(57)【要約】【課題】セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して塩素等を除去するにあたり、広い設置場所を必要とせず、装置及び運転コストを低く抑えるとともに、セメント焼成系統の熱効率の低下を抑制する。【解決手段】セメントキルン２６の窯尻２３から最下段サイクロン２２に至るまでのキルン排ガス流路に穿設され、キルン排ガス流路からキルン排ガスを抽気する抽気孔２３ａと、抽気孔に連通し、抽気孔から抽気された抽気ガスＧ２が通過する筒部１４と、筒部を通過する抽気ガスを冷却する冷却部１６と、筒部の内部に付着した付着物を除去する付着物除去部２０とを備える処理装置１０等。筒部から排出された抽気ガスを、最下段サイクロンから最上段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路に戻すルートを備えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路に穿設され、該キルン排ガス流路からキルン排ガスを抽気する抽気孔と、
該抽気孔に連通し、該抽気孔から抽気された抽気ガスが通過する筒部と、
該筒部を通過する抽気ガスを冷却する冷却部と、
前記筒部の内部に付着した付着物を除去する付着物除去部とを備えることを特徴とするセメントキルン抽気ガスの処理装置。
【請求項２】
前記筒部から排出された抽気ガスを、前記最下段サイクロンから最上段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路に戻すルートを備えることを特徴とする請求項１に記載のセメントキルン抽気ガスの処理装置。
【請求項３】
セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路よりキルン排ガスを抽気し、
該抽気ガスを筒部に通過させながら冷却し、
該筒部の内部に付着した付着物を除去することを特徴とするセメントキルン抽気ガスの処理方法。
【請求項４】
前記付着物は、塩素化合物、硫酸塩及びアルカリ金属化合物からなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項３に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法。
【請求項５】
前記筒部を通過した直後の抽気ガス温度を６００℃以上８００℃以下とすることを特徴とする請求項３又は４に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法。
【請求項６】
前記筒部から排出された抽気ガスを、前記最下段サイクロンから最上段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路に戻すことを特徴とする請求項３、４又は５に記載のセメントキルン抽気ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より抽気した抽気ガスを処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント製造設備におけるプレヒーターの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパスシステムが用いられている。
【０００３】
この塩素バイパスシステムは、例えば図２に示すように、セメントキルン５１に付設される。この塩素バイパスシステム５０は、セメントキルン５１の窯尻から最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路から、抽気ダクト５２により燃焼ガスＧ１の一部を抽気ガスＧ２として抽気し、抽気ガスＧ２を冷却機５３によって冷却した後、サイクロン５８に導入して粗粉ダストＣと、微粉ダストＷ及び抽気ガスＧ３とに分離する。粗粉ダストＣは、セメントキルン５１に戻され、塩化カリウム（ＫＣｌ）等を含む微粉ダスト（塩素バイパスダスト）Ｗ及び抽気ガスＧ３は、ボイラ５９を通して熱交換された後、微粉ダストＷがバグフィルタ５６で回収される。ボイラ５９やバグフィルタ５６で回収された微粉ダストＷは、ダスト容器６０を経てセメントキルン系外へ排出される。また、バグフィルタ５６からのガスＧ５は、吸引ファン５７により外気へ放出される。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９７／２１６３８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のとおり、従来の塩素バイパスシステム５０は、抽気ガスＧ２中の微粉ダストＷを回収するために集塵機５６を用いる必要がある。また、集塵機５６のバグの耐熱性を考慮し、集塵機５６に導入されるガスＧ４の温度を１５０℃〜２００℃程度に低下させる必要があることと、廃熱の有効利用のため、ボイラ５９が設けられる。さらに、集塵機５６を通過したガスＧ５を大気へ放出するための吸引ファン５７を設ける必要もあった。このように、塩素バイパスシステム５０自体が大掛かりな装置構成となり、広い設置場所が必要になるとともに、装置及び運転コストが高騰するという問題があった。
【０００６】
また、ボイラ５９により抽気ガスＧ３の熱を有効利用することはできるものの、集塵機５６を通過したガスＧ５は最終的には外気へ放出されるため、ガスＧ５が保有する熱を利用することはできない。一方、集塵機５６を通過したガスＧ５を原料の予熱等に再利用する場合でも、ガスＧ５は低温であるため、プレヒーター（不図示）で昇温させる必要が生じ、セメント焼成系統の熱効率が悪化するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して塩素等を除去するにあたり、広い設置場所を必要とせず、装置及び運転コストを低く抑えるとともに、セメント焼成系統の熱効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、セメントキルン抽気ガスの処理装置であって、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路に穿設され、該キルン排ガス流路からキルン排ガスを抽気する抽気孔と、該抽気孔に連通し、該抽気孔から抽気された抽気ガスが通過する筒部と、該筒部を通過する抽気ガスを冷却する冷却部と、前記筒部の内部に付着した付着物を除去する付着物除去部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明によれば、キルン排ガス流路から抽気された抽気ガスが筒部にて冷却され、排ガス中に存在する塩素化合物等が筒部の内部に付着し、該付着物を付着物除去部にて除去することができる。これにより、塩素バイパス系に集塵機等を設置することなく塩素化合物等を除去することが可能になる。加えて、塩素化合物等の付着物が筒部に付着するような温度域に抽気ガスを冷却すれば足りるため、抽気ガス中の塩素化合物等を微粉として回収する場合のように急冷することなく塩素化合物等を除去することができる。
【００１０】
上記セメントキルン抽気ガスの処理装置において、前記筒部から排出された抽気ガスを、前記最下段サイクロンから最上段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路に戻すルートを備えることができる。これによれば、筒部から排出された抽気ガスを、そのまま最下段サイクロンから最上段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路に戻すため、従来のような低温の抽気ガスを戻す場合に比較して、熱効率の低下を大幅に改善することができる。ここで、筒部から排出された抽気ガスを急冷せずにキルン排ガス流路に戻すため、さらに熱効率の低下を抑制することができる。加えて、筒部から排出された抽気ガスを、本来のセメントキルン排ガスの流れを利用してキルン排ガス流路に戻すため、吸引ファン等によりガスを誘引する必要がなく、誘引ファン等を設置する必要もない。
【００１１】
また、本発明は、セメントキルン抽気ガスの処理方法であって、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路よりキルン排ガスを抽気し、該抽気ガスを筒部に通過させながら冷却し、該筒部の内部に付着した付着物を除去することを特徴とする。本発明によれば、前記発明と同様に、集塵機等が不要で、抽気ガスを急冷することなく塩素化合物等を除去することができる。
【００１２】
上記セメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記付着物を、塩素化合物、硫酸塩及びアルカリ金属化合物からなる群より選択される一種以上とすることができる。これにより、アルカリ塩化物や、アルカリ硫酸塩の凝縮に起因するキルン排ガス流路への付着、閉塞等のトラブルを防止できる。
【００１３】
上記セメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記筒部を通過した直後の抽気ガス温度を６００℃以上８００℃以下とすることができ、これにより、塩素化合物等の液相が生成して固着し、付着物除去部にて塩素化合物等を直接除去することが可能になる。
【００１４】
上記セメントキルン抽気ガスの処理方法において、前記筒部から排出された抽気ガスを、前記最下段サイクロンから最上段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路に戻すことができる。本発明によれば、前記発明と同様に、熱効率の低下を大幅に改善することができるとともに、誘引ファン等を設置する必要もなく、上述のように筒部から排出された抽気ガスを急冷せずにキルン排ガス流路に戻すため、さらに熱効率の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して塩素等を除去するにあたり、広い設置場所を必要とせず、装置及び運転コストを低く抑えるとともに、セメント焼成系統の熱効率の低下を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明にかかるセメントキルン抽気ガスの処理装置（以下、「処理装置」と略称する）の第１の実施形態を示し、この処理装置１０は、セメントキルン２６の窯尻部２３の傾斜面に穿設された抽気孔２３ａと、抽気孔２３ａに連通し、抽気孔２３ａから抽気された抽気ガスＧ２が通過する筒部１４と、筒部１４を通過する抽気ガスＧ２を冷却する冷却部１６と、筒部１４の内部に付着した付着物を除去する付着物除去部２０と、筒部１４の内部に冷却空気Ｃを供給するための冷却ファン１８等から構成される。この処理装置１０は、１基のセメントキルン２６に対して１つ又は複数設置される。尚、セメントキルン２６には、仮焼炉２４と、最下段サイクロン２２を備えたプレヒーターが付設される（最下段サイクロン２２以外のサイクロンは図示を省略）。
【００１８】
次に、処理装置１０を構成する抽気孔２３ａ、筒部１４、冷却部１６、及び付着物除去部２０について詳述する。尚、セメントキルン２６、仮焼炉２４及び最下段サイクロン２２は、従来のものと同様であるので説明を省略する。
【００１９】
抽気孔２３ａは、セメントキルン２６から排出された燃焼ガスＧ１の一部を抽気し、抽気ガスＧ２を後述する筒部１４に導入するために穿設される。抽気孔２３ａの穿設位置は、窯尻部２３から最下段サイクロン２２に至るまでのキルン排ガス流路のいずれかの箇所とすることができるが、燃焼ガスＧ１中の塩素化合物等の濃度が高い窯尻部２３であって、ダスト濃度の低い位置に設定することが好ましい。また、抽気孔２３ａの寸法は、燃焼ガスＧ１の抽気量、及び処理装置１０の設置個数等に応じて決定する。
【００２０】
尚、図２に示すように、第２の実施形態として、抽気孔２３ａと筒部１４との間にサイクロン３３を設け、抽気孔２３ａからから抽気された抽気ガスＧ２に混入している原料粉末を捕集し、キルンに戻すように構成することもできる。
【００２１】
筒部１４は、抽気ガス導入管２１を介して抽気孔２３ａに連通し、抽気ガスＧ２が冷却されながら通過する部分である。抽出ガス導入管２１と筒部１４との接続位置は、図１（ｂ）に示すように、筒部１４の上端部近傍とすることが好ましい。抽気ガスＧ２は、大気より軽く上方に移動することから、筒部１４の上端部側から導入されると、筒部１４中に滞留し易くなる。従って、抽気ガスＧ２と筒部１４との接触時間が長くなり、塩素化合物等の付着物をより多く筒部１４の内部に付着させることができる。
【００２２】
筒部１４の高さＨは、高い程抽気ガスＧ２と筒部１４の内壁との接触面積が大きくなるため、抽気ガスＧ２中に含まれる塩素化合物等をより多く筒部１４中に付着させることができる。一方、筒部１４の高さＨが高すぎると、設置場所等の自由度が下がるとともに、製造コストの増加に繋がる。このような観点から、筒部１４の高さＨは、５００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
筒部１４の横断面の形状は、後述する付着物除去部２０により筒部１４の内部に付着した付着物を除去し易いように円形であることが好ましい。また、筒部１４の横断面を円形とした場合、内径Ｄが大きい程前述の筒部１４の高さＨと同様に、付着物が付着する面積が大きくなるものの、大きすぎると抽気ガスを均一に冷却することが難しくなり、付着物を効率よく付着させることができない場合がある。このような観点から、筒部１４の直径は、５００ｍｍ以上５０００ｍｍ以下以下であることが好ましい。
【００２４】
筒部１４の内壁は、付着物が剥離し易いように、できるだけ凹凸のない平坦な面とすることが好ましい。また、この他に、振動や衝撃を与えられる構造とすることが好ましい。
【００２５】
また、筒部１４は、最下段サイクロン２２の出口ダクトに連通する吐出口２８を備える。これにより、筒部１４から排出された抽気ガスＧ２をキルン排ガス流路に戻し、セメント焼成系統の熱効率の低下を抑制することができる。ここで、吐出口２８は、上述のように、抽出ガスＧ２の筒部１４における滞留時間を長くする観点から、筒部１４の下端部近傍に穿設することが好ましい。
【００２６】
冷却部１６は、筒部１４中に導入された抽気ガスＧ２を冷却するために設けられる。冷却部１６は、抽気ガスＧ２が均一に冷却することができるように、例えば、筒部１４を覆い、筒部１４の外周部との間に空間を有し、該空間に冷却ファン１８から冷却空気を導入し、冷却空気によって抽気ガスＧ２を冷却するように構成することができる。この構成以外にも、冷却空気が流通するチューブ等によって構成した冷却部を筒部１４の内部に配置し、抽気ガスを直接冷却部に接触させて抽気ガスを冷却してもよい。冷却条件としては、抽気ガスＧ２が急冷されて塩素化合物が微粉とならない程度の温度とする必要があり、例えば、筒部１４を通過した直後の抽気ガスＧ２の温度を６００℃以上８００℃以下に設定する。尚、冷却部１６の冷媒として空気の他に水を用いることもできる。
【００２７】
付着物除去部２０は、筒部１４の内壁に付着した付着物を除去するために備えられ、例えば図１（ｂ）に示すように、筒部１４上に配置されたモーター２９と、筒部１４内に配置され、減速機等（不図示）を介してモーター２９によって回転する棒状、ブラシ状、掻き板状の掻取部材３０等を備えた回転軸３１とを備える。
【００２８】
筒部１４の底部には、付着物除去部２０によって掻き取られた付着物を外部に排出するための排出部１７が設けられる。この排出部１７は、開閉機構（不図示）によって間欠的に開放可能に形成される。
【００２９】
筒部１４、付着物除去部２０、抽気ガス導入管２１の材質は、抽気ガスＧ２の温度に耐えうる材質であれば特に限定されず、具体的には、８００℃程度以上の耐熱性を有する材質であればよい。
【００３０】
本実施形態における付着物は、セメントの原料Ｍを焼成する際に発生する成分であり、例えば、塩素化合物、硫酸塩及びアルカリ金属化合物等が挙げられる。具体的には、ＫＣｌ、ＮａＣｌ、Ｋ2ＳＯ4、Ｎａ2ＳＯ4等である。
【００３１】
次に、上記処理装置１０の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００３２】
セメントキルン２６に付設されたプレヒーター（不図示）に供給されたセメント原料は、プレヒーターで予熱され、仮焼炉２４で仮焼され、最下段サイクロン２２を介して窯尻部２３からセメントキルン２６内に導入され（原料Ｍ）、セメントキルン２６で焼成される。原料Ｍの焼成に伴い、ダストを含むセメントキルン燃焼ガス（排ガス）Ｇ１は、セメントキルン２６から窯尻部２３を通過し、仮焼炉２４を介して最下段サイクロン２２を経て上段のプレヒーターサイクロンへと導かれる。
【００３３】
ここで、図１（ｂ）に示すように、窯尻部２３に穿設した抽気孔２３ａから燃焼ガスＧ１の一部を抽気し、抽気した抽気ガスＧ２を、筒部１４で冷却部１６によって冷却する。すなわち、冷却ファン１８にて冷却部１６に誘引された冷却空気により抽気ガスＧ２を冷却する。抽気ガスＧ２の冷却により、筒部１４の内部にＮａＣｌ、ＫＣｌ等の塩素化合物等が付着し、付着物除去部２０にて付着物を除去する。
【００３４】
具体的には、吐出口２８から排出される抽気ガスＧ２の温度を測定しながら、この温度が６００℃以上８００℃以下となるように抽気ガスＧ２を冷却する。ここで、抽気ガスＧ２を６００℃以上８００℃以下に冷却するのは、前述のとおり、塩素化合物等の液相を生成させ、筒部１４の内部に付着させるためである。すなわち、塩素化合物等である場合には、その融点である７００℃以下にすると固化し、筒部１４の内部に付着することなく抽気ガスＧ２とともに筒部１４を介して吐出口２８から排出される。また、冷却温度が高すぎると、塩素化合物等が抽気ガスＧ２中に揮発した状態で残り、筒部１４の内部に付着しない虞がある。一方、冷却部１６に誘引された冷却空気Ｃは、図１に示すように大気に放出する。
【００３５】
次に、モーター２９を運転し、回転軸３１を介して掻取部材３０を回転させることにより、掻取部材３０の先端が筒部１４の内壁近傍と略々接しながら回転するため、筒部１４の内壁に付着した付着物を筒部１４の内壁から剥ぎ取り、筒部１４の底部に落下させ、排出部１７を介して回収することができる。一方、塩素化合物等が除去された抽気ガスＧ２は、吐出口２８を介して最下段サイクロン２２の出口ダクトに戻す。
【００３６】
尚、上記実施の形態においては、筒部１４を通過した抽出ガスＧ２を吐出口２８から最下段サイクロン２２の出口ダクトに戻したが、最上段サイクロン（不図示）から最下段サイクロン２２に至るまでのいずれかの箇所に戻すことができる。筒部１４を通過した抽気ガスＧ２は、前述のように、燃焼ガスＧ１より温度が低いものの、抽気ガスＧ２を急冷してないため７００℃以上の温度となっている。そのため、抽気ガスＧ２を吐出口２８を介してプレヒーターに戻しても、セメント焼成系統の熱効率の低下を最小限に留めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明にかかるセメントキルン抽気ガスの処理装置の第１の実施形態を示す図であって、（ａ）は全体概略図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大断面図である。
【図２】本発明にかかるセメントキルン抽気ガスの処理装置の第２の実施形態を示す全体概略図である。
【図３】従来の塩素バイパスシステムの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  セメントキルン抽気ガスの処理装置
１４  筒部
１６  冷却部
１７  排出部
１８  冷却ファン
２０  付着物除去部
２１  抽出ガス導入管
２２  最下段サイクロン
２３  窯尻部
２３ａ  抽気孔
２４  仮焼炉
２６  セメントキルン
２８  吐出口
２９  モーター
３０  掻取部材
３１  回転軸
３３  サイクロン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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