特開 2024-41164 セメントクリンカの製造方法及び製造設備

(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】P2024041164

(43)【公開日】2024-03-27

(54)【発明の名称】セメントクリンカの製造方法及び製造設備

(51)【国際特許分類】

   C04B 7/44 20060101AFI20240319BHJP

   B65D 88/06 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

C04B7/44 101

B65D88/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022145820

(22)【出願日】2022-09-14

(71)【出願人】

【識別番号】000003182

【氏名又は名称】株式会社トクヤマ

(74)【代理人】

【識別番号】100120086

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼津 一也

(74)【代理人】

【識別番号】100191204

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 春彦

(72)【発明者】

【氏名】土井 淳也

(72)【発明者】

【氏名】北山 大八

【テーマコード（参考）】

3E170

4G112

【Ｆターム（参考）】

3E170AA03

3E170AB09

3E170AB28

4G112KB08

(57)【要約】

【課題】溶剤貯蔵タンク内で発生した溶剤の揮発成分の新規な処理方法を提供すること。
【解決手段】
溶剤貯蔵タンク２０に収容された揮発性溶剤から発生する揮発成分を、セメントクリンカ製造装置１０のクリンカクーラ抽気ダクト１７に導入して、セメントクリンカの製造を行うセメントクリンカの製造方法である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶剤貯蔵タンクに収容された揮発性溶剤から発生する揮発成分を、セメントクリンカ製造装置のクリンカクーラ抽気ダクトに導入して、セメントクリンカの製造を行うことを特徴とするセメントクリンカの製造方法。

【請求項2】

前記揮発性溶剤の揮発成分を希釈ガスで希釈した後に、クリンカクーラ抽気ダクトに導入することを特徴とする請求項１記載のセメントクリンカの製造方法。

【請求項3】

前記揮発性溶剤の揮発成分を爆発下限界より低い濃度まで希釈することを特徴とする請求項２記載のセメントクリンカの製造方法。

【請求項4】

前記揮発性溶剤が、常温常圧で液体であり、引火点７０℃未満かつ発火点６００℃未満の溶剤であることを特徴とする請求項１～３のいずれか記載のセメントクリンカの製造方法。

【請求項5】

セメントクリンカ製造装置と、揮発性溶剤を収容する溶剤貯蔵タンクとを備えるセメントクリンカ製造設備であって、
前記溶剤貯蔵タンクにその一端が接続され、該溶剤貯蔵タンクから揮発性溶剤の揮発成分を導出する揮発成分導出管と、
前記揮発成分導出管の他端に接続され、導入された揮発性溶剤の揮発成分を希釈ガスで希釈する希釈チャンバーと、
前記希釈チャンバーにその一端が接続されると共に前記セメントクリンカ製造装置のクリンカクーラ抽気ダクトにその他端が接続され、希釈された揮発成分をクリンカクーラ抽気ダクトに供給する希釈ガス供給管と、
を備えることを特徴とするセメントクリンカ製造設備。

【請求項6】

前記クリンカクーラ抽気ダクトが、仮焼炉に接続されていることを特徴とする請求項５記載のセメントクリンカ製造設備。

【請求項7】

前記希釈ガス供給管に、揮発性溶剤の揮発成分濃度を検知するガス濃度検知器が設けられていることを特徴とする請求項５又は６記載のセメントクリンカ製造設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セメントクリンカの製造方法及び製造設備に関する。

【背景技術】

【0002】

セメントを製造する際の工程としては、主として、石灰石、粘土等を乾燥し、粉砕するクリンカ原料調製工程、調製したセメントクリンカ原料を焼成キルン等の焼成装置で焼成してセメントクリンカを製造する焼成工程、及び製造したセメントクリンカに石膏等を加えてセメントとする仕上げ工程がある。

【0003】

焼成工程においては、焼成キルン等による本焼成の前に、仮焼炉等のプレヒータ部において、予備的にセメントクリンカ原料を仮焼成するのが一般的である。また、本焼成されたクリンカは、クリンカクーラ部で冷却ガスにより冷却される一方、熱せられた排ガスは、通常、クリンカクーラ抽気ダクトを通じてプレヒータ部に戻され、熱エネルギーの有効活用が図られている。

【0004】

他方、近年では、アセトン、アルコール類等の廃溶剤などを、セメントクリンカ製造の燃料の代替として使用する試みがなされている。このような廃溶剤を燃料として使用する場合には、搬入された廃溶剤を一時的に貯蔵タンクに保管する必要があるが、溶剤の中には引火性が高いものもあり、爆発事故が生じるおそれもあるため、種々の対策を講じる必要がある。

【0005】

このような廃溶剤等を貯蔵する設備としては、例えば、廃溶剤を貯蔵するタンクと、廃溶剤を受け入れ、タンク内に投入する受入管路と、タンクに貯蔵された廃溶剤を抜き出す抜出管路と、不活性ガスをタンクに供給する不活性ガス供給管路と、不活性ガス供給管路上に配置され、タンクの内圧が第１の設定値以上になったときに、不活性ガス供給管路を閉鎖し、タンクの内圧が第１の設定値より小さく大気圧より大きい第２の設定値以下になったときに、不活性ガス供給管路を開放する供給制御弁と、タンク内の酸素濃度を計測する酸素濃度計測手段とを備えた貯蔵設備が提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５１００３１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のように、廃溶剤等をセメントクリンカ製造の補助燃料として利用するにあたっては、貯蔵タンク内で廃溶剤等を貯蔵する際に、有害で臭気のあるガス（溶剤の揮発成分）が発生する。上記特許文献１の設備では、当該溶剤の揮発成分は、脱臭設備の吸着材で吸着させて無害化させて大気に放出しているが、再生処理又は廃棄処分を行わなければならず、作業が煩雑となり、コスト高の原因となっていた。

【0008】

本発明の課題は、溶剤貯蔵タンク内で発生した溶剤の揮発成分の新規な処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者らは、溶剤貯蔵タンク内で発生した溶剤の揮発成分を、セメントクリンカ製造装置のクリンカクーラ抽気ダクトに導入して自然燃焼処理する新規な処理方法を見いだし、本発明を完成するに至った。

【0010】

すなわち、本発明は、以下の通りのものである。
［１］ 溶剤貯蔵タンクに収容された揮発性溶剤から発生する揮発成分を、セメントクリンカ製造装置のクリンカクーラ抽気ダクトに導入して、セメントクリンカの製造を行うことを特徴とするセメントクリンカの製造方法。
［２］ 前記揮発性溶剤の揮発成分を希釈ガスで希釈した後に、クリンカクーラ抽気ダクトに導入することを特徴とする［１］記載のセメントクリンカの製造方法。
［３］ 前記揮発性溶剤の揮発成分を爆発下限界より低い濃度まで希釈することを特徴とする［２］記載のセメントクリンカの製造方法。
［４］ 前記揮発性溶剤が、常温常圧で液体であり、引火点７０℃未満かつ発火点６００℃未満の溶剤であることを特徴とする［１］～［３］のいずれか記載のセメントクリンカの製造方法。

【0011】

［５］ セメントクリンカ製造装置と、揮発性溶剤を収容する溶剤貯蔵タンクとを備えるセメントクリンカ製造設備であって、
前記溶剤貯蔵タンクにその一端が接続され、該溶剤貯蔵タンクから揮発性溶剤の揮発成分を導出する揮発成分導出管と、
前記揮発成分導出管の他端に接続され、導入された揮発性溶剤の揮発成分を希釈ガスで希釈する希釈チャンバーと、
前記希釈チャンバーにその一端が接続されると共に前記セメントクリンカ製造装置のクリンカクーラ抽気ダクトにその他端が接続され、希釈された揮発成分をクリンカクーラ抽気ダクトに供給する希釈ガス供給管と、
を備えることを特徴とするセメントクリンカ製造設備。
［６］ 前記クリンカクーラ抽気ダクトが、仮焼炉に接続されていることを特徴とする［５］記載のセメントクリンカ製造設備。
［７］ 前記希釈ガス供給管に、揮発性溶剤の揮発成分濃度を検知するガス濃度検知器が設けられていることを特徴とする［５］又は［６］記載のセメントクリンカ製造設備。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、溶剤貯蔵タンク内で発生した溶剤の揮発成分を処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備の概略説明図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備における揮発成分供給ライン等の概略説明図である。

【図3】本発明の他の実施形態に係るセメントクリンカ製造設備における揮発成分供給ライン等の概略説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明のセメントクリンカの製造方法は、溶剤貯蔵タンクに収容された揮発性溶剤から発生する揮発成分を、セメントクリンカ製造装置のクリンカクーラ抽気ダクトに導入して、セメントクリンカの製造を行うことを特徴とする。なお、溶剤貯蔵タンクに収容された溶剤は、例えば、セメントクリンカ原料を焼成するためのキルンバーナの補助燃料として使用される。

【0015】

本発明のセメントクリンカの製造方法は、溶剤の揮発成分をクリンカクーラ抽気ダクトへ導入することから、脱臭設備の吸着材を使用する必要がなく、したがって、脱臭機の吸着剤の再生処理又は廃棄処分といった煩雑な作業を行う必要がない。また、溶剤の揮発成分を高温雰囲気下のクリンカクーラ抽気ダクトへ導入することから、揮発成分を自然燃焼処理して無害化することができると共に、揮発成分を補助燃料として有効利用することができる。

【0016】

ここで、揮発性溶剤の揮発成分は、希釈ガスで希釈した後に、クリンカクーラ抽気ダクトに導入することが好ましい。希釈ガスによる希釈は、揮発成分が爆発下限界（ＬＥＬ）より低い濃度になるよう行うことが好ましい。これにより、引火や爆発をより確実に防止することができる。

【0017】

希釈ガスとしては、例えば、外気（空気）や、窒素ガス等の不活性ガスを挙げることができ、コスト等の観点から、外気を用いることが好ましい。

【0018】

ここで、本発明に適用される揮発性溶剤は、廃溶剤を含む溶剤一般であり、溶剤貯蔵タンクにおける通常の保存中に揮発性のガスを発生するような溶剤であればその種類は問わず、例えば、第１石油類、第２石油類、アルコール類等の危険物第４類に分類される溶剤を挙げることができる。具体的には、常温常圧で液体であり、引火点７０℃未満かつ発火点６００℃未満の溶剤が好適である。すなわち、引火点が７０℃未満といった引火しやすい溶剤を対象とすることができると共に、クリンカクーラ抽気ダクトの温度は６００℃以上であることから、溶剤の自然燃焼が可能となる。

【0019】

より具体的に、揮発性溶剤としては、酢酸、無水酢酸、アセトン、アセトニトリル、ベンゼン、１‐ブタノール、２‐ブタノール、酢酸ブチル、シクロヘキサノール、１,２－ジクロロエタン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、エタノール、酢酸エチル、メタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、ピリジン、テトラヒドロフラン、ピリジン、テトラヒドロフラン、トルエン、トリエチルアミン、о－キシレン、ｍ－キシレン、ｐ－キシレン等を例示することができ、これらは１種単独でも、２種以上の混合物であってもよい。

【0020】

続いて、本発明のセメントクリンカ製造設備について説明する。本発明のセメントクリンカ製造設備は、上記本発明のセメントクリンカ製造方法を実施することができる。

【0021】

本発明のセメントクリンカ製造設備は、セメントクリンカ製造装置と、揮発性溶剤を収容する溶剤貯蔵タンクとを備え、溶剤貯蔵タンクにその一端が接続され、溶剤貯蔵タンクから揮発性溶剤の揮発成分を導出する揮発成分導出管と、揮発成分導出管の他端に接続され、導入された揮発性溶剤の揮発成分を希釈ガスで希釈する希釈チャンバーと、希釈チャンバーにその一端が接続されると共にセメントクリンカ製造装置のクリンカクーラ抽気ダクトにその他端が接続され、希釈された揮発成分をクリンカクーラ抽気ダクトに供給する希釈ガス供給管とを備えることを特徴とする。

【0022】

ここで、図１は、本発明の一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備の概略説明図である。

【0023】

図１に示すように、セメントクリンカ製造設備１は、セメントクリンカ製造装置１０と、溶剤貯蔵タンク２０とを備えている。

【0024】

セメントクリンカ製造装置１０は、セメントクリンカ原料を仮焼成する、サイクロン１１及び仮焼炉１２を備えたプレヒータ部１３と、仮焼成されたセメントクリンカ原料を本焼成する、キルンバーナ１４を備えたロータリーキルン１５と、焼成されたセメントクリンカを冷却ガスにより冷却するクリンカクーラ１６と、クリンカクーラ１６で熱せられた排ガスの一部を燃焼用ガスとしてプレヒータ部１３に返還するクリンカクーラ抽気ダクト１７とを備えている。

【0025】

クリンカクーラ抽気ダクト１７は、その設備の配置等に応じてプレヒータ部１３の任意の位置に接続することができ、本実施形態では、仮焼炉１２の下部に位置する渦巻室１２ａに接続されている。このクリンカクーラ抽気ダクト１７には、通常、６００℃～９００℃の高温ガス（排ガス）が流通する。

【0026】

一方、溶剤貯蔵タンク２０は、溶剤供給ライン２１により、セメントクリンカ製造装置１０のロータリーキルン１５のキルンバーナ１４と接続されており、溶剤貯蔵タンク２０に貯蔵された溶剤は、キルンバーナ１４の補助燃料として利用される。

【0027】

また、溶剤貯蔵タンク２０は、揮発成分供給ライン２２により、セメントクリンカ製造装置１０のクリンカクーラ抽気ダクト１７と接続されており、溶剤貯蔵タンク２０で発生する溶剤の揮発成分（揮発ガス）は、クリンカクーラ抽気ダクト１７に供給される。これにより、溶剤の揮発成分を自然燃焼処理して無害化することができると共に、揮発成分を補助燃料として有効利用することができる。

【0028】

以下、図２を用いて、セメントクリンカ製造設備１における揮発成分供給ライン２２を中心に説明する。

【0029】

図２に示すように、溶剤貯蔵タンク２０は、セメントクリンカ製造の補助燃料として使用する揮発性溶剤を貯蔵するタンクであり、揮発成分（揮発ガス）が外部に漏れないように、内部の設定圧力Ｐ１に保持している。なお、溶剤貯蔵タンク２０の内圧が溶剤貯蔵タンク２０の耐圧より小さく設定圧力Ｐ１より大きい第３の設定値以上となった際の緊急時には、ブリーザーバルブ２３から大気放出を自動で行うことで安全性が担保されている。

【0030】

溶剤貯蔵タンク２０には、不活性ガス導入管２４が接続されており、溶剤貯蔵タンク２０に外気が入らないように窒素ガス等の不活性ガスを封入している。すなわち、溶剤貯蔵タンク２０には、溶剤貯蔵タンク２０の内圧が設定圧力を下回ると、設定圧力Ｐ１になるまで、不活性ガスが溶剤貯蔵タンク２０内に自動供給されるよう構成されている。

【0031】

また、溶剤貯蔵タンク２０には、溶剤貯蔵タンク２０で発生する揮発成分を導出する揮発成分導出管２５が接続されており、例えば気温の上昇等により溶剤貯蔵タンク２０の内圧が設定圧力を超えると、設定圧力になるまで、溶剤貯蔵タンク２０内の揮発成分を自動で排出するよう構成されている。なお、本実施例においては、不活性ガス導入管２４と揮発成分導出管２５は、共通の管で構成されており、不活性ガスの封入と揮発ガスの排気は、タンク内圧のスプリット制御で行われる。

【0032】

溶剤貯蔵タンク２０から続く揮発成分導出管２５の他端には、導入された揮発成分を希釈ガスで希釈する希釈チャンバー２６が接続されている。希釈チャンバー２６では、外気等が導入され揮発成分と混合されて、揮発成分が希釈される。これにより、ガス中の揮発成分濃度（可燃性ガス濃度）を爆発下限界（ＬＥＬ）より低い濃度とする。なお、外気に代えて、不活性ガスで希釈してもよい。

【0033】

また、希釈チャンバー２６の排出側には、セメントクリンカ製造装置１０のクリンカクーラ抽気ダクト１７と連通し、希釈チャンバー２６で希釈された揮発成分をクリンカクーラ抽気ダクト１７に供給する希釈ガス供給管２７が接続されている。この希釈ガス供給管２７には、希釈チャンバー２６から排出された希釈ガス中の揮発成分濃度を検知するインラインガス検知器２８が設けられており、例えば、希釈ガス中の揮発成分濃度がＬＥＬ以上となると、警報が出されるよう構成されている。

【0034】

符号２９及び符号３０は、排ガス用ブロアである。排ガス用ブロア２９は、受入作業時に発生する比較的多量の揮発ガスを希釈する際に運転し、排ガス用ブロア３０は、定常時の比較的小量の揮発ガスを希釈する際に運転する。この排ガス用ブロア２９及び３０は、受入作業時あるいは定常時の最大揮発ガス量に対し、溶剤貯蔵タンク２０内の溶剤最高温度での揮発成分濃度を希釈チャンバー２６内でＬＥＬより低い濃度に希釈するために必要な流量で定量運転する。排ガス用ブロア２９及び３０へ導出されるラインは自動遮断弁２９ａ、３０ａによる切り替えが可能である。

【0035】

なお、図３に示すように、希釈チャンバー２６で希釈される前の揮発ガス流量を流量計３１で検出し、希釈チャンバー２６内でＬＥＬより低い濃度に希釈するために必要な風量となるように、排ガス用ブロア２９又は３０の回転数を制御することも可能である。排ガス用ブロアの回転数制御により外気風量を自動制御することにより、余分な外気の吸い込みを防ぎ、省エネ運転を行うことが可能となる。

【0036】

以上のような構成により、溶剤貯蔵タンク２０で発生した揮発成分を、安全性を担保しつつ、クリンカクーラ抽気ダクト１７にて自然燃焼処理して無害化することができると共に、揮発成分を補助燃料として有効利用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明のセメントクリンカの製造方法は、セメントクリンカを製造する方法として有用であることから、産業上有用である。

【符号の説明】

【0038】

１ セメントクリンカ製造設備
１０ セメントクリンカ製造装置
１１ サイクロン
１２ 仮焼炉
１２ａ 渦巻室
１３ プレヒータ部
１４ キルンバーナ
１５ ロータリーキルン
１６ クリンカクーラ
１７ クリンカクーラ抽気ダクト
２０ 溶剤貯蔵タンク
２１ 溶剤供給ライン
２２ 揮発成分供給ライン
２３ ブリーザーバルブ
２４ 不活性ガス導入管
２５ 揮発成分導出管
２６ 希釈チャンバー
２７ 希釈ガス供給管
２８ インラインガス検知器
２９ 受入時排ガス用ブロア
２９ａ 自動遮断弁
３０ 定常時排ガス用ブロア
３０ａ 自動遮断弁
３１ 流量計

【図1】

【図2】

【図3】