JPS6077153A - 微粒子材料、特にセメントクリンカを焼成する方法とこの方法を実施するための装置 - 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、予熱域中の材料をはｙ平行するいくつかの
流れに分けて別々の予熱ラインにして熱的に予備処理し
、次にクリンカ域で焼成してタリンカにしてこれを冷域
で冷却し、予熱ラインの一不にクリンカ域の排ガス流を
通し、他の予熱ラインに不質的に冷域の熱い排気と共に
燃料と材料を入れた仮焼域の反応ガス流を通す、微粒子
材料、特にセメントクリンカを焼成する方法及び装置に
関する。

従来技術 前記のような方法と装置は知られている。

対応する装置の概要はたとえば雑誌ツェメント・力／ｌ
／り・ギプス（Ｚｅｍｅｎｔ−Ｋａｌｋ−Ｇｉｐｓ入１
９７９年５月号２１８頁の論文［エルファールンゲン・
ミド・デル・フォール力ルツィメールング・ランチル・
ベリノツクジヒティグング・フォノ・エルザツツブレン
シュトッフェン（Ｅｒｆａｈｒｕｎｇｅｎ　ｍｉｔ　ｔ
ｌｅｒ　Ｖｏｒｋａｌｚｉｎｉｅｒｕｎｇ　ｕｎｔｅｒ
Ｂｅｒ＋ｌｚｃｋｓｉｃｈｔｉｇｕｎｇ　１０ｎ　Ｅｒ
５ａｔｚｂｒｅｎｎｓｔｏｆｆｅｎ）　Ｊ及び第１２図
に記載されている。この装置では二軍の別個の予熱ライ
ンのクーラー排気と炉排ガスが利用される。四段のサイ
クロンを有する仮焼機ラインの後方に仮焼機を接続し、
この仮焼機にクーラーから出る燃焼空気を供給する。

平行する炉ライン（Ｂ）は従来の四段のサイクロン予熱
機に相当する。粉体けはソガス量に比例して大きさの異
なる予熱ラインに割当られる。

たとえば仮焼機ライン（Ａ）は約６２パーセント、炉ラ
イン（Ｂ）は粉体の約３８パーセントである。

仮焼機中では炉ラインの第四段からくる粉体流と仮焼機
ラインの第三段からくる粉体流とが合流する。粉体流入
部の下側では、はＷ９０パーセントの脱酸が行なわれる
程の熱油が蒸発する。

排ガスと脱酸された粉体は仮焼機がら吸出され、続いて
仮焼ラインの第四段のサイクロン中へ案内され、そこで
分離される。

この構成の利点はガスの分離案内であり、これによ）二
不の予熱ラインを別個に規制し、よル広い範囲にわたっ
て能力を変更することができる。

しかしその場合次のようなことが不利であると判明して
いる。即ち塵循環が起きているときに、タリンカ反応機
の排ガスで加熱された予熱ライン中に塵状材料分が入る
ことである。この材料は既に完全に脱酸されている。従
ってこの予熱ラインから仮焼域中に案内される材料の部
分は他の予熱ラインから出る材料分より高い脱酸度を有
する。従って予備仮焼域における焼けつきの欠点のあ夛
過焼成を回避するために仮焼域中の燃料供給は、クーラ
ーの空気が当てられる予熱ライン中で予備熱処理された
材料分をできる限シよく脱酸させるのに必要な程多くは
できない。

二つの材料流の脱酸度を一致させるのになお一層困難な
類似の状況は、もともと−軍の予熱ラインしかなかった
装置の能力を予備仮焼装置を有する第二予熱ラインを追
加することによって高めようと思う場合に生ずる。そん
な場合にはむしろ（変更されてない）ロータリーキルン
の焼結域への熱負荷がロータリーキルンの能力強化には
決定的な制限になる。それにも拘らずロータリーキルン
の装入能力を高めようと思う程度の場合には熱の能力の
除去をロータリーキルン入口の前の熱遊離によって行な
わなければならない。換言すれば従来ロータリーキルン
中で行表われた仮焼作業はロータリーキルン入口前の装
置部分に移さなければならないということである。

理論的には材料全体の完全な仮焼はロータリーキルンの
外で行なえる。全体のは’ｆｆ６０パーセントの第二燃
焼分の場合には能力強化は平均して初めの２．５倍迄可
能となろう。

実際には大ていの場合達成される能力強化は極めて僅か
である。何となれば粗粉粉砕装置、タリン力クーラー、
或いは他の中間部材のような装置全体の個々の機能要素
をそして場合によっては販売市場も生産量増大を許さな
いからである。

その土能力強化を図ると現存の熱交換装置やクーラーも
大きく改造しなければならず、それはまた長い休止にも
つながる。

既に記載したように、初めからでも後からでも第ニライ
ン予熱装置を併設する場合の生々問題は、両ラインの予
備仮焼の割合を相互に最高度に合せることにある。幾何
学的構造は次のようである。即ちラインの一方が不質的
にタリンカ域の炉排ガスを、そして他方のラインが不質
的にクーラーから予熱された空気、いわゆる三次空気を
受取るので、予備仮焼する目的で両ラインに燃料を供給
しようと思えば両ライン中に生じる仮焼態は異なる。即
ち、 ０キルン排ガスが貫流するライン中では最下位の分離サ
イクロンに入る前の滞留時間は短く且つＣ０２・蒸気分
圧は大きい。

Ｏ平行ライン中では反応距離が延長されて滞留時間が長
くなり、Ｃ０２・蒸気分圧が低くなる。

その結果、特にたとえば炭のようなもえつきの緩やかな
燃料の場合には、燃焼と一台の予備仮焼機をそなえた予
熱ラインにおける脱酸への熱の転換は、タリンカ反応機
排ガス貫流うイン中より遥かに効果的である。

Ｏしかし前記タリンカ反応機排ガス貫流ラインに必ず必
要な附加的な脱酸作業を達成するために燃料を供給する
場合には、燃料は短い滞留時間と高いＣＯ２・蒸気分圧
のために大部分が反応しないま＼最下位の段のサイクロ
ンに入る。この不完全燃焼燃料は上位の段のサイクロン
中でも残りなく分解されることができるので、一部の一
酸化炭素（Ｃｏ）は電気カス浄化装置内に入り、・そこ
で最悪の事故を起すことがある。、％に塵循環が生じる
と更に過焼の傾向が強まり、その結果操作障害になるこ
げつきになる。

発明が解決すべき問題点 従ってこの発明の差率目的は、前記のいろいろな欠点を
除いて初めに記載したような方法と装置を改良して、Ｃ
Ｏ発生、通暁、こげつきの危険を伴わずに二手の平行予
熱ライン中で予備熱処理され且つ予備仮焼された材料分
をタリン力反応機内へ導入する前にできる限シ一様に調
整された脱酸度にすることにある。更に、この目標はで
きる限り複雑でなく、特に一台の燃焼装置にあとから装
備する場合簡単で且つ据付易い組込部分を用いて実施し
なければならない。

問題を解決する手段 この課題は初めに記載した方法の場合法のようにして達
成される。即ちクリンカ域の排ガス流中で予熱された材
料流を予熱域内で二つの部分流に分けて、その一方をク
リンカ域の排ガス流中にもどし、他方を平行する材料流
の仮焼域中に入れるのである。

このようにして、タリンカ反応機の排ガス流が貫流する
予熱ライン中で脱酸度を太きくするために燃料供給を省
略することができ、しかも予定された量の材料を、予熱
域から材料を分岐し、平行材料流の仮焼域内へ移す場合
には供給することができる。

従ってキルン排ガスは減量された粉体に当り、その中で
より強い脱酸度を惹起し、一方このラインの残りの部分
では排ガス熱の回生のための材料流の全体量がそのまま
残る。このラインから分岐された、予熱された材料の部
分は平行ラインの予熱された材料と共に仮焼域における
第二燃焼にさらされてそれな９に予備仮焼される。

これは既裁の、主として三次空気で駆動される仮焼域中
の良好な燃焼・仮焼条件によって一層良好となる。その
場合排ガスが貫流するライン中の圧力損失は極〈僅かし
かふえない。何となれば追加の材料流用上昇作業は予熱
ラインの下の一部を介してのみ実施されればよいからで
ある。

効果 この発明による方法の一構成の利点は、分岐された部分
流の一方を反応ガス流中で予熱された材料流と仮焼域中
で合流され、その場合懸濁して相互に混合し、燃料供給
の下で仮焼され又は予備仮焼され、一部分流分だけ減少
した材料流が仮焼域の排ガス流中ではｙ同程度に仮焼又
は予備仮焼されることである。その場合通暁は防止され
て有利である。

更に、予熱域中で段階的に熱交換する場合にはクリンカ
域の排ガス流中で予熱された材料流が一つの前の熱交換
段の部分流に分割されて有利である。

この発明による方法の極めて重要な利点は、更に別の提
案によって部分流の量比を仮焼域中での燃料添加料の規
準に従って、両予熱ラインの材料流の脱酸度がはソ同じ
であるように設定することから得られる。

この規制工学的処置は極めて有利゛な態様の特別の簡単
さ及び見渡し易さＫｌ＞Ｆ）、特に自動規制装置が使い
易い。

その場合側々の材料流又は材料・部分流の達成された脱
酸度が予熱ラインの材料取出口の温度の測定によって簡
単な仕方で公知の規制処方に従って得られる。

この方法は更に次のような構成になる。即ちクリンカ域
の排ガス流中で予備焼成された拐料分と仮焼域の反応ガ
ス流中で予備焼成された残りの材料分とがそれぞれガス
流から分離されて別々の導路を通ってクリンカ域の始ま
りの領域に案内され、この領域で相互に混合される。

全く特別のいくつかの利点は、この方法を第二の予熱ラ
インの追加平行配置によって装入量が増強されて、もと
は予熱ラインが一層しかガかった微粒子材料をセメント
クリンカに焼成するための装置に適用することで得られ
る。

正にそのような適用例にとって、異なる装備の二手の予
熱ライン中で予熱されて且つ予備仮焼された材料分の予
備仮焼度をその脱酸度の点で相互に入念に適合させるこ
とが簡単に判ることが極めて重要である。

不質的に平行な少くとも二軍の別個の予熱ラインの一方
がタリンカユニットの排ガス導管に接続されておシ、も
う−軍が加熱された材料を仮焼するための反応ユニット
をそなえていてクーラーユニットから出る熱い燃焼空気
を運ぶ導管に接続されている、既裁の方法に合う微粒子
材料焼成装置は、排ガス導管に接続された予熱ライン中
に材料流分岐ユニットを設けてあシ、このユニットから
第一の導管が排ガス管中に、第二の導管が反応ユニット
中に通じていることを特徴としている。

更に別の有利な構成は次の通夛である。即ち仮焼用反応
ユニットを反応延長域として構成しである前記の装置の
場合にはこの装置の長さを次のようにしである。即ちそ
こを貫流するガス／固体懸濁液の予定の流動速度の規準
に従って少くとも２〜４秒の反応滞留時間ができるよう
な長さにしてあり、流動方向で材料・部分流導入口前方
にも、また場合によっては後方にもそれぞれ少くとも一
台の燃料供給装置を設けである。

たとえば粒状炭のような比較的もえつきの緩やかな燃料
を使う特に追加燃焼の場合の比較的長い滞留時間によっ
て、無情燃焼又は反応ユニット中の脱酸への熱の転換が
、通暁の危険を伴わずに極めて良い効果を挙げることが
有利である。従って達成可能な脱酸度は比較的高く、そ
の規制に問題はない。

結局この発明による装置は、予熱ラインＡからロータリ
ーキルンに到る迄の材料管中にも、予熱ラインＢからロ
ータリーキルンに到る迄の材料管中にもそれぞれ一個の
測温装置を設けである。

この構成は、二重ライン予熱装置のこの発明による構成
と相まって根不的に有利でちり、且つ重要である。何と
なればこれによって複雑な態様にならずに、材料流の温
度の測定を通じてその都度の脱酸度を温度の規準に従っ
て規定し、部分流の対応する量比の設定に関して規制工
学的作用に到る迄利用する可能性が生じてｂるからであ
る。

この発明の方法を実施するための装置を示した図につい
て更に詳記する。

実施例 図示のように、微粒子状材料の熱処理装置は相互に平行
に配設された二本の浮遊ガス熱交換ラインＡとＢから構
成されている。焼成炉としての機能をもつロータリーキ
ルン２の排ガス管１に連結されている熱交換ラインＡは
四段のサイクロン分離装置３，４，５．６を有する。最
上段のサイクロン分離装置は二重サイクロンとして構成
しである。装置７＃′ｉ粗材又は粗粉を、サイクロン段
４から３へ通じるガス管８に供給する念めのものである
。

熱交換ラインＢはサイクロン分離装置段９゜１０．１１
，１２を有する。最上段のサイクロン分離装置９も二重
サイクロン分離装置となっている。

粗材の供給はサイクロン分離装置段１ｏから９に通じる
ガス管８に入っている材料供給装置７′によって行なう
。

最下段のサイクロン分離装置１２にはガス側にヘアピン
状に設けられた反応延長域１３の形の仮焼城を前置接続
しである。この反応延長域Ｆｉ質流方向にみて入口側端
部の三次空気ｇｆ１５に接続されている。三次空気管は
熱い帯塵クーラー排気を詳しくは図示してない材料クー
ラーから反応延長域１３へ入らせる。クリンカ反応機２
から排ガスを運ぶ導管１との追加的結合部１６を介して
予熱ラインＢのガス経済を供給されたガス量に適合させ
ることができる。特に吸引側でのそのようなガス流規制
は予熱ラインＡ又はＢの出口の排気機の１７又ｔ；ｆ：
　＋　７’の適当な調整によって行なわれる。

反応延長域１３の開始部分には分離装置サイクロン段１
１からきているガス管１４が入っている。このガス管の
直下に燃料供給装置１９を設けである。

この発明による焼成装置の構成では最下段の一つ前の段
のサイクロン分離装置の下側には材料方向転換機２ｏが
ある。この方向転換機から二本の材料管２１及び２２が
分岐している。これらの材料管は材料方向転換機２ｏか
らそれぞれ部分流に分割された材料分を収容する。材料
管２１は部分流の一つを方向転換機２０から排ガス管１
に入れる。排ガス管１の中では搬入された材料が公知の
方法で貫流排ガスによって飛翔座具に分解され、ガスと
直接熱交換して予備仮焼され、最下段のサイクロン分離
装置６の中で再びガス流から分離され、材料管２３でロ
ータリーキルン２の入口室２４内へ搬入される。

同様に材料方向転換機２０から分岐した材料管２２はそ
れに反して反応延長域１３の開始部１８に入や、特に材
料管１４の流入部に直接入る。

その際材料管２２と１４で反応延長域１３に搬入された
材料分は上昇する主として三次空気を運ぶガス流中で燃
料供給装置１９から供給された燃料と共に渦流となシ、
サスペンションとして反応させられる。その場合的９０
０むの温度領域で遊離された熱は脱酸作業に転換される
。

そのとき、添加された量の燃料、材料導入温度、滞留時
間、ＣＯ７・蒸気分圧の規準に応じて、たとえば約２〜
４秒の反応時間で対応する脱酸度になる。

前記装置によって発揮される、この発明による方法の機
能は次のとおりである。

材料供給装置７を有する熱交換ラインＡに送給された粗
粉はロータリーキルン２からの対流排ガスと直接熱交換
して段階的加熱のために第一回の加熱の後に先づ最上段
３中で分離され、第三段のサイクロン分離装置５から第
二段４に通じるガス管中に導入され、その場合及び第二
段での分離工程の際に第二の温度水準に予熱され、続い
て同じ工程が次の段で繰り返される。

このように予備熱処理された粗粉は第三段５で再がガス
流から分離され、材料方向転換機２０中に達する。そこ
で材料流は材料方向転換機の位置に応じて同じか又は異
なる量の二つの部分流に分割される。そのうち−万の部
分流は導管１に入る。この導管１にはロータリーキルン
２の排ガス流が貫流している。その場合たとえば１０口
０む台の温度領域をもつキルン排ガスは比較的小量の粉
体に当り、その中で比較的高く設定される温度平衡の結
果、同じ量の粉体の場合に起ル得る程度よシ比較的高い
脱酸度を達成する。部分流のこのように予備仮焼された
材料は最後の熱交換及び反応過程を経て最下段６に到る
上昇管中で可成り仮焼され、ガス流から分離された後落
下管２６でキルン入口頭部２４に搬入される。両排気機
フ７と１７′を対応調整した場合規制可能なガス速度が
設定される排ガス管１と反応延長域１３との間の結合部
１６１／Ｃよって、この位置に有害な塵循環が起るのが
効果的に防止される。材料方向転換＄１２ｏから出てい
る導管２２とのこの結合部１６上方に比較的低い水準の
温度、たとえば７００むて予備熱処理された材料が搬入
されることによって、粉体雲状体中に混入する塵の通暁
が回避される。燃料供給装置１９によって供給された燃
料はこの位置で燃焼空気、ガス、材料と充分に混合して
均質な懸濁液とな）、こうして理想的な反応系を形成す
る。この発明では反応延長域７３を更に貫流するときこ
の反応系に更に下流の位置で、たとえば２５　、２６の
位置でそれぞれ別の燃料を配量供給することができる。

これによって反応延長域１３の広い部分にわたって＃デ
ソ同じ反応落差が維持される。

実際の操作では意外なことに、この発明を実施する場合
にはたとえばラインＡの導管１中に燃料補給を行なわな
くてもよく、シかも予定の粉体量をこの熱交換機に、下
から二段目のサイクロン５の粉体から部分流が反応延長
域１３に移される場合には供給されることが判明した。

その場合この発明の方法による装置の規制は次のように
容易に行なわれる。即ち材料転換機２゜において次のよ
うな部分流比を設定すること、即ち排ガス流中に搬入さ
れた部分流がキルンに入るとき正に全体で第二燃焼部に
対応する脱酸度を有するように設定することによって行
なわれる。その場合他の２イン中の脱酸度は度合から云
って同じ値に設定される。

全体的にみてこの発明の方法と装置によって非常な利点
が得られる。その上反応延長域１３における過熱と焦げ
つきの危険も確実に防止される。

この発明によって反応延長域のないラインＡへの燃料供
給の添加は回避され、このことは特に旧式の一ライン焼
成装置を近代的で、能力の大きいニライン装置に拡大す
る場合に当てはまるから、排ガス９０００分の過剰の危
険は防止される。

そのときの更に別の極めて重要な利点は、それぞれ各ラ
インに必要な脱酸度の簡単になった規制であシ、そのた
めに必要な補助手段は材料管２１と２２を有する調整可
能な材料方向転換装置２０のみである。

何れにしても殆んどすべての近代的設備におる、規制ユ
ニットと連結している測定及び調整装置を対応する態様
に接続した場合、困難なく対応脱酸度を表わすと見なさ
れる材料温度の確認によってたとえば材料管２３と２７
において材料方向転換機２０の調整による対応脱酸度設
定の可能性が容易に生じる。

この簡単な規制方法によってこの装置、特にロータリー
キルン２と側熱交換ラインＡとＢＶｉ能力限界迄充分に
使用される。

その上、既存の焼成装置に追設する場合静止する時間は
極めて短い。

以上のように、この発明による方法と装置は初めに記載
した課題を理想的に解決する。

【図面の簡単な説明】

添附図はこの発明の方法を実施するために用いる装置の
図式図である。 １・・・排ガス管 １３・・・反応ユニット ２０・１ユニツト ２１．２２・・・導管 Ａ、Ｂ・・・熱交換ライン 代理人江崎光好 代理人江崎光史

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　予熱域中の材料をはソ平行するいくつかの流れに
   分けて別々の予熱ラインにして熱的に予備処理し、次に
   クリンカ域で焼成してタリン力にしてこれを冷域で冷却
   し、予熱ラインの一軍にクリンカ域の排ガス流を通し、
   他の予熱ラインに不質的に冷域の熱い排気と共に燃料と
   材料を入れ友仮焼域の反応ガス流を通す、微粒子材料、
   ｔＫセメントタリンカを焼成する方法において、クリン
   カ域の排ガス流中で予熱されたガス流を予熱域内で二つ
   の部分流に分割し、その一方をクリンカ域の排ガス流中
   にもどし、他方を平行材料流の仮焼域に導入することを
   特徴とする方法。 （２）分岐された部分流の一万を仮焼域中で反応ガス流
   中で予熱された材料流と合流させ、反応ガス流中で懸濁
   混合し且つ燃料を供給して仮焼、または予備仮焼し、一
   部分流分減少した材料流を仮焼域の排ガス流中で不質的
   に同じ程度に仮焼又は予備仮焼する、特許請求の範囲（
   １）記載の方法。 （３）　予熱域内の段階的熱交換の際にクリンカ域の排
   ガス流中で予熱された材料流を一つ前の熱交換段階で部
   分流に分割する、特許請求の範囲（り又は（２）記載の
   方法。 （４）部分流の量比を仮焼域内の燃料供給量の割合に応
   じて、両方の予熱ラインの材料流の脱酸度がｉｔ　ｘ同
   じになるように設定する、特許請求の範囲（す〜（３）
   の何れか−に記載の方法。 （５）一方ではクリンカ域の排ガス流中で、他方では仮
   焼域の反応ガス流中で熱予備処理された材料分をそれぞ
   れガス流から分離し、別のラインで仮焼域の始まシ部分
   に導入し、そこで混合させる、特許請求の範囲（１）〜
   （４）の何れか−に記載の方法。 （６）第二の予熱ラインの附加平行配置によって装入能
   力を強化した、初めは一軍の予熱ラインしかなかった、
   微粒子材料をセメントクリンカに焼成するための装置に
   適用する、特許請求の範囲（す〜（５）の何れか−に記
   載の方法。 （７）　予熱域中の材料をはソ平行するいくつかの流れ
   に分けて別々の予熱ラインにして予備熱処理し、次にク
   リンカ域で焼成してタリンヵにしてこれ全冷域で冷却し
   、予熱ラインの一季にクリンカ域の排ガス流を通し、他
   の予熱ラインに不質的に冷域の熱い排気と共に燃料と材
   料を入れた仮焼域の反応ガス流を通す、微粒子材料、特
   にセメントクリンカを焼成するために、クリンカ域の排
   ガス流中で予熱されたガス流を予熱域内で二つの部分流
   に分割し、その一方をクリンカ域の排ガス流中にもどし
   、他方を平行材料流の仮焼域に導入する方法を実施する
   ための装置で、はｙ平行する少くとも二軍の別個の予熱
   ラインを有し、そのうちの−不はタリンヵユニットの排
   ガス管に接続され、他の一不は予熱された材料を仮焼す
   るための反応ユニットを装着しており且つ冷却ユニット
   から出る熱い燃焼空気用の導管に接続されている装置に
   おいて、排ガス導管（りに接続された予熱ライン（Ａ）
   の領域に材料流を分割するためのユニツ）（２０）を配
   設してあり、このユニットから第一の導管（２１）が排
   ガス管（りに、第二の導管（２２）が反応ユニット（１
   ３）内へ案内されていることを特徴とする装置。 （８）反応延長域（１３）の長さが貫流するガス／固体
   懸濁液の予定の流速の割合に応じて反応滞留時間が少く
   と、も２〜４秒になるように定めてあり、流動方向に材
   料流及び部分流の進入の前にも場合によってはその後に
   もそれぞれ少くとも一個ノ燃料供給装置（１９，２５，
   ２６）　ｆｃ配装しである、仮焼用反応ユニットを支長
   域として構成してちる、特許請求の範囲（７）記載の装
   置。 （９）予熱ライン（Ａ）からロータリーキルン（２）透
   通じている材料管（２３）中にも予熱ライン（Ｂｌから
   ロータリーキルン（２）透通じている材料管（２７）中
   にもそれぞれ一不の温度測定装置（２８，２９）を設け
   である、特許請求の範囲（７）又は（８）に記載の装置
   。