JPS649555B2 - - Google Patents

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原料粉末用
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、
以つ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
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
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
から予熱原料シユート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から抽気ダク
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６ａから供給される燃料に
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６ｂ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
けてクリンカになつたのち、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
によつて供給され、クリンカと熱交換を行つて昇
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に接続されている。又、燃焼室２
ａ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、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の燃焼ガス出口２ｆ
は分離サイクロン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内にて混合・撹
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２ａへの導入口２ｅ上方に
設置されたバーナ６ａを通して燃料が供給され、
噴流層内にて燃焼が行われる。予熱原料シユート
１４を通して燃焼室２ａ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２ｃ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２ｂ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、従つ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
度に近くなつており、バーナ装着部の近傍を除い
て900℃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２ａ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２ａ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２ｂを設け
て燃料燃焼性の向上をはかつてはいるものの、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
できるに至つていない。

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、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C₃か
らの予熱原料シユート１４は取付角度を調整可能
な分配弁１４ｃを備えた分岐部材１４ｄにより２
本の予熱原料シユート１４ａ，１４ｂに分岐さ
れ、一方の分岐シユート１４ａは仮焼炉２の燃焼
室２ａに、又他方の分岐シユート１４ｂは混合室
２ｂに接続される。これら分岐シユート１４ａお
よび１４ｂと燃焼室２ａおよび混合室２ｂとの接
続位置については特に限定されないが、就中分岐
シユート１４ａにより燃焼室２ａ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２ａ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２ｄより燃焼室２ａ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
ユート１４ｂにより混合室２ｂ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２
ｂ内に上昇・流入する燃焼室２ａ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２ａ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２ａ内の温度を高めることができる。この
燃焼室２ａ内の温度は燃焼室２ａと混合室２ｂと
への予熱原料の分配割合によつて調整され、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２ａ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２ａ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２ａ
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遥か
に高くなるので、分岐シユート１４ａより燃焼室
２ａ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
ユート１４ｂより混合室２ｂ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２ａ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C₄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つ
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２ａ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２ｂに導入され、
分岐シユート１４ｂを通して供給される予熱原料
粉末の１部と撹拌・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２ｂの開口２ｆより分離サ
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、
分岐シユート１４ｂを通して混合室２ｂに供給さ
れた原料粉末が燃焼室２ａへ落下するのが防止さ
れ、燃焼室２ａ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６ａに替えて燃料供給シユートを配設
し、粉末状固体燃料を重力により燃焼室２ａへ落
下・投入することもできる。又、この際供給シユ
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
C₄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２ａ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、塔型等）、系列数、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、以つ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クリンカ製造工程を示
す線図的系統図、第２図は第１図における仮焼炉
付近の概念図、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、２ａ……燃焼室、２ｂ……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……予熱原料シユート、１４
ａ，ｂ……分岐シユート、１４ｃ……分配弁、１
４ｄ……分岐部材、１５……仮焼原料シユート、
C₁〜C₃……原料粉末分離器、C₄……分離サイク
ロン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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つた下方の燃
   焼室とが形成された仮焼炉であつて、燃焼室には
   燃料供給装置と燃料用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
   を予熱原料シユ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用噴流層式仮焼炉。 ２ 予熱原料シユ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用噴流層式
   仮焼炉。