JP2012201580A

JP2012201580A - 排ガスの冷却方法及び排ガスの冷却装置

Info

Publication number: JP2012201580A
Application number: JP2011070608A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakayama; 信中山
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-22
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: JP5582414B2

Abstract

【課題】プレヒータ内の温度の低下を抑制して排ガスを冷却することが可能な排ガスの冷却方法及び冷却装置を提供する。
【解決手段】セメント原料Ｍを仮焼するプレヒータ１２及び仮焼されたセメント原料Ｍを焼成するキルン１４の少なくとも一方から排出される排ガスＧ１の一部をプローブ１６の内部に抽気する工程と、排ガスＧ１を抽気する方向に向けて傾斜した態様でプローブ１６に接続された供給部から、プローブ１６の内部に冷却ガスＧ２を供給する工程とを備えている。供給する工程では、排ガスＧ１を抽気する方向とのなす角度が７０度以下になるように冷却ガスＧ２を供給することを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガスの冷却方法及び排ガスの冷却装置に関し、より特定的には、セメント原料を焼成する際に排出される排ガスの冷却方法及び冷却装置に関する。

セメント産業において、ナトリウム、カリウム等のアルカリや塩素等の種々の揮発性の不純物が含まれている産業廃棄物等をセメント原料の一部として利用することが進められている。これは、リサイクルの観点からも要望されている。特に、近年は、セメント生産量に対し、塩素含有産業廃棄物の処理の増加や、高濃度塩素含有産業廃棄物の処理等が期待されており、セメントから塩素を除去する技術が望まれている。

セメントから塩素を除去する技術として、セメント原料を焼成する系内から排ガスの一部を抽気して塩素を除去する技術が挙げられる（例えば特許文献１、特許文献２）。

特許文献１には、二重管構造のプローブをキルン排ガス流路に連通させ、該プローブの内管を介してキルン排ガスの一部を抽気するとともに、該プローブの内管と外管との間の流体通路に冷却空気を供給するキルンバイパスにおける排ガス冷却方法において、冷却空気を内管の先端部内方に案内して該プローブの先端部に混合急冷域を形成することを特徴とするキルンバイパスにおける排ガスの冷却方法が開示されている。

特許文献２には、セメントクリンカ製造装置のキルン排ガスを抽気するための抽気プローブと、抽気プローブに連結され冷却空気を吹き込むための吸込部を備える冷却室と、冷却室からキルン排ガスと冷却空気を送気するための連結管とを備えたキルン排ガス抽気設備において、吸込部は抽気プローブの長手方向に対して直交し、かつ、冷却空気が旋回流を形成するように冷却室の垂直断面の接線方向に設けられてなるキルン排ガス抽気設備が開示されている。

特開平１１−３５３５５号公報特開２００８−２３９４１３号公報

しかしながら、特許文献１に開示のキルンバイパスにおける排ガスの冷却方法では、プローブの外管に供給された冷却ガスを内管の先端部内方に案内して、プローブの先端部でキルン排ガスと冷却空気との混合急冷域を形成している。このため、プローブの先端部の混合急冷域において、冷却空気は、キルン排ガスが流れる方向と対向する方向に流れ込む。したがって、冷却空気の一部がプレヒータ側に逆流し、プレヒータ内の温度が低下してしまう。

また、特許文献２に開示のセメントキルン排ガスの抽気装置では、吸込部は抽気プローブの長手方向に直交するように設けられている。このため、冷却空気は、キルン排ガスの流れる方向と直交する方向に流れ込む。したがって、冷却空気の一部がプレヒータ側に逆流し、プレヒータ内の温度が低下してしまう。

本発明は、上記問題点に鑑み、プレヒータ内の温度の低下を抑制して排ガスを冷却することが可能な排ガスの冷却方法及び排ガスの冷却装置を提供することを課題とする。

本発明の排ガスの冷却方法は、セメント原料を仮焼するプレヒータ及び仮焼されたセメント原料を焼成するキルンの少なくとも一方から排出される排ガスの一部をプローブの内部に抽気する工程と、排ガスを抽気する方向に向けて傾斜した態様でプローブに接続された供給部から、プローブの内部に冷却ガスを供給する工程とを備え、供給する工程では、排ガスを抽気する方向とのなす角度が７０度以下になるように冷却ガスを供給することを特徴としている。

本発明の排ガスの冷却装置は、セメント原料を仮焼するプレヒータと、プレヒータで仮焼されたセメント原料を焼成するキルンと、プレヒータ及びキルンの少なくとも一方から排出される排ガスの一部を抽気するプローブと、排ガスを抽気する方向に向けて傾斜した態様でプローブに接続されるとともに、プローブの内部へ冷却ガスを供給する供給部とを備え、プローブにおいて供給部と接続された領域における排ガスを抽気する方向に沿って延在する方向と、供給部においてプローブ側に向けて延在する方向とのなす角度が７０度以下であることを特徴としている。

本発明の排ガスの冷却方法及び排ガスの冷却装置によれば、プローブ内において排ガスを抽気する方向と、供給部において冷却ガスを供給する方向とのなす角度が７０度以下であるので、プローブ内を流れる排ガスの方向と直交及び対向する方向に、冷却ガスが流れることを抑制できる。このため、冷却ガスがプレヒータ側に向けて流れることを抑制できる。したがって、プレヒータ内の温度の低下を抑制して排ガスを冷却することができる。

以上説明したように、本発明によれば、プレヒータ内の温度の低下を抑制して排ガスを冷却することが可能な排ガスの冷却方法及び排ガスの冷却装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１における排ガスの冷却装置を示す模式図である。本発明の実施の形態１におけるライジングダクト近傍を示し、図１における領域ＩＩの拡大模式図である。本発明の実施の形態１における排ガスの冷却装置を構成するプローブ及び供給部を示し、図１における領域ＩＩＩの拡大模式図である。本発明の実施の形態１におけるプローブの延在方向と供給部の延在方向とのなす角度を説明するための図である。本発明の実施の形態１の変形例における排ガスの冷却装置を構成するプローブ及び供給部を示し、図１における領域Ｖの拡大模式図である。本発明の実施の形態２における排ガスの冷却装置を構成するプローブ及び供給部を示す拡大模式図である。本発明の実施の形態２の変形例における排ガスの冷却装置を構成するプローブ及び供給部を示す拡大模式図である。実施例における排ガス及び冷却ガスの流れを説明するための模式図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施の形態である排ガスの冷却装置について説明する。実施の形態１の排ガスの冷却装置は、セメント原料を焼成する際に排出される排ガスＧ１の一部を抽気し、抽気された排ガスＧ１を冷却するための装置である。

具体的には、図１に示すように、本実施の形態における排ガスの冷却装置は、セメントクリンカ製造装置１０の一部を構成し、プローブ１６と、冷却ガス供給部１７とを備えている。クリンカ製造装置１０は、原料供給部１１と、プレヒータ１２と、ライジングダクト１３と、キルン１４と、冷却部１５と、プローブ１６と、冷却ガス供給部１７と、固気分離手段１８とを備えている。

原料供給部１１は、セメント原料Ｍを貯留可能であり、プレヒータ１２を介してキルン１４にセメント原料Ｍを供給する。

この原料供給部１１は、プレヒータ１２（本実施の形態では移動部ＰＭ）に接続されている。プレヒータ１２は、複数のサイクロンを多段に接続したニューサスペンションプレヒータであり、図１に示すように、サイクロン１２ａ〜１２ｄと、仮焼炉１２ｅと、移動部ＰＭ、ＰＧ１とを含んでいる。

移動部ＰＭは、サイクロン１２ａ〜１２ｄ及び仮焼炉１２ｅに主にセメント原料Ｍを移動させるものであり、原料供給部１１及びサイクロン１２ａと、サイクロン１２ａ及びサイクロン１２ｂと、サイクロン１２ｂ及びサイクロン１２ｃと、サイクロン１２ｃ及び仮焼炉１２ｅと、仮焼炉１２ｅ及びサイクロン１２ｄと、サイクロン１２ｄ及びライジングダクト１３とを接続している。

移動部ＰＧ１は、仮焼炉１２ｅ及びサイクロン１２ｄ〜１２ａに主として排ガスＧ１を移動させるものであり、ライジングダクト１３及び仮焼炉１２ｅと、仮焼炉１２ｅ及びサイクロン１２ｄと、サイクロン１２ｄ及びサイクロン１２ｃと、サイクロン１２ｃ及びサイクロン１２ｂと、サイクロン１２ｂ及びサイクロン１２ａとを接続している。

サイクロン１２ａ〜１２ｃは、移動部ＰＧ１により移動され、かつ仮焼炉１２ｅ及び後述するキルン１４から排出された排ガスＧ１と、移動部ＰＭにより移動されるセメント原料Ｍとを熱交換する。サイクロン１２ｄは、仮焼炉１２ｅ及び後述するキルン１４で排出された排ガスＧ１と、仮焼炉１２ｅで仮焼したセメント原料Ｍとを分離する。

仮焼炉１２ｅは、サイクロン１２ａ〜１２ｃにより加熱されたセメント原料Ｍを所定の温度で仮焼する。所定の温度とは、例えば８００℃以上１０００℃以下である。また、仮焼炉１２ｅは、後述するキルン１４から排出される排ガスＧ１を、ライジングダクト１３を介してサイクロン１２ｄに供給する。

図１及び図２に示すように、ライジングダクト１３は、サイクロン１２ｄに接続された移動部ＰＭと、仮焼炉１２ｅに接続された移動部ＰＧ１と、窯尻３０を介してキルン１４と、プローブ１６とを接続している。ライジングダクト１３の内部には、セメント原料Ｍ及び排ガスＧ１が通過する。

キルン１４は、仮焼炉１２ｅで仮焼されたセメント原料Ｍを焼成する。このキルン１４内に燃料を噴出させるためのバーナ１４ａが配置されている。キルン１４では、例えば１３００℃以上１５００℃以下に加熱することが可能である。キルン１４でセメント原料Ｍを焼成することにより、セメントクリンカＣを製造できる。

冷却部１５は、キルン１４で焼成されたセメント原料Ｍ（セメントクリンカＣ）を冷却する。冷却部１５は、例えばキルン１４で用いられる燃焼用空気と、焼成されたセメント原料Ｍとを熱交換するクリンカクーラである。

プローブ１６は、プレヒータ１２及びキルン１４の少なくとも一方から排出される排ガスＧ１の一部を抽気する。本実施の形態のプローブ１６は、キルン１４から排出された排ガスＧ１の一部を、ライジングダクト１３を介して抽気している。ここでは、プローブ１６の取付位置をライジングダクト１３としているが、取付位置は特に限定されず、例えば窯尻３０であってもよい。

図１及び図３に示すように、冷却ガス供給部１７は、排ガスＧ１を抽気する方向（図３における左方向）に向けて傾斜した態様でプローブ１６に接続されるとともに、プローブ１６の内部へ冷却ガスＧ２を供給する。言い換えると、プレヒータ１２及びキルン１４と反対側の方向（図１及び図３における左側）に向けて傾斜した態様でプローブ１６に接続されるとともに、プローブ１６の内部へ冷却ガスＧ２を供給する。さらに言い換えると、冷却ガス供給部１７は、プローブ１６の延在方向のうち、プレヒータ１２及びキルン１４が配置された側と反対側に向けた方向に傾斜している。

図１、図３及び図４に示すように、プローブ１６において排ガスＧ１を抽気する方向（供給する方向）に沿って延在する方向ｘ（プローブ１６の延在方向ｘ）と、冷却ガス供給部１７においてプローブ１６側に向けて延在する方向ｙ（冷却ガス供給部１７の延在方向ｙ）とのなす角度θが７０度以下である。プローブ１６の延在方向ｘは、プローブ１６のうち冷却ガス供給部１７と接続される領域において、排ガスＧ１を抽気する方向に沿って延在する方向である。

角度θを別の表現にすると、プローブ１６の冷却ガス供給部１７との接続領域においてプレヒータ１２及びキルン１４と反対側（図１、図３及び図４における左側）に向けて延在する方向ｘと、冷却ガス供給部１７においてプローブ１６側（図１、図３及び図４における上側）に向けて延在する方向ｙとのなす角度θである。さらに言い換えると、排ガスＧ１の抽気方向と、冷却ガスＧ２の供給方向とのなす角度θが７０度以下である。

なお、角度θが９０度の場合は、プローブ１６と冷却ガス供給部１７とは互いに直交する態様で接続される。角度θが９０度を超えると、冷却ガス供給部１７は、排ガスＧ１の抽気方向と反対方向に向けて傾斜する態様でプローブ１６に接続される。

角度θは、７０度以下であり、２０度以上６０度以下が好ましく、３０度以上５０度以下がより好ましい。角度θが７０度以下の場合、図３に示すように、冷却ガスＧ２が供給される方向は、排ガスＧ１が抽気される方向と直交及び逆方向にならないため、冷却ガスＧ２が排ガスＧ１に逆流することを抑制できる。このため、冷却ガスＧ２がプレヒータ１２及びキルン１４へ流れることを抑制できるので、プレヒータ１２内の温度の低下を抑制して、排ガスＧ１を冷却することができる。角度θが６０度以下の場合、冷却ガスＧ２が排ガスＧ１に逆流することをより抑制できる。角度θが５０度以下の場合、冷却ガスＧ２が排ガスＧ１に逆流することをより効果的に抑制できる。
一方、角度θが２０度以上の場合、冷却ガスＧ２を排ガスＧ１に均一化を高めて混合できるので、排ガスＧ１の冷却性能の均一化を高めることで、排ガスＧ１の冷却効果を高めることができる。さらに、排ガスＧ１と冷却ガスＧ２との十分な混合までに要する時間を短縮できるので、排ガスＧ１を急激に冷却することができるため、揮発成分を含む排ガスＧ１は潮解性を有するが、揮発性成分がプローブ１６内に付着することを抑制できる。プローブ１６内の付着物を低減できるので、排ガスＧ１及び冷却ガスＧ２（混合ガスＧ３）の流路が狭くなることを抑制できることにより、通風抵抗が増大することを抑制できる。このため、混合ガスＧ３を維持するための誘引ファン（例えば固気分離手段の出口に配置される）の電気的負荷を低減することもできる。角度θが３０度以上の場合、排ガスＧ１の冷却効果をより高めることができるとともに、揮発性成分による付着物をより低減することができる。

プローブ１６において、冷却ガス供給部１７に対して、プレヒータ１２及びキルン１４と反対側の領域では、プレヒータ１２及びキルン１４の少なくとも一方から排出された排ガスＧ１と、冷却ガス供給部１７により供給された冷却ガスＧ２とが混合された混合ガスＧ３が流れる。

図１に示すように、固気分離手段１８は、混合ガスＧ３を移動する移動部ＰＧ３を介して、プローブ１６と接続されている。固気分離手段１８は、混合ガスＧ３を構成する排ガスＧ１に含まれるダストを除去する。固気分離手段１８は、固体と気体とを分離できれば特に限定されず、例えばバックフィルタ、サイクロン、ダストチャンバ、及びこれらの組み合わせなどを用いることができる。

固気分離手段１８でダストが除去された混合ガスＧ３を移動する移動部ＰＧ３は、サイクロン１２ａで熱交換が終了した排ガスＧ１が移動する移動部ＰＧ１と接続されている。

続いて、本実施の形態における排ガスの冷却方法について説明する。本実施の形態における排ガスの冷却方法は、図１〜図４に示す排ガスの冷却装置を用いて、排ガスＧ１を冷却する。

始めに、セメント原料ＭをセメントクリンカＣに製造する工程について説明する。
図１に示すように、原料供給部１１から供給するセメント原料Ｍを、移動部ＰＭを介してサイクロン１２ａ、１２ｂ、１２ｃのそれぞれに通過させる。このとき、サイクロン１２ａ、１２ｂ、１２ｃにおいて、排ガスＧ１と熱交換することで、セメント原料Ｍを加熱する。さらに、加熱したセメント原料Ｍを移動部ＰＭを介して仮焼炉１２ｅに供給し、仮焼炉１２ｅにおいてセメント原料Ｍを仮焼する。仮焼したセメント原料Ｍを、移動部ＰＭ（図示せず）を介してサイクロン１２ｄに通過させる。このとき、サイクロン１２ｄにおいて、排ガスＧ１と熱交換することで、仮焼したセメント原料Ｍをさらに加熱する。次いで、仮焼したセメント原料Ｍを、移動部ＰＭ、ライジングダクト１３及び窯尻３０を介してキルン１４に供給する。供給されたセメント原料Ｍをバーナ１４ａを用いてキルン１４で焼成して、セメントクリンカＣを製造する。このセメントクリンカＣを冷却部１５にて冷却する。なお、揮発性不純物はキルン１４の高温領域で大部分が揮発し、プレヒータ１２にて再び原料Ｍに取り込まれて循環濃縮される。

この状態において、プレヒータ１２及びキルン１４の少なくとも一方から排出される排ガスＧ１の一部を抽気し、抽気した排ガスＧ１を冷却する。本実施の形態では、以下のように排ガスＧ１を冷却する。

なお、セメント原料Ｍを焼成する際に排出される排ガスＧ１の一部を抽気し、抽気した排ガスＧ１から揮発性成分を除去することにより、排ガスを処理することができる。

まず、セメント原料Ｍを仮焼するプレヒータ１２及び仮焼されたセメント原料Ｍを焼成するキルン１４の少なくとも一方から排出される排ガスＧ１の一部を、プローブ１６の内部に抽気する。本実施の形態では、キルン１４から排出される排ガスＧ１の一部をプローブ１６に抽気する。抽気する方法は特に限定されず、例えばファン（図示せず）により抽気することが可能である。

このとき、図２に示すように、ライジングダクト１３では、底部に堆積したセメント原料Ｍと、プレヒータ１２で仮焼されたセメント原料Ｍと、キルン１４から排出される排ガスＧ１とが混在している。このため、キルン１４からプローブ１６またはプレヒータ１２に排ガスＧ１が移動するとともに、プレヒータ１２からキルン１４へセメント原料Ｍが移動することで、底部に付着していた揮発性不純物及びセメント原料Ｍを含むダストＤが舞い上がる。これにより、排ガスＧ１は、ダストＤを含む。

次に、図１、図３及び図４に示すように、排ガスＧ１を抽気する方向に向けて傾斜した態様でプローブ１６に接続された冷却ガス供給部１７から、プローブ１６の内部に冷却ガスＧ２を供給する。言い換えると、プレヒータ１２及びキルン１４と反対側の方向に向けて傾斜した態様でプローブ１６に接続された冷却ガス供給部１７から、プローブ１６の内部に冷却ガスＧ２を供給する。

この工程では、図３及び図４に示すように、排ガスＧ１を抽気する方向とのなす角度θが７０度以下になるように冷却ガスＧ２を供給する。つまり、この工程では、排ガスＧ１が流れる方向と、冷却ガスＧ２が流れる方向とのなす角度θが７０度以下になるように、冷却ガスＧ２を供給する。言い換えると、プローブ１６においてプレヒータ１２及びキルン１４と反対側に向けて延在する方向ｘと、冷却ガス供給部１７においてプローブ１６側に向けて延在する方向ｙとのなす角度θが７０度以下になるように冷却ガスＧ２を供給する。なお、角度θが９０度の場合は、排ガスＧ１が流れる方向と冷却ガスＧ２が流れる方向とは直交する。角度θが９０度を超えると、冷却ガスＧ２は、排ガスＧ１の抽気方向と反対方向に向けて供給される。

角度θは、７０度以下であり、２０度以上６０度以下が好ましく、３０度以上５０度以下がより好ましい。角度θが７０度以下の場合、図３に示すように、冷却ガスＧ２が供給される方向は、排ガスＧ１が抽気する方向と直交または逆方向にならないため、冷却ガスＧ２が排ガスＧ１に逆流することを抑制できる。このため、冷却ガスＧ２がプレヒータ１２及びキルン１４へ流れることを抑制できるので、プレヒータ１２内の温度の低下を抑制して排ガスＧ１を冷却することができる。角度θが６０度以下の場合、冷却ガスＧ２が排ガスＧ１に逆流することをより抑制できる。角度θが５０度以下の場合、冷却ガスＧ２が排ガスＧ１に逆流することをより効果的に抑制できる。
一方、角度θが２０度以上の場合、冷却ガスＧ２を排ガスＧ１に均一化を高めて混合できるので、排ガスＧ１の冷却性能の均一化を高めることで、排ガスＧ１の冷却効果を高めることができるとともに、排ガスＧ１に含まれていた揮発性成分による不純物がプローブ１６内に付着することを抑制できる。角度θが３０度以上の場合、排ガスＧ１の冷却効果をより高めることができるとともに、プローブ１６における揮発性成分による付着物をより低減することができる。

なお、この工程において供給する冷却ガスＧ２は、特に限定されず、例えば空気等を用いる。

この工程において、排ガスＧ１の流れに対して逆行しないように冷却ガスＧ２を供給することで、プレヒータ１２及びキルン１４側へ冷却ガスＧ２が流れ込むことを抑制できる。なお、冷却した排ガス（排ガスＧ１と冷却ガスＧ２との混合ガス）の処理方法は、例えば以下のように行う。

具体的には、冷却した排ガスＧ１を含む混合ガスＧ３を、図１に示すように、移動部ＰＧ３を介して固気分離手段１８に供給する。この工程では、混合ガスＧ３に含まれるダストＤ（図２参照）を固気分離手段１８で分離する。分離したダストＤは、冷却装置の系外に排出されてもよい。あるいは、分離したダストＤからセメント原料をさらに分離して、分離したセメント原料を原料供給部１１へ移動して、再投入してもよい。

一方、固気分離手段１８でダストが除去された混合ガスＧ３は、プレヒータ１２のサイクロン１２ａでセメント原料Ｍと熱交換が終了した排ガスＧ１と共に、冷却装置の系外へ排出される。

（変形例）
図１及び図５を参照して、本発明の実施の形態の変形例１における排ガスの冷却装置及び冷却方法について説明する。変形例１は、基本的には実施の形態１と同様であるが、冷却ガス供給部１７の構造において異なる。

図５に示すように、変形例１の排ガスの冷却装置を構成する冷却ガス供給部１７は、図１におけるプローブ１６において上方に突出した領域に接続されている。この場合であっても、冷却ガス供給部１７は、排ガスＧ１を抽気する方向に向けて傾斜した態様でプローブ１６に接続されている。また、プローブ１６において排ガスＧ１を抽気する方向に沿って延在する方向ｘと、冷却ガス供給部１７においてプローブ１６側に向けて延在する方向ｙとのなす角度は７０度以下である。

変形例１の排ガスＧ１の冷却方法は、プローブ１６の内部を流れる排ガスＧ１の後半で冷却ガスＧ２を供給する。この場合であっても、排ガスＧ１を抽気する方向とのなす角度が７０度以下になるように冷却ガスＧ２を供給する。

ここで、変形例１のように、プローブ１６において排ガスＧ１を抽気する方向に沿って延在する方向ｘが複数存在する場合には、プローブ１６において冷却ガス供給部１７と接続される領域の延在方向を意味する。

なお、本実施の形態及び変形例では、キルン１４から排出される排ガスの冷却装置及び冷却方法について説明したが、本発明は、プレヒータ１２から排出される排ガスについても適用可能である。つまり、本発明は、ｉ）キルン１４及びプレヒータ１２から排出される排ガスの冷却装置及び冷却方法、ｉｉ）キルン１４から排出される排ガスのみの冷却装置及び冷却方法、ｉｉｉ）プレヒータ１２から排出される排ガスのみの冷却装置及び冷却方法を含む。

また、プレヒータ１２から排出される排ガスは、サイクロン１２ａ〜１２ｄ及び仮焼炉１２ｅのいずれかの箇所を通過する排ガスであればよく、１つの箇所から排ガスを抽気してもよく、複数の箇所から排ガスを抽気してもよい。

また、プレヒータ１２及びキルン１４から排ガスを抽気する場合や、プレヒータ１２内の複数箇所から排ガスを抽気する場合等については、それぞれの排ガスに接続された複数のプローブ１６に排ガスを導入してもよく、それぞれの排ガスを１つのプローブ１６に導入してもよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態１及び変形例における排ガスＧ１の冷却装置及び冷却方法は、プローブ１６内において排ガスＧ１を抽気する方向と、冷却ガス供給部１７において冷却ガスＧ２を供給する方向とのなす角度θが７０度以下である。

本発明の実施の形態１及び変形例における排ガスＧ１の冷却装置及び冷却方法によれば、プローブ１６内を流れる排ガスＧ１の方向と直交及び対向する方向（方向ｘと逆方向）に冷却ガスＧ２が流れることを抑制できる。つまり、冷却ガスＧ２がプレヒータ１２及びキルン１４に流れることを抑制できる。これにより、プレヒータ１２及びキルン１４内の温度の低下を抑制して、排ガスＧ１を冷却することができる。

このように、プレヒータ１２及びキルン１４内の温度の低下を抑制できると、プレヒータ１２及びキルン１４を流れるセメント原料Ｍの温度が低下することを抑制できる。このため、原料供給部１１から供給するセメント原料Ｍの量に対する制約が小さくなる。つまり、原料供給部１１から供給するセメント原料Ｍの量を過度に減少させる必要がない。したがって、セメント原料ＭからセメントクリンカＣを製造する効率も向上することができる。

さらに、冷却ガスＧ２が、プローブ１６においてプレヒータ１２及びキルン１４と反対側に向けて延在する方向ｘと逆方向に流れることを抑制できるので、冷却ガスＧ２の多くを排ガスＧ１の冷却に用いることができる。このため、本実施の形態の冷却装置及び冷却方法によれば、冷却ガスＧ２の量を大幅に増加させることなく、排ガスＧ１を効率よく冷却することが可能になる。

（実施の形態２）
図６を参照して、本発明の実施の形態２における排ガスの冷却装置及び冷却方法について説明する。

本実施の形態は、基本的には実施の形態１と同様であるが、プローブ１６及び冷却ガス供給部１７の構造において異なる。

図６に示すように、本実施の形態の排ガスの冷却装置を構成するプローブ１６は、水平方向に延在する部分と、下方に突出する部分とを有し、水平方向に延在する部分の容積は相対的に小さい。冷却ガス供給部１７は、屈曲する部分近傍であって、かつ下方に突出する部分に接続されている。

この場合であっても、冷却ガス供給部１７は、排ガスＧ１を抽気する方向に向けて傾斜した態様でプローブ１６に接続されている。また、プローブ１６の冷却ガス供給部１７と接続された領域において排ガスＧ１を抽気する方向に沿って延在する方向ｘと、冷却ガス供給部１７においてプローブ１６側に向けて延在する方向ｙとのなす角度は７０度以下である。

本実施の形態の排ガスＧ１の冷却方法は、プローブ１６において下方に延びる領域に、冷却ガスＧ２を供給する。この場合であっても、排ガスＧ１を抽気する方向とのなす角度が７０度以下になるように冷却ガスＧ２を供給する。

本発明の実施の形態２における排ガスＧ１の冷却装置及び冷却方法によれば、プローブ１６の構造に依存せずに、プレヒータ１２及びキルン１４内の温度の低下を抑制して、排ガスＧ１を冷却することができる。

（変形例）
図７を参照して、本発明の実施の形態２の変形例における排ガスの冷却装置及び冷却方法について説明する。変形例は、基本的には実施の形態２と同様であるが、冷却ガス供給部１７の構造において異なる。

図７に示すように、変形例の排ガスの冷却装置を構成する冷却ガス供給部１７は、プローブ１６において水平方向に延在した領域に接続されている。この場合であっても、冷却ガス供給部１７は、排ガスＧ１を抽気する方向に向けて傾斜した態様でプローブ１６に接続されている。また、プローブ１６の冷却ガス供給部１７と接続された領域において排ガスＧ１を抽気する方向に沿って延在する方向ｘと、冷却ガス供給部１７においてプローブ１６側に向けて延在する方向ｙとのなす角度は７０度以下である。

変形例の排ガスＧ１の冷却方法は、プローブ１６において水平方向に延びる領域に、冷却ガスＧ２を供給する。この場合であっても、排ガスＧ１を抽気する方向とのなす角度が７０度以下になるように冷却ガスＧ２を供給する。

本発明の実施の形態２の変形例における排ガスＧ１の冷却装置及び冷却方法によれば、抽気した排ガスＧ１に早い段階で冷却ガスＧ２を供給することができるので、排ガスＧ１をより効率よく冷却することができる。

本実施例では、プローブ１６において排ガスを抽気する方向に沿って延在する方向ｘと、冷却ガス供給部１７においてプローブ１６側に向けて延在する方向ｙとのなす角度θが７０度以下であることの効果について調べた。

（試験例１〜７）
試験例１〜７は、図１〜図４に示す実施の形態１の冷却装置及び冷却方法により、排ガスＧ１を冷却した。

具体的には、試験例１〜７の排ガスの冷却装置は、図３に示すように、プレヒータ１２及びキルン１４と反対側の方向に向けて傾斜した態様でプローブ１６に接続されるとともに、プローブ１６の内部へ冷却ガスＧ２を供給する冷却ガス供給部１７を備えていた。この試験例１〜７のプローブ１６において冷却ガス供給部１７と接続された領域における排ガスを抽気する方向に沿って延在する方向（図４におけるプローブの延在方向ｘ）と、冷却ガス供給部１７においてプローブ１６側に向けて延在する方向（図４における冷却ガス供給部１７の延在方向ｙ）とのなす角度θを、それぞれ２０度、２５度、３０度、４５度、５０度、６０度及び７０度とした。

また、試験例１〜７の排ガスの冷却方法は以下のように行った。まず、キルン１４から排出される一部の排ガスＧ１をプローブ１６の内部に抽気した。この工程における排ガスＧ１の温度及び風量を、下記の表１に記載する。なお、排ガスＧ１の温度及び風量のそれぞれは、ＪＩＳＺ８８０８（排ガス中のダスト濃度の測定方法）に準じた方法にて測定した。また、排ガスＧ１の測定点は、プローブ１６の入口とした。

次に、排ガスＧ１を抽気する方向とのなす角度θが、それぞれ２０度、２５度、３０度、４５度、５０度、６０度及び７０度になるように冷却ガスＧ２をプローブ１６の内部に供給した。この工程における冷却ガスの風量、速度及び温度を、下記の表１に記載する。なお、冷却ガスＧ２の温度及び風量のそれぞれは、ＪＩＳＺ８８０８（排ガス中のダスト濃度の測定方法）に準じた方法にて測定した。また、冷却ガスＧ２の測定点は、冷却ガス供給部の供給口とした。

（試験例８〜１０）
試験例８〜１０の排ガスの冷却装置及び冷却方法は、基本的には試験例１〜７と同様であったが、図４に示すプローブ１６の延在方向ｘと、冷却ガス供給部１７の延在方向ｙとのなす角度θを、それぞれ８０度、８５度及び９０度とした点において異なっていた。なお、角度θが９０度の場合は、プローブ１６と冷却ガス供給部１７とが直交していた。また、試験例８〜１０において、抽気する排ガスＧ１の温度及び風量と、供給する冷却ガスＧ２の風量、速度及び温度とを、下記の表１に記載する。測定方法は、試験例１〜７と同様に行った。

（評価方法）
試験例１〜１０について、図８に示すように、供給した冷却ガスＧ２のうち、排ガスＧ１の冷却に用いた（混合ガスＧ３として回収した）冷却ガスＧ２−１は、「回収した冷却ガスＧ２−１＝（混合ガスＧ３の風量）−（排ガスＧ１の風量）」の式から算出した。なお、混合ガスＧ３の温度及び風量についても、ＪＩＳＺ８８０８（排ガス中のダスト濃度の測定方法）に準じた方法にて測定した。また、混合ガスＧ３の測定点は、冷却ガス供給部から排ガスＧ１の流れる方向に向けて３ｍ移動した位置とした。
またプレヒータ１２側に逆流した（流出した）冷却ガスＧ２−２は「流出した冷却ガスＧ２−２＝（冷却ガスＧ２の風量）−（回収した冷却ガスＧ２−１の風量）」の式から算出した。その結果を下記の表１に記載する。

また、抽気運転中に点検口よりの目視観察及びプローブ出口でのガス静圧を測定しプローブ内付着物の増加状況を確認した。なお、プローブ内付着物の増加状況の測定点は、冷却ガス供給部から排ガスＧ１の流れる方向に向けて３ｍ移動した位置とした。その結果を下記の表１に記載する。下記の表１において、「○」は特に付着物の除去をせずに４時間以上の連続運転が可能であったことを意味し、「△」は閉塞傾向が見られ４時間中に数回の除去作業を必要としたことを意味する。

（評価結果）
表１に示すように、プローブ１６の延在方向ｘと、冷却ガス供給部１７の延在方向ｙとのなす角度θが７０度以下である試験例１〜７は、供給した冷却ガスＧ２のうち、プレヒータ１２側へ流出した冷却ガスＧ２−２が１５ｍ³ _N／分以下（１０％以下）であり、プレヒータ１２内の温度の低下を抑制することができることがわかった。特に、プローブ１６の延在方向ｘと、冷却ガス供給部１７の延在方向ｙとのなす角度θが６０度以下である試験例１〜６は、供給した冷却ガスＧ２のうち、プレヒータ側へ流出した冷却ガスＧ２−２が７ｍ³ _N／分以下（５％未満）であり、角度θが５０度以下である試験例１〜５は、供給した冷却ガスＧ２のうち、プレヒータ１２側へ流出した冷却ガスＧ２−２が２ｍ³ _N／分以下（２％未満）であり、プレヒータ１２内の温度の低下を効果的に抑制することができることがわかった。

また、表１に示すように、プローブ１６の延在方向ｘと、冷却ガス供給部１７の延在方向ｙとのなす角度θが３０度以上７０度以下である試験例１〜７は、プローブ１６内の付着物を低減することもできた。

一方、プローブ１６の延在方向ｘと、冷却ガス供給部１７の延在方向ｙとのなす角度θが８０度以上の試験例８〜１０は、供給した冷却ガスＧ２のうち、プレヒータ１２側へ流出した冷却ガスＧ２−２が２０ｍ³ _N／分以上であり、プレヒータ１２内の温度が低下してしまった。

以上より、本実施例によれば、プローブ１６における冷却ガス供給部１７と接続された領域の延在方向ｘと、冷却ガス供給部１７の延在方向ｙとのなす角度θが７０度以下であることにより、冷却ガスＧ２がプレヒータ側へ逆流することを抑制できるので、プレヒータ内の温度の低下を抑制できることが確認できた。

以上のように本発明の実施の形態及び実施例について説明を行なったが、各実施の形態及び実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０製造装置、１１原料供給部、１２プレヒータ、１２ａ〜１２ｄサイクロン、１２ｅ仮焼炉、１３ライジングダクト、１４キルン、１４ａバーナ、１５冷却部、１６プローブ、１７冷却ガス供給部、１８固気分離手段、３０窯尻、Ｃセメントクリンカ、Ｄダスト、Ｍセメント原料、Ｇ１排ガス、Ｇ２冷却ガス、Ｇ２−１回収した冷却ガス、Ｇ２−２流出した冷却ガス、Ｇ３混合ガス、ＰＧ１，ＰＧ３，ＰＭ移動部。

Claims

セメント原料を仮焼するプレヒータ及び仮焼された前記セメント原料を焼成するキルンの少なくとも一方から排出される排ガスの一部を、プローブの内部に抽気する工程と、
前記排ガスを抽気する方向に向けて傾斜した態様で前記プローブに接続された供給部から、前記プローブの内部に冷却ガスを供給する工程とを備え、
前記供給する工程では、前記排ガスを抽気する方向とのなす角度が７０度以下になるように前記冷却ガスを供給することを特徴とする、排ガスの冷却方法。
セメント原料を仮焼するプレヒータと、
前記プレヒータで仮焼された前記セメント原料を焼成するキルンと、
前記プレヒータ及び前記キルンの少なくとも一方から排出される排ガスの一部を抽気するプローブと、
前記排ガスを抽気する方向に向けて傾斜した態様で前記プローブに接続されるとともに、前記プローブの内部へ冷却ガスを供給する供給部とを備え、
前記プローブにおいて前記供給部と接続された領域における前記排ガスを抽気する方向に沿って延在する方向と、前記供給部において前記プローブ側に向けて延在する方向とのなす角度が７０度以下であることを特徴とする、排ガスの冷却装置。