特許 7471126 チャンバ、塩素バイパス設備、セメントクリンカ製造設備、及びセメントクリンカの製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-04-11

(45)【発行日】2024-04-19

(54)【発明の名称】チャンバ、塩素バイパス設備、セメントクリンカ製造設備、及びセメントクリンカの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 7/60 20060101AFI20240412BHJP

   C04B 7/44 20060101ALI20240412BHJP

   F27D 17/00 20060101ALI20240412BHJP

   B01D 45/02 20060101ALI20240412BHJP

【ＦＩ】

C04B7/60

C04B7/44 101

F27D17/00 104A

F27D17/00 104D

B01D45/02

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020062795

(22)【出願日】2020-03-31

(65)【公開番号】P2021160968

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-02-22

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】末益 猛

(72)【発明者】

【氏名】大場 康太

【審査官】大西 美和

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１１－５２６５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６６６８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ ２／００－３２／０２

Ｃ０４Ｂ ４０／００－４０／０６

Ｆ２３Ｊ １５／００

Ｆ２７Ｄ １７／００－９９／００

Ｂ０１Ｄ ４５／００－４５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメントクリンカ製造設備における塩素バイパスに設けられ、複数のガスを分岐させる本体部を有するチャンバであって、
前記本体部は、ガスを導入する複数の導入口と、ガスを導出する複数の導出口とを有し、
前記複数の導出口における前記ガスの導出方向が互いに異なり、
前記複数の導入口からの前記ガスの導入方向は、前記複数の導出口から導出される前記ガスの導出方向のいずれの方向とも異なり、
前記複数の導入口からは、前記セメントクリンカ製造設備において抽気された抽気ガスと冷却ガスとがそれぞれ導入される、チャンバ。

【請求項2】

前記複数の導入口から導入される前記ガスの導入方向に沿って延びる仮想流路は、前記複数の導出口のいずれからもずれている、チャンバ。請求項１に記載のチャンバ。

【請求項3】

前記本体部には、ダストを排出するダスト排出口が接続されている、請求項１又は２に記載のチャンバ。

【請求項4】

前記複数の導出口のうち少なくとも一つが、前記本体部の内部に挿入された筒体の先端部に設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項5】

前記複数の導入口のうち少なくとも一つが、前記本体部の内部に挿入された筒体の先端部に設けられている、請求項１～４のいずれか一項に記載のチャンバ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のチャンバを備える塩素バイパス設備。

【請求項7】

予熱仮焼部と、セメントキルンと、ライジングダクトと、前記ライジングダクト及び／又は前記セメントキルンの窯尻に接続される抽気管を有する塩素バイパス設備とを備え、
前記塩素バイパス設備は、請求項１～５のいずれか一項に記載のチャンバを備える、セメントクリンカ製造設備。

【請求項8】

セメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼工程と、
予熱及び仮焼された前記セメント原料を焼成して、セメントクリンカを製造する焼成工程と、
前記焼成工程で発生するキルン排ガスに含まれる揮発成分の少なくとも一部を、請求項７に記載の塩素バイパス設備でダストとして回収する回収工程と、を有する、セメントクリンカの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、チャンバ、塩素バイパス設備、セメントクリンカ製造設備、及びセメントクリンカの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

セメントクリンカ製造設備では多種多様の廃棄物が処理されている。近年、廃棄物処理量の増加に伴い、塩素及び硫黄等の揮発成分のセメントキルンへのインプット量が増加している。これらの揮発成分は、製造設備内に付着してコーチングを生成する要因となり、セメントクリンカ製造設備の操業に影響を及ぼす。このため、多くのセメントクリンカ製造設備には揮発成分を低減するために塩素バイパス設備が設置されている。

【0003】

特許文献１では、プローブ、サイクロン、チャンバ、冷却器及びバグフィルタ等を有する塩素バイパス設備に適用されるガス分岐装置が開示されている。このガス分岐装置は、セメント製造工程からの抽気ガスを導くガス入口ダクトと、チャンバと、ガス出口ダクトとを備える。このようなガス分岐装置において、チャンバにおけるガスの短絡流を防止するとともに、ガスの混合効果を確保するため、ガス入口ダクトとガス出口ダクトとを互いに距離をおいて接続することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－１３７６４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のようなチャンバでは、同一面に形成された複数のガス出口ダクトからガスが同じ方向に導出されるようになっているため、ガスの導入方向によっては導出されるガスのダスト濃度に偏りが生じることが懸念される。このような現象が生じると、チャンバでダストを回収する設計となっている場合、ダストの回収率も低下してしまうことが懸念される。また、ダストを回収する設計とはなっていなくても、出口ダクトから導出されるガスの性状が変動し、塩素バイパス設備の運転が不安定になってしまうことが懸念される。

【0006】

そこで、本開示では、塩素バイパス設備の運転を安定化することが可能なチャンバを提供する。また、そのようなチャンバを備えることによって、安定的に運転することが可能な塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造設備を提供する。また、安定的にセメントクリンカを製造することが可能なセメントクリンカの製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一側面に係るチャンバは、セメントクリンカ製造設備における塩素バイパスに設けられ、複数のガスを分岐させる本体部を有するチャンバであって、本体部は、ガスを導入する少なくとも一つの導入口と、ガスを導出する複数の導出口とを有し、複数の導出口におけるガスの導出方向が互いに異なり、導入口からのガスの導入方向は、複数の導出口から導出されるガスの導出方向のいずれの方向とも異なる。

【0008】

チャンバに複数の導出口を設ける場合、複数の導出口から導出されるガスの導出方向が同じであると、本体部内でガスの偏流が発生し易く、流動時間のばらつきが生じやすい。このため、ガスの冷却やダストの分離等を十分に行うことができない。これに対し、上記チャンバでは、複数の導出口におけるガスの導出方向が互いに異なるうえに、導入口からのガスの導入方向が、複数の導出口から導出されるガスの導出方向のいずれの方向とも異なっている。このため、導入口から導入されるガスが本体部内で十分に流動し、本体部内の内部空間を有効活用してガスの冷却やダストの分離等を効率よく行うことができる。したがって、塩素バイパス設備の運転を安定化することができる。ただし、上述のチャンバはダストを分離するものに限定されるものではなく、ダストは導出口から導出されるガスに同伴されてもよい。

【0009】

上記チャンバは、導入口から導入されるガスの導入方向に沿って延びる仮想流路は、複数の導出口のいずれからもずれていることが好ましい。これによって、導入口から導入されるガスが本体部で自由に流動せずにそのまま導出口から導出される、所謂短絡流が生じることを抑制できる。これによって、導入口から導入されるガスが本体部の内壁に衝突し易くなり、ガスの冷却及びダストの分離等を効率よく行うことができる。したがって、塩素バイパス設備の運転を一層安定化することができる。

【0010】

導入口からは、セメントクリンカ製造設備から抽気された抽気ガスを含むガスが導入され、複数の導出口からは、抽気ガスを含むガスが導出されることが好ましい。このような抽気ガスは、セメントキルンでの運転状態に応じて発生量及びダスト濃度が変動し易い。発生量の変動に伴って流量が変動したり、ダスト濃度が変動したりしても、上記チャンバは、分岐するガス同士の性状、温度及びダスト濃度等に差異が生じることを抑制できる。

【0011】

上記チャンバの本体部は、導入口を複数有し、複数の導入口からは、セメントクリンカ製造設備において抽気された抽気ガスと冷却ガスとがそれぞれ導入されることが好ましい。これによって、抽気ガスをチャンバにおいて冷却することができる。また、抽気ガスと冷却ガスは温度及び性状が大きく異なることが通常であるが、これらのガスを導入しても、本体部で十分に混合されるため、分岐するガス同士の性状、温度及びダスト濃度等に差異が生じることを抑制できる。

【0012】

上記チャンバの本体部には、抽気ガスに含まれるダストを排出するダスト排出口が接続されていることが好ましい。このチャンバでは、導入口から導入されるガスが本体部の内壁に衝突し易いため、効率よくガスからダストを分離し、分離したダストをダスト排出口から排出して回収することができる。

【0013】

導入口及び導出口のうち少なくとも一方が、本体部の内部に挿入された筒体の先端部に設けられていてもよい。これによって、ガスの導入口の位置及び導入方向、又は、ガスの導出口の位置及び導出方向を、高い自由度で設定することができる。したがって、分岐するガスの性状変動を一層抑制し、塩素バイパス設備の運転を一層安定化させることができる。

【0014】

本開示の一側面に係る塩素バイパス設備は、上述のいずれかのチャンバを備える。これによって、チャンバで分岐されるガスの温度及びダスト濃度等の性状変動が抑制されることから、塩素バイパス設備を安定的に運転することができる。

【0015】

本開示の一側面に係るセメントクリンカ製造設備は、予熱仮焼部と、セメントキルンと、ライジングダクトと、ライジングダクト及び／又はセメントキルンの窯尻に接続される抽気管を有する上述の塩素バイパス設備とを備える。このセメントクリンカ製造設備は、上述のいずれかのチャンバを有する塩素バイパス設備を備えることから、チャンバで分岐されるガスの温度及びダスト濃度等の性状変動が抑制される。したがって、セメントクリンカ製造設備を安定的に運転することができる。

【0016】

本開示の一側面に係るセメントクリンカの製造方法は、セメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼工程と、予熱及び仮焼された前記セメント原料を焼成して、セメントクリンカを製造する焼成工程と、焼成工程で発生するキルン排ガスに含まれる揮発成分の少なくとも一部を上述の塩素バイパス設備でダストとして回収する回収工程と、を有する。

【0017】

この製造方法では、上述の塩素バイパス設備でダストを回収する回収工程を有する。このため、安定的にダストを処理できることから、各工程が安定化し、安定的にセメントクリンカを製造することができる。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、塩素バイパス設備の運転を安定化することが可能なチャンバを提供することができる。また、そのようなチャンバを備えることによって、安定的に運転することが可能な塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造設備を提供することができる。また、安定的にセメントクリンカを製造することが可能なセメントクリンカの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施形態に係る塩素バイパス設備の概要を示す図である。

【図2】塩素バイパス設備に設けられるチャンバの一例を示す図である。

【図3】塩素バイパス設備に設けられるチャンバの一例を示す図である。

【図4】塩素バイパス設備に設けられるチャンバの一例を示す図である。

【図5】塩素バイパス設備に設けられるチャンバの一例を正面視したときの、一側面に接続された２つの導出管の導出方向を示す図である。

【図6】本体部の内部に設けられる障害物の例を示す正面図である。

【図7】一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備を示す図である。

【図8】比較例のチャンバの示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、場合により図面を参照して、本開示の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。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、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。

【0021】

図１は、一実施形態に係る塩素バイパス設備の概要を示す図である。塩素バイパス設備１００はセメントキルン５０と窯尻５２とライジングダクト５１を備えるセメントクリンカ製造設備２００に設けられ、セメントクリンカの製造に伴って生じる塩素等の揮発成分を含むキルン排ガスを抽気して、抽気ガスに含まれる塩素等の揮発成分をダストとして回収し、セメントクリンカ製造設備内の揮発成分を低減する。

【0022】

塩素バイパス設備１００は、ライジングダクト５１及び／又はセメントキルン５０の窯尻５２から、キルン排ガスを抽気し、抽気したキルン排ガスに冷却ガスを混合してキルン排ガスと冷却ガスを含む抽気ガスを得る抽気管１２と、抽気管１２に冷却ガスを供給するための導入ファン１４と、抽気管１２からの抽気ガスと冷却ガスを混合し、塊状のダストを分離するとともに、抽気ガスを含む混合ガスを分岐するチャンバ２０と、チャンバ２０に冷却ガスを導入するための導入ファン１５と、分岐された抽気ガスを揮発性アルカリ塩の融点以下に冷却する熱交換器２５と、冷却に伴って析出した、抽気ガスに含まれるダスト（塩素バイパスダスト）を、抽気ガスから分離する集塵器２６と、チャンバ２０、熱交換器２５及び集塵器２６を介して、抽気ガスを抽気する吸引ファン２８とを備える。抽気管１２は、抽気プローブと称されるものであってもよい。吸引ファン２８としては、シロッコファン及びターボファンなどの通常の吸引ファンが挙げられる。

【0023】

導入ファン１４は、冷却ガス導入部１０に冷却ガスを供給し、冷却ガス導入部１０は、抽気管１２に冷却ガスを導入する。導入ファン１５は、チャンバ２０に冷却ガスを導入する。冷却ガスは、常温の空気であってよく、工場等で発生する排気ガスを含むものであってもよい。排気ガスとしては、例えば、セメント製造工場に持ち込まれた下水汚泥等の含水汚泥の受け入れ、貯蔵及び発酵時に発生する臭気ガス、吸引ファン２８及び他工程の吸引ファンから排出される排出ガス等が挙げられる。

【0024】

チャンバ２０では、抽気ガスと冷却ガスを混合し、混合ガスを２つに分岐する。チャンバ２０で分岐された混合ガス（抽気ガス）は、それぞれ、熱交換器２５及び集塵器２６を順次流通する。抽気ガスと一緒に抽気された原料ダストはチャンバ２０で回収され、ダスト排出口から排出される。抽気ガスに含まれる残りのダストは集塵器２６で回収される。チャンバ２０で原料ダストを多く回収できると、集塵器２６で塩素濃度の高い塩素バイパスダストが回収できる。集塵器２６は、バグフィルタであってよく、湿式スクラバ等の湿式集塵器であってもよい。また、集塵器２６とは別に分級器を集塵器２６の上流又は下流に設けてもよい。

【0025】

塩素バイパス設備１００は、チャンバ２０の下流側が２系統に分岐している。例えば、キルン排ガス中の揮発成分の濃度が増加し、塩素バイパス設備１００で回収されるダストが増えた場合又はセメントキルン５０を増設した場合に、チャンバ２０の下流側を２系統に分岐することによって、塩素バイパス設備１００及びセメントクリンカ製造設備２００を安定的に運転することができる。

【0026】

図２は、塩素バイパス設備に設けられるチャンバの例を示す図である。チャンバ２０は、ガスが流動可能な内部空間を有する本体部４０と、本体部４０に接続され、本体部４０にガスを導入する２つの導入管３０，３２と、本体部４０に接続され、本体部４０で混合されたガスを本体部４０から導出する２つの導出管３４，３８と、本体部４０に接続され、抽気ガスから分離されるダストを排出するダスト排出管３６と、を有する。

【0027】

本体部４０と２つの導入管３０，３２との接続部には、導入口３０Ａ，３２Ａがそれぞれ形成され、本体部４０と２つの導出管３４，３８との接続部には、導出口３４Ｂ，３８Ｂがそれぞれ形成されている。本体部４０とダスト排出管３６との接続には、ダスト排出口３６Ｂが形成されている。すなわち、チャンバ２０は、本体部４０に、導入口３０Ａ，導入口３２Ａ、導出口３４Ｂ、導出口３８Ｂ及びダスト排出口３６Ｂを有している。

【0028】

導入管３０，３２を流通してきた抽気ガス６０と抽気ガスを冷却する冷却ガス６１は、本体部４０の面４０ａに形成された導入口３０Ａと導入口３２Ａから本体部４０にそれぞれ導入される。本体部４０に導入された抽気ガス６０と冷却ガス６１は本体部４０において合流し、混合される。本体部４０で流動して混合された混合ガス６２は、導出口３４Ｂ及び導出口３８Ｂから、それぞれ導出管３４及び導出管３８に導出される。このようにして、抽気ガスと冷却ガスを含む混合ガス６２はチャンバ２０で分岐される。抽気ガス６０に含まれていたダスト６５は、ダスト排出口３６Ｂからダスト排出管３６によって排出される。

【0029】

導出口３４Ｂ及び導出口３８Ｂにおける混合ガス６２の導出方向ｄ_２及びｄ_３は、どちらも、導入口３０Ａ及び３２Ａにおける抽気ガス６０及び冷却ガス６１の導入方向ｄ_０及びｄ_１と異なっている。そのため、導入された抽気ガス６０と冷却ガス６１は、本体部４０内で方向転換する必要がある。方向転換に伴ってこれらのガスの流れが乱れ、ガス同士の混合が促進される。また、導出口３４Ｂ及び導出口３８Ｂにおける混合ガス６２の導出方向ｄ_２及び導出方向ｄ_３も互いに異なっている。このように混合ガス６２同士も互いに導出方向が異なることによって、ガスの短絡流が発生し難くなり、本体部４０内のガスの流れが複雑化する。そのため、ガスの方向転換に伴う局所的な流速低下によってダストが失速することでダストが分離し易くなり、ダスト排出管３６からのダスト６５の回収量を増加することができる。また、ガスの流れの複雑化によってガス同士の混合を促進することができる。これに加えて、本体部４０内における混合ガスの流動時間のばらつきが低減され、本体部４０での冷却及びダスト６５の分離を促進することができる。

【0030】

本開示において、導入口におけるガスの導入方向は、導入管と本体部との接続部における接続角度に依存する。また、導出口におけるガスの導出方向は、導出管と本体部との接続部における接続角度に依存する。例えば、同一面に設けられた２つの導出口において、導出口を覆う仮想面と導出管の中心線との交点における仮想面と中心線とのなす角度が同一である場合、２つの導出方向は同一であり、当該角度が異なっている場合、２つの導出方向は互いに異なっている。同様に、例えば、同一面に設けられた２つの導入口（例えば、図２の導入口３０Ａ，３２Ａ）において、導入口を覆う仮想面と導入管３０，３２の中心線との交点における仮想面と中心線とのなす角度が同一である場合、２つの導入方向は同一であり、当該角度が異なっている場合、２つの導入方向は互いに異なっている。なお、ダスト排出口はガスの導出口とは異なるため、ダスト排出口における排出方向は、特に制限なく設定することが可能である。

【0031】

チャンバ２０では、複数の導入口３０Ａ，３２Ａから導入される抽気ガス６０，冷却ガス６１の導入方向ｄ_０，ｄ_１に沿って延びる複数の仮想流路ＶＬ_０，ＶＬ_１は、複数の導出口３４Ｂ，３８Ｂのいずれからもずれている。これによって、短絡流が生じることを抑制し、導入口３０Ａ，３２Ａから導入される抽気ガス６０，冷却ガス６１又はこれらの混合ガス６２が本体部４０の内壁に衝突し易くなり、混合ガス６２の冷却及びダスト６５の分離等を効率よく行うことができる。ここで、チャンバ２０内で抽気ガスの仮想流路ＶＬ_０及び冷却ガスの仮想流路ＶＬ_１が交わるようにガスを導入した場合、抽気ガス６０と冷却ガス６１が衝突し、ガスの混合及びダストの分離をさらに効率よく行うことができる。

【0032】

本開示における仮想流路とは、本体部の内部空間の一部を占める、ガスの導入口の開口縁から、当該ガスの導入方向に沿って延びる３次元の領域である。導入口が円形である場合、仮想流路は円柱形状となる。また、導入口が四角形である場合、仮想流路は四角柱形状となる。本体部の内部には、この仮想流路を遮断するように、障害物が設けられていてもよい。これによって、ガスの流路を複雑化して、本体部におけるガスの流動時間のばらつきを一層低減することができる。

【0033】

チャンバ２０では、複数の導出口３４Ｂ，３８Ｂは、本体部４０の面４０ｂ，面４０ｃに形成されている。このように、複数の導出口３４Ｂ，３８Ｂを互いに異なる面に設けることによって、本体部４０の内部空間におけるガスの偏流を一層抑制することができる。これによって、本体部４０の内部空間を一層有効活用し、混合ガス６２の冷却及びダスト６５の分離を一層促進することができる。

【0034】

図３は、塩素バイパス設備に設けられるチャンバの別の例を示す図である。チャンバ２０Ａは、ガスが流動可能な内部空間を有する本体部４０と、本体部４０に接続され、本体部４０にガスを導入する２つの導入管３１，３３と、本体部４０に接続され、本体部４０で混合された混合ガスを本体部４０から導出する２つの導出管３５，３７と、本体部４０に接続され、抽気ガスから分離されるダストを排出するダスト排出管３６と、を有する。

【0035】

導入管３１，３３は、本体部４０の内部に挿入された筒体３１Ｇ，３３Ｇを有する。筒体３１Ｇ，３３Ｇの先端部には、導入口３１Ａ，３３Ａが設けられている。本体部４０と、２つの導出管３５，３７との接続部には、導出口３５Ｂ，３７Ｂがそれぞれ形成されている。本体部４０とダスト排出管３６との接続には、ダスト排出口３６Ｂが形成されている。すなわち、チャンバ２０Ａは、本体部４０に、導入口３１Ａ，導入口３３Ａ、導出口３５Ｂ、導出口３７Ｂ及びダスト排出口３６Ｂを有している。

【0036】

導入管３１，３３を流通してきた抽気ガス６０と抽気ガス６０を冷却する冷却ガス６１は、筒体３１Ｇ，３３Ｇの先端部に形成された導入口３１Ａと導入口３３Ａから本体部４０にそれぞれ導入される。本体部４０に導入された抽気ガス６０と冷却ガス６１は本体部４０において合流し、流動して混合される。混合ガス６２は、導出口３５Ｂ及び導出口３７Ｂから、それぞれ導出管３５及び導出管３７に導出される。このようにして、抽気ガスと冷却ガスを含む混合ガス６２はチャンバ２０Ａで分岐される。抽気ガス６０に含まれていたダスト６５は、ダスト排出口３６Ｂからダスト排出管３６によって排出される。

【0037】

導出口３５Ｂ及び導出口３７Ｂにおける混合ガスの導出方向ｄ_４及び導出方向ｄ_５は互いに異なっている。また、導出方向ｄ_４及びｄ_５は、どちらも、導入口３１Ａ及び３３Ａにおける抽気ガス６０及び冷却ガス６１の導入方向ｄ_０及びｄ_１とも異なっている。また、導入口３１Ａ，３３Ａから導入される抽気ガス６０，冷却ガス６１の導入方向ｄ_０，ｄ_１に沿って延びる複数の仮想流路ＶＬ_１，ＶＬ_３は、複数の導出口３５Ｂ，３７Ｂのいずれからもずれている。

【0038】

チャンバ２０Ａでは、導入口３１Ａ，３３Ａが、本体部４０の内部に挿入された筒体３１Ｇ，３３Ｇの先端部に設けられている。本体部４０の内部に筒体３１Ｇ，３３Ｇを設けることによって、本体部４０内のガスの流動状態を高い自由度で調整することができる。例えば、塩素バイパス設備１００の設計当初と比較して、抽気ガス６０におけるダスト濃度、又は流量が大幅に変わった場合に、チャンバ２０Ａ自体を交換せずに、本体部４０の内部に挿入する筒体の長さや形状を変えることによって、本体部４０内のガスの流動状態を高い自由度で調整することが可能となる。

【0039】

本体部４０の内部に挿入される筒体の形状は直管に限定されず、曲がっていたり、絞り部を有したりしてもよい。また、チャンバ２０Ａでは、導入口３１Ａ，３３Ａの両方が本体部４０の内部に挿入された筒体３１Ｇ，３３Ｇの先端部に設けられているが、どちらか一方のみが本体部４０の内部に挿入された筒体の先端部に設けられていてもよい。また、導出口３５Ｂ，３７Ｂの少なくとも一方が、本体部４０の内部に挿入された筒体の先端部に設けられてもよい。この場合も、筒体の先端部における導出口３５Ｂ，３７Ｂでの混合ガス６２の導出方向ｄ_４、ｄ_５は互いに異なる。また、混合ガス６２の導出方向ｄ_４、ｄ_５は、抽気ガス６０及び冷却ガス６１の導入方向ｄ_０、ｄ_１とも異なる。

【0040】

図４は、塩素バイパス設備に設けられるチャンバのさらに別の例を示す図である。チャンバ２０Ｂは、ガスが流動可能な内部空間を有する本体部４０と、本体部４０に接続され、本体部４０にガスを導入する２つの導入管４１，４２と、本体部４０に接続され、本体部４０で混合された混合ガスを本体部４０から導出する２つの導出管４４，４６とを有する。本例のチャンバ２０Ｂはダストを排出するダスト排出管３６を有していない。この場合、ダストは、例えば、導出管４４，４６から混合ガスとともに導出され、チャンバ２０Ｂよりも下流側の集塵器２６で回収されてよい。

【0041】

図４には、導入口４１Ａ，４２Ａから導入される抽気ガス６０，冷却ガス６１の導入方向ｄ_０，ｄ_６に沿って延びる仮想流路は図示していないが、これらの仮想流路は、導出口４４Ｂ，４６Ｂのいずれからもずれている。

【0042】

導出口４４Ｂ及び導出口４６Ｂにおける混合ガスの導出方向ｄ_２及び導出方向ｄ_７は互いに異なっている。また、導出方向ｄ_２及びｄ_７は、どちらも、導入口４１Ａ及び４２Ａにおける抽気ガス６０及び冷却ガス６１の導入方向ｄ_０及びｄ_６とも異なっている。また、抽気ガス６０及び冷却ガス６１の導入方向ｄ_０及びｄ_６も互いに異なっている。このように、抽気ガス６０及び冷却ガス６１の導入方向が互いに異なることによって、抽気ガス６０と冷却ガス６１とが一層均一に混合される。これによって、導出口４４Ｂ，４６Ｂから導出される混合ガスの性状及び温度のばらつきを一層低減することができる。

【0043】

チャンバ２０Ｂでは、抽気ガス６０を導入する導入口４１Ａが本体部４０の面４０ａに、冷却ガス６１を導入する導入口４２Ａが本体部４０の面４０ｄに、それぞれ設けられている。このように、互いに異なる性状又は温度を有するガスを、複数の導入口から導入する場合、複数の導入口の少なくとも２つは、面４０ａと面４０ｄのように、本体部における対向面に設けられることが好ましい。これによって、導入されるガス同士が衝突しやすくなるため、一層均一に混合することができる。また、複数の導入口の少なくとも２つの仮想流路は、互いに重なるようにしてもよい。これによって、導入されるガス同士をさらに衝突しやすくすることができる。

【0044】

チャンバ２０Ｂでは、導出口４４Ｂ，４６Ｂが、導入口４１Ａ，４２Ａが設けられている面４０ａ，面４０ｄとは異なる面４０ｂ，面４０ｃに設けられている。このように、複数の導出口を、導入口が設けられている面とは異なる面に設けることによって、本体部４０の内部におけるガスの偏流を一層抑制することができる。また、複数の導出口を本体部の互いに異なる面に設けること、及び／又は、複数の導入口を本体部の互いに異なる面に設けることによって、本体部４０の内部におけるガスの偏流を一層抑制することができる。

【0045】

図４では、ダストを排出するダスト排出管を有していないが、別の変形例では、ダスト排出管を接続してもよい。この場合、ダスト排出管を本体部４０の面４０ｅに接続し、ダスト排出口を面４０ｅに設けることが好ましい。これによって、対向する導入口４１Ａ，４２Ａから導入された抽気ガス６０，冷却ガス６１が衝突することによって慣性力を失ったダストを円滑に排出することができる。抽気ガスに含むダストを円滑に排出し、導出される混合ガス６２にダストが同伴することを抑制する観点から、導出口４４Ｂ，４６Ｂは、ダスト排出口が設けられる面４０ｅとは異なる面（図４のように面４０ｂ，面４０ｃ）に設けることが好ましい。

【0046】

上述のチャンバの例は、複数の導出口が、いずれも本体部４０の異なる面に設けられていたが、これに限定されない。例えば、複数の導出口の少なくとも２つが、図５に示すように、本体部４０の同じ面４０ｆに形成されていてもよい。この場合、２つの導出口４８Ｂ，４９Ｂを覆う仮想面４８ａ，４９ａと、本体部４０に接続され、導出口４８Ｂ，４９Ｂを形成する導出管４８，４９の中心線との交点における、仮想面と中心線とのなす角度θ_１，θ_２が互いに異なっていればよい。これによって、導出口４８Ｂと導出口４９Ｂにおけるガスの導出方向ｄ_８，ｄ_９は互いに異なることとなる。ここで、導出口４８Ｂ，４９Ｂの間隔が大きくなる程、本体部４０内でガスの流れが乱れやすくなる。これによって、ガス同士の混合及びダストの分離がさらに促進される。なお、面４０ｆは、短絡流を十分に抑制する観点から、導入口が設けられる面と対向する対向面以外の面であることが好ましい。

【0047】

図６は、チャンバの本体部の内部に設けられる障害物の例を示す正面図である。チャンバ２０，２０Ａ，２０Ｂの本体部４０の内部には、図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、障害物として邪魔板７０Ａ又は７０Ｂを設けてもよい。これによって、導入される抽気ガス６０と冷却ガス６１の混合を促進したり、抽気ガス６０又は混合ガス６２からのダストの分離を促進したりすることができる。邪魔板７０Ａ及び邪魔板７０Ｂはそれぞれ、四角形の外形を有するとともに、複数の貫通孔７３を有する。このような貫通孔７３を有することによって、本体部４０において抽気ガス６０と冷却ガス６１の分岐と合流を繰り返し、２つのガスの混合を促進させることができる。貫通孔７３は、導入口から導入されるガスの仮想流路ＶＬと重ならないように設けることが好ましい。これによって、導入されるガスの短絡流を十分に抑制することができる。障害物の形状は、板状に限定されず、柱状部材、回転翼を有する回転部材であってもよい。

【0048】

図８は、比較例のチャンバを示す図である。チャンバ１２０は、ガスが流動可能な内部空間を有する本体部１４０と、本体部１４０に接続され、本体部１４０に抽気ガス６０を導入する導入管１３０と、本体部１４０に接続され、本体部１４０から抽気ガス６３，６４を導出する導出管１３２，１３４と、本体部１４０に接続され、抽気ガス６０から分離されるダストを排出するダスト排出管１３６と、を有する。

【0049】

本体部１４０と導入管１３０との接続部には、導入口１３０Ａが形成され、本体部１４０と２つの導出管１３２，１３４との接続部には、導出口１３２Ｂ，１３４Ｂがそれぞれ形成されている。本体部１４０とダスト排出管１３６との接続には、ダスト排出口１３６Ｂが形成されている。

【0050】

導出口１３２Ｂ及び導出口１３４Ｂにおける抽気ガス６３，６４の導出方向ｄ_２及び導出方向ｄ_９は互いに異なっている。しかしながら、導出方向ｄ_９は、導入口１３０Ａにおける抽気ガス６０の導入方向ｄ_０と同じである（図３における右方向）。このようなチャンバ１２０では、導入口１３０Ａから導入された抽気ガス６０が、そのまま導出口１３２Ｂから導出される短絡流となる可能性が極めて高い。したがって、本体部１４０内で抽気ガス６０の偏流が発生し、導出口１３２Ｂから導出される抽気ガス６３と、導出口１３４Ｂから導出される抽気ガス６４のダスト量が大きく異なることとなる。また、本体部１４０内での抽気ガス６０の偏流度合は、導入口１３０Ａから導入される抽気ガス６０の流量に大きく依存する。このため、抽気ガス６０の流量に応じて、導出口１３２Ｂから導出される抽気ガス６３と、導出口１３４Ｂから導出される抽気ガス６４のダスト量の差が変動することとなる。このため、塩素バイパスを安定的に運転することが困難となる。また、冷却ガスを導入する場合には、抽気ガス６３と抽気ガス６４の温度差の変動が顕著となる。

【0051】

図７は、一実施形態に係るセメントクリンカ製造設備を示す図である。セメントクリンカ製造設備２００は、セメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼部７０と、予熱及び仮焼されたセメント原料を焼成してセメントクリンカを得るセメントキルン５０と、セメントキルン５０で得られたセメントクリンカを冷却するクリンカクーラ８０と、塩素バイパス設備１００を備える。予熱仮焼部７０は、４つのサイクロンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４（プレヒータ）と仮焼炉７２とを有する。

【0052】

セメントキルン５０の窯尻５２と予熱仮焼部７０の仮焼炉７２とは、ライジングダクト５１で接続されている。ライジングダクト５１と窯尻５２の接続部には、セメントキルン５０で発生するキルン排ガスを抽気して、キルン排ガスに含まれるダストを回収する塩素バイパス設備１００の抽気管１２が接続されている。抽気管１２には、その周面の周方向に沿うように冷却ガスを導入する冷却ガス導入部１０が接続されている。セメントクリンカ製造設備２００は、塩素バイパス設備１００を備えることによって、セメントクリンカ製造設備２００内の揮発成分を低減することができる。

【0053】

サイクロンＣ１とサイクロンＣ２との接続部から導入されるセメント原料は、サイクロンＣ１、サイクロンＣ２、サイクロンＣ３、ライジングダクト５１、仮焼炉７２、及びサイクロンＣ４を流通してセメントキルン５０の窯尻５２に導入される。セメントキルン５０では、予熱及び仮焼されたセメント原料が、窯尻５２とは反対側に設けられたバーナ５４の燃焼によって加熱されセメントクリンカとなる。得られたセメントクリンカは、クリンカクーラ８０で冷却される。クリンカクーラ８０によって冷却された後、セメントクリンカが得られる。

【0054】

セメントクリンカ製造設備２００の塩素バイパス設備１００は、チャンバ２０を有する。チャンバ２０は、抽気管１２から導入される抽気ガスと導入ファン１５からの冷却ガスとを混合し、混合ガスを２つに分岐する。チャンバ２０で分岐された混合ガスは、それぞれ、熱交換器２５及び集塵器２６を順次流通する。チャンバ２０では、混合ガスに含まれるダストを分離してよい。混合ガスに含まれる残りのダストは集塵器２６で回収される。

【0055】

塩素バイパス設備１００は、チャンバ２０から導出される混合ガスの性状及び温度の変動が抑制されていることから、安定的に運転することができる。このような塩素バイパス設備１００を備えるセメントクリンカ製造設備２００も、安定的に運転することができる。なお、本実施形態では、塩素バイパス設備１００がチャンバ２０を有しているが、チャンバ２０の代わりに、チャンバ２０Ａ（２０Ｂ）又はこれらの変形例を有していてもよい。或いは、ライジングダクト５１又は窯尻５２に２つの抽気管１２を接続し、チャンバにおいて、２つの抽気ガスと冷却ガスとを混合し混合ガスを分岐するようにしてもよい。或いは、セメントキルン５０を２系統以上設けて、それぞれのキルン排ガスを抽気する抽気管１２からの抽気ガスをいずれかのチャンバに導入して、２つ以上の抽気ガス同士、又は、２つ以上の抽気ガスと冷却ガスとを混合し、分岐してもよい。

【0056】

一実施形態に係るセメントクリンカの製造方法は、セメントクリンカ製造設備２００を用いて行うことができる。この製造方法は、予熱仮焼部７０でセメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼工程と、予熱及び仮焼されたセメント原料を、窯尻５２からセメントキルン５０に導入し、セメントクリンカを製造する焼成工程と、焼成工程で発生するキルン排ガスに含まれる揮発成分の少なくとも一部を塩素バイパス設備１００でダストとして回収する回収工程と、を有する。また、焼成工程で得られたセメントクリンカを、クリンカクーラ８０で冷却するクリンカ冷却工程を有してよい。

【0057】

予熱仮焼工程では、セメント原料がサイクロンＣ１とサイクロンＣ２の間の流路から導入される。セメント原料は、サイクロンＣ１、サイクロンＣ２及びサイクロンＣ３を流通して予熱される。その後、ライジングダクト５１を経由して仮焼炉７２に導入され、仮焼される。仮焼炉７２には、石炭等の燃料を燃焼するバーナが設けられていてよい。仮焼炉７２で仮焼されたセメント原料（仮焼原料）は、サイクロンＣ４に導入され加熱される。

【0058】

焼成工程では、サイクロンＣ４で加熱された仮焼原料が窯尻５２に導入される。その後、セメントキルン５０において焼成されセメントクリンカとなる。回収工程では、抽気管１２において、キルン排ガスと冷却ガスとを混合して抽気ガスとする。この抽気ガスをチャンバ２０に導入し、冷却ガスと混合する。また、チャンバ２０では、抽気ガスに含まれるダストを回収する。このダストが原料ダストを含む場合、セメント原料として用いてもよい。

【0059】

チャンバ２０では、ダストが除去された混合ガスを２つに分岐する。分岐された混合ガスは、２つの熱交換器２５でそれぞれ冷却される。冷却に伴って生じるダストを含む抽気ガスは、それぞれの熱交換器２５の下流側に接続された集塵器２６に導入され、ダストが塩素バイパスダストとして回収される。このように回収工程でチャンバ２０を用いていることから、チャンバ２０で分岐された混合ガス（抽気ガス）の温度及び性状の変動を抑制できる。したがって、複数系統ある熱交換器２５及び集塵器２６の負荷変動が抑制され、各工程を安定的に運転することができる。

【0060】

上述の塩素バイパス設備１００及びセメントクリンカ製造設備２００に関する説明内容は、上記製造方法にも適用される。

【0061】

以上、本開示の幾つかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、各実施形態及び各変形例の各構成を組み合わせてもよいし、入れ替えてもよい。チャンバの本体部の形状は、立方体又は直方体の形状に限定されず、例えば、円柱状、五角柱状、四角錐状、又はこれらを変形した形状であってよい。また、ダスト排出部は、本体部の下部に形成された下方に向かって細くなるすり鉢状部分の下端に設けられてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本開示によれば、塩素バイパス設備の運転を安定化することが可能なチャンバを提供することができる。また、そのようなチャンバを備えることによって、安定的に運転することが可能な塩素バイパス設備及びセメントクリンカ製造設備を提供することができる。また、安定的にセメントクリンカを製造することが可能なセメントクリンカの製造方法を提供することができる。

【符号の説明】

【0063】

１０…冷却ガス導入部、１２…抽気管、１４，１５…導入ファン、２０…チャンバ、２５…熱交換器、２６…集塵器、２８…吸引ファン、３０，３１，３２，３３，４１，４２…導入管、３０Ａ，３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，４１Ａ，４２Ａ…導入口、３１Ｇ，３３Ｇ…筒体、３４，３５，３７，３８，４４，４６，４８，４９…導出管、３４Ｂ，３５Ｂ，３７Ｂ，３８Ｂ，４４Ｂ，４６Ｂ，４８Ｂ，４９Ｂ…導出口、３６…ダスト排出管、３６Ｂ…ダスト排出口、４０…本体部、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ…面、４８ａ，４９ａ…仮想面、５０…セメントキルン、５１…ライジングダクト、５２…窯尻、５４…バーナ、６０…抽気ガス、６１…冷却ガス、６２…混合ガス、６３，６４…抽気ガス、６５…ダスト、７０…予熱仮焼部、７０Ａ…邪魔板、７０Ｂ…邪魔板、７２…仮焼炉、７３…貫通孔、８０…クリンカクーラ、１００…塩素バイパス設備、１２０…チャンバ、１３０…導入管、１３０Ａ…導入口、１３２，１３４…導出管、１３２Ｂ，１３４Ｂ…導出口、１３４Ｂ…導出口、１３６…ダスト排出管、１３６Ｂ…ダスト排出口、１４０…本体部、２００…セメントクリンカ製造設備、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…サイクロン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】