JPH1160297A - セメントキルンの排ガス処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレヒータのセメント原料の流路の閉塞を
防ぐ。製品セメントの品質を高める。集塵機や排ガスの
処理系統を設置する設備コストを削減する。 【解決手段】 クリンカ焼成時に発生した排ガスをバイ
パス４からキルン外部に抽気する。バイパス４途中でガ
ス温度を６００〜７００℃まで低下させる。降温の結果
液化した揮発性成分はダストに付着する。このダストを
高性能サイクロン５で分級して系外に除去する。一方、
残りのガス分を、このガス温度と略同等のプレヒータ２
の温度領域内へ戻す。この結果、セメントキルン３内を
漂う揮発性成分によるプレヒータ２のセメント原料流路
の閉塞を防止できる。製品セメントの品質を向上でき
る。しかも集塵機や排ガスの処理設備を設置する設備コ
ストを削減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はセメントキルンの
排ガス処理方法、詳しくはセメント原料をセメントキル
ン内で焼成した際に発生した排出ガスの一部を、バイパ
スから外部へ抽気して処理するセメントキルンの排ガス
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント原料の焼成設備には、プレヒー
タにより仮焼されたセメント原料を１１００℃程度で焼
成するセメントキルンが配備されている。このキルン
は、横向き円筒状のキルンシェルを回転しながら、プレ
ヒータにより仮焼されたセメント原料を、重油や粉砕石
炭を燃料に焼成することで、セメントクリンカを中間製
造するものである。ところで、セメント原料や燃料中に
は、例えばアルカリ元素（Ｎａ，Ｋなど），Ｃｌ，Ｓお
よびそれらの化合物といった揮発性成分が含まれてい
る。この揮発性成分は、セメントキルンの焼成熱などに
より気化し、その後、セメントキルンとプレヒータとの
閉じた系内で循環されることにより、徐々に濃縮され
る。なお、この濃縮循環は数時間で平衡状態となる。こ
の際、系内の揮発性成分量が多ければ、（１）必然的に
焼成後のクリンカ中に含まれる揮発性成分量も増え、セ
メントの品質低下を招いてしまう。（２）しかも、系内
では揮発性成分である低融点化合物が生成され、これが
プレヒータの内壁面に付着し、頻繁にセメント原料の流
路を閉塞して、キルン操業を妨げていた。

【０００３】そこで、これを解消する従来技術として、
例えば特公平５−５０４５８号公報記載の「セメントキ
ルン排ガスの処理方法」が知られている。このものは、
アルカリ濃度の高いキルン排ガスを、アルカリバイパス
により系外へ抜き出し、この系内のアルカリ量を減らす
技術である。具体的に説明すると、この方法は、セメン
トキルン内の一部の排ガス（１１００℃前後）を、途
中、アルカリ化合物の融点以下の６００〜７００℃にま
で降温させた後、アルカリバイパスから外部の分級器へ
導く。ここで、ダスト粒径に応じて分級してから、粒径
が１０μｍ以上の粗粒ダスト（アルカリ量は比較的少な
い）をセメントキルンへ戻す。一方、粒径が１０μｍ未
満の微粒ダストを含んだ高温の排ガス（アルカリ量は多
い）は、まずこれをボイラへ導いて排ガスの熱を回収
し、その後、この微粒ダストを集塵機で除去する、とい
う方法である。これにより、アルカリバイパスから導出
された排ガスが保有する高カロリーの熱を有効に回収す
ることができる。なお、粒径が１０μｍ未満の微粒ダス
トの場合、通常、ダストが持ち出す全アルカリ量の８０
％程度を含んでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来技術によれば、アルカリバイパスからキルン外へ導出
された排ガス中のダストにあっては、分級器で分級され
た粗粒ダストがセメントキルンへ戻される。この粗粒ダ
ストの表面にも、上記１０μｍ未満の微粒ダストより少
ないが、揮発性成分が付着している。この結果、粗粒ダ
ストの持つ熱が戻されることで、セメントキルンの燃料
費を若干節約することができるという利点はあるが、キ
ルン内の揮発性成分の濃度が増える。したがって、バイ
パス未設置の場合より閉塞時間は遅くなるものの、徐々
に揮発性成分がプレヒータの内壁面で成長して、セメン
ト原料の流路を閉塞するという問題点があった。しか
も、中間製造物のクリンカ中に含まれる揮発性成分の割
合が増え、セメント品質を低下させるという別の問題点
もあった。

【０００５】一方、分級された残りの微粒ダストは、ボ
イラによる熱回収後に集塵機により捕獲されている。そ
の後のガスにあっては、ガス中の微量な揮発性成分で大
気汚染を招かないように、煙突から大気開放される前
に、この集塵機に連結された排ガス処理設備により揮発
性成分を最終的に除去していた。この結果、集塵機や、
各種大型装置を並べた排ガスの処理設備を配備するため
の設備コストが嵩むという問題点があった。

【０００６】そこで、発明者らは、排ガス中に含まれる
揮発性成分を、この揮発成分である化合物の融点以下の
６００〜７００℃にまで低下させてダストに付着させ、
これを除去し、残った排ガスを、このガス温度と略等し
いプレヒータの温度領域内へ戻せば、セメントキルン内
の揮発性成分量を減らしてプレヒータのセメント原料の
流路の閉塞が防げるとともに、製品セメントの品質を向
上することができて、しかも集塵機や排ガスの処理系統
を設置する設備コストが不要になることを見出し、この
発明を完成させるに至った。

【０００７】

【発明の目的】この発明の目的は、プレヒータのセメン
ト原料の流路の閉塞を防止することができ、かつ製品セ
メントの品質を向上することができ、しかも集塵機や排
ガスの処理系統を設置する設備コストを削減することが
できるセメントキルンの排ガス処理方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、プレヒータにより仮焼されたセメント原料をセメン
トキルンにより焼成し、発生した排ガスの一部をバイパ
スを通して外部へ抽気する工程と、このバイパスにより
抽気された排ガスの温度を、この排ガス中に含まれる揮
発性成分である化合物の融点以下の６００〜７００℃に
まで低下させる工程と、この排ガスの温度低下後、上記
揮発性成分が表面に付着したダストを除去し、残りのガ
ス分を、このガス温度と略同等の上記プレヒータの温度
領域内へ戻す工程とを備えたセメントキルンの排ガス処
理方法である。

【０００９】ここでいうセメント原料としては、例えば
石灰石，粘土，珪石，鉄原料などの一般的な原料が挙げ
られる。プレヒータ投入前の粘土は、粘土ドライヤによ
り乾燥され、その後、原料ミルにより他の原料とともに
砕かれて混合される。プレヒータによるセメント原料の
仮焼温度は、その出口温度で８００〜９００℃ぐらいで
ある。排出ガス中に含まれる揮発性成分（低融点化合
物）としては、例えばＮａＢｒ（融点７４７℃），ＫＢ
ｒ（融点７３０℃），ＮａＣｌ（融点８０１℃），ＫＣ
ｌ（融点７７６℃）などが挙げられる。

【００１０】排ガス温度を、揮発性成分である化合物の
融点以下の６００〜７００℃にまで低下させる装置とし
ては、例えば排ガスに直接に冷風を吹きかける空冷装置
や、各種の熱交換器が採用することができる。抽気され
た排ガス中のダストを除去する分級器としては、例えば
粒径が０．２μｍ以上のダストを捕獲することができる
高性能サイクロンを採用することができる。なお、ここ
でいう抽気とは、排ガスなどの気体成分を外部へ抽出す
ることをいう。また、粒径が０．２μｍ以上のダストを
捕獲することで、通常、排出ガス中の揮発性成分のほと
んどを除去することができる。例えば、図３のダスト粒
径と排ガス中のアルカリ量との関係を示すグラフで説明
すると、０．２μｍ以上のダストには、排ガス中の全ア
ルカリ量の９５％以上が含まれている。なお、図３にお
いて、ａはダストの粒度分布をその累積値で示す。ｂ
は、ダストの粒径における排ガス中のアルカリ量の割合
を示すその累積値である。

【００１１】なお、高性能サイクロンの分級精度は、図
２の高性能サイクロンの説明図に示すように、例えば高
性能サイクロン５へバイパス４から送り込まれる排ガス
の風速、このサイクロン５の胴部５ａの直径Ｄ、サイク
ロン５の上面から差し込まれたガス分戻し管８の直径
ｄ、このガス分戻し管８の偏心位置、この管８のサイク
ロン５内への差し込み長さＬなどの数値を適宜変更する
ことにより、比較的容易に変更することができる。

【００１２】

【作用】この発明にあっては、プレヒータで仮焼された
セメント原料をセメントキルン内で焼成すると、揮発性
成分を含む排ガスが発生する。この排ガスはバイパスを
通して外部へ抽気され、この抽気の途中で排ガスの温度
が、ガス中に含まれる揮発性成分である化合物の融点以
下の６００〜７００℃にまで低下させられる。これによ
り、液化した揮発性成分である化合物がダストの表面に
付着し、その後、このダストは系外へ除去される。よっ
て、揮発性成分もダストとともに系外へ除去される。一
方、残りのガス分はプレヒータの略同等の温度領域内へ
戻される。この結果、セメントキルン内に漂う揮発性成
分によるプレヒータのセメント原料の流路閉塞を防止す
ることができる。また、製品セメントの品質を向上させ
ることができる。さらに、集塵機や、排ガスの処理系統
を設置するための設備コストを削減することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいてこの発明を
詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例に係るセメ
ントキルンの排ガス処理方法が適用されたセメント焼成
設備の一部断面図を含む正面図である。図１において、
１は一実施例に係るセメントキルンの排ガス処理方法が
適用されたセメント焼成設備である。このセメント焼成
設備１は、プレヒータ２内で仮焼されたセメント原料を
セメントキルン３により焼成し、発生した排ガスの一部
をバイパス４を通して外部の高性能サイクロン（分級
器）５へ抽気するものである。ここでのセメントキルン
３は、９０〜１００ｔ／ｈでセメントクリンカを生産す
るものとする。

【００１４】プレヒータ２は、図外の原料ミルにより粉
砕されたセメント原料を、後工程のセメントキルン３に
より焼成しやすいように、所定温度まで予熱するもので
ある。プレヒータ２は、多数のサイクロン２ａを、数階
建ての鉄骨架台に搭載して設けられている。セメントキ
ルン３は、下流側へ若干下方傾斜した横向き円筒状のキ
ルンシェル３ａを有している。キルンシェル３ａの内壁
面には、耐火物３ｂが張られている。キルンシェル３ａ
は周方向へ（軸線回りに）回転しながら、重油や微粉石
炭を燃料とするバーナ加熱により、プレヒータ２からの
セメント原料を焼成して、セメントクリンカを中間製造
する。

【００１５】バイパス４の端部は、プレヒータ２のキル
ン側端部に連通されている。また、バイパス４の途中に
は、セメントキルン３から抽気された排ガスに、ファン
６からの冷空気を混合して、排ガス温度を６００〜７０
０℃にまで降温させる冷却室７が接続されている。図２
に示すように、高性能サイクロン５は、下部が徐々に小
径化した胴部５ａを有している。胴部５ａの上面には、
先端が図１破断斜線に示すプレピータ２の６００〜７０
０℃領域に連結されたガス分戻し管８の元部が差し込ま
れている。なお、このガス分戻し管８は、胴部５ａの上
面の偏心位置に差し込まれている。

【００１６】次に、セメント焼成設備１を用いたセメン
トキルンの排ガス処理方法を説明する。図１に示すよう
に、セメント原料は、プレヒータ２の各サイクロン２ａ
を流下中に仮焼される。その後、セメント原料は、セメ
ントキルン３の窯尻部へ流れ込み、キルン３内でバーナ
加熱の焼成により、セメントクリンカに生成される。こ
のように、プレヒータ２で仮焼されたセメント原料をセ
メントキルン３内で焼成すると、揮発性成分を含む排ガ
スが発生する。この排ガスはバイパス４を通して外部へ
抽気される。この抽気の途中で排ガスは、冷却室７を通
過することで、ファン６からの冷空気により、排ガス中
に含まれる揮発性成分である化合物の融点以下の６００
〜７００℃にまで、その温度が低下させられる。これに
より、揮発性成分である化合物が排ガス中に含まれるダ
ストの表面に付着する。

【００１７】図２に示すように、ダストは高性能サイク
ロン５へ入り、この内部で遠心分離された後、胴部５ａ
の底部に連結された排出管を通して系外へ除去される。
一方、残りのガス分は、ガス分戻し管８からプレヒータ
２の略同等の温度領域（６００〜７００℃）内へ戻され
る。高性能サイクロン５は、粒径が０．２μｍ以上のダ
ストを捕獲することができる高性能なサイクロンであ
る。これにより、例えば揮発性成分のうちのアルカリ分
について述べれば、図３のグラフに示すように、ダスト
全体に捕獲されるアルカリ分のうちの９５％以上を除去
することができる。

【００１８】この結果、セメントキルン３内へ戻される
ダストに付着した揮発性成分はきわめてわずかな量とな
り、揮発性成分によるプレヒータ２のセメント原料の流
路閉塞を防止することができる。とともに、クリンカ中
に含まれる揮発性成分の割合を減少させて、製品セメン
トの品質を向上させることができる。しかも、このよう
に分級されたガス分はプレヒータ２内へ戻されるので、
従来技術では必要であった分級されたガス分の処理設備
が不要となり、そのための設備コストを削減することが
できる。さらに、ガス分が戻されるプレヒータ２の部分
が、前述したようにガス温度と略同等のプレヒータ２の
温度領域であるので、プレヒータ２の仮焼温度を低下さ
せることもなく、このガス分を円滑にプレヒータ２へ導
入することができる。

【００１９】

【発明の効果】この発明によれば、クリンカ焼成時に発
生した排ガスを、バイパス途中でガス温度を６００〜７
００℃にまで低下させて外部へ抽気し、この降温で液化
した揮発性成分である化合物が付着したダストを分級し
て除去する一方、残りのガス分を、このガス温度と略同
等のプレヒータの温度領域内へ戻すようにしたので、セ
メントキルン内を漂う揮発性成分によるプレヒータのセ
メント原料の流路の閉塞を防止することができる。ま
た、製品セメントの品質を向上させることができる。さ
らに、集塵機や、排ガスの処理設備を設置するための設
備コストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るセメントキルンの排
ガス処理方法が適用されたセメント焼成設備の一部断面
図を含む正面図である。

【図２】この発明の一実施例に係る高性能サイクロンの
説明図である。

【図３】この発明の一実施例に係るダスト粒径とアルカ
リ量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ セメント焼成設備、 ２ プレヒータ、 ３ セメントキルン、 ４ バイパス、 ５ 高性能サイクロン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレヒータにより仮焼されたセメント原
   料をセメントキルンにより焼成し、発生した排ガスの一
   部をバイパスを通して外部へ抽気する工程と、 このバイパスにより抽気された排ガスの温度を、この排
   ガス中に含まれる揮発性成分である化合物の融点以下の
   ６００〜７００℃にまで低下させる工程と、 この排ガスの温度低下後、上記揮発性成分が表面に付着
   したダストを除去し、残りのガス分を、このガス温度と
   略同等の上記プレヒータの温度領域内へ戻す工程とを備
   えたセメントキルンの排ガス処理方法。