WO2013137305A1 - セメント製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2012年3月14日に日本に出願された特願2012-57518号に基づいて優先権を主張し、その内容をここに援用する。
このセメント原料を導管に供給する場合、その上方に複数のサイクロンが設置されている関係上、これらサイクロンでの予熱を均等にするために均等に原料を供給する必要がある。
特許文献1記載の装置は、セメント原料の粉体を供給する原料供給管(傾斜シュート)の底板の下端部上面に、確率曲線状に隆起した山形の凸部が設けられている。この凸部は下端側がもっとも高く上流側の高さが零になるように形成されており、供給した原料が凸部に当たると、左右に分散して導管内に供給されるようになっている。
これら特許文献2又は3記載の装置では、導管内に突出させた分散板や原料スライド面に原料を衝突させることにより、導管内に分散させて供給するようにしている。
また、特許文献2のように、原料供給管の接続口の下に分散板を設けたとしても、導管内への分散板の差し込み長さを十分に長くして設置しなければ、セメント原料の大部分は、導管の内壁付近を流れる旋回流に乗って、1つの分配出口に偏って流出することとなる。
そこで、本発明は以下の解決手段とした。
また、各原料供給管の上流位置には、セメント原料の供給量を調整する供給量制御器が備えられているので、原料供給量の偏りはこの供給量制御器によって調整することができ、各原料供給管に供給されるセメント原料の供給量が制御され、各原料供給管に振り分けることができる。これにより、各分配出口の温度が均等になるように別々の旋回流の流れに供給するセメント原料を調整することができ、その予熱を均等に行うことができる。したがって、排ガスとセメント原料との熱交換効率を高めることができる。また、導管に分散板等を設置する必要がないため、圧力損失が低く、エネルギー消費の少ない操業を行わせることができる。
また、各原料供給管の上流位置には、セメント原料の供給量を調整する供給量制御器が備えられているので、原料供給量の偏りはこの供給量制御器によって調整することができ、各原料供給管に供給されるセメント原料の供給量が制御される。これにより、各分配出口の温度が均等になるように別々の旋回流の流れに供給するセメント原料を調整することができ、その予熱を均等に行うことができる。また、各原料供給管の接続口を一側面の上下に離間した位置に配置しているので、原料供給管の配管引き回しを容易に行うことができる。
また、前記原料供給管の接続口は、前記導管の内壁面に面一に設置されているとよい。
第1実施形態のセメント製造装置は、図4に全体を示したように、セメント原料として石灰石、粘土、珪石、鉄原料等を個別に貯蔵する原料貯蔵庫1と、これらセメント原料を粉砕、乾燥する原料ミル及びドライヤ2と、この原料ミルで得られた粉体状のセメント原料を予熱するプレヒータ3と、プレヒータ3によって予熱されたセメント原料を焼成するセメントキルン4と、セメントキルン4で焼成された後のセメントクリンカを冷却するためのクーラー5等とを備えている。
なお、図3においては、プレヒータ3の構成を簡略化して示したものであり、本実施形態ではプレヒータ3は上下4段のサイクロン13により構成されている。この場合、3段目の一つのサイクロン13Bに対して最上段である4段目に2基のサイクロン13A(本発明で言う、上段側サイクロン。)が並列状態に接続されており、3段目のサイクロン13Bが2基並んで設けられていることにより、最上段のサイクロン13Aは2基ずつ、合計4基設けられている。プレヒータ3は、この構成と異なる構成のものとしてもよい。
なお、導管21の一側面の両側部に設けられた原料供給管22は、図2に示すように、その中心間距離が、導管21の直径Dと各原料供給管22の直径dとの差分D-dに設定され、導管21の一側面に最も離間するように配置される。
そして、これら原料供給管22の上流には、各原料供給管22へのセメント原料の供給量を調整する供給量制御器26が備えられている。この供給量制御器26によって、各分配出口21aに供給されるセメント原料の温度が均等に予熱されるように、各原料供給管22に供給されるセメント原料の供給量が制御され、各原料供給管22に振り分けられる構成とされている。
なお、分配部23は、導管21の軸線C1と上段側の両サイクロン13Aへの分配出口21a中心間を結ぶ線C2との交点部分とする(図1参照)。
また、この旋回流は、図1の模式図に示すように、下段側のサイクロン13Bから導管21を経由して分配部23で2つに分配され、上段側の2基のサイクロン13Aに分かれて流通する。2基のサイクロン13Aのうちの一方側に流れる流れを黒塗り矢印で示し、他方側に流れる流れを白抜き矢印で示しており、導管21内ではこれらが螺旋状にねじれながら上昇する。そして、導管21内を上昇して分配部23まで到達し、この分配部23から分岐した状態で分配出口21aからそれぞれのサイクロン13Aに導出される。
このように、導管21内が2つの流れがねじれながら上昇する旋回流となることから、セメント原料がそのいずれか一方の流れにのみ投下されてしまうと、上段側の2基のサイクロン13Aのうちの一方にのみ偏って供給され、その一方のサイクロン13Aのみ負荷が増大することになる。
また、各接続口22aを導管21の一側面に設けることで、各原料供給管22を導管21の一側方から設けることができる等、原料供給管の引き回しを容易に行うことができる。
図5に示すセメント原料装置は、導管21の各上段側サイクロン13Aへの分配部23よりも下方位置であって導管21の一側面の上下に離間した位置に原料供給管22の接続口22aがそれぞれ接続され、これら原料供給管の上流位置に、各原料供給管22へのセメント原料の供給量を調整する供給量制御器26が備えられている。そして、各原料供給管22の接続口22aの中心間距離hと、導管21の直径Dとの比率h/Dが、0.4~1.3に設定されている。
また、各原料供給管22の上流位置には、各原料供給管22へのセメント原料の供給量を調整する供給量制御器26が備えられているので、原料供給量の偏りはこの供給量制御器26によって調整することができ、各原料供給管22に供給されるセメント原料の供給量が制御される。これにより、各分配出口21aに供給されるセメント原料の温度が均等になるように、別々の旋回流の流れに供給するセメント原料を調整することができ、その予熱を均等に行うことができる。また、各原料供給管22の接続口22aを一側面の上下に離間した位置に配置しているので、原料供給管22の配管引き回しを容易に行うことができる。
シミュレーションの導管モデルは、最上段のサイクロンへの分配出口21aを備える構成とし、図1に示すように、原料供給管22の接続口22aを導管21の一側面の両側部に備える導管モデル1を構成した。
そして、導管モデル1において、上段側サイクロンの各分配出口21aの中心を通る水平面P1から原料供給管22の各接続口22aの中心を通る水平面P2の間の垂直距離Hと、導管21の直径Dとの比率H/Dを、1.45,1.88,2.26,2.64に設定した4種類の導管モデルを構成し、これらの導管について熱流体シミュレーションを行った。各原料供給管22へのセメント原料の供給量(原料供給量制御割合)は均等に設定し、分配部を経由した後の導管の左右の分配出口温度を計算して、その温度差を求めた。
導管モデル1のシミュレーション結果を、表1及び図6において破線で示す。図6の縦軸は、左右の分配出口間の排ガス温度差である。
導管モデル2においては、各原料供給管22の接続口22aの中心間距離hと、導管21の直径Dとの比率h/Dを、0.25,0.38,0.76,1.14,1.52に設定した5種類の導管モデルを構成し、これらの導管について熱流体シミュレーションを行った。また、各原料供給管22へのセメント原料の供給量(原料供給量割合)は均等に設定した。また、シミュレーションの条件は、導管モデル1と同様に設定し、導管モデル2の原料供給管22の傾斜角度θも、35°に設定した。
導管モデル2の結果を表3及び図7に示す。図7の縦軸は、左右の分配出口間の排ガス温度差である。
例えば、最上段のサイクロン13Aに接続されている導管への原料供給についてのみ説明したが、各段で複数設置されるサイクロンへの導管や、最下段のサイクロン13Dとセメントキルンの窯尻部6との間を接続するライジングダクト25(図4参照))に原料を供給する場合にも本発明を適用することもできる。
また、セメント原料としてミルから送られる生原料だけでなく、上部のサイクロンを経由した後に下部のサイクロンに導かれる予熱途中の原料を導管に供給する場合にも、本発明を適用することができる。
4 セメントキルン
6 窯尻部
13,13A~13D サイクロン
21 導管
21b 内壁面
22 原料供給管
23 分配部
24 上端
25 ライジングダクト
26 供給量制御器
Claims (7)
- セメントキルンで発生した排ガスを流通させる複数のサイクロンが上下方向に連結状態とされるとともに、2個の上段側サイクロンとその下方に配置される下段側サイクロンとの間に、下段側サイクロンから導出される前記排ガスを上方に流通させ分配して各上段側サイクロンに導く導管が設けられ、前記導管における前記各上段側サイクロンへの分配部よりも下方位置であって前記導管の一側面の両側部に、セメント原料を供給する原料供給管がそれぞれ接続され、これら原料供給管の上流位置には、各原料供給管への前記セメント原料の供給量を調整する供給量制御器が備えられており、前記上段側サイクロンの各分配出口の中心を通る水平面から前記原料供給管の各接続口の中心を通る水平面との間の垂直距離Hと、前記導管の直径Dとの比率H/Dが、1.4~2.5に設定されていることを特徴とするセメント製造装置。
- セメントキルンで発生した排ガスを流通させる複数のサイクロンが上下方向に連結状態とされるとともに、2個の上段側サイクロンとその下方に配置される下段側サイクロンとの間に、下段側サイクロンから導出される前記排ガスを上方に流通させ分配して各上段側サイクロンに導く導管が設けられ、前記導管における前記各上段側サイクロンへの分配部よりも下方位置であって前記導管の一側面の上下に離間した位置にセメント原料を供給する原料供給管がそれぞれ接続され、これら原料供給管の上流位置には、前記セメント原料の供給量を調整する供給量制御器が備えられており、各原料供給管の接続口の中心間距離hと、前記導管の直径Dとの比率h/Dが、0.4~1.3に設定されていることを特徴とするセメント製造装置。
- 前記原料供給管の中心間距離が、前記導管の直径をD、各原料供給管の直径をdとしたときに、これらの差分(D-d)に設定されていることを特徴とする請求項1記載のセメント製造装置。
- 前記原料供給管は、前記導管の軸線に対して20°~50°の角度で傾斜して設けられていることを特徴とする請求項1記載のセメント製造装置。
- 前記原料供給管の接続口は、前記導管の内壁面に面一に設置されていることを特徴とする請求項1記載のセメント製造装置。
- 前記原料供給管は、前記導管の軸線に対して20°~50°の角度で傾斜して設けられていることを特徴とする請求項2記載のセメント製造装置。
- 前記原料供給管の接続口は、前記導管の内壁面に面一に設置されていることを特徴とする請求項2記載のセメント製造装置。
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