(57)【要約】【課題】RSP型仮焼炉におけるチャー未燃率を低減させて、プレヒーターでの閉塞を防止しつつ、原料脱炭酸率が高く、かつ十分な仮焼を行うことが可能になるセメントの製造方法を提供する。【解決手段】仮焼炉２に、プレヒーター１から供給されるセメント原料を、微粉炭吹き込みノズル２２の出口から５〜１５ｍ／ｓの範囲の速度で吹き込まれた微粉炭の燃焼によって仮焼した後に、仮焼炉本体２０の下端部に接続された仮焼炉導管１０の下端部から鉛直方向に延在するミキシングチャンバ１１を介してプレヒーター１に導入する。【選択図】図２
2018118861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレヒーターにおいて予熱したセメント原料を抜き出して仮焼炉に供給し、当該仮焼炉において仮焼した後に上記プレヒーターに戻すとともに、上記プレヒーターから上記セメント原料をセメントキルンに供給し、焼成されたセメントクリンカをクーラーで冷却するセメントの製造方法において、
上記仮焼炉は、軸線を鉛直方向に向けた円筒状の仮焼炉本体の頂部に、上部開口が塞がれた上記仮焼炉本体よりも小径な胴部と上記仮焼炉本体内に微粉炭を吹き込む微粉炭吹き込みノズルを備えたバーナー本体が設けられ、上記クーラーからの第１の抽気ダクトが上記バーナー本体の胴部に接線方向から接続されるとともに第２の抽気ダクトが上記仮焼炉本体の上端部の直径方向の対称位置にそれぞれ接線方向に接続されて成り、
上記第２の抽気ダクトから上記クーラーからの抽気ガスとともに上記仮焼炉本体内に供給された上記セメント原料を、上記微粉炭吹き込みノズル出口から５〜１５ｍ／ｓの範囲の速度で吹き込まれた微粉炭の燃焼によって上記仮焼した後に、上記仮焼炉本体の下端部に接続された仮焼炉導管の下端部から鉛直方向に延在するミキシングチャンバを介して上記プレヒーターに導入することを特徴とするセメントの製造方法。
【請求項２】
上記仮焼炉本体内に、第２の抽気ダクトから３０〜４１ｍ／ｓの範囲の流速で上記クーラーからの抽気ガスおよび上記セメント原料を流入させることを特徴とする請求項１に記載のセメントの製造方法。
【請求項３】
上記バーナー本体の上記胴部内に、第１の抽気ダクトから４６〜６３ｍ／ｓの範囲の流速で上記クーラーからの抽気ガスを流入させることを特徴とする請求項１または２に記載のセメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮焼炉を備えたセメント製造設備におけるセメントの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セメント製造プロセスにおいては、セメントキルンに与えた焼成熱負荷を低減し、仮焼炉の熱負荷を増加することがキルンレンガやシェル等のメンテンナンスコストの低減に対して重要である。
【０００３】
そのため、一般的なセメント製造設備においては、セメント原料を焼成するセメントキルンの前段に、プレヒーターで予熱されたセメント原料の一部を加熱して脱炭酸を促進（仮焼）させることにより、上記セメントキルンの熱負荷を低減させる仮焼炉が設けられている。
【０００４】
上記仮焼炉の一種として、例えば下記特許文献１に開示されているような、RSP（Reinforced Suspension Pre-heater）型仮焼炉が知られている。この仮焼炉は、上記プレヒーターで予熱されたセメント原料の一部を、キルンの後段に配置されたセメントクリンカのクーラーからの抽気ガスによって旋回させつつ、投入された燃料（微粉炭等）を効率的に燃焼させて上記セメント原料を仮焼するものである。
【０００５】
このような仮焼炉が設けられたセメント製造設備においては、仮焼炉における原料の仮焼率を高くするために、通常、仮焼炉への微粉炭の供給量を増やすことにより炉内の温度を上げて、脱炭酸反応を促進させている。
【０００６】
ところが、上記仮焼炉の微粉炭供給量を増加させて行くと、微粉炭は炉内において分散が良くないことや、炉内の滞留時間が足りないこと等によって、仮焼炉出口ではチャー未燃率が高く、原料脱炭酸率が低い等の問題点が生じる。
【０００７】
そして、上記RSP型仮焼炉内や、この仮焼炉から仮焼後のセメント原料をプレヒーターのサイクロンに戻すミキシングチャンバの出口におけるチャー未燃率が高くなると、未燃カーボンが上記プレヒーター内で燃焼してしまい、その結果プレヒーター内の温度が高くなってサイクロンやセメントキルンへの原料シュートに付着物が生成し、プレヒーターでの閉塞が多発して運転に支障が生じるとともに、熱量原単位が高くなるという問題点があった。
【０００８】
また、RSP型仮焼炉内は、高温かつダスト濃度が非常に高いため、測定による燃焼状態の把握が困難であり、現実的にその解決が難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−２０１７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、RSP型仮焼炉における微粉炭のチャー未燃率を低減させて、プレヒーターでの閉塞を防止しつつ、原料脱炭酸率が高く、かつ十分な仮焼を行うことが可能になるセメントの製造方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、プレヒーターにおいて予熱したセメント原料を抜き出して仮焼炉に供給し、当該仮焼炉において仮焼した後に上記プレヒーターに戻すとともに、上記プレヒーターから上記セメント原料をセメントキルンに供給し、焼成されたセメントクリンカをクーラーで冷却するセメントの製造方法において、上記仮焼炉は、軸線を鉛直方向に向けた円筒状の仮焼炉本体の頂部に、上部開口が塞がれた上記仮焼炉本体よりも小径な胴部と上記仮焼炉本体内に微粉炭を吹き込む微粉炭吹き込みノズルを備えたバーナー本体が設けられ、上記クーラーからの第１の抽気ダクトが上記バーナー本体の胴部に接線方向から接続されるとともに第２の抽気ダクトが上記仮焼炉本体の上端部の直径方向の対称位置にそれぞれ接線方向に接続されて成り、上記第２の抽気ダクトから上記クーラーからの抽気ガスとともに上記仮焼炉本体内に供給された上記セメント原料を、上記微粉炭吹き込みノズル出口から５〜１５ｍ／ｓの範囲の速度で吹き込まれた微粉炭の燃焼によって上記仮焼した後に、上記仮焼炉本体の下端部に接続された仮焼炉導管の下端部から鉛直方向に延在するミキシングチャンバを介して上記プレヒーターに導入することを特徴とするものである。
【００１２】
また、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、上記仮焼炉本体内に、第２の抽気ダクトから３０〜４１ｍ／ｓの範囲の流速で上記クーラーからの抽気ガスおよび上記セメント原料を流入させることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記バーナー本体の上記胴部内に、第１の抽気ダクトから４６〜６３ｍ／ｓの範囲の流速で上記クーラーからの抽気ガスを流入させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、後述する本発明者等によるシミュレーション解析結果に見られるように、第２の抽気ダクトからクーラーの抽気ガスとともに仮焼炉本体内に接線方向から供給されて旋回するセメント原料を、上記微粉炭吹き込みノズル出口から５〜１５ｍ／ｓの範囲の速度で吹き込まれた微粉炭の燃焼によって仮焼することにより、仮焼炉本体内における微粉炭の滞留時間が増加し、かつ仮焼炉本体内での分散が向上して酸素消費が均一になって微粉炭の燃焼が改善される。
【００１５】
この結果、仮焼炉本体内およびミキシングチャンバ出口の原料仮焼率を向上させることができるために、上記仮焼炉におけるチャー未燃率を低減させて、プレヒーターでの閉塞を防止しつつ、原料脱炭酸率が高く、かつ十分な仮焼を行うことが可能になる。
【００１６】
なお、仮焼炉本体内における微粉炭の分散には、セメント原料を旋回させる第２の抽気ダクトからの抽気ガスの速度や、第１の抽気ダクトからバーナー本体の胴部を介して仮焼炉本体内に導入される抽気ガスの速度も影響を与える可能性があるが、請求項２に記載の発明のように、第２の抽気ダクトから３０〜４１ｍ／ｓの範囲の流速で上記クーラーからの抽気ガスおよび上記セメント原料を流入させた場合や、請求項３に記載の発明のように、第１の抽気ダクトから４６〜６３ｍ／ｓの範囲の流速で上記抽気ガスを流入させた場合には、後述する解析結果に見られるように、確実に請求項１に記載の発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願発明の一実施形態を実施するためのセメント製造設備の概略構成図である。
【図２】図１の要部の構成図である。
【図３】図２の仮焼炉の平面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ線視断面図である。
【図５】本実施形態において行ったシミュレーション解析の結果を示すもので、仮焼炉内の微粉炭粒子の分布を示す図である。
【図６】同、仮焼炉内の微粉炭粒子の体積分率を示す図である。
【図７】同、仮焼炉内の酸素濃度分布を示す図である。
【図８】同、仮焼炉内のガス温度分布を示す図である。
【図９】同、仮焼炉底部からの高さ位置における微粉炭チャー反応率を示すグラフである。
【図１０】同、仮焼炉底部からの高さ位置における原料脱炭酸率を示すグラフである。
【図１１】同、第２の抽気ダクト出口の流速を変えた際の仮焼炉の各高さ位置における原料粒子の体積分率の分布を示す図である。
【図１２】同、第２の抽気ダクト出口の流速を変えた際の仮焼炉の各高さ位置における微粉炭粒子の体積分率の分布を示す図である。
【図１３】同、第１の抽気ダクト出口の流速を変えた際の仮焼炉の各高さ位置における微粉炭粒子の体積分率の分布を示す図である。
【図１４】同、第１の抽気ダクト出口の流速を変えた際の仮焼炉の各高さ位置における原料粒子の体積分率の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
先ず、図１〜図４に基づいて、本発明の一実施形態が適用されるセメント製造設備の構成について説明すると、このセメント製造設備は、セメント原料を予熱するプレヒーター１と、このプレヒーター１から抜き出されたセメント原料を仮焼するRSP型仮焼炉（以下、仮焼炉と略す。）２と、プレヒーター１および仮焼炉２を経たセメント原料を焼成してセメントクリンカとするセメントキルン３と、セメントキルン３から排出されたセメントクリンカを冷却するクーラー４から概略構成されたものである。
【００１９】
ここで、プレヒーター１は、複数（図では４段）のサイクロン１ａ〜１ｄを垂直方向に連結したものであり、原料工程で粒度や成分が調整されて供給ライン５から最上段のサイクロン１ａに供給されたセメント原料を、順次下方のサイクロン１ｂ〜１ｄへと送る過程でセメントキルン３から高温で排出される燃焼排ガスによって予熱する設備である。
【００２０】
他方、最上段のサイクロン１ａから排出されるプレヒーター排ガスの排気ライン６には、誘引ファン７が設けられており、この誘引ファン７の吸引によって、クーラー４からの抽気ガスが仮焼炉２およびセメントキルン３の燃焼用空気として供給された後に、プレヒーター１からの排ガスとして系外に排気されるようになっている。
【００２１】
また、仮焼炉２は、セメントキルン３における熱負荷を低減するために、プレヒーター１ｃまで加熱されたセメント原料の脱炭酸を行うものである。
この仮焼炉２においては、図３および図４に示すように、軸線を鉛直方向に向けた円筒状（例えば、直径3000〜5000mm）の仮焼炉本体２０の頂部に、バーナー本体２１が一体的に設けられている。
【００２２】
このバーナー本体２１は、仮焼炉本体２０よりも小径な円筒状の胴部２１ａと、この胴部２１ａの上部開口を塞ぐ天板２１ｂと、この天板２１ｂの中心部から胴部２１ａ内に挿入されて仮焼炉本体２０内に微粉炭を吹き込む微粉炭吹き込みノズル２２と、この微粉炭吹き込みノズル２２に隣接して設けられた着火用天然ガスの吹き込みノズル２３とから概略構成されたものである。
【００２３】
そして、バーナー本体２１の胴部２１ａの側部には、クーラー４からの抽気ガスの抽気ダクト８から分岐された第１の抽気ダクト８ａが接線方向から接続されている。また、仮焼炉本体２０の上部の直径方向に対称となる位置には、それぞれ上記抽気ダクト８から分岐された第２の抽気ダクト８ｂが接線方向に接続されている。
【００２４】
さらに、第２の抽気ダクト８ｂの上面であって、仮焼炉本体２０への接続部の近傍には、それぞれプレヒーター１の３段目のサイクロン１ｃの排出側から分岐された原料シュート９が接続されている。
【００２５】
他方、仮焼炉本体２０の底部には、仮焼炉導管１０の上端部が接続され、この仮焼炉導管１０の下端部がミキシングチャンバ１１の側部に接続されている。このミキシングチャンバ１１は、下端部がセメントキルン３の窯尻部分３ａに接続されるとともにプレヒーター１における排ガス管よりも拡径されて鉛直方向に配置されたもので、上端部が最終段のサイクロン１ｄにおける排ガス供給口に接続されている。
【００２６】
そして、このサイクロン１ｄの下端部から窯尻部分３ａに向けて、プレヒーター１および仮焼炉２で加熱されたセメント原料を供給するための原料シュート１２が設けられている。また、上記セメントキルン３は、窯尻部分３ａおよび窯前部分３ｂ間に軸線周りに回転自在に支持された円筒状部材で、窯前部分３ｂに内部を加熱するための主バーナー１３が設けられている。
【００２７】
次に、上記セメント製造設備を用いた本発明のセメントの製造方法の一実施形態について説明する。なお、図１および図２において、実線矢印はセメント原料の移動方向を示すものであり、点線矢印は排ガスの流れ方向を示すものである。
【００２８】
セメント原料の供給ライン５から240〜350ｔ／ｈのフィード量で投入されたセメント原料は、プレヒーター１の最上段のサイクロン１ａから順次サイクロン１ｂ、１ｃへと送られて予熱された後に、仮焼炉２に導入される。そして、この仮焼炉２において脱炭酸等の仮焼反応が行われ、次いで、仮焼炉本体２０の下端部から仮焼炉導管１０を介してミキシングチャンバ１１へと送られて行く。
【００２９】
そして、このミキシングチャンバ１１において、上記セメント原料は下方の窯尻部分３ａ部から上昇する高温のキルン排ガスによって再加熱され、出口の原料脱炭酸率７０％以上となって最下段のサイクロン１ｄにおいて捕集され、原料シュート１２から窯尻部分３ａを介してセメントキルン３内に供給される。
【００３０】
次いで、セメントキルン３内に導入された上記セメント原料は、セメントキルン３の回転に伴って窯前３ｂ側へと送られる過程において、燃料としての微粉炭が8〜12t／hの量で供給される主バーナー１３の燃焼ガスおよびフレームの輻射熱による約１４５０℃の温度雰囲気下で脱炭酸を完了し、さらに焼成されてセメントクリンカになる。
【００３１】
次いで、上記セメントクリンカは、セメントキルン３の窯前部分３ｂからクーラー４において冷却され、このクーラー４の出口において１５０℃程度になって排出されてゆく。
他方、冷却に用いられた空気は、セメントクリンカとの熱交換により高温となり、上述したように、一部がセメントキルン３における燃焼補助用の空気として当該セメントキルン３に供給され、他の一部が上述した仮焼炉２への抽気ダクト８ａ、８ｂに供給される。
【００３２】
以上の構成からなるセメントの製造方法において、仮焼炉２におけるセメント原料の仮焼について詳述すると、バーナー本体２１において、微粉炭吹込みノズル２２に13〜20t／h供給される微粉炭が燃焼するとともに、この微粉炭の燃焼が、第１の抽気ダクト８ａから胴部２１ａに接線方向から吹き込まれるクーラー４からの抽気ガス（空気）によって良好に、かつ安定した状態に維持される。
また、この微粉炭は、粒径200μm以下、中位粒径数十μm、粉砕された瀝青炭が良く使われている。
【００３３】
これと併行して、第２の抽気ダクト８ｂから、クーラー４からの抽気ガス（空気）とサイクロン１ｃで捕集されて原料シュート９から供給されるセメント原料が、仮焼炉本体２０内に直径方向の対称位置において接線方向から吹き込まれる。
【００３４】
これにより、上記セメント原料は、仮焼炉本体２０内において旋回しつつ効率的に加熱されて脱炭酸が進められた後、上述したように仮焼炉本体２０の下方から仮焼炉導管１０を介して排出され、ミキシングチャンバ１１へと送られて行く。
【００３５】
そして、このセメントの製造方法においては、仮焼炉２における微粉炭チャー未燃率を低減させて、プレヒーター１での閉塞を防止しつつ、原料脱炭酸率が高く、かつ十分な仮焼を行なわせるために、微粉炭吹き込みノズル２２からの微粉炭吹き込み速度を、５〜１５ｍ／ｓの範囲に制御する。この際に、第１の抽気ダクト８ａからの抽気ガスの吹き込み速度は、４６〜６３ｍ／ｓの範囲に設定することが好ましく、第２の抽気ダクト８ｂからの抽気ガスの吹き込み速度は、３０〜４１ｍ／ｓの範囲に設定することが好ましい。
【００３６】
ここで、上記微粉炭吹き込みノズル２２からの微粉炭吹き込み速度を、５〜１５ｍ／ｓの範囲に特定したのは、本発明者等が数値流体力学計算ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics)により、RSP型仮焼炉について実施した下記のシミュレーション解析に基づくものである。
【００３７】
このシミュレーション解析においては、先ず上記数値計算の対象（範囲）を、仮焼炉２、ミキシングチャンバ１１、セメントキルン３とし、これらの３次元メッシュモデルを作成した。
ちなみに、上記数値流体力学計算においては、実際のRSP型仮焼炉２、ミキシングチャンバ１１、セメントキルン３の形状、および操業条件を数値化し、ガス流れ、粒子移動、化学反応、伝熱を数値計算して、コンピュータグラフィックにより実測では困難であるRSP型仮焼炉２内およびミキシングチャンバ１１出口における燃焼および脱炭酸の状況を把握した。
【００３８】
数値流体力学計算の方法、モデルは以下の通りである。
（1) 数値流体力学計算コード：Rflow 
（2) 乱流モデル：k −ε Model
（3) 流体：非圧縮性気体
（4) 圧力−速度カップリング：SIMPLE
（5) 離散化スキーム：Finite Volume Method
（6) 運動量：Second Order Upwind
（7) 乱流運動エネルギー：First Order Upwind
（8) 乱流散逸率：First Order Upwind
（9) エネルギー：Second Order Upwind
（10)粒子解析：Discrete Element Method
（11)粒子流体練成：Two Way Coupling
（12)微粉炭燃焼：Ｈ２＋Ｏ２−Ｈ２Ｏ、ＣＨ４＋Ｏ２−Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２、
ＣＯ＋Ｏ２−ＣＯ２、Ｃ＋Ｏ２−ＣＯ２
（13)原料脱炭酸モデル：ＣａＣＯ３−ＣａＯ＋ＣＯ２
【００３９】
また、原料脱炭酸率（％）は、仮焼炉２またはミキシングチャンバ１１のある高さの断面（例えば、出口）における原料粒子ごとの原料脱炭酸率を、仮焼される前のそれぞれの粒子の質量に応じて加重平均したものであり、微粉炭チャー反応率（％）は、仮焼炉２またはミキシングチャンバ１１のある高さの断面（例えば、出口）における微粉炭粒子ごとの微粉炭チャー反応率を、反応する前のそれぞれの微粉炭粒子のチャー質量に応じて加重平均したものである。 
【００４０】
なお、操業条件（計算条件）は、実機操業条件に基づき、以下のように数値計算条件を決めた。
・微粉炭供給量：流量4.75kg/s、温度50℃
・原料供給量：流量94.4kg/s、温度790℃ 
・天然ガス：流量0.21Nm３/ｓ、温度50℃
・バーナー本体２１の胴部２１ａへの第１の抽気ダクト８ａの抽気空気：流量6.0Nm３/s、温度896℃
・仮焼炉本体２０への第２の抽気ダクト８ｂの抽気空気（仮焼炉本体２０の直径方向の対称位置からそれぞれ供給される量）：流量11.15Nm３/s、温度896℃ 
・セメントキルン３からの排気ガス量：流量29.0  Nm３/s、温度1050℃、酸素濃度6.6％、CO２濃度9.6％
・微粉炭の組成は揮発分34.2%、固定炭素49.5%、水分6.8%、灰分9.5%であり、発熱量は6500kcal/kgである。
なお、微粉炭の種類が変わった場合は、上記の組成の変更に加え、仮焼炉へ投入する微粉炭の総発熱量が一定となるように仮焼炉内への微粉炭吹込み量を調整する。
【００４１】
以上の条件のもとに、微粉炭吹き込みノズル２２出口の微粉炭吹き込み速度が５ｍ／ｓ（実施例１）、１０ｍ／ｓ（実施例２）、１５ｍ／ｓ（実施例３）および４ｍ／ｓ（比較例１）、２５ｍ／ｓ（比較例２）の場合について上記解析を行った。
【００４２】
図５〜図１０は、上記解析結果を示すものである。
図５は、仮焼炉２内における微粉炭粒子の分布を示すもので、上記微粉炭吹き込み速度が２５ｍ／ｓ（比較例２）の場合には、微粉炭が仮焼炉本体２０の軸線側（中心部側）に集中し、分散が良くないままで仮焼炉２を通って下方に流れているのに対して、５ｍ／ｓ（実施例１）、１０ｍ／ｓ（実施例２）および１５ｍ／ｓ（実施例３）の場合には、微粉炭が仮焼炉本体２０の外周側（旋回部）に分散しており、上記比較例２よりも分散状態がより良いことが判る。また、微粉炭吹き込み速度が４ｍ／ｓ（比較例１）の場合は、微粉炭粒子が更に分散されている。
【００４３】
次いで、図６は、仮焼炉２内における微粉炭粒子の体積分率を示すもので、上記微粉炭吹き込み速度が２５ｍ／ｓ（比較例２）の場合は、仮焼炉２に入った微粉炭粒子の速度が大きいために、仮焼炉本体２０の上部における滞留時間が短く、仮焼炉本体２０の軸線側に集中して下部へ流れて行き、４ｍ／ｓ（比較例１）の場合は、逆に微粉炭粒子の速度が小さくて、その殆どが仮焼炉本体２０の上部で分散されてしまう。
【００４４】
これに対して、５ｍ／ｓ（実施例１）、１０ｍ／ｓ（実施例２）および１５ｍ／ｓ（実施例３）の場合には、仮焼炉本体２０に入った微粉炭粒子が適度に分散されて、仮焼炉本体２０の上部における微粉炭粒子の濃度が高いことが判る。
【００４５】
また、図７は、仮焼炉２内における酸素濃度の分布を示すものである。
上記図５および図６に示した結果から導かれるように、図７から上記微粉炭吹き込み速度が２５ｍ／ｓ（比較例２）の場合には、微粉炭粒子が仮焼炉本体２０の軸線側に集中しているため、酸素消費が中心部に限定されて酸素が不足し、外周部では過剰になって、消費が不均一になっていることが判る。４ｍ／ｓ（比較例１）、５ｍ／ｓ（実施例１）、１０ｍ／ｓ（実施例２）および１５ｍ／ｓ（実施例３）の場合には、仮焼炉本体２０の上部における微粉炭粒子の分散が良く、微粉炭粒子の濃度が高いため、酸素消費がより均一になって全体的に酸素濃度が低いことが判る。
【００４６】
さらに、図８は、仮焼炉２内におけるガス温度の分布を示すもので、同様に図５〜図７に示した結果から導かれるように、上記微粉炭吹き込み速度が２５ｍ／ｓ（比較例２）の場合には、微粉炭粒子が仮焼炉本体２０の軸線側に集中し、酸素消費が不均一になっているため、ガス温度が低くなり、４ｍ／ｓ（比較例１）の場合は、微粉炭粒子が仮焼炉本体２０の上部に集中し過ぎてしまうため、仮焼炉本体２０内のガス温度が高過ぎて、微粉炭吹き込みノズルや壁の耐熱材が損傷するおそれがある。
【００４７】
これに対して、５ｍ／ｓ（実施例１）、１０ｍ／ｓ（実施例２）および１５ｍ／ｓ（実施例３）の場合には、仮焼炉本体２０の上部では微粉炭粒子の分散が良く、これにより粒子の濃度が高く、酸素消費が進むために、燃焼性が良くてガス温度が高いことが判る。
【００４８】
以上の結果から、図９に示す仮焼炉２およびミキシングチャンバ１１における微粉炭チャー反応率、および図１０に示す仮焼炉２およびミキシングチャンバ１１における原料脱炭酸率に見られるように、上記微粉炭吹き込み速度が５ｍ／ｓ（実施例１）および１０ｍ／ｓ（実施例２）の場合には、ミキシングチャンバ１１出口の微粉炭チャー反応率が最も高く、原料脱炭酸率が高いこと、および１５ｍ／ｓ（実施例３）の場合にも、ミキシングチャンバ１１出口の微粉炭チャー反応率が高く、原料脱炭酸率が一般的に好ましいとされる70%以上になることが判る。
【００４９】
他方、上記微粉炭吹き込み速度が４ｍ／ｓ（比較例１）の場合は、ミキシングチャンバ１１出口の原料脱炭酸率は70%以上になるものの、仮焼炉本体２０内のガス温度が高すぎるため、微粉炭吹き込みノズルや壁の耐熱材の損傷を起こすおそれがある。また、上記微粉炭吹き込み速度が２５ｍ／ｓ（比較例２）の場合には、ミキシングチャンバ１１出口における微粉炭チャー反応率が低く、原料脱炭酸率が70%以下になってしまう。
【００５０】
以上のことから、上記微粉炭吹き込みノズル２２からの微粉炭吹き込み速度を、５〜１５ｍ／ｓの範囲に特定した。なお、図９および図１０における仮焼炉底部からの高さ（ｍ）とは、図２に示す仮焼炉導管１０の最下部（ミキシングチャンバ１１の拡径部）からの高さ寸法である。
【００５１】
次いで、仮焼炉本体２０内における微粉炭粒子の分散に、セメント原料を旋回させる第２の抽気ダクト８ｂからの抽気ガスの速度や、第１の抽気ダクト８ａからバーナー本体２１の胴部２１ａを介して仮焼炉本体２０内に導入される抽気ガスの速度の影響を調べるために、下記のシミュレーション解析を行った。
【００５２】
先ず、微粉炭吹き込み速度が５ｍ／ｓ（実施例１）および１５ｍ／ｓ（実施例３）である場合に付いて、第１の抽気ダクトからの抽気ガスの速度Ｖａを５４ｍ／ｓと一定にして、第２の抽気ダクトからの抽気ガスの速度Ｖｂを３０ｍ／ｓまたは４１ｍ／ｓとした場合のセメント原料粒子の体積分率および微粉炭粒子の体積分率を算出した。図１１および図１２は、上述した高さ位置の断面における微粉炭粒子およびセメント原料粒子の分布の結果を示すものである。
【００５３】
次いで、同様に微粉炭吹き込み速度が５ｍ／ｓ（実施例１）および１５ｍ／ｓ（実施例３）である場合に付いて、第２の抽気ダクトからの抽気ガスの速度Ｖｂを３０ｍ／ｓと一定にして、第１の抽気ダクトからの抽気ガスの速度Ｖａを４６ｍ／ｓまたは６３ｍ／ｓとした場合のセメント原料粒子の体積分率および微粉炭粒子の体積分率を算出した。図１３および図１４は、上述した高さ位置の断面における微粉炭粒子およびセメント原料粒子の分布の結果を示すものである。
【００５４】
これらの図から、微粉炭吹き込みノズル２２からの微粉炭吹き込み速度を、５〜１５ｍ／ｓの範囲にした場合に、少なくとも第１の抽気ダクト８ａからの抽気ガスの吹き込み速度は、４６〜６３ｍ／ｓの範囲、また第２の抽気ダクト８ｂからの抽気ガスの吹き込み速度は、３０〜４１ｍ／ｓの範囲である場合には、セメント原料粒子の分布および微粉炭粒子の分布が変わることなく、所望の燃焼特性が得られることが判る。
【００５５】
以上説明したように、上記構成からなるセメントの製造方法によれば、第２の抽気ダクト８ｂからクーラー４の抽気ガスとともに仮焼炉本体２０内に接線方向から供給されて旋回するセメント原料を、微粉炭吹き込みノズル２２の出口から５〜１５ｍ／ｓの範囲の速度で吹き込まれた微粉炭の燃焼によって仮焼することにより、仮焼炉２におけるチャー未燃率を低減させて、プレヒーター１での閉塞を防止しつつ、原料脱炭酸率が高く、かつ十分な仮焼を行うことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  プレヒーター
２  仮焼炉
３  セメントキルン
４  クーラー
８ａ  第１の抽気ダクト
８ｂ  第２の抽気ダクト
９  原料シュート
１０  仮焼炉導管
１１  ミキシングチャンバ
２０  仮焼炉本体
２１  バーナー本体
２１ａ  胴部
２２  微粉炭吹き込みノズル
【図１】
2018118861.tif 000003
【図２】
2018118861.tif 000004
【図３】
2018118861.tif 000005
【図４】
2018118861.tif 000006
【図５】
2018118861.tif 000007
【図６】
2018118861.tif 000008
【図７】
2018118861.tif 000009
【図８】
2018118861.tif 000010
【図９】
2018118861.tif 000011
【図１０】
2018118861.tif 000012
【図１１】
2018118861.tif 000013
【図１２】
2018118861.tif 000014
【図１３】
2018118861.tif 000015
【図１４】
2018118861.tif 000016