(57)【要約】  本発明は無機原料（１１）から焼結材料を製造する方法に関し、サイクロン予熱器（１）、回転炉（２）、グレートクーラー（３）を含む設備で実施され、原料はサイクロン予熱器で予熱され、予熱された材料が回転炉内で焼成及び焼結され、焼成材料がグレートクーラーに冷却空気（４、４０）を吹き込むことで冷却され高温空気を生じ、高温空気は上流から下流へとグレートクーラー内の材料の前進方向に従って３つのフラクションに分離され、３つの高温空気のフラクションは、温度が減少し、設備の回転炉の及び／又は場合により予備焼成装置の少なくとも燃焼領域において燃焼空気として作用する第１の空気フラクション（５）、燃焼空気の必要量よりも多い、エネルギー生成のための第２の中間空気フラクション（６）、及び少なくとも部分（７１）が燃焼領域に導かれ、第１の空気フラクションと共に燃焼空気として使用される第３の空気フラクション（７）を含む。
2018502816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機原料（１１）から焼結材料を製造する方法であって、
・サイクロン予熱器（１）、
・回転炉（２）、
・グレートクーラー（３）、
を含む設備で実施され、
前記方法において、原料（１１）は、サイクロン予熱器（１）内で予熱され、場合によってはサイクロン予熱器に付随する予備焼成装置中で予備焼成され、予熱された材料が回転炉（２）内で焼成および焼結され、焼成された材料がグレートクーラー（３）内に冷却空気（４、４０）を吹き込むことによって冷却され、
高温の空気は、上流から下流へと、グレートクーラー内の材料の前進方向に従って、３つのフラクションに分離され、前記３つの高温空気のフラクションは、温度が減少し、設備の回転炉のおよび／または場合によっては予備焼成装置の少なくとも燃焼領域において燃焼空気として作用する第１の空気フラクション（５）、第２の中間空気フラクション（６）、およびより低い温度で第３の空気フラクション（７）を含み、
第３の空気フラクション（７）の少なくとも部分（７１）は、回転炉および／または予備焼成装置の前記少なくとも１つの燃焼領域に導かれ、前記第１の空気フラクション（５）とともに燃焼空気として使用され、前記第２の空気フラクション（６）は、燃焼空気の必要量よりも多く、エネルギーの生成のために使用される、方法。
【請求項２】
第２の空気フラクション（６）の温度を所定の値に維持するため、一つまたは複数の調整部材（９１、９２）の作用により、
第２の空気フラクション（６）の温度を増加させるため、燃焼空気として使用される第３の空気フラクション（７）の部分（７１）の流量が増加されることにより、
反対の効果、すなわち第２の空気フラクション（６）の温度の低下を引き起こすため、燃焼空気として使用される第３の空気フラクション（７）の部分（７１）の流量が減少されることにより、
燃焼空気として使用される前記第３の空気フラクション（７）の前記部分（７１）の流量が調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定の値が、３５０℃から４８０℃の間で選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記設備は、サイクロン予熱器（１）に付随する前記予備焼成装置を含み、第１の空気フラクション（５）は、回転炉（２）で燃焼空気として使用される２次空気（５１）および前記予備焼成装置に別個に運ばれる３次空気（５２）を含む、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
燃焼空気として使用される前記第３の空気フラクション（７）の前記部分（７１）が、２次空気（５１）と混合されることなく、３次空気（５２）と混合される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の空気フラクション（６）が、熱を電気エネルギーに変換することを目的として、交換器（８）に導かれる、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記交換器（８）によって冷却された空気が、前記グレートクーラー（３）において冷却空気（４０）として使用される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
第３の空気フラクション（７）の部分（７１）のみが、第１の空気フラクション（５）の燃焼空気と混合され、他の部分（７２）が、前記部分（７１）から別個に運ばれる、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
第３の空気フラクション（７）の前記他の部分（７２）が、前記グレートクーラー（３）において冷却空気（４０）として使用される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
サイクロン予熱器（１）から来るヒューム（１２）が、熱を電気に変換する目的で、交換器（８１）に導かれる、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
第２の空気フラクション（６）およびサイクロン予熱器のヒューム（１２）をそれぞれ処理する交換器（８）および交換器（８１）が、電気の生成のために協働する、請求項６、７、または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記焼結材料が、セメントクリンカである、請求項１から１１の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイクロン予熱器、回転炉、およびグレートクーラーを含む設備において実施される、無機原料から焼結材料を製造する方法に関する。本発明の分野は、セメントクリンカの製造のための方法および設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントクリンカの製造は、多くの場合、あらかじめ粉砕された原料を焼成した後、回転炉で焼結する、いわゆる乾式焼成法を用いる。運転に必要なエネルギーを減少させるために、回転炉の上流および下流に交換器が追加され、これらは各々クリンカ予熱器および冷却器と呼ばれ、各々が、上流では材料中において炉を出るヒューム（煙）に含まれる熱を、下流ではガス中において焼結された材料に含まれる熱を回収する。このように、炉から出る製品は１０００℃を超える温度を有するが、燃焼操作に使用されることなくこれらの交換器から出る高温ガス、空気またはヒュームの流れは、概して３５０℃未満の温度を有するに過ぎない。しかしながら、それらは依然として、燃焼設備における燃料の形態で導入されるエネルギーの２０〜３０％を占め得る量の熱を含む。
【０００３】
予熱器から来る高温ガスは、クリンカの製造に使用される原料の乾燥のために、燃焼操作以外で一般的に使用される。しかし、材料の水分が非常に多い場合を除き、必要なのは一部だけである。クリンカ冷却器から来る高温空気は、設備内の燃焼空気として部分的に使用される。多くの場合、これは生成される高温空気の量の約半分に過ぎない。したがって、一般には、利用可能なエネルギー源を形成する高温ガスの流れが残っている。特に、クリンカ冷却器から来る高温空気の流れは、ほとんどの場合、使用されない。
【０００４】
電力を生産する目的で、失われた熱を回収することは、多くの工場で知られ実践されている。最も一般的な方法は、高温ガスを配管からなる熱交換器に導くことであり、水が循環して熱が蒸気に変換され、発電機のタービンを動かす。ガスの流れごとに１つの交換器が存在してもよく、または単一の交換器でそれらを処理する前に流れが一緒に結合されてもよい。ガスを適度な温度とする観点からみて、エネルギーを電気へと変換する全体的な出力は低く、性能を向上させる目的で、例えばペンタンのような水以外の流体が使用されることがある。それにもかかわらず、出力は、電気を生産するための従来の火力発電所の出力より明らかに低い、２０％未満のままである。
【０００５】
クリンカ冷却器の場合、グレートクーラーの動作原理により、冷却器内の材料の変位方向に応じて、上流から下流へと温度の低下した空気の流れが生じる。このように、最初に回収される高温空気は、通常二次空気および三次空気と呼ばれる、１つまたは複数の流れであり、典型的には７５０℃〜１２００℃の範囲の温度であり、設備の回転炉のおよび／または予備焼成装置のバーナーの位置で、典型的には設備内の燃焼空気として使用され、一方で、燃焼空気の必要量よりも多い、未使用空気の平均温度は、約２５０℃未満である。この温度レベルは良好な変換出力には好ましくない。
【０００６】
変換出力を増加させるために、未使用の空気を、温度がより高く、３００℃より高い、中間流と、廃棄される排ガスとの２つの流れに分離することが一般的に知られ、実施されている。これは、例えば、文献［Ｔａｔｓｕｏ  Ｉｎｏ−Ｗａｓｔｅ  ｈｅａｔ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｐｏｗｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｃｅｍｅｎｔ  ｐｌａｎｔｓ−ＶｄＺセミナー、デュッセルドルフ、２００９年９月］に記載されている。
【０００７】
これは、廃棄される利用可能な熱量と、変換出力の改善を可能にする使用される空気の温度の上昇との間の妥協点を必要とする。利用可能な熱の一部を放棄することは、この方法の大きな欠点である。
【０００８】
このような従来技術は、国際公開第２００９／１５６６１４Ａ１号の図１に、サイクロン予熱器、回転炉、およびクリンカ冷却器を含むセメントクリンカの製造設備として示される。このような設備では、原料はサイクロン予熱器で予熱され、サイクロン予熱器に付随する予備焼成装置で予備焼成され、予熱された材料は回転炉で焼成され、焼成された材料は冷却器で冷却される。炉を出るクリンカは、高温クリンカに空気を吹き付けることによって冷却器内で冷却される。冷却器で生成された高温空気は２つの流れに分けられる。すなわち、燃焼空気として炉内で使用されるいわゆる２次空気、予備焼成装置で燃焼空気として使用されるいわゆる３次空気、および設備が必要とする燃焼空気と比較して多い空気である。図８によれば、この過剰な空気の流れの最も高温の部分のみが、電気を生成する目的で、９と記された交換器において使用され、空気の別の部分は、より低い温度で、別個に、下流に導かれて廃棄される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００９／１５６６１４号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｔａｔｓｕｏ  Ｉｎｏ−Ｗａｓｔｅ  ｈｅａｔ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｐｏｗｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｃｅｍｅｎｔ  ｐｌａｎｔｓ−ＶｄＺセミナー、デュッセルドルフ、２００９年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、サイクロン予熱器、回転炉、および空気を吹き付けるグレートクーラーを含む設備で実施される、無機原料から焼結材料を製造する方法を提案することによって上記の欠点を克服することである。エネルギー、特に電気の生成のために、設備内の燃焼空気として高温の空気の一部と、燃焼空気の必要量よりも多い他の部分とを用い、有利には、先に説明した従来技術と比較して優れた出力を有する。
【００１２】
本発明の他の目的は、本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、中程度の温度の、特に６５℃未満の、例えば周囲温度以下のガスを、大気中に放出することを可能にする方法を提案することである。
【００１３】
他の目的および利点は、情報の目的のためにのみ提供され、制限する目的を持たない以下の説明に現れるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、無機原料から焼結材料を製造する方法にも関し、前記方法は、
・サイクロン予熱器、
・回転炉、
・グレートクーラー、
を含む設備で実施され、
前記方法において、原料は、サイクロン予熱器内で予熱され、場合によってはサイクロン予熱器に付随する予備焼成装置中で予備焼成され、予熱された材料が回転炉内で焼成および焼結され、焼成された材料がグレートクーラー内に冷却空気を吹き込むことによって冷却され、
グレートクーラーにより生成された高温の空気は３つのフラクションに分離され、前記３つの高温空気のフラクションは、グレートクーラー内の材料の前進方向に従ってそれぞれ上流から下流へと温度が低下する、設備の回転炉のおよび／または場合によっては予備焼成装置の少なくとも前記燃焼領域において燃焼空気として作用する第１の空気フラクション、第２の中間空気フラクション、およびより低い温度で第３の空気フラクションを含む。
【００１５】
本発明によれば、第３の空気フラクションの少なくとも一部は、回転炉および／または予備焼成装置の前記少なくとも１つの燃焼領域に導かれ、前記第１の空気フラクションとともに燃焼空気として使用され、前記第２の空気フラクションは、燃焼空気の必要量よりも多く、エネルギー、特に電気の生成のために使用される。
【００１６】
このように、本発明は、燃焼空気として、従来通りに、より高い温度の第１の空気フラクションを用いるだけでなく、本発明によれば、温度がより低い、先に説明した従来技術によれば過剰な排気流に過ぎない、第３の空気フラクションの少なくとも一部を用いることによって、第２の中間空気フラクションの温度およびエンタルピーを増加させる。
【００１７】
設備の燃焼空気の必要量が規定されると、より低い温度で、燃焼空気として使用される第３の空気フラクションの部分の流量は、燃焼空気の必要量を満たすために、第１の空気フラクションに必要な空気の流量を、上述の従来技術と比較して、減少させる。このように置換された非常に高温の空気のこの流量は、第２の中間空気フラクションを有利に供給することを可能にし、したがって、その温度およびそのエンタルピーを増加させることを可能にする。そのような原則は、以下の説明においてより詳細に説明され、示される。
【００１８】
本発明は、タービンに付随する水／蒸気ボイラーなどの交換器、または電気エネルギーへの変換を可能にする任意の他の装置において、第２の空気フラクションをそれ自体で使用することを可能にする。
【００１９】
一実施形態によれば、この方法において、特に、冷却器の入口におけるクリンカの流量、粒度分布および温度の瞬間的な変化に関連する変動が生ずるにもかかわらず、前記第３の空気フラクションの前記部分の流量が、前記第２の中間空気フラクションの温度が所定の値（例えば４５０℃）に一定に維持されるように調整される。このような趣旨で、燃焼空気として使用される第３の空気フラクションの前記部分の流量は、第２のフラクションの温度を上昇させるために、またはその下降傾向を相殺するために増加される。燃焼空気として使用される第３の空気フラクションの部分の流量は、反対の効果、すなわち第２の空気フラクションの温度の低下を引き起こすために減少される。
【００２０】
一実施形態によれば、前記設備は、サイクロン予熱器に付随する前記予備焼成装置を含み、前記第１の空気フラクションは、回転炉で燃焼空気として使用される２次空気および前記予備焼成装置に別個に運ばれる３次空気を含む。
【００２１】
一実施形態によれば、燃焼空気として使用される前記第３の空気フラクションの前記部分は、前記２次空気と混合されることなく、前記３次空気と混合される。
【００２２】
一実施形態によれば、前記交換器によって冷却された空気は、前記グレートクーラーの冷却空気として使用される。このような構成は、特に第３の空気フラクションが完全に燃焼空気として使用される場合に、冷却器の排気流を抑制することを可能にする。第３の空気フラクションの一部のみが燃焼空気として使用され、第１のフラクションの燃焼空気と混合され、残りの部分が前記一部とは別個に搬送される別の方法によれば、前記グレートクーラーの冷却空気として第３のフラクションのこの残りの部分を使用することにより、冷却器への排気流を抑制することがやはり可能である。
【００２３】
一実施形態によれば、サイクロン予熱器からのヒュームは熱を電気に変換する目的で交換器に導かれる。
【００２４】
一実施形態によれば、第２の空気フラクションとサイクロン予熱器のヒュームをそれぞれ処理する交換器は、電気を生成するために協働する。例えば、交換器の１つは蒸気発生器のものでもよいし、蒸気加熱器のものでもよい。
【００２５】
この方法は、セメントクリンカの製造において特定の用途を有する。
【００２６】
本発明は、添付図面に付随する以下の説明を読むときによりよく理解されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】セメント材料などの材料の焼成および焼結設備を図式的に示す。
【図２】図１の設備のグレートクーラーによって生成され、従来技術で知られているような高温空気の様々な流れを示す詳細図である。
【図３】図１の設備のグレートクーラーによって生成された、本発明による、高温空気の様々な流れを示す詳細図である。
【図４】高温空気の流れの局所温度をｙ軸上に示し、クーラー内のその位置に従って示すグラフである。
【図５】一実施形態による、本発明における、セメント材料などの材料の焼成および焼結設備を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
最初に、無機原材料１１が、サイクロン予熱器１での予熱の連続的な処理、場合によっては予熱器に付随する予備焼成装置内での予備焼成、次いで回転炉２における焼成および焼結を受ける設備を説明する。回転炉２を出る高温材料３２はグレートクーラー３で冷却され、グレートクーラー３から冷却された焼結材料３１の形態で排出される。高温材料３２の冷却は、冷却器３の格子の下の空気４の吹き込みを介して行われ、冷却器３は、高温材料と接触して、冷却器内の材料の変位の方向に従って、局所温度が上流から下流に向かって減少する高温空気を発生させる。
【００２９】
冷却器内の上流から下流へと温度が低下している、冷却器からの様々な高温空気の流れ、各々、設備の燃焼空気の必要量を満たすための第１の空気フラクション５’、第２の中間空気フラクション６’、および第３の空気フラクション７’を取り出すことが知られている。
【００３０】
第１の空気フラクションは、それ自体が、回転炉２’の１つまたは複数のバーナーに導かれ、燃料用の燃焼剤として使用される、いわゆる２次空気５１’、および燃料の燃焼剤として使用される予熱器（図示せず）の１つまたは複数のバーナーに別途導かれる、より温度が低い、３次空気５２’を含んでよい。
【００３１】
図２は、高温材料３２’のベッドを通過して空気４’が流されるグレートクーラー３’を示しており、２次空気５１’、３次空気５２’として、第２の中間空気フラクション６として、第３の空気フラクション７として、一緒にグループ化された、排気の、その分布がそれぞれの存在に及ぼされる吸引に依存する、多くの高温空気流が生じる。隣接する流れ６２’が第２の中間空気フラクション６’に向けられている一方で、３次空気５２’に導かれる空気流６１’の例が示されている。
【００３２】
図２に示すように、また出願人が知る従来技術によれば、２次空気５１’および３次空気５２’は、回転炉２および予備焼成装置のバーナー燃焼空気の必要量を満たす。第２の空気フラクション６’および第３のフラクション７’は、設備の燃焼に必要とするよりも大きい空気流量を示す。この従来技術によれば、電気を生成する目的で、この過剰な空気を１つまたは複数の熱交換器において使用することが知られている。変換出力を増加させるために、交換器内で、典型的には３００℃以上の温度の第２の中間空気フラクション６’のみを使用し、大気中に温度が非常に低い第３の空気フラクション７’を放出し、および含まれる熱を使用しないことが通常である。
【００３３】
図３は、本発明による方法の代替実施形態を示す。炉から出る高温材料３２は、空気４の吹き込みによってグレートクーラー内で冷却される。材料と接触する空気は加熱され、冷却器３内の材料の前進方向に応じて上流から下流へ３つの流れに分割された高温空気、すなわち、第１の空気フラクション５、第２の中間空気フラクション６、および第３の空気フラクション７をそれぞれ生成する。
【００３４】
最も高温である第１の空気フラクション５は、特に回転炉３および／または予備焼成装置の１つまたは複数のバーナーにおいて、設備中で、燃焼空気として使用される。第１の空気フラクション５は、回転炉の１つまたは複数のバーナーで燃焼空気として使用される２次空気５１と、予備焼結装置の１つまたは複数のバーナーで燃焼空気として使用される３次空気５２とに分けることができる。一方で、図２の従来技術とは対照的に、第１の空気フラクション５は、設置の燃焼空気の必要量を単独で満たすわけではない。この趣旨で、本発明によれば、第３の空気フラクション７の空気の全てまたは一部を添加することが必要である。そのようなものとして、および図３の実施形態によれば、設備の燃焼空気の必要量は、第１の空気フラクション５、および第３のフラクション７の部分７１によって満たされる。
【００３５】
設備の燃焼空気の必要量が規定されると、燃焼空気として使用される、低温の、第３の空気フラクション７の部分７１の流量は、図２に示される上述の従来技術と比較すれば、燃焼空気の必要量を満たすために、第１の空気フラクション５の必要な空気の流量を、同じだけ減少させる。このように置換された非常に高温の空気の流量は、第２の中間空気フラクション６を供給し、その温度及びそのエンタルピーを増加させることを有利に可能にする。これは、図３に詳細に示されている。空気の流れ６１が、図２に示される従来の操作で方向付けられる第３の空気５２から離れる方向に導かれることが観察される（従来技術による図２に示される流れ６１’を参照されたい）。この空気流６１は、ここでは第２の中間空気フラクション６に送り込まれる。この実施形態によれば、第３の空気フラクションの部分７１のみが、第１の空気フラクション５、特に３次空気５２に導かれ、他の部分は排気される。
【００３６】
第３の空気フラクション７の空気の前記部分７１の流量は、空気流６１の流速を変化させるように調整することができ、そのようにして、冷却器３の入口におけるクリンカの流量、粒度分布または温度の瞬間的な変動の結果である、第２の空気フラクション６のエンタルピーの変動を相殺することができる。
【００３７】
このように、燃焼空気として使用される第３の空気フラクション７の前記部分７１の流量の調整によって、第２の空気フラクション６の温度を所定の値に一定に維持することができる。流量のこの調整は、例えば、第３空気フラクションの部分７１および７２を搬送するダクトの少なくとも１つに位置するフラップなど、少なくとも一つの調整部材９１、９２の位置の調整により行うことができる。例えば、燃焼空気として使用される空気の部分７１を運ぶダクトに、フラップなどの第１調整部材９１を設け、空気の他の部分７２のダクトに第２調整部材９２を設けることができる。調整の間、燃焼空気として使用される第３の空気フラクション７の空気の前記部分７１の流量は、第２の空気フラクション６の温度を上昇させるため、または特に、第２のフラクションの温度が所定の値よりも低いときに、その下降傾向を相殺するために、増加される。燃焼空気として使用される第３空気フラクション７の空気の部分７１が、特に第２の空気フラクションの温度が所定の値よりも高いとき、反対の効果、すなわち第２フラクション６の温度の低下を引き起こすために、減少される。
【００３８】
所定の値、調整設定点は、３００℃から５００℃、特に３５０℃から４８０℃の間で選択することができる。この調整は、第２の空気フラクション６の温度を対象とする温度センサの信号を入力として少なくとも含む自動装置によって、前記少なくとも１つの調整部材９１，９２の少なくとも１つの作動装置の少なくとも１つの制御信号の出力に関して、実施することができる。
【００３９】
図４のグラフは、入口と出口との間の冷却器のグリッド上の位置による冷却器内の材料の温度変化を示す。入口に向かって、温度は１４５０℃に近くなることができ、その一方で出口では１００℃近くになり得る。空気の流れが分離されるＸ座標５１０＊、５２０’、６００＊、７００＊は、図２の従来技術による流れ５１’、５２’、６’、および７’を生じさせるために規定され、空気の流れが分離されるＸ座標５１０＊、５２０、６００＊、７００＊は、図３の発明の実施形態による流れ５１、５２、６、および７を生じさせるために規定される。本発明によれば、第２の中間空気フラクション６に合流する流れ６１の流れが区別される。その平均温度は、図２の従来技術による第２空気フラクション６’の流れの全ての部分の温度よりも高い。結局、本発明の方法による第２中間フラクション６の平均温度およびエンタルピーは、図２に示す従来技術による第２の中間フラクション６’の温度およびエンタルピーよりも大きい。
【００４０】
一実施形態による本発明による図５の設備は、サイクロン予熱器１、回転炉２、およびグレートクーラー３を含む。回転炉２内で焼成および焼結される前に、無機原料１１は、サイクロン予熱器１内で予熱され、場合によっては予熱器１の基部にある予備焼成装置において予備焼成される。高温材料３２はグレートクーラー３で冷却され、冷却された焼結材料の形態で出てくる。空気４は、冷却器の格子の下で吹き付けられ、高温材料と接触して加熱され、冷却器３の上流から下流に向かって温度が低下する高温空気を生成する。高温空気は、グレートクーラー内の材料の進行方向に従って、上流から下流に向かって３つの部分に分けられ、高温空気の前記３つの部分は、温度が低くなっていき、少なくとも（設備の回転炉のおよび／または場合によっては予備焼成装置の）前記燃焼領域内で燃焼空気として作用する第１の空気フラクション５と、第２の中間空気フラクション６と、より低い温度での、第３の空気フラクション７と、を含む。
【００４１】
第１の空気フラクション５は、回転炉２で燃焼空気として機能するように意図された２次空気５１と、予備焼成装置で燃焼空気として機能するように意図された３次空気５２とを含むことができる。第３の空気フラクション７の部分７１は、予備焼成装置において燃焼空気として働くために、３次空気５２と混合される。この実施形態によれば、第３のフラクション７の他の部分７２並びに第２の空気フラクション６は、設備の燃焼空気の必要量よりも大きい。
【００４２】
部分７２の空気よりも高い平均温度を有する第２空気フラクション６は、熱を電気エネルギーに変換する目的で交換器８に運ばれる。この交換器８は水／蒸気ボイラーのものであってよく、交流電源に接続されたタービン、または熱を電気エネルギーに変換することができる、当業者に知られている任意の他の装置と協働することが意図される。熱移動の後、交換器８によって冷却された空気は、冷却空気４０として機能するように、グレートクーラー３に導かれてよい。燃焼空気の必要量よりも多い、第３のフラクションの他の部分７２は、冷却空気４０としても機能するために、交換器８と協働することなく、冷却器３に導かれてよい。この実施形態によれば、冷却器３は高温空気の大気への放出を引き起こさない。
【００４３】
一実施形態によれば、回転炉のヒュームは、予熱器１の様々なサイクロンに供給され、原料無機材料１１との接触および熱交換によって予熱器内で部分的に冷却された。一実施形態によれば、サイクロン予熱器１から来るヒューム１２は、熱を電気に変換する目的で交換器８１に導かれる。第２の空気フラクション６およびサイクロン予熱器のヒューム１２をそれぞれ処理する交換器８および８１は、場合によっては電気の生成のために協働することができる。交換器の１つ、例えば交換器８１は蒸気発生器の一部であってもよく、他の交換器、例えば交換器８は蒸気加熱器の一部であってもよく、これらの流れの温度に応じて逆であってもよい。
【００４４】
実施例１
冷却されるクリンカ１ｋｇあたり１．８３７Ｎｍ３の空気を受ける冷却器を用いて、製造されるクリンカ１ｋｇ当たり２９５５ｋＪの可燃エネルギーを消費するセメント工場の燃焼設備を考える。０．９０９Ｎｍ３の燃焼空気が生成され、１１６０℃で２次空気０．３３５Ｎｍ３、および８３０℃で３次空気０．５７４Ｎｍ３がそれぞれ生成される。未使用空気の体積は、０．９２８Ｎｍ３であり、温度は２２３℃である。
【００４５】
未使用の熱を回収し、水／蒸気ボイラーを使用して電気エネルギーに変換する目的で、未使用の空気を、高い温度により良好な変換出力を得ることを可能とする、２６０℃、０．６６４Ｎｍ３の中間流、および廃棄される、１３０℃、０．２６４Ｎｍ３の排気流という２つの流れに分ける。このように、３０００ｔ／ｄのクリンカを生産する設備では、０．７７ＭＷを生成することができ、これは１７．１％の生成量に相当する。
【００４６】
本発明によれば、排気流（すなわち第３の空気フラクション）は３次空気に導かれ、置換された３次空気は中間流（すなわち第２の空気フラクション）と混合される。燃焼空気の温度低下により、クリンカ１ｋｇ当たり３２８５ｋＪに達する熱消費の増加が引き起こされる。対応する燃焼空気必要量の増加を考慮すると、４１１℃で０．８７８Ｎｍ３の中間流である。既に述べた３０００ｔ／ｄの設備では、２２．４％の生成量および３．５倍のエネルギーに相当する、２．７３ＭＷを生成することが可能である。追加される可燃性エネルギーの限界生成量は１８．５％であり、これは低コストの代替燃料を消費するセメント工場においては経済的に興味深い。
【００４７】
実施例２
実施例１に記載されたものと同じ設備については、有機ランキンサイクルを用いて電気エネルギーが生成される。未使用の空気は、２５０℃、０．７２９Ｎｍ３の中間流と、廃棄される１２３℃、０．１９９Ｎｍ３の排気流との、２つのフラックスに分離される。このように、３０００ｔ／ｄのクリンカを生産する設備では、０．５２ＭＷを生成することが可能であり、これは１５．２％の生成量に相当する。
【００４８】
本発明の一実施形態によれば、排気流（すなわち第３の空気フラクション）の一部は３次空気に導かれ、置換された３次空気は中間流（すなわち第２の空気フラクション）と混合される。０．１１５Ｎｍ３はそのように方向を変更され、０．０８４Ｎｍ３が廃棄される。燃焼空気の温度の低下は、クリンカ１ｋｇ当たり３１０４ｋＪに達する熱消費の増加を引き起こす。燃焼空気必要量における対応する増加を考慮すると、３５０℃、０．８１８Ｎｍ３の中間流量である。既に述べた３０００ｔ／ｄの設備では、１．４６ＭＷを生成することが可能であり、１９．６％の生成量と２．８倍のエネルギーに相当する。追加される可燃性エネルギーの限界生成量は２３．５％であり、これは低価格の代替燃料を消費するセメント工場において経済的に興味深い。
【００４９】
本発明は、グレートクーラー内で空気を吹き込むことによって冷却される、焼結材料を製造する無機材料の、そのように生成された高温空気が燃焼設備において燃焼空気として部分的に使用される、燃焼設備に適用される。
【００５０】
当然のことながら、本発明の他の実施形態は、以下の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲を逸脱することなく、当業者によって考慮され得る。
【符号の説明】
【００５１】
１  サイクロン予熱器
２  回転炉
３  グレートクーラー
４  冷却空気
５  第１の空気フラクション（高温空気）
６  第２の空気フラクション（高温空気）
７  第３の空気フラクション（高温空気）
８、８１  交換器
１１  無機原料
１２  予熱器からのヒューム
３１  冷却された焼結材料
３２  高温材料
４０  冷却空気
５１  ２次空気
５２  ３次空気
６１、６２  空気流（第２の空気フラクション６）
７１  燃焼空気として使用される第３の空気フラクション７の部分
７２  冷却空気として使用される第３の空気フラクション７の部分
９１  流量調整部材（空気の部分７１を運ぶダクト）
９２  流量調整部材（空気の部分７２を運ぶダクト）
３’  グレートクーラー
４’  冷却空気
５’  第１の空気フラクション
６’  第２の空気フラクション
７’  第３の空気フラクション
３１’  冷却された焼結材料
３２’  高温材料
５１’  ２次空気
５２’  ３次空気
６１’、６２’  （各々３次空気５２’の、及び第２の空気フラクション６’の）空気流
【図１】
2018502816.tif 000003
【図２】
2018502816.tif 000004
【図３】
2018502816.tif 000005
【図４】
2018502816.tif 000006
【図５】
2018502816.tif 000007
【国際調査報告】
2018502816.tif 000008
2018502816.tif 000009
2018502816.tif 000010
2018502816.tif 000011