(57)【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セメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気ガスに含まれるダストを回収する塩素バイパス装置と、
前記セメントキルンで焼成されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラーと、
前記塩素バイパス装置から排出され、前記抽気ガスからダストが回収された後のセメントキルンバイパス排気を前記クリンカクーラーに搬送する搬送装置とを備え、
前記クリンカクーラーは、該クリンカクーラーの内部に配置され、セメントクリンカを堆積させるための堰壁と、前記搬送装置によって搬送されたセメントキルンバイパス排気を前記堆積させたセメントクリンカに吹き込む吹込装置とを備え、
前記堰壁は、該堰壁の内部に設けられ、該堰壁を冷却するための冷媒流路と、該冷媒流路を流れる冷媒を前記堆積させたセメントクリンカに向けて排出する排気孔とを備え、前記冷媒として、前記搬送装置によって搬送されたセメントキルンバイパス排気の一部を用いることを特徴とするセメントキルンバイパス排気の処理システム。
【請求項２】
前記堰壁が、上方から下方に向けて前記クリンカクーラーの前壁との間隔が段階的に広くなる階段状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のセメントキルンバイパス排気の処理システム。
【請求項３】
前記吹込装置は、前記クリンカクーラーの前壁に設けられ、
前記堰壁は、前記クリンカクーラーの上流側にセメントクリンカを堆積させるように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメントキルンバイパス排気の処理システム。
【請求項４】
セメントキルンで焼成されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラーであって、
内部に投入されたセメントクリンカを部分的に堰き止め、セメントクリンカを堆積させる堰壁と、
塩素バイパス装置から排出され、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セメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気した抽気ガスからダストが回収された後のセメントキルンバイパス排気を、前記堆積させたセメントクリンカに吹き込む吹込装置とを備え、
前記堰壁は、該堰壁の内部に設けられ、該堰壁を冷却するための冷媒流路と、該冷媒流路を流れる冷媒を前記堆積させたセメントクリンカに向けて排出する排気孔とを備え、前記冷媒として、前記搬送装置によって搬送されたセメントキルンバイパス排気の一部を用いることを特徴とするクリンカクーラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントキルンバイパス排気の処理システム及びクリンカクーラーに関し、特に、塩素バイパスダストを回収した後の排気に含まれる硫黄分を除去するための処理システム等に関する。
【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セメント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では、例えば、特許文献１に記載のように、抽気した燃焼ガスを冷却して生成したダストの微粉側に塩素が偏在しているため、ダストを分級機によって粗粉と微粉とに分離し、粗粉をセメントキルン系に戻すとともに、分離された塩化カリウム等を含む微粉（塩素バイパスダスト）を集塵機によって回収していた。
【０００４】
しかし、塩素バイパスシステムでは、燃焼ガスを抽気しながら６００〜７００℃に急冷するため、抽気されるガスは、脱硫反応の活発な温度領域（８００〜１０００℃）に晒される時間が極めて短く、抽気ガス中のＳＯｘが脱硫作用を受け難い。このため、分級機及び集塵機を経て塩素バイパスダストが回収された後のガス（セメントキルンバイパス排気）にも多量のＳＯｘが含まれており、そのまま放出することができない。
【０００５】
そこで、特許文献２には、セメントキルンバイパス排気をセメントキルンの仮焼炉に戻すことで、プレヒータの８００〜１２００℃の領域を通過させ、セメントキルンバイパス排気中の硫黄分を除去する脱硫方法が提案されている。
【０００６】
また、特許文献３には、セメントキルンバイパス排気をクリンカクーラーに戻し、クリンカクーラーの床面から吹き込んでクリンカ冷却用ガスに用いる処理方法が提案され、さらに、特許文献４には、セメントキルンバイパス排気を吹き込むためのノズルをクリンカクーラーの前壁に設置し、セメントキルンバイパス排気をクリンカクーラーの上流端に吹き込む処理方法が提案されている。これらの方法によれば、クリンカクーラーに吹き込まれたセメントキルンバイパス排気は、セメントキルン側に流入してプレヒータに導かれ、脱硫反応の活発な温度領域を通過して脱硫される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第９７／２１６３８号パンフレット
【特許文献２】特開２０００−２２６２４１号公報
【特許文献３】特開平１０−３３０１３６号公報
【特許文献４】特開２００９−２３４８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献２に記載の処理方法においては、低温（１００〜３００℃）のセメントキルンバイパス排気をセメントキルンの仮焼炉に導入するため、セメント焼成工程での熱損失を招き、熱効率を低下させるという問題がある。
【０００９】
一方、特許文献３に記載の処理方法では、クリンカクーラーに吹き込まれたセメントキルンバイパス排気が、セメントクリンカと熱交換され、加熱された状態でセメントキルンに流入するため、セメントキルンでの熱量悪化が生じる危険性は低い。
【００１０】
しかし、クリンカクーラー内の酸露点（８０〜１３０℃）以下となる低温箇所では、セメントキルンバイパス排気中のＳＯｘが付着して設備腐食を招くため、クリンカクーラー内の広範な領域に亘って耐硫酸処理を施す必要が生じ、設備コストが高騰するという問題がある。
【００１１】
これに対し、特許文献４に記載の処理方法では、セメントキルンバイパス排気をクリンカクーラーの前壁のみから吹き込むため、クリンカクーラー内でのセメントキルンバイパス排気の流動範囲が小さくなり、硫酸対策の必要な部分が限定的となる。また、加工作業や保全作業が容易な構造であるため、クリンカクーラーの改造費が嵩むのを回避することができる。
【００１２】
しかし、この方法では、セメントキルンバイパス排気とセメントクリンカの熱交換率が低く、セメントキルンバイパス排気が低温状態でセメントキルン側に流入し、セメントキルンでの熱量悪化を招くという問題がある。また、セメントキルンから落下するセメントクリンカが、クリンカクーラーに設けた吹き込みノズルに常時衝突し、衝撃や摩耗でノズルが破損する虞がある。
【００１３】
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、セメントキルンでの熱量悪化及び設備コストの高騰の双方を回避しつつ、セメントキルンバイパス排気を脱硫することが可能なセメントキルンバイパス排気の処理システム等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、セメントキルンバイパス排気の処理システムであって、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セメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気し、該抽気ガスに含まれるダストを回収する塩素バイパス装置と、前記セメントキルンで焼成されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラーと、前記塩素バイパス装置から排出され、前記抽気ガスからダストが回収された後のセメントキルンバイパス排気を前記クリンカクーラーに搬送する搬送装置とを備え、前記クリンカクーラーは、該クリンカクーラーの内部に配置され、セメントクリンカを堆積させるための堰壁と、前記搬送装置によって搬送されたセメントキルンバイパス排気を前記堆積させたセメントクリンカに吹き込む吹込装置とを備え、前記堰壁は、該堰壁の内部に設けられ、該堰壁を冷却するための冷媒流路と、該冷媒流路を流れる冷媒を前記堆積させたセメントクリンカに向けて排出する排気孔とを備え、前記冷媒として、前記搬送装置によって搬送されたセメントキルンバイパス排気の一部を用いることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明によれば、クリンカクーラーの内部で堰壁によってセメントクリンカを堆積させ、その部分にセメントキルンバイパス排気を吹き込むため、セメントキルンバイパス排気を十分に加熱することができ、セメントキルンでの熱量悪化及び設備コストの高騰の双方を回避しつつ、セメントキルンバイパス排気を脱硫することが可能になる。また、冷媒流路と排気孔を設けたため、堰壁の耐熱性を高めながら、セメントキルンバイパス排気を脱硫することが可能になる。
【００１８】
上記セメントキルンバイパス排気の処理システムにおいて、前記堰壁を、上方から下方に向けて前記クリンカクーラーの前壁との間隔が段階的に広くなる階段状に形成することができる。これによれば、セメントクリンカを安定的に堆積させることができ、また、堰壁の上部に細粒のクリンカが堆積し易くなり、それらの細粒クリンカ層によって堰壁の保護を図ることができる。
【００１９】
上記セメントキルンバイパス排気の処理システムにおいて、前記吹込装置を、前記クリンカクーラーの前壁に設け、前記堰壁を、前記クリンカクーラーの上流側にセメントクリンカを堆積させるように配置することができる。
【００２２】
さらに、本発明は、セメントキルンで焼成されたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラーであって、内部に投入されたセメントクリンカを部分的に堰き止め、セメントクリンカを堆積させる堰壁と、塩素バイパス装置から排出され、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セメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気した抽気ガスからダストが回収された後のセメントキルンバイパス排気を、前記堆積させたセメントクリンカに吹き込む吹込装置とを備え、前記堰壁は、該堰壁の内部に設けられ、該堰壁を冷却するための冷媒流路と、該冷媒流路を流れる冷媒を前記堆積させたセメントクリンカに向けて排出する排気孔とを備え、前記冷媒として、前記搬送装置によって搬送されたセメントキルンバイパス排気の一部を用いることを特徴とする。本発明によれば、前記発明と同様に、セメントキルンでの熱量悪化及び設備コストの高騰の双方を回避しつつ、セメントキルンバイパス排気を脱硫することが可能になる。また、冷媒流路と排気孔を設けたため、堰壁の耐熱性を高めながら、セメントキルンバイパス排気を脱硫することが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、セメントキルンでの熱量悪化及び設備コストの高騰の双方を回避しつつ、セメントキルンバイパス排気を脱硫することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかるセメントキルンバイパス排気の処理システムの一実施の形態を示すフローチャートである。
【図２】図１のクリンカクーラーの構成を示す図であって、（ａ）は、正面側から見た場合の断面図、（ｂ）は、側面側から見た場合の断面図、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】クリンカクーラー内部でのセメントクリンカ及びセメントキルンバイパス排気の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明にかかるセメントキルンバイパス排気の処理システムの一実施の形態を示し、この処理システム１は、大別して、セメントキルン３、仮焼炉５、プレヒータ６及びクリンカクーラー７を備えたセメント焼成装置２と、セメントキルン３の窯尻４から最下段サイクロン６Ａに至るまでのセメント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装置８とから構成される。
【００２７】
塩素バイパス装置８は、上記のセメントキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気するプローブ１０と、プローブ１０内に冷風を供給して抽気ガスＧ１を急冷する冷却ファン１１と、抽気ガスＧ１からダストの粗粉Ｄ１を分離する分級機としてのサイクロン１２と、サイクロン１２から排出された微粉を含むガスＧ２を冷却する冷却器１３と、冷却後のガスＧ２に含まれるダストの微粉Ｄ２を集塵するバグフィルタ１４と、バグフィルタ１４の排ガス（セメントキルンバイパス排気）Ｇ３を誘引する誘引ファン１５等を備える。
【００２８】
ここで、誘引ファン１５は、セメント焼成装置２のクリンカクーラー７に繋がるダクト１６と連結され、誘引ファン１５によって誘引されたセメントキルンバイパス排気Ｇ３は、ダクト１６を通じてクリンカクーラー７に搬送される。ダクト１６には、セメントキルンバイパス排気Ｇ３の搬送量を調整するためのダンパ１６ａと、セメントキルンバイパス排気Ｇ３をクリンカクーラー７側に押し込むためのブーストファン１７とが設けられる。
【００２９】
セメント焼成装置２のセメントキルン３、仮焼炉５及びプレヒータ６は、セメント製造のための一般的な設備であり、また、従来のセメント焼成装置で使用されるものと同様であるため、これらについての詳細説明は省略する。
【００３０】
クリンカクーラー７は、その上流端がセメントキルン３の窯前部に接続され、セメントキルン３から排出されるセメントクリンカを、冷却ファン７ａからの冷風Ａによって冷却するために備えられる。図２に示すように、クリンカクーラー７の前壁２１には、ダクト１６によって搬送されたセメントキルンバイパス排気Ｇ３を吹き込むための吹込ダクト２２が設置され、また、クリンカクーラー７の床面には、各々が前後方向に往復移動し、セメントクリンカを下流側に搬送する複数のプレート２３が設置される。
【００３１】
さらに、クリンカクーラー７の内部には、クーラー７内に落下したセメントクリンカを部分的に堰き止め、セメントクリンカを堆積させるための堰壁２４、２５が設けられる。これら堰壁２４、２５は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、プレート２３の上面から所定の間隔を隔てた高さに配置され、下側の堰壁２５とプレート２３の上面との間の空間２６は、セメントクリンカが通過するための通過路として機能する。
【００３２】
また、堰壁２４、２５は、図２（ｂ）に示すように、下側の堰壁２５が上側の堰壁２４よりも前壁２１から離れた位置に配置され、上方から下方に向けて前壁２１との間隔が段階的に広くなる階段状に設けられる。この際、セメントクリンカの堆積領域がクーラー１室の８０％以下、好ましくは３０％以下となるように、堰壁２４、２５の前後位置を定めることが好ましい。
【００３３】
さらに、堰壁２４、２５は、耐火物によって覆われ、その内部には、高温のセメントクリンカに対する耐熱性を確保する目的で、堰壁２４、２５を冷却するための冷媒流路（不図示）が設けられる。この際、冷媒としては、ダクト１６によって搬送したセメントキルンバイパス排気Ｇ３の一部を活用することができる。尚、堰壁２４、２５の内部にセメントキルンバイパス排気Ｇ３（冷媒）を流した場合、堰壁２４、２５の内部が酸露点以下の低温となる虞があるため、堰壁２４、２５の内部又は全体を、例えば、焼結アルミナを用いた耐硫酸構造とすることが好ましい。
【００３４】
また、堰壁２４、２５の壁面には、冷媒流路を流れるセメントキルンバイパス排気Ｇ３を排出するための複数の排気孔２４ａ、２５ａが穿設され、これら排気孔２４ａ、２５ａは、セメントキルンバイパス排気Ｇ３を堆積させたセメントクリンカに吹き出すように設けられる。
【００３５】
次に、上記構成を有するセメントキルンバイパス排気の処理システム１の動作について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００３６】
図１に示すように、セメント焼成装置２では、プレヒータ６の運転時に、プレヒータ６に供給されたセメント原料Ｒが、プレヒータ６で予熱され、仮焼炉５で仮焼された後、セメントキルン３にて焼成されてセメントクリンカが生成される。
【００３７】
生成されたセメントクリンカは、図３（ａ）に示すように、クリンカクーラー７の上流端に落下し、順次、プレート２３によって下流側に搬送される。そして、セメントクリンカの滞留量が増加すると、図３（ｂ）に示すように、堰壁２４、２５によってセメントクリンカが部分的に堰き止められ、冷却前の高温クリンカが堰壁２４、２５と前壁２１の間に堆積する（堆積部３１）。
【００３８】
ここで、堰壁２４、２５は、上方から下方に向けて前壁２１との間隔が広くなるため、セメントキルン３から落下したセメントクリンカが末広がりの状態で堆積し、堆積部３１を安定的に形成することができる。また、堰壁２４、２５が段差を有するため、堰壁２４、２５の上部に細粒のクリンカ３２が堆積し易くなり、それらが堰壁２４、２５の外周面（堆積部３１と接しない外周面）を被覆する。その結果、細粒のクリンカ３２の層によって、セメントクリンカの衝突による衝撃が緩和され、堰壁２４、２５の摩耗や破損が抑制される。
【００３９】
一方、塩素バイパス装置８では、図１に示すように、セメントキルン３の窯尻４から最下段サイクロン６Ａに至るまでのセメントキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部をプローブ１０によって抽気すると同時に、冷却ファン１１からの冷風によって急冷する。次いで、サイクロン１２において、プローブ１０から排気される抽気ガスＧ１を、粗粉Ｄ１と、微粉Ｄ２を含むガスＧ２とに分離し、粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻す一方で、ガスＧ２を冷却器１３で冷却する。
【００４０】
その後、バグフィルタ１４において、ガスＧ２中の微粉Ｄ２を集塵し、塩素バイパスダストとして回収する。また、バグフィルタ１４の排ガス（セメントキルンバイパス排気）Ｇ３を誘引ファン１５により誘引してダクト１６に導くとともに、ブーストファン１７によってクリンカクーラー７側に押し込む。
【００４１】
このとき、ダンパ１６ａによってセメントキルンバイパス排気Ｇ３の流量を調整し、クリンカクーラー７への供給量を０．３ｍ3Ｎ／ｋｇ−ｃｌｉ以下とすることが好ましい。また、従来技術、例えば、特許文献２に記載の処理方法と併用することによって、クリンカクーラー７への供給量を０．３ｍ3Ｎ／ｋｇ−ｃｌｉ以下とし、余剰流量を仮焼炉５に振り分けることも可能である。
【００４２】
クリンカクーラー７では、図３（ｂ）に示すように、ブーストファン１７によって押し込まれたセメントキルンバイパス排気Ｇ３を、吹込ダクト２２を通じてセメントクリンカの堆積部３１に吹き込み、高温のクリンカ群と接触させる。これにより、セメントキルンバイパス排気Ｇ３がセメントクリンカと効率よく熱交換され、急速に加熱される。
【００４３】
それと併行して、クリンカクーラー７に搬送されたセメントキルンバイパス排気Ｇ３の一部を堰壁２４、２５に導き、堰壁２４、２５を冷却するための冷媒として使用する。堰壁２４、２５内を流れたセメントキルンバイパス排気Ｇ３は、堰壁２４、２５の排気孔２４ａ、２５ａ（図２（ｂ）参照）からセメントクリンカの堆積部３１に吹き込まれ、上記の場合と同様に、高効率で熱交換されて急速に加熱される。
【００４４】
加熱されたセメントキルンバイパス排気Ｇ４は、セメントクリンカの堆積部３１を抜け出た後、上昇してセメントキルン３内に流入し、セメントキルン３内のガス流れに沿って窯尻４に向けて移動する。その後、プレヒータ６側に移動し、脱硫反応の活発な温度領域（８００〜１０００℃）を通過する。セメントキルンバイパス排気中のＳＯｘは、一部がセメントクリンカに吸着し、残りはプレヒータ６を通過することにより脱硫される。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によれば、クリンカクーラー７の内部で堰壁２４、２５によってセメントクリンカを堆積させ、その部分にセメントキルンバイパス排気Ｇ３を吹き込むため、セメントキルンバイパス排気Ｇ３を十分に加熱することができる。そして、加熱されたガスＧ４は、酸露点より高い温度を維持したままセメントキルン３に流入するため、クリンカクーラー７の内部の腐食を引き起こすことがない。
【００４６】
そのため、ブーストファン１７及び堰壁２４、２５を除けば、クリンカクーラー７の耐硫酸処理を不要とすることができ、設備コストを低く抑えることが可能になる。加えて、セメントキルンバイパス排気Ｇ３が十分に加熱された状態でセメントキルン３に流入することから、セメントキルン３での熱量悪化を回避することもでき、セメントキルン３での熱量悪化及び設備コストの高騰の双方を回避しつつ、セメントキルンバイパス排気Ｇ３を脱硫することが可能になる。
【００４７】
尚、上記実施の形態においては、複数の堰壁２４、２５によってセメントクリンカを堆積させるが、単一の堰壁を用いるようにしてもよい。この際、堰壁の断面形状を階段状に構成し、堰壁２４、２５の場合と同様に段差を有するように形成することが好ましい。
【００４８】
また、堰壁２４、２５を冷却するための冷媒としてセメントキルンバイパス排気Ｇ３の一部を用いるが、水や空気を用いることもできる。但し、この場合には、冷媒流路を流れる冷媒をクリンカクーラー７に吹き込まず、外部へ排出するようにしてもよい。
【００４９】
さらに、サイクロン１２で粗粉Ｄ１を分級した後に、微粉Ｄ２を含む排ガスＧ２を冷却器１３に導入するが、サイクロン１２を設けることなく、プローブ１０で抽気した抽気ガスＧ１を冷却器１３に直接導入してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  セメントキルンバイパス排気の処理システム
２  セメント焼成装置
３  セメントキルン
４  窯尻
５  仮焼炉
６  プレヒータ
６Ａ  最下段サイクロン
６Ｂ、６Ｃ  サイクロン
６Ｄ  最上段サイクロン
７  クリンカクーラー
７ａ  冷却ファン
８  塩素バイパス装置
１０  プローブ
１１  冷却ファン
１２  サイクロン
１３  冷却器
１４  バグフィルタ
１５  誘引ファン
１６  ダクト
１６ａ  ダンパ
１７  ブーストファン
２１  前壁
２２  吹込ダクト
２３  プレート
２４、２５  堰壁
２４ａ、２５ａ  排気孔
２６  空間
３１  堆積部
３２  細粒のクリンカ
Ｇ１、Ｇ２  抽気ガス
Ｇ３  セメントキルンバイパス排気
Ｇ４  加熱されたガス
Ａ  冷風
Ｒ  セメント原料
【図１】
0005437037.tif 000002
【図２】
0005437037.tif 000003
【図３】
0005437037.tif 000004