(57)【要約】      （修正有）【課題】ライムケーキ（高含水炭酸カルシウム〜CaCO3）を乾燥・焼成して酸化カルシウム（CaO）を製造する際、焼成炉の焼成排ガス中の酸化カルシウムは、焼成排ガス中の二酸化炭素（CO２）により再炭酸化し、焼成排ガス流路に再炭酸化物が固着現象を生じて操業停止に至る可能性があることから、酸化カルシウムの再炭酸化を確実に防止するとともに、熱効率を向上させるライムケーキ焼成システムの提供。【解決手段】ライムケーキ焼成後の焼成排ガス中に含有されている粉状の酸化カルシウムの再炭酸化防止のため、焼成炉より排出した焼成排ガスに空気を混合して焼成ガス温度を５５０°Ｃ以下に急速冷却し、また焼成ガス中の二酸化炭素の分圧を0.012ＭPa以下に低下させて再炭酸化を防止し、焼成排ガスより粉状の酸化カルシウムを分離捕集した後の混合ガスをライムケーキに直接接触させることで、ライムケーキの乾燥熱伝達効率の向上を図る。【選択図】図２
2020070222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高含水ライムケーキを乾燥させるライムケーキ乾燥機、このライムケーキ乾燥機から供給される高含水ライムケーキ（高含水粉状炭酸カルシウムCaCO3）を焼成して酸化カルシウム（CaO）、並びに、二酸化炭素（CO2）に熱分解する焼成炉を具備するライムケーキ焼成システムであって、
前記焼成炉より排出される焼成排ガスに含有されている酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO2）による再炭酸化を防止するため、該焼成炉の排ガス排出部にて、該焼成排ガスに空気を混合して急速冷却し、該混合ガスの温度を550°Ｃ以下とするとともに、該混合ガスにおける二酸化炭素（CO2）の分圧を0.012MPa以下として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制することを特徴とするライムケーキ焼成システム。
【請求項２】
前記焼成炉における排ガス排出部の後段に熱交換器を設け、該熱交換器の高温側に導入される前記混合ガスで、該熱交換器の低温側から供給される空気を加熱して焼成炉用の燃焼空気とし、該燃焼空気を前記焼成炉に導入するとともに、さらに該熱交換器の後段に粉状酸化カルシウム（CaO）の集塵機を設置して、該混合ガスから酸化カルシウム（CaO）を分離捕集し、分離補修後の混合ガスを前記ライムケーキ乾燥機に導入し、当該混合ガスとライムケーキとの直接接触により乾燥熱伝達効率の向上を図ることを特徴とする請求項１に記載のライムケーキ焼成システム。
【請求項３】
前記熱交換器の使用に際し、焼成排ガスと空気との混合ガスを該熱交換器の高温側熱流体として用いて、その流路を直菅部で構成する細管群を流路として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化固着防止を図るとともに、
被加熱側空気は伝熱菅ケース部を多室に分割し、伝熱菅に直交して外表面を多段に直交して熱回収する流路を低温側流路とし、直菅部の再炭酸化付着物の点検、除去用点検口を設ける熱交換器の適用を特徴とする請求項１及び２に記載のライムケーキ焼成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライムケーキ（高含水炭酸カルシウム）の焼成システムに関し、詳しくはライムケーキ（高含水炭酸カルシウム）を焼成し、粉状酸化カルシウムを製造するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境対策より電気自動車は急速に普及の兆しを見せており、その電源となる自動車搭載用蓄電池として、リチウム畜電池の利用が期待されている。リチウム畜電池は、その電極材の出発原料として水酸化リチウムを使用するが、水酸化リチウムの精製工程においては水酸化カルシウムを使用することから、廃棄物としてライムケーキ(高含水炭酸カルシウム)が発生する。
廃棄物となるライムケーキの主成分は、粉状炭酸カルシウムと水分である。このライムケーキを乾燥・焼成して酸化カルシウムとし、さらに水和反応により水酸化カルシウムとしてリサイクルすることは、石灰石資源の節約、及び廃棄物の有効利用による環境負荷軽減に寄与するため、リチウム畜電池の生産拡大に関連して焦眉の課題といえる。
【０００３】
従来、石灰石〜炭酸カルシウム（CaCO3）を焼成して生石灰（酸化カルシウムCaO）を製造する場合、塊状石灰石の粒径につき、１００〜５０ｍｍ、または２５〜１０ｍｍ程度のものを竪型炉で焼成しているが、塊状石灰石の焼成においては焼成温度１２００°Ｃ程度、焼成時間３〜６時間を要し、焼成された酸化カルシウム（CaO）の比表面積（単位質量あたりの表面積）は１０〜１５ｍ２/ｇとなる。
一方、石灰石は、その焼成特性において、高温、長時間の焼成になるほど比表面積は小さくなって結果的に酸化カルシウム（CaO）の活性が低くなる。このため、高活性酸化カルシウム（CaO）を得るためには、石灰石粒径を小粒径(粒径３ｍｍΦ程度以下)にし、焼成時間の短縮を図るとともに焼成温度を９００°Ｃ程度に低下させると、比表面積は４０〜５０ｍ２/ｇ（JIS規格の約３倍）程度に大きくなる。酸化カルシウム（CaO）は水和消化して高反応消石灰が得られ焼却炉などの排煙ガス中の硫黄酸化物の脱硫、塩化水素除去などの排煙浄化剤として用いられる。
【０００４】
ライムケーキ中の炭酸カルシウムは5μｍ以下の微細粒子であるので、乾燥して焼成すれば高活性の酸化カルシウム（CaO）製造の好適な原料となる。
従来、高活性の酸化カルシウム（CaO）を製造するための手段として流動層焼成炉が開発されたが、流動層焼成炉から排出される焼成排ガスは粉状の酸化カルシウム（CaO）を含有する。このことから、焼成ガス温度の低下に伴い、酸化カルシウム（CaO）は焼成ガス中の二酸化炭素（CO2）と再結合して再炭酸化現象を生じ、炭酸カルシウム（CaCO3）を生成する。この再結合によって生成された炭酸カルシウム（CaCO3）は、焼成ガスの流路にて固着硬化現象を生じることから、流動層焼成炉の長時間の安定した操業は困難であり、国内外において現在、粉状の（CaCO3）を用いた焼成炉の稼動実績は無い状況である。
【０００５】
以上より、ライムケーキの焼成による高活性酸化カルシウム（CaO）を得るにあたり、その焼成時に再炭酸化現象を防止し得るならば、流動層・噴流層焼成による高活性酸化カルシウム（CaO）の製造は可能となるが、一方、流動層焼成炉による焼成は、従来の焼成法に比較して焼成燃料消費率は増加傾向にあるため、その熱効率向上が望まれる。
【０００６】
下記に示される先行技術文献は以下の内容が記載されている。文献１（特公昭５８−１１３６７号公報）記載の発明はライムケーキ（文献ではライムケーク）から焼成石灰の製造、文献２（特許第４４７４５３３号公報）記載の発明は粒径が０．３ｍｍ以下の炭酸カルシウムを用いて生石灰〜酸化カルシウム（CaO）の焼成する方法に関するもの、文献３（特許第４８２５９９４号公報）、文献４（特開２０００−２５６０４７号公報）記載の発明はライムケーキを焼成する方法に関するものである。これらの発明は本願発明と同様に、高活性酸化カルシウム（CaO）の製造を目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５８−１１３６７号公報
【特許文献２】特許第４４７４５３３号公報
【特許文献３】特許第４８２５９９４号公報
【特許文献４】特開２０００−２５６０４７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Zement‐Kalk‐Gips、Vol 42, No 12, p621
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の生石灰〜酸化カルシウム（CaO）の製造に関し、又、前述した各特許文献記載の発明には以下の課題があった。
【００１０】
（課題１）
第１の課題としてライムケーキのリサイクルにおいて、高活性の酸化カルシウム（CaO）を得るためには、炉の焼成温度を1,000°Ｃ以下とする必要がある。その場合、焼成炉から排出する焼成排ガスに随伴する酸化カルシウム（CaO）は、焼成炉から排出される際の温度低下過程において、その排出ガス中に含有されている二酸化炭素（CO2）と酸化カルシウム（CaO）との再結合により再炭酸化が生じ、この再炭酸化物は焼成排ガス流路に対する固着硬化現象を発現し、流路を閉塞させるという課題があった。即ち、焼成炉排出ガス中の酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化を極力防止する必要がある。
【００１１】
（課題２）
第２の課題として従来、流動層焼成炉による石灰石焼成は竪型炉に比較して熱効率が低いため実用化に際してはシステムとして熱効率を改善する必要があった。特に焼成炉から出る排出ガスの保有熱量を高含水ライムケーキの乾燥工程で利用する場合、乾燥炉における排出ガスとライムケーキとの熱伝達効率の向上が必要である。
【００１２】
（課題３）
第３の課題として、排出ガスの保有熱量から熱回収をする熱交換器は、再炭酸化物の固着が生じ難い構造であるとともに、また微小なりとも固着を生ずることがあれば容易に点検・除去が出来る構造でなければならないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明は、高含水ライムケーキを乾燥させるライムケーキ乾燥機、このライムケーキ乾燥機から供給される高含水ライムケーキ〜高含水粉状炭酸カルシウム（CaCO3）を焼成して酸化カルシウム（CaO）、並びに、二酸化炭素（CO2）に熱分解する焼成炉を具備するライムケーキ焼成システムであって、前記焼成炉より排出される焼成排ガスに含有されている酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO2）による再炭酸化を防止するため、該焼成炉の排ガス排出部にて、該焼成排ガスに大気常温空気を混合して急速冷却し、該混合ガスの温度を550°Ｃ以下とするとともに、該混合ガスにおける二酸化炭素（CO2）の分圧を0.012MPa以下として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制することを特徴としている。
【００１４】
即ち、請求項１記載の発明は、課題１の解決策として、焼成炉内の炭酸カルシウム（CaCO3）の熱分解温度（CaCO3＝CaO+CO2）は、焼成により生成されるCaOの比表面積を４５ｍ２／ｇ以上を確保するため１０００°Ｃ以下で焼成するようにしている。
また、焼成炉から排出する焼成排ガス中の酸化カルシウム（CaO）と、二酸化炭素（CO2）の共存下においては、ガス温度とガス中のCO2分圧により平衡状態が存在するが、両者の結合による再炭酸化物が生じ難いシステム構成とするため、焼成炉から排出する焼成ガスに対して大気常温空気を混合し、当該混合ガス温度を５５０°Ｃ以下に急速冷却する。また、併せて当該混合ガス中のCO2分圧を0.012MPa以下に低下させることにより、両者の結合速度を低下させて、再炭酸化を抑制するようにしている。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、上記１項において、前記焼成炉における排ガス排出部の後段に熱交換器を設け、該熱交換器の高温側に導入される前記混合ガスで、該熱交換器の低温側から供給される空気を加熱して焼成炉用の燃焼空気とし、該燃焼空気を前記焼成炉に導入するとともに、さらに該熱交換器の後段に粉状酸化カルシウム（CaO）の集塵機を設置して、該混合ガスから酸化カルシウム（CaO）を分離捕集し、分離補修後の混合ガスを前記ライムケーキ乾燥機に導入し、当該混合ガスとライムケーキとの直接接触により乾燥熱伝達効率の向上を図ることを特徴としている。
当該請求項２記載の発明によれば、混合ガスをライムケーキと直接接触させるようにしていることから乾燥熱伝達効率が向上し、ライムケーキの含水率を能率的に低下させることができ、且つ、ライムケーキ乾燥機のコストの低減が図られる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、上記１項及び２項において、前記熱交換器の使用に際し、焼成排ガスと空気との混合ガスを該熱交換器の高温側熱流体として用いて、その流路を直菅部で構成する細管群を流路として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化固着防止を図るとともに、被加熱側空気は伝熱菅ケース部を多室に分割し、伝熱菅に直交して外表面を多段に直交して熱回収する流路を低温側流路とし、直菅部の再炭酸化付着物の点検、除去用点検口を設ける熱交換器の適用を特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
近時、地球環境改善のため電気自動車の普及が図られ、それに伴い、自動車搭載用電池として、リチウム蓄電池の利用が期待されている。リチウム蓄電池の生産拡大に関連して、その電極材料の出発原料は水酸化リチウムであるが、その精製工程において水酸化カルシウムを必要とし、廃棄物として高含水のライムケーキを生ずる。そのライムケーキを乾燥・焼成して、高活性な酸化カルシウム（CaO）を得、さらに水和反応により水酸化カルシウムにリサイクルすることは石灰石資源の節約、また廃棄物の低減による環境負荷軽減に寄与し得るものとなる。本発明は、高活性酸化カルシウムを得ることを可能ならしめ、かかる目的にかなうものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】炭酸カルシウム（CaCO3）を焼成炉にて熱分解する場合の平衡温度と、二酸化炭素（CO2）の分圧の関係とを示すグラフである。
【図２】ライムケーキを焼成して酸化カルシウム（CaO）を製造する際に利用される焼成システムの構成図であって、焼成炉に導入される空気加熱用熱交換器を酸化カルシウム（CaO）捕集用集塵機の前段に設置した場合を示している。
【図３】ライムケーキを焼成して酸化カルシウム（CaO）を製造する際に利用される焼成システムの構成図であって、焼成炉に導入される空気加熱用熱交換器を酸化カルシウム（CaO）捕集用集塵機の後段に設置した場合を示している。
【図４】本発明の焼成システムの実施形態にて使用される熱回収用熱交換器の概要を示した説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面にしたがって本発明に係るライムケーキ（高含水炭酸カルシウム）の焼成システムについて、詳細に説明する。
図１はライムケーキの主成分である炭酸カルシウム（CaCO3）を熱分解（CaCO3→CaO＋CO2）するに際し、焼成ガス中に含有する二酸化炭素（CO2）の分圧と、炉内の平衡温度との関係を示すグラフであり、破線は前述の非特許文献１に記載された式に基づいて記載された曲線、実線は特許文献１に記載された式に基づき記載された曲線である。
図１に示されるように、これらの特性曲線を境界として、その高温側上部がCaCO3の熱分解域（CaO＋CO2）であり、また特性曲線の下部は結合域（CaCO3）である。つまり、焼成温度が低下すると、CO2が低分圧（低濃度）の場合、CaOとCO2は、再炭酸化反応（CaO+CO2→CaCO3）が生起する。本発明は、かかる再炭酸化反応を抑制し、酸化カルシウムCaOを焼成する際、その収率の向上を図るものである。
【００２０】
図２はライムケーキを焼成してCaOを製造する際に利用されるシステムの概略構成の一例を示した図である。
図２に示されるように、本実施形態のライムケーキ（高含水炭酸カルシウム）の焼成システムは、ライムケーキ供給部１、焼成処理前のライムケーキを乾燥させる乾燥機２、焼成炉３、冷空気混合部（排ガス排出部）５、熱交換器６、酸化カルシウム（CaO）捕集用集塵機７等を具備して構成されている。
供給部１から供給されたライムケーキは乾燥機２にて、その含水率を10％以下にした後、焼成炉３に供給され、焼成温度1000°Ｃ以下で焼成され、炭酸カルシウムの熱分解により、酸化カルシウム（CaO）と、二酸化炭素（CO2）とが生成し、焼成炉３から焼成排ガスが排出されるが、この焼成排ガスには分解された微粒子の酸化カルシウム（CaO）が随伴されている。
【００２１】
焼成炉３から排出される焼成排ガスには、冷空気供給部５０、冷空気混合部（排ガス排出部）５を介して冷空気（常温大気空気）が混合されることによって、550°Ｃ以下に急速冷却される。また、冷空気の導入により焼成排ガス中のCO2分圧を0.012MPa以下に低下させて、焼成排ガスに含まれる微粒子の酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制し、焼成炉３と熱交換機６とを連結する管路内の固着・目詰まりを防止するようになっている。
また、空気混合部５にて焼成排ガスに空気を混入し、その混合ガスは熱交換器（ガスガスヒーター、GGH）６に導入されて高温側熱流体となる一方、熱交換器６の低温側空気入口６３に低温側熱流体として、空気供給部５５から空気が供給され、この空気を熱交換により加熱した後、低温側空気出口６４から、燃焼用空気として焼成炉３に供給する。
【００２２】
図３は、本発明の焼成システムの他の実施形態を示した焼成システムの構成図であって、図２における焼成炉３に導入される空気加熱用の熱交換器６を酸化カルシウム（CaO）の捕集用集塵機７の後段に設置した場合である。
図３に示されるように、熱交換器６を集塵機6の後段に設置した場合、熱交換器６に導入される混合ガスには酸化カルシウム（CaO）が随伴していないことから、熱交換器６は粉塵対策を要しない。このため、直管型熱交換器以外のプレート型など他の熱交換器を適用できるメリットを有するが、集塵機７には熱交換前の高温の混合ガスが導入されることとなるため、使用可能な集塵機は高温用に限定される。また、乾燥機２に供給される混合ガスは、集塵機の使用温度以下に限定されるため、焼成炉３の燃焼用空気温度が低下し、ライムケーキ焼成システムの熱効率は低下することから、図２のシステム構成を採用することが望ましい。
【００２３】
図４は本実施形態の焼成システムにて使用される熱回収用の熱交換器６の基本構造の概要を示した説明図である。同図に示されるように、熱交換器６は、その高温側の熱流体が、微粒子の酸化カルシウム（CaO）を随伴していることから、管路内での微粉付着を避けるため、高温側ガス入口６１及び高温側ガス出口６２に連通する高温側ガス流路は、直菅部６０で構成し複数の細菅群としている。
一方、低温側空気入口６３から導入される空気（低温側流体）は、高温側熱流体の流路である直管部６０の表面を直交し、低温側空気入口６４まで移動することで熱回収し、焼成炉３用の燃焼空気となる。
即ち、熱交換器６における高温側の流路は、混合ガスに随伴する粉状の酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化による固着防止を図るために、直菅部６０として清掃を簡便ならしめ、さらに熱交換器６の上部に天板６５、下部に底板６６を各々脱着自在に設置して点検清掃が容易な構造としている。
【００２４】
熱交換器６にて熱交換された高温側熱流体である混合ガスは、捕集用集塵機７に導入されて随伴する酸化カルシウム（CaO）が回収され、この混合ガスは熱交換器６を通って温度が低下し、且つ、混合ガス中には粉塵を有しないため、各種の集塵機の使用が可能となり、システム全体のコスト低減を図ることができるようになる。捕集用集塵機７から排出される混合ガスは、ライムケーキ乾燥機２に吹き込んで導かれ、乾燥機２内にてライムケーキと直接接触して加熱乾燥させる。これによってライムケーキの乾燥熱伝達効率が向上するので、乾燥機２における伝熱面積が低減され、乾燥機のコスト低廉化に有効である。さらに、乾燥機2から排出された混合ガスは、その随伴する粉塵がサイクロン集塵機8により集塵されて分離後、排気筒９から排出される。
【００２５】
（実施例）
以下に、本実施形態の焼成システムを使用して、ライムケーキより酸化カルシウムを製造する場合の実施例を以下に示す。
ライムケーキ（1.5t/ｈ）: CaCO3     1,050kg/ｈ、水分450kg/ｈ
ライムケーキ乾燥後    : CaCO3     1,050kg/ｈ、水分105kg/ｈ
燃料消費量  LNG                  105ｍ３/ｈ
CaO収量                          580kg/ｈ
【産業上の利用可能性】
【００２６】
地球環境改善のため電気自動車は普及が進みつつあるが、使用する電池にはリチウム蓄電池が期待されている。リチウム電池生産拡大に関連してその電極材料の出発原料は水酸化リチウムである。その製造工程においては、水酸化カルシウムを必要とし、廃棄物として高含水ライムケーキを生ずる。ライムケーキを乾燥・焼成して酸化カルシウムとし、その酸化カルシウムを水和反応によって水酸化カルシウムとすることが可能となることから、本発明は、リチウム蓄電池の生産に必要不可欠なリサイクルシステムとして利用可能である。
また、本発明の低温焼成によって製造される酸化カルシウム（CaO）を、水和反応させることによって得られる水酸化カルシウムは、高反応消石灰として排煙乾式脱硫（SOx除去）、脱塩（HCl除去）などの浄化剤として、通常のJIS規格消石灰に比較して除去性能が高く、使用量は1/2程度に低減し得る。
さらに甜菜製糖などの精製過程において排出されているライムケーキは農地土壌改良材などに利用されているが、その使用される土壌によってはアルカリ過剰のケースもあることから、本発明はライムケーキの用途を拡げることに繋がり、適切なリサイクル事業を構築しうるものとなる。以上、粉状の酸化カルシウム（CaO）の焼成技術は多方面の分野にて利用可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１      高含水炭酸カルシウム（ライムケーキ）供給部
２      燃料貯槽ライムケーキ乾燥機
３      焼成炉
４      燃料供給部
５      冷空気混合部
５０    冷空気供給部
５５    空気供給部
６      熱交換器
６０    熱交換器高温側細管
６１    熱交換器高温側ガス入口
６２    熱交換器高温側ガス出口
６３    熱交換器低温側空気入口
６４    熱交換器低温側空気出口
６５    熱交換器天板
６６    熱交換器底板
７      CaO捕集用集塵機
７０    CaO捕集部
８      サイクロン集塵機
９      排気筒
【図１】
2020070222.tif 000003
【図２】
2020070222.tif 000004
【図３】
2020070222.tif 000005
【図４】
2020070222.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月13日(2019.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高含水ライムケーキを乾燥させるライムケーキ乾燥機、このライムケーキ乾燥機から供給される高含水ライムケーキ（高含水粉状炭酸カルシウムCaCO3）を焼成して酸化カルシウム（CaO）、並びに、二酸化炭素（CO2）に熱分解する焼成炉を具備するライムケーキ焼成システムであって、
前記焼成炉より排出される焼成排ガスに含有されている酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO2）による再炭酸化を防止するため、該焼成炉の排ガス排出部にて、該焼成排ガスに空気を混合して急速冷却し、該混合ガスの温度を550°Ｃ以下とするとともに、該混合ガスにおける二酸化炭素（CO2）の分圧を0.012MPa以下として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制し、
前記焼成炉における排ガス排出部の後段に熱交換器を設け、該熱交換器の高温側に導入される前記混合ガスで、該熱交換器の低温側から供給される空気を加熱して焼成炉用の燃焼空気とし、該燃焼空気を前記焼成炉に導入するとともに、さらに該熱交換器の後段に粉状酸化カルシウム（CaO）の集塵機を設置して、該混合ガスから酸化カルシウム（CaO）を分離捕集し、分離補修後の該混合ガスを前記ライムケーキ乾燥機に導入し、該混合ガスとライムケーキとの直接接触により乾燥熱伝達効率の向上を図ることを特徴とするライムケーキ焼成システム。
【請求項２】
高含水ライムケーキを乾燥させるライムケーキ乾燥機、このライムケーキ乾燥機から供給される高含水ライムケーキ（高含水粉状炭酸カルシウムCaCO3）を焼成して酸化カルシウム（CaO）、並びに、二酸化炭素（CO2）に熱分解する焼成炉を具備するライムケーキ焼成システムであって、
前記焼成炉より排出される焼成排ガスに含有されている酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO2）による再炭酸化を防止するため、該焼成炉の排ガス排出部にて、該焼成排ガスに空気を混合して急速冷却し、該混合ガスの温度を550°Ｃ以下とするとともに、該混合ガスにおける二酸化炭素（CO2）の分圧を0.012MPa以下として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制し、
前記焼成炉における排ガス排出部の後段に、粉状酸化カルシウム（CaO）の捕集用集塵機を設置するとともに、更に該捕集用集塵機の後段に熱交換器を設置し、該熱交換器に導入される高温側熱流体としての混合ガスに、粉状酸化カルシウム（CaO）が随伴しないようにして、該混合ガスを前記ライムケーキ乾燥機に導入し、該混合ガスとライムケーキとの直接接触により乾燥熱伝達効率の向上を図るとともに、
該熱交換器の低温側から供給される空気を熱交換により加熱して焼成炉用の燃焼空気として前記焼成炉に導入するようにしたことを特徴とするライムケーキ焼成システム。
【請求項３】
前記熱交換器の使用に際し、焼成排ガスと空気との混合ガスを該熱交換器の高温側熱流体として用いて、その流路を直管部で構成する細管群を流路として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化固着防止を図るとともに、
被加熱側空気は伝熱管ケース部を多室に分割し、伝熱管に直交して外表面を多段に直交して熱回収する流路を低温側流路とし、直管部の再炭酸化付着物の点検、除去用点検口を設ける熱交換器の適用を特徴とする請求項１に記載のライムケーキ焼成システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
即ち、請求項１記載の発明は課題１の解決策として、高含水ライムケーキを乾燥させるライムケーキ乾燥機、このライムケーキ乾燥機から供給される高含水ライムケーキ（高含水粉状炭酸カルシウムCaCO3）を焼成して酸化カルシウム（CaO）、並びに、二酸化炭素（CO2）に熱分解する焼成炉を具備するライムケーキ焼成システムであって、前記焼成炉より排出される焼成排ガスに含有されている酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO2）による再炭酸化を防止するため、該焼成炉の排ガス排出部にて、該焼成排ガスに空気を混合して急速冷却し、該混合ガスの温度を550°Ｃ以下とするとともに、該混合ガスにおける二酸化炭素（CO2）の分圧を0.012MPa以下として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制し、前記焼成炉における排ガス排出部の後段に熱交換器を設け、該熱交換器の高温側に導入される前記混合ガスで、該熱交換器の低温側から供給される空気を加熱して焼成炉用の燃焼空気とし、該燃焼空気を前記焼成炉に導入するとともに、さらに該熱交換器の後段に粉状酸化カルシウム（CaO）の集塵機を設置して、該混合ガスから酸化カルシウム（CaO）を分離捕集し、分離補修後の該混合ガスを前記ライムケーキ乾燥機に導入し、該混合ガスとライムケーキとの直接接触により乾燥熱伝達効率の向上を図ることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項２記載の発明は、高含水ライムケーキを乾燥させるライムケーキ乾燥機、このライムケーキ乾燥機から供給される高含水ライムケーキ（高含水粉状炭酸カルシウムCaCO3）を焼成して酸化カルシウム（CaO）、並びに、二酸化炭素（CO2）に熱分解する焼成炉を具備するライムケーキ焼成システムであって、前記焼成炉より排出される焼成排ガスに含有されている酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO2）による再炭酸化を防止するため、該焼成炉の排ガス排出部にて、該焼成排ガスに空気を混合して急速冷却し、該混合ガスの温度を550°Ｃ以下とするとともに、該混合ガスにおける二酸化炭素（CO2）の分圧を0.012MPa以下として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制し、
前記焼成炉における排ガス排出部の後段に、粉状酸化カルシウム（CaO）の捕集用集塵機を設置するとともに、更に該捕集用集塵機の後段に熱交換器を設置し、該熱交換器に導入される高温側熱流体としての混合ガスに、粉状酸化カルシウム（CaO）が随伴しないようにして、該混合ガスを前記ライムケーキ乾燥機に導入し、該混合ガスとライムケーキとの直接接触により乾燥熱伝達効率の向上を図るとともに、該熱交換器の低温側から供給される空気を熱交換により加熱して焼成炉用の燃焼空気として前記焼成炉に導入するようにしたことを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項３記載の発明は、上記１項において、前記熱交換器の使用に際し、焼成排ガスと空気との混合ガスを該熱交換器の高温側熱流体として用いて、その流路を直管部で構成する細管群を流路として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化固着防止を図るとともに、被加熱側空気は伝熱管ケース部を多室に分割し、伝熱管に直交して外表面を多段に直交して熱回収する流路を低温側流路とし、直管部の再炭酸化付着物の点検、除去用点検口を設ける熱交換器の適用を特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
焼成炉３から排出される焼成排ガスには、冷空気供給部５０、冷空気混合部（排ガス排出部）５を介して冷空気（常温大気空気）が混合されることによって、550°Ｃ以下に急速冷却される。また、冷空気の導入により焼成排ガス中のCO2分圧を0.012MPa以下に低下させて、焼成排ガスに含まれる微粒子の酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制し、焼成炉３と熱交換機６とを連結する管路内の固着・目詰まりを防止するようになっている。
また、冷空気混合部５にて焼成排ガスに空気を混入し、その混合ガスは熱交換器（ガスガスヒーター、GGH）６に導入されて高温側熱流体となる一方、熱交換器６の低温側空気入口６３に低温側熱流体として、空気供給部５５から空気が供給され、この空気を熱交換により加熱した後、低温側空気出口６４から、燃焼用空気として焼成炉３に供給する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図３は、本発明の焼成システムの他の実施形態を示した焼成システムの構成図であって、図２における焼成炉３に導入される空気加熱用の熱交換器６を酸化カルシウム（CaO）の捕集用集塵機７の後段に設置した場合である。
図３に示されるように、熱交換器６を捕集用集塵機７の後段に設置した場合、熱交換器６に導入される混合ガスには酸化カルシウム（CaO）が随伴していないことから、熱交換器６は粉塵対策を要しない。このため、直管型熱交換器以外のプレート型など他の熱交換器を適用できるメリットを有するが、捕集用集塵機７には熱交換前の高温の混合ガスが導入されることとなるため、使用可能な集塵機は高温用に限定される。また、乾燥機２に供給される混合ガスは、集塵機の使用温度以下に限定されるため、焼成炉３の燃焼用空気温度が低下し、ライムケーキ焼成システムの熱効率は低下することから、図２のシステム構成を採用することが望ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図４は本実施形態の焼成システムにて使用される熱回収用の熱交換器６の基本構造の概要を示した説明図である。同図に示されるように、熱交換器６は、その高温側の熱流体が、微粒子の酸化カルシウム（CaO）を随伴していることから、管路内での微粉付着を避けるため、高温側ガス入口６１及び高温側ガス出口６２に連通する高温側ガス流路は、直管部６０で構成し複数の細管群としている。
一方、低温側空気入口６３から導入される空気（低温側流体）は、高温側熱流体の流路である直管部６０の表面を直交し、低温側空気入口６４まで移動することで熱回収し、焼成炉３用の燃焼空気となる。
即ち、熱交換器６における高温側の流路は、混合ガスに随伴する粉状の酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化による固着防止を図るために、直管部６０として清掃を簡便ならしめ、さらに熱交換器６の上部に天板６５、下部に底板６６を各々脱着自在に設置して点検清掃が容易な構造としている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2020070222.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月20日(2019.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高含水ライムケーキを乾燥させるライムケーキ乾燥機、このライムケーキ乾燥機から供給される高含水ライムケーキ（高含水粉状炭酸カルシウムCaCO3）を焼成して酸化カルシウム（CaO）、並びに、二酸化炭素（CO2）に熱分解する焼成炉を具備するライムケーキ焼成システムであって、
前記焼成炉より排出される焼成排ガスに含有されている酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO2）による再炭酸化を防止するため、該焼成炉の排ガス排出部にて、該焼成排ガスに空気を混合して急速冷却し、該混合ガスの温度を550°Ｃ以下とするとともに、該混合ガスにおける二酸化炭素（CO2）の分圧を0.012MPa以下として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制し、
前記焼成炉における排ガス排出部の後段に熱交換器を設け、該熱交換器の高温側に導入される前記混合ガスで、該熱交換器の低温側から供給される空気を加熱して焼成炉用の燃焼空気とし、該燃焼空気を前記焼成炉に導入するとともに、さらに該熱交換器の後段に粉状酸化カルシウム（CaO）の集塵機を設置して、該混合ガスから酸化カルシウム（CaO）を分離捕集し、分離捕集後の該混合ガスを前記ライムケーキ乾燥機に導入し、該混合ガスとライムケーキとの直接接触により乾燥熱伝達効率の向上を図ることを特徴とするライムケーキ焼成システム。
【請求項２】
高含水ライムケーキを乾燥させるライムケーキ乾燥機、このライムケーキ乾燥機から供給される高含水ライムケーキ（高含水粉状炭酸カルシウムCaCO3）を焼成して酸化カルシウム（CaO）、並びに、二酸化炭素（CO2）に熱分解する焼成炉を具備するライムケーキ焼成システムであって、
前記焼成炉より排出される焼成排ガスに含有されている酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO2）による再炭酸化を防止するため、該焼成炉の排ガス排出部にて、該焼成排ガスに空気を混合して急速冷却し、該混合ガスの温度を550°Ｃ以下とするとともに、該混合ガスにおける二酸化炭素（CO2）の分圧を0.012MPa以下として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制し、
前記焼成炉における排ガス排出部の後段に、粉状酸化カルシウム（CaO）の捕集用集塵機を設置するとともに、更に該捕集用集塵機の後段に熱交換器を設置し、該捕集用集塵機によって該熱交換器に導入される前の前記混合ガスから粉状酸化カルシウム（CaO）を回収して、該熱交換器に導入される高温側熱流体としての該混合ガスが粉状酸化カルシウム（CaO）を随伴しないようにした後、該混合ガスを前記ライムケーキ乾燥機に導入し、該混合ガスとライムケーキとの直接接触により乾燥熱伝達効率の向上を図るとともに、
該熱交換器の低温側から供給される空気を熱交換により加熱して焼成炉用の燃焼空気として前記焼成炉に導入するようにしたことを特徴とするライムケーキ焼成システム。
【請求項３】
前記熱交換器の使用に際し、焼成排ガスと空気との混合ガスを該熱交換器の高温側熱流体として用いて、その流路を直管部で構成する細管群を流路として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化固着防止を図るとともに、
被加熱側空気は伝熱管ケース部を多室に分割し、伝熱管に直交して外表面を多段に直交して熱回収する流路を低温側流路とし、直管部の再炭酸化付着物の点検、除去用点検口を設ける熱交換器の適用を特徴とする請求項１に記載のライムケーキ焼成システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
即ち、請求項１記載の発明は課題１の解決策として、高含水ライムケーキを乾燥させるライムケーキ乾燥機（２）、このライムケーキ乾燥機（２）から供給される高含水ライムケーキ（高含水粉状炭酸カルシウムCaCO3）を焼成して酸化カルシウム（CaO）、並びに、二酸化炭素（CO2）に熱分解する焼成炉（３）を具備するライムケーキ焼成システムであって、
前記焼成炉（３）より排出される焼成排ガスに含有されている酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO2）による再炭酸化を防止するため、該焼成炉（３）の排ガス排出部（５）にて、該焼成排ガスに空気を混合して急速冷却し、該混合ガスの温度を550°Ｃ以下とするとともに、該混合ガスにおける二酸化炭素（CO2）の分圧を0.012MPa以下として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制し、
前記焼成炉（３）における排ガス排出部（５）の後段に熱交換器（６）を設け、該熱交換器（６）の高温側に導入される前記混合ガスで、該熱交換器（６）の低温側から供給される空気を加熱して焼成炉（３）用の燃焼空気とし、該燃焼空気を前記焼成炉（３）に導入するとともに、さらに該熱交換器（６）の後段に粉状酸化カルシウム（CaO）の集塵機（７）を設置して、該混合ガスから酸化カルシウム（CaO）を分離捕集し、分離捕集後の該混合ガスを前記ライムケーキ乾燥機（２）に導入し、該混合ガスとライムケーキとの直接接触により乾燥熱伝達効率の向上を図ることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項２記載の発明は、高含水ライムケーキを乾燥させるライムケーキ乾燥機（２）、このライムケーキ乾燥機（２）から供給される高含水ライムケーキ（高含水粉状炭酸カルシウムCaCO3）を焼成して酸化カルシウム（CaO）、並びに、二酸化炭素（CO2）に熱分解する焼成炉（３）を具備するライムケーキ焼成システムであって、
前記焼成炉（３）より排出される焼成排ガスに含有されている酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO2）による再炭酸化を防止するため、該焼成炉（３）の排ガス排出部（５）にて、該焼成排ガスに空気を混合して急速冷却し、該混合ガスの温度を550°Ｃ以下とするとともに、該混合ガスにおける二酸化炭素（CO2）の分圧を0.012MPa以下として、酸化カルシウム（CaO）の再炭酸化反応を抑制し、
前記焼成炉（３）における排ガス排出部（５）の後段に、粉状酸化カルシウム（CaO）の捕集用集塵機（７）を設置するとともに、更に該捕集用集塵機（７）の後段に熱交換器（６）を設置し、該捕集用集塵機（７）によって該熱交換器（６）に導入される前の前記混合ガスから粉状酸化カルシウム（CaO）を回収して、該熱交換器（６）に導入される高温側熱流体としての該混合ガスが粉状酸化カルシウム（CaO）を随伴しないようにした後、該混合ガスを前記ライムケーキ乾燥機（２）に導入し、該混合ガスとライムケーキとの直接接触により乾燥熱伝達効率の向上を図るとともに、
該熱交換器（６）の低温側から供給される空気を熱交換により加熱して焼成炉用（３）の燃焼空気として前記焼成炉（３）に導入するようにしたことを特徴としている。