JPS59107946A - 石灰焼成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生石灰を石灰石から焼成する排ガス循環式石灰
焼成装置に関し、更に詳述すれば燃料として従来の重油
から低カロリガスへの転換を図るも生産性を低下させず
に生石灰を焼成し得る排ガス循環式石灰焼成装置に関す
る。

生石灰（Ｃａｂ）は下記（１）式に示す反応に基づき、
即ち約８２０℃程度に加熱して石灰石（Ｃａ　Ｃ０３）
から二酸化炭素（ＣＯ，）を分離させることによって焼
成される。

ＣａＣ０ａ−ＣａＯ＋ＣＯ２−４３ｋｃａｌ　　　　−
（１）斯かる生石灰を焼成する装置として、従来、排ガ
ス循環式焼成炉が用いられている。該排ガス循環式焼成
炉においては、生石灰焼成のための原石たる石灰石を降
下させつつ通過させる原石収容部の外周を格子にて構成
し、前記原石収容部下部の外周に形成した燃焼室内にて
燃料を燃焼させて得た燃焼ガスをバーナ取付位置の反対
側へ迂回させた後、原石収容部内へ導き、その中を通過
する石灰石の加熱に寄与させるべく原石収容部内を横断
させ、然る後に原石収容部外へ導くが、その原石収容部
外へ出た燃焼排ガスの一部は、エゼクタのノズルから一
定の吐出圧（約４０００　ｍＨ２Ｏ）にてディフューザ
内へ吐き出される助燃空気の流れによって吸引され、該
ディフューザにて前記燃焼室内ヘ導かれることにより循
環するようになっている。

前記燃料としては、生石灰の焼成が前述の如く対流熱伝
達にζ基づいて行われるので低カロリガスも使用するこ
とができる。そこで最近のエネルギ事情を反映して従来
の重油から高炉ガス（ＢＦＧ）等の低カロリガスへの転
換が試みられている。然るにそのような低カロリガスを
単独で燃焼させることは、可燃範囲が狭いこと、火炎温
度が低くて着火が不安定となること等の理由から避ける
べきである。従ってコークスガス（ＣＯＧ）等と混合し
たガス（以下Ｍガスという）を使用することが考えられ
ているが、Ｍガスを使用する場合には重油に比してガス
輻射が少なくなり、火炎温度が低くなって生産能率が低
下する等の理由から、従来の重油用に設計製作された焼
成炉においてＭガスを燃料としてそのまま使用すること
はできない。

本願出願人は上述した問題の対策として、燃料の単位発
熱量に応じて空気比及び循環ガス比（循環される燃焼排
ガス量と副助燃空気量との比）を制御する７ことが有効
であることを知見した。本発明は斯かる知見に基づいて
なされたものであり、燃料として従来の重油から２００
０　ｋｃａｌ！／Ｎｙ＋以下の低カロリガスへの転換を
図りつつ生産性を低下させずに生石灰を焼成する排ガス
循環式石灰焼成装置を提供したものである。

以下本発明に係る石灰焼成装置についてその実施例を示
す図面に基づいて詳しく説明する。

１１は石灰焼成炉１の中央部を構成する原石収容部であ
り、鉛直に配置され、角柱状の格子１１ａにてその外周
が構成されている。その上端には摺り林状のホッパ１２
が、またその下端にはコンベア２上へ排出口を開口させ
たシュート１３が夫々連設されている。該原石収容部１
１けホッパ１２及びシュート１３を連設させるために上
下中央部に形成した貫通部分１４ａ、　１４ｂを除き、
耐熱材からなる炉外殻１４にて周囲が覆われている。該
炉外殻１４の内径は前記原石収容部１１の外径より所定
寸法だけ大きく設計されて両者間にガス通流空間１５が
形成されている。

そのガス通流空間１５の下部は燃焼室１５ａに相当し、
該燃焼室１５ａには低空気比にてガス燃料を燃焼させ得
るバーナ３が取り付けられている０即ち、炉外殻１４の
下部には、流量調節弁３１ａ及びオリフィス流量計３１
ｂを管中途に配し、ガス燃料（発熱量１８７０　ｋｃａ
ｌ／ＮｒｄのＭガス）を供給する燃料供給管３１並びに
流量調節弁３２ａを管中途に配し、主助燃空気を供給す
る空気供給管３２が接続された前記バーナ３がその吹出
口を炉内に向けて取り付けられている。そして燃料供給
管３１にて供給される燃料と空気供給管３２＆でて供給
される主助燃空気とをバーナ３内にて混合し、更には後
述する副助燃空気も加えて燃焼室１５ａ内にて燃焼させ
て燃焼ガスを発生させる。

なお、原石収容部１１の上記燃焼ガスの炎が直接光たる
部分においては、前記格子１１ａに替えて閉鎖され九周
壁１１ｂが取り付けられており、燃焼するガスの炎が原
石収容部１１内へ直接入らないようになっている。

更に前記ガス通流空間１５のバーナ３取付位置上方には
筒状のディフューザ５が配置されているが、該ディフュ
ーザ５の上側開口部には、圧力計４ｂを管中途に配し、
空気を供給する空気供給管４１に接続されたエゼクタ４
のノズル４ａが挿入されており、その下側開口部は前記
バーナ３のすぐ上方に位置している。そして前記燃焼排
ガスの一部ハ、エゼクタ４のノズル４ａから吐き出され
る副助燃空気の流れ（図中、破線矢符にて示す）によっ
て吸引され、ディフューザ５にて前記燃焼室１５ａ内へ
導かれて循環するようにな？でいる。

また前記ホッパ１２及び前記シュート１３には、燃焼排
ガスを炉外へ導く排ガス排出口６及び７が取り付けられ
ている。そして該排ガス排出口６及び７は、管中途にオ
リフィス流量計６１ａを配した排ガス排出管６１及び熱
交換器８内に導かれた排ガス排出管７１に夫々接続され
ている。その排ガス排出管７１は、プロア８１にて吸引
された空気を予熱して前記助燃空気となすための熱交換
器８内の配管系を経て前記排ガス排出管６１に接続され
ている。また前記熱交換器８にて予熱される空気を送給
する空気送給管８２＃−１：、、その管中途に温度肝８
２ａ１流量調節弁８２ｂ及びオリフィス流量計８２Ｃを
配し、その末端は助燃空気を供給するための前記空気供
給管３２及び４１に接続されている。

なお、上述したオリフィス流量計３１ｂ、　６１ａ。

８２ａ１温度計８２ａ等の他にも制御のだめのデータを
得るためのセンサとして、原石収容部１１と炉外殻１４
との間のガス通流空間１５の適宜位置には燃焼室１５ａ
の温度並びに０２ガス（又はｃｏガス）の濃度を計測す
べく温度計１５ｂ及びガス分析計１５ｃが、またエゼク
タ４のノズル４ａの近傍には循環される燃焼排ガスの温
度を計測すべく温度計４ｃが、更にホッパ１２内の適宜
位置には排出される燃焼排ガスの温度を計測すべく温度
計１２ａが夫々配されている。そしてこれらのセンナに
よる計測データは全て演算制御装置９へ入力される。更
にその演算制御装置９へｌ−１：設定器１（Ｎ（て設定
される循環ガス比ｒ１空気比ｍ１燃料単位量当たりの理
論空気流量Ａｏ１理論ガス流量Ｇい発熱量Ｈ／等のデー
タも入力される一方、そこで演算された制御信号は前記
流量調節弁３１ａ、　３２ａ、　８２ｂへ出力される。

次にこのような構成の本発明装置によって重油からガス
燃料への転換が図れるとする理由について説明する。生
産性を変化させることなく燃料の転換を行うことは転換
前後の燃料原単位を一定にすることを意味し、これを換
言すれば燃焼ガスの温度及び流量を一定にすることにほ
かならない。

いま、石灰焼成装置の炉内各位置での温度、比熱を一定
とすれば熱バランスの上か、ら下記（２）式が成立する
。

Ｑｔｎ　＋ＱＡ　＋　ＱＲ＝　Ｑｃａｏ　＋　ＱＲ＋　
ＱＷ　　、　　−（２）但し、Ｑ！ゎ：供給される燃料
の顕然 ＱＡ：副助燃空気の顕然 ＱＲ：循環される燃焼排ガスの顕熱 Ｑｃａｏ　：石灰生成熱 Ｑｗ：排ガス排出管７から排出される燃焼ガスの＠熱 また排ガスバランスの上から下記（３）式が成立する。

但し、ｍ　：空気比 Ａｏ：理論空気流量 Ｇｏ：理論排ガス流量 Ｈｌ：発熱量 ＧＲ：循環される燃焼排ガスの流量 Ｇｃｏ、　：二酸化炭素ガスの流量 Ｇｗ：排ガス排出管６，７から排出される燃焼ガスの流
量 更に燃料を重油からＭガスシζ転換する場合、燃料原単
位を一定にするためには、前記（２）式、（３）式より
導かれる下記（４）式を満足させる必要がある。

但し、ダッシュ（りなし二重油焚の場合ダッシュ（りあ
り二Ｍガス焚の場合 即ち、燃料の単位発熱量に応じて空気比を変更すればよ
いということになる。然るに空気比を変更する場合には
副助燃空気の流量を変更する必要がある。助燃空気流量
を変更する場合は（５）式に示す循環ガス比ｒを変更す
る必要がある。

０゛　　　　・・・（５） ３ 但し、ＧＲ”循環される燃焼排ガスの流量Ａ３：副助燃
空気の流量 つまり循環ガス比「も制御する必要が生じる。

この循環ガス比「の制御は、圧力計４ｂによる計測を行
いつつ流量調節弁３２ａの弁開度を調節し、空気供給管
３２によってバーナ３へ直接供給される主助燃空気の供
給量を調節することにより、間接的に空気供給管４１に
よる副助燃空気供給量を調節し、エゼクタ４のノズル４
ａよりの空気吐出圧を制御することにより行われる。な
お、エゼクタ４のノズル４ａの口径を変えることによっ
ても制御が可能である。また空気供給管４１に流量調節
弁を設けてもよい。

次に演算制御装置９の制御内容を説明する。

先ず、温度計４　ｃ　、　　１２ａ、　１５ｂによる炉
内温度及び排ガス温度計測データに基づき、所要燃料供
給量を演算し、これを実現すべくオリフィス流量計３１
ｂによる計測データをフィードバック信号とし実流量調
節弁３１ａの開度調節を行わせて炉内温度が所定温度と
なるように燃料供給量の制御を行うＯ 次に上記燃料供給量に見合う助燃空気量を算出する。こ
れは燃料供給量とその単位当たりの理論空気流量ＡＯと
空気比ｍとの積にガス分析計１５ｃにて測定された燃焼
ガス中の０２ガス量にて定まる量を加えて求められる。

助燃空気量の制御はこの演算結果に基づいてオリフィス
流量計８２ｃをフィードバック信号とした流量調節弁８
２ｂの開度調節シてて行われる。

然してバーナ３へ供給される燃料及び熱交換器８にて予
熱された助燃空気は、そのバーナ３内にて混合され、燃
焼室１５ａ内にて燃焼するが、その結果発生する燃焼ガ
スは、図中の矢符にて示す如く、バーナ３取付位置の反
対側のガス通流空間１５へ迂回した後、格子１１ａを経
て原石収容部１１内へ導かれる。そして該燃焼ガスは原
石収容部１１内を横断してその中を降下しつつ通過する
石灰石の加熱に寄与した後、その一部はバーナ３取付位
置側のガス通流空間１５へ導かれて燃焼排ガスとなる。

この燃焼排ガスは空気供給管８２から空気供給管４１へ
入った助燃空気をエゼクタ４のノズル４ａからディフュ
ーザ５内へ吐き出すことによって生じる副助燃空気の流
れに吸引され、更には前記バーナ３の吹出口へ導かれて
循環する。

との副助燃空気量によって循環ガス比が定まるのである
が、演算制御装置９は設定循環ガス比ｒを実現するに要
する副助燃空気量を演算し、この量の空気が空気供給管
４１、エゼクタ４内を通流するように主助燃空気が通流
する空気供給管３２の流量調節弁３２ａの開度調節を行
う。

斯くして排ガスを循環させることによって炉内のガス濃
度を一定に保持し、熱効率も最大となるような制御が可
能となり、燃料として低カロリガスを使用しつつも生産
性を低下させずに生石灰を焼成することが可能となる。

なお、燃焼ガス中のＯ，ガ、スの濃度に関するデータと
しては、燃焼室１５ａ近傍のガス分析計１５ｃにて計測
したものを用いたが、エゼクタ４のノズル４ａ近傍にお
いて計測したものを用いても差支えない。また剪述の如
く循環される燃焼排ガス以外のガスは、排ガス排出口６
より排ガス排出管６１経由にて炉外へ直接排出されるこ
と又１−１排ガス排出ロアより排ガス排出管７１経由に
て燃焼用空気を予熱すべく熱交換器８内へ送給された後
、炉外へ排出されることにより処理されるのは従来通り
である。

以上詳述した如く、本発明に係る石灰焼成装置は主助燃
空気量及び副助燃空気量を変更し得る手段と低空気比に
て燃焼ガスを燃焼させ得るバーナとそれらの制御装置と
を具備しているので、燃料の単位発熱量に応じて空気比
及び循環ガス比を制御することができ、燃料として低カ
ロリガスを使用しつつも生産性を低下させずに生石灰を
焼成することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す模式図である。 １・・・石灰焼成炉　１１・・・原石収容部　１１ａ・
・・格子　１４・・・炉外殻　１５ａ・・・燃焼室　２
・・・コンベア３・・・バーナ　４・・・エゼクタ　４
ａ・・・ノズル　５・・・ディフューザ　８・・・熱交
換器　９・・・演算制御装置１０・・・設定器 特　許　出　願　人　　　住友金属工業株式会社外１名 代理人　弁理士　　河　野　登　犬

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃焼ガスを炉内の原石収容部へ供給して加熱し、加
   熱後の燃焼排ガスの一部をエゼクタから炉内へ吹き込ま
   れる副助燃空気と共に燃焼室へ循環させるようにした排
   ガス循環式の石灰焼成炉と、前記エゼクタへの空気供給
   量調節弁と、石灰焼成炉のバーナ部へ供給する主助燃空
   気量の調節弁とを備え、更に燃料原単位を所定値となす
   べく、ガス燃料の単位発熱量に応じて規定される空気比
   及び循環される燃焼排ガス量と副助燃空気量との比を実
   現するように前記両調節弁の開度制御を行う装置を具備
   することを特徴とする石灰焼成装置。