JPH0147416B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石灰石、粘土、および珪石などからな
るセメントの粉末原料、あるいは石灰石やアルミ
ナ単体などのような粉末原料（以下、セメントな
どの粉末原料という）の焼成装置に関する。

典型的な先行技術として、いわゆるサスペンシ
ヨン式原料予熱装置、および独立した熱源を有す
る仮焼炉でほぼ100％まで仮焼された粉末原料を、
ロータリキルで焼成し、その焼成したクリンカを
冷却して製品として取り出す技術がある。この先
行技術では、ロータリキルンにおける伝熱が推積
原料層の表面部分とロータリキルン壁面と接触部
分で行なわれるため、伝熱面積が比較的小さく、
したがつて伝熱効率が劣り、ロータリキルンが大
形化する。その結果、ロータリキルンからの放熱
損失が大きく、しかも設置面積が大となるととも
に駆動動力が大きくなる。また、ロータリキルン
内に形成される火炎の温度が高温であるために、
NO_x等の有害ガスの発生量が大となるとともに、
焼成領域における熱負荷が大であるので耐火物の
焼損が激しい。

本発明は、セメントなどの粉末原料を流動焼成
することによつて上述の技術的課題を解決すると
ともに、流動層内で生成されるクリンカの大塊や
コーチングの脱落によるトラブルを防止するよう
にして、安定した連続運転を可能としたセメント
クリンカなどの焼成装置を提供することを目的と
する。

本発明は、複数の捕集器を上下に配置して成る
浮遊式熱交換器および独立した熱源を有する仮焼
炉から成る予熱装置、 水平面に対して傾斜した第１分散板を有し、前
記予熱装置から投入される粉末原料およびクリン
カの第１流動層を第１分散板上に形成し、バーナ
によつて粉末原料を加熱して焼成する流動焼成
炉、 流動焼成炉からの排ガスを予熱装置に導くダク
トの途中に備えられ、排ガスに同伴された粉末原
料を流動焼成炉に戻すための分離器、 前記流動焼成炉の第１分散板の最下部に対応す
る部分に連結される大塊排出シユート２７を有
し、前記流動層の下部から大塊排出シユート２７
を介して引き出された大塊の充填層を形成すると
ともに、その充填層内に充填層の下部から冷却用
空気を送入して冷却する充填用クーラ、 第１分散板の最上部から上方に間隔をあけて配
置された第２分散板を有し、この第２分散板は第
１分散板に近付くにつれて下方に傾斜しており、
第２分散板上にクリンカおよび未焼成原料の第２
流動層を形成して冷却固化を行い、第１流動層と
第２流動層とは、第２分散板の最下部に形成され
ている開口部１７を介して連通しており、第２分
散板および開口部１７よりも上方に延びる堰を有
する冷却固化装置、 冷却固化装置の堰からオーバフローしたクリン
カおよび未焼成原料のうち、細粒クリンカと未焼
成原料を、上方に流過する気流中で浮遊上昇さ
せ、残余の粗粒クリンカのみを落下させるシユー
ト、 前記シユートの下端部に接続配置され、シユー
トからの粗粒クリンカを冷却空気によつて冷却す
る冷却装置、 前記冷却装置で昇温されてシユート内を流過上
昇してくる空気および冷却固化装置の上部からの
空気を仮焼炉に導くとともに、その途中に細粒ク
リンカおよび未焼成粉末原料を分離して流動焼成
炉に戻すための集塵器を備えるダクト、ならびに 前記冷却装置で昇温した空気を冷却固化装置お
よび流動焼成炉の少なくともいずか一方の流動化
空気として導くダクトを含むことを特徴とするセ
メントクリンカなどの焼成装置である。

好ましい実施態様では、前記充填層クーラは、
大塊を破砕ローラを備えることを特徴とする。

以下、図面によつて本発明の実施例を説明す
る。第１図、は本発明の一実施の系統図である。
この第１図においてセメント原料などの固体の流
れを実線矢符で示し、燃焼排ガスなどの気体の流
れを破線矢符で示す。セメントなどの粉末原料は
仮焼炉１を備えた予熱装置２に投入される。この
粉末原料は予熱装置２内で流動焼成炉５および仮
焼炉１からの燃焼排ガス中に浮遊して予熱された
後、仮焼炉１で仮焼される。ほぼ完全に仮焼され
た粉末原料は流動焼成炉５に投入される。この流
動焼成炉５において、粉末原料は流動しながら焼
成されるが、充分に焼成されて生成したクリンカ
および未焼成原料の一部は冷却固化装置６に導か
れる。この冷却固化装置６において、前記クリン
カおよび未焼成粉末原料の一部は下方からの流動
化空気によつて流動化され、そこで、未焼成粉末
原料の一部が分離され、更にオーバーフローした
クリンカおよび未焼成粉末原料はシユート２１に
導かれる。シユート２１において、細粒クリンカ
及び未焼成粉末原料は冷却装置７において熱交換
した高温の冷却空気に浮遊して分離され、残余の
粗粒クリンカのみが冷却装置７に投入され、冷却
されて製品として取り出される。前記冷却空気に
浮遊して分離された細粒クリンカおよび未焼成粉
末原料は、冷却固化装置６で流動化空気中に浮遊
した未焼成粉末原料とともに、流動焼成炉５に戻
される。また、流動焼成炉５の流動層１６の下部
に沈降した粗大クリンカや脱落コーチングの大塊
は、充填層クーラ８に排出され、この充填層クー
ラ８内で冷却された後、排出される。

一方、冷却装置７に導入された冷却用空気の
内、クリンカとの熱交換によつて比較的高温度に
加熱された空気は、冷却固化装置６で高温度に加
熱された空気とともに、仮焼炉１におけるバーナ
９の燃焼用空気として用いられる。また冷却装置
７において比較的低温度に加熱された空気は、冷
却固化装置６および流動焼成炉５の流動化空気と
してそれぞれ用いられる。流動焼成炉５の燃焼排
ガスおよび、余剰空気は、分離器１１を経て予熱
装置２に導かれ、ここで粉末原料との熱交換を行
なつた後、排出される。

予熱装置２は浮遊式熱交換器１２と仮焼炉１と
から成る。浮遊式熱交換器１２は、たとえばサイ
クロンなどの捕集器Ｃ１〜Ｃ５を上下５段に配置
して成り、各捕集器Ｃ１〜Ｃ５はダクトＤ２〜Ｄ
５でそれぞれ連結される。また最下段の捕集器Ｃ
１と仮焼炉１とはダクトＤ１を介して連結され
る。

このような予熱装置２において、仮焼炉１にお
けるバーナ９の燃焼排ガスおよび流動焼成炉５か
らの排ガスはダクトＤ１→捕集器Ｃ１→ダクトＤ
２→捕集器Ｃ２→ダクトＤ３→捕集器Ｃ３→ダク
トＤ４→捕集器Ｃ４→ダクトＤ５→捕集器Ｃ５の
順に流通して排出される。一方ダクトＤ５の途中
に接続された投入ホツパ１３から投入された粉末
原料は捕集器Ｃ５→Ｃ４→Ｃ３→Ｃ２と順次降下
しながら前記排ガスと熱交換して予熱され、仮焼
炉１に投入される。この仮焼炉１において粉末原
料は約80〜90％まで仮焼された後、捕集器Ｃ１を
経て流動焼成炉５に投入される。

第２図は第１図の切断面線−から見た断面
図である。流動焼成炉５は、直立円筒状であつ
て、その下部には分散板１４が水平面に対して傾
斜して設けられる。この分散板１４の下方には空
気室１５が設けられており、この空気室１５に導
入された流動化空気が分散板１４を上方に向けて
流過することによつて、分散板１４の上方に焼成
クリンカおよび粉末原料の流動層１６が形成され
る。流動層１６に対応する流動焼成炉５の側壁に
は、円周方向に間隔をあけて複数のバーナ１０が
設けられる。

流動焼成炉５の上部に接続された排ガスダクト
４５はサイクロンなどの分離器１１に接続され
る。この分離器１１は仮焼炉１の直下方に設置さ
れており、分離器１１の上部から直上方に延びる
立上がりダクト４６は仮焼炉１の底部に接続され
る。なお、予熱装置２における最下段捕集器Ｃ１
の底部はシユート４８を介してシユート４７など
の途中に接続されており、したがつて捕集器Ｃ１
で補集されたほぼ仮焼済みの粉末原料は、分離器
１１で捕集された粉末原料とともに流動焼成炉５
に投入される。

流動焼成炉５内において、流動層１６はたとえ
ば約1400〜1500℃に保たれる。この流動層１６に
おいて、粉末原料は、溶融集合して核を形成する
か、あるいは既にクリンカとなつている粒子に付
着して造粒、焼成される。この流動層１６におい
て流動化速度は２〜３ｍ／sec程度と比較的大に
保たれており、流動層１６内において粉末原料お
よびクリンカは激しく動して混合、拡散してい
る。したがつて粒子相互間または粒子の炉壁およ
び分散板１４への付着を防止することができる。
さらにバーナ１０から吹き込まれる燃料（たとえ
ば石灰）と粉末原料との混合が促進され、それに
応じて流動層１６内の温度分布が均一となり、良
質のクリンカを得ることができる。

流動焼成炉５の分散板１４よりも上方における
側壁には開口部１７が形成されており、この開口
部１７によつて相互に連通して冷却固化装置６が
設けられる。冷却固化装置６は、たとえば流動焼
成炉５の側壁の一部を共通にして上下に延びてお
り、開口部１７に対応する位置よりも下方には分
散板１８が設けられる。したがつてこの分散板１
８を上方に流過する空気によつて流動層１６から
開口部１７を介して流入して来たクリンカおよび
未焼成粉末原料の一部は、分散板１８の上方に流
動層１９を形成する。第１図に明らかなように、
分散板１４の最上部（第１図の左方の端部）から
上方に間隔をあけて、分散板１８が配置される。
この分散板１８は、分散板１４に近付くにつれて
（第１図の右方）、下方に傾斜している。流動層１
６，１９は、分散板１８の最下部に形成されてい
る開口部１７を介して、連通している。分散板１
８および開口部１７よりも上方に延びて堰２０が
形成される。

冷却固化装置６の流動焼成炉５と反対側には、
流動層１６の上面と同一位置でクリンカおよび未
焼成粉末原料の一部をオーバーフローするための
堰２０が設けられる。この堰２０からオーバーフ
ローしたクリンカおよび未焼成粉末原料は、シユ
ート２１を介して冷却装置７に導かれる。

シユート２１および冷却固化装置６の上部はダ
クト２２に共通に接続されており、このダクト２
２はサイクロンなどの集塵器２３に接続される。
集塵器２３の出口はダクト２４を介して仮焼炉１
に接続される。集塵器２３で捕集された粒子はシ
ユート２５を介して流動焼成炉５に戻される。

流動焼成炉５において分散板１４の最下部に対
応する側壁にはゲート５６を備える開口部２６が
形成される。この開口部２６には、上下に延びる
シユート２７が接続されており、シユート２７は
充填層クーラ８の上部に接続される。充填層クー
ラ８は、直立円筒状であつて、その下部には冷却
空気を送入するための傘状の吹込み部２８が設け
られる。吹込み部２８は充填層クーラ８の円周方
向に間隔をあけて配置された複数の吹込み管２９
によつて支持されて、充填層クーラ８のほぼ中央
に配置される。各吹込み管２９は押込み送風機３
０に接続されている。充填層クーラ８の底部に接
続されたシユート３１の途中には、ダンパ３２が
備えられる。

冷却装置７のケーシング３３は横方向に延びる
密閉函状であり、前記シユート２１の下端部はそ
のケーシング３３の一端部に接続される。ケーシ
ング３３内における下部には分散板３４が設けら
れており、その分散板３４の下方は前記横方向で
２つに分割されて、冷却空気室３５，３６がそれ
ぞれ設けられる。各冷却空気室３５，３６には押
込み送風機３７，３８がそれぞれ接続される。

分散板３４の上方に形成される流動層３９は、
高温クリンカを効率良く冷却できる様に複数に分
割される。たとえば第１図の実施例においては、
流動層３９の冷却空気室３５，３６に対応する部
分がそれぞれ２つに分割される。また、ケーシン
グ３３内において流動層３９の上部空間は、高温
空気の回収領域に対応して、オーバーパーテイシ
ヨン４０によつて分割されており、一方の空間４
１はシユート２１に連通され、他方の空間４２に
は空気排出管４３が接続される。このようにケー
シング３３内を分割することにより、空間４１に
送入された空気はシユート２１に導かれ、空間４
２に送入された空気は空気排出管４３に導かれ
る。またケーシング３３の他端部においては、流
動層３９の上部付近でオーバフロー管４４が接続
されており、シユート２１から投入されたクリン
カは流動層３９内を一端部から他端部（第１図の
右端部から左端部）に向けて移動する間に冷却空
気によつて冷却され、オーバフロー管４４から製
品として取り出される。

空気排出管４３は集塵器５０および送風機５１
を順に備えるダクト５２を介して流動焼成炉５の
空気室１５に接続される。またこのダクト５２に
おける送風機５１よりも下流側においては、分岐
ダクト５３が接続されており、この分岐ダクト５
３は冷却固化装置６の底部に接続される。さらに
ダクト５２の集塵器５０よりも上流側には放出管
５４が接続されており、冷却固化装置６および流
動焼成炉に導入されて余つた残余の空気が放出管
５４から放出される。集塵器５０で捕集された粒
子は矢符５５で示すようにシユート２１の途中に
投入される。

流動焼成炉５において、流動層１６は冷却装置
７で比較的低温度に加熱された空気によつて粉末
粒子を流動化することによつて形成され、したが
つてバーナ１０による燃料焚量が低減されて熱効
率が向上する。また流動層１６において粗大とな
つたクリンカおよび脱落コーチングなどの大塊は
沈降するので、傾斜した分散板１４に沿つて大塊
排出シユート２７に導かれ、充填層クーラ８内で
充填層５９を形成する。この充填層クーラ８にお
いては、充填層５９内に、その充填層５９の下部
の吹込み部２８から空気が上方に向けて送入され
ている。したがつてたとえ流動焼成炉５の流動層
１６から細粒のクリンカおよび未焼成原料がシユ
ート２７に入り込んだとしてもそれらの粒子は前
記空気によつて上方に浮遊して流動層１６に戻さ
れる。吹込み部２８からの空気によつて冷却され
た大塊は、ロータリダンパ３２によつて気密性を
保ちながら排出される。一方、充填層クーラ８
で、熱交換した高温空気は、シユート２７を介し
て、開口部２６から、流動層内に導かれ、そこ
で、下方から流過してきた流動化空気とともに、
バーナ１０の燃焼用空気として用いられる。

本発明の他の実施例として、予熱装置２の捕集
器Ｃ１で捕集した粉末原料の一部あるいは全量
を、分離器１１よりも上流側の排ガスダクト４５
あるいはダクト２２における冷却固化装置６の上
部に投入するようにしてもよい。そうすれば排ガ
スあるいは高温空気の温度をクリンカの液相生成
温度以下にすることができ、したがつてコーチン
グトラブルを防止することができる。

第３図は本発明の他の実施例の系統図であり、
第１図および第２図の実施例に対応する部分には
同一の参照符を付す。この実施例では、充填層ク
ーラ８の下部に破砕ローラ６０が設けられ、この
破砕ローラ６０によつて粗大クリンカや脱落コー
チングなどの大塊を破砕して排出することができ
る。

以上のように本発明によれば次のような効果を
奏することができる。(1)予熱装置はバーナを備え
る仮焼炉を含むので流動焼成炉を導入される粉末
原料は、すでに約80〜90％程度まで脱炭酸されて
おり、したがつて流動焼成炉の熱負荷を小さくす
ることができ、その結果流動焼成炉を小さくする
ことができるとともに設置面積および放熱損失が
小さくなる。(2)流動層内でクリンカは比較的温度
で生成されるので、NOx等の有害ガスの発生が
極力抑えられ、しかも耐火物の焼損が極力防止さ
れる。(3)流動焼成によつて造粒されるクリンカは
比較的小径であり、製品として取り出されたクリ
ンカを粉砕するための動力が低減される。(4)流動
焼成時に生成した粗大クリンカや脱落コーチング
などの大塊が傾斜分散板に沿つて排出されるの
で、安定した連続運転が可能となる。(5)前記大塊
のクリンカと分離して、比較的そろつた粒径の製
品クリンカが冷却装置に投入されるため、冷却装
置内での冷却空気の吹き抜けが防止され、効率良
く冷却される。(6)クリンカを冷却固化装置で冷却
固化するので、流動焼成炉と冷却装置との間のマ
テリアルシールが達成されるとともに、冷却装置
が小形化される。(7)冷却装置で昇温した空気およ
び冷却固化装置の上部からの空気を、仮焼炉に導
くダクトを設け、そのダクトの途中に集塵器を設
けて細粒クリンカおよび未焼成粉末原料を分離し
て流動焼成炉に戻し、また冷却装置で昇温した空
気を冷却固化装置および流動焼成炉の少なくとも
いずれか一方の流動化空気として導くようにした
ので、消費量が低減される。

すなわち本発明では、流動焼成炉の第１分散板
を傾斜させ、その最下部に大塊を受ける充填層ク
ーラを設け、第１分散板の最上部によりもさらに
上方に間隔をあけて、冷却固化装置の第２分散板
を設け、この第２分散板は、第１分散板に近付く
につれて下方に傾斜している。したがつて流動焼
成炉内での大塊が冷却固化装置内に入込むことが
確実に防がれる。これによつてその大塊が冷却装
置に入込んで製品として取出されることを確実に
防止することができる。

しかもまた本発明では、上述のように冷却固化
装置には、第２分散板および開口部１７よりも上
方に延びる堰を設け、したがつて流動焼成炉の第
１流動層からのクリンカおよび未焼成原料が第２
分散板上で第２流動層を形成し、堰をオーバフロ
ーし、シユートに入る。このシユートでは、堰か
らオーバフローしたクリンカのうちの細粒クリン
カと未焼成原料とを浮遊上昇させて、後述の集塵
器によつて捕集するようにし、粗粒クリンカのみ
が冷却装置に導かれるようにしている。

したがつて冷却装置から得らるクリンカ製品の
品質を向上することてができる。

また流動焼成炉で必要な造粒核となる細粒クリ
ンカを別途、流動焼成炉に投入する必要がなく、
これによつて熱効率の向上を図ることができる。

なお冷却固化装置では、流動焼成炉よりも流動
層の高さが小さくても、十分な機能を達成するこ
とができ、この冷却固化装置の層高を小さくし
て、その圧力損失、したがつて動力消費の低減を
図るという優れた効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は
第１図の切断面線−から見た断面図、第３図
は本発明の他の実施例の系統図である。 １……仮焼炉、２……予熱装置、５……流動焼
成炉、６……冷却固化装置、７……冷却装置、８
……充填層クーラ、９，１０……バーナ、１１…
…分離器、１２……浮遊式熱交換器、１４，１
８，３４……分散板、１６，３９……流動層、２
１，２５，２７，３１，４７，４８……シユー
ト、２２，２４，５２……ダクト、２３，５０…
…集塵器、４５……排ガスダクト、４６……立ち
上がりダクト、５３……分岐ダクト、６０……破
砕ローラ、Ｃ１〜Ｃ５……捕集器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の捕集器を上下に配置して成る浮遊式熱
   交換器および独立した熱源を有する仮焼炉から成
   る予熱装置、 水平面に対して傾斜した第１分散板を有し、前
   記予熱装置から投入される粉末原料およびクリン
   カの第１流動層を第１分散板上に形成し、バーナ
   によつて粉末原料を加熱して焼成する流動焼成
   炉、 流動焼成炉からの排ガスを予熱装置に導くダク
   トの途中に備えられ、排ガスに同伴された粉末原
   料を流動焼成炉に戻すための分離器、 前記流動焼成炉の第１分散板の最下部に対応す
   る部分に連結される大塊排出シユート２７を有
   し、前記流動層の下部から大塊排出シユート２７
   を介して引き出された大塊の充填層を形成すると
   ともに、その充填層内に充填層の下部から冷却用
   空気を送入して冷却する充填用クーラ、 第１分散板の最上部から上方に間隔をあけて配
   置された第２分散板を有し、この第２分散板は第
   １分散板に近付くにつれて下方に傾斜しており、
   第２分散板上にクリンカおよび未焼成原料の第２
   流動層を形成して冷却固化を行い、第１流動層と
   第２流動層とは、第２分散板の最下部に形成され
   ている開口部１７を介して連通しており、第２分
   散板および開口部１７よりも上方に延びる堰を有
   する冷却固化装置、 冷却固化装置の堰からオーバフローしたクリン
   カおよび未焼成原料のうち、細粒クリンカと未焼
   成原料を、上方に流過する気流中で浮遊上昇さ
   せ、残余の粗粒クリンカのみを落下させるシユー
   ト、 前記シユートの下端部に接続配置され、シユー
   トからの粗粒クリンカを冷去空気によつて冷去す
   る冷却装置、 前記冷却装置で昇温されてシユート内を流過上
   昇してくる空気および冷却固化装置の上部からの
   空気を仮焼炉に導くとともに、その途中に細粒ク
   リンカおよび未焼成粉末原料を分離して流動焼成
   炉に戻すための集塵器を備えるダクト、ならびに 前記冷却装置で昇温した空気を冷却固化装置お
   よび流動焼成炉の少なくともいずれか一方の流動
   化空気として導くダクトを含むことを特徴とする
   セメントクリンカなどの焼成装置。 ２ 前記充填層クーラは、大塊を破砕して排出す
   るための破砕ローラを備えることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のセメントクリンカなど
   の焼成装置。