特許 6494469 セメント焼成装置の運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6494469

(24)【登録日】2019年3月15日

(45)【発行日】2019年4月3日

(54)【発明の名称】セメント焼成装置の運転方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 7/60 20060101AFI20190325BHJP

   C04B 7/38 20060101ALI20190325BHJP

   F27D 17/00 20060101ALI20190325BHJP

【ＦＩ】

   C04B7/60

   C04B7/38

   F27D17/00 104G

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-156683(P2015-156683)

(22)【出願日】2015年8月7日

(65)【公開番号】特開2017-36165(P2017-36165A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2018年3月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000240

【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106563

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 潤

(72)【発明者】

【氏名】寺崎 淳一

(72)【発明者】

【氏名】内藤 浩一

(72)【発明者】

【氏名】高田 典幸

【審査官】 田中 永一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０２４５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１８３４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５７４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７６７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５２４４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０９−５１１９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４２９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５０２１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１１４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０５６０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０３１０３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ２／００ − ３２／０２

Ｆ２７Ｄ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気し、
該抽気ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、
該微粉を含むガスから該微粉を回収し、
該微粉を回収した後の排ガスのＳＯ₂濃度を測定し、
該測定したＳＯ₂濃度に基づいて、該ＳＯ₂濃度と前記セメントキルンの窯尻又はプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度の相関関係から該ＳＯ₃濃度を算出し、
該算出したＳＯ₃濃度に応じて、前記セメントキルンに供給される硫黄分の量をセメント原燃料を操作して調整することを特徴とするセメント焼成装置の運転方法。

【請求項2】

セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気し、
該抽気ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、
該微粉を含むガスから該微粉を回収し、
該微粉を回収した後の排ガスのＳＯ₂濃度を測定し、
該測定したＳＯ₂濃度に基づいて、該ＳＯ₂濃度と前記セメントキルンの窯尻又はプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度の相関関係から該ＳＯ₃濃度を算出し、
該算出したＳＯ₃濃度に応じて、前記セメントキルンの窯尻酸素濃度、焼成温度、窯尻部への可燃性廃棄物投入量の調整、前記セメントキルンに供給するセメント原料の一部を分取するプレヒータサイクロンの選択の少なくとも一つを行うことを特徴とするセメント焼成装置の運転方法。

【請求項3】

前記セメントキルンの窯尻酸素濃度を、該セメントキルンの窯尻又は窯前へ酸素濃度調整ガスを導入して調整することを特徴とする請求項２に記載のセメント焼成装置の運転方法。

【請求項4】

セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気し、
該抽気ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、
該微粉を含むガスから該微粉を回収し、
該微粉を回収した後の排ガスのＳＯ₂濃度を測定し、
該測定したＳＯ₂濃度に基づいて、該ＳＯ₂濃度と前記セメントキルンの窯尻又はプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度の相関関係から該ＳＯ₃濃度を算出し、
該算出したＳＯ₃濃度に応じて、前記セメントキルンで揮発する硫黄分の量を調整することを特徴とするセメント焼成装置の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セメント焼成装置内の硫黄分を管理しながらセメント焼成装置を運転する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、廃棄物のセメント原燃料化が推進されており、廃棄物の処理量が増加するのに伴い、セメントキルン等に持ち込まれる硫黄等の揮発成分の量も増加している。硫黄分は、コーチング等によりセメント焼成装置におけるプレヒータの閉塞を引き起こす原因となるため、セメント焼成装置内の硫黄分を管理する重要性が高まっている。

【0003】

しかし、セメント焼成装置内の硫黄分を管理するには、セメント焼成装置内のガスやセメント原料中の硫黄分の量を把握する必要があるが、これらは高温であるためセメント焼成装置から取り出して硫黄分の量を測定することは容易ではない。

【0004】

そこで、特許文献１には、セメントキルンの窯尻から燃焼排ガスの一部を抽気し、抽気ガスから塩素バイパスダストを回収し、回収した塩素バイパスダスト中のＳＯ₃濃度及び塩素バイパスダストを回収した後の排ガス中のＳＯ₂濃度等を測定し、これらの測定値からセメントキルン窯尻の燃焼ガスに含まれる硫黄分の濃度を算出し、算出した硫黄分の濃度に応じてセメント焼成装置に投入するセメント原燃料の供給量等を調整するセメント焼成装置の運転方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４９９２３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上記特許文献１に記載の方法では、塩素バイパスダストと排ガスの両方の硫黄分の濃度を測定し、さらに窯尻抽気ガスを冷却する空気量と、窯尻抽気ガスの酸素濃度と、塩素バイパス排ガスの酸素濃度とダスト量とを測定し、これらの測定値からセメントキルン窯尻の燃焼ガスに含まれる硫黄分の濃度を算出しなければならず、セメント焼成装置内の硫黄の管理に多大な手間及びコストを要していた。

【0007】

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、効率的かつ低コストでセメント焼成装置内の硫黄分を管理してセメント焼成装置を安定して運転することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明のセメント焼成装置の運転方法は、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスから該微粉を回収し、該微粉を回収した後の排ガスのＳＯ₂濃度を測定し、該測定したＳＯ₂濃度に基づいて、該ＳＯ₂濃度と前記セメントキルンの窯尻又はプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度の相関関係から該ＳＯ₃濃度を算出し、該算出したＳＯ₃濃度に応じて、前記セメントキルンに供給される硫黄分の量をセメント原燃料を操作して調整することを特徴とする。

【0009】

また、本発明のセメント焼成装置の運転方法は、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスから該微粉を回収し、該微粉を回収した後の排ガスのＳＯ₂濃度を測定し、該測定したＳＯ₂濃度に基づいて、該ＳＯ₂濃度と前記セメントキルンの窯尻又はプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度の相関関係から該ＳＯ₃濃度を算出し、該算出したＳＯ₃濃度に応じて、前記セメントキルンの窯尻酸素濃度、焼成温度（キルン内の温度分布）、窯尻部への可燃性廃棄物投入量の調整、前記セメントキルンに供給するセメント原料の一部を分取するプレヒータサイクロンの選択の少なくとも一つを行うことを特徴とする。

【0010】

上記セメント焼成装置の運転方法において、前記セメントキルンの窯尻酸素濃度を、該セメントキルンの窯尻又は窯前へ酸素濃度調整ガスを導入して調整することができる。

【0011】

さらに、本発明のセメント焼成装置の運転方法は、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼排ガスの一部を冷却しながら抽気し、該抽気ガスを粗粉と、微粉を含むガスとに分離し、該微粉を含むガスから該微粉を回収し、該微粉を回収した後の排ガスのＳＯ₂濃度を測定し、該測定したＳＯ₂濃度に基づいて、該ＳＯ₂濃度と前記セメントキルンの窯尻又はプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度の相関関係から該ＳＯ₃濃度を算出し、該算出したＳＯ₃濃度に応じて、前記セメントキルンで揮発する硫黄分の量を調整することを特徴とする。

【0012】

本発明によれば、抽気ガスからセメント原料を主成分とする粗粉を分離することで抽気ガス中のカルシウム濃度が低下するため、抽気ガス中のカルシウム分と反応する抽気ガス中のＳＯ₂ガスの量が低下し、微粉を回収した後の排ガスのＳＯ₂濃度と、セメントキルンの窯尻及びプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度とが相関する。この相関関係により、上記ＳＯ₂濃度の測定値からプレヒータサイクロンの閉塞しやすさの指標となる上記セメントキルンの窯尻及びプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度を算出することができる。

【0013】

これにより、従来のように塩素バイパスダストと排ガスの両方の硫黄分の濃度等種々の測定を行い、これらの測定値からセメントキルン窯尻の燃焼ガスに含まれる硫黄分の濃度を算出する必要がないため、測定に要する手間及びコストを低く抑えることができ、効率的かつ低コストでセメント焼成装置内の硫黄分を管理してプレヒータサイクロンの閉塞を防止し、セメント焼成装置を安定して運転することができる。

【0014】

算出した上記ＳＯ₃濃度に応じて、セメント焼成装置内の硫黄分の量をセメント原燃料を操作して調整することができる。また、算出した上記ＳＯ₃濃度に応じて、セメントキルンの窯尻酸素濃度、焼成温度等を調整することで、セメントキルンで揮発する硫黄分の量を調整することができる。また、算出した上記ＳＯ₃濃度に応じて、その他の操作によりセメントキルンで揮発する硫黄分の量を調整してもよい。これらによって、セメント焼成装置におけるプレヒータの閉塞を回避することができ、セメント焼成装置の安定運転に繋がる。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本発明によれば、効率的かつ低コストでセメント焼成装置内の硫黄分を管理してセメント焼成装置を安定して運転することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係るセメント焼成装置の運転方法を適用したセメント製造設備の一例を示す概略図である。

【図2】本発明に係るセメント焼成装置の運転方法の試験例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0018】

図１は、本発明に係るセメント焼成装置の運転方法を適用したセメント製造設備の一部を示し、このセメント製造設備１は、セメント焼成装置２と塩素バイパスシステム３とを備える。

【0019】

セメント焼成装置２は、投入されたセメント原料を焼成するセメントキルン４と、セメントキルン４の排ガスを仮焼炉やプレヒータ（不図示）へ導入するキルン排ガス流路５とを備える。また、塩素バイパスシステム３は、キルン排ガス流路５より燃焼ガスの一部Ｇを冷却しながら抽気する抽気装置としてのプローブ６と、プローブ６から排出された抽気ガスＧ１から粗粉Ｄ１を分離するための分級機としてのサイクロン７と、サイクロン７からの排ガスＧ２を冷却する冷却器８と、冷却器８からの排ガスＧ３から微粉Ｄ３を回収するバグフィルタ９と、バグフィルタ９の排ガスＧ４のＳＯ₂濃度を測定する測定器１０等を備える。

【0020】

次に、上記構成を有するセメント製造設備１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。

【0021】

セメントキルン４の窯尻から最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路５より燃焼ガスの一部Ｇをプローブ６で抽気すると同時に、８００〜１１００℃程度の抽気ガスＧを冷却ファン（不図示）からの冷却空気でＫＣｌ等の塩素化合物の融点である７００℃以下、好ましくは３００℃〜５００℃にまで冷却する。これによって、抽気ガスＧ中のＫＣｌ等の塩素化合物が析出して抽気ガスＧ１中で大部分が微粉を形成すると共に、一部が抽気ガスＧ中のダストの表面に付着する。

【0022】

次に、抽気ガスＧ１をサイクロン７に導入し、セメント原料を主成分とする粗粉Ｄ１と、ＫＣｌ分を主とする微粉を含むガスＧ２とに分離し、粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻す。微粉を含むガスＧ２は冷却器８に導入して１００℃〜２００℃に冷却すると共にダストＤ２を回収し、冷却器８の排ガスＧ３をバグフィルタ９に導入して微粉Ｄ３を回収し、ダストＤ２と微粉Ｄ３とを塩素バイパスダストＤ４とする。また、測定器１０でバグフィルタ９の排ガスＧ４のＳＯ₂濃度を測定する。

【0023】

図２は、排ガスＧ４のＳＯ₂濃度比と、プレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度比との関係を示すグラフである。ここで、排ガスＧ４のＳＯ₂濃度比とは、セメント製造設備１の運転中のある時点（ｔ１、瞬間）の排ガスＧ４のＳＯ₂濃度（Ｓ１）と、他の時点（ｔ２、瞬間）の排ガスＧ４のＳＯ₂濃度（Ｓ２）の相対比（（Ｓ１）／（Ｓ２））をいい、プレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度比とは、前記セメント製造設備１の運転中の前記ある時点と同時点（ｔ１、瞬間）のセメント原料のＳＯ₃の濃度（ｓ１）と、前記他の時点と同時点（ｔ２、瞬間）のセメント原料のＳＯ₃の濃度（ｓ２）の相対比（（ｓ１）／（ｓ２））をいう。図２より、排ガスＧ４のＳＯ₂濃度比とプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度比とは強い相関があることが判る。

【0024】

そこで、例えば、定常運転時の排ガスＧ４のＳＯ₂濃度の平均値から設定した上記ＳＯ₂濃度（Ｓ２）と、測定器１０によって測定した排ガスＧ４中のＳＯ₂濃度を上記ＳＯ₂濃度（Ｓ１）として得られる排ガスＧ４の相対比（（Ｓ１）／（Ｓ２））と、前記ＳＯ₂濃度（Ｓ２）と同様に、定常運転時のプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度の平均値から設定された上記ＳＯ₃濃度（ｓ２）から、図２に示すグラフを用いてプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度（ｓ１）を算出し、これに基づいてセメントキルン４の窯尻及びプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度が２〜１０％、好ましくは２〜７％となるように調整し、セメント焼成装置２内の硫黄分の管理を行う。

【0025】

硫黄分の管理は、セメントキルン４で揮発する硫黄分の量を調整し、揮発した硫黄分がプレヒータサイクロンへ導入されて閉塞の原因となるのを防ぐためのものである。硫黄分の管理は、セメント焼成装置２内の硫黄分の量及び硫黄分の揮発量を調整することで行うことができる。

【0026】

セメント焼成装置２内の硫黄分の量の調整は、セメントキルン４に供給される硫黄分の量をセメント原燃料を操作して調整することにより行う。具体的には、事前にセメント原燃料の各々の硫黄分の濃度を把握し、その投入量又は／及び使用品目の切り替え等により、セメントキルン４に供給される硫黄分の量を調整する。また、セメントキルン４で揮発する硫黄分の量の調整は、セメントキルン４の窯尻酸素濃度、焼成温度（キルン内の温度分布）、窯尻部への可燃性廃棄物投入量を調整したり、セメントキルン４に供給するセメント原料の一部を分取するプレヒータサイクロンを選択すること（セメントキルン４に供給されるセメント原料の温度の調整）などにより行う。例えば、より上方のサイクロンから原料の一部を分取し、セメントキルン４に分散させながら投入することによって、セメントキルン４の硫黄分がその原料に付着し、プレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料への硫黄分の濃縮を抑制することができる。

【0027】

また、セメントキルン４で揮発する硫黄分の量を調整するにあたって、上記項目以外にも、セメントキルン４の窯尻一酸化炭素濃度、セメントキルン４へ供給する原燃料そのものの量、セメントキルン４の通風量等を調整することもできる。

【0028】

上記セメントキルン４の窯尻酸素濃度を調整するにあたり、セメントキルン４の窯尻又は／及び窯前へ酸素濃度調整ガス（酸素濃度２１％〜８０％）を導入してもよい。

【0029】

以上のように、本実施の形態によれば、抽気ガスＧ１から粗粉Ｄ１を分離することで抽気ガスＧ１中のカルシウム濃度が低下するため、抽気ガスＧ１中のカルシウム分と反応する抽気ガスＧ１中のＳＯ₂ガスの量が低下し、微粉Ｄ３を回収した後の排ガスＧ４のＳＯ₂濃度と、セメントキルン４の窯尻及びプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度とが相関する。この相関関係により、上記ＳＯ₂濃度の測定値からプレヒータサイクロンの閉塞しやすさの指標となる上記ＳＯ₃濃度を算出することができる。

【0030】

これにより、従来のように塩素バイパスダストと排ガスの両方の硫黄分の濃度等種々の測定を行い、これらの測定値からセメントキルン窯尻の燃焼ガスに含まれる硫黄分の濃度を算出する必要がないため、測定に要する手間及びコストを大幅に低減することができ、効率的かつ低コストでセメント焼成装置２内の硫黄分を管理してプレヒータサイクロンの閉塞を防ぎ、セメント焼成装置２を安定して運転することができる。

【0031】

尚、上記実施の形態では、排ガスＧ４のＳＯ₂濃度とプレヒータの最下段サイクロンにおけるセメント原料のＳＯ₃濃度との相関関係に基づいてセメント焼成装置２内の硫黄分を管理したが、排ガスＧ４のＳＯ₂濃度とセメントキルン４の窯尻におけるセメント原料のＳＯ₃濃度との相関に基づいて行うこともできる。

【符号の説明】

【0032】

１ セメント製造設備
２ セメント焼成装置
３ 塩素バイパスシステム
４ セメントキルン
５ キルン排ガス流路
６ プローブ
７ サイクロン
８ 冷却器
９ バグフィルタ
１０ 測定器

【図1】

【図2】