JPH0541579B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、個別に燃料供給手段を配備した２段
の仮焼帯を用いてセメント原料粉末を仮焼する装
置における各仮焼帯へ供給する燃料の制御方法に
関するものである。

セメント原料の焼成反応には、主として吸熱反
応である石灰石の仮焼（分解）反応と、発熱反応
であるセメントクリンカの生成反応とがあり、近
代的セメント原料粉末では、予熱装置と焼成炉と
の間に独立した燃料供給手段を備える仮焼装置を
配置し、セメント原料粉末を焼成炉に供給するに
先立ち、仮焼装置及び焼成炉からの排ガスを利用
して予熱装置内において浮遊状態で予熱した後仮
焼装置に導入し、当該仮焼装置に供給する燃料の
燃焼熱により仮焼反応の大部分をここで完了さ
せ、続いてこの仮焼された原料を同様に独立した
燃料供給手段を備えた焼成装置に供給して、ここ
で残余の仮焼反応とクリンカの生成反応を行わせ
るようにしている。

このような仮焼装置付焼成方法は、供給燃料の
燃焼を仮焼装置と焼成炉の双方を分担させ、仮焼
装置では主として仮焼反応を、また焼成装置では
主としてセメントクリンカの生成反応を行わせる
ことにより、焼成装置の大型化に伴う問題点、例
えば焼成炉での熱負荷の増大による耐火物の短寿
命化等をなくし、同時に焼成装置内容積当たりの
生産量の飛躍的増大を図り、且つ長期に亘る安定
運転を可能とする等の点で、他の焼成方法に較べ
て優れた効果を発揮していることは周知の通りで
ある。

特に、個別に燃料供給手段を配備した２段の仮
焼帯により仮焼工程を多段式に構成し、原料粉末
をこれら２段の仮焼帯を順次経由させることによ
り、仮焼工程でのセメント原料粉末の仮焼反応を
比較的低温で且つより一層効果的に促進させる方
法は、焼成装置の生産性を更に高めることがで
き、更に焼成炉排ガスの一部又は全量を仮焼装置
及び予熱装置で利用せずに、バイパスして系外へ
排出する焼成方式に適用した場合に、バイパスガ
スによる熱損失を最小限にとどめることができる
等の特徴を備えている。

第１図はこの様な従来例に係る多段式仮焼装置
を使用したセメントクリンカ製造設備を例示する
線図的系統図であり、図中熱ガスの流れを実線矢
印で、また原料粉末の流れを破線矢印で示す。装
置の概要は図に示すように予熱装置１、仮焼装置
２、焼成工程を司るロータリキルン等の焼成炉
３、及びクリンカ冷却装置４から成る。

予熱装置１はサイクロン等の粉末分離器C₁〜
C₃及びダクト６導より構成され、また仮焼装置
２はこの例では直列配置型であつて、熱ガスの流
れ方向に見て下流側の仮焼帯２１と、上流側の仮
焼帯２２との２段の仮焼帯を直列状に配置して構
成され、夫々の仮焼帯２１，２２は個別に燃料供
給装置７ａ，８ａを備えた仮焼炉７，８及び当該
仮焼炉に付属した粉末分離器C₄，C₅等により構
成される。

原料投入シユート５から供給された原料粉末
は、予熱装置１を構成する各粉末分離器C₁〜C₃
を順次降下し、他方焼成炉３及び仮焼装置２から
の高温排ガスは誘引通風機１３により吸引されて
予熱装置１内を上昇するから、ダクト６内及び粉
末分離器C₁〜C₃内にて原料粉末と高温ガスとの
熱交換及び分離が繰返される。予熱された原料粉
末は予熱装置１の最下段粉末分離器C₃から仮焼
装置２を構成する下流側の１次仮焼炉７へ導入さ
れ、続いて粉末分離器C₄を通して上流側の２次
仮焼炉８へ導入される。

一方２次仮焼炉８内では、冷却装置４より高温
空気導管１０を通じて導入される高温の燃焼用空
気と、焼成炉３からの未だ酸素を含んだ排ガスと
が供給され、燃料供給装置８ａから供給される燃
料により燃焼が起こり、更に１次仮焼炉７内で
も、２次仮焼炉８から粉末分離器C₅を通じて未
だ酸素を十分に含んだ排ガスが供給され、燃料供
給装置７ａから供給される燃料により燃焼が起こ
るので、前記原料粉末は上記燃料の燃焼熱と排ガ
スの保有する熱とを受けて１次仮焼帯２１及び２
次仮焼帯２２を順次通過する間に仮焼される。

仮焼された原料粉末は粉末分離器C₅から焼成
炉入口端覆９を通して焼成炉３に入り、焼成炉３
の出口端覆１９に設置した燃料供給装置３ａから
燃焼用１次空気と共に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
に生成された後、クリンカ冷却装置４で冷却され
る。

尚、クリンカ冷却用の空気は押込送風機１６に
よつて供給され、クリンカと熱交換を行つて昇温
した高温空気の一部は仮焼装置２及び焼成炉３へ
分配導入されるが、仮焼装置２への高温空気の一
部は必要に応じて第１図示のように高温空気分岐
導管１０ａを通して下流側の仮焼帯２１へ短絡供
給しても良い。また、冷却装置４における余剰の
空気は誘引風機１７によつて排出され、一方冷却
装置４から出たクリンカはコンベア１８によつて
次工程へ搬出される。

第１図に示したような多段式の仮焼方法によれ
ば、熱ガスの流れ方向に見て、下流側の仮焼帯２
１において燃料及び原料粉末から発生する炭酸ガ
スは上流側の仮焼帯２２へは流入せず、また上流
側の仮焼帯２２には下流側の仮焼帯２１とほぼ同
等のガス量が通過するので、上流側の仮焼帯２２
ほど熱ガス中の炭酸ガス分圧を低減することがで
き、原料粉末の仮焼反応を比較的低温で効率良く
促進することができる。

この際、燃料供給装置７ａから１次仮焼炉７へ
供給する燃料の量を多くする程、２次仮焼炉８へ
は仮焼度合の進行した原料粉末が供給され、従つ
て上流側の仮焼帯２２において原料粉末から発生
する炭酸ガス量が減少すると同時に、燃料供給装
置８ａから２次仮焼炉８へ供給する燃料の量が少
なくて済む為、燃料の燃焼によつて発生する炭酸
ガス量も減少し、その結果上流側の仮焼帯２２に
おいては下流側の仮焼帯２１と比べて熱ガス中の
炭酸ガス分圧を著しく低減することができ、原料
粉末の仮焼反応を一段と促進させる為に都合の良
い反応雰囲気を形成することができる。

然しながら、燃料供給装置７ａから１次仮焼炉
７へ燃料を多く供給する結果、上述のように燃料
供給装置８ａから２次仮焼炉８へ供給される燃料
の量が減るにも拘わらず、予熱装置１を経て誘引
通風機１３により排出される排ガスの温度が上昇
し、多量の熱量が排出されるようになる為、仮焼
装置２で必要とする燃料消費量が全体として増加
するという欠点を伴う。

本発明は上記欠点を解決し、複数の仮焼帯へ燃
料を供給するに当たつて、総合的に効率の良い燃
料配分を行うことのできる仮焼方法を提供するこ
とを目的とするものであり、その要旨とする処
が、セメント原料粉末を気体中で浮遊させること
により分散させた状態で予熱して個別に燃料供給
手段を配備した２段の仮焼帯を用いて仮焼した
後、一方の仮焼帯へその排ガスが導かれる焼成工
程へ排出するようにしたセメント原料粉末の多段
式仮焼方法において、上記仮焼帯の内の最終段仮
焼帯の排ガス中の炭酸ガス濃度を検出し、この最
終段仮焼帯の排ガス中の炭酸ガス濃度が焼成工程
を構成する焼成炉の排ガ中の酸素濃度を検出して
該酸素濃度の検出値から算出された焼成炉の排ガ
ス中の炭酸ガス濃度よりも低くならないように各
仮焼帯へ供給する燃料の量を制御する点にあるセ
メント原料粉末の多段式仮焼方法を提供するもの
である。

続いて第２図以下の添付図面を参照しつつ、本
発明を具体化した実施例に付き説明し、本発明の
理解に供する。

ここに第２図乃至第４図は夫々本発明を適用し
た第１乃至第３の実施例に係るセメントクリンカ
製造設備の線図的系統図である。

尚、第１図に示す従来例に使用した構成要素と
共通する要素には同一の符号を使用すると共にそ
の詳細な説明は省略する。

第２図に示すように２次仮焼帯２２を構成する
粉末分離器C₅と１次仮焼帯２１を構成する仮焼
炉７とを接続するガス導管６′にガス分析器１４
を付設して最終段仮焼帯である仮焼帯２２の排ガ
スが含有する炭酸ガス濃度を検出すると共に、焼
成炉３の入口端覆９にもガス分析器１５を付設し
て焼成工程から仮焼帯２２へ供給される排ガスが
含有する酸素の濃度を検出する。更に上記ガス分
析器１４で検出した２次仮焼帯２２からの排ガス
中の炭酸ガス濃度が、上記ガス分析器１５で検出
された酸素濃度の値から算出した焼成炉３からの
排ガス中の炭酸ガス濃度よりも低くならないよう
に、仮焼装置２へ供給する燃料の内、燃料供給装
置７ａから１次仮焼炉７へ供給する燃料と、燃料
供給装置８ａから２次仮焼炉８へ供給する燃料と
の配分を制御する。

このように焼成工程からの排ガス中の炭酸ガス
濃度を最終段仮焼帯２２からの排ガス中の炭酸ガ
ス濃度より低くすることは、焼成炉３の入口端部
における原料粉末の再炭酸化反応を防止し、仮焼
装置２からの排ガス温度を低くして仮焼装置２で
消費する燃料を不必要に多くしないという点で効
果がある。

上記の点について更に具体的に説明すると、最
終段仮焼帯２２の粉末分離器C₅から入口端覆９
を通して焼成炉３へ原料粉末が供給されるに当た
つて、焼成炉３を構成するロータリキルン３ｂの
回転部と固定部である入口端覆９との間のシール
部から漏入する大気に接触して原料粉末の温度は
若干低下するが、このような状態で原料粉末はロ
ータリキルン３ｂが高速で回転することによる転
動作用を受け、焼成炉３の入口端部３ｃにおいて
最終段仮焼帯２２内の熱ガスよりも高い炭酸ガス
濃度をもつ熱ガスに接触する場合には、原料粉末
中の仮焼済み酸化カルシウムの一部と熱ガス中に
含まれる炭酸ガス成分とが再炭酸化反応を行い、
最終段仮焼帯２２において折角高度に仮焼した原
料粉末の一部が再炭酸化されて炭酸カルシウムに
戻される為、焼成炉３内の出口端側に向けて原料
粉末が移動する過程において再びその仮焼反応を
行わなければならず、従つて余分な大きさをもつ
焼成炉を必要とすることになる。即ち、最終段仮
焼帯２２における排ガス中の炭酸ガス分圧を過度
に低減しすぎて仮焼反応を進行させすぎてもその
割には効果に乏しく、このような不都合は最終段
仮焼帯２２からの排ガス中の炭酸ガス分圧を、焼
成炉３からの排ガス中の炭酸ガス分圧よりも低く
ならない範囲にとどめることにより回避すること
ができる。このような操業状態を実現する為に、
燃料供給装置７ａから１次仮焼炉７へ供給する燃
料の量を減少させれば、１次仮焼帯２１から２次
仮焼帯２２へ排出される原料粉末の仮焼の度合が
低下し、これに応じて燃料供給装置８ａから２次
仮焼炉８へ供給する燃料の量を増加させる必要が
生じる為、仮焼帯２２において燃料及び原料粉末
から発生する炭酸ガス量が増加して当該仮焼帯２
２における炭酸ガス分圧が上昇する。尚、冷却装
置４から高温空気導管１０を通して仮焼装置２へ
供給される高温空気の一部を高温空気分岐導管１
０ａにより１次仮焼帯２１へ短絡して導入する場
合には、この短絡空気量に応じて２次仮焼帯２２
内の熱ガスが含有する炭酸ガス濃度は高くなる。

従つて最終段仮焼帯２２の排ガスが含有する炭
酸ガス濃度を検出し、当該検出値が焼成炉排ガス
中の炭酸ガス濃度よりも低くならないように各仮
焼帯２１，２２へ供給する燃料の配分を制御する
ことにより、前述の如き焼成炉３の入口端部３ｃ
における再炭酸化反応を防止することができ、焼
成炉３をその全長に亘つて有効に利用することが
できる。同時に、１次仮焼帯２１へ配分する燃料
を減少させることにより１次仮焼帯２１の粉末分
離器C₄から予熱装置１へ導入する熱ガス温度が
低下し、ひいては予熱装置１からの排ガス温度が
低下する為、仮焼装置２で必要とする燃料消費量
が低減されることになり、セメント原料焼成装置
の熱経済性を高めることができる。

尚このような多段式の仮焼方法によれば、仮焼
装置２全体としての原料粉末の滞留時間が長くな
ると同時に、原料粉末が順次炭酸ガス分圧の低下
した仮焼帯２１及び２２を通過する為、仮焼装置
２内における原料粉末の仮焼反応が促進され、実
質的に仮焼反応が完了した原料粉末を焼成工程へ
排出することができる。

次に上記実施例に適用した第２図に示すセメン
トクリンカ製造設備の場合について具体的数字に
基づき説明すると、燃料として重油を使用する場
合には、一般に焼成炉３の排ガス中の炭酸ガス濃
度は10〜20％程度（但し焼成炉での空気比によつ
てその数値は変動する）であり、焼成炉３への供
給燃料をセメントクリンカ製造設備全体に供給す
る燃料の20〜30％程度とし、仮焼装置２へ供給す
る燃料を残りの70〜80％程度とし、該70〜80％程
度の燃料を１次仮焼帯２１と２次仮焼帯２２に対
して（40〜70）：（10〜30）の比（但し該比は１次
仮焼帯へ高温空気分岐導管１０ａを通して短絡供
給する空気量によつても多少変動する）程度に配
分することにより、２次仮焼帯２２からの排ガス
中の炭酸ガス濃度が焼成炉３からの排ガス中の炭
酸ガス濃度と同程度又はこれよりも僅かに高くな
るように制御することができる。

第３図及び第４図は、本発明を適用したセメン
トクリンカ製造設備の第２及び第３の実施例にお
ける線図的系統図であるが、これらの図におい
て、第１図及び第２図と同様な機能を有する部分
には同一の符号を付して説明する。

第３図において仮焼装置２は、熱ガスの流れ方
向に見て下流側の１次仮焼帯２３と上流側の２次
仮焼帯２４との２段の仮焼帯から構成され、各仮
焼帯２３，２４には夫々燃料供給装置３３ａ，３
４ａを備えた仮焼炉３３，３４及び当該仮焼炉３
３，３４に付属した粉末分離器C₄，C₅が配置さ
れる。このような構成になる仮焼装置２におい
て、２次仮焼帯２４へは冷却装置４からの高温空
気が導入され、燃料供給装置３４ａから２次仮焼
炉３４に供給される燃料を該炉３４内で燃焼させ
るのに供せられる一方、焼成炉３からの排ガスは
ガス導管２０を通して入口端覆９から仮焼炉３３
へ直接導入するようになつている。

そして予熱装置１の粉末分離器C₃からの原料
粉末は、必要に応じてガス導管２０を介して或い
は直接的に１次仮焼炉３３へ導入され、以下粉末
分離器C₄、２次仮焼炉３４、粉末分離器C₅を順
に降下するが、最終段仮焼帯である２次仮焼帯２
４を構成する粉末分離器C₅と１次仮焼炉３３と
を接続するガス導管６′にガス分析器１４を付設
して最終段仮焼帯２４の排ガスが含有する炭酸ガ
ス濃度を検出すると共に、ガス導管２０にもガス
分析器１５を付設して焼成工程の排ガスが含有す
る酸素の濃度を検出してこれより炭酸ガス濃度を
算出し、最終段仮焼帯からの排ガス中の炭酸ガス
濃度が焼成工程からの排ガス中の炭酸ガス濃度よ
りも低くならないように、１次仮焼帯２３と２次
仮焼帯２４へ供給する燃料の配分を制御するのは
第２図の場合と同様である。しかし、本実施例に
よれば、焼成工程からの排ガスは最終段仮焼帯２
４を通過させないので最終段仮焼帯で処理する熱
ガス量が減少し、当該仮焼帯２４を構成する機器
の設備費を低減することができる。

次に第４図に示す本発明を適用したセメントク
リンカの第３の実施例に付いて説明すると、図に
示すように焼成炉３からの排ガスを使用する排ガ
ス系統１次仮焼帯２５と、冷却装置４からの高温
空気による燃焼ガスを使用する燃焼ガス系統１次
仮焼帯２６とを熱ガスの流れ方向に見て並列状に
配置すると共に、前記燃焼ガス系統１次仮焼帯２
６のガス上流側に２次仮焼帯２７を配設したもの
であり、夫々の仮焼帯２５，２６，２７は個別に
燃料供給装置３５ａ，３６ａ，３７ａを備えた仮
焼炉３５，３６，３７及び当該仮焼炉に付属した
粉末分離器C₁₄，C₂₄，C₂₅等により構成されると
共に、各１次仮焼帯２５，２６には夫々分離器
C₁₁〜C₁₃，C₂₁〜C₂₃等より構成される予熱装置１
１，１２が接続される。

そして各１次仮焼帯２５，２６から排出される
高温ガスを利用することにより予熱装置１１，１
２において予熱された原料粉末は予熱装置１１，
１２の最下段粉末分離器C₁₃，C₂₃から夫々排ガス
系統１次仮焼帯２５を構成する仮焼炉３５及び燃
焼ガス系統１次仮焼帯２６を構成する仮焼炉３６
へ供給されて夫々別個に１次後焼され、続いて各
仮焼炉３５，３６に付属する粉末分離器C₁₄，C₂₄
から燃焼ガス系統に配置された２次仮焼帯２７へ
共に供給されて２次仮焼された後、粉末分離器
C₂₅及び入口端覆９を通して焼成炉３に供給され
る。

この際、最終段仮焼帯としての２次仮焼帯２７
の排ガスが含有する炭酸ガス濃度をガス分析器１
４により検出し、この検出値が同様にガス分析器
１５で検出した焼成工程からの排ガスの炭酸ガス
濃度よりも低くならないように、１次仮焼帯２
５，２６と２次仮焼帯２７へ供給する燃料の配分
を制御するのは前に説明したのと同様であるが、
本実施例によれば、排ガス系統１次仮焼帯２５に
おける燃焼用空気を冷却装置４から焼成炉３を通
して導入するようになつているので、焼成炉３か
らの排ガス中の炭酸ガス濃度は10〜15％程度と低
く、これに伴つて１次仮焼帯２５，２６への燃料
配分量を増やし、逆に２次仮焼帯２７への燃料配
分量を減らすことにより、２次仮焼帯２７におけ
る炭酸ガス分圧を低く維持して操業する場合に
も、焼成炉３の入口端部における原料粉末の再炭
酸化反応を生じることがないので、２次仮焼帯２
７において炭酸ガス分圧の低い雰囲気ガス中でよ
り一層効率良く仮焼反応を促進することができ
る。

尚以上の説明において最終段仮焼帯の排ガスが
含有する炭酸ガス濃度の替わりに最終段仮焼炉の
内部又は出口における排ガス中の炭酸ガス濃度を
検出たり、或いは最終段仮焼帯からの排ガス中の
炭酸ガス濃度を焼成工程からの排ガス中の炭酸ガ
ス濃度よりも実用上の支障を伴わない程度に僅か
に低くする等は本発明の趣旨に含まれるものであ
る。また本発明の技術的範囲は、上記の説明にの
み拘束されるものでなく、例えば予熱装置の構造
（サイクロン式、塔式）、その系列数、段数等に制
限されず、また各仮焼帯の構造（噴流層式、旋回
流式等）、配置（組込み型、別置型等）或いは各
仮焼帯で使用する燃料の種類（液体、固体、或い
は気体）、燃料供給手段の種類、形式、取り付け
位置等は自由に変更し得る。

更に仮焼帯に適宜原料粉末の循環手段を設けた
り、焼成装置から排出する排ガスの脱硝手段を組
合せることも可能である。

以上述べた通り本発明は、セメント原料粉末を
気体中で浮遊させることにより分散させた状態で
予熱して個別に燃料供給手段を配備した２段の仮
焼帯を用いて仮焼した後、一方の仮焼帯へその排
ガスが導かれる焼成工程へ排出するようにしたセ
メント原料粉末の多段式仮焼方法において、上記
仮焼帯の内の最終段仮焼帯の排ガス中の炭酸ガス
濃度を検出し、この最終段仮焼帯の排ガス中の炭
酸ガス濃度が焼成工程を構成する焼成炉の排ガ中
の酸素濃度を検出して該酸素濃度の検出値から算
出された焼成炉の排ガス中の炭酸ガス濃度よりも
低くならないように各仮焼帯へ供給する燃料の量
を制御することを特徴とするセメント原料粉末の
多段式仮焼方法であるから、焼成工程において原
料粉末の再炭酸化反応が生じるのを防止すること
ができ、更に、仮焼工程における燃料消費を節減
して効率良く原料の仮焼を行わせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例に係るセメントクリンカ製造設
備の線図的系統図、第２図乃至第４図は本発明を
適用した第１乃至第３の実施例に係るセメントク
リンカ製造設備の線図的系統図である。 （符号の説明） ２…仮焼装置、３…焼成炉
（焼成工程）、７，８，３３〜３７…仮焼炉、７
ａ，８ａ，３３ａ〜３７ａ…燃料供給装置、１
４，１５…ガス分析器、２１，２３，２５，２６
…１次仮焼帯、２２，２４，２７…２次仮焼帯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメント原料粉末を気体中で浮遊させること
   により分散させた状態で予熱して個別に燃料供給
   手段を配備した２段の仮焼帯を用いて仮焼した
   後、一方の仮焼帯へその排ガスが導かれる焼成工
   程へ排出するようにしたセメント原料粉末の多段
   式仮焼方法において、上記仮焼帯の内の最終段仮
   焼帯の排ガス中の炭酸ガス濃度を検出し、この最
   終段仮焼帯の排ガス中の炭酸ガス濃度が焼成工程
   を構成する焼成炉の排ガス中の酸素濃度を検出し
   て該酸素濃度の検出値から算出された焼成炉の排
   ガス中の炭酸ガス濃度よりも低くならないように
   各仮焼帯へ供給する燃料の量を制御することを特
   徴とするセメント原料粉末の多段式仮焼方法。