JPS6013737B2 - セメントなどの粉末原料の焼成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石灰石、粘土およびケイ石その他からなるセ
メントの粉末原料あるいは、たとえば、石灰石、アルミ
ナ単体のような粉末原料（以下″セメントなどの粉末原
料″という）の焼成方法に関する。

たとえば、これらセメント粉末原料を焼成してクリンカ
を得るための装置としては、風 いわゆるサスペンショ
ン式原料予熱装置、独立した熱源を有する仮競装置、焼
成用のロータリキルンおよびクリンカの冷却装置を組合
わせたもの、‘ＢＩ 独立した熱源を有する流動層式焼
成炉、空気予熱器および原料予熱器などからなるＰｙｚ
ｅｌ方式によるもの、【Ｃ｝ 予め小径のべレット状に
造粒されたセメント原料を投入する竪型の原料子熱装置
、流動化用ないしは燃焼用二次空気としての熱風供給装
置、それぞれ独立した熱源を有する２段式流動焼成炉お
よび充填層式のクリンカ冷却装置を含有してなるもの、
の３種類を従来公知の代表例として挙げることができる
。

しかしながら、上記のうち、現在主として実用されてい
る風方式のものでは、粉末原料の脱炭酸反応はほとんど
すべて、該サスペンション式原料予熱装置および独立し
た熱源を有する仮暁炉内で行われるため、仮焼原料の焼
成を行うロータリキルンはそのような仮焼炉が組込まれ
ていない場合に比べて、ある程度規模を小さくできると
はいえ、該ロータリキルン内における伝熱は、堆積され
たセメント原料層表面とキルン内壁面の接触部分を介し
て行われる関係上、伝熱効率は良好とはいえない。

したがって、焼成関係設備が大きくなり、その結果、必
然的に、放熱損失、設備の据付け、占有面積および該設
備の駆動用動力などの増大を招来する。

そのうえ、仮暁原料の焼成のために高温火災の形成が必
要であることから、Ｎ○ｘなどのような有毒ガスの多発
およびキルン内の焼成帯における過大な熱負荷に起因す
る該キルン内張り耐火物の激しい焼損、短い耐用期間と
いう不都合が認められる。また、いまだパイロット・プ
ラントの段階にあるものと思われる曲方式では、クリン
カの有する頭熱の回収、利用がなされておらず、しかも
該焼成炉の流動層内でのクリンカ粒生成の核として、冷
却された後の細粒クリンカを循環させているため、熱消
費量の節減は期待できない。

国内の某セメント会社の開発に係るに｝方式のものは現
在までのところ実用化されるに到っていないようである
が、これでは原料子熱装置に投入するべレット状セメン
ト原料の乾燥のために、相当な熱量が必要となること、
それらべレットの内部と外部とで、脱炭酸反応および焼
成反応の進捗程度がどうしても不均一となり、したがっ
てクリンカとしての性状にバラッキが生じやすいこと、
仮暁炉付のサスペンション式原料予熱装置の適用が不可
能なため、所要の流動層式焼成炉が大型となり、その結
果、熱消費量の低減を図ることができず、またべレツト
造粒設備を必要とするので、それだけ全体の設備費が増
大するなどの不利、欠点がある。

本発明は、このような実状に鑑み、種々考究の結果、完
成されたもので、従来公知、公用のセメントなどの粉末
原料の焼成方法ないいま装置に認められる上述のような
種々の不都合、不利、欠点の除去を目的としており、本
発明によれば、装置全体の設備面積の縦少、熱消費量の
低減、Ｎ０×など有毒ガスの発生防止、内張り耐火物の
寿命延長などが可能となり、しかも良質で、ロータリ・
キルン方式に比べて粒子が４・径のクリンカが得られる
ので、セメントミルの粉砕動力も小さくて済むなどのす
ぐれた効果を発揮させることができる。

次に本発明方法の実施例を、図面により具体的に説明す
る。

予め所定の割合で配合され、かつよく混合して、原料投
入ホツパー１から仮競炉付サスペンション式原料子熱装
置ＮＳＰにおける最上段の浮遊式熱交換器、すなわち、
燃焼排ガス導管２八に投入されたセメント粉末原料は、
図中に実線矢印で示したように、該燃焼排ガス導管２Ａ
→サイクロンＣ５→原料導入管３＾→排ガス導管２８→
サイクロンＣ４→原料導入管３Ｂ→排ガス導管２ｃ→サ
イクロンＣ３→原料導入管３ｃ→排ガス導管２ｏ→サイ
クロンＣ２→原料導入管３。

という経路を通って降下し、その間に、該セメント粉末
原料は仮焼炉付サスペンション式原料子熱装置ＮＳＰ内
で、図中に点線矢印で示したように、噴流層と渦室とを
有する仮焼炉４→排ガス導管２Ｅ→サイクロンＣ．→排
ガス導管２。→サイクロンＣ２→排ガス導管２ｃ→サイ
クロンＣ３→排ガス導管２Ｂ→サイクロンＣ４→排ガス
導管２＾→サイクロンＣ５のように上昇し、最終的には
排ガス排出管２日、誘引送風機、コットレル集塵器（い
ずれも図示せず）などを経て、大気中へ放出される高温
の燃焼排ガスとの熱交換によって約７５０ｏｏまで子熱
され、該仮暁炉４に投入される。バーナ５＾を介して、
重油、ガスその他適宜の燃料が噴射され、また流動層式
クリンカ冷却装置９で高温のクリンカと熱交換して昇温
した冷却用空気の一部が、燃焼用二次空気として抽気さ
れ、導管１０を経て導入されるこの仮暁炉４内で効率よ
く熱交換されることで、投入せられたそれら粉末原料の
脱炭酸反応は主としてこの仮暁炉内において急速に進行
する。

そして脱炭酸反応がほゞ完全に終了し、見掛け比重が小
さくなった粉末原料（以下仮競原料という）はこの仮焼
炉内を上昇する高温ガス中に浮遊した状態で該仮焼炉の
頂部附近に設けられた関口から排出され、該仮暁炉付サ
スベンション式原料予熱装置ＮＳＰにおける最下段のサ
イクロンＣ，に導管２８を適って入り、ここで分離され
た仮焼原料は高温分離器７と未焼成原料分離器６とを連
絡する導管２Ｆに原料導入管３８を経て投入され、紬粒
クリンカおよび禾焼成原料を同伴した焼成炉８からの高
温（１，４０００〜１，５００ｑｏ程度）排ガスと混合
、熱交換せしめながら該未焼成原料分離器に搬送される
。この禾焼成原料分離器内で橘集されたそれら仮焼原料
およびクリンカは、原料導入管３ｐを介して流動層式焼
成炉８内の多孔板８Ａ上面側に導入される。

ところで、これら仮焼原料の温度は、この段階において
も依然として液相生成開始温度（約１，２５０ｑｏ）以
下に保持されているため、該導管２Ｆおよび未焼成原料
分離器６それぞれの各内壁面に該原料の溶融成分が粘着
、生長するなどのトラブルは発生しない。

なお、この未焼成原料分離器６内で、上述したように、
仮暁原料および紬粒クリンカと分離された高温の焼成炉
排ガスは、その上方に設けられた仮焼炉付サスペンショ
ン式原料子熱装置ＮＳＰへ導かれ、原料投入ホッパ１か
ら投入されたセメント粉末原料の予熱に利用される。一
方、この流動層式焼成炉８内は液相生成温度範囲の１，
４０００ 〜１，５００ｑ０程度に保たれているので、
投入された仮焼原料の一部分は溶触し、集合して核とな
るか、あるいは炉内にすでに滞留しているクリンカ粒子
に附着することで、造粒、焼成される。この焼成炉８内
には、後述するように、多孔板８＾下部の空気室へ導入
されるクリンカ冷却装置９からの流動化用空気と燃焼ガ
スとのため、流速の速い流れが存在すると同時に、該多
孔板８＾の上面側において、その側壁に設けた１個また
は２個以上の閉口と蓮通させた導管１０＾を介して、該
クリンカ冷却装置９内の高温部側から、たとえば、中心
に向けて、あるいは旋回方向に、燃焼用の二次空気が供
給されるため、該焼成炉内における固体粒子群の混合、
拡散はきわめて良好である。

したがって、それら粒子群の焼成炉内での動きは活発で
あり、その結果として、該固体粒子の相互間のみならず
、それら各粒子の炉壁および炉底への融着が防止できる
ばかりでなく、適当に配置した１本または複数本のバー
ナ５Ｂから吹き込まれる、たとえば、徴粉炭あるいは重
油の如き燃料とそれら仮暁原料との混合が十分に行われ
ることから、該焼成炉内の温度分布は均一となり、良質
のクリンカが容易に得られる。

このようにして、該焼成炉内で化学反応を完了し、造粒
、焼成された比較的組粒のクリンカは、滞留時間の不足
のため所定の反応が完了していない残余の未焼成原料お
よび紬粒クリンカとともに、上昇する高速の燃焼排ガス
に同伴して排出され、導管２Ｇを通って、該高温分離器
７に入り、ここで粗粒クリンカと紬粒クリンカおよび未
焼成原料とに粒径差によって分離される。

すなわち、粕粒クリンカは導入管３。を介して、該クリ
ンカ冷却装置内の高温部側へ自重で下降、送給され、他
方混在する軽量の紬粒クリンカおよび未焼成原料は、焼
成炉からの高温排ガス中に浮遊した状態で、排ガス導管
２Ｆ→禾焼成原料分離器．６→導入管３Ｆ→焼成炉８→
排ガス導管２Ｇ→高温分離器７という径路を循環する間
に、いずれも十分に焼成、造粒され、所定の粗粒クリン
カに成長し、最終的には、導入管３Ｇを通って、該クリ
ンカ冷却装置９へ導かれる。上述したように、流動層式
冷却装置へ投入された高温のクリンカは粒子の大きさが
大体一様に揃っているため、局部的な吹き抜けなどの不
都合が発生し１こくい良好な流動層を形成し、多孔板９
＾下部の空気室に圧送される冷却用空気によって、きわ
めて効率よく冷却される。

流動層式冷却装置９内で、このようにして高温の粗粒ク
リンカと熱交換し、温度が上昇した冷却用空気の適当量
は、既述したように、高温部側から柚気され、導管１０
，１０＾を介してそれぞれ該仮暁炉４および焼成炉８に
燃焼用二次空気として供給される。

またこの冷却装置内の低温部側から排気させる余剰の高
温空気（２００ｏ 〜３００ｑ０程度）の一部は、前記
したように、焼成炉８内に装填されたクリンカなどに対
する流動化用空気として利用するため、含有する徴粉ク
リンカを除去する、たとえば、マルチク。

ンの如き高温集塵器７＾およびプロアＢ２が介談された
圧送管１０Ｂを介して、該焼成炉下部の空気室へ圧入さ
れる。そして残余の部分は排気管２Ｊを通り、集塵器（
図示せず）を経て、大気中に放出させるか、必要とあれ
ば、廃熱ボィラなど（図示せず）に導くことで、さらに
熱回収を行うことができる。

ところで、該焼成炉８内で生成されるクリンカの粒度が
傾向として小さい場合には、高温分離器７内で楠集せら
れたそれらクリンカを直接冷却装置９に投入しないで、
この冷却装置と焼成炉８とを連結する二次空気の送給導
管１０＾内に投入し、その適所に設けてある可変絞り１
２の調整によって、気流分離せしめ、比較的大粒のもの
だけが、該冷却装置へ送られるようにしてもよい。流動
層式冷却装置内で冷却され、製品として取出されたクリ
ンカは、振動ふるい１１を通すことで、なお混在する禾
焼成原料を分離するとともに、この分離された微細な未
焼成原料粉は高温集塵器７＾を介して別途補集された、
クリンカ冷却装置９の排気中に含まれていたダストとと
もに導管１０ｃを通って二次空気の柚気導管１０‘こ導
き、仮焼炉４に戻すこともできる。なお液相成分が多い
場合には、該焼成炉８の頂部出口部から排ガス導管２Ｇ
、高温分離器７、排ガス導管２Ｆを経て未焼成原料分離
器６に到るまでの領域内は液相生成開始温度以上にある
ことから、これら導管２Ｆ，２Ｇおよび分離器６，７の
谷内壁面には溶融物の粘着、生長というコーチング・ト
ラブルが発生しやすい。

このようなときは、該仮焼炉付サスペンション式原料子
熱装置ＮＳＰを構成する最下段のサイクロンＣ，で補集
された仮暁原料の全部あるいは適当量を該焼成炉８の出
口側と高温分離器７の入口側とを連絡する導管２Ｇ内に
、しかも該焼成炉の出口寄りの位置に、導入管３，を介
して投入することで、それら領域内は液相生成開始温度
以下に低下し、保持されるから、かかるコーチング・ト
ラブルの心配はなくなる。なお本発明は、上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨の範囲内で、種々の
設計的変更を施しうろことはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の実施に好適なセメント粉末原料の焼
成装置全体の略示的な側面図の一例である。 １…・・・原料投入ホツパ、Ｃ，〜Ｃ５・・・…サイク
ロン、２＾〜２Ｇ・・・・・・燃焼排ガス導管、３＾〜
３，・・・・・・原料導入管、４……仮暁炉、５＾，５
Ｂ……バーナ、６・・・・・・未焼成原料分離器、７・
・・・・・高温分離器、７＾・・・・・・高温集塵器、
８・・・…焼成炉、９・・・・・・クリンカ冷却装置、
１０，１０＾，１０Ｂ…・・・クリンカ冷却装置からの
高温空気柚気用の導管、１０・・・・・・導管、１１・
・・・・・振動ふるい、１２・・・・・・可変絞り、Ｂ
・・・・・・一次空気ファン、Ｂ２，＆，Ｂ４・・・・
・・ブロア、ＮＳＰ・・・・・・仮競炉付サスペンショ
ン式原料予熱装置。 多ノ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメントなどの粉末原料の焼成装置を、独立した熱
   源を有する仮焼炉と組合わせた原料予熱装置、高温分離
   器、未焼成原料分離器、独立した熱源を有する焼成炉お
   よびクリンカ（製品）の冷却装置が含まれるように構成
   し、該セメントなどの粉末原料を該未焼成原料分離器を
   経て上昇する高温排ガスおよび該仮焼炉内での燃焼ガス
   との熱交換により、それら原料予熱装置および仮焼炉内
   でほゞ完全に脱炭酸反応を行わせ、かくして得られた仮
   焼原料の全量あるいは一部を該高温分離器の排ガス出口
   側と該未焼成原料分離器の排ガス入口側とを連絡する導
   管内に投入し、細粒クリンカおよび未焼成粉末原料を含
   む該焼成炉からの高温排ガスと混合、熱交換せしめなが
   ら該未焼成原料分離器に導き、ここで該高温排ガスから
   分離、捕集された粉状ないし粒状固体を該焼成炉に投入
   し、そこで造粒、焼成せられたクリンカを未焼成原料と
   ともに高温排ガス中に浮遊した状態で該焼成炉の出口か
   ら排出させて、該高温分離器へ送り込み、ここで選択的
   に分離された粗粒クリンカだけを該クリンカ冷却装置に
   送り込み、残余の未焼成原料および細粒クリンカは焼成
   反応が完了し、かつ所望の大きさに造粒、成長して、分
   離、捕集され、該クリンカ冷却装置に投入されるに到る
   まで、該高温分離器、未焼成原料分離器および焼成炉の
   連結により形成されるひとつの閉回路中を高温状態で確
   実に循環、滞留せしめるようにするとともに、該焼成炉
   の出口から排出される該高温排ガスはそれら高温分離器
   、未焼成原料分離器、仮焼炉を経て、該原料予熱装置に
   導くようにしたことを特徴とする、セメントなどの粉末
   原料の焼成方法。 ２ 該仮焼炉および焼成炉の燃焼用二次空気が該クリン
   カ冷却装置からそれぞれ抽気された高温空気であること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のセメントな
   どの粉末原料の焼成方法。 ３ 該原料予熱装置をサスペンシヨン式に、そして該仮
   焼炉を噴流層と渦室とを有するものにしたことを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項または第２項記載のセメン
   トなどの粉末原料の焼成方法。 ４ 該焼成炉を流動層式焼成炉にするとともに、該クリ
   ンカ冷却装置で得られる高温の冷却用空気の一部を除塵
   後、該焼成炉に送り、その流動化用空気として利用する
   ようにしたことを特徴とする、特許請求の範囲第１項な
   いし第３項のいずれかに記載のセメントなどの粉末原料
   の焼成方法。 ５ セメントなどの粉末原料の焼成装置を、独立した熱
   源を有する仮焼炉と組合わせたサスペンシヨン式原料予
   熱装置、高温分離器、未焼成原料分離器、独立した熱源
   を有する焼成炉およびクリンカ（製品）の冷却装置が含
   まれるように構成し、該セメントなどの粉末原料を該未
   焼成原料分離器を経て上昇する高温排ガスおよび該仮焼
   炉内での燃焼ガスとの熱交換により、それら原料予熱装
   置内および仮焼炉内でほぼ完全に脱炭酸反応を行わせて
   得られた仮焼原料の一部あるいは全量を該焼成炉の出口
   側と該高温分離器の入口側とを連絡する導管内に、該焼
   成炉の出口寄りの位置において投入し、かくして温度が
   適当に低下されたクリンカおよび未焼成粉末原料を含む
   該焼成炉からの高温排ガスと混合、熱交換せしめながら
   、該高温分離器を経て、該未焼成原料分離器に導き、こ
   こで該高温排ガスから分離、捕集された粉状ないし粒状
   固体を該焼成炉に投入し、そこで造粒、焼成せられたク
   リンカを未焼成原料とともに高温排ガス中に浮遊した状
   態で該焼成炉の出口から排出させて、該高温分離器へ送
   り込み、ここで選択的に分離された粗粒クリンカだけを
   該クリンカ冷却装置に送り込み、残余の未焼成原料およ
   び細粒クリンカは焼成反応が完了し、かつ所望の大きさ
   に造粒、成長して、分離、捕集され、該クリンカ冷却装
   置に投入されるに到るまでの間、該高温分離器、未焼成
   原料分離器および焼成炉の連結により形成されるひとつ
   の閉回路中を高温状態で確実に循環、滞留せしめるよう
   にするとともに、該焼成炉の出口から排出される該高温
   排ガスはそれら高温分離器、未焼成原料分離器、仮焼炉
   を経て、該原料予熱装置に導くようにしたことを特徴と
   する、セメントなどの粉末原料の焼成方法。 ６ セメントなどの粉末原料の焼成装置を、独立した熱
   源を有する仮焼炉と組合わせた原料予熱装置、高温分離
   器、未焼成原料分離器、独立した熱源を有する焼成炉お
   よびクリンカ（製品）の冷却装置が含まれるように構成
   し、該セメントなどの粉末原料を該未焼成原料分離器を
   経て上昇する高温排ガスおよび該仮焼炉内での燃焼ガス
   との熱交換により、それら原料予熱装置および仮焼炉内
   でほゞ完全に脱炭酸反応を行わせ、かくして得られた仮
   焼原料の全量あるいは一部を該高温分離器の排ガス出口
   側と該未焼成原料分離器の排ガス入口側とを連絡する導
   管内に投入し、細粒クリンカおよび未焼成粉末原料を含
   む該焼成炉からの高温排ガスと混合、熱交換せしめなが
   ら該未焼成原料分離器に導き、ここで該高温排ガスから
   分離、捕集された粉状ないし粒状回体を該焼成炉に投入
   し、そこで造粒、焼成せられたクリンカを未焼成原料と
   ともに高温排ガス中に浮遊した状態で該焼成炉の出口か
   ら排出させて、該高温分離器へ送り込み、ここで選択的
   に分離された比較的粗粒のクリンカを該クリンカ冷却装
   置と該焼成炉とを連絡する二次空気送給用導管内に投入
   し、気流分離せられた大粒径のものだけを該クリンカ冷
   却装置内へ落下、導入させるとともに、この冷却装置内
   で冷却され、製品として取出されたクリンカは、振動ふ
   るいを介して、なお混在する未焼成原料を分離し、要す
   れば、この回収した未焼成原料および高温集塵器で別途
   捕集した該クリンカ冷却装置の高温排気中に含まれた粉
   塵を、該クリンカ冷却装置から抽気した高温空気の送給
   用導管を介して、該仮焼炉へ戻すようにしたことを特徴
   とする、セメントなどの粉末原料の焼成方法。