JP2018176008A - Nozzle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微粉炭に液状のバインダーを拡散供給するノズル装置に関する。 The present invention relates to a nozzle apparatus for diffusing and supplying a liquid binder to pulverized coal.
原料炭を炭化室内に装入し、所定温度で加熱して乾留させることにより冶金用コークスを製造するコークス炉が広く知られている。コークス炉に装入される原料炭には、粘結性の劣る非微粘結炭が用いられる場合があり、非微粘結炭を粉砕することによって生成された微粉炭にバインダーを添加しつつ混練し、この混練物をロールで加圧して塊成炭又は成形炭とし、炭化室内に装入する方法が知られている。 DESCRIPTION OF RELATED ART The coke oven which manufactures the metallurgical coke by charging raw carbon in a carbonization chamber, and making it dry and distill at predetermined temperature is widely known. Non-slightly caking non-slightly caking coal may be used as raw material carbon charged into the coke oven, and a binder is added to the pulverized coal produced by crushing the non-lightly caking coal. It is known to knead and press the kneaded material with a roll to form agglomerated coal or formed coal, and to charge it into a carbonization chamber.
微粉炭を混練する技術として、混練容器の一端側から他端側に向かって微粉炭をスクリューで搬送しながら、バインダーを噴霧する方法が知られている。バインダーを噴霧する装置として、特許文献１には、微粉炭に液状のバインダーを拡散供給するノズル装置であって、バインダー供給ノズルと、該バインダー供給ノズル内に延出する延出管部を有する気体供給管とを有し、前記バインダー供給ノズルは、前記気体供給管を該気体供給管の径方向から挟み込む一対のバインダーガイド壁部材を有しており、前記気体供給管と前記バインダーガイド壁部材との間には、前記微粉炭に向かって前記バインダーを自然流下させるための通路が形成されており、前記延出管部には複数の気体噴出口が形成されており、前記気体噴出口から噴出される気体によって、前記バインダー供給ノズルから自然流下するバインダーを拡散させることを特徴とするノズル装置が開示されている。 As a technique for kneading pulverized coal, there is known a method of spraying a binder while conveying pulverized coal by a screw from one end side to the other end side of a kneading container. As a device for spraying a binder, Patent Document 1 discloses a nozzle device for diffusing and supplying a liquid binder to pulverized coal, and a gas having a binder supply nozzle and an extension pipe portion extending into the binder supply nozzle. The binder supply nozzle has a pair of binder guide wall members sandwiching the gas supply pipe from the radial direction of the gas supply pipe, and the gas supply pipe and the binder guide wall member There is formed a passage for allowing the binder to naturally flow downward toward the pulverized coal, and a plurality of gas jet ports are formed in the extension pipe portion, and jetted from the gas jet port. A nozzle device is disclosed, characterized in that the binder flowing naturally from the binder supply nozzle is diffused by the selected gas.
前記ノズル装置は、微粉炭とバインダーの混練時間を確保するために、混錬容器の上流側に設置されるが、過度に上流側に設置したり、気体の噴射角度が大きくバインダーの噴霧範囲が広くなりすぎると、混練容器の微粉炭供給口の直下にバインダーが噴霧されてしまう。混練容器の微粉炭供給口の直下に噴霧されるバインダーが多くなると、この位置では微粉炭がスクリューの軸よりも低いレベルまでしか貯留されていないため、バインダーがスクリューの軸に付着したり、或いは微粉炭の貯留レベルが低いために微粉炭となじむ時間が不足して混練容器の底面にバインダーが流出し、この流出したバインダーが底面に固着することによって、設備停止を起こす問題が懸念される。このため、ノズル装置は混練容器の微粉炭供給口の直下に噴霧されるバインダーが過度に多くならないように、設置位置や気体噴霧口の角度が決められる。 The above-mentioned nozzle device is installed on the upstream side of the kneading vessel in order to secure the kneading time of the pulverized coal and the binder, but it is installed on the upstream side excessively or the jet angle of gas is large and the spray range of the binder is If it becomes too wide, the binder is sprayed just below the pulverized coal feed port of the kneading container. If more binder is sprayed directly under the pulverized coal feed port of the kneading vessel, the binder adheres to the screw shaft because the pulverized coal is stored only at a level lower than the screw shaft at this position, or Since the storage level of the pulverized coal is low, the time in which the pulverized coal is compatible with the pulverized coal runs short, and the binder flows out to the bottom of the kneading container, and the outflowed binder adheres to the bottom, which may cause equipment shutdown. For this reason, in the nozzle device, the installation position and the angle of the gas spray port are determined so that the binder sprayed immediately below the pulverized coal supply port of the kneading container is not excessively increased.
特許文献１のノズル装置は、気体噴出口が均等に配置されるとともに、これらの気体噴出口の噴射角度が互いに同一に設定されている。所定の範囲内にバインダーを噴霧するために気体噴出口の角度を小さくすると、混練容器に投入された微粉炭に対してバインダーが特定の位置に集中して噴霧されてしまい、バインダーの多い混練物と、バインダーの少ない混練物とが混在し、品質のバラツキが大きくなるおそれがある。気体噴射口の角度を大きくすると特定の位置への集中は軽減されるが、バインダーの噴霧範囲が広がり過ぎてしまい、微粉炭供給口直下のスクリューの軸に付着したり、混練容器の底面に固着するなどの問題が懸念される。 In the nozzle device of Patent Document 1, the gas jet ports are uniformly disposed, and the injection angles of these gas jet ports are set to be equal to each other. If the angle of the gas jets is reduced to spray the binder within a predetermined range, the binder is sprayed at a specific position to the pulverized coal introduced into the kneading vessel, and the kneaded material containing a large amount of binder And the kneaded material having a small amount of binder are mixed, which may increase the variation in quality. When the angle of the gas injection port is increased, concentration at a specific position is reduced, but the spray range of the binder spreads too much, and it adheres to the screw shaft directly below the pulverized coal supply port or adheres to the bottom of the mixing vessel. There are concerns about such problems.
そこで、本願発明は、微粉炭に対するバインダーの噴霧を所定の範囲内でより均一化することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to make the spraying of the binder to the pulverized coal more uniform within a predetermined range.
本発明者は、上記課題を鋭意検討し、気体噴出口の配列及び噴出角度を調整することが重要であることを見出した。すなわち、本願発明は、（１）混練容器内をスクリューによって搬送される微粉炭に向かって、液状のバインダーを拡散供給するノズル装置であって、前記バインダーを自然流下させる流路が形成されたバインダー供給ノズルと、該バインダー供給ノズル内に延出する延出管部を有する気体供給管とを有し、前記延出管部には、自然流下する前記バインダーに向かって気体を噴出する複数の気体噴出口が、前記延出管部の下端部に沿って延びる中心線の両側に形成されており、
前記中心線を挟んだ一方に形成される複数の気体噴出口は、以下の条件１〜５を全て満足することを特徴とする。
条件１：鉛直下向きに対する各前記気体噴出口の噴出角度をθとしたとき、噴出角度θは５°以上４０°以下である。
条件２：前記延出管部の管路方向において隣接する前記気体噴出口の噴出角度θの角度差θｄｉｆは、２０°以下である。
条件３：前記複数の気体噴出口のうち、前記管路方向における一端部に位置する前記気体噴出口を第１の端部気体噴出口、他端部に位置する前記気体噴出口であって、かつ、前記第１の端部気体噴出口よりも噴出角度θが大きい前記気体噴出口を第２の端部気体噴出口と定義したとき、これらの第１及び第２の端部気体噴出口の間に位置する前記気体噴出口は、前記第１の端部気体噴出口側に隣接する前記気体噴出口よりも噴出角度θが大きいか、或いは噴出角度θが同一である。
条件４：前記第１の端部気体噴出口の噴出角度θ及び前記第２の端部気体噴出口の噴出角度θの中央値をθｍｅｄとしたとき、噴出角度θが中央値θｍｅｄ以下の前記気体噴出口の個数が、噴出角度θが中央値θｍｅｄ超の前記気体噴出口の個数の１倍以上１．５倍以下である。
条件５：前記第１の端部気体噴出口の噴出角度θと、前記第２の端部気体噴出口の噴出角度θとの角度差が１５°以上である。
The inventors of the present invention have intensively studied the above-mentioned problems and found that it is important to adjust the arrangement of the gas jet and the jet angle. That is, the present invention is (1) a nozzle device for diffusing and supplying a liquid binder toward pulverized coal which is transported by a screw in the kneading container, and a binder in which a flow passage for naturally flowing the binder is formed And a gas supply pipe having an extension pipe portion extending into the binder supply nozzle, wherein the extension pipe portion discharges a plurality of gases toward the binder flowing naturally. Spouts are formed on both sides of a center line extending along the lower end of the extension tube portion,
The plurality of gas jet outlets formed on one side of the center line are characterized by satisfying all the following conditions 1 to 5.
Condition 1: The ejection angle θ is 5 ° or more and 40 ° or less, where θ is the ejection angle of each of the gas ejection ports with respect to the vertical downward direction.
Condition 2: The angular difference θ dif of the ejection angles θ of the gas ejection ports adjacent to each other in the channel direction of the extension pipe portion is 20 ° or less.
Condition 3: Among the plurality of gas jets, the gas jets positioned at one end in the pipe direction are the first end gas jets and the gas jets positioned at the other end, And, when the gas jet outlet having a jet angle θ larger than that of the first end gas jet outlet is defined as a second end gas jet outlet, the first and second end gas jet outlets The gas outlet located in the middle has a discharge angle θ larger than that of the gas outlet adjacent to the first end gas outlet side, or has the same discharge angle θ.
Condition 4: Assuming that the median value of the jet angle θ of the first end gas jet and the jet angle θ of the second end gas jet is θ med , the jet angle θ is less than or equal to the median θ med The number of the gas jet ports is not less than 1 and not more than 1.5 times the number of the gas jet ports where the jet angle θ exceeds the median θ med .
Condition 5: The angle difference between the jet angle θ of the first end gas jet and the jet angle θ of the second end gas jet is 15 ° or more.
（２）前記バインダー供給ノズルは、前記気体供給管を径方向から挟み込む一対のバインダーガイド壁部材を有しており、前記気体供給管と前記バインダーガイド壁部材との間には、前記バインダーを自然流下させるための通路が形成されていることを特徴とする上記（１）に記載のノズル装置。 (2) The binder supply nozzle has a pair of binder guide wall members sandwiching the gas supply pipe from the radial direction, and the binder is naturally interposed between the gas supply pipe and the binder guide wall member The nozzle device according to (1) above, wherein a passage for flowing down is formed.
（３）前記複数の気体噴出口は、前記管路方向において略等間隔に形成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のノズル装置。 (3) The nozzle device according to (1) or (2), wherein the plurality of gas jet outlets are formed at substantially equal intervals in the pipe line direction.
上述の条件１〜条件５を満足するノズル装置によれば、バインダーを所定の範囲内でより均等に噴霧することができる。 According to the nozzle device satisfying the above-described conditions 1 to 5, the binder can be sprayed more uniformly within a predetermined range.
図１は、本発明の一実施形態であるノズル装置を備えた混練炭製造装置の概略構成図である。混練炭製造装置は、ノズル装置１、混練容器２及び混練容器２に回転可能に収容されたスクリュー３を含む。混練容器２はスクリュー３の軸方向に延びており、一端側の上壁部には微粉炭投入シュート２ａが設けられており、他端側の下壁部には排出シュート２ｂが設けられている。ノズル装置１は、混練容器２に投入された微粉炭にバインダーを噴霧する。ノズル装置１の詳細については、後述する。 FIG. 1 is a schematic configuration view of a kneaded coal producing apparatus provided with a nozzle device which is an embodiment of the present invention. The kneaded coal producing apparatus includes a nozzle device 1, a kneading container 2 and a screw 3 rotatably accommodated in the kneading container 2. The kneading vessel 2 extends in the axial direction of the screw 3, the pulverized coal feeding chute 2a is provided on the upper wall portion on one end side, and the discharge chute 2b is provided on the lower wall portion on the other end side . The nozzle device 1 sprays a binder onto the pulverized coal charged into the kneading container 2. The details of the nozzle device 1 will be described later.
スクリュー３には、駆動モータ４が接続されており、この駆動モータ４を駆動することによってスクリュー３を矢印Ｘ方向に回転動作させることができる。スクリュー３は、機能的に搬送部及び混練部に分割することができる。搬送部は投入シュート２ａから投入された微粉炭を混練部に向かって矢印Ｙ方向に搬送する機能を有しており、混練部は微粉炭及びバインダーを混練しながら矢印Ｙ方向に搬送する機能を有している。なお、矢印Ｙ方向は、スクリュー３の軸方向と平行である。 The drive motor 4 is connected to the screw 3, and by driving the drive motor 4, the screw 3 can be rotated in the arrow X direction. The screw 3 can be functionally divided into a conveying unit and a kneading unit. The transport unit has a function of transporting the pulverized coal fed from the input chute 2a in the arrow Y direction toward the kneading unit, and the kneading unit has a function of transporting the pulverized coal and the binder in the arrow Y direction while kneading it. Have. The arrow Y direction is parallel to the axial direction of the screw 3.
混練部におけるスクリュー３の外周面には、白抜きで示す送り羽根３ａと、ハッチングで示す返し羽根３ｂとが形成されている。送り羽根３ａは、微粉炭及びバインダーを矢印Ｙ方向に送り出す機能を有しており、返し羽根３ｂは、矢印Ｙ方向に繰り出される微粉炭及びバインダーを停滞させる機能を有している。これらの送り羽根３ａ及び返し羽根３ｂが協働することによって、微粉炭及びバインダーを混練しながら、搬送することができる。 On the outer peripheral surface of the screw 3 in the kneading section, a feed blade 3a shown by white and a return blade 3b shown by hatching are formed. The feed vane 3a has a function of delivering the pulverized coal and the binder in the arrow Y direction, and the return vane 3b has a function of stagnating the pulverized coal and the binder drawn out in the arrow Y direction. The cooperation of the feed blade 3a and the return blade 3b allows the pulverized coal and the binder to be conveyed while being kneaded.
微粉炭とバインダーの混練物は、排出シュート２ｂから排出され、ロールコンパクターにおいて塊成化又は成形化され、石炭塔へ搬送され炭化室に装入されたのち、コークス炉で乾留される。 The kneaded material of the pulverized coal and the binder is discharged from the discharge chute 2b, agglomerated or formed in a roll compactor, transferred to a coal tower and charged into a carbonization chamber, and then dried and distilled in a coke oven.
ノズル装置１は、混練物の搬送方向（矢印Ｙ方向）において、より上流側に設置することが好ましい。設置位置が下流側になると、微粉炭及びバインダーの混練時間を確保するために、混練物の搬送距離を長くしなければならないため、設備が大型化する。但し、前述したように混練容器２の微粉炭投入シュート２ａの直下に噴霧されるバインダーが過度に多くならないようにノズル装置１を配置する。 The nozzle device 1 is preferably installed more upstream in the conveyance direction of the kneaded material (the arrow Y direction). When the installation position is on the downstream side, in order to secure the kneading time of the pulverized coal and the binder, it is necessary to increase the conveying distance of the kneaded material, so the equipment becomes large. However, as described above, the nozzle device 1 is disposed so that the amount of the binder sprayed immediately below the pulverized coal feeding chute 2a of the kneading container 2 does not increase excessively.
図２及び図３を参照しながら、ノズル装置の構成について詳細に説明する。図２は、ノズル装置の正面図であり、紙面法線方向が矢印Ｙ方向（つまり、混練物の搬送方向）に対応している。図３は、ノズル装置の底面図であり、矢印Ｙ方向の定義は図１と同様である。 The configuration of the nozzle device will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a front view of the nozzle device, and the normal direction of the drawing corresponds to the arrow Y direction (that is, the conveyance direction of the kneaded material). FIG. 3 is a bottom view of the nozzle device, and the definition in the arrow Y direction is the same as FIG.
ノズル装置１は、気体供給管１１、バインダー供給ユニット１２を含む。気体供給管１１は、上下方向に延びており、下端部にはバインダー供給ユニット１２に向かって延出する延出管部１１０が水平方向に延びて形成されている。図３の一点鎖線Ｌ１は、延出管部１１０の中心軸を延出管部１１０の外面にトレースした中心線であり（以下、中心線Ｌ１という）、言い換えると、延出管部１１０の下端部の位置を示している。延出管部１１０には複数の気体噴出口１１０ａが形成されている。図３において、矢印Ｙ方向に並ぶ一方の気体噴出口１１０ａの角度をθ１、他方の気体噴出口１１０ａの角度をθ２としたとき、θ１+θ２がどの位置でも同一となるように、複数の気体噴出口１１０ａは形成されている。説明の便宜上、中心線Ｌ１を挟んで一方の領域に形成された複数の気体噴出口１１０ａをそれぞれＳ１〜Ｓ７と定義する。ただし、気体噴出口Ｓ１〜Ｓ７を特に区別する必要がない場合には、これらを纏めて気体噴出口１１０ａと記載する。 The nozzle device 1 includes a gas supply pipe 11 and a binder supply unit 12. The gas supply pipe 11 extends in the vertical direction, and at the lower end portion, an extension pipe portion 110 extending toward the binder supply unit 12 is formed so as to extend in the horizontal direction. The alternate long and short dash line L1 in FIG. 3 is a center line obtained by tracing the center axis of the extension pipe portion 110 to the outer surface of the extension pipe portion 110 (hereinafter referred to as center line L1). It shows the position of the department. A plurality of gas jet outlets 110 a are formed in the extension pipe portion 110. In FIG. 3, assuming that the angle of one of the gas jets 110a aligned in the direction of the arrow Y is θ1 and the angle of the other gas jet 110a is θ2, a plurality of gases are set so that θ1 + θ2 becomes the same at any position. The spout 110a is formed. For convenience of explanation, a plurality of gas jet outlets 110a formed in one region across the center line L1 are defined as S1 to S7, respectively. However, when it is not necessary to distinguish the gas jet ports S1 to S7 in particular, these are collectively described as a gas jet port 110a.
バインダー供給ユニット１２は、主バインダー供給管１２１と、この主バインダー供給管１２１の下端側に溶接固定された一対のガイド壁部材１２２とを含む。一対のガイド壁部材１２２は、気体供給管１１の延出管部１１０を径方向の外側から挟み込んでおり、各ガイド壁部材１２２の端部にはそれぞれ、延出管部１１０の中心側に向かって折れ曲がった曲げ部１２２ａが形成されている。曲げ部１２２ａは、延出管部１１０の外周面に溶接固定されている。 The binder supply unit 12 includes a main binder supply pipe 121 and a pair of guide wall members 122 welded and fixed to the lower end side of the main binder supply pipe 121. The pair of guide wall members 122 sandwich the extension pipe portion 110 of the gas supply pipe 11 from the outside in the radial direction, and the end portions of the respective guide wall members 122 each face the center side of the extension pipe portion 110 Thus, a bent portion 122a is formed. The bent portion 122 a is welded and fixed to the outer peripheral surface of the extension pipe portion 110.
図３においてハッチングで示す要素はバインダーであり、延出管部１１０とガイド壁部材１２２との間に形成された通路内をバインダーが自然流下する。これにより、気体噴出口１１０ａから噴出される気体を、バインダー供給ユニット１２の内部を自然流下するバインダーに対して、衝突させることができる。 Elements hatched in FIG. 3 are binders, and the binder naturally flows down in the passage formed between the extension pipe portion 110 and the guide wall member 122. Thereby, the gas ejected from the gas ejection port 110 a can be made to collide with the binder that naturally flows down the inside of the binder supply unit 12.
ガイド壁部材１２２の下端部は、延出管部１１０の下端部よりも上側に形成されている。これにより、各気体噴出口１１０ａから噴出する気体がガイド壁部材１２２に衝突することが防止され、バインダーをより広い範囲に噴霧することができる。 The lower end portion of the guide wall member 122 is formed above the lower end portion of the extension tube portion 110. Thereby, the gas jetted from each gas jet nozzle 110a is prevented from colliding with the guide wall member 122, and the binder can be sprayed in a wider range.
ここで、バインダーは主バインダー供給管１２１の内部を自然流下しており、バインダーを強制的に供給する駆動装置が不要となるから、コストを削減することができる。また、本発明では、気体及びバインダーを混合した状態でノズル装置から排出するのではなく、自然流下するバインダーに向かって気体噴出口１１０ａから気体を噴出しているため、バインダーに含まれるスラッジによって気体噴出口１１０ａが目詰まりを起こすことを防止できる。 Here, since the binder naturally flows down the inside of the main binder supply pipe 121, and a drive device for forcibly supplying the binder is not necessary, the cost can be reduced. Further, in the present invention, the gas is not discharged from the nozzle device in the mixed state of the gas and the binder, but the gas is blown out from the gas jet port 110a toward the binder flowing naturally, so the sludge contained in the binder It is possible to prevent the spout 110a from clogging.
図４は中心線Ｌ１が延びる方向から視た延出管部１１０の概略図であり、二点鎖線で示すＬ２は中心線Ｌ１を通って鉛直方向に延びる基準線を示しており、矢印で示すＬ３は気体の噴出方向を示しており、θは基準線Ｌ２と噴出方向Ｌ３とのなす角度（以下、噴出角度と称する）を示している。 FIG. 4 is a schematic view of the extension pipe portion 110 viewed from the direction in which the center line L1 extends, and L2 indicated by a two-dot chain line indicates a reference line extending vertically through the center line L1, indicated by an arrow. L3 indicates the gas ejection direction, and θ indicates the angle between the reference line L2 and the ejection direction L3 (hereinafter referred to as the ejection angle).
図２〜図４を参照して、気体噴出口Ｓ１〜Ｓ７は延出管部１１０の中心線Ｌ１方向において、この順序で配列されており、気体噴出口Ｓ１〜Ｓ３は互いに同一の噴出角度θに設定されており、気体噴出口Ｓ５〜Ｓ７は互いに同一の噴出角度θに設定されており、気体噴出口Ｓ４はこれらとは異なる噴出角度θに設定されている。バインダーをより均一に噴霧するために、気体噴出口１１０ａは、以下の条件１〜５を満足しなければならない。 Referring to FIGS. 2 to 4, the gas jets S1 to S7 are arranged in this order in the direction of the center line L1 of the extension pipe portion 110, and the gas jets S1 to S3 have the same jet angle θ. The gas jet ports S5 to S7 are set to the same jet angle θ, and the gas jet port S4 is set to a jet angle θ different from them. In order to spray the binder more uniformly, the gas jet 110 a must satisfy the following conditions 1 to 5.
（条件１）
噴出角度θは、５°以上４０°以下でなければならない。噴出角度θが５°未満になると、気体の噴出方向が過度に下向きとなるため、混練物の搬送方向（矢印Ｙ方向）にバインダーを広く噴霧することができない。噴出角度θが４０°超になると、気体の噴出方向が過度に横向きとなるため、混練容器２の内壁にバインダーが過剰に付着するおそれがある。
(Condition 1)
The ejection angle θ must be 5 ° or more and 40 ° or less. When the jetting angle θ is less than 5 °, the jetting direction of the gas is excessively downward, so that the binder can not be widely sprayed in the conveyance direction of the kneaded material (the arrow Y direction). If the jetting angle θ is more than 40 °, the jetting direction of the gas is excessively horizontal, and thus the binder may be excessively attached to the inner wall of the kneading container 2.
（条件２）
中心線Ｌ１方向において隣接する気体噴出口１１０ａの噴出角度θの角度差θｄｉｆは、２０°以下でなければならない。角度差θｄｉｆの限定理由を、図５を参照しながら、詳細に説明する。図５は図４に対応する図であり、自然流下するバインダーをハッチングで示している。Ｌ３１及びＬ３２は中心線Ｌ１方向において互いに隣接する気体噴出口１１０ａのそれぞれの噴出方向を示しており、Ｌ３2はＬ３1よりも噴出角度θが大きく設定されている。バインダー供給管１２１から流下するバインダーには噴出角度θのより大きいＬ３2の気体が先に当たり、Ｌ３2方向に位置するバインダーは気体の噴出方向に噴霧される。Ｌ３1方向に位置するバインダーはＬ３2方向に位置するバインダーに引っ張られ、延出管部１１０から離隔したルートを流下するようになる。角度差θｄｉｆが２０°超になると、Ｌ３1方向に位置するバインダーは延出管部１１０からより離隔したルートを流下し、Ｌ３1方向に気体を噴射する気体噴出口１１０ａからの距離が長くなるため、バインダーと接触する時点では噴出エネルギーが低下して噴霧力不足となり、噴霧されずに滴下してしまう。
(Condition 2)
The angle difference θ dif of the ejection angles θ of the adjacent gas ejection ports 110 a in the center line L 1 direction should be 20 ° or less. The reason for limitation of the angle difference θ dif will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 and the binder flowing down naturally is indicated by hatching. L3 1 and L3 2 shows the respective injection direction of the adjacent gas outlet 110a with each other in the center line L1 direction, L3 2 is ejected angle than L3 1 theta is larger. The binder flowing down from a binder supply tubes 121 impinge on a larger L3 2 of the gas jetting angle θ is previously binder located L3 2 direction is sprayed ejection direction of the gas. The binder positioned in the L3 1 direction is pulled by the binder positioned in the L3 2 direction, and flows down the route separated from the extension tube portion 110. If the angle difference theta dif is 20 ° greater than the binder which is located L3 1 direction flows down a more spaced route extending extraction tube 110, long distance from the gas outlet 110a for injecting the gas into the L3 1 direction As a result, at the time of contact with the binder, the energy to be jetted decreases, the spray power becomes insufficient, and the ink drops without being sprayed.
（条件３）
複数の気体噴出口１１０ａのうち、中心線Ｌ１方向における一端部に位置する気体噴出口１１０ａを第１の端部気体噴出口と定義し、他端部に位置する気体噴出口１１０ａであって、かつ、第１の端部気体噴出口１１０ａよりも噴出角度θが大きい気体噴出口１１０ａを第２の端部気体噴出口と定義したとき、これらの第１及び第２の端部気体噴出口の間に位置する気体噴出口１１０ａは、第１の端部気体噴出口１１０ａ側に隣接する気体噴出口１１０ａよりも噴出角度θが大きいか、或いは噴出角度θが同一でなければならない。条件３を満足することによって、バインダーをより均一に噴霧できるようになる。
(Condition 3)
Among the gas outlets 110a, the gas outlet 110a located at one end in the direction of the center line L1 is defined as a first end gas outlet and is the gas outlet 110a located at the other end, And, when the gas outlet 110 a having a spray angle θ larger than that of the first end gas outlet 110 a is defined as a second end gas outlet, the first and second end gas outlets of these are selected. The gas ejection port 110a located in between must have the ejection angle θ larger or the same ejection angle θ than the gas ejection port 110a adjacent to the first end portion gas ejection port 110a. By satisfying the condition 3, the binder can be sprayed more uniformly.
本実施形態では、第１の端部気体噴出口が気体噴出口Ｓ７に相当し、第２の端部気体噴出口が気体噴出口Ｓ１に相当する。また、気体噴出口Ｓ２は、気体噴出口Ｓ１と噴出角度θが同一であり、気体噴出口Ｓ３は気体噴出口Ｓ２と噴出角度θが同一であり、気体噴出口Ｓ４は気体噴出口Ｓ３よりも噴出角度θが小さく、気体噴出口Ｓ５は気体噴出口Ｓ４よりも噴出角度θが小さく、気体噴出口Ｓ６は気体噴出口Ｓ５と噴出角度θが同一であり、気体噴出口Ｓ７は気体噴出口Ｓ６と噴出角度θが同一であるから、条件３を満足する。なお、気体噴出口Ｓ１〜Ｓ７の配列方向が反対であっても、条件３を満足することは言うまでもない。 In the present embodiment, the first end gas jet port corresponds to the gas jet port S7, and the second end gas jet port corresponds to the gas jet port S1. Further, the gas jet S2 has the same jet angle θ as the gas jet S1, the gas jet S3 has the same jet angle θ as the gas jet S2, and the gas jet S4 is more than the gas jet S3. The ejection angle θ is small, the gas ejection port S5 is smaller than the gas ejection port S4, the gas ejection port S6 is the same as the gas ejection port S5, and the gas ejection port S7 is a gas ejection port S6. And the ejection angle θ is the same, and the condition 3 is satisfied. Needless to say, the condition 3 is satisfied even if the arrangement direction of the gas jet ports S1 to S7 is opposite.
ここで、図６は、ノズル装置の底面図であり、気体噴出口１１０ａを形成する位置が図３の構成と異なる。説明の便宜上、中心線Ｌ１を挟んで一方の領域に形成された複数の気体噴出口１１０ａをそれぞれＳ１´〜Ｓ７´と定義する。図６に図示する構成では、気体噴出口Ｓ１´〜Ｓ７´がいわゆるＶ字状に配列されており、条件３を満足しない。 Here, FIG. 6 is a bottom view of a nozzle apparatus, and the position which forms the gas jet nozzle 110a differs from the structure of FIG. For convenience of explanation, a plurality of gas jet outlets 110a formed in one region across the center line L1 are defined as S1 'to S7', respectively. In the configuration illustrated in FIG. 6, the gas outlets S1 ′ to S7 ′ are arranged in a so-called V shape, and the condition 3 is not satisfied.
図７は、径方向から視た図６の噴出口Ｓ１´〜Ｓ７´の配置図であり、ハッチングで示す三角の領域は、気体噴出口Ｓ１´、Ｓ４´及びＳ７´から噴出する気体の影響力（噴霧力）が及ぶ範囲を模式的に示している。気体噴出口Ｓ１´〜Ｓ７´をＶ字状に配列した場合、端部に位置する噴出角度θの最も大きい気体噴出口Ｓ１´及び気体噴出口Ｓ７´の噴霧力が支配的になり、自然流下するバインダーが全体的に気体噴出口Ｓ１´及び気体噴出口Ｓ７´の噴出方向に引っ張られるため、噴出角度θの最も小さい気体噴出口Ｓ４´によって噴霧すべきバインダーが、噴霧されずに滴下してしまう。したがって、条件３を満足しない図６の構成では、バインダーを均一に噴霧することができない。 FIG. 7 is a layout view of the jet nozzles S1 'to S7' of FIG. 6 viewed from the radial direction, and triangular regions shown by hatching are the effects of gas jetted from the gas jet nozzles S1 ', S4' and S7 '. The range covered by the force (spraying force) is schematically shown. When the gas spouts S1 'to S7' are arranged in a V shape, the spray force of the gas spout S1 'and the gas spout S7' having the largest spout angle .theta. The binder to be sprayed is pulled in the direction of the gas jet S1 'and the gas jet S7' as a whole, so the binder to be sprayed by the gas jet S4 'having the smallest jet angle .theta. I will. Therefore, in the configuration of FIG. 6 which does not satisfy condition 3, the binder can not be sprayed uniformly.
（条件４）
第１の端部気体噴出口の噴出角度θ及び第２の端部気体噴出口の噴出角度θの中央値をθｍｅｄとしたとき、噴出角度θが中央値θｍｅｄ以下の気体噴出口１１０ａの個数が、噴出角度θが中央値θｍｅｄ超の気体噴出口１１０ａの個数の１倍以上１．５倍以下でなければならない。噴出角度θが中央値θｍｅｄ超の気体噴出口１１０ａの個数が多くなると、条件２で説明したように、噴出角度θの大きい気体が支配的になり、噴出角度θの小さい位置のバインダーは噴霧されずに滴下してしまう。一方、噴出角度θが中央値θｍｅｄ以下の気体噴出口１１０ａの個数が多くなり過ぎると、特定の位置へ噴霧されるバインダーが多くなり均一に噴霧することができない。
(Condition 4)
Assuming that the median value of the jet angle θ of the first end gas jet and the jet angle θ of the second end gas jet is θ med , the jet angle θ of the gas jet 110 a having a median value θ med or less. The number should be at least 1 and not more than 1.5 times the number of gas jet nozzles 110 a having a jet angle θ of more than the median θ med . When the number of gas jets 110a whose jet angle θ exceeds the central value θ med increases, as described in the condition 2, the gas with a large jet angle θ becomes dominant, and the binder at a position with a small jet angle θ sprays It drips without being done. On the other hand, when the number of the gas ejection ports 110a whose ejection angle θ is equal to or less than the median θ med is too large, the binder sprayed to a specific position is too many to spray uniformly.
（条件５）
条件３で定義した第１の端部気体噴出口の噴出角度θ及び第２の端部気体噴出口の噴出角度θの角度差が、１５°以上でなければならない。角度差が１５°未満になると、噴霧角度の範囲が狭くなり、バインダーの噴霧に偏りが生じる。
(Condition 5)
The angular difference between the jet angle θ of the first end gas jet and the jet angle θ of the second end gas jet defined in condition 3 must be 15 ° or more. When the angle difference is less than 15 °, the range of the spray angle becomes narrow, and the binder spray is biased.
条件５から、「複数の気体噴出口１１０ａには、噴出角度θが互いに異なる気体噴出口１１０ａが含まれていなければならない」という条件を導くことができる。気体噴出口１１０ａの噴出角度θを全て同じに設定すると、特定の方向にバインダーが噴霧されてしまい、混練物の搬送方向（Ｙ方向）にバインダーを広く噴霧することができない。例えば、気体噴出口１１０ａの噴出角度θを全て４０°に設定した場合、ノズル装置１の直下及び近傍に噴霧されるバインダーの割合が過度に少なくなるため、バインダーの割合が低い混練物とバインダーの割合が高い混練物とが生成されてしまう。また、噴霧されたバインダーが、スクリュー３の軸に付着する問題も懸念される。本実施形態では、気体噴出口Ｓ１〜Ｓ３、気体噴出口Ｓ４及び気体噴出口Ｓ５〜Ｓ７の噴出角度θが互いに異なっている。 From condition 5, it can be derived that “the plurality of gas jet nozzles 110 a must include the gas jet nozzles 110 a having different jet angles θ”. If all the ejection angles θ of the gas ejection ports 110a are set to be the same, the binder is sprayed in a specific direction, and the binder can not be widely sprayed in the transport direction (Y direction) of the kneaded material. For example, when all the ejection angles θ of the gas ejection ports 110a are set to 40 °, the proportion of the binder sprayed immediately below and in the vicinity of the nozzle device 1 becomes excessively small. A mixture having a high proportion is produced. There is also a concern that the sprayed binder may stick to the shaft of the screw 3. In the present embodiment, the jetting angles θ of the gas jets S1 to S3, the gas jets S4 and the gas jets S5 to S7 are different from each other.
次に、実施例を示して本発明についてより具体的に説明する。実機相当サイズのノズル装置を用いて、気体噴出口１１０ａの角度、配列方法を種々変更しながら、均一噴霧性を評価した。気体にはＮ２ガスを使用した。Ｎ２ガスの圧力、流量は実機相当の範囲で適宜選択した。混練装置に添加するバインダーは加温されており、その粘度は常温の水の粘度と同等であるため、バインダーの代わりに、常温の水を使用した。水の流量は実機相当の範囲で適宜選択した。ノズル装置から噴射される水の水量分布を水量分布測定機で測定して、均一噴霧性を評価した。具体的には、ノズル装置の直下から−６４０ｍｍ〜＋６４０ｍｍの範囲における水量分布を測定し、−２４０ｍｍ〜＋２４０ｍｍの範囲（以下、分布評価範囲と称する）に入る割合と分布評価範囲内の各位置での水量分布のバラツキによって、均一噴霧性を評価した。 Next, the present invention will be described more specifically by showing examples. The uniform sprayability was evaluated by changing the angle of the gas jet holes 110a and the arrangement method using various actual size nozzle devices. The gas used was N 2 gas. The pressure and flow rate of the N 2 gas were appropriately selected within the range equivalent to the actual equipment. The binder added to the kneading apparatus was heated, and its viscosity was equivalent to the viscosity of water at normal temperature, so water at normal temperature was used instead of the binder. The flow rate of water was appropriately selected within the range equivalent to the actual machine. The water content distribution of the water jetted from the nozzle device was measured by a water content distribution measuring device to evaluate uniform sprayability. Specifically, the water amount distribution in the range of -640 mm to +640 mm from immediately below the nozzle device is measured, and at a ratio of -240 mm to +240 mm (hereinafter referred to as distribution evaluation range) The uniform sprayability was evaluated by the dispersion of the water amount distribution.
図８Ａは比較例１の気体噴出口１１０ａの配置を示す延出管部の概略図である。ただし、図面を簡略化するため、中心線Ｌ１を挟んだ一方に形成される気体噴出口１１０ａのみを図示しており、他方に形成される気体噴出口１１０ａについては省略して図示する（図９Ａ〜図１１Ａについても同様である）。図８Ｂは比較例１の水量分布を示した棒グラフであり、双方向矢印は分布評価範囲を示している。双方向矢印の定義は、図９Ｂ〜図１１Ｂにおいても、同様である。比較例１では、噴出角度θが全て４５°であるため、水が横方向に拡散し、分布評価範囲に噴霧された水が僅か２６．０％であった。 FIG. 8A is a schematic view of an extension pipe portion showing the arrangement of the gas jet nozzle 110 a of Comparative Example 1. However, in order to simplify the drawing, only the gas ejection port 110a formed on one side of the center line L1 is illustrated, and the gas ejection port 110a formed on the other side is omitted and illustrated (FIG. 9A) The same applies to FIG. 11A). FIG. 8B is a bar graph showing the water quantity distribution of Comparative Example 1, and the bidirectional arrow indicates the distribution evaluation range. The definition of the bidirectional arrow is the same as in FIGS. 9B to 11B. In Comparative Example 1, since the jet angles θ were all 45 °, the water diffused in the lateral direction, and the amount of water sprayed in the distribution evaluation range was only 26.0%.
図９Ａは比較例２の気体噴出口１１０ａの配置を示す延出管部の概略図である。図９Ｂは比較例２の水量分布を示した棒グラフである。比較例２では、噴出角度θを全て２５°に設定した。比較例１に対して、噴出角度θが小さくなったため、分布評価範囲に噴霧された水の割合が８９．８％に増加した。しかしながら、分布評価範囲の端部における水量分布の割合が１０％を超えて大きくなり、水量分布のバラツキが大きくなった。 FIG. 9A is a schematic view of an extension pipe portion showing the arrangement of the gas jet nozzle 110 a of Comparative Example 2. FIG. 9B is a bar graph showing the water quantity distribution of Comparative Example 2. In Comparative Example 2, all the ejection angles θ were set to 25 °. As compared with Comparative Example 1, the ratio of water sprayed in the distribution evaluation range increased to 89.8% because the ejection angle θ decreased. However, the percentage of water volume distribution at the end of the distribution evaluation range increased by more than 10%, and the variation in water volume distribution became large.
図１０Ａは比較例３の気体噴出口１１０ａの配置を示す延出管部の概略図である。図１０Ｂは比較例３の水量分布を示した棒グラフである。比較例３では、気体噴出口１１０ａの配列を図６と同様に設定し、噴出角度θをＶ字の頂部から順に０°、５°、１５°及び２５°に設定した。分布評価範囲に噴霧された水の割合が９０．７％に増加したが、分布評価範囲の中央から１２０ｍｍ〜１６０ｍｍ位置における水量分布の割合が１０％を超えて大きくなった。また、搬送方向位置０ｍｍの付近では噴霧されずに滴下した水が見られたため、噴霧状態が悪化した。 FIG. 10A is a schematic view of an extension pipe portion showing the arrangement of the gas jet nozzle 110 a of Comparative Example 3. FIG. 10B is a bar graph showing the water quantity distribution of Comparative Example 3. In Comparative Example 3, the arrangement of the gas jet ports 110a was set as in FIG. 6, and the jet angle θ was set to 0 °, 5 °, 15 °, and 25 ° sequentially from the top of the V shape. Although the proportion of water sprayed into the distribution evaluation range increased to 90.7%, the proportion of the water distribution at a position of 120 mm to 160 mm from the center of the distribution evaluation range became larger than 10%. Moreover, since the water dripped without being sprayed was seen near the conveyance direction position 0 mm, the spraying state deteriorated.
図１１Ａは実施例１の気体噴出口１１０ａの配置を示す延出管部の概略図である。図１１Ｂは実施例１の水量分布を示した棒グラフである。実施例１では、気体噴出口１１０ａの配列及び噴出角度θを図３と同様に設定した。分布評価範囲に噴霧された水の割合が７２．５％に増加し、かつ、分布評価範囲における水量も何れの位置でも１０％以下と水量分布のバラツキも小さくなった。 FIG. 11A is a schematic view of an extension pipe portion showing the arrangement of the gas jet nozzle 110 a according to the first embodiment. 11B is a bar graph showing the water quantity distribution of Example 1. FIG. In Example 1, the arrangement of the gas ejection ports 110 a and the ejection angle θ were set as in FIG. 3. The proportion of water sprayed into the distribution evaluation range increased to 72.5%, and the amount of water in the distribution evaluation range was 10% or less at any position, and the variation of the water distribution became small.
図１２Ａは実施例２の気体噴出口１１０ａの配置を示す延出管部の概略図である。図１２Ｂは実施例２の水量分布を示した棒グラフである。実施例２では、中心線Ｌ１方向に対して略斜めに気体噴出口１１０ａを配列した。気体噴出口１１０ａの最低値は５°に設定し、最大値は３０°に設定した。分布評価範囲に噴霧された水の割合が７３．５％に増加し、かつ、分布評価範囲における水量も何れの位置でも１０％以下と水量分布のバラツキも小さくなった。 FIG. 12A is a schematic view of an extension pipe portion showing the arrangement of the gas jet nozzle 110 a according to the second embodiment. FIG. 12B is a bar graph showing the water quantity distribution of Example 2. In the second embodiment, the gas jet ports 110a are arranged substantially obliquely to the direction of the center line L1. The lowest value of the gas jet nozzle 110a was set to 5 °, and the maximum value was set to 30 °. The percentage of water sprayed into the distribution evaluation range increased to 73.5%, and the amount of water in the distribution evaluation range was 10% or less at any position, and the variation of the water distribution decreased.
（変形例１）
本実施形態では、中心線Ｌ１を挟んで一方に形成される気体噴出口１１０ａの個数を７個としたが、本発明はこれに限るものではなく、３個以上の任意の個数とすることができる。
(Modification 1)
In the present embodiment, the number of the gas jet ports 110a formed on one side of the center line L1 is seven, but the present invention is not limited to this, and three or more arbitrary numbers may be used. it can.
（変形例２）
本実施形態では、中心線Ｌ１を挟んで一方の気体噴出口１１０ａの角度をθ１、他方の気体噴出口１１０ａの角度をθ２としたとき、θ１+θ２がどの位置でも同一となるようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、中心線Ｌ１を挟んだ一方に形成される複数の気体噴出口１１０ａがそれぞれ条件１〜５を満足していればよい。例えば、一方の気体噴出口１１０ａが１１Ａに示すように配置され、もう一方の気体噴出口１１０ａが図１２Ａに示すように配置されていてもよい。
(Modification 2)
In the present embodiment, assuming that the angle of one gas jet port 110a is θ1 and the angle of the other gas jet port 110a is θ2 with respect to the center line L1, θ1 + θ2 is the same at any position. The present invention is not limited to this, as long as the plurality of gas jet ports 110a formed on one side of the center line L1 satisfy the conditions 1 to 5, respectively. For example, one gas jet 110a may be arranged as shown in 11A, and the other gas jet 110a may be arranged as shown in FIG. 12A.
１ ノズル装置
２ 混錬容器
３ スクリュー
４ 駆動モータ
１１ 気体供給管
１２ バインダー供給ユニット
１１０ 延出管部
１１０ａ Ｓ１〜Ｓ７ Ｓ１´〜Ｓ７´ 気体噴出口
Reference Signs List 1 nozzle device 2 kneading vessel 3 screw 4 drive motor 11 gas supply pipe 12 binder supply unit 110 extension pipe portion 110a S1 to S7 S1 'to S7' gas jet port
Claims (3)
前記バインダーを自然流下させる流路が形成されたバインダー供給ノズルと、該バインダー供給ノズル内に延出する延出管部を有する気体供給管とを有し、
前記延出管部には、自然流下する前記バインダーに向かって気体を噴出する複数の気体噴出口が、前記延出管部の下端部に沿って延びる中心線の両側に形成されており、
前記中心線を挟んだ一方に形成される複数の気体噴出口は、以下の条件１〜５を全て満足することを特徴とするノズル装置。
条件１：鉛直下向きに対する各前記気体噴出口の噴出角度をθとしたとき、噴出角度θは５°以上４０°以下である。
条件２：前記延出管部の管路方向において隣接する前記気体噴出口の噴出角度θの角度差θｄｉｆは、２０°以下である。
条件３：前記複数の気体噴出口のうち、前記管路方向における一端部に位置する前記気体噴出口を第１の端部気体噴出口、他端部に位置する前記気体噴出口であって、かつ、前記第１の端部気体噴出口よりも噴出角度θが大きい前記気体噴出口を第２の端部気体噴出口と定義したとき、これらの第１及び第２の端部気体噴出口の間に位置する前記気体噴出口は、前記第１の端部気体噴出口側に隣接する前記気体噴出口よりも噴出角度θが大きいか、或いは噴出角度θが同一である。
条件４：前記第１の端部気体噴出口の噴出角度θ及び前記第２の端部気体噴出口の噴出角度θの中央値をθｍｅｄとしたとき、噴出角度θが中央値θｍｅｄ以下の前記気体噴出口の個数が、噴出角度θが中央値θｍｅｄ超の前記気体噴出口の個数の１倍以上１．５倍以下である。
条件５：前記第１の端部気体噴出口の噴出角度θと、前記第２の端部気体噴出口の噴出角度θとの角度差が１５°以上である。 A nozzle device for diffusing and supplying a liquid binder toward pulverized coal transported by a screw in a kneading vessel,
It has a binder supply nozzle in which a flow path is formed to allow the binder to flow down naturally, and a gas supply pipe having an extension pipe portion extending into the binder supply nozzle,
In the extension pipe portion, a plurality of gas jet ports that eject gas toward the binder flowing naturally are formed on both sides of a center line extending along the lower end portion of the extension pipe portion,
A plurality of gas jet outlets formed on one side of the center line satisfy all of the following conditions 1 to 5:
Condition 1: The ejection angle θ is 5 ° or more and 40 ° or less, where θ is the ejection angle of each of the gas ejection ports with respect to the vertical downward direction.
Condition 2: The angular difference θ dif of the ejection angles θ of the gas ejection ports adjacent to each other in the channel direction of the extension pipe portion is 20 ° or less.
Condition 3: Among the plurality of gas jets, the gas jets positioned at one end in the pipe direction are the first end gas jets and the gas jets positioned at the other end, And, when the gas jet outlet having a jet angle θ larger than that of the first end gas jet outlet is defined as a second end gas jet outlet, the first and second end gas jet outlets The gas outlet located in the middle has a discharge angle θ larger than that of the gas outlet adjacent to the first end gas outlet side, or has the same discharge angle θ.
Condition 4: Assuming that the median value of the jet angle θ of the first end gas jet and the jet angle θ of the second end gas jet is θ med , the jet angle θ is less than or equal to the median θ med The number of the gas jet ports is not less than 1 and not more than 1.5 times the number of the gas jet ports where the jet angle θ exceeds the median θ med .
Condition 5: The angle difference between the jet angle θ of the first end gas jet and the jet angle θ of the second end gas jet is 15 ° or more.
前記気体供給管と前記バインダーガイド壁部材との間には、前記バインダーを自然流下させるための通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル装置。 The binder supply nozzle has a pair of binder guide wall members sandwiching the gas supply pipe in a radial direction,
The nozzle device according to claim 1, wherein a passage for causing the binder to flow down is formed between the gas supply pipe and the binder guide wall member.
The nozzle apparatus according to claim 1, wherein the plurality of gas jet outlets are formed at substantially equal intervals in the direction of the pipeline.
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