JPS6014496Y2 - 粉粒体と気体との熱交換ユニツト - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は粉粒体と気体との熱交換ユニットに関し、特に
気体の通気圧損を少なくして熱交換効率を高めると共に
粉粒体の分離効率を高めた熱交換ユニットに関するもの
である。

セメント原料粉末や水酸化アルミニウム粉末等の予熱及
び仮焼成いは焼成アルミナの冷却に際して、これらの粉
粒体を上昇気体中へ投入し、気体に随伴させながら熱交
換して粉粒体の加熱或いは冷却を行なうことがある。

ところで気体中に投入した粉粒体は、熱交換の後で気体
から分離しなければならないが、その分離手段としては
一般にサイクロン分離機が利用されている。

第１図はセメント焼成設備における原料粉末の予熱手段
の一例を示すもので、複数のサイクロン分離機１． １
． １が上下方向に適数配置され、これらの気体送り出
し側ダクト２はそれぞれ上段側サイクロン分離機の機体
送り込みダクトとなって接続される。

そして最上段のサイクロン分離機の気体送り出し側ダク
）２ａは排風機３の吸引側に接続されている。

４は焼成４若しくは分離機を付属した仮焼炉を略示し、
最下段のサイクロン分離機から落下する予熱粉粒体をこ
れに供給する様に構成されると共に、その気体送り出し
ダクト２ｂは最下段サイクロン分離機の気体送り込みダ
クト２に接続して構成されている。

従って排風機３の作動によりダクト２ｂを介して高温気
体が導入され、それぞれダクト２およびサイクロン分離
機１を介して排風機３により吸引され、蕊に黒矢印の如
き気体通風系が形成される。

一方原料の粉粒体は、最上段サイクロン分離機１の気体
送り込みダクト２に接続した投入シュート５から供給さ
れ、ダクト２内の通風系に従ってサイクロン分離機に運
ばれながら熱交換を行なう。

サイクロン分離機は一般に知られた構造となっており、
気体から分離された粉粒体は、取り出しシュート６から
下段側の気体送り込みダクト２に投入されて再び通風系
に乗せられ、これを繰返しながら順次下降して予熱され
る。

即ち粉粒体は自矢印で示す如く上段から各段のサイクロ
ン分離機をジグザグ状に通って十分な熱交換を行なう様
に構成されている。

ところで、この様な熱交換装置において熱交換手段及び
粉粒体の分離手段として利用しているサイクロン分離機
は気体を水平方向に導入してほぼ水平方向に旋回させな
がら降下させ、サイクロン下部において反転してこんど
はその中心部で旋回上昇させながら垂直上方へ排出する
様に構成されているため、圧力損失が極めて大きい。

また気体送り出し側ダクト２にはサイクロン内で発生し
た強力な旋回液が残存しており、且つ該ダクトは比較的
長くほぼ垂直上に立ち上り、続いて水平方向に折れ曲っ
て上段のサイクロンに接続されるのでここでも圧力損失
が大きい。

その為この様な熱交換装置に設ける排風機３としては、
吸込圧の大きい誘引排風機が必要で、従って駆動電動機
の消費電力も多く必要である。

この様なところから圧力損失が少なく、しかも設備費及
び運転経費の安価な熱交換及び分離子の開発が望まれる
。

本考案者等はこれらの要請に答えるでく研究を進めてい
たが、その結果従来のサイクロン分離機に代って圧力損
失の少ない熱交換ユニットを開発し、先に特許出願を行
なった。

以下該先願発明の構成について説明する。

第２図は先願発明で利用する熱交換ユニット７を例示す
る側面図、第３図は第２図の左側面図、第４図は第２図
の平面図である。

これらの図においてユニット７は中心軸８ａがほぼ水平
となる様な一重の旋回ダクト８をダクト２の一部に構成
し、該旋回ダクト８の気体送り込み側ダクト２ｃに粉粒
体供給口６を備え、旋回ダクト８の下部側には粉粒体分
離部１０を構成し、該分離室１０の下端には熱交換後の
粉粒体取出シュート６ａが設けられる。

これらの熱交換ユニット７において、粉粒体を加熱する
ための高温気体或いは高温粉粒体を冷却するための冷風
が気体送り込み側ダクト２ｃを通して下方より黒矢印の
方向に流入し、旋回ダクト８に案内されて垂直方向に一
回転したのち気体送り出し側ダクト２ｄを通して排出さ
れ、全体として上昇案内される。

他方、熱交換さるべき粉粒体は気体送り込み側ダクト２
ｃに設けた粉粒体供給口６より白矢印の方向に投入され
、上昇する気体に随伴して旋回ダクト８に流入し、この
間に熱交換を行ったのち分離部１０において遠心力と重
力との作用により気体から分離され、下部の粉粒体取り
出しシュート６ａから取り出される。

図はこれらのダクトを円形断面に形成すると共に、接合
フランジ９で適当数に分割構成したものを示すが、この
他４角、６角などの適当な多角形断面としたり、溶接一
体構造としても良い。

この様な熱交換分離ユニット７を利用すれば、気体送り
込み側ダク）２ｃより導入された気体が垂直方向に一回
転するだけで気体送り出し側ダクト２ｄに排出され、又
いずれのダクト部においてもダクト内における断面方向
の旋回流がないため圧力損失を著しく少なくなることが
でき、又公知のサイクロン分離機と比較して簡単な構造
で占有容積も小さいため、熱交換装置を小型化すること
が出来る。

この様な簡単な構造にも拘らず、熱交換装置として適用
する場合には気体中の粉粒体濃度を高くすることができ
、粉粒体が集合体として挙動するための高い分離効率が
達成される。

先願発明の熱交換ユニットは上記の如く極めて優れた諸
性能を有しているが、その後更に研究を進めたところ、
以下に示す点で尚改善の余地を残していることが確認さ
れた。

即ち前述の様な熱交換ユニットでは、例えば第５図に示
す如く分離部１０へ気体Ｂが流れ込みやすいために粉粒
体の振り落しが不十分なだけでなく、分離された粉粒体
Ａが気体Ｂの旋回流によって再飛散することがあり、分
離効率が低下する。

また第６図に示す如く、−股上の熱交換ユニットに供給
する粉粒体Ａが上昇気流に乗りきらずに直接下方へ落下
した場合、分離部１０にまで至らないで旋回ダクト７の
下面に堆積し、気流の通過断面積が狭まって圧力損失が
増加する傾傾向にある。

本考案はこれらの問題を解消し先願発明に係る熱交換ユ
ニットの機能を更に改善すべく研究した結果完成された
ものであって、その構成は、ダクト内を上昇する気体中
へ粉粒体を投入して随伴させ、粉粒体と気体との間で熱
交換を行なった後、該気体から粉粒体を分離する様にし
た粉粒体と気体との熱交換ユニットにおいて、前記気体
を全体として上昇案内するダクトの一部に、気体がほぼ
垂直方向に旋回する一重の円環状旋回ダクトを形成して
その気体導入側ダクトに粉粒体供給口を開口し、粉粒体
取出口を備えた粉粒体分離室を前記旋回ダクトの下部付
近に設けると共に、該粉粒体分離室は、その中心を旋回
ダクトの最下部よりも旋回気流の後流側に偏位して配設
したところに要旨が存在する。

第７図は本考案の実施例を示す一部破断側面図であり、
粉粒体分離部１０は、その中心を旋回ダクトの最下部よ
りも旋回気流Ｂの後流側に偏位して配置されている。

そして分離室１０の旋回気流側に位置する壁面１０ａは
、垂直ダクト２の直下部まで延長して形成されると共に
、旋回気流上流側に位置する壁面１０ｂは、旋回ダクト
の最下点付近から鋭角状に垂下させた面で構成されてい
る。

従って、旋回ダクトに流入してから分離部１０までの旋
回長さが大になると共に、分離部１０の上流側壁面１０
ｂは気体Ｂの旋回方向に対して鋭角状に垂下しているた
め、旋回気流から分離部１０への粉粒体の振り落しが促
進され、かつ一旦分離部１０内に分離された粉粒体Ａの
再飛散が抑制される結果、粉粒体Ａの分離効率を大幅に
高め得ることになった。

また−股上の熱交換ユニットに供給する：・”二め旋回
ダクトの気体排出側ダクト内に投入する粉粒体Ａが上昇
気流に乗りきらず直接下方へ落下した場合でも、この粉
粒体Ａは壁面１０ａに沿って分離部１０に捕集され、熱
交換ユニット内に異常堆積を起こす様な恐れは皆無とな
る。

第８図は本考案の他の実施例を示すもので、分離部１０
の下流側壁面ｌｅａに突出する再飛散防止板１１が設け
られている。

この様な構成であれば、旋回気流Ｂの分離部１０方向へ
の流入が再飛散防止板１１によって阻止されると共に、
分離部１０内に捕集された粉粒体Ａの再飛散を更に効果
的に抑制することができ、分離効率を一段と高めること
ができる。

ところで上記の様な効果を、旋回ダクトの真下から偏位
しない様に配置した粉粒体分離部によって確保しようと
すると、例えば第９図に示す如く旋回ダクトの下面側全
域に渡る様な大きい分離部１０の壁面を形成しなければ
ならず、しかも該壁面は粉粒体が堆積しない角度にする
必要から相当下の方まで延長して形成する必要があり、
ユニットの背丈が大きくならざるを得ない。

その結果この種のユニットを多数接続して使用すること
の多い熱交換装置は相当背高になる。

しかしながら本考案では分離部１０の中心を旋回ダクト
の最下部より偏位して配設しているから、第７，８図の
例からも明らかな様に比較的背丈の低い分離部でその目
的を達成することができ、熱交換ユニットの小型化が可
能になる。

本考案の熱交換ユニットは概略以上の様に構成されてお
り、これを複数組み合わせ或いは従来のサイクロン分離
機の一部に組み込むことによって実用化されるが、組み
合わせの数や接続構造等は目的に応じて自由に選定する
ことができ、またダクトの断面積は気体の量や温度に応
じて適宜定めるこてができる。

更に高温の粉粒体及び気体を取扱う熱交換装置に適用す
る場合は、必要に応じてダクト内面に耐火材や断熱材を
内張すすることが望まれる。

本考案は概略以上の様に構成されるが、旋回ダクトの下
部に設ける粉粒体分離部を、その中心が旋回ダクトの最
下部よりも旋回気流の後流側に偏位させることによって
、気流からの粉粒体の振り落しが促進されると共に、粉
粒体の再飛散及び旋回ダクト内への異常堆積を防止し、
粉粒体の分離効率を更に改善し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図はセメント焼成設備における原料粉末子熱手段を
例示する側面図、第２図は先願発明に係る熱交換ユニッ
トを例示する側面図、第３図は第２図の左側面図、第４
図は第２図の平面図、第５．６図は、第２図のユニット
における粉粒体の分離状況を説明する為の一部破断図、
第４，８図は本考案の熱交換ユニットを例示する一部破
断側面図、第９図は対照例の熱交換ユニットを示す側面
図である。 １・・・・・・サイクロン分離機、２・・・・・・気体
送り込み又は送り出しダクト、３・・・・・・排風機、
４・・・・・・焼成炉、５・・・・・・粉粒体投入シュ
ート、６・・・・・・粉粒体取り出し口、７・・・・・
・熱交換ユニット、訃・・・・・旋回ダクト、９・・・
・・・接合フランジ、１０・・・・・・分離部、１１・
・・・・・再飛散防止板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ダクト内を上昇する気体中へ粉粒体を投入して随伴させ
   、粉粒体と気体との間で熱交換を行なった後、該気体か
   ら粉粒体を分離する様にした粉粒体と気体との熱交換ユ
   ニットにおいて、前記気体を全体として上昇案内するダ
   クトの一部に、気体がほぼ垂直方向に旋回する一重の円
   環状旋回ダクトを形成してその気体導入側ダクトに粉粒
   体供給口を開口し、粉粒体取出口を備えた粉粒体分離室
   を前記旋回ダクトの下部付近に設けると共に、該粉粒体
   分離室は、その中心を旋回ダクトの最下部よりも旋回気
   流の後流側に偏位して配設したことを特徴とする粉粒体
   と気体との熱交換ユニット。