JPH0341760B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粉粒体予熱装置に関する。

従来、セメントなどの粉粒体を加熱、焼成する
炉において、熱エネルギーを節約する目的で、粉
粒体予熱装置としてサイクロン式サスペンシヨン
プレヒーターが多く採用されている。他の予熱機
と比較してその構造がシンプルかつスケールアツ
プが容易であることなど多くの利点を有すること
がその理由である。

上記サイクロン式サスペンシヨンプレヒーター
は、気体−粉粒体間の熱交換を行なう部分と気体
粉粒体間の分離を行なうサイクロンの部分を一つ
のユニツトとして持ち、該ユニツトを単数または
複数組み合わせて構成されている。

熱交換性能の向上は、熱交換回数を増やすこと
で可能である。すなわち上記ユニツトを多段化す
ることで熱交換性能を向上させることが可能であ
る。しかし、サイクロンは圧力損失が大きく、こ
のため、多段化することによる燃料費減のメリツ
トと圧力損失増加に伴う動力エネルギー増加のデ
メリツトの両者を考慮する必要がある。セメント
焼成キルンでは、この両者のかねあいから通常４
段式のものを使用している。

一方、最近、サイクロンの圧力損失を減らす研
究が行なわれ、軸流サイクロン、横型サイクロン
などが開発され、実用に供されつつある。しか
し、これらのサイクロンは、従来のサイクロンと
比較し、圧力損失が減少しているものの、その構
造がより複雑となり、安定運転上問題を生じる可
能性が強かつた。また、その圧力損失低減効果も
大幅なものではないことなど多くの欠点を有して
いた。

本発明は、上記の従来技術の欠点を解消すべく
なされたもので、下部に小径のガス導入口、側部
に粉粒体導入口、上部に排出口を設け、ガス導入
口からガス排出口下端までを上方に向けた拡大傾
斜部とし、該拡大傾斜部の傾斜が水平面に対して
55°以下とならぬように構成し、かつ上記拡大傾
斜部の上部のガス速度が上記ガス導入口のガス速
度の1/2以下となるように上記拡大傾斜部の上部
の断面積および上記ガス導入口の断面積を構成し
た熱交換機と、上部に前記排出口にダクトを介せ
ずに直接連結された導入口、該導入口の対向側又
は天井に設けたガス排出口、上記から下方に向け
て縮小傾斜部を設け、下部に排出口を設けてなる
上記熱交換機に隣接する分離機とからなるユニツ
トを備えたことを特徴とする粉粒体予熱装置を提
供するものである。

以下に添付図面に示した実施例を参照しなが
ら、本発明を説明する。

第１図は本発明の粉粒体予熱装置に使用する熱
交換機と分離機とからなる一つのユニツトを示
し、１は熱交換機、２は分離機、３はガス導入
口、４は粉粒体導入口、５はガス移送口、６はガ
ス排出口、７は粉粒体排出口である。上記熱交換
機１は傾斜した側壁８によつて形成した拡大傾斜
部８′を備えており、側壁８の傾斜αが55°以下と
ならぬように構成され、しかも、拡大傾斜部８′
の上部のガス速度が、ガス導入口３のガス速度の
１／２以下となるように構成されている。上記ガス
導入口３は絞り部を形成しており、図示のものは
スロート状に構成されている。粉粒体導入口４は
側壁８の所定の場所に設けられる。上記ガス移送
口５は熱交換機１のガス送出口であるとともに分
離機２のガス導入口でもある。ガス排出口６はホ
ツパ状の分離機２の天井部９に設けられている。
この分離機２の上部の断面積はガス移送口５より
大きく構成する。

上記実施例では、粉粒体導入口４から入つた粉
粒体（図中矢印Ａ）は、ガス導入口３からの上向
きガス（図中矢印Ｂ）と合流する。ガスＢは、15
〜40ｍ／Ｓの速度でスロート部を通過し、粉粒体
Ａと合流し、拡大傾斜部８′内に噴流層Ｃを形成
する。スロート部ガス流はその速度を調節するこ
とによつて、スロート部より粉流体が下部に落下
するのを防止することが好ましい。

上記噴流層Ｃにおいて上向きの噴流ガスによつ
て粉粒体は上下に移動するとともに、ガス流によ
つて何回も粉粒体が加速を受ける。ガスＢと粉流
体Ａとの熱交換は、粉粒体がガス流によつて加速
を受けているときにとくに激しく行なわれるの
で、上記噴流層において、効率の良い熱交換が行
なわれる。なお、従来方法によつても、ガス中に
粉粒体が均一に分散できれば、本発明と同程度の
効率で熱交換がなされるはずであるが、実際の装
置においては、粉粒体の均一な分散は非常に困難
であり、効率的な熱交換が不可能であつた。

次いでガス移送口５より分離機２にガス−粉粒
体混合物が流入する（矢印Ｄ）。

一般にガス−粉粒体の混合物では、固気比を高
めると、固気比が低い時は単一粒子として挙動し
ていたものが、粒子群として挙動する傾向が強ま
り、見掛上、粗大粒子と同じ働きをするようにな
る。

上記実施例において、熱交換機１として「ガス
導入口からガス排出口下端までを上方に向けた拡
大傾斜部とした熱交換機」を使用しているので、
噴流層Ｃが熱交換機内で形成される。噴流層Ｃで
は、粉粒体は熱交換機の側壁において濃厚な状態
に、また中心において希薄な状態となる。側壁の
濃厚部分は、粒子群として挙動するため、見掛
上、粗大粒子と同じ働きをする。見掛上粗大粒子
として熱交換機から分離移送された粉粒体は、遠
心力をかけることなく分離が可能となる。即ち、
サイクロンを使う必要はないので、これを直ちに
分離機２に送ればよく、圧力損失を小さくでき
る。

噴流層Ｃから排出された粉粒体は、大部分が粒
子群となつており、粒子単独でガス中に分散して
いる量が比較的少ない。このため、「遠心力によ
らない分離機２」からガスと共に排出される粉粒
体の量が比較的少ないので、この分離機での分離
効率もよい。

また、粉粒体混合ガスが分離機２にダクトを介
することなく直接送出され、さらに熱交換機１の
ガス移送口５の面積に比して、分離機２の縦断面
積がその傾斜面に沿つて拡大する（第１図中、分
離機２の傾斜面に沿つて分離機２の縦方向の長さ
が増大するので、流れ方向に垂直断面積が増大す
る。）。したがつて、粉粒体混合ガスの流速が急激
に低下する。これによつて、粉粒体の凝集効果に
より、ガスと粉粒体とが急速に分離する。

さらに分離機は、少なくともその下部がホツパ
ー状に形成されているので、下部の粉粒体排出口
７より粉粒体が円滑に排出される。また、排出口
７に接続される排出シユートには、ガスの逆流に
よる粉粒体の再飛散を防止する目的で、フラツプ
ダンパー等のエアロツク装置を設けることが好ま
しい。一方、ガスはガス排出口６より排出される
（矢印Ｅ）。

従来のサイクロンは、その分離効率を高めるた
めに、サイクロンの入口風速を高めることが必要
であり、圧力損失は大巾に増加した。そこで最終
段のサイクロンは排ガス処理、ダスト処理の便の
ため分離効率を95％前後とし、他段のサイクロン
については60〜90％の分離効率に留めざるを得な
かつた。従来のサイクロンでは、粒子群に遠心力
を与え、粒子群を破壊し、壁際に移送してガス速
度を遅くし、粉粒体を沈降させていた。これに対
して、本発明の分離機によると、ガス速度を高め
る必要がないので圧力損失は極めて少い。

上記実施例において、粉粒体として、セメント
原料（88μフルイ残り分10〜20％）を160t／ｈの
割合で投入、固気比を0.5以上に保持したところ、
上記セメント原料は見掛上、粗大流として働き、
効率の良い分離が行なわれた。圧損は、従来のサ
イクロンを用いた場合100〜300mmAgを示すのに
対して、本発明によると、40〜70mmAgにとどま
つた。

第２図ａ〜ｅは本発明に使用することのできる
熱交換機の他の実施例を示す。

１０は、ガス導入口３をオリフイス状にし、天
井部を円形にしたタイプ、１１は、ガス導入口３
をスロート状にし、天井部を円形にしたタイプ、
１２は天井部を平らにしガス導入口をオリフイス
状にしたタイプ、１３は二段形のタイプ、１４は
タイプ１３の天井部を円形にしたタイプである。

第３図ａ〜ｆは本発明に使用することのできる
分離機の他の実施例を示す。

１７はベース形のタイプ、１８はガス排出口の
移送口側を内部へ延長したタイプ、１９はガス排
出口の全周を内部へ延長したタイプ、２０はガス
移送口の反対側上部にガス排出口を設けたタイ
プ、２１はタイプ２０の中央に障壁を設けたタイ
プ、２２は天井部を傾けたタイプである。

上記いずれの実施例によつても、効率の良い熱
交換と分離を行なわせることができる。なお、二
段形の熱交換機を用いると、混合が良くなり、わ
ずかな補助燃料によつて熱交換を行なうことがで
き、脱硝を行なう場合にも、有効である。

上記のように、本発明では、熱交換機に噴流機
能があり、粉粒体が繰り返しガス流によつて加速
され、熱交換が行なわれるため、従来の気流方式
より熱交換性が優れている。また、分離機は遠心
分離によるガス粉粒体の分離作用を用いることな
しに、粉粒体の凝集作用（粒子群化）を利用した
ものであるため、高い分離効率が低圧力損失で得
られる。さらに、熱交換機、分離機とも構造が単
純である。

また、このような単純な構造としながら、熱交
換機において十分な熱交換を行つたのち、混合物
が分離機に運ばれ、ここで初めてガスと粉粒体の
分離を行なうため、熱的に非常に効率的であると
いう特徴も備えている。

本発明の粉粒体予熱装置を適用した多段式プレ
ヒーターを第４図と第５図に示す。

第４図において、１₁〜１₄は熱交換機、２₁〜
２₄は分離機、２３はロータリーキルン、２４は
接続ダクトであり、図中実線矢印は粉粒体の挙動
を示し、点線矢印はガス流を示す。

また、第５図において、第４図と同一符号は同
一部分を示し、２５は仮焼炉、２６は燃料バー
ナ、２７は２次空気導入管である。仮焼炉２５
は、例えば特願昭51〜81344に開示されたものを
用いることができる。

なお、上記実施例において、最上段の分離機２
_４に電気集塵機（図示せず）を付設してもよい。

上述の実施例装置は、従来のサイクロン式サス
ペンシヨンプレヒータに比して熱効率が高く、圧
力損失が極めて小さく、構造も比較的単純である
など、種々の利点がある。

本発明によれば、圧力損失が極めて小さく、し
かも熱経済的にも優れた粉粒体予熱装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる粉粒体予熱装置を熱交
換機および分離機の中心軸を含む平面で切断した
縦断面図、第２図ａ〜ｅは熱交換機の実施例の縦
断面図、第３図ａ〜ｆは分離機の実施例の縦断面
図である。第４図は本発明を多段式プレヒータに
適用した場合の立面図、第５図は本発明を仮焼炉
付き多段式プレヒータに適用した場合の立面図で
ある。 １，１０〜１４……熱交換機、２，１７〜２２
……分離機、３……ガス導入口、４……粉粒体導
入口、５……ガス移送口、６……ガス排出口、７
……粉粒体排出口、８……側壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下部に小径のガス導入口、側部に粉粒体導入
   口、上部に排出口を設け、ガス導入口からガス排
   出口下端までを上方に向けた拡大傾斜部とし、該
   拡大傾斜部の傾斜が水平面に対して55°以下とな
   らぬように構成し、かつ上記拡大傾斜部の上部の
   ガス速度が上記ガス導入口のガス速度の1/2以下
   となるように上記拡大傾斜部の上部の断面積およ
   び上記ガス導入口の断面積を構成した熱交換機
   と、上部に前記排出口にダクトを介せずに直接連
   結された導入口、該導入口の対向側又は天井に設
   けたガス排出口、上記から下方に向けて縮小傾斜
   部を設け、下部に排出口を設けてなる上記熱交換
   機に隣接する分離機とからなるユニツトを備えた
   ことを特徴とする粉粒体予熱装置。 ２ 上記分離機のガス排出口を上段の熱交換機の
   下部ガス導入口に連結し、上段の分離機の下部排
   出口を下段の熱交換機の粉粒体導入口に連結して
   上記ユニツトを複数段連結したなる特許請求の範
   囲第１項記載の粉粒体予熱装置。 ３ 最下段の上記ユニツトを仮焼炉および／また
   は焼成炉に連結してなる特許請求の範囲第１項記
   載の粉粒体予熱装置。 ４ 上記熱交換機内に噴流層を２段形成してなる
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか一
   項に記載の粉粒体予熱装置。