JPH0341209B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセメント或いはアルミナ等の粉粒体原
料を仮焼する為に用いられる多段噴流層式仮焼装
置に関するものである。

以下粉流体原料をセメント原料とした場合につ
いて、その概略を説明すると、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
料供給手段を備える仮焼装置を設置し、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手段を備えた焼成装
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には、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ものがあるが、
該仮焼装置で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
ができるという特徴を備えている。

第１図はこのよう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
実線矢印で示し又原料粉末の流れを破線矢印で示
す。

装置の概要は原料粉末の予熱工程を司る予熱装
置１、前記仮焼工程を司る仮焼装置２、ロータリ
キルン等の焼成炉３及び焼成品の冷却工程を司る
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、また仮焼装
置２は直列配置型多段式であつて、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２
１，２２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、続いて粉末分離機C₄及び原料シユート
１１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から原料
シユート１２及び焼成炉入口端覆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焼成炉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仮焼
装置によれば、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。

このようなセメント原料の仮焼装置における上
流側仮焼帯２２の構成例を第２図に示す。図に示
すように、仮焼帯２２を構成する２次仮焼炉８
は、下部が夫々逆円錐台状の噴流層容器として形
成された下方の燃料供給装置８ａを備えた燃焼室
３６と上方の混合室３７とを、中間頚部３５を境
として上下方向に連通状に積み重ねて構成され、
２次仮焼炉８全体として焼成炉３の排ガスの導入
ダクト３８を介して焼成炉３の入口端覆９の上方
に立設されている。また上記仮焼炉８の上方の混
合室３７の側壁３９には、排ガスダクト４０を介
して分離サイクロンC₅が接続され、該分離サイ
クロンC₅の原料排出シユート１２は上記入口端
覆９に接続されている。

上記２次仮焼炉８においては、原料投入シユー
ト１１より投入された原料粉末は、高温空気導管
１０より送られる空気と燃料供給装置８ａから供
給される燃料との燃焼による燃焼熱と、焼成炉３
からの排ガスの有する熱を受けて、上方の混合室
３７に噴き上げられ排ガスダクト４０へと流れ出
る間に仮焼され、該仮焼された原料粉末は、分離
サイクロンC₅により排ガスと分離され、原料排
出シユート１２により焼成炉３の入口端覆９に導
入されるように構成されている。

ところが、内部の気流の旋回に伴う遠心力によ
り原料を分離する分離サイクロンC₅は、焼成炉
３の入口端覆９の上方に設置される仮焼炉８の側
方（水平方向の中心間距離Ｌ）に設置され、又仮
焼済原料は高温で流動性が低下しており、該分離
サイクロンC₅の原料排出シユート１２の傾斜角
θをあまり小さい角度とできない（セメント予熱
原料では55〜60゜が限度）ので、該分離サイクロ
ンC₅の高さ方向位置によつて仮焼炉８の高さが
決まる。従つて仮焼帯２２では、仮焼帯２１に較
べて燃料の使用量が1/3程度以下と少ないにも拘
わず仮焼炉８の高さを小さくできず、又各段毎に
分離サイクロンを付属しているので、設備が大型
になると同時に仮焼装置２としての圧力損失が大
である等の欠点があつた。

本発明は上記欠点を解決し、小型で動力消費の
少ない多段噴流層式仮焼装置を提供することを目
的とするものであり、その要旨とする処が、焼成
炉の入口端覆の上方に、下部が逆円錐台状となつ
ている噴流層容器を、小径の頚部を介して上下方
向に連通して複数段積重し、最下段の噴流層式容
器の下端に焼成炉からの排ガス導入口を開口する
と共に、最上段の噴流層容器を排ガスダクトを介
して分離サイクロンに連結した多段噴流層式仮焼
装置において、各段の上記噴流層容器に夫々燃料
供給装置を、また最上段の上記噴流層容器に原料
投入口を設け、上記分離サイクロンの原料排出口
を上から２段目の噴流層容器に接続すると共に、
上から２段目以降の噴流層容器の逆円錐台状の壁
面には原料捕集用ホツパを付設し、当該ホツパの
原料排出口をそれより下段の噴流層容器又は焼成
炉の入口端覆に接続した点である粉流体の多段噴
流層式仮焼装置を提供するものである。

続いて添付した図面を参照して本発明を具体化
した実施例について説明し、本発明の理解に供す
る。尚、第１図及び第２図に示す従来例に使用し
た構成要素と共通する要素には同一の符号を使用
して説明する。ここに第３図乃至第５図は本発明
の第１乃至第３の実施例に係る多段噴流層式仮焼
装置の概略側面図を示す。

まず第３図に示す本発明の第１の実施例につい
て説明する。

図に示すように焼成炉３の入口端覆９の上方に
その下部が逆円錐台形状のテーパ部４２を有し、
２段目の仮焼帯２２を構成する噴流層容器３６′
が焼成炉排ガスの導入ダクト３８を介して立設さ
れている。該噴流層容器３６′のテーパ部４２に
は原料捕集用のホツパ４３が設けられ、該ホツパ
４３の原料排出口は、仕切弁４４を備えた原料シ
ユート４５を介して上記入口端覆９に接続され、
ホツパ４３で捕集した原料を入口端覆９に導入す
る構造となつている。又該噴流層容器３６′の胴
部４６下端部付近には、従来通り燃料供給装置３
６a′と冷却装置４（第１図）よりの高温空気を導
く高温空気導管１０が接続されている。

該噴流層容器３６′の上部には同じくその下部
が逆円錐台状のテーパ部４７を有し、１段目の仮
焼帯２１を構成する噴流層容器４８が、小径の中
間頚部３５を介して立設されている。該噴流層容
器４８のテーパ部４７には燃料供給装置４８ａが
設けられ、該噴流層容器４８の胴部４９には原料
投入口である原料シユート５０が設けられ、該噴
流層容器４８の上部には上部テーパ部５１を介し
て仮焼された原料と排ガスを分離サイクロン５３
へ導く排ガスダクト５２が接続されている。ま
た、上記分離サイクロン５３の原料排出口５４
は、仕切弁６７を備えた原料シユート５５を介し
て上から２段目の噴流層容器３６′の胴部４６に
接続されている。

続いて上記実施例の作用に付き説明すると、予
熱装置１（第１図）にて予熱された原料が原料シ
ユート５０から１段目の仮焼帯を構成する噴流層
容器４８に投入されると、該噴流層容器４８内で
は、燃料供給装置４８ａより供給される燃料と、
下部の噴流層容器３６′よりの未だ充分に酸素を
含んだ排ガスとにより燃焼反応が起こつているの
で、投入された原料は、その燃焼反応による燃焼
熱と排ガスの保有する熱とを受けて１次仮焼され
る。

こうして１次仮焼された原料は噴流層容器４８
内を上昇するガス流により噴き上げられ、排ガス
ダクト５２を通つて分離サイクロン５３に導かれ
る。ここで排ガスと分離された原料は、原料シユ
ート５５を通じて２段目の仮焼帯２２を構成する
噴流層容器３６′に投入され、再度燃料供給装置
３６a′から供給される燃料の燃焼熱と排ガスの保
有する熱を受けて、未仮焼の原料も仮焼される。
該原料の一部は噴流層容器３６′内を上昇するガ
ス流に噴き上げられて噴流層容器４８へ循環する
が、他の一部は矢印ａで示すような胴部４６の内
壁に添つて下降する渦流に巻き込まれ、胴部４６
の内壁に添つて下降し、テーパ部４２に達したと
ころで、原料捕集用ホツパ４３に捕集され、この
後原料シユート４５により入口端覆９を経て焼成
炉３に供給されて焼成を受ける。

従つてこの例では、第２図に示した従来例に係
る１段の仮焼帯とほぼ同程度の高さ内に２段の仮
焼帯を構成することができ、仮焼能率に比して装
置の全高を著しく低くすることが可能である。ま
た、同時に第１図に示した従来例に係る２段式仮
焼装置に較べて２段目の分離サイクロンを省略す
ることが出来るので仮焼装置２の圧力損失を著し
く低減することができる。

次に１段目の仮焼帯２１を構成する噴流層容器
４８を燃焼室５６の混合室５７とに分割した本発
明の第２の実施例に係る多段噴流層式仮焼装置に
ついて説明する。

第４図に示すように入口端覆９の上方に２段目
の仮焼帯２２を構成する噴流層容器３６″が導入
ダクト３８を介して立設されているが、該容器３
６″の下部及び上部のテーパ部４２′及び５８は偏
心した開口部を有しており、該偏心した下部のテ
ーパ部４２′の開口部の偏心方向と反対側のテー
パ面４２″に原料捕集用ホツパ４３′が接続されて
いる。

上記噴流層容器３６″の上部には、燃料供給装
置５６ａの設けられた中間頚部３５を介して噴流
層容器３６″とは逆方向に偏心した下部テーパ部
４７′と上部テーパ部５９とを有している燃焼室
５６が連通状に配設されており、該燃焼室５６の
上部には中間頚部６０を介して上記燃焼室５６と
は逆方向に偏心した下部テーパ部６１を有する混
合室５７が配設されている。

これらの噴流層容器３６″、燃焼室５６及び混
合室５７を接続する中間頚部３５及び６０の軸芯
は焼成炉３の入口端覆９の中心を通る垂直線ｍ上
に設けられ、且つ該垂直線（以下中心線ｍとい
う）を基準として、上記噴流層容器３６″、燃焼
室５６及び混合室５７の各胴部は、順次左→右→
左に偏心して取り付けられている。これは下から
上へ噴き上げられるガス流により各噴流層容器３
６″，５６，５７の壁面に沿つて矢印ａで示す渦
流の発生を促進し、原料と熱ガスとの混合及び原
料の各仮焼帯２１，２２内での滞留時間の延長を
図つて仮焼反応を促進させる為である。

ところで、原料シユート５０は燃焼室５６の中
心線ｍより遠い方の胴部４６に設けられ、該燃焼
室５６の中心線ｍへ近い方の胴部４６′には、混
合室５７のテーパ部６１に設けられている原料捕
集用ホツパ６２により捕集された原料を導く原料
シユート６４が接続されている。また上記混合室
５７の中心線ｍに近い方の胴部６５には斜め下向
きの直線状ダクト６６が接続され、原料を分離サ
イクロン５３に導いている。又、該分離サイクロ
ン５３の原料排出口５４は原料シユート５５を介
して上から２段目の噴流層容器３６″に接続され
ている。

上記実施例に係る仮焼装置においては原料シユ
ート５０より燃焼室５６に投入された原料は燃料
供給装置５６ａからの燃料の燃焼熱と噴流層容器
３６″からの排ガスの保有する熱を受けて漸次仮
焼され、混合室５７を経由して分離サイクロン５
３に導かれる。一方該混合室５７内の渦流（矢印
ａ）に巻き込まれ、中心線ｍから遠い方の胴部６
５′の側壁に添つて下降する原料はホツパ６２に
より捕集されて燃焼室５６に戻され、再度の仮焼
を受ける。このような循環により原料の噴流層容
器４８′内での滞留時間が延長され、仮焼反応が
促進される。

分離サイクロン５３により捕集された原料は原
料シユート５５を介して噴流層容器３６″に導か
れ、ここで再度燃料供給装置３６a″からの燃料の
燃焼熱と排ガスの保有熱を行けて２次仮焼され
る。

こうして十分な仮焼処理を受けた原料は原料捕
集用ホツパ４３′にて捕集され、焼成炉３の入口
端覆９に導入される。

上記実施例の如く偏心した噴流層容器３６″及
び４８′を使用することにより、中心線ｍと遠い
方の胴部近傍の渦流（矢印ａ）の発生を促進し、
又混合室５７の胴部から分離サイクロン５３へ向
かう斜め下向きの直線状ダクト６６を採用するこ
とにより、混合室５７上部でのガスと原料との混
合が促進され、更に前記した予熱装置１（第１図
示）を低い位置に配置できる。又第４図に２点鎖
線で示すように原料シユート６４を２段目の仮焼
帯２２を構成する噴流層容器３６″へ直接接続す
ることも可能である。また噴流層容器４８′を燃
焼室５６と混合室５７とに分割しているので燃焼
が混合室５７内で完了し、未燃焼ガスが予熱装置
１（第１図）に流入するような不都合がない。

次に本発明の第３の実施例に係る多段噴流層式
仮焼装置について説明する。第５図に示すように
上下方向に第１、第２及び第３の仮焼帯３１，３
２及び３３を構成し、夫々燃料供給装置７０ａ，
６９ａ及び６８ａを有する噴流層容器として形成
した燃焼室７０，６９及び６８が、その入口及び
出口を連通して３段に積重されている。最下段
（３段目）の燃焼室６８は焼成炉３の入口端覆９
の中心線ｍに対称に配設されているが、１段目及
び２段目の燃焼室７０及び６９は、その入口及び
出口の中心を通る中心線ｍに対して交互に偏心し
て配設されている。また上記３段目及び２段目の
燃焼室６８及び６９には、冷却装置４からの高温
空気を導入する高温空気導管１０及び１０ａが接
続され、更に上記１段目の燃焼室７０には排ガス
と原料とを分離する分離サイクロン５３が、排ガ
スダクト６６を介して接続され、該分離サイクロ
ン５３の原料排出口５４は原料シユート５５を介
して２段目の燃焼室６９に接続されている。そし
て、２段目及び３段目の燃焼室６９及び６８の下
部の逆円錐台状テーパ部７１及び４２には原料捕
集用ホツパ７２及び４３が設けられ、その原料排
出口７３及び４４は夫々原料シユート７４及び４
５を介して下方の燃焼室６８及び入口端覆９へ接
続されている。

このような構成の仮焼装置によれば、３段から
なる仮焼帯３１，３２，３３をコンパクトに配置
することができ、原料は順次炭酸ガス濃度の低下
した仮焼帯を通過する間に高度に仮焼されて最終
的に焼成炉へ排出される。またこの際、２段目及
び３段目の仮焼帯３２，３３には分離サイクロン
を必要としないので仮焼装置での圧力損失が少な
くて済む。尚、各段の噴流層容器の胴部中心を互
いに順次偏心させる替わりに、該胴部は同芯的に
配置し、下端の導入ダクト３８及び中間頚部７
５，７６を焼成炉の中心を通る垂直線に対して順
次偏心させて配置することによつても同様の効果
を得ることができ、また原料捕集用ホツパは逆円
錐台状の壁面から胴部にまたがつて設けることも
可能である。更に第５図の配置によれば、高温空
気導管１０ａを２段目の燃焼室６９にも接続して
いるので、最下段の燃焼室６８を通るガス量を減
らすことができ、該燃焼室６８を更に小型にでき
る。なお最下段の高温空気導管１０を省略し、最
下段の燃焼室６８へは焼成炉３内を通して高温空
気を導入し、高温空気導管１０ａだけによつて冷
却装置４（第１図）からの高温空気を２段目の燃
焼室６９に導くことも可能であり、このようにす
ることにより高温空気導管１０ａの配置を簡素化
することもできる。

以上述べた通り本発明は、焼成炉の入口端覆の
上方に、下部が逆円錐台状となつている噴流層容
器を、小径の頚部を介して上下方向に連通して複
数段積重し、最下段の粉粒層容器の下端に焼成炉
からの排ガスの導入口を開口すると共に、最上段
の噴流層容器を排ガスダクトを介して分離サイク
ロンに連結した多段噴流層式仮焼装置において、
各段の上記噴流層容器に夫々燃料供給装置を、ま
た最上段の上記噴流層容器に原料投入口を設け、
上記分離サイクロンの原料排出口を上から２段目
の噴流層容器に接続すると共に、上から２段目以
降の噴流層容器の逆円錐台状の壁面には原料捕集
用ホツパを付設し、当該ホツパの原料排出口をそ
れより下段の噴流層容器又は焼成炉の入口端覆に
接続したことを特徴とする多段噴流層式仮焼装置
であるので、仮焼装置を多段に構成しても全体的
高さが小さくなり、更に下方段の分離サイクロン
が省略されると共に、原料シユート長さが短縮さ
れているので、設備費を著しく低減できると同時
に、仮焼装置での圧力損失が低減できるので運転
動力が節約できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例に係るセメント原料焼成装置の
線図的系統図、第２図は同装置の上流側仮焼帯の
側面図、第３図乃至第５図は本発明の第１乃至第
３の実施例に係る多段噴流層式仮焼装置の概略側
面図である。 （符号の説明）、２……仮焼装置、２１，２２，
３１，３２，３３……仮焼帯、３……焼成炉、９
……入口端覆、１０，１０ａ……高温空気導管、
３６′，３６″，４８，４８′，６８，６９，７０
……噴流層式容器、３５，６０，７５，７６……
頚部、３６a′，３６a″，４８ａ，５６ａ，６８
ａ，６９ａ，７０ａ……燃料供給装置、４３，４
３′，６２，７２……原料捕集用ホツパ、５２，
６６……排ガスダクト、５３……分離サイクロ
ン、５６……燃焼室、５７……混合室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼成炉の入口端覆の上方に、下部が逆円錐台
   状となつている噴流層容器を、小径の頚部を介し
   て上下方向に連通して複数段積重し、最下段の噴
   流層容器の下端に焼成炉からの排ガスの導入口を
   開口すると共に、最上段の噴流層容器を排ガスダ
   クトを介して分離サイクロンに連結した多段噴流
   層式仮焼装置において、各段の上記噴流層容器に
   夫々燃料供給装置を、また最上段の上記噴流層容
   器に原料投入口を設け、上記分離サイクロンの原
   料排出口を上から２段目の噴流層容器に接続する
   と共に、上から２段目以降の噴流層容器の逆円錐
   台状の壁面には原料捕集用ホツパを付設し、当該
   ホツパの原料排出口をそれより下段の噴流層容器
   又は焼成炉の入口端覆に接続したことを特徴とす
   る多段噴流層式仮焼装置。 ２ 少なくとも最下段の噴流層容器における側壁
   の下端部付近又は逆円錐台状壁面に燃焼用空気の
   導入ダクトを接続した特許請求の範囲第１項に記
   載した多段噴流層式仮焼装置。 ３ 少なくとも下から２段目の噴流層容器におけ
   る側壁の下端部付近又は逆円錐台状壁面に燃焼用
   空気の導入ダクトを接続した特許請求の範囲第１
   項に記載した多段噴流層式仮焼装置。 ４ 最上段の噴流層容器が中間頚部を境として下
   方の燃焼室と上方の混合室とで構成されている特
   許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載
   した多段噴流層式仮焼装置。