JP2011032130A - Device for bleeding gas discharged from cement kiln and driving method therefor - Google Patents

Device for bleeding gas discharged from cement kiln and driving method therefor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for bleeding a gas discharged from a cement kiln, which can generate a uniform swirling flow. <P>SOLUTION: The device for bleeding a part of a gas discharged from a cement kiln includes: the first cylindrical bleeding tube for bleeding a part of the gas discharged from the cement kiln; one cylindrically opened or a plurality of inlet ports arranged at equal intervals in a circumference direction for introducing swirling air flow for cooling at the tube wall of the first bleeding tube; a swirl enhancement unit which surrounds the circumference of the first bleeding tube in the form of concentric circles at the position where the inlet ports are disposed and stores a plurality of swirl vanes arranged at equal intervals in the circumference direction (each swirl vane faces the tangential direction to the inner wall of the first bleeding tube or to the side outer than that direction in order to generate the swirl flow along the inner wall of the first bleeding tube after the air for cooling enters into the first bleeding tube from the inlet port for the swirl air flow for cooling); and one duct connected for flow in the approximately tangential direction to the outer wall of the swirl enhancement unit or a plurality of ducts arranged at equal intervals in the direction of a circumference for transporting the air for cooling (the number of swirl vanes is greater than the number of ducts for transporting cooling air). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばSP(サスペンションプレヒーター)付セメントキルン設備やNSP(ニューサスペンションプレヒーター)付セメントキルン設備などのセメントキルン設備でセメントクリンカーを焼成する場合にプレヒーター等の内部壁面に発生し、コーティングの原因となる揮発性成分(アルカリ塩化物やアルカリ硫酸塩など)をセメントキルン設備から除去する為に、セメントキルン排ガスの一部を抽気して処理する装置及びその運転方法に関する。ここでプレヒーター等の内部壁面とは仮焼炉、SPまたはNSPの最下段サイクロン、及びキルンの原料入り口部及びそれに接続されるキルン排ガスの通過するダクト類を指す。   The present invention occurs, for example, on an inner wall surface of a preheater or the like when a cement clinker is fired in a cement kiln facility such as a cement kiln facility with SP (suspension preheater) or a cement kiln facility with NSP (new suspension preheater), The present invention relates to an apparatus for extracting and treating a part of exhaust gas from a cement kiln in order to remove volatile components (alkali chloride, alkali sulfate, etc.) that cause coating from a cement kiln facility, and an operation method thereof. Here, the inner wall surface of the preheater or the like refers to a calcining furnace, the lowest cyclone of SP or NSP, and a raw material inlet of the kiln and ducts through which the kiln exhaust gas connected thereto passes.

セメントキルン設備の排ガス中にはアルカリ塩化物やアルカリ硫酸塩などの揮発性成分が含まれている。これらの揮発性成分はプレヒーターとキルンの間を循環しながら次第に濃縮され、クリンカ中に取り込まれてセメントの品質に悪影響を及ぼすほか、プレヒーター等の内部壁面にコーティングとして付着して、プレヒーター等の内部壁面を閉塞させる原因になる。そのため、セメントキルン設備内の揮発性成分を低減するために、いわゆる塩素バイパス法やアルカリバイパス法と言われる排ガス抽気処理が行われてきた。この方法は、セメントキルン排ガスの一部を抽気管で抽気することで、排ガス中の揮発性成分濃度を低減するという方法である。   The exhaust gas from the cement kiln facility contains volatile components such as alkali chlorides and alkali sulfates. These volatile components are gradually concentrated while circulating between the preheater and the kiln, and are taken into the clinker to adversely affect the quality of the cement and adhere to the inner wall of the preheater as a coating. This may cause the inner wall surface to be blocked. Therefore, in order to reduce the volatile components in the cement kiln facility, exhaust gas extraction treatment called so-called chlorine bypass method or alkali bypass method has been performed. This method is a method of reducing the concentration of volatile components in the exhaust gas by extracting a part of the exhaust gas from the cement kiln with an extraction pipe.

抽気されるセメントキルン排ガスは1000℃以上の高温であり、この温度状態であれば揮発性成分が液化又は固化して抽気処理装置内でコーティングを生じさせることはないが、排ガスが冷却されていき、融点または昇華点以下の揮発性成分が抽気処理装置の内壁に接触すると、揮発性成分が内壁にコーティングとして付着してしまう。そのため、塩素バイパス法を実施する上では、排ガス中の揮発性成分が抽気処理装置内でコーティングを生じないように冷却することが望まれるため、これを目的とした各種の技術が提案されている。   Cement kiln exhaust gas to be extracted is at a high temperature of 1000 ° C. or higher, and at this temperature state, volatile components will not be liquefied or solidified to cause coating in the extraction processing apparatus, but the exhaust gas will be cooled. When a volatile component having a melting point or lower than the sublimation point comes into contact with the inner wall of the extraction apparatus, the volatile component adheres to the inner wall as a coating. Therefore, in implementing the chlorine bypass method, it is desired to cool the volatile components in the exhaust gas so as not to form a coating in the extraction processing apparatus, and various techniques for this purpose have been proposed. .

例えば、特開平9−175847号公報(特許文献1)には、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、該冷却室内壁および該抽気管の窯尻側先端部に至るまで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該排ガス温度を350℃以下まで冷却するに十分な冷却用空気を該冷却室内の外周から吹き込み、該冷却室に接続した冷却室出口ダクトで該旋回流を維持させることで徐々に該排ガスと該冷却用空気を混合し、次いでチャンバに導いて、該旋回流を乱すことで該排ガスと該冷却用空気を混合して350℃以下まで冷却すると共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ことを特徴とする、抽気セメントキルン排ガスの処理方法が開示されている(請求項1)。
特許文献1の段落0008には以下の(1)〜(5)が開示されている。
(1)冷却室の外周から内壁面に沿って冷却用空気を吹き込んで、冷却用空気の旋回流で冷却室および冷却室出口ダクトの内壁を保護することにより、冷却室内におけるコーティングの発生が抑制できること。
(2)冷却室内における旋回流を強くすると、抽気管内におけるコーティング発生も抑制されること。
(3)冷却室出口ダクトの長さ、形状を適当なものにすることにより、冷却室で発生した旋回流が冷却室出口ダクト内においても維持され、該ダクト内でのコーティング発生も抑制されること。
(4)冷却室および冷却室出口ダクト内で旋回流を維持しながら徐々に混合して所定温度以下まで冷却してチャンバに導き、チャンバ内では旋回流を乱して排ガスと冷却用空気を混合すると、チャンバ及びそれ以降におけるコーティング発生が抑制されること。
(5)混合後のガスの温度は350℃以下となり、この温度では排ガスに含まれていた除去対象とする揮発性成分の固化は完全であり、ヒュームとして集塵機で取り除くことが可能であること。
特許文献1の段落0011には、抽気管部の内壁を、ファンから冷却室に吹き込まれる冷却用空気の旋回流の逆流によるエアカーテンで保護して、該個所におけるコーティングの発生を抑制したことが記載されている。
特許文献1の段落0019には、冷却用空気吹込口を複数個設け、冷却用空気を複数個所から吹き込むと、冷却室内の旋回流が均一になり、低い風速で抽気管部における逆流を均一に起こすことが可能になり、抽気管や冷却室におけるコーティング発生を抑制するのに有効であるとも記載されている。
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-175847 (Patent Document 1), cement kiln exhaust gas extracted by an extraction pipe is guided to a cooling chamber, and the inside of the cooling chamber wall and the leading end of the extraction pipe on the kiln bottom side is described. Cooling air connected to the cooling chamber by blowing sufficient cooling air from the outer periphery of the cooling chamber to cool the exhaust gas temperature at the outlet of the chamber to 350 ° C. or lower so that a swirling flow of cooling air is generated along the wall surface. The exhaust gas and the cooling air are gradually mixed by maintaining the swirling flow in the chamber outlet duct, and then introduced into the chamber, and the swirling flow is disturbed to mix the exhaust gas and the cooling air. Disclosed is a method for treating a bleed cement kiln exhaust gas, which is cooled to a temperature of 0 ° C. or less and removed lump and then guided to a dust collector to remove powder. (Claim 1)
In paragraph 0008 of Patent Document 1, the following (1) to (5) are disclosed.
(1) By blowing cooling air along the inner wall surface from the outer periphery of the cooling chamber and protecting the inner wall of the cooling chamber and the cooling chamber outlet duct with the swirling flow of cooling air, the generation of coating in the cooling chamber is suppressed. What you can do.
(2) When the swirl flow in the cooling chamber is strengthened, the occurrence of coating in the extraction pipe is also suppressed.
(3) By making the length and shape of the cooling chamber outlet duct appropriate, the swirling flow generated in the cooling chamber is maintained also in the cooling chamber outlet duct, and the occurrence of coating in the duct is also suppressed. thing.
(4) Gradually mixing while maintaining the swirling flow in the cooling chamber and the cooling chamber outlet duct, cooling to a predetermined temperature or lower, leading to the chamber, disturbing the swirling flow in the chamber, and mixing exhaust gas and cooling air Then, the occurrence of coating in the chamber and beyond is suppressed.
(5) The temperature of the gas after mixing is 350 ° C. or less. At this temperature, the volatile component to be removed contained in the exhaust gas is completely solidified and can be removed as a fume by a dust collector.
In paragraph 0011 of Patent Document 1, the inner wall of the bleed pipe portion is protected by an air curtain caused by the backflow of the swirling flow of cooling air blown from the fan into the cooling chamber, thereby suppressing the occurrence of coating at the location. Are listed.
In paragraph 0019 of Patent Document 1, when a plurality of cooling air inlets are provided and cooling air is blown from a plurality of locations, the swirling flow in the cooling chamber becomes uniform, and the back flow in the extraction pipe portion becomes uniform at a low wind speed. It is also described that it is effective in suppressing the occurrence of coating in the bleed pipe and cooling chamber.

特開平11−35355号公報(特許文献2)には、効率良くキルンバイパスにおける排ガスを急冷できるようにすることを目的として、二重管構造のプローブをキルン排ガス流路に連通させ、該プローブの内管を介してキルン排ガスの一部を抽気するとともに、該プローブの内管と外管との間の流体通路に冷却気体を供給するキルンバイパスにおける排ガス冷却方法において、前記冷却気体を内管の先端部内方に案内して該プローブの先端部に混合急冷域を形成することを特徴とするキルンバイパスにおける排ガス冷却方法が開示されている(請求項1)。この発明により、抽気ガスはプローブ先端部の混合急冷域で急冷却されるため、抽気ガス中のアルカリや塩素分等を効率よく凝固させ、抽気ガス中のダストの微粉部分に濃縮させることができるとされており、また、冷却空気は内管の先端部内方に案内されるので、ロータリーキルン内への吹き抜けを防止することができるとされる(段落0039)。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-35355 (Patent Document 2) discloses that a probe having a double-pipe structure is communicated with a kiln exhaust gas flow path in order to efficiently cool the exhaust gas in the kiln bypass. In the exhaust gas cooling method in a kiln bypass in which a part of the kiln exhaust gas is extracted through the inner pipe and the cooling gas is supplied to the fluid passage between the inner pipe and the outer pipe of the probe, the cooling gas is supplied to the inner pipe. An exhaust gas cooling method in a kiln bypass is disclosed in which a mixed quenching region is formed at the tip of the probe by guiding the tip inward (Claim 1). According to the present invention, the extraction gas is rapidly cooled in the mixing and quenching region at the tip of the probe, so that alkali, chlorine, etc. in the extraction gas can be efficiently solidified and concentrated to a fine powder portion of the dust in the extraction gas. In addition, since the cooling air is guided to the inside of the tip of the inner tube, it is possible to prevent the air from flowing into the rotary kiln (paragraph 0039).

特許文献1や特許文献2に記載の発明では、冷却空気を抽気系へ吹き込むためのファンと抽気のためのファンがそれぞれ必要であったり、抽気管を特別な二重構造にする必要があったりする。そこで、特開2001−335348号公報(特許文献3)では、抽気系の構造を簡略化し、運転時の調整を容易にすることを目的として、セメントキルン排ガスをキルン入口フッドから抽気管で抽気すると共に、抽気した排ガスを冷却用空気と混合して排ガス温度を下げて処理するセメントキルン排ガス抽気処理装置において、先端に向かって徐々に広がる拡径部を有する吸引ダクトの先端部内に、抽気管の出口側端部が周囲に隙間を持って差し込まれており、しかも、吸引ダクト内を負圧にして、抽気管から吸引ダクトに排ガスを抽気すると共に上記隙間から外気を冷却用空気として吸引して吸引ダクトに流入させる抽気吸引装置が吸引ダクトに接続されていることを特徴とするセメントキルン排ガス抽気処理装置が提案されている(請求項1)。
この発明によれば、吸引ダクト内に冷却用空気を送り込むためのファンを用いることなく抽気管と吸気ダクトの隙間から外気を冷却用空気として取り入れることができ、簡単な構造にて外気による排ガスの冷却を行うことができるとされる(段落0040)。
In the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2, a fan for blowing cooling air into the extraction system and a fan for extraction are required, respectively, or the extraction pipe needs to have a special double structure. To do. Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-335348 (Patent Document 3), for the purpose of simplifying the structure of the extraction system and facilitating the adjustment during operation, the cement kiln exhaust gas is extracted from the kiln inlet hood with an extraction pipe. In addition, in the cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus that mixes the extracted exhaust gas with cooling air to reduce the exhaust gas temperature, the extraction pipe is disposed in the tip of the suction duct having a diameter-expanding portion that gradually expands toward the tip. The outlet side end is inserted with a gap around it, and the inside of the suction duct is set to a negative pressure, and exhaust gas is extracted from the extraction pipe to the suction duct, and outside air is sucked as cooling air from the gap. There has been proposed a cement kiln exhaust gas bleeder treatment device characterized in that a bleeder suction device that flows into the suction duct is connected to the suction duct (contract). Section 1).
According to the present invention, outside air can be taken in as cooling air from the gap between the extraction pipe and the intake duct without using a fan for sending cooling air into the suction duct, and the exhaust gas generated by the outside air can be generated with a simple structure. It is assumed that cooling can be performed (paragraph 0040).

特開平9−175847号公報JP-A-9-175847 特開平11−35355号公報JP-A-11-35355 特開2001−335348号公報JP 2001-335348 A

特許文献1に記載の発明では、冷却用空気を冷却室の内壁に沿った旋回流とすることによって、内壁に沿って旋回する冷却空気によるエアカーテンを形成させ、高温の排ガスは、中心部を旋回しながら冷却空気と徐々に混合されて冷却することを狙ったものであり、冷却室内でのコーティングの防止に一定の効果はある。   In the invention described in Patent Literature 1, the cooling air is swirled along the inner wall of the cooling chamber, thereby forming an air curtain by the cooling air swirling along the inner wall. It aims at cooling by gradually mixing with cooling air while turning, and has a certain effect in preventing coating in the cooling chamber.

しかしながらこの冷却方法は未だ改善の余地が残っている。特許文献1には、冷却用空気吹込口を複数個設け、冷却用空気を複数個所から吹き込むと、冷却室内の旋回流が均一になることが記載されている。旋回流が均一化することで冷却空気によるエアカーテンが安定化されるので、コーティング防止効果は高まるが、特許文献1に記載されているような構造の空気吹込口の数を増やすとそれだけ冷却用空気の配管レイアウトが複雑化してコスト高となる。スペース上の制約からも吹込口を多数設けることは現実的ではない。   However, this cooling method still has room for improvement. Patent Document 1 describes that when a plurality of cooling air blowing ports are provided and cooling air is blown from a plurality of locations, the swirling flow in the cooling chamber becomes uniform. Since the air curtain by cooling air is stabilized by making the swirl flow uniform, the coating prevention effect is enhanced. However, if the number of air blowing ports having a structure as described in Patent Document 1 is increased, the cooling effect is increased accordingly. The air piping layout becomes complicated and expensive. It is not realistic to provide a large number of air inlets due to space constraints.

また、特許文献1に記載の発明は、旋回流を冷却室から抽気管先端へ向けて逆流させることで、抽気管の内壁におけるコーティングの発生を抑制することを狙ったものであるが、冷却用空気が逆流するとセメントキルン排ガスとの混合によって、抽気管の内壁に接触するガスの温度がコーティングの生成しやすい400〜900℃の範囲に入りやすいことが分かった。   Further, the invention described in Patent Document 1 aims to suppress the occurrence of coating on the inner wall of the extraction pipe by causing the swirling flow to flow backward from the cooling chamber toward the tip of the extraction pipe. It was found that when the air flows backward, the temperature of the gas contacting the inner wall of the extraction pipe easily falls within the range of 400 to 900 ° C. where the coating tends to be generated due to mixing with the cement kiln exhaust gas.

一方、特許文献2や特許文献3に記載の発明は、抽気されたセメントキルン排ガスを冷却空気と速やかに混合して急速に排ガスを冷却することを意図しているが、均一な旋回流は得られない。また、抽気管入口部における急速混合過程において、混合完了までの間、抽気管の内壁近傍でコーティグの原因となる揮発性成分を含む抽気ガスが高濃度で、400〜900℃の温度域に部分的に存在するので、コーティング生成の懸念は残る。   On the other hand, the inventions described in Patent Document 2 and Patent Document 3 are intended to rapidly mix the extracted cement kiln exhaust gas with cooling air to cool the exhaust gas rapidly, but a uniform swirl flow is obtained. I can't. Further, in the rapid mixing process at the inlet of the extraction pipe, the extraction gas containing a volatile component that causes coating near the inner wall of the extraction pipe is in a high concentration and is in a temperature range of 400 to 900 ° C. until the mixing is completed. As such, there remains a concern for coating formation.

そこで、本発明は、複雑な配管の取り回しを必要とせずに、均一な旋回流を発生させることのできるセメントキルン排ガス抽気処理装置及びその運転方法を提供することを第一の課題とする。本発明は、冷却用空気の逆流を防止可能なセメントキルン排ガス抽気処理装置及びその運転方法を提供することを第二の課題とする。   Then, this invention makes it the 1st subject to provide the cement kiln waste gas extraction processing apparatus which can generate | occur | produce a uniform swirling flow, and its operating method, without requiring complicated piping management. This invention makes it the 2nd subject to provide the cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus which can prevent the backflow of the air for cooling, and its operating method.

本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を重ねたところ、冷却用空気の導入口の構造を工夫することで、冷却用空気の抽気管内壁に沿った旋回流がより均一に形成され、抽気管内壁を高温のセメントキルン排ガスから保護するエアカーテンが抽気管の軸方向に長く持続することを見出した。   The present inventor conducted extensive research to solve the above problems, and by devising the structure of the cooling air inlet, the swirl flow along the inner wall of the extraction pipe for cooling air was formed more uniformly. The air curtain that protects the inner wall of the extraction pipe from the high-temperature cement kiln exhaust gas has been found to last long in the axial direction of the extraction pipe.

すなわち、本発明は一側面において、セメントキルン排ガスの一部を抽気し、抽気した排ガスを冷却用空気と混合して排ガス温度を下げて処理するセメントキルン排ガス抽気処理装置であって、
セメントキルン排ガスの一部を抽気するための円筒状の第一の抽気管と、
第一の抽気管の管壁において円筒状に開いた一つの、又は円周方向に均等間隔で配列された複数の冷却用旋回空気流導入口と、
冷却用旋回空気流導入口が設置された箇所において第一の抽気管の周囲を同心円状に囲み、円周方向に均等間隔で配列された複数の旋回羽根を収容した旋回強化ユニットと、ここで、各旋回羽根は、冷却用空気が冷却用旋回空気流導入口から第一の抽気管内に入って第一の抽気管の内壁に沿った旋回流を生じさせることができるように、第一の抽気管の内壁の接線方向又はそれよりも外側を向いており、
旋回強化ユニットの外壁の略接線方向に流体連通した一本、又は円周方向に均等間隔で配列された複数本の冷却用空気搬送ダクトと、ここで、旋回羽根の数は冷却用空気搬送ダクトの数よりも多い、
を備えるセメントキルン排ガス抽気処理装置である。
That is, in one aspect, the present invention is a cement kiln exhaust gas extraction processing device that extracts a portion of cement kiln exhaust gas, mixes the extracted exhaust gas with cooling air, and processes the exhaust gas at a reduced temperature.
A cylindrical first extraction pipe for extracting a part of the cement kiln exhaust gas;
A plurality of swirling air flow inlets for cooling arranged in a cylindrical shape in the pipe wall of the first bleed pipe, or arranged at equal intervals in the circumferential direction;
A swirl strengthening unit that concentrically surrounds the first bleed pipe at the location where the swirling air flow inlet for cooling is installed, and contains a plurality of swirl vanes arranged at equal intervals in the circumferential direction, and Each swirl vane has a first swirl flow that allows cooling air to enter the first bleed pipe from the cooling swirl air flow inlet and create a swirl flow along the inner wall of the first bleed pipe. Facing the tangential direction of the inner wall of the bleed pipe or the outside of it,
One cooling air conveyance duct arranged in fluid communication in the substantially tangential direction of the outer wall of the swirl strengthening unit or a plurality of cooling air conveyance ducts arranged at equal intervals in the circumferential direction, where the number of swirl vanes is the cooling air conveyance duct More than the number of
It is a cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus provided with.

本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置は一実施形態において、各旋回羽根は第一の抽気管の内壁の接線方向に対して10〜40°の角度外側を向いている。   In one embodiment of the cement kiln exhaust gas bleeder according to the present invention, each swirl vane faces 10 to 40 degrees outside the tangential direction of the inner wall of the first bleeder pipe.

本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置は別の一実施形態において、各旋回羽根は第一の抽気管内を流れるセメントキルン排ガスの流れ方向に対して鋭角に取り付けられている。   In another embodiment of the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention, each swirl vane is attached at an acute angle with respect to the flow direction of the cement kiln exhaust gas flowing in the first extraction pipe.

本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置は更に別の一実施形態において、冷却用空気搬送ダクトの数が2、3、又は4本である。   In still another embodiment of the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention, the number of cooling air conveyance ducts is two, three, or four.

本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置は更に別の一実施形態において、旋回羽根の数が15〜36枚である。   In still another embodiment of the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention, the number of swirling blades is 15 to 36.

本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置は更に別の一実施形態において、旋回羽根は第一の抽気管の周囲を回転することができるように回転自在に取り付けられている。   In still another embodiment of the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention, the swirl vane is rotatably attached so as to be able to rotate around the first extraction pipe.

本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置は更に別の一実施形態において、冷却用旋回空気流導入口の下流側に第一の抽気管に対して同心円環状の冷却用直進空気流導入口を更に備えており、冷却用直進空気流導入口は第一の抽気管よりも管径の大きな第二の抽気管に第一の抽気管の下流側先端を同心円状に差し込まれて形成されている。   In still another embodiment of the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention, a cooling straight air flow inlet that is concentric with the first extraction pipe is further provided downstream of the cooling swirl air inlet. The cooling straight air flow inlet is formed by concentrically inserting the downstream end of the first extraction pipe into a second extraction pipe having a diameter larger than that of the first extraction pipe.

本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置は更に別の一実施形態において、冷却用直進空気流の流れを規定する冷却用空気搬送管を更に旋回強化ユニットの下流に備えており、冷却用空気搬送管は第一及び第二の抽気管よりも管径が大きく、第一及び第二の抽気管を同心円状に囲んでおり、冷却用空気を流入させるために下流側先端が開放されており、流入した冷却用空気が第二の抽気管の外周をセメントキルン排ガスの流れ方向とは逆の方向に流れた後、第一の抽気管と第二の抽気管の差し込み口のところで反転して冷却用直進空気流導入口へ向かうことができるように上流側先端が閉鎖されている。   In still another embodiment, the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention further includes a cooling air conveying pipe that defines the flow of the cooling straight air flow further downstream of the swirl strengthening unit. The pipe is larger in diameter than the first and second bleed pipes, concentrically surrounds the first and second bleed pipes, and the downstream end is opened to allow cooling air to flow in, The cooling air that has flowed in flows in the direction opposite to the flow direction of the cement kiln exhaust gas through the outer periphery of the second extraction pipe, and then reverses and cools at the inlet of the first extraction pipe and the second extraction pipe The upstream end is closed so that it can go to the straight air flow inlet.

本発明は別の一側面において、本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置の運転方法であって、第一の抽気管の断面積をAe(m2)、第一の抽気管入口を流れるセメントキルン排ガスの平均流速をUe(m/s)、密度をρe(kg/m3)、冷却用空気搬送ダクトの数をN(本)、冷却用空気搬送ダクトの一本当たりの断面積をAt(m2)、冷却用空気搬送ダクト出口における冷却用空気の平均流速をUt(m/s)、密度をρt(kg/m3)としたとき、
(At・N・ρt・Ut2)/(Ae・ρe・Ue2)= 0.35〜10
N≧2
を満たす条件でセメントキルン排ガス抽気処理装置を運転する方法である。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for operating a cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention, wherein the cross-sectional area of the first extraction pipe is Ae (m 2 ), and the cement flows through the first extraction pipe inlet. The average flow velocity of the kiln exhaust gas is Ue (m / s), the density is ρe (kg / m 3 ), the number of cooling air conveyance ducts is N (lines), and the sectional area per cooling air conveyance duct is At. (M 2 ), when the average flow velocity of cooling air at the outlet of the cooling air conveyance duct is Ut (m / s) and the density is ρt (kg / m 3 ),
(At · N · ρt · Ut 2 ) / (Ae · ρe · Ue 2 ) = 0.35-10
N ≧ 2
This is a method of operating the cement kiln exhaust gas bleeder apparatus under conditions that satisfy the above conditions.

本発明は更に別の一側面において、本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置の運転方法であって、第一の抽気管の断面積をAe(m2)、第一の抽気管入口を流れるセメントキルン排ガスの平均流速をUe(m/s)、密度をρe(kg/m3)、冷却用空気搬送ダクトの数をN(本)、冷却用空気搬送ダクトの一本当たりの断面積をAt(m2)、冷却用空気搬送ダクト出口における冷却用空気の平均流速をUt(m/s)、密度をρt(kg/m3)、冷却用直進空気流導入口の断面積をAd(m2)、冷却用直進空気流導入口における冷却用空気の平均流速をUd(m/s)、密度をρd(kg/m3)としたとき、
(At・N・ρt・Ut2)/(Ae・ρe・Ue2)=0.15〜5
かつ
(Ad・ρd・Ud2)/(Ae・ρe・Ue2)=2.2〜360
N≧2
を満たす条件でセメントキルン排ガス抽気処理装置を運転する方法である。
In another aspect of the present invention, there is provided a method for operating a cement kiln exhaust gas bleeder according to the present invention, wherein the cross-sectional area of the first bleed pipe is Ae (m 2 ) and flows through the first bleed pipe inlet. The average flow velocity of the cement kiln exhaust gas is Ue (m / s), the density is ρe (kg / m 3 ), the number of cooling air transfer ducts is N (lines), and the cross-sectional area per cooling air transfer duct is At (m 2 ), the average flow velocity of cooling air at the outlet of the cooling air conveyance duct is Ut (m / s), the density is ρt (kg / m 3 ), and the cross-sectional area of the cooling straight air flow inlet is Ad ( m 2 ), when the average flow velocity of cooling air at the cooling straight air flow inlet is Ud (m / s) and the density is ρd (kg / m 3 ),
(At · N · ρt · Ut 2 ) / (Ae · ρe · Ue 2 ) = 0.15-5
And (Ad · ρd · Ud 2 ) / (Ae · ρe · Ue 2 ) = 2.2 to 360
N ≧ 2
This is a method of operating the cement kiln exhaust gas bleeder apparatus under conditions that satisfy the above conditions.

本発明に係る運転方法は一実施形態において、第一及び存在する場合は第二の抽気管の内壁に接触する冷却用空気とセメントキルン排ガスの混合ガスの温度を冷却用旋回空気流導入口の下流側で350℃以下に保持する。   In one embodiment, the operating method according to the present invention is the first and, if present, the temperature of the mixed gas of the cooling air and the cement kiln exhaust gas contacting the inner wall of the second extraction pipe is set at the cooling swirling air flow inlet. Hold at 350 ° C. or lower downstream.

本発明に係る運転方法は別の一実施形態において、第一及び存在する場合は第二の抽気管の内壁に接触する冷却用空気とセメントキルン排ガスの混合ガスについて、セメントキルン排ガスの濃度を冷却用旋回空気流導入口の下流側で前記混合ガスのうち最も高温の部分の温度が350℃以下に冷却されるまで10体積%未満に保持する。   In another embodiment of the operation method according to the present invention, the concentration of the cement kiln exhaust gas is cooled with respect to the mixed gas of the cooling air and the cement kiln exhaust gas in contact with the inner wall of the first extraction pipe and the first extraction pipe, if present. The temperature is kept below 10% by volume until the temperature of the hottest portion of the mixed gas is cooled to 350 ° C. or lower downstream of the swirling air flow inlet.

本発明に係る運転方法は更に別の一実施形態において、冷却用旋回空気流及び存在する場合は冷却用直進空気流が、第一及び存在する場合は第二の抽気管の下流に直接的又は間接的に連結されたセメントキルン設備のメイン排気ダクト用の排気吸引装置からの吸引力によって抽気管内を負圧にすることで発生する。   In yet another embodiment of the operating method according to the present invention, the swirling air flow for cooling and the straight air flow for cooling if present are directly or downstream of the first and second bleed pipes if present. It is generated by making the inside of the extraction pipe negative pressure by the suction force from the exhaust suction device for the main exhaust duct of the cement kiln equipment connected indirectly.

本発明によれば、セメントキルン排ガス中に含まれるアルカリ塩化物やアルカリ硫酸塩などの揮発性成分を除去するためにセメントキルン排ガスの一部を抽気管で抽気する塩素バイパス法を実施するに当たり、簡便に均一な旋回流を発生させることができる。また、本発明の好適な実施形態においては、冷却用空気が抽気管内を逆流するのを防止することも可能となる。   According to the present invention, in order to remove the volatile components such as alkali chloride and alkali sulfate contained in the cement kiln exhaust gas, in order to remove a part of the cement kiln exhaust gas with an extraction pipe, A uniform swirling flow can be easily generated. In a preferred embodiment of the present invention, it is possible to prevent the cooling air from flowing back through the extraction pipe.

本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置を備えたセメントキルン設備の一構成例である。It is an example of 1 composition of cement kiln equipment provided with the cement kiln exhaust gas extraction processing device concerning the present invention. 本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置の第一の実施形態を、抽気管の中心軸に直角な正面方向からみた図である。It is the figure which looked at 1st embodiment of the cement kiln waste gas extraction processing apparatus which concerns on this invention from the front direction orthogonal to the central axis of an extraction pipe. 本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置の第一の実施形態を、抽気管の中心軸方向からみた図である。It is the figure which looked at 1st embodiment of the cement kiln waste gas extraction processing apparatus which concerns on this invention from the center axis direction of the extraction pipe. 本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置の第二の実施形態を、抽気管の中心軸に直角な正面方向からみた図である。It is the figure which looked at 2nd embodiment of the cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus which concerns on this invention from the front direction orthogonal to the central axis of an extraction pipe. 比較用のセメントキルン排ガス抽気処理装置の例を、抽気管の中心軸に直角な正面方向からみた図である。It is the figure which looked at the example of the cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus for a comparison from the front direction orthogonal to the central axis of an extraction pipe. 比較用のセメントキルン排ガス抽気処理装置の例を、抽気管の中心軸方向からみた図である。It is the figure which looked at the example of the cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus for a comparison from the central axis direction of the extraction pipe. 抽気管の中心軸に直角な正面方向からみた実施例No.4−4の等温線図である。Example No. as seen from the front direction perpendicular to the central axis of the bleed tube. Fig. 4-4 isotherm diagram. 抽気管の中心軸に直角な正面方向からみた実施例No.4−4の等濃度線図である。Example No. as seen from the front direction perpendicular to the central axis of the bleed tube. FIG. 4 is an isodensity map of 4-4.

以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<1.セメントキルン設備>
図1は、本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置101を備えたセメントキルン設備の一構成例を示す。ロータリーキルン102から排出された揮発性成分を含有する排ガスは、主として、プレヒーター103とロータリーキルンを連結するダクトの屈曲部であるキルン入口フッド104、キルン入口フッド104から直上に延びたライジングダクト105、予熱されたセメント原料を仮焼する仮焼炉106、及びサイクロン107を図中の点線に沿って順に通過していき、キルンIDFファンなどの排気吸引装置108へと向かう。排気吸引装置を出た後は、ドライヤー109、スタビライザー110、電気集塵機111を経て、煙突から排気される。
<1. Cement kiln equipment>
FIG. 1 shows a configuration example of a cement kiln facility provided with a cement kiln exhaust gas extraction apparatus 101 according to the present invention. Exhaust gas containing volatile components discharged from the rotary kiln 102 mainly includes a kiln inlet hood 104 which is a bent portion of a duct connecting the pre-heater 103 and the rotary kiln, a rising duct 105 extending immediately above the kiln inlet hood 104, preheating A calcination furnace 106 for calcination of the cement raw material and a cyclone 107 are sequentially passed along a dotted line in the figure, and are directed to an exhaust suction device 108 such as a kiln IDF fan. After exiting the exhaust suction device, the exhaust is exhausted from the chimney through the dryer 109, the stabilizer 110, and the electrostatic precipitator 111.

キルン入口フッド104、ライジングダクト105、及び仮焼炉106の何れかの壁面にセメントキルン排ガス抽出口112を設けることができる。セメントキルン排ガス処理抽気装置の一部を構成する第一の抽気管113が該抽出口112に連結されており、ここを通ってセメントキルン排ガスの一部が抽気される。コーティング生成の原因となる揮発性成分がキルン排ガス中濃縮しやすい温度域にあるので、キルン入口フッド104、ライジングダクト105の壁面から抽気するのが好ましい。また、第一の抽気管113はセメントキルン側の壁面(図中、右側の壁面)に取り付けるのが、キルン排ガスの流速が主流に比べ相対的に遅くなっている理由により好ましい。   A cement kiln exhaust gas extraction port 112 can be provided on any wall surface of the kiln inlet hood 104, the rising duct 105, and the calcining furnace 106. A first extraction pipe 113 constituting a part of the cement kiln exhaust gas treatment extraction apparatus is connected to the extraction port 112, and a part of the cement kiln exhaust gas is extracted through this. Since the volatile component that causes the generation of the coating is in a temperature range where it is easy to concentrate in the kiln exhaust gas, it is preferable to bleed from the wall surfaces of the kiln inlet hood 104 and the rising duct 105. The first extraction pipe 113 is preferably attached to the wall surface on the cement kiln side (the wall surface on the right side in the figure) for the reason that the flow rate of the kiln exhaust gas is relatively slower than the main flow.

<2.セメントキルン排ガス抽気処理装置の第一の実施形態>
次に、図2−1及び図2−2を参照しながら本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置の第一の実施形態を説明していく。第一の抽気管113に流入したセメントキルン排ガスは、旋回強化ユニット201を通って第一の抽気管113に流入してくる冷却用空気と合流するが、冷却用空気は第一の抽気管113内を旋回しているので、両者は一気に混ざり合うことはなく、これらが下流に進行していくにつれて徐々に混合される。すなわち、冷却用空気は第一の抽気管113の内壁を旋回しながら進んでいき、これにより内壁に高温のセメントキルン排ガスが接触するのを防ぐエアカーテンが形成される。
<2. First Embodiment of Cement Kiln Exhaust Gas Extraction Processing Device>
Next, a first embodiment of the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2-1 and 2-2. The cement kiln exhaust gas flowing into the first extraction pipe 113 merges with the cooling air flowing into the first extraction pipe 113 through the swivel strengthening unit 201, but the cooling air is the first extraction pipe 113. Since they are swirling inside, they do not mix at once, but are gradually mixed as they progress downstream. That is, the cooling air advances while swirling the inner wall of the first extraction pipe 113, thereby forming an air curtain that prevents the high temperature cement kiln exhaust gas from coming into contact with the inner wall.

第一の抽気管113は円筒状である。第一の抽気管113に流入した冷却用空気が管内で旋回しながら進んで行くようにするためである。冷却用空気は、第一の抽気管113の管壁において円筒状に開いた一つの、又は円周方向に均等間隔で配列された複数の冷却用旋回空気流導入口202から流入する。冷却用旋回空気流導入口202の面積が小さいと圧力損失が大きくなって必要な冷却用空気流量が確保しづらくなるので、冷却用旋回空気流導入口202の面積は大きい方が好ましい。   The first extraction pipe 113 is cylindrical. This is because the cooling air that has flowed into the first extraction pipe 113 advances while swirling within the pipe. Cooling air flows from one of the plurality of cooling swirl air flow inlets 202 that are opened in a cylindrical shape on the tube wall of the first bleeder tube 113 or arranged at equal intervals in the circumferential direction. If the area of the cooling swirling air flow inlet 202 is small, the pressure loss increases and it becomes difficult to secure a necessary cooling air flow rate. Therefore, it is preferable that the area of the cooling swirling air flow inlet 202 is large.

円筒状に開いた一つの冷却用旋回空気流導入口202を設ける場合は、第一の抽気管113を断面方向に2箇所切断することで形成することができる。図2−2は、この場合にセメントキルン排ガス抽気処理装置を抽気管113の中心軸方向からみた断面図を示している。中央に点線で描かれた円は切り取られた抽気管の管壁の位置を示す。一方、冷却用旋回空気流導入口202を複数設ける場合には、旋回流が安定化するように、第一の抽気管113の円周方向に均等間隔で複数配列することが望ましく、更にはすべて同一形状及び大きさとすることが望ましい。   In the case of providing one cooling swirl air flow inlet 202 that is opened in a cylindrical shape, it can be formed by cutting the first extraction pipe 113 at two points in the cross-sectional direction. FIG. 2-2 shows a cross-sectional view of the cement kiln exhaust gas bleeder from the central axis direction of the bleeder tube 113 in this case. A circle drawn with a dotted line in the center indicates the position of the extracted bleeder tube wall. On the other hand, when a plurality of cooling swirling air flow inlets 202 are provided, it is desirable that a plurality of cooling swirl air flow inlets 202 be arranged at equal intervals in the circumferential direction of the first extraction pipe 113 so that the swirling flow is stabilized. It is desirable to have the same shape and size.

円周方向に均等間隔で配列された複数の旋回羽根203を収容した旋回強化ユニット201が、冷却用旋回空気流導入口202が設置された箇所において、第一の抽気管113の周囲を同心円状に囲むように設置される。旋回強化ユニット201内に収容された旋回羽根203は、冷却用空気が冷却用旋回空気流導入口202から第一の抽気管113内に入って第一の抽気管113の内壁に沿った旋回流を生じさせることができるように、第一の抽気管113を中心軸方向から観察して、第一の抽気管113の内壁の接線方向又はそれよりも外側を向いている。   A swirl strengthening unit 201 containing a plurality of swirl vanes 203 arranged at equal intervals in the circumferential direction has a concentric circle around the first extraction pipe 113 at a location where the swirl air flow inlet 202 for cooling is installed. It is installed to surround. The swirl vane 203 accommodated in the swirl strengthening unit 201 has a swirl flow along the inner wall of the first bleeder tube 113 as cooling air enters the first bleeder tube 113 through the cooling swirl airflow inlet 202. When the first bleeder tube 113 is observed from the central axis direction, the first bleeder tube 113 faces the tangential direction of the inner wall of the first bleeder tube 113 or the outside thereof.

第一の抽気管113の上流側への冷却用空気の逆流又は逆拡散を抑制するためには、一実施形態において、各旋回羽根は第一の抽気管113を中心軸方向から観察して、第一の抽気管113の内壁の接線方向に対して10〜40°の角度αだけ外側を向いているのが好ましい。この角度が10°未満だと十分な旋回流が得られず、40°を超えると逆流が起きやすくなる。   In order to suppress the backflow or reverse diffusion of the cooling air to the upstream side of the first bleed pipe 113, in one embodiment, each swirl vane observes the first bleed pipe 113 from the central axis direction, It is preferable that the first bleed pipe 113 faces outward by an angle α of 10 to 40 ° with respect to the tangential direction of the inner wall of the first bleed pipe 113. If this angle is less than 10 °, a sufficient swirling flow cannot be obtained, and if it exceeds 40 °, backflow tends to occur.

第一の抽気管113の上流側への冷却用空気の逆流又は逆拡散を抑制するためには、別の一実施形態において、各旋回羽根203は第一の抽気管113内を流れるセメントキルン排ガスの流れ方向に対して鋭角に、例えば1〜10°の角度βで取り付けることができる。   In order to suppress the backflow or reverse diffusion of the cooling air to the upstream side of the first extraction pipe 113, in another embodiment, each swirl vane 203 is a cement kiln exhaust gas flowing in the first extraction pipe 113. Can be attached at an acute angle with respect to the flow direction, for example at an angle β of 1-10 °.

第一の抽気管113内で円周方向に均一な旋回流を生じさせるために、旋回羽根203は第一の抽気管113の円周方向に均等間隔に配列されているのが好ましく、更にはすべて同じ形状と大きさで作ることが好ましい。   In order to generate a uniform swirl flow in the circumferential direction in the first bleed pipe 113, the swirl vanes 203 are preferably arranged at equal intervals in the circumferential direction of the first bleed pipe 113. It is preferable to make them all in the same shape and size.

更に、旋回強化ユニット201の円筒状の外壁の略接線方向に一本、又は円周方向に均等間隔で配列された複数本の冷却用空気搬送ダクト205が流体連通されている。第一の抽気管113内で安定な旋回流を生じさせるために、複数の冷却用空気搬送ダクト205が旋回強化ユニット201の円周方向に均等間隔に配列されていることが好ましい。冷却用空気搬送ダクト205の本数が多ければ、それだけ生成する旋回流も安定化し、必要な冷却用空気流量も全体として減らすことができるが、スペース上の制約やダクトのレイアウトが複雑化するという問題から、冷却用空気搬送ダクト205は2、3、又は4本程度とするのが好ましい。   Further, one cooling air conveying duct 205 arranged in a substantially tangential direction of the cylindrical outer wall of the turning strengthening unit 201 or arranged at equal intervals in the circumferential direction is in fluid communication. In order to generate a stable swirl flow in the first extraction pipe 113, it is preferable that a plurality of cooling air transfer ducts 205 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the swirl strengthening unit 201. If the number of cooling air transfer ducts 205 is large, the generated swirl flow can be stabilized and the required cooling air flow rate can be reduced as a whole, but the problem is that the space constraints and the duct layout are complicated. Therefore, it is preferable that the number of cooling air conveyance ducts 205 be about 2, 3, or 4.

抽気管内を流れる旋回流が円周方向に均一化するという目的からみて、旋回羽根203の数は冷却用空気搬送ダクト205の数よりも多くすることが重要となる。旋回羽根203の数が冷却用空気搬送ダクト205の数よりも多くなることで円周方向に冷却用空気が分散されて第一の抽気管113に送り込まれるので、冷却用空気搬送ダクト205から旋回羽根203を介さずに直接に第一の抽気管113に送り込むよりも、冷却用空気搬送ダクト205から流入する冷却用空気は第一の抽気管113内で円周方向の旋回流が均一化されることになる。   In view of the purpose of making the swirl flow flowing in the bleed pipe uniform in the circumferential direction, it is important that the number of swirl vanes 203 is larger than the number of cooling air transport ducts 205. Since the number of swirl vanes 203 is larger than the number of cooling air conveyance ducts 205, the cooling air is dispersed in the circumferential direction and sent to the first extraction pipe 113. Rather than being sent directly to the first bleed pipe 113 without passing through the blades 203, the cooling air flowing in from the cooling air transfer duct 205 has a uniform swirling flow in the circumferential direction in the first bleed pipe 113. It will be.

そのため、旋回羽根203の数は基本的には多い方がよいが、あまり多くても効果が実質的に飽和するため、15〜36枚程度が一般的であり、20〜30枚程度が好ましい。   For this reason, the number of swirl blades 203 should basically be large, but if the number is too large, the effect is substantially saturated, so about 15 to 36 sheets are common, and about 20 to 30 sheets are preferred.

旋回羽根203は、第一の抽気管113の周囲を回転することができるように回転自在に取り付けることが好ましい。これにより、各旋回羽根203を介して第一の抽気管113内に流入する冷却用空気の流量がより均一化されるので、旋回流も円周方向に均一化する。例えば、第一の抽気管113の中心軸を中心にして第一の抽気管113の外壁の周囲を滑らかに回転し、冷却用空気が通過するための開口部を有する円筒状の回転体に対して、旋回羽根203を取り付けることができる。   It is preferable that the swirl vane 203 is rotatably attached so as to be able to rotate around the first extraction pipe 113. As a result, the flow rate of the cooling air flowing into the first extraction pipe 113 via each swirl vane 203 is made more uniform, so that the swirl flow is also made uniform in the circumferential direction. For example, with respect to a cylindrical rotating body having an opening for allowing cooling air to smoothly rotate around the outer wall of the first extraction pipe 113 around the central axis of the first extraction pipe 113 Thus, the swirl vane 203 can be attached.

旋回羽根203が回転する場合、旋回羽根203を長くし、旋回強化ユニット201の円筒状の内壁と旋回羽根203の先端の距離を短くする方が回転速度は大きくなり、旋回流も強化される。例えば、第一の抽気管113の中心軸からその外壁までの距離をD1、第一の抽気管113の中心軸から旋回強化ユニット201の円筒の内壁までの距離をD2、旋回羽根203の径方向の距離をdとすると、d/(D2―D1)は0.5以下とすることができ、好ましくは0.2以下とすることができる。   When the swirl vane 203 rotates, the swirl vane 203 is lengthened, and the rotational speed is increased and the swirl flow is strengthened by shortening the distance between the cylindrical inner wall of the swirl reinforcing unit 201 and the tip of the swirl vane 203. For example, the distance from the central axis of the first bleed pipe 113 to its outer wall is D1, the distance from the central axis of the first bleed pipe 113 to the cylindrical inner wall of the swirl strengthening unit 201 is D2, and the radial direction of the swirl vane 203 D / (D2-D1) can be set to 0.5 or less, preferably 0.2 or less.

一方、旋回羽根203が旋回強化ユニット201内で動かないで固定されている場合には、旋回羽根203と旋回ユニットの内壁の間には冷却用空気搬送ダクト205から流入した冷却空気流が旋回ユニット全体に行き渡るように十分なクリアランスを設けるのが望ましい。従って、例えば、d/(D2―D1)は0.5以上とすることが好ましい。   On the other hand, when the swirl vane 203 is fixed without moving in the swirl strengthening unit 201, the cooling air flow flowing from the cooling air transfer duct 205 is interposed between the swirl vane 203 and the inner wall of the swirl unit. It is desirable to provide a sufficient clearance so as to spread throughout. Therefore, for example, d / (D2-D1) is preferably 0.5 or more.

<3.セメントキルン排ガス抽気処理装置の第二の実施形態>
次に、図3を参照しながら本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置の第二の実施形態を説明していく。第二の実施形態に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置は、第一の実施形態で説明した装置構成に加えて、冷却用旋回空気流導入口202の下流側に第一の抽気管113に対して同心円環状の冷却用直進空気流導入口301を備える。冷却用直進空気流導入口301は第一の抽気管113よりも管径の大きな第二の抽気管302に第一の抽気管113の下流側先端を同心円状に差し込むことで形成することができる。冷却用空気は第一の抽気管113と第二の抽気管302の隙間から流入し、第二の抽気管302の内壁に沿ってセメントキルン排ガスの進行方向と同一方向に直進していく。
<3. Second embodiment of cement kiln exhaust gas bleeder>
Next, a second embodiment of the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition to the apparatus configuration described in the first embodiment, the cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus according to the second embodiment is connected to the first extraction pipe 113 on the downstream side of the cooling swirling air flow inlet 202. A concentric annular cooling straight air flow inlet 301 is provided. The straight air flow inlet 301 for cooling can be formed by concentrically inserting the downstream end of the first extraction pipe 113 into the second extraction pipe 302 having a larger diameter than the first extraction pipe 113. . The cooling air flows from the gap between the first extraction pipe 113 and the second extraction pipe 302 and travels straight along the inner wall of the second extraction pipe 302 in the same direction as the cement kiln exhaust gas.

先に述べた旋回空気流に加えて直進空気流を流すことによって、抽気管内壁を高温のセメントキルン排ガスから保護するエアカーテンが強化されるので、抽気管の内壁付近のガス流の温度を低温に保ち、また、内壁付近のセメントキルン排ガスの濃度を低下させる効果が増強される。また、旋回空気流のみだと冷却用空気の逆流が生じやすくなるが、直進空気流を併用することで冷却に必要な旋回空気流を減らすことができる。そのため、冷却用空気が逆流するのを防止する効果がある。   The air curtain that protects the inner wall of the extraction pipe from high-temperature cement kiln exhaust gas is strengthened by flowing a straight air flow in addition to the swirling air flow described above, so the temperature of the gas flow near the inner wall of the extraction pipe is lowered. And the effect of reducing the concentration of the cement kiln exhaust gas in the vicinity of the inner wall is enhanced. Further, when only the swirling air flow is used, the backflow of the cooling air is likely to occur, but the swirling air flow necessary for cooling can be reduced by using the straight air flow together. Therefore, there is an effect of preventing the cooling air from flowing backward.

本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置は更に、冷却用直進空気流の流れを規定する冷却用空気搬送管303を備えることができる。冷却用空気搬送管303は第一及び第二の抽気管よりも管径が大きく、第一及び第二の抽気管を同心円状に囲んでおり、冷却用空気を流入させるために下流側先端が開放されている。そして、流入した冷却用空気が第二の抽気管302の外周をセメントキルン排ガスの流れ方向とは逆の方向に流れた後、第一の抽気管113と第二の抽気管302の差し込み口のところで反転して冷却用直進空気流導入口301へ向かうことができるように上流側先端が閉鎖されている。第二の抽気管302の外周を流れる冷却用空気によって、第二の抽気管302が冷却される効果が得られる。   The cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention can further include a cooling air conveyance pipe 303 that defines the flow of the cooling straight air flow. The cooling air conveying pipe 303 has a larger diameter than the first and second bleed pipes, surrounds the first and second bleed pipes in a concentric circle shape, and has a downstream end to allow cooling air to flow in. It is open. Then, after the cooling air that has flowed flows in the direction opposite to the flow direction of the cement kiln exhaust gas on the outer periphery of the second extraction pipe 302, the inlet of the first extraction pipe 113 and the second extraction pipe 302 is inserted. By the way, the upstream end is closed so that it can be reversed and headed toward the cooling straight air flow inlet 301. An effect of cooling the second extraction pipe 302 by the cooling air flowing on the outer periphery of the second extraction pipe 302 is obtained.

<4.セメントキルン排ガス抽気処理装置の運転方法>
セメントキルン排ガス抽気処理装置101は装置内部、とりわけ第一及び存在する場合には第二の抽気管の内壁でのコーティングの発生が効果的に抑制できる条件で運転することが望まれる。そのためにはまず、第一及び存在する場合には第二の抽気管302の内壁に接触する冷却用空気とセメントキルン排ガスの混合ガスの温度を冷却用旋回空気流導入口202の下流側で350℃以下に保持するのに十分な流量の冷却用空気を導入することが望まれる。抽気管の内壁に接触する混合ガスの温度が350℃以下であれば、アルカリ塩化物やアルカリ硫酸塩などの揮発性成分は完全に固化して粉体となっているので、内壁への付着が実質的に防止できる。
<4. Operation method of cement kiln exhaust gas extraction system>
It is desired that the cement kiln exhaust gas bleeder 101 is operated under conditions that can effectively suppress the occurrence of coating on the inside of the device, particularly the first and, if present, the inner wall of the second bleeder. For this purpose, first, the temperature of the mixed gas of the cooling air and the cement kiln exhaust gas contacting the inner wall of the first and second bleed pipes 302 is set to 350 at the downstream side of the cooling swirling air flow inlet 202. It is desirable to introduce cooling air at a flow rate sufficient to maintain the temperature below. If the temperature of the mixed gas in contact with the inner wall of the bleed pipe is 350 ° C or lower, volatile components such as alkali chlorides and alkali sulfates are completely solidified to form a powder. It can be substantially prevented.

また、第一及び存在する場合には第二の抽気管の内壁に接触する上記混合ガス中のセメントキルン排ガスの濃度は、冷却用旋回空気流導入口202の下流側において冷却用空気とセメントキルン排ガスの混合ガスのうち最も高温の部分(一般には抽気管の中心軸付近)の温度が350℃以下に冷却されるまでは、10体積%未満、好ましくは5体積%未満に保持されるように冷却用空気流量を調節することがコーティングの発生を抑制する上で望ましい。逆に言えば、上記混合ガスの最も高温の部分が350℃以下であれば、内壁に接触する上記混合ガス中のセメントキルン排ガスの濃度を気にする必要はないので、旋回流を乱して冷却用空気とセメントキルン排ガスを一気に混合させることができる。このとき、コーティングが発生する心配はほとんどない。発生した粉体は排気吸引装置の上流側に集塵機115を設けることで回収することができる。   In addition, the concentration of the cement kiln exhaust gas in the mixed gas contacting the inner wall of the first and second bleed pipes, if present, is such that the cooling air and the cement kiln are downstream of the cooling swirl air flow inlet 202. Until the temperature of the hottest part of the mixed gas of the exhaust gas (generally near the central axis of the bleed pipe) is cooled to 350 ° C. or less, it is kept below 10% by volume, preferably below 5% by volume. Adjusting the cooling air flow rate is desirable for suppressing the occurrence of coating. In other words, if the hottest part of the mixed gas is 350 ° C. or less, there is no need to worry about the concentration of the cement kiln exhaust gas in the mixed gas contacting the inner wall. Cooling air and cement kiln exhaust gas can be mixed at once. At this time, there is almost no worry about the occurrence of coating. The generated powder can be collected by providing a dust collector 115 upstream of the exhaust suction device.

本発明者の検討結果によれば、本発明に係る第一の実施形態に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置101を運転する場合、第一の抽気管113の断面積をAe(m2)、第一の抽気管113入口を流れるセメントキルン排ガスの平均流速をUe(m/s)、密度をρe(kg/m3)、冷却用空気搬送ダクト205の数をN(本)、冷却用空気搬送ダクト205の一本当たりの断面積をAt(m2)、冷却用空気搬送ダクト205出口における冷却用空気の平均流速をUt(m/s)、密度をρt(kg/m3)としたとき、
(At・N・ρt・Ut2)/(Ae・ρe・Ue2)= 0.35〜10、好ましくは1〜10
及びN≧2
を満たす条件でセメントキルン排ガス抽気処理装置を運転することで、抽気管内に均一な旋回流が生成し、エアカーテンを安定に持続させることができる。
According to the examination result of the present inventor, when operating the cement kiln exhaust gas bleeder processing apparatus 101 according to the first embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the first bleed pipe 113 is Ae (m 2 ), The average flow velocity of the cement kiln exhaust gas flowing through the inlet of one extraction pipe 113 is Ue (m / s), the density is ρe (kg / m 3 ), the number of cooling air transfer ducts 205 is N (main), and the cooling air transfer When the sectional area per duct 205 is At (m 2 ), the average flow velocity of cooling air at the outlet of the cooling air conveyance duct 205 is Ut (m / s), and the density is ρt (kg / m 3 ). ,
(At · N · ρt · Ut 2 ) / (Ae · ρe · Ue 2 ) = 0.35-10, preferably 1-10
And N ≧ 2
By operating the cement kiln exhaust gas extraction device under conditions that satisfy the above conditions, a uniform swirling flow is generated in the extraction pipe, and the air curtain can be stably maintained.

本発明者の検討結果によれば、本発明に係る第二の実施形態に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置101を運転する場合、第一の抽気管113の断面積をAe(m2)、第一の抽気管113入口を流れるセメントキルン排ガスの平均流速をUe(m/s)、密度をρe(kg/m3)、冷却用空気搬送ダクト205の数をN(本)、冷却用空気搬送ダクト205の一本当たりの断面積をAt(m2)、冷却用空気搬送ダクト205出口における冷却用空気の平均流速をUt(m/s)、密度をρt(kg/m3)、冷却用直進空気流導入口301の断面積をAd(m2)、冷却用直進空気流導入口301における冷却用空気の平均流速をUd(m/s)、密度をρd(kg/m3)としたとき、
(At・N・ρt・Ut2)/(Ae・ρe・Ue2)=0.15〜5、好ましくは0.15〜4かつ
(Ad・ρd・Ud2)/(Ae・ρe・Ue2)=2.2〜360、好ましくは2.2〜100
及びN≧2
を満たす条件でセメントキルン排ガス抽気処理装置を運転することで、抽気管内に均一な旋回流が生成し、エアカーテンを安定に持続させることができる。
According to the examination results of the present inventors, when operating the cement kiln exhaust gas extraction apparatus 101 according to the second embodiment of the present invention, the sectional area of the first extraction pipe 113 is Ae (m 2 ), The average flow velocity of the cement kiln exhaust gas flowing through the inlet of one extraction pipe 113 is Ue (m / s), the density is ρe (kg / m 3 ), the number of cooling air transfer ducts 205 is N (main), and the cooling air transfer The cross-sectional area per duct 205 is At (m 2 ), the average flow velocity of cooling air at the outlet of the cooling air conveyance duct 205 is Ut (m / s), the density is ρt (kg / m 3 ), and for cooling The cross-sectional area of the straight air flow inlet 301 is Ad (m 2 ), the average flow velocity of the cooling air in the cooling straight air flow inlet 301 is Ud (m / s), and the density is ρd (kg / m 3 ). When
(At · N · ρt · Ut 2 ) / (Ae · ρe · Ue 2 ) = 0.15 to 5, preferably 0.15 to 4 and (Ad · ρd · Ud 2 ) / (Ae · ρe · Ue 2 ) = 2.2-360, preferably 2.2-100
And N ≧ 2
By operating the cement kiln exhaust gas extraction device under conditions that satisfy the above conditions, a uniform swirling flow is generated in the extraction pipe, and the air curtain can be stably maintained.

また、本発明に係るセメントキルン排ガス抽気処理装置の運転条件の一例では、抽気流量(Ae・Ue)に対する冷却空気流量(N・At・Ut+Ad・Ud)の比を1〜10とすることができ、典型的な例では1〜5とすることができ、更には1〜2とすることができる。すなわち、本発明によれば、冷却用空気の均一な旋回流が得られ、安定なエアカーテンが形成されるため、コーティングの発生を防止するのに必要な冷却空気量が少なくて済む。   Moreover, in an example of the operating conditions of the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to the present invention, the ratio of the cooling air flow rate (N · At · Ut + Ad · Ud) to the extraction flow rate (Ae · Ue) can be set to 1 to 10. In a typical example, it can be 1 to 5, and further can be 1 to 2. That is, according to the present invention, a uniform swirling flow of cooling air is obtained and a stable air curtain is formed, so that the amount of cooling air required to prevent the occurrence of coating can be reduced.

冷却用空気は、冷却用空気搬送ダクト205及び/又は冷却用空気搬送管303の上流側に送風機を設けて冷却用空気を抽気管内に押し込むように供給してもよいが、装置構成の簡便性の観点からは、抽気管の下流に直接的又は間接的に連結された排気吸引装置からの吸引力によって抽気管内を負圧にすることで引き込むように供給することもできる。排気吸引装置は個別に設けることもできるが、図1に記載のように、セメントキルン設備のメイン排気ダクト用の排気吸引装置108に兼務させるのが簡便であり、装置の簡素化にも寄与する。   The cooling air may be supplied by providing a blower upstream of the cooling air conveyance duct 205 and / or the cooling air conveyance pipe 303 so as to push the cooling air into the extraction pipe. From this point of view, it is also possible to supply the suction pipe by drawing it into a negative pressure by using a suction force from an exhaust suction device connected directly or indirectly downstream of the extraction pipe. Although the exhaust suction device can be provided individually, as shown in FIG. 1, it is easy to make the exhaust suction device 108 for the main exhaust duct of the cement kiln facility also serve as a simpler device. .

以下、コンピュータ(CRADLE社製のSCRYU Tetraソフト)によるシミュレーションを使った本発明の実施例を説明する。   An embodiment of the present invention using a computer (SCRYU Tetra software manufactured by CRADLE) will be described below.

<例1(比較):旋回強化ユニットがないセメントキルン排ガス抽気処理装置>
図4−1及び図4−2に例示されるような、旋回強化ユニットがないセメントキルン排ガス抽気処理装置を用いたときの、抽気管内の温度分布及び排ガスの濃度分布をコンピュータシミュレーションにより調べた。当該抽気処理装置は円筒状に開いた一つの冷却用旋回空気流導入口を有する。装置の運転条件は以下である。
・抽気管断面積Ae:0.196m2
・抽気流速Ue:13.2m/s
・セメントキルン排ガス密度ρe:0.259kg/m3
・冷却用空気搬送ダクト数:2本(均等間隔)
・冷却用空気搬送ダクト断面積At:0.04m2/本
・冷却用旋回空気流速Ut:9.48m/s
・冷却用旋回空気密度ρt:1.23kg/m3
・セメントキルン排ガス温度:1100℃
・冷却用旋回空気温度:20℃
<Example 1 (comparison): Cement kiln exhaust gas extraction device without swivel strengthening unit>
The temperature distribution in the extraction pipe and the concentration distribution of the exhaust gas were examined by computer simulation when a cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus without a swirl strengthening unit as exemplified in FIGS. 4-1 and 4-2 was used. The extraction processing apparatus has one cooling swirl air flow inlet that is opened in a cylindrical shape. The operating conditions of the device are as follows.
・ Bleeding tube cross-sectional area Ae: 0.196 m 2
・ Bleeding flow velocity Ue: 13.2 m / s
・ Cement kiln exhaust gas density ρe: 0.259 kg / m 3
・ Number of cooling air conveyance ducts: 2 (equal spacing)
・ Cross sectional area of air conveying duct for cooling At: 0.04 m 2 / line ・ Swirl air flow velocity for cooling Ut: 9.48 m / s
・ Swirl air density for cooling ρt: 1.23 kg / m 3
・ Cement kiln exhaust gas temperature: 1100 ℃
・ Swirl air temperature for cooling: 20 ℃

シミュレーションの結果、冷却用旋回空気流導入口の上流側のガス温度が低下している様子が見られた。これは冷却空気が抽気管を逆流していることを示している。また、この付近のガス温度は上流側から下流側に向かって約1100℃から約150℃まで分布しており、コーティングの発生しやすい400〜900℃のガスが抽気管内壁に接触している様子が見られた。また、抽気管内壁に接触している400〜900℃の混合ガス中の排ガス濃度は高く、10体積%以上であった。   As a result of the simulation, it was found that the gas temperature on the upstream side of the cooling swirling air flow inlet decreased. This indicates that the cooling air is flowing backward through the extraction pipe. Further, the gas temperature in this vicinity is distributed from about 1100 ° C. to about 150 ° C. from the upstream side to the downstream side, and the gas at 400 to 900 ° C. that is likely to be coated is in contact with the inner wall of the extraction pipe. It was observed. Moreover, the exhaust gas concentration in the 400-900 degreeC mixed gas which is contacting the bleeder pipe inner wall was high, and was 10 volume% or more.

<例2(発明例):旋回強化ユニットを設けたセメントキルン排ガス抽気処理装置>
例1に対して、図2−1及び図2−2に例示したタイプの旋回強化ユニットを設けたセメントキルン排ガス抽気処理装置を用いたときの、抽気管内の温度分布及び排ガスの濃度分布をコンピュータシミュレーションにより調べた。装置の運転条件は以下の条件で旋回羽根を設けた以外は例1と同一とした。
・旋回羽根本数:24枚(均等間隔)
・各旋回羽根の接線方向に対する角度α:60°
・各旋回羽根の排ガスの流れ方向に対する角度β:0°
・旋回羽根の回転の有無:無し
・クリアランスd/(D2―D1):0.5
<Example 2 (Invention Example): Cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus provided with a swirl strengthening unit>
Compared to Example 1, the temperature distribution in the extraction pipe and the concentration distribution of the exhaust gas when the cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus provided with the swirl strengthening unit of the type illustrated in FIGS. It was investigated by simulation. The operating conditions of the apparatus were the same as in Example 1 except that swirl vanes were provided under the following conditions.
・ Number of swirling blades: 24 (equal intervals)
・ Angle α relative to the tangential direction of each swirl blade: 60 °
・ An angle β of each swirl vane with respect to the flow direction of exhaust gas: 0 °
・ Swivel blade rotation: None ・ Clearing d / (D2-D1): 0.5

シミュレーションの結果、冷却空気が抽気管を逆流する様子は観察されたが、抽気管の中心軸方向から抽気管内の等温線を観察した場合、例1に比べ、乱れが少なくなり、同心円状に近づいた。   As a result of the simulation, the cooling air was observed to flow backward through the bleed pipe. However, when the isotherm in the bleed pipe is observed from the central axis direction of the bleed pipe, the disturbance is less than in Example 1 and approaches a concentric circle. It was.

<例3(発明例):旋回強化ユニットを設けたセメントキルン排ガス抽気処理装置>
各旋回羽根の接線方向に対する角度αを30°にした以外は、例2と同一の運転条件とした。
<Example 3 (invention example): Cement kiln exhaust gas extraction device provided with a swirl strengthening unit>
The operating conditions were the same as in Example 2 except that the angle α with respect to the tangential direction of each swirl vane was 30 °.

シミュレーションの結果、冷却空気の逆流が例1に比べ顕著に抑制されていた。また、抽気管の中心軸方向から抽気管内の等温線を観察した場合、例1に比べ、乱れが少なくなり、同心円状に近づいた。   As a result of the simulation, the backflow of the cooling air was significantly suppressed as compared with Example 1. In addition, when the isotherm in the bleed tube was observed from the central axis direction of the bleed tube, the disturbance was less than that in Example 1, and the concentric shape was approached.

<例4:旋回空気と直進空気の併用>
旋回強化ユニットを設け、更に冷却用直進空気流導入口を備えた図3に例示したタイプのセメントキルン排ガス抽気処理装置を用いたときの、抽気管内の温度分布及び排ガスの濃度分布をコンピュータシミュレーションにより調べた。ここでは、旋回空気流と直進空気流の合計流量を概ね3m3/sにして、旋回空気流と直進空気流の比率を変化させた。
装置の運転条件は以下である。
・抽気管断面積Ae:0.196m2
・抽気流速Ue:13.2m/s
・セメントキルン排ガス密度ρe:0.259kg/m3
・冷却用空気搬送ダクト数:4本(均等間隔)
・冷却用空気搬送ダクト断面積At:0.04m2/本
・冷却用旋回空気流速Ut:表1参照
・冷却用旋回空気密度ρt:表1参照
・冷却用直進空気流導入口断面積Ad:0.0306m2
・冷却用直進空気流速Ud:表1参照
・冷却用直進空気密度ρd:表1参照
・セメントキルン排ガス温度:1100℃
・冷却用旋回空気温度:20℃
・旋回羽根本数:24枚(均等間隔)
・各旋回羽根の接線方向に対する角度α:30°
・各旋回羽根の排ガスの流れ方向に対する角度β:0°
・旋回羽根の回転の有無:無し
・クリアランスd/(D2―D1):0.5
<Example 4: Combined use of swirling air and straight air>
The temperature distribution in the extraction pipe and the concentration distribution of the exhaust gas when using the cement kiln exhaust gas extraction processing device of the type illustrated in FIG. 3 provided with a swirl strengthening unit and further provided with a straight air flow inlet for cooling is calculated by computer simulation. Examined. Here, the total flow rate of the swirling air flow and the straight air flow was approximately 3 m 3 / s, and the ratio of the swirling air flow and the straight air flow was changed.
The operating conditions of the device are as follows.
・ Bleeding tube cross-sectional area Ae: 0.196 m 2
・ Bleeding flow velocity Ue: 13.2 m / s
・ Cement kiln exhaust gas density ρe: 0.259 kg / m 3
・ Cooling air transport ducts: 4 (equal spacing)
・ Cross-air conveyance duct cross-sectional area At: 0.04 m 2 / line ・ Cooling swirl air flow velocity Ut: See Table 1 ・ Cooling swirl air density ρt: See Table 1 ・ Cooling straight air flow inlet cross-sectional area Ad: 0.0306m 2
・ Cooling straight air flow velocity Ud: See Table 1 ・ Cooling straight air density ρd: See Table 1 ・ Cement kiln exhaust gas temperature: 1100 ° C.
・ Swirl air temperature for cooling: 20 ℃
・ Number of swirling blades: 24 (equal intervals)
・ Angle α relative to the tangential direction of each swirl blade: 30 °
・ An angle β of each swirl vane with respect to the flow direction of exhaust gas: 0 °
・ Swivel blade rotation: None ・ Clearing d / (D2-D1): 0.5

シミュレーションの結果を表1に示す。同量の冷却空気を流す場合には、直進流のみよりも、旋回流のみ又は直進流と旋回流の組み合わせの方が抽気管の内壁近傍のガス温度及び排ガス濃度が下流に向かって低く維持され、エアカーテンの保持効果が高かった。また、旋回流の比率を高くするにつれてエアカーテンの保持効果は向上した。一方で、直進流の比率を高くした方が逆流は少なかった。参考用に、No.4−4の等温線図を図5に、等濃度線図を図6に示す。
評価は、冷却用旋回空気流導入口の下流側で、抽気管の内壁に接触する350℃を超えるガスが存在せず、且つ、ガスの最も高温の部分の温度が350℃以下に冷却されるまで抽気管の内壁に接触するガスのセメントキルン排ガスの濃度が10体積%未満に維持できた場合を◎、冷却用旋回空気流導入口の下流側で、抽気管の内壁に接触する350℃を超えるガスが存在しなかった場合を○、冷却用旋回空気流導入口の下流側で、抽気管の内壁に接触する350℃を超えるガスが一部存在した場合を△、冷却用旋回空気流導入口の下流側で、抽気管の内壁に接触する350℃を超えるガスが多く存在した場合を×とした。
The simulation results are shown in Table 1. When flowing the same amount of cooling air, the gas temperature and exhaust gas concentration in the vicinity of the inner wall of the extraction pipe are kept lower in the swirl flow alone or the combination of the straight flow and the swirl flow, rather than the straight flow alone. The air curtain retention effect was high. Moreover, the holding effect of the air curtain improved as the swirl flow ratio increased. On the other hand, the higher the ratio of straight flow, the less backflow. For reference, no. An isotherm diagram of 4-4 is shown in FIG. 5, and an isoconcentration diagram is shown in FIG.
In the evaluation, there is no gas exceeding 350 ° C. in contact with the inner wall of the bleed pipe on the downstream side of the cooling swirling air flow inlet, and the temperature of the hottest portion of the gas is cooled to 350 ° C. or lower. ◎ When the cement kiln exhaust gas concentration in contact with the inner wall of the extraction pipe can be maintained at less than 10% by volume, 350 ° C. in contact with the inner wall of the extraction pipe on the downstream side of the cooling swirling air flow inlet ◯ when there is no excess gas, △ when there is a part of the gas that exceeds 350 ° C in contact with the inner wall of the extraction pipe on the downstream side of the cooling swirling air flow inlet, and introducing the swirling air flow for cooling The case where there was a lot of gas exceeding 350 ° C. in contact with the inner wall of the bleed pipe on the downstream side of the mouth was marked as x.

<例5:導入する合計冷却空気量の影響>
旋回強化ユニットを設け、更に冷却用直進空気流導入口を備えたセメントキルン排ガス抽気処理装置を用いたときの、抽気管内の温度分布及び排ガスの濃度分布をコンピュータシミュレーションにより調べた。ここでは、旋回空気流と直進空気流の合計流量を変化させた。
装置の運転条件は以下である。
・抽気管断面積Ae:0.196m2
・抽気流速Ue:13.2m/s
・セメントキルン排ガス密度ρe:0.259kg/m3
・冷却用空気搬送ダクト数:4本(均等間隔)
・冷却用空気搬送ダクト断面積At:0.04m2/本
・冷却用旋回空気流速Ut:表2参照
・冷却用旋回空気密度ρt:表2参照
・冷却用直進空気流導入口断面積Ad:0.0306m2
・冷却用直進空気流速Ud:表2参照
・冷却用直進空気密度ρd:表2参照
・セメントキルン排ガス温度:1100℃
・冷却用旋回空気温度:20℃
・旋回羽根本数:24枚(均等間隔)
・各旋回羽根の接線方向に対する角度α:30°
・各旋回羽根の排ガスの流れ方向に対する角度β:0°
・旋回羽根の回転の有無:無し
・クリアランスd/(D2―D1):0.5
<Example 5: Influence of the total amount of cooling air to be introduced>
The temperature distribution in the extraction pipe and the concentration distribution of the exhaust gas were examined by computer simulation when a cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus equipped with a swirl strengthening unit and further provided with a straight air flow inlet for cooling was used. Here, the total flow rate of the swirling air flow and the straight air flow was changed.
The operating conditions of the device are as follows.
・ Bleeding tube cross-sectional area Ae: 0.196 m 2
・ Bleeding flow velocity Ue: 13.2 m / s
・ Cement kiln exhaust gas density ρe: 0.259 kg / m 3
・ Cooling air transport ducts: 4 (equal spacing)
・ Cross-air conveyance duct cross-sectional area At: 0.04 m 2 / line ・ Cooling swirl air flow velocity Ut: See Table 2 ・ Cooling swirl air density ρt: See Table 2 ・ Cooling straight air flow inlet cross-sectional area Ad: 0.0306m 2
・ Cooling straight air flow velocity Ud: See Table 2 ・ Cooling straight air density ρd: See Table 2 ・ Cement kiln exhaust gas temperature: 1100 ° C.
・ Swirl air temperature for cooling: 20 ℃
・ Number of swirling blades: 24 (equal intervals)
・ Angle α relative to the tangential direction of each swirl blade: 30 °
・ An angle β of each swirl vane with respect to the flow direction of exhaust gas: 0 °
・ Swivel blade rotation: None ・ Clearing d / (D2-D1): 0.5

シミュレーションの結果を表2に示す。合計の冷却空気の流量が増加するにつれて、抽気管の内壁近傍のガス温度及び排ガス濃度が下流に向かって低く維持され、エアカーテンの保持効果が高かった。効果と経済性の兼ね合いからみて、No.5−4以上に空気流量を増やす必要性はない。   The simulation results are shown in Table 2. As the total cooling air flow rate increased, the gas temperature and exhaust gas concentration in the vicinity of the inner wall of the extraction pipe were kept low toward the downstream, and the air curtain retention effect was high. In view of the balance between effect and economic efficiency, There is no need to increase the air flow rate beyond 5-4.

<例6:冷却用空気搬送ダクト数の影響>
旋回強化ユニットを設け、更に冷却用直進空気流導入口を備えたセメントキルン排ガス抽気処理装置を用いたときの、抽気管内の温度分布及び排ガスの濃度分布をコンピュータシミュレーションにより調べた。ここでは、旋回空気流と直進空気流の合計流量を概ね3m3/sにして、冷却用空気搬送ダクト数を変化させた。
装置の運転条件は以下である。
・抽気管断面積Ae:0.196m2
・抽気流速Ue:13.2m/s
・セメントキルン排ガス密度ρe:0.259kg/m3
・冷却用空気搬送ダクト数:図3参照(均等間隔)
・冷却用空気搬送ダクト断面積At:0.04m2/本
・冷却用旋回空気流速Ut:表3参照
・冷却用旋回空気密度ρt:表3参照
・冷却用直進空気流導入口断面積Ad:0.0306m2
・冷却用直進空気流速Ud:表3参照
・冷却用直進空気密度ρd:表3参照
・セメントキルン排ガス温度:1100℃
・冷却用旋回空気温度:20℃
・旋回羽根本数:24枚(均等間隔)
・各旋回羽根の接線方向に対する角度α:30°
・各旋回羽根の排ガスの流れ方向に対する角度β:0°
・旋回羽根の回転の有無:無し
・クリアランスd/(D2―D1):0.5
<Example 6: Influence of the number of cooling air conveyance ducts>
The temperature distribution in the extraction pipe and the concentration distribution of the exhaust gas were examined by computer simulation when a cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus equipped with a swirl strengthening unit and further provided with a straight air flow inlet for cooling was used. Here, the total flow rate of the swirling air flow and the straight air flow was set to approximately 3 m 3 / s, and the number of cooling air conveyance ducts was changed.
The operating conditions of the device are as follows.
・ Bleeding tube cross-sectional area Ae: 0.196 m 2
・ Bleeding flow velocity Ue: 13.2 m / s
・ Cement kiln exhaust gas density ρe: 0.259 kg / m 3
・ Number of cooling air transport ducts: see Fig. 3 (Equal spacing)
・ Cross-air conveyance duct cross-sectional area At: 0.04 m 2 / line ・ Cooling swirl air flow velocity Ut: See Table 3 ・ Cooling swirl air density ρt: See Table 3 ・ Cooling straight air flow inlet cross-sectional area Ad: 0.0306m 2
・ Cooling straight air flow velocity Ud: See Table 3 ・ Cooling straight air density ρd: See Table 3 ・ Cement kiln exhaust gas temperature: 1100 ° C.
・ Swirl air temperature for cooling: 20 ℃
・ Number of swirling blades: 24 (equal intervals)
・ Angle α relative to the tangential direction of each swirl blade: 30 °
・ An angle β of each swirl vane with respect to the flow direction of exhaust gas: 0 °
・ Swivel blade rotation: None ・ Clearing d / (D2-D1): 0.5

シミュレーションの結果を表3に示す。合計の冷却空気の流量が同じでも冷却用空気搬送ダクト数が増加するにつれて、抽気管の内壁近傍のガス温度及び排ガス濃度が下流に向かって低く維持され、エアカーテンの保持効果が高かった。   The simulation results are shown in Table 3. Even when the total cooling air flow rate was the same, as the number of cooling air conveyance ducts increased, the gas temperature and exhaust gas concentration in the vicinity of the inner wall of the extraction pipe were kept low toward the downstream, and the air curtain retention effect was high.

101 セメントキルン排ガス抽気処理装置
102 ロータリーキルン
103 プレヒーター
104 キルン入口フッド
105 ライジングダクト
106 仮焼炉
107 サイクロン
108 排気吸引装置
109 ドライヤー
110 スタビライザー
111 電気集塵機
112 セメントキルン排ガス抽出口
113 第一の抽気管
114 吸引ダクト
115 集塵機
201 旋回強化ユニット
202 冷却用旋回空気流導入口
203 旋回羽根
205 冷却用空気搬送ダクト
301 冷却用直進空気流導入口
302 第二の抽気管
303 冷却用空気搬送管
101 Cement Kiln Exhaust Gas Extractor 102 Rotary Kiln 103 Preheater 104 Kiln Inlet Hood 105 Rising Duct 106 Calciner 107 Cyclone 108 Exhaust Suction Device 109 Dryer 110 Stabilizer 111 Electric Dust Collector 112 Cement Kiln Exhaust Gas Extractor 113 First Extraction Pipe 114 Suction Duct 115 Dust collector 201 Swirling strengthening unit 202 Cooling swirl air flow inlet 203 Swirling blade 205 Cooling air transport duct 301 Cooling straight airflow inlet 302 Second extraction pipe 303 Cooling air transport pipe

Claims (13)

セメントキルン排ガスの一部を抽気し、抽気した排ガスを冷却用空気と混合して排ガス温度を下げて処理するセメントキルン排ガス抽気処理装置であって、
セメントキルン排ガスの一部を抽気するための円筒状の第一の抽気管と、
第一の抽気管の管壁において円筒状に開いた一つの、又は円周方向に均等間隔で配列された複数の冷却用旋回空気流導入口と、
冷却用旋回空気流導入口が設置された箇所において第一の抽気管の周囲を同心円状に囲み、円周方向に均等間隔で配列された複数の旋回羽根を収容した旋回強化ユニットと、ここで、各旋回羽根は、冷却用空気が冷却用旋回空気流導入口から第一の抽気管内に入って第一の抽気管の内壁に沿った旋回流を生じさせることができるように、第一の抽気管の内壁の接線方向又はそれよりも外側を向いており、
旋回強化ユニットの外壁の略接線方向に流体連通した一本、又は円周方向に均等間隔で配列された複数本の冷却用空気搬送ダクトと、ここで、旋回羽根の数は冷却用空気搬送ダクトの数よりも多い、
を備えるセメントキルン排ガス抽気処理装置。
A cement kiln exhaust gas extraction processing device that extracts a part of cement kiln exhaust gas, mixes the extracted exhaust gas with cooling air, and lowers the exhaust gas temperature for processing.
A cylindrical first extraction pipe for extracting a part of the cement kiln exhaust gas;
A plurality of swirling air flow inlets for cooling arranged in a cylindrical shape in the pipe wall of the first bleed pipe, or arranged at equal intervals in the circumferential direction;
A swirl strengthening unit that concentrically surrounds the first bleed pipe at the location where the swirling air flow inlet for cooling is installed, and contains a plurality of swirl vanes arranged at equal intervals in the circumferential direction, and Each swirl vane has a first swirl flow that allows cooling air to enter the first bleed pipe from the cooling swirl air flow inlet and create a swirl flow along the inner wall of the first bleed pipe. Facing the tangential direction of the inner wall of the bleed pipe or the outside of it,
One cooling air conveyance duct arranged in fluid communication in the substantially tangential direction of the outer wall of the swirl strengthening unit or a plurality of cooling air conveyance ducts arranged at equal intervals in the circumferential direction, where the number of swirl vanes is the cooling air conveyance duct More than the number of
A cement kiln exhaust gas bleed processing device.
各旋回羽根は第一の抽気管の内壁の接線方向に対して10〜40°の角度外側を向いている請求項1記載のセメントキルン排ガス抽気処理装置。   The cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus according to claim 1, wherein each swirl vane is directed outward by an angle of 10 to 40 degrees with respect to a tangential direction of the inner wall of the first extraction pipe. 各旋回羽根は第一の抽気管内を流れるセメントキルン排ガスの流れ方向に対して鋭角に取り付けられている請求項1又は2記載のセメントキルン排ガス抽気処理装置。   3. The cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to claim 1, wherein each swirl blade is attached at an acute angle with respect to a flow direction of the cement kiln exhaust gas flowing in the first extraction pipe. 冷却用空気搬送ダクトの数が2、3、又は4本である請求項1〜3何れか一項記載のセメントキルン排ガス抽気処理装置。   The cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of cooling air conveyance ducts is two, three, or four. 旋回羽根の数が15〜36枚である請求項1〜4何れか一項記載のセメントキルン排ガス抽気処理装置。   The cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the number of swirling blades is 15 to 36. 旋回羽根が第一の抽気管の周囲を回転することができるように回転自在に取り付けられている請求項1〜5何れか一項記載のセメントキルン排ガス抽気処理装置。   The cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the swirl vane is rotatably attached so as to be able to rotate around the first extraction pipe. 冷却用旋回空気流導入口の下流側に第一の抽気管に対して同心円環状の冷却用直進空気流導入口を更に備えており、冷却用直進空気流導入口は第一の抽気管よりも管径の大きな第二の抽気管に第一の抽気管の下流側先端を同心円状に差し込まれて形成されている請求項1〜6何れか一項記載のセメントキルン排ガス抽気処理装置。   A cooling straight air flow inlet that is concentric with the first bleed pipe is further provided on the downstream side of the cooling swirl air flow inlet, and the cooling straight air flow inlet is more than the first bleed pipe. The cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a downstream end of the first extraction pipe is concentrically inserted into a second extraction pipe having a large pipe diameter. 冷却用直進空気流の流れを規定する冷却用空気搬送管を更に旋回強化ユニットの下流に備えており、冷却用空気搬送管は第一及び第二の抽気管よりも管径が大きく、第一及び第二の抽気管を同心円状に囲んでおり、冷却用空気を流入させるために下流側先端が開放されており、流入した冷却用空気が第二の抽気管の外周をセメントキルン排ガスの流れ方向とは逆の方向に流れた後、第一の抽気管と第二の抽気管の差し込み口のところで反転して冷却用直進空気流導入口へ向かうことができるように上流側先端が閉鎖されている請求項7記載のセメントキルン排ガス抽気処理装置。   A cooling air carrier pipe that defines the flow of the straight air flow for cooling is further provided downstream of the swirl strengthening unit, and the cooling air carrier pipe has a larger diameter than the first and second bleed pipes. And the second extraction pipe is concentrically surrounded, the downstream end is opened to allow cooling air to flow in, and the flowing cooling air flows around the outer periphery of the second extraction pipe into the cement kiln exhaust gas flow. After flowing in the direction opposite to the direction, the upstream tip is closed so that it can be reversed at the insertion port of the first bleed pipe and the second bleed pipe and go to the straight air flow inlet for cooling. The cement kiln exhaust gas extraction processing apparatus according to claim 7. 請求項1〜6何れか一項記載のセメントキルン排ガス抽気処理装置の運転方法であって、第一の抽気管の断面積をAe(m2)、第一の抽気管入口を流れるセメントキルン排ガスの平均流速をUe(m/s)、密度をρe(kg/m3)、冷却用空気搬送ダクトの数をN(本)、冷却用空気搬送ダクトの一本当たりの断面積をAt(m2)、冷却用空気搬送ダクト出口における冷却用空気の平均流速をUt(m/s)、密度をρt(kg/m3)としたとき、
(At・N・ρt・Ut2)/(Ae・ρe・Ue2)= 0.35〜10
N≧2
を満たす条件でセメントキルン排ガス抽気処理装置を運転する方法。
The operation method of the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the cross-sectional area of the first extraction pipe is Ae (m 2 ), and the cement kiln exhaust gas flowing through the first extraction pipe inlet The average flow velocity is Ue (m / s), the density is ρe (kg / m 3 ), the number of cooling air conveyance ducts is N (lines), and the cross-sectional area per cooling air conveyance duct is At (m 2 ) When the average flow velocity of cooling air at the outlet of the cooling air conveyance duct is Ut (m / s) and the density is ρt (kg / m 3 ),
(At · N · ρt · Ut 2 ) / (Ae · ρe · Ue 2 ) = 0.35-10
N ≧ 2
A method of operating a cement kiln exhaust gas extraction device under conditions that satisfy the above conditions.
請求項7又は8記載のセメントキルン排ガス抽気処理装置の運転方法であって、第一の抽気管の断面積をAe(m2)、第一の抽気管入口を流れるセメントキルン排ガスの平均流速をUe(m/s)、密度をρe(kg/m3)、冷却用空気搬送ダクトの数をN(本)、冷却用空気搬送ダクトの一本当たりの断面積をAt(m2)、冷却用空気搬送ダクト出口における冷却用空気の平均流速をUt(m/s)、密度をρt(kg/m3)、冷却用直進空気流導入口の断面積をAd(m2)、冷却用直進空気流導入口における冷却用空気の平均流速をUd(m/s)、密度をρd(kg/m3)としたとき、
(At・N・ρt・Ut2)/(Ae・ρe・Ue2)=0.15〜5
かつ
(Ad・ρd・Ud2)/(Ae・ρe・Ue2)=2.2〜360
N≧2
を満たす条件でセメントキルン排ガス抽気処理装置を運転する方法。
The operation method of the cement kiln exhaust gas extraction apparatus according to claim 7 or 8, wherein the cross-sectional area of the first extraction pipe is Ae (m 2 ), and the average flow velocity of the cement kiln exhaust gas flowing through the first extraction pipe inlet is Ue (m / s), density ρe (kg / m 3 ), number of cooling air conveyance ducts N (lines), sectional area per cooling air conveyance duct At (m 2 ), cooling The average flow velocity of the cooling air at the outlet of the air conveyance duct is Ut (m / s), the density is ρt (kg / m 3 ), the cross-sectional area of the straight air flow inlet for cooling is Ad (m 2 ), and the straight line for cooling When the average flow velocity of the cooling air at the air flow inlet is Ud (m / s) and the density is ρd (kg / m 3 ),
(At · N · ρt · Ut 2 ) / (Ae · ρe · Ue 2 ) = 0.15-5
And (Ad · ρd · Ud 2 ) / (Ae · ρe · Ue 2 ) = 2.2 to 360
N ≧ 2
A method of operating a cement kiln exhaust gas extraction device under conditions that satisfy the above conditions.
第一及び存在する場合は第二の抽気管の内壁に接触する冷却用空気とセメントキルン排ガスの混合ガスの温度を冷却用旋回空気流導入口の下流側で350℃以下に保持する請求項9又は10記載の運転方法。   10. The temperature of the mixed gas of cooling air and cement kiln exhaust gas contacting the inner wall of the first and second bleed pipes, if present, is maintained at 350 ° C. or lower downstream of the cooling swirling air flow inlet. Or the driving | operation method of 10. 第一及び存在する場合は第二の抽気管の内壁に接触する冷却用空気とセメントキルン排ガスの混合ガスについて、セメントキルン排ガスの濃度を冷却用旋回空気流導入口の下流側で前記混合ガスのうち最も高温の部分の温度が350℃以下に冷却されるまで10体積%未満に保持する請求項9〜11何れか一項記載の運転方法。   For the mixed gas of cooling air and cement kiln exhaust gas contacting the inner wall of the first and second bleed pipes if present, the concentration of the cement kiln exhaust gas is measured downstream of the swirling air flow inlet for cooling. The operation method according to any one of claims 9 to 11, wherein the temperature is maintained at less than 10% by volume until the temperature of the hottest portion is cooled to 350 ° C or lower. 冷却用旋回空気流及び存在する場合は冷却用直進空気流が、第一及び存在する場合は第二の抽気管の下流に直接的又は間接的に連結されたセメントキルン設備のメイン排気ダクト用の排気吸引装置からの吸引力によって抽気管内を負圧にすることで発生する請求項9〜12何れか一項記載の運転方法。   For the main exhaust duct of a cement kiln facility connected directly or indirectly downstream of the swirling air flow for cooling and, if present, for cooling straight air flow, and for the first and, if present, for the second extraction pipe The operation method according to any one of claims 9 to 12, wherein the operation is generated by setting the inside of the extraction pipe to a negative pressure by a suction force from the exhaust suction device.
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