JP6631346B2 - 向流式直接加熱型熱交換器 - Google Patents
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Description
第2発明の向流式直接加熱型熱交換器は、容器と、被加熱物流体を前記容器の内部に供給する供給パイプと、前記供給パイプの端部に設けられた供給口と、前記供給口に接続され、前記被加熱物流体の流れる方向を鉛直下向きに整える整流器と、前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、前記整流器は、筒体と、前記筒体の内部をその中心軸に沿う複数の流路に仕切る仕切部材と、を備え、前記傘形分散板の頂点近傍が犠牲材で覆われていることを特徴とする。
第3発明の向流式直接加熱型熱交換器は、第1または第2発明において、前記整流器は、その中心軸上に配置され、前記被加熱物流体の流れを妨げる邪魔部材を備えることを特徴とする。
第4発明の向流式直接加熱型熱交換器は、第1〜第3発明のいずれかにおいて、前記整流器は前記供給口に取り外し可能に接続されていることを特徴とする。
第5発明の向流式直接加熱型熱交換器は、第1〜第4発明のいずれかにおいて、前記供給パイプは略水平に設けられていることを特徴とする。
第6発明の向流式直接加熱型熱交換器は、第1〜第5発明のいずれかにおいて、前記被加熱物流体はスラリーであることを特徴とする。
第2発明によれば、犠牲材が被加熱物流体の流下による衝撃を受けるので傘形分散板の摩耗を抑制できる。
第3発明によれば、邪魔部材の鉛直下方における被加熱物流体の流速を抑え、傘形分散板の頂点への被加熱物流体の衝突を弱めることができるので、傘形分散板の損傷を低減できる。
第4発明によれば、整流器が取り外し可能であるので、整流器の交換や補修が容易である。
第5発明によれば、供給パイプ内の被加熱物流体の流れる方向が水平方向であったとしても、整流器により被加熱物流体の流れる方向を鉛直下向きに整えることができる。
第6発明によれば、被加熱物流体がスラリーであったとしても、被加熱物流体による容器の摩耗を抑制できる。
(湿式製錬)
本発明の一実施形態に係る向流式直接加熱型熱交換器Aは、高温加圧硫酸浸出法を用いてニッケル酸化鉱石からニッケル・コバルト混合硫化物を得る湿式製錬に用いられる。図11に示すように、前記湿式製錬は、前処理工程(101)と、高温加圧硫酸浸出工程(102)と、固液分離工程(103)と、中和工程(104)と、脱亜鉛工程(105)と、硫化工程(106)と、無害化工程(107)とを備える。
つぎに、本実施形態に係る向流式直接加熱型熱交換器Aを説明する。
向流式直接加熱型熱交換器Aは、被加熱物流体1と加熱媒体2とを向流させ、被加熱物流体1と加熱媒体2とを直接接触させて熱交換を行う熱交換器である。本実施形態において、被加熱物流体1は前記湿式製錬の前処理工程(101)で得られた鉱石スラリー1であり、加熱媒体2は水蒸気2である。
つぎに、前記向流式直接加熱型熱交換器Aによる熱交換を説明する。
鉱石スラリー1は整流器40から容器10の内部に供給される。容器10の内部に供給された鉱石スラリー1は、まず、最上段の傘形分散板20の傾斜面を放射状に流下し、下流縁部21からスカート状に流れ落ちる。つぎに、傘形分散板20から環状整流板30に流れ落ちた鉱石スラリー1は、環状整流板30の傾斜面を中心に向かって流下し、下流縁部31からスカート状に流れ落ちる。この鉱石スラリー1は、次の段の傘形分散板20に流れ落ちる。このように、鉱石スラリー1は傘形分散板20および環状整流板30の傾斜面を交互に流下した後、容器10下部の被加熱物流体排出口13から容器10の外部へ排出される。
つぎに、本実施形態の特徴部分である整流器40の詳細を説明する。
図5は、整流器40を設けない場合の供給口12付近の拡大図である。なお、図5における二点鎖線Oは、供給口12の中心を通る鉛直線を示す。
(整流器40)
図9(A)に示すように、複数の小径パイプ42dを束ねて仕切部材42を形成してもよい。小径パイプ42dの断面形状は円形に限定されず、多角形でもよい。
被加熱物流体1は、流動性を有する被加熱物であればよく、特に限定されない。例えば、固体成分を含有するスラリー状の流動性液体が挙げられる。スラリー状の流動性液体としては、鉱石を含有するスラリー(鉱石スラリー)が挙げられる。鉱石スラリーは、例えば湿式製錬の前処理工程(101)で得られるニッケル酸化鉱石を含有するスラリーである。被加熱物流体1がスラリーであったとしても、被加熱物流体1による容器10の摩耗を抑制できる。
加熱媒体2は、被加熱物流体1に熱を供給する媒体であればよく、特に限定されない。加熱媒体2としては、被加熱物流体1より高温の水蒸気などの気体が挙げられる。
供給パイプ11、整流器40、最上段の傘形分散板20をコンピュータ上で再現し、スラリーの挙動をシミュレーションした。整流器40の形状は図6に示すとおりとした。図10(A)にスラリーの濃度分布を示す。図10(B)にスラリーの流速分布を示す。
前記湿式製錬の予熱工程において、向流式直接加熱型熱交換器を用いて鉱石スラリーを加熱した。向流式直接加熱型熱交換器の基本的構成は図1に示す向流式直接加熱型熱交換器Aと同様である。
実施例1において、整流器40を短管に代えた。短管は整流器40の筒体41と同程度の寸法を有する。その余の条件は実施例1と同一である。
1 鉱石スラリー
2 水蒸気
10 容器
11 供給パイプ
12 供給口
20 傘形分散板
22 犠牲材
30 環状整流板
40 整流器
41 筒体
42 仕切部材
43 邪魔部材
Claims (6)
- 容器と、
被加熱物流体を前記容器の内部に供給する供給パイプと、
前記供給パイプの端部に設けられた供給口と、
前記供給口に接続され、前記被加熱物流体の流れる方向を鉛直下向きに整える整流器と、
前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、
前記整流器は、
筒体と、
前記筒体の内部をその中心軸に沿う複数の流路に仕切る仕切部材と、を備え、
前記筒体にはスリットが形成されており、
前記仕切部材は挿入板を有しており、
前記スリットに前記挿入板が挿入され、それらが溶接されている
ことを特徴とする向流式直接加熱型熱交換器。 - 容器と、
被加熱物流体を前記容器の内部に供給する供給パイプと、
前記供給パイプの端部に設けられた供給口と、
前記供給口に接続され、前記被加熱物流体の流れる方向を鉛直下向きに整える整流器と、
前記整流器の鉛直下方に頂点が配置された傘形分散板と、を備え、
前記整流器は、
筒体と、
前記筒体の内部をその中心軸に沿う複数の流路に仕切る仕切部材と、を備え、
前記傘形分散板の頂点近傍が犠牲材で覆われている
ことを特徴とする向流式直接加熱型熱交換器。 - 前記整流器は、その中心軸上に配置され、前記被加熱物流体の流れを妨げる邪魔部材を備える
ことを特徴とする請求項1または2記載の向流式直接加熱型熱交換器。 - 前記整流器は前記供給口に取り外し可能に接続されている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の向流式直接加熱型熱交換器。 - 前記供給パイプは略水平に設けられている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の向流式直接加熱型熱交換器。 - 前記被加熱物流体はスラリーである
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の向流式直接加熱型熱交換器。
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