(57)【要約】【課題】燃焼炉で燃焼される燃料が低品質のものである場合にも、燃焼炉の大型化や燃焼路からサイクロンに至るダクトが長大化せず、且つ、短いサイクルで炉壁の補修を行う必要のない燃料の燃焼方法及び燃焼装置を提供する。【解決手段】仮焼炉１へクーラ排ガスを送給するクーラ排ガスダクト６に、低品質の微粉炭を燃焼させるための昇温バーナ１１を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炉の燃焼室へ送給される酸素を含むガスを昇温させて前記燃焼炉の燃焼室へ導入し、該燃焼室で燃料の燃焼を行わせることを特徴とする燃料の燃焼方法。
【請求項２】
燃焼炉の燃焼室へ送給される酸素を含むガスを、昇温バーナから吹込まれる燃料を燃焼させることにより昇温させて前記燃焼炉の燃焼室へ導入し、該燃焼室で、燃焼バーナから燃焼室に吹込まれる燃料の燃焼を行わせることを特徴とする燃料の燃焼方法。
【請求項３】
燃焼炉の燃焼室へ送給される酸素を含むガスは、クリンカを冷却したクーラ排ガスである請求項１又は２記載の燃料の燃焼方法。
【請求項４】
燃焼炉は仮焼炉である請求項１、２又は３記載の燃料の燃焼方法。
【請求項５】
燃料は低品質の微粉炭である請求項１、２、３又は４記載の燃料の燃焼方法。
【請求項６】
燃料を燃焼させる手段を備えた燃焼炉の燃焼室へ酸素を含むガスを送給する流路に、当該ガスを昇温させる手段を設けたことを特徴とする燃料の燃焼装置。
【請求項７】
燃料を燃焼させる手段を備えた燃焼炉の燃焼室へガスを送給する流路は、クリンカを冷却したクーラ排ガスを送給するダクトである請求項６記載の燃料の燃焼装置。
【請求項８】
ガスを昇温させる手段は、低品質の微粉炭を燃料として使用するバーナである請求項６又は７記載の燃料の燃焼装置。
【請求項９】
燃料を燃焼させる手段は、低品質の微粉炭を燃料として使用するバーナである請求項６、７又は８記載の燃料の燃焼装置。
【請求項１０】
燃焼炉は仮焼炉である請求項６、７、８又は９記載の燃料の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント原料等の粉末原料を加熱する場合の燃料の燃焼方法及び燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、セメント製造設備として、ロータリキルンと複数段のサイクロンを備えたサスペンションプレヒータの中間に、仮焼炉を設けた設備が採用されており、その従来の一例としては図３に示すごときものがある。
【０００３】
図３中、１は仮焼バーナ２を備えた仮焼炉、３は仮焼炉１にセメント原料を投入するためのセメント原料投入管、４はセメント原料を焼成するためのロータリキルン、５はロータリキルン４からの高温排ガスであるキルン排ガスを下方から仮焼炉１へ送給するキルン排ガスダクト、６はロータリキルン４で焼成されてクーラへ投入されたクリンカを冷却して高温となったクーラ排ガスを仮焼バーナ２よりも下方において仮焼炉１へ導入するようにしたクーラ排ガスダクト、７は仮焼炉１で仮焼されたセメント原料を燃焼排ガスと共に送給するためのダクトである。
【０００４】
８はダクト７から燃焼排ガスに同伴されて送給されたセメント原料を分離するためのサイクロン、９はサイクロン８で分離されたセメント原料をロータリキルン４へ投入するためのシュート、１０はサイクロン８でセメント原料が分離された燃焼排ガスが排出されるダクトである。サイクロンは図３では最下段のものを１個だけ図示しているが、実際にはサイクロン８の上方には複数段のサイクロンが設置されており、下から２段目のサイクロン（サイクロン８の直上にあるサイクロン）で分離されたセメント原料は、セメント原料投入管３から仮焼炉１内へ投入されるようになっている。図中、実線矢印はガスの流れを示し、点線矢印はセメント原料の流れを示す。
【０００５】
上記セメント製造設備においては、仮焼バーナ２から仮焼炉１内に吹込まれた微粉炭等の燃料は、クーラでクリンカを冷却してクーラ排ガスダクト６から送給されたクーラ排ガス中の酸素、及びロータリキルン４でセメント原料を焼成してキルン排ガスダクト５を通り送給されたキルン排ガス中の酸素と協働して燃焼させられて高温の燃焼ガスが生成される。このため、下から２段目のサイクロンで分離されてセメント原料投入管３から仮焼炉１に投入されたセメント原料は、前記高温の燃焼ガスにより加熱されて仮焼が行われる。
【０００６】
セメント原料は燃焼ガスにより仮焼されつつ、燃焼ガスに同伴されて仮焼炉１を上昇し、ダクト７からサイクロン８へ導入され、仮焼されたセメント原料は燃焼排ガスから分離されてシュート９からロータリキルン４へ投入され、ロータリキルン４において焼成されてクリンカが生成される。焼成されたクリンカはクーラへ排出されて冷却され、後工程へ送給される。
【０００７】
サイクロン８でセメント原料が分離された燃焼排ガスは、サイクロン８上部のダクト１０に排出されて、サイクロン８の１段上段のサイクロンに、当該サイクロン８の２段上段のサイクロンで分離されて供給されたセメント原料と共に、当該セメント原料を予熱しつつ導入され、当該サイクロンでは、燃焼排ガスからセメント原料の分離が行われる。
【０００８】
以下、同様にして燃焼排ガスは順次、排出されたサイクロンの２段上段のサイクロンからのセメント原料を同伴して当該セメン原料を予熱しつつ、排出されたサイクロンの１段上段のサイクロンに導入され、最上段のサイクロンでセメント原料を分離された燃焼排ガスは、ブロワにより排気される。
【０００９】
セメント製造設備の先行技術文献としては、例えば、特許文献１、特許文献２等があり、基本的構成及び作用は、図３に示す従来のセメント製造設備と略同様である。
【特許文献１】特公昭６０−１２８９９号公報
【特許文献２】特開平１１−２９２５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記図３及び特許文献１、２に示す従来のセメント製造設備では、仮焼バーナ（図３の場合仮焼バーナ２）で燃焼させる燃料が低品質のもの、例えば発熱量の低いものであったり、又は低質炭等の低品位のものであったり、若しくは発熱量が低く且つ低品位のもの（以下単に、低品質のものと呼称する）である場合には、仮焼炉１内の仮焼バーナ２の近傍においては、雰囲気温度は仮焼に必要な温度に達しておらず、クーラ排ガスダクト６からのクーラ排ガス及びキルン排ガスダクト５からのキルン排ガスは、仮焼炉１内を上昇しつつ仮焼に必要な温度まで昇温することとなる。このため、一般的には仮焼炉１の燃焼室内を高温雰囲気に確保し、長い燃焼時間を確保するために、燃焼室の容積を発熱量の高い高品質の燃料を使用する場合に比べて数倍以上も大きくする必要がある。
【００１１】
又、低質の燃料の燃焼を促進させるために、仮焼炉１とサイクロン８との間のダクト７等を長くしてこの部分を燃焼室として使用することも行われているが、この場合には燃焼経路も長大化する。
【００１２】
更に、仮焼炉１での燃焼時間の短縮のため、高発熱量の燃料を補助燃料として使用することも行われているが、この場合には、仮焼炉１内の酸素濃度を高くして高温雰囲気を作る必要があり、従って、仮焼炉１の炉壁は高温に曝される結果損傷し易く、短いサイクルで仮焼炉１の補修を行う必要があり、仮焼炉１の補修費が高くなる。
【００１３】
このため、上記セメント製造設備では、仮焼炉１の大型化や燃焼経路の長大化により、大きな設置スペースが必要となって、設備費、運転維持費が高価となると共に、短期間で仮焼炉１の補修をしなければならないため、これによっても運転維持費が高価となる。
【００１４】
本発明は、上述の実情に鑑み、仮焼炉等の燃焼炉で燃焼される燃料が低品質のものである場合にも、燃焼炉の大型化や燃焼路からサイクロンに至るダクトが長大化せず、且つ、短いサイクルで炉壁の補修を行う必要のない燃料の燃焼方法及び燃焼装置を提供することを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１の燃料の燃焼方法は、燃焼炉の燃焼室へ送給される酸素を含むガスを昇温させて前記燃焼炉の燃焼室へ導入し、該燃焼室で燃料の燃焼を行わせるものであり、請求項２の燃料の燃焼方法は、燃焼炉の燃焼室へ送給される酸素を含むガスを、昇温バーナから吹込まれる燃料を燃焼させることにより昇温させて前記燃焼炉の燃焼室へ導入し、該燃焼室で、燃焼バーナから燃焼室に吹込まれる燃料の燃焼を行わせるものである。
【００１６】
請求項３の燃料の燃焼方法においては、燃焼炉の燃焼室へ送給される酸素を含むガスは、クリンカを冷却したクーラ排ガスであり、請求項４の燃料の燃焼方法においては、燃焼炉は仮焼炉であり、請求項５の燃料の燃焼方法においては、燃料は低品質の微粉炭である。
【００１７】
請求項６の燃料の燃焼装置は、燃料を燃焼させる手段を備えた燃焼炉の燃焼室へ酸素を含むガスを送給する流路に、当該ガスを昇温させる手段を設けたものである。
【００１８】
請求項７の燃料の燃焼装置においては、燃料を燃焼させる手段を備えた燃焼炉の燃焼室へガスを送給する流路は、クリンカを冷却したクーラ排ガスを送給するダクトであり、請求項８の燃料の燃焼装置においては、ガスを昇温させる手段は、低品質の微粉炭を燃料として使用するバーナであり、請求項９の燃料の燃焼装置においては、燃料を燃焼させる手段は、低品質の微粉炭を燃料として使用するバーナであり、請求項１０の燃料の燃焼装置においては、燃焼炉は仮焼炉である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の請求項１〜１０記載の燃料の燃焼方法及び燃焼装置によれば、燃焼炉の小型化を図れると共に、炉壁の使用期間の長期化を図ることができるため、設備費、補修費等の運転維持費が安価となり、経済性に優れている、という優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１はセメント製造設備に適用した本発明の実施の形態の一例である。図中、図３と同一の符号を付した部分は同一のものを表わしており、基本的な構成は図３に示す従来のものと略同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１に示すように、酸素濃度の高いクーラからのクーラ排ガスを仮焼炉１へ送給るすクーラ排ガスダクト６の仮焼炉１入口近傍に、昇温バーナ１１を設けた点にある。昇温バーナ１１は図示例では、排ガス流れ方向へ間隔を置いて３個設けているが、１個でも或は４個以上でも良い。又、昇温バーナ１１により燃焼される燃料としては、低品質のものを使用することができるが、低品質のものでなくても良い。なお、図中、１２は仮焼炉１の入口部に設けた温度検出手段である。
【００２１】
次に、上記図示例の作動を説明する。
本図示例のセメント製造設備においては、クーラでロータリキルン４からのクリンカを冷却して得られた酸素濃度の高いクーラ排ガスは、クーラ排ガスダクト６を送給される。而して、クーラ排ガスダクト６内には昇温バーナ１１から例えば、低品質の微粉炭である燃料が吹込まれて、クーラ排ガス中の酸素と協働して燃焼し、クーラ排ガスは加熱され昇温させられて高温のガスとなる。
【００２２】
クーラ排ガスダクト６において加熱されて昇温されたクーラ排ガスの温度は温度検出器１２で検出され、その結果を基に仮焼バーナ２から仮焼炉１内へ吹込まれる燃料吹込み量の制御が行われる。このため、仮焼炉１の燃焼状態は均一に保持される。
【００２３】
例えば、クリンカを冷却した後のクーラ排ガスは約５００℃程度若しくはそれよりも高温であるが、昇温バーナ１１から吹込まれた燃料が燃焼することにより、クーラ排ガスダクト６中のクーラ排ガスは約２００〜３００℃程度昇温される。而して、昇温バーナ１１からクーラ排ガスダクト６内に吹込まれる燃料は、最大で仮焼に必要な燃料の全体量の約３０％程度である。
【００２４】
昇温された排ガスはクーラ排ガスダクト６から仮焼炉１内へ導入される。又、ロータリキルン４からはセメント燃料を焼成してクリンカを生成させた高温のキルン排ガスがキルン排ガスダクト５を通って仮焼炉１内へ導入される。
【００２５】
このため、仮焼バーナ２から吹込まれた低品質の微粉炭である燃料は、クーラ排ガスダクト６からの排ガス中の酸素、及びキルン排ガスダクト５からのキルン排ガス中の酸素と協働して燃焼し、セメント原料投入管３から仮焼炉１へ投入されたセメント原料を仮焼しつつ仮焼炉１内をセメント原料と共に上昇し、ダクト７を経てサイクロン８へ導入される。仮焼バーナ２から仮焼炉１内へ吹込まれる燃料の量は、仮焼に必要な全体量から昇温バーナ１１で昇温させるために必要な量を差し引いた量である。
【００２６】
サイクロン８では、燃焼排ガスからセメント原料が分離され、分離されたセメント原料はシュート９からロータリキルン４へ投入され、セメント原料が分離された燃焼排ガスはサイクロン８上部のダクト１０へ排出される。而して、以下の作動は従来の場合と同様であるため、説明は省略する。
【００２７】
本図示例の場合と図３に示す従来の場合における仮焼炉１内の雰囲気温度の分布状態は図２のグラフに示されている。図２中、実線は本図示例の場合の雰囲気温度の分布状態、点線は図３に示す従来の場合の雰囲気温度の分布状態を示す。
【００２８】
このグラフから明らかなように、本図示例においては、クーラからのクーラ排ガスは、クーラ排ガスダクト６中において予め昇温されて仮焼炉１内へ導入されるため、仮焼炉１内は図３に示す従来の仮焼炉１に比較して常時高温雰囲気にあり、従って、仮焼炉１の仮焼バーナ２の近傍においても、雰囲気温度は高温で、仮焼バーナ２の近傍位置から仮焼に必要な温度を得ることができる。
【００２９】
図２においてセメント原料投入管３によるセメント原料投入位置まで徐々に昇温しているのは、微粉炭等の燃料中の揮発成分が揮発して燃焼するためである。又、セメント原料投入管３によるセメント原料投入位置から若干雰囲気温度が下降するのは、セメント原料投入管３から投入されたセメント原料が吸熱するためであり、その後急激に昇温するのは、燃料中の炭素等の燃焼成分が燃焼を開始するためである。
【００３０】
本図示例の燃料の燃焼方法及び燃焼装置によれば、低品質の燃料を従来のセメント製造設備の簡単な改造で使用することができるため、燃料費の削減を図ることができる。
【００３１】
又、仮焼炉１に昇温バーナ１１で昇温させたクーラ排ガスを導入することにより、クーラ排ガスの仮焼炉１への導入後短時間で、仮焼バーナ２近傍から仮焼に必要な雰囲気温度を得ることができるため、仮焼炉１の大きさを従来のものよりも小さくすることができる。又、仮焼炉１内の雰囲気温度が最高に達するのは、本図示例の方が図３に示すものよりも早く、この点からも、本図示例においては、仮焼炉１を小型にできることが分かる。
【００３２】
更に、高発熱量の燃料を補助燃料として使用する必要がないため、仮焼炉１内の酸素濃度を高くして高温雰囲気を作る必要がなく、従って、仮焼炉１の炉壁が損傷し難く、炉壁の寿命が長期化する。
【００３３】
本図示例の燃料の燃焼方法及び燃焼装置においては、仮焼炉１の小型化を図れると共に、炉壁の使用期間の長期化を図ることができ、しかも燃料として低品質の微粉炭を使用することができるため、設備費、運転維持費が安価となり、経済性に優れている。
【００３４】
なお、本発明の図示例においては、燃焼炉を仮焼炉とする場合について説明したが、仮焼炉に限られるものではないこと、セメント製造設備に適用する場合について説明したが、セメントに限らず種々の粉末原料の製造に適用することができること、クーラ排ガスダクトで用いる燃料は低品質の微粉炭に限られるものではないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】セメント製造設備に適用した本発明の燃料の燃焼方法及び燃焼装置の実施の形態の一例を示す立面図である。
【図２】本発明装置と従来装置における仮焼炉内の雰囲気温度の分布状態を示すグラフである。
【図３】セメント製造設備に適用した従来の燃料の燃焼方法及び燃焼装置の一例を示す立面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  仮焼炉（燃焼炉）
２  仮焼バーナ（燃焼バーナ）（燃料を燃焼させる手段）（バーナ）
６  クーラ排ガスダクト（流路）（ダクト）
１１  昇温バーナ（ガスを昇温させる手段）（バーナ）
【図１】
2005214445.tif 000003
【図２】
2005214445.tif 000004
【図３】
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