CN1234785A - 窑旁路中的排气冷却方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

窑旁路中的排气方法及其装置,它将二重管构造中的附加器与窑排气流路连通,通过该附加器的内管抽出窑排出气体的一部分,而且向该附加器的内管和外管之间的流体通路中供给冷却气体。将该冷却气体导向内管的前端部内方,在该附加器的前端部形成混合急冷域,冷却上述抽出的气体。

Description

窑旁路中的排气冷却方法及其装置
技术领域
本发明涉及在碱旁路和氯旁路等窑旁路中的排气冷却方法及其装置。
原有技术
一般来说，用SP(悬挂式预热装置)窑或者在NSP(新式悬挂式预热装置)窑烧制水泥溶渣时，由水泥原料及燃料中带入的氯、碱、硫磺等挥发性成份，由于在窑式预热装置系统内循环而被逐渐浓缩。
并且、大家都知道，该循环经若干时间达到平衡、从水泥原料及燃料中带入系统内的挥发性成份的量与由水泥熔渣带出系统外的挥发性成份的量相等。
这时如果从原料和燃料中带入的挥发性成份增多，水泥熔渣中挥发性成份的量也增多，这些挥发性成份会对水泥的品质产生不良的影响。
另外，当系统内挥发成份变多时，会形成低熔点化合物，预热装置频繁发生堵塞，成为损害窑稳定作业的原因。
近年，特别是正在推进着工业废弃物的有效利用，难免要利用氯含有量多的东西，所以高效率的去除挥发性成份成为大家所希望的。
因此，为了减少窑预热装置系统内的挥发性成份的数量，所以设置有所谓旁路设备，(例如，日本特开平2-116649号公报)。
该旁路设备备有：连结到回转窑的窑尾的窑排气用的上升通道；为了把该窑排气的一部分抽到系统外、其前端面临通道内、最好是突出设置在该窑内的附加器(PRobe)及连接到该附加器的后端的窑排气的气体抽气排出系统。
上述附加器做成二重管构造，它由连接到上述气体抽气排出系统上的内管和向突出于该内管的通道内的前端附近导入大气的外管构成。在该旁路设备中，一边从内管与外管之间的空气通路向上述上升通道导入空气、一边把该导入空气和窑排气的一部分一起抽到通道的外边。
另外，大家知道，窑排气中像氯那样的挥发成份由于在附加器中急剧冷却到600～700℃以下，所以由窑旁路产生的旁路粉尘中的微粉部分被浓缩。
因此，在附加器的后段配置了旁路粉尘的分级机构，把旁路粉尘分级为挥发性成份浓度低的粗粉粉尘和浓度高的微粉粉尘，粗粉粉尘返回到窑系统。
另一方面，因只把微粉粉尘排出系统之外而大幅度降低了旁路粉尘量的窑旁路技术已被开发出来。
在该技术中把挥发性成份浓缩成微粉粉尘的手段、即在附加器中急剧冷却窑排气的手段是必不可缺少的技术。
在原有的二重管构造的附加器中，冷却空气通过外管与内管之间的空气通路流入窑尾的上升通道，冷却被抽气的窑排气。
但是，由于所谓的冷却空气的漏气很多，在该附加器的前端部，冷却空气与该窑排气未能充分的混合，因此，在附加器前端部瞬时地急剧冷却该抽气气体是困难的。
在原有的附加器中，虽然可以通过增加冷却空气量来实现急剧冷却，但是当冷却空气量增加时，向预热装置系统泄漏的冷却空气也增多。这样一来，随着预热装置系统的风量增加、热量损耗、电力损耗也增加。
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种不产生热量损耗、电力损耗、可以高效急剧冷却旁路窑排气的窑旁路中的排气冷却方法及其装置。
发明介绍
本发明的窑旁路中的排气冷却方法是把二重管构造的附加器连通到窑排气流路中，通过该附加器的内管对窑排气的一部分进行抽气，同时向该附加器的内管与外管之间的流体通路供给冷却气体，其特征在于，将上述冷却气体导向内管的前端部内方，从而在该附加器的前端部形成混合急冷域。
另外，本发明的窑旁路中的排气冷却装置备有连通窑排气流路的二重管构造的附加器，该附加器具有对窑排气的一部分进行抽气的内管，由该内管的前端部突出的外管及形成于该内管和外管之间的供给冷却空气的流体通路，其特征在于，设置了用于把上述冷却空气导入内管的前端部内部的导向机构，在该附加器的前端部形成了混合急冷域。附图的简单说明
第1图是表示本发明第1实施例的图，是水泥烧成设备的概略图，第2图是第1图的要部的斜视图，第3图是第2图的Ⅲ-Ⅲ线剖面放大图。
第4图是表示本发明第2实施例的剖面图，第5图是第4图的要部放大斜视图，第6图是第5图Ⅵ-Ⅵ线放大剖面图。
第7图是表示本发明第3实施例的剖面图，第8图是第7图的放大图。
第9图是表示本发明的第4实施例的放大剖面图，第10图是表示本发明的第5实施例的放大剖面图，第11图是表示本发明的第6实施例的放大剖面图。
实施发明的最佳方式
根据第1图～第3图说明本发明的第1实施例。在水泥烧成设备的回转窑1上连结着构成窑排气流路的一部分的上升部2。在该竖立部2上设置了附加器5，该附加器5通过旋流除尘器6、热交换器7连结到集尘机8上。
附加器5由相互之间有间隙的内管10和外管12嵌合构成，突出设置在上升部2的倾斜壁面2a上。但附加器的设置位置不局限于倾斜的壁面上，也可是垂直壁面。
外管12的前端部12a从内管10的前端部10a突出出来。该突出量根据需要适当选择。
该外管12的直筒部的前端部12a被颈缩成圆锥台状。该颈缩角θ根据需要适当选择。
外管12的前端部12a的上侧边12b做成比下侧边12c长，两边的长度之差根据需要适当选择。
该前端部12a的前端内径12S在外管的前端内径12S/外管的内径12L=0.4～0.6的范围选取。
在外管的外侧施加耐火物14，在其内部埋设环状的水冷管13，该管径和配置的方法等根据需要适当选择。
在外管12的外周面上设置着与附加器冷却风扇15连通的冷却空气入口16。该入口16与形成在外管12和内管10之间的流体通路17连通着。18为冷却器冷却风扇，19为排气风扇。
下面就本实施例的动作进行说明。
通过附加器5对回转窑内产生的大约1100℃的窑排气G的一部分GT进行抽气。例如，在碱旁路中，该抽气量相对通过窑尾的气流量为10％以上，另一方面，在氯旁路中是5％以下，一般是2％左右。
这时，在附加器5的流体通路17中，通过外管12的入口16供给冷却空气CA，该冷却空气CA，一边形成旋转流一边在该流体通路17内流下，由颈缩了的外管的前端部12a导向内管10的内方，在内管10前端部10a附近形成混合急冷域20。
在该混合急冷域20中，抽气气体GT和冷却空气CA混合并瞬间地被急剧冷却，成为冷却气CG。
也就是，在形成于附加器前端部5a的混合急冷域20中抽气气体GT被急剧冷却到氯化合物的熔点600°～700℃。
这时的冷却空气CA的温度即大气温度例如是18°，该附加器纵向的排出流速被调整为内管10内的窑排气CG的气体速度的1/3～2/3。
这样冷却空气CA是旋回流，而且由于流动方向和流速被限制，所以没有所谓的冷却空气的漏气。因此，该抽气气体GT和冷却空气CA的混合率显著提高，与该抽气气体GT急剧地冷却到所希望的温度的同时，未被抽气的窑排气G不会被冷却空气CA冷却。
可是为了在附加器前端部5a处形成混合急冷域20，使抽气气体GT和冷却空气CA瞬时地进行混合，必须确保冷却空气CA的旋回力并使该冷却空气CA从附加器的前端部的全周均匀地排出。
为此，冷却空气CA的排出速度及附加器5的长度PL成为重要因素。由于对于上述喷出速度，举出了具体的数值并已经做了说明，所以在这里只对附加器5的长度PL进行说明。
在这里，把从外管12的冷却空气的入口16到附加器5的直筒部的前端5A的长度称为附加器5的长度PL。
例如把该附加器5的长度PL做成600～2000mm，又例如把附加器5的内径即外管12的内径12L做成400～1000mm，由于两者的比例即PL/12L的值做成为2.0以下，可以确保冷却空气的旋转力。
该PL/12L的值由于排出速度和外管12的内径12L等不会成为定值，但研究结果表明，该比例的上限值在1.5～2.0范围是最合适的。
当通过计算机模拟计算使PL/12L的值变化时的抽气气体GT与冷却空气CA的混合状况(气体浓度)时，得知PL/12L=2.3时比PL/12L=1.4时最高温度高，混合状态变坏。
在装置的设计上，当附加器5的PL/12L＞2.0越过上限最佳值时，由于在外管12内作为辅助旋转部件设置了旋转叶片、所以是可以确保旋转流的。
从确保冷却空气CA的旋转力方面出发，PL/12L的值中没有下限最佳值，但从装置的设计上考虑，它的下限最佳值为1.0左右。
在附加器5中冷却了的抽气气体GT成为冷却窑排气CG进入旋流除尘器6被分级，例如这时的分级点是5～7μm，超过该分级点的粉体照原样返回回转窑1。
含有5～7μm以下的微粉的冷却窑排气CG通过热交换器7进行热交换之后，在集尘机中集尘，该气体CG被排放到大气中。
用热交换器7及集尘机8集尘了的氯含有量高的粉尘被排出到水泥窑系统外，该被排出的含氯的粉尘或者添加到水泥中，或者在系统外被处理。
由第4图～第6图说明本发明的第二实施例。
本实施例与第1实施例(第1图～第3图)的不同点是下面那样。
(1)在外管12的前端部12a与内管10的前端部10a之间设置圆锥台状的倾斜板25并封闭了流体通路17。
(2)作为附加器前端部5a的冷却部件，在倾斜板25上设置附加器前端保护用空气孔26来代替使用环状的水冷管3，从空气孔26喷出冷却空气CA来冷却附加器前端部5a、防止附加器5的热损伤。该空气孔26的数量和直径以及配置位置等根据需要适当选择，例如，直径的大小做成8～10mm。
(3)在内管10的前端部10a上穿设着窑排气冷却空气用孔28，从该孔28把冷却空气CA导入内管10内，从而在附加器前端部形成了混合急冷域20。该孔28的直径的大小、数量、配置位置等根据需要适当选择，例如，直径的大小做成为8～10mm
由第7图、第8图说明本发明的第3实施例，本实施例与第2实施例(第4图～第6图)的不同点在于，外管12的上侧前端部32U从内管10的上侧前端部30U突出着，而它的下侧前端部32d与内管10的下侧前端部30d位于同一垂直面上，两下侧前端部32d、30d之间的倾斜板25d是垂直状的，而且，未设置附加器前端保护用空气孔。
由第9图说明本发明的第4实施例，本实施例与第2实施例(第4图～第6图)的不同点在于，内管10的上侧前端部40U比它的下侧前端部40d短，外管12的上侧前端部42U从内管10突出来的突出量m比它的下侧前端部42d从内管10突出来的突出量n大。
由第10图说明本发明的第5实施例。
在本实施例中，在内管10的内周面50上设置螺旋状的导向叶片51，用以谋求提高混合急冷域中的冷却空气CA与抽气气体GT的混合效率。
由第11图说明本发明的第6实施例。
由第11图说明本发明的第6实施例。本实施例与第1实施例的不同点在于，在内管10的前端部10a上设置窑排气冷却空气用孔68，从该孔68向内管10内导入冷却空气CA。该孔68的直径的大小、数量、配置、位置等根据需要适当选择，例如，直径的大小做成8～10mm。
如以上实施例所表明的那样，如果选择本发明，从窑排气中抽出来的气体在附加器前端部的混合急冷域被急剧冷却。
因此，该抽气气体中的碱和氯等成分被高效率地凝固，该抽气气体中的粉尘的微粉部分可以被浓缩。
另外，由于冷却空气被导向内管的前端部的内方，所以可以防止向回转窑漏气。

Claims (12)

1．一种窑旁路中的排气冷却方法，在该窑旁路中排气冷却方法中，将二重管构造的附加器连通到窑排气流路上，通过该附加器的内管对窑排气的一部分进行抽气，同时在该附加器的内管和外管之间的流体通路中供给冷却气体，其特征在于，将上述冷却气体导入内管的前端部的内方，从而在该附加器的前端部形成混合急冷域。
2．如权利要求1所述的窑旁路中的排气冷却方法，其特征在于，上述冷却气体的流速比内管内的抽气气体的流速慢。
3．如权利要求1所述的窑旁路中的排气冷却方法，其特征在于，上述冷却气体的纵向的排出流速是内管内的抽气气体的流速的1/3～2/3。
4．如权利要求1所述的窑旁路中的排气冷却方法，其特征在于，上述冷却气体是旋转流。
5．一种窑旁路中的排气冷却装置，在该窑旁路中的排气冷却装置中备有与窑排气流路连通的二重管构造的附加器，该附加器具有对窑排气的一部分进行抽气的内管，突出于该内管的前端部的外管和形成在该内管和外管之间的供给冷却气体的流体通路，其特征在于，设置了用于把上述冷却气体导向内管的前端部内方的导向机构，在该附加器的前端部形成了混合急冷域。
6．如权利要求5所述的窑旁路中的排气冷却装置，其特征在于，上述导向机构，是朝向前端直径逐渐变小的外管的前端部。
7．如权利要求5所述的窑旁路中的排气冷却装置，其特征在于，上述导向机构由朝向前端直径逐渐变小的外管的前端部和形成于内管的前端部上的窑排气冷却空气用孔构成。
8．如权利要求5所述的窑旁路中的排气冷却装置，其特征在于，上述导向机构由设置在内管的前端部和外管的前端部之间的倾斜板与设置在该内管的前端部上的窑排气冷却空气用孔构成。
9．如权利要求8中所述的窑旁路中的排气冷却装置，其特征在于，倾斜板备有附加器前端保持用空气孔。
10．如权利要求5所述的窑旁路中的排气冷却装置，其特征在于，外管的前端部备有附加器前端保护用冷却机构。
11．如权利要求10所述的窑旁路中的排气冷却装置，其特征在于，附加器前端保护用冷却机构是环状的水冷管。
12．如权利要求5所述的窑旁路中的排气冷却装置，其特征在于，附加器的长度PL/附加器的内径12L的值是2.0以下。
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