JP2006137644A - セメント製造工程からの抽気ガスの合流装置及び分岐装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 容易にガス量の分配比率を設定でき、ガス処理部でのガス温度のアンバランスを防止するガス合流装置を用い、多抽気部/1処理部システムからなる塩素バイパス設備等を実現する。
【解決手段】 セメント製造工程からの抽気ガスを導く複数のガス入口ダクト16と、チャンバー17と、ガス入口ダクト16より本数の少ないガス出口ダクト18とを備えるガス合流装置15において、ガス入口ダクト16とガス出口ダクト18とをチャンバー17に互いに距離をおいて接続した。ガス入口ダクト16とガス出口ダクト18との間の距離をガス入口ダクトの内径の2.5倍を超える程度とする。複数のガス入口ダクト16の少なくとも1本に流量調整ダンパ19を設け、チャンバー17に堆積したダストを排出するためのダスト回収ダクト30、チャンバー17に冷却空気を導入するための冷却空気ダクト40を設けることができる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、セメント製造工程からの抽気ガスの合流装置及び分岐装置に関し、特に、セメントキルンの排ガス流路より燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備等に用いることのできる抽気ガスの合流装置及び分岐装置に関する。
従来、セメント製造設備におけるプレヒーターの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンのキルン尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備が用いられている。
従来の塩素バイパス設備は、例えば、図9に示すように、大別して、ガス抽気部103と、ガス処理部104からなる。ガス抽気部103は、セメントキルン102のキルン尻から図示しないボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブ106と、プローブ106に冷風を供給する冷却ファン107と、プローブ106で抽気した燃焼ガスに含まれるダストの粗粉を分離する分級機としてのサイクロン108とで構成される。ガス処理部104は、サイクロン108から排出された微粉を含む抽気ガスを冷却する冷却器111と、冷却器111に冷風を供給する冷却ファン112と、冷却器111で冷却された抽気ガスを集塵するバッグフィルタ113と、冷却器111及びバッグフィルタ113から排出されたダストを貯蔵するダストタンク114と、バッグフィルタ113からの排気を大気へ放出する排気ファン115とで構成される。
上記構成により、セメントキルン102のキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部をプローブ106で冷却しながら抽気すると、塩素化合物の微結晶が生成され、抽気した排ガスに含まれるダストの微粉側に塩素が偏在しているため、サイクロン108で分級した粗粉をセメントキルン系に戻すとともに、分離された塩化カリウム(KCl)等を含む微粉(塩素バイパスダスト)をバッグフィルタ113等で回収し、ダストタンク114を経てセメント粉砕ミル系に添加していた(例えば、特許文献1参照)。
また、特許文献2には、上記塩素バイパスにおいて、揮発性成分の除去量を増加させるためにキルンからの排ガス抽気量を多くした場合、すなわちバイパス率を高めた場合でも、容易に所定の温度まで冷却して排ガスを処理することのできる塩素バイパス設備が開示されている。この塩素バイパス設備は、高速でキルンの排ガスを抽気することのできる二重管構造のプローブと、キルンの排ガスダストを分級するサイクロンとの間に、プローブでの1次冷却に引き続き2次冷却を行う2次の冷却器を備える。
さらに、特許文献3には、上記塩素バイパス設備でのコーチングの発生を抑制するため、抽気管で抽気したセメントキルン排ガスを冷却室に導き、抽気管及び冷却室の内壁面に沿って冷却用空気の旋回流が生じるように、チャンバ出口における排ガス温度を350℃以下まで冷却するに十分な冷却用空気を吹き込み、冷却室に接続した冷却室出口ダクトで旋回流を維持させることで徐々に排ガスと冷却空気を混合し、次いでチャンバに導いて、旋回流を乱して排ガスと冷却空気を良く混合するとともに、塊状物を除去した後、集塵機に導いて粉状物を除去する塩素バイパス設備が記載されている。
上記特許文献1〜3に記載のように、従来の塩素バイパス設備は、1基のキルンに対して1基のガス抽気部と1基のガス抽気部とで構成されている。このような1抽気部/1処理部からなるシステムは、すべてのキルンに適用することができるが、複数の小型キルンが隣接して設置されている場合には、各キルンに低処理量の1抽気部/1処理部システムを設置するよりも、複数のキルン排ガスを合流させて一括して処理する多抽気部/1処理部システムを採用する方が効率的である。また、既に塩素バイパス設備が設置されているキルンにおいて、処理量の増強を図る場合には、既設の低処理量の処理部を撤去して高処理量の処理部を新設するよりも、既設の処理部を活かした1抽気部/多処理部システムを採用する方が効率的である。
特許第3318714号公報 国際公開第WO00/1244号パンフレット 特許第3438489号公報
上述のようなシステムを実現するには、キルン排ガスの合流装置(多抽気部/1処理部システム)、及び分岐装置(1抽気部/多処理部システム)が必要となる。そして、このようなガス合流装置及びガス分岐装置には、システム全体の安定運転を確保するため、容易にガス量の分配比率を設定することができるとともに、ガス処理部の各々においてガス温度のアンバランスを生ずることがないなどの性能が要求される。
そこで、本発明は、多抽気部/1処理部システム及び1抽気部/多処理部システムからなる塩素バイパス設備等を実現するため、上記性能を有するセメント製造工程からの抽気ガスの合流装置及び分岐装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、セメント製造工程からの抽気ガスの合流装置であって、セメント製造工程からの抽気ガスを導く複数のガス入口ダクトと、チャンバーと、前記ガス入口ダクトより本数の少ないガス出口ダクトとを備えるガス合流装置であって、前記ガス入口ダクトと前記ガス出口ダクトとが、前記チャンバーに互いに距離をおいて接続されていることを特徴とする。
本発明にかかるガス合流装置によれば、複数のガス入口ダクトとガス出口ダクトとをチャンバーに互いに距離をおいて接続したため、チャンバーにおけるガスの短絡流を防止し、ガスの混合効果を十分に確保することができ、多抽気部/1処理部システムからなる塩素バイパス設備等を実現することができる。
前記ガス合流装置において、前記複数のガス入口ダクトと前記ガス出口ダクトとの間の距離が、前記ガス入口ダクトの内径の2.5倍より大きくなるように構成することができる。これによって、チャンバーにおけるガスの短絡流の防止効果、及びガスの混合効果をさらに向上させることができる。尚、本明細書において、ダクト間の距離とは、ダクト開口部の中心間の距離をいい、入口ダクト又は出口ダクトが複数存在する場合には、入口ダクトと出口ダクトの距離が最短になる組合せの距離をいう。
前記ガス合流装置において、前記複数のガス入口ダクトの少なくとも1本に、流量調整ダンパを備えるように構成することができる。これによって、容易にガス量の分配比率を設定することができ、システム全体の安定運転を確保することができる。
前記ガス合流装置に、さらに、前記チャンバーに堆積したダストを排出するためのダスト回収ダクトを設けることができる。これによって、チャンバーにおけるガスの短絡流をさらに確実に防止し、ガスの混合効果を高めることができる。
前記ガス合流装置に、さらに、前記チャンバーに冷却空気を導入するための冷却空気ダクトを設けることができる。これによって、プローブでの1次冷却に引き続き2次冷却を行うことができ、2次冷却装置とガス合流装置を兼ねた装置を構成することができる。
また、本発明は、セメント製造工程からの抽気ガスを導くガス入口ダクトと、チャンバーと、複数のガス出口ダクトとを備えるガス分岐装置であって、前記ガス入口ダクトの本数が前記ガス出口ダクトの本数より少なく、前記ガス入口ダクトと前記ガス出口ダクトとが、前記チャンバーに互いに距離をおいて接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、ガス入口ダクトと複数のガス出口ダクトとをチャンバーに互いに距離をおいて接続したため、チャンバーにおけるガスの短絡流を防止し、ガスの混合効果を十分に確保することができ、1抽気部/多処理部システムからなる塩素バイパス設備等を実現することができる。
前記ガス分岐装置において、前記ガス入口ダクトと前記複数のガス出口ダクトとの距離が、前記ガス入口ダクトの内径の1.5倍より大きくなるように構成することができる。これによって、チャンバーにおけるガスの短絡流の防止効果、及びガスの混合効果をさらに向上させることができる。
前記ガス分岐装置に、さらに、前記チャンバーに堆積したダストを排出するためのダスト回収ダクトを設けることができる。これによって、チャンバーにおけるガスの短絡流をさらに確実に防止し、ガスの混合効果を高めることができる。
前記ガス分岐装置に、さらに、前記チャンバーに冷却空気を導入するための冷却空気ダクトを設けることができる。これによって、プローブでの1次冷却に引き続き2次冷却を行うことができ、2次冷却装置とガス合流装置を兼ねた装置を構成することができる。
さらに、本発明は、塩素バイパス設備であって、上記いずれかの抽気ガス合流装置、又は上記いずれかの抽気ガス分岐装置を備えることを特徴とする。これによって、多抽気部/1処理部システム又は1抽気部/多処理部システムからなり、安定運転が可能な塩素バイパス設備を実現することができ、複数の小型キルンが隣接して設置されている場合、既に塩素バイパス設備が設置されているキルンにおいて処理量の増強を図る場合等に対応することができる。
以上のように、本発明によれば、容易にガス量の分配比率を設定可能で、ガス処理部の各々においてガス温度のアンバランスを生ずることもない、セメント製造工程からの抽気ガスの合流装置及び分岐装置を提供することができ、これによって、多抽気部/1処理部システム又は1抽気部/多処理部システムからなる塩素バイパス設備等を実現することができる。
図1は、本発明にかかるセメント製造工程からの抽気ガスの合流装置(以下、「ガス合流装置」という)を適用した塩素バイパス設備を示し、この塩素バイパス設備1は、2基のキルン2A、2Bに各々設置したガス抽気部3A、3Bと、1基のガス処理部4とをガス合流装置5によって連結している。
キルン2A側のガス抽気部3Aは、セメントキルン2Aのキルン尻から図示しないボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブ6Aと、プローブ6Aに冷風を供給する冷却ファン7Aと、プローブ6Aで抽気した燃焼ガスに含まれるダストの粗粉を分離するサイクロン8Aとで構成される。また、キルン2B側のガス抽気部3Bも、同様に、プローブ6Bと、冷却ファン7Bと、サイクロン8Bとで構成される。
一方、ガス処理部4は、ガス合流装置5から排出された微粉を含む抽気ガスを冷却する冷却器10と、冷却器10に冷風を供給する冷却ファン11と、冷却器10で冷却された抽気ガスを集塵するバッグフィルタ12と、冷却器10及びバッグフィルタ12から排出されたダストを貯蔵するダストタンク13と、バッグフィルタ12からの排気を大気へ放出する排気ファン14とで構成される。
尚、上記塩素バイパス設備1は、粗粉ダストの分級機としてサイクロン8が付設されたタイプであるが、サイクロン8が付設されないタイプの塩素バイパス設備についても、本発明にかかるガス合流装置を適用することができる。
次に、上記ガス抽気部3A、3Bと、ガス処理部4とを連結するガス合流装置5の構造について、図2乃至図4を参照しながら説明する。
図2に示したガス合流装置15は、セメント製造工程からの抽気ガスを導く複数のガス入口ダクト16A、16Bと、チャンバー17と、ガス出口ダクト18とを備える。ガス入口ダクト16A、16Bの各々には、流量調整ダンパ19A、19Bが設けられ、ガス入口ダクト16A、16Bからチャンバー17に供給される抽気ガスの流量調整を容易に行うことができるように構成される。
ガス入口ダクト16A、16Bとガス出口ダクト18とは、チャンバー17におけるガスの短絡流を防止するとともに、ガスの混合効果を確保するため、互いに距離をおいて接続されている。すなわち、図示の例では、ガス入口ダクト16A、16Bをチャンバー17の上面側に、ガス出口ダクト18をチャンバー17の下面側に配置している。ガス入口ダクト16A、16Bとガス出口ダクト18との間の距離は、ガス入口ダクト16A、16Bの内径(ガス入口ダクト16A、16Bの内径が異なるときは、いずれか大きい方)の2.5倍より大きくすることが好ましい。尚、ガス入口ダクトとガス出口ダクトの距離に特に上限はないが、設置スペースの制約などの点で、ガス入口ダクトの内径の5倍以内とするのが現実的である。
図3に示したガス合流装置25は、図2に示した構成に、さらに、チャンバー27の下部に、チャンバー27に堆積したダストを排出するためのダスト回収ダクト30を設け、チャンバー27の中央部にガス出口ダクト28を配置したものである。その他のガス入口ダクト26A、26Bと、チャンバー27と、流量調整ダンパ29A、29Bについては、図2に示した構成と同様である。このガス合流装置25は、ダスト回収ダクト30を備えるため、チャンバー27に堆積したダストを排出することができ、チャンバー27におけるガスの短絡流をさらに確実に防止し、ガスの混合効果を高めることができる。また、ダスト回収ダクト30をチャンバー27の下部に設けたため、チャンバー27に堆積したダストを容易に系外に排出することができる。
図4に示したガス合流装置35は、図2に示した構成に、さらに、チャンバー37の上部に冷却空気ダクト40を備える。その他のガス入口ダクト36A、36Bと、チャンバー37と、流量調整ダンパ39A、39Bと、ガス出口ダクト38については、図2に示した構成と同様である。このガス合流装置35は、冷却空気ダクト40を備えるため、図1に示したプローブ6A、6Bでの1次冷却に引き続き2次冷却を行うことができ、特許文献2に記載された2次冷却装置と、ガス合流装置とを兼ねた装置を構成することができる。
図5は、本発明にかかるセメント製造工程からの抽気ガスの分岐装置(以下、「ガス分岐装置」という)を適用した塩素バイパス設備を示し、この塩素バイパス設備51は、キルン52に設置したガス抽気部53と、2基のガス処理部54A、54Bとをガス分岐装置55によって連結している。
ガス抽気部53は、セメントキルン52のキルン尻から図示しないボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を冷却しながら抽気するプローブ56と、プローブ56に冷風を供給する冷却ファン57と、プローブ56で抽気した燃焼ガスに含まれるダストの粗粉を分離するサイクロン58とで構成される。
一方、2基のガス処理部54A、54Bのうち、図5の上方に記載されたガス処理部54Aは、ガス分岐装置55から排出された微粉を含む抽気ガスを冷却する冷却器61Aと、冷却器61Aに冷風を供給する冷却ファン62Aと、冷却器61Aで冷却された抽気ガスを集塵するバッグフィルタ63Aと、冷却器61A及びバッグフィルタ63Aから排出されたダストを貯蔵するダストタンク64Aと、バッグフィルタ63Aからの排気を大気へ放出する排気ファン65Aとで構成される。また、図5の下方に記載されたガス処理部54Bも、同様に、冷却器61Bと、冷却ファン62Bと、バッグフィルタ63Bと、ダストタンク64Bと、排気ファン65Bとで構成される。
尚、上記塩素バイパス設備51では、粗粉ダストの分級機としてサイクロン58の下流側にガス分岐装置55を設置したが、サイクロン58の上流側にガス分岐装置55を設置する構成も可能である。また、上記塩素バイパス設備51は、サイクロン58が付設されたタイプであるが、サイクロン58が付設されないタイプの塩素バイパス設備についても、ガス分岐装置55を適用することができる。
次に、上記ガス抽気部53と、ガス処理部54A、54Bとを連結するガス分岐装置55の構造について、図6乃至図8を参照しながら説明する。
図6に示したガス分岐装置75は、セメント製造工程からの抽気ガスを導くガス入口ダクト76と、チャンバー77と、ガス出口ダクト78A、78Bとを備える。ガス入口ダクト76とガス出口ダクト78A、78Bとは、チャンバー77におけるガスの短絡流を防止するとともに、ガスの混合効果を確保するため、互いに距離をおいて接続されている。すなわち、図示の例では、ガス入口ダクト76をチャンバー77の下面側に、ガス出口ダクト78A、78Bをチャンバー77の上面側に配置している。ガス入口ダクト76とガス出口ダクト78A、78Bとの間の距離は、ガス入口ダクト76の内径の1.5倍より大きくすることが好ましい。尚、ガス入口ダクトとガス出口ダクトの距離に特に上限はないが、設置スペースの制約などの点で、ガス入口ダクトの内径の5倍以内とするのが現実的である。
図7に示したガス分岐装置85は、図6に示した構成に、さらに、チャンバー87の下部に、チャンバー87に堆積したダストを排出するためのダスト回収ダクト90を設け、チャンバー87の中央部にガス入口ダクト86が配置されている。その他のガス出口ダクト88A、88Bと、チャンバー87については、図6に示した構成と同様である。このガス分岐装置85は、ダスト回収ダクト90を備えるため、チャンバー87に堆積したダストを排出することができ、チャンバー87におけるガスの短絡流をさらに確実に防止し、ガスの混合効果を高めることができる。また、ダスト回収ダクト90をチャンバー87の下部に設置したため、チャンバー87に堆積したダストを容易に系外に排出することができる。
図8に示したガス分岐装置95は、図6に示した構成に、さらに、チャンバー97の下部に冷却空気ダクト100を備える。その他のガス入口ダクト96と、チャンバー97と、ガス出口ダクト98A、98Bについては、図6に示した構成と同様である。このガス分岐装置95は、冷却空気ダクト100を備えるため、図5に示したプローブ56での1次冷却に引き続き2次冷却を行うことができ、特許文献2に記載された2次冷却装置とガス分岐装置を兼ねた装置を構成することができる。
尚、上記ガス分岐装置75、85、95においては、ガス出口ダクト78、88、98から排出されるガス量は、図5に示した各ガス処理部54A、54Bにおいて調整することができるため、ガス出口ダクト78、88、98に特に流量調整ダンパを設ける必要はない。
本発明にかかるガス合流装置を用いた塩素バイパス設備の一例を示すフローチャートである。 本発明にかかるガス合流装置の一実施の形態を示す概略図である。 本発明にかかるガス合流装置の一実施の形態を示す概略図である。 本発明にかかるガス合流装置の一実施の形態を示す概略図である。 本発明にかかるガス分岐装置を用いた塩素バイパス設備の一例を示すフローチャートである。 本発明にかかるガス分岐装置の一実施の形態を示す概略図である。 本発明にかかるガス分岐装置の一実施の形態を示す概略図である。 本発明にかかるガス分岐装置の一実施の形態を示す概略図である。 従来の塩素バイパス設備の一例を示すフローチャートである。
符号の説明
1 塩素バイパス設備
2(2A、2B) キルン
3(3A、3B) ガス抽気部
4 ガス処理部
5 ガス合流装置
6(6A、6B) プローブ
7(7A、7B) 冷却ファン
8(8A、8B) サイクロン
10 冷却器
11 冷却ファン
12 バッグフィルタ
13 ダストタンク
14 排気ファン
15 ガス合流装置
16(16A、16B) ガス入口ダクト
17 チャンバー
18 ガス出口ダクト
19(19A、19B) 流量調整ダンパ
25 ガス合流装置
26(26A、26B) ガス入口ダクト
27 チャンバー
28 ガス出口ダクト
29(29A、29B) 流量調整ダンパ
30 ダスト回収ダクト
35 ガス合流装置
36(36A、36B) ガス入口ダクト
37 チャンバー
38 ガス出口ダクト
39(39A、39B) 流量調整ダンパ
40 冷却空気ダクト
51 塩素バイパス設備
52 キルン
53 ガス抽気部
54(54A、54B) ガス処理部
55 ガス分岐装置
56 プローブ
57 冷却ファン
58 サイクロン
61(61A、61B) 冷却器
62(62A、62B) 冷却ファン
63(63A、63B) バッグフィルタ
64(64A、64B) ダストタンク
65(65A、65B) 排気ファン
75 ガス分岐装置
76 ガス入口ダクト
77 チャンバー
78(78A、78B) ガス出口ダクト
85 ガス分岐装置
86 ガス入口ダクト
87 チャンバー
88(88A、88B) ガス出口ダクト
90 ダスト回収ダクト
95 ガス分岐装置
96 ガス入口ダクト
97 チャンバー
98(98A、98B) ガス出口ダクト
100 冷却空気ダクト

Claims (10)

  1. セメント製造工程からの抽気ガスを導く複数のガス入口ダクトと、チャンバーと、前記ガス入口ダクトより本数の少ないガス出口ダクトとを備えるガス合流装置であって、
    前記ガス入口ダクトと前記ガス出口ダクトとが、前記チャンバーに互いに距離をおいて接続されていることを特徴とするセメント製造工程からの抽気ガスの合流装置。
  2. 前記ガス入口ダクトと前記ガス出口ダクトとの間の距離が、前記ガス入口ダクトの内径の2.5倍より大きいことを特徴とする請求項1に記載のセメント製造工程からの抽気ガスの合流装置。
  3. 前記複数のガス入口ダクトの少なくとも1本に、流量調整ダンパを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のセメント製造工程からの抽気ガスの合流装置。
  4. 前記チャンバーに堆積したダストを排出するためのダスト回収ダクトをさらに備えることを特徴とする請求項1、2又は3に記載のセメント製造工程からの抽気ガスの合流装置。
  5. 前記チャンバーに冷却空気を導入するための冷却空気ダクトをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のセメント製造工程からの抽気ガスの合流装置。
  6. セメント製造工程からの抽気ガスを導くガス入口ダクトと、チャンバーと、複数のガス出口ダクトとを備えるガス分岐装置であって、
    前記ガス入口ダクトの本数が前記ガス出口ダクトの本数より少なく、前記ガス入口ダクトと前記ガス出口ダクトとが、前記チャンバーに互いに距離をおいて接続されていることを特徴とするセメント製造工程からの抽気ガスの分岐装置。
  7. 前記ガス入口ダクトと前記ガス出口ダクトとの距離が、前記ガス入口ダクトの内径の1.5倍より大きいことを特徴とする請求項6に記載のセメント製造工程からの抽気ガスの分岐装置。
  8. 前記チャンバーに堆積したダストを排出するためのダスト回収ダクトをさらに備えることを特徴とする請求項6又は7に記載のセメント製造工程からの抽気ガスの分岐装置。
  9. 前記チャンバーに冷却空気を導入するための冷却空気ダクトをさらに備えることを特徴とする請求項6、7又は8に記載のセメント製造工程からの抽気ガスの分岐装置。
  10. 請求項1乃至5のいずれかに記載のセメント製造工程からの抽気ガスの合流装置、又は請求項6乃至9のいずれかに記載のセメント製造工程からの抽気ガスの分岐装置を備えることを特徴とする塩素バイパス設備。
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