JPS60108353A - 有害物質の少ない、特にアルカリの少ないセメントクリンカを製造するための方法と装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は有害物質を含む原料から有害物質の少ない、
特にアルカリの少ないセメントクリンカを製造するだめ
の方法で、原料を焼成工程で予熱段、脱酸段、焼結段、
冷却段を経て熱処理し、脱酸段でもクリンカ段でも燃料
と燃焼空気を供給し、予熱された原料粉体の脱酸段では
一部分流を燃焼空気と燃料を含む反応ガス流中で、また
他方の部分流をクリンカ段の排ガス流中で脱酸または部
分脱酸し、反応ガス流と排ガス流を脱酸段中で分離して
案内する方法に関する。

この発明は前記方法を実施するだめの装置にも関する。

セメントに許容量以上のアルカリが含まれている場合の
不利な結果については知られている。

その結果とは特に凝結時間を短縮した場合に所謂セメン
トの変色を起すというものであり、コンクリート中のア
ルカリ硫酸塩の風化に到るものであり、骨相と反応する
結果セメントが駆逐されるものであり、従ってコンクリ
ートの強度は著しく低下するというものである。

有害物質を含んでいる原料を使用してセメントクリンカ
を焼成する場合にはアルカリ化合物、たとえばアルカリ
クロリド、−アルカリ硫酸塩が焼成炉中の高い焼成温度
に会って気化し、凝縮温度を下回ると原料粉体との直接
の熱交換によってこの原料粉体に沈積し、再び焼成工程
に運ばれるので、材料とガスの流れに周知のアルカリ循
環が起り、その結果セメントクリンカ中のアルカリが濃
縮され、また焼成装置系中のアルカリ化合物が焦げつく
ことになる。

既に、前記欠点を除去し、熱損失を最小限にして有害な
アルカリ循環を防止してアルカリ含有量が異なり且つと
きには多量のアルカリを含む原料を大きな熱損失がない
ようにして装置内で加工することに成功したセメント焼
成方法とこれに対応する装置が開発され、公知になって
いる（ドイツ連邦共和国出願公開公報矛２′７１２２３
９号）。

その公知の方法では、アルカリを含有する排ガスの少く
とも一部をその中に含まれている有害物質に応じて焼結
段からとり出し、脱酸段から生じる燃焼ガスの温度水準
にはｇ冷却し、予熱段中てこの燃焼ガスと混合し、原料
の熱処理に近づけ、且つ焼結段のアルカリ含有排ガスの
他の部分を焼成工程から遠ざける。対応装置はロータリ
ーキルンに接続された一本の排ガス管を有する。この排
ガス管は仮焼装置を迂回してザイクロン予熱機と連結し
て、この排ガス管と仮焼装置のガス管とが同じ一つのサ
イクロン、特にザイクロン予熱機の最下位のサイクロン
に通じている。

発明が解決しようとする問題点 この発明の基本課題は、公知の方法と装置によって達成
された技術水準を改善することにある。特に脱酸段の能
力発揮性と様々に異なる脱酸挙動へのその適応性を材料
特性と特に予熱された原料粉体の塊状化挙動を基準とし
て可能な限シ改善することにある。

問題を解決する手段 この課題の解決は、予熱された原料粉体の脱酸段では一
部分流を燃焼空気と燃料を含む反応ガス流中で、また他
方の部分流をクリンカ段の排ガス流中で脱酸または部分
脱酸し、反応ガス流と排ガス流を脱酸段中で分離して案
内する方法において、クリンカ段の反応ガス流と排ガス
流を予熱段の最下位の熱交換域に導入する前に相互に合
一させて唯一のサスペンションガス流にすることによっ
て達成される。

効果 この発明によって意外なことに、脱酸段における脱酸効
率がよ（なるという利点が得られる。

これは明らかに次のことに関連がある。即ち二つのガス
流中に含まれていて異なるガス雰囲気中の異なる脱酸度
に焼成された固体粒子を一緒に運び且つ均質に混合する
際に粒子がより大きな、脱酸困難な塊になろうとする傾
向が少くとも部分的に防止されることであり、それら固
体粒子のうち炉排ガス流中で熱処理されたものは場合に
よっては有害物質凝縮物の一部分が沈積する。その上有
オｕ′ｌ！ｉ：ことに二つのガス流の殆んど完全な温度
均衡と合一されたサスペンシンガス流中の粒子流密度の
一様な分布が起る。更にこの均一の合体の結果有利にも
サスペンションガス流が貫流する最下位の熱交換機サイ
クロン中での熱交換が最良の状態になり、サイクロンの
分離性が改善される。そうして結局更に次のことにより
調整挙動が有利に改善され、特に容易になる。即ちバイ
パス中を導出される異なる炉排ガス量とこ＼でクリンカ
段の排ガス流中の異なるガス量流に関係なく更に引かれ
る裕度限界の間に導入された原料粉体量の制癌を行々う
ことができることによる。

更に有利ないくつかの構成はそれ自体公知の態様の方法
を用いて次のようにして実現される。

即ち排ガス流がクリンカ段から出た後予熱された原料粉
体の導入によって有害物質の凝縮温度以下の温度に冷却
されること及び排ガス中の有害物質濃度の基準に従って
排ガスの部分引出しが行なわれ、この部分が場合によっ
ては有害物質を帯びた粉体量と共に焼成工程から除去さ
れることによる。

域として直列に配設された熱交換機サイクロンをもつ予
熱段と、脱酸段と、クリンカ焼成炉をもつクリンカ段と
、冷却段とを有し、この冷却段では脱酸段中に本質的に
垂直で燃焼空気を導く管に接続されて少くとも一台の燃
料供給装置をそなえた少くとも一本の反応ダクトとクリ
ンカ焼成炉の入口頭部から出てクリンカ段の炉す１ガス
を案内する一本の導管を設けてあり、この導管が粉体供
給管を介して予熱段中で加熱された原料粉体を分けるだ
めの装置に接続されている嘴テ、有害物質が少なく特に
アルカリの少ないセメントクリンカを有害物質を含む原
料粉体から製造するだめの装置はこの発明によって、炉
排ガス用の導管が予熱段への流入口の前で反応ダクト中
に入っているように構成される。

実施例 一実施例を示した図をもとに更に詳記する。

オ・１図に示したセメント焼成装置はクリンカ段に、炉
入口ケーシングまたは炉入口頭部２を有するロータリー
キルン１を有する。脱酸段３には垂直の反応ダクト４と
、これに平行して炉排ガス管５を設けである。更に炉入
口頭部２にはバイパス６を接続してあシ、有害物質含有
炉排ガス導出のために機能する。脱酸段３の上側に浮遊
ガス熱交換機７が設けてあり、サイクロン段８〜１２か
ら構成されている。最下位のサイクロン段１２から仮焼
された粉体の導管１３が炉入口頭部２を通ってロータリ
ーキルン１の中へ通じている。反応ダクト４はその下部
が振動式開閉蓋１４によって閉鎖されている。この振動
式開閉蓋１４から反応ダクト４の下部領域に集積する粗
材がときどき引出される。予熱段７の最後から二番目の
サイクロン１１から粉体分岐管１６に予熱原料粉体落下
管１５が通じている。分岐管は予熱された原料粉体の分
割に役立つ。それらの部分流は粉体配分管１’７．ｌ’
ｉ”によって炉排ガス管５と反応ダクト４へ導入される
。反応ダクト４の粉体配分位置１７＋の向い側に燃料配
分装置１Ｂがある。同じ高さに更に一本の管を接続して
あり、この管によりクーラー１９から出る熱い燃焼空気
が反応ダクト４の中へ運ばれる。粉体配分位置１７の下
側には炉排ガス管５中に絞り位置２１を設けである。こ
の絞りによってガス流の速度は高まシ、その結果、導入
された原料粉体の配分が有利になりザスベンジョンが均
一になる。同時に絞り位置２１の上側で勢力のあるエネ
ルギーに富む流れによって予熱された粉体と炉排ガスと
の間で直接の熱交換が極めて強力に行なわれる。

その場合炉排ガスは気化した有害物質の凝縮温度以下で
冷却され、これらの有害物質は粉体粒子の高活性の表面
で凝縮する。同時にこの粉体粒子は砂吹き機に似てその
運動エネルギーによって摩耗惹起作用を生じ、有害物質
の凝縮によっても、この摩耗惹起作用によっても有害な
焼は付きを防止する。原料粉体は位置２２で装置に供給
され、一方排ガスは原料粉体による有効な熱量の取出し
後換気扇２３によって調整可能カミで装置からとり出さ
れる。この発明では、反応ダクト４と炉排ガス管が分離
されて脱酸段３を通される。炉排ガス用管、所謂炉排ガ
ス管５はダクト４が予熱段７に入る前に反応ダクト４の
中へ入り込んでいる。両導管は入シ込み位置２５で合体
し、そこから先は両者は共通の導管ライン２６を構成し
、このラインは予熱段７の最下位の熱交換機サイクロン
中に入る。

矛２図に示した、機能原理では同じであるセメント焼成
装置は牙１図に示した装置と次の点で異なる。即ち２７
１図の装置はニラインの脱酸段３，３「とニラインの予
熱段７，７１を有する。

ぢ・２図の焼成装置の機能図式の左半分を被ってみると
、】・１図の装置図式と同じになる。−セメント焼成装
置をニライン式にする理由は公知であり、既に専門文献
に記載されていて、こ＼にそれを詳しく説明する必要は
ない。たソ付加するとすれば、ニライン装置は、特に装
入割合が極めて高い場合には、装入横断面が極めて大き
い一ライン装置よシ調整がよりよくできるということで
ある。

この発明では牙２図に示した、その他の機能要素には矛
１図と同じ符号をつけた装置では炉排ガス管５がはゾ炉
入ロ頭部上の中心に設けである。この頭部には両側に平
行する二本の反応ダク）　４　、４１が中心の対称位置
に併設されている。炉排ガス管５は対称に分岐された二
本の支管２　’ｉ’　、　２　’７１に分れており、位
置２５　、２５１で反応ダク）　４　、４１に通じてい
る。

図示した装置の作動態様は次の通りである。

牙１図のザイクロン予熱機７には上部２２の所で供給さ
れた冷いセメント原料粉体がサイクロン８　、９　、１
０　、１１を通過する。サイクロン１工から出た、予熱
された原料粉体は落下管１５を経て粉体分岐管１６中に
入シ、そこで二つの部分流に分割される。部分流の一部
分は炉排ガス管中に入れられる。即ちこの管の下部に組
込捷れた絞り位置２１の直ぐ上である。こうして達成さ
れた効果は前記の説明のとおりである。分岐した原料粉
体流のもう一方は粉体配分管１′７１を経て反応ダクト
２の下部に入シ、そこで、導入された熱気の曳行力によ
って下方に向う流れにのせられる。この流れの中でやは
り粉体と熱気の導入位置の領域で供給装置１８によって
燃料が供給される。燃料は熱気と粉体のザスペンジョン
流と混合して反応ガス流となり、この流れの中では’；
９００〜９５０　’Ｏの高温とそこにある高酸素・部分
圧とによって熱い原料粉体の脱酸が極めて強力に進行す
る。炉排ガス管５中でもなお存在する遊離酸素と炉排ガ
スの熱量とによって、導入された原料粉体の少くとも部
分的な脱酸が行なわれる。合流位置２５には異なるザス
ペンジョン流の緊密な混合が行なわれる。その場合可成
如仮焼された材料粒子が部分的に仮焼された利料粒子と
混合する。

前記の部分仮焼相料粒子は部分的には炉排ガス中の有害
物質濃度に応じて表面に有害物質凝縮物を帯びる。導入
位置２５に接するガス粒子流と続く導管部分２４．２６
中のガス粒子流の緊密な混合によって脱酸度の異なる粒
子がガス相の中で相互に均一に混合し、その場合なお存
在する未反応の酸素部分と燃料部分が残らず燃焼して更
に仮焼される。その場合異なる粒子の結合が一方ではそ
の材料の差によって、そしてまだもう一方では混合位置
で生じるエネルギーに富む流動状態によって塊状体の形
成を防止する。これにより更に脱酸が好都合に行なわれ
る。

このように二つの部分流から合体した粒子を帯びたサス
ペンションの流れ全体は共通の導管部分２６を通って閉
鎖流となって最下位のサイクロン１２に流れ込む。この
サイクロン段でガスは固体が分離され、固体は導管１３
によって炉入口頭部２に通され、ロータリーキルンｌの
中へ運ばれる。

既に記載ｌ−だように、合流によって脱酸段３の脱酸効
果と更になおサイクロン段１２で最終的に行なわれた熱
交換並びに分離効果が改善される。その上、一本の共通
の導管部分２６で合流することには、分離機サイクロン
１２の構造が簡単で、高さを低くしても機能低下はきた
さないという利点がある。こうして投資費用と維持費は
軽減される。

２・２図に示した、ダブル対称構成の焼成装置の機能は
原理的に機能は同じなので、こ＼にこれ以上の説明は必
要ない。

従ってこの発明の基本課題は図示した構成によって最良
の状態で解決され、極めて経済的に達成される。

【図面の簡単な説明】

２・１図は複数台のサイクロン予熱機から成る予熱段、
脱酸段、焼結段、冷却段を有するセメント焼成装置の概
略図、矛２図は複数台のサイクロンから成る、相互に平
行する二列の浮遊ガス予熱機、多ライン式脱酸段と共通
の焼結段及び冷却段を有するセメント焼成装置の概略図
である。 図中符号 ４・°°反応タリト、５・・・炉υトガス用導管、’７
．’７’・・・予熱段。 代理人　江　崎　光　好 同　江　崎　光　史

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ〕　有害物質を含む原料から有害物質の少ない、特に
   アルカリの少ないセメントクリンカを製造するだめの方
   法で、原料を焼成工程で予熱段、脱酸段、焼結段、冷却
   段を経て熱処理し、脱酸段でもクリンカ段でも燃料と燃
   焼空気を供給し、予熱された原料粉体の脱酸段で一一部
   分流を、燃焼空気と燃料を含む反応ガス流中で、また他
   方の部分流をクリンカ段の排ガス流中で脱酸または部分
   脱酸し、反応ガス流と排ガス流を脱酸段中で分離１．て
   案内する、方法において、クリンカ段の反応ガス流と排
   ガス流を予熱段の最下位の熱交換域に導入する前に相互
   に合一させて唯一のサスペンションガス流にすることを
   特徴とする方法。 ９１　−１−１１　石　−フ　Ｊ〈　プ≧　）１１＋　
   リ　−１．Ｉ７Ｌ　ユ　７１１＋＋＋＋＋　多　イ。 予熱した原料粉体ア祷入によって有害物質の凝縮温度以
   下の温度に冷却する、特許請求の範囲１）記載の方法。 ３）炉排ガス中の有害物質濃度を規準として炉排ガスか
   ら部分取出しを行々い、これを場合によっては有害物質
   を帯びている挽砕分と共に焼成工程から除去する、特許
   請求の範囲］、）または２）記載の方法。 ４）有害物質を含む原料から有害物質の少々９特にアル
   カリの少ないセメントクリンカを製造するだめの方法で
   、原ネ」を焼成工程で予熱段、脱酸段、焼結段、冷却段
   を経て熱処理し、脱酸段でもクリンカ段でも焼料と燃焼
   空気を供給し、予熱された原料粉体の脱酸段でｄ、一部
   分流を燃焼空気と燃料を含む反応ガス流中で、また他方
   の部分流をクリンカ段の枡ガス流中で脱酸または部分脱
   酸し２、反応ガス流とイＪ（ガス流を脱酸段中で分離し
   て案内する、クリンカ段の反応ガス流と排ガス流を予熱
   段の最下位の熱交換域に導ス噌−ス前１Ｆ知万ｆ公−嗜
   才て唯一の廿スベン・ヅヨンガス流にする方法を実施す
   るための装置で、域として直列に配設された熱交換機サ
   イクロンをもつ予熱段と、脱酸段と、クリンカ焼成炉を
   もつクリンカ段と、冷却段とを有し、この冷却段では脱
   酸段中に本質的に垂直で燃焼空気を導く管に接続されて
   少くとも一台の燃料供給装置をそなえた少くとも一本の
   反応ダクトとクリンカ焼成炉の入口頭部から出てクリン
   カ段の炉排ガスを案内する一本の導管を設けてあり、こ
   の導管が粉体供給管を介して予熱段中で加熱された原料
   粉体を分けるための装置に接続されている装置において
   、炉排ガス用の導管（５）が予熱段（７４＋）への流入
   口の前で反応ダクト（４）内へ入っていることを特徴と
   する装置。 ５〕　反応ダクト（４）と炉排ガス用導管（５）が唯一
   の管路に合体しており、この管路が接線方向から予熱段
   （７）の最下位の熱交換機サイクロンに接続されている
   、特許請求の範囲４〕記載の装置。 ６）クリンカ焼成炉（１）の入口頭部（２）にバイパス
   導管（６）を接続し、であり、このバイパス導管は有害
   物質含有の炉排ガスの調節可能な量を装置から排出する
   ために調整弁と特に排出されたガスの処理、特に冷却及
   び脱塵のための追加手段をそなえている、特許請求の範
   囲４）または５）記載の装置。 ’７）　脱塵段に平行している二本の反応ダクト（４，
   ４１）とそれらの反応ダクトの間に設けられた炉排ガス
   管（５）に特にダブルライン予熱段とを有し、炉排ガス
   管（５）が両反応ダクト（４，４ｒ）と合体する部分に
   二本の分岐管（２’７．２’７１）に分れる分岐点を有
   する、特許請求の範囲４）〜６）の何れか−に記載の装
   置。 ８）炉排ガス管（５）が炉入口頭部（２）の中心部に接
   続されており、両反応ダク）　（４，４１）が管の両側
   に対称に配設されている、特許請求の範囲７）記載の装
   置。 ９）炉排ガス管（５〕が粉体供給管と横断面縮小部を有
   する炉入口頭部（２）の接続位置間に設けられている、
   特許請求の範囲４）〜８）の何れか−に記載の装置。