(57)【要約】【課題】投資コストおよび運転コストが低く、経済的に有利な、有害物質を含む回転炉の排ガス流の一部を抜き出すセメントクリンカーの製造方法およびセメントクリンカー生産ラインのバイパスシステム。【解決手段】メインの排ガスフィルタおよび／またはクーラー排出フィルタ等の既存のシステムの容量でバイパスガス流も処理できるようにバイパスシステムを取り付ける。
2007518661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状回転炉（１９）から出る排ガスを少なくとも一つの熱交換ストリング中に流し、この熱交換ストリング中でセメント粗粉を予熱し、セメント粗粉は管状回転炉の焼結段で焼成されてセメントクリンカーを形成し、得られたセメントクリンカーは下流のクーラー（２０）で冷却され、ケーキングし易い粉塵および／またはガス状／蒸気状有害物質を多く含む上記回転炉の排ガスの高温流（３２）(バイパスガス流)の一部を取り出してこのバイパスガス流（３２）を混合室（３３）で冷却し、冷却済みのバイパスガス流から有害物質を含む粉塵を分離する、セメントクリンカーの製造方法において、
（ａ）セメントクリンカー生産ライン中に既に存在する未脱塵のシステム排ガス（２２、３９）から取り出した少なくとも一つの部分流（３５、３８）を、既存のシステムフィルタ（２５、４１）での脱塵する前に、上記混合室（３３）に導入して上記バイパスガス流（３２）の冷却に用い、
（ｂ）システム排ガス流の一部（３７）の下流且つ上記システムフィルタ（２５、４１）の上流で、上記混合室（３３）から取り出した混合ガス流（３４）をシステム排ガス（２２、３９）中へ再び戻す、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
冷却媒体として用いるシステム排ガス（２２）が粗粉予熱器／熱交換器ストリングから出る排ガスである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
冷却媒体として用いるシステム排ガスが、セメントクリンカー生産ライン自体に既に存在し且つセメントクリンカー生産ラインでは利用できないクリンカークーラー（２０）から出る残留排気（３９）である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
冷却媒体として用いるシステム排ガスが、熱交換器ストリングから出る排ガス（２２）によって運転されるミル乾燥設備から出る排ガスである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記混合室（３３）から取り出した混合ガス流（３４）を、システムフィルタ（２５）の前方に配置したスプレー塔（２４）の上流で、システム排ガスストリングへ再び戻す請求項１に記載の方法。
【請求項６】
管状回転炉（１９）と、この回転炉から出た排ガスが内部を流れる、管状回転炉の前方に配置された少なくとも一つの熱交換器ストリング、特にサイクロン浮遊ガス熱交換システムと、上記管状回転炉（１９）の後方に配置されたクリンカークーラー（１６）と、上記回転炉の排ガスの一部を取り出すバイパスガス流（３２）の流路と、このバイパスガス流（３２）を冷却する混合室（３３）と、混合室で冷却されたバイパスガスから有害物質を含む粉塵を分離する分離機とを有するセメント粗粉からセメントクリンカーを製造する設備において、
（ａ）熱交換器ストリングおよび／またはクリンカークーラー（２０）の排ガスライン（２２）または（３９）からの流れの一部を分岐して上記混合室（３３）へ導入するためのライン（３５）または（３８）と、
（ｂ）排ガス流の一部を抜き出す点（３７）の下流で冷却済みの混合ガスを排ガスラインへ再導入するための、混合室（３３）と排ガスライン（２２）または（３９）とを接続するライン（３４）と、
（ｃ）排ガス流の一部を抜き出す点（３７）および混合ガス（３４）を排ガスライン（２２）または（３９）へ戻す点の両方よりも上流に位置するシステムフィルタ（２５）またはクリンカークーラー（４１）と、
を有することを特徴とする設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント粗粉からセメントクリンカーを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この方法では上記セメント粗粉は少なくとも一つの熱交換ストリング（Warmetauscherstrang）中で予熱され、この熱交換ストリング中には管状回転炉から出る排ガスが流れ、この排ガスは上記管状回転炉の焼結帯域で燃焼されてセメントクリンカーを作り、このセメントクリンカーは下流のクーラーで冷却される。回転炉の排ガスの高温流（バイパスガス流）はケーキ化の原因となり易い粉塵および／またはガス状／蒸気状の有害物質を多く含む。この排ガスの高温流を除去するために、バイパスガス流の一部は混合室内で冷却され、冷却済みのバイパスガスから有害物質を含む塵が分離される。
【０００３】
セメント粗粉からのセメントクリンカーの製造で用いられる多くのバッチ材料、例えばセメント粗粉や多くの化石燃料は種々の副成分、例えばアルカリ性の化合物、塩素、硫黄化合物、重金属等を含んでいる。これらの副成分は管状回転炉の焼結帯域で気化して、例えば塩化アルカリ化合物や硫化アルカリ化合物になり、セメントクリンカーの生産ラインの予熱領域で再凝縮／結晶化され、循環流中に蓄積する。この循環流中への蓄積はセメントクリンカーの品質に悪影響を与え、燃焼プロセス自体が著しく妨げられる。
【０００４】
上記のような循環がセメントクリンカー生産ライン中に行なわれるのを防ぐためと、クリンカー生産プロセス中に上記循環流を形成する材料の含有量を低下させる方法としては、バイパスガス除去法として知られる、例えば下記文献に記載の方法がある。
【非特許文献１】「Drehrohrofenanlagen」（管状回転炉設備）、No 8-100d of KHD Humboldt Wedag AG, Pages 10/11, of May 1984
【０００５】
この方法では回転炉排ガスライザーラインの下部領域から揮発性化合物を含む高温粉塵含有回転炉排ガスの一部分を分流するか、回転炉の取入れ室から直接分流させて排出し、排出したガス流の一部に外気を導入して混合室中で冷却し、それによってバイパスガス流中に含まれる蒸気状有害物質を随伴する固体粒子上に凝縮させた後、有害物質を含む粉塵を特殊な粉塵分離器で分離して冷却されたバイパスガス流を清浄化する。
【０００６】
処理すべきバイパスガス流の容積と脱塵装置の容積が過度に大きくならないようにするために、温度が例えば１１５０℃のバイパスガス流に冷却媒体として外気を混合するだけでなく、水を噴射してバイパスガス流のショック冷却を促進することも知られている。
【０００７】
下記文献に開示のセメントクリンカーの生産ラインでは混合室中でバイパスガス流を新鮮な空気によってではなく電気集塵機で清浄化済みの生産排ガスまたはシステム排ガス流の一部によって冷却している。
【特許文献１】独国特許第ＤＥ−Ｃ−２７２４３７２号公報
【０００８】
しかし、システムフィルタで清浄化済みの排ガス流の一部は混合室内で再びバイパスガス流の粉塵を含むため、少なくともこの排ガス流の一部は別のバイパスガス流粉塵分離フィルタで二度目の清浄化を行わなければならない。
そのため、バイパスガスの除去を行なう従来のセメントクリンカー生産方法ではフィルタの容積が大幅に大きくなり、投資コストおよび操業コストが高くなる。
【０００９】
西側先進国および新興途上国の両方で、塩素や硫黄を含む廃棄燃料や残留物をセメントクリンカー生産で二次燃料として用いることが多くなっている。そのため、セメントクリンカー生産でのバイパス問題が重要になってきている。
多くの操業者は、セメントクリンカー生産ライン中の揮発性化合物（特に塩素および硫黄）の循環濃度を許容レベルまで下げるために、システムフィルタの粉塵を出さないように努めているが、追加の集塵装置（主として静電集塵分離器、粉塵輸送機およびファン）に相当な投資と運転コストを必要とする独立したバイパスシステムの設置には躊躇している。
より正確には、多量のバイパス冷却用空気を供給すると、その結果として多量の混合バイパスガス流が生じるため、既存の静電集塵分離機は既存のシステム排ガス量の処理しかできず、混合バイパスガス流を処理することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、投資コストと運転コストが低く、従って経済的に有利なセメントクリンカー生産ライン用のバイパスシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題は請求項１に記載の本発明方法および請求項６に記載の設備によって解決される。
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のバイパスガスシステムでバイパスガス流の冷却用に混合室に導入されるのは新鮮な空気ではなく、セメントクリンカー生産ライン中に既に存在しているシステム排ガスから取り出した少なくとも一部の部分流であり、この部分流を未脱塵の状態で（すなわち既存のシステムフィルタで脱塵する前に）混合室に導入してバイパスガス流の冷却に用いる。この場合、バイパスガス流の冷却媒体として用いるシステム排ガスは熱交換器ストリングから出る排ガスおよび／またはセメントクリンカー生産ライン自体に既に存在し且つセメントクリンカー生産ラインでは利用可能でないクリンカークーラーから出る残留排気および／または熱交換器ストリングから出る排ガスによって運転されるミル乾燥設備からの排ガスにすることができる。
【００１３】
既存のシステムフィルタに送られる上記の未脱塵システム排ガス流は全てバイパスガス流の冷却に適している。混合後のバイパスガスに必要な残りの冷却は水の噴射で確実に行ことができる。水の蒸気に必要な追加のガス量はわずかでしかない。バイパスガス流冷却の混合室から抜き出した混合ガス流は、システムガス流から抜き出した部分流の下流かつシステムフィルタの上流でシステム排ガス中へ再び戻された後、システムフィルタでバイパスガス流のシステム排ガスを脱塵する。
【００１４】
温度が例えば約３００℃のシステム排ガス流の一部を抜き出して混合室でのバイパスガス流の冷却媒体として用い、混合ガスをシステムフィルタの上流で再びシステム排ガス中へ戻した場合でも、脱塵すべきガス量はバイパスシステムを用いない運転に比べてほんのわずかしか増えない。換言すれば、本発明のバイパスガスシステムでは既存のシステムフィルタの容量をバイパスガス流の処理に利用することができる。
【００１５】
本発明のバイパスガスシステムでは、バイパスシステムを用いない運転に比べて、脱塵すべき排ガス量がほんのわずかしか（正確には約３〜４％しか）増えないことがわかっている。この増加は単に炉への熱エネルギーの供給の増加量と水分蒸発によって生じるガス量とに起因するものである。ガス量全体のわずかな増加量は大抵の場合、セメントクリンカー生産ラインの既存のフィルタおよび排ガスファンの許容量内であり、高い投資をする場合に比べて、生産高がほんのわずか低下するだけであることを考慮すれば有利である。
【００１６】
混合室中でバイパス排ガスをさらに水冷して例えば１２５０℃から例えば８００℃にすることによって排ガス量、混合室の寸法およびファンの寸法をさらに小さくすることができる。
本発明によるセメントクリンカー生産ラインの効率的なバイパスガスシステムではバイパスガスの最大１０％でバイパス運転できる。すなわち、少なくともバイパスガスをこの比率までの抜き出しても既存のシステムフィルタの容量でバイパスガス流の処理することができる。従って、下記の実施例に示した数値例から推測できるように、別体のバイパスガス流の脱塵設備を取り付ける必要はない。
【実施例】
【００１７】
本発明の上記およびその他の特徴および利点は図面を参照した以下の実施例の説明からよりよく理解できよう。
［図1］のセメントクリンカー生産ラインでは、セメント粗粉（Zementrohmehl）１０は粗粉予熱器（Rohmehlvorwarmer）の上部に供給され、予備焼成段からの高温排ガス１５に対して直流／向流に組み合わされたサイクロン浮遊ガス熱交換器１１、１２、１３、１４中を順次通り、最下部のサイクロン１６で高温ガス流１５から分離される。こうして分離されたセメント粗粉１０は高度（例えば９５％）に焼成されたセメント粗粉１７の形で、管状回転炉１９の取入れ室１８に導入され、その焼結帯域で焼成されてセメントクリンカーになる。得られたセメントクリンカーはその下流に配置されたクリンカークーラー２０（例えば格子クーラー）で冷却され、冷却されたセメントクリンカーは２１の所からクーラー２０を出る。
【００１８】
セメント粗粉１０によって冷却されたシステム排ガスは約３００℃の温度で２２の所から上記粗粉予熱器の外に出る。このシステム排ガスは吸込通風送風機２３によってスプレー塔２４に導入され、そこで水が噴射され、蒸発冷却によってコンディショニング（調質）され、約１５０℃まで冷却される。次に、一般に静電集塵機からなるシステムフィルタ２５によってダスト２６が分離される。清浄化されたシステム排ガス２８は別の排ガスファン２７によってメイン煙突２９から除去される。スプレー塔２４およびシステムフィルタ２５で回収されたダスト２６はダストボックス３０を介してコンベヤーライン３１によってセメントクリンカー粉砕設備（図示せず）へ送られる。
【００１９】
本発明では、上記管状回転炉１９の取入れ室１８から回転炉排ガス量の例えば約１０％をバイパスガス流３２として取り出す。このバイパスガス流３２は温度が約１２５０℃で粉塵の負荷量が約２００ｇ／Ｎｍ3である。バイパスガス流３２は混合室３３で冷却されて約４００℃の混合ガス３４になる。本発明では混合室３３で用いる冷却媒体は新鮮な空気ではなく、セメントクリンカー生産ラインに既に存在している未脱塵のシステム排ガス２２の部分流３５である。すなわち、非脱塵のシステム排ガス２２の少なくとも一部のガス流を高温のバイパスガス流３２の冷却媒体として用いる。必要な場合には水３６を混合室３３に噴射して混合室３３から出る混合ガス３４の温度をさらに下げる（例えば３００℃に下げる）こともできる。混合室から取り出された混合ガス流３４は、システムガス流から抜き出した部分流の下流の点３７且つシステムフィルタ２５またはその前方に配置されるスプレー塔２４の上流でシステム排ガス中へ再び戻される。
【００２０】
［図２］の実施例のセメントクリンカー生産ラインでは、管状回転炉１９の取入れ室１８から取り出された温度が約１２５０℃で粉塵負荷が約２００ｇ／Ｎｍ3の同様なバイパスガス流３２を混合室３３で同様に冷却する。この混合室３３で用いる冷却媒体はセメントクリンカー生産ライン自体に既に存在し且つセメントクリンカー生産ラインでは利用できない約２６０℃の温度のクリンカークーラー２０から出る残留排気３９の部分流３８である。混合室３３に水４０を別の媒体として噴射することもできる。この実施例でも混合室から除去された混合ガス流３４はクリンカークーラーからの排気流から抜き出された部分流の下流且つシステムフィルタ４１または格子クーラーフィルタの上流でクーラー排気３９中へ戻される。清浄化された格子クーラー排気４２はファン４３によって煙突４４へ送られる。クーラーフィルタ４１で回収された粉塵４５はセメントクリンカーミリング設備へ送られる。
【００２１】
本発明のバイパスガスシステムで運転すると、バイパスを用いないセメントクリンカー生産ラインの場合に比べて、排ガス量はわずか約３．７〜約５％しか増えない。この量はセメントクリンカー生産ラインの既存のシステムフィルタまたは既存のクーラーフィルタの許容容量で吸収できる。最新の予備焼炉を備えたセメントクリンカー生産ラインではプロセス全体に必要な燃料要求数量の約６０％を焼成し、生産高は一日当たり４５００ｔのセメントクリンカーであるが、大抵は１０％をバイパスすれば十分であり、バイパスガス流のために特別に別の集塵設備を設ける必要はないといういことがわかっている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】バイパスガス流をシステムフィルタで脱塵するセメントクリンカー生産ラインのフローダイヤグラム。
【図２】バイパスガス流をセメントクリンカークーラーのフィルタで脱塵するセメントクリンカー生産ラインのフローダイヤグラム。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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