JPH0243694B2 - Hainetsuboiraofuzokushitasementogenryofunmatsuyonetsusochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セメント原料を焼成処理する装置に
付設される浮遊式予熱装置、例えばサイクロンタ
イプの千段式予熱装置において排ガス顕熱を発電
用ボイラで効率良く回収利用することのできる装
置に関するものである。

第１図は、セメント原料を予熱・焼成するとき
に用いられる装置の一例を示すもので、この装置
は主として原料粉末捕集器としてのサイクロン
C₁〜C₃、分離サイクロンC₄並びに最下位の熱交
換段を構成する燃焼装置付の仮焼炉２を上下方向
に配列してなる予熱装置１、焼成炉３及びクリン
カー冷却機４より構成される。

スクリユーコンベア等の供給装置５ａによつて
送られてきた原料粉末Ａは、供給機５ｂの原料排
出シユートを通してダクト７ａに送られ、ダクト
７ａ内の上昇気流と共に最上段のサイクロンC₁
へ送られる。そしてサイクロンC₁，C₂，C₃及び
原料シユート８ａ，８ｂ，８ｃを経由しながら順
次降下し、その間ガスダクト７ａ，７ｂ，７ｃを
上昇する熱風によつて順次加熱され、バーナ６ａ
を備えた仮焼炉２に入つ仮焼された後ガスダクト
７ｄを通つて分離サイクロンC₄に入り、次いで
原料シユート８ｄから焼成炉入口端覆１２を経て
焼成炉３へ導入される。

焼成炉３には冷却機４からの高温空気とバーナ
６ｂからの焼成用燃料が導入されており、高温下
で焼成を受けたクリンカーはクリンカー冷却機４
に入つて冷却され、更にクリンカーコンベア１１
によつて搬出される。尚９は余剰空気誘引通風
機、１０は押込送風機、１３は抽気ダクト、１４
は排ガス誘引通風機、１５は排ガスダクトを夫々
示す。

この様な焼成装置における予熱装置１の最上段
サイクロンC₁から排出される排ガスの温度は、
予熱装置１の熱交換方式にもよるが図示の４段熱
交換の場合において通常350〜400℃程度であり、
未だ相当の熱エネルギーが残されている。そこで
この排ガス顕熱を更に有効利用する為、第１図に
示した如く排ガスダクト１５の途中にボイラ１６
等の排熱利用設備としてのボイラ１６を設置し、
高温排ガスとの熱交換により蒸気を発生させてこ
れを発電に利用することにより熱経済性の向上を
図つている。尚ボイラ１６の水管が破損した場合
等に対処する為、ボイラ１６を迂回するバイパス
ダクト１７を設けると共に、ダクト本管１５にダ
ンパ１８ａ、バイパスダクト１７にダンパ１８ｂ
を設け、これらの開閉操作によつて焼成装置の運
転を継続して行なうことができる様にしている。

ところがこの様な従来の排熱利用設備では、排
ガスダクト１５内の排ガス温度がそれ程高温でな
い為、ボイラ１６における発生蒸気の温度及び圧
力が充分に上がらず、タービンでの発電効率が低
い。しかも予熱装置１の排ガスは一般に原料乾燥
用としても使用されるので、その余剰分しかボイ
ラ１６での加熱に利用することができず、結局利
用可能なガス顕熱が不足して発電用タービンの効
率が十分に高いものとなつていない。

こうした熱量不足を補う方法として、排ガスダ
クト１５の適所に燃焼室を設け、燃料及び燃焼用
空気を供給して排ガス温度を高めることも考えら
れるが、焼成炉や仮焼炉以外に燃焼部を設けるの
は、設備的にも操業的にも好ましいことではな
い。しかも燃料として安価な石炭を利用する場合
は、燃焼室で発生する燃焼残灰の処理が厄介にな
る。

本発明者は上記の様な事情に着目し、排ガス顕
熱の不足を予熱装置への原料粉末送給機構の改善
によつて捕い、予熱装置に付属の排熱ボイラでの
熱利用効率を高めるべく研究を行つた。本発明は
こうした研究の結果完成されたものであつて、そ
の構成は、第１図に示した如く原料粉末捕集器、
ガスダクト及び原料シユートより構成される千段
の熱交換ユニツトを上下方向に連接して構成され
る予熱装置の排ガスラインに排熱ボイラを付属し
てなるセメント原料粉末予熱装置において、当該
予熱装置から前記排熱ボイラへ導入する排ガス温
度を高めるために、原料粉末供給機の原料排出シ
ユートを、少なくとも最上段の熱交換ユニツトを
含む複数個の熱交換ユニツトに接続してなるとこ
ろに要旨が存在する。

以下実施例を示す図面に基づいて本発明の構成
及び作用効果を説明するが、下記は代表例であつ
て本発明を限定する性質のものではなく、熱交換
ユニツトの種類、構造等はもとより、排熱ボイラ
の具体的な構成等を必要に応じて適宜変更するこ
とはすべて本発明の技術的範囲に含まれる。

第２図は本発明の実施例を示す概略説明図であ
り、全体的な構成は第１図に準じて理解すればよ
い。本例における特徴的な部分は、供給装置５ａ
により搬送する原料粉末Ａを供給機５ｂ及び５ｃ
から分割して予熱装置１へ供給する様に構成した
ところにあり、一部の原料粉末Ａは従来通り最上
段の熱交換ユニツトを構成するガスダクト７ａへ
送り他の一部は最上段の熱交換ユニツトを飛ばし
て次段の熱交換ユニツトを構成するガスダクト７
ｂへ短絡して送る。その結果、最上段の熱交換ユ
ニツトへ供給する原料粉末の減少分に相当して予
熱装置１における熱効率が低下し、この結果最終
的に予熱装置１から排出される排ガス温度が上昇
し、ボイラ１６での回収熱が大巾に増加すると同
時に、発生蒸気の温度及び圧力が高くなるのでタ
ービンでの発電効率が著しく改善される。この
際、排ガス温度は供給機５ｂ，５ｃから供給する
原料粉末の分配比によつて変わり、ガスダクト７
ａへの供給量比を高めれば排ガス温度は降下し、
反対にガスダクト７ｂへの供給量比を高めれば排
ガス温度は上昇する。従つてボイラ１６を効率良
く作動させるのに必要な温度に応じて供給機５
ｂ，５ｃへの分配比を変えることにより、排ガス
温度を調整することができる。しかも第２図に示
した様に、排ガスダクト１５の適所に温度検出器
１９を取付けると共に、供給機５ｃあるいは５ｂ
の一方又は両方に供給量調整装置２０を設けて該
装置２０を制御装置２１に電気的に接続し、上記
温度検出器１９による検出温度が所定値となる様
に供給機５ｃ又は５ｂの供給量調整装置２０を制
御すれば、焼成装置の操業状態が変動した場合で
も排ガス温度を可及的一定に維持することができ
る。その結果ボイラ１６へ供給される熱量が一定
となつてその稼動状態が安定化し、発電装置では
常に一定の電力を得られる様になる。又必要に応
じて発電量の設定を調節することができ、更に最
上段の熱交換ユニツト以外へ原料粉末の一部を直
接供給することによる焼成装置での燃料使用量の
増加を最少に抑えることができる。尚温度検出器
１９は排ガスダクト１５に設置してボイラ１６へ
導入するガス温度を検出することの他、予熱装置
１の最上段熱交換ユニツトを構成するサイクロン
C₁内又は同ガスダクト７ａ内におけるガス−原
料粉末混相流の温度や、第３図に示す如くサイク
ロンC₁に接続した原料シユート８ａ内の原料温
度で代用することもできる。

尚上記では原料粉末Ａを最上段の熱交換ユニツ
トを構成するガストダクト７ａと次段のガスダク
ト７ｂとに分配して供給する例を示したが、後者
については第３段目以降の熱交換ユニツトへ分配
して供給したり、あるいは最下段の仮焼炉２や焼
成炉３へ直接供給することもできる。また分配し
た原料粉末の供給投入位置は各ガスダクト部に限
定される訳ではなく、熱交換ユニツトの原料排出
用シユート８ａ，８ｂ…へ供給したり、あるいは
第３図に要部を示す様にサイクロンC₂，C₃…へ
直接供給することもでき、この様な分配手段を複
数組合せて採用してもよい。

この様に本発明では、予熱装置への原料粉末供
給機を少なくとも２個併設し、１つの供給機から
は最上段の熱交換ユニツトへ原料粉末を送り、他
の供給機からは第２段目以降の熱交換ユニツト又
は焼成炉へ原料を送る様に構成することにより、
予熱装置１における原料粉末の予熱効率を若干犠
性にして排ガス温度を高めるものであり、それに
伴つて仮焼炉２又は焼成炉３における燃料使用量
を増加させる必要が生じる。しかしこの増加熱量
は、排ガス温度の上昇によるボイラ１６での熱回
収量の増加及び熱利用効率の向上のために利用さ
れるものであり、全体のエネルギー経済からすれ
ば従来例よりも相当改善される。しかし仮焼炉２
や焼成炉３で元々使用する燃料を増加するだけで
あるから、排ガスラインに燃料を供給する場合に
較べて設備的、操業的な負担が増加する恐れもな
い。加えて燃料として微粉炭等の固体燃料を使用
する場合でも、燃料により生ずる灰分は焼成装置
内でセメント原料の一部として消費されるので、
特別な灰処理設備も不要である。本発明の装置を
使用することによつて得られる更に他の利点とし
て、ボイラ１６等の水管への微粉末の付着抑制効
果が挙げられる。即ち従来例の様に最上段の熱交
換ユニツトへ原料粉末の全量を供給する場合に
は、サイクロンC₁で捕捉しきれなかつた多量の
微粉が排ガスと共にボイラ１６方向へ送られ、こ
れが水管に付着して伝熱効率を低下させるが、本
発明装置の様に供給原料を第２段目以降の熱交換
ユニツトへ分配して供給すると、サイクロンC₁
から排ガスと共に持ち出される微粉の量が減少
し、ボイラ１６の水管への付着及びそれに伴う伝
熱効率の低下が抑制されると共に、付着した微粉
を除去する為の蒸気ブロー等の処理頻度を少なく
することができる。

前述の様に最上段の熱交換ユニツト以外の熱交
換ユニツトへ原料粉末を分配供給する位置は種々
考えられるが、第２図に示した様に原料供給装置
５ａからの短絡シユートを第２段目の熱交換ユニ
ツトへ接続する場合には、必要に応じて原料粉末
の全量を第２段熱交換ユニツトへ供給することが
でき、この際最上段のサイクロンC₁は粉末捕集
専用に使用されるためボイラ１６へ流入する原料
粉末量を最少に抑えることができる。この様な構
成になる一実施例において原料粉末の全量をガス
ダクト７ｂへ供給したとき、同じく全量をガスダ
クト７ａへ供給する従来例に較べて予熱装置１の
排ガス温度は約60℃上昇し、仮焼炉２における燃
料使用量の増加は１Kgクリンカー当り40kcal程度
であつた。

尚本発明装置を使用するに当つては、図示した
如く予熱装置の最下段熱交換ユニツトを構成する
ガスダクトに燃焼装置を備えた仮焼炉２を接続
し、予熱装置１全体の温度変化を該仮焼炉２の操
業条件の調整によつて吸収し、焼成炉３の操業条
件を安定化するのが好ましいが、仮焼炉２を具備
しない通常タイプの予熱装置へ適用することも可
能である。また本発明装置ではボイラの熱利用効
率を高める為に、前述の如く予熱効率を犠性にし
て排ガス温度を高めるものであるから、ボイラを
稼動させない場合には、例えば第２図における供
給機５ｃを全閉、供給機５ｂを全開にして原料粉
末Ａの短絡供給を行わず、予熱装置１が最高の熱
効率を発揮する様にして使用する。

尚図では１基の焼成炉３に対して１系列の予熱
装置を組合せた例を示したが、この他１基の焼成
炉に対して２系列以上の予熱装置を併設してその
うちの少なくとも１系列に本発明の思想を適用
し、複数系列からの排ガスを合流させてボイラへ
導くこともでき、あるいは予熱装置へ供給する原
料粉末をクリンカー冷却機４の余剰空気を利用し
て予備加算する様な構成とすることも可能であ
り、これらの程度の設計変更はすべて本発明の技
術的範囲内の実施とみるべきである。

本発明は概略以上の様に構成されるが、要は原
料粉末を、千段式予熱装置の最上段の熱交換ユニ
ツトと第２段目以降の熱交換ユニツトへ分配して
供給する構成とすることにより排ガス温度を高め
ることができ、それにより排熱利用設備への供給
熱量を増大させると共にその熱利用効率を大幅に
高め得ることになつた。そしてこの回収エネルギ
ー量の増加は、焼成炉等における燃料増加分を補
つて余りあるものであり、予熱・焼成及び排熱利
用設備全体としてのエネルギー経済性を大幅に高
めることができた。尚本発明装置の設計に当つて
は、原料粉末供給部に原料を分配して供給する機
構を付加するだけであるから、設備上の負担が極
めて軽微であると共に既存設備への適用も容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の原料粉末予熱・焼成及び排熱利
用設備を示す概略説明図、第２図は本発明の実施
例を示す概略説明図、第３図は本発明の他の実施
例を示す要部説明図である。 １……予熱装置、２……仮焼炉、C₁〜C₄……
原料粉末捕集器、３……焼成炉、４……クリンカ
ー冷却機、５……原料供給装置、７……ガスダク
ト、８……原料シユート、１５……排ガスダク
ト、１６……排熱利用設備、Ａ……原料粉末。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原料粉末捕集器、ガスダクト及び原料シユー
   トより構成される４段の熱交換ユニツトを上下方
   向に連接して構成される予熱装置の排ガスライン
   に排熱ボイラを付属してなるセメント原料粉末予
   熱装置において、当該予熱装置から前記排熱ボイ
   ラへ導入する排ガス温度を高めるために、原料粉
   末供給機の原料排出シユートを、少なくとも最上
   段の熱交換ユニツトを含む複数段の熱交換ユニツ
   トに接続してなることを特徴とする排熱ボイラを
   付属したセメント原料粉末予熱装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、原料粉末供
   給機の原料排出シユートを最上段の熱交換ユニツ
   トと次段の熱交換ユニツトに接続してなるセメン
   ト原料粉末予熱装置。 ３ 特許請求の範囲第１又は２項において、最下
   段の熱交換ユニツトを構成するガスダクトに、燃
   焼装置を備えた仮焼炉を接続してなるセメント原
   料粉末予熱装置。