JPH07109155A

JPH07109155A - 燃料のガス化装置を付設したセメント原料のか焼装置

Info

Publication number: JPH07109155A
Application number: JP7851094A
Authority: JP
Inventors: Jae-Ik Jung; チョン・ジェイク
Original assignee: Ssangyong Cement Industrial Co Ltd
Current assignee: Ssangyong Cement Industrial Co Ltd
Priority date: 1993-04-17
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 1995-04-25
Also published as: CN1108380A; KR960001003B1

Abstract

(57)【要約】【目的】熱効率が良好でか焼能力が増大しかつ熱消費
量が減少したセメントか焼装置を提供すること、その目
的とする。【構成】予熱器と回転焼成炉の間に位置するか焼装置に
おいて、上部分類室(3a）、下部分類室(3b)、および燃
料ガス化手段(14,14a,14b)を設け、上部分類室(3a)に、
か焼された原料を最下段サイクロン (C1）に排出させる
手段(9）を連結し、かつ下部分類室(3b)を連通させ、下
部分類室(3b)に、クリンカー冷却器(2)から流入する燃
焼用空気の供給手段(5,5a,5b)をその側面に一つまたそ
れ以上連結しかつ回転炉(1）からの高温の排ガスを導入
するための手段(8a)を設けるとともに、当該供給手段
(5,5a,5b)に原料供給手段(7,7a,7b)を一つまたはそれ以
上連結することを、その構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末状または粒状のセ
メント原料をか焼させる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回転炉と固定予熱器との間に位
置し、独立的熱源を有するセメント原料のか焼炉または
焼成炉においては、燃料の燃焼は燃料と空気が均一に混
合され、火炎形成なしにごく短い時間(１／３秒)に燃焼
反応が行なわれるべきである。

【０００３】燃料の燃焼過程は、粒子の加熱、揮発成分
の放出、これらの揮発成分の燃焼条件下での燃焼反応、
そして粒子内残留炭素分の燃焼反応が相互に重なる区間
を有し、時間的には順次的過程を経ながら行われる。

【０００４】燃料の燃焼過程に影響を及ぼす主要因子を
各区間で比べると、燃料粒子の加熱区間は粒子の主要温
度と粒子の熱容量、熱分解区間は燃料の種類と粒子の温
度及び粒子の加熱入力、酸化区間は燃料周囲の酸素濃度
と燃料反応物の形態(揮発性、チャー)などである。

【０００５】燃焼過程において各区間の燃焼時間は、相
対的に予熱及び揮発過程は長く、揮発成分の燃焼過程は
非常に短く、残留炭素の燃焼過程は非常に長い。よっ
て、燃料の燃焼前に燃料の予熱及び揮発成分の放出と粒
子内炭素分を熱分解(以下“燃料の前処理"という。)さ
せ、ガス化した後、燃焼用空気中に噴射させて燃焼を行
うと、短時間に完全燃焼が得られる。そして、ガス化さ
れた燃料は発熱量が低いので高温のガス領域が形成され
ない特徴がある。

【０００６】よって、か焼炉において燃料を前処理して
ガス化した後、酸素の富んだ燃焼用空気中で燃焼させる
と、か焼炉での燃料燃焼時に要求される速やかな燃焼及
び高温のガス領域のない燃焼が得られる。

【０００７】燃料の前処理のためには多くの熱を要し、
燃料粒子内に炭素分を熱分解するためにはＣＯ₂分圧が
高く、Ｏ₂分圧の低い組成を有するガスが効果的であ
る。ところが、燃焼用空気が回転炉を通過せずに、別
途、燃焼用空気導管を通じてか焼炉内に流入される場合
には、か焼炉内に流入される回転炉排ガスは高温(900〜
1100℃)であり、ＣＯ₂分圧は非常に高く(約２０〜３０
％)、Ｏ₂分圧は非常に低い(５％以下)特性を有してい
る。

【０００８】かかる回転炉排ガスの特性は、燃料の前処
理に必要な熱源と熱分解反応に必要なガス組成を適切に
有している。従って、回転炉排ガスを用いて燃料の前処
理を行うと効果的にガス化の燃料が得られる。

【０００９】回転炉排ガスを用いて燃料の前処理を行う
場合、回転炉排ガスの使用量は、燃料の前処理に必要な
最小量を使用すべきである。回転炉排ガスの高いＣＯ₂
分圧は燃料粒子内炭素分の熱分解反応には効果的である
一方、ガス化された燃料の燃焼には不利だからである。
よって、燃料の前処理に必要な最小量の回転炉排ガスを
用いて燃料を前処理してガス化させ、かつガス化された
燃料は酸素の富んだクリンカー冷却器から流入された燃
焼用空気中で燃焼反応を起こすことが、燃焼時間を節減
しながら効果的な燃焼効率が得られる方法である。

【００１０】

【表１】

【００１１】燃料の前処理に用いられる装置は、一般的
に３種類であるが、第一は固定層(fixed bed)を用いる
方法、第二は流動層(fluidized bed)を用いる方法、第
三は浮遊層(エントレインド・サスペンジョン・ベッド
（entrained suspension bed)）を用いる方法であ
る。

【００１２】第一と第二は層下部に空気分散板を用い、
第三は空気分散板を用いていない。回転炉の排ガスは高
温(900〜1100℃)であり、また多くの粉塵及び凝縮物質
を含んでいるので、燃料の前処理には分散板のない浮遊
層方式が一番適切である。

【００１３】また浮遊層ガス化方式は、燃料の予熱時に
温度が上昇することにより、液状成分を噴出する場合に
もコーティング問題の発生なしに運転できる長所を持っ
ている。

【００１４】従来、セメント製造装置などのか焼炉には
回転炉排ガスとクリンカー冷却器から流れてきた燃焼用
空気の流入方法と燃料の燃焼方法により、大別して５種
類の形態があるが、これらの各か焼炉の構造及び特徴は
つぎのようである。

【００１５】以下の説明では、同一部品に対して同一符
号を使用する。第一に、従来のか焼炉において回転炉排
ガス導管(28)をか焼炉(23)に用いる一番簡単な形態であ
って、図１０のような構造を有している。

【００１６】これは、クリンカー冷却器(22)からか焼炉
に供給される燃焼用空気を、別途、燃焼用空気供給導管
を設置せずに回転炉(21)を通過させ、回転炉排ガスと混
合させた後、回転炉排ガス導管(28)を通じて供給し、燃
料はバーナー(26)に回転炉排ガスと燃焼用空気の混合ガ
ス中に噴射して燃焼させる装置である(米国特許第3,98
6,818号、米国特許第4,050,883号)。

【００１７】かかる形態は、回転炉排ガス導管(28)をか
焼炉(23)として用いているので、別途、か焼炉の設置費
用の必要ない長所をもっているが、か焼炉(23)に供給さ
れる燃料の燃焼が回転炉排ガスと燃焼用空気が混合され
た酸素濃度の低い混合ガス中で行われるので、燃焼効率
が低い。

【００１８】よって、か焼炉排出導管(29)に多くの未燃
炭素が発生され、予熱器で未燃炭素の燃焼反応が行わ
れ、予熱器から排出される排ガスの温度が上昇すること
により熱消費量が増加し、排風機(32)の設備管理に悪い
影響を及ぼすなどの短所をもっている。

【００１９】第二に、装置の構造が比較的に簡単で圧力
損失が少なくかつ運転が容易であるため従来のか焼炉中
で一番多く使用される形態であって、図１１のような構
造を有している。

【００２０】これは、回転炉排ガス導管(28)がか焼炉(2
3)底面に連結され、高温(900〜110℃)の回転炉排ガスで
か焼炉(23)下部に分類室を形成し、クリンカー冷却器(2
2)から酸素の富んだ燃焼用空気を流入する燃焼用空気供
給導管(25)をか焼炉(23)の側面に連結して燃焼用空気を
か焼炉(23)の中心方向または接線方向に供給し、燃料の
大部分はバーナー(26a)により、酸素の富んだ燃焼用空
気中に噴射して燃焼させ、燃料の一部を回転炉排ガス中
の窒素酸化物除去のための脱窒素バーナー(26b)に回転
炉排ガス中に噴射させて燃焼させる装置である(特開昭5
3-134028号、特開昭54-90228号、特公昭59-32176号、韓
国特許公告第87-1568号)。

【００２１】かかる形態は、か焼炉内の燃料を均一に噴
射するため、バーナー(26a,26b)で多くの低温の空気量
(か焼炉に供給される燃焼空気量の１４％〜２０％)を用
いることにより、バーナーから供給される低温の空気量
だけクリンカー冷却器から流入される高温の燃焼用空気
の流入量が少なくなり、このため、熱消費量が増加する
短所を持っている。

【００２２】そして、バーナーにより噴射された燃料
は、高速の(１０〜４０m/s)のガスとともに酸素の富ん
だ燃焼用空気の雰囲気から燃焼用空気と回転炉排ガスの
混合ガス雰囲気中を流動しながら燃焼するので、完全燃
焼のために高さを高くせねばならない問題点を持ち、こ
れにより予熱器の設置位置が高くなってか焼炉が大きく
り、設置のコスト高を招き、かつか焼炉の単位容積当り
のか焼能力を低下させる短所を持っている。

【００２３】第三に、第二の形態を燃焼効率の点で改善
して低級燃料が使用可能な形態としたものは図１２の構
造を有している。これは、燃料を低温の輸送空気(か焼
炉に供給される燃焼空気量の４〜５％)によりバーナー
(26)から供給し、燃焼用空気供給導管(25)で一部分岐さ
れた高温(700〜1100℃)の燃焼用空気としてバーナー(2
6)から供給された燃料を旋回か焼炉(23C)内へ噴射し、
余りの大部分の燃焼用空気は旋回か焼炉(23C)の側面で
接線方向に流入し、原料供給導管(27)により投入された
原料を壁面に分離させ、旋回か焼炉(23C)中の低い原料
密度を有する燃焼用空気中で高温の火炎を起こすので燃
料の燃焼を促進し、高温の火炎による噴射熱により周辺
の原料で熱が供給されるようにした旋回か焼炉(23C)を
付設した装置である(米国特許第3,834,860号)。

【００２４】かかる形態は、か焼炉内で燃料を酸素が多
いかつ高温である燃焼用空気だけで火炎を形成しながら
燃焼させることにより燃料の燃焼時間を節減し、燃焼効
率を改善して、低級燃料の使用ができる長所を持ってい
るが、燃料を供給するに際し低温空気を使うので熱消費
量が増加され、旋回か焼炉(23C)の排出部位が下部にあ
るので、空気の流れが下方に変るから圧力損失の増加の
短所がある。

【００２５】第四は、回転炉排ガスを使用せずに燃焼用
空気導入導管(25)によりクリンカー冷却器(22)から流入
される高温かつ酸素の富んだ燃焼用空気だけで燃料を燃
焼させ、またか焼炉排ガスを用いた別途独立の予熱器を
有している分離形態であって、図１３の構造を有してい
る。

【００２６】か焼炉(23)の底面には、高温かつ酸素の富
んだ燃焼用空気を流入させる燃焼用空気導管(25)を連結
し、燃焼用空気を噴射させ、燃料を低温の輸送空気(か
焼炉に供給される燃焼用空気量の４〜５％)によりバー
ナー(26)で燃焼用空気中に噴射して燃焼させる装置であ
る(米国特許第4,045,162号)。

【００２７】かかる形態は、高温かつ酸素の富んだ燃焼
用空気中で燃料を燃焼させるので燃焼効率はよいが、燃
料の供給時に低温の輸送空気を使用するので熱消費量が
増加され、バーナーにより噴射された燃料は高速(１０
〜４０m/s)のガスとともに、流動中に燃焼するので完全
燃焼のためにか焼炉の高さが高くなり、設置のコスト高
を招き、かつか焼炉の単位容積当りのか焼能力の低下の
短所を持っている。

【００２８】第五は、第四の形態において燃料の燃焼
時、バーナーを使用せずに流動層(23d)を使用して燃料
と原料を均一に混合した後、流動層(23d)の上部に連結
された燃焼用空気供給導管(25)によりクリンカー冷却器
(22)から流れてくる燃焼用空気中で燃焼させる装置とし
て図１４の構造を有している。

【００２９】か焼炉(23)の低部では、流動化排風機(33)
により吹出される低温の空気が流動板を通過しながらバ
ーナー(26)を通じて供給される原料と原料供給導管(30
a)から供給される原料とが瞬間的に流動化させながら均
一に混合され、流動層(23d)の上部に連結された燃焼用
空気供給導管(25)によりクリンカー冷却器(22)から流れ
てくる高温かつ酸素の富んだ燃焼用空気により燃料を燃
焼させる装置である（特許公第９１−４５０２０号)。

【００３０】かかる形態は、流動層(23d)を使用するこ
とにより燃料と原料との均一な混合ができるのでか焼炉
内で温度および原料の均一な分布が得られ、局部的に高
温が形成されない安定された運転が出来る長所がある
が、流動層(23d)を作るため多くの低温の空気量(か焼炉
に供給される燃焼用空気量の１０〜１５％)を使うこと
により熱消費量が増加する短所があり、また燃料は高速
(４〜２０m/s)の燃焼空気とともに流れるため、完全燃
焼のためにか焼炉の高さが高くなるし、か焼炉の設置費
用が高くなり、か焼炉の単位容積当りのか焼炉能力が低
下される短所を持っている。

【００３１】よって、上述のような従来のか焼炉など
は、か焼炉内で燃焼効率の増大及びか焼効率の向上のた
め多様な形態の構造として開発されてきたが、原料の供
給及び燃焼時の低温空気の使用のため、クリンカー冷却
器から供給される高温の燃焼用空気の流入量が低温空気
の流入量の分だけ少なくなり熱消費量が増加される問題
点を解決していない。

【００３２】また、か焼炉内に供給された燃料は、か焼
炉内で完全燃焼が行われるべきであるので、燃料の完全
燃焼に必要な時間だけは燃料をか焼炉内に滞留させるべ
きである。このためには、燃料の燃焼時間を節減するか
またはか焼炉の高さを高くするべきであるが、従来のか
焼炉などは、か焼炉の高さを高くしてか焼炉内で燃焼の
完全燃焼を得ようとするので予熱器の設置位置が高くな
り、か焼炉が大きくなるので設置のコスト高を招き、ま
たか焼炉の単位容積当りのか焼能力が低下する問題点が
ある。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のか焼
炉などの持つ問題点などを改善するものであるが、第一
に、燃料を燃焼用空気中に噴射する前にガス化装置を使
用して燃料の予熱及び揮発成分の放出と燃料粒子内炭素
分の熱分解を一部起こすことによりか焼炉内で燃料の完
全燃焼に必要な燃焼時間を節減し、か焼炉の寸法を小さ
くしてか焼炉の単位容積当りのか焼能力を増大させ、第
二に、燃料の供給及び燃焼において、低温空気の流入を
最小化して熱消費量を減らすことをその目的にしてい
る。

【００３４】

【発明の概説】かかる目的は、本発明のか焼装置によっ
て達成することができる。本発明は、粒状または粉末状
のセメント原料を予熱する固定された浮遊層予熱器とク
リンカー鉱物を生成する回転焼成炉との間に位置し、予
熱された原料をか焼させるため回転焼成炉排ガスを流入
させる手段と、燃料を燃焼させ、上記原料をか焼させる
ためにクリンカー冷却器からの酸素の富んだ燃焼用空気
を流入させる手段が兼ねられたか焼装置において、か焼
された原料を最下段サイクロンに排出させる手段に連結
されており、下部分類室と相互連通されている原料と燃
料ガスを混合させ、か焼を完了させる上部分類室; 上記
の上部分類室と連通されながらクリンカー冷却器から流
れてくる燃焼用空気の供給手段が側面部位に一つ以上連
結されており、上記供給手段上に原料供給手段が一つ以
上連結され、回転炉からの高温の排ガス一部を導入する
ための手段が一つ以上設置されている原料のか焼を進行
させる下部分類室; 及び上記の下部分類室に供給する燃
料をガス化させる一つ以上の燃料ガス化手段からなるセ
メント原料のか焼装置である。

【００３５】また、本発明は、粒状または粉末状のセメ
ント原料を予熱する固定された浮遊層予熱器とクリンカ
ー鉱物を生成する回転焼成炉との間に位置し、予熱され
た原料をか焼させるため回転焼成炉排ガスを流入させる
手段と、燃料を燃焼させ、上記燃料をか焼させるためク
リンカー冷却器からの酸素の富んだ燃焼用空気を流入さ
せる手段が兼ねられたか焼装置において、か焼された原
料を最下段サイクロンに排出させる手段が連結されてお
り、下部分類室と相互連通されている混合原料と燃料ガ
スのか焼を完了させる上部分類室; 上記の上部分類室と
連通されながらクリンカー冷却器から流れてくる燃焼用
空気を供給する一つ以上の手段が側面に接線方向に連結
され、回転炉からの高温の排ガスの一部とガス化された
原料を導入するための手段が設け、最下段サイクロンで
集められた予熱された原料を供給する手段が一つ以上設
置されている原料のか焼を進行させる下部分類室;及び
上記手段の回転炉排ガスフードの付近に燃料供給手段を
設置してなる原料ガス化手段からなるセメント原料のか
焼装置に関するものである。

【００３６】

【発明の詳説】次に、添付図面を参照しながら本発明の
実施例により本発明をさらに詳しく説明する。以下の添
付図面中、図１は、本発明による燃料のか焼化装置が設
置されたセメント製造装置の第１実施例を概略的に示し
た図面である。

【００３７】図１によれば、一定の大きさで粉砕された
粒状または粉末状のセメント原料は、浮遊層予熱器に設
置された原料供給導管(11)に投入され、投入された位置
の下部にあるサイクロン(C4)から排気される排気ガスに
より加熱されながら、投入された位置の上部にあるサイ
クロン(C5)に移送されて集められる過程を順次(C5→C4
→C3→C2)に経ながら予熱過程が進行される。

【００３８】二段目のサイクロン(C2)で集められた原料
は、原料供給導管(7)によりか焼炉(3)に供給され、か焼
反応が行われ、か焼炉排ガス導管(9)を通じてか焼され
た原料は、ガスとともに排出される。最下段サイクロン
(C1)でガスから分離され、集められた原料(か焼率:８５
〜９５％)は、原料供給導管(10)を通じて回転炉(1)に投
入され、回転炉(1)でクリンカーリング反応が行われ
る。

【００３９】回転炉(1)から排出される高温のクリンカ
ーは、十字形熱交換器形式の冷却器(2)で低温の空気に
より急激に冷却された後、クリンカー冷却器(2)から排
出されることによりセメント原料の焼成が完了される。

【００４０】か焼炉(3)に熱源の供給は、燃料のガス化
装置(14)をか焼炉(3)に一つまたは多数を付設して燃料
を前処理した後、燃焼用空気中で燃焼させることにより
得られる。燃料のガス化装置(14)は、底面に回転炉排ガ
ス分岐導管(8b)に連結され、高温(900〜1100℃)の回転
炉排ガスの一部(回転炉排ガス量の４０％以下)を流入し
て側面に連結された燃料供給導管(15)で、別途、低温空
気なしに供給される燃料を燃料前処理部位(17)で浮遊さ
せ、燃料の予熱または揮発成分の放出と燃料粒子内の炭
素分の熱分解反応を起こす。

【００４１】ガス化装置(14)でガス化された原料は、か
焼炉(3)またはか焼炉に近接した燃焼用空気供給導管(5)
の酸素の富んだ燃焼用空気中にガス噴射導管(19)を通じ
て噴射させ、燃焼させることにより燃料の燃焼効率が増
大され、か焼炉の寸法が小さくなる長所がある。

【００４２】また、ガス化された燃料は、燃焼時に高温
を形成させないのでか焼炉で燃料の燃焼によるコーティ
ングの発生なしに安定された操業が得られる。回転炉排
ガスの主な流れ(回転炉排ガス量の６０％以上)は、回転
炉排ガス分岐導管(8a)を通じ、か焼炉(3)底面から供給
され、か焼炉(3)下部に分類室を形成して原料の滞留時
間を増大させながら原料のか焼反応を促進させる。

【００４３】添付図面中、図２は、本発明による燃料の
ガス化装置が付設されたセメント製造装置の第２実施例
を概略的に示した図面である。図２は、回転炉排ガス分
岐導管(8a)が最下段サイクロン(C1)に連結され、回転炉
排ガスの主な流れがか焼炉(3)に流入されずに燃焼用空
気供給導管(5)によりクリンカー冷却器から流入される
高温(700〜1100℃)の酸素の富んだ(２１％)燃焼用空気
だけでか焼炉(3)に流入され、か焼炉(3)に供給された燃
料の燃焼及び原料のか焼を起こし、か焼炉排ガスを用い
た別途独立的な予熱器を有する分離形の形態をなしてい
る。

【００４４】即ち、一定の寸法で粉砕された粒状または
粉末状のセメント原料は、二つの浮遊層予熱器に設置さ
れた原料供給管(11,11')から投入され、投入された位置
の下部にあるサイクロン(C4,C4')から排出されるガスに
より加熱されながら投入された位置の上部にあるサイク
ロン(C5,C5')に移送され、集められる過程を各々順次(C
5→C4→C3→C2、C5'→C４'→C3'→C2')、経ながら予熱
過程が進行される。

【００４５】予熱器の二段目のサイクロン(C4,C4')で各
々集められた原料などは、原料供給導管(７a,７b)を通
じ回転炉排ガス分岐導管(8a)に投入され、高温(900〜11
00℃)の回転炉排ガス(回転炉排ガス量の６０％以上)に
よりか焼の一部が進行され、回転炉排ガス分岐導管(8a)
に連結されたサイクロン(C1)により原料は、回転炉排ガ
スと分離され、か焼炉用原料供給導管(10a)を通じか焼
炉(3)に投入される。

【００４６】か焼炉(3)に流れた原料は、循環しながら
か焼が進行され、か焼炉排ガスとともに排ガス導管(9)
を通じて排出され、サイクロン(C1')によりか焼炉排ガ
スから分離され、回転炉用の原料供給導管(10b)を通じ
て回転炉(1)に投入され、原料のクリンカーリング反応
が行われる。

【００４７】回転炉(1)から排出される高温のクリンカ
ーは、十字形熱交換器形式の冷却器(2)で低温の空気に
より急激に冷却された後、クリンカー冷却器(2)から排
出されることによりセメント原料の焼成が完了される。

【００４８】か焼炉(3)に熱源を供給する方法は、燃料
のガス化装置(14)を別途設置せずに回転炉排ガス分岐導
管(8b)から分岐された高温(900〜1100℃)の回転炉排ガ
ス(回転炉排ガス量の３０％以下)で回転炉排ガス分岐導
管(8b)に連結された供給導管(15)を使用して別途の低温
空気なしに提供される燃料を浮遊させ、燃料の予熱及び
揮発成分の放出と燃料粒子内の炭素分を熱分解してガス
化された燃料をつくり、これをか焼炉(3)の酸素の多い
燃焼用空気中に噴射して燃焼させることにより、燃料の
燃焼効率が増大され、従ってか焼炉の寸法が小さくなる
長所がある。

【００４９】また、ガス化された原料は、燃焼時に高温
を形成させないので、か焼炉(3)で燃料の燃焼によるコ
ーティング発生なしに安定された操業が得られる。そし
て、原料が回転炉排ガスで一部か焼された後、か焼炉
(3)でか焼されるのでか焼効率が増加する長所を持って
いる。

【００５０】添付図面中、図３は、図１に示した本発明
のセメント原料焼成用か焼炉についての一実施例を拡大
して示した図面である。本発明のか焼炉の形態は、上部
分類室(3a)及び下部分類室(3b)と燃料のガス化装置(14)
からなる。燃料のガス化装置(14)の底部は、回転炉排ガ
ス分岐導管(8b)に連結され、高温(900〜1100℃)の回転
炉排ガスの一部(回転炉排ガス量の３０％以下)を流入し
て燃料供給管(15)を通じ低温空気なしに供給される燃料
を燃料前処理部位(17)で浮遊させながら燃料の予熱及び
熱分解反応を起こし、ガス化された燃料を作ってか焼炉
(3)またはか焼炉下部分類室(3b)に近接した燃焼用空気
供給導管(5)の燃焼用空気中にガス噴射導管(19)を通じ
てガス化された燃料を噴射して燃焼させることにより速
やかな燃焼が得られ、燃焼効率が向上され、ガス化され
た燃料の低い発熱量により局部的な高温の発生なしに安
定された操業ができる。

【００５１】下部分類室(3b)はサイクロンの形態であ
る。その側面部位に連結された燃焼用空気供給導管(5)
は、中心または接線方向に酸素の多い燃焼用空気を１０
〜３０m／sの流速で流入させる。下部分類室(3b)に近接
した燃焼用空気供給導管(5)に連結された原料供給管(7)
を通じて供給される原料は、燃焼用空気の流れによって
流入し、また粗粉などは集められ、下部分類室(3b)の底
部に連結された回転炉排ガス分岐導管(8a)から２０〜４
０m／sで噴射される高温(900〜1100℃)の回転炉排ガス
の分類室へ流れ、か焼が促進され、分類室の空気により
下部分類室の上部に浮遊され、微粉とともに上部分類室
(3a)に移送される。

【００５２】か焼されにくい粗粉の原料粒子は、回転炉
排ガスにより形成された高温の分類層領域を通過するの
で、微粉より再度熱移動を受け、その結果原料の粒度に
よってか焼率が均一になって全体的な原料のか焼率が増
加するようになる。

【００５３】上部分類室(3a)は底部の幅が狭いため、下
部分類室(3b)から上がってきた原料とガスが混合され、
１０〜３０m／sの高速で上部分類室に噴射される一方、
上部の幅が広いのでガスの流速が下部分類室(3b)のよう
に４〜８m／sに減って原料の循環が増大され、原料のか
焼が良好になる。

【００５４】上部分類室(3a)の中央部は、円筒形で構成
されており、原料を長く滞留させながら、原料のか焼反
応を完了させるようになる。か焼炉排ガス導管(9)にガ
スとともにか焼された原料(か焼率:８５〜９５％)は、
最下段サイクロン(C1)によりか焼炉排ガスから分離さ
れ、原料供給管(10)を通じて回転炉(1)に供給される。

【００５５】図４は、図３のＩ−Ｉラインに沿った断面
の種々の実施例を示した断面図である。図４(a)の構造は、燃焼用空気がか焼炉下部分類室(3b)
に接線方向に流入され、ガス化装置(14)でガス化された
燃料を下部分類室(3b)に近接した燃焼用空気供給導管
(5)に噴射させ、酸素の多い燃焼用空気中で燃焼させる
により速やかな燃焼が得られる。

【００５６】(b)の構造は、燃料のガス化装置(14)でガ
ス化された燃料を下部分類室(3b)内の燃焼用空気の旋回
流れの部位に噴射させるようになっている。(c)の構造
は、か焼炉下部分類室(3b)の中心方向へ燃焼用空気が流
入され、燃料のガス化装置(14)でガス化された燃料を下
部分類室(3b)に近接した燃焼用空気供給導管(5)に噴射
させる構造になっている。

【００５７】図５は、図１の他の実施例であり、ここで
のか焼炉形態は、上部分類室(3a)と下部分類室(3b)、そ
して二つのガス化装置(14a,14b)からなる。当該装置
は、か焼炉下部分類室(3b)に燃焼用空気が対称的に流れ
るので燃焼用空気の流れが安定化され、ガス化された燃
料をか焼炉(3)または下部分類室(3b)に近接した燃焼用
空気供給導管(5a,5b)の酸素の多い燃焼用空気中に各々
噴射しているためガス化された燃料と燃焼用空気との混
合が良好であって燃焼がさらに促進される長所を持って
いる。

【００５８】図６は、図５のＩＩ−ＩＩラインに沿った
断面の種々の実施例である。図６(a)は、燃焼用空気が
か焼炉下部分類室(3b)に両方から接線方向に流入され、
二つのガス化装置(14a,14b)でガス化された燃料は、下
部分類室(3b)に近接した燃焼用空気供給導管(5a,5b)に
各々噴射して酸素の多い燃焼用空気中で燃焼させること
により速やかな燃焼が得られる。

【００５９】(b)は、二つのガス化装置(14a,14b)でガス
化された燃料が下部分類室(3b)内の燃焼用空気の旋回流
れ部位に各々噴射するように構成された場合である。
(c)は、か焼炉下部分類室(3b)の中心方向に燃焼用空気
が両方から流入され、二つのガス化装置(14a,14b)でガ
ス化された燃料を下部分類室(3b)に近接した燃焼用空気
供給導管(5a,5b)に各々噴射するように構成された場合
である。

【００６０】図７は、本発明による燃料のガス化装置(1
4)の実施例を示した図面である。即ち、図７(a)は、ガ
ス化装置(14)底面に連結された回転炉排ガス分岐導管(8
b,8c)の幅を狭くして回転炉排ガスを高速(２０〜４０m
／s)で噴出して燃料供給管(15)から低温空気なしに流入
される燃料が下部に堆積されないようにし、中間部位
は、幅が拡大された円筒を設置してガスの流速を減らし
て燃料の滞留時間を増加させ、燃料の熱分解を増大さ
せ、ガス化された原料が排気される上部は、幅を狭くし
て燃焼用空気中に噴射されるガス化された燃料の流速を
速やかにしてガス化された燃料と燃焼用空気の均一な混
合が行われるように構成された。

【００６１】(b)は、回転炉排ガス分岐導管(8b,8c)を変
形せずにガス化装置(14)に用いる場合である。(c)は、
下部から上方へガス化装置の幅を漸進的に広くして燃料
の滞留時間を増加させるように構成した場合である。

【００６２】図８は、図２において、本発明によるセメ
ント原料か焼炉を拡大して示した実施例を概略的に示し
た図面として、独立的な予熱器を有し、か焼炉の形態
は、上部分類室(3a)と下部分類室(3b)、ガス化装置(14)
とからなる。

【００６３】即ち、二つの予熱器で予熱された原料は、
二段目のサイクロン(Ｃ２,Ｃ２')で集められ、原料供給
管(７,７a,７b)により回転炉排ガス導管(８a)へともに
投入され、高温(９００〜１１００℃)の回転炉排ガスに
よりか焼が一部進行され、回転炉排ガス導管(８a)に連
結された最下段サイクロン(Ｃ１)で集められ、原料供給
導管(１０a,１０a',１０a'')によりか焼炉の下部分類室
(3b)の両方に分岐されて投入される。

【００６４】その際、供給される原料は、ガス化された
燃料の燃焼時、局部的な高温の形成を防止し、か焼炉壁
での放熱損失を減らすため下部分類室(3b)の側面から壁
面に沿って流れるようにすることが望ましいが、下部分
類室(3b)の傾斜面は、４５度〜７５度である。

【００６５】か焼炉(３)に供給された原料は、下部分類
室(3b)の底面で旋回流を形成し、３０〜４０m／sの流速
で上昇する燃焼空気により下部分類室(3b)の壁面に均一
に分布され、１０〜２０m／sの流速で上昇する燃焼空気
により循環しながらか焼され、上部へ漸進的に移送され
る。上部分類室(3a)と下部分類室(3b)が相互に会う幅の
狭い通路(１６)で下部分類室(3b)から上昇した原料と燃
焼空気は、均一に混合され、上部分類室(3a)に高速(３
０〜４０m／s)で噴射される。上部分類室(3a)に噴射さ
れた原料は、再び循環(５〜１０m／s)しながらか焼が完
了する。

【００６６】か焼が完了した原料(か焼率:８５〜９５
％)は、か焼炉排ガスによりか焼炉排ガス導管(９)を通
じて排出され、か焼炉排ガス導管(９)に連結された最下
段サイクロン(Ｃ１')により集められ原料供給管(１０b)
を通じて回転炉(１)に投入される。

【００６７】燃料のガス化装置(14)は、回転炉排ガス分
岐導管(８b)に連結された燃料供給導管(15)で低温空気
なしに供給される燃料を高温(９００〜１１００℃)の回
転炉排ガス(回転炉排ガス量の４０％以下)で浮遊及び輸
送しながら燃料の予熱及び揮発成分の放出と燃料粒子内
炭素分の熱分解を行う。

【００６８】ガス化装置(14)により生成されたガス化の
燃料は、下部分類室(3b)の底面から３０〜４０m／s流速
で中心部へ噴射される。燃焼用空気は、クリンカー冷却
器(２)で燃焼用空気供給導管(５)によりガス化装置(14)
から噴射されたガス化燃料を包み、旋回流を形成しなが
ら流入され、燃料の燃焼効率を向上させる。

【００６９】図９は、図８のＩＩＩ−ＩＩＩラインの断
面図の種々の実施例である。図９(a)は、ガス化装置(1
4)でガス化された燃料がか焼炉下部分類室(3b)の中心部
へ底部から上方へ３０〜４０m／sの流速で噴射され、ク
リンカー冷却器(２)から流入された燃焼用空気が一方向
へ接線方向に流れながら噴射されたガス化の燃料を包
み、向上された燃焼効率が得られる。

【００７０】(b)は、か焼炉下部分類室(3b)の両方から
接線方向に燃焼用空気を流入しながらガス化された燃料
を燃焼させる場合である。前記のごとく、本発明のか焼
炉は、燃料のガス化装置を付設して燃料をガス化した後
酸素の多い燃焼空気中で燃焼することにより燃焼時間の
短縮及び燃焼効率の増大が得られ、か焼炉の寸法を小さ
くすることができる。

【００７１】よって、予熱器の設置位置も低くなって予
熱器及びか焼炉の設置費用を節減することができる長所
を持っている。そして、ガス化された燃料は、燃焼時に
高温を発生させないので燃料の燃焼によるか焼炉内のコ
ーティングの発生がないから工程の安定化を達成するこ
とができる。

【００７２】そして、燃料を供給する方法において、低
温の空気を使用して燃料を噴射させずに燃料供給導管を
用いて燃料を供給するので低温空気の流入量を最小化す
ることができる。

【００７３】よって、従来のか焼炉において流入される
低温空気量(か焼炉内燃焼用空気量４〜２０％)ほどをク
リンカー冷却器から流入される高温(７００〜１１００
℃)の燃焼用空気に代替することができ、熱消費量を減
らすことができる長所を持っている。

【００７４】本発明のか焼炉は、上述の原理により、燃
焼時間の短縮、燃焼効率の増大、熱源単位節減、局部的
高温領域の除去及び粒度によるか焼率の均一化が得られ
る。よって、か焼炉が小型化され、単位容積当りのか焼
率の増大とか焼炉及び予熱器の設置費用節減と工程の安
定化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料のガス化装置を付設したセ
メント製造装置の第１実施例の概略図。

【図２】本発明による燃料のガス化装置が付設された
セメント製造装置の第２実施例の概略図。

【図３】図１のか焼装置を拡大して示した概略図。

【図４】図３のＩ−Ｉラインの断面図として、燃焼用
空気供給導管と燃料ガス化装置の種々の実施例の概略
図。

【図５】図１のか焼装置を拡大して示した他の実施例
の概略図。

【図６】図５のＩＩ−ＩＩラインの断面図として、燃
焼用空気供給導管と燃料ガス化装置の種々の実施例の概
略図。

【図７】本発明によるガス化装置の種々の実施例の概
略図。

【図８】図２のか焼装置を拡大して示した他の実施例
の概略図。

【図９】図８のＩＩＩ−ＩＩＩラインの断面図とし
て、燃焼用空気供給導管と回転炉排ガス及びガス化され
た燃料導入導管の種々の実施例の概略図。

【図１０】従来のセメント製造装置の概略図。

【図１１】従来のセメント製造装置の概略図。

【図１２】従来のセメント製造装置の概略図。

【図１３】従来のセメント製造装置の概略図。

【図１４】従来のセメント製造装置の概略図。

【符号の説明】

１,２１回転炉２,２２クリンカー冷却器３,２３か焼炉３a 上部分類室３b 下部分類室４,２４回転炉排ガスの出口フード５,５a,５b,２５燃焼用空気供給導管８a,８b,８c 回転炉排ガス分岐導管９,２９か焼炉排ガス導管１２,１２',３２,３２' 排風機１４,１４a,１４b 燃料のガス化装置１５,１５a,１５b 燃料供給管１６,１６a,１６b 連結通路１７,１７a,１７b 燃料前処理部位１９,１９a,１９b ガス噴射導管２３c 旋回か焼炉２３d 流動層２６,２６a,２６b バーナー７,７a,７b,１０,１０a,１０a',１０a",１０b,１１,１
１',２７,２７a,２７b,３０,３０a,３０b,３１,３１'
原料供給導管２８回転炉排ガス導管３３流動化排風機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒状または粉末状のセメント原料を予熱
する固定された浮遊層予熱器とクリンカー鉱物を生成す
る回転焼成炉との間に位置し、かつ、予熱された原料を
か焼させるために回転焼成炉排ガスを流入させる手段
と、燃料を燃焼させて上記原料をか焼させるためにクリ
ンカー冷却器からの酸素の富んだ燃焼用空気を流入させ
る手段とを兼備するか焼装置において、原料と燃料ガスを混合させてか焼を完了させる上部分類
室(3a）、原料のか焼を進行させる下部分類室(3b)、お
よび当該下部分類室(3b)に供給する燃料をガス化させる
一つまたはそれ以上の燃料ガス化手段(14,14a,14b)を設
け、上部分類室(3a)に、か焼された原料を最下段サイクロン
(C1）に排出させる手段(9）を連結し、かつ下部分類室
(3b)を連通させ、下部分類室(3b)に、クリンカー冷却器(2)から流入する
燃焼用空気の供給手段(5,5a,5b)をその側面に一つまた
それ以上連結しかつ回転炉(1）からの高温の排ガスを導
入するための手段(8a)を設けるとともに、当該供給手段
(5,5a,5b)に原料供給手段(7,7a,7b)を一つまたはそれ以
上連結することを特徴とするセメント原料のか焼装置。
【請求項２】上記の上部分類室(3a)と下部分類室(3b)
の連結通路 (16,16a）は下部分類室(3b)から上昇するガ
スの流速が１０〜３０m/sになるように設定し、上部分
類室(3a)の内部は上記ガスが４〜８m/sの速度で通過す
ることができる大きさで設定してなされる請求項１記載
の装置。
【請求項３】上記燃焼用空気供給手段(5,5a,5b)は燃
焼用空気を１０〜３０m/sの速度で下部分類室(3b)に接
線または中心方向に流入させるように設ける請求項１記
載の装置。
【請求項４】上記下部分類室(3b)と回転炉排ガス導入
手段(8a)の連結通路(16,16a)は上記ガスが２０〜４０m/
sの速度で通過することができるように設定し、下部分
類室(3b)の内部は上記ガスが４〜８m/sの速度で通過す
ることができる大きさで設定してなされる請求項１記載
の装置。
【請求項５】上記ガス化手段(14,14a,14b)が、上記回転炉(1)から排出される高温の排ガス一部を導入
させる手段(8b,8c）；上記回転炉(1)排ガスで燃料をガ
ス化するためにか焼炉(3)の下部分類室(3b)に供給する
燃料を流入させる手段(15,15a,15b) ；上記回転炉排ガ
スにより上記の燃料をガス化させる燃料前処理部位(17,
17a,17b) ;及び上記部位でガス化された燃料をクリンカ
ー冷却機(22)からか焼炉(3)へ流入される酸素の富んだ
燃焼用空気中に噴射し、燃焼させるための手段(19,19a,
19b)からなる請求項１記載の装置。
【請求項６】上記手段(8b,8c)を通じて導入されるガ
スが、回転炉全体排ガスの３０％以下にしてなされる請
求項５記載の装置。
【請求項７】上記手段(19,19a,19b)が、下部分類室(3
b)の側面に近くにして燃焼用空気供給手段(5)に連通し
てなされる請求項５記載の装置。
【請求項８】上記手段(19,19a,19b)が、下部分類室(3
b)内に直接連通させてなされる請求項５記載の装置。
【請求項９】上記ガス化手段(14,14a,14b)が、上記手
段(8a,8b)を通じて導入されるガス流の速度と上記手段
(19,19a,19b)を通じて噴射されるガス化された燃料ガス
流の速度を上記燃料前処理部位(17,17a,17b)での流れの
速度よりもより大きくさせる請求項５記載の装置。
【請求項１０】上記ガス化手段(14,14a,14b)は上記手
段(8b,8c)を通じて導入されるガス流の速度と上記手段
(19,19a,19b)を通じて噴射されるガス化された燃料ガス
流の速度を上記燃料前処理部位(17,17a,17b)での流れの
速度と同一にさせる請求項５記載の装置。
【請求項１１】上記ガス化手段(14,14a,14b)は上記手
段(8b,8c)を通じて導入されるガス流の速度が、上記燃
料前処理部位(17,17a,17b)を通じて上向するほど漸次低
くなるように設定してなされる請求項５記載の装置。
【請求項１２】粒状または粉末状のセメント原料を予
熱する固定された浮遊層予熱器とクリンカー鉱物を生成
する回転焼成炉との間に位置し、かつ、予熱された原料
をか焼させるために回転焼成炉排ガスを流入させる手段
と、燃料を燃焼させて上記原料をか焼させるためにクリ
ンカー冷却器からの酸素の富んだ燃焼用空気を流入させ
る手段とを兼備するか焼装置において、原料と燃料ガスを混合させてか焼を完了させる上部分類
室(3a）、原料のか焼を進行させる下部分類室(3b)、お
よび当該下部分類室(3b)に供給する燃料をガス化させる
一つまたはそれ以上の燃料ガス化手段(14)を設け、上部分類室(3a)に、か焼された原料を最下段サイクロン
(C1）に排出させる手段(9）を連結し、かつ下部分類室
(3b)を連通させ、下部分類室(3b)に、クリンカー冷却器(2)から流入する
燃焼用空気の供給手段(5,5a,5b)をその側面に接線方向
で一つまたそれ以上連結し、かつ回転炉(1）からの高温
の排ガスの一部およびガス化された燃料を導入するため
の手段(8b)を設け、さらに最下段サイクロン(C1)で集め
られ予熱された原料を供給する手段(10,10a',10a'')を
一つまたはそれ以上設置し、燃料ガス化手段(14)を、上記導入手段(8b)の回転炉排ガ
ス出口フード(4)の周辺に原料供給手段(15)を設置して
構成することを特徴とするか焼装置。
【請求項１３】上記手段(8b)が、下部分類室(3b)の底
部から中心部に回転炉排ガスの一部とガス化された燃料
が３０〜４０m/sの流速で導入される請求項１２記載の
装置。
【請求項１４】上記手段(8b)が、燃焼用空気が回転炉
排ガスの一部とガス化された原料を包みながら導入され
るように上記燃焼用空気供給手段(5)の中心部位に設置
される請求項１２記載の装置。
【請求項１５】上記燃焼用空気供給手段(5)が、燃焼
用空気を下部分類室(3b)の底部から水平方向に流入さ
せ、３０〜４０m/sの流速で下部分類室(3b)の内部に上
昇分散させる請求項１４記載の装置。
【請求項１６】上記下部分類室(3b)が、ガスの流速が
１０〜２０m/sを有するように設定される請求項１２記
載の装置。
【請求項１７】上記下部分類室(3b)の下部が、上記手
段(10,10a',10a'')を通じて供給される原料が壁面に沿
ってながれるように４５度〜７５度で傾いた傾斜面を有
する請求項１２記載の装置。
【請求項１８】上記上部分類室(3a)と下部分類室(3b)
の連結通路が、ガスが３０〜４０m/sの速度で通過する
ことができるように設定される請求項１２記載の装置。
【請求項１９】上記上部分類室(3a)が、ガスが５〜１
０m/sの速度を有するように設定される請求項１２記載
の装置。