JPS602265B2 - 粉末原料の■焼法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石灰から成るかあるいは石灰を含む予熱した粉
末原料（例えばセメント原料粉末）を、仕上げ蝦煉およ
び（あるいは）必要ならば他の熱処理を行う前に熱を加
えることによって少な〈とも部分的に蝦焼することに関
する。

本明細書において、蝦暁とは吸熱反応過程である炭素カ
ルシウムからの二酸化炭素の駆除（ＣａＣ０３→Ｃａ０
十Ｃ０２）と解すべきである。原料がセメント原料粉末
である場合、蝦暁後の上記仕上げ用熱処理は焼結であり
、この焼綾によってセメントクリンカーが生じる。かか
る焼結は発熱反応過程である。セメント原料粉末をセメ
ントクリンカーにするために必要な熱は、通常燃料の燃
焼によって与えられるが、この燃料は燃焼用空気と一緒
に燃焼室へ供給され、塵ガス（ｓｍｏｋｅｇａｓ）を形
成する。この結果、燃焼中に含まれているエネルギーは
煙ガスを高温度に加熱するために放出される。次に、こ
の高温の煙ガスを熱処理しようとする原料粉末と接触さ
せる。原料粉末の焼結は上記のように発熱過程なので、
熱は主として原料粉末の予熱および蝦焼に用いられるが
、実際には暁緒を開始させるために熱を加えねばならな
い。特に、原料粉末中にアルカリが存在することおよび
そのことから釆る欠点のために、一つの熱源からの熱ガ
スによって原料粉末の子熱および蝦焼を行い、もう一つ
の熱源からの熱ガスによって蟻結を開始させることが特
に好ましい。

セメント原料粉末の蝦焼の場合には、低温でこの工程を
行うことが望ましい。

しかし、高温の鰹ガスによってこの蝦焼を行うのは、局
部的および一時的な原料粉末の過熱が生じる危険が大き
いので困難である。原料粉末の一部分が短時間過熱され
ただけでも、アルカリ蒸気が発生したりあるいは溶融物
が生じてケーキングが起こったりすることがある。また
、蝦暁段階での原料粉末の過熱は、セメントクリンカー
の全製造工程中の後の方の段階で起こる筈の化学反応を
妨害する場合もある。

例えば、全工程中の暇焼を行うべき段階でクリンカー鉱
物が生成することは、全工程の不利な進展を意味する。
本出願の濠出願である特許豚昭４８−１３８０４９号（
特関昭４９−９９１２３号）には、石灰から成るか、あ
るいは石灰を含む子熱した粉末原料の少なくとも一部分
を、少なくとも部分的に蝦焼させるために必要な、それ
自体が可燃性ガスであるか、または熱粉末原料に出会っ
たとき可燃性ガスを放出するような燃料と密に混合して
、原料を可燃性ガス中に浮遊させ、次にこのガス／粉原
料サスペンションを可燃性ガスが燃焼し、且つ個々の原
料粒子がほぼ等温的に蝦燐されるように酸素含有ガス流
と接触させ、このようにして処理した原料粒子を燃焼お
よび蝦糠工程からの全排出ガス流と同伴させ、且つ最終
的にこのガス粒から分離することから成る、粉末原料を
少なくとも部分的に蝦擁する方法が記載され、且つ特許
請求の範囲となっている。

上記同時出願中に記載してある一つの特別な実施例では
、管状蝦暁室の中央を通って上方へ酸素含有ガス流が流
れており、予熱した原料と燃料とはダクト中で密に混合
され、燃料ガス／原料のサスペンションはダクトから蝦
嬢室底部へ放出され、酸素含有ガス流と接触する。

この結果、中央ガス流と蝦嘘室の壁との間に渦が生じ、
同時に燃料ガスの燃焼と低温での原料の蝦暁とが起こる
。蝦暁した原料粒子と燃料の燃焼ガスとは、最終的には
ガス流と共に蝦焼室の頂部から送り出される。本発明者
らは現在、親出願の上記方法は、燃料と予熱原料とを別
々に蝦暁室底部へ供給するという改良を行うことによっ
て単純化できることを見出した。

本発明の石灰から成るかあるいは石灰を含む予熱した粉
末原料の少なくとも部分的暇燐を行う方法は、管状蝦焼
室の中央を通って上方へ酸素含有ガス流を流し、予熱源
料とこの原料の少なくとも部分的蝦嬢を行うのに必要な
、それ自体が可燃性ガスであるか、あるいは暇焼室の温
度で可燃性ガスを放出するような燃料とを、別々に蝦焼
室の底部へ供給し、中央ガス流と蝦焼室壁との間で渦が
生じ、渦中で可燃性ガスが燃焼し、且つ個々の原料粒子
がほぼ等温的に蝦暁されるようになっており、このよう
に処理された原料粒子と燃焼および蝦焼過程からの排出
ガスとを、中央ガス流で蝦競室外へ送り出した後、最終
的に粒子をガス流から分離することから成る。

本発明はまた上記の改良方法を実施するための蝦暁プラ
ントも含んでいるが、このプラントは直立軸を持つ管状
蝦焼室、蝦暁室の底部にある中央導入口、この中央導入
口を通って酸素含有ガス流を上方へ流す手段、蝦焼室の
頂部にあって粒子／ガスセパレーターに通じている中央
排出口、およびニ競室の底部へ原料と燃料とを別個に放
出するための別個のダクトから成っている。

本発明の改良方法は、蝦暁室中へ放出させる前に原料と
燃料とを密に混合させる手段を設けなくともよいという
点で、親出願の方法よりも単純である。

蝦焼室中への原料放出と燃料放出を別個に行うもう一つ
の利点は、燃料と酸素と原料粒子との間の接触をより正
確に制御し、従って燃料の燃焼と原料の蝦焼をより正確
に制御するために、原料と燃料を異なる方向に、または
異なる位置で燭．暁室中へ放出することができる点であ
る。例えば、蝦暁室の底部で中央酸素含有ガス流のまわ
りに、濃厚な原料粒子雲の渦ができるように、原料粒子
を中央ガス流に向かって放出し、且つ燃料をこの濃厚な
渦中へ放出することによって、燃料ガスが渦中での原料
粒子の浮遊を助けるようにすることは望ましいことであ
る。実際には、酸素含有ガス流が暇焼室底部の中央を通
って蝦焼室に入るが、蝦焼室中を上昇して行く間に拡が
るので、ガス流の速度は減少する。

このガス流は燃料ガス／粒子サスペンションがガス流の
側面と綾触するとき、このサスペンションを連行するこ
とによって渦の生成を促進し、その結果サスペンション
は蝦焼室中の少し上方へ運ばれた後に外方および下方へ
落下し、その後再びガス流に連行される。渦の濃度は渦
が蝦煉室中を上昇して行って、遂に蝦嬢室の頂部から送
り出されるまで次第に減少する。この過程中に、密に混
合し且つ一様に分布した燃料ガスと原料粒子とは周期的
にガス流中の酸素分子と後触し、この接触が起こる度に
燃料ガスは燃焼する。しかし、感知できる程の炎が生じ
る前に、近接している熱原料粒子の蝦暁が開始され、こ
の蝦孫が吸熱反応なので局部的に温度が下がり、従って
燃料ガスは炎を出さずに燃えるが、蝦暁のために所要な
熱は生成する。かくして、蝦焼は望ましい低温（例えば
８５０ｏ 〜１０００ｏｏ）でほぼ等温的に行われる。
その他の面、例えば酸素含有ガス源、使用燃料の種類お
よび利点などは親特許中に記載したものと同じである。
酸素含有ガス導入口のまわりの蝦擬室底壁は、内方およ
び下方へ傾斜していると有利である。

この場合、原料をこの底壁上へ放出すると、原料は傾斜
に沿ってすべり落ちて酸素含有ガス流と接触し、ガス流
によって連行されて最下部の渦ができる。この場合、原
料を放出するダクトより半径方向に内側で上記傾斜底壁
を通して燃料を上方へ放出することによって燃料が、底
盤をすべり落ちて釆る原料中へ上に向かって放出される
ようにすることができる。原料導入用のダクトを１個だ
け用いる場合には、邪魔板を用いて中央ガス流へ向かっ
て内方へ放出される原料を分割して、ガス流の両側から
対称的に供給できるようにすることができる。

また、２個以上の原料供給用ダクトを用いる場合には、
原料を中央酸素含有ガス流へ向かって対称に且つ接線方
向に放出して、ガス流のまわりに原料を分布させること
ができる。下方および内方に煩斜している暇焼室底壁が
平滑な場合には、原料は底壁上を拡がって薄層としてす
べり落ちる煩向がある。

しかし、もし底壁表面に交互の一連の山と谷ができてい
て、この山と谷が中央ガス流に向かって内側に、例えば
半径方向にすなわち一般にガス流に対して接線方向に伸
びていれば有利である。この山および谷は底壁自体を波
形にするか、あるいは底壁ラィニングの上側表面に波形
をつくるかすることによって得られる。 ・底壁の
上側表面に山および谷を設けることにより、原料は谷に
沿った流れとなってすべり落ちるので、底壁表面全体に
拡がって薄層になることはない。

原料の流れが上昇する中央酸素含有ガス流に達したとき
、流れは原料のジェットのような作用をしてガス流中に
侵入し、ガス流の内部と混合するようになる点が一つの
利点である。これに対して、底壁が平滑で、原料が薄層
としてすべり落ちる場合には、侵入はほとんど起こらず
、原料はガス流によって直ちに上方および外方へ投げ出
され、ガス流の内部との十分な混合はずっと後の段階で
蝦暁室中のずっと上の方でないと起こらない。もう一つ
の利点は、燃料を原料放出用ダクトに対して半径方向に
内側で、且つ谷の底部を通して放出する場合、平滑な底
壁をすべり落ちる原料薄層中へ上方へ向かって燃料を放
出する場合に比べて、燃料とこの燃料がその中に放出さ
れる比較的薄い原料の流れとの混合がずっと密にできる
点である。

この密な混合の結果、燃料が燃料油のような液体または
粉炭のような固体である場合、原料内で強力な燃料ガス
生成が得られる。本発明の改良蝦焼装置を組込んだロー
タリーキルンプランド（例えばセメント焼成用キルンプ
ラント）では、キルンにサイクロンストリングプレヒー
タ一を取付け、このブレヒーターの最後から２番目の段
で予熱原料を暇競室へ供給し、且つ最終段が蝦競室の上
端から出る少なくとも部分蝦燐された原料の分離器とし
て作用し、分離した原料をサイクロン最終段からキルン
上端へ供給して焼成することができる。

酸素含有ガス流は予熱することができ、好ましくは、キ
ルン中で焼成された原料を次に冷却するためのクーラー
中で使用した使用済みの冷却用空気である。使用済みの
冷却用空気の一部分は、キルン中の炎を燃やすために用
い且つ一部分は蝦焼室中へ導入する酸素含有ガス流とし
て使用することができる。本発明を実施するための装置
の二、三の実施例を添付図面に示してある。

第１図に示した蝦糠室には、軸が垂直な円筒形本体１お
よび切頭円錐形の底壁２と頂壁３とがある。

底壁２の中央には酸素含有ガス供給管４が連結し、頂壁
３の中央には排出管５が連結している。本体１の下部に
は、壁を通って底壁２とほぼ同じ角度で子熱粉末原料供
給管６が突き出ている。１〜６の部分にはすべて断熱用
ライニングが施されている。

燃料供給管７は、管６の近くに、管６より半径方向に内
側で底壁２を貫通して突出している。

燃料が気体かあるいは燃料油のような粉体である場合に
は、加圧下に管７から供給することができる。また、粉
炭のような固体燃料を用いる場合には、スクリューコン
ベアで強制的に燃料を管から押し出すことができる。混
合燃料も使用できる。第１図の中央の矢印は、蝦暁室中
へ上方へ向かって送り込まれる酸素含有ガス流を示し、
曲がった矢印は蝦焼室中全体にわたって形成され、且つ
原料と燃料とを絶えず中央ガス流と接触させるようにす
る渦を概略的に示したものである。これらの渦中の原料
粒子雲の濃度は、蝦暁室中を渦が上昇するにつれて次第
にうすくなる。曲がった矢印は第２図および第３図にも
示してある。蝦擁した粒子と排出ガスとは、管５から送
り出された後粒子はガスから分離される。第１図と第２
図では唯１個の原料供給管６を用いているが、第２図で
は、邪魔板８を用いて原料流を分割して中央ガス流のま
わりに分布させることができる様子を示してある。

第２図には、管６に対してほぼ反対側に燃料導入管７が
あることを示している。第３図は２本の原料供給管６，
６′を中央ガス流の反対側に接続方向に配置したもう一
つの実施例を示す。

この場合には２本の燃料供給管７，７′を用いる。第４
図および第６図は、底壁の上側表面に半径方向に伸びて
いる交互の山３６および谷３７が設けてある実施例を示
す。

この場合には、燃料導入ダクト７は原料供給管６に対し
て半径方向に内側の谷３７の底部に開いていて、原料と
燃料とが同じ谷に放出されるようになっている。第５図
はもう一つの実施例を示し、この実施例は山３６と谷３
７とが中央ガス流に対して接線方向に伸びており、且つ
近接した原料供給管と燃料導入ダク，トとの対６，７′
および６′，７′が、直径方向の反対側に設けてある点
で第４図の実施例と異なっている。

第７図はセメント焼成プラント中の組込まれた蝦隣室を
示す。

このプラントにはプラネタリー冷却管１０を備えた回転
ドラム式クーラー９があり、処理済み原料をホツパ−１
１中へ放出する。クーラー９からの使用済み冷却用空気
はフード１２を通り、一部分は矢印１３に従って蝦焼室
１の管４中へ送られ、一部分は矢印１４に従ってセメン
トクリンカーを焼成するキルン１５中へ送られ、クリン
カーはキルン１５を出てフード１２を通ってクーラー９
へ落下する。キルン１５にはサイク。

ンストリングブレヒーターが備え付けてあるが、このヒ
ーターの下側サイクロン１６はプレヒーター自体の部分
を形成しない。サイクロン１６は立ち管１７を通してサ
イクロン１８に連結し、サイクロン１８はまた立ち管１
９を経てサイクロン２川こ連結しており、廃ガスは管２
０′、送風機２１、フィルター２２、排気管２３を通っ
て大気中へ放出される。原料はホッパー２４および制御
弁２５を含む管２６を通ってプラント中へ供給され、通
常の方法で予熱され、サイクロン２０で分離され、回転
スルースゲート弁２７および管２８を通り立ち管Ｉ７中
へ送られ、そこでさらに子熱された後、サイクロン１８
内で分離される。

子熱された原料は、入口にスルース２９が付いている管
６を通って蝦焼室へ送り込まれる。管５を通って蝦焼室
を出るガス中に連行される少なくとも部分的に蝦焼され
た原料は、サイクロン１６でガスから分離され、スルー
ス３０と管３１とを通ってフード３２中へ送られ、そこ
からキルン１５中へ送られて焼成される。

キルンはバーナー３４からの炎３３で着火される。キル
ン排出ガスはプレヒーターで使用するためライン３５を
通って送ることができる。本発明の関連事項及び実施態
様は次のとおりである。

｛１｝ 原料粒子が中央酸素含有ガス流に向って放出さ
れる、特許請求の範囲第１項記載の方法。

｛２｝ 原料を蝦焼室の下方及び内方へ傾斜した環状底
壁上へ供給し、燃料をこの底壁を通して上方へ放出させ
る、特許請求の範囲第｛１）項または上記第｛１｝項記
載の方法。（３｝ 底盤上への原料放出部に近く且つ原
料放出部より半径方向に内側にある、底壁を通して上方
へ燃料を放出させる、上記第（２）項記載の方法。

（４｝ 原料が底壁中に設けた１個以上の谷部に沿って
ガス流と接触しつつ底壁をすべり落ちる、特許請求の範
囲第１項および上記第１ｌ項〜第３’項のいずれか１項
記載の方法。（５｝ 上記第糊項の方法による場合、燃
料を放出する底部を通って上方へ谷部中へ原料を放出す
る、上記第（４ー項記載の方法。

（６｝ 添付図面で示した実施例のいずれか一つに関し
て説明した、特許請求の範囲第１項記載の方法。

｛７） 前記特許請求の範囲第１項および上記第ｍ項〜
第（６｝項のいずれか１項記載の方法で少なくとも部分
的に暇暁したセメント材料。

｛８｝ 蝦焼室が下方および内方へ傾斜している環状底
壁を有する、特許請求の範囲第２項記載のプラント。

【９｝ 少なくとも１個の原料放出用ダクトが蝦晩室の
側壁の底部を通して底壁上へ放出し且つ少なくとも１個
の燃料放出用ダクトが底壁を通して上方へ放出する、上
記第■項記載のプラント。

柳 原料放出用ダクトと燃料放出用ダクトとが互し・に
対をなして接近して配置されている、上記第側項記載の
プラント。ＯＵ 底壁の上例表面が内方に伸びている交
互の−蓮の山部と谷部とで形成されている、上記第‘８
ー項〜第皿項のいずれか１項記載のプラント。

０２ 原料が谷原料放出用ダクトから谷部中に放出され
、且つ対応する燃料放出用ダクトが谷部の底に閉口して
いる、上記第ＯＵ項記載のプラント。

０３ 添付図面の第１〜６図に示した実施例のいずれか
１つに関して実質的に説明した、特許請求の範囲第２項
記載のプラント。

０４ 特許請求の範囲第２項および上記第■項〜第０３
項のいずれか１項記載の蝦焼プラントを組込んだロータ
リーキルンプラントにおいて、キルンがサイクロンスト
リングプレヒータ‐（ｃｙｃｌｏｎｅｓｔｒｉｎｇｐｒ
ｅｈｅａｔｅｒ）を備えており、このプレヒーターの最
終から２番目の段が予熱した原料を原料放出用ダクトか
ら蝦暁室へ供給するように配置され、且つプレヒーター
の最終段が粒子／ガスセパレーターとして作用し、サイ
クロンの最終段が分離された原料をキルン中へ供給して
燃焼させるためにキルンの上端に連結している上記ロー
タリーキルンプラント。

０９ キルンの下端に連結されていてキルン中で燃焼し
た原料を冷却するクーラーを組み込んであり、このクー
ラーを蝦焼室に連結し、クーラー中で使用した後の使用
済み冷却用空気を酸素含有ガス流として供給する、上記
第肌項記載のプラント。

０６｝ 添付図面の第７図に関して実質的に説明した、
上記第０４ー項記載のプラント。

追加の関係 本出願の原出願である特許第１２２７４５号（特公昭５
７−１００５２号公報）は、石灰から成るか、あるいは
石灰を含む子熱した粉末原料の少なくとも一部分を、少
なくとも部分的に蝦暁させるために必要な、それ自体が
可燃性ガスであるか、または熱粉末原料に出会ったとき
可燃性ガスを放出するような燃料と密に混合して、原料
を可燃性ガス中に浮遊させ、次にこのガス／粉末原料サ
スペンションを可燃性ガスが燃焼し、且つ個々の原料粒
子がほぼ等温的に蝦暁されるように酸素含有ガス流と接
触させ、このようにして処理した原料粒子を燃焼および
蝦競工程からの全排出ガス流と同伴させ、且つ最終的に
このガス粒から分離することから成る、粉末原料を少な
くとも部分的に蝦擁する方法が記載され、且つ特許請求
の範囲となっている。

本願は親出願の上記方法に、燃料と子熱原料とを別々に
蝦焼室底部へ供給するという改良を行ったものである。
従って本願は原出願の構成に次〈事ができない事項の主
要部をその構成に欠くことが出来ない事項の主要部とし
且同一の目的を達成するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一つの蝦競室の中央垂直断面図であり
、第２，３，４，５図は第１図の線ローＤＩこついての
断面図であり、四つの異なる蝦暁室の実施例を示し、第
６図は第１図の線の〜Ｗについての断面図であり、第４
図の実施例の変形であり、第７図はセメント焼成用キル
ンブラントの概略図で、部分的に断面図で示してある。 １：円筒形体、２：頂壁、３：底壁、４：供給管、５：
排出管、６：子熱粉末原料供給管、７：燃料供給管、９
：冷却管、１０：クーラー、１２：フード、１５：キル
ン、１６：サイクロン、２４：ホツパー、３６：山部、
３７：谷部。Ｆｉｇ７Ｆｉ９．１ Ｆｉｇ２ Ｆｉ９３ Ｆｉｇム Ｆｉｇ５ Ｆｉ９６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石灰から成るかあるいは石灰を含む予熱した粉末原
   料とこの原料の少なくとも部分的■焼を行なうために必
   要な燃料とを■焼室底部で導入し、■焼室中を上方に通
   される酸素含有ガス流中で浮遊させ、上記ガス流中で上
   記燃料を燃焼させ上記原料を■焼し、その後上記ガス流
   中に浮遊された上記のように処理された原料を■焼室中
   を上方へ放出し上記ガス流から分離する上記原料の少な
   くとも部分的■暁を行なう方法において、 上記予熱原
   料を■焼室の内方および下方へ傾斜している環状底板上
   に供給すること、上記燃料を上記環状底板を通して上方
   に放出すること、および上記酸素含有ガス流を上記環状
   底板の下部で中央に導入することを特徴とする上記■焼
   方法。 ２ 石灰から成るかあるいは石灰を含む予熱した粉末原
   料を■焼室の内方および下方へ傾斜している環状底板上
   に供給し上記原料の少なくとも部分的■焼を行なうため
   に必要な燃料を上記環状底板を通して上方に放出し、上
   記環状底板の下部で中央に導入され■焼室中を上方に通
   される酸素含有ガス流中で浮遊させ、上記ガス流中で上
   記燃料を燃焼させ上記原料を■焼し、その後上記ガス流
   中に浮遊された上記のように処理された原料を■焼室中
   を上方へ放出し上記ガス流から分離することからなる上
   記予熱した粉末原料の少なくとも部分的■焼を行なう方
   法を実施する■焼プラントであつて、 直立軸を有する
   管状■焼室、■焼室底部にある中央入口、入口を通して
   酸素含有ガス流を上方へ送る手段、■焼室の頂部にあっ
   て粒子／ガスセパレーターへ通じる中央出口および■焼
   室の底部中へ原料と燃料とを放出させるための別々のダ
   クトから成り、■焼室が下方および内方へ傾斜している
   環状底壁を有し、少なくとも１個の原料放出用ダクトが
   ■焼室の側壁の底部を通して底壁上へ原料を放出し且つ
   少なくとも１個の燃料放出用ダクトが底壁を通して上方
   へ燃料を放出する、上記■焼プラント。