JPS61286250A - 細粒状物質の熱処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に多段のサイクロン予熱器、ロータリーキ
ルン、冷却器、およびロータリーキルンとサイクロン予
熱器の間に形成された炉排気管を備え、ロータリーキル
ンの排気がほぼ下方から上方に向かって炉排気管を流過
し、付加的な燃料を燃焼させるために、ロータリーキル
ンの材料側の後に接続配置された冷却器から、三次空気
が二つの部分流の形態で炉排気管に供給され、この部分
流が異なる高さ位置で炉排気管に導入される、細粒状の
物質を熱処理するための方法、特にセメントを製造する
ための方法に関する。

〔従来の技術〕

細粒状物質、例えばセメント、石灰、石膏、ドロマイト
、マグネサイトおよび熱的に処理される他の材料を熱処
理するための前述の種類の方法は公知であり、いろいろ
な装置を用いて実施される。

成る方法の場合には、処理すべき物質が、ロータリーキ
ルンから出る排気に対して向流の形で、炉排気管によっ
て形成された予か焼領域をその全高にわたって下方から
上方へ流過するので、熱処理領域が非常に長くなる。一
方、他の装置の場合には、処理すべき材料が、短い予か
焼領域を形成する炉排気管を経て、向流の形で、ロータ
リーキルンに供給される。この場合、炉排気管は比較的
に大きな直径を有するシャフトとして形成され、炉排気
はこのシャフトの上側部分から出て、サイクロン予熱器
に導かれる。

予か焼を実施するために、ロータリーキルンの炉排気に
加えて、高温ガスが用いられる。この高温ガスは三次空
気による付加的な燃料の燃焼によって発生する。三次空
気はロータリーキルンの材料側の後に接続配置された冷
却器から排出される。

この場合、付加燃料から分離して、予か領域を形成する
炉排気管の下端部に三次空気を供給すること、あるいは
三次空気と付加燃料が炉排気管に流入する前に、三次空
気による付加燃料の燃焼を行うことが知られている。こ
の場合、複数の三次空気管を異なる高さ位置で炉排気管
に接続すること、および三次空気管に付加燃料を適当な
割合で供給することが可能である。

付加燃料の燃焼と予か焼が並行流で進行する公知の方法
はいろいろな欠点がある。か焼時間が燃料の燃えつき時
間よりもはるかに短く、三次空気と炉排気の混合によっ
て酸素の分圧が大幅に低下し、それによって燃えつき時
間が更に長くなるので、燃焼プロセスと予か焼が同時に
起こるときに大きな食い違いが生じる。この食い違いは
、同時の燃焼と予か焼によって熱分解から、酸素濃度を
薄くするＣＯ２が遊離し、従って燃えつき時間が更に長
くなることにより大きくなる。

並行流式方法の他の欠点は、遊離したアルカリとハロゲ
ンが排気によってサイクロン予熱器内に搬送され、そこ
で凝縮と鉱化作用によってサイクロンを閉塞し得ること
である。これは、予熱器と平行に案内される大きな部分
ガス排出部によって回避することができるが、大きな熱
損失を伴う。

前述の欠点は公知の向流式方法の場合には生じない。こ
の公知方法では特に、アルカリとハロゲンが炉口路内に
保持され、そこでロータリーキルンに供給された予か焼
物質に凝結する。これによって、きわめて大きな有害物
質負荷のときに初めて、炉排気のためのバイパス装置が
必要となる。

並行流式方法と向流式方法は共に、冷却器から供給され
た三次空気による付加燃料の完全燃焼が、ロータリーキ
ルンとサイクロン予熱器の間の炉排気管内において、同
時に同じ場所で行われるか焼によって妨げられるという
欠点がある。なぜなら、このか焼プロセスが８２０〜８
４０℃以上の温度の発生を排除するからである。公知の
方法において、付加燃料の燃焼からか焼を分離すると、
１６００℃以上の高温が発生する。この温度の場合、排
気内にＮＯが形成される。このＮｏは、次に行われるガ
スの冷却の際に、付加燃料の完全燃焼のための過剰酸素
と反応して有害な酸化窒素を生じる。環境を汚染するこ
の酸化窒素（ＮＯｘ　）を分離除去するには、高価な排
気清浄装置を必要とする。

〔発明の目的〕

本発明の基礎とする課題は、最少の所要エネルギーで、
そして有害物質特に毒性のある酸化窒素を発生しないで
、低価値の燃料を使用する場合にも、予か焼が行われ、
高い熱効率を達成すると共にコストのかかる炉排気の後
処理を必要としないように、向流式方法の利点を維持し
ながら、冒頭に述べた細粒状物質の熱処理方法を改良す
ることである。

〔発明の構成〕

この課題は本発明により、三次空気の第２の部分流が入
る前に化学量論的な比率以下の燃焼が達成されるように
、付加的な燃料が専ら三次空気の下側部分流に供給され
、三次空気の第２の部分流が炉排気管の上側部分で付加
燃料の完全燃焼を生ぜしめ、付加燃料の完全燃焼が終了
した後で、処理すべき物質が三次空気の第２の部分流の
上方で炉排気管に供給されることによって解決される。

〔発明の効果〕

本発明に係る方法の場合には、付加燃料の燃焼が予か焼
から分離されるので、この両プロセスは熱力学および化
学−鉱物学的な要求を満足して実施可能である。予か焼
プロセスは付加燃料の燃焼による影響を受けずに、炉排
気管の上側部分すなわち固有の予か焼領域で行われる。

か焼時間が付加燃料の燃えつき時間よりもはるかに短い
ので、予か焼領域のための炉排気管内に準備される空間
が狭くて済む。付加燃料の燃えつき時間は、予か焼から
燃焼過程を分離することによって短くなる。

この場合、本発明に従って先ず不完全燃焼を行う。

付加燃料のこの不完全燃焼によって、酸化窒素（Ｎｏ）
が炉排気管内に発生しないので、有害な酸化窒素（ＮＯ
ｘ）が後で発生しなくなる。完全燃焼のために必要な残
りの三次空気が炉排気管の上側部分にしかも処理すべき
物質の供給部の下方に供給されるので、付加燃料の全エ
ネルギーが炉排気管の上側部分で供される。従って適切
な予か焼が短時間で行われ、燃焼過程から完全に分離さ
れる。

本発明の実施態様では、サイクロン予熱器の最後の段か
ら来る予か焼された物質が、向流の形で、付加燃料で負
荷される三次空気の部分流の下方で炉排気管の下側部分
に供給される。従って、予か焼された物質は炉排気管内
において、ロータリーキルンからの揮発性有害物質を含
む炉排気に対して向流式に落下するので、この有害物質
の少なくとも一部が予か焼物質に凝結する。それによっ
て、有害物質が付加燃料の粒子に沈積して燃焼を妨害す
ることもないし、また炉排気管を通ってサイクロン予熱
器に入ることもない。

〔実施例〕

本発明に係る方法を実施するための装置の実施例が図に
示しである。

細粒状物質を熱処理するための、第１図に係る装置は、
ロータリーキルンＩと多段式サイクロン予熱器２を備え
ている。この予熱器には、処理すべき細粒状物質が物質
装入部３から装入される。

本実施例の場合、サイクロン予熱器２の第１段は平行に
保持された２個のサイクロン２ａからなっている。サイ
クロン２ａの後には、相応する寸法を有するサイクロン
２ｂが第２段として接続配置されている。予熱された物
質は前記サイクロン２ｂからサイクロン２ｃ内に達する
。従って、サイクロン２ｃは第３段を形成し、この後に
更に第４段としてのサイクロン２ｄが接続配置されてい
る。

適当な駆動装置を備えたロータリーキルン１は、主燃料
によって加熱される。この主燃料は一次空気を付加しな
がら主バーナ−４によって供給される。炉排気はロータ
リーキルンｌの反対側から、整孔を形成する炉排気管５
を通って出る。炉排気管内で、処理すべき物質の予か焼
が発生し、炉排気管は炉排気を多段サイクロン予熱器２
の最後のサイクロン２ｄに導く。

ロータリーキルン内で処理された物質はロータリーキル
ン１から出た後で冷却器６に達する。この冷却器は本実
施例では適当な駆動装置を備えた回転管の形をしている
。処理された物質の冷却時に加熱された、二次空気と呼
ばれる空気は、冷却器６からロータリーキルンＩに供給
される。この二次空気から部分流れが分岐し、ロータリ
ーキルンｌと平行に案内される。処理された物質の冷却
時に加熱された空気は三次空気と呼ばれる。この三次空
気は三次空気管７を通って炉排気管５に供給される。第
１図に示すように、三次空気管７は炉排気管５の手前で
空気管７ａと７ｂに分岐されている。この空気管は異な
る高さ位置で炉排気管５に接続されている。

第２図に拡大して示した第１図の装置の部分図に基づい
て、ロータリーキルンｌに入る前に、サイクロン予熱器
２で予熱される物質の予か焼について説明する。

炉排気管５の上側部分内で起こるこの子か焼を実施する
ために、炉排気管５の下側部分に開口する空気管７ａに
付加燃料すなわち添加または補助燃料が供給される。そ
のための供給管８は第２図に記入されている。供給管８
は、炉排気管５内への空気管７ａの開口部の手前に設け
られ、それによって燃焼ガスは炉排気管５に入る前にお
いて、その燃焼過程が実質的に終了している。空気管７
ユを通って流れる三次空気と、供給管８から供給される
付加燃料との比は、化学量論的な比率以下の燃焼が行わ
れるように選定される。これに応じて酸素が過剰となら
ない状態で炉排気管５内に入るガスは、１１００〜１３
００℃の温度に達する。臨界温度１６００℃よりも低い
温度によって、および過剰の酸素が不足していることに
よって、酸化窒素（ＮＯ）の発生が回避される。空気管
７ａ内での燃焼距離の長さは付加燃料の燃えつき時間に
合わせられる。固体の燃料を使用する場合には、その結
果発生するスラップに依存して、スラップ排出部９が設
けられる。スラップは、図示していないスラップ収容容
器または第２図に示すように９流入室ｌａに排出される
。

矢印で示した炉排気は、炉入口１ａを経て下側から炉排
気管５に入り、そして空気管７ａからの付加燃料の不完
全燃焼の排気と混合する。この排気混合物には、三次空
気の第二部分が炉排気管５の上側部分の空気管７ｂから
供給される。この三次空気は第２図において矢印で示し
である。それよって、炉排気管５の上側部分において、
付加燃料の完全燃焼が達成される。従って、炉排気管５
の上側部分において三つの矢印で示した排気は、付加燃
料の全エネルギーを含み、その燃焼によって１６００℃
の臨界温度に達することがない。よって、酸化窒素（Ｎ
ｏ）の発生が確実に回避される。更に、付加燃料の燃焼
が処理すべき物質を負荷せずに発生するので、燃焼過程
を的確に制御することができる。

第２図に示すごとく、炉排気管５の上側部分の高温排気
には、第３段のサイクロン２ｃから出る予熱された物質
が導入される。この導入が狭い流過断面積を有する炉排
気管５の範囲において行われるので、それによって高め
られた高温排気の流れ速度によって物質が連行され、サ
イクロン予熱器２の第４段のサイクロン２ｄに供給され
る。高温排気によって物質を負荷することによって、付
加燃料の燃焼過程から分離された的確な予か焼が達成さ
れる。この予か焼は、物質がサイクロン２ｄに流入する
前に、非常に短いか焼時間で終了する。従って、予か焼
領域は炉排気管５の横断面が狭い上側部分によって形成
される。サイクロン２ｄ内では、予熱され予か焼された
物質が炉排気から分離され、物質管ＩＯを経て炉排気管
５の下側部分に、しかも空気管７ａの開口部の下方に供
給される。これは第２図において矢印で示しである。

この範囲においても、炉排気管の流過横断面積は狭くな
っている。それによって、炉排気に対して向流で落下す
る物質が炉排気と緊密に接触するので、炉排気に含まれ
るアルカリとハロゲンは細粒状物質に凝結し、これによ
り大部分が、炉排気管５の上側部分ひいてはサイクロン
予熱器２に入ることを防止される。従って、サイクロン
予熱器２は、物質の燃焼時にロータリーキルンｌ内で発
生するアルカリとハロゲンの凝縮と鉱化作用に対して充
分に保護される。

【図面の簡単な説明】

第１図は装置の全体概略図、第２図は予か焼過程を説明
するために必要な接続部を備えた炉排気管の拡大図であ
る。 ｌ　・・・ロータリーキルン １ａ・・・炉入口 ２　・・・サイクロン予熱器 ２ａ・・・第１段のサイクロン ２ｂ・・・第２段のサイクロン ２ｃ・・・第３段のサイクロン ２ｄ・・・第４段のサイクロン ３　・・・物質装入部 ４　・・・主燃料 ５　・・・炉排気管 ５ａ・・・予か焼領域 ６　・・・冷却器 ７　・・・三次空気管 ７ａ、７ｂ・・・空気管 ８　・・・供給管 ９　・・・スラッジ排出部 ｌＯ・・・物質管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、特に多段のサイクロン予熱器、ロータリーキルン、
   冷却器、およびロータリーキルンとサイクロン予熱器の
   間に形成された炉排気管を備え、ロータリーキルンの排
   気がほぼ下方から上方に向かって炉排気管を流過し、付
   加的な燃料を燃焼させるために、ロータリーキルンの材
   料側の後に接続配置された冷却器から、三次空気が二つ
   の部分流の形態で炉排気管に供給され、この部分流が異
   なる高さ位置で炉排気管に導入される、細粒状の物質を
   熱処理するための方法、特にセメントを製造するための
   方法において、三次空気の第２の部分流が入る前に化学
   量論的な比率以下の燃焼が達成されるように、付加的な
   燃料が専ら三次空気の下側部分流に供給され、三次空気
   の第２の部分流が炉排気管（５）の上側部分で付加燃料
   の完全燃焼を生ぜしめ、付加燃料の完全燃焼が終了した
   後で、処理すべき物質が三次空気の第２の部分流の上方
   で炉排気管（５）に供給されることを特徴とする方法。 ２、サイクロン予熱器（２）の最後の段（２ｄ）から来
   る予か焼された物質が、向流の形で、付加燃料で負荷さ
   れる三次空気の部分流の下方で炉排気管（５）の下側部
   分に供給されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方法。