(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砕料を微粉砕する方法において、前記砕料（２）が、ミル（３）で高温ガス（４）が供給された状態で乾式粉砕を施され、分級され、粉塵／ガス混合物（６）として粉塵分離用フィルタ（７）に送られ、
前記フィルタ（７）およびミルファン（８）の後で前記高温ガス（４）が高温の排気（９）として分岐され、煙道（２１）を介して環境へ放出される一方、前記高温の排気（９）の一部分が、外気またはその他のプロセスガス（１２）の混入後に前記ミル（３）に再循環ガス（１１）として送り戻される方法であって、
前記プロセスに送られる前記外気またはその他のプロセスガス（１２）の一部分または全てが、前記粉砕回路に送られる前に予備加熱され、
前記外気またはその他のプロセスガス（１２）の前記予備加熱のために、前記煙道（２１）に送られる前記高温の排気（９）の少なくとも一部分または全てが使用され、
前記外気またはその他のプロセスガス（１２）の予備加熱に使用される前記高温の排気（９）が、より低い温度で前記煙道（２１）を介して環境に放出され、
前記外気またはその他のプロセスガス（１２）と前記高温の排気（９）が、前記外気またはその他のプロセスガス（１２）に前記高温の排気（９）の熱エネルギーを伝達するための熱交換器（１０）に送られることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記プロセスに送られる前記外気またはその他のプロセスガス（１２）の一部分または全てが、前記再循環ガス（１１）への混合の前、および前記粉砕回路に送られる前に予備加熱されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記外気またはその他のプロセスガス（１２）と前記高温の排気（９）が、前記熱交換器（１０）に送られ、平行流、直交流、または対向流で搬送され、加熱または冷却されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
砕料（２）としてのセメント・クリンカ、添加剤または粒状高炉スラグが、エアスウェプト式ローラミル（１３）で乾式粉砕を施され、
前記供給された高温ガス（４）が高温空気であり、
前記高温の排気（９）の一部分が、前記ミルファン（８）の後で少なくとも１つの調整ダンパ（１４、１５）を使用して分岐され、大気として周囲条件によって決まる温度および水分を有する外気（１２）を予備加熱するための前記熱交換器（１０）に送られることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
制御可能な体積流量で外気（１２）が、前記熱交換器（１０）に送られ、そこで予備加熱され、
前記予備加熱された外気（１６）が、前記再循環ガス（１１）を燃焼用空気（１７）として加熱するための装置に送られることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記高温の排気（９）の少なくとも一部分が、並列に接続された２つの調整ダンパ（１４、１５）を使用して分岐され、前記熱交換器（１０）に送られることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記再循環ガス（１１）を加熱するための装置として、バーナ（２２）を備える高温ガス発生器（１８）が使用され、その高温ガス発生器（１８）へ、前記予備加熱された外気（１６）が燃焼用空気（１７）として、バーナ用の外気ファン（１９）によって送られることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
熱交換器（１０）として、蓄熱媒体を備えるロータ熱交換器またはプレート熱交換器が使用され、生じた凝縮水が前記熱交換器（１０）の下で前記排気（９）から収集されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記収集された凝縮水が、廃水システムに放出、またはミルの注入水として再使用されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ミル（３）後の前記高温ガス（６）の露点および温度を低下させ、または前記ミル（３）の前で前記高温ガス（４）の含水率を低減するために、前記再循環ガス（１１）が、前記熱交換器（１０）で予備加熱された前記外気（１６）と少なくとも部分的に置き換えられることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
前記高温ガスまたは前記高温空気（４）が、温度＞１５０℃で前記ミル（３、１３）に送られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
周囲温度約１０℃、相対含水率約７０％で前記熱交換器（１０）に送られる外気（１２）が、温度約８０℃、相対含水率１％まで予備加熱され、同時に前記高温の排気（９）が約１０９℃から約９０℃まで前記熱交換器（１０）で冷却されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項１３】
前記ミル（３）、分級器（５）、フィルタ（７）および接続ラインで支配的な負圧の結果として入り込んだ不正空気が、少なくとも部分的に予備加熱された外気（１６）と置き換えられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
制御可能な体積流量で外気（１２）が、前記熱交換器（１０）に送られ、そこで予備加熱され、
前記予備加熱された外気（１６）が、前記再循環ガス（１１）を加熱するための装置の後または前で前記再循環空気（１１）と混合されることを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砕料（ｍｉｌｌ  ｆｅｅｄ（Ｍａｈｌｇｕｔ））を微粉砕（ｃｏｍｍｉｎｕｔｉｏｎ）する方法に関し、詳細にはセメント産業はもとより、鉄鋼業、鉱石業、発電所／化学産業の石炭ガス化プラントのための砕料を微粉砕する方法に関する。
【０００２】
本発明は特に、砕料に乾式粉砕（ｇｒｉｎｄｉｎｇ−ｄｒｙｉｎｇ（Ｍａｈｌ−Ｔｒｏｃｋｎｕｎｇ））工程を施さなければならないクリンカ／スラグ粉砕プラントのために提供される。本発明はまた、セメント産業の原料粉体の粉砕プラントにも適している。
【背景技術】
【０００３】
クリンカ燃焼工程のキルン（ｋｉｌｎ）系統と組み合わせて稼働されるセメント産業のセメント／粒状高炉スラグ粉砕プラントでは、セメントロータリーキルン（ｒｏｔａｒｙ  ｋｉｌｎ）で形成される排気が一般に、砕料を乾燥させるための熱源として利用可能である。
【０００４】
特許文献１に、乾式粉砕工程のためのエアスウェプト式ローラミル（ａｉｒ  ｓｗｅｐｔ  ｒｏｌｌｅｒ  ｍｉｌｌｅｓ）を備える複合粉砕プラントについて記載されている。
【０００５】
例えばロータリーキルンの排気やそれより低温のクリンカのガスなどの外部熱源を備えない乾式粉砕プラントでは、例えば高温空気などの高温プロセスガスを発生させるために、例えばバーナなどの適当な装置、詳細には高温ガス発生器が必要になる。その高温ガスは、湿気を含んだ砕料を乾燥させ、粉砕回路から水分を除去するためにミルに送られる。用語「高温ガス」または「プロセスガス」は、以下、空気または高温空気を含むことを意図したものであり、用語「外気（ｆｌｅｓｈ  ａｉｒ）」は常に、例えば周囲温度などにある他の工程からの新鮮なガスも含むことを意図したものである。
【０００６】
鉱石業、冶金業（高炉工程）、および石炭ガス化（発電所および化学産業）における石炭粉砕プラントでは、大多数の場合、ミルにおける乾燥工程に使用可能な外部エネルギー源が存在しない。
【０００７】
エアスウェプト式ローラミルなどの竪型エアスウェプト式ミルにおける粉砕時の乾燥を保証し、ミル回路内でプロセスガスが露点を下回るのを回避するために、セメント／粒状高炉スラグの粉砕プラントでは一般に、分級器（ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ）の下流におけるプロセスガスの温度を約８０〜１００℃にする。ミルに供給する高温ガスは、砕料に含まれている水分を吸収できるように十分に乾燥していなければならない。このため、上記のプロセス空気は閉回路内に送ることができず、その代わりに、大気および／または乾燥した高温ガスを外部から粉砕回路に絶えず送らなければならない。供給した大気および／または高温ガスは、吸収された原料の水分と共に煙道からやはり放出しなければならない。この種のプロセスのために、煙道で除去されるガスは８０〜１１０℃前後の温度を有し、その熱含量を従来は粉砕システムでそれ以上利用できないことから、熱損失流量が大きい。
【０００８】
粉砕システムに送られる大気は、例えば燃焼用空気や外気などとして制御された形でシステムに送られる部分と、システムの漏れのために制御されない形でシステムに入り込む部分（不正空気（ｆａｌｓｅ  ａｉｒ（Ｆａｌｓｃｈｌｕｆｔ）））を含む。
【０００９】
粒状高炉スラグの粉砕プラントでは特に、砕料に含まれている水分をシステムから除去するために、比較的大きな体積流量を煙道で除去しなければならない。粒状高炉スラグは、水で粒状化した後、約３０％の含水率を有する。予備水分除去を行った後、竪型エアスウェプト式ミルに送られる粒状高炉スラグの含水率は、その後も場合によっては最大１５％までになる。
【００１０】
高温ガス発生器などのバーナを使用してプロセスガスまたは高温空気に与えられる熱エネルギーは、大部分が、供給される砕料に存在する水分の蒸発に必要になる。この他に、望ましくない形で粉砕システムに入り込む不正空気を、煙道を介してミル出口温度で除去しなければならないため、その不正空気を周囲温度からミル出口温度まで加熱するのに熱エネルギーが必要になる。バーナに必要な燃焼用空気およびシステムに送られるその他の外気（大気（ａｍｂｉｅｎｔ  ａｉｒ））を、煙道を介して大気に再び放出できるようにミル出口温度まで加熱するためにも、供給される熱エネルギーの一部分が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】独国特許発明第１９８３６３２３Ｃ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、エネルギー収支が改善され、それによって稼働コストが低減された、砕料、詳細には粒状高炉スラグ、粒状高炉スラグ／セメント混合物またはセメント／添加剤混合物を微粉砕する方法を生み出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によると、この目的は、請求項１の特徴により実現される。有用かつ有利な実施形態が従属請求項および図面の説明に含まれる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、外気入力温度を可能な限り高くし、含水率を可能な限り低くすることによってエネルギーの節約を容易にするという基本趣旨に基づいている。
【００１５】
本発明によると、再循環ガスすなわち再循環空気に送られる外気（大気）が、再循環ガスと混合される前に、環境へ放出される排気の熱エネルギーを伝達することにより、プロセスガスとして予備加熱される。したがって、従来は煙道を介して環境に放出されていた排気の熱が、制御された形で供給されることになる外気（大気）の加熱に使用される。
【００１６】
有利なのは、環境からの外気と粉砕システムの高温の排気とを、微細原料／ガス混合物から微細原料を分離するためのフィルタおよびミルファン後で、排気の熱量を外気へ伝達するための装置に送る点である。
【００１７】
かかる装置は、ガス／ガス熱交換器であると有利であり、このガス／ガス熱交換器では、外気（大気）と高温の排気が、例えば平行流や、直交流、対向流などで搬送される。この高温の排気は、外気に熱エネルギーを伝達しながら冷却され、その外気は昇温する。その後、その排気を排気ラインに戻し、熱エネルギーがより低下した状態で煙道を介して環境に放出することができる。これにより、粉砕システムに供給される熱エネルギーは全体で明らかに低減される。
【００１８】
熱交換器で予備加熱された外気は、燃焼用空気としてバーナに送ることがでおよび／またはミルの前またはミル内で再循環ガスと混合することができる。
【００１９】
この効率的な本発明の方法は、セメント／粒状高炉スラグの粉砕プラントで特に有利に適用されるはずである。高温の排気流の一部分は、ミルファンの後で少なくとも１つの調整ダンパを使用して分岐され、環境からの外気を予備加熱するための熱交換器に送られる。大気はしたがって周囲条件で決まる温度および湿度を有している。熱交換器における外気の予備加熱により、大気の水分を含んでいるが温度が明らかに上昇した外気を、粉砕システムで利用することができる。
【００２０】
エネルギー効率の良い本発明の粉砕方法の著しい利点とは、熱交換器において、高温の排気と外気の２つのガス流の間で、排気流の水分ではなく、熱エネルギーだけが交換されることである。
【００２１】
予備加熱された外気は、燃焼用空気として例えば高温ガス発生器などのバーナへ、そのバーナ専用の外気ファンによって制御された形で送られる。このプロセスに必要な追加の外気を制御された形で供給できるように、外気ダンパが再循環ラインのミルの前に設けられる。
【００２２】
有利な点は、熱交換器を省スペースな状態で粉砕プラントに組み込むことができること、粉砕プラントにおける熱回収装置の実現に、高温ガス発生器のバーナと煙道と再循環ラインとの間にほんの少しのパイプラインを追加するだけでよいことである。
【００２３】
熱交換器が、その下に配置できる、プロセスガスからの凝縮水用の凝縮水トレイを備えると有用である。収集された凝縮水は、廃水システムに放出したり、ミルの注入水として再使用したりすることができる。ミルの注入水として凝縮水をリサイクルすると、プラントの水の要求量が低減され有利である。
【００２４】
これまで説明した本発明の方法は、単に、システムに送られる大気の予備加熱に関し、これがすでに上述の利点につながっている。
【００２５】
本発明の方法の拡張された派生形態では、高温排気の熱エネルギーをさらに利用して、再循環ガスの一部分を、含有水分が少ない予備加熱された外気と置き換えることができる。したがってプロセスガス回路の露点を大幅に低くできて、ミルまたは分級器後の温度を低下させることができ、それによって粉砕システムのエネルギーがさらに節減される。
【００２６】
予備加熱された外気による再循環ガスの置き換えの他の利点は、ミルに送られる高温ガスの水分の低減である。より乾燥したガスをミルに投入した結果として、砕料に含まれる水分の気相への物質移行が改善される。この結果、このガスのミル入口温度を低下させることができ、これにより再度、エネルギー要求量が低減される。周知のように湿潤ガスの密度は乾燥ガスよりも小さいので、砕料輸送のためのガスの輸送力が増す。それによって、ミルを経由して搬送されるガス流量を低減することができる。ミルの改善された静かな（滑らかな）運転の結果、いくつかの利点ももたらされる。極端な場合では、再循環ラインを完全に省くことができるように、再循環ガスを予備加熱された外気（大気）と完全に置き換えることが可能である。
【００２７】
上記システムの他の利点は、これまで制御されない形でシステムに入り込んだ不正空気の低減が成し遂げられたときにもたらされる。というのはその場合、その大気を、制御された形で熱交換器を介して予備加熱してシステムに供給することも可能になるはずだからである。
【００２８】
本発明について以下に例示的実施形態を参照して詳細に説明する。関連する図面に粉砕プラントの流れ図が示されており、その粉砕プラントは、ミル３、分級器５、フィルタ７およびその後段のミルファン８を備え、さらに、高温ガス４すなわち高温空気を発生させるための高温ガス発生器１８も備える。
【００２９】
ミル３は、一体型の分級器５を備える竪型エアスウェプト式ミル１３である。高温ガス４すなわち高温空気がプロセスガスとしてミル３のミルチャンバへ送られる。これは、例えば微粉砕中の粒状高炉スラグや、粒状高炉スラグ／セメント混合物、セメント／添加剤混合物などの湿気を含んだ砕料２を乾燥させるためである。粉塵／ガス混合物６が、ミルファン８によって生じる負圧のために、接続ラインの中を通って分級器５を備えるミル３の次に、フィルタ７へと搬送される。フィルタ７では微細原料が分離され、その後、高温の排気９はミルファン８によって環境に放出するための煙道２１へ送られる。セメントは、本明細書ではセメント・クリンカであってもよい。
【００３０】
高温の排ガスすなわち高温の排気９の一部分が、排気ラインから分岐され、再循環ガス１１として、高温ガス発生器などの加熱用装置１８へ送られる。
【００３１】
エネルギー必要量を低減する本発明の趣旨によると、高温の排気流９の事前定義可能な部分が、熱交換器１０への煙道の前に送られる。環境からの外気１２が、高温の排気９から外気１２への熱エネルギーの伝達が行われるように熱交換器１０へ送られ、次いで予備加熱された外気１６として、燃焼用空気１７としてバーナ外気ファン１９へ送られ、また、高温ガス発生器１８の後のミル３の前で、調整用ダンパすなわち外気ダンパ２０を介して、加熱された再循環ガス１１と混合される。高温ガス発生器が粉砕回路にいかに接続され、いかなる形で接続されるか、といったことは本発明の趣旨にとって重要ではないと指摘しておくべきであろう。重要なのはただ、高温ガス発生器に送られる空気が熱交換器で予備加熱されるということだけである。高温ガス発生器１８の前で、予備加熱された外気１６を再循環ライン１１内に調整ダンパ２０を介して供給することも可能である。
【００３２】
高温の排気９を、全ての動作状態で熱交換器１０を介して搬送できるわけではなく、特に量を変えて搬送できないことから、煙道２１への排気ラインにおける調整ダンパ１４に加えて、追加の調整ダンパ１５が分岐された排気流９の供給ラインに配置される。ダンパ１４、１５は両方共、圧力損失が増大しないように並列に接続される。
【００３３】
予備加熱された外気１６は、バーナ用の外気ファン１９によって高温ガス発生器１８のバーナ２２に送られる。
【００３４】
この示されている流れ図は単に、プラントの可能な回路を示すに過ぎないことをもう一度指摘しておくべきであろう。本発明の趣旨にとって重要な点は、セメント／粒状高炉スラグの粉砕プラントの場合、粉砕回路に送られる大気の一部分または全てが熱交換器１０内で予め予備加熱されることである。
【実施例】
【００３５】
１つの例示的な事例では、含水率１２％、温度１０℃の砕料すなわち粉砕すべき原料２としての粒状高炉スラグが、エアスウェプト式ローラミル１３に送られた。再循環ラインに位置する高温ガス発生器１８が、エアスウェプト式ローラミル１３に送られる高温空気４を加熱するための装置１８として検討された。熱収支に従って、４６，８７９ｍ３／時の外気が供給されることになった。供給される熱流量は全体で４３．０３ＧＪ／時であった。煙道に放出される排気流は全部で、説明した新規な方法による熱回収を行わないと、温度９８．２℃と露点５８．１℃でそれぞれ１４２，９４６ｍ３／時に達した。
【００３６】
環境に放出される高温の排気９からエネルギーを低減させるための直交流型プレート熱交換器として設計された熱交換器１０を使用して、外気１２が、熱交換器１０前の入口温度１０℃から熱交換器１０後の８２．１℃まで予備加熱された。必要な排気９は１００，４４０ｍ３だけに過ぎず、このガスは９８．２℃から８８．９℃まで冷却された。残りの排気流９は、煙道２１にバイパスされた。８２．１℃に予備加熱された外気１６により、高温ガス発生器１８内で発生させる熱流量は、３８．６２ＧＪ／時まで低減された。これにより、高温ガス発生器１８のバーナ２２の燃料として重油を使用した場合、約１１０ｋｇ／時の燃料が低減され、したがって毎月約２０，０００ユーロの節約になる。
【００３７】
熱交換器を使用する本発明の効率的な粉砕方法によると、比較的低い投資でのかなりのエネルギー節約、したがって湿気を含んだ砕料の微粉砕における稼働コストの低減を実現することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、竪型エアスウェプト式ミルの乾式粉砕に限定されず、代わりに、例えばローラパンミルや、チューブミル、および／または高温のプロセスガスが回路に搬送される２段粉砕工程など、その他のミルタイプによる粉砕工程にも適している。この方法の有利な適用例は、粒状高炉スラグ／セメントおよび未精製の粉末の粉砕を伴うセメント産業の他に、鉱石／精錬業および石炭ガス化における石炭粉砕プラントもある。
【図１】
0005450817.tif 000002