特許 7488670 セメント原料焼成装置、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】2024-05-14

(45)【発行日】2024-05-22

(54)【発明の名称】セメント原料焼成装置、及び、セメントクリンカの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F27B 7/20 20060101AFI20240515BHJP

   C04B 7/44 20060101ALI20240515BHJP

   C04B 7/60 20060101ALI20240515BHJP

   F27D 17/00 20060101ALI20240515BHJP

【ＦＩ】

F27B7/20

C04B7/44

C04B7/60

F27D17/00 101G

F27D17/00 104K

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020038599

(22)【出願日】2020-03-06

(65)【公開番号】P2021139566

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-01-30

(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】井生 大地

(72)【発明者】

【氏名】中河 久典

(72)【発明者】

【氏名】村上 浩平

(72)【発明者】

【氏名】末益 猛

【審査官】杉田 隼一

(56)【参考文献】

【文献】特開昭４９－０５７０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０２８４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－０４２４５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５７－０８１８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０９２２３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２７Ｂ ７／２０

Ｃ０４Ｂ ７／４４

Ｃ０４Ｂ ７／６０

Ｆ２７Ｄ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セメントキルンと、仮焼炉と、前記セメントキルンの窯尻と前記仮焼炉とを接続するライジングダクトと、を備えるセメント原料焼成装置であって、
前記ライジングダクトは内壁面に前記セメントキルンからの排ガスの流路を絞る突起状の絞り部を備え、
前記ライジングダクトの中心線及び前記セメントキルンの本体部の回転軸を通る鉛直方向断面で見たときに、
前記絞り部の下向き面と前記内壁面とのなす角度が９０°未満であり、且つ、前記ライジングダクトの内径Ｗに対する前記絞り部の高さＨの比（Ｈ／Ｗ）が０．１～０．４である、セメント原料焼成装置。

【請求項2】

セメントキルンと、仮焼炉と、前記セメントキルンの窯尻と前記仮焼炉とを接続するライジングダクトと、を備えるセメント原料焼成装置であって、
前記ライジングダクトは内壁面に前記セメントキルンからの排ガスの流路を絞る突起状の絞り部を備え、
前記ライジングダクトの中心線及び前記セメントキルンの本体部の回転軸を通る鉛直方向断面で見たときに、
前記絞り部の下向き面と前記内壁面とのなす角度が９０°未満であり、且つ、前記仮焼炉と前記ライジングダクトの境界面を基準として、前記窯尻の立ち上がり部の下端までの距離Ｄ２に対する前記絞り部の頂部までの距離Ｄ１の比（Ｄ１／Ｄ２）が０．６以下である、セメント原料焼成装置。

【請求項3】

セメントキルンと、仮焼炉と、前記セメントキルンの窯尻と前記仮焼炉とを接続するライジングダクトと、を備えるセメント原料焼成装置であって、
前記ライジングダクトは内壁面に前記セメントキルンからの排ガスの流路を絞る突起状の絞り部を備え、
前記絞り部は、下方から上方に向かって前記ライジングダクトの前記流路を徐々に狭くするテーパー面を有し、
前記ライジングダクトの中心線及び前記セメントキルンの本体部の回転軸を通る鉛直方向断面で見たときに、前記ライジングダクトの内径Ｗに対する前記絞り部の高さＨの比（Ｈ／Ｗ）が、０．１～０．４である、セメント原料焼成装置。

【請求項4】

セメントキルンと、仮焼炉と、前記セメントキルンの窯尻と前記仮焼炉とを接続するライジングダクトと、を備えるセメント原料焼成装置であって、
前記ライジングダクトは内壁面に前記セメントキルンからの排ガスの流路を絞る突起状の絞り部を備え、
前記絞り部は、下方から上方に向かって前記ライジングダクトの前記流路を徐々に狭くするテーパー面を有し、
前記ライジングダクトの中心線及び前記セメントキルンの本体部の回転軸を通る鉛直方向断面で見たときに、前記仮焼炉と前記ライジングダクトの境界面を基準として、前記窯尻の立ち上がり部の下端までの距離Ｄ２に対する前記絞り部の頂部までの距離Ｄ１の比（Ｄ１／Ｄ２）が０．６以下である、セメント原料焼成装置。

【請求項5】

前記鉛直方向断面で見たときに、前記絞り部は山型形状を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載のセメント原料焼成装置。

【請求項6】

前記絞り部は、前記セメントキルン側の前記内壁面に設けられる、請求項１～５のいずれか一項に記載のセメント原料焼成装置。

【請求項7】

前記ライジングダクト及び／又は前記窯尻には塩素バイパス抽気口が設けられており、
前記絞り部は、前記塩素バイパス抽気口よりも上方に設けられる、請求項１～６のいずれか一項に記載のセメント原料焼成装置。

【請求項8】

前記絞り部は、前記仮焼炉と前記ライジングダクトとの境界面の全面において前記排ガスが下方から上方に向かって前記境界面を通過するように設けられる、請求項１～７のいずれか一項に記載のセメント原料焼成装置。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載のセメント原料焼成装置を用いたセメントクリンカの製造方法であって、
予熱仮焼部でセメント原料を予熱及び仮焼する工程と、
予熱及び仮焼された前記セメント原料を前記窯尻から前記セメントキルンに導入し、セメントクリンカを製造する工程と、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、セメント原料焼成装置、及び、セメントクリンカの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

セメント原料焼成装置には、セメント原料を予熱する複数のサイクロンと仮焼を行う仮焼炉とを有するニューサスペンションプレヒータが広く用いられている。このような焼成装置では、セメントキルンで生じた高温の排ガスは、セメントキルンの窯尻からライジングダクトを経由して仮焼炉に導入される。サイクロン及び仮焼炉において、高温の排ガスを利用してセメント原料が予熱及び仮焼される。仮焼炉で仮焼されたセメント原料は、最下段のプレヒータを経由して、窯尻からセメントキルン内に導入されて焼成される。

【0003】

セメント原燃料に用いられる産業廃棄物には、塩素等の揮発性成分が含まれている。このような成分がセメントキルン及びプレヒータ内で循環濃縮することを抑制するため、排ガスを抽気する塩素バイパスが設けられる。特許文献１では、塩素バイパスによる排ガスの抽気口の下方に邪魔板を設けることによって、窯尻で舞い上がったダストが抽気口に流入することを抑制する技術が提案されている。特許文献２では、抽気管の上にひさしを設けることによって、抽気管から抽気されるセメント原料の量を低減する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－６４９３９号公報

【文献】特開平９－３０１７５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

セメント原料焼成装置は、連続操業されることが通常であり、継続的に安定操業を行うことが求められる。通常のフローでは、仮焼炉で仮焼された仮焼原料は、高温ガスとともに最下段のサイクロンへと導かれる必要がある。ところが、原燃料の変化等の要因によって、一部の仮焼原料が予期せず炉内壁を伝ってライジングダクトを通過し窯尻へ流れ落ちる、所謂「抜け落ち」という現象が生じる場合がある。このような現象を放置すると、セメント原料の脱炭酸不足によって、セメントキルンの運転効率の低下、及びセメントクリンカの焼成不良が生じることが懸念される。

【0006】

そこで、本開示は、仮焼原料の「抜け落ち」を抑制し、安定的に運転をすることが可能なセメント原料焼成装置を提供する。また、本開示は、品質の変動を十分に抑制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】

本開示は、一つの側面において、セメントキルンと、仮焼炉と、セメントキルンの窯尻と仮焼炉とを接続するライジングダクトと、を備えるセメント原料焼成装置であって、ライジングダクトは内壁面にセメントキルンからの排ガスの流路を絞る突起状の絞り部を備え、ライジングダクトの中心線及びセメントキルンの本体部の回転軸を通る鉛直方向断面で見たときに、絞り部の下向き面と内壁面とのなす角度が９０°未満である、セメント原料焼成装置を提供する。

【0008】

上記セメント原料装置は、ライジングダクトの内壁面にセメントキルンからの排ガスの流路を絞る突起状の絞り部を有する。このため、ライジングダクト内を上昇する排ガスの流速を大きくして、ライジングダクト内を仮焼原料が流れ落ちる「抜け落ち」を抑制することができる。また、絞り部の下向き面と内壁面とのなす角度が９０°未満であることから、絞り部の直下において渦流が発生して排ガスの澱みが生じることが抑制される。これとともに、下向き面にコーチングが発生することが抑制され、コーチングの剥離及び落下に伴う運転の乱れを抑制することができる。これらの要因によって、セメント原料焼成装置の運転の安定化を図ることができる。

【0009】

本開示では、一つの側面において、セメントキルンと、仮焼炉と、セメントキルンの窯尻と仮焼炉とを接続するライジングダクトと、を備えるセメント原料焼成装置であって、ライジングダクトは内壁面にセメントキルンからの排ガスの流路を絞る突起状の絞り部を備え、絞り部は、下方から上方に向かってライジングダクトの流路を徐々に狭くするテーパー面を有する、セメント原料焼成装置を提供する。

【0010】

上記セメント原料焼成装置は、ライジングダクトの内壁面にセメントキルンからの排ガスの流路を絞る突起状の絞り部を有する。このため、ライジングダクト内を流通する排ガスの流速を大きくして、ライジングダクト内を仮焼原料が流れ落ちる「抜け落ち」を抑制することができる。また、絞り部は、下方から上方に向かってライジングダクトの流路を徐々に狭くするテーパー面を有することから、絞り部の直下において渦流が発生してガスの澱みが生じることが抑制される。これとともに、下向き面にコーチングが発生することが抑制され、コーチングの剥離及び落下に伴う運転の乱れを抑制することができる。これらの要因によって、セメント原料焼成装置の運転の安定化を図ることができる。

【0011】

上記セメント原料焼成装置を、ライジングダクトの中心線及びセメントキルンの本体部の回転軸を通る鉛直方向断面で見たときに、絞り部が山型形状を有することが好ましい。このような絞り部は、容易に加工することができる。

【0012】

上記絞り部は、セメントキルン側の内壁面に設けられることが好ましい。通常、ライジングダクト内を流通する排ガスの流速は、セメントキルン側とは反対側の方が大きくなる傾向にある。このため、絞り部をセメントキルン側に設ければ、排ガスの流通が阻害されず、上昇する排ガスの流速を効果的に大きくすることができる。

【0013】

ライジングダクト及び／又は窯尻には塩素バイパス抽気口が設けられていてよい。この場合、絞り部は、塩素バイパス抽気口の上方に設けられることが好ましい。これによって、仮焼原料の「抜け落ち」を抑制するとともに、抜け落ちた仮焼原料が塩素バイパス抽気口から抽気されることを十分に抑制できる。

【0014】

上記絞り部は、仮焼炉とライジングダクトとの境界面の全面において、排ガスが下方から上方に向かって境界面を通過するように設けられることが好ましい。これによって、境界面を通過する下降流がなくなることから、仮焼原料の「抜け落ち」を十分に抑制することができる。また、セメント原料焼成装置における排ガスの流通状態の安定性を十分に向上することができる。

【0015】

上記セメント原料焼成装置を、ライジングダクトの中心線及びセメントキルンの本体部の回転軸を通る鉛直方向断面で見たときに、ライジングダクトの内径Ｗに対する絞り部の高さＨの比（Ｈ／Ｗ）が０．１～０．４であることが好ましい。これによって、ライジングダクト内の圧力損失を小さく維持しつつ、仮焼原料の「抜け落ち」を十分に抑制することができる。その結果、セメント原料焼成装置の運転の一層の安定化を図ることができる。

【0016】

上記セメント原料焼成装置を、ライジングダクトの中心線及びセメントキルンの本体部の回転軸を通る鉛直方向断面で見たときに、仮焼炉とライジングダクトの境界面を基準として、窯尻の立ち上がり部の下端までの距離Ｄ２に対する絞り部の頂部までの距離Ｄ１の比（Ｄ１／Ｄ２）が０．６以下であることが好ましい。これによって、ライジングダクト内の排ガスの流速を十分に大きくしつつ、絞り部よりも上側に排ガスの下降流が発生することを十分に抑制することができる。これによって、セメント原料焼成装置の運転の一層の安定化を図ることができる。

【0017】

本開示は、一つの側面において、上述のいずれかのセメント原料焼成装置を用いたセメントクリンカの製造方法であって、予熱仮焼部でセメント原料を予熱及び仮焼する工程と、予熱及び仮焼されたセメント原料を窯尻からセメントキルンに導入し、セメントクリンカを製造する工程と、を有する、セメントクリンカの製造方法を提供する。

【0018】

この製造方法では、上述のいずれかのセメント原料焼成装置を用いている。このセメント原料焼成装置は安定的に運転することが可能であり、仮焼原料の「抜け落ち」、及びコーチングの落下等を抑制できる。したがって、品質変動が十分に抑制されたセメントクリンカを安定的に製造することができる。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、仮焼原料の「抜け落ち」を抑制し安定的に運転をすることが可能なセメント原料焼成装置を提供することができる。また、品質の変動を十分に抑制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】

【0020】

【図1】図１は、一実施形態に係るセメント原料焼成装置の全体構造を模式的に示す図である。

【図2】図２は、図１のセメント原料焼成装置におけるライジングダクトとその近傍の断面図である。

【図3】図３は、ライジングダクトを上方からみたときの図である。

【図4】図４は、図２の絞り部及びその周囲を拡大して示す断面図である。

【図5】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、絞り部の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、場合により図面を参照して、本発明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、本発明を説明するための例示であり、本発明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。

【0022】

図１は、一実施形態に係るセメント原料焼成装置の全体構造を模式的に示す図である。図１のセメント原料焼成装置１００は、セメント原料を予熱及び仮焼する予熱仮焼部１０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２０と、セメントキルン２０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３０とを備える。予熱仮焼部１０は、４つのサイクロンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４（プレヒータ）と仮焼炉１２とを有する。

【0023】

セメントキルン２０の窯尻２２と予熱仮焼部１０の仮焼炉１２とは、ライジングダクト１４で接続されている。ライジングダクト１４には、ライジングダクト１４内の排ガスを抽気して、抽気ガスを塩素バイパス４０に導入するプローブ４２が接続されている。

【0024】

塩素バイパス４０は、プローブ４２側から、抽気ガスを冷却する冷却部４３、チャンバ４５、熱交換器４６、集塵器４７及び吸引ファン４８をこの順に有する。抽気ガスは冷却部４３及び熱交換器４６で揮発性アルカリ塩の融点以下に冷却される。冷却に伴って析出した、抽気ガスに含まれる塩素バイパスダストは、集塵器４７で回収される。吸引ファン４８から排出される排出ガスは、例えば、セメントクリンカの冷却ガスとして、クリンカクーラ３０に導入されてもよい。塩素バイパス４０を備えることによって、セメント原料焼成装置１００内の揮発性成分を低減することができる。

【0025】

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１４、仮焼炉１２、サイクロンＣ４を流通してセメントキルン２０の窯尻２２に導入される。セメントキルン２０では、予熱及び仮焼されたセメント原料が、本体部２６の後端側に設けられたバーナ２４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３０で冷却される。クリンカクーラ３０によって冷却された後、セメントクリンカが得られる。

【0026】

図２は、セメント原料焼成装置１００におけるライジングダクト１４とその近傍を示す断面図である。図２は、ライジングダクト１４の中心線ＣＬ１及びセメントキルンの本体部２６の回転軸ＣＬ２を通る、ライジングダクト１４及びその近傍の鉛直方向断面を示している。セメントキルン２０の本体部２６で生じた排ガスの一部は、窯尻２２とライジングダクト１４との境界部に接続された塩素バイパス４０の抽気口４０ａから抽気される。これによって、塩素等の揮発分が、セメント原料焼成装置１００の内部に濃縮することが抑制できる。排ガスの他部は、窯尻２２を通って、ライジングダクト１４内に流入する。

【0027】

ライジングダクト１４のセメントキルン２０側の内壁面１４Ａに、内壁面１４Ａから、中心線ＣＬ１に向かって突出する突起状の絞り部５０を有する。絞り部５０は、図２に示す断面において山型形状を有しており、下方から上方に向かってライジングダクト１４の流路を徐々に狭くするテーパー面５１を有する。絞り部５０は、ライジングダクト１４内を上昇する排ガスの流路を絞っているため、絞り部５０近傍における排ガスの上昇流の流速を大きくすることができる。絞り部５０は、テーパー面５１を有することによって、絞り部５０の直下に排ガスの澱みが生じることを抑制できる。したがって、絞り部５０にコーチングが付着することが抑制され、コーチングの剥離及び落下に伴う運転の乱れを抑制することができる。

【0028】

絞り部５０は、ライジングダクト１４のセメントキルン２０側の内壁面１４Ａに設けられている。ここでいう「セメントキルン２０側の内壁面１４Ａ」とは、図３に示すようにライジングダクト１４とその内部を上方からみた図において、ライジングダクト１４の中心線ＣＬ１を通り、セメントキルンの本体部２６の回転軸ＣＬ２に直交する直線Ｙよりも、「セメントキルン２０」側にある内壁面を意味する。したがって、セメントキルンの本体部２６の真上に設けられている絞り部５０のみならず、ライジングダクト１４の周方向に沿ってずれて設けられている絞り部５０Ａも、セメントキルン２０側の内壁面１４Ａに設けられているといえる。

【0029】

図４は、図２に示される絞り部５０及びその周囲を拡大して示す断面図である。図４も、図２と同様にライジングダクト１４の中心線ＣＬ１及びセメントキルンの本体部２６の回転軸ＣＬ２を通る、ライジングダクト１４及びその近傍の鉛直方向断面を示している。絞り部５０の下向き面５１と内壁面１４Ａとのなす角度θ_１は９０°未満である。絞り部５０の直下において渦流の発生を十分に抑制する観点から、角度θ_１は好ましくは７５°未満であり、より好ましくは６０°以下である。これによって、下向き面５１にコーチングが発生することが十分に抑制され、コーチングの剥離及び落下に伴う運転の乱れを十分に抑制することができる。

【0030】

絞り部５０の上向き面５２と内壁面１４Ａとのなす角度θ_２は、上向き面５２へのダストの堆積を抑制する観点から、６０°未満であってよく、５０°未満であってもよい。絞り部５０が過大となることを抑制する観点から、角度θ_２は２０°以上であってよく、３０°以上であってもよい。

【0031】

本開示における「下向き面」とは、鉛直下向きの面のみならず、図２及び図４に示すような鉛直方向断面で見たときに、下向き面５１のように、鉛直下向きの面に対して９０°未満の角度で傾いている面も含む。また、本開示における「上向き面」とは、鉛直上向きの面のみならず、図２及び図４に示すような鉛直方向断面で見たときに、上向き面５２のように、鉛直上向きの面に対して９０°未満の角度で傾いている面も含む。すなわち、延長方向に沿う面以外の面は、「下向き面」又は「上向き面」となる。本開示における角度θ１は、下向き面とライジングダクトの内壁面とのなす角度のうち、絞り部側における角度である。角度θ２も、同様に、上向き面とライジングダクトの内壁面とのなす角度のうち、絞り部側における角度である。

【0032】

ライジングダクト１４の内径Ｗに対する絞り部５０の内壁面１４Ａからの高さＨの比（Ｈ／Ｗ）は、好ましくは０．１～０．４であり、より好ましくは０．１～０．３である。これによって、ライジングダクト内の圧力損失を小さく維持しつつ、仮焼原料の「抜け落ち」を十分に抑制することができる。その結果、セメント原料焼成装置の運転の一層の安定化を図ることができる。なお、ライジングダクトの水平方向断面が真円ではない場合、内径Ｗは、当該断面における断面積を円換算したときの直径（内径）として求められる。絞り部５０の頂部が複数ある場合、高さＨは、図２及び図４に示す鉛直方向断面における絞り部５０の最大高さとして求められる。

【0033】

図２及び図４に示す鉛直方向断面で見たときに、仮焼炉１２とライジングダクト１４の境界面Ｐを基準として、窯尻２２の立ち上がり部の下端２２ａまでの距離Ｄ２に対する絞り部５０の頂部までの距離Ｄ１の比（Ｄ１／Ｄ２）は、好ましくは０．６以下であり、より好ましくは０．５以下である。これによって、ライジングダクト１４内の排ガスの流速を十分に大きくしつつ、絞り部５０よりも上側に排ガスの下降流が発生することを十分に抑制することができる。比（Ｄ１／Ｄ２）は、０．２以上であってよく、０．３以上であってもよい。これによって、瞬間的に仮焼原料の「抜け落ち」が発生しても、塩素バイパス４０に仮焼原料が抽気されることを十分に抑制することができる。なお、窯尻２２の立ち上がり部とは、図２に示されるように、窯尻２２の上部の鉛直方向に沿って設けられる壁をいう。

【0034】

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、絞り部の変形例を示す断面図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、図２及び図４と同様にライジングダクト１４の中心線ＣＬ１及びセメントキルンの本体部２６の回転軸ＣＬ２を通る、ライジングダクト１４及びその近傍の鉛直方向断面を示している。図５（Ａ）では、絞り部５０ａは略半円形状を呈している。絞り部５０ａも、下方から上方に向かってライジングダクトの流路を徐々に狭くするテーパー面５１を有している。このようにテーパー面５１は曲面で構成されてもよい。

【0035】

絞り部５０ａのように、下向き面が曲面である場合、内壁面１４Ａと下向き面とのなす角度θ_１は、下向きとなっている周面の接線と内壁面１４Ａとのなす角度のうち最大角度として求められる。図５（Ａ）では、絞り部５０ａの下端５３における接線Ｔと内壁面１４Ａとのなす角度がθ_１となる。図５（Ａ）には示していないが、角度θ_２も、同様にして求めることができる。すなわち、絞り部５０ａの上端における接線と内壁面１４Ａとのなす角度がθ_２となる。このようにして求められる角度θ１及びθ２の範囲は、絞り部５０と同じであってよい。

【0036】

図５（Ｂ）では、絞り部５０ｂは台形形状を有している。テーパー面（下向き面）５１と内壁面１４Ａとのなす角度θ_１の範囲は、絞り部５０と同じであってよい。上向き面５２と内壁面１４Ａとのなす角度θ_２の範囲も、絞り部５０と同じであってよい。

【0037】

絞り部５０の幾つかの変形例を説明したが、絞り部の断面形状は、上述したような三角形、及び台形等の山型形状に限定されない。また、図２、図４及び図５では、山型形状を有する絞り部５０，５０ａ，５０ｂが設けられた部分が、ライジングダクト１４の他の部分よりも肉厚になっているが、これに限定されない。例えば、ライジングダクト１４の外形をなす構造体の一部分を、外側から内部に向かって凹ませて内部に突起状の絞り部を形成してもよい。また、絞り部５０は、例えば断熱材を用いて形成してもよい。

【0038】

図２に戻り、絞り部５０は、塩素バイパス４０の抽気口４０ａの上方に設けられていることから、「抜け落ち」した仮焼原料が塩素バイパス４０に抽気されることを抑制できる。絞り部５０は、絞り部５０の高さＨ（最大高さ）を有する部分が、塩素バイパス４０の抽気口４０ａの中心部の鉛直上方に位置するように設けられることが好ましい。なお、塩素バイパス４０の接続位置は、図２の位置に限定されず、窯尻２２に接続されていてもよく、ライジングダクト１４に接続されていてもよい。また、別の変形例では塩素バイパス４０はなくてもよい。

【0039】

絞り部５０の頂部の領域Ｖ_１における排ガスの上昇流の流速は、仮焼原料の「抜け落ち」を十分に抑制しつつ、渦流の発生を十分に抑制する観点から、絞り部５０がない場合の排ガスの流速の１．１～４倍であってよく、１．３～３倍であってよい。領域Ｖ_１における排ガスの流速は、例えば、絞り部５０の高さＨを変えることで調節することができる。

【0040】

絞り部５０を設けると、絞り部５０の上方における排ガスの上昇流の流速が低下する傾向にある。領域Ｖ_２における排ガスの上昇流の流速は、仮焼原料の「抜け落ち」と排ガスの逆流を十分に抑制する観点から、絞り部５０がない場合の排ガスの流速の０．２～２倍であってよく、０．４～１．５倍であってよい。領域Ｖ_２における排ガスの流速は、絞り部５０の長さＬ、又は、絞り部５０の位置（距離Ｄ１）を変えることで調節することができる。

【0041】

絞り部５０は、仮焼炉１２とライジングダクト１４との境界面Ｐの全面において、排ガスが下方から上方に向かって境界面Ｐを通過するように設けられることが好ましい。これによって、境界面Ｐでは上昇流のみが存在することとなる。したがって、仮焼原料の「抜け落ち」を十分に抑制するとともに、セメント原料焼成装置１００における排ガスの流通状態の安定性を十分に向上することができる。ただし、境界面Ｐの一部において下降流が発生して仮焼原料がライジングダクト１４内に流入したとしても、絞り部５０の頂部の領域Ｖ１における排ガスの上昇流の流速が大きいため、仮焼原料をこの上昇流に乗せて、仮焼炉１２に戻すことができる。したがって、仮焼原料の「抜け落ち」を抑制することができる。

【0042】

セメント原料焼成装置１００では、絞り部５０の直下において渦流が発生して排ガスの澱みを生じることが抑制される。これとともに、絞り部５０の下向き面５１にコーチングが発生することが抑制され、コーチングの剥離及び落下に伴う運転の乱れを抑制することができる。これらの要因によって、セメント原料焼成装置１００の運転の安定化を図ることができる。

【0043】

一実施形態に係るセメントクリンカの製造方法は、セメント原料焼成装置１００を用いて行うことができる。この製造方法は、予熱仮焼部１０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、ライジングダクト１４を経由して窯尻２２からセメントキルン２０に導入し、セメントクリンカを製造する焼成工程と、を有する。この製造方法は、仮焼炉１２及び／又はライジングダクト１４から揮発分を含む排ガスを塩素バイパス４０に抽気して塩素バイパスダストを回収する回収工程を有してよい。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３０で冷却する冷却工程を有してよい。

【0044】

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、仮焼炉１２に導入され、仮焼される。仮焼炉１２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１２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。

【0045】

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２２に導入される。その後、セメントキルンの本体部２６において焼成されセメントクリンカとなる。この製造方法では、セメント原料焼成装置１００を用いていることから、仮焼原料の「抜け落ち」、及びコーチングの落下等を抑制できる。したがって、品質変動が十分に抑制されたセメントクリンカを安定的に製造することができる。

【0046】

以上、本開示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い。

【実施例】

【0047】

実施例及び比較例を参照して本開示の内容をより詳細に説明するが、本開示は下記の実施例に限定されるものではない。

【0048】

（実施例１～７、比較例１）
図２，図４に示すような、仮焼炉、ライジングダクト、絞り部及び窯尻を備える構造物の内部における排ガスの流動を、市販の熱流体解析ソフト「ＡＮＳＹＳ ＦＬＵＥＮＴ Ｒ１９．２」（商品名）を用いてシミュレーションした。まず、絞り部がない場合を比較例１としてシミュレーションした。そして、絞り部のサイズ（高さＨ、長さＬ及び角度θ_１）、仮焼炉とライジングダクトの境界面から絞り部の頂部までの距離Ｄ１、当該境界面から窯尻の立ち上がり部の下端までの距離Ｄ２、並びに、ライジングダクトの内径Ｗを、表１に示すとおりに設定し、実施例１～７とした。いずれの実施例においても、ライジングダクトの中心線ＣＬ１及びセメントキルンの本体部の回転軸ＣＬ２を通る鉛直方向断面で見たときの絞り部の形状は山型形状（具体的には、角度θ_１＝角度θ_２である二等辺三角形状）とした。比較例１及び実施例１～７において、図２に示す領域Ｖ１及び領域Ｖ２における排ガスの速度をシミュレーションで求めた。

【0049】

図２の領域Ｖ１及びＶ２において、比較例１の排ガスの流速に対する、各実施例の排ガスの流速の比をそれぞれ求めた。結果は表１に示すとおりであった。表１中、排ガスの流速比が正の数値は上昇流であることを示し、負の数値は下降流であることを示す。また、比較例１のライジングダクト内の流路の圧力損失に対する、各実施例におけるライジングダクト内の流路の圧力損失の比をそれぞれ求めた。これらの結果は表１に示すとおりであった。

【0050】

【表1】

【0051】

表１に示すとおり、絞り部を設けることによって、ライジングダクト内の領域Ｖ１における排ガスの上昇流の速度を大きくできることが確認された。実施例１～４では、領域Ｖ１及びＶ２の両方において、排ガスの流れの向きが上昇流となっていることから、仮焼原料が仮焼炉からライジングダクト内に流入することを十分に抑制できることが確認された。また、これらの実施例では、ライジングダクト内の流路の圧力損失も、比較例１と大きく変わらなかった。

【0052】

実施例５～７では、領域Ｖ２において、排ガスの流れの向きが下降流となっていた。しかしながら、領域Ｖ１において、上向きの排ガスの流速が十分に大きくなっているため、仮焼原料が仮焼炉に一旦流入しても、その仮焼原料を上昇流に乗せて、仮焼炉に戻すことができる。したがって、実施例１～７では、仮焼原料の「抜け落ち」を抑制し、安定的に運転を行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本開示によれば、仮焼原料の「抜け落ち」を抑制し安定的に運転をすることが可能なセメント原料焼成装置を提供することができる。また、品質の変動を十分に抑制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】

【0054】

１０…予熱仮焼部、１２…仮焼炉、１４…ライジングダクト、１４Ａ…内壁面、２０…セメントキルン、２２…窯尻、２２ａ…立ち上がり部の下端、２４…バーナ、２６…本体部、３０…クリンカクーラ、４０…塩素バイパス、４０ａ…抽気口、４２…プローブ、４３…冷却部、４５…チャンバ、４６…熱交換器、４７…集塵器、４８…吸引ファン、５０，５０Ａ，５０ａ，５０ｂ…絞り部、５１…テーパー面（下向き面）、５２…上向き面、５３…下端、１００…セメント原料焼成装置、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４…サイクロン、Ｐ…境界面、Ｔ…接線、Ｖ_１，Ｖ_２…領域、Ｗ…内径。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】