JP7386913B2 - Combustion gas bleed probe and its operating method - Google Patents
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Description
本発明は、燃焼ガス抽気プローブ及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a combustion gas bleed probe and a method of operating the same.
塩素バイパスシステムは、セメント製造設備から塩素を含むガスを抽気し系外に排出することで、塩素に起因するキルンやプレヒータ系のコーチングトラブルを防止する。塩素バイパスシステムは、セメント製造設備を構成するキルンの窯尻近傍に設けられた燃焼ガス抽気プローブ（以下、「プローブ」ともいう）によって燃焼ガスの一部を抽気する。抽気された燃焼ガス（以下、「抽気ガス」ともいう）は低温ガス（以下、「冷風」ともいう）と混合され、抽気ガス中に含まれる塩素分は気体状態から固体状態に相転移し、塩化カリウムを主成分とする塩素バイパスダストと呼ばれる形で回収・系外除去される。このとき抽気ガスを急冷することにより、塩素分がバイパスダストの微粉側へ濃縮することが分かっている。 The chlorine bypass system prevents coating problems in kilns and preheaters caused by chlorine by extracting chlorine-containing gas from cement manufacturing equipment and discharging it outside the system. The chlorine bypass system bleeds a portion of the combustion gas using a combustion gas bleed probe (hereinafter also referred to as a "probe") installed near the bottom of a kiln that constitutes cement manufacturing equipment. The extracted combustion gas (hereinafter also referred to as "bleed gas") is mixed with low temperature gas (hereinafter also referred to as "cold air"), and the chlorine content contained in the extracted gas undergoes a phase transition from a gas state to a solid state. It is recovered and removed from the system in a form called chlorine bypass dust, which consists mainly of potassium chloride. It is known that by rapidly cooling the extracted gas at this time, the chlorine content is concentrated on the fine powder side of the bypass dust.
塩素バイパスシステムにおいて、ガス中に含まれる原料分（粗粉）と塩素分（微粉）はサイクロンで分離され、原料分はキルン側へと戻され、塩素分は系外に排出される。しかし、冷却速度が遅いと塩素分濃縮が低い粗粉と共にキルン側に戻る塩素分量が多くなり、塩素除去効率は低下する。 In the chlorine bypass system, the raw material (coarse powder) and chlorine (fine powder) contained in the gas are separated by a cyclone, the raw material is returned to the kiln, and the chlorine is discharged outside the system. However, if the cooling rate is slow, the amount of chlorine returned to the kiln together with the coarse powder with low chlorine concentration increases, and the chlorine removal efficiency decreases.
下記特許文献１には、冷風が導入される冷却管の旋回部が、抽気管を取り囲む円環状に形成された塩素バイパス装置が記載されている。冷風は、旋回部で旋回しつつ抽気管内へ流入することで、抽気ガスと冷風が攪拌、混合されるため、抽気ガスを冷風によって急速に冷却することができる。しかしながら、冷風を旋回させながら流入させており、抽気ガスと冷風が混合するまでに冷風の持つ運動量が減衰してしまい、十分に冷却ができないおそれがある。 Patent Document 1 listed below describes a chlorine bypass device in which a swirling portion of a cooling pipe into which cold air is introduced is formed in an annular shape surrounding an air bleed pipe. Since the cold air flows into the bleed pipe while swirling in the swirling section, the bleed gas and the cold air are stirred and mixed, so that the bleed gas can be rapidly cooled by the cold air. However, since the cold air is swirled in, the momentum of the cold air is attenuated by the time the bleed gas and the cold air are mixed, and there is a risk that sufficient cooling may not be achieved.
ところで、近年、脱炭素や原燃料コスト低減を目的に廃プラスチックを始めとする廃棄物の活用が推進されており、セメント製造設備に持ち込まれる塩素量（インプット塩素量）が増加している。そのため、塩素バイパスシステムの能力増強、つまり抽気風量の増量（＝抽気率の増強）が必要となっている。 Incidentally, in recent years, the use of waste such as waste plastics has been promoted for the purpose of decarbonization and reduction of raw material and fuel costs, and the amount of chlorine brought into cement manufacturing equipment (input chlorine amount) is increasing. Therefore, it is necessary to increase the capacity of the chlorine bypass system, that is, increase the amount of bleed air (= increase the bleed rate).
抽気風量を増量するとそのガス温度を一定以下に冷却するため、冷風量（低温ガス量）もそれに応じて増量させる必要がある。一方、それによりプローブ内のガス速度が増加するため、プローブ内の混合冷却域の形成が悪化し、短時間かつ均一な冷却が難しい。それに対応するため、例えばプローブの大型化や冷風の吹込みの調整が必要となる。他方、冷風の吹込み方法や条件によって、窯尻に冷風がリーク（逆流や吹き抜け）し、コーチング付着の助長（キルン運転への悪影響）や熱ロス（燃料の増し焚き）が発生する。 Increasing the amount of bleed air cools the gas temperature below a certain level, so it is necessary to increase the amount of cold air (low temperature gas amount) accordingly. On the other hand, it increases the gas velocity within the probe, which worsens the formation of a mixed cooling zone within the probe, making short and uniform cooling difficult. In order to cope with this, for example, it is necessary to increase the size of the probe or adjust the blowing of cold air. On the other hand, depending on the method and conditions of cold air blowing, cold air may leak to the bottom of the kiln (backflow or blow-through), promoting coating adhesion (adversely affecting kiln operation) and causing heat loss (additional burning of fuel).
よって、本発明の目的は、抽気率を増強した場合にも抽気ガスを十分に冷却でき、かつ窯尻への冷風の逆流を抑制できる燃焼ガス抽気プローブ及びその運転方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a combustion gas bleed probe and an operating method thereof that can sufficiently cool the bleed gas even when the bleed rate is increased and can suppress the backflow of cold air to the kiln bottom.
本発明の燃焼ガス抽気プローブは、キルンからの燃焼ガスの一部を抽気するガス管と、
前記ガス管に穿設され、前記ガス管が抽気した抽気ガスに対して低温ガスを各々吐出する複数の吐出口と、を備え、
前記複数の吐出口は、各々の前記吐出口から吐出される前記低温ガスが前記ガス管内で互いに衝突しないように配置されている。
The combustion gas bleed probe of the present invention includes a gas pipe that bleeds a part of the combustion gas from the kiln;
A plurality of discharge ports are provided in the gas pipe and each discharge a low temperature gas to the extracted gas extracted by the gas pipe,
The plurality of discharge ports are arranged so that the low temperature gas discharged from each of the discharge ports does not collide with each other within the gas pipe.
また、本発明の燃焼ガス抽気プローブの運転方法は、上記の燃焼ガス抽気プローブの運転方法であって、
前記吐出口から吐出される前記低温ガスの風速が２５～１８０ｍ／ｓを満たし、かつ前記抽気ガスの運動量に対する前記吐出口一口当たりの前記低温ガスの運動量の比が１．８～５．３を満たす。
Further, a method for operating a combustion gas bleed probe according to the present invention is a method for operating a combustion gas bleed probe described above, comprising:
The wind speed of the low temperature gas discharged from the discharge port satisfies 25 to 180 m/s, and the ratio of the momentum of the low temperature gas per mouth of the discharge port to the momentum of the bleed gas is 1.8 to 5.3. Fulfill.
本発明によれば、抽気率を増強した場合にも抽気ガスを十分に冷却でき、かつ窯尻への冷風の逆流を抑制できる。 According to the present invention, the bleed gas can be sufficiently cooled even when the bleed rate is increased, and backflow of cold air to the kiln bottom can be suppressed.
以下、本発明に係る燃焼ガス抽気プローブ及びその運転方法における一実施形態について、図１～図３を参照しながら説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one embodiment of a combustion gas bleed probe and its operating method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Note that in each figure, the dimensional ratio in the drawing and the actual dimensional ratio do not necessarily match, and the dimensional ratio between the drawings also does not necessarily match.
図１は、本発明に係る燃焼ガス抽気プローブを含む塩素バイパスシステムの一実施形態を模式的に示す全体構成図である。塩素バイパスシステム１００は、窯尻１ａから最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスＧ１の一部を抽気するプローブ２と、プローブ２に冷風Ｃ（低温ガスに相当）を供給する冷風ファン３と、抽気ガスＧ２と冷風Ｃが混合された混合ガスＧ３に含まれる粗紛Ａ１を分離する分級機としてのサイクロン５と、サイクロン５から排出された微粉Ａ２を含む混合ガスＧ４を冷却する冷却器６と、冷却器６から排出された排ガスＧ５から微粉Ａ２を回収する集塵装置７と、集塵装置７の排ガスＧ６を誘引する排気ファン８と、を備える。 FIG. 1 is an overall configuration diagram schematically showing an embodiment of a chlorine bypass system including a combustion gas bleed probe according to the present invention. The chlorine bypass system 100 includes a probe 2 that bleeds a part of the combustion gas G1 from the kiln exhaust gas flow path from the kiln bottom 1a to the lowest cyclone (not shown), and a probe 2 that blows cold air C (equivalent to low-temperature gas) to the probe 2. a cyclone 5 as a classifier that separates the coarse powder A1 contained in the mixed gas G3, which is a mixture of the bleed gas G2 and the cold air C, and the mixed gas containing the fine powder A2 discharged from the cyclone 5. It includes a cooler 6 that cools the dust G4, a dust collector 7 that collects the fine powder A2 from the exhaust gas G5 discharged from the cooler 6, and an exhaust fan 8 that draws the exhaust gas G6 from the dust collector 7.
図２は、プローブ２を模式的に示す断面図である。プローブ２は、窯尻１ａからキルン排ガス流路の一部として上方へ向かう立上がり部１ｂに突設されている。プローブ２の入口２ａは、立上がり部１ｂ内のキルン排ガス流路に開口する。プローブ２による抽気率は、１０％以上であり、好ましくは１２％以上であり、より好ましくは１５％以上である。なお、抽気率は、窯尻１ａを単位時間に通過する燃焼ガスＧ１のガス風量(Ｎｍ３／単位時間)に対する、単位時間に抽気される抽気ガスＧ２のガス風量(Ｎｍ３／単位時間)の割合（比率）をいう。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the probe 2. As shown in FIG. The probe 2 is provided to protrude from a rising portion 1b extending upward from the kiln bottom 1a as a part of the kiln exhaust gas flow path. The inlet 2a of the probe 2 opens into the kiln exhaust gas flow path within the rising portion 1b. The air extraction rate by the probe 2 is 10% or more, preferably 12% or more, and more preferably 15% or more. The bleed rate is the ratio of the gas volume (Nm3/unit time) of the bleed gas G2 extracted per unit time to the gas volume (Nm3/unit time) of the combustion gas G1 passing through the kiln bottom 1a per unit time ( ratio).
また、抽気ガスＧ２の抽気量は、２，５００Ｎｍ３／ｈ以上が好ましく、１０，０００Ｎｍ３／ｈ以上がより好ましい。 Further, the amount of bleed gas G2 is preferably 2,500 Nm3/h or more, more preferably 10,000 Nm3/h or more.
プローブ２は、円筒状の内管２１（ガス管に相当）と、内管２１を囲む円筒状の外管２２と、内管２１と外管２２との間に形成された冷風通路２３と、冷風ファン３からの冷風を冷風通路２３に供給する供給口２４とを備える。抽気ガスＧ２は、内管２１内を矢印の方向に流れる。 The probe 2 includes a cylindrical inner tube 21 (corresponding to a gas tube), a cylindrical outer tube 22 surrounding the inner tube 21, and a cold air passage 23 formed between the inner tube 21 and the outer tube 22. A supply port 24 for supplying cold air from the cold air fan 3 to the cold air passage 23 is provided. The bleed gas G2 flows inside the inner pipe 21 in the direction of the arrow.
プローブ２は、内管２１に穿設され、冷風通路２３に供給された冷風Ｃを抽気ガスＧ２に向かって吐出する複数の吐出口２５を備える。吐出口２５は、円状に形成されている。 The probe 2 is provided with a plurality of discharge ports 25 that are bored in the inner tube 21 and discharge the cold air C supplied to the cold air passage 23 toward the bleed gas G2. The discharge port 25 is formed in a circular shape.
図３は、図２のIII－III矢視図である。複数の吐出口２５は、内管２１の延伸方向において略同じ位置に配置され、好ましくは同じ位置に配置されている。言い換えると、複数の吐出口２５は、内管２１の延伸方向に対して垂直な面内に配置されていることが好ましい。ただし、複数の吐出口２５は、内管２１の延伸方向において完全に同じ位置に配置される必要はない。 FIG. 3 is a view taken along the line III--III in FIG. 2. The plurality of discharge ports 25 are arranged at substantially the same position in the extending direction of the inner tube 21, and preferably at the same position. In other words, the plurality of discharge ports 25 are preferably arranged in a plane perpendicular to the extending direction of the inner tube 21. However, the plurality of discharge ports 25 do not need to be arranged at completely the same position in the extending direction of the inner tube 21.
本実施形態において、２つの吐出口２５は、内管２１の中心Ｏを対称の中心として点対称に配置されている。２つの吐出口２５は、内管２１の周方向に互いに１８０度ずれて配置されている。 In this embodiment, the two discharge ports 25 are arranged symmetrically with respect to the center O of the inner tube 21 . The two discharge ports 25 are arranged 180 degrees apart from each other in the circumferential direction of the inner tube 21 .
吐出口２５は、中心２５ｃが水平線Ｈと平行となるように配置されている。２つの吐出口２５は、内管２１内の抽気ガスＧ２に対してそれぞれ冷風Ｃを吐出する。すなわち、２つの吐出口２５は、互い違いに配置されており、各々の吐出口２５から吐出される冷風Ｃは、内管２１内で互いに衝突しない。これにより、各々の吐出口２５から吐出される冷風Ｃは、互いに衝突して拡散することがなく、窯尻１ａ側へ向かう方向の流れが生じにくい。その結果、窯尻１ａへの冷風Ｃの逆流を抑えて、熱ロスを抑制できる。 The discharge port 25 is arranged so that the center 25c is parallel to the horizontal line H. The two discharge ports 25 discharge cold air C to the bleed gas G2 in the inner pipe 21, respectively. That is, the two discharge ports 25 are arranged alternately, and the cold air C discharged from each discharge port 25 does not collide with each other within the inner pipe 21. Thereby, the cold air C discharged from each discharge port 25 does not collide with each other and diffuse, and a flow in the direction toward the kiln bottom 1a side is less likely to occur. As a result, the backflow of cold air C to the kiln bottom 1a can be suppressed, and heat loss can be suppressed.
内管２１は、吐出口２５の周囲を取り囲むノズル２６を有することが好ましい。円筒状のノズル２６は、吐出口２５の中心２５ｃと同軸上に配置される。吐出口２５の周囲にノズル２６を設けることで、冷風Ｃは吐出口２５の中心２５ｃに沿った方向に吐出される。なお、内管２１の肉厚が十分に大きい等の場合、ノズル２６は必ずしも必要ではない。 Preferably, the inner tube 21 has a nozzle 26 surrounding the discharge port 25 . The cylindrical nozzle 26 is arranged coaxially with the center 25c of the discharge port 25. By providing the nozzle 26 around the discharge port 25, the cold air C is discharged in a direction along the center 25c of the discharge port 25. Note that if the inner tube 21 has a sufficiently large wall thickness, the nozzle 26 is not necessarily required.
塩素バイパスシステム１００は、不図示の制御部を備える。制御部は、冷風ファン３の出力を調整できる。 The chlorine bypass system 100 includes a control section (not shown). The control unit can adjust the output of the cold air fan 3.
制御部は、プローブ２の入口２ａにおける抽気ガスＧ２の風速、風量、温度から算出される抽気ガスＧ２の運動量ＭＧに対する、吐出口２５一口当たりの冷風Ｃの風速、風量、温度から算出される冷風Ｃの運動量ＭＣの比（ＭＣ／ＭＧ）が１．８～５．３の範囲となるように、冷風ファン３の出力を調整する。これにより、抽気率が増加した場合にも抽気ガスＧ２を十分に冷却でき、所定の塩素除去効率を維持した運転を可能とする（詳しくは後述の実施例を参照）。 The control unit controls the amount of cold air calculated from the wind speed, air volume, and temperature of the cold air C per mouth of the discharge port 25 with respect to the momentum MG of the bleed gas G2 calculated from the wind speed, air volume, and temperature of the bleed gas G2 at the inlet 2a of the probe 2. The output of the cold air fan 3 is adjusted so that the ratio of the momentum MC of C (MC/MG) is in the range of 1.8 to 5.3. As a result, even when the extraction rate increases, the extraction gas G2 can be sufficiently cooled, and operation can be performed while maintaining a predetermined chlorine removal efficiency (for details, see Examples below).
なお、本明細書において、ガスの（単位時間当たりの）運動量は以下のように定義される。
ガスの運動量[kg・m/s2]＝密度[kg/m3]×風速[m/s]×風量[m3/s]
Note that in this specification, the momentum of gas (per unit time) is defined as follows.
Momentum of gas [kg・m/s 2 ] = Density [kg/m 3 ] x Wind speed [m/s] x Air volume [m 3 /s]
運動量の比（ＭＣ／ＭＧ）を下げ過ぎると、冷風Ｃの運動量ＭＣが抽気ガスＧ２の運動量ＭＧに対して小さいため、抽気ガスＧ２との十分な混合が得られにくくなる。そのため、運動量の比（ＭＣ／ＭＧ）は、１．８以上であり、好ましくは３．０以上である。 If the momentum ratio (MC/MG) is lowered too much, the momentum MC of the cold air C is smaller than the momentum MG of the bleed gas G2, making it difficult to obtain sufficient mixing with the bleed gas G2. Therefore, the ratio of momentum (MC/MG) is 1.8 or more, preferably 3.0 or more.
一方、運動量の比（ＭＣ／ＭＧ）を上げ過ぎると圧損が増加し、冷風ファン３の大型化も必要となる。また、運動量の比（ＭＣ／ＭＧ）の増加に伴う、プローブ２の出口断面２ｂにおける温度偏差（詳しくは後述する）の低減割合が縮小する一方で、プローブ２内を逆流して窯尻１ａに到達する冷風量が増加する。そのため、運動量の比（ＭＣ／ＭＧ）は、５．３以下であり、好ましくは４．０以下である。 On the other hand, if the momentum ratio (MC/MG) is increased too much, pressure loss will increase, and the cooling fan 3 will also need to be larger. Furthermore, as the momentum ratio (MC/MG) increases, the reduction rate of the temperature deviation (details will be described later) at the exit cross section 2b of the probe 2 decreases, while the flow backflows inside the probe 2 and flows into the kiln bottom 1a. The amount of cold air that arrives increases. Therefore, the momentum ratio (MC/MG) is 5.3 or less, preferably 4.0 or less.
冷風Ｃの風速は、２５～１８０ｍ／ｓが好ましく、５０～１５０ｍ／ｓがより好ましい。 The wind speed of the cold air C is preferably 25 to 180 m/s, more preferably 50 to 150 m/s.
なお、吐出口２５の開口面積を変動させる不図示の可変ノズルを設け、冷風Ｃの風量を維持したまま風速のみを増加させることで運動量の比（ＭＣ／ＭＧ）を増加してもよい。 Note that the momentum ratio (MC/MG) may be increased by providing a variable nozzle (not shown) that changes the opening area of the discharge port 25 and increasing only the wind speed while maintaining the air volume of the cold air C.
以下、本発明についてさらに詳細に説明するために具体的な実施例等を示すが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples and the like will be shown to explain the present invention in more detail, but the present invention is not limited to the aspects of these examples.
本発明者らは、抽気ガスＧ２と冷風Ｃの混合状態のシミュレーション解析を通じ、複数の吐出口２５の配置による効果確認を実施した。シミュレーション解析に用いたソフトウェアは、ＡＮＳＹＳ社製のＦｌｕｅｎｔ ２０２０ Ｒ２である。 The present inventors conducted a simulation analysis of the mixed state of the bleed gas G2 and the cold air C to confirm the effect of arranging the plurality of discharge ports 25. The software used for the simulation analysis was Fluent 2020 R2 manufactured by ANSYS.
シミュレーション解析に用いたプローブの断面形状を図４Ａ及び図４Ｂに示す（なお、外管２２は図示していない）。図４Ａは、内管２１が抽気した抽気ガスＧ２の流れ方向に対して直角方向に冷風Ｃを各々吐出し、かつ各々吐出される冷風Ｃが内管２１内で互いに衝突しないように、一対の吐出口２５を配置した例を示す。図４Ｂは、内管２１が抽気した抽気ガスＧ２の流れ方向に対して直角方向に、かつ抽気ガスＧ２の流れの中心方向に冷風Ｃを各々吐出するように、一対の吐出口２５０を配置した例を示す。 The cross-sectional shape of the probe used in the simulation analysis is shown in FIGS. 4A and 4B (the outer tube 22 is not shown). FIG. 4A shows a pair of inner pipes 21 each discharging cold air C in a direction perpendicular to the flow direction of the extracted gas G2, and in order to prevent the discharged cold winds C from colliding with each other within the inner pipe 21. An example in which the discharge ports 25 are arranged is shown. In FIG. 4B, a pair of discharge ports 250 are arranged so that the inner pipe 21 discharges cold air C in a direction perpendicular to the flow direction of the extracted gas G2 and toward the center of the flow of the extracted gas G2. Give an example.
解析条件を表１に示す。塩素バイパスシステム１００での抽気率は１０～１５％とした。また、冷風Ｃは２０℃であり、プローブ２の出口断面２ｂ（図２を参照）における平均温度が４００℃となるように冷風Ｃを導入した。各条件では吐出口２５，２５０の面積を調整することで、所定の風量を維持したまま冷風Ｃの速度を変化させている。 The analysis conditions are shown in Table 1. The extraction rate in the chlorine bypass system 100 was 10-15%. Moreover, the cold air C was 20° C., and the cold air C was introduced so that the average temperature at the exit cross section 2b of the probe 2 (see FIG. 2) was 400° C. Under each condition, the area of the discharge ports 25, 250 is adjusted to change the speed of the cold air C while maintaining a predetermined air volume.
冷風Ｃの風速は、プローブ２の入口２ａにおける抽気ガスＧ２の風速、風量、温度から算出される抽気ガスＧ２の運動量に対する、吐出口２５，２５０一口当たりの冷風Ｃの風速、風量、温度から算出される冷風Ｃの運動量の比を鑑みて設定し、解析した。 The wind speed of the cold air C is calculated from the wind speed, air volume, and temperature of the cold air C per discharge port 25,250 with respect to the momentum of the bleed gas G2 calculated from the wind speed, air volume, and temperature of the bleed gas G2 at the inlet 2a of the probe 2. It was set and analyzed taking into account the momentum ratio of the cold wind C.
表１において、「冷風速度」は、冷風Ｃの風速を意味し、「冷風－抽気ガス運動量比」は、抽気ガスＧ２の運動量ＭＧに対する、吐出口２５，２５０一口当たりの冷風Ｃの運動量ＭＣの比（ＭＣ／ＭＧ）を意味する（後述の表２についても同様）。また、表１において、「互い違い型」は、吐出口が図４Ａに示す配置であることを意味し、「衝突型」は、吐出口が図４Ｂに示す配置であることを意味する。 In Table 1, "cold air speed" means the wind speed of the cold air C, and "cold air-extraction gas momentum ratio" means the momentum MC of the cold air C per discharge port 25,250 mouthful with respect to the momentum MG of the extraction gas G2. It means the ratio (MC/MG) (the same applies to Table 2 below). Further, in Table 1, "staggered type" means that the discharge ports are arranged as shown in FIG. 4A, and "collision type" means that the discharge ports are arranged as shown in FIG. 4B.
プローブ２の出口断面２ｂにおける平均温度を４００℃となるように冷風Ｃを導入させ、抽気ガスＧ２の温度を塩素化合物の融点である６００～７００℃以下（特許第４２９４８７１号公報参照）に下げる観点から、ガス冷却の程度の判断は、プローブ２の出口断面２ｂにおける温度偏差が２００℃以下の達成可否を評価基準とした。ここで、プローブ２の出口断面２ｂにおける温度偏差とは、出口断面２ｂ内における平均温度からのバラツキである。 Introducing cold air C so that the average temperature at the exit cross section 2b of the probe 2 is 400°C, and lowering the temperature of the bleed gas G2 to below 600 to 700°C, which is the melting point of the chlorine compound (see Patent No. 4294871). Therefore, the degree of gas cooling was determined based on whether or not the temperature deviation at the exit cross section 2b of the probe 2 was 200° C. or less. Here, the temperature deviation at the exit cross section 2b of the probe 2 is a variation from the average temperature within the exit cross section 2b.
また、併せてプローブ２の入口２ａに達した冷風Ｃの割合を、プローブ２と窯尻１ａの接合部（入口２ａ）での温度低下（窯尻１ａの温度との差分）から算定し、導入した冷風Ｃの逆流率として評価した。プローブ２の出口断面２ｂにおける温度偏差、および窯尻１ａへの逆流率を表２に示す。表２において、「○」は逆流率が０であることを示し、「△」は逆流率が１０％以下であることを示し、「×」は逆流率が１０％を超えることを示す。 In addition, the proportion of the cold air C that has reached the inlet 2a of the probe 2 is calculated from the temperature drop (difference from the temperature of the kiln butt 1a) at the junction between the probe 2 and the kiln butt 1a (inlet 2a), and then introduced. It was evaluated as the backflow rate of cold air C. Table 2 shows the temperature deviation at the outlet cross section 2b of the probe 2 and the backflow rate to the kiln bottom 1a. In Table 2, "○" indicates that the reflux rate is 0, "△" indicates that the reflux rate is 10% or less, and "x" indicates that the reflux rate exceeds 10%.
解析例１－１～２－２の「互い違い型」では、同条件であれば、解析例３－１～４－２の「衝突型」と比べて温度偏差がやや高いが、温度偏差が２００℃以下であり、十分な冷却がなされている。 The "alternating type" of analysis examples 1-1 to 2-2 has a slightly higher temperature deviation than the "collision type" of analysis examples 3-1 to 4-2 under the same conditions, but the temperature deviation is 200%. ℃ or less, and sufficient cooling has been achieved.
また、解析例１－１～２－２の「互い違い型」では、窯尻１ａへの逆流が生じていない。これは、「衝突型」では、複数の吐出口２５０から各々吐出される冷風Ｃは、互いに衝突した後に窯尻１ａ側への速度ベクトルが発生するが、「互い違い型」では、冷風Ｃ同士の直接衝突がないため、窯尻１ａ側への速度ベクトルの発生量が少ないためである。 Furthermore, in the "staggered type" analysis examples 1-1 to 2-2, no backflow to the kiln bottom 1a occurs. This is because in the "collision type", the cold air C discharged from the plurality of discharge ports 250 generates a velocity vector toward the kiln bottom 1a side after colliding with each other, but in the "alternating type", the cold air C discharges from each other This is because there is no direct collision, so the amount of velocity vectors generated toward the kiln bottom 1a is small.
冷風－抽気ガス運動量比とプローブ２の出口断面２ｂにおける温度偏差の関係を図５に示す。図５に示されるように、冷風－抽気ガス運動量比は、１．８～５．３の範囲であり、３．０～４．０の範囲ではより早期にプローブ２内の抽気ガスＧ２の温度の均一化が図れる。 FIG. 5 shows the relationship between the cold air-bleed gas momentum ratio and the temperature deviation at the exit cross section 2b of the probe 2. As shown in FIG. 5, the cold air-bleed gas momentum ratio is in the range of 1.8 to 5.3, and in the range of 3.0 to 4.0, the temperature of the bleed gas G2 in the probe 2 increases earlier. can be made uniform.
以上のように、本実施形態に係るプローブ２は、キルン１からの燃焼ガスＧ１の一部を抽気する内管２１と、内管２１に穿設され、内管２１が抽気した抽気ガスＧ２に対して冷風Ｃを各々吐出する複数の吐出口２５と、を備え、複数の吐出口２５は、各々の吐出口２５から吐出される冷風Ｃが内管２１内で互いに衝突しないように配置されている。 As described above, the probe 2 according to the present embodiment includes an inner pipe 21 that bleeds a part of the combustion gas G1 from the kiln 1, and a hole in the inner pipe 21 that bleeds a part of the combustion gas G1 from the kiln 1. The plurality of discharge ports 25 are arranged so that the cold winds C discharged from the respective discharge ports 25 do not collide with each other within the inner pipe 21. There is.
この構成によれば、各々の吐出口２５から吐出される冷風Ｃは、互いに衝突して拡散することがなく、窯尻１ａ側へ向かう方向の流れが生じにくい。これにより、抽気率を増強した場合にも抽気ガスＧ２を十分に冷却でき、かつ窯尻１ａへの冷風Ｃの逆流を抑制できる。 According to this configuration, the cold air C discharged from each discharge port 25 does not collide with each other and diffuse, and a flow toward the kiln bottom 1a side is less likely to occur. Thereby, even when the bleed rate is increased, the bleed gas G2 can be sufficiently cooled, and the backflow of the cold air C to the kiln bottom 1a can be suppressed.
また、本実施形態に係るプローブ２においては、複数の吐出口２５は、内管２１の延伸方向において同じ位置に配置されていることが好ましい。 Further, in the probe 2 according to the present embodiment, it is preferable that the plurality of discharge ports 25 are arranged at the same position in the extending direction of the inner tube 21.
この構成によれば、良好な冷却性能を達成することができる。 According to this configuration, good cooling performance can be achieved.
また、本実施形態に係るプローブ２においては、複数の吐出口２５は、内管２１の延伸方向に見たとき、内管２１の中心Ｏを対称の中心として点対称に配置されていることが好ましい。 Further, in the probe 2 according to the present embodiment, the plurality of discharge ports 25 are arranged point-symmetrically with respect to the center O of the inner tube 21 when viewed in the extending direction of the inner tube 21. preferable.
この構成によれば、良好な冷却性能を達成することができる。 According to this configuration, good cooling performance can be achieved.
また、本実施形態に係るプローブ２においては、複数の吐出口２５は、内管２１の周方向に等間隔に配置されていることが好ましい。 Further, in the probe 2 according to the present embodiment, it is preferable that the plurality of discharge ports 25 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the inner tube 21.
この構成によれば、良好な冷却性能を達成することができる。 According to this configuration, good cooling performance can be achieved.
また、本実施形態に係るプローブ２の運転方法は、吐出口２５から吐出される冷風Ｃの風速が２５～１８０ｍ／ｓを満たし、かつ抽気ガスＧ２の運動量ＭＧに対する吐出口２５一口当たりの冷風Ｃの運動量ＭＣの比（ＭＣ／ＭＧ）が１．８～５．３を満たす。 Further, the operating method of the probe 2 according to the present embodiment is such that the wind speed of the cold air C discharged from the discharge port 25 satisfies 25 to 180 m/s, and the cold air C per mouthful of the discharge port 25 with respect to the momentum MG of the bleed gas G2. The ratio of momentum MC (MC/MG) satisfies 1.8 to 5.3.
この構成によれば、抽気率を増強した場合にも抽気ガスＧ２を十分に冷却でき、かつ窯尻１ａへの冷風Ｃの逆流を抑制できる。 According to this configuration, even when the bleed rate is increased, the bleed gas G2 can be sufficiently cooled, and the backflow of the cold air C to the kiln bottom 1a can be suppressed.
また、本実施形態に係るプローブ２の運転方法においては、冷風Ｃは、内管２１の内壁面に衝突した後、窯尻１ａに逆流しないことが好ましい。 Moreover, in the operating method of the probe 2 according to the present embodiment, it is preferable that the cold air C does not flow back into the kiln bottom 1a after colliding with the inner wall surface of the inner tube 21.
この構成によれば、逆流率を低く抑えることができる。 According to this configuration, the backflow rate can be kept low.
なお、燃焼ガス抽気プローブ及びその運転方法は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、燃焼ガス抽気プローブは、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記した複数の実施形態の各構成や各方法等を任意に採用して組み合わせてもよく、さらに、下記する各種の変形例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。 Note that the combustion gas bleed probe and its operating method are not limited to the configurations of the embodiments described above, nor are they limited to the effects described above. Further, it goes without saying that the combustion gas bleed probe may be modified in various ways without departing from the gist of the present invention. For example, the configurations and methods of the plurality of embodiments described above may be arbitrarily adopted and combined, and furthermore, one or more of the configurations and methods according to the various modifications described below may be arbitrarily selected. Of course, the present invention may be employed in the configurations, methods, etc. according to the embodiments described above.
（１）上記実施形態に係るプローブ２においては、複数の吐出口２５は、内管２１の延伸方向において同じ位置に配置されている、という構成である。しかしながら、プローブ２は、かかる構成に限られない。例えば、複数の吐出口２５は、内管２１の延伸方向において異なる位置に配置されてもよい。 (1) In the probe 2 according to the above embodiment, the plurality of discharge ports 25 are arranged at the same position in the extending direction of the inner tube 21. However, the probe 2 is not limited to such a configuration. For example, the plurality of discharge ports 25 may be arranged at different positions in the extending direction of the inner tube 21.
（２）本実施形態に係るプローブ２においては、複数の吐出口２５は、内管２１の延伸方向に見たとき、内管２１の中心Ｏを対称の中心として点対称に配置されている、という構成である。しかしながら、プローブ２は、かかる構成に限られない。例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、複数の吐出口２５は、内管２１の延伸方向に見たとき、内管２１の中心Ｏを対称の中心として点対称に配置されていなくともよい。 (2) In the probe 2 according to the present embodiment, the plurality of discharge ports 25 are arranged point-symmetrically with respect to the center O of the inner tube 21 when viewed in the extending direction of the inner tube 21. This is the structure. However, the probe 2 is not limited to such a configuration. For example, as shown in FIGS. 6A and 6B, the plurality of discharge ports 25 may not be arranged symmetrically with respect to the center O of the inner tube 21 when viewed in the extending direction of the inner tube 21. .
（３）本実施形態に係るプローブ２においては、２つの吐出口２５は、内管２１の周方向に等間隔に配置されている、という構成である。しかしながら、プローブ２は、かかる構成に限られない。例えば、図６Ｃに示すように、３つの吐出口２５が、内管２１の周方向に等間隔に配置されていてもよい。 (3) In the probe 2 according to the present embodiment, the two discharge ports 25 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the inner tube 21. However, the probe 2 is not limited to such a configuration. For example, as shown in FIG. 6C, three discharge ports 25 may be arranged at equal intervals in the circumferential direction of the inner tube 21.
１ ：キルン
１ａ ：窯尻
１ｂ ：立上がり部
２ ：プローブ
２ａ ：プローブの入口
２ｂ ：プローブの出口断面
３ ：冷風ファン
５ ：サイクロン
６ ：冷却器
７ ：集塵装置
８ ：排気ファン
２１ ：内管
２２ ：外管
２３ ：冷風通路
２４ ：供給口
２５ ：吐出口
２５ｃ ：吐出口の中心
１００ ：塩素バイパスシステム
Ａ１ ：粗紛
Ａ２ ：微粉
Ｃ ：冷風
Ｇ１ ：燃焼ガス
Ｇ２ ：抽気ガス
Ｇ３ ：混合ガス
Ｇ４ ：混合ガス
Ｇ５ ：排ガス
Ｇ６ ：排ガス
Ｈ ：水平線
ＭＣ ：冷風の運動量
ＭＧ ：抽気ガスの運動量
Ｏ ：内管の中心
1: Kiln 1a: Kiln bottom 1b: Rising part 2: Probe 2a: Probe inlet 2b: Probe outlet cross section 3: Cold air fan 5: Cyclone 6: Cooler 7: Dust collector 8: Exhaust fan 21: Inner pipe 22 : Outer tube 23 : Cold air passage 24 : Supply port 25 : Discharge port 25c : Center of discharge port 100 : Chlorine bypass system A1 : Coarse powder A2 : Fine powder C : Cold air G1 : Combustion gas G2 : Extraction gas G3 : Mixed gas G4 : Mixed gas G5: Exhaust gas G6: Exhaust gas H: Horizontal line MC: Momentum of cold air MG: Momentum of extracted gas O: Center of inner pipe
Claims (7)
前記ガス管に穿設され、前記ガス管が抽気した抽気ガスに対して低温ガスを各々吐出する複数の吐出口と、を備え、
前記複数の吐出口は、各々の前記吐出口から吐出される前記低温ガスが前記ガス管内で互いに衝突しないように配置されており、
前記吐出口から吐出される前記低温ガスの風速が２５～１８０ｍ／ｓを満たし、かつ前記抽気ガスの運動量に対する前記吐出口一口当たりの前記低温ガスの運動量の比が１．８～５．３を満たすことを特徴とする燃焼ガス抽気プローブ。 a gas pipe for extracting part of the combustion gas from the kiln;
A plurality of discharge ports are provided in the gas pipe and each discharge a low temperature gas to the extracted gas extracted by the gas pipe ,
The plurality of discharge ports are arranged so that the low temperature gas discharged from each of the discharge ports does not collide with each other within the gas pipe,
The wind speed of the low temperature gas discharged from the discharge port satisfies 25 to 180 m/s, and the ratio of the momentum of the low temperature gas per mouth of the discharge port to the momentum of the bleed gas is 1.8 to 5.3. Combustion gas bleed probe characterized by:
前記ガス管に穿設され、前記ガス管が抽気した抽気ガスに対して低温ガスを各々吐出する複数の吐出口と、を備え、A plurality of discharge ports are provided in the gas pipe and each discharge a low temperature gas to the extracted gas extracted by the gas pipe,
前記複数の吐出口は、各々の前記吐出口から吐出される前記低温ガスが前記ガス管内で互いに衝突しないように配置されている燃焼ガス抽気プローブの運転方法であって、The plurality of discharge ports are arranged so that the low temperature gas discharged from each of the discharge ports does not collide with each other in the gas pipe, the method comprising:
前記吐出口から吐出される前記低温ガスの風速が２５～１８０ｍ／ｓを満たし、かつ前記抽気ガスの運動量に対する前記吐出口一口当たりの前記低温ガスの運動量の比が１．８～５．３を満たすことを特徴とする燃焼ガス抽気プローブの運転方法。The wind speed of the low temperature gas discharged from the discharge port satisfies 25 to 180 m/s, and the ratio of the momentum of the low temperature gas per mouth of the discharge port to the momentum of the bleed gas is 1.8 to 5.3. A method of operating a combustion gas bleed probe characterized by satisfying the following criteria.
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