(57)【要約】  本発明によるセメントクリンカーの製造装置及び製造法においては、原料粉が熱交換器で予熱されるとともに、セメントクリンカーを生成するためにキルン内で燃焼され、前記キルンからの排出ガスが前記熱交換器及び触媒作用コンバーターを通して連続的に流れ、前記排出ガスは、前記触媒作用コンバーターの前後の少なくとも一方で分析され、予熱された前記原料粉は仮焼器において前もって仮焼される。更に、触媒作用の排出ガス浄化のために、仮焼器の設備は、より高い排出ガス温度が生成されるという効果を有し、スループットが向上する。その結果、触媒作用コンバーターに要求される容積が低減され、投資コストが低減される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．原料粉（２）を予熱するための熱交換器（１）と、
ｂ．セメントクリンカーの最終燃焼のためのキルン（３）とを含み、該キルンからの排出ガスは前記熱交換器を通して流れ、更に、
ｃ．排出ガスの流れ方向に関して熱交換器の後に配置された触媒作用コンバーター（５）と、
ｄ．該触媒作用コンバーターの前後の少なくとも一方で排出ガスを分析するための手段（６、７）とを含み、
更に、予熱された原料粉を前もって仮焼するために仮焼器（４）が設けられることを特徴とするセメントクリンカーの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の製造装置において、前記仮焼器（４）は、燃料の段階的な供給のための手段（４１、４２、４３）、燃焼用空気を段階的に供給するための手段（４４、４５）の少なくとも一方を有することを特徴とする製造装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造装置において、前記仮焼器（４）は前記キルンからの排出ガスが流れない追加の燃焼チャンバー（４７）を有することを特徴とする製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造装置において、前記仮焼器（４）は予熱された原料粉を段階的に供給するための手段（４６）を有することを特徴とする製造装置。
【請求項５】
請求項１に記載の製造装置において、整流器（１０）が排出ガスの流れ方向に関して前記触媒作用コンバーター（５）の上流側に配置されることを特徴とする製造装置。
【請求項６】
請求項１に記載の製造装置において、重金属の分離ステージ（１５）が前記熱交換器（１）と前記触媒作用コンバーター（５）との間に配置されることを特徴とする製造装置。
【請求項７】
請求項１に記載の製造装置において、前記熱交換器は、互いに上下に配置される複数のサイクロンステージを含み、前記原料粉は上部側から底部側に向けて個々のサイクロンステージを流れる一方、排出ガス（８）はサイクロンステージを底部側から上部側に向けて流れ、更に、最上部のサイクロンステージ（１ａ）の領域に原料粉の一部を供給するとともに、その下にあるサイクロンステージ（１ｂ）の領域に原料粉の一部を供給するための原料偏向器（９）を備えることを特徴とする製造装置。
【請求項８】
請求項１に記載の製造装置において、クリンカークーラー（１２）からの排出空気（１３）、燃料の少なくとも一方を、前記熱交換器（１）と前記触媒作用コンバーター（５）との間の排出ガスに導入するための手段を備えることを特徴とする製造装置。
【請求項９】
請求項１に記載の製造装置において、前記仮焼器、前記熱交換器の少なくとも一方の領域に、還元剤、特にアンモニウム担体、炭化水素の少なくとも一方を導入するための手段（５０）を備えることを特徴とする製造装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の製造装置において、前記触媒作用コンバーター（５）は、ＮＯとＣＯの反応のために設計されることを特徴とする製造装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の製造装置において、ファン（１６）が前記熱交換器（１）と前記触媒作用コンバーター（５）との間に配置されることを特徴とする製造装置。
【請求項１２】
原料粉（２）が熱交換器（１）で予熱されるとともに、セメントクリンカーを生成するためにキルン（３）内で燃焼され、前記キルンからの排出ガス（８）が前記熱交換器及び触媒作用コンバーター（５）を通して連続的に流れ、前記排出ガスは、前記触媒作用コンバーターの前後の少なくとも一方で分析され、予熱された前記原料粉は仮焼器（４）において前もって仮焼されることを特徴とするセメントクリンカーの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の製造方法において、前記熱交換器（１）は、互いに上下に配置される複数のサイクロンステージ（１ａ、１ｂ、１ｃ）を含み、前記原料粉（２）は上部側から底部側に向けて個々のサイクロンステージを流れる一方、排出ガス（８）はサイクロンステージを底部側から上部側に向けて流れ、前記原料粉は、前記触媒作用コンバーター（５）を流れる排出ガスの温度に作用するように分割されて、２つの異なるサイクロンステージに供給されることを特徴とする製造方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の製造方法において、前記仮焼器（４）は段階的な燃焼、空気の段階的な供給、原料粉の段階的な供給の少なくとも１つで運転されることを特徴とする製造方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の製造方法において、還元剤、特にアンモニウム担体、炭化水素の少なくとも一方が前記仮焼器（４）、前記熱交換器（１）の少なくとも一方に導入されることを特徴とする製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の製造方法において、導入される前記還元剤の量は、触媒作用コンバーターの前後の少なくとも一方で計測された前記排出ガスの分析に応じて調整されることを特徴とする製造方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の製造方法において、ＮＯとＣＯの反応のために設計された前記触媒作用コンバーターが使用され、ＣＯ含有量が、前記仮焼器（４）における燃焼条件、燃料の追加の少なくとも一方により前記触媒作用コンバーター（５）に適合されることを特徴とする製造方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の製造方法において、前記キルンからの排出ガスの一部が前記仮焼器（４）の前に注入され、冷却されてダストから離れ、それから前記触媒作用コンバーター（５）の前で前記排出ガスにフィードバックされることを特徴とする製造方法。
【請求項１９】
請求項１２に記載の製造方法において、前記排出ガスの一部がその流れの方向に関して熱交換器（１）の後に排出され、コールミル（１９）及びダスト除去手段（２０）に供給され、それから前記触媒作用コンバーター（５）の前で前記排出ガスにフィードバックされることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料粉が熱交換器で予熱され、キルン内で燃焼されるセメントクリンカーの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キルン内での炎の高温によりキルン内には硫黄酸化物及び窒素酸化物が生じるので、排出ガスから除去されねばならない。
【０００３】
ＤＥ−Ａ−１００１１３２７（特許文献１）では、ＮＯｘからＮ２及びＨ２Ｏの分解が生じる硫酸アンモニウムあるいは硫酸水素アンモニウムの形成無しで脱硫及び脱窒を同時に行う方法について記述している。硫黄酸化物及び窒素酸化物を含む排出ガスの処理が装置内で行われ、この装置は固定式の触媒作用コンバーターが備えられ、熱交換器へ向かう排出ガス流の方向に配置される。
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１００１１３２７号明細書（ＤＥ−Ａ−１００１１３２７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、装置内での触媒作用の排出ガス浄化あるいはセメントクリンカー製造方法のための更なる改良を計ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は請求項１あるいは１２の形態により達成される。
【０００７】
本発明によるセメントクリンカー製造装置は、原料粉を予熱するための熱交換器と、セメントクリンカーの最終燃焼のためのキルンとを含み、キルンからの排出ガスは熱交換器を通して流れ、更に、排出ガスの流れ方向に関して熱交換器の後に配置された触媒作用コンバーターと、該触媒作用コンバーターの前後の少なくとも一方で排出ガスを分析するための手段とを含む。更に、予熱された原料粉を前もって仮焼するために仮焼器が設けられる。
【０００８】
本発明によるセメントクリンカーの製造方法においては、原料粉が熱交換器で予熱され、セメントクリンカーを生成するために燃焼し、キルンからの排出ガスは熱交換器、触媒作用コンバーターを通して連続的に流れ、排出ガスは触媒作用コンバーターの前後の少なくとも一方で分析される。更に、予熱された原料粉は、仮焼器で前もって仮焼され、つまり原料粉に含まれる炭酸カルシウムは酸化カルシウムとＣＯ２に熱的に分解される。
【０００９】
仮焼器における燃焼条件の適切な選択により、排出ガス中の汚染物質の削減が達成され、触媒作用コンバーターはより低い削減率で設計できる。
【００１０】
本発明の他の実施例は、従属請求項に記載の主題である。
【００１１】
好ましい実施例によれば、仮焼器は燃料を段階的に供給する手段、燃焼用空気を段階的に供給する手段の少なくとも一方を有する。しかも、キルンからの排出ガスが流れない追加の燃焼チャンバーを仮焼器内に備えることができる。これらの手段により、仮焼器内の燃焼条件を良好に設定することができ、使用燃料に適合させることができる。
【００１２】
他の実施例によれば、触媒作用コンバーターはＮＯとＣＯの反応用に設計することができる。この場合、仮焼器は増加したＣＯが排出ガスに含まれるというような方法で効果的に運転される。このような触媒作用コンバーターにおいては、ＣＯ含有量は、仮焼器における燃焼条件、燃料の追加の少なくとも一方により触媒作用コンバーターに対して特に効果的に適合される。
【００１３】
更に、仮焼器、熱交換器の少なくとも一方に導入される還元剤は、特にアンモニウム担体（ｃａｒｒｉｅｒ）、炭化水素とすることができる。
【００１４】
本発明の更なる実施例及び効果は、以降の記述及び図面を参照して詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明による装置は、基本的に、原料粉２を予熱するための熱交換器１と、セメントクリンカーの最終燃焼のためのキルン３とを含み、キルンからの排出ガスは熱交換器を通して流れる。装置は更に、予熱された原料粉を前もって仮焼するための仮焼器４と、排出ガスの流れ方向に関して熱交換器の後に配置された触媒作用コンバーター５とを含む。更に、触媒作用コンバーター５の前後の少なくとも一方に排出ガスを分析するための手段６、７が設けられる。
【００１６】
熱交換器１は、上下方向に配置された複数のサイクロンステージ１ａ、１ｂ、１ｃを有して原料粉は上部側から底部側に向けて個々のサイクロンステージを流れ、排出ガス（破線で示す）はサイクロンステージを底部側から上部側に向けて流れる。
【００１７】
原料粉２は、原料偏向器９を通して、最上部のサイクロンステージ１ａの領域に原料粉の一部を供給し、その下にあるサイクロンステージ１ｂの領域に一部を供給することができる。これにより、熱交換器１の後で触媒作用コンバーター５に入る排出ガスの温度を特定の値に設定したり、変更したりすることができる。
【００１８】
触媒作用コンバーター５は１つあるいは幾つかのレベルで配置することができ、平板、溝を設けた板の少なくとも一方を用いることができる。触媒作用コンバーターは、Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ／ＷＯ触媒作用コンバーター、自然または合成結晶（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌｓ）、特にゼオライト構造により選択的に形成することができる。しかしながら、触媒作用コンバーターはまた、周期律表のＩｂ，ＩＩｂ，ＩＩＩｂ，ＩＶｂ，Ｖｂ，ＶＩｂ，ＶＩＩｂ，ＶＩＩＩｂ族の１つの元素あるいは組合わせを含むことができる。触媒作用コンバーターの様々なレベルに異なる触媒材料を設けることが考えられる。
【００１９】
近年のセメントキルンにおいては、原料はサイクロン熱交換器にて予熱される。その結果、最後のサイクロンを通過した排出ガスは軸方向の流れ成分に加えて回転流成分を持つ。触媒作用コンバーターへの均一な流入を確保するために、排出ガスの流れ方向に関して触媒作用コンバーター５の上流側に整流器１０が配置され、この整流器は断面に関するガス流を均等にし、径方向の速度成分をできるだけ低減する。これは、触媒作用コンバーターにおける有効空間の最適利用をもたらし、設置される触媒作用コンバーターの容積の低減をもたらす。
【００２０】
更に、触媒作用コンバーター５は、触媒作用コンバーターに付着するダストを除去することを可能にする装置（図示せず）を備えることができる。
【００２１】
しかも、蒸発冷却タワー１１が触媒作用コンバーターの後に設けられる。
【００２２】
キルン３内で燃焼したセメントクリンカーは、クリンカークーラー１２で冷却され、クリンカークーラーからの排出空気１３（一点鎖線で示す）は、キルンや仮焼器内での燃焼用空気や、熱交換器１の後の排出ガスとの混合に使用することができる。
【００２３】
図２は、仮焼器４の可能な実施例を示し、予熱された原料粉２は燃料の追加により前もって仮焼される。集塵（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｎｇ）サイクロン１ｄにおいては、前もって仮焼された原料粉２が排出ガス８から分離され、排出ガスはサイクロンステージ１ｃ，１ｂ，及び１ａを通して流れる一方、前もって仮焼された原料粉２は最終燃焼のためにキルン３内に流入する。
【００２４】
多くの場合、仮焼器は仮焼器４２においてただ１つの燃焼点を有する。しかしながら、キルン入り口バーナー４１、更なる手段４２、４３の少なくとも１つが段階的な燃料の追加のために設けられれば、この仮焼器燃焼点との組合わせにおいて特に有効となる。この方法により、仮焼器における段階的な燃焼が可能となる。かくして、例えば、ＮＯｘ低減に寄与する還元大気（ｒｅｄｕｃｉｎｇ  ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｅ）が仮焼器の底部領域で生成される。
【００２５】
更に、クリンカークーラーからの排出空気１３は燃焼のための空気として送出される。この場合、手段４４、４５の少なくとも一方が備えられる。もし、クーラーからの排出空気が互いに離れた仮焼器内の２つの部位を経由して供給されれば、これは、特にスロットルバルブにより処理を最適化するという点に関して燃焼条件を設定できることにより燃焼用空気の段階的な供給と呼ばれる。
【００２６】
原料粉２はまた、１つ以上の箇所４６を経由して仮焼器に供給することができる。特に、例えばＮＯｘ低減のための好ましい温度範囲を設定するために原料粉を分けることにより仮焼器内で温度を適合させることができる。
【００２７】
キルン３からの排出ガスが流れない追加の燃焼チャンバー４７は更なるオプションを構成する。追加の燃焼チャンバー４７は燃料を供給する手段４８とクリンカークーラーからの排出空気を供給する手段４９を有する。更に、予熱された原料粉２の少なくとも一部がこの追加の燃焼チャンバーに導入される。燃焼チャンバーからの排出ガスは原料粉とともに、適切な場所でロータリーキルン３からの排出ガスと混合される。更に、仮焼器、熱交換器１の少なくとも一方の領域において還元剤、特にアンモニウム担体、炭化水素を導入するために手段５０を設けることができる。導入される還元剤の量は、触媒作用コンバーターの上流側、下流側の少なくとも一方で計測された排出ガスの分析により効果的に調整される。
【００２８】
本発明の特別な実施例によれば、触媒作用コンバーターはＮＯとＣＯとの反応のために設計される。この場合、触媒作用コンバーター５を流れる排出ガスにおけるＣＯ含有量は、仮焼器における燃焼条件、更なる燃料の追加の少なくとも一方により仮焼器に対して適合するようにされる。クリンカークーラーからの排出ガス１３は、例えば手段１４を介して更なる燃料に加えることができ、これにより燃料と反応しているクリンカークーラーからの排出空気は、熱交換器と触媒作用コンバーター５との間の領域において予熱器１からの排出ガスに入る。
【００２９】
更に、重金属のための分離ステージ１５が排出ガスの流れの方向に関して触媒作用コンバーターの前に配置することができる。
【００３０】
熱交換器１と触媒作用コンバーター５との間にファン６を配置することは、圧力の観点においてキルンシステムを触媒作用コンバーターの運転から切り離すことを可能にする。
【００３１】
図３において、更なる変形例によるセメントクリンカーの製造装置は、バイパスを備える。バイパスの手法により、キルン３からの排出ガスの一部が仮焼器４の前に排出され、冷却されてダストから離れ、それから触媒作用コンバーター５の前で排出ガスにフィードバックされる。この目的のために、バイパス流を冷却するための手段１７及びバイパス流からダストを除去するための手段１８が設けられる。
【００３２】
それらとの組合わせあるいは置換として、更なる変形例が図３に開示されており、排出ガスの一部が流れの方向に関して熱交換器１の後に排出され、微粉器（コールミル）（ｃｏａｌ  ｍｉｌｌ）１９及びダスト除去手段２０に供給され、それから触媒作用コンバーター５の前の排出ガスにフィードバックされる。
【００３３】
触媒作用コンバーターと仮焼器４との組合わせは、特に以下の効果を生ずる。
【００３４】
仮焼器は、セメントクリンカーの生成に要求される熱エネルギーの主な部分（約５０％）を熱的なＮＯｘの生成量がわずか（約８５０℃で）である温度範囲に置換する。もし、窒素を含まないか、あるいはとるに足らない量である燃料が仮焼器において使用されれば、ＮＯｘ系の放出は低い。その結果は、触媒作用の排出ガス浄化がより低い削減率で設計できるということである。還元剤の節約により運転コストが更に低減化できる。
【００３５】
触媒作用コンバーターがＮＯとＣＯからＮ２とＣＯ２への反応の触媒作用を生じさせる場合には、仮焼器は、それを備えた装置が、単純なロータリーキルン設備に比べてより高いＣＯ削減作用を持つという効果をもたらす。これは、ＣＯ値のレベルによる効果を有し、追加の還元剤を完全に免除する。
【００３６】
より好ましいのは、段階的な燃焼、段階的な原料の追加の少なくとも一方の原理により作用する仮焼器と、触媒作用の排出ガス浄化との組合わせである。これらの仮焼器は、使用される燃料のタイプにより、それらがキルンで生成されるＮＯｘの割合を低減し、燃料におけるＮＯｘの生成を最小にするように設計される。かくして、ＮＯｘの基本負荷（ｂａｓｉｃ  ｌｏａｄ）は、上記の効果を持つ単純な仮焼器設備の場合に比べて更に低くなる。更に、段階的な燃焼による仮焼器においては、ＮＯ／ＣＯ削減の場合における特別な効果であるＣＯを生成する可能性がある。正しい設計により、仮焼器の後での追加の燃料注入を完全に免除することができると思われる。
【００３７】
しかも、仮焼器の設備は、より高い排出ガス温度が生成されるという触媒作用の排出ガス浄化にとって効果を有し、その結果、触媒作用コンバーターにおいて進行する反応がより急速に、そしてより高いスループットで進行する。この方法においては、触媒作用コンバーターに要求される容積が低減され、投資コストが低減される。
【００３８】
クリンカーの高温処理における原料粉により、燃焼アルカリ（ｂｕｒｎｉｎｇ  ａｌｋａｌｉ）、硫黄及び塩素サイクルがキルンと熱交換器との間に形成されることが知られている。高いキルン温度では、上記の物質はガス相に放逐され、クーラー熱交換器においてそれらは原料に付着しキルンに運ばれる。サイクロンでのダストロスにより、このダストの一部はガスとともに触媒作用コンバーターに進行し、活性を失わせることができる。更に、触媒作用コンバーターが使用される時には循環量が低減されることが知られている。かくして、ダストにおける循環成分の割合が低減され、その結果、触媒作用コンバーターの寿命が増加する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】セメントクリンカー生成のための装置を概略的に示した図である。
【図２】仮焼器の領域を概略的に示した図である。
【図３】本発明の変形例による、セメントクリンカー生成のための装置を概略的に示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    熱交換器
２    原料粉
３    キルン
４    仮焼器
５    触媒作用コンバーター
６、７    分析手段
８    排出ガス
１０    整流器
１１    蒸発冷却タワー
１２    クリンカークーラー
１３    排出空気
【図１】
2007533582.tif 000003
【図２】
2007533582.tif 000004
【図３】
2007533582.tif 000005
【国際調査報告】
2007533582.tif 000006
2007533582.tif 000007
2007533582.tif 000008
2007533582.tif 000009
2007533582.tif 000010