JPH0375500B2

JPH0375500B2 -

Info

Publication number: JPH0375500B2
Application number: JP57080804A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Tsuchida
Original assignee: Nihon Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1982-05-13
Filing date: 1982-05-13
Publication date: 1991-12-02
Also published as: JPS58199754A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、粉粒体予熱装置に関するものであ
る。

従来、セメント原料などの粉粒体を加熱、焼成
する炉において、熱エネルギー節約の目的で、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。その理由
は他の予熱機と比較して、その構造が簡単かつス
ケールアツプが容易であることなど、多くの利点
を有することにある。

上記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機能と分離を行なう機能
を、一つのユニツトに持たせ、当該ユニツトを単
数または複数組み合わせて構成されている。上記
ユニツトを多段化し、熱交換回数を増すことで、
熱交換性能を向上させている。しかし、サイクロ
ンは圧力損失が大きいため、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方を考慮する必
要がある。セメント焼成キルンでは、この点か
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
究が行われて、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
比較して圧力損失は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
も大幅なものでないなど、多くの欠点を有してい
た。

さらに、複数個所に狭隘部を持つ垂直な熱交換
機内を上昇貫流するガスと粉粒体を対向渦流さ
せ、熱交換を行なう装置が提案されているが（特
公昭46−22480）、この装置によると、ガス自体も
渦流となるので、圧力損失が大となり、また傾斜
部の傾斜角度が小であるため、粉粒体が熱交換機
側部に堆積する欠点があつた。

本発明は、上記の従来技術の欠点を解消するべ
くなされたもので、容器の下部にガス導入口、側
部に粉粒体導入口、上部にガス排出口を各々設
け、該容器を上記ガス導入口から上方に向けて拡
大する逆円錐体状の熱交換機とすると共に、該逆
円錐体状の熱交換機の周壁に等間隔をあけて複数
の管状分離部を連結し、該管状分離部に予熱され
た粉粒体を溢流させ、その自重によつて該分離部
底部から排出させると共に、ガスはそのまま上昇
させ、上記ガス排出口から排出させるようにした
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１Ａ，Ｂ図は、本発明の粉粒体予熱装置のユ
ニツトを示し、Ｂ図はＡ図に示すＤ−D′部の断
面図である。該ユニツトは、熱交換機と４つの分
離管からなる。１は熱交換機、２は分離管、３は
ガス導入口、４は粉粒体導入口、５は粉粒体移送
口、６はガス排出口である。

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Ｌを備えた逆円錐体状に形成さ
れており、粉粒体の堆積を防ぐために、側壁８の
傾斜α₁が55゜以下とならぬように構成され、しか
も拡大傾斜部の上部８′のガス速度がガス導入口
３でのガス速度の1/2以下となるように構成され
ている。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。上記粉粒体移送口５は、逆円錐体状の熱交
換機１の周壁に設けられ、その移送口５は斜め上
方に向けて熱交換機１に開口することとなり、熱
交換機１で熱交換された原料の排出口であるとと
もに、分離管２の粉粒体導入口でもある。

ガス排出口６は拡大傾斜部Ｌの天井部９に設け
られている。

第２図は、第１図に示した実施例の他の例を示
し、第１図と同一符号は同一部分を示す。この実
施例は分離管を側壁８の傾斜部の途中に設けた点
において第１図の実施例と相違している。第３図
は本発明にかかる予熱装置を複数段連結した場合
の最上段に使用するユニツトを示し、１０は熱交
換機、１１はガス導入口、１２は粉粒体導入口、
１３はガス移送口、１４はガス排出口、１５はサ
イクロン、１６は粉粒体排出口である。

上記熱交換機１０は傾斜した側壁１７によつて
形成した拡大傾斜部を備えており、粉粒体の堆積
を防ぐために、側壁１７の傾斜α₂が55゜以下とな
らぬように構成され、しかも拡大傾斜部の上部１
７′でのガス速度がガス導入口１１でのガス速度
の1/2以下となるように構成されている。ガス導
入口１１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
１２は側壁１７の所定の場所に１個または複数個
設けられる。但し、上記最上段に使用した予熱装
置は、第３図に示す如くサイクロン分離機を使用
して粉粒体とガスとを分離することから、本発明
にかかる予熱装置とは相違する。

上記第１図と第２図に示す実施例において、粉
粒体導入口４から入つた粉粒体（図中実線矢印
Ａ）は、ガス導入口３からの上向きガス（図中点
線矢印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Ｌ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、スロツト部より粉粒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
粒体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。さら
に、熱交換機の拡大傾斜部の傾斜αを55゜以上に
することによつて、粉粒体が側壁に堆積しない
で、噴流層の形成を容易にして熱交換の効率が改
善された。

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。

上記実施例では、熱交換機内に噴流層Ｃを形成
させ、それによつて固気比を高め（すなわち、粉
粒体濃度を高め）るので側壁近傍の噴流層の粉粒
体は見掛上粗大粒子としての挙動を示すため、熱
交換を完了した粉粒体は、該熱交換機の周壁に斜
め上方に向けて開口する粉粒体移送口５を有する
分離管２に、溢流する状態でスムーズに補足さ
れ、圧力損失のほとんどないガス−粉粒体の分離
が可能となる。また、排出口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。

従来のサイクロンは、その分離効果を高めるた
めに、サイクロンの入口風速を高めることが必要
であり、圧力損失は大幅に増加した。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。さらに、
対向渦流を用いた熱交換機では、ガス自体が渦流
になるため圧力損失が大きくなり、また粉粒体が
熱交換機の側壁に堆積して熱交換の効率を悪くさ
せ、同時に粉粒体の排出を妨げていた。

本発明では、熱交換機を、下段の熱交換機のガ
ス排出口を上段の熱交換機の熱交換部のガス導入
口に連結することによつて上下に複数段設けるこ
とができ、分離管の構造が簡単であり、熱交換部
と分離管を一体とし、自立型の構造を採ることが
でき、サイクロン型分離機を使わないため、圧力
損失が小さい。

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、粉粒体とガス
の分離管は遠心分離によるガスと粉粒体の分離作
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、高い分離効果
が低圧力損失で得られる。さらに、熱交換機の構
造が単純である。

第４図ａ〜ｃ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。

本図ａ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、ｂは、ガス導入口を
スロート状にし、天井部９を円形にしたタイプ、
ｃは天井部９を平らにしガス導入口３をオリフイ
ス状にしたタイプである。

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。

本発明の粉粒体予熱方法を適用した多段式プル
ヒーターを第５図と第６図に示す。

第５図において、１₁〜１₄は熱交換機、２₁〜
２₄は分離管、１９はロータリーキルン、２０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図に示す多段式プレヒーターの最下
段の熱交換機にバーナとクーラー抽気ダクトを設
け、仮焼炉としての作用をもたせることもでき
る。この場合、熱交換機はもう一台増設する。

第６図において、第５図と同一附号は同一部分
を示す。同図に示すものは、上記多段式プレヒー
タの最下段のガス導入口に特願昭51−81344に開
示された装置のサイクロン上部ガス排出口を接続
したもので、２１はスロート部、２２はバーナ、
２３は仮焼炉、２４は２次空気導入口、２５は拡
大空間部、２６はサイクロンを示す。

上記実施例において、最上段の分離管２₁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ーに比して熱効率が高く、
圧力損失が極めて小さく、構造が単純で装置の配
置が楽になるなど種々の利点がある。

本発明によれば、構造が簡単で製作し易い装置
となると共に、圧力損失の極めて少ない粉粒体予
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Ａ，Ｂ、第２図Ａ，Ｂ、第３図は本発明
にかかる粉粒体予熱装置の横断面図及び縦断面
図、第４図ａ〜ｃは熱交換機の実施例の横断面図
である。第５図は本発明を多段式プレヒーターに
適用した場合の立面図、第６図は本発明を仮焼炉
付き多段式プレヒーターに適用した場合の立面図
である。１，１０…熱交換機、２，１５…分離管、３，
１１…ガス導入口、４，１２…粉粒体導入口、
５，１３…粉粒体移送口、６，１４…ガス排出
口、７，１６…粉粒体排出口、８，１７…側壁、
１９…ロータリーキルン、２０…接続ダクト、２
３…仮焼炉、２２…燃料バーナー。

Claims

【特許請求の範囲】１容器の下部にガス導入口、側部に粉粒体導入
口、上部にガス排出口を各々設け、該容器を上記
ガス導入口から上方に向けて拡大する逆円錐体状
の熱交換機とすると共に、該逆円錐体状の熱交換
機の周壁に等間隔をあけて複数の管状分離部を連
結し、該管状分離部に予熱された粉粒体を溢流さ
せ、その自重によつて該分離部底部から排出させ
ると共に、ガスはそのまま上昇させ、上記ガス排
出口から排出させるようにしたことを特徴とする
粉粒体予熱装置。２上記熱交換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、上段の分離部の下部
排出口を下段の熱交換機の粉粒体導入口に連結し
てなる特許請求の範囲第１項記載の粉粒体予熱装
置。