JPS5816932B2 - 単流式蓄熱式竪炉中で無機原料を焼成する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般に竪炉（シャフト）の冷却区域において
焼成した石灰の同時冷却を行う少くとも２基の竪炉を備
えた単流式廃熱蓄熱式竪炉中で石灰石、ドロマイトまた
はマグネサイトのような原料を焼成する方法に関する。

例えばドイツＡＴ−ＰＳ第２１１２１４号から既知の石
灰石を焼成するような高吸熱式方法１こ対する廃熱蓄熱
式方法は２基または３基の炉（５ｈａｆｔ ）を備えた
単流（ユニフロー）／向流式暖炉の構造１こ対して屡々
使用され、それは文献時）こイー・シールおよびエル・
ダブリユウ・ベレンス共著、スクール−アイセン書店（
デュツセルドルフ、西ドイツ）発行の「カルク」（石灰
）と題する書物の１４７〜１５１ページに記載されてい
る。

この焼成方法（こおける熱キャリアの熱再生用への専用
利用は非常に好首尾であり、その理由は炉の予熱区域に
おいて焼成される物質だけでなく燃焼用空気もまた予熱
されるからである。

燃焼用空気の蓄熱利用的予熱はこのような炉の熱利用技
術・上の特長を構成するものである。

この焼成方法を特（こ熱関係の技術に関して改善するこ
とは事実上困難であるよう（こ思われる。

しかしこの方法は操作上のパラメータに関する諸要求の
すべてを満足するものではないことが判明した。

従ってこの点（こ関して前述の焼成方法を改善するのが
この発明の目的である。

この発明の基本原理（こよれば、焼成された原料１こよ
り炉の冷却区域中で加熱された冷却用空気を冷却区域の
終端（こおいて炉から少くとも部分的に取出し、その熱
含量を炉に供給される原料を予熱するために暖炉の外部
で再利用するか、または前記熱含量を予熱区域の上端に
供給される燃焼用空気の予熱のために再利用するか、或
はそれらの両者が行われる。

この発明を特徴ずける新規性の種々の特長は特にこの開
示の一部をなす添付特許請求の範囲（こおいて指摘され
る。

この発明、その操作上の利点およびその使用（こより達
成される特定の目的を一層よく理解するため）こ、この
発明を説明し且つその好適な実施例を記述する図面につ
いて述べる。

第１図１こ暖炉シャフト１が焼成炉として動作し、暖炉
シャフト２が向流炉シャフトとして動作してなる単流式
に動作する２軸竪炉が説明されている。

暖炉１および２は各々が予熱区域■、焼成区域Ｂ１後脱
酸区域Ｎおよび冷却区域Ｋを有する。

冷却用空気および燃焼用空気はブロア３または４例えば
回転圧縮機（こより供給される。

燃料は焼成区域Ｂのほぼ発端１こあるバーナー５を通し
て第１図の焼成炉１に供給される。

石灰石から発生する、矢印６により示されるＣＯ２に富
んだ廃ガスは最初原料と平行に下向して流れ、次いで向
流炉２中に入り、向流炉２中で装入原料移動方向と反対
方向の上向き（こ排気ロア（こ向って流れる。

焼成された物質を取出すのに使用する滑りテーブル９上
の２基の暖炉１および２）こライン８を通って供給され
る冷却用空気１０は冷却区域に中を昇流し、焼成された
石灰により予熱された後で横力向）こ外に向って排気ダ
クト１１、集塵装置例えばサイクロン１２、およびライ
ン１３を通って石灰石予熱器１４１こ入るか、または空
気換熱器１５を通って炉の外部（こ放出されるか、また
は集塵系（図示せず）に通される。

ブロア４（こよりライン１６を通って供給される燃焼用
空気はライン１７を通って直接暖炉１の頂部（こ入るか
、または空気換熱器１５を通って暖炉１の頂部（こ入る
。

装入用パケットまたは取鍋１８中で予熱、予備乾燥され
た石灰石は必要に応じて暖炉１または２の一方または他
方（こ供給される。

石灰石の供給を変えることは暖炉１での焼成操作が終っ
た後で行われ、暖炉２が焼成炉となり、暖炉１が向流炉
となる。

第２図および第３図は向流炉２および焼成炉１の後脱酸
区域Ｎ（こおける、および冷却区域Ｋ（こおける流通状
態をグラフ式）こ説明する。

電気相似法により膜形装置中で測定した結果は、もし向
流炉２用の排気ダクト１１が外側の側壁すなわち焼成炉
１から離れた壁に自□装置され、焼成炉１の排気ダクト
が内側すなわち向流炉２１こ向いた壁（こ配置されてい
れば、焼成炉１１こおけると同様）こ向流炉２（こおい
てもブロア３によって冷却用空気の実際上全量を排出で
きることを示した。

第４図（こ説明する２基竪炉の設計は第４図の暖炉が円
形の断面をもって造られているのに対し、第１図の暖炉
は四角の断面をもっている以外は第１図の炉の設計と基
本的（こは同じである。

従ってこれらの両図において同じ部材は同じ参照番号を
使用し、再び説明することはしない。

脱酸操作から発生したＣＯ□１こ富んだ廃ガス６は単流
炉１の焼成区域Ｂからオーバーフローダクト２０を通っ
て向流炉２中（こ入り、一方加熱された冷却用空気は中
央中空円筒２１を通って排出される。

大きな竪炉直径をもつ炉（こおいては中央中空円筒２１
と冷却区域壁２２との間（こ、予熱された冷却用空気の
均一な除去を容易にする交さ筒形天井または梁２３を備
えるのが有利である。

小直径の暖炉の場合には中央中空円筒２１の上に蓋２４
が備えられる。

予熱区域■の熱収支は下記の例により示される。

下記の仮定をおく： 石灰石の脱酸は８１０℃で始まり、焼成区域Ｂの発端Ｉ
こおける石灰石と廃ガスとの温度差は３０℃で、従って
焼成区域から予熱区域へ入る廃ガスの温度は８４０℃で
ある； ９４係の遊離ＣａＯがある； 予熱区域の炉壁を通る熱損失は１０キロカＤ ＩＪ−／
に！９石灰である； 予熱されて冷却区域Ｋから除かれる冷却用空気の温度は
８００℃である； 冷却用空気の量は０．６ Ｎｒｔ？Ａ’；１石灰（但し
Ｎｒｒｌ／ｋｇはキログラム当りの標準立方メートルを
示す）であると仮定され、この量は光合１こ除かれる。

冷却用空気は取入口温度１０℃、圧縮後の温度４０℃で
ある。

加熱は天然ガスにより行われ、その燃焼熱は９００キロ
カ口’Ｊ−７ｋｇであり、天然ガスの燃焼は１１００７
Ｎ″／ｋｇの理論空気消費量で行われ、１．１３５Ｎｍ
’／ｋｌｉｉ’の廃ガスを生ずる。

更に、０、３６５ Ｎ ｔｒｉ：／に−ｇの放出ＣＯ２
があるから、予熱区域に入る廃ガスの合計量は１．５０
Ｎ ｍ’／ｋｇ石灰であり、その排出温度は１００℃
である。

焼成区域Ｂからの廃ガスの熱量は下記の通り計算される
； １．５０Ｘ０．３９７Ｘ８４０−１．５Ｘ１００Ｘ０．
３９４−１０＝４３７．８７Ｋｃａｌ／ｋｇ石灰石を予
熱するの）こ要する熱量は下記の通り計算される；１．
７４Ｘ０．２６０Ｘ（３１０−１０）＝３６１．９２Ｋ
ｃ ａ ｌ ７ｋｇ 燃焼空気を予熱するのに要する熱量は下記の通り計算さ
れる； １．００７Ｘ０．３３Ｘ（８４０−４０）＝２６５．８
４Ｋ ｃ ａ ｌ ７ｋｇ 最後の二つの計算値の合計量は６２７．７６Ｋ ｃ ａ
ｌ ７ｋｇである。

予熱された冷却用空気を使用しない時の予熱区域におけ
る熱不足量は下記の通り計算される；６２７．７６−４
３７．８７ ＝１８９．８９Ｋｃａｌ／ｋｙ加熱され取
出された冷却用空気の熱含量は０．６０Ｘ０．３３Ｘ８
００＝１５８．４０Ｋｃａｌ／ｋｇである。

この熱量から、炉シャフトの外側で石灰石を８０°Ｃと
いう想定空気排出温度で熱するため（こ失われる熱量の
０．６Ｘ０．３３Ｘ８０−１５．８４Ｋｃａｌ、壁およ
びライン）こおける別の想定損失量１０．００Ｋｃａ
ｌおよび石灰石中の水分蒸発のための損失量１３．００
Ｋｃａｌがあり、従って合計損失量は３８．８４Ｋｃａ
ｌである。

従って、１５８．４０−３８．８４＝１１９．５６Ｋ
ｃ ａ ｌ ７ｋｇが石灰石から吸収され、回収される
。

１１９．５ に れは□、、−２６４，，３６Ｃの石灰石の加熱１．７４
Ｘ０．２６ を生ずる。

石灰石の回収熱を加えた後での予熱区域１こおける熱不
足額は１８９．８９−１１９．５６＝７０．３３Ｋｃａ
ｌ／ｋｇとなり、この熱量は燃料の供給量を増加するこ
とによって埋合わせなければならない。

上述の操作（こよる予熱区域での熱不足額は、冷却用空
気量０．６Ｎｍ”／ｋｙ、排出ガス温度８０℃で２０係
過剰の空気を使用して燃焼を行った時）こ約６４Ｋｃａ
ｌ／に９が発生する純蓄熱式方法とほぼ同じである。

蓄熱式方法）こおいては焼成サイクルはある時間間隔で
変えられる。

上述の方法では炉の外で換熱（こより予熱された石灰石
は次に単流式に焼成が行われる暖炉シャフト（こ装入さ
れ、その結果冷たい燃焼用空気が予熱された石灰石と接
触するよう（こ調整することが重要である。

上述の方法の利点は炉の再生系統が交互に使用できるこ
と、またこのことが操作、生産および炉の使用上の顕著
な改善をもたらすという事実）こ本質的１こ存する。

往々（こして、未洗浄の、かなり汚れた、１０〜２０％
の水分含量の例えばチョーク状石灰石のような非常（こ
湿った石灰石しか入手できない場合がある。

このような場合１こは分けることができない著量の微細
な物質が石灰石の移動中に石灰石（こ付着して焼成中の
炉の作業に負の影響を与えるから原料石灰石を炉中に輸
送する間に困難（こ遭遇する。

冬期中は湿ったいくつもの石灰石片が一緒に凍りついて
大きな塊りになり、装入操作を妨げると云った余計な問
題もある。

また装入される石灰石の計量中［こも問題を生じ、これ
らの問題は季節的影響によって原料石灰石の水分含量が
顕著に変化する時１こは厄介な問題となる。

石灰石の水分含量は計量前には通常測定されない。

しかしもし良質の、そして均質の石灰を得ようとすれば
燃料の供給量を石灰石の水分含量に合わせるべきである
。

この欠点は石灰石を完全１こ乾燥するか、または均一な
水分含量に予備乾燥することによって取除かれる。

再生系から取出された、焼成された石灰により加熱され
た、冷却用空気のもつ熱を装入すべき石灰石に直接選ぶ
か或は炉上の容器中１こ運ぶこと１こよって、再生系の
予熱区域におけるとほぼ同様（こ良好な熱の利用が達成
される。

その上、普通より小くて、特）こいままだ乾燥された微
細物質は石灰石を計量する前におよび石灰石を炉１こ装
入する前［こ焼成用１こ意図された大きさの石灰石粒子
から容易）こ分離することができる。

・ この方法を利用する他の機会は例えば造粒板上で水
を添加して造った白亜石のベレットを炉１こ装入する前
に加熱された冷却用空気で乾燥して硬く１する場合に得
られる。

この方法の変形方法は炉の冷却区域中で加熱された空気
の全量または部分量が換熱器に一部運ばれ、燃焼用空気
を例えば１５０°Ｃまたは２００°Ｃに予熱するのに使
用し、一方許容できる排出ガス温度を維持する点にある
。

その結果炉の始動中に排出ガスがその露点以下の温度１
こ下がるのを安全）こ防止し、このことはさもなければ
次の集塵系統１こ妨害作用を生ずるであろう。

所望により予熱された冷却用空気の一部が燃焼用に付加
的（こ要求される冷たい空気と混合されるよう）こ、焼
成されるべき原料の換熱による予熱（こ、および燃焼用
空気）こ、予熱された冷却用空気を分割してもよい。

加熱された冷却用空気を完全にまたは部分的（こ取出す
こと（こよるこの方法の別の顕著な利点は排出ガス中の
二酸化炭素の分圧を所望の、または可能な最高値に調節
できることである。

他の利点は冷却用空気の量を焼成された石灰を冷却する
ために所望される温度となすのに限定できる、すなわち
約０．６〜０．７Ｎｍ３／ｋｇ石灰）こ限定できること
である。

この理由は冷却区域に入る空気の温度が高く、また湿分
も高い１．高温高湿度の天候条件の下では焼成した石灰
の水和により取出そうとする石灰の温度が顕著に上昇す
る。

それによって熱の消費量が増大し、熱の消費量は冷却用
空気の量が増大すると共に増大する。

燃料が脱酸区域の発端で供給されるためにこの単流焼成
操作は上述した方法により完全（こ利用できる非常１こ
多量の熱量を受入れることを容易となす。

しかしこの新規な方法によれば、冷却用空気が向流炉を
通って流し出されないから、２基の暖炉ヘッド間の圧力
差は低下し、炉の熱供給量と炉のより大きな容量とは約
３０％〜５０係だけ上昇する。

冷却用空気と燃焼用空気とは回転圧縮機Ｉこより供給す
るのが有利で、その結果炉を加圧下で操業できる。

このよう）こして圧縮機中に粉塵含有ガスが循環するこ
とが避けられる。

他の利点はこの発明の方法では冷却用要素を要しないこ
とである。

この発明による原理の応用を説明するため１ここの発明
の特定の実施例を示して詳細に記述したが、上記原理を
逸脱することなく、この発明の他の実施例に改変できる
ことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は四角形または長四角形の断面をもつ２軸暖炉概
略説明図、第２図は外側の側壁で冷却用空気を除去する
蓄熱式暖炉の向流炉の冷却区域に対する圧力モデルを示
す図、第３図は内側の側壁で冷却用空気を除去する蓄熱
式暖炉の単流焼成炉の冷却区域）こ対する圧力モデルを
示す図、第４図は円形の炉シャフト断面をもつ２軸竪炉
の概略説明図である。 図中：■・・・・・・予熱区域、Ｂ・・・・・・焼成区
域、Ｎ・・・・・・後脱酸区域、Ｋ・・・・・・冷却区
域、１・・・・・・暖炉（焼成炉または単流炉）、２・
・・・・・暖炉（向流炉）、３，４・・・・・・ブロア
、５・・・・・・バーナー、６・・・・・・廃ガス、７
・・・・・・排気口、８・・・・・・（冷却用空気導入
）ライン、９・・・・・・滑りテーブル、１０・・・・
・・冷却用空気、１１・・・・・・排気ダクト、１２・
・・・・・集塵装置（サイクロン）、１４・・・・・・
石灰石予熱器、１５・・・・・・空気換熱器、１８・・
・・・・パケットまたは取渦、２０・・・・・・オーバ
ーフローダクト、２１・・・・・・中空円筒、２２・・
・・・・冷却区域壁、２３・・・・・・交さ円筒形天井
または梁、２４・・・・・・蓋。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも２基の竪炉を備え、各竪炉が冷却用空気で
   焼成された石灰の同時冷却を前記竪炉の冷却区域内で行
   う冷却区域を備えた単流式蓄熱式竪炉中で石灰石、ドロ
   マイトまたはマグネサイトのような無機原料を焼成する
   方法（こおいて、改善が。 焼成された原料）こよって前記冷却区域中で加熱された
   冷却用空気の少くとも一部を該冷却区域の終端で取出し
   、前記により取出した冷却用空気の熱含量を前記竪炉の
   外で前記竪炉に供給される原料および前記竪炉の予熱区
   域に供給される燃焼用空気の少くとも１種を予熱するた
   めに再利用する工程からなる、単流式蓄熱式竪炉中で無
   機原料を焼成する方法。 ２ 冷却区域が側壁を備え、取出される予熱された冷却
   用空気を前記冷却用区域の側壁から取出す特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ 少くとも２基の竪炉が四角の断面をもち、単流式竪
   炉の予熱された冷却用空気を内側の側壁上で取出し、向
   流式竪炉の予熱された冷却用空気を冷却区域の外側の側
   壁で取出す特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 少くとも２基の竪炉が円形の竪炉断面をもち、予熱
   された冷却用空気を冷却区域内に配置された中央中空円
   筒の中を下降して取出す特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 ５ 予熱された冷却用空気を竪炉の冷却区域の煉瓦積み
   側壁と中央中空円筒との間に交さするよう１こ延びる梁
   の下の自由空間を下向きに通して、更（こ中空円筒の中
   を通って取出す特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６ 予熱されて竪炉から取出された冷却用空気を竪炉の
   すぐ上）こ設置された石灰石容器の下端に供給する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ７ 予熱された冷却用空気を竪炉中の揚石機の頭部（こ
   配置された石灰石容器）こ供給する特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ８ 予熱され、炉から取出された冷却用空気を炉の外部
   で石灰石および換熱装置中で燃焼用空気の少くとも１方
   を予熱するために使用する特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ９ 竪炉の外で換熱１こより予熱された石灰石を均一の
   水分含量（こ少くとも予備乾燥した後で単流式蓄熱式竪
   炉に導入する特許請求の範囲第１項または第４項または
   第５項記載の方法。