JPH0541580B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の技術分野」 本発明はセメント原料、アルミナ原料又は石灰
石粉等原料粉末の予熱及び仮焼を行うための仮焼
炉付予熱装置に係り、特に仮焼炉内における燃料
の燃焼性能と原料粉末の仮焼性能とを同時に改善
することのできる仮焼炉付原料粉末予熱装置を提
供するものである。

「従来技術」 第１図はセメント原料粉末焼成装置の一例を示
す線図的全体系統図で、図中の実線矢印は熱ガス
の流れを、また破線矢印は原料粉末又はクリンカ
の流れを示す。

その装置は主として、サイクロン等の粉末分離
器C₁〜C₄と仮焼炉２等により構成される仮焼炉
付予熱装置１、ロータリキルン等の焼成炉３及び
クリンカ冷却機４から成る。原料投入シユート５
から供給された原料粉末は、第１〜第３の各サイ
クロンC₁〜C₃を順次降下し、他方焼成炉３及び
仮焼炉２からの高温排ガスは誘引通風機８により
吸引されて予熱装置１内を上昇する。従つて、ダ
クト７内及びサイクロンC₁〜C₃内にて原料粉末
と高温ガスとの熱交換が繰り返される。予熱され
た原料粉末は予熱装置１の下から２段目のサイク
ロンC₃から予熱原料シユート１４を通して仮焼
炉２へ供給される。

他方クリンカ冷却機４から抽気ダクト１３を通
して仮焼炉２へ導入される高温の燃焼用２次空気
と、バーナ６_aから燃焼用１次空気と共に供給さ
れる燃料とによつて仮焼炉２内で燃焼が起こり、
この燃焼熱と焼成炉排ガスの持つ熱を受けること
によりシユート１４から導入された原料粉末が仮
焼される。仮焼された原料粉末は燃焼ガスと共に
仮焼炉２から最下段のサイクロンC₄に入つて燃
焼ガスと分離された後、仮焼原料シユート１５を
通して焼成炉３に入り、更に焼成炉３の下端側に
設置したバーナ６_bから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、冷却機４に排出され、ここで冷却
される。

尚、クリンカ冷却用の空気は押込送風機１０に
よつて供給され、クリンカと熱交換を行つて昇温
した空気の一部は、上述の如く仮焼炉２及び焼成
炉３に分配導入されるが、余剰の空気は誘引通風
機９により排出される。そして、クリンカ冷却機
４からのクリンカはコンベア１１によつて次工程
へ搬出される。

第２図は第１図における仮焼炉付近の構成をよ
り詳細に示す概念図で、これらの図により仮焼炉
の構造及び機能を説明すると下記の通りである。

即ち、仮焼炉２は本構成例では円筒状竪形で、
絞り部２_cを境にして互いに連通した下方の燃焼
室２_aと上方の混合室２_bとで構成され、燃焼室２
_ａの下端は下方に向けて漸次断面を縮小して逆円
錐台状部とし、開口２_dにより入口端覆１２を介
して焼成炉３に接続している。また、燃焼室２_a
の下部側壁には半径方向又は接線方向にクリンカ
冷却機４からの燃焼用空気を案内する抽気ダクト
１３が導入口２_eに接続され、当該抽気ダクト１
３の天井壁が仮焼炉２の燃焼室２_a側壁と接合す
る付近には、燃焼室２_aに流入する高温抽気に指
向して、燃料を吹き込むバーナ６_aが設置されて
いる。更にこのバーナ６_aの上方に位置し、バー
ナ６_aから供給される燃料により燃焼室２_a内に形
成される燃焼域１６を指向して予熱装置１の下か
ら２段目のサイクロンC₃からの予熱原料シユー
ト１４が接続されている。一方混合室２_bの燃焼
ガス出口２_fは予熱装置１の最下段サイクロンC₄
に接続されている。

これらの装置を用いるに当たつて、予熱装置１
の下から２段目のサイクロンC₃からの予熱原料
はシユート１４を通して仮焼炉２の燃焼室２_a内
に供給され、入口端覆１２を介し開口２_dを通し
て下方より上昇流入する焼成炉３からの排ガスに
より燃焼室２_a内にて混合・撹拌され、噴流層を
形成している。この噴流層内には抽気ダクト１３
を通してクリンカ冷却機４からの燃焼用空気が導
入され、この抽気ダクト１３の燃焼室２_aへの導
入口２_e上方に設置されたバーナ６_aより燃料が供
給され、噴流層内にて燃焼が行われる。

従つて予熱原料シユート１４を通して燃焼室２
_ａ内に供給された原料粉末はこれら燃料の燃焼熱
及び焼成炉排ガスの顕熱を吸収して仮焼反応を進
行させつつ燃焼ガスと共に絞り部２_cを通過して
混合室２_bに導入され、混合室２_b内にて燃焼ガス
中に含まれる可燃成分の完全燃焼が行われた後、
開口２_fを通して予熱装置１の最下段サイクロン
C₄に排出するようになつている。

この様な仮焼炉内での燃料の燃焼に際して、バ
ーナ６_aを燃焼室２_aに流入する高温抽気に指向し
て取り付けることにより、可及的良好な燃焼状態
が得られる様に図られている。

「従来技術の問題点」 仮焼炉へ予熱原料を供給する予熱装置１の下か
ら２段目のサイクロンC₃からの予熱原料を燃焼
室２ａ内に形成される燃焼域１６に指向して投入
する図示の構成によれば、原料粉末がこの燃焼域
１６内において急激に高温まで加熱されるため、
原料粉末の仮焼反応を速やかに行うことができる
という利点がある反面、燃焼域１６内での原料粉
末濃度が高くなり、それに伴い燃焼域１６での燃
焼温度が低下するため、燃料の燃焼性能が十分と
は言い難い。

これに対して、予熱装置１の下から２段目のサ
イクロンC₃からの予熱原料を仮焼炉２へ供給す
る予熱原料シユートを、燃焼室２_a内に形成され
る前記燃焼域１６から仮焼炉２横断面の円周方向
に遠ざけて図中破線で示される１４′の位置に配
置する場合には、燃焼域１６内の原料粉末濃度が
相対的に希薄となり、燃焼域１６が高温化して供
給燃料の燃焼性能は向上するが、燃焼室２_a内に
おける原料粉末の加熱が緩慢に行われるようにな
るため、仮焼反応の進行速度が低下して仮焼性能
の面で劣ると共に、燃焼域１６の高温化に伴い
NOx（窒素酸化物）の発生量が増加するという問
題があつた。

そこで本発明者は、先に特願昭55−105643号
（特開昭57−34054号公報参照）にて出願の如く、
仮焼炉へ供給する予熱原料を分割して、予熱原料
の一部は燃焼域に供給し、他の一部は仮焼炉へ流
入する焼成炉の排ガスに指向させる等燃焼域から
遠ざけて供給することにより、燃焼域における燃
焼雰囲気温度を調節し、以て燃焼性能を維持しつ
つ仮焼性能を改善し、併せてNOxの発生を抑制
することのできる仮焼炉付原料粉末予熱装置を提
供した。しかし、この装置においても燃焼域に供
給した一部原料粉末については十分な仮焼反応が
行われるも、燃焼域から遠ざけて供給した一部原
料粉末については仮焼反応が不十分であるため総
合的な仮焼性能として未だ改善の余地が残つてい
た。

「目的」 本発明は従来技術の持つ上記問題点を解消し、
仮焼炉内における燃料の燃焼性能を維持しつつ、
原料粉末の仮焼性能を更に改善することのできる
仮焼炉付予熱装置を提供することを目的とする。

「構成」 上記目的を達成すべく本発明が採用する主要な
手段は、上下方向に積重した複数段の粉末分離器
と、燃料用空気の導入口の近くに燃料供給装置を
配設した仮焼炉とからなる仮焼炉付原料粉末予熱
装置において、上記仮焼炉へ予熱原料を供給する
粉末分離器が粗粉分離手段と細粉分離手段とを有
し、細粉分離手段は側部に開口部を設けた細粉分
離用のサイクロンにより構成され、粗粉分離手段
は上記開口部に接続され下部に原料粉末排出口を
有する粗粉分離用のポケツト部により構成され、
粗粉分離手段の原料粉末排出口を粗粉シユートを
介して前記燃料供給装置の配設位置近傍に接続
し、上記燃料供給装置から仮焼炉内へ供給した燃
料により形成される燃焼域に向けて粗粉原料を供
給すると共に、細粉分離手段の原料粉末排出口を
細粉シユートを介して前記燃料供給装置の配設位
置から遠ざけて接続した点であり、これにより仮
焼されにくい粗粉が燃焼域に供給されて十分の仮
焼反応を受け、一方仮焼反応が促進されやすい細
粉については比較的燃焼域から遠ざけて供給する
ことによつて粉末原料全体が均一且つ高度に仮焼
されるようになしたものである。

「実施例」 続いて第３図以下の添付図面を用いて本発明を
詳細に説明するが、これらの図は具体的な実施の
一例を示すもので、本発明はこれらの図示例に限
定されず、前・後記の趣旨に沿つて他の構成とし
たり、或いは一部の設計を変更することも可能で
ある。

第３図は本発明による仮焼炉付原料粉末予熱装
置における第１の実施例での仮焼炉付近の構成を
示す概念図、第４図は第３図Ａ−Ａ矢視による予
熱装置１の下から２段目の粉末分離器C₃の平面
図、第５図は第３図Ｂ−Ｂ矢視による同粉末分離
器C₃の横断面図であり、仮焼炉２本体の基本的
構造、仮焼炉２への焼成炉３からの排ガス導入方
法、抽気ダクト１３からの燃焼用空気の導入方
法、仮焼炉２の燃焼ガスの流れ及び仮焼炉２から
の燃焼ガスの排出方法等については概ね前述の第
２図での従来装置の場合と同様である。

第３図乃至第５図に基づいて本発明の第１の実
施例における特徴的構成を詳細に説明すると、予
熱装置の下から２段目の、即ち予熱原料を仮焼炉
２へ供給する粉末分離器C₃は、側壁に開口部２
２を設けた細粉分離手段の一例としてのサイクロ
ン２１と、当該開口部２２に連通し、下方に備え
た逆円錐台状部２３の下端部に原料粉末排出口２
４を有する粗粉分離手段の一例としてのポケツト
部２０とが一体的に接合して構成されている。上
記ポケツト部２０の原料粉末排出口２４は粗粉シ
ユート１４_aを介して燃焼室２_aへの燃焼用空気の
導入口２_eの近くに配設された燃料供給装置６_aの
近傍に燃焼域１６に指向して接続されている。ま
た、サイクロン２１の原料粉末排出口２６は細粉
シユート１４_bを介して前記燃料供給装置６_aの配
設位置から遠ざけて燃焼室２_aの横断面において
位相をずらせて接続されている。

この様な構成により、予熱装置の上方段の粉末
分離器によつて捕捉された原料粉末は、原料シユ
ート１８よりガスダクト１７へ供給され、最下段
サイクロンC₄から排出される熱ガス流に乗つて
下から２段目の粉末分離器C₃へ導入され、当該
分離器C₃内に発生する旋回気流に随伴して円筒
部内面に沿つて旋回する間に、原料粉末中の比較
的粒径の大きい粗粉が大きな遠心力を受けて開口
部２２よりポケツト部２０へ放出され、該ポケツ
ト部２０の原料粉末排出口２４より粗粉シユート
１４ａを通して燃焼室２ａ内に形成される燃焼域
１６に向けて供給される。一方、ポケツト部２０
によつて捕捉し切れない原料粉末中の細粉は、前
記旋回気流に随伴してサイクロン２１の逆円錐台
状部２５の内周面に沿つて旋回下降した後、下端
の原料粉末排出口２６より細粉シユート１４_bを
通して前記燃焼域１６から遠ざけて仮焼炉２内へ
供給される。この際、原料粉末中の粗粉と細粉と
の分配割合はサイクロン２１円筒部において開口
部２２よりも上流側に位置する窪み２１′に配設
され、軸２８の周りに回転自在とした分配板２７
等の調節機構により調節することができる。

従つて、仮焼炉２へ供給する原料粉末の一部分
が燃焼室２_a内に形成される燃焼域１６に向けて
投入されるだけであり、且つその量を調節するこ
とができるので、燃焼域１６における燃焼雰囲気
温度を適度の高温に保持することができ、従つて
仮焼炉の燃焼性能を維持することができると共
に、NOxの発生を抑制することができる。同時
に燃焼域１６へ供給される上記のような予熱原料
は大部分仮焼反応の進行しにくい粗粉によつて構
成されているため、比較的高温の燃焼域において
粗粉原料を高い反応速度で仮焼することができ
る。

一方、燃焼域１６から遠ざけて供給した細粉原
料は比較的緩慢な加熱によつても仮焼を行うこと
ができるので、仮焼炉２の混合室２_bから最下段
サイクロンC₄へ排出される原料粉末はその粒度
に関係なくほぼ均等に仮焼反応が完了しており、
全体として仮焼性能を大幅に改善することがで
き、燃焼性能と仮焼性能との両面において満足す
べき結果を得ることができた。

尚、粗粉分離手段としての粗粉分離器と、細粉
分離手段としての細粉分離器とを一体的に構成し
た上述の如きポケツト部付サイクロンは、構造面
では粗粉分離器としてのポケツト部２０がコンパ
クトであり、サイクロンに対する円周方向の配置
に自由度が高く、また機能面でも分離効率が高
く、且つ粗粉分離器として余分の圧損を消費しな
い等、本発明予熱装置の下から２段目の粉末分離
器として適したものである。

第６図は本発明による第２の実施例装置におけ
る仮焼炉付近の構成を示す概念図であり、第３図
の実施例と相違する点につき説明する。

予熱装置１の下から２段目の粉末分離器C₃を
構成する粗粉分離手段としてのポケツト部２０
は、細粉分離手段としてのサイクロン２１の側部
を構成する逆円錐台状部２５に配設しており、こ
のようにサイクロン２１の円筒部又は逆円錐台状
部のどの高さ位置にポケツト部２０を設けるかに
よつて分離する原料粉末の量及び粒度分布を調整
することが可能となる。

そして、ポケツト部２０で捕捉された予熱原料
中の粗粉は粗粉シユート１４ａを通して抽気ダク
ト１３に供給され、燃焼用空気と共に導入口２_e
から燃焼室２_a内の燃焼域１６へ流入する。燃焼
用空気を介して行われるこのような粗粉の供給装
置によれば、粗粉を燃焼域１６内に比較的均一に
分散させることができ、燃焼域内の温度分布もよ
り均一になるという利点がある。

一方、サイクロン２１で捕集した予熱原料中の
細粉は細粉シユート１４_bを通して仮焼炉下端の
逆円錐台状部付近から、仮焼炉内に流入する焼成
炉３からの排ガスに向けて供給される。従つて、
仮焼炉内に流入する仮焼炉排ガスの急激な温度低
下に対して効果的である。尚、上記細粉は図中破
線で示される細粉シユート１４_cを通して焼成炉
排ガス導入ダクト１９へ供給したり、或いは、仮
焼炉下端の逆円錐台状部へ直接供給することもで
きる。何れの供給方法をとる場合にも細粉は焼成
炉排ガス中に浮遊されやすく、原料粉末が入口端
覆１２へ短絡的に直接落下するのが防止される。
また、この逆円錐台状部の側壁に燃料供給装置６
ｃを追加設置して燃料を供給し、逆円錐台状部内
に還元性ガス雰囲気を形成することにより、下端
の導入口２_dより上昇して流入する焼成炉排ガス
中に含まれるNOxの分解を図る場合があるが、
この際脱硝触媒として作用する原料粉末が細粉で
あるため、大きな接触面積に基づき触媒効果が増
大する。

以上の説明は本発明を実施する場合の具体例で
あり、本発明の実施に当たつては更に仮焼炉の様
式や構造、抽気ダクトの本数、燃料供給装置の種
類・組数・配管等は目的に応じて自由に選定する
ことができ、また燃料や原料粉末の種類について
も制限されない。

「発明の効果」 本発明は、以上の如く、上下方向に積重した複
数段の粉末分離器と、燃料用空気の導入口の近く
に燃料供給装置を配設した仮焼炉とからなる仮焼
炉付原料粉末予熱装置において、上記仮焼炉へ予
熱原料を供給する粉末分離器が粗粉分離手段と細
粉分離手段とを有し、細粉分離手段は側部に開口
部を設けた細粉分離用のサイクロンにより構成さ
れ、粗粉分離手段は上記開口部に接続され下部に
原料粉末排出口を有する粗粉分離用のポケツト部
により構成され、粗粉分離手段の原料粉末排出口
を粗粉シユートを介して前記燃料供給装置の配設
位置近傍に接続し、上記燃料供給装置から仮焼炉
内へ供給した燃料により形成される燃焼域に向け
て粗粉原料を供給すると共に、細粉分離手段の原
料粉末排出口を細粉シユートを介して前記燃料供
給装置の配設位置から遠ざけて接続したことを特
徴とする仮焼炉付原料粉末予熱装置であるから、
仮焼炉内における燃料の燃焼性能と原料粉末の仮
焼性能とを共に高度に達成することができると同
時に、予熱装置からの排ガス中のNOxを低減す
ることができ、また構造が単純で既設設備にも簡
単に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のセメント原料粉末焼成装置の一
例を示す線図的全体系統図、第２図は第１図にお
ける仮焼炉付近の構成を示す概念図、第３図は本
発明の第１の実施例装置における仮焼炉付近の構
成を示す概念図、第４図は第３図Ａ−Ａ矢視によ
る予熱装置の下から２段目の粉末分離器を示す平
面図、第５図は第３図Ｂ−Ｂ矢視による同粉末分
離器の横断面図、第６図は本発明の第２の実施例
装置における仮焼炉付近の構成を示す概念図であ
る。 （符号の説明） １……原料粉末予熱装置、２
……仮焼炉、２_a……燃焼室、２_d……焼成炉排ガ
ス導入口、２_e……燃焼用空気導入口、３……焼
成炉、４……クリンカ冷却機、６……燃料供給装
置、１３……抽気ダクト、１４……予熱原料シユ
ート、１４ａ……粗粉シユート、１４_b，１４_c…
…細粉シユート、１５……仮焼原料シユート、１
６……燃焼域、２０……粗粉分離器、２１……細
粉分離器、２２……開口部、２７……調節機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上下方向に積重した複数段の粉末分離器と、
   燃料用空気の導入口の近くに燃料供給装置を配設
   した仮焼炉とからなる仮焼炉付原料粉末予熱装置
   において、上記仮焼炉へ予熱原料を供給する粉末
   分離器が粗粉分離手段と細粉分離手段とを有し、
   細粉分離手段は側部に開口部を設けた細粉分離用
   のサイクロンにより構成され、粗粉分離手段は上
   記開口部に接続され下部に原料粉末排出口を有す
   る粗粉分離用のポケツト部により構成され、粗粉
   分離手段の原料粉末排出口を粗粉シユートを介し
   て前記燃料供給装置の配設位置近傍に接続し、上
   記燃料供給装置から仮焼炉内へ供給した燃料によ
   り形成される燃焼域に向けて粗粉原料を供給する
   と共に、細粉分離手段の原料粉末排出口を細粉シ
   ユートを介して前記燃料供給装置の配設位置から
   遠ざけて接続したことを特徴とする仮焼炉付原料
   粉末予熱装置。 ２ 仮焼炉の下部が逆円錐台状に構成され、その
   下端が焼成炉排ガスの導入口に開口されていると
   共に、粗粉分離手段の原料粉末排出口が細粉シユ
   ートを介して前記焼成炉排ガス導入口の近傍に接
   続されている特許請求の範囲第１項に記載した仮
   焼炉付原料粉末予熱装置。 ３ 粗粉分離手段が粗粉原料の量を調節するため
   の調節機構を有して構成されている特許請求の範
   囲第１項又は第２項のいずれかに記載した仮焼炉
   付原料粉末予熱装置。