JPS5839790B2 - セメントクリンカの焼成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ロータリキルン尻上に立設された仮焼炉を備
えたセメントクリンカの焼成装置に関し、特にその仮焼
炉の改良に関する。

従来からの仮焼炉のうち、噴流層と渦室とを有しバーナ
を備えた成る仮焼炉は、サスペンションプレヒータとロ
ータリキルンとの間に配設されており、クリンカクーラ
から抽気された２次空気が下部から直進上昇して噴流層
を形成し、またその噴流層の上方において側部からも接
線方向に２次空気が導入されて渦室を形成し、この渦室
上部に立上り管を介してキルン排ガスが導入されるもの
である。

このような仮焼炉では、噴流層における圧力損失が太き
いため、立上り管にオリフィスを設ける必要があり、し
たがって系全体の圧力損失が大きく、また高濃度に浮遊
した原料が噴流層を下降してキルンヘシュートパスしや
すいので運転操業が不安定となり易く、さらに立上り管
に設けられたオリフィス付近にアルカリコーチングが生
じ易く、各ガス管路の圧力調整が難しかった。

他の在来の仮焼炉は、ロータリキルン尻からサスペンシ
ョンプレヒータに至る上述の立上り管の位置に形成され
て成るものであり、前述したような欠点はさほど問題と
ならず、既設のサスペンションプレヒータ付キルンに関
連して、その最終段のサイクロンを一部改造することに
よって容易に実現することができるという大きな利点が
ある。

しかしてこの改造後には、増大したキルン焼出率に応じ
て風量が増加されなげればならない。

送風機の動力損を考慮すれば、この風量の増加には限界
がある。

したがって仮焼炉に導かれるガスは、酸素の少ないキル
ン排ガスの割合が多くなる傾向となり、仮焼炉における
燃料の燃焼酸化反応が充分に行なわれずに多大な一酸化
炭素が発生するおそれがあった。

しかも２次空気の温度が低いときにこの現象は助長され
る。

−酸化炭素の発生は、それが二酸化炭素への反応過程で
あるために熱消費を増大し、またサスペンションプレヒ
ータ内での２次燃焼によってコーチング成長速度を上昇
させてサイクロンの閉塞を生せしめ、したがって長時間
の安定的な運転を困難にするなどの点で避け＋Ｖ なげればならない。

また、この場合仮焼炉を太きくする必要があった。

本件出願人はこれらの諸問題を解決するために昭和５１
年１１月４日提出の特願昭５１ １３２９６８号「セメントクリンカの焼成装置」におい
て、コンパクトな仮焼炉内で燃料の燃焼酸化反応を充分
高度に行なうことができるセメントクリンカの焼成装置
を提案したけれども、その発明ではキルン排ガス中の窒
素酸化物ＮＯｘの低減に関しては充分に配慮されたもの
とは言い難い面もある。

したがって本発明の主な目的は、仮焼炉を小形化しかつ
燃料の高度な燃焼を可能にするだけでなく、さらにキル
ン排ガス中のＮＯｘ低減を図ったセメント焼成装置を提
供することである。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例のセメント原料の焼成装置の
系統図である。

仮焼炉１０は、サスペンションプレヒータ２０とロータ
リキルン３０との間においてキルン尻３２の直上にスロ
ート部１３を介して立設配置される。

原料粉末は、その経路が実線矢符で示されるように、ダ
クト２１に投入された後、下方からの熱ガスに吹き上げ
られて熱交換、、され、サイクロン２２で捕集されて下
段に落下し、このような過程を経て、ダクト２３→サイ
クロン２４→ダクト２５→サイクロン２６に至り、そｄ
結果６００〜７００℃程度まで予熱され、かつ原□料中
の石灰石は５〜ｌＯ％程度まで脱炭酸される。

サイクロン２６からの原料粉末は、シュート２７を介し
て仮焼炉１０に導びかれてほぼ完全に脱炭酸される。

こうして仮焼された原料は、排ガスとともにダクト２８
を経てサイクロン２９に至り、ここで捕集されてロータ
リキルン３０に送入される。

ロータリキルン３０では、バーナ３１によって原料が焼
成されてクリンカとなり、クリンカクーラ４０で冷却さ
れて製品となる。

熱ガスは、その経路が破線矢符で示される。

ロータリキルン３０の原料入口側すなわちロータリキル
ン尻３２からの９００〜１１００℃程度の燃焼排ガスは
スロート部１３を経て仮焼炉１０の炉底に至り、しかる
にクリンカクーラ４０から抽気された６００〜８００℃
程度の高温の燃焼用２次空気はダストチャンバ５０から
２次空気ダクト５１を通り仮焼炉１０に至る。

仮焼炉１０からの熱ガスは、ダクト２８→サイクロン２
９→ダクト２５→サイクロン２６→ダクト２３→サイク
ロン２４→ダクト２１→サイクイン２２の経路で導びか
れて、原料粉末と熱交換して送風機６０から電気集塵機
６１を経て誘引排出される。

第２図は本発明に従う仮焼炉１０の縦断正面を示し、第
３図はその仮焼炉１０の平面を示し、第４図は第２図の
ＩＶ−ＩＶ線線断断面図ある。

これらの図面を参照して、仮焼炉１０は、キルン尻３２
上部の固定スロート部１３に接続された下部逆円錐部７
１と、千円筒部γ２と、中間絞り部７３と、上田筒部７
４と、上絞り部γ５とが、この順序で連なって立設され
て成る。

下部逆円錐部γ１と千円筒部７２の下部とには、炉内へ
燃料を噴射する複数のバーナ７６が円周方向に隔置され
る。

千円筒部７２の下部には接線方向に２次空気ダクト５１
が接続され、その２次空気の取入ロア７の上方に近接し
てシュート２７の原料投入ロア８が設けられる。

バーナは１次空気吹込筒を具備してもよい。

２次空気ダクト５１からの２次空気は、２次空気取入口
γ１の上手において分岐されたダクト９０を介して導か
れ、上田筒部７４の下部すなわち絞り部７３の上部に設
けられた２次空気取入口９１から導入される。

分岐ダクト９０の途中には、絞り量が固定のまたは可変
の絞り９２が設けられる。

こうして２次空気ダクト５１から供給されてくる２次空
気は、その１０〜２０％が分岐ダクト９０からの２次空
気取入口９１に導かれ、残りの９０〜８０％が２次空気
取入ロア７に導かれる。

キルン排ガヌ噴人口８０から直進上昇されるキルン排ガ
スは、たとえば約１１００’ｃであり、下部逆円錐部γ
１の上方において破線矢符８１のように上下方向に旋回
する噴流層を内壁に沿って環状に形成する。

接線方向に破線矢符γ９のように送入されるダクト５１
からの２次空気は、内壁に沿って水平方向に旋回する。

原料投入ロア８からの原料は取入ロア７からの２次空気
よりも上方から投入され、そのため２次空気は下部逆円
錐部７１へ流下されて上昇が抑えられる。

したがって下部逆円錐部Ｔ１の炉壁近傍には、高濃度の
２次空気の旋回層ができる。

こり高濃度２次空気旋回層にバーナ１６から燃料が噴射
されて燃焼帯７６ａが形成される。

原料は、２次空気の水平旋回流がキルン排ガスの上昇噴
流に接して上昇速度の遅くなった部分に流れるので、燃
焼帯７６ａを一点鎖線８３のように覆い、こうして仮焼
反応空間８２が形成される。

そのため原料は、燃焼帯７６ａをキルン排ガスに対して
シールし、安定かつ速やかな燃料の燃焼酸化を可能にす
る。

原料は２次空気と均一に混合されて火炎に接触するので
、効率よく仮焼され、燃料の燃焼熱を直ちに吸収する。

そのため炉壁は局部加熱を生じることなく比較的低温に
保たれ、応じて炉壁に特別な耐火材を要せず、またＮＯ
ｘの発生量が低減される。

しかして、キルン排ガスは燃焼帯７６ａに近接して流れ
るので、キルン排ガス中に含まれるＮＯｘが燃焼帯７６
ａの炭化水素および原料によってＮ２などに分解され、
このことによってもまた、ＮＯｘの発生量が低く抑えら
れる。

さらにまた、２次空気取入ロア７からの２次空気は、そ
の量が前述のようにダクト５１からの空気量の８０〜９
０％に抑えであるので、千円筒部７２では、酸素不足気
味または低い過剰空気比となり、バーナ７６の燃料の熱
分解されたガスは不完全燃焼し、還元ガス雰囲気となる
。

そのためキルン排ガス中のＮＯｘが還元されて分解され
る。

この還元性気流とするための空気比は０．９〜１．０位
に保つことが好ましい。

仮焼反応空間８２において所望の脱炭酸率にまで仮焼さ
れた原料は、破線矢符８１で示された噴流層８２よりも
上方へ水平方向に旋回しながら上昇し、ここに渦室８４
が形成される。

この渦室８４の上部には前述のとおり絞り部７３が形成
されているので、キルン排ガスのヌロート部８０から噴
入された中心流が絞られる。

取入ロア７からの２次空気の旋回流によってもまた、キ
ルン排ガスの中心流が絞られる。

したがってキルン排ガスが千円筒部γ２な吹抜げてしま
うことが防がれ、千円筒部７２内において高温ガスと原
料との流れが乱れて両者が激しく混合し、かつ千円筒部
７２内での原料の滞留時間が長くなる。

さらに、絞り部７３によって千円筒部７２の内圧が高く
なり、燃焼効率が向上する。

こうして、千円筒部７２において高効率の熱交換が達成
されることになった。

絞り部γ３は、上田筒部７４において上下方向に旋回す
る第２の噴流層を形成する大きさに選ばれることが重要
である。

この第２噴流層によって、千円筒部１２から吹上げられ
てきた原料が実線矢符８５のように旋回される。

そのため原料の滞留時間が長くなり、熱交換効率が向上
される。

絞り部γ３の大きさ、かつしたがって絞り部７３を上昇
するガス速度を適当に選ぶことによって、原料投入ロア
８からの原料のうち、千円筒部７２において分解された
比重の小さいＣａＯなとのみを上進させ、未分解の比重
の大きいＣａＣＯ３のみが実線矢符８６のように千円筒
部７２に降下して再度加熱されるようにすることが可能
であり、原料を完全に分解することができる。

２次空気取入口９１からの２次空気によって千円筒部７
２から上昇してきたＮＯｘ還元ガスの未燃分は上置筒部
７４において完全燃焼される。

２次空気取入口９１は絞り部７３に近接しており、その
ため絞り部７３が形成する前記第２噴流層において未燃
分と２分空気取入口９１からの２次空気とが充分良好に
混合され、理論燃焼に近づくとともに完全燃焼が確実に
達成される。

このようにして千円筒部７２および上置筒部７４とにお
いて２段燃焼が行なわれ、キルン排ガスの脱硝が行なわ
れる。

上置筒部７４の上部に設けられた上絞り部７５は、絞り
部１３との間に上置筒部７４内で混合空間を形成するた
めのものである。

絞り部７３を上昇して第２の噴流層をつ（つたキルン排
ガスにたとえ未燃分が含まれていても、その未燃分は２
次空気を含む水平旋回流と充分混合し、この混合空間に
おいて燃焼を完了することができる。

したがって２次燃焼が防がれ、応じて特に下から２段目
のサイクロン２６のアルカリコーチングによる閉塞が防
がれる。

仮焼炉１０の風量は、２次空気ダクト５１に介装された
ダンパ９３（第１図参照）によって容易に最適値に調整
することができる。

２次空気はその取入ロア７から仮焼炉１０内へ接線方向
に送入されたけれども、他の実施例として、たとえば半
径方向にすなわち仮焼炉１０の軸線に向って送入されて
もよい。

このような場合においても、仮焼反応空間８２はキルン
排ガス噴入口８０の真上からずれた位置にあるように構
成され、そのためキルン排ガスの噴流によって仮焼反応
空間８２の形成が妨げられたり、乱されたりすることが
ないようにされる。

クリンカクーラ４０からの２次空気に代替して、室温大
気が導入されてもよい。

２次空気取入ロア７とバーナ７６とは、図示のように個
別的に単独で配設されてもよく、同心状に設けられても
よいけれども、バーナ７６からの燃料が２次空気によっ
て燃焼酸化されるように２次空気取入ロア７とバーナ７
６とは充分近接して配設されなげればならない。

本発明の他の実施例として、分岐ダクト９０に連なる２
次空気取入口９１は、絞り部７３の下部に近接して参照
符９４で示す位置に取付けてもよい。

このような位置９４に設けた場合においても、絞り部７
３の働きによって千円筒部７２の還元性ガスと分岐ダク
ト９０を通って取入口９４から吹込まれる２次空気とが
上置筒部γ４において充分混合されて燃焼する。

第５図は本発明のさらに他の実施例の仮焼炉１０ａを示
す。

この実施例は第２図〜第４図に関連して説明した実施例
に類似するけれども、その特徴とするところは、前述の
分岐ダクト９０および２次空気取入口９１は除かれてお
り、ロータリキルン３２とキルン排ガス噴入口８０とを
連結するスロート部１３の途中に、そのスロート部より
も大径の円筒状還元反応室１００が形成され、この還元
反応室１００には単一または複数の燃料（たとえば重油
）を供給するノズル１０１が設げられる。

ノズル１０１とバーナ７６との燃料量の和の約５〜１０
％が、ノズル１０１から還元反応室１００に供給される
。

ロータリキルン３２から上昇してくるたとえば約１１０
０℃のキルン排ガスによってノズル１０１からの燃料は
熱分解してＣＯや炭化水素などの可燃ガヌとなる。

キルン排ガス中に含まれる約１％程度の酸素によって可
燃ガスの一部が燃焼し、残余の未燃分はキルン排ガス中
のＮＯｘを強く還元して分解する。

還元反応室１００はスロート部１３よりも大径であるの
で、この部屋１００においてキルン排ガスの流れが不規
則に混乱して乱流となり、そのためキルン排ガスとノズ
ル１０１からの燃料とが充分混合接触され、ＮＯｘの分
解反応が促進される。

還元反応室１００の未燃分は上下円筒部７２，７４にお
いて燃焼を完結する。

以上のように本発明によれば、仮焼炉内において下方か
ら上昇してくるキルン排ガスの真上からずれた位置に燃
焼領域を形成し、この燃焼領域の上部を原料が覆うよう
にされるので、燃焼は安定且速やかに行なわれることに
なり、しかもその燃焼熱は効率よく原料に伝達される。

そのため仮焼炉を小形にして設備費を低廉化することが
できるとともに、仮焼炉内の焚き量を少なく調整するこ
とも可能になり、またサスペンションプレヒータとの設
置スペースのとりあいが解決し易（なる。

さらにまた、焼成装置全体の運転制御が容易となる。

−酸化炭素の発生するおそれが無くなり、２次燃焼は無
（、したがって熱消費は不所望に多くなることはなく、
サイクロンの閉塞が生じ難く、長期間にわたって安定な
運転を続行することが可能である。

さらに本発明によれば既存のサスペンションプレヒータ
に関連して仮焼炉を装設することが一層容易となる。

また炉体側壁に絞り部が設けられて第２噴流層が形成さ
れることによって、仮焼炉内における原料の滞留時間が
長くなって効率のよい熱交換が行なわれるとともに、そ
の絞り部よりも下方の仮焼炉部分における燃焼効率が高
く、わずかな過剰空気で安定した燃焼が得られ、排気損
失を小さくすることができ、しかもキルン排ガス中心流
のいわゆる吹抜は現象が防止され、したがって仮焼炉を
一層小型化することができるようになる。

さらに、キルン排ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を低減
することが簡単な構成で実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の系統図、第２図は第
１図の仮焼炉１０の拡大縦断正面図、第３図は第２図の
仮焼炉１０の平面図、第４図は第２図の切断面線ＩＶ−
ＩＶかも見た断面図、第５図は本発明の他の実施例の仮
焼炉１０ａＯ一部切欠拡犬正面図である。 １０．１０ａ・・・・・・仮焼炉、１３・・・・・・ス
ロート部、２０・・パ°′サスペンションプレヒータ、
２７・・・・・・原料投入シュート、３０・・・・・・
ロータリキルン、３２・・・・・・ロータリキルン尻、
４０・・・・・・クリンカクーラ、５１・・・・・・２
次空気ダクト、７１・・・・・・下部逆円錐部、７２・
・・・・・下田筒部、１３・・・・・・絞り部、７４・
・・・・・上置筒部、７５・・・・・・上絞り部、１６
・・・・・・バーナ、７６ａ・・・・・・燃焼帯、γ７
・・・・・・２次空気取入口、７８・・・・・・原料投
入口、８０・・・・・・キ）レン排ガス噴入口、８２・
・・・・・仮焼反応空間、８３・・・・・・原料、９０
・・・・・・分岐ダクト、９１・・・・・・２次空気取
入口、９２・・・・・・絞り、１００・・・・・・還元
反応室、１０１・・・・・・燃料供給ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロータリキルン尻に立設して形成された仮焼炉にサ
   スペンションプレヒータの下から２段目のサイクロンか
   らの原料を投入するシュートが接続されて成るセメント
   クリンカの焼成装置において、前記仮焼炉の下部に第１
   の噴流層が形成されるようにキルン排ガス噴入口が設け
   られ、前記仮焼炉にはバーナからの燃料の噴射口とその
   燃料の燃焼用空気の取入口とが前記燃料の燃焼酸化を行
   ない得るに充分近接して配設され、前記燃料噴射口と前
   記燃焼用空気取入口との上方に前記投入シュートの原料
   投入口が設けられ、前記原料が前記燃料の燃焼帯を覆っ
   て前記仮焼炉の内壁との間に前記原料の仮焼反応空間が
   形成され、この仮焼反応空間は前記仮焼炉の炉底の前記
   キルン排ガス噴入口の真上からずれた位置に選ばれ、前
   記第１噴流層の上方の炉体側壁に絞り部が設けられ、こ
   の絞り部によって第２の噴流層が形成され、前記燃焼用
   空気取入口から供給する燃焼用空気の量を前記第１噴流
   層が還元性雰囲気となるように選び、前記絞り部付近に
   設けた第２の燃焼用空気取入口から未燃分を燃焼させる
   ための燃焼用空気を供給することを特徴とするセメント
   クリンカの焼成装置。 ２ ロータリキルン尻に立設して形成された仮焼炉にサ
   スペンションプレヒータの下から２段目のサイクロンか
   らの原料を投入するシュートが接続されて成るセメント
   クリンカの焼成装置において、前記仮焼炉の下部に第１
   の噴流層が形成されるようにキルン排ガス噴入口が設け
   られ、前記仮焼炉にはバーナかもの燃料の噴射口とその
   燃料の燃焼用空気の取入口とが前記燃料の燃焼酸化を行
   ない得るに充分近接して配設され、前記燃料噴射口と前
   記燃焼用空気取入口との上方に前記投入シュートの原料
   投入口が設けられ、前記原料が前記燃料の燃焼帯を覆っ
   て前記仮焼炉の内壁との間に前記原料の仮焼反応空間が
   形成され、この仮焼反応空間は前記仮焼炉の炉底の前記
   キルン排ガス噴入口の真上からずれた位置に選ばれ、前
   記第１噴流層の上方の炉体側壁に絞り部が設けられ、こ
   の絞り部によって第２の噴流層が形成され、前記ロータ
   リキルン尻と前記キルン排ガス噴入口との間に燃料を供
   給する手段を設けてキルン排ガス中のＮＯｘを還元する
   反応室を形成したことを特徴とするセメントクリンカの
   焼成装置。