(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮焼炉と、
クリンカを焼成した後の排ガスを一部抽気し、冷却後分離した粉体を系外に排出する塩素バイパス設備と
を備えたクリンカ製造装置において、
前記塩素バイパス設備の排ガスを昇温させる昇温部を設け、
前記昇温部は、前記仮焼炉の外面部又は炉壁内部に巻き付く配管として設けられ、
前記排ガスが、この配管内および前記仮焼炉のバーナを介して前記仮焼炉へ供給されるように構成されていること
を特徴とするクリンカ製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクリンカ製造装置において、さらに、
前記塩素バイパス設備の排ガスの一部を、ロータリーキルンのバーナの１次空気として供給する
ことを特徴とするクリンカ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメントクリンカを製造する装置（以下、「クリンカ製造装置」という）に関し、特には、塩素バイパス設備からの排ガスを利用し、クリンカ製造装置における燃焼効率の向上を図ることができるクリンカ製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クリンカ製造装置において、そのロータリーキルンの窯尻部から排ガスの一部を抽気して塩素分を除去する塩素バイパス設備を備えたものが広く知られている。このように塩素分を除去することにより、製造されるクリンカの塩素濃度を規定値以下に保つとともに、サスペンションプレヒータ（詳細後述）等の内部でのコーティングトラブルも防止することができる。
【０００３】
こうした塩素バイパス設備に関し、例えば特許文献１には、排ガス中のＳＯｘを低減させることを目的として、塩素バイパス設備からの排ガス（以下、「塩素バイパス排ガス」ともいう）を仮焼炉に戻す構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４３８８６１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、塩素バイパス排ガスは、ロータリーキルンの排ガスを抽気したものであり大気と比較するとその酸素濃度は低く、よってそのままでは仮焼炉における燃焼用空気としては適していない。特許文献１の技術では、塩素バイバス排ガスを仮焼炉に導入しているものの、それは、仮焼炉の燃料悪化を回避しつつＳＯｘを分解する目的で少量を導入しているに過ぎない。すなわち、特許文献１の技術では、燃焼用空気として仮焼炉に常温の空気を導入するため、仮焼炉内の温度が低下し、その結果、燃焼効率の低下を招くこととなる。
【０００６】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、塩素バイパス設備からの排ガスを利用し、クリンカ製造装置における燃焼効率の向上を図ることができるクリンカ製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明のクリンカ製造装置は、
仮焼炉と、クリンカを焼成した後の排ガスを一部抽気し、冷却後分離した粉体を系外に排出する塩素バイパス設備とを備えたクリンカ製造装置において、
前記塩素バイパス設備の排ガスを昇温させる昇温部を設け、
前記昇温部は、前記仮焼炉の外面部か周囲の炉壁内に巻き付く配管として設けられ、
前記排ガスが、この配管内および前記仮焼炉のバーナを介して前記仮焼炉へ供給されるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、塩素バイパス設備からの排ガスを利用し、クリンカ製造装置における燃焼効率の向上を図ることができるクリンカ製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一形態のクリンカ製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１のクリンカ製造装置に利用可能な仮焼炉の構成の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の一形態について説明する。
図１に示すクリンカ製造装置１は、セメント製造におけるいわゆる焼成工程を行うものであり、クリンカ原料を予熱・仮焼するためのタワー型のサスペンションプレヒータ１０と、クリンカを焼成するためのロータリーキルン３０と、ロータリーキルン３０の排出側に設けられたクリンカクーラ４０と、ロータリーキルン３０からの排ガス（キルン排ガス）の一部を抽気して塩素分を除去する塩素バイパス設備５０と、を備えている。
【００１１】
サスペンションプレヒータ１０は、仮焼炉付きのＮＳＰ（New Suspension Preheater）方式のものであって、複数のサイクロン１３ａ〜１３ｅと、これらサイクロン１３ａ〜１３ｅの下部付近に配置された仮焼炉２１とを有し、ロータリーキルン３０からの排ガスの熱と仮焼炉２１からの熱を利用してクリンカ原料の予熱・仮焼を行う。サイクロン１３ａ〜１３ｅは、一例として５段に構成されており、ダクトを介して相互に接続されている。上段の２つのサイクロン１３ｅ、１３ｄを接続するダクトの途中には原料供給部１５が設けられており、ここから原料が投入される。
【００１２】
仮焼炉２１は、一例として図２のような構成となっている。すなわち、この仮焼炉２１は、燃焼空間を形成する略筒状の仮焼炉ハウジング２２と、仮焼炉ハウジング２２の下部に設けられた燃料燃焼用の仮焼炉バーナ２５とを有している。仮焼炉ハウジング２２には、その外面に沿うように環状に形成された昇温用配管２４ａが設けられており、この昇温用配管２４ａには、後述するように塩素バイパス設備５０からの排ガス（塩素バイパス排ガス）が供給されるように構成されている。昇温用配管２４ａと仮焼炉バーナ２５とは、配管２４ｂによって互いに接続されている。昇温用配管２４ａに供給された排ガスは、昇温用配管２４ａ内（さらには配管２４ｂ内）を通過する際に、仮焼炉内部からの熱によって加熱されて昇温する。そして、昇温した排ガスは、配管２４ｂを介して仮焼炉バーナ２５へと送られ、該バーナ２５の１次空気（バーナから吹き込む空気又は酸素を含むガスのことをいう）として仮焼炉２１内に供給される。
【００１３】
排ガスの温度は、硫酸の析出を防止するためにその露点（１００℃〜１５０℃）より高温であることが好ましいところ、本実施形態では、塩素バイパス設備５０からの排ガスを、昇温用配管２４ａ等の内部で加熱することができるので、排ガスを上記のような温度に良好に昇温、維持することができる。
【００１４】
再び図１を参照し、クリンカ製造装置１の他の構造部について説明する。ロータリーキルン３０は、回転窯とも呼ばれるもので、横長円筒状であって僅かに勾配を付けて配置されている。ロータリーキルン３０の一端部（相対的に高い側の端部）にはライジングダクト２８と呼ばれるダクトが設けられており、ロータリーキルン３０と仮焼炉２１とはこのライジングダクト２８を介して接続されている。ロータリーキルン３０の反対側の端部（相対的に低い側の端部）には、該ロータリーキルンで焼成されたクリンカを冷却するためのクリンカクーラ４０が配置されている。
【００１５】
ロータリーキルン３０をゆっくりと（一例で２〜３回転／分）回転させながら、サスペンションプレヒータ１０側から原料を供給すると、それらの原料はロータリーキルン３０内を転がりながらクリンカクーラ４０側へと移動していく。原料は、この移動の間に徐々に加熱されて所定の化学変化を伴ってクリンカとなり、クリンカクーラ４０に向けて排出される。なお、図１に示すように、ロータリーキルン３０のクリンカクーラ４０側の端部には、ロータリーキルン３０内を加熱するためのキルンバーナ３２が設けられている。
【００１６】
クリンカクーラ４０は、不図示の冷却ファンを有しており、このファンを駆動することで冷却空気がクリンカクーラ４０内に送り込まれ、これにより、ロータリーキルン３０内で焼成され昇温した状態となっているクリンカが急冷され、所望のクリンカが得られる。なお、クリンカ原料の配合、予熱、仮焼処理方法は、製造するクリンカに応じて設定される。
【００１７】
図１の構成では、クリンカクーラ４０と仮焼炉２１とがクーラ抽気ダクト４１によって接続されている。クリンカクーラ４０内に送り込まれクリンカとの熱交換で昇温した熱風が、このクーラ抽気ダクト４１を介して２次空気として仮焼炉２１へと戻され、燃料燃焼用のガスとして用いられる（一例）。
【００１８】
次に、塩素バイパス設備５０について説明する。この塩素バイパス設備５０は、ロータリーキルン３０の排ガスの一部を抽気する抽気部５１と、抽気部５１内に空気を送り込み排ガスを冷却するための冷却ファン５７と、配管６１ａを介して抽気部５１に接続された集塵機５３と、配管６１ｂを介して集塵機５３に接続された排気ファン５５とを備えている。抽気部５１は、この例ではライジングダクト２８に接続されている。
【００１９】
抽気部５１内に取り込まれたキルン排ガスは、冷却ファン５７によって送られた冷却空気により冷却され、これにより、排ガス中に含まれるガス状の塩素化合物等が凝縮固化する。集塵機５３は、ここではバッグフィルタ集塵機であり、凝縮固化した塩素化合物や、排ガスとともに抽気されたダスト等を捕集する機能を有している。補集されたこれらのダスト等は、搬送路６２を経由して不図示のタンク（系外）へと送られ、そこで回収される。
【００２０】
本実施形態では、図１に示す通り、排気ファン５５と仮焼炉２１とが配管６１ｃによって接続されており、塩素バイバス設備５０で脱塩処理された排ガスが仮焼炉２１に戻されるように構成されている。なお、図１の例では、配管６１ｃは途中で二股に分岐しており、塩素バイパス設備５０からの排ガスの一部（余剰のガス）が、クーラ抽気ダクト４１にも供給されるように構成されていてもよい。また、余剰の排ガスが２次空気として仮焼炉２１に戻されてもよい。もっとも、本発明は塩素バイパス５０の排ガスを仮焼炉のバーナの１次空気にすべて戻すことが好ましい。
【００２１】
上記のように構成された本実施形態のクリンカ製造装置１の動作について、特に塩素バイパス設備５０での動作およびそこから仮焼炉２１に戻される排ガスの流れ等を中心に、以下説明する。なお、サスペンションプレヒータ１０およびロータリーキルン３０等は従来一般的な動作を行うものであるので、詳細な説明は省略する。
【００２２】
まず、サスペンションプレヒータ１０およびロータリーキルン３０の動作中に、ロータリーキルン３０の窯尻部からキルン排ガス（例えば１０００℃〜１２００℃）を抽気部５１内に抽気する。抽気された排ガスは、冷却ファン５７からの冷却空気によって冷却され（例えば、揮発性アルカリ塩の融点以下である３００℃〜６００℃程度まで冷却され）、塩素化合物等が凝縮固化するとともに、集塵機５３においてその塩素化合物等が排ガス中から補集、除去される。集塵機５３を通過した排ガスは、次いで、配管６１ｃを介して仮焼炉２１の昇温用配管２４ａに供給される（図２参照）。
【００２３】
排ガスは、昇温用配管２４ａ等を通過する際に仮焼炉２１からの熱によって加熱され、昇温した状態で、仮焼炉バーナ２５に１次空気として供給される。なお、塩素バイパス排ガスの酸素濃度（例えば約１６〜１９％）は大気（約２１％）よりも若干少ないので、酸素量が同程度になるように塩素バイパス排ガス量を調整することが好ましい。
【００２４】
以上に説明した本実施形態に係る発明は次の通りである。
１．仮焼炉（２１）と、
クリンカを焼成した後の排ガスを一部抽気し、冷却後分離した粉体を系外に排出する塩素バイパス設備（５０）と
を備えたクリンカ製造装置（１）において、
前記塩素バイパス設備（５０）の排ガスを昇温させる昇温部（昇温用配管２４ａ等）を設け、
前記昇温部は、前記仮焼炉の外面部か周囲の炉壁内に巻き付く配管として設けられ、
前記排ガスが、この配管内および前記仮焼炉のバーナ（２５）を介して前記仮焼炉（２１）へ供給されるように構成されていること
を特徴とするクリンカ製造装置（１）。
【００２５】
従来の問題点としては、仮焼炉の１次空気として常温の大気を用いた場合、仮焼炉内温度が低下し、これに伴いバーナから吹き込まれる燃料の燃焼速度も低下して仮焼炉内での熱交換が不十分となり、系全体の熱効率が低下するという問題があった。しかしながら、本実施形態によれば、大気よりも高温でかつ、好ましくは硫酸の露点温度より高温の塩素バイパス排ガス（一例として約１５０℃以上）が仮焼炉バーナ２５の１次空気として供給されるように構成されているので、熱効率を向上させることができる。
【００２６】
また、塩素バイパス排ガスはロータリーキルン３０内の燃焼ガスを抽気したものであるため、大気と比較して酸素濃度が低く、基本的にはそのままでは仮焼炉２１における燃焼用空気としては適していないが、本実施形態では、仮焼炉バーナ２５の１次空気として使用することで、燃料の分散効果を主に担うことから燃焼性への影響は大きくない。また、上記のとおり常温の大気との置き換えということで、温度が高いという効果もあり燃焼速度は改善する。さらに、酸素濃度の不足分を、供給量で補うことが可能であるため、分散性を向上させ、かつ仮焼炉２１に酸素が十分に供給され、安定した燃焼を行うことができる。
【００２７】
また、本実施形態においては、仮焼炉（２１）に巻き付けられた配管（２４ａ等）という簡易な構成で昇温部を設けることができ、この配管内に塩素バイパス排ガスを通すことで、複雑な熱交換器等の加熱手段を要することなく、その排ガスを良好に加熱することができる。
【００２８】
なお、塩素バイパス排ガスを昇温させるための昇温部は、図２のような１つの昇温用配管２４ａに限らず、複数の環状の配管で構成されたものであってもよい。また、配管は、仮焼炉２１の炉壁内部に配置されていてもよい。配管そのものの形状も特に限定されるものではなく、図２のような環状の他にも、例えば、仮焼炉ハウジング２２に巻き付く螺旋状等であってもよい。このように設置することで熱回収が難しい放熱損失の回収ができ、エネルギー損失の軽減も図ることができる。
【００２９】
図１では、塩素バイパス排ガスを仮焼炉２１に供給するものであったが、本発明は、排ガスを、仮焼炉２１に加えて、キルンバーナ３２（図１参照）の１次空気として供給してもよい。
【００３０】
すなわち、本発明の他の一形態に係るクリンカ製造装置は、
２．さらに、
塩素バイパス設備（５０）の排ガスの一部を、ロータリーキルン（３０）のバーナ（３２）の１次空気として供給する
ことを特徴とする。
【００３１】
通常、塩素バイパス排ガスの量は燃焼用バーナ（２５）の１次空気の量よりも多い。そのため、塩素バイパス排ガスを、バーナの１次空気としてだけでなくキルンバーナ（３２）に供給することも、塩素バイパス排ガスの有効利用の点で好ましい。
【００３２】
一方、塩素バイパス排ガスの量が吹き込ませる１次空気より少ない場合（必要風量以下の場合）、一例として、従来どおり一次ファンエアーを使用してもよい。本発明の一形態に係るクリンカ製造装置は、このような切替えを実施できるように、仮焼炉内に空気を送り込む一次ファンを備えていてもよい。一次ファンエアーと塩素バイパス排ガスとを併用するか否かは、酸露点を考慮して適宜決定すればよい。以上、本発明の一形態について例示したが、本発明は上記に限定されるものではない。
【００３３】
以上、本発明に一形態について例示したが、本発明は上記に限定されるものではなく、発明の範囲内において、適宜、各部の形状の変更、配置位置の変更、数量の変更等を行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  クリンカ製造装置
１０  サスペンションプレヒータ
１３ａ〜１３ｅ  サイクロン
１５  原料供給部
２１  仮焼炉
２２  仮焼炉ハウジング
２４ａ、２４ｂ  配管
２５  仮焼炉バーナ
２８  ライジングダクト
３０  ロータリーキルン
３２  キルンバーナ
４０  クリンカクーラ
４１  クーラ抽気ダクト
５０  塩素バイパス設備
５１  抽気部
５３  集塵機
５５  排気ファン
５７  冷却ファン
６１ａ〜６１ｃ  配管
６２  搬送路
【図１】
0005803588.tif 000002
【図２】
0005803588.tif 000003