JP3602218B2

JP3602218B2 - セメントキルンへのフロンガス送入管

Info

Publication number: JP3602218B2
Application number: JP24365895A
Authority: JP
Inventors: 久範青山; 豊佐々木; 洋二川村
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: JPH0967150A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセメントキルン中でフロンガスを分解する際、セメントキルンの焼点部分へフロンガスを送る為のフロンガス送入管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フロンガスによるオゾン層破壊防止に関するモントリオール議定書締約国会合で承認されたセメントキルン法は、特定フロンをセメントキルン焼点部分で高温分解させ、フロン分解生成物である塩素及び弗素をセメント中に固定するものである。
【０００３】
セメントキルン焼点部分へのフロンガスの送入方法としては、フロンガスの保管容器からセメントキルン内の焼成バーナー近傍に至る間を耐熱性の管を設置し、該管中にフロンガスを流してバーナー火炎中に送る方法が知られている。
【０００４】
ここで耐熱性のフロン送入管として、例えば従来試みられてきたＳＵＳ３１０を材質とする管をフロンガスを送る為の送入管の材質として用いると、該管の焼成部に近い所では高温の為、キルン焼点部に至る前に管内部でフロンガスが分解温度に達し、フロン分解生成物である塩素や弗素ガスが送入管材質と反応して塩化鉄、弗化鉄等の固形の反応生成物を生成する。その結果、該反応生成物が管内に蓄積することによって比較的短時間で管内部が閉塞し、フロンガスを送入できなくなることがあった。
【０００５】
この為、塩素や弗素といった腐食性が強いガスを窒素等の不活性ガスで希釈することにより腐食性を緩和させることが行われているが、処理効率が低下する他、特にバーナー近傍の高温領域では管内部でのフロン分解物と管との反応を完全に防止する事はできず、反応生成物の蓄積進行を遅らせることはできても時間を経ればやがて管内部が反応生成物で閉塞される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フロンガス分解物である塩素や弗素ガスによるフロンガス送入管の腐食・破損防止とフロンガス送入管との反応生成物の蓄積によって生じる該送入管の閉塞を防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、フロンガス送入管内でのフロンガス高温分解物の発生をフロンガス送入管を冷却することで抑え、また、フロン分解生成物に対し耐食性のあるＭｏを１５％以上含んだＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ系合金や炭化珪素などのセラミックスをフロンガス送入管の材質に用いる事によってフロンガス高温分解物と管材質との反応が防げることを見出し、本発明を完成させた。
【０００８】
即ち、本発明は、フロンガス輸送部を最も内側の管内に設け、該輸送部を冷却するための冷却部を最も内側の管と最も外側の管の間の空隙部分に設けた多重管であることを特徴とするセメントキルンへのフロンガス送入管である。
【０００９】
また、本発明は、Ｍｏを１５％以上含んだＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ系合金、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、及び周期律表４Ａ〜６Ａ族の金属炭化物の何れかの材質からなる管であることを特徴とするセメントキルンへのフロンガス送入管である。
【００１０】
また、本発明は、フロンガス輸送部を最も内側の管内に設け、該輸送部を冷却するための冷却部を最も内側の管と最も外側の管の間の空隙部分に設けた多重管であって、最も内側の管と最も外側の管及び多重管先端面の材質がＭｏを１５％以上含んだＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ系合金、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、及び周期律表４Ａ〜６Ａ族の金属炭化物の何れかからなることを特徴とするセメントキルンへのフロンガス送入管である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のフロンガス送入管は、何れもボンベやタンク等のフロンガス保管容器からセメントキルンの焼点部分、即ちセメント原料焼成窯内のバーナー直火の燃焼部分へフロンガスを送る為の管である。
【００１２】
今回の第１発明によるセメントキルンへのフロンガス送入管は、管径の異なる管をより大径の管内に同方向になるよう組み入れた多重管としたものであり、最も内側に位置する内管内をフロンガスが流れる輸送部とし、該内管の周囲を冷却部としたものである。該冷却部は、冷却媒体が最も内側の管と最も外側の管の間の空隙を流れることによって冷却能を付与させたもので、このような冷却媒体としては水などの液体の他、空気などの気体を用いることができる。
【００１３】
常時安定した冷却能を保つ為に冷却部中の冷却媒体は静置固定化したものよりも例えば、液体ポンプ、空気ファン、圧縮機等から送られる液体や気体を流動させるのが望ましい。その為、管の構造としては、例えば、管径の異なる３つの管をより小径のものを順次より大径の管の内部に組み入れた三重管構造とするのが良い。この場合、最も内側の管（以下、内管と称す）内をフロンガスが流れ、この内管と次に外にある管（以下、中管と称す）とで形成される空隙に液体ポンプ等から直送された水などの冷却媒体が先端部まで通じる流入側冷却部となり、先端部において中管と最も外側の管（以下、外管と称す）とで形成される空隙に移動し、この空隙を通って折り返しポンプへと循環させるか、排出口へと通じるような構造とする。ここで三重管の中管は内管先端と外管先端とを結ぶ閉口した先端面には到達させずに先端部近傍で流入側冷却部から排出側冷却部へと冷却媒体が移動できるような間隙を設ける。
【００１４】
また、別の冷却形態の例としては、管径の異なる２つの管からなる二重管構造であって、内管内に前記同様フロンガスを流し、内管外面から外管内面へ仕切り板を２つ設ける。この２つの仕切り板で隔てられることによって内管と外管との間に形成される２つの空隙のうち、一方を液体ポンプ等から直送された冷却媒体が先端部まで流入する流入側冷却部とし、他方を折り返し先端部から再度ポンプ又は排出口へと該媒体が通じる排出側冷却部とする。仕切り板は、流入側冷却部と排出側冷却部の直径方向の断面の面積が概ね同一となるよう仕切るのが良い。この場合、管内部の仕切り板は、内管先端と外管先端とを結ぶ閉口した管先端面には到達させずに先端部近傍で流入側冷却部から排出側冷却部へと冷却媒体が移動できるような間隙を設ける。
【００１５】
このように何れの多重管に於いてもセメントキルン内における管先端面は内管を除き閉口とし、該内管のみを開口とする。この内管開口部がセメントキルン焼点部分へのフロンガス送入孔となる。また、本発明での多重管の材質は一般に耐熱性、約９００℃程度で使用可能なものであれば良く、例えばＮｉ−Ｃｒ系合金であるＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０８、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６などを用いることができる。
【００１６】
今回の第２発明は、耐熱性を有し、かつ高温で塩素や弗素と反応しない材質を用いたフロン送入管である。このようなフロンガス送入管の材質としては、Ｍｏを１５％以上含んだＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ系合金、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、及び周期律表４Ａ〜６Ａ族の金属炭化物の何れかからなる緻密質非通気性のセラミックスとすることにより、フロンガス分解物と管材との反応を防止することができる。ここでＭｏを１５％以上含んだＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ系合金としては例えばハステロイＣ等を、また窒化珪素等のセラミックスについては若干量の焼結助剤を含んだものを用いても良い。本発明ではフロン送入管全長に渡って該材質にする必要は必ずしも無く、少なくともフロンガスが分解するような高温下及びそれに近い温度になる部分を該材質とし、比較的低温下に設置される部分は、例えば、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３０８、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６等の他の材質を用いることができる。この発明では多重管構造とする必要は無く、単管で良い。
【００１７】
更に、今回の第３発明は、最も内側の管内にフロンガスを流し、最も内側の管と最も外側の管の間に存在する空隙に冷却媒体を流す為の冷却部を設けた多重管であって、セメントキルン内における該管の先端は、最も内側の管のみを開口とし、最も内側の管先端の外周から最も外側の管先端までの部分を閉口した先端面とするもので、かつその最内側の管と最外側の管及び前記先端面を耐熱性を有し高温で塩素や弗素と反応しない物、即ち、Ｍｏを１５％以上含んだＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ系合金、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、及び周期律表４Ａ〜６Ａ族の金属炭化物の何れかからなる材質としたものである。この場合フロン送入管全長に渡って該材質を用いる必要は必ずしも無く、少なくともセメントキルン内及びその近傍付近の管のみ該材質とし、それ以外の部分は、適宜他の材質とすることができる。また同様に最内側の管と最外側の管及び先端面以外の部材も適宜他の材質を用いても良い。該多重管は、前記第１発明と同様に冷却媒体の経路形態により、二重管又は三重管とし、更に管内に仕切り板等を備えたものであっても良い。
【００１８】
【作用と効果】
フロン輸送部の外周に、冷却媒体を流す冷却部を設ける為の多重管構造とすることにより安定した冷却能でフロンガスをその分解温度以下に留めておくことができる。また、フロン分解物と反応しない耐熱、耐食性に優れた材料を管材質として用いることにより、フロン分解温度以上になっても冷却を行わずに腐食や反応生成物の生成を抑えることができる。更に、前記のような冷却機能と耐熱耐食材を併用した送入管とすることにより、管内部でのフロン分解を抑え、仮に分解しても該管と反応せず、かつフロン分解物が大量に含まれるキルン内雰囲気に晒される送入管外表面の腐食を防ぎ、送入管の耐久性や寿命が飛躍的に向上することが可能である。このようなことから、本発明による何れのフロンガス送入管もその送入管内部が閉塞することなく、安定して活用することができる。
更に、本発明の送入管はフロンガスのみならず、腐食性ガスそのものや、特に、高温分解を起こす他のガスを分解温度以上の環境下で輸送する場合などにも適用できる可能性が十分ある。
【００１９】
【実施例】
以下この発明を実施例により詳しく説明する。また、あわせて本発明の範囲から外れる比較例も記す。
［実施例１］図１は三重管構造とした全てＳＵＳ３１０材質からなるフロンガス送入管の先端部分側面の断面概略図である。
【００２０】
【図１】
【００２１】
この三重管構造のフロンガス送入管は、フロンガスが内径１０ｍｍの内管１の中を通る間、ポンプより流入させられた冷却水が該内管１と内径１５ｍｍの中管２とで形成される空隙３から先端面７と中管２の先端との間隙を通って、中管２と内径２０ｍｍの外管４とで形成される空隙５へと流れることにより、内管１の外周から外管４までが冷却部となって内管１内のフロンガスを冷却するようにしたものである。この送入管を、セメントキルン内の焼成バーナー近傍にフロンガス送入孔がバーナー火炎中に向かうよう設置し、約２０ｍｌ／分でフロンガスを送入した。キルン焼成中のバーナー近傍の焼成雰囲気温度は約９００℃であったが、水冷中の本送入管内先端付近のフロンガス温度は約２６０℃となり、２４時間フロンガスを送入した後も、フロン送入管内での腐食や反応生成物による管閉塞は見られなかった。
【００２２】
［実施例２］図２は二重管構造とした全てＳＵＳ３１０材質からなるフロンガス送入管の管径方向の断面概略図である。
【００２３】
【図２】
【００２４】
この二重管構造のフロンガス送入管は、フロンガスが内径１０ｍｍの内管１の中を通る間、ポンプより流入させられた冷却水が該内管１と内径１８ｍｍの外管４との間の空隙を２枚のＳＵＳ３１０材質の仕切り板６によって仕切られた２つの空隙を、仕切り板が途切れている管先端部で一方の空隙から他方の空隙へと移動して流れる。即ち、ポンプより流入してくる空隙３から管先端部で空隙５へと流れることにより内管１の外周から外管４までが冷却部となり、内管１内のフロンガスを冷却するようにしたものである。この送入管を、セメントキルン内の焼成バーナー近傍にフロンガス送入孔がバーナー火炎中に向かうよう設置し、約２０ｍｌ／分でフロンガスを送入した。キルン焼成中のバーナー近傍の焼成雰囲気温度は約９００℃であったが、水冷中の本送入管内先端付近のフロンガス温度は約２９０℃となり、２４時間フロンガスを送入した後も、フロン送入管内での腐食や反応生成物による管閉塞は見られなかった。
【００２５】
［実施例３］ハステロイＣを材質とし、内径１０ｍｍ、外径１４ｍｍの単管をフロンガス送入管とし、この送入管を、セメントキルン内の焼成バーナー近傍に外管先端部であるフロンガス送入孔がバーナー火炎中に向かうよう設置し、約２０ｍｌ／分でフロンガスを送入した。キルン焼成中のバーナー近傍の焼成雰囲気温度は約９００℃であり、本送入管内先端付近のガス温度も約９００℃となったが、２４時間フロンガスを送入した後も、フロン送入管内での腐食や反応生成物による管閉塞は見られなかった。
【００２６】
［実施例４］前記実施例１と同様の構造、形状寸法の三重管からなり、図１において、その内管１と外管４および先端面７の材質のみをハステロイＣとし、他の部分の材質をＳＵＳ３１０としたフロンガス送入管を、セメントキルン内の焼成バーナー近傍にフロンガス送入孔がバーナー火炎中に向かうよう設置し、約２０ｍｌ／分でフロンガスを送入した。キルン焼成中のバーナー近傍の焼成雰囲気温度は約９００℃であったが、水冷中の本送入管内先端付近のフロンガス温度は約２６０℃となり、２４時間フロンガスを送入した後も、フロン送入管内での腐食や反応生成物による管閉塞は見られなかった。また更に、セメントキルン内の本送入管の外表面も腐食や管材質が反応した形跡は見られなかった。
【００２７】
［比較例］ＳＵＳ３１０を材質とし、内径１０ｍｍ、外径１４ｍｍの単管をフロンガス送入管とし、この送入管をセメントキルン内の焼成バーナー近傍に外管先端部であるフロンガス送入孔がバーナー火炎中に向かうよう設置した。キルン焼成中のバーナー近傍の焼成雰囲気温度は約９００℃であり、本送入管内先端付近のガス温度も約９００℃となったが、約２０ｍｌ／分でフロンガスを送入し続けておよそ３０分後にフロンガスの送入ができなくなった。該管内を調べたところ、管内は腐食され、管材質とフロンガス分解物との反応生成物が多量に見られ、その生成物によって管内が閉塞された状態となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】三重管構造のフロンガス送入管先端部側面の概略断面の説明図である。
【図２】二重管構造のフロンガス送入管径方向の概略断面の説明図である。
【符号の説明】
１内管
２中管
３冷却媒体流入側空隙
４外管
５冷却媒体排出側空隙
６仕切り板
７先端面

Claims

フロンガス輸送部を最も内側の管内に設け、該輸送部を冷却するための冷却部を最も内側の管と最も外側の管の間の空隙部分に設けた多重管であることを特徴とするセメントキルンへのフロンガス送入管。
Ｍｏを１５％以上含んだＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ系合金、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、及び周期律表４Ａ〜６Ａ族の金属炭化物の何れかの材質からなる管であることを特徴とするセメントキルンへのフロンガス送入管。
フロンガス輸送部を最も内側の管内に設け、該輸送部を冷却するための冷却部を最も内側の管と最も外側の管の間の空隙部分に設けた多重管であって、最も内側の管と最も外側の管及び多重管先端面の材質がＭｏを１５％以上含んだＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ系合金、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、及び周期律表４Ａ〜６Ａ族の金属炭化物の何れかからなることを特徴とするセメントキルンへのフロンガス送入管。