JP2013147401A

JP2013147401A - 塩素バイパス装置

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Publication number: JP2013147401A
Application number: JP2012010737A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Sakaniwa; 大輔坂庭; Junzhu Wang; 俊柱王; Hirokazu Shima; 裕和島
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-01-23
Also published as: EP2808311A4; US20140366499A1; US9823020B2; WO2013111198A1; EP2808311A1; KR101832550B1; JP5051325B1; CN104066698B; KR20140112520A; CN104066698A

Abstract

【課題】抽気した排ガスに高効率で冷却用空気を混合させて急冷することができ、よって微細な塩化物ダストを生成させて回収効率を高めることができる塩素バイパス装置を提供する。
【解決手段】排ガス管から排ガスの一部を抜き出す抽気管２０に冷却用空気を流入させる冷却管２１が、抽気管の外壁を間隙を介して囲繞する円筒状の内管２４および外管２５を有する円環状の旋回部２２と、旋回部２２の外管に一端部が接合されるとともに当該一端部よりも縮径された他端部が抽気管２０の外壁に接合された縮径管２８によって画成された導入部２３とによって形成され、旋回部２２に、ブロアからの冷却用空気ダクト２７が冷却用空気を旋回部２２の円周方向に導入するように接続されるとともに、抽気管２０の外壁に導入部２３の冷却空気を抽気管内に流入させる流入口２９が全周にわたって形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメント製造設備等に設けられて当該設備の系内から塩素分を除去するための塩素バイパス装置に関するものである。

図１１は、一般的な従来のセメント製造設備を示すものである。
このセメント製造設備は、セメント原料を焼成するためのロータリーキルン１と、このロータリーキルン１の窯尻部２に設けられた複数のサイクロンを備えたプレヒータ４と、このプレヒータ４の最下段のサイクロンからセメント原料をロータリーキルン１の窯尻部２に供給するシュート５と、最上段のサイクロンに接続されて燃焼排ガスを排出する排気ライン６と、窯前３に設けられてロータリーキルン１の内部を加熱するための主バーナ７とから概略構成されたものである。

上記セメントクリンカの製造設備においては、プレヒータ４に供給されたセメント原料が、順次下方のサイクロンへと落下するにしたがって、下方から上昇するロータリーキルン１からの高温の排ガスと熱交換して予熱された後に、最下段のシュート５を介してロータリーキルン１の窯尻部２に導入され、回転駆動されるロータリーキルン１内を、窯尻部２側から窯前３へと送られる過程において焼成されてセメントクリンカになる。

このようなセメント製造設備においては、セメント原料に含まれる塩素分や燃料の一部として投入したプラスチック等の廃棄物に含まれる塩素分が、ロータリーキルン１内における高温（約１４００℃）雰囲気下において、主にＫＣｌやＮａＣｌ等のアルカリ塩化物として揮発して排ガス中に移行する。そして、この排気ガスは、ロータリーキルン１の窯尻部２からプレヒータ４側に排気されて順次下方から上方のサイクロンへと上昇する際に、セメント原料を予熱することにより冷却され、当該排ガス中に含まれる塩素分が再びセメント原料側に移行してしまう。

この結果、塩素分は上記ロータリーキルン１およびプレヒータ４からなる系内を循環するために、新たに上記燃料あるいはセメント原料から系内に持ち込まれる塩素分等によって、内部の塩素濃度が徐々に上昇し、ひいてはプレヒータ４のサイクロンを閉塞させたりして運転に支障をきたすことから、近年、上記セメント製造設備には、系内の塩素分を除去するための塩素バイパス装置が設けられている。

この塩素バイパス装置は、窯尻部２からの排ガス管８に接続されて、排ガスの一部を抜き出す抽気管９と、この抽気管９によって抜き取られた排ガスにブロア１０ａから供給される冷却用空気を混合して冷却する冷却管１０と、抽気管９中の排ガスからセメント原料を分離して除去するサイクロン１１と、このサイクロン１１を経た排ガスに含まれる塩化物ダストを捕集するバッグフィルター（捕集装置）１２とを備えたものである。

上記塩素バイパス装置によれば、定期的に、もしくは連続的に抽気管９によってロータリーキルン１から排ガス管８を介して排出される排ガスの一部を抽気し、冷却管１０によって冷却することにより、排ガス中に含まれる塩化物ガスを凝縮させて塩化物ダストを析出させ、次いでサイクロン１１において、排ガス中の粒径が大きいセメント原料のダストを選択的に除去した後に、排ガスに同伴した粒径が小さい塩化物ダストを後段のバッグフィルター１２において回収することにより、系内の塩素濃度が上昇することを防止することができる。

ところで、上記構成からなる塩素バイパス装置にあっては、抽気管９によって抽気した排ガスに冷却用空気を混合させる冷却管１０は、当該排ガス温度を後段のバッグフィルター１２に供給可能な温度まで低下させるとともに、併せて当該排ガス中に含まれる塩化物ガスを凝縮させて塩化物ダストとするためのものである。

従来、このような冷却管１０としては、一般的に図１２に示すような２重管構造のものが用いられている。
この冷却管１０は、一端部が排ガス管８に接続されるとともに他端部が塞がれた外管１３と、この外管１３の閉塞端部に当該外管１３と直交する方向に接続されたブロア１０ａから送られてくる冷却用空気の供給管１４とから構成されたもので、外管１３の閉塞端部から内部に、同軸的に抽気管９が挿入されている。

そして、この冷却管１０においては、外管１３内において、排ガス管８から当該外管１３に流入する排ガスの一部と、供給管１４から供給されて外管１３と抽気管９との間を流下する冷却用空気とを混合させて冷却し、抽気管９から上記サイクロン１１へと送るようになっている。ちなみに、下記特許文献１〜３に見られる冷却手段も、概ね同様の構成を有するものである。

特開２００７−１０５６８７号公報特許第３１２５２４８号公報特開平０２−１１６６４９号公報

ところで、上記従来の冷却管１０にあっては、供給管１４から供給された冷却用空気が外管１３と抽気管９との間を流れる構造であるために、当該冷却用空気によって抽気管９の内壁が冷却されることにより、排ガス中の塩化物ガスが上記内壁表面において徐々に凝縮・固化し、この結果コーチングＣ_１が生じ易いという問題点があった。

加えて、冷却用空気が外管１３の内壁に沿って下降するために、冷却用空気と抽気された高温の排ガスとの混合性が悪く、さらに排ガスの抽気量が減じると、これに応じて冷却用空気の供給量も減少するために、特に低抽気率において抽気管９の中心部に高温の排ガスが広い領域に残存してしまい、一層混合性が悪化するという問題点があった。また、このように抽気率の変動によって混合性が変化するとともに、かつ抽気率の減少に伴って悪化する傾向が強いために、運転中の抽気率の許容範囲が狭いという問題点もあった。

さらに、混合性が悪い結果、急冷効果が低く、よって微細な塩化物ダストが得難いために、セメント原料のダストとの粒径分布範囲の差が小さくなり、サイクロン１１を用いた両ダストの分離が困難という問題点もあった。

また、上記構成からなる冷却管１０においては、外管１３の排ガス管８との接続部周辺にもコーチングＣ_２が付着し易い傾向がある。そこで、冷却用空気を、当該部分まで下降させることにより、当該部分を上記冷却用空気によりエアカーテンのように覆って、当該コーチングＣ_２の付着を防止することが有効である。ところが、上記冷却管１０にあっては、冷却風下降距離は、抽気率の変動で変化してしまうために、外管１３の入口付近まで冷却風下降距離を伸ばそうとすると、高抽気率において当該冷却用空気が排ガス管８内に吹き出し、この結果系内の熱損失が増大してしまうという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、抽気管の内壁にコーチングが付着することを未然に防止することができるとともに、排ガスの抽気率が変化しても、常に抽気した排ガスに高効率で冷却用空気を混合させて急冷することができ、よって微細な塩化物ダストを生成させて回収効率を高めることができる塩素バイパス装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、排ガス管に接続されて塩化物を含む排ガスの一部を抜き出す抽気管と、この抽気管内に上記排ガスの冷却用気体を供給する冷却手段と、上記抽気管によって抜き取られた排ガスに含まれる塩化物ダストを捕集する捕集装置とを備えた塩素バイパス装置において、上記冷却手段は、上記抽気管に冷却用空気を流入させる冷却管と、この冷却管に冷却用空気を送気するブロアとを有してなり、かつ上記冷却管は、上記抽気管の外壁を間隙を介して囲繞する円筒状の内管とこの内管の外方に配置された円筒状の外管を有し、上記内管の排ガス管側端部と上記抽気管との間が塞がれるとともに、上記排ガス管側端部の反対側に位置する上記内管および外管の端部間が円環状の天板によって塞がれた旋回部と、この旋回部の上記外管の排ガス管側端部に一端部が接合されるとともに当該一端部よりも縮径された他端部が上記抽気管の上記外壁に接合された縮径管によって画成された導入部とを有し、上記旋回部に、上記ブロアからの冷却用空気ダクトが上記冷却用空気を上記旋回部の円周方向に導入するように接続されるとともに、上記抽気管の外壁に上記導入部の上記冷却空気を当該抽気管内に流入させる流入口が全周にわたって形成されることにより、上記旋回部から上記導入部を介して上記流入口に至る上記冷却用気体の流路が形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記内管、外管および縮径管が、それぞれの軸線を上記抽気管の軸線と一致させて配置されているとともに、上記冷却用空気の流路の上記軸線方向の縦断面における上記冷却用空気の平均流速をＶ_Ｓ、上記抽気管の軸線方向と直交する横断面における上記抽気ガスの平均流速をＶ_Ｃとしたときに、上記冷却管が、１．０≦Ｖ_Ｓ／Ｖ_Ｃ、となるように形成されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記内管、外管および縮径管が、それぞれの軸線を上記抽気管の軸線と一致させて配置されているとともに、上記冷却用空気の流路の上記軸線方向の縦断面における上記冷却用空気の平均流速をＶ_Ｓ（ｍ／ｓ）、上記縦断面の上記導入部の最狭部における上記冷却用空気の平均流速をＶ_Ｍ（ｍ／ｓ）としたときに、上記冷却管が、（Ｖ_Ｓ ^２＋Ｖ_Ｍ ^２）^１／２≦９０、になるように形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記排ガス管は、セメント製造設備においてセメント原料を焼成するキルンから排出される排ガスを、上記セメント原料を予熱するプレヒータに送る排ガス管であることを特徴とするものである。

請求項１〜４のいずれかに記載の発明においては、冷却用空気が導入される冷却管の旋回部が、排ガスの抽気管を隙間を介して囲繞する円環状に形成されているために、旋回部を流れる冷却用空気によって排ガスの抽気管が冷却されることが無く、よって当該抽気管の内壁にコーチングが付着することを確実に防止することができる。

また、上記冷却管においては、冷却用空気ダクトを介して旋回部の円周方向に導入された冷却用空気が、全周にわたって旋回しつつ当該旋回部から導入部に供給され、抽気管の外壁に全周にわたって形成された流入口から当該抽気管内へと流入する。このため、抽気管において、抽気された排ガスと冷却用空気とが激しく旋回しつつ撹拌・混合されるために、排ガスを冷却用空気によって急速に冷却して微細な塩化物ダストを生成させることができる。

この結果、排ガスの抽気率が変化しても、常に抽気した排ガスに高効率で冷却用空気を混合させて急冷することにより微細な塩化物ダストを生成させることができ、よって塩化物ダストの回収効率を高めることができる。

この際に、例えば請求項４に記載の発明のように、本発明に係る塩素バイパス装置をセメント製造設備においてセメント原料を焼成するキルンから排出される排ガスから塩素分を除去する場合に適用した場合には、上記排ガス管から抽気される排ガスの温度は、約１２００℃である。そして、この排ガスが抽気管を流れつつ冷却用空気によって冷却されて８００℃まで降温する混合冷却ゾーンの長さ寸法をガス冷却距離、より正確には上記抽気管の横断面内において１２００℃の温度が検出可能な最も排ガス管から遠い位置と、上記横断面内において８００℃の温度が検出可能な最も排ガス管から遠い位置との間の長さ寸法と定義すると、当該ガス冷却距離が短いほど効率的な混合による急冷が行われたことになる。

そこで、本発明者らは、後述する実施例において詳述するように、上記冷却用空気の流路の上記軸線方向の縦断面における上記冷却用空気の平均流速をＶ_Ｓ、上記抽気管の軸線方向と直交する横断面における上記抽気ガスの平均流速をＶ_Ｃとしたときに、冷却管の寸法諸元を変化させた場合のＶ_Ｓ／Ｖ_Ｃと上記ガス冷却距離との関係を検証したところ、請求項２に記載の発明のように、１．０≦Ｖ_Ｓ／Ｖ_Ｃ、となるように冷却管の寸法諸元を設定した場合に、上記ガス冷却距離が、急冷によって所望とする塩化物ダストの微細化効果が得られる１２００ｍｍ以下になるとの知見を得た。

また、冷却管の諸元を決定するに際して、上記冷却空気の流路における圧力損失が過度に大きくなると、冷却用空気を送気するためのブロア等の容量が過大になって経済性が低下する。この点に付き、上記冷却用空気の流路の最狭部における上記冷却用空気の平均流速Ｖ_Ｍの影響を検証したところ、請求項３に記載の発明のように、（Ｖ_Ｓ ^２＋Ｖ_Ｍ ^２）^１／２≦９０、になるように冷却管の寸法諸元を設定した場合に、上記圧力損失を、従来の塩素バイパスにおいて用いられているブロア容量が十分に適用可能な、１２００ｍｍＡｑ以下にできることも判明した。

本発明に係る塩素バイパス装置の冷却管を示す要部の斜視図である。図１の冷却管における冷却用空気の流れを模式的に示す縦断面図である。本発明の実施例において抽気率を変化させた場合の冷却用空気の降下距離の解析結果を示す図である。（ａ）は本発明におけるＶ_Ｃの定義を示すための模式図、（ｂ）は同じくＶ_Ｓの定義を示すための模式図であって（ａ）のｂ−ｂ線視断面図である。本発明におけるＶ_Ｍの定義を示すための模式図である。本発明の実施例の解析において用いた冷却管の寸法諸元を示す概略図である。本発明の実施例における解析結果を示す図表である。図７の解析結果におけるＶ_Ｓ／Ｖ_Ｃとガス冷却距離との関係を示すグラフである。図８の要部の拡大図である。図７の解析結果における（Ｖ_Ｓ ^２＋Ｖ_Ｍ ^２）^１／２と圧力損失との関係を示すグラフである。塩素バイパス装置を備えた一般的なセメント製造設備の概略構成を示す模式図である。図１１の塩素バイパス装置における冷却手段を示す縦断面図である。

図１および図２は、本発明に係る塩素バイパス装置の一実施形態における抽気管および当該抽気管から抽気された排ガスの冷却管を示すもので、他の構成部分については、図１１に示したものと同一であるために、以下同一符号を用いてその説明を簡略化する。

これらの図において、図中符号２０が、図中下端部がロータリーキルン１の窯尻部２からの排ガス管８に接続されて、排ガスの一部を抜き出す抽気管であり、符号２１が抽気管２０によって抽気された排ガスをブロア１０ａから送られてくる冷却用空気によって急冷するための冷却管２１である。

この冷却管２１は、旋回部２２と、この旋回部２２の排ガス管８側の端部２２ａに一体形成されて抽気管２０に接続された導入部２３とから概略構成されたものである。この旋回部２２は、円筒状の内管２４と、この内管２４の外方に軸線を一致させて配置された円筒状の外管２５と、これら内管２４および外管２５の端部を塞ぐ天板２６とによって円環状に形成されたものである。

この旋回部２２は、内管２４が抽気管２０の軸線と一致させて、当該抽気管２０の外壁を所定の間隔を介して囲繞するように配置されている。また、内管２４の図中下端部と抽気管２０との間は底板２４ａによって塞がれている。また、ブロア１０ａからの冷却用空気ダクト２７が、上記冷却用空気を旋回部２２の円周方向に導入するように、内管２４および外管２５の接線方向に接続されている。

他方、導入部２３は、旋回部２２の外管２５の端部２２ａから排ガス管８側に向けて漸次縮径して先端部が抽気管２０の外壁に接合された円錐状管（縮径管）２８により、旋回部２２と連通するようにして画成されたものである。

他方、この導入部２３内において、円錐状管２８と対向する抽気管２０の外壁部分が開口されることにより、冷却用空気の流入口２９が全周にわたって形成されている。これにより、冷却管２１内には旋回部２２から導入部２３を経て流入口２９に至る冷却用空気の流路３０（図４〜図６参照。）が形成されている。

そして、この冷却管２１の寸法諸元は、図４（ａ）に示すように、抽気管２０の軸線方向と直交する横断面における上記抽気ガスの平均流速、すなわち上記横断面を同図紙面の表裏面方向に通過する抽気ガスの流量Ｑ_Ｃ（Ｎｍ^３／ｓ）を、当該横断面の面積Ａ_Ｃ（ｍ^２）で除した平均流速をＶ_Ｃ（ｍ／ｓ）とし、同図（ｂ）に示すように、冷却管２１の冷却用空気の流路３０の上記軸線方向の縦断面における冷却用空気の平均流速、すなわち図中斜線で示す流路３０の縦断面を同図紙面の表裏面方向に通過する冷却用空気の流量Ｑ（Ｎｍ^３／ｓ）を、当該縦断面の面積Ａ_Ｓ（ｍ^２）で除した平均流速をＶ_Ｓ（ｍ／ｓ）、としたときに、
１．０≦Ｖ_Ｓ／Ｖ_Ｃ、
となるように設定されている。

さらに、この冷却管２１の寸法諸元は、図５に示すように、上記冷却用空気の流路３０の上記軸線方向の縦断面において、最狭部３０ａにおける上記冷却用空気の平均流速、すなわち上記最狭部３０ａを旋回部２２側から導入部２３側へと流れる冷却用空気の流量を、最狭部３０ａの円錐台側面状をなす円周方向の面積Ａ_Ｍ（ｍ^２）で除した平均流速をＶ_Ｍ（ｍ／ｓ）としたときに、Ｖ_ＳとＶ_Ｍの合成速度［（Ｖ_Ｓ ^２＋Ｖ_Ｍ ^２）^１／２］（ｍ／ｓ）は、
（Ｖ_Ｓ ^２＋Ｖ_Ｍ ^２）^１／２≦９０、
になるように設定されている。

上記構成からなる冷却管２１を備えた塩素バイパス装置によれば、冷却用空気が導入される冷却管２１の旋回部２２が、その内管２４との間に隙間を介して排ガスの抽気管２０を囲繞する円環状に形成されているために、旋回部２２を流れる冷却用空気によって抽気管２０が冷却されることが無く、よって抽気管２０の内壁にコーチングが付着することを確実に防止することができる。

また、この冷却管２１においては、冷却用空気ダクト２７から旋回部２２の円周方向に導入された冷却用空気が、全周にわたって旋回しつつ旋回部２２から漸次縮径する導入部２３に供給され、抽気管２０の外壁に全周にわたって形成された流入口２９から抽気管２０内へと流入する。このため、抽気管２０において、抽気された排ガスと冷却用空気とが激しく旋回しつつ撹拌・混合されるために、排ガスを冷却用空気によって急速に冷却して微細な塩化物ダストを生成させることができる。

さらに、冷却管２１の寸法諸元を、抽気管２０の軸線方向と直交する横断面における抽気ガスの平均流速をＶ_Ｃとし、冷却管２１の冷却用空気の流路３０の軸線方向の縦断面における冷却用空気の平均流速をＶ_Ｓ、としたときに、１．０≦Ｖ_Ｓ／Ｖ_Ｃ、となるように設定しているために、上記ガス冷却距離を、急冷によって所望とする塩化物ダストの微細化効果が得られる１２００ｍｍ以下にすることができる。

加えて、冷却管２１の寸法諸元を、冷却用空気の流路３０の最狭部３０ａにおける冷却用空気の平均流速をＶ_Ｍとしたときに、（Ｖ_Ｓ ^２＋Ｖ_Ｍ ^２）^１／２≦９０、になるように設定しているために、当該冷却管２１における冷却用空気の圧力損失を、１２００ｍｍＡｑ以下にすることができ、よって、ブロア等の送気手段が過大になる虞もない。

（解析例１）
先ず、生産量が２００ｔ／ｈのロータリーキルン１から排ガス管８に排出された温度１２００℃の排ガスの一部を、抽気管２０から抽気率を２％、４％、６％、８％と変化させて抽気するとともに、当該抽気率に応じた風量（抽気量の２．７〜３．０倍）の冷却用空気（温度２４℃）を冷却管２１から抽気管２０に導入した各々の場合について、冷却用空気が冷却管２１の導入部２３の接続部（＝流入口２９の下端部）から排ガス管８側に降下する距離（ｍｍ）を解析によって算出した。

図３は、この解析結果を示すものである。
図３に見られるように、本発明に係る塩素バイパス装置によれば、上記冷却管２１によって、排ガスの抽気率が変化した場合においても、冷却用空気の上記降下距離がほぼ一定になり、よって排ガスの抽気率の変化にかかわらず、冷却用空気の排ガス管への吹き抜けが起こらないことが判る。

（解析例２）
次いで、本実施形態の図１に示した冷却管２１に対して、図６に示すように、抽気管２０の内径寸法Ｄ（ｍ）、旋回部２２の高さ寸法Ｈ（ｍ）、流入口２９の軸線方向高さ寸法ｄ（ｍ）、円錐状管２８の傾斜角度αの諸元を変化させた場合の上記ガス冷却距離および圧力損失を解析によって求めた。この際に、冷却管２１の内管２４と抽気管２０との間隔σは、全て０．０１ｍとした。

ちなみに、図６において、冷却用空気の流路３０の軸線方向の縦断面における面積Ａ_Ｓ、すなわち旋回部２２と導入部２３との面積の和は、
Ａ_Ｓ（ｍ^２）＝ｄ^２sinα・cosα＋２ｄσ＋ｄ^２（cos^３α／sinα）＋２ｄ（Ｈ／tanα）
によって表すことができる。
そして、冷却風量がＱ（Ｎｍ^３／ｓ）である場合に、当該縦断面における冷却用空気の平均流速Ｖ_Ｓ（ｍ／ｓ）は、Ｖ_Ｓ＝Ｑ／Ａ_Ｓ、によって算出することができる。

また、図５に示した冷却用空気の流路３０の軸線方向の縦断面において、最狭部３０ａの円錐台側面状をなす円周方向の面積Ａ_Ｍは、
Ａ_Ｍ（ｍ^２）＝π（２Ｄ＋ｄsinα・cosα）（（ｄcos^２α）^２＋（ｄsinα・cosα）^２）^１／２
によって表すことができる。
したがって、上記最狭部３０ａを通過する冷却用空気の速度Ｖ_Ｍ（ｍ／ｓ）は、Ｖ_Ｍ＝Ｑ／Ａ_Ｍ、によって算出することができる。

図７は、このようにして、抽気管２０の内径寸法Ｄ、旋回部２２の高さ寸法Ｈ、流入口２９の軸線方向高さ寸法ｄ、円錐状管２８の傾斜角度αの諸元を変化させた場合のＡ_Ｓ、Ａ_Ｍに基づいて算出したガス冷却距離および圧力損失の結果を示すものである。
なお、解析例８、１９は、抽気率が２．０％（抽気ガス流量Ｑ_Ｃ＝０．９Ｎｍ^３／ｓ、冷却用空気流量Ｑ＝２．３Ｎｍ^３／ｓ）の場合、解析例１〜７、９〜１８、２２〜３６は、抽気率が４．０％（抽気ガス流量Ｑ_Ｃ＝１．７Ｎｍ^３／ｓ、冷却用空気流量Ｑ＝４．７Ｎｍ^３／ｓ）の場合、解析例２０は、抽気率が６．０％（抽気ガス流量Ｑ_Ｃ＝２．６Ｎｍ^３／ｓ、冷却用空気流量Ｑ＝７．０Ｎｍ^３／ｓ）の場合、解析例２１は、抽気率が８．０％（抽気ガス流量Ｑ_Ｃ＝３．４Ｎｍ^３／ｓ、冷却用空気流量Ｑ＝９．４Ｎｍ^３／ｓ）の場合の解析結果である。

図８は、図７の解析結果を、Ｖ_Ｓ／Ｖ_Ｃを横軸とし、ガス冷却距離を縦軸としてプロットしたものであり、さらに図９は、図８のＶ_Ｓ／Ｖ_Ｃ≦１５．０の部分を拡大して示したものである。また、図１０は、同じく図７の解析結果を、（Ｖ_Ｓ ^２＋Ｖ_Ｍ ^２）^１／２を横軸とし、圧力損失を縦軸としてプロットしたものである。

図９から明らかなように、１．０≦Ｖ_Ｓ／Ｖ_Ｃ、となるように冷却管２１の寸法諸元を設定すれば、上記ガス冷却距離が、急冷によって所望とする塩化物ダストの微細化効果が得られる１２００ｍｍ以下にすることができる。

また、図１０から明らかなように、（Ｖ_Ｓ ^２＋Ｖ_Ｍ ^２）^１／２≦９０、になるように冷却管の寸法諸元を設定した場合には、上記圧力損失を、従来の塩素バイパスにおいて用いられているブロア容量が十分に適用可能な、１２００ｍｍＡｑ以下にすることができる。

なお、上記実施形態および実施例においては、導入部２３の外壁を画成する縮径管として、円錐状管２８を用いた場合についてのみ説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、外管２５の排ガス管側端部に一端部が接合されるとともに、この一端部よりも縮径された他端部が抽気管２０の外壁に接合されるものである限りにおいて、様々な形状の縮径管を用いることができる。そして、他の形状の縮径管を用いた場合においても、同様に上記面積Ａ_Ｓ、Ａ_Ｍを作図によって求めることにより、上記平均流速をＶ_Ｓ、Ｖ_Ｍを算出することが可能である。
また、冷却管２１に接続される冷却用空気ダクト２７についても、複数本接続することが可能である。

１ロータリーキルン（キルン）
４プレヒータ
８排ガス管
１０ａブロア
２０抽気管
２１冷却管
２２旋回部
２２ａ排ガス管側端部
２３導入部
２４内管
２５外管
２６天板
２７冷却用空気ダクト
２８円錐状管（縮径管）
２９流入口
３０冷却用空気の流路
３０ａ最狭部

Claims

排ガス管に接続されて塩化物を含む排ガスの一部を抜き出す抽気管と、この抽気管内に上記排ガスの冷却用気体を供給する冷却手段と、上記抽気管によって抜き取られた排ガスに含まれる塩化物ダストを捕集する捕集装置とを備えた塩素バイパス装置において、
上記冷却手段は、上記抽気管に冷却用空気を流入させる冷却管と、この冷却管に冷却用空気を送気するブロアとを有してなり、
かつ上記冷却管は、上記抽気管の外壁を間隙を介して囲繞する円筒状の内管とこの内管の外方に配置された円筒状の外管を有し、上記内管の排ガス管側端部と上記抽気管との間が塞がれるとともに、上記排ガス管側端部の反対側に位置する上記内管および外管の端部間が円環状の天板によって塞がれた旋回部と、この旋回部の上記外管の排ガス管側端部に一端部が接合されるとともに当該一端部よりも縮径された他端部が上記抽気管の上記外壁に接合された縮径管によって画成された導入部とを有し、
上記旋回部に、上記ブロアからの冷却用空気ダクトが上記冷却用空気を上記旋回部の円周方向に導入するように接続されるとともに、上記抽気管の外壁に上記導入部の上記冷却空気を当該抽気管内に流入させる流入口が全周にわたって形成されることにより、上記旋回部から上記導入部を介して上記流入口に至る上記冷却用気体の流路が形成されていることを特徴とする塩素バイパス装置。
上記内管、外管および縮径管は、それぞれの軸線を上記抽気管の軸線と一致させて配置されているとともに、上記冷却用空気の流路の上記軸線方向の縦断面における上記冷却用空気の平均流速をＶ_Ｓ、上記抽気管の軸線方向と直交する横断面における上記抽気ガスの平均流速をＶ_Ｃとしたときに、上記冷却管は、１．０≦Ｖ_Ｓ／Ｖ_Ｃ、となるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパス装置。
上記内管、外管および縮径管は、それぞれの軸線を上記抽気管の軸線と一致させて配置されているとともに、上記冷却用空気の流路の上記軸線方向の縦断面における上記冷却用空気の平均流速をＶ_Ｓ（ｍ／ｓ）、上記縦断面の上記導入部の最狭部における上記冷却用空気の平均流速をＶ_Ｍ（ｍ／ｓ）としたときに、上記冷却管は、（Ｖ_Ｓ ^２＋Ｖ_Ｍ ^２）^１／２≦９０、になるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の塩素バイパス装置。
上記排ガス管は、セメント製造設備においてセメント原料を焼成するキルンから排出される排ガスを、上記セメント原料を予熱するプレヒータに送る排ガス管であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の塩素バイパス装置。