特開 2024-124058 塩素バイパス設備、セメントクリンカの製造装置、セメントクリンカの製造方法、及び塩素バイパス設備の運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024124058

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】塩素バイパス設備、セメントクリンカの製造装置、セメントクリンカの製造方法、及び塩素バイパス設備の運転方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 7/60 20060101AFI20240905BHJP

   C04B 7/43 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

C04B7/60

C04B7/43

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023031967

(22)【出願日】2023-03-02

(71)【出願人】

【識別番号】521297587

【氏名又は名称】ＵＢＥ三菱セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100212026

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真生

(72)【発明者】

【氏名】末益 猛

(72)【発明者】

【氏名】藤永 祐太

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 祥介

(57)【要約】

【課題】抽気されたガスの冷却に伴うコーチングの発生を抑制する。
【解決手段】本開示の一側面に係る塩素バイパス設備は、セメント原料を焼成するセメントキルンからの排ガスの一部を抽気する抽気口と、前記抽気口から抽気された抽気ガスの温度を７７０℃以上に維持した状態で前記抽気ガスに含まれる原料ダストの粗粉を前記抽気ガスから分離して、分級後ガスを得る分級部と、前記分級後ガスが流通する流路の途中において、前記流路内を旋回するように冷却用ガスを前記流路内に導入する冷却ガス導入部と、前記流路のうちの前記冷却ガス導入部よりも上流に位置する領域を形成する保温ダクトの下流側の端部を加熱する加熱部と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメント原料を焼成するセメントキルンからの排ガスの一部を抽気する抽気口と、
前記抽気口から抽気された抽気ガスの温度を７７０℃以上に維持した状態で前記抽気ガスに含まれる原料ダストの粗粉を前記抽気ガスから分離して、分級後ガスを得る分級部と、
前記分級後ガスが流通する流路の途中において、前記流路内を旋回するように冷却用ガスを前記流路内に導入する冷却ガス導入部と、
前記流路のうちの前記冷却ガス導入部よりも上流に位置する領域を形成する保温ダクトの下流側の端部を加熱する加熱部と、を備える、塩素バイパス設備。

【請求項2】

前記加熱部は、棒状に形成されたヒータを含み、
前記ヒータは、前記ヒータの一部が前記端部から露出した状態で、前記端部に含まれる耐火物内に埋め込まれている、請求項１に記載の塩素バイパス設備。

【請求項3】

前記ヒータは、発熱部と非発熱部とを含み、
前記発熱部が、前記耐火物内に埋め込まれており、前記非発熱部が、前記端部から露出している、請求項２に記載の塩素バイパス設備。

【請求項4】

前記加熱部は、前記端部に含まれる耐火物内に埋め込まれた２以上のヒータを含み、
前記２以上のヒータは、所定方向に沿って並んで配置されており、
前記２以上のヒータのうちの互いに隣り合うヒータ同士の間には、前記耐火物を補強する部材が設けられている、請求項１に記載の塩素バイパス設備。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の塩素バイパス設備と、
前記セメントキルンと、を備える、セメントクリンカの製造装置。

【請求項6】

請求項５に記載の製造装置を用いてセメントクリンカを製造する、セメントクリンカの製造方法。

【請求項7】

セメント原料を焼成するセメントキルンからの排ガスの一部を抽気する抽気工程と、
前記抽気工程において抽気された抽気ガスの温度を７７０℃以上に維持した状態で前記抽気ガスに含まれる原料ダストの粗粉を前記抽気ガスから分離して、分級後ガスを得る分級工程と、
前記分級後ガスが流通する流路の途中において、前記流路内を旋回するように冷却用ガスを前記流路内に導入する冷却工程と、
前記流路のうちの前記冷却用ガスが導入される箇所よりも上流に位置する領域を形成する保温ダクトの下流側の端部を加熱する加熱工程と、を含む、塩素バイパス設備の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、塩素バイパス設備、セメントクリンカの製造装置、セメントクリンカの製造方法、及び塩素バイパス設備の運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

セメントクリンカの製造装置では、各種廃棄物を原料及び燃料として用いることの取り組みが進められている。このような事情から、セメントキルンに持ち込まれる塩素量は増加する傾向にある。多くのセメントクリンカ製造装置にはセメントキルン内の塩素を低減するために塩素バイパス設備が設置されており、この塩素バイパス設備で抽気された抽気ガスから効率的に塩素を除去する技術が検討されている。特許文献１では、キルン排ガス流路から抽気した抽気ガスの温度を７７０℃以上に維持した状態で抽気ガスから粗粉を分離し、その後、６００℃以下に冷却して塩素バイパスダストを分離する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－５５９００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、抽気されたガスの冷却に伴うコーチングの発生を抑制するのに有用な塩素バイパス設備、セメントクリンカの製造装置、セメントクリンカの製造方法、及び塩素バイパス設備の運転方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

［１］セメント原料を焼成するセメントキルンからの排ガスの一部を抽気する抽気口と、前記抽気口から抽気された抽気ガスの温度を７７０℃以上に維持した状態で前記抽気ガスに含まれる原料ダストの粗粉を前記抽気ガスから分離して、分級後ガスを得る分級部と、前記分級後ガスが流通する流路の途中において、前記流路内を旋回するように冷却用ガスを前記流路内に導入する冷却ガス導入部と、前記流路のうちの前記冷却ガス導入部よりも上流に位置する領域を形成する保温ダクトの下流側の端部を加熱する加熱部と、を備える、塩素バイパス設備。

【0006】

［２］前記加熱部は、棒状に形成されたヒータを含み、前記ヒータは、前記ヒータの一部が前記端部から露出した状態で、前記端部に含まれる耐火物内に埋め込まれている、上記［１］に記載の塩素バイパス設備。

【0007】

［３］前記ヒータは、発熱部と非発熱部とを含み、前記発熱部が、前記耐火物内に埋め込まれており、前記非発熱部が、前記端部から露出している、上記［２］に記載の塩素バイパス設備。

【0008】

［４］前記加熱部は、前記端部に含まれる耐火物内に埋め込まれた２以上のヒータを含み、前記２以上のヒータは、所定方向に沿って並んで配置されており、前記２以上のヒータのうちの互いに隣り合うヒータ同士の間には、前記耐火物を補強する部材が設けられている、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載の塩素バイパス設備。

【0009】

［５］上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の塩素バイパス設備と、前記セメントキルンと、を備える、セメントクリンカの製造装置。

【0010】

［６］上記［５］に記載の製造装置を用いてセメントクリンカを製造する、セメントクリンカの製造方法。

【0011】

［７］セメント原料を焼成するセメントキルンからの排ガスの一部を抽気する抽気工程と、前記抽気工程において抽気された抽気ガスの温度を７７０℃以上に維持した状態で前記抽気ガスに含まれる原料ダストの粗粉を前記抽気ガスから分離して、分級後ガスを得る分級工程と、前記分級後ガスが流通する流路の途中において、前記流路内を旋回するように冷却用ガスを前記流路内に導入する冷却工程と、前記流路のうちの前記冷却用ガスが導入される箇所よりも上流に位置する領域を形成する保温ダクトの下流側の端部を加熱する加熱工程と、を含む、塩素バイパス設備の運転方法。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、抽気されたガスの冷却に伴うコーチングの発生を抑制するのに有用な塩素バイパス設備、セメントクリンカの製造装置、セメントクリンカの製造方法、及び塩素バイパス設備の運転方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、セメントクリンカの製造装置の一例を示す模式図である。

【図2】図２は、塩素バイパス設備のシステム構成の一例を示す模式図である。

【図3】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、ダクトの一部を拡大して示す模式図である。

【図4】図４は、加熱部の一例を示す模式図である。

【図5】図５は、熱流体シミュレーション結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。一部の図面には、ＸＹＺ直交座標系が示される。以下の説明では、Ｚ軸が上下方向に対応し、Ｘ軸及びＹ軸が水平方向に対応する。

【0015】

［セメントクリンカの製造装置］
図１には、一実施形態に係るセメントクリンカの製造装置が模式的に示されている。図１に示される製造装置１（セメントクリンカの製造装置）は、セメント原料を焼成してセメントクリンカを製造する装置である。製造装置１は、プレヒータ１０と、セメントキルン２０と、クリンカクーラ３０と、塩素バイパス設備５０と、を備える。

【0016】

プレヒータ１０は、セメント原料を予熱する装置である。プレヒータ１０は、セメント原料の予熱に加えて、セメント原料を仮焼してもよい。プレヒータ１０は、例えば、サイクロンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４と、仮焼炉１２と、を有する。プレヒータ１０では、セメントキルン２０からの排ガス（以下、「キルン排ガス」という。）が、仮焼炉１２、サイクロンＣ４、サイクロンＣ３、サイクロンＣ２、及びサイクロンＣ１を流通する。プレヒータ１０では、サイクロンＣ１とサイクロンＣ２との接続部に対して、セメント原料が導入される。

【0017】

プレヒータ１０に導入されたセメント原料は、サイクロンＣ１、サイクロンＣ２、サイクロンＣ３、仮焼炉１２、及びサイクロンＣ４を流通しつつ、キルン排ガス等との熱交換により加熱されて、セメントキルン２０の窯尻２２に導入される。プレヒータ１０は、セメントキルン２０の窯尻２２と仮焼炉１２とを接続するライジングダクト１４を有する。仮焼炉１２には、ライジングダクト１４を介してキルン排ガスが導入される。キルン排ガスには、セメントキルン２０での燃焼排ガスが含まれる。仮焼炉１２には、キルン排ガスに加えて熱エネルギー原料が導入され、仮焼炉１２は、セメント原料を仮焼する。

【0018】

セメントキルン２０は、セメント原料を焼成してセメントクリンカを生成する装置である。セメントキルン２０は、プレヒータ１０で予熱及び仮焼された後のセメント原料を焼成してもよい。セメントキルン２０は、バーナ２４と、本体部２６とを有する。バーナ２４は、本体部２６のうちの窯尻２２とは反対側の端部に設けられている。本体部２６は、円筒状に形成されており、その中心軸まわりに回転可能に設けられている。セメントキルン２０は、ロータリキルンとも称される。

【0019】

本体部２６内において、バーナ２４の燃焼によってセメント原料が焼成される。セメントキルン２０は、セメント原料から得られたセメントクリンカをクリンカクーラ３０に排出する。クリンカクーラ３０は、セメントクリンカを冷却する装置である。クリンカクーラ３０によって冷却された後のセメントクリンカが、製造装置１から排出される。

【0020】

（塩素バイパス設備）
塩素バイパス設備５０は、セメントキルン２０で発生するキルン排ガスの一部を抽気して、製造装置１内の塩素分等の揮発成分をダストとして回収する設備（装置）である。製造装置１において、塩素バイパス設備５０が設置されることで、製造装置１内の塩素分を低減することができる。塩素バイパス設備５０は、例えば、ライジングダクト１４に接続されている。この場合、塩素バイパス設備５０は、ライジングダクト１４からキルン排ガスを抽気する。

【0021】

図２には、塩素バイパス設備５０のシステム構成の一例が模式的に示されている。塩素バイパス設備５０は、例えば、抽気口５２と、ダクト５４と、分級部６０と、ダクト６２と、冷却ガス導入部７０と、冷却部９２と、回収部９４と、吸引部９６と、ダスト処理部９８と、を備える。以下の説明では、ガスの流れを基準にして「上流」及び「下流」の用語を用いる。抽気口５２から抽気された後のガスは、上流から下流に向かって流れる。また、塩素バイパス設備５０において抽気された直後のガス（抽気後に何ら処理が施されていないガス）を「ガスＧ１」と称する。

【0022】

抽気口５２は、キルン排ガスの一部を抽気する開口である。抽気口５２は、ライジングダクト１４に設けられてもよい。なお、抽気口５２は、ライジングダクト１４に代えて、又は加えて、窯尻２２に設けられてもよく、窯尻２２とライジングダクト１４との間（境界部分）に設けられてもよい。ダクト５４は、その一端に抽気口５２が形成され、抽気口５２から抽気されて得られるガスＧ１（抽気ガス）を分級部６０まで流通させる管である。ダクト５４は、抽気プローブとも称される。

【0023】

ガスＧ１は、原料ダスト、並びにＫＣｌ及びＮａＣｌ等の揮発した塩素分を含む。ガスＧ１に含有される原料ダストには、原料ダストの粗粉と、粗粉よりも小さい粒径を有する微粉とが含まれる。ガスＧ１は、７７０℃以上の温度を有する。ガスＧ１の温度は、１０００℃～１１００℃程度であってもよい。ガスＧ１は、ダクト５４を流通して、分級部６０に導入される。

【0024】

分級部６０は、ガスＧ１の温度を７７０℃以上に維持した状態で、ガスＧ１に含まれる原料ダストの粗粉をガスＧ１から分離して、分離された後のガスを得る装置である。分級部６０は、例えば、ガスＧ１を旋回させつつ、ガスＧ１から原料ダストの粗粉を分離するサイクロンである。分級部６０において原料ダストの粗粉が分離された後のガス（以下、「ガスＧ２」と表記する）は、原料ダストの微粉を含む。

【0025】

原料ダストの粗粉の粒径は、１８μｍ以上であってもよい。原料ダストの粗粉の粒径は、好ましくは１６μｍ以上であってもよく、さらに好ましくは１４μｍ以上であってよい。原料ダストの微粉の粒径は、上述の粗粉の粒径よりも小さい。原料ダスト（クリンカダスト）の塩素濃度は粒径によって異なっており、原料ダストの粗粉では、微粉に比べて塩素濃度が低い。そのため、分級部６０において、塩素濃度の低い原料ダストの粗粉を分離し、分離した原料ダストの粗粉をセメントキルン２０に戻すことで、セメントキルン２０への塩素の導入量を低減しつつ、塩素バイパス設備５０において処理すべきダストの量の増加を抑制することができる。

【0026】

分級部６０においてガスＧ１から分離される原料ダストの粗粉の表面にＫＣｌ及びＮａＣｌ等の揮発した塩素分が析出することを抑制する観点から、分級部６０において原料ダストの粗粉を分離する際のガスＧ１の温度は、好ましくは８２０℃以上、より好ましくは８６０℃以上に維持される。分級部６０の出口におけるガスＧ２（分級後ガス）が、上記温度を有することが好ましい。ガスＧ２は十分に高い温度を有しているため、ガスＧ２内において、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等の塩素分は気相状態で含まれている。

【0027】

図１に示されるように、塩素バイパス設備５０は、循環ライン５８を備える。循環ライン５８は、分級部６０においてガスＧ１から分離された原料ダストの粗粉をセメントキルン２０の窯尻２２まで運搬して窯尻２２に戻す装置である。抽気口５２から抽気された原料ダストの粗粉を窯尻２２に戻すことによって、ガスＧ１に含まれる原料ダストの粗粉をセメントクリンカの製造に用いることができる。なお、循環ライン５８は、窯尻２２に代えて、又は加えて、原料ダストの粗粉を、ライジングダクト１４、仮焼炉１２、及び、セメントキルン２０の本体部２６のうちの１箇所以上に戻してもよい。

【0028】

図２に戻り、ダクト６２は、分級部６０で得られるガスＧ２を冷却部９２まで流通させる管である。ダクト６２は、ガスＧ２を流通させるための流路Ｆを形成する（図３（ａ）を参照）。冷却ガス導入部７０は、ガスＧ２が流通する流路Ｆの途中において、流路Ｆ内を旋回するように冷却用ガスＧｃをダクト６２の流路Ｆ内に導入する部分である。流路Ｆを流通するガスＧ２は、冷却ガス導入部７０から導入される冷却用ガスＧｃによって冷却される。

【0029】

ここで、ダクト６２が形成する流路Ｆのうちの、冷却用ガスＧｃが導入される箇所よりも上流の領域を「流路ＦＨ」と表記し、冷却用ガスＧｃが導入される箇所を含み、当該箇所よりも下流の領域を「流路ＦＬ」と表記する。流路ＦＨでは、７７０℃以上に維持されたガスＧ２が流通するので、ダクト６２のうちの流路ＦＨを形成する部分が保温ダクト６４（保温部）として構成される。流路ＦＨを形成する保温ダクト６４は、ガスＧ２の温度が７７０℃以上に維持されるように形成されている。保温ダクト６４は、断熱材を含んでもよい。流路ＦＨ（又は保温ダクト６４）の断面は、横長の長方形であってもよい。

【0030】

流路ＦＬでは、ガスＧ２に対して冷却用ガスＧｃが混合されるので、ダクト６２のうちの流路ＦＬを形成する部分が冷却ダクト６６（冷却部）として構成される。流路ＦＬ（又は冷却ダクト６６）の断面は、円形であってもよい。流路ＦＬの断面積は、流路ＦＨの断面積よりも大きくてもよい。図３（ｂ）には、図３（ａ）におけるＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線で切断した際の断面図が模式的に示されている。

【0031】

冷却ガス導入部７０では、流路ＦＬに冷却用ガスＧｃの流路Ｆｃが接続され、冷却用ガスＧｃが、流路ＦＬにおいて冷却ダクト６６の内周面に沿って旋回するように流路ＦＬ内に導入される。これにより、流路ＦＬにおいて、冷却用ガスＧｃの旋回流が形成され、その旋回流は、流路ＦＬの外周部においてエアーカーテンとして機能する。流路ＦＬを形成する冷却ダクト６６の内周面に沿って冷却用ガスＧｃの旋回流が形成されることで、ガスＧ２が冷却されることに起因して発生し得るコーチング（塩素分が凝縮されたもの）が、冷却ダクト６６の内周面に形成されることを抑制できる。

【0032】

冷却ガス導入部７０において、ガスＧ２は冷却用ガスＧｃと混合されて冷却される。ガスＧ２と冷却用ガスＧｃとの混合によって得られる混合ガスの温度は、設備の耐熱性の観点から、６００℃以下であってもよく、５００℃以下であってもよい。冷却用ガスＧｃは、常温の空気であってもよく、工場等で発生する排気ガスを含むガスであってもよい。冷却ガス導入部７０は、流路ＦＬに対する冷却用ガスＧｃの導入方向（風向）を変更することが可能な調節部材を有してもよい。冷却ガス導入部７０は、導入方向に代えて、又は加えて、冷却用ガスＧｃの導入量（流量）を変更することが可能な調節部材を有してもよい。

【0033】

図２に示されるように、冷却ガス導入部７０から導入された冷却用ガスＧｃとガスＧ２とが混合された混合ガスは、冷却部９２に導入される。すなわち、ダクト６２（冷却ダクト６６）の下流に位置する端部は、冷却部９２に接続されている。冷却部９２は、冷却用ガスＧｃとガスＧ２とが混合された混合ガスを冷却する装置である。冷却部９２は、水冷式又は空冷式の熱交換器であってもよい。冷却部９２は、例えば、冷却用ガスＧｃとガスＧ２とが混合して得られる混合ガスを、２６０℃未満、好ましくは２００℃未満に冷却する。

【0034】

冷却部９２によって冷却された後のガスは、回収部９４に導入される。回収部９４は、ガスに含まれるクリンカダスト（塩素バイパスダスト）を当該ガスから回収する装置である。回収部９４は、バグフィルタであってもよく、湿式スクラバ等の湿式集塵器であってもよい。吸引部９６は、冷却用ガスＧｃとガスＧ２とが混合されて得られる混合ガスを吸引する装置である。吸引部９６は、シロッコファン及びターボファン等の通常の吸引ファンであってもよい。ダスト処理部９８は、回収部９４において回収されたクリンカダストに対して水洗処理を行う。ダスト処理部９８で水洗処理が行われた後のクリンカダストは、セメント組成物に配合されてもよく、セメント原料として用いられてもよい。

【0035】

上述したように、ダクト６２は、冷却ガス導入部７０からの冷却用ガスＧｃの導入箇所を基準にして、保温ダクト６４と冷却ダクト６６とに区画される。ここで、図３（ａ）に示されるように、保温ダクト６４の下流に位置する端部を「端部６４ａ」と表記する。端部６４ａが形成する開口６４ｂにおいて、冷却用ガスＧｃが導入されることに起因して、塩素分のコーチングが形成される可能性があることの知見が得られた。また、開口６４ｂに形成されたコーチングにより、開口６４ｂが閉塞してしまうおそれがあることの知見が得られた。

【0036】

具体的には、以下の知見が得られた。冷却用ガスＧｃに起因して端部６４ａが冷却されるため、端部６４ａの温度が８００℃よりも低い温度まで低下し得る。これにより、端部６４ａが形成する開口６４ｂにガスＧ２が接触した際に、ガスＧ２の温度が低下して、ＫＬＣ及びＮａＣｌ等の揮発した塩素分が析出又は原料ダストの微粉が析出され得る。この塩素分の析出（凝縮）によって、クリンカダストが生成され、そのクリンカダストが開口６４ｂを形成する内壁面に付着して、コーチングが発生し得る。

【0037】

塩素バイパス設備５０では、開口６４ｂでのコーチングの発生を抑制するために、端部６４ａを加熱するための手段が設けられる。塩素バイパス設備５０は、加熱部８０を備える。加熱部８０は、流路ＦＨを形成する保温ダクト６４の下流側の端部である端部６４ａを加熱する部分である。加熱部８０は、端部６４ａを７７０℃以上、好ましくは８００℃以上に加熱する。端部６４ａは、上流側の他の領域に比べて、外方に向けて突出するようにフランジ状に形成されてもよい。図４には、図３（ａ）におけるＩＶ－ＩＶ線に沿った断面が模式的に示されている。なお、図４では、断面であることを示すハッチングは省略されている。

【0038】

端部６４ａが形成する開口６４ｂでのガスＧ２の流通方向から見て、端部６４ａの形状は、四角形であってもよい。図４に示される例においては、開口６４ｂでのガスＧ２の流通方向は、Ｘ軸方向である。端部６４ａにおいて、中央部分に開口６４ｂが形成されている。端部６４ａの少なくとも一部は、耐火物によって形成されている。端部６４ａの全体が、耐火物によって形成されてもよい。端部６４ａは、１種類の耐火物、又は複数種の耐火物によって形成されてもよい。端部６４ａにおける耐火物の材質は、例えば、ＳｉＣキャスタブル（不定形耐火物）である。端部６４ａにおける耐火物の材質として、ＳｉＣキャスタブルよりも熱伝導率が低い断熱キャスタブルが採用されてもよい。加熱部８０に含まれる部材の少なくとも一部が、端部６４ａにおける耐火物内に埋め込まれてもよい。

【0039】

加熱部８０は、棒状に形成された１以上のヒータを含んでもよい。加熱部８０は、２以上の棒状のヒータを含んでもよい。棒状のヒータは、例えば、その一方の端部にリード線が接続され、ニクロム線等の発熱体と、発熱体を覆う金属製のパイプとを含む。棒状のヒータは、自身の表面での発熱最高温度が８００℃以上の既製品であってもよい。棒状のヒータは、棒ヒータ、ヒータ棒、又はカートリッジヒータとも称される。以下、加熱部８０が２以上の棒状のヒータを含む場合について説明する。

【0040】

加熱部８０は、例えば、４本のヒータ８１ｕと、４本のヒータ８１ｄと、２本のヒータ８１ｒと、２本のヒータ８１ｌと、を含む。ヒータ８１ｕ、ヒータ８１ｄ、ヒータ８１ｒ、及びヒータ８１ｌは、棒状に形成されたヒータである。ヒータ８１ｕ、ヒータ８１ｄ、ヒータ８１ｒ、及びヒータ８１ｌは、互いに同種のヒータであってもよく、発熱最高温度等の仕様が異なる２種類以上のヒータであってもよい。

【0041】

４本のヒータ８１ｕは、開口６４ｂよりも上方に配置されている。４本のヒータ８１ｕそれぞれは、その延在方向が上下方向に沿うように配置されている。４本のヒータ８１ｕは、開口６４ｂでのガスＧ２の流通方向及び各ヒータ８１ｕの延在方向に交差する方向（例えば、直交する方向：Ｙ軸方向）に沿って、並んで配置されている。４本のヒータ８１ｄは、開口６４ｂよりも下方に配置されている。

【0042】

４本のヒータ８１ｄそれぞれは、その延在方向が上下方向に沿うように配置されている。４本のヒータ８１ｄは、開口６４ｂでのガスＧ２の流通方向及び各ヒータ８１ｄの延在方向に交差する方向（例えば、直交する方向：Ｙ軸方向）に沿って、並んで配置されている。図４に示される断面において、開口６４ｂの中心を通り、水平な仮想ラインに関して、４本のヒータ８１ｕと４本のヒータ８１ｄとが線対称に設けられてもよい。

【0043】

２本のヒータ８１ｒは、開口６４ｂでのガスＧ２の流通方向において下流から上流を見たときに、開口６４ｂよりも右側に配置されている。２本のヒータ８１ｒそれぞれは、その延在方向が水平方向（左右方向）に沿うように配置されている。２本のヒータ８１ｒは、開口６４ｂでのガスＧ２の流通方向及び各ヒータ８１ｒの延在方向に交差する方向（例えば、直交する方向：Ｚ軸方向）に沿って、並んで配置されている。

【0044】

２本のヒータ８１ｌは、開口６４ｂでのガスＧ２の流通方向において下流から上流を見たときに、開口６４ｂよりも左側に配置されている。２本のヒータ８１ｌそれぞれは、その延在方向が水平方向（左右方向）に沿うように配置されている。２本のヒータ８１ｌは、開口６４ｂでのガスＧ２の流通方向及び各ヒータ８１ｌの延在方向に交差する方向（例えば、直交する方向：Ｚ軸方向）に沿って、並んで配置されている。図４に示される断面において、開口６４ｂの中心を通り、鉛直な仮想ラインに関して、２本のヒータ８１ｒと２本のヒータ８１ｌとが線対称に設けられてもよい。

【0045】

ヒータ８１ｕ、ヒータ８１ｄ、ヒータ８１ｒ、及びヒータ８１ｄそれぞれは、自身の一部が端部６４ａから露出した状態で、端部６４ａに含まれる耐火物内に埋め込まれている。ヒータ８１ｕ、ヒータ８１ｄ、ヒータ８１ｒ、及びヒータ８１ｄそれぞれでは、リード線が接続される端部が、端部６４ａ内に埋め込まれることなく、端部６４ａから露出していてもよい。

【0046】

ヒータ８１ｕ、ヒータ８１ｄ、ヒータ８１ｒ、及びヒータ８１ｄそれぞれは、発熱部８２と、非発熱部８４と、を含む。発熱部８２は、ヒータへの電力の供給に応じて、温度が上昇する部分である。非発熱部８４は、ヒータへ電力が供給されても、温度が上昇しない部分である。発熱部８２は、例えば、ヒータのうちのリード線が接続される端部とは反対側の端部を起点として、ヒータ本体の１／２以上の領域を占める部分である。非発熱部８４は、ヒータ本体のうちの発熱部８２以外の部分である。ヒータ８１ｕ、ヒータ８１ｄ、ヒータ８１ｒ、及びヒータ８１ｄそれぞれでは、非発熱部８４の一部が端部６４ａから露出しており、非発熱部８４の残りの一部と発熱部８２の全体が、端部６４ａ内に埋め込まれている。発熱部８２の少なくとも一部は、端部６４ａにおける耐火物に埋め込まれている。

【0047】

加熱部８０に含まれる各ヒータは、１以上のコンピュータで構成される制御部によって制御されてもよい。加熱部８０は、端部６４ａの温度を計測する温度センサを有してもよく、温度センサは、温度の計測値を示す情報を上記制御部に出力してもよい。上記制御部は、温度の計測値に基づいて、端部６４ａの温度が目標温度に近づくように、各ヒータの温度（例えば、発熱体へ流す電流値）を調節してもよい。

【0048】

端部６４ａ内には、耐火物を補強する１以上の補強部材８８が設けられている。補強部材８８は、例えば、端部６４ａにおける耐火物を別の部材に固定するための部材であり、補強部材８８が設けられることで、耐火物の脱落が抑制される。補強部材８８は、例えば、アンカースタッドである。補強部材８８としてのアンカースタッドは、ステンレス製であってもよい。補強部材８８は、Ｙ型、Ｖ型、Ｌ型、又はボルト・ナット型のアンカースタッドであってもよい。

【0049】

端部６４ａ内には、複数の補強部材８８が設けられてもよく、複数の補強部材８８の少なくとも一部は、互いに隣り合うヒータ同士の間に配置されていてもよい。図４に示される例では、水平方向において互いに隣り合うヒータ８１ｕ同士の間に補強部材８８が配置され、水平方向において互いに隣り合うヒータ８１ｄ同士の間に補強部材８８が配置されている。また、上下方向において互いに隣り合うヒータ８１ｒ同士の間に補強部材８８が配置され、上下方向において互いに隣り合うヒータ８１ｌ同士の間に補強部材８８が配置されている。一部の互いに隣り合うヒータ同士の間には、補強部材８８が配置されていない。

【0050】

（熱流体シミュレーション結果）
続いて、図５を参照しながら、加熱部８０の有無による端部６４ａの温度の違いを、熱流体シミュレーションを用いて評価した結果について説明する。図５における「（ａ）」は、加熱部８０を設けない場合の熱流体シミュレーション結果（温度分布）を示しており、「（ｂ）」は、加熱部８０を設けた場合の熱流体シミュレーション結果（温度）を示している。熱流体解析のソフトウェアとして「ＡＮＳＹＳ ＦＬＵＥＮＴ ２０２２Ｒ１」を使用して、図５に示されるシミュレーション結果を得た。

【0051】

また、下記に示す条件でシミュレーションを行った。
・保温ダクト６４の材料（熱伝導率）：
ＳｉＣ煉瓦（13.7W/mK）、断熱煉瓦（0.5W/mK）、断熱ボード（0.16W/mK）
・冷却ダクト６６の材料（熱伝導率）：ＳＳ４００（58.5W/mK）
・冷却用ガスＧｃの温度：39℃
・冷却用ガスＧｃの流量：1.5kNm³/h
・平面視での冷却用ガスＧｃの導入方向：ガスＧ２の流通方向と直交する方向
・ガスＧ２の温度：920℃
・ガスＧ２の流量：1.98kNm³/h
・ダクト６２の外の温度：30℃
・ヒータ８１ｕ，８１ｄの温度：900℃
・ガスＧ２からダクト６２内面への熱伝達係数：39.8W/m²K
・ダクト６２外面から大気への熱伝達係数：10.0W/m²K

【0052】

図５に示されるシミュレーション結果において、加熱部８０を設けない場合、「Ａ」で指す部分の温度が６５０℃以下であった。一方、加熱部８０を設けた場合（加熱部８０により端部６４ａを加熱した場合）、「Ａ」で指す部分の温度が７７０℃以上であった。以上のシミュレーション結果から、端部６４ａに加熱部８０（ヒータ）を設けることで、端部６４ａの開口６４ｂを形成する壁部分の温度を７７０℃以上に維持でき、その壁部分において、塩素分の凝縮が発生し難くなっていることがわかる。

【0053】

［セメントクリンカの製造方法］
続いて、セメントクリンカの製造方法の一例として、製造装置１において実行されるセメントクリンカの製造過程について説明する。製造装置１において実行される製造過程は、例えば、予熱仮焼工程と、焼成工程と、クリンカ冷却工程と、回収工程と、を含む。これらの工程は、少なくとも部分的に重複した期間において、それぞれ実行される。予熱仮焼工程は、プレヒータ１０において、セメントキルン２０からのキルン排ガス等を含む高温のガスにより、セメント原料を予熱及び仮焼する工程である。

【0054】

焼成工程は、セメントキルン２０において、バーナ２４からの燃焼ガスにより、セメント原料の焼成を行う工程である。クリンカ冷却工程は、クリンカクーラ３０において、セメントキルン２０で生成されたセメントクリンカを冷却する工程である。回収工程は、塩素バイパス設備５０において、キルン排ガスの一部を抽気して、製造装置１内の塩素分等の揮発成分をダストとして回収する工程である。回収工程では塩素バイパス設備５０が運転されるので、回収工程は、塩素バイパス設備の運転方法でもある。

【0055】

（塩素バイパス設備の運転方法）
塩素バイパス設備５０を運転する方法（塩素バイパス設備の運転方法）は、抽気工程と、分級工程と、ガス冷却工程（冷却工程）と、加熱工程と、循環工程と、処理工程と、を含む。これらの工程は、少なくとも部分的に重複した期間において、それぞれ実行される。抽気工程は、セメントキルン２０からの排ガスの一部を抽気口５２から抽気して、抽気ガスであるガスＧ１を得る工程である。分級工程は、分級部６０を用いて、ガスＧ１の温度を７７０℃以上に維持した状態で、ガスＧ１に含まれる原料ダストの粗粉をガスＧ１から分離してガスＧ２を得る工程である。

【0056】

ガス冷却工程は、ガスＧ２が流通する流路Ｆの途中において、流路Ｆ内を旋回するように冷却用ガスＧｃを流路Ｆ内に導入する工程である。冷却用ガスＧｃが流路Ｆ内に導入されることで、ガスＧ２と冷却用ガスＧｃとが混合されて、ガスＧ２が冷却される。加熱工程は、流路Ｆのうちの冷却用ガスＧｃが導入される箇所よりも上流に位置する領域（流路ＦＨ）を形成する保温ダクト６４の端部６４ａを加熱する工程である。加熱工程では、端部６４ａが７７０℃以上に加熱される。加熱工程では、例えば、端部６４ａに含まれる耐火物内に埋め込まれた１以上のヒータによって、端部６４ａが加熱される。

【0057】

循環工程は、分級工程で得られた原料ダストの粗粉を、循環ライン５８を介してセメントキルン２０に戻す工程である。処理工程は、回収部９４により、ガスＧ２と冷却用ガスＧｃとが混合された混合ガスからクリンカダストを回収し、ダスト処理部９８において、そのクリンカダストに対して水洗処理を行う工程である。

【0058】

［変形例］
以上に説明した加熱部８０は一例であり、加熱部８０は、保温ダクト６４の端部６４ａを加熱することができる限り、どのように構成されていてもよい。冷却ガス導入部７０は、流路Ｆ内に冷却用ガスＧｃの旋回流を形成するように冷却用ガスＧｃを導入する限り、どのように構成されていてもよい。図４に示される複数のヒータの本数及び配置は一例であり、適宜変更可能である。

【0059】

以上に説明した種々の例のうちの１つの例において、他の例で説明した事項の少なくとも一部が組み合わせられてもよい。

【0060】

［本開示のまとめ］
以上に説明した塩素バイパス設備５０は、セメント原料を焼成するセメントキルン２０からの排ガスの一部を抽気する抽気口５２と、抽気口５２から抽気された抽気ガス（Ｇ１）の温度を７７０℃以上に維持した状態で抽気ガス（Ｇ１）に含まれる原料ダストの粗粉を抽気ガス（Ｇ１）から分離して、分級後ガス（Ｇ２）を得る分級部６０と、分級後ガス（Ｇ２）が流通する流路Ｆの途中において、流路Ｆ内を旋回するように冷却用ガスＧｃを流路Ｆ内に導入する冷却ガス導入部７０と、流路Ｆのうちの冷却ガス導入部７０よりも上流に位置する領域（流路ＦＨ）を形成する保温ダクト６４の下流側の端部６４ａを加熱する加熱部８０と、を備える。

【0061】

塩素バイパス設備では、セメントキルン２０からの排ガスを抽気して得られる抽気ガスに由来するガスを冷却するために、当該ガスが流通するダクトの途中に、冷却用ガスが導入される場合がある。この場合、上述したように、上記ダクトのうちの冷却用ガスの導入箇所よりも上流に位置する部分が保温部を構成し、保温部よりも下流に位置する部分が冷却部を構成する。そして、保温部のうちの下流に位置する端部では、冷却用ガスにより温度が低下する。上記端部の温度の低下に起因して、上記端部において抽気ガスに由来するガスが冷却されて、塩素分の凝縮によりコーチングが発生し得る。これにより、抽気ガスに由来するガスが流通する流路が閉塞されてしまうおそれがある。
これに対して、上記塩素バイパス設備５０では、保温ダクト６４の下流側の端部６４ａを加熱する加熱部８０が設けられている。そのため、流路Ｆ内に導入された冷却用ガスＧｃに起因して、端部６４ａの温度が低下し難い。従って、塩素バイパス設備５０は、抽気されたガス（Ｇ１，Ｇ２）の冷却に伴うコーチングの発生を抑制するのに有用である。

【0062】

以上に説明した塩素バイパス設備５０において、加熱部８０は、棒状に形成されたヒータ８１ｕ，８１ｄ，８１ｒ，８１ｌを含んでもよい。ヒータ８１ｕ，８１ｄ，８１ｒ，８１ｌは、ヒータ８１ｕ，８１ｄ，８１ｒ，８１ｌの一部が端部６４ａから露出した状態で、端部６４ａに含まれる耐火物内に埋め込まれていてもよい。この場合、耐火物を含む端部６４ａを効率的に加熱することができると共に、ヒータの一部を露出されることで、ヒータのメンテナンス、又はヒータへの電気配線が簡素化される。

【0063】

以上に説明した塩素バイパス設備５０において、ヒータ８１ｕ，８１ｄ，８１ｒ，８１ｌは、発熱部８２と非発熱部８４とを含んでもよい。発熱部８２が、上記耐火物内に埋め込まれており、非発熱部８４が、端部６４ａから露出していてもよい。この場合、耐火物を含む端部６４ａを効率的に加熱しつつ、ヒータの一部が端部６４ａから露出していても、その露出している部分が発熱しないので、作業員の安全が図られる。また、ヒータの温度を制御する場合において、発熱部８２が露出することに起因して、温度の調節ができなくなる可能性があるが、その懸念を抑制できる。

【0064】

以上に説明した塩素バイパス設備５０において、加熱部８０は、端部６４ａに含まれる耐火物内に埋め込まれた２以上のヒータ８１ｕを含んでもよい。２以上のヒータ８１ｕは、所定方向に沿って並んで配置されていてもよい。２以上のヒータ８１ｕのうちの互いに隣り合うヒータ同士の間には、上記耐火物を補強する部材（補強部材８８）が設けられていてもよい。

【0065】

以上に説明した製造装置１は、塩素バイパス設備５０と、セメントキルン２０と、を備える。この製造装置１は、塩素バイパス設備５０を備えるので、抽気されたガス（Ｇ１，Ｇ２）の冷却に伴うコーチングの発生を抑制するのに有用である。

【0066】

以上に説明したセメントクリンカの製造方法は、製造装置１を用いてセメントクリンカを製造する方法である。この製造方法では、塩素バイパス設備５０を備えた製造装置１が用いられるので、抽気されたガス（Ｇ１，Ｇ２）の冷却に伴うコーチングの発生を抑制するのに有用である。

【0067】

以上に説明した塩素バイパス設備５０の運転方法は、セメント原料を焼成するセメントキルン２０からの排ガスの一部を抽気する抽気工程と、抽気工程において抽気された抽気ガス（Ｇ１）の温度を７７０℃以上に維持した状態で抽気ガス（Ｇ１）に含まれる原料ダストの粗粉を抽気ガス（Ｇ１）から分離して、分級後ガス（Ｇ２）を得る分級工程と、分級後ガス（Ｇ２）が流通する流路Ｆの途中において、流路Ｆ内を旋回するように冷却用ガスＧｃを流路Ｆ内に導入する冷却工程と、流路Ｆのうちの冷却用ガスＧｃが導入される箇所よりも上流に位置する領域（流路ＦＨ）を形成する保温ダクト６４の下流側の端部６４ａを加熱する加熱工程と、を含む。この運転方法は、上記塩素バイパス設備５０と同様に、抽気されたガス（Ｇ１，Ｇ２）の冷却に伴うコーチングの発生を抑制するのに有用である。

【符号の説明】

【0068】

１…セメントクリンカの製造装置、１０…プレヒータ、１２…仮焼炉、１４…ライジングダクト、２０…セメントキルン、５０…塩素バイパス設備、６０…分級部、Ｆ，ＦＨ，ＦＬ…流路、６２…ダクト、６４…保温ダクト、６４ａ…端部、６６…冷却ダクト、７０…冷却ガス導入部、８０…加熱部、８１ｕ，８１ｄ，８１ｒ，８１ｌ…ヒータ、８２…発熱部、８４…非発熱部、Ｇ１，Ｇ２…ガス、Ｇｃ…冷却用ガス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】