專利名稱：混合煅燒爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于以高濃度回收在被煅燒物中混合過熱煅燒物而進行煅燒時產(chǎn)生的、或在水泥制造設(shè)備中主要在水泥原料的煅燒時產(chǎn)生的CO2氣體的混合煅燒爐。
背景技術(shù)：
近年來，在全世界以及全部產(chǎn)業(yè)中，都嘗試推進減少作為全球變暖化的主要原因的二氧化碳(CO2)氣體。而水泥產(chǎn)業(yè)與電力、鋼鐵等一起是CO2氣體的排出量多的產(chǎn)業(yè)之一，該水泥產(chǎn)業(yè)中的(X)2氣體的排出減少對整個日本的(X)2氣體的排出減少起到很大的貢獻。圖18表示上述水泥產(chǎn)業(yè)中的一般性的水泥制造設(shè)備，圖中符號1為用于燒成水泥原料的回轉(zhuǎn)窯(水泥窯)。而在該回轉(zhuǎn)窯1的圖中左方的窯尾部分2并列地設(shè)置有用于預熱水泥原料的兩組預熱器3，同時在圖中右方的窯前設(shè)置有用于加熱內(nèi)部的主燃燒器5。應(yīng)予說明，圖中符號 6為用于冷卻燒成后的水泥熟料的熟料冷卻器。其中，各預熱器3通過串聯(lián)配置在上下方向上的多段旋風分離器構(gòu)成，由供給管路4供給到最上段的旋風分離器的水泥原料隨著依次落下到下方的旋風分離器，被從下方上升的來自回轉(zhuǎn)窯1的高溫的廢氣預熱，進而由從下方數(shù)第二段的旋風分離器抽出而被送到煅燒爐7中，在該煅燒爐7中通過燃燒器7a加熱進行煅燒后，從最下段的旋風分離器通過輸送管3a導入到回轉(zhuǎn)窯1的窯尾部分2。另一方面，在窯尾部分2設(shè)置將由回轉(zhuǎn)窯1排出的燃燒廢氣向最下段的旋風分離器供給的廢氣管北，被送至上述旋風分離器的廢氣依次送到上方的旋風分離器，對上述水泥原料進行預熱的同時，最終從最上段的旋風分離器的上部通過排氣扇9經(jīng)由排氣管路8 進行排氣。在包括這種結(jié)構(gòu)的水泥制造設(shè)備中，首先用預熱器3將作為水泥原料的主要原料所含有的石灰石(CaCO3)預熱，接著在煅燒爐7以及預熱器3的最下段的旋風分離器中煅燒后，在回轉(zhuǎn)窯1內(nèi)，在約1450°C的高溫氣氛下燒成，由此制造水泥熟料。并且，在該煅燒中，發(fā)生CaCO3 — Ca(HO)2丨所示的化學反應(yīng)，產(chǎn)生(X)2氣體(因原料起源引起的CO2氣體的產(chǎn)生)。這種因原料起源所引起的CO2氣體的濃度原理上為100%。 此外，為了將上述回轉(zhuǎn)窯1保持在上述高溫氣氛下，而在主燃燒器5中燃燒化石燃料，結(jié)果由于該化石燃料的燃燒也會產(chǎn)生CO2氣體(因燃料起源引起的CO2氣體的產(chǎn)生)。其中，在來自主燃燒器5的廢氣中含有大量的燃燒用空氣中的隊氣體，因此該廢氣中含有的因燃料起源引起的(X)2氣體的濃度低、約為15%。結(jié)果在由上述水泥窯排出的廢氣中，混雜有上述濃度高的因原料起源引起的CO2 氣體和濃度低的因燃料起源引起的CO2，因此盡管該(X)2的排出量多，但是其CO2濃度為 30 35%左右，存在難以回收的問題。與此相對地，作為現(xiàn)在正在開發(fā)的CO2氣體的回收方法，有液體回收方式、膜分離方式、固體吸附方式等，但是仍然存在回收成本極高的問題。此外，作為防止由上述水泥制造設(shè)備排出的(X)2導致全球變暖化的方法，還提出了將以低濃度由該排出源排出的(X)2分離、回收并提高濃度至約100%，液化后存積在地中的方法等，但是用于分離、回收的成本高，同樣地不能實現(xiàn)。另一方面，在下述專利文獻1中，作為將在石灰石的燒成過程中產(chǎn)生的CO2氣體以利用價值高的高純度(X)2氣體的形式進行回收的裝置，提出了(X)2氣體的生成回收裝置，該裝置具備供給石灰石的分解反應(yīng)塔、供給作為熱介質(zhì)的生石灰(CaO)的同時通過燃燒氣體將該生石灰加熱到石灰石的煅燒溫度以上的再熱塔、和連接這些分解反應(yīng)塔與再熱塔的連接管。并且，在上述以往的回收裝置中，將在再熱塔中加熱的生石灰通過連接管供給到分解反應(yīng)塔，形成流化床而燒成石灰石，由此在該分解反應(yīng)塔內(nèi)生成CO2氣體，同時排出由此產(chǎn)生的生石灰的一部分，其它部分再次通過連接管送入到再熱塔進行再加熱。如此，根據(jù)上述CO2氣體的生成回收裝置，通過將作為進行石灰石的分解反應(yīng)的場所的分解反應(yīng)塔與作為產(chǎn)生分解反應(yīng)所需的熱量的場所的再熱塔分離，可以防止因石灰石的分解反應(yīng)而產(chǎn)生的CO2氣體與因熱介質(zhì)加熱而產(chǎn)生的燃燒廢氣混合，因此可以由分解反應(yīng)塔回收高濃度的CO2氣體。專利文獻1 :日本特開昭57-67013號公報(發(fā)明所要解決的課題)
若欲使用通過上述專利文獻1中公開的(X)2氣體的生成回收裝置而生成的CaO來制造水泥，則通過上述生成回收裝置燒成石灰石后，必須進一步加入粘土等的Si02、A1203、Fe2O3 等其它水泥原料，在水泥窯中進行燒成。因此，必須將原料的制粉以兩套系統(tǒng)獨立進行，存在設(shè)備大型化的問題。此外，通常引發(fā)石灰石的煅燒反應(yīng)的溫度，如圖19所示，隨著氣氛中的CO2氣體濃度升高而急劇上升，若接近100%(相當于大氣壓(Iatm)下的分壓latm)，則需要超過860°C 的溫度。因此，為了提高CO2氣體的回收率，必須將石灰石加熱到過度高溫，還存在導致燃料成本高漲的問題。進一步地，在上述CO2氣體的生成回收裝置中，使用生石灰作為過熱煅燒物，通過該生石灰將作為被煅燒物的石灰石加熱、煅燒，因此若利用兩者混合時產(chǎn)生的(X)2氣體進行流動化或噴射化，則通常為了得到充分的(X)2氣體回收量，作為過熱煅燒物的上述生石灰的量多于作為被煅燒物的上述石灰石的量。結(jié)果，投入作為被煅燒物的上述石灰石時，與作為過熱煅燒物的上述生石灰接觸，迅速產(chǎn)生CO2氣體，還存在不能形成均一的流化床或噴射床的問題。此外，在運轉(zhuǎn)初期，還存在難以形成流化床或噴射床的問題。進一步地，在上述專利文獻1的CO2氣體生成回收裝置中，使用生石灰作為熱介質(zhì)，通過該生石灰加熱石灰石進行煅燒，因此雖然流動化容易，但是必須在再熱塔中預先將上述生石灰加熱到石灰石的煅燒溫度以上、具體地說1000°c以上，因此還存在在再熱塔內(nèi)流動的生石灰等粉末易固化，在連接管等處產(chǎn)生附著或堵塞而不能運轉(zhuǎn)的問題。另一方面，使用粒徑大于水泥原料的熱介質(zhì)時，雖然不會在連接管等處產(chǎn)生附著或堵塞等，但是難以實現(xiàn)流動化，由熱介質(zhì)釋放熱需要時間，還存在難以有效地進行混合煅燒的問題。進一步地，為了使水泥原料在熱介質(zhì)間的空隙中流動化，必須增加爐的截面積以抑制空筒風速。但是，即使增大爐的截面積來抑制空筒風速，若由上部1個位置投入上述水泥原料，則上述水泥原料的分散差，與熱介質(zhì)接觸就迅速產(chǎn)生CO2氣體，不能形成均一的流化床，也會存在煅燒效率有可能降低的問題。進一步地，通過將粒徑大于水泥原料的熱介質(zhì)由分解反應(yīng)塔的上部投入、由下部抽出，形成移動層，利用在熱介質(zhì)間的空隙中產(chǎn)生的(X)2氣體使水泥原料噴射化，回收該(X)2 氣體與經(jīng)煅燒的上述水泥原料時，將上述水泥原料由上部投入時產(chǎn)生CO2氣體，在供給到上述移動層之前由上部排出。結(jié)果還存在(X)2氣體的產(chǎn)生量不穩(wěn)定的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的，其課題在于，提供可以通過流化床型或噴射床型以高濃度分離、回收在被煅燒物中混合過熱煅燒物而進行煅燒時產(chǎn)生的(X)2氣體的混合煅燒爐。進而本發(fā)明的課題在于，提供混合煅燒爐，其中，即使在熱介質(zhì)的粒徑大于水泥原料的情況下，也可以容易地進行流動化或噴射化，以高濃度分離、回收在水泥制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體。(1)本發(fā)明的第一 第五方式
為了解決上述課題，本發(fā)明的第一方式的混合煅燒爐為在被煅燒物中混合過熱煅燒物引發(fā)煅燒反應(yīng)的混合煅燒爐，其特征在于，其為流化床型或噴射床型，同時具備供給上述被煅燒物的多個供給管路。此外，本發(fā)明的第二方式的特征在于，在上述第一方式中，上述混合煅燒爐具備在運轉(zhuǎn)初期通過空氣而進行流動化或噴射化，通過CO2氣體的產(chǎn)生自發(fā)地流動化或噴射化之后，停止供給上述空氣的流動化或噴射化裝置。并且，本發(fā)明的第三方式的特征在于，在上述第一或第二方式中，上述過熱煅燒物具有與上述被煅燒物相同的粒徑。其中，相同的粒徑指的是平均粒徑同等。例如，若上述被煅燒物為水泥原料，則通過在上述過熱煅燒物中使用水泥原料來使平均粒徑同等。進一步地，本發(fā)明的第四方式的特征在于，在上述第一或第二方式中，上述被煅燒物為煅燒前的水泥原料。此外，本發(fā)明的第五方式的特征在于，在上述第一或第二方式中，上述被煅燒物為煅燒前的石灰石。(本發(fā)明的第一 第五方式的效果)
在本發(fā)明的第一 第五方式的混合煅燒爐中，被煅燒物通過多個供給管路供給而與過熱煅燒物混合。由此，在流化床型或噴射床型的上述混合煅燒爐中，上述被煅燒物通過上述過熱煅燒物進行煅燒的場所分散，由產(chǎn)生的(X)2氣體，引發(fā)更均一的流動化或噴射化。結(jié)果，上述混合煅燒爐內(nèi)被由被煅燒物的煅燒產(chǎn)生的(X)2氣體充滿，該(X)2氣體濃度約為100%。如此若利用上述混合煅燒爐，則可以由CO2氣體排氣管回收來自上述混合煅燒爐的約100%濃度的(X)2氣體。并且，在本發(fā)明的第二方式中，具備通過在運轉(zhuǎn)初期時向上述流化床型或噴射床型的上述混合煅燒爐內(nèi)供給空氣，產(chǎn)生流動化或噴射化的(X)2氣體，并且，在利用產(chǎn)生的(X)2氣體自發(fā)地進行流動化或噴射化后，停止供給上述空氣的流動化或噴射化裝置，因此可以從運轉(zhuǎn)初期就產(chǎn)生穩(wěn)定的ω2氣體。結(jié)果可以極カ抑制煅燒損失，可以有效地回收高濃度的CO2氣體。進ー步地，如本發(fā)明的第三方式那樣，由于上述過熱煅燒物與被煅燒物具有相同粒徑，因此在上述流化床型或噴射床型的上述混合煅燒爐內(nèi)，順利地進行流動化或噴射化的作用。結(jié)果可以選擇性地以高濃度回收煅燒時產(chǎn)生的原料起源的co2。此外，特別是在本發(fā)明的第四方式中，由于上述被煅燒物使用煅燒前的水泥原料， 通過使上述混合煅燒爐內(nèi)在接近100%的高濃度的(X)2氣體氣氛下，雖然被煅燒物的煅燒溫度升高，但是在水泥原料中含有石灰石(CaCO3)的同時還含有粘土、硅石和氧化鐵原料，即 SiO2^Al2O3 和 Fe2O3-并且，上述水泥原料在800 900°C左右的氣氛下，發(fā)生 2CaC03+Si02 — 2Ca0 · Si02+2C02 (1)
2CaC03+ Fe2O3 — 2Ca0 · Fe203+2C02 (2)
CaCO3+ Al2O3 — CaO · A1203+C02 個(3)
所示的反應(yīng)，最終生成作為構(gòu)成水泥熟料的硅酸鈣化合物的阿里特(3Ca0· SiO2) 和貝利特(2Ca0 · SiO2)以及作為間隙相的鋁酸鹽相(3Ca0 · Al2O3)和鐵素體相 (4CaO · Al2O3 · Fe2O3)。此時，由圖5所示的上述⑴式的反應(yīng)溫度的圖、圖6所示的上述⑵式的反應(yīng)溫度的圖以及圖7所示的上述(3)式的反應(yīng)溫度的圖可知，即使在縱軸所示的CO2氣體的分壓升高吋，也可以在更低的溫度下發(fā)生上述反應(yīng)。進ー步地，在上述水泥原料中，除了發(fā)生上述(1) ( 式所示的反應(yīng)之外，由硅石、粘土等石灰石以外的原料帶入的Si02、Al2O3、！^e2O3或其它微量成分形成礦化劑，促進碳酸鈣的熱分解，因此如圖8所示可知，與単獨碳酸鈣的情況相比，熱分解的開始溫度和結(jié)束溫度都降低。應(yīng)予說明，圖8中，由對上述水泥原料(進料)的樣品和単獨石灰石(CaCO3) 的樣品分別以接近通常的水泥制造設(shè)備中的加熱速度的lOk/sec的速度進行加熱時的重量變化，確認了上述熱分解的推移。其中，通過上述礦化劑的存在，與単獨碳酸鈣的情況相比，熱分解的開始溫度和結(jié)束溫度都降低，其理由之一認為如下所述。S卩，認為將a記為活度、k記為反應(yīng)式CaCO3 — Ca(HO)2的平衡常數(shù)吋，在
1 C02~ (aCaC03, clCaO) · K
中，通常固體的活度a只要為純物質(zhì)則不論種類均為1，但是對于氧化鈣(CaO)，碳酸鈣 (CaCO3)的熱分解后，其它原料物質(zhì)(即上述礦化劑)固溶，由IAa。的值小于1。結(jié)果上式的Pro2増大，Pc02=Iatm時的溫度降低，進ー步促進煅燒。因此，即使降低混合煅燒爐中的運轉(zhuǎn)溫度，也可以確保所需的CO2氣體的回收量。應(yīng)予說明，aCaa)3對于石灰石的品種、產(chǎn)地來說是固有的值，不受其它原料成分的影響。(2)本發(fā)明的第六 第十三方式
為了解決上述課題，本發(fā)明的第六方式的特征在干，在用于回收將水泥原料用預熱器預熱后、供給到內(nèi)部保持在高溫氣氛下的水泥窯中進行燒成的水泥制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2 氣體，并用于供給由上述預熱器抽出的煅燒前的上述水泥原料和在介質(zhì)加熱爐中加熱到煅燒溫度以上的熱介質(zhì)、并混合進行煅燒而產(chǎn)生CO2氣體的混合煅燒爐中，通過具有從上部供給粒徑大于上述水泥原料的上述熱介質(zhì)的供給管路和從下部抽出上述熱介質(zhì)的排出管路， 形成上述熱介質(zhì)從上向下移動的移動層。應(yīng)予說明，上述煅燒溫度指的是引發(fā)石灰石、即CaC03(碳酸鈣)分解為CaO(氧化鈣)和CO2的反應(yīng)的溫度。此外，本發(fā)明的第七方式的特征在干，在上述第六方式中，上述混合煅燒爐中，在上述移動層中，隨著通過在上述熱介質(zhì)間的空隙煅燒上述水泥原料而產(chǎn)生的(X)2氣體的上升，形成使上述水泥原料流動化的流化床，同時具備通過溢流ロ來回收經(jīng)煅燒的上述水泥原料。并且，本發(fā)明的第八方式的特征在干，在上述第七方式中，上述混合煅燒爐在多個位置連接有投入上述水泥原料的投入管路。進ー步地，本發(fā)明的第九方式的特征在干，在上述第六方式中，上述混合煅燒爐中，在上述移動層中，隨著通過在上述熱介質(zhì)間的空隙煅燒上述水泥原料而產(chǎn)生的(X)2氣體的上升，形成使上述水泥原料噴射化的噴射床，同時具備與由煅燒產(chǎn)生的CO2氣體一起回收經(jīng)煅燒的上述水泥原料的回收管路、和在該回收管路分離上述(X)2氣體與經(jīng)煅燒的上述水泥原料的分離裝置。此外，本發(fā)明的第十方式的特征在干，在上述第九方式中，上述混合煅燒爐中，投入上述水泥原料的投入管路連接在上述熱介質(zhì)的上述供給管路與上述排出管路之間。并且，本發(fā)明的第十一方式的特征在干，在上述第十方式中，在將上述熱介質(zhì)的上述供給管路與上述排出管路之間設(shè)為1吋，上述水泥原料的投入管路連接在上述熱介質(zhì)的上述供給管路下方0. 5 0. 9之間。進ー步地，本發(fā)明的第十二方式的特征在干，在上述第九方式中，上述混合煅燒爐中，投入上述水泥原料的投入管路連接在上述熱介質(zhì)的上述供給管路與上述排出管路之間的多個位置。此外，本發(fā)明的第十三方式的特征在干，在上述第十二方式中，在將上述熱介質(zhì)的上述供給管路與上述排出管路之間記為1吋，上述水泥原料的投入管路連接在上述熱介質(zhì)的上述供給管路下方0. 1 0. 9之間的多個位置。(本發(fā)明的第六 第十三方式的效果)
在本發(fā)明的第六 第十三方式中，在用于供給由水泥制造設(shè)備中使用的預熱器抽出的煅燒前的上述水泥原料和在介質(zhì)加熱爐中加熱到煅燒溫度以上的熱介質(zhì)、并混合進行煅燒而產(chǎn)生CO2氣體的混合煅燒爐中，通過具備將粒徑大于上述水泥原料的上述熱介質(zhì)從上部供給的供給管路和從下部取出的排出管路，形成使上述熱介質(zhì)從上向下移動的移動層，同時使上述水泥原料在由上述熱介質(zhì)形成的移動層的空隙中流動，進行煅燒。結(jié)果上述混合煅燒爐中，即使在上述熱介質(zhì)的粒徑大于上述水泥原料的粒徑的情況下，也可以使由上述水泥原料的煅燒產(chǎn)生的CO2氣體在上述熱介質(zhì)間的空隙中流動化并充滿，可以使該CO2氣體濃度約為100%。此外，通過使上述水泥原料在上述熱介質(zhì)間的空隙中流動化，來自上述熱介質(zhì)的受熱優(yōu)異。如此，若根據(jù)上述混合煅燒爐，則可以由CO2氣體排氣管回收來自該混合煅燒爐的約100%濃度的(X)2氣體。應(yīng)予說明，由于上述混合煅燒爐在接近100%的高濃度的(X)2氣體氣氛下，因此水泥原料的煅燒溫度升高，但是在水泥原料中含有石灰石(CaCO3)的同時還含有粘土、硅石和氧化鐵原料，即SiO2^Al2O3和Fe2O30并且上述水泥原料在800 900°C左右的氣氛下，產(chǎn)生 2CaC03+Si02 — 2Ca0 · Si02+2C02 (1) 2CaC03+ Fe2O3 — 2Ca0 · Fe203+2C02 (2)
CaCO3+ Al2O3 — CaO · A1203+C02 個(3)
所示的反應(yīng)，最終生成作為構(gòu)成水泥熟料的硅酸鈣化合物的阿里特(3Ca0· SiO2) 和貝利特(2Ca0 · SiO2)以及作為間隙相的鋁酸鹽相(3Ca0 · Al2O3)和鐵素體相 (4CaO · Al2O3 · Fe2O3)。此時，由圖14所示的上述⑴式的反應(yīng)溫度的圖、圖15所示的上述⑵式的反應(yīng)溫度的圖以及圖16所示的上述(3)式的反應(yīng)溫度的圖可知，即使在縱軸所示的CO2氣體的分壓升高吋，也可以在更低的溫度下發(fā)生上述反應(yīng)。進ー步地，在上述水泥原料中，除了發(fā)生上述(1) ( 式所示的反應(yīng)之外，由硅石、粘土等石灰石以外的原料帶入的Si02、Al2O3、！^e2O3或其它微量成分形成礦化劑，促進碳酸鈣的熱分解，因此如圖17所示可知，與単獨碳酸鈣的情況相比，熱分解的開始溫度和結(jié)束溫度都降低。而且，圖17中，由對上述水泥原料(進料)的樣品和単獨石灰石(CaCO3) 的樣品分別以接近通常的水泥制造設(shè)備中的加熱速度的lOk/sec的速度進行加熱時的重量變化，確認了上述熱分解的推移。其中，通過上述礦化劑的存在，與単獨碳酸鈣的情況相比，熱分解的開始溫度和結(jié)束溫度都降低，作為其理由之一認為如下所述。S卩，將a記為活度、k記為反應(yīng)式CaCO3 - Ca(HO)2的平衡常數(shù)吋，在
1 C02~ (aCaC03, clCaO) · K
中，通常固體的活度a只要為純物質(zhì)則不論種類均為1，但是對于氧化鈣(CaO)，碳酸鈣 (CaCO3)的熱分解后，其它原料物質(zhì)(即上述礦化劑)固溶，由IAa。的值小于1。結(jié)果上式的Pro2増大，Pro2=Iatm時的溫度降低，進ー步促進煅燒。應(yīng)予說明，對于石灰石的品種、產(chǎn)地來說是固有的值，不受其它原料成分的影響。由此，通過本發(fā)明，即使降低混合煅燒爐中的運轉(zhuǎn)溫度，也可以確保所需的CO2氣體的回收量。而且，在上述混合煅燒爐中，通過與水泥原料不同、粒徑大、因而比表面積極小的熱介質(zhì)對水泥原料進行加熱來進行煅燒，因此在上述介質(zhì)加熱爐中即使將上述熱介質(zhì)加熱到煅燒溫度以上的1000°c以上，熱介質(zhì)之間或熱介質(zhì)與爐壁或槽內(nèi)壁的固結(jié)或熔粘也得到抑制，可以抑制窯皮問題等的產(chǎn)生。此外，在本發(fā)明的第七方式中，在上述混合煅燒爐中形成的移動層中，隨著通過在上述熱介質(zhì)間的空隙煅燒上述水泥原料而產(chǎn)生的(X)2氣體的上升，形成使上述水泥原料流動化的流化床，同時具備通過溢流ロ來回收經(jīng)煅燒的上述水泥原料的回收管路，因此利用溢流ロ來回收經(jīng)煅燒的上述水泥原料，由此就可以簡便地與上述熱介質(zhì)分離。由此，沒有必要另行設(shè)置分離裝置或可以極カ抑制分離裝置的處理能力。進ー步地，在本發(fā)明的第八方式中，由于上述混合煅燒爐在多個位置連接有投入上述水泥原料的投入管路，即使為了使上述水泥原料在上述熱介質(zhì)間的空隙中流動化，而增大爐的截面積、抑制爐內(nèi)的空筒速度，也可以分散上述水泥原料。結(jié)果可以將來自上述熱介質(zhì)的作為主要導熱方式的輻射熱傳遞到上述水泥原料，可以有效地煅燒上述水泥原料。此外，在本發(fā)明的第九方式中，在上述混合煅燒爐中形成的上述移動層中，隨著通過在上述熱介質(zhì)間的空隙煅燒上述水泥原料而產(chǎn)生的(X)2氣體的上升，形成使上述水泥原料噴射化的噴射床，同時連接有與由煅燒產(chǎn)生的(X)2氣體一起回收經(jīng)煅燒的上述水泥原料的回收管路，因此可以減小上述混合煅燒爐的截面積，增大在上述熱介質(zhì)間的空隙中產(chǎn)生的CO2氣體空筒速度。由此，可以抑制設(shè)備的大型化，同時可以簡便地從上述熱介質(zhì)分離經(jīng)煅燒的上述水泥原料，沒有必要另行設(shè)置分離裝置或可以極カ抑制分離裝置的處理能力。應(yīng)予說明，由于上述(X)2氣體空筒速度小于熱介質(zhì)的流動化速度，因此熱介質(zhì)不會與CO2氣體一起從煅燒爐上部排出。并且，由于上述回收管路具備使上述CO2氣體與經(jīng)煅燒的上述水泥原料分離的分離裝置，因此可以有效地回收在上述熱介質(zhì)間的空隙中產(chǎn)生的高濃度的(X)2氣體、和經(jīng)煅燒的上述水泥原料，同時在回收后可以簡便地分離高濃度的上述(X)2氣體、和經(jīng)煅燒的上述水泥原料，并分別回收。進ー步地，在本發(fā)明的第十方式中，由于投入上述水泥原料的投入管路連接在上述熱介質(zhì)的上述供給管路與上述排出管路之間，在投入上述水泥原料時，該水泥原料不會與在上述熱介質(zhì)間的空隙中產(chǎn)生的CO2氣體一起未被煅燒而排出，而可以供給到上述移動層，可以受到來自熱介質(zhì)的熱而充分煅燒。結(jié)果可以使CO2氣體的產(chǎn)生穩(wěn)定。進ー步地，在本發(fā)明的第十一方式中，在將上述熱介質(zhì)的上述供給管路與上述排出管路之間設(shè)為1吋，由于上述水泥原料的投入管路連接在上述熱介質(zhì)的上述供給管路下方0. 5 0. 9之間，投入上述水泥原料吋，可以防止水泥原料未被充分煅燒而與(X)2氣體ー 起由上述混合煅燒爐的上部排出，且可以防止上述水泥原料未被充分煅燒而與上述熱介質(zhì)一起從連接在上述混合煅燒爐的下部的上述熱介質(zhì)的排出管路排出。結(jié)果可以可靠地供給到上述移動層而充分受到來自熱介質(zhì)的輻射熱而被煅燒，同時可以使CO2氣體的產(chǎn)生穩(wěn)定。并且，在本發(fā)明的第十二方式中，由于上述混合煅燒爐的投入上述水泥原料的投入管路連接在上述熱介質(zhì)的上述供給管路與上述排出管路之間的多個位置，在投入上述水泥原料吋，該水泥原料不會伴隨在上述熱介質(zhì)間的空隙中產(chǎn)生的CO2氣體中，并且不會與上述移動層一起從底部排出，而可以受到來自上述熱介質(zhì)的輻射熱而進行充分煅燒。結(jié)果可以有效地利用混合煅燒爐的空間，實現(xiàn)(X)2氣體產(chǎn)生的進ー步穩(wěn)定化，可以提高(X)2氣體的回收率。進ー步地，在本發(fā)明的第十三方式中，在將上述熱介質(zhì)的上述供給管路與上述排出管路之間設(shè)為1吋，由于上述水泥原料的投入管路連接在上述熱介質(zhì)的上述供給管路下方0. 1 0. 9之間的多個位置，投入上述水泥原料吋，可以防止水泥原料未被充分煅燒而與 CO2氣體一起由上述混合煅燒爐的上部排出，且可以防止上述水泥原料未被充分煅燒而與上述熱介質(zhì)一起從連接在上述混合煅燒爐的下部的上述熱介質(zhì)的排出管路排出。結(jié)果可以可靠地供給到上述移動層而充分受到來自熱介質(zhì)的輻射熱而被煅燒，同時可以使(X)2氣體的產(chǎn)生穩(wěn)定。進ー步地，可以有效地利用混合煅燒爐的空間，實現(xiàn)CO2氣體產(chǎn)生的更進一歩穩(wěn)定化，同時提高(X)2氣體的回收率。而且，由于在上述混合煅燒爐中充分煅燒了的高溫的水泥原料返回到水泥窯中， 可以減少水泥窯中燒成所需的燃料。結(jié)果與以往相比，可以使用長度尺寸短的回轉(zhuǎn)窯。
其中，作為上述熱介質(zhì)，除了具有對于介質(zhì)加熱爐中的加熱溫度的耐熱性和與水泥原料混合時的耐磨損性的生石灰(CaO)、硅石(SiO2)或氧化鋁(Al2O3)等陶瓷材料，耐熱合金等金屬材料之外，還可以使用水泥熟料。而生石灰具有熔點高、為2500°C左右，不易熔粘的優(yōu)點。此外，作為熱介質(zhì)在循環(huán)期間，即使緩慢磨損而產(chǎn)生的微粉與原料混合，由于其是水泥原料成分之一，也不會產(chǎn)生弊端。進ー步地，即使在替代生石灰而將石灰石投入到混合煅燒爐、熱介質(zhì)供給管或斗式提升機中的情況下，由于此后脫碳酸形成生石灰，得到與上述生石灰的情況相同的作用效果。此時，若將上述石灰石投入到混合煅燒爐或熱介質(zhì)供給管中，則可以回收煅燒時產(chǎn)生的(X)2氣體，因而優(yōu)選。此外，硅石具有以下優(yōu)點熔點高、為1700°C左右、不易熔粘，同時由于硬度非常高而不易磨損，作為熱介質(zhì)補充的量少。進ー步地，即使在循環(huán)過程中緩慢磨損產(chǎn)生的微粉與原料混合，由于其是水泥原料成分之一，也不會產(chǎn)生不良問題。進ー步地，若使用在上述水泥窯中通過燒成得到的硬質(zhì)且粒徑遠大于水泥原料的水泥熟料，則經(jīng)濟的同時，即使在與水泥原料接觸的情況下，由于該磨損粉末已進行了成分調(diào)整，水泥原料與同質(zhì)的磨損粉末再次送到水泥窯中，由此不會對運轉(zhuǎn)或作為制品的水泥窯的品質(zhì)帶來不良影響。


圖1為表示將本發(fā)明涉及的混合煅燒爐用于水泥制造設(shè)備的一個實施方式的結(jié)構(gòu)簡圖。圖2為對本發(fā)明涉及的混合煅燒爐進行說明的說明圖。圖3為對本發(fā)明涉及的混合煅燒爐的流動化或噴射化裝置進行說明的說明圖。圖4為表示將本發(fā)明涉及的混合煅燒爐用于水泥制造設(shè)備的一個實施方式的變形例的結(jié)構(gòu)簡圖。圖5為表示氣氛中CO2濃度與(1)式表示的反應(yīng)溫度之間的關(guān)系的圖。圖6為表示氣氛中CO2濃度與(2)式表示的反應(yīng)溫度之間的關(guān)系的圖。圖7為表示氣氛中CO2濃度與(3)式表示的反應(yīng)溫度之間的關(guān)系的圖。圖8為表示(X)2氣氛下的水泥原料和単獨石灰石的煅燒開始溫度和結(jié)束溫度的差異的圖。圖9為表示本發(fā)明涉及的水泥制造設(shè)備中的(X)2氣體的回收設(shè)備的一個實施方式的結(jié)構(gòu)簡圖。圖10為對本發(fā)明涉及的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收設(shè)備中使用的混合煅燒爐的一個實施方式進行說明的說明圖。圖11為對圖10的混合煅燒爐與多個投入水泥原料的投入管路連接而成的混合煅燒爐進行說明的說明圖。圖12為對本發(fā)明涉及的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收設(shè)備中使用的混合煅燒爐的其它實施方式進行說明的說明圖。圖13為對圖12的混合煅燒爐與多個投入水泥原料的投入管路連接而成的混合煅燒爐進行說明的說明圖。圖14為表示氣氛中CO2濃度與(1)式表示的反應(yīng)溫度之間的關(guān)系的圖。
圖15為表示氣氛中CO2濃度與(2)式表示的反應(yīng)溫度之間的關(guān)系的圖。圖16為表示氣氛中CO2濃度與(3)式表示的反應(yīng)溫度之間的關(guān)系的圖。圖17為表示CO2氣氛下的水泥原料和単獨石灰石的煅燒開始溫度和結(jié)束溫度的差異的圖。圖18為表示一般的水泥制造設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡圖。圖19為表示氣氛中的(X)2濃度與石灰石的煅燒溫度之間的關(guān)系的圖。
具體實施例方式(第一實施方式)
圖1表示將本發(fā)明涉及的混合煅燒爐用于水泥制造設(shè)備中的(X)2氣體的回收設(shè)備的一個實施方式，對于水泥制造設(shè)備的結(jié)構(gòu)，由于與圖18所示的結(jié)構(gòu)相同，標注相同符號簡略其說明。在圖1中，符號10為與水泥制造裝置的預熱器(第一預熱器)3相獨立設(shè)置的第 ニ預熱器10。該第二預熱器10與上述第一預熱器3同樣地，通過串聯(lián)配置在上下方向的多段旋風分離器構(gòu)成，由供給管路11向最上段的旋風分離器供給被煅燒物(煅燒前水泥原料)。 并且，第二預熱器10的最下段的旋風分離器的底部與輸送管IOa的上端連接，同時該輸送管IOa的下端部被導入到混合煅燒爐12。另ー方面，在上述水泥制造設(shè)備的第一預熱器3中，設(shè)置由最下段的旋風分離器抽出上述煅燒前水泥原料的抽出管路13，該抽出管路13的前端部與來自第二預熱器10的輸送管IOa連接。由此，來自第二預熱器10的上述煅燒前水泥原料與來自第一預熱器3的上述煅燒前水泥原料被導入到混合煅燒爐12內(nèi)。此外，在抽出管路13的中間部通過未圖示的煅燒率調(diào)整用分配閥，連接有將上述煅燒前水泥原料的一部分與以往同樣地向回轉(zhuǎn)窯 1的窯尾部分2供給的輸送管3a。如圖2所示，混合煅燒爐12為流化床型或噴射床型的粉末混合爐，在多個位置連接有用于由輸送管IOa供給上述煅燒前水泥原料的供給管路25。該供給管路25連接在混合煅燒爐12的高度方向的不同位置。此外，如圖3所示，在底部設(shè)置有向爐內(nèi)供給空氣的流動化或噴射化裝置12b。該流動化或噴射化裝置12b使用噴嘴或散氣板等。進ー步地，混合煅燒爐12的側(cè)面部的中央附近連接有抽出經(jīng)混合的水泥原料的排出管12a。該排出管1 被分支，一者作為過熱管路14與過熱爐15連接，且另ー者作為返回管路16與回轉(zhuǎn)窯1的窯尾部分2連接。其中，在排出管12a與過熱管路14及返回管路16的分支部設(shè)置未圖示的分配閥，本實施方式中，設(shè)定成向過熱管路14的流量多于向返回管路16的流量(例如流量比為4:1)。此外，在圖4所示的上述一個實施方式的變形例中，未設(shè)置上述返回管路16，而僅設(shè)置將由過熱爐15排出并通過旋風分離器19分離的煅燒完成的水泥原料的一部分返回到回轉(zhuǎn)窯1中的返回管路加。上述過熱爐15用于將送到內(nèi)部的煅燒物(煅燒水泥原料)通過以來自熟料冷卻器6的抽氣作為燃燒用空氣的燃燒器17的燃燒，將該煅燒水泥原料過熱到煅燒溫度以上。 該過熱爐15可以將現(xiàn)有的煅燒爐改造來使用。并且，在該過熱爐15的排出側(cè)設(shè)置循環(huán)管路，該循環(huán)管路包括排出由燃燒器17的燃燒產(chǎn)生的廢氣和經(jīng)煅燒的上述水泥原料的排氣管18、與該排氣管18連接而從廢氣中分離經(jīng)煅燒的上述水泥原料的旋風分離器19、和將用該旋風分離器19分離的經(jīng)煅燒的上述水泥原料再次返回到混合煅燒爐12的返回管20的。另ー方面，排出在旋風分離器19中分離的廢氣的廢氣管21與來自回轉(zhuǎn)窯1的廢氣管;3b連接。應(yīng)予說明，上述過熱爐15內(nèi)必須保持在1100°C左右的高溫，與此相對，來自回轉(zhuǎn)窯1的廢氣為1100 1200°C的溫度，因此若將該來自回轉(zhuǎn)窯1的廢氣的總量或一定量導入到過熱爐15內(nèi)，再次由廢氣管21送到第一預熱器3，則可以有效利用上述廢氣。進ー步地，混合煅燒爐12與用于排出在內(nèi)部生成的CO2氣體的CO2排氣管22連接，同時該(X)2排氣管22作為第二預熱器10中的加熱介質(zhì)被導入。應(yīng)予說明，圖中符號23 為CO2氣體的排氣扇，符號M為(X)2氣體的排氣管路。此外，為了促進流動化、噴射化，還可以將由該混合煅燒爐12排出的CO2氣體從CO2 排氣管22或排氣管路M抽出，再次循環(huán)供給到混合煅燒爐12中來使用。接著，對在上述一個實施方式中所示的水泥制造設(shè)備的CO2氣體的回收設(shè)備中，使用本發(fā)明涉及的混合煅燒爐12的(X)2氣體的回收方法進行說明。首先，將煅燒前水泥原料由供給管路4、11分別供給到第一預熱器3、第二預熱器 10的最上段的旋風分離器中。接著在第一預熱器3中，在依次送到下方的旋風分離器的過程中，與以往同樣地利用由回轉(zhuǎn)窯1經(jīng)由廢氣管: 供給的廢氣以及來自過熱爐15的燃燒廢氣，將上述煅燒前水泥原料預熱。接著，將預熱至達到煅燒溫度之前(例如810°C)的上述煅燒前水泥原料由抽出管路13經(jīng)由輸送管IOa向混合煅燒爐12供給。此外，供給到第二預熱器10的上述煅燒前水泥原料在混合煅燒爐12中，通過煅燒時排出的高溫的(X)2氣體將煅燒前水泥原料預熱，最終預熱至達到煅燒溫度之前(例如 7600C )并由輸送管IOa向混合煅燒爐12供給。另ー方面，在過熱爐15中，將內(nèi)部的上述煅燒水泥原料通過燃燒器17的燃燒而加熱至水泥原料的煅燒溫度以上(例如1200°C左右)。接著，將被加熱的過熱煅燒水泥原料與由燃燒器17的燃燒產(chǎn)生的廢氣一起送到與過熱爐15的排出側(cè)連接的排氣管18中。接著，通過與該排氣管18連接的旋風分離器19，將過熱煅燒水泥原料從廢氣中分離，再次由包含返回管20的循環(huán)管路向混合煅燒爐12供給。由此，如圖2和圖3所示，在混合煅燒爐12內(nèi)，將由多個供給管路25供給的上述煅燒前的水泥原料與過熱煅燒水泥原料混合并加熱到煅燒溫度以上(例如900°C以上)進行煅燒，同時在此時產(chǎn)生(X)2氣體。此外，在運轉(zhuǎn)初期吋，使設(shè)置在混合煅燒爐的底部的流動化或噴射化裝置12b工作，由外部供給空氣，實現(xiàn)爐內(nèi)的流動化或噴射化。然后，由產(chǎn)生的CO2氣體自發(fā)地進行流動化或噴射化之后，停止流動化或噴射化裝置12b。應(yīng)予說明，為了自發(fā)地流動化或噴射化，根據(jù)需要除了高溫空氣之外，還可以使用水泥窯1或過熱爐15等的燃燒廢氣。接著，若將上述過熱煅燒水泥原料與上述煅燒前水泥原料混合進行煅燒，則通過產(chǎn)生的CO2氣體，氣氛為約100%的C02。因此，只要煅燒不完全結(jié)束，則煅燒溫度在900°C左右大致恒定。此外，在混合煅燒爐12中，若粉末的流動化速度Umf<混合煅燒爐的空筒速度く粉
12末的結(jié)束速度隊，則在混合煅燒爐中粉末發(fā)生流動化，通過溢流ロ，經(jīng)煅燒的水泥原料從流化床送到排出管12a中。另ー方面，在混合煅燒爐12中，若粉末的結(jié)束速度Utぐ混合煅燒爐的空筒速度，則流化床劇烈流動或噴射化，經(jīng)煅燒的水泥原料伴隨在產(chǎn)生的(X)2氣體。因此，另行設(shè)置旋風分離器等粉末的分離裝置，回收經(jīng)煅燒的上述水泥原料。其中，上述空筒速度可以如下求得，通過上述過熱煅燒水泥原料與上述煅燒前水泥原料混合而降低至煅燒溫度時釋放熱量，由該熱量減去上述煅燒前水泥原料升溫至煅燒溫度所需的熱量之差供于上述煅燒前水泥原料的煅燒，可以計算該煅燒反應(yīng)中產(chǎn)生的CO2 氣體流量，將該(X)2氣體流量除以混合煅燒爐12的截面積，由此可以求得上述空筒速度。此外，作為粉末開始流動化的流動化速度的Umf以及作為粉末伴隨在產(chǎn)生的CO2氣體中的速度的結(jié)束速度Ut通過下式求得。μ 流體的粘度(Pa · S) dp 粉末的平均粒徑(m)
P f 流體的密度(kg/m3) Refflf 流化床中的粉末雷諾數(shù) Ar 阿基米德數(shù) P ρ 粉末的密度(kg/m3) g 重力加速度(m/s2)
形狀系數(shù)(圓球的情況為1) ε mf:流化床中的空隙率
如此，通過上述水泥制造設(shè)備中的混合煅燒爐12，可以有效利用水泥制造設(shè)備中的熱源，以接近100%的高濃度回收在混合煅燒爐12中產(chǎn)生的(X)2氣體。此時，在混合煅燒爐12中，通過由多個位置投入上述煅燒前水泥原料以及投入粒徑與煅燒前水泥原料相等的過熱煅燒水泥原料作為熱介質(zhì)，可以穩(wěn)定地形成流化床或噴射床，因此產(chǎn)生穩(wěn)定的(X)2氣體，可以回收高濃度的ω2氣體。進ー步地，通過流動化或噴射化裝置，可以從運轉(zhuǎn)初期時開始就穩(wěn)定地產(chǎn)生CO2氣體。而且，在混合煅燒爐12中，經(jīng)充分經(jīng)煅燒的高溫水泥原料通過返回管路16以及如圖4的變形例所示將由過熱爐15排出并被旋風分離器19分離的已煅燒完成的水泥原料的一部分通過返回管路沈返回到回轉(zhuǎn)窯1，由此可以減少燒成所需的燃料，由此可以使用與以往相比長度尺寸短的回轉(zhuǎn)窯1。應(yīng)予說明，在上述一個實施方式中，僅對混合煅燒爐12用于水泥制造設(shè)備的情況進行了說明，但不限于此，也可以用于除此之外的設(shè)備。此外，僅對用于由輸送管IOa供給水泥原料的供給管路25連接在混合煅燒爐12 的高度方向的不同位置的情況進行了說明，但是不限于此，例如還可以連接在混合煅燒爐 12的相同高度的多個不同位置，進而還可以連接在混合煅燒爐12的高度方向的多個不同位置和相同高度的多個不同位置。(第二實施方式)
圖9表示本發(fā)明涉及的水泥制造設(shè)備中的(X)2氣體η的回收設(shè)備的一個實施方式，對于水泥制造設(shè)備的結(jié)構(gòu)，由于與圖18所示的結(jié)構(gòu)相同，標注相同符號簡略其說明。在圖9中，符號110為與水泥制造裝置的預熱器(第一預熱器)3相獨立設(shè)置的第 ニ預熱器110。該第二預熱器110與上述第一預熱器3同樣地，通過串聯(lián)配置在上下方向的多段旋風分離器構(gòu)成，由供給管路111向最上段的旋風分離器供給煅燒前的水泥原料(煅燒前水泥原料)k。并且，第二預熱器110的最下段的旋風分離器的底部與輸送管IlOa的上端連接，同時該輸送管IlOa的下端部被導入到混合煅燒爐112。另ー方面，在上述水泥制造設(shè)備的第一預熱器3中，設(shè)置由最下段的旋風分離器抽出煅燒前水泥原料k的抽出管路113，該抽出管路113的前端部與來自第二預熱器110的輸送管IlOa連接。由此，來自第二預熱器110的煅燒前水泥原料k與來自第一預熱器3的煅燒前水泥原料k被導入到混合煅燒爐112內(nèi)。進ー步地，如圖10或圖11所示，混合煅燒爐112為流化床型的粉末混合爐，連接有由上部供給熱介質(zhì)t的供給管路120和由下部抽出熱介質(zhì)t的排出管路125。該排出管路125通過斗式提升機119形成熱介質(zhì)的循環(huán)管路114，與介質(zhì)加熱爐115連接。此外，混合煅燒爐112的上部連接有用于由輸送管IlOa供給煅燒前水泥原料k的投入管路129。進一歩地，在圖10的變形例中，如圖11所示，投入管路1 連接于混合煅燒爐112的上部的多個位置圖中為2個位置)。此外，為了不使煅燒前水泥原料k未被煅燒就由溢流ロ排出， 將煅燒前水泥原料k的投入位置設(shè)置在側(cè)面部、熱介質(zhì)t的供給管路120與熱介質(zhì)t的排出管路125之間的1個位置或多個位置。此外，混合煅燒爐112的側(cè)面部的中央附近與抽出經(jīng)煅燒的水泥原料(已煅燒完成的水泥原料)k’的回收管路11 連接。該回收管路11 作為返回管路116與回轉(zhuǎn)窯1 的窯尾部分2連接。此外，對于由熱介質(zhì)t的排出管路125與熱介質(zhì)t同時排出的已煅燒完成的水泥原料k’，可以使用重力沉降裝置等分離裝置，分離熱介質(zhì)t，與返回管路116連接。并且，混合煅燒爐112與用于排出內(nèi)部生成的CO2氣體η的CO2氣體排氣管122連接， 同時該(X)2氣體排氣管22作為第二預熱器110中的加熱介質(zhì)被導入。進ー步地，在其它實施方式的混合煅燒爐112中，如圖12或圖13所示，為噴射床型的粉末混合爐，連接有由上部供給熱介質(zhì)t的供給管路120和由下部抽出熱介質(zhì)t的排出管路125。該排出管路125通過斗式提升機119形成熱介質(zhì)的循環(huán)管路114，與介質(zhì)加熱爐115連接。此外，在供給熱介質(zhì)t的供給管路120與由下部抽出熱介質(zhì)t的排出管路125 之間，連接由輸送管IlOa供給煅燒前水泥原料k的投入管路129。在將供給管路120與排出管路125之間設(shè)為1時，該投入管路1 連接在供給管路120下方0. 5 0. 9的位置。進ー步地，在圖12的變形例中，如圖13所示，煅燒前水泥原料k的投入管路1 連接在供給管路120與排出管路125之間的多個位置，同時在將供給管路120與排出管路 125之間設(shè)為1時，連接在供給管路120下方0. 1 0. 9之間的多個位置。并且，在其它的實施方式的混合煅燒爐112中，連接有回收伴隨有在內(nèi)部生成的 CO2氣體η的已煅燒完成的水泥原料k’的回收管路127。此外，該回收管路127具備用于分離(X)2氣體η和已煅燒完成的水泥原料k’的分離裝置128。該分離裝置1 使用旋風分離器。此外，分離裝置1 與用于排出(X)2氣體η的(X)2氣體排氣管122連接，同時該CO2氣體排氣管122作為第二預熱器110中的加熱介質(zhì)被導入。進ー步地，連接有將已煅燒完成的水泥原料k’返回到水泥窯1的窯尾部分2的返回管路116。進ー步地，介質(zhì)加熱爐115用于對于粒徑大于送到內(nèi)部的煅燒前水泥原料k的熱介質(zhì)t，通過以來自熟料冷卻器6的抽氣作為燃燒用空氣的燃燒器117的燃燒，將該熱介質(zhì)加熱到煅燒溫度以上。該介質(zhì)加熱爐115可以將現(xiàn)有的煅燒爐改造來使用。并且，該介質(zhì)加熱爐115的排出側(cè)連接有將通過燃燒器117中的燃燒而產(chǎn)生的廢氣排氣的排氣管118。 該排氣管118與水泥窯1的廢氣管;3b連接。此外，介質(zhì)加熱爐115的下部與從混合煅燒爐 112的上部供給熱介質(zhì)t的供給管路120連接。此外，上述介質(zhì)加熱爐115內(nèi)必須保持在1100°C左右的高溫，與此相対，來自回轉(zhuǎn)窯1的廢氣為1100 1200°C的溫度，因此若將該來自回轉(zhuǎn)窯1的廢氣的總量或一定量導入到介質(zhì)加熱爐115內(nèi)，再次由廢氣管118送到第一預熱器3，則可以有效利用上述廢氣。應(yīng)予說明，圖中符號124為CO2氣體的排氣扇，符號123為CO2氣體的排氣管路。 此外，圖中符號121為用于補充在熱介質(zhì)t循環(huán)時消失的熱介質(zhì)t的熱介質(zhì)槽。此外，作為混合煅燒爐112，使用流化床型的混合煅燒爐吋，也可以將由該混合煅燒爐112排出的CO2氣體η由CO2氣體排氣管122、排氣管路IM抽出，再次循環(huán)供給到混合煅燒爐112中來使用。接著，對在上述一個實施方式中所示的水泥制造設(shè)備的CO2氣體η的回收設(shè)備中， 使用本發(fā)明涉及的混合煅燒爐112的(X)2氣體η的回收方法進行說明。首先，將煅燒前水泥原料k由供給管路4、111分別供給到第一預熱器3、第二預熱器110的最上段的旋風分離器中。接著在第一預熱器3中，在依次送到下方的旋風分離器的過程中，與以往同樣地利用由回轉(zhuǎn)窯1通過廢氣管;3b供給的廢氣將煅燒前水泥原料k預熱。然后，將預熱至達到煅燒溫度之前(例如810°C )的煅燒前水泥原料k由抽出管路113通過輸送管IlOa向混合煅燒爐112供給。此外，供給到第二預熱器110的水泥原料k通過由混合煅燒爐112排出的高濃度且高溫的CO2氣體η預熱，最終預熱至達到煅燒溫度之前(例如760°C)并由輸送管IlOa 向混合煅燒爐112供給。
另ー方面，在介質(zhì)加熱爐115中，內(nèi)部的熱介質(zhì)t通過燃燒器117的燃燒而加熱至水泥原料的煅燒溫度以上(例如1200°C左右)。此時，產(chǎn)生的廢氣送到排氣管118中，與來自水泥窯1的排氣管;3b的廢氣一起，送到第一預熱器3。此外，加熱到水泥原料的煅燒溫度以上的熱介質(zhì)t，由與介質(zhì)加熱爐115的下部連接的供給管路120向混合煅燒爐112供給。由此，如圖10和圖11所示，在混合煅燒爐112內(nèi)，由與上部連接的供給管路120 供給熱介質(zhì)t，將該熱介質(zhì)t從下部的排出管路125抽出，由此形成移動層1 的同吋，從上部的投入管路1 投入煅燒前水泥原料k。接著在形成移動層126的熱介質(zhì)t之間的空隙中，加熱到煅燒溫度以上(例如900°C以上)進行煅燒。接著經(jīng)煅燒的已煅燒完成的水泥原料k’在形成移動層126的熱介質(zhì)t之間的空隙中，隨著煅燒時產(chǎn)生的CO2氣體η的上升，已煅燒完成的水泥原料k’漂浮形成流化床的同吋，通過溢流ロ由回收管路11 回收，由返回管路116送到水泥窯1的窯尾部分2。此外， 高濃度且高溫的CO2氣體η由與混合煅燒爐112的上部連接的CO2氣體排氣管122，作為第 ニ預熱器110中的加熱介質(zhì)被導入。此時，如作為圖10的混合煅燒爐112的變形例的圖11所示的混合煅燒爐112那樣，通過在多個位置連接投入管路1 來將煅燒前水泥原料k投入到混合煅燒爐112內(nèi)，即使在為了抑制空筒速度而增大爐的截面積的混合煅燒爐112中，煅燒前水泥原料k也得到分散，來自熱介質(zhì)t的導熱得到促迸，由此可以防止煅燒效率降低。進ー步地，在混合煅燒爐112的其它實施方式的圖12和圖13中，將熱介質(zhì)t由與混合煅燒爐112的側(cè)面?zhèn)壬戏竭B接的供給管路120供給，由下部的排出管路125抽出，由此形成移動層126的同吋，將煅燒前水泥原料k從連接在供給管路120與排出管路125之間的投入管路1 投入。接著在形成移動層126的熱介質(zhì)t之間的空隙中，加熱到煅燒溫度以上(例如900°C以上)進行煅燒，同時在此時產(chǎn)生的CO2氣體η中伴隨有已煅燒完成的水泥原料k’，形成噴射床。然后將已煅燒完成的水泥原料k’與(X)2氣體η —起由回收管路127送到分離裝置128中，通過旋風分離器分離為CO2氣體η和已煅燒完成的水泥原料k’。然后將分離的 CO2氣體η由(X)2氣體排氣管122作為第二預熱器110中的加熱介質(zhì)導入。此外，將所分離的已煅燒完成的水泥原料k’由回收管路11 送到返回管路116中，供給到水泥窯1的窯尾部分2。此時，通過將混合煅燒爐112的投入管路1 連接在供給管路120與排出管路125 之間的多個位置，充分利用爐內(nèi)的空間，在熱介質(zhì)t之間的空隙中進行煅燒，因此產(chǎn)生穩(wěn)定的CO2氣體η。并且，該CO2氣體η使已煅燒完成的水泥原料k’噴射化。此外，在作為圖12 的混合煅燒爐112的變形例的圖13所示的混合煅燒爐112中，在將熱介質(zhì)t的供給管路 120與排出管路125之間設(shè)為1吋，在供給管路下方0. 1 0. 9的位置的多個位置連接投入管路129，從多個位置的投入管路1 投入煅燒前水泥原料k。由此在熱介質(zhì)t之間的空隙中，受到熱介質(zhì)t的輻射熱，充分進行煅燒，穩(wěn)定地產(chǎn)生高濃度的CO2氣體η。接著將煅燒前水泥原料k在熱介質(zhì)t之間的空隙中進行煅燒，產(chǎn)生高濃度的CO2氣體η。在該(X)2氣體η漂浮的移動層126中，已煅燒完成的水泥原料k’伴隨著具有充分的空筒速度的CO2氣體而噴射化。于是，伴隨著CO2氣體η的已煅燒完成的水泥原料k’通過噴射化由上部的回收管路127送到分離裝置128。進ー步地，通過該分離裝置1 的旋風分離器，分離高濃度的CO2氣體η和已煅燒完成的水泥原料k’。進ー步地，通過分離裝置128的旋風分離器分離的已煅燒完成的水泥原料k’由返回管路116送到水泥窯1的窯尾部分2。此外，將高濃度且高溫的CO2氣體η由與分離裝置 128的上部連接的(X)2排氣管122，作為第二預熱器110中的加熱介質(zhì)導入。接著，若將熱介質(zhì)t與煅燒前水泥原料k混合進行煅燒，則由產(chǎn)生的(X)2氣體n，使得氣氛為約100%的C02。因此，只要煅燒不完全結(jié)束，則煅燒溫度在900°C左右大致恒定。此外，在混合煅燒爐112中，若粉末的流動化速度Umf<混合煅燒爐的空筒速度く粉末的結(jié)束速度Ut,則在混合煅燒爐中已煅燒完成的水泥原料k’流動化，通過溢流ロ，已煅燒完成的水泥原料k’從流化床送到排出管11加。另ー方面，在混合煅燒爐112中，若粉末的結(jié)束速度Utぐ混合煅燒爐的空筒速度， 則在混合煅燒爐中已煅燒完成的水泥原料k’劇烈流動或噴射化，已煅燒完成的水泥原料 k’伴隨在產(chǎn)生的(X)2氣體η中。因此，另行設(shè)置旋風分離器等粉末的分離裝置，回收經(jīng)煅燒的上述水泥原料。其中，上述空筒速度可以如下求得，通過熱介質(zhì)t與煅燒前水泥原料k混合而降低至煅燒溫度時釋放熱量，由該熱量減去煅燒前水泥原料k升溫至煅燒溫度所需的熱量之差供于煅燒前水泥原料k的煅燒，可以計算該煅燒反應(yīng)中產(chǎn)生的(X)2氣體η流量，將該CO2氣體η流量除以混合煅燒爐112的截面積且熱介質(zhì)的空隙率，由此可以求得上述空筒速度。此外，作為粉末開始流動化的流動化速度的Umf以及作為粉末伴隨在產(chǎn)生的CO2氣體η中的速度的結(jié)束速度Ut通過下式求得。
權(quán)利要求
1.混合煅燒爐，其是在被煅燒物中混合過熱煅燒物引發(fā)煅燒反應(yīng)的混合煅燒爐，其特征在于，其為流化床型或噴射床型，同時具備供給所述被煅燒物的多個供給管路。
2.如權(quán)利要求1所述的混合煅燒爐，其特征在于，所述混合煅燒爐具備在運轉(zhuǎn)初期通過空氣進行流動化或噴射化，在通過(X)2氣體的產(chǎn)生自發(fā)地流動化或噴射化之后，停止所述空氣的供給的流動化或噴射化裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的混合煅燒爐，其特征在于，所述過熱煅燒物具有與所述被煅燒物相同的粒徑。
4.如權(quán)利要求1或2所述的混合煅燒爐，其特征在于，所述被煅燒物為煅燒前的水泥原料。
5.如權(quán)利要求1或2所述的混合煅燒爐，其特征在于，所述被煅燒物為煅燒前的石灰石。
6.混合煅燒爐，其為用于回收將水泥原料用預熱器預熱后、供給到內(nèi)部保持在高溫氣氛的水泥窯進行燒成的水泥制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體，并用于供給由所述預熱器抽出的煅燒前的所述水泥原料和在介質(zhì)加熱爐中加熱到煅燒溫度以上的熱介質(zhì)、并混合進行煅燒而產(chǎn)生(X)2氣體的混合煅燒爐，其特征在于，具備從上部供給粒徑大于所述水泥原料的所述熱介質(zhì)的供給管路和從下部抽出所述熱介質(zhì)的排出管路，由此形成所述熱介質(zhì)從上向下移動的移動層。
7.如權(quán)利要求6所述的混合煅燒爐，其特征在于，所述混合煅燒爐中，在所述移動層中，隨著通過在所述熱介質(zhì)間的空隙煅燒所述水泥原料而產(chǎn)生的(X)2氣體的上升，形成使所述水泥原料流動化的流化床，同時具備通過溢流口來回收經(jīng)煅燒的所述水泥原料的回收管路。
8.如權(quán)利要求7所述的混合煅燒爐，其特征在于，所述混合煅燒爐中，在多個位置連接有投入所述水泥原料的投入管路。
9.如權(quán)利要求6所述的混合煅燒爐，其特征在于，所述混合煅燒爐中，在所述移動層中，隨著通過在所述熱介質(zhì)間的空隙煅燒所述水泥原料而產(chǎn)生的CO2氣體的上升，形成使所述水泥原料噴射化的噴射床，同時具備與由煅燒產(chǎn)生的(X)2氣體一起回收經(jīng)煅燒的所述水泥原料的回收管路、和在該回收管路分離所述(X)2氣體與經(jīng)煅燒的所述水泥原料的分離裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的混合煅燒爐，其特征在于，所述混合煅燒爐中，投入所述水泥原料的投入管路連接在所述熱介質(zhì)的所述供給管路與所述排出管路之間。
11.如權(quán)利要求10所述的混合煅燒爐，其特征在于，在將所述熱介質(zhì)的所述供給管路與所述排出管路之間設(shè)為1時，所述水泥原料的投入管路連接在所述熱介質(zhì)的所述供給管路下方0.5 0.9之間。
12.如權(quán)利要求9所述的混合煅燒爐，其特征在于，所述混合煅燒爐中，投入所述水泥原料的投入管路連接在所述熱介質(zhì)的所述供給管路與所述排出管路之間的多個位置。
13.如權(quán)利要求12所述的混合煅燒爐，其特征在于，在將所述熱介質(zhì)的所述供給管路與所述排出管路之間設(shè)為1時，所述水泥原料的投入管路連接在所述熱介質(zhì)的所述供給管路下方0. 1 0. 9之間的多個位置。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于，提供可以通過流化床型或噴射床型以高濃度分離、回收在被煅燒物中混合過熱煅燒物而進行煅燒時產(chǎn)生的CO2氣體的混合煅燒爐。本發(fā)明中，在被煅燒物中混合過熱煅燒物引發(fā)煅燒反應(yīng)的混合煅燒爐(12)為流化床型或噴射床型，同時具備供給上述被煅燒物的多個供給管路(25)。此外本發(fā)明提供混合煅燒爐，其中，即使在熱介質(zhì)的粒徑大于水泥原料的情況下，也可以容易地進行流動化或噴射化，以高濃度分離、回收在水泥制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體。
文檔編號F27B15/02GK102597677SQ20108005186
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者小松卓哉, 島裕和, 樋口直寬, 王俊柱, 高山佳典 申請人:三菱綜合材料株式會社