
3. （３）特許請求の範囲第１又は２項において、最下段の
   熱交換ユニットを構成するガスダクトに、燃焼装置を備
   えた仮焼炉を接続してなるセメント原料粉末子熱装置。
4. （４）特許請求の範囲第１〜３項のいずれかにおいて、
   前記温度検出器により検知される温度が所定値となる様
   に、当該温度検出器の信号により前記供給量調整装置を
   作動させる制御装置を備えてなるセメント原料粉末子熱
   装置。