JP2000327379A - 充填層式冷却方法及び装置 - Google Patents
充填層式冷却方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 充填層の上側に確実に流動層を形成させて熱
交換の場を２段化するとともに、粉粒体の偏析・偏流を
改善して、高熱効率で、かつ装置の小型化を図る。 【解決手段】 充填層の上側に流動層を形成させるため
の、粉粒体入口１８を備えた横断面縮小部３２を本体上
部に有し、本体下部の下部コーン１２の上端付近に、本
体の横断面に対して均一に空気を噴出させるための水平
方向の散気管１６、１６ａを有し、本体内に、充填層下
部に空気を吹き込むための、かつ整流用の内部コーン３
４を有し、散気管からの空気量及び内部コーンからの空
気量を独立して調整可能とした粉粒体の充填層式冷却装
置であって、上側に流動層４４を持つ充填層２６を形成
させるように、下部コーン１２の上端に円錐台状又は角
錐台状の上部本体１０ａを連結する。
交換の場を２段化するとともに、粉粒体の偏析・偏流を
改善して、高熱効率で、かつ装置の小型化を図る。 【解決手段】 充填層の上側に流動層を形成させるため
の、粉粒体入口１８を備えた横断面縮小部３２を本体上
部に有し、本体下部の下部コーン１２の上端付近に、本
体の横断面に対して均一に空気を噴出させるための水平
方向の散気管１６、１６ａを有し、本体内に、充填層下
部に空気を吹き込むための、かつ整流用の内部コーン３
４を有し、散気管からの空気量及び内部コーンからの空
気量を独立して調整可能とした粉粒体の充填層式冷却装
置であって、上側に流動層４４を持つ充填層２６を形成
させるように、下部コーン１２の上端に円錐台状又は角
錐台状の上部本体１０ａを連結する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高熱効率で小型化
を図ることができる粉粒体の充填層式冷却方法及び装置
に関するものである。
を図ることができる粉粒体の充填層式冷却方法及び装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】粉粒体を取り扱う装置、例えば、流動層
セメント焼成装置において、クリンカの粒度が１〜３mm
と比較的小さく、かつ粒度分布が狭いので、２次クーラ
として充填層式冷却装置（ＰＢＣ）が使用されている。
ＰＢＣは向流熱交換であるので基本的には高効率である
が、処理物の偏析と冷却空気の偏流が避けられず、ま
た、小粒子を処理する場合、装置が大径化する欠点があ
る。
セメント焼成装置において、クリンカの粒度が１〜３mm
と比較的小さく、かつ粒度分布が狭いので、２次クーラ
として充填層式冷却装置（ＰＢＣ）が使用されている。
ＰＢＣは向流熱交換であるので基本的には高効率である
が、処理物の偏析と冷却空気の偏流が避けられず、ま
た、小粒子を処理する場合、装置が大径化する欠点があ
る。
【０００３】図２は従来の充填層式冷却装置の一例を示
している。１０は上部本体、１２は下部本体である下部
コーン、１４は内部コーン、１６は散気管、１８は粉粒
体入口、２０は空気出口、２２はテーブルフィーダーな
どの粉粒体排出機である。粉粒体入口１８より投入され
た冷却すべき粉粒体は、本体２４内において充填層２６
を形成し、粉粒体が移動層として降下する間に、散気管
１６、又は散気管１６と内部コーン１４とから噴出され
る空気によって冷却される。冷却された粉粒体は粉粒体
排出機２２から一定量排出される。
している。１０は上部本体、１２は下部本体である下部
コーン、１４は内部コーン、１６は散気管、１８は粉粒
体入口、２０は空気出口、２２はテーブルフィーダーな
どの粉粒体排出機である。粉粒体入口１８より投入され
た冷却すべき粉粒体は、本体２４内において充填層２６
を形成し、粉粒体が移動層として降下する間に、散気管
１６、又は散気管１６と内部コーン１４とから噴出され
る空気によって冷却される。冷却された粉粒体は粉粒体
排出機２２から一定量排出される。
【０００４】図３は従来の充填層式冷却装置の他の例を
示している。図３に示す装置は、上部本体１０の上部に
縮径部２８を設け、この縮径部２８における空気流速を
大きくして、充填層２６の上側に流動層３０を形成する
ようにしたものである。
示している。図３に示す装置は、上部本体１０の上部に
縮径部２８を設け、この縮径部２８における空気流速を
大きくして、充填層２６の上側に流動層３０を形成する
ようにしたものである。
【０００５】図２に示す従来の装置では、粒度分布を有
する処理物を充填層に投入すると、粗粒は周辺部に、微
粒は中心部に偏析し、冷却用空気は抵抗の少ない周辺部
に偏流するので、熱効率が悪く、中心部の微粒が十分冷
却されない。このため、総括熱伝達率が低いという問題
がある。この問題を解決するために、特開平６−２８１
３６８号公報には、中心部に多量の空気を噴出するよう
散気管を配設し熱交換の改善を図るようにした充填層式
熱交換器が開示されているが、上記問題の解決には至っ
ていない。
する処理物を充填層に投入すると、粗粒は周辺部に、微
粒は中心部に偏析し、冷却用空気は抵抗の少ない周辺部
に偏流するので、熱効率が悪く、中心部の微粒が十分冷
却されない。このため、総括熱伝達率が低いという問題
がある。この問題を解決するために、特開平６−２８１
３６８号公報には、中心部に多量の空気を噴出するよう
散気管を配設し熱交換の改善を図るようにした充填層式
熱交換器が開示されているが、上記問題の解決には至っ
ていない。
【０００６】図３に示す従来の装置においては、粉粒体
は流動層ではほぼ均一に分散しているが、急激に断面が
拡大するため、充填層で偏析が起こり、総括熱伝達率は
ほとんど改善することができない。また、特開平１０−
２５９０４３号公報には、セメントクリンカ焼成装置に
おいて、移動層（充填層）冷却器を備え、移動層の上側
に部分流動層が形成されるように、冷却器上部の横断面
積を縮小して粒子の偏析をなくすようにする技術が記載
されている。しかしながら、この公報記載の冷却器で
は、粒子レベルを断面縮小部に維持し、安定した流動層
を確実に形成させることが困難で、また、流動層を形成
しても充填層部で急激に断面拡大するので、図３に示す
従来の装置の場合と同様に、粒子偏析を完全に防止する
ことができず、伝熱性能はほとんど改善されない。
は流動層ではほぼ均一に分散しているが、急激に断面が
拡大するため、充填層で偏析が起こり、総括熱伝達率は
ほとんど改善することができない。また、特開平１０−
２５９０４３号公報には、セメントクリンカ焼成装置に
おいて、移動層（充填層）冷却器を備え、移動層の上側
に部分流動層が形成されるように、冷却器上部の横断面
積を縮小して粒子の偏析をなくすようにする技術が記載
されている。しかしながら、この公報記載の冷却器で
は、粒子レベルを断面縮小部に維持し、安定した流動層
を確実に形成させることが困難で、また、流動層を形成
しても充填層部で急激に断面拡大するので、図３に示す
従来の装置の場合と同様に、粒子偏析を完全に防止する
ことができず、伝熱性能はほとんど改善されない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の諸点に
鑑みなされたもので、本発明の目的は、充填層の上側に
確実に流動層を形成させるようにして、熱交換の場を２
段化するとともに、粉粒体の偏析・偏流を改善すること
により、装置の小型化を図ることができ、かつ高熱効率
の充填層式冷却方法及び装置を提供することにある。
鑑みなされたもので、本発明の目的は、充填層の上側に
確実に流動層を形成させるようにして、熱交換の場を２
段化するとともに、粉粒体の偏析・偏流を改善すること
により、装置の小型化を図ることができ、かつ高熱効率
の充填層式冷却方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の充填層式冷却方法は、本体上部に粉粒体
入口を備えた横断面縮小部を設けて充填層の上側に流動
層を形成させ、本体下部の下部コーンの上端付近に散気
管を設けて本体の横断面に対して均一に空気を噴出さ
せ、本体内に内部コーンを設けて充填層下部に内部コー
ンから空気を吹き込み、散気管からの空気量及び内部コ
ーンからの空気量を独立して調整して充填層の上側に流
動層を形成させて粉粒体を冷却する充填層式冷却方法で
あって、横断面縮小部と下部コーンとの間の上部本体を
円錐台状又は角錐台状に構成して、充填層の上側で、か
つ上部本体内の上部近傍に流動層を形成させるように構
成されている。
めに、本発明の充填層式冷却方法は、本体上部に粉粒体
入口を備えた横断面縮小部を設けて充填層の上側に流動
層を形成させ、本体下部の下部コーンの上端付近に散気
管を設けて本体の横断面に対して均一に空気を噴出さ
せ、本体内に内部コーンを設けて充填層下部に内部コー
ンから空気を吹き込み、散気管からの空気量及び内部コ
ーンからの空気量を独立して調整して充填層の上側に流
動層を形成させて粉粒体を冷却する充填層式冷却方法で
あって、横断面縮小部と下部コーンとの間の上部本体を
円錐台状又は角錐台状に構成して、充填層の上側で、か
つ上部本体内の上部近傍に流動層を形成させるように構
成されている。
【０００９】この方法において、内部コーンを下部コー
ン内に設けて充填層を形成する粉粒体の流れをマスフロ
ーとして全面均一に移動させることが好ましい。また、
上部本体下端の横断面積を平均粒径最小時に流動化しな
い流速となるように選定するとともに、上部本体上端の
横断面積を平均粒径最大時に流動化可能な流速となるよ
うに選定することが好ましい。具体的には、平均粒径最
小時に流動化しない流速を流動化開始速度（Ｕmf）の
０．５〜１．０倍、望ましくは０．７〜０．９倍とし、
平均粒径最大時に流動化可能な流速を流動化開始速度
（Ｕmf）の１．２〜１．８倍、望ましくは１．５〜１．
６倍とすることが好ましい。また、充填層の基準圧力損
失と平均粒径とから充填層圧力損失を演算し、流動層圧
力損失を加えた全圧力損失が所定値になるように粉粒体
排出量を制御することが好ましい。
ン内に設けて充填層を形成する粉粒体の流れをマスフロ
ーとして全面均一に移動させることが好ましい。また、
上部本体下端の横断面積を平均粒径最小時に流動化しな
い流速となるように選定するとともに、上部本体上端の
横断面積を平均粒径最大時に流動化可能な流速となるよ
うに選定することが好ましい。具体的には、平均粒径最
小時に流動化しない流速を流動化開始速度（Ｕmf）の
０．５〜１．０倍、望ましくは０．７〜０．９倍とし、
平均粒径最大時に流動化可能な流速を流動化開始速度
（Ｕmf）の１．２〜１．８倍、望ましくは１．５〜１．
６倍とすることが好ましい。また、充填層の基準圧力損
失と平均粒径とから充填層圧力損失を演算し、流動層圧
力損失を加えた全圧力損失が所定値になるように粉粒体
排出量を制御することが好ましい。
【００１０】本発明の充填層式冷却装置は、充填層の上
側に流動層を形成させるための、粉粒体入口を備えた横
断面縮小部を本体上部に有し、本体下部の下部コーンの
上端付近に、本体の横断面に対して均一に空気を噴出さ
せるための水平方向の散気管を有し、本体内に、充填層
下部に空気を吹き込むための、かつ整流用の内部コーン
を有し、散気管からの空気量及び内部コーンからの空気
量を独立して調整可能とした粉粒体の充填層式冷却装置
であって、上側に流動層を持つ充填層を形成させるよう
に、下部コーンの上端に円錐台状又は角錐台状の上部本
体を連結したことを特徴としている。この装置におい
て、充填層を形成する粉粒体の流れが全面均一に移動す
るマスフローとなるように、下部コーン内に内部コーン
を設けることが好ましい。
側に流動層を形成させるための、粉粒体入口を備えた横
断面縮小部を本体上部に有し、本体下部の下部コーンの
上端付近に、本体の横断面に対して均一に空気を噴出さ
せるための水平方向の散気管を有し、本体内に、充填層
下部に空気を吹き込むための、かつ整流用の内部コーン
を有し、散気管からの空気量及び内部コーンからの空気
量を独立して調整可能とした粉粒体の充填層式冷却装置
であって、上側に流動層を持つ充填層を形成させるよう
に、下部コーンの上端に円錐台状又は角錐台状の上部本
体を連結したことを特徴としている。この装置におい
て、充填層を形成する粉粒体の流れが全面均一に移動す
るマスフローとなるように、下部コーン内に内部コーン
を設けることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は本発明の実施の第１形態による充填
層式冷却装置を示している。２４ａは装置本体で、粉粒
体入口１８及び空気出口２０を備えた横断面縮小部（縮
径部）３２と、この横断面縮小部３２の下端に連結され
た円錐台状又は角錐台状の上部本体１０ａと、この上部
本体１０ａの下端に連結された本体下部である下部コー
ン１２とを有している。なお、横断面縮小部３２の下端
と上部本体１０ａの上端とは大きさ及び形状が完全に一
致、又はほぼ一致し、上部本体１０ａの下端と下部コー
ン１２の上端とは大きさ及び形状が完全に一致、又はほ
ぼ一致している。
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は本発明の実施の第１形態による充填
層式冷却装置を示している。２４ａは装置本体で、粉粒
体入口１８及び空気出口２０を備えた横断面縮小部（縮
径部）３２と、この横断面縮小部３２の下端に連結され
た円錐台状又は角錐台状の上部本体１０ａと、この上部
本体１０ａの下端に連結された本体下部である下部コー
ン１２とを有している。なお、横断面縮小部３２の下端
と上部本体１０ａの上端とは大きさ及び形状が完全に一
致、又はほぼ一致し、上部本体１０ａの下端と下部コー
ン１２の上端とは大きさ及び形状が完全に一致、又はほ
ぼ一致している。
【００１２】上部本体１０ａと下部コーン１２との連結
部付近、すなわち下部コーン１２の上端付近に、本体の
横断面に対して均一に空気を噴出させるための水平方向
の散気管１６、１６ａが設けられている。散気管の構成
の一例として、水平方向の直管状の散気管１６の上側又
は下側に環状又は直管状の散気管１６ａを設け、これら
の散気管１６、１６ａに直接空気を供給するか、又は一
方の散気管１６から他方の散気管１６ａに空気を供給し
て、散気管１６、１６ａの下部に設けられた多数のノズ
ルから空気を噴出させる構成などが用いられる。
部付近、すなわち下部コーン１２の上端付近に、本体の
横断面に対して均一に空気を噴出させるための水平方向
の散気管１６、１６ａが設けられている。散気管の構成
の一例として、水平方向の直管状の散気管１６の上側又
は下側に環状又は直管状の散気管１６ａを設け、これら
の散気管１６、１６ａに直接空気を供給するか、又は一
方の散気管１６から他方の散気管１６ａに空気を供給し
て、散気管１６、１６ａの下部に設けられた多数のノズ
ルから空気を噴出させる構成などが用いられる。
【００１３】下部コーン１２内の中心部には、内部コー
ン３４が設けられている。この内部コーン３４は中空の
略円錐状部３６とこの略円錐状部３６の下端に連結され
た中空の略逆円錐状部３８とからなり、両者の連結部の
大きさ、形状が一致して、粉粒体の流れが全面均一に円
滑に移動するマスフローとなるように構成されている。
そして、この内部コーン３４には空気供給管４０が接続
され、供給された空気が内部コーン３４に設けられた多
数のノズル４２から充填層２６内に噴出するようになっ
ている。また、散気管１６、１６ａからの吹込空気量及
び内部コーン３４からの吹込空気量は独立して調整でき
るように構成されている。
ン３４が設けられている。この内部コーン３４は中空の
略円錐状部３６とこの略円錐状部３６の下端に連結され
た中空の略逆円錐状部３８とからなり、両者の連結部の
大きさ、形状が一致して、粉粒体の流れが全面均一に円
滑に移動するマスフローとなるように構成されている。
そして、この内部コーン３４には空気供給管４０が接続
され、供給された空気が内部コーン３４に設けられた多
数のノズル４２から充填層２６内に噴出するようになっ
ている。また、散気管１６、１６ａからの吹込空気量及
び内部コーン３４からの吹込空気量は独立して調整でき
るように構成されている。
【００１４】上部本体１０ａの下端の横断面積は、平均
粒径最小時に流動化しない流速、すなわち流動化開始速
度Ｕmfの０．５〜０．８倍となるように選ばれ、上部本
体１０ａの上端の横断面積は、平均粒径最大時に流動化
可能な流速、すなわち流動化開始速度Ｕmfの１．２〜
１．８倍となるように選ばれる。また、充填層２６の基
準圧力損失と平均粒径とから充填層圧力損失を演算し、
充填層２６の上側に形成される流動層４４の圧力損失
（測定された全圧力損失−演算された充填層圧力損失）
が所定値、例えば２００〜３００mmAqになるように、粉
粒体排出機２２の駆動源４６を連動させて粉粒体排出量
を制御するように構成される。なお、図１における充填
層２６と流動層４４との境界線は平均粒径Ｄp が１．６
mmの場合を示し、Ｄp が小さくなると境界線は下降し、
Ｄp が大きくなると境界線は上昇する。
粒径最小時に流動化しない流速、すなわち流動化開始速
度Ｕmfの０．５〜０．８倍となるように選ばれ、上部本
体１０ａの上端の横断面積は、平均粒径最大時に流動化
可能な流速、すなわち流動化開始速度Ｕmfの１．２〜
１．８倍となるように選ばれる。また、充填層２６の基
準圧力損失と平均粒径とから充填層圧力損失を演算し、
充填層２６の上側に形成される流動層４４の圧力損失
（測定された全圧力損失−演算された充填層圧力損失）
が所定値、例えば２００〜３００mmAqになるように、粉
粒体排出機２２の駆動源４６を連動させて粉粒体排出量
を制御するように構成される。なお、図１における充填
層２６と流動層４４との境界線は平均粒径Ｄp が１．６
mmの場合を示し、Ｄp が小さくなると境界線は下降し、
Ｄp が大きくなると境界線は上昇する。
【００１５】
【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴とするところをより一層明確にする。 比較例１ ５００t ／d 流動層セメントクリンカ焼成装置の２次冷
却器として、図２に示す構造の充填層式冷却装置（ＰＢ
Ｃ）を使用し、散気管１６及び内部コーン１４からの空
気噴出量及び空気噴出分布を種々調整した。なお、ＰＢ
Ｃの寸法は、円筒状の上部本体１０の内径Ｄが７m 、上
部本体１０と下部コーン１２との合計高さＨが７．７m
、有効内容積が１４０m3であった。結果は、熱回収効
率：７７．０％、クリンカ出口温度：２５０℃が限度で
あった。また、粒子の偏析が避けられず、中心部の空気
噴出量を増加させても、抵抗の少ない周辺部に逃げるた
め、有効に内容積を利用していないことになり、総括熱
伝達率Ｕa は１７７kcal／m3h ℃であった。なお、Ｕa
のa は粒子の比表面積（m2／m3）であり、流動層のＵa
数１０００〜数１００００と比較すると、充填層は桁違
いに伝熱性が悪いと言える。
徴とするところをより一層明確にする。 比較例１ ５００t ／d 流動層セメントクリンカ焼成装置の２次冷
却器として、図２に示す構造の充填層式冷却装置（ＰＢ
Ｃ）を使用し、散気管１６及び内部コーン１４からの空
気噴出量及び空気噴出分布を種々調整した。なお、ＰＢ
Ｃの寸法は、円筒状の上部本体１０の内径Ｄが７m 、上
部本体１０と下部コーン１２との合計高さＨが７．７m
、有効内容積が１４０m3であった。結果は、熱回収効
率：７７．０％、クリンカ出口温度：２５０℃が限度で
あった。また、粒子の偏析が避けられず、中心部の空気
噴出量を増加させても、抵抗の少ない周辺部に逃げるた
め、有効に内容積を利用していないことになり、総括熱
伝達率Ｕa は１７７kcal／m3h ℃であった。なお、Ｕa
のa は粒子の比表面積（m2／m3）であり、流動層のＵa
数１０００〜数１００００と比較すると、充填層は桁違
いに伝熱性が悪いと言える。
【００１６】比較例２ ５００t ／d 流動層セメントクリンカ焼成装置の２次冷
却器として、図３に示す構造の充填層式冷却装置（ＰＢ
Ｃ）を使用し、散気管１６及び内部コーン１４からの空
気噴出量及び空気噴出分布を種々調整した。なお、ＰＢ
Ｃの寸法は、円筒状の上部本体１０の内径Ｄが６．７m
、上部本体１０と下部コーン１２との合計高さＨが
７．２m 、縮径部２８の内径ｄが３．３m 、有効内容積
が１４０m3であった。図３に示す装置では、上記のよう
に、充填層２６の上部を縮径し流動層３０を形成するよ
うにしたが、クリンカの平均粒径が１mmから２mmまで変
化するので、流動層部の直径は２mm粒子のＵmfの１．２
倍以上、充填層部の直径は１mm粒子のＵmfの０．８倍以
下の空塔速度になるよう決定される。流動層３０では粒
子はほぼ均一に分散しているが、急激に断面が拡大する
ため、充填層２６で偏析が起こり、総括熱伝達率は１８
２kcal／m3h ℃で、ほとんど改善できなかった。流動層
を形成し２段冷却しているので、熱回収効率は８０．５
％と改善された。また、粒子レベルが拡大部（上部本体
１０内上部）まで低下すると同時に流動層３０が消滅し
操業状態が変動するが、高温で、かつ粒径変化があるた
め粒子レベルを縮径部２８内に維持することが困難であ
る。また、粒子が小径化すると充填層圧力損失が増加す
るので操作が煩雑である。図３に示す装置では、流動層
３０を付加するように構成されたことにより、熱回収効
率が向上し、装置の小型化も可能となったが、さらに高
効率、高伝熱性（小型化）で安定運転可能な冷却器の開
発が望まれる。
却器として、図３に示す構造の充填層式冷却装置（ＰＢ
Ｃ）を使用し、散気管１６及び内部コーン１４からの空
気噴出量及び空気噴出分布を種々調整した。なお、ＰＢ
Ｃの寸法は、円筒状の上部本体１０の内径Ｄが６．７m
、上部本体１０と下部コーン１２との合計高さＨが
７．２m 、縮径部２８の内径ｄが３．３m 、有効内容積
が１４０m3であった。図３に示す装置では、上記のよう
に、充填層２６の上部を縮径し流動層３０を形成するよ
うにしたが、クリンカの平均粒径が１mmから２mmまで変
化するので、流動層部の直径は２mm粒子のＵmfの１．２
倍以上、充填層部の直径は１mm粒子のＵmfの０．８倍以
下の空塔速度になるよう決定される。流動層３０では粒
子はほぼ均一に分散しているが、急激に断面が拡大する
ため、充填層２６で偏析が起こり、総括熱伝達率は１８
２kcal／m3h ℃で、ほとんど改善できなかった。流動層
を形成し２段冷却しているので、熱回収効率は８０．５
％と改善された。また、粒子レベルが拡大部（上部本体
１０内上部）まで低下すると同時に流動層３０が消滅し
操業状態が変動するが、高温で、かつ粒径変化があるた
め粒子レベルを縮径部２８内に維持することが困難であ
る。また、粒子が小径化すると充填層圧力損失が増加す
るので操作が煩雑である。図３に示す装置では、流動層
３０を付加するように構成されたことにより、熱回収効
率が向上し、装置の小型化も可能となったが、さらに高
効率、高伝熱性（小型化）で安定運転可能な冷却器の開
発が望まれる。
【００１７】実施例１ ５００t ／d 流動層セメントクリンカ焼成装置の２次冷
却器として、図１に示す構造の充填層式冷却装置（ＰＢ
Ｃ）を使用し、散気管１６、１６ａ及び内部コーン３４
からの空気噴出量及び空気噴出分布を種々調整した。な
お、ＰＢＣの寸法は、円錐台状の上部本体１０ａの上端
の内径Ｄ１（円筒状の横断面縮小部３２の内径と同じ）
が３．３m 、上部本体１０ａの下端の内径Ｄ２が６．３
m 、上部本体１０ａと下部コーン１２との合計高さＨが
６．７m 、内容積が１００m3であった。実施例１におい
て用いた図１に示す装置では、上部本体１０ａを円錐台
形状にし、上底の直径Ｄ１を平均粒径が最大の時にも流
動層４４を形成できる空塔速度になるようにした。下底
の直径Ｄ２は平均粒径が最小の時にも流動化しない空塔
速度になるようにした。流動層高は１００mmあれば十分
熱交換できた。平均粒径の変化に対応して充填層高が変
化するので、流動層上面位置が充填層高＋１００mmにな
るようにクリンカ排出量を制御した。このように構成す
ることにより、常に流動層底面と充填層上面が一致する
ので、流動層４４での良好な分散状態のまま充填層２６
を形成でき、粒子偏析が大幅に改善された。その結果、
総括熱伝達率が従来の約２倍の３５０kcal／m3h ℃に向
上し、下記性能が得られた。すなわち、熱回収効率：８
２．８％、クリンカ出口温度：１７５℃が得られた。な
お、粒子が小径化すると、充填層高が下がり内容積が減
少するが、比表面積ａ（伝熱面積）は粒径に反比例して
増加するので、熱回収効率はむしろ向上する。
却器として、図１に示す構造の充填層式冷却装置（ＰＢ
Ｃ）を使用し、散気管１６、１６ａ及び内部コーン３４
からの空気噴出量及び空気噴出分布を種々調整した。な
お、ＰＢＣの寸法は、円錐台状の上部本体１０ａの上端
の内径Ｄ１（円筒状の横断面縮小部３２の内径と同じ）
が３．３m 、上部本体１０ａの下端の内径Ｄ２が６．３
m 、上部本体１０ａと下部コーン１２との合計高さＨが
６．７m 、内容積が１００m3であった。実施例１におい
て用いた図１に示す装置では、上部本体１０ａを円錐台
形状にし、上底の直径Ｄ１を平均粒径が最大の時にも流
動層４４を形成できる空塔速度になるようにした。下底
の直径Ｄ２は平均粒径が最小の時にも流動化しない空塔
速度になるようにした。流動層高は１００mmあれば十分
熱交換できた。平均粒径の変化に対応して充填層高が変
化するので、流動層上面位置が充填層高＋１００mmにな
るようにクリンカ排出量を制御した。このように構成す
ることにより、常に流動層底面と充填層上面が一致する
ので、流動層４４での良好な分散状態のまま充填層２６
を形成でき、粒子偏析が大幅に改善された。その結果、
総括熱伝達率が従来の約２倍の３５０kcal／m3h ℃に向
上し、下記性能が得られた。すなわち、熱回収効率：８
２．８％、クリンカ出口温度：１７５℃が得られた。な
お、粒子が小径化すると、充填層高が下がり内容積が減
少するが、比表面積ａ（伝熱面積）は粒径に反比例して
増加するので、熱回収効率はむしろ向上する。
【００１８】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 充填層上に流動層を確実に形成し２段冷却する
ので熱回収効率が向上する。そして熱回収効率向上によ
り粉粒体出口温度が低下するので、粉粒体の輸送・貯蔵
等の後工程を容易に行うことができる。また、平均粒径
が変化しても上部本体内で容易、かつ確実に流動層を形
成できるので、装置の性能及び運転が安定する。 （２） 流動層底面と充填層上面とが常に一致している
ので、流動層での良好な分散状態のまま充填層が形成で
き、粒子偏析が大幅に改善される。すなわち、流動層の
均一な粒子分散状態（偏析のない）の充填層を形成する
ことができる。 （３） 下部コーン内に内部コーン全体を配設すること
により、粒子偏流のないマスフロー（全面均一な移動）
を得ることができる。 （４） 流動層が全断面均一な圧力損失（抵抗）を持つ
ので、充填層内での空気偏流を改善することができる。 （５） 上記（２）〜（４）の効果により、大幅に伝熱
性が向上するので、装置の小型化を図ることができ、熱
回収効率も向上する。 （６） 従来の装置では、粒径が小径化すると充填層圧
力損失は増加するが、本発明においては、小径化に伴い
充填層高も低下するので圧力損失の増加はなく、全体の
圧力損失を一定にして操業可能となる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 充填層上に流動層を確実に形成し２段冷却する
ので熱回収効率が向上する。そして熱回収効率向上によ
り粉粒体出口温度が低下するので、粉粒体の輸送・貯蔵
等の後工程を容易に行うことができる。また、平均粒径
が変化しても上部本体内で容易、かつ確実に流動層を形
成できるので、装置の性能及び運転が安定する。 （２） 流動層底面と充填層上面とが常に一致している
ので、流動層での良好な分散状態のまま充填層が形成で
き、粒子偏析が大幅に改善される。すなわち、流動層の
均一な粒子分散状態（偏析のない）の充填層を形成する
ことができる。 （３） 下部コーン内に内部コーン全体を配設すること
により、粒子偏流のないマスフロー（全面均一な移動）
を得ることができる。 （４） 流動層が全断面均一な圧力損失（抵抗）を持つ
ので、充填層内での空気偏流を改善することができる。 （５） 上記（２）〜（４）の効果により、大幅に伝熱
性が向上するので、装置の小型化を図ることができ、熱
回収効率も向上する。 （６） 従来の装置では、粒径が小径化すると充填層圧
力損失は増加するが、本発明においては、小径化に伴い
充填層高も低下するので圧力損失の増加はなく、全体の
圧力損失を一定にして操業可能となる。
【図１】本発明の実施の第１形態による充填層式冷却装
置の縦断面構成説明図である。
置の縦断面構成説明図である。
【図２】従来の充填層式冷却装置の一例を示す縦断面構
成説明図である。
成説明図である。
【図３】従来の充填層式冷却装置の他の例を示す縦断面
構成説明図である。
構成説明図である。
１０、１０ａ 上部本体 １２ 下部コーン １４、３４ 内部コーン １６、１６ａ 散気管 １８ 粉粒体入口 ２０ 空気出口 ２２ 粉粒体排出機 ２４、２４ａ 本体 ２６ 充填層 ２８ 縮径部 ３０、４４ 流動層 ３２ 横断面縮小部（縮径部） ３６ 略円錐状部 ３８ 略逆円錐状部 ４０ 空気供給管 ４２ ノズル ４６ 駆動源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村尾 三樹雄 神戸市長田区川西通２丁目４番地 川崎エ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4G012 KD01 4K046 HA07 JB02 JC04 JD10
Claims (7)
- 【請求項１】 本体上部に粉粒体入口を備えた横断面縮
小部を設けて充填層の上側に流動層を形成させ、本体下
部の下部コーンの上端付近に散気管を設けて本体の横断
面に対して均一に空気を噴出させ、本体内に内部コーン
を設けて充填層下部に内部コーンから空気を吹き込み、
散気管からの空気量及び内部コーンからの空気量を独立
して調整して充填層の上側に流動層を形成させて粉粒体
を冷却する充填層式冷却方法であって、 横断面縮小部と下部コーンとの間の上部本体を円錐台状
又は角錐台状に構成して、充填層の上側で、かつ上部本
体内の上部近傍に流動層を形成させることを特徴とする
充填層式冷却方法。 - 【請求項２】 内部コーンを下部コーン内に設けて充填
層を形成する粉粒体の流れをマスフローとして全面均一
に移動させる請求項１記載の充填層式冷却方法。 - 【請求項３】 上部本体下端の横断面積を平均粒径最小
時に流動化しない流速となるように選定するとともに、
上部本体上端の横断面積を平均粒径最大時に流動化可能
な流速となるように選定する請求項１又は２記載の充填
層式冷却方法。 - 【請求項４】 平均粒径最小時に流動化しない流速が流
動化開始速度の０．５〜１．０倍であり、平均粒径最大
時に流動化可能な流速が流動化開始速度の１．２〜１．
８倍である請求項３記載の充填層式冷却方法。 - 【請求項５】 充填層の基準圧力損失と平均粒径とから
充填層圧力損失を演算し、流動層圧力損失を加えた全圧
力損失が所定値になるように粉粒体排出量を制御する請
求項１〜４のいずれかに記載の充填層式冷却方法。 - 【請求項６】 充填層の上側に流動層を形成させるため
の、粉粒体入口を備えた横断面縮小部を本体上部に有
し、本体下部の下部コーンの上端付近に、本体の横断面
に対して均一に空気を噴出させるための水平方向の散気
管を有し、本体内に、充填層下部に空気を吹き込むため
の、かつ整流用の内部コーンを有し、散気管からの空気
量及び内部コーンからの空気量を独立して調整可能とし
た粉粒体の充填層式冷却装置であって、 上側に流動層を持つ充填層を形成させるように、下部コ
ーンの上端に円錐台状又は角錐台状の上部本体を連結し
たことを特徴とする充填層式冷却装置。 - 【請求項７】 充填層を形成する粉粒体の流れが全面均
一に移動するマスフローとなるように、下部コーン内に
内部コーンを設けた請求項６記載の充填層式冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11129516A JP3074385B1 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 充填層式冷却方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11129516A JP3074385B1 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 充填層式冷却方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3074385B1 JP3074385B1 (ja) | 2000-08-07 |
| JP2000327379A true JP2000327379A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=15011439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11129516A Expired - Fee Related JP3074385B1 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 充填層式冷却方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074385B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8007736B2 (en) | 2007-11-19 | 2011-08-30 | Daikin Industries, Ltd. | Particulate material processing apparatus and particulate material processing system |
| JP2012224533A (ja) * | 2011-04-20 | 2012-11-15 | Siliconvalue Llc | 多結晶シリコン製造装置、及びこれを用いた多結晶シリコンの製造方法 |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP11129516A patent/JP3074385B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8007736B2 (en) | 2007-11-19 | 2011-08-30 | Daikin Industries, Ltd. | Particulate material processing apparatus and particulate material processing system |
| US8157899B2 (en) | 2007-11-19 | 2012-04-17 | Daikin Industries, Ltd. | Particulate material processing apparatus and particulate material processing system |
| JP2012224533A (ja) * | 2011-04-20 | 2012-11-15 | Siliconvalue Llc | 多結晶シリコン製造装置、及びこれを用いた多結晶シリコンの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3074385B1 (ja) | 2000-08-07 |
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