(57)【要約】【課題】窯尻部の温度を小規模な装置を用いて最適な温度に冷却することにある。【解決手段】セメントクリンカを焼成するロータリーキルン１を用いてセメントを製造する方法であって、多段サイクロン式のプレヒータ２で予熱されたセメント原料をロータリーキルン１に導入するための構造部分であると共に、ロータリーキルン１から排出される排ガスをプレヒータ２に供給するための構造部分でもある窯尻部３に、プレヒータ２で予熱される前の生セメント原料を投入する方法を用いている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントクリンカを焼成するロータリーキルンを用いてセメントを製造するセメント製造方法であって、
プレヒータで予熱されたセメント原料を上記ロータリーキルンに導入するための構造部分であると共に、上記ロータリーキルンから排出される排ガスを上記プレヒータに供給するための構造部分でもある窯尻部に、上記プレヒータで予熱される前の生セメント原料を投入することを特徴とするセメント製造方法。
【請求項２】
上記ロータリーキルン内に少なくとも可燃性廃棄物を投入することによって、廃棄物の処理を行いながらセメントを製造することを特徴とする請求項１に記載のセメント製造方法。
【請求項３】
上記生セメント原料は、上記可燃性廃棄物を上記ロータリーキルンに投入しない場合の上記窯尻部内の温度以下となるように、上記窯尻部に投入することを特徴とする請求項２に記載のセメント製造方法。
【請求項４】
上記生セメント原料は、上記ロータリーキルンに投入されるセメント原料全体の３〜７重量％の割合で投入することを特徴とする請求項２に記載のセメント製造方法。
【請求項５】
上記生セメント原料は、窯尻部におけるロータリーキルンの接続部側から当該窯尻部に投入することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のセメント製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーキルンを用いてセメントを製造するセメント製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、セメント製造設備においては、セメントクリンカを焼成するロータリーキルン内の温度が最高温度部分で１５００℃程度の高温になることから、廃タイヤ等の可燃性廃棄物を窯尻部等を介してロータリーキルンに投入することにより、ダイオキシン類の発生を防止しながら、極めて安全に廃棄物を処理することが行われている。
【０００３】
ここで、上記窯尻部は、多段サイクロン式のプレヒータで予熱されたセメント原料をロータリーキルンに導入するための構造部分であると共に、上記ロータリーキルンから排出される高温の排ガスを上記プレヒータに供給するための構造部分でもある。
【０００４】
ところで、上記廃タイヤのような可燃性廃棄物を投入した場合は、ロータリーキルン内の最高温度部分がバーナーによって１５００℃程度に維持されている場合であっても、当該最高温度部分から上記窯尻部側の温度が上昇することになる。
【０００５】
このように窯尻部側の温度が高くなると、廃棄物中の硫黄分が例えばＳＯ2ガス等となると共に、このＳＯ2等がプレヒータから供給されるセメント原料や上記排ガス中の成分と反応してＳＯｘ等を含有する低融点物質となり、この低融点物質がバインダとなってセメント原料や排ガス中の粉塵を取り込みながら窯尻部の内面に付着することになる。このため、窯尻部内にＳＯｘ等を含有する物質によるコーティング層が形成されると共にその厚さが徐々に増加することになるという問題があった。
【０００６】
上記問題を解決するため、例えばプレヒータの途中からセメント原料を取り出して、窯尻部に投入することにより、窯尻部の温度を低下させ、これにより窯尻部内のコーティング層の成長を抑制する技術が開発されている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。
【０００７】
しかし、プレヒータの途中から取り出されたセメント原料はある程度加熱されて温度が高められているので、窯尻部を充分に冷却するためには多くのセメント原料が必要になる。このため、セメント原料をプレヒータの途中から窯尻部に供給するための例えばシュートの口径が大きくなるので、当該セメント原料を窯尻部に供給するための装置が大がかりなものとなるという問題があった。しかも、多段サイクロン式のプレヒータの途中から正確な量のセメント原料を安定的に取り出すことは極めて困難であるので、窯尻部におけるコーティング層の成長を抑えることができかつ窯尻部が過冷却とならないような最適な温度に、当該窯尻部の温度を下げることが難しいという問題があった。
【０００８】
なお、上述のような可燃性廃棄物を投入しない場合でも、セメント原料の種類によっては窯尻部側の温度が上昇する場合があり、この際のセメント原料に硫黄分が比較的多く含まれていると、上述のようなコーティング層が同様に発生することになる。
【特許文献１】特開２００４−１６８６０５号公報
【非特許文献１】第５８回セメント技術大会講演要旨2004[155]プレヒーターコーティング抑制技術の開発
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、窯尻部の温度を小規模な装置を用いて最適な温度に冷却することのできるセメント製造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、セメントクリンカを焼成するロータリーキルンを用いてセメントを製造するセメント製造方法であって、プレヒータで予熱されたセメント原料を上記ロータリーキルンに導入するための構造部分であると共に、上記ロータリーキルンから排出される排ガスを上記プレヒータに供給するための構造部分でもある窯尻部に、上記プレヒータで予熱される前の生セメント原料を投入することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記ロータリーキルン内に少なくとも可燃性廃棄物を投入することによって、廃棄物の処理を行いながらセメントを製造することを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記生セメント原料は、上記可燃性廃棄物を上記ロータリーキルンに投入しない場合の上記窯尻部内の温度以下となるように、上記窯尻部に投入することを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記生セメント原料は、上記ロータリーキルンに投入されるセメント原料全体の３〜７重量％の割合で投入することを特徴としている。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、上記生セメント原料は、窯尻部におけるロータリーキルンの接続部側から当該窯尻部に投入することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成された請求項１〜５に記載の発明によれば、プレヒータで予熱する前の温度の低い生セメント原料を窯尻部に投入するようになっているので、少量の生セメント原料で窯尻部内の温度を効率良く下げることができる。しかも、生セメント原料が少量で済むので、生セメント原料を窯尻部に供給すべく設置する例えばシュート等として口径の小さなものを用いることができる。従って、小規模の装置で窯尻部を充分に冷却することができる。
【００１６】
また、プレヒータに投入される前の生セメント原料は、温度が安定していると共に、例えばロータリバルブによって正確に計量して窯尻部に投入することができるので、窯尻部におけるコーティング層の成長を抑えることができかつ窯尻部が過冷却とならない最適な温度に、当該窯尻部の温度を制御することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、少なくとも可燃性廃棄物を処理することによって窯尻部内の温度が高くなる場合に有効である。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、可燃性廃棄物をロータリーキルンに投入しないときにおける窯尻部内の温度以下となるように、生セメント原料を窯尻部に投入するようになっているので、窯尻部におけるコーティング層の成長を充分抑制することができる。
なお、窯尻部が過冷却となる温度以下とならないように、生セメント原料の投入量を制御することが好ましい。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、生セメント原料を、ロータリーキルンに投入されるセメント原料全体の３〜７重量％の割合で窯尻部に投入するようになっているので、可燃性廃棄物をロータリーキルンに投入しない場合と同程度まで窯尻部の温度を下げることができると共に、当該窯尻部を過冷却となる温度以上に維持することができる。即ち、窯尻部を最適な温度に維持することができる。
【００２０】
なお、生セメント原料の投入割合をロータリーキルンに投入されるセメント原料全体の３〜７重量％としたのは、３重量％未満になると、例えば可燃性廃棄物の質や投入量のばらつきによって、窯尻部における温度の上昇率が小さくなる場合でも、当該窯尻部内の温度をコーティング層の成長を抑制することができる程度まで下げることができなくなるおそれがあるからであり、７重量％を超えると、上記ばらつきによって窯尻部における温度の上昇率が大きくなる場合でも、窯尻部が過冷却となるおそれがあるからである。
【００２１】
但し、上記投入割合の上限は、上記ばらつきによって窯尻部における温度の上昇率が大きくなる場合でも、当該窯尻部内の温度をコーティング層の成長を抑制することができる温度まで下げることが可能な５重量％に設定してもよい。即ち、上記投入割合を３〜５重量％に設定してもよい。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、生セメント原料を、窯尻部におけるロータリーキルンの接続部側から当該窯尻部に投入するようになっているので、窯尻部における温度の高い側であって、排ガスの流れの上流側の部分の温度を下げることができる。従って、窯尻部の全体をコーティング層の成長を抑制し得る温度に下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態としての一実施の形態について図１〜図３を参照しながら説明する。
【００２４】
この実施の形態で示すセメント製造方法の実施に直接使用するセメント製造装置は、図１〜図３に示すように、セメントクリンカを焼成するロータリーキルン１内に可燃性廃棄物を投入することによって、廃棄物の処理を行いながらセメントを製造する機能を備えたものであり、４段（多段）サイクロン式のプレヒータ２で予熱されたセメント原料をロータリーキルン１に導入するための構造部分であると共に、ロータリーキルン１から排出される高温の排ガスをプレヒータ２に供給するための構造部分でもある窯尻部３に、プレヒータ２で予熱される前の生セメント原料を投入する窯尻冷却設備６、７を備えた構成になっている。
【００２５】
ロータリーキルン１は、窯尻部３側から供給されるセメント原料を、窯前部４側に送る過程で当該窯前部４側に設けられたバーナ４１によって加熱するようになっている。この際、セメント原料は、ロータリーキルン１内の最高温度部分で１５００℃程度まで加熱されてセメントクリンカに焼成された後、窯前部４を介してクーラ５に送り出されることになる。また、クーラ５を通ることによってセメントクリンカから熱を受けた空気は、窯前部４を通ってロータリーキルン１内に入り、バーナ４１で燃料の燃焼に使われる等して更に加熱された後、高温の排ガスとなって窯尻部３からプレヒータ２に流出することになる。
【００２６】
プレヒータ２は、第１段目〜第４段目のサイクロン２１、２２、２３、２４を備えていると共に、窯尻部３の真上に垂直状に立ち上がると共に第１段目サイクロン２１の上端部側面に接続される第１導管２１ａを有し、第１段目サイクロン２１で第１導管２１ａから供給された排ガスによって予熱された後当該第１段目サイクロン２１内の下端部に集められたセメント原料を窯尻部３に供給する第１シュート２１ｂを有し、第１段目サイクロン２１の真上に垂直状に立ち上がると共に第２段目サイクロン２２の上端部側面に接続される第２導管２２ａを有し、第２段目サイクロン２２で第２導管２２ａから供給された排ガスによって予熱された後当該第２段目サイクロン２２内の下端部に集められたセメント原料を第１導管２１ａに供給する第２シュート２２ｂを有している。
【００２７】
更に、第３導管２３ａ及び第３シュート２３ｂが第３段目サイクロン２３に対応する位置に配置され、第４導管２４ａ及び第４シュート２４ｂが第４段目サイクロン２４に対応する位置に配置されている。第３導管２３ａ及び第４導管２４ａは、第２導管２２ａと同様に構成され、第３シュート２３ｂ及び第４シュート２４ｂは、第２シュート２２ｂと同様に構成されている。
【００２８】
また、第４段目サイクロン２４の真上には、排ガスを排出する排ガスダクト２５が接続されている。この排ガスダクト２５から排出される排ガスは、セメント原料の乾燥等に用いられた後、粉塵除去等の無害化処理がなされてから外気に放出されることになる。
【００２９】
上記排ガスによって乾燥された後の粉体状の生セメント原料は、バケットエレベータ等の移送手段（図示せず）によって上方に搬送された後、例えばホッパ（図示せず）に蓄えられてからロータリバルブ２６ａ及びシュート２６ｂを介して、第４導管２４ａに供給されるようになっている。
【００３０】
そして、ロータリバルブ２６ａ及びシュート２６ｂから供給される生セメント原料は、第４段目サイクロン２４から第１段目サイクロン２１までの各サイクロンを通って予熱された後、第１シュート２１ｂから窯尻部３を介してロータリーキルン１に供給されることになる。
【００３１】
窯尻部３は、図３に示すように、四角形の筒状の外壁部を有しており、その一外壁部３１の水平方向の中心位置にロータリーキルン１が回転自在に接続されるようになっている。また、一外壁部３１に対向する他外壁部３２には、その水平方向の中心位置に第１シュート２１ｂが接続されている。
【００３２】
また、窯尻部３の底面部３３は、図２に示すように、第１シュート２１ｂから供給される予熱後のセメント原料等をロータリーキルン１に円滑に供給することを可能にすべく、一外壁部３１に向かって漸次低くなるように傾斜している。更に、窯尻部３の上端は、天板３４によって覆われており、この天板３４の中心部には、第１導管２１ａが上方に延在するように接続されている。
【００３３】
一方の窯尻冷却設備６は、図１に示すように、生セメント原料をロータリバルブ２６ａに供給することを可能にする上記ホッパから生セメント原料の供給を受けるロータリバルブ６ａと、このロータリバルブ６ａから供給される生セメント原料を他外壁部３２を介して窯尻部３内に供給するシュート６ｂとを備えている。
【００３４】
シュート６ｂは、図２及び図３に示すように、ロータリバルブ６ａから２本に分かれており、それぞれが他外壁部３２における水平方向の各端部に接続されている。また、各シュート６ｂは、他外壁部３２における第１シュート２１ｂが接続された部分と同等の高さ位置に接続されている。更に、各シュート６ｂには、ロータリバルブ６ａから同等量の生セメント原料が供給されるようになっている。
【００３５】
他方の窯尻冷却設備７は、図１に示すように、上述したバケットエレベータ等の移送手段の途中から生セメント原料の供給を受けるロータリバルブ７ａと、このロータリバルブ７ａから供給される生セメント原料を一外壁部３１を介して窯尻部３内に供給するシュート７ｂとを備えている。なお、ロータリバルブ７ａは、ロータリバルブ６ａと同様に、上記ホッパから生セメント原料の供給を受けるよう構成されたものであってもよい。
【００３６】
シュート７ｂは、図２及び図３に示すように、ロータリバルブ７ａから２本に分かれており、それぞれが一外壁部３１における水平方向の各端部に接続されている。また、一外壁部３１における各シュート７ｂの接続位置は、他外壁部３２における第１シュート２１ｂが接続された部分と同等の高さ位置となっている。更に、各シュート７ｂには、ロータリバルブ７ａから同等量の生セメント原料が供給されるようになっている。
【００３７】
また、窯尻部３における例えば他外壁部３２には、廃タイヤ等の可燃性廃棄物や、不燃性廃棄物を処理すべく投入するためのシュート（図示せず）等が接続されている。
【００３８】
そして、窯尻冷却設備６、７の各シュート６ｂ、７ｂから窯尻部３に供給される生セメント原料の投入量は、廃タイヤ等の可燃性廃棄物をロータリーキルン１に投入しない場合の窯尻部３内の温度である１０００℃以下となるように設定されている。
【００３９】
具体的には、生セメント原料を、ロータリーキルン１に投入されるセメント原料全体の３〜７重量％の割合で投入するようになっている。
【００４０】
また、下記の表２は、約６０℃の生セメント原料を４つの各シュート６ｂ、７ｂから同等量ずつ投入することによって生じる窯尻部３の温度を測定した結果である。なお、温度測定位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、窯尻部３内における各シュート６ｂ、７ｂの接続部の上方の同一高さ位置となっている。また、生セメント原料の投入量は、ロータリバルブ６ａ、７ａを回転駆動するモータの駆動電力の周波数で示している。この周波数は、生セメント原料の投入量にほぼ比例している。即ち、０Ｈｚは、生セメント原料の投入量が零であることに対応し、５０Ｈｚは、生セメント原料の投入量が１５ｔ／ｈ（トン／時間）であることに対応している。この場合の生セメント原料の投入量は、各シュート６ｂ、７ｂからの全投入量を意味している。更に、ロータリーキルン１に投入されるセメント原料全体は、２９２ｔ／ｈである。
【００４１】
【表１】
2006151738.tif 000003
【００４２】
上記表１において、生セメント原料の投入量が５０Ｈｚ（１５ｔ／ｈ）のときは、位置Ａの温度が１０００℃より充分低くなり、位置Ｂ〜Ｄの温度が１０００℃に近似する温度になっている。この場合のロータリーキルン１に投入されるセメント原料全体に対する生セメント原料の割合ηは、次の式（１）に示す通り、約５．１重量％である。
【００４３】
η＝１５（ｔ／ｈ）／２９２（ｔ／ｈ）
＝約５．１（重量％）            …（１）
【００４４】
従って、５重量％は、窯尻部３においてコーティング層の成長を抑制し得る生セメント原料の投入量の上限として採用することが可能である。
【００４５】
但し、７重量％を超えると、可燃性廃棄物の質や投入量のばらつき、あるいはセメント原料の材質のばらつきによって、窯尻部３における温度の上昇率が大きくなる場合でも、窯尻部３が過冷却なる限界の温度（例えば８５０℃）になるおそれがあるので、生セメント原料の投入量の上限としては７重量％以下に設定することが好ましい。
【００４６】
また、３重量％未満になると、可燃性廃棄物の質や投入量のばらつきによって、窯尻部３における温度の上昇率が小さくなる場合でも、当該窯尻部３内の温度をコーティング層の成長を抑制することができる程度まで下げることができなくなるおそれがあるので、生セメント原料の投入量の上限としては３重量％以上に設定することが好ましい。
【００４７】
上記のように構成されたセメント製造装置を用いるセメント製造方法は、窯尻部３に生セメント原料を投入して行うセメント製造方法となる。また、生セメント原料は、可燃性廃棄物をロータリーキルン１に投入しない場合の窯尻部３内の温度以下となるように、窯尻部３に投入することになる。この場合の生セメント原料の投入量は、ロータリーキルン１に投入されるセメント原料全体の３〜７重量％（好ましくは３〜５重量％）の割合となる。
【００４８】
上記のように構成されたセメント製造装置及びセメント製造方法においては、温度の低い生セメント原料を窯尻部３に投入するようになっているので、少量の生セメント原料で窯尻部３内の温度を効率良く下げることができる。また、生セメント原料の投入量が少なくて済むことから、生セメント原料を窯尻部３に供給すべく設置するロータリバルブ６ａ、７ａやシュート６ｂ、７ｂ等として口径の小さなものを用いることができる。従って、小規模の装置で窯尻部３を充分に冷却することができる。
【００４９】
また、生セメント原料はプレヒータ２に投入される前の原料であるので、温度が安定していると共に、当該生セメント原料をロータリバルブ６ａ、７ａによって正確に計量しながら窯尻部３に投入することができる。従って、窯尻部３におけるコーティング層の成長を抑えることができかつ窯尻部３が過冷却とならない最適な温度に、当該窯尻部３の温度を制御することができる。
【００５０】
なお、従来例のように、プレヒータの途中からセメント原料を取り出して窯尻部に供給する場合には、予熱によりセメント原料に粘り気が生じるので、ロータリバルブ等の流量を制御するバルブを使用した場合には、当該バルブにセメント原料が即座に詰まることになる。これに対して、本発明の場合は、予熱前の粘り気の生じていない生セメント原料を窯尻部３に供給するようになっているので、ロータリバルブ６ａ、７ａを使用しても、当該ロータリバルブ６ａ、７ａに生セメント原料が詰まることがない。従って、ロータリバルブ６ａ、７ａによって正確に計量した生セメント原料を長期間安定的に窯尻部３に供給することができる。
【００５１】
また、生セメント原料の温度は、高温でないので、ロータリバルブ６ａ、７ａの断熱、冷却の必要もなく、材質は一般鋼材を使用可能であるので制作も容易であり、耐久性も大きい。
【００５２】
更に、生セメント原料を、可燃性廃棄物をロータリーキルン１に投入しないときにおける窯尻部３内の温度以下となるように、窯尻部３に投入するようになっているので、可燃性廃棄物をロータリーキルン１に投入しない場合と同程度まで窯尻部３におけるコーティング層の成長を抑制することが可能となる。
【００５３】
また更に、生セメント原料を、ロータリーキルン１に投入されるセメント原料全体の３〜７重量％の割合で窯尻部３に投入するようになっているので、可燃性廃棄物をロータリーキルン１に投入しない場合と同程度まで窯尻部３の温度を下げることができると共に、当該窯尻部３を過冷却温度以上に維持することができる。即ち、窯尻部３を最適な温度に維持することができる。
【００５４】
なお、上記実施の形態においては、一外壁部３１及び他外壁部３２から生セメント原料を窯尻部３内に投入するように構成したが、ロータリーキルン１の接続部側である一外壁部３１からのみ生セメント原料を投入するように構成してもよい。
【００５５】
この場合には、生セメント原料を窯尻部３における高温側の位置であると共に、排ガスの上流側の位置の温度を下げることができるので、窯尻部３の全体をコーティング層の成長を抑制し得る温度に下げることができる。
【００５６】
また、生セメント原料を計量しながら窯尻部３に供給するための計量供給手段としてロータリバルブ６ａ、７ａを用いた例を示したが、このロータリバルブ６ａ、７ａ以外の計量供給手段を用いてもよい。この場合も、生セメント原料に粘り気が生じていないので、当該生セメント原料が計量供給手段に詰まることがない。即ち、計量供給手段を長期間安定的に使用することができる。
【００５７】
一方、上記実施の形態においては、可燃性廃棄物を投入することによって窯尻部３の温度が上昇するのを、生セメント原料の投入によって抑えるように構成した例を示したが、可燃性廃棄物を投入しない場合でも、セメント原料の種類に応じて窯尻部３の温度が上昇する場合があり、この際にも生セメント原料の投入によって、窯尻部３内の温度を下げ、上述したコーティング層の成長を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】この発明の一実施の形態としてのセメント製造方法の実施に直接使用するセメント製造装置を示す概略構成図である。
【図２】同セメント製造装置の要部を示す正面図である。
【図３】同セメント製造装置の要部を示す図であって、図２のIII−III線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  ロータリーキルン
２  プレヒータ
３  窯尻部
６、７  窯尻冷却設備
６ａ、７ａ  ロータリバルブ
６ｂ、７ｂ  シュート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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