JPS6053267B2 - 粉末原料の仮焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セメントやアルミナなどの粉末原料の仮焼
装置に関するもので、とくに、１つの仮焼炉の出口と複
数個の分離サイクロンの入口とを連結すＬ連結ダクトの
改良に関するものである。

たとえば、仮焼炉付きサスペンシヨンプレヒータを有
するセメント原料焼成装置において、その１つの仮焼炉
で複数のサスペンシヨンプレヒータ系に排ガスを供給す
る場合には、各系列ごとに分離サイクロンを設けること
が望ましい。しかし、仮焼炉から出る粉末原料を含んだ
排ガスは、多くの場合、旋回流となつているから、連結
ダクト内では、その旋回の外側のほうが原料濃度の大な
るガス流となつて流れ、これを単に連結ダクトの末端で
各分離サイクロンごとに分流させたのでは、各分離サイ
クロンで濃度の異なるものとなり、サスペンシヨンプレ
ヒータ系で種々の不釣合いが発生する。 本発明は、１
つの仮焼炉と複数個の分離サイクロンとを連結する場合
、各分離サイクロンの入口が仮焼炉の出口よりも下位に
なるようにし、その間を連結する連結ダクトは、仮焼炉
の出口に接続された上部横向き部と、この横向き部に続
いて鉛直面内で上から下へと１８００面つた反転用の曲
り部と、この曲り部から分離サイクロンの数に対応する
数に分岐されて該分離サイクロンの入口ごとに各別にそ
れぞれ接続された下部分岐部とからなるものとし、その
曲り部で排ガスおよび粉末原料を反転させることによつ
て、水平面内でみれば、各分岐部の粉末原料濃度がほぼ
等しくなるようにして各分離サイクロンでその濃度が異
ならないようにし、かつ、仮焼率も向上するようにした
もので、その一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

図面において、１はセメント原料などの粉末原料を仮焼
する仮焼炉、２および３は該仮焼炉１の出口よりも入口
が下位になるように位置して該仮焼炉１で仮焼された粉
末原料を排ガスとともに導入してその排ガスから分離捕
集する第１分離サイクロンと第２分離サイクロンである
。

すなわち、この実施例では、分離サイクロンを２個にし
たが、もつとその数を増加した場合も、ただ数が増加す
るだけで、原理などについては本質的な相違がない。４
は後述する構造を有する連結ダクトで、仮焼炉１の出口
と前記分離サイクロン２および３の入口とを連結してい
る。５はキルン入口チャンバ、６は前記分離サイクロン
２および３の底部と該チャンバ５とを接続した仮焼原料
供給シュート、７はチャンバ５の直上部に連設された立
上りダクト、８は前記仮焼炉１の直下部と該立上りダク
ト７の直上部との間に設けられた渦巻室、９はロータリ
キルン、１０は図示されていないサスペンションプレヒ
ータからの予熱された粉末原料を前記立上りダクト６の
途中に供給する予熱原料供給シュート、１１は図示され
ていないクリンカクーラからの排気などを前記渦巻室８
に供給する−燃焼用空気ダクトである。

そして前記連結ダクト４は、仮焼炉１の出口に接続され
た上部横向き部１２と、この横向き部１２に続いて鉛直
面内で上から下へと１８０き曲つた（第１図参照）反転
用の曲り部１３と、この曲り部から分岐されて第１分．
離サイクロン２の入口に接続された第１下部分岐部１４
と、同様に分岐されて第２分離サイクロン３の入口に接
続された第２下部分岐部１５とからなつている。また１
６は前記上部横向き部１２内に設けた偏流微量調整用の
ダンパである。このように構成された粉末原料の仮焼装
置においては、通常のように、図示されていないサスペ
ンションプレヒータなどの予熱装置で予熱されたセメン
ト原料などの粉末原料は、予熱原料供給シュート１０か
ら立上りダクト７内に投入され、や−がて仮焼炉１に至
り、該仮焼炉１で仮焼され、連結ダクト４内を経て第１
分離サイクロン２と第２分離サイクロン３とに分配され
、それぞれのサイクロン２と３で排ガスから分離されて
仮焼原料供給シュート６を経てキルン入口チャンバ５か
らロータリキルン９に導入され、このキルン９でクリン
カに焼成される。

つぎに、連結ダクト４について説明する。

仮焼・炉１を出た粉末原料を含む排ガスは、旋回流であ
るため、上部横向き部１２内ではその旋回の外側のほう
が粉末原料濃度の大きい偏流となつている。したがつて
、調整用のダンパ１６を操作して、ある程度の是正を行
なう。そして曲り部１３では、その排ガスおよび粉末原
料が鉛直面内で約１８００反転するので、水平面内でみ
れば、その反転後はガス流に対して直角方向については
粉末原料濃度がほぼ均一になるので、ここで、第１下部
分岐部１４と第２下部分岐部１５とに均等に分配され、
このまま第１下部分岐部１４からは第１分離サイクロン
２へと、第２下部分岐部１５から第２分離サイクロン３
へと流れるので、これら分離サイクロン２と３から出る
排ガスも、ほとんど同一条件であるため、それぞれのプ
レヒータ系に不釣合いが生じない。また前記連結ダクト
４に、上から下へと約１８００曲つた曲りダクトを採用
したことにより、分離サイクロン２と３をその曲り下降
分だけ低い位置に設置できるので、その支持架構の高さ
も低くなり、装置の小型化をはかることができ、また前
記連結ダクト４では仮焼炉１内の旋回力を受けた？末原
料と熱ガスが約１８０内方向転換するため、比重の違い
から原料とガスの相対速度に差が生じ、仮焼を促進する
ので、連結ダクト４は仮焼炉１の役目の一部をも担なう
ことになり、仮焼率が改善される。すなわち、まず、連
結ダクト４の上部横向き部１２内では、第４図の点線矢
印のように、粉末原料が重力により、やや斜め下方に降
下して上部横向き部１２の底部に粉末濃度のきわめて大
きい流れが生じ、やがて反転用の曲り部１３にさしかか
り、ここで、粉末原料の大部分は、該曲り部１３の内側
１７に沿いながら該曲り部１３の下部に向かつて鉛直方
向に落下するように流れ、また粉末原料の一部分は、下
向きの放物線状の飛跡を描きながら該曲り部１３内を流
れる。

一方、ガス流は、該曲り部１３内を矢印１９で示すよう
に円弧状に流れるが、詳しくいうと、その内側１７ほど
速く外側１８ほど遅く流れる偏流となつて流速に差を生
じ、該曲り部１３の下部付近では、その流速の大きいガ
ス流が、前記鉛直方向に落下するように流れてきた大部
分の粉末原料の流れとほぼ直角に交差するため、該曲り
部１３の下部付近では、前記大部分の粉末原料がその流
速の大きいガス流中に再浮遊して上下方向だけでなく、
左右方向にも再分散させられ、したがつて、粉末原料の
流れは、第５図の点線矢印で示す濃度の異なる状態から
第６図の点線矢印で示す濃度のほぼ等しい状態に平準化
される。この現象は、粉粒体の流れと高温ガスとを直接
熱交換させるサスペンションプレヒータと同じ原理で、
粉粒体は、ガス中に拡散していく。また前述のように、
ガスと粉末原料とが反転用の曲り部１３内を通過するの
に、１８００反転するが、この反転時に、ガスと粉末原
料の多くが異なつた軌跡をなし、全体としてそれぞれ異
なつた速度と方向を持つため、吸熱反応である仮焼反応
を行ないながら移動する粉末原料が新らたなガスと接触
して吸熱をすることができ、しかも、粉末原料は、最終
的には反転用の曲り部１３の下部付近で速い流れのガス
に乗ろうとするが、粉末原料は慣性を持つており、加速
にある程度の時間を必要とするため、該曲り部１３を通
過するときの粒子に対するガスの相対速度、とくに、該
曲り部１３の内側１７寄りでの粒子に対するガスの相対
速度は、上部横向き部１２におけるそれよりも大となる
。

したがつて、後述するように、ガスと粒子間の熱伝達率
は、両者の相対速度に関係するので、相対速度の大きく
なる該曲り部１３においては、ガスからの粒子への伝熱
量が増加し、仮焼が促進される。いま、粉末原料の粒子
を球と仮定すると、たとえば、次の式があげられる。こ
こで、α：平均熱伝達率（ＫＣａｅ／Ｄｈ℃） Ｎｕ
：ヌツセルト数 λ：ガスの熱伝導率（Ｋｃａ′
／ＭＦｌ℃） Ｄ：球の直径（ｍ） Ｃｐ：ガ
スの定圧比熱（Ｋｃａ′／Ｋｇ℃） ｐ：ガスの密
度（Ｋｇ／ポ） ｕ：ガスと球の相対速度（ｍ／ｓ） ν：
ガス動粘性係数（イ／ｈ） すなわち、上記（２）式で、ガスと球の相対速度ｕが大
きくなれば、ヌツセルト数Ｎｕが大きくなり、したがつ
て、上記（１）式で、ヌツセルト数Ｎｕが大きくなれば
、平均熱伝達率αが大きくなる。

すなわち、反転用の曲り部１３で相対速度に大きな差ｕ
が生じ、仮焼が促進される。また下部分岐部１４で粉末
原料濃度がほぼ均一になることについては、小型のテス
ト装置を用いてテストし、その効果を確認した。

そのテスト装置は、第７図および第８図に示すような構
成にした。

第７図および第８図において、２１と２２はサイクロン
、２３はバックフィルタ、２４は排風機、２５はダスト
ボックス、２６は前述の連結ダクト４のように１８００
曲り部を有するダクト、２７は比較用の水平部のみのダ
クト、２８は前記ダクト２６の粉末原料投入口、２９は
前記ダクト２７の粉末原料投入口、３０は前記ダクト２
６の水平曲り部、３１は前記ダクト２７の水平曲り部、
３２と３３はダンパである。なおダクト２６と２７のテ
ストは、各別に行ない、一方のテスト時には他方を使用
しないようにした。さらに説明すると、前記テスト装置
は、ちようど第２図のように２個のサイクロン２１と２
２（サイクロン２１は第２図のサイクロン３のように、
サイクロン２２は第２図のサイクロン２のように、配置
した）を並列に並べたもので、ガスと粉末原料は１本の
ダクトから分岐して両方のサイクロン２１と２２に流入
するようにした。

またダクトは鉛直面内で１８０す曲り部を有するダクト
２６と、比較用に水平部のみのダクト２７の２種類を使
用した。さらに、粉末原料の投入口２８と２″９のそれ
ぞれの後流側に９０のの水平曲り部３０と３１を設け、
ガスと粉末原料が偏流（仮焼炉の旋回流による偏流と同
等の偏流）を生じるようにした。そして、ガスとして常
温の空気を用い、また粉末原料としてセメント原料粉末
を用い、両方のサイクロン２１と２２の出口流速が等し
くなるようにダンパ３２と３３で調整して、それぞれサ
イクロン２１と２２の捕集量を測定した。なお水平部の
みのダクト２７の場合も、原料投入位置からサイクロン
入口分岐部までのダクトの長さを同じに揃えた。したが
つて、ダクト長さの影響はないものとした。テスト条件 サイクロン寸法：外筒内径２３『 内筒内径１０５Ｔ！ａ 入口幅×高さ７０１Ｉ１１．×１４ｉ
サイクロン入口ガス流速：１７．４ｍ／ｓサイクロン入
口ガス量：６１０イ／ｈ 粉末原料投入量：６００ｋｇ／ｈ 粉末原料濃度：４９０ｇ／イ（投入量から計算）捕集テ
スト時間：３分間捕集テスト回数：２回 上記の条件での捕集量（Ｋｇ）は第１表のとおりであつ
た。

以上のテスト結果から、１８０は曲り部を有するダクト
２６では、サイクロン２１と２２の間に、アンバランス
が殆んどなく、したがつて、１８０曲り部の効果は明ら
かである。

上述のように、本発明によれば、１つの仮焼炉で複数個
の分離サイクロンに、仮焼さ纜こ粉末原料を含む排ガス
を分配するにあたり、その連結ダクトの途中に鉛直面内
で約１８０り曲つた反転用の曲り部を設けてあるから、
この曲り部で排ガスおよび粉末原料は反転し、水平面内
でみれば、その反転後はガス流に対して直角方向につい
ては粉末原料濃度がほぼ均一になるので、各分離サイク
ロンへの偏流がなくなる。

また前記曲り部を設けたことによつて、前記実施例で述
べたように、装置の小型化をはかることができ、かつ、
仮焼率も改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した正面図、第２図は第
１図の一部を示した平面図、第３図は第１図の切断線Ａ
−Ａに沿う断面平面図、第４図は第１図の連結ダクトの
作用を示した正面図、第５図は第４図の切断線Ｂ−Ｂに
沿う断面側面図、第６図は同じく切断線Ｃ−Ｃに沿う断
面平面図、第７図はテスト装置を示した正面図、第８図
は第７図の平面図である。 １・・・・・・仮焼炉、２，３・・・・・・分離サイク
ロン、４・・・・・連結ダクト、１２・・・・・上部横
向き部、１３・・・・・曲り部、１４，１５・・・・・
下部分岐部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粉末原料を仮焼する１つの仮焼炉と、この仮焼炉の
   出口よりも入口が下位に位置して前記仮焼炉で仮焼され
   た粉末原料を排ガスとともに導入してその排ガスから分
   離捕集する複数個の分離サイクロンと、これら分離サイ
   クロンの入口と前記仮焼炉の出口とを連結して該仮焼炉
   で仮焼された粉末原料を排ガスとともに前記各分離サイ
   クロンに送る連結ダクトとからなり、かつ、この連結ダ
   クトは、前記仮焼炉の出口に接続された上部横向き部と
   、この横向き部に続いて鉛直面内で上から下へと約１８
   ０゜曲つた反転用の曲り部と、この曲り部から前記分離
   サイクロンの数に対応する数に分岐されて該分離サイク
   ロンの入口ごとに各別にそれぞれ接続された下部分岐部
   とを備えていることを特徴とする、粉末原料の仮焼装置
   。