(57)【要約】【課題】粗大な塊状の二次燃料をドラム反応容器３１内で確実に燃焼させ、その結果生じた熱エネルギをセメント原料粉へ均一かつ効果的に伝達するために、回転炉２１の前段に回転ドラム反応容器３１を接続したセメントクリンカー生産ラインの改良。【解決手段】回転ドラム反応容器３１の固形物流入端部へクリンカークーラー２２から仮焼器１７へ案内される三次空気の部分流導管３２と、点火可能燃料３４および点火または燃焼し難い二次燃料１１の供給手段と、セメント原料粉部分流導管３３とを接続し、回転ドラム反応容器３１の搬出端部を固体残留物搬出導管３５を介して三次空気通路および／または仮焼器１７の回転炉排ガス通路および／または回転炉流入室２０と接続させる。【選択図】　図１
2004026628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料粉予熱装置（１２）としてのサイクロン浮遊ガス−熱交換システムと、燃料およびクリンカークーラー（２２）からの三次空気が供給される前仮焼段（１７）と、材料流の方向の後段にクリンカークーラー（２２）が接続されている回転炉（２１）の形をした焼結段と、二次燃料（１１）を乾留／燃焼させて仮焼器（１７）へ乾留ガス／燃焼排ガスを導入し、固体の残留物をセメントクリンカー生産ライン内で利用するための回転ドラム反応容器（３１）とを有する、セメント原料粉からセメントクリンカーを形成する設備において、
下記（ａ）および（ｂ）を特徴とする設備：
（ａ）回転ドラム反応容器（３１）の固形物流入端部にクリンカークーラー（２２）から仮焼器（１７）へ案内される三次空気の部分流導管（３２）と、点火可能燃料（３４）（点火バーナー）および点火または燃焼し難い二次燃料（１１）の供給手段およびセメント原料粉部分流導管（３３）とを連通させ、
（ｂ）回転ドラム反応容器（３１）の物質搬出端部に、固体の残留物を搬出するための導管（３５、４１、４２）を介して下方から上方へ上昇する三次空気通路および／または仮焼器（１７）の回転炉排ガス通路および／または回転炉流入室（２０）および／またはクリンカークーラー（２２）を接続する。
【請求項２】
セメント原料粉部分流導管（３３）が予熱された原料粉の流路から分岐されており、原料粉予熱器（１２）を出た原料粉が前仮焼器（１７）へ流入する請求項１に記載の設備。
【請求項３】
二次燃料（１１）を乾留／燃焼させる回転ドラム反応容器が、クリンカーの回転炉（２１）に対して平行かつその上方に設置されている請求項１または２に記載の設備。
【請求項４】
回転ドラム反応容器（３１）が２つのローラ上に軸承されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の設備。
【請求項５】
回転ドラム反応容器（３１）の内側表面上にリフト部材が設けられている請求項１に記載の設備。
【請求項６】
三次空気導管（２５）から他の三次空気部分流導管（２７）が分岐され、この分岐した三次空気部分流導管は回転ドラム反応容器（３１）を迂回して仮焼器（１７）の高い位置に連通している請求項１〜５のいずれか一項に記載の設備。
【請求項７】
回転パイプ炉（２１）の排ガスの有害物質を含む部分流を回転ドラム反応容器（３１）へ導入する請求項１〜５のいずれか一項に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント原料粉からセメントクリンカーを形成する設備に関するものである。
【０００２】
本発明は特に、原料粉予熱器としてのサイクロン浮遊ガス−熱交換システムと、燃料およびクリンカークーラーからの三次空気が供給される予備仮焼段と、材料の流れ方向の後段にクリンカークーラーが接続された焼結段と、二次燃焼物質を乾留／燃焼させて、乾留ガス／燃焼排ガスを仮焼器へ導入し、固体残留物質をセメントクリンカー生産ライン内の有効に活用するようにした回転パイプ炉の形をした回転ドラム反応容器とを有する、セメント原料粉からセメントクリンカーを形成する設備に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
【特許文献１】欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−０７６４６１４号公報
上記文献には、仮焼器の他に副反応容器として設けられた別体のシャフト気化器を備えたセメントクリンカー生産ラインが記載されている。このシャフト気化器内では粗い塊をした廃棄物、特に古タイヤがガス化される。このシャフト気化器には上方から古タイヤが供給され、クリンカークーラーから来る三次空気の一部が気化手段として供給される。シャフト気化器内で発生した生産ガスは燃焼ガスとして仮焼器へ導入され、シャフト気化器内でガス化されて残った古タイヤ残留物は機械的排出装置によって回転炉流入シャフトへ移送される。しかし、このシャフト気化器内の気化プロセスは著しい変動に曝される。すなわち、古タイヤはシャフト気化器内に積み重ねられ、熱処理中積み替えられない。また、廃棄物、特に古タイヤを熱処理するシャフト気化器へ原料粉を導入することは行われない。
【０００４】
【特許文献２】国際公開ＷＯ０１／０９５４８パンフレット
上記文献に記載のセメントクリンカー生産ラインは仮焼器の他に別体の反応容器を有し、この反応容器には上方から廃棄物が装填される。この廃棄物は反応容器内でクリンカークーラーからの三次空気によって燃焼される。上記の例と同様に、反応容器内へは上方からセメント原料粉の部分流が導入される。廃棄物および原料粉の部分流は反応容器の底部上方に設けられたロックの役目をする回転円板上へ堆積する。熱処理された固形物は回転円板が回転した時に下に通過して排出され、仮焼器または回転炉入口へロックを介して装入される。同様に、燃焼ガスも仮焼器内へ導入される。しかし、上記の例と同様に、この公知の燃焼反応容器内では廃棄物、特に粗い塊の形をした廃棄物の混合が行われないので、従って、原料粉−予備仮焼を均一にしないと、均一な燃焼条件は達成できない。
【０００５】
【特許文献３】西独国特許ＤＥ−Ｃ−３５３３７７５明細書
上記文献には、発熱量を有する廃棄物を利用して原料粉からセメントクリンカーを形成する設備が記載されている。この特許の請求項１の上位概念では、廃棄物を乾燥した後に乾留炉内へ導入して熱分解または部分燃焼させる。この乾留炉には回転炉の排ガスと三次空気の部分流とが供給される。熱分解ガスは仮焼器へ導入され、固形の熱分解残滓は選別、均質化した後に少なくとも部分的に回転炉内へ導入する。廃棄物乾留炉を回転炉に形成することもできる。しかし、乾留炉へのセメント原料粉の導入は行われない。
【０００６】
【特許文献４】西独国特許公開ＤＥ−Ａ−３３２０６７０、
【特許文献５】ＤＥ−Ａ−３４１１１４４
【特許文献６】およびＤＥ−Ａ−３５２０４４７明細書
上記各文献には発熱量を有する廃棄物を用いてセメントクリンカーを形成する設備が記載されている。廃棄物は別体の回転炉内で乾留または燃焼され、得られた乾留ガス／排ガスを原料粉の熱処理で利用する。しかし、セメント原料粉が乾留炉／燃焼炉内へ導入することはない。
【０００７】
いずれにせよ、廃棄物、特に粗い塊の形をした廃棄物を回転炉内で乾留／燃焼する際の熱処理条件を均一にすることは困難であり、特に、回転炉内で固形物が焼付きくという望ましくない事態となる温度ピークの発生を回避することはできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、仮焼器とその後段に接続された回転炉および回転ドラム反応容器とを含む上記セメントクリンカー生産ラインにおいて、ドラム反応容器内で種々の物質および種々の大きさの粗い塊りから成る二次燃料を確実に燃焼させることができ、しかも、この燃焼で得られた熱エネルギをセメント原料粉へ均一かつ効果的に伝達することができ、従って、残留物廃棄の処理とセメントクリンカー形成とを単一の統合されたセメントクリンカー生産ラインで確実かつ熱経済的に実現することができるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は請求項１の特徴を有する本発明のセメントクリンカー生産ラインによって解決される。
本発明の好ましい実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明にのセメントクリンカー形成設備は、反応速度が遅い二次燃料を乾留／燃焼させて廃棄するための回転ドラム反応容器が仮焼段内に組み込まれている。本発明設備の特徴は、導入される二次燃料とクリンカークーラーから来る三次空気部分流とを回転ドラム反応容器の物質流入開口部へ供給し、この物質流入開口部はセメント原料粉、特にすでに予熱された原料粉の部分流が連通している点にある。この特徴によって少なくとも次の利点が得られる：
【００１１】
二次燃料と上記の導入の際に、既に極めて熱い温度に加熱された原料粉と連続的に循環、混合が行われるため、回転ドラム反応容器内に二次燃料が均一に分配され、物質は効果的に変換生成物へ変換される。この際に遊離する熱エネルギの一部は回転ドラム反応容器の内部で直接かつ均一に材料粉の部分流へ伝達され、それによってこの材料粉の部分流は、回転ドラム反応容器内の温度が少なくとも約８００〜８５０°に維持される限り、回転ドラム反応容器内で少なくとも部分的に高度に仮焼される。例えば、古タイヤを粉砕しないでそのまま供給しても、二次燃料と原料粉とが密に混合されて乾留／燃焼する。また、二次燃料が火焔なしで酸化するので、回転ドラム反応容器内に温度ピークが生じず、それによって回転ドラム内の固形物の焼付きを最小限に抑えることができることができる。さらに、回転ドラム反応容器内へ供給される原料粉の量を調節することによって反応容器内に生じる温度を固形物の溶融相形成が発生しないように制御することができる。そのためには回転ドラム反応容器内へ予熱されない原料粉部分流を導入することができ、また、回転ドラム反応容器内で二次燃料の有害物質が反応性のセメント原料粉と結合することができる。
回転ドラム反応容器の内側表面上にリフト部材を設けることもできる。
【００１２】
回転ドラム反応容器の固形物排出端部は、乾留ガス／燃焼排ガス−固形物混合物の取り出し用導管を介して下方から上方へ上昇する三次空気導管および／または仮焼器の回転炉の排ガス通路に接続されている。この場合、固形物混合物は固体の燃焼残滓、例えばスラグと、前仮焼された原料粉とからなる。仮焼器内を下方から上方へ流れる懸濁物中の空気によって上方へ移送できない回転ドラム反応容器中の粗い塊状態の残留物はクリンカーの回転炉の入口へ導入され、この回転炉内でクリンカーと合されるのでプロセス全体からは残留物は残らない。
【００１３】
しかし、回転ドラム反応容器から出た固形物混合物、少なくともその粗大成分をクリンカーの回転炉の流入室内へ直接送るか、および／または、クリンカークーラー内へ直接導入することもできる。
【００１４】
回転ドラム反応容器の固形物流入端部内には、点火または始動用バーナーを導入することができる。この点火または始動用バーナーは回転ドラム反応容器を始動させるために点火が容易な燃料として供給される。回転ドラム反応容器の排ガスは燃焼で生じる煙道ガスか、二次燃料による選択的な熱分解／乾留で生じる燃焼ガスの形で、仮焼器内および／または回転炉の流入室と仮焼器との間の上昇導管内へ導入されて、セメント原料粉を前仮焼するために利用される。
【００１５】
さらに、回転炉排ガスの有害物質を含む部分流を回転ドラム反応容器へ導入して有害物質の少なくとも一部を回転ドラム反応容器内にある熱い固形物と接触および／または堆積させて分解することができる。上記のバイパスガスの有害物質はダイオキシンおよび／またはフランであってもよい。
【００１６】
【実施例】
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。なお、［図１］〜［図３］の設備では同一部分には同一の参照符号を付けてある。
【００１７】
［図１］はセメント原料粉１０からセメントクリンカーを形成するための設備で二次燃料１１を活用／廃棄する方法の概念図である。セメント原料粉１０はサイクロン式の浮遊ガス−熱交換システムとして形成された予熱段１２の上方から装入される。セメント原料粉はこの予熱段１２でサイクロン段１２ａ、１３、１４、１５内を前仮焼段１７からの熱排ガス１６と直流／向流の組合わせで順次接触した後、最下部のサイクロン１８で熱排ガス流１６から分離され、高度（例えば９５％）に仮焼されたセメント原料粉１９として回転炉２１の流入室２０へ導入される。このセメント原料粉１９は回転炉の焼結帯域内でセメントクリンカーとなるように燃焼され、得られたセメントクリンカーは順次クリンカークーラー２２へ送られて、冷却される。クリンカークーラー２２は例えば格子クーラーである。冷却されたセメントクリンカーは符号２３の所からクーラー２２を離れる。
【００１８】
前仮焼段１７には燃料２４ａ、２４ｂとクリンカークーラー２２からの三次空気２５とが供給される。下から２番目のサイクロン段１５から出る予熱されたセメント原料粉２６ａ、２６ｂは高度に仮焼されている。燃料２４ａは、回転炉２１から来る炉排ガスの上昇管内の少なくともいわゆるＮｏｘ除去−燃焼個所に供給され、好ましくは化学量論未満で燃焼されて、回転炉の排ガス中に含まれる有害物質ＮＯｘを還元するためのＣＯを含む還元ゾーンを形成する。燃料２４ｂはクリンカークーラーから来る三次空気２５中で好ましくは化学量論より過剰な量で燃焼される。
【００１９】
ＮＯｘ還元ゾーン内で過剰に残ったＣＯと、燃焼されずに残った炭化水素の燃焼は過剰な三次空気２５の酸素によって行うことができる。必要な場合にはさらに、三次空気部分流導管２７を介して三次空気導管２５から分岐されて、仮焼段１７の高い位置にある領域へ他の三次空気部分流が導入される。反応物を強力に混合するために、前仮焼段１７の上昇するパイプ導管部分２８から下降するパイプ導管部分２９内へ約１８０°流れが方向変換するグースネック形状の領域内に渦室または混合室３０を配置し、この混合室内でガス−固形物−懸濁物を強力に混合して、燃焼されずに残った燃料成分を前仮焼段１７の下降部分２９内で完全に燃焼させることもできる。
【００２０】
二次燃料１１は自動車の廃タイヤ、大きな木片、使用済み容器等の粗い塊りの形をした燃料にすることのできる。二次燃料１１は２つのトラックローラステーション上に軸承された回転ドラム反応容器３１の固形物流入端部へ導入される。この固形物流入端部には三次空気導管２５から分岐された他の三次空気分岐導管３２と原料粉予熱器１２からのセメント原料粉分岐導管３３とがさらに開口している。回転ドラム反応容器３１内で反応を開始させるために、回転ドラム反応容器内へは点火可能な燃料３４が導入される。この燃料が燃焼して反応の遅い二次燃料１１が点火される。
【００２１】
二次燃料は三次空気３２の供給量に応じて気化または燃焼する。回転ドラム反応容器３１を回転することによって固形物は常に循環し、二次燃料１１とセメント原料粉部分流３３とが良好に混合され、均一な熱伝達によって原料粉部分流の前仮焼が達成される。回転ドラム反応容器３１内へ導入されたセメント原料粉部分流３３の量を調節することで回転ドラム反応容器３１の温度制御を効果的に行うことができ、回転ドラム反応容器内での溶融相の形成および付着の形成ができないように制御することができる。
【００２２】
二次燃料１１および原料粉部分流３３を回転ドラム反応容器内へ導入する前に、その前段に接続したユニットで予め混合することもできる。
【００２３】
乾留ガス／燃焼排ガス−固形物−混合物は、回転ドラム反応容器３１の固形物流出端部から導管３５を介して抜き出される。この固形物は乾留／燃焼で残った固体残滓、例えばスラグと前仮焼されたセメント原料粉とから成る混合物である。この固形物混合物の相対的に大きい成分は必要に応じて粉砕機３６を通した後に排ガス上昇導管を介して回転炉の流入室２０へ導入することができる。排出された乾留ガス／燃焼排ガスと固形物混合物の微粒成分、特に反応容器３１内で熱処理された原料粉部分流３３を導管３５を介して仮焼段１７の上昇部分２８内へ直接導入することもできる。
【００２４】
二次燃料１１を乾留／燃焼させるための回転ドラム反応容器３１は、クリンカーの回転炉２１に対して平行かつその上方に設置される。特に、ドラム反応容器３１への原料粉の供給とドラム反応容器３１からの固形物の搬出とを移送装置なしで重力だけで移送できるようにするために、前仮焼器１７と回転炉流入室２０との間を相対的に短い導管で接続し、回転ドラム反応容器３１を適切な高さ位置に設置するのが好ましい。
【００２５】
制御機構３８、３９、４０は、燃焼空気流を分配してセメントクリンカー生産ラインを制御するために、三次空気導管２５とその分岐導管３２、２７に設置されている。
【００２６】
［図２］は、回転ドラム反応容器３１から出た固体残滓、例えばスラグが導管４１を介して回転炉流入室２０へ直接導入される点が［図１］とは異なる。
【００２７】
［図３］の実施例では、回転ドラム反応容器３１から出た固体残滓、例えばスラグが導管４２を介してクリンカークーラー２２へ直接導入される。すなわち、このスラグはそれがセメント粉砕機へ達する前にセメントクリンカーに直接添加される。
【図面の簡単な説明】
【図１】活用／廃棄される二次燃料が供給される本発明のセメントクリンカー生産ラインの第１実施例の図。
【図２】［図１］の設備の第２実施例の図。
【図３】［図１］の設備の第３実施例の図。
【符号の説明】
１０　セメント原料粉
１１　二次燃料
１２　予熱段
１２ａ、１３、１４、１５、１８　サイクロン
１６　排ガス
１７　前仮焼段
２０　回転炉流入室
２１　回転炉
２２　クリンカークーラー
３１　回転ドラム反応器
３２　部分流導管
３３　セメント原料粉部分流導管
３４　点火可能燃料
３５　導管
３６　粉砕機
【図１】
2004026628.tif 000003
【図２】
2004026628.tif 000004
【図３】
2004026628.tif 000005