JP2017511291A - 間欠的損失熱の回収 - Google Patents
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Abstract
本発明は、無機原材料を燃やすための燃料の燃焼のための少なくとも1つの燃焼ゾーン(2、2’)を有する連続生産設備(1)において行われるセメントクリンカーの製造方法に関する。この方法では、原材料は燃やすことによってクリンカーに変換され、それによって高温のクリンカー(3)を得、次いで、高温のクリンカー(3)は2つの連続したステップにおいて冷却され、第1の冷却ステップは第1の冷却機(4)において行われ、第2の冷却ステップは第2の冷却機(5)において行われる。本発明によれば、第1の冷却ステップは、酸素ガス(6)を高温のクリンカーの上に吹き込むことによって連続的に行われて、部分的に冷却されたクリンカーが得られ、第1の冷却機(4)によって作られた、加熱された酸素ガス(7)のすべてが、前記設備の前記少なくとも1つの燃焼ゾーン(2、2’)に送られて、前記第1の冷却機に吹き込まれる酸素ガスの量を調整することによって燃焼ガスとして使用され、それによって前記設備の燃焼ガスの需要を過剰となることなく満足させ、部分的に冷却されたクリンカー(31)は、第2の冷却機(5)の貯蔵チャンバ中、又は前記第2の冷却機に関連する貯蔵チャンバさえにも貯蔵され、第2の冷却ステップは、部分的に冷却されたクリンカーに間欠的に行われる。
Description
本発明はセメントクリンカーの生産方法と、セメントクリンカーの連続生産のための設備に関する。
本発明は、より具体的にはそのような方法及び設備における損失熱の問題に関する。
セメントクリンカーの生産設備はロータリーキルンを一般的に備え、このロータリーキルンはサイクロン予備加熱器による処理された材料の流れの方向において前方に置かれ、その後にクリンカー冷却機が続く。これら設備は、近代的なプラント用のクリンカーの1トン当たり3200メガジュールのオーダーの、燃料の形態のかなりの量のエネルギーを消費する。
大量の高温の排蒸気及び排ガスが生産され、材料と接触させられてガスに含まれる熱を交換する。この交換への技術的な制限を前提として、最終的な排蒸気及びガスは依然として燃料によって与えられた幾らかの熱を含む。材料の流れ方向を考慮した上流側では、燃焼ガスが、燃料エネルギーの約20%を運びつつ300℃〜400℃の温度でサイクロン予備加熱器を出る。下流側では、当業者には「過剰空気」として既知である空気流が、燃料エネルギーの約10%を運びつつ、典型的には200℃〜300℃の温度でクリンカー冷却機を出る。
燃焼排ガスに含まれるエネルギーは通常、少なくとも部分的に原材料を乾燥するために使用される。冷却機からの過剰空気に含まれるエネルギーは通常、セメントの生産方法に直接は使用されない。当業者は、タービンに輸送されて発電する蒸気(水蒸気又は炭化水素蒸気)を生産するために交換機を使用するこれらガスからの損失熱の回収のためのシステムに精通している。
エネルギー変換効率を、冷却機からの過剰空気の一部のみを処理し、400℃より高い温度の部分のみを熱交換器に供給し、低温の部分からの回復を断念することによって改善することができることが知られている。熱交換効率は改善されるが、再使用される過剰空気の量は減少する。
エネルギー効率を改善するまた別の方法は、本質的に別の熱量を高温で使用して、過剰空気中の熱を補うことである。
例えば、本出願の出願人によって発行された特許文献1は、300℃以下の温度の過剰空気が水蒸気発電機と協働し、第2の熱交換器がより高い温度の熱源、この場合には、少なくとも750℃の温度の三次空気と協働してこの水蒸気を過熱する、クリンカー生産プラントを開示している。この加熱された水蒸気は、発電のためにタービンに運ばれる。さらなる熱を出口空気からの熱を補うために使用する、そのような解法は、変換効率を増加させる。しかし、プラントの熱消費は増加する。
これら熱回収システムのまた別の欠点は、クリンカー生産設備の操業上の変動によって影響を受け、完全に最適化することができないことである。
この発明の目的は、上述の欠点を、損失熱を回収する全体的な効率を増加させることによって相殺する方法を実施する、クリンカー生産方法及びセメントクリンカー生産設備を開示することである。
より具体的には、この発明の目的は、熱回収システムの操業が、操業上の変化によってわずかにしか影響されない、そのような方法及びそのような設備を開示することである。
別の目的及び利点は、指針のみが与えられ、多少なりとも制限となることのない以下の説明を読んだ後に、明瞭となるだろう。
これを達成するために、本発明はまず、無機原材料を燃やすための少なくとも1つの燃料燃焼ゾーンであって、原材料が燃やすことによってクリンカーに変換され、高温のクリンカーが得られる少なくとも1つの燃料燃焼ゾーンを有し、高温のクリンカーが次いで2つの連続したステップにおいて冷却され、第1の冷却ステップは第1の冷却機において行われ、第2の冷却ステップは第2の冷却機において行われる、連続生産設備において行われるセメントクリンカー製造方法に関する。
本発明による方法では、
‐第1の冷却ステップは、含酸素ガスを高温のクリンカーの上に吹き込むことによって連続的に行われて、部分的に冷却されたクリンカーが得られ、第1の冷却機から出る加熱された含酸素ガスのすべては、前記設備の前記少なくとも1つの燃焼ゾーンに移送されて、第1の冷却機に吹き込まれる含酸素ガスの量を調整することによって燃焼ガスとして使用され、それによって前記設備の燃焼ガスの需要を過剰となることなく満足させ、
‐部分的に冷却されたクリンカーは、第2の冷却機の貯蔵チャンバ又はこの第2の冷却機に関連する貯蔵チャンバの中に貯蔵され、部分的に冷却されたクリンカーへの第2の冷却ステップは、間欠的に制御される。
‐第1の冷却ステップは、含酸素ガスを高温のクリンカーの上に吹き込むことによって連続的に行われて、部分的に冷却されたクリンカーが得られ、第1の冷却機から出る加熱された含酸素ガスのすべては、前記設備の前記少なくとも1つの燃焼ゾーンに移送されて、第1の冷却機に吹き込まれる含酸素ガスの量を調整することによって燃焼ガスとして使用され、それによって前記設備の燃焼ガスの需要を過剰となることなく満足させ、
‐部分的に冷却されたクリンカーは、第2の冷却機の貯蔵チャンバ又はこの第2の冷却機に関連する貯蔵チャンバの中に貯蔵され、部分的に冷却されたクリンカーへの第2の冷却ステップは、間欠的に制御される。
これら本発明の任意の特徴の単独、又は組み合わせによれば、
‐第2の冷却ステップ中にクリンカーから放出される熱は、電気的エネルギーを発生させるのに使用される。
‐電気的エネルギーの発生は、第2の冷却ステップ中にクリンカーによって移送された熱との併用で少なくとも1つの第2のエンタルピー源を使用する。
‐前記第2のエンタルピー源の使用可能性は変わりやすく、第2の冷却ステップは、少なくとも第2のエンタルピー源によって発電された電力が予め決められた閾値より少ない期間中に始動される。
‐前記第2のエンタルピー源の使用可能性は可変であり、第2の冷却ステップは、少なくとも第2のエンタルピー源によって発電された電力が予め決められた閾値より多い期間中に始動される。
‐第2のエンタルピー源は太陽光である。
‐電気的エネルギーの発生は、変わりやすい発電を有する電気的エネルギーの少なくとも1つの第2の源に関連する。
‐第2の冷却ステップは、少なくとも第2の電気的エネルギーの源によって発生された電力が閾値より少ない期間中に始動される。
‐第2の冷却ステップの運転時間は、設備のクリンカー生産運転時間の50%未満である。
‐第2の冷却ステップ中にクリンカーから放出される熱は、電気的エネルギーを発生させるのに使用される。
‐電気的エネルギーの発生は、第2の冷却ステップ中にクリンカーによって移送された熱との併用で少なくとも1つの第2のエンタルピー源を使用する。
‐前記第2のエンタルピー源の使用可能性は変わりやすく、第2の冷却ステップは、少なくとも第2のエンタルピー源によって発電された電力が予め決められた閾値より少ない期間中に始動される。
‐前記第2のエンタルピー源の使用可能性は可変であり、第2の冷却ステップは、少なくとも第2のエンタルピー源によって発電された電力が予め決められた閾値より多い期間中に始動される。
‐第2のエンタルピー源は太陽光である。
‐電気的エネルギーの発生は、変わりやすい発電を有する電気的エネルギーの少なくとも1つの第2の源に関連する。
‐第2の冷却ステップは、少なくとも第2の電気的エネルギーの源によって発生された電力が閾値より少ない期間中に始動される。
‐第2の冷却ステップの運転時間は、設備のクリンカー生産運転時間の50%未満である。
一実施形態によれば、第2のステップにおいて、クリンカーは、クリンカーと冷却流体との間の直接接触無しに、流体との交換によって冷却される。代替的に、第2のステップにおいて、クリンカーはクリンカーと直接接触するようになる流体との交換によって冷却することができる。
一実施形態によれば、第2の熱交換器から下流の加熱された流体は熱交換器と協働して、発電のための設備中のタービンに電力を与えるために水蒸気を生成する。
一実施形態によれば、前記連続的な製造設備は、サイクロン予備加熱器、場合によっては1つ又はいくつかのバーナを設けられた予備か焼装置、及び1つ又はいくつかのバーナを設けられたロータリーキルンを備え、この方法では、原材料がサイクロン予備加熱器中で予備加熱され、場合によっては予備か焼装置中で部分的に二酸化炭素を除去され、次いでロータリーキルン中で燃やされ、変態させられ、前記少なくとも1つの燃焼ゾーンは、ロータリーキルンのバーナと、場合によっては予備か焼装置のバーナと、を備える。
一実施形態によれば、含酸素ガスは空気である。代替的に、含酸素ガスは、酸素を富化されたガスとするか、又は酸素が激減したガスとすることができる。
本発明はまた、無機原材料を燃やすための燃料の少なくとも1つの燃焼ゾーンであって、無機原材料を燃やすことによってクリンカーに変態させて高温のクリンカーを得るように設計された、少なくとも1つの燃焼ゾーンを有する連続的なクリンカー生産設備に関し、前記設備は、高温のクリンカーを2つの連続したステップにおいて冷却するように配置された、連続した第1の冷却機及び第2の冷却機を有し、第1の冷却ステップは前記第1の冷却機において行われ、第2の冷却ステップは前記第2の冷却機において行われる。
本発明によれば、前記設備は、
‐材料を第1の冷却機中で冷却するための含酸素ガス(6)の供給源;
‐第1の冷却機によって生成された、加熱されたガス全体を、燃焼ガスとして使用するために、前記設備の前記少なくとも1つの燃焼ゾーンに輸送するように配置されたガスライン;及び
‐前記設備の燃焼ガスの需要を過剰となることなく満足させるように、第1の冷却機に吹き込まれる含酸素ガスの量を調整する手段;
を備え、前記第2の冷却機は、第1の冷却ステップの後に、部分的に冷却されたクリンカーの貯蔵のための手段を備え、前記設備は前記第2の冷却機を間欠的に制御するための手段を備える。
‐材料を第1の冷却機中で冷却するための含酸素ガス(6)の供給源;
‐第1の冷却機によって生成された、加熱されたガス全体を、燃焼ガスとして使用するために、前記設備の前記少なくとも1つの燃焼ゾーンに輸送するように配置されたガスライン;及び
‐前記設備の燃焼ガスの需要を過剰となることなく満足させるように、第1の冷却機に吹き込まれる含酸素ガスの量を調整する手段;
を備え、前記第2の冷却機は、第1の冷却ステップの後に、部分的に冷却されたクリンカーの貯蔵のための手段を備え、前記設備は前記第2の冷却機を間欠的に制御するための手段を備える。
本発明の任意の特徴の単独、又は組み合わせによれば、
‐設備は、サイクロン予備加熱器、場合によっては1つ又はいくつかのバーナを設けられた予備か焼装置、及び1つ又はいくつかのバーナを設けられたロータリーキルンを備え、前記少なくとも1つの燃焼ゾーンは、ロータリーキルンのバーナと、任意に予備か焼装置のバーナと、を備える。
‐前記設備は、第2の冷却機中のクリンカーによって移送された熱から発電するための装置を備える。
‐第2の冷却機は、部分的に冷却されたクリンカーと、流体と、の間で熱を交換し、発電装置は、熱交換器と、タービンと、を備え、熱交換器は、クリンカーによって加熱された流体と協働して、前記タービンに供給するために使用される水蒸気を発生させる。
‐設備は、サイクロン予備加熱器、場合によっては1つ又はいくつかのバーナを設けられた予備か焼装置、及び1つ又はいくつかのバーナを設けられたロータリーキルンを備え、前記少なくとも1つの燃焼ゾーンは、ロータリーキルンのバーナと、任意に予備か焼装置のバーナと、を備える。
‐前記設備は、第2の冷却機中のクリンカーによって移送された熱から発電するための装置を備える。
‐第2の冷却機は、部分的に冷却されたクリンカーと、流体と、の間で熱を交換し、発電装置は、熱交換器と、タービンと、を備え、熱交換器は、クリンカーによって加熱された流体と協働して、前記タービンに供給するために使用される水蒸気を発生させる。
本発明は、添付された図面を伴う以下の説明を読んだ後により良く理解される。
本発明は、第1に、無機原材料を燃やすための燃料の少なくとも1つの燃焼ゾーン2、2’を有する連続的な生産プラント1において実施されるセメントクリンカーの製造方法に関し、この燃焼ゾーンにおいて高温のクリンカー3を得るために原材料が燃やされることによってクリンカーに変態し、高温のクリンカー3は次いで2つの連続するステップにおいて冷却され、第1の冷却ステップは第1の冷却機4において行われ、第2の冷却ステップは第2の冷却機5において行われる。
昔ながらの態様では、前記連続的製造設備はサイクロン予備加熱器12、場合によっては1つ又はいくつかのバーナ2’を設けられた予備か焼装置13、及び1つ又はいくつかのバーナ2を設けられた回転炉14を備えることができる。予備か焼装置13から出た高温のガスは、サイクロン予備加熱器12の基体に供給することができる。ロータリーキルン14から出たガスは、場合によってはサイクロン予備加熱器12に供給することができる。
そのような設備では、原材料20はサイクロン予備加熱器12内で予備加熱され、場合によっては予備か焼装置13内で部分的に二酸化炭素を除去され、次いで焼かれ、ロータリーキルン14内で処理される。この設備では、前記少なくとも1つの燃焼ゾーンは、ロータリーキルン14の1つ以上のバーナ2を備え、場合によっては予備か焼装置13の1つ以上のバーナ2’を備える。
本発明に係る方法では、第1の冷却ステップは、含酸素ガス6を高温のクリンカー上に吹き込むことによって連続的に行われて、部分的に冷却されたクリンカー31を得、第1の冷却機4によって発生した加熱された含酸素ガス7全体が、前記設備の少なくとも1つの燃焼ゾーン2、2’に送られて、燃焼ガスとして、言い換えると酸化ガスとして使用される。第1の冷却機4は格子型冷却機(grate cooler)とすることができる。
第1の冷却機の中に吹き込まれる含酸素ガスの量もまた、前記設備の燃焼ガスの需要を過剰となることなく満足させるように調整される。実施形態によっては、燃焼ガスに対するこの需要は、ロータリーキルン14の1つ以上のバーナ2における燃料の燃焼のために必要な酸化剤、及び場合によっては、予備か焼装置13を有する設備の場合には、予備か焼装置13の1つ以上のバーナ2’における燃料の燃焼のために必要な酸化剤を含む。
含酸素ガスは空気、又は酸素が激減した或いは富化された含酸素ガスとすることができる。この説明の中で、用語「激減した」及び「富化された」は、外気の酸素含有量(すなわち21%)との比較である。
言い換えると、設備に対して必要とされる酸化ガスの正確な量は、第1の冷却機からの出口において可能な限り高い温度で部分的に冷却されたクリンカー31を得るために、第1の冷却機4中に吹き込まれる。
部分的に冷却されたクリンカー31のこの温度は約400℃、例えば350℃〜450℃とすることができる。
さらに、また本発明の本質的な特徴によれば、部分的に冷却されたクリンカー31は、2つの連続した冷却機を有する従来技術による設備の場合のように第2の冷却機において連続的に冷却されることはない。
逆に、本発明によれば、部分的に冷却されたクリンカー31は、第2の冷却機5の貯蔵チャンバ又はこの第2の冷却機5に関連する貯蔵チャンバの中に貯蔵され、部分的に冷却されたクリンカー31への第2の冷却ステップは間欠的に制御されている。
したがって、第2の冷却機5中で行われる第2の冷却ステップでの熱交換の条件を制御することができ、この交換はもはやセメントクリンカー生産方法における変動に左右されることはなく、生産された高温のクリンカーの流量に特に依存する。
第2の冷却ステップの間欠的な制御は、連続的な冷却法より高い熱回収効率を与えることができる。
第1の代替例として、クリンカーはクリンカーと直接接触するようにされた流体9との交換によって第2のステップにおいて冷却することができるか、又は第2の代替例として、クリンカーと冷却流体との間の直接接触無しに冷却することができ、後者の場合には、交換は壁を通じて行うことができる。
第2の冷却ステップの間欠的な制御は、流体9と部分的に冷却されたクリンカー31との間の交換状態を制御して、クリンカーによって交換された後の加熱された流体9’を得ることを可能とし、このための流量及び温度はより高い熱回収効率を与えることができる。
一実施形態によれば、第2の冷却ステップの運転時間はこの設備におけるクリンカーの生産の運転時間の50%未満とすることができる。
流体9は、それがクリンカーと接触するようになる場合には空気のようなガスとすることができる。また、この流体9は、クリンカーと直接接触するようにはならない場合には、液体/蒸気の混合物とすることができる。
この交換の条件を最適化することによって、第2の冷却ステップから下流において、外気温より30℃〜10℃高い温度まで冷却されたクリンカーを得ることを可能とすることができる。比較すると、連続的な冷却を有する最先端の設備では、クリンカーは通常外気温より80℃〜65℃高い温度まで冷却される。
加熱された流体9’は、発電するために使用することができる。この流体が空気のようなガスである場合には、ガスは、第1の交換機10の中へ、またタービン11の中に供給される圧力の下で水蒸気を発生する第2の交換機10の中へ供給することができる。
この流体9が液体/蒸気の混合物である場合には、加熱された流体9’はタービン11に供給するための水気とすることができる。どちらの場合でも、タービン11は発電機に発電させる。
図1に非限定的に図示された一実施形態によれば、発電は、第2の冷却ステップ中にクリンカーによって放出された熱に加えて、別のエンタルピー、特に少なくとも1つの第2のエンタルピー源8、例えば太陽光エネルギーからのものを使用する。
一実施形態によれば、前記第2のエンタルピー源8は、変わりやすい使用可能性を有することができる。有利には、第2の冷却ステップは、少なくとも第2のエンタルピー源8によって発生された電力Ps8が決定された閾値Pthresholdより少ない期間中に開始することができる。この目的は、発電の連続性を確保することとすることができる。
また別の代替例によれば、第2の冷却ステップはまた、少なくとも第2のエンタルピー源8によって発生された電力Ps8が決定された閾値Pthresholdより大きい期間中に開始することもできる。この場合、目的は、電気エネルギーの変換効率を最大化することとすることができる。
図3に非限定的に図示された一実施形態によれば、電気的エネルギーの生産は、変わりやすい生産量を有する少なくとも1つの第2の電気エネルギー源15に関連させることができる。この第2の電気エネルギー源は、太陽光、例えば太陽光発電プラント及び/又は1つ以上の風力タービンとすることができる。
一実施形態によれば、第2の冷却ステップは、少なくとも第2の電気エネルギー源15によって発生した電力Ps15が決定された閾値Pthresholdより少ない期間中に開始することができる。したがって、達成される目的は連続的な発電を確保することである。
また別の代替例によれば、第2の冷却ステップ及び、したがって関連した電気エネルギーの生産は、電気供給者からの指令によって開始することができる。
ネットワークRでの電気の供給と需要とがアンバランスである場合には、本発明によって提供される柔軟性が、第2の冷却ステップに関連した電気の生産を可能にすることによって、好ましくはピーク時中における供給の一時的な増加(又は場合によっては需要の減少)を可能にする。
電気需要を満足させる(又はピーク時の負荷曲線を平らにする)この能力は、有利な価格条件、例えば設備によって発生した電気の購入、又は電力契約を交渉することを可能にする。
本発明によって入手可能となったエネルギーの変換効率を増加させる可能性及び/又はより良い価格条件から利益を得る可能性は、設備の投資時間利益率(the return on investment time)を大幅に減少させることができる。
また、本発明は、本方法の実施のために好適な、クリンカーの連続生産のための設備1に関する。この設備は、原材料を燃やすことによってクリンカーに変態させてクリンカー3を得るように設計された、無機原材料を燃やすための燃料の少なくとも1つの燃焼ゾーン2、2’を備え、前記設備は、2つの連続したステップで高温のクリンカー3を冷却するように配置された第1の冷却機4とそれに続く第2の冷却機5を有し、第1の冷却ステップは前記第1の冷却機4において行われ、第2の冷却ステップは前記第2の冷却機5において行われる。
本発明によれば、設備は、
‐第1の冷却機4において材料を冷却するための含酸素ガス源6;
‐第1の冷却機4によって発生した加熱ガス全体を、燃焼ガスとして使用するために前記設備の前記少なくとも1つの燃焼ゾーン2、2’に輸送するように配置されたガスライン;及び
‐第1の冷却機に吹き込まれる含酸素ガスの量を、前記設備の燃焼ガス需要を過剰になることなく満足させるように調整する手段;
を備える。
‐第1の冷却機4において材料を冷却するための含酸素ガス源6;
‐第1の冷却機4によって発生した加熱ガス全体を、燃焼ガスとして使用するために前記設備の前記少なくとも1つの燃焼ゾーン2、2’に輸送するように配置されたガスライン;及び
‐第1の冷却機に吹き込まれる含酸素ガスの量を、前記設備の燃焼ガス需要を過剰になることなく満足させるように調整する手段;
を備える。
本発明によれば、前記第2の冷却機5は、第1の冷却ステップの最後部に部分的に冷却されたクリンカー31のための貯蔵手段を含み、前記設備は、前記第2の冷却機5を間欠的に制御するための手段を備える。
設備はサイクロン予備加熱器12、場合によっては1つ又はいくつかのバーナ2’を設けられた予備か焼装置13、及び1つ又はいくつかのバーナ2を設けられた回転炉14を備え、この設備では、少なくとも1つの燃焼ゾーンがロータリーキルン14の1つ以上のバーナ2と、任意に予備か焼装置13の1つ以上のバーナ2’を備える。
設備は、第2の冷却機中のクリンカーによって放出された熱から発電するための装置10、11を含むことができる。例えば、第2の冷却機は、部分的に冷却されたクリンカー31と流体9との間で熱を交換する。発電装置は熱交換器10及びタービン11を含むことができ、交換機はクリンカーによって加熱された流体9’と協働して、前記タービン11に供給するのに使用される水蒸気を生成する。
1550kJ/kgのエンタルピーを有して、1420℃の典型的な温度でロータリーキルンによって生産されるクリンカーを考える。このクリンカーは、格子型冷却機において空気を吹き込むことによって冷却される。近代的クリンカー燃焼ラインにおける運転のための格子型冷却機の入手可能な最良の技術は、78%のエネルギーをクリンカーの生産に使用される燃料の燃焼に必要な高温空気に移送する。したがって、クリンカーは、第1の冷却ステップの後には341kJ/kgを含み、それは温度が385℃であることを意味する。
従来技術として知られている既存の方法では、クリンカーは、253℃の出口空気を生産するように279kJをそれに移送する0.9Nm3/kgの体積の空気によって、外気温(20℃と仮定)より65℃高い温度まで冷却される。これら温度条件に対する電気エネルギー変換システムの典型的な効率は17%であり、それによってクリンカー1トン当たり13.18kWhを発生させることができる。
比較すると、本発明の方法では、空気の量が交換を最適化するように選択される前記第2の交換器中に対向流を設定することができ、この交換機中でクリンカーは30℃(外気20℃より10℃高い)まで冷却され、空気が375℃(クリンカーの最高温度より10℃低い)で生産される。308kJは0.62Nm3の空気に移送されて375℃に達した。電気エネルギー変換システムの典型的な効率はこれら温度条件に対して23%であり、それによって19.68kWhをクリンカー1トンあたりで発生させることができる。最終的なエネルギーの発生の増加は50%である。
1 連続的クリンカー生産設備
2、2’ 燃焼ゾーン(設備1)
3 高温のクリンカー
4 第1の冷却機
5 第2の冷却機
6 空気(第1の冷却機で吹き込まれる)
7 加熱されたガス(第1の冷却機からの出口)
8 第2のエンタルピー源
9、9’ 流体(第2の冷却機のそれぞれ上流及び下流における)
10 熱交換器
11 タービン
12 サイクロン予備加熱器
13 予備か焼装置
14 ロータリーキルン
15 第2の電気源
20 原材料
31 部分的に冷却されたクリンカー(第1の冷却ステップから下流、かつ第2の冷却ステップから上流)
32 冷却されたクリンカー(第2の冷却ステップから下流)
R 電気ネットワーク
Pthreshold 電力閾値
Ps8 第2のエンタルピー源の瞬間的な電力
Ps15 第2の電気源の瞬間的な電力
2、2’ 燃焼ゾーン(設備1)
3 高温のクリンカー
4 第1の冷却機
5 第2の冷却機
6 空気(第1の冷却機で吹き込まれる)
7 加熱されたガス(第1の冷却機からの出口)
8 第2のエンタルピー源
9、9’ 流体(第2の冷却機のそれぞれ上流及び下流における)
10 熱交換器
11 タービン
12 サイクロン予備加熱器
13 予備か焼装置
14 ロータリーキルン
15 第2の電気源
20 原材料
31 部分的に冷却されたクリンカー(第1の冷却ステップから下流、かつ第2の冷却ステップから上流)
32 冷却されたクリンカー(第2の冷却ステップから下流)
R 電気ネットワーク
Pthreshold 電力閾値
Ps8 第2のエンタルピー源の瞬間的な電力
Ps15 第2の電気源の瞬間的な電力
Claims (19)
- 原材料が、燃やすことによってクリンカーに変換され、高温のクリンカーを(3)得る、無機原材料を燃やすための少なくとも1つの燃料燃焼ゾーン(2、2’)を有する連続生産設備(1)において行われるセメントクリンカーの製造方法であって、
前記高温のクリンカー(3)は次いで2つの連続したステップにおいて冷却され、第1の冷却ステップは第1の冷却機(4)において行われ、第2の冷却ステップは第2の冷却機(5)において行われる、方法において、
‐前記第1の冷却ステップは、含酸素ガス(6)を前記高温のクリンカー上に吹き込むことによって連続的に行われ、前記第1の冷却機(4)から出力される加熱された含酸素ガス(7)すべてが、前記設備の前記少なくとも1つの燃焼ゾーン(2、2’)に移送されて、前記第1の冷却機に吹き込まれる含酸素ガスの量を調整することによって燃焼ガスとして使用され、それによって前記設備の燃焼ガスの需要を過剰となることなく満足させ、
‐前記部分的に冷却されたクリンカー(31)は、前記第2の冷却機(5)の貯蔵チャンバ又は前記第2の冷却機に関連する貯蔵チャンバの中に貯蔵され、前記部分的に冷却されたクリンカーへの前記第2の冷却ステップは、間欠的に制御される、
ことを特徴とする、方法。 - 前記第2の冷却ステップ中に前記クリンカーによって放出された熱が、電気的エネルギーを発生させるために使用されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 発電が、前記第2の冷却ステップ中に前記クリンカーによって移送された前記熱と組み合わせて少なくとも1つの第2のエンタルピー源(8)を使用することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記第2のエンタルピー源(8)の使用可能性が変わりやすく、前記第2の冷却ステップが、少なくとも、前記第2のエンタルピー源(8)によって発生された電力(Ps8)が予め決定された閾値(Pthreshold)より少ない期間中に始動されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記第2のエンタルピー源の使用可能性が変わりやすく、前記第2の冷却ステップは、少なくとも、前記第2のエンタルピー源(8)によって発生した電力(Ps8)が予め決定された閾値(Pthreshold)より多い期間中に始動されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記第2のエンタルピー源(8)は太陽光であることを特徴とする請求項4又は5に記載の方法。
- 電気的エネルギーの発生が、変わりやすい発生量を有する少なくとも1つの電気的エネルギー(15)の第2の源に関連することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記第2の冷却ステップは、少なくとも、電気的エネルギー(15)の前記第2の源によって発生した電力(Ps15)が閾値(Pthreshold)より小さい期間中に始動されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記第2の冷却ステップの運転時間は、前記設備の前記クリンカー生産運転時間の50%未満であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のステップにおいて、前記クリンカーは、前記クリンカーと冷却流体(9)との間の直接接触なく、前記冷却流体(9)による交換によって冷却されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2のステップにおいて、前記クリンカーは、前記クリンカーと直接接触することになる流体(9)との交換によって冷却されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の熱交換器から下流の前記加熱された流体(9’)が熱交換器(10)と協働して、発電のための設備におけるタービン(11)に電力を供給するために水蒸気を発生させることを特徴とする請求項10又は11と組み合わせた請求項2に記載の方法。
- 前記連続生産設備が、サイクロン予備加熱器(12)、場合によっては1つ又はいくつかのバーナ(2’)を設けられた予備か焼装置(13)、及び1つ又はいくつかのバーナ(2)を設けられたロータリーキルン(14)を備える請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法であって、
前記方法において、前記原材料(20)が前記サイクロン予備加熱器(12)中で予備加熱され、場合によっては前記予備か焼装置(13)中で部分的に二酸化炭素を除去され、次いで前記ロータリーキルン(14)において燃やされ、変態され、
前記少なくとも1つの燃焼ゾーンは前記ロータリーキルンの1つ以上のバーナ(2)と、場合によっては前記予備か焼装置の1つ以上のバーナ(2’)と、を備えることを特徴とする、方法。 - 前記含酸素ガスは空気であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記含酸素ガスは酸素を富化されたガスであるか、又は酸素が激減したガスであることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 無機原材料を燃やすための燃料の少なくとも1つの燃焼ゾーン(2、2’)であって、前記無機原材料を燃やすことによってクリンカーに変態させて高温のクリンカー(3)を得るように設計された、燃焼ゾーン(2、2’)を有する連続的なクリンカー生産設備(1)であって、前記設備は、前記高温のクリンカー(3)を2つの連続したステップにおいて冷却するように配置された、連続した第1の冷却機(4)及び第2の冷却機(5)を有し、第1の冷却ステップは前記第1の冷却機(4)において行われ、第2の冷却ステップは前記第2の冷却機(5)において行われ、
前記設備が、
‐材料を前記第1の冷却機(4)中で冷却するための含酸素ガス(6)の供給源と、
‐前記第1の冷却機(4)によって生成された、加熱されたガス全体を、燃焼ガスとして使用するために、前記設備の前記少なくとも1つの燃焼ゾーン(2、2’)に輸送するように配置されたガスラインと、
‐前記設備の燃焼ガスの需要を過剰となることなく満足させるように、前記第1の冷却機に吹き込まれる含酸素ガスの量を調整する手段と、
を備え、
前記第2の冷却機(5)は、前記第1の冷却ステップの後に、部分的に冷却されたクリンカー(71)の貯蔵のための手段を備え、前記設備は前記第2の冷却機(5)を間欠的に制御するための手段を備える、設備。 - サイクロン予備加熱器(12)、場合によっては1つ又はいくつかのバーナ(2’)を設けられた予備か焼装置(13)、及び1つ又はいくつかのバーナ(2)を設けられたロータリーキルン(14)を備え、前記少なくとも1つの燃焼ゾーンは、前記ロータリーキルン(14)の1つ以上のバーナ(2)と、任意に前記予備か焼装置(13)の1つ以上のバーナ(2’)と、を備えることを特徴とする請求項16に記載の設備。
- 前記第2の冷却機中の前記クリンカーによって移送された熱から発電するための装置(10、11)を備えることを特徴とする請求項16又は17に記載の設備。
- 前記第2の冷却機は、前記部分的に冷却されたクリンカー(31)と、流体(9)と、の間で熱を交換し、前記発電装置は、熱交換器(10)と、タービン(11)と、を備え、前記熱交換器は、前記クリンカーによって加熱された前記流体(9’)と協働して、前記タービン(11)に供給するために使用される水蒸気を生成することを特徴とする請求項18に記載の設備。
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