JPH0127983B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、個別に燃料供給装置を配備した複数
段の仮焼帯より構成される仮焼工程及びこれに後
続する焼成工程を用いてセメント原料粉末を焼成
するに際し、仮焼工程を構成する最終段仮焼帯に
おいて必要とする燃焼用空気の一分量を焼成工程
を通して供給すると共に、その供給量を適切に調
節することにより、効率良く焼成することのでき
るセメント原料粉末の焼成方法を提供するもので
ある。

セメント原料の焼成反応には、主として、吸熱
反応である石灰石の仮焼（分解）反応と、発熱反
応であるセメントクリンカの生成反応とがあり、
近代的セメント焼成装置では、予熱装置と焼成炉
との間に独立した燃料供給装置を備える仮焼装置
を配置し、セメント原料粉末を焼成装置に供給す
るに先立ち、仮焼装置及び焼成炉からの排ガスを
利用して予熱装置内において浮遊状態で予熱した
後仮焼装置に導入し、当該仮焼装置に供給する燃
料の燃焼熱により仮焼反応の大部分をここで完了
させ、続いてこの仮焼された原料を同様に独立し
た燃料供給装置を備えた焼成装置に供給して、こ
こで残余の仮焼反応とクリンカの生成反応を行わ
せるようにしている。

このような仮焼装置付焼成方法は、供給燃料の
燃焼を仮焼装置と焼成炉の双方に分担させ、仮焼
装置では主とし仮焼反応を、また焼成装置では主
としてセメントクリンカの生成反応を行わせるこ
とにより、焼成装置の大型化に伴う問題点、例え
ば焼成炉での熱負荷の増大による耐火物の短寿命
化等をなくし、同時に焼成装置内容積当たりの生
産量の飛躍的増大を図り、且つ長期に亘る安定運
転を可能とする等の点で、他の焼成方法に比べ優
れた効果を発揮していることは周知の通りであ
る。

特に、個別に燃料供給手段を配備した複数段の
仮焼帯により仮焼工程を構成し、原料粉末をこれ
ら複数段の仮焼帯を順次経由させることにより仮
焼を行わせる方法は、仮焼反応が比較的低温で行
われ、仮焼装置の壁面へ原料粉末のコーチングを
発生したり、或いは粉末分離器を閉塞させたりす
ることなく仮焼反応をより一層効果的に促進する
ことができる為、焼成装置の生産性を更に高める
ことができるという特長を備えている。

第１図はこの様なセメント原料焼成装置を例示
する線図的系統図であり、図中熱ガスの流れを実
線矢印で、又原料粉末の流れを破線矢印で示す。
装置の概要は、予熱工程を司る予熱装置１、仮焼
工程を司る仮焼装置２、焼成工程を司るロータリ
キルン等の焼成炉３及び冷却工程を司るクリンカ
冷却装置４から成る。

予熱装置１はサイクロン等の粉末分離器C₁〜
C₃及びダクト６等より構成され、又仮焼装置２
は直列配置型であつて、熱ガスの流れ方向に見て
下流側の仮焼帯２１と上流側の仮焼帯２２との複
数段の仮焼帯（第１図の場合は２段）を直列状に
配置して構成され、夫々の仮焼帯２１，２２は個
別に燃料供給装置７ａ，８ａを備えた仮焼炉７，
８及び当該仮焼炉に付属した粉末分離器C₄，C₅
等より構成される。

原料投入シユート５から供給された原料粉末
は、予熱装置１を構成する各粉末分離器C₁〜C₃
を順次降下し、他方焼成炉３及び仮焼装置２から
の高温排ガスは誘引通風機１３により吸引されて
予熱装置１内を上昇するから、ダクト６内及び粉
末分離器C₁〜C₃内にて原料粉末と高温ガスとの
熱交換及び分離が繰り返される。予熱された原料
粉末は予熱装置１の最下段粉末分離器C₃から仮
焼装置２を構成する下流側の１次仮焼炉７へ導入
され、続いて粉末分離器C₄を通して上流側の２
次仮焼炉８へ導入される。

他方、２次仮焼炉８からの未だ酸素を充分に含
んだ燃焼排ガスは粉末分離器C₅を経由して１次
仮焼炉７へ排出されるように接続されている為、
冷却装置４から高温空気導管１０を通して２次仮
焼炉８へ導入される高温の燃焼用空気と、各仮焼
炉７，８に夫々備えた燃料供給装置７ａ，８ａか
ら供給される燃料とによつて仮焼炉７，８内で燃
焼が起こり、その燃焼熱と焼成炉３からの排ガス
の持つ熱を受けることにより、原料粉末が順次１
次仮焼帯２１及び２次仮焼帯２２を通過する間に
仮焼される。

仮焼された原料粉末は粉末分離器C₅から焼成
炉入口端覆９を通して焼成炉３に入り、焼成炉３
の出口端覆１９に設置した燃料供給装置３ａから
燃焼用１次空気と共に供給される燃料の燃焼熱に
より燃焼炉３内で必要な熱処理を受けてクリンカ
になつた後、冷却装置４で冷却される。

尚、クリンカ冷却用の空気は押込送風機１６に
よつて供給され、クリンカと熱交換を行つて昇温
した高温空気の一部は２次仮焼帯２２及び焼成炉
３へ分配導入されるが、余剰の空気は誘引通風機
１７により排出される。そして冷却装置４から出
たクリンカはコンベア１８によつて次工程へ搬出
される。

第１図に示したようなセメント原料粉末の焼成
方法によれば、熱ガスの流れ方向に見て、下流側
の仮焼帯２１において燃料及び原料粉末から発生
する炭酸ガスは上流側の仮焼帯２２へは流入せ
ず、又上流側の仮焼帯２２には下流側の仮焼帯２
１とほぼ同等のガス量が通過するので、上流側の
仮焼帯２２程熱ガス中の炭酸ガス分圧を低減する
ことができ、又仮焼装置２全体としての原料粉末
の滞留時間も長くなる為、仮焼装置２における原
料粉末の仮焼反応を比較的低温で効率良く促進す
ることができる。

この結果、焼成炉３へは実質的に仮焼反応の完
了した原料粉末が供給されるようになり、焼成炉
の大部分をその本来の役目であるクリンカ生成反
応に使用することができるので、焼成炉をより一
層小型化できる。

然しながら、上述のようなセメント原料粉末の
焼成方法においても、焼成炉の入口端部における
再炭酸化反応の発生、及び焼成炉の出口端部にお
けるクリンカの冷却不足という焼成炉内での反応
面及び熱伝達面において更に改善すべき問題があ
る。

即ち、最終段仮焼帯２２の粉末分離機C₅から
入口端覆９を経て焼成炉３へ高度に仮焼された原
料粉末が供給されるに当つて、焼成炉３としての
ロータリキルンの回転部と、固定部である入口端
覆９との間のシール部から漏入する大気に接触し
て原料粉末の温度は若干低下し、次いで焼成炉３
の入口端部において原料粉末はロータリキルンが
高速で回転することによる転動作用を受け焼成炉
３内の熱ガスと接触する。この際、最終段仮焼帯
２２内の熱ガス中の炭酸ガス濃度が10％〜15％で
あるのに対して、焼成炉の入口端部における熱ガ
ス中の炭酸ガス濃度は、焼成炉３内での燃焼が焼
成炉排ガス中の酸素濃度を３％程度以下として行
われる通常の場合において、15％〜20％程度とな
る。従つて焼成炉３の入口端部における熱ガス中
の炭酸ガス濃度は、最終段仮焼帯２２内の熱ガス
中のそれよりも高く、且つ原料粉末の温度は焼成
炉３への供給に際して前述の如く若干低下してい
るので、原料粉末中の仮焼済酸化カルシウムの一
部が焼成炉の入口端部において熱ガス中に含まれ
る炭酸ガス成分と結合する再炭酸化反応を行い、
最終段仮焼帯２２において折角高度に仮焼した原
料粉末の一部が再炭酸化されて炭酸カルシウムに
戻される為、焼成炉３内の出口端側に向けて原料
粉末が移動する過程において、再びその仮焼反応
を行わなければならないという矛盾がある。

一方、焼成炉３の出口端部においては、焼成炉
３内で必要な熱処理を受けて形成されたクリンカ
が焼成口覆１９を通して冷却装置４へ排出される
が、この際クリンカは焼成炉３内の最高温部から
焼成炉３の出口端に至る間に冷却装置４から焼成
炉３内へ誘引される回収空気により多少なりとも
冷却される。尚、この回収空気は燃料供給装置３
ａから吹き込まれる燃料の燃焼用空気として使用
さるものである。しかし、第１図に示したような
多段式の仮焼帯２１，２２を有するセメント原料
粉末の焼成方法によれば、焼成炉３へは実質的に
仮焼反応の完了した原料粉末が供給される為、仮
焼帯が一段しかない焼成方法に較べると焼成炉３
への燃料配分割合が減少しており、これに伴つて
焼成炉３内において通常の燃焼を行う場合には冷
却装置４から焼成炉３へ回収する燃焼用空気量が
少なく、焼成炉３の出口端部におけるクリンカの
冷却効果が不足してクリンカが高温のまま冷却装
置４へ排出されるようになり、焼成装置全体とし
ての熱効率的に不利であるばかりでなく、焼成炉
３の出口端付近から冷却装置４の入口端付近の間
に使用される内張耐火物・煉瓦止金物、燃料供給
装置、通気性格子等の装置部品の焼損及び摩耗を
激しくし、又寿命を短くするという欠点があつ
た。

本発明はこの様な問題点を解消すべくなされた
ものであつて、その要旨とする処が、セメント原
料粉末を順次、予熱工程、仮焼工程、焼成工程及
び冷却工程を経てセメントクリンカに焼成するに
際し、仮焼工程を個別に燃料供給手段を配備した
複数段の仮焼帯により構成し、最終段仮焼帯の排
ガスを順次その前段の仮焼帯又は予熱工程へ導入
するようにしたセメント原料粉末の焼成方法にお
いて、前記最終段仮焼帯で必要とする燃焼用空気
の一部は冷却工程から直接供給し、他の一部は冷
却工程から焼成工程を通して供給するようにし、
この際焼成工程から最終段仮焼帯へ供給する排ガ
スに含有される酸素濃度が５％〜10％となるよう
に、冷却工程から焼成工程へ供給する燃焼用空気
量を調節する如くなした点に在るセメント原料粉
末の焼成方法を提供するものである。

即ち、第１図において最終段仮焼帯２２を構成
する２次仮焼炉８へは、該仮焼炉８の下部開口か
ら入口端覆９を通して焼成炉３からの排ガスが導
入されると共に、２次仮焼炉８の側部開口からは
ダンパー等の流量調整装置１０ａを途中に有する
高温空気導管１０を通して冷却装置４からの高温
空気が導入される。従つて、２次仮焼炉８内へ燃
料供給装置８ａから供給される燃料の為の燃焼用
空気の一部は高温空気導管１０を通して冷却装置
４から直接供給することにより賄われるが、他の
一部は冷却装置４から焼成炉３を通して焼成炉３
の燃焼排ガスと共に２次仮焼炉８へ供給される。
この際、焼成炉３を通して供給する２次仮焼炉８
への燃焼空気量は、後述する理由により焼成炉３
からの排ガスに含有される酸素濃度が５％〜10％
となるように調節される。尚、焼成炉３からの排
ガス中に含有される酸素濃度は入口端覆９に付設
したガス分析器１５により検出されるが、２次仮
焼炉８と入口端覆９とを排ガス導管により接続す
る場合にはガス分析器１５を当該排ガス導管に設
置することもできる。

このように仮焼装置２の最終段仮焼帯２２にお
いて必要とする燃焼用空気の一分量を焼成炉３を
通して供給することにより、焼成炉３からの排ガ
ス中の炭酸ガス濃度を低下させことができると同
時に、冷却装置４から燃焼炉３へ供給する燃焼用
空気量が増加するので、焼成炉３内の最高温部か
ら焼成炉出口端に至る間の燃焼用空気によるクリ
ンカの冷却を促進することができる。

即ち、このように焼成炉３からの排ガスに含有
される酸素濃度を５％〜10％に調節することによ
つて、冷却装置４から仮焼装置２へ供給されるべ
き全燃焼用空気の1/10〜1/3程度が焼成炉３内を
通して供給されるようになる。これにより焼成炉
３からの排ガス中の炭酸ガス濃度を８％〜15％程
度とすることができ、仮焼装置２の最終段仮焼帯
２２からの排ガス中の前記した炭酸ガス濃度とほ
ぼ同程度又はそれ以下にすることができるので、
焼成炉３の入口端部において原料粉末の再炭酸化
反応を完全に防止するか、或いは生じたとしても
著しく軽減することができる。

同時に、焼成炉３からの排ガス中に含有される
酸素濃度を上記範囲（５％〜10％）とすることに
より、冷却装置４から焼成炉３へ供給する燃焼用
空気量が焼成炉３において通常の燃焼を行う場合
に比べて1.3〜２倍程度となる為、焼成炉３の出
口端部におけるクリンカの冷却効果を著るしく向
上させることができる。

ここに焼成炉３を通して仮焼装置２の最終段仮
焼帯２２へ供給する燃焼用空気量が多い程、焼成
炉３の入口端部における熱ガス中の炭酸ガス分圧
が減少し、同時に焼成炉３の出口端部におけるク
リンカの冷却度合も向上するが、上記焼成炉３へ
の燃焼用空気量を多くしすぎた場合には、燃成帯
温度等の焼成炉３内でクリンカを生成する為に必
要な温度分布を維持することが困難となり、又焼
成炉３内を通過するガス速度が増加して原料粉末
及びクリンカのダステイングが激しくなり、燃料
消費面及び反応面での悪影響を生じる等、燃焼用
空気量の増加に付随的な弊害を伴うようになる
為、焼成炉３からの排ガス中の酸素濃度は10％以
下に抑える必要がある。

尚、焼成炉３への燃焼用空気量、従つて空気比
を増加させることにより、燃料供給装置３ａから
焼成炉３へ供給する燃料の量を増加させる要因と
なるが、燃料消費量の増加分は２次仮焼炉８へ流
入する焼成炉排ガスの顕熱が増加する為、燃料供
給装置８ａから２次仮焼炉８へ供給する燃料の量
が減少することとなり、焼成装置全体としての燃
料消費量はほぼ一定に維持することができる。

第２図は本発明を適用したセメント原料燃成装
置の他の配置例を示す線図的系統図であり、この
図において第１図と同様の機能を有する部分には
同一の符号を付して説明を省略する。

本配置例においては、燃焼用空気を冷却装置４
から仮焼装置２の最終段仮焼帯２２へ直接的に供
給する為の高温空気導管１０が焼成口覆１９から
取り出されている為、焼成炉３への燃焼用空気は
第１図の場合と比べて低温となるので、本発明方
法により焼成炉３への燃焼用空気量を増加した場
合に、焼成炉３の出口端部におけるクリンカの冷
却がより一層促進される。又冷却装置４から高温
空気導管１０を通して仮焼装置２へ供給される高
温空気の一部は高温空気分岐導管１１を通して１
次仮焼帯２１へ短絡して導入するようになつてお
り、この短絡空気量に応じて２次仮焼帯２２内の
熱ガスが含有する炭酸ガス濃度が第１図の場合と
比べて高くなるので、本発明方法の適用により焼
成炉３の入口端部における熱ガス中の炭酸ガス濃
度を低くした場合に２次仮焼帯２２における炭酸
ガス濃度と充分の差をつけることができ、焼成炉
入口端部における再炭酸化反応を一層確実に防止
することができる。尚、１次仮焼帯２１への燃焼
用空気は、高温空気分岐導管１１により２次仮焼
帯２２への燃焼用空気から分岐するのに替えて、
１点鎖線で示す高温空気導管１２を通して２次仮
焼帯２２への燃焼用空気とは別個に冷却装置４か
ら直接誘引することもでき、いずれの場合におい
ても１次仮焼帯２１へ供給する空気量はダンパ等
の流量調整装置１１ａによつて調節される。

尚、以上の説明において各仮焼帯の構造（噴流
層式、旋回流式等）、配置、段数等は自由に変更
或いは選定することができ、又本発明の技術的範
囲は上記の説明にのみ拘束されるものでなく、例
えば予熱装置の構造（サイクロン式、塔式）、そ
の系列数、段数等に制限されず、各仮焼帯で使用
する燃料の種類（液体、固体、或いは気体）、燃
料供給手段の種類、形式、取り付け位置等も自由
に変更しうる。

更に仮焼帯に適宜原料粉末の循環手段を設けた
り、焼成装置から排出する排ガスの脱硝手段を組
合せることも可能である。

本発明は以上述べた如く、セメント原料粉末を
順次、予熱工程、仮焼工程、焼成工程及び冷却工
程を経てセメントクリンカに焼成するに際し、仮
焼工程を個別に燃料供給手段を配備した複数段の
仮焼帯により構成し、最終段仮焼帯の排ガスを順
次その前段の仮焼帯又は予熱工程へ導入するよう
にしたセメント原料粉末の焼成方法において、前
記最終段仮焼帯で必要とする燃焼用空気の一部は
冷却工程から直接供給し、他の一部は冷却工程か
ら焼成工程を通して供給するようにし、この際焼
成工程から最終段仮焼帯へ供給する排ガスに含有
される酸素濃度が５％〜10％となるように、冷却
工程から焼成工程へ供給する燃焼用空気量を調節
することを特徴とするセメント原料粉末の焼成方
法であるから、焼成炉の入口端部においては熱ガ
ス中の炭酸ガス濃度を低下させて原料粉末の再炭
酸化反応を防止し、焼成炉の出口端部においては
クリンカの冷却を促進して装置部品の寿命を長く
することができ、焼成炉の内容積を有効に活用す
ると同時に高温空気導管の断面を小さくして設備
費を低減させ、更には焼成装置の長期連続運転を
可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明の実施例を示す
セメント原料焼成装置の線図的系統図である。 符号の説明、１……予熱装置、２……仮焼装
置、３……焼成炉、４……冷却装置、３ａ，７
ａ，８ａ……燃料供給装置、７，８……仮焼炉、
１０，１１，１２……高温空気導管、１０ａ，１
１ａ……流量調整装置、１５……ガス分析器、２
１……１次仮焼帯、２２……２次仮焼帯、C₁〜
C₅……粉末分離器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメント原料粉末を順次、予熱工程、仮焼工
   程、焼成工程及び冷却工程を経てセメントクリン
   カに焼成するに際し、仮焼工程を個別に燃料供給
   手段を配備した複数段の仮焼帯により構成し、最
   終段仮焼帯の排ガスを順次その前段の仮焼帯又は
   予熱工程へ導入するようにしたセメント原料粉末
   の焼成方法において、前記最終段仮焼帯で必要と
   する燃焼用空気の一部は冷却工程から直接供給
   し、他の一部は冷却工程から焼成工程を通して供
   給するようにし、この際焼成工程から最終段仮焼
   帯へ供給する排ガスに含有される酸素濃度が５％
   〜10％となるように、冷却工程から焼成工程へ供
   給する燃焼用空気量を調節することを特徴とする
   セメント原料粉末の焼成方法。