JPS6065752A - セメント原料粉末の仮焼方法 - 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】 本発明は原料予熱装置と焼成炉との間に配置されたセメ
ント原料等原料粉末の仮焼方法に関し、殊に仮焼炉内で
の燃料の燃焼性を向上させると同時に燃焼ガスから原料
粉末への熱伝達と原料粉末の仮焼反応を促進し、以って
燃料消費量の低減或いは設備の小型化を達成可能とし、
更に仮焼炉内でのＮｏＸ　、（窒素酸化物）の発生を抑
制することのできる殊に固体燃料や低品位燃料の使用に
適した原料粉末の仮焼方法を提供するものである。

近代的上メント焼成装置は原料粉末の流れの方向に見て
原料予熱装置と焼成炉との間に独立した熱源を有する仮
焼炉を配置して構成される。

第１図は、セメント原料粉末を予熱・仮焼・焼成・冷却
する工程を示す線図的系統図で、図中の実線矢印は熱風
の流れ、破線矢印は原料粉末の流れを示す。尚装置の概
要は、ザイクロン等の原料粉末分離器Ｃｌ−０３および
ダクト７等より構成される原料予熱装置１１分離サイク
ロンＣ１を付属する仮焼炉２．ロータリキルン等の焼成
炉ｉ及びクリンカ冷却機４から成り、原料投入シュート
５から供給されたセメント原料粉末は、第１〜第３の各
サイクロンＣ，−ｗｃ３を順次降下し、他方焼成炉３及
び仮焼炉２からの高温排ガスは誘引通風機８により吸引
されて原料予熱装置１内を上昇するから、ダクト７内及
びサイクロンＣ，−Ｃ３内にて原料粉末と高温ガスとの
混合・熱交換・分離が繰り返される。予熱された原料粉
末は原料予熱装置１から予熱原料シュート１４を通して
仮焼炉２へ導入される。他方、クリンカ冷却機４がら抽
気ダクト１３を通して仮焼炉２へ導入される高温の燃焼
用２次空気と、バーナ６ａから燃焼用１次空気と共に供
給される燃料によって仮焼炉２内で燃焼が起こり、その
燃焼熱と焼成炉排ガスのもつ熱を受けることにより原料
粉末が仮焼される。

仮焼された原料粉末は燃焼ガスと共に仮焼炉２から分離
手段としての分離サイクロンＣ４に入って燃焼ガスから
分離されたのち、仮焼原料シュート１５より焼成炉人口
端口１２を通して焼成炉３に入り、焼成炉３の下端側に
設置したバーナ６ｂから供給される燃料の燃焼熱により
焼成炉３内で必要な熱処理を受けてクリンカになったの
ち、冷却ｆｉ４で冷却される。尚、クリンカ冷却用の空
気は押込送風ｔａｌｏによって供給され、クリンカと熱
交換を行って昇温した空気の一部は、上述の如く仮焼炉
２及び焼成炉３に分配導入されるが、余剰の空気は誘引
通風機９により排出される。そしてクリンカ冷却機４か
ら出たクリンカはコンヘア１１によって次工程へ搬出さ
れる。

第２図は第１図におりる仮焼炉付近の構成をより詳細に
示す概念図で、これらの図により仮焼炉の構造及び機能
を説明すると下記の通りである。

即ち、仮焼炉２は本構成例では円筒状竪形で、絞り部２
ｃを境にして互いに連通した燃焼帯を形成する上流側（
下方）の燃焼室２ａと混合帯を形成する下流側（上方）
の混合室２しとで構成され、燃焼室２ａの下端は下方に
向けて漸次断面を縮小して逆円錐体状部とし、開口２Δ
により入口端ｆｆ１１２を介して焼成炉３に接続してい
る。又、燃焼室２＆の下部側壁には半径方向または接線
方向にクリンカ冷却１ｉｌｌＩ４からの高温抽気を燃焼
用２次空気として案内する抽気ダクト１３が開口２ｅに
て接続され、当該抽気ダクト１３の天井壁が燃焼室２＠
側壁と接合する付近には、燃焼室２ａに流入する高温抽
気に指向して、１次空気と共に燃料を吹込むバーナ６、
を設置し、更に当該バーナ６ａの上方に位置し、バーナ
６ａから供給される燃料により燃焼室２つ内に形成され
る燃焼域を指向して原料予熱袋Ｗ１のサイクロンＣ３か
らの予熱原料投入シュート１４が接続され、一方混合室
２Ｉ。

の燃焼ガス出口２ｆは分離サイクロンＣ４に接続されて
いる。

これらの装置を用いるに当たって、原料予熱装置１から
の予熱原料はシュート１４を通して仮焼炉２の燃焼帯を
形成する燃焼室２□内に供給され、入目端覆１２を介し
て開口２ａを通して下方より上昇流入する焼成炉３から
の排ガスにより燃焼室２８内にて混合・攪拌され、噴流
層を形成している。該噴ｔＬ層内には抽気ダクト１３を
通してクリンカ冷却機４からの高温抽気が燃焼用２次空
気として導入され、当該抽気ダクト１３の燃焼室２ａへ
の導入口２ｅ上方に設置されたバーナ６ｆｉを通して燃
焼用１次空気と共に燃料が供給され、噴流層内にて燃焼
が行われる。予熱原料シュート１４を通して燃焼室２．
内に供給された原料粉末はこれら燃料の燃焼熱および焼
成炉排ガスの１Ｉｌｉ熱を吸収して仮焼反応を進行させ
つつ燃焼ガスと共に絞り部２Ｃを通過して混合帯を形成
する混合室２ｂに導入されるが、絞り部２Ｃを通過する
際の加速および減速による拡散す」果と混合室２し内に
発生する乱流により攪拌・混合が促進され、混合室２し
内にて燃焼ガス中に含まれる可燃成分の完全燃焼を行っ
たのち、開口２ｆより分離手段を構成する分離サイクロ
ンＣ＋に排出するようになっている。

この様な噴流層式仮焼炉或いは気流式仮焼炉の燃焼室２
ａにおいては、原料予熱装置からの仮焼すべき予熱原料
の全量が燃焼室に直接供給されるか或いは燃焼室を通過
するようになっており、燃焼室内での燃料の燃焼による
発生熱が直ちに原料粉末に伝達されるため、仮焼炉燃焼
室内の温度は燃焼室での熱収支から決定される平衡温度
に近くなっており、バーナ装着部の近傍を除いて９００
℃前後の比較的低温に維持されている。

この様に仮焼炉燃焼室内が低温に維持されていることは
燃焼室２ａの炉壁を十分安全に保護するためには有効で
あるが、燃焼室２ａ内での燃料の燃焼性を阻害しており
、仮焼炉２全体として中間絞り機構２ｃとこれに後続す
る混合室２トを設けて燃料燃焼性の向上をはかってはい
るものの、十分な燃焼を確保するためには理論的に必要
な燃焼空気量よりも相当過剰の燃焼空気を仮焼炉へ導入
する必要があり、仮焼炉での燃料消費量の増大を招いて
いる。殊に、仮焼用燃料として微粉炭等の固体燃料を使
用したり或いは低品位燃料を使用する場合には、重油等
の液体燃料に比べて燃焼時間が長くかかるため、燃料の
燃焼室内滞留時間の延長を目的として燃焼室容量を大き
く採る必要があり、設備費の増大を招いている。

又、仮焼炉内での原料粉末の仮焼反応の進行度合は雰囲
気ガス中の炭酸ガス分圧にも関係するが、主として雰囲
気ガス温度に支配されるため燃焼室内が低温に維持され
る場合には原料粉末粒子の中心部まで充分に仮焼反応を
進行させることができないので、仮焼炉から焼成炉へ排
出する原料粉末の仮焼率も充分満足できるに至っていな
い。更に、仮焼炉での燃焼は燃料中に含まれる窒素分に
起因する所謂フューエルＮｏＸのもっとも発生しやすい
温度領域で行われるため、特に燃料として窒素含有量の
多い微粉炭等の固体燃料を使用する場合には仮焼炉内で
大量のＮｏ、を発生し、原料予熱装置からこれを排出し
て大気を汚染する原因となっている。

本発明は従来技術のもつ上記問題点を解消し、仮焼炉燃
焼室内の雰囲気温度を適度な高温に調節・維持すること
により、燃料の燃焼性を向上させ、燃焼用過剰空気量の
低減と原料粉末仮焼反応の促進により燃料消ｑ！！量を
節減し或いは設備の小型化を達成し、同時に仮焼炉内で
のＮＯｘの発生を効果的に抑制できるようにした原料粉
末の仮焼方法を提供しようとするものである。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明するが、図は具
体的な実施の一例を示すもので、本発明はこれらの図示
例に限定されず、前・後記の趣旨に沿って他の構成とし
たり、或いは一部の段組を変更しても同様に実施するこ
とができる。

第３図は本発明の一実施例を示す概念図であり、仮焼炉
２本体の基本的構造、仮焼炉２への焼成炉３からの排ガ
ス導入方法、抽気ダクト１３からの高温燃焼用２次空気
の導入方法、仮焼炉２内の燃焼ガスの流れおよび仮焼炉
２からの燃焼ガスの排出方法などについては前述の第２
図での従来装置の場合と同様である。

そこで第３図に基づいて、第２図との相違点として本発
明の構成を詳細に説明すると、原料予熱装置のザイクロ
ンＣ３からの予熱原料シュート１４は取付角度を調整可
能な分配弁１４ｃを備えた分岐部材１４Ｊにより２本の
予熱原料シュート１４ａ、１４ｂに分岐され、一方の分
離シュート１４８は仮焼炉２の燃焼帯を形成する燃焼室
２ａに、又他方の分岐シュート１４Ｉ、は仮焼炉２の混
合帯を形成する混合室２１．に接続される。これら分岐
シュート１４．Ｉおよび１４ｂと燃焼室２ａおよび混合
室２しとの接続位Ｗについては特に限定されないが、就
中分岐シュート１４．ｌにより燃焼室２ａに投入する予
熱原料粉末はバーナ６ａにより燃焼室２□内に形成され
る燃焼域を指向させて燃焼室り内に局部的高温部が形成
されるのを防止するか、或いは仮焼炉２の下端開口２ａ
より燃焼室２ａ内に上昇・流入する焼成炉３からの排ガ
スに指向させて燃焼室２ａ内により濃密な第１の噴流）
弓を形成するのを助成し、又分岐シューｌ１４１゜によ
り混合室２ｔ、に投入する予熱原料わ）末は仮焼炉２の
中間絞り部２ｃから混合室２ｂ内に上昇・流入する燃焼
室２ａからの燃焼ガスに指向させて混合室２Ｉ、内に第
２の噴流層を形成するのを助成するような接続配置が推
奨される。

この様な構成により、燃焼室２ａには原料予熱装置から
の仮焼すべき予熱原料の一部が供給されるだけであり、
混合室２ｂに供給した予熱原料は実質的に燃焼室２８を
１ｆｆｌ過することなく分離サイクロンＣ１へ導入され
るため、従来構造による場合に較べて燃焼室２１内の温
度を高めることができる。この燃焼室２．内の温度は燃
焼室２ａと混合室２ｂとへの予熱原料の分配割合によっ
て８）！ａ整され、次に述べる燃料の燃焼性、Ｎｏ、の
発生。

炉壁への原料コーチングの生成および炉壁の熱的保護等
を総合的に勘案して選定されるが、一般に９５０〜１１
００℃、このましくは１０００〜１０５０℃の高温雰囲
気とするのが適当であり、このためには原料予熱装置か
らの予熱原料の９０〜５０％を燃焼室２１へ、又その残
りの１０〜５０％を混合室２しへ分配・供給する。ここ
に燃焼室２□内での燃焼温度の効果につき説明すると、
まず燃料の燃焼速度は燃焼室２８内絶対温度の指数関数
的に著しく大となるため僅かの過剰空気で充分な燃焼を
行うことができるようになり、又燃焼ガスと供給原料と
の大きな温度差にもとづき燃料の燃焼熱を有効かつ速や
かに原料粉末へ伝達することができる様になるので仮焼
炉での燃料滴η’ｆｆｌを低減させることができる。又
、微粉炭等の固体燃料或いは低品位燃料を使用する場合
にも燃焼温度の上昇により必要燃焼時間が短縮されるの
で、仮焼炉の容禎を小さく選定することができる。更に
、燃焼室２ａ内温度は同室内燃焼ガス中の炭酸ガス分圧
により決定される原ネ１粉末の仮焼反応温度よりも道か
に高くなるので、分岐シュー＋−１４゜より燃焼室２．
に供給した原料１５）末は燃焼室２ａ内にて速やかに仮
焼反応を完了するようになる。

一方分岐シュー１１４ｂより混合室２トに供給した原ネ
」粉末は従来技術と同程度に仮焼反応を進行させること
ができ、又混合室２ｂに供給する原料粉末量は燃焼室２
ａへ供給し仮焼反応が著しく進行した原料粉末よりも少
量であるので、これらの混合原料として分離サイクロン
Ｃ，から焼成炉３へ排出する仮焼原料粉末は従来技術と
同程度の温度であるにも拘らず仮焼反応がより一層進行
した状態となっており、焼成装置全体としての熱効率を
向上させることができる。次に燃焼室２ａ内でのＮＯｘ
の発生につき説明すると、公知の如（ＮＯｘには大別し
て燃料中の窒素分に起因するフューエルＮＯｘと燃焼空
気中の窒素分に起因するサーマルＮＯｘとがあり、一般
に）ｊ！、　−＝　：ｆ−ＪＬ／　Ｎ　Ｏｘは約９００
℃を越えた温度領域では高温になるほど発生量が減少し
、サーマルＮＯｘは１１００〜１２００℃程度の燃焼域
温度を越えると徐々に増加し、共に燃焼域酸素濃度が高
くなる程発生量も増加する。本発明装置によれば、燃焼
域温度がフューエルＮＯｘとサーマルＮＯ８との両方が
発生しにくい温度領域になっており、しかも前述の如く
燃焼域内の過剰空気の減少によって酸素濃度を低く維持
することができるのでＮＯｘの発生を著しく抑制するこ
とができる。この際、燃焼室内温度が１１００℃程度を
越える場合には燃焼室２ａの壁面に原料粉末のコーチン
グを発生しやすくなり、又炉壁の熱的保護の面からも燃
焼室内温度をこの程度に抑えることが望ましく、更に燃
焼室内温度が９５０℃程度より低い場合には燃料の燃焼
什、げ斜ｒＡ史の悔焼性ルびＮＯ，の抑制の面で改善効
果が少ない。面、仮焼炉２の中間絞り都２ｃ付近におけ
る燃焼ガス温度とＮＯｘ含有量を測定し、これにより分
配弁１４ｃを調整することにより燃焼性との兼合いにお
いてＮＯｘ発生量を容易に制御することができ、操業条
件が変動しても常に安定して低く抑制することが可能と
なる。

この様に燃焼室２ａ内の高いぢ；囲気温度にもとづき、
ＮＯｘの発生を抑制しつつも燃料のＭＡＲと原料粉末の
仮焼反応とが共に高度に進行した状態で、燃焼ガスおよ
び原料粉末は絞り部２ｃを通過して混合室２Ｉ、に導入
され、分岐シューｌ−’１４ｂを通して供給される予熱
原ｔ４わ）末の１部と攪拌・混合され、ここに第２の噴
流ｊ何を形成して原料粉末を滞溜させ、新たに供給され
た原料粉末の仮焼反応を進行させて９００℃前後に温度
降下した低温雰囲気となり、混合室２Ｉ、の関口２萱よ
り分離サイクロンＣ，へ排出される。この際、中間絞り
部２ｃを通過する」二昇ガスは増速されているので、分
岐シュート１４ｂを通して混合室２Ｉ、に供給された原
料粉末の実質的な部分が燃焼室２ｎへ落下するのが防止
され、燃焼室２□内を高温に維持することができる。

これらの仮焼炉構造におい°Ｃ１仮焼炉断面の形状およ
び燃料や燃焼用空気の導入形態或いは仮焼炉への焼成炉
排ガスの導入の有無などは目的に応じて自由に選択でき
る。例えば、固体燃料を使用する場合にはバーナ６□に
替えて燃料供給シュートを配設し粉末状固体燃料を重力
により燃焼室２ａへ落下・投入することもできる。又、
この際供給シュートを通して予熱原料粉末を固体燃料と
共に仮焼炉へ供給して燃焼室内の燃料供給部近傍に局部
的な高温域が形成されるのを防止したり、分離サイクロ
ンＣ４からの仮焼原料の一部を燃焼室に循環させたり、
或いは燃焼室２ａの逆錐体状部に別個のバーナを設置す
るなど、ＮＯｘ発生の抑制または脱硝に関する他の手段
と組み合わせることもできる。更には、原料予熱装置の
型式（サイクロン型、基型等）、系列数５段数、各段を
構成する粉末分離器の数等についても全く制限されない
。

本発明は以上の如く構成されており、原料予熱装置から
の予熱原料を仮焼炉に供給するに当り、仮焼炉を」−流
側の燃焼帯と下流側の混合帯とにより構成すると共に、
予熱原料をこれら燃焼帯と混合帯とに分割し且つ調整し
て供給することにより燃焼帯における雰囲気温度を適度
に高め、以って燃料の燃焼性を向上させ、燃焼ガスから
原料粉末への熱伝達と原料粉末の仮焼反応を促進し、燃
料消費量の低減と設備の小型化を達成し、尚且つ仮焼炉
内でのＮＯｘの発生を著しく抑制することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の七メントタリン力製造工程を示す線図的
系統図、第２図は第１図における仮焼炉付近の概念図、
第３図は本発明の一実施例を示す概念図である。 （符号の説明） ■・・・原料予熱装Ｗ　２・・・仮焼炉２ａ・・・燃焼
室　２し・・・混合室 ２、・・・絞り部　３・・・焼成炉 ４・・・タリン力冷却機　６・・・燃料供給装置１２・
・・入口端覆　１３・・・抽気ダクト１４・・・予熱原
料シュート １４ｍ、１４ｂ・・・分岐シュート １４ｃ・・・分配弁　１４．ｌ・・・分岐部材１５・・
・仮焼原料シュート ｃ、−Ｃ３・・・原料粉末分離器 Ｃ４・・・分離サイクロン。 出願人　株式会社神戸Ｍ鋼所 代理人　弁理士　本庄　武男 第１図 τ １ 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料粉末の流れの方向に見て予熱装置と焼成炉と
   の間に配設され、原料粉末の分離手段を付属した仮焼炉
   が上流側の燃焼帯と下流側の混合帯とにより構成され、
   該燃焼帯に燃料及び燃焼用空気を導入することにより燃
   焼帯に供給した予熱原料粉末が混合帯を経て分離手段か
   ら排出される間に仮焼するようにした原料粉末の仮焼方
   法において、予熱原料粉末の５０〜９０％を燃焼帯に、
   又１０〜５０％を混合帯に夫々供給すると共に、該混合
   帯に供給した原料粉末の実質的な部分は燃焼帯を通過す
   ることなく分離手段へ導入することにより、仮焼炉内の
   前記燃焼帯を９５０〜１１００℃の高温雰囲気とし、又
   前記混合帯を９００℃前後の低温雰囲気とすることを特
   徴とする原料粉末の仮焼方法。
2. （２）燃焼帯を１０００〜１０５０°Ｃの高温雰囲気と
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した
   原料粉末の仮焼方法。