JPS59152251A - セメント原料の仮焼反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 セメントの製造方式に関して、近時開発された原料のサ
スペンション式予熱装置および仮焼反応装置、さらに、
セメント焼成用回転炉、クリンカー・クーラーなどの主
装置を組合せたＮＳＰキルン方式は、この方式が開発さ
れた以前のセメント製造方式に対して、各種の改善改良
がなされ、七メ′ント生産費原単位低下に貢献をとくに
した革期的な生産方式であり、現時点では一般的に最良
の製冷力式であると考えられている、しかじかから、と
の製造方式の運転臭績資料を考察するとき、原料は、仮
焼反応装置から払出でれる時点では仮焼反応を完全には
完了し得ないで、相当量の残余の仮焼反応をセメント焼
成用回転炉内で終局的に補完して行なっており、ざらに
、この製造方式プラント系内で直接に消費している熱エ
ネルギーを排ガスとして系外へ払出す排ガスの温度に必
要以上に高温とかつている、かかる現状に対しては、と
くに、燃料消費量原単位をざらに改善低下すべく、各装
置の基本的性卵に関して改善改良すべき点がある。

本発明は、斜上の事情に鑑み現時点のＮ百Ｐキルン方式
において、原料の予熱装置および仮焼反応ｇｔざらにセ
メント焼成用回転炉などの各装置がそれぞれ分担すべき
原料に関する基本処理内容を明確に分割確立し、各装置
に分担する原料の基本処理内容を確実かつ完全に光行す
ることが出来るとともに、装置プラント系内から直接に
払出される排ガスの温度をその中に含有されるＳＯ２ガ
スの露点発生防止を考慮して可及的実用最低限界温度と
するかど、従来の方式に対して、革新的た装置改良が目
途として力で９食もので、原料の物性に伴った川魚に対
して理論熱工学′（ｉ−基本して新らしく開発したセメ
ント製造方式の内で原料の完全仮焼反応光行に関する仮
焼反応装置の枦供に係わふものである、 本発明の要旨とするところは、下部構造から上部構造に
向って、傾斜角が小さく拡大した逆円錐形の投入原料吹
上は室、小円筒形の原料の分散拡散上昇室、逆円錐形に
拡大した原料の仮焼反応主室、つづいて、大円筒形の原
料の仮焼反応調質室な連接結合し一体となし、討投入原
料吹上げ室の下部中心部からは、原料をざらに落下でせ
寿いように、高流速噴出方式により回転炉からの高温排
ガスを同室内上方に向って導入する排ガス導入ダクトを
連設し、該原料の分散拡散上昇室においては、側壁中央
部高さの位置から側壁を貫通してサスペンション式予熱
装置内で仮焼反応開始直前の状態に加熱された高温の原
料を同室内中心部から下方九向って原料を投入する原料
投入用導入管を設け、でらに、同室内ガス雰囲気、中に
浮遊している原料に高速旋回運動を与えるために、クリ
ンカーΦクーラー内で高温に加熱された燃料の燃焼用空
気を下部伸壁面から切線方向に高流速で同室内に導入し
、空気に対して高流速旋回運動を与える空気導入ダクト
を連設し、読仮焼反応主室下部側壁面周辺には、原料が
仮焼反応を完了するための熱エネルギーを与えるために
、複数個の燃料燃焼用バーナーを設憶し、該原料の仮焼
反応調質室の上部は円錐形に縮小し、当該円錐形頂部中
心部には同案内の排ガスと仮焼反応を完全に完了した軽
原料とを合せて同室外へと払出す払出しダクトを連接し
てなるとした点にある。

以下、これを図にもとづいて詳細に説明する。

図中ｔＦｓ仮焼仮焼反応装置本体部当部−Ａは投入原料
の吹上げ室相当部、１−Ｂは原料の分散拡散上昇室相当
部、ｌ−Ｃｔ’ｉ原料の仮焼反応主室相当部、１−Ｄは
原料の仮焼反応調質室相当部、２は原料が予熱ｇ置で仮
焼反応直前の状態に予熱された時点で投入される原料投
入導入管、３は回転炉からの高温排ガス′ｆ導入する原
料吹上げ用導入ダクト、４はクリンカー−クーラー内で
加熱高温となった燃料は燃焼用空気に対して高旋回運動
を与える空気導入ダクト、５ＩＩ′ｆ複数個の燃料燃焼
片バーナー、６は仮焼反応装置本体１内の排ガスと仮焼
反応を完了し’ｌｔ−ｔｆ＝　ｉ料との混合物の払出し
ダクト左どである。

上記仮焼反応装置の機構および構造さらに性能表どによ
る発生現象を説明すれば次記の如くである。すなわち１
−Ｂ室内において、原料は基準温度７５０℃の状態で導
入管２よって同室内中央部高さの中心部から下方に向っ
て投入されるが、ｌ−Ａ室内の導入ダクト３による高温
約１．１００℃の排ガスの高流速噴出吹止は作用によっ
て原料は。

１−Ａ室内まで落下することはな（，１−Ｂ室内の投入
位置附近において直ちに渦流状に吹上げられ、つづいて
同、室内下部側壁面の空気導入ダクト孔からの温度９５
０℃の高温空気によって高速旋回運動が原料に与えら１
１、さらにつづいてよ記排ガスと空気との混合ガスの高
速旋回運動と比較的おそい上昇運動に原料は便乗させら
れて同様な運動を行たりようになり、原料ＵＭ室内上部
にまで上昇した時点で混合ガス雰囲気中において空間濃
度が十分に薄くて一様かつ万達なく分散拡散した状態に
なる。

この場合、原料が１−Ｂ室上面に上昇到達したとき、原
料の温度に約８００℃、したがって混合ガスの温度に約
９２０℃となるように１−Ｂ室の内径および高でか原料
の運動状態に相関して設定しである。

１−ｃｖ内に原料が混合ガスの運動に便乗し力から進入
すると、同室内下部周辺仰壁に設置でれた複数個の燃料
燃焼用バーナー５２５に％原料の完全仮焼反応完了のた
めに必要な、熱エネルギーを放出していて、原料はこの
熱エネルギーを受けてほぼ一定温度８２０℃で仮焼反応
を開始し、同時に、仮焼反応の進行につれてＣ０ｗガス
を放出し始め、自体の自重は次第に軽減する。

この場合、ｉ−Ｃ室内にｌ−Ｂ室から進入する前記の排
ガスと空気との混合ガス中の酸素含有量比に一般の窄矧
中の酸素含有量比に比し約７５チであるために、この混
合ガス中での燃料燃Ｉｆ！Ｐ間始速度は一般の空気中で
の燃料燃焼速度よシも比較的におそく、燃料の燃！Ｐ、
Ｋ　′）　ｆｌ、て混合ガス中の酸素の絶対量は次第に
減少し、合せて仮焼反応の進行に伴ってＣＯ２ガスがこ
の混合ガス中に加わるために、総合的ガス算量り内の酸
素含有量比に相対的加速度によって大きく減少して行く
結果となり、燃料燃焼用バーナー５の燃焼熱エネルギー
発生速度は、その燃焼速度に相関して、熱エネルギー発
生開始時点から比較的におそく、次第におそくなっであ
る終局的発生速度に到達する間に加速的におそくなる。

したがって、燃料燃焼用バーナー５が、原料の完全仮焼
反応完了のために、必要な全熱エネルギーを完全に放出
する時間は比較的に長く、その結果、原料が仮焼反応を
するための受熱速度はおそく、その受熱完了時間は長い
。

さて、ｌ−Ｃ室内では原料の単位量づつが連続的に、燃
料の単位！あたりについてゆっくりとじた速度で連続的
に放熱でれている燃焼発生熱エネルギーに満足的に十分
に接触することによって、との燃焼発生熱エネルギーの
全量を消費しｆ−がら仮焼反応を完了するものであり、
同時に、仮焼反応の進行につ力て原料自体にＣＯ２ガス
を放出し自重が軽減する、との場合、仮焼反応によシ原
料はほぼ一定温度８２０℃を、発生熱ガス雰囲気は、次
第にＣｏｔガスを混入し容積を増大し力からも、はぼ一
定温度９３０℃を保っている。

以上］−Ｃ室内における原料の完全仮焼反応光行に伴っ
穴状・態について述べたが、原料の単位量づつが燃料の
単位量あたシの燃焼発生熱エネルギーに満足的に十分に
接触するためには、燃料の単位量づつの上記熱エネルギ
ー放熱完了時間に対して、原料の単位量づつの１−Ｃ室
内滞溜時間に時間的に若干余裕のあるよυ長い時間であ
るべきであることが現実的に必要である。

したがって、原料の単位量づつがｌ−Ｃ室内で現実的に
かつ満足的に仮焼反応を光行する几めには、同室内の有
効な内径、高きおよび形状などに関してつぎの通りとす
る。

す々わち、１−Ｃ室内において、容積を次第に増大して
いる発光熱ガス雰囲気の運動に便乗し、高速旋回運動と
ゆつくシした速度による上昇運動とを行たっている原ネ
１の単位量づつが同室内を上昇通消し終わる有効９熱滞
溜時間を、前記の発生熱エネルギーの放熱完了時間よυ
も長く、たとえば、約３秒とし、ざらに原料中でいすだ
仮焼反応を開始していたい重原料の平均的代表粒子群の
平均上昇速度が常には＃Ｙ　１．Ｏｍ／ｓｅｅであるよ
うに発生熱ガス雰囲気の上昇速度を規定するとき、１−
Ｃ室内有効高では約３米であり、有効室内の形状は、下
部では１−Ｂ室内径よりも大きく、かつ、次第に内径を
増大する逆円錐形状となる６ただし内径の大きた原料の
処理量に相関して変化する。つぎに、熱ガス雰囲気の高
速旋回運動速度に便乗している原料の高速旋回運動速度
については、可及的大きさとし、たとえば７〜１０　ｍ
／ｓｅｃを基準とする。

つぎに、ｌ−Ｃ室上部内径と同じ内径にして円筒形状の
ｌ−Ｃ室内に仮焼反応を完了した原料の単位量づつが熱
ガス雰囲気の運動に便乗し力から連続的に進入すると、
この原料？ｊＣＯｇガスを完全に放出し軽原料となって
いて、仮焼反応を開始していたい重原料の自重に比して
、その自重は約６６係である。したがって、同室内の軽
原料の熱ガス雰囲気による平均上昇速度は約１．５　ｍ
／ｓｅｅとなる。

でて、■−Ｄ室内は仮焼反応をＰ′！論的に完了した軽
原料に対して、現実に、仮焼反応完了の熟成と調質とを
、熱ガス雰囲気の基準温度９３０℃の状態のもとに、原
料の温度８２０℃で行表う室で、同室内を上昇通過する
軽原料の平均有効滞溜時間を３〜４秒とするとき、同室
内の有効平均高さは４．５〜６．０米となる。したがっ
て、軽原料はこの１−Ｄ室内で仮焼反応を全量について
完了し、熟成かつ調質された後にダクト６から熱ガス雰
囲気とともに系外へと払出でれる。なお、図中の矢示し
は原料または各種ガスの運動状態を、バーナー５につい
ての矢示は燃料の投入を、さらにバーナー５よシ引き出
しの屈曲線は燃料の燃焼状態などを示す。

以上の説明によって明らかガように、本発明は、単独装
置として従来のＮＳＰキルン方式に適用するならば、燃
料消費量原単位ｆざらに一段と減少節約し得ることはい
う才でもなく、前記したように装置の性能および構造に
関して、ざらに、革新的改良を加えたセメント製造に関
する総合ｉｔプラントによるならば、燃料消費量原単位
は、従来のＮＳＰキルン方式による７５〜８０　Ｘ　１
０　［１ｃｃａｊ！、／ｌ−クリンカー〕に対して６５
　Ｘ　１０　（ｋｃａ／−／ｌ−クリンカー３前後のよ
うに減少節約することができ、その効果にきわめて顕著
かつ大である。

ざらに追記するならば、きわめて高温度の熱ガス雰囲気
を発生はせるためにセメント焼成用回転炉がどで燃焼さ
せる燃料の消１ｇ！、量を、本発明を並用するとき、従
来に比しざらに減少し得、その結果、ＮＯｘの発生量’
ｅも減少させ得るとともに、本発明装置内では公知のよ
うに脱線効果を伴なうために′、環境衛生保全上の効果
もまた大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の垂直断面図である。 ｌ・・・仮焼反応装置大体　　１−Ａ・・・原料吹上げ
室ｉ−Ｂ・・・原料分散拡散上昇室　１−Ｃ・・・仮焼
反応主室１−Ｄ・・・仮焼反応調質室　　２・・・原料
導入管３・・・排ガス導入ダクト　　４・・・加熱空気
を久ダクト５・・・燃料燃焼用バーナー　６・・・ダク
トズプンｔｖ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 下部構造から上部構造に向って、傾斜角が小ζ〈拡大し
   た逆円錐形の投入原料吹上げ室、小円筒形の原料の分散
   拡散上昇室、逆円錐形に拡大した原料の仮焼反応主室、
   つづいて、大円筒形の原料の仮焼反応調質室を連接結合
   し一体となし、該投入原料吹上げ室の下部中心部からは
   、原料をさらに落下させないように、高流速噴出方式に
   よシ回転炉からの高温排ガスを同室内上方に向って導入
   する排ガス導入ダクトを連設し、該原料の′分散拡散上
   昇案においては、側壁中央部高さの位置から側壁を貫通
   してサスペンション式予熱装置内で仮焼反応開始直前の
   状態に加熱された高温の原料を同室内中心郁から下方に
   向って原料を投入する原料投入用導入管を設け、さらに
   、同室内ガス雰囲気中に浮遊している原料に高速旋回運
   動を与えるために、クリンカー・クーラー内で高温に加
   熱１ｆ１．た燃料の燃焼用中りを下部側壁面から切線方
   向に高流速で同室内に導入し、空気に対して高流速旋回
   運ｖｈ？与える空り、導入ダクトを連設し、該仮焼反応
   主室下部側壁面周辺には、原料が仮焼反応を完了するた
   めの熱エネルギーを与えるために、複数個の燃料燃焼用
   バーナーを設置し、該原料の仮焼反応調質室の上部は円
   錐形に縮小し、当該円錐形頂部中心部には同室内の排ガ
   スと仮焼反応を完全に完了した軽原料とを合せて同室外
   へと払出す払出しダクトを連接して々るセメント原料の
   仮焼反応装置。