JP5668377B2 - セメント製造装置およびセメント製造方法 - Google Patents

Description

本発明はセメント製造装置および方法に関し、特にクリンカに残存するフリーライム（ＣａＯ）の低減に関する。

従来、特許文献１では、石炭と廃棄物の吹き込み位置を規定することで燃焼温度を過度に高く維持することなく輻射熱を確保し、焼成効率を向上させることにより、クリンカ焼成過程におけるフリーライム生成を抑制している。

特開２００８−２２２５０４号公報

クリンカ中の残存フリーライムはセメント品質を低下させるため、クリンカに残存するフリーライム量の増大は好ましくない。しかしながら特許文献１では、焼成後のクリンカに残存するフリーライムの低減については記載されていない。
本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、焼成後のクリンカに残存するフリーライム量を低減することにある。

上述の目的を解決するため、本願発明では、クリンカを粉砕する粉砕手段を有するセメント製造装置であって、前記粉砕手段によって粉砕されたクリンカを滞留させる滞留手段と、前記滞留手段に対し、排ガスを供給する供給手段とを備え、前記排ガスは、有機物の燃焼排ガスであることとした。

よって、焼成後のクリンカに残存するフリーライム量を低減することができる。

実施の形態１におけるセメント製造装置である。 実施の形態１−１を示す図である。 実施の形態１−２を示す図である。 実施の形態２におけるセメント製造装置である。 実施の形態３におけるセメント製造装置である。 実施の形態４におけるセメント製造装置である。

［実施の形態１］
［セメント製造装置の概要］
図１は、実施の形態１におけるセメント製造装置の模式図である。セメント製造装置は、仕上げミル５、混合器６、および排ガス供給手段１００を有する。なお、破線矢印は排ガス供給手段１００における排ガスの流れを示す。火力発電所１は石炭、石油、木屑等の有機物を燃料とし、ＣＯ_２を含む排ガスを系外に排出する。

図外のセメントクリンカ焼成設備で焼成されたクリンカは、仕上げミル５において粉砕された後石膏等と混合されてサイクロン５１を介して分級され、セメント製品となる。サイクロン５１で捕集された粗粒は再度仕上げミル５において粉砕される。

［排ガスは火力発電所排ガス］
排ガス供給手段１００は火力発電所１と混合器６とを連通する配管であって、火力発電所１からのＣＯ_２含有排ガスを混合器６に供給する。排ガス供給手段１００には集塵機１０１および熱交換器１０２が設けられ、排ガス中のダストを一部捕集するとともに排ガス温度を低下させる。

［混合器］
混合器６は、内部で排ガスを循環させ、循環する排ガス流にクリンカ粉を浮遊させて流動層を形成し、クリンカ粉表面に排ガスを接触させる。流動層を形成することにより、クリンカ粉と排ガスとの接触を効率よく行うものである。

［排ガスによるクリンカ残存フリーライムの低減作用］
混合器６内のクリンカ粉は、排ガス供給手段１００から供給された排ガスと接触する。その際、排ガスに含まれるＣＯ_２、および大気中または排ガス中に含まれる水分によってクリンカに残存するフリーライムが炭酸化する。具体的には以下（１），（２）式により炭酸カルシウムが生成する。
ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）_２・・・（１）
Ｃａ（ＯＨ）_２＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２ → Ｃａ（ＯＨ）_２＋Ｈ^＋＋ＨＣＯ_３ ⁻
→ ＣａＣＯ_３＋２Ｈ_２Ｏ・・・（２）
これにより、クリンカ中の残存フリーライムが低減される。また、排ガスに含まれるＣＯ_２の一部をフリーライムの炭酸化により消費するため、セメント製造装置の系外に排出されるＣＯ_２の量が低減される。

クリンカは排ガスと接触する前に予め仕上げミル５において粉砕されているため、ＣＯ_２を含む排ガスとの接触面積が確保され、フリーライムの炭酸化がより促進される。なお、上記（１），（２）式は発熱反応であるため、実施の形態１では熱交換器１０２によって排ガス温度を予め低減させているが、適宜熱交換器１０２を省略してもよい。

なおセメントはＪＩＳ規格品であるが、排ガス中のダストに含まれる成分（例えば、発電所の燃料に付随する粘土分、鉄分、灰分等）をセメントに混入させた場合、そのセメントがＪＩＳ規格外となる場合がある。したがって、集塵機１０１によって排ガス中のダストを予め低減ないし除去することにより、排ガスを混合器６に供給した場合であっても、最終製品となるセメントがＪＩＳ規格外となるおそれを低減するものである。

［実施の形態１の効果］
（１）（６）クリンカを粉砕する粉砕手段（仕上げミル５）を有するセメント製造装置であって、
粉砕手段によって粉砕されたクリンカを滞留させる滞留手段（混合器６）と、
滞留手段に対し、排ガスを供給する供給手段（排ガス供給手段１００）と
を備え、
排ガスは、有機物の燃焼排ガスであることとした。
クリンカ中に未反応のフリーライムが含まれる場合、セメントの品質低下につながるおそれがある。したがって、粉砕後のクリンカを滞留させる場所にＣＯ_２を含む排ガスを供給することにより、焼成後のクリンカに含まれるフリーライムの炭酸化を促進させる。よって、セメントの品質を向上させることができる。図外のセメント製造装置においてクリンカ焼成時の燃焼状態が不安定となった場合はクリンカ残存フリーライムが増加する傾向にあるため、本願の効果がより顕著となる。

（２）排ガスは、火力発電所１から排出されるガスであることとした。
火力発電所１の排ガスを用いた場合であっても、上記（１）と同様の効果が得られる。また、排ガスに含まれるＣＯ_２の一部をフリーライムの炭酸化に用いることで、火力発電所１の系全体から大気中に排出されるＣＯ_２を低減することができる。

以下、実施の形態１の変形例である。
［実施の形態１−１］
図２は、実施の形態１において排ガス供給手段１００を仕上げミル５に接続した例である。混合器６は省略されるため、構成が簡素となる。
［実施の形態１−２］
図３は、実施の形態１においてさらにセメントサイロ６１を設け、このセメントサイロ６１に排ガス供給手段１００を接続した例である。セメントサイロ６１では粉砕後のクリンカ粉と石膏等が混合されるため、このセメントサイロ６１に排ガスを供給し、石膏等の混合とフリーライムの炭酸化を同時に行う。
各実施の形態１−１、１−２においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。

［実施の形態２］
［ごみ焼却場に接続］
図４は実施の形態２を示す図である。基本構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１では火力発電所１の排ガスを用いたが、実施の形態２ではごみ焼却場１１の排ガスを用いる点で異なる。ごみ焼却場の排ガスダストには塩素分が多く含まれるため、実施の形態１と同様に集塵機１０１により予めダストを捕集することが好ましい。

［実施の形態２の効果］
（３）排ガスは、ごみ焼却場１１から排出されるガスであることとした。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。実施の形態１−１，１−２同様、排ガスを仕上げミル４に供給してもよいし、セメントサイロ６１を設けて供給してもよい。

［実施の形態３］
［製鉄所内の高炉に接続］
図５は実施の形態３を示す図である。実施の形態３では、製鉄所１２における高炉１２ａから排出されるガスを用いる。高炉１２ａでは石炭、コークス等の有機物が燃料として用いられ、ＣＯ_２を含むガスを排出する。コークス原料には石炭や廃プラスチック等が用いられるが、他の有機物でもよい。

［実施の形態３の効果］
（４）排ガスは、製鉄所１２内の高炉１２ａから排出されるガスであることとした。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。実施の形態１−１，１−２同様、排ガスを仕上げミル４に供給してもよいし、セメントサイロ６１を設けて供給してもよい。

［実施の形態４］
［製紙工場に接続］
図６は実施の形態４を示す図である。実施の形態４では、製紙工場１３から排出されるガスを用いる。製紙工場１３では石油、石炭等の有機物が燃料として用いられ、ＣＯ_２を含むガスを排出する。

［実施の形態４の効果］
（５）排ガスは、製紙工場１３から排出されるガスであることとした。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。実施の形態１−１，１−２同様、排ガスを仕上げミル４に供給してもよいし、セメントサイロ６１を設けて供給してもよい。

本発明は、セメント製造装置においてクリンカ中の残存フリーライムを低減する際に有用である。また、火力発電所等、他の装置の系全体から排出されるＣＯ_２低減にも有効である。

１ 火力発電所
５ 仕上げミル
６ 混合器
７ 電気集塵機
１１ ごみ焼却場
１２ 製鉄所
１２ａ 高炉
１３ 製紙工場
５１ サイクロン
１００ 排ガス供給手段
１０１ 集塵機
１０２ 熱交換器

Claims (6)

1. クリンカを粉砕する粉砕手段を有するセメント製造装置であって、
   前記粉砕手段によって粉砕されたクリンカ粉を滞留させる滞留手段と、
   前記滞留手段に対し、排ガスを供給する供給手段と
   を備え、
   前記滞留手段が、前記クリンカ粉を浮遊させて流動層を形成する混合器であって、
   前記排ガスは、有機物の燃焼排ガスであって、前記混合器の内部で循環させること
   を特徴とするセメント製造装置。
2. 請求項１に記載のセメント製造装置において、
   前記排ガスは、火力発電所から排出されるガスであること
   を特徴とするセメント製造装置。
3. 請求項１に記載のセメント製造装置において、
   前記排ガスは、ごみ焼却場から排出されるガスであること
   を特徴とするセメント製造装置。
4. 請求項１に記載のセメント製造装置において、
   前記排ガスは、製鉄所内の高炉から排出されるガスであること
   を特徴とするセメント製造装置。
5. 請求項１に記載のセメント製造装置において、
   前記排ガスは、製紙工場から排出されるガスであること
   を特徴とするセメント製造装置。
6. クリンカを粉砕する粉砕手段と、
   前記粉砕手段によって粉砕されたクリンカ粉を滞留させる滞留手段と、
   前記滞留手段に対し、排ガスを供給する供給手段と
   を備えるセメント製造方法であって、
   前記滞留手段が、前記クリンカ粉を浮遊させて流動層を形成する混合器であって、
   前記排ガスとして、有機物の燃焼排ガスを供給し、前記混合器の内部で循環させること
   を特徴とするセメント製造方法。

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