JPS5934271B2 - 粉粒体と気体との熱交換方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉粒体と気体との熱交換方法及びその装置に関
し、特に気体の通風圧損を少なくして効率良く熱交換で
きる様にしたものである。

セメント原料粉末や水酸化アルミニウム粉末等の予熱及
び仮焼成いは焼成アルミナの冷却に際して、これらの粉
粒体を上昇する気体中へ投入し、気体に随伴させなから
熱交換して粉粒体の加熱或いは冷却を行なうことがある
。

ところで気体中に投入した粉粒体は、熱交換の後で気体
から分離しなければならないが、その分離手段としては
一般にサイクロン分離機が利用されている。

第１図はセメント焼成設備における原料粉末の予熱手段
の一例を示すもので、複数のサイクロン分離機１．ｉ、
ｉが上下方向に適数配置され、これらの気体送り出し側
ダクト２はそれぞれ上段側サイクロン分離機の気体送り
込みダクトとなって接続される。

そして最上段のサイクロン分離機の気体送り出し側ダク
ト２ａは排風機３の吸引側に接続されている。

４は焼成炉若しくは分離機を付属した仮焼炉を略示し、
最下段のサイクロン分離機から落下する予熱した粉粒体
を供給する様に構成されると共に、その気体送り出しダ
クト２ｂは最下段サイクロン分離機の気体送り込みダク
ト２に接続して構成されている。

従って排風機３の作動によりダクト２ｂを介して高温気
体が導入され、それぞれダクト２およびサイクロン分離
機１を介して排風機３により吸引され、舷に黒矢印の如
き気体通風系が形成される。

一方原料の粉粒体は、最上段サイクロン分離機１の気体
送り込みダクト２に接続した粉粒体投入シュート５から
供給され、ダクト２内の通風系に従ってサイクロン分離
機に運ばれなから熱交換を行なう。

サイクロン分離機は一般に知られた構造となっており、
気体から分離された粉粒体は、粉粒体取り出しシュート
６から下段側の気体送り込みダクト２に投入されて再び
通風系に乗せられ、これを繰返えしながら順次下降して
予熱される。

即ち粉粒体は白矢印で示す如く上段から各段のサイクロ
ン分離機をジグザグ状に通って十分な熱交換を行なう様
に構成されている。

ところで、この様な熱交換装置において熱交換手段及び
粉粒体の分離手段として利用しているサイクロン分離機
は気体を水平方向に導入して、はぼ水平方向に旋回させ
ながら降下させ、サイクロン下部において反転してこん
どはその中心部で旋回上昇させながら垂直上方へ排出す
る様に構成されているため、圧力損失が極めて大きい。

また気体送り出し側ダクト２にはサイクロン内で発生し
た強力な旋回流が残存しており、且つ該ダクトは比較的
長くほぼ垂直状に立ち上り、続いて水平方向に折れ曲っ
て上段のサイクロンに接続されるのでここでも圧力損失
が太きい。

その為この様な熱交換装置に設ける排風機８としては、
吸込圧の大きい誘引排風機が必要で、従って駆動電動機
の消費電力も多く必要である。

この様なところから圧力損失が少なく、シかも設備費及
び運転経費の安価な分離方法及び装置の開発が望まれて
いる。

本発明はこれらの要望を満足させるためになされたもの
であり、特に従来のサイクロン分離機に代って圧力損失
の少ない熱交換ならびに分離を行なう為の方法及び装−
を提供しようとするものである。

しかしてこの様な本発明とは、全体として気体を上昇案
内するダクトの一部に形成した中心軸がほぼ水平となる
様な螺旋状タクトにより前記熱交換ならびに分離を行な
う様にすること、並びにこれを組み合わせて性能のすぐ
れた熱交換装置に構成する点にその要旨がある。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明するが図は具体
的な実施の一例を示すもので、本発明はこれらの図示例
に限定されず、前・後記の趣旨に沿って他の構成とした
り或は一部の設計を変更しても同様に実施することがで
きる。

第２図は本発明に利用する熱交換分離装置のユニット７
の側面図、第３図は第２図の右側面図、さらに第４図は
第２図の平面図である。

これらの図において、ユニット７は気体を全体として上
昇案内するダクト２の一部に形成した中心軸８ａがほぼ
水平となる様な一重の螺旋状ダクト８を構成し、該螺旋
状ダクト８の気体送り込み側ダクト２ｃに粉粒体投入シ
ュート５を備え、螺旋状ダクト８の下部側には粉粒体分
離部１０を構成し、該分離部１０の下端には熱交換後の
粉粒体取り出シュート６が設けられる。

これらの熱交換ユニット７において、粉粒体を加熱する
ための高温気体或いは高温粉粒体を冷却するための冷風
が気体送り込み側ダクト２Ｃを通して下方より黒矢印の
方向に流入し、螺旋状ダクト８に案内されて垂直方向に
一回転したのち気体送り出し側ダク）２ｄを通して排出
され、全体として上昇案内される。

他方、熱交換さるべき粉粒体は気体送り込み側ダクト２
ｃに設けた粉粒体投入シュート５より白矢印の方向に投
入され、上昇する気体に随伴して螺旋状ダクト８に流入
し、この間に熱交換を行ったのち粉粒体分離部１０にお
いて遠心力と重力との作用により気体から分離され、下
部の粉粒体取り出しシュート６から取り出される。

図はこれらのダクトを円形断面に形成すると共に、接合
フランジ９で適当数に分割構成したものを示すが、この
他４角、６角などの適当な多角形断面としたり、溶接一
体構造としても良い。

この様な熱交換分離ユニット７を利用すれば、気体送り
込み側ダクト２Ｃより導入された気体が・ 垂直方向に
一回転するだけで気体送り出し側ダク１−２ｄに排出さ
れ、又いずれのダクト部においてもダクト内における断
面方向の旋回流がないため圧力損失を著しく少なくする
ことが出来、又公知のサイクロン分離機と比較して簡単
な構造で占有容積も小さいため、熱交換装置を小型化す
ることが出来る。

この様な簡単な構造にも拘らず、熱交換装置として適用
する場合には気体中の粉粒体濃度を高くすることができ
、粉粒体が集合体として挙動するため高い分離効率が達
成される。

尚、分離効率を更に向上させるために、第５図に一部を
破断して示すように螺旋状ダクトの適当位置に堰部材１
１を設けたり、第６図に示すように粉粒体分離部１０の
位置を螺旋状ダクト中心より後流側にずらせたり、或い
は粉粒体分離部１０の曲率半径を小さくして螺旋状ダク
トを卵形にするなど粉粒体分離部の位置・形状・内部構
造を適宜変更することが出来る。

第６図はこの様なユニット７を複数組み合わせて構成す
る熱交換装置の一例を示し、全体として気体を上昇案内
するダクト２の一部に、上下方向にジグザグ状に配置し
た螺旋状ダクト？ａ 、７ｂｊ７ｃが設けられ、装置の
側面より見て螺旋状ダクトでの旋回方向を交互に逆方向
に形成したものである。

即ち図示例では、最下段のユニット７ａによって気体が
右旋回し、その上段のユニット７ｂで左旋回し、その上
段のユニット７ｃで再び右旋回するものを示す。

そしてこれらのユニット７は適当数を組み合わせて構成
し、夫々のユニット７の粉粒体分離部１０からの粉粒体
取り出しシュート６は、それぞれの下段側ユニット７の
気体送り込みダクト２に連通しており、分離した粉粒体
を下段側ユニットに供給し、再び気体に随伴して熱交換
させながら分離し順次下段側に移送する。

この様に熱交換装置を構成すれば、従来のサイクロンに
代る粉粒体分離手段での圧損が少ないのみならず、気体
を上昇案内するダクトは直線となりその中に旋回流が残
存しないため非常に少ない圧力損失で作動させることが
可能となり、前記サイクロンを使用した熱交換装置に較
べて圧力損失を％〜％に低減することが出来る。

第７図は、ユニット７の旋回方向をそれぞれ同方向に構
成した側面図、第８図は第７図の右側面図で、この様に
構成しても前記と同様の効果を得ることができる。

これらの実施例はいずれも本発明に係る熱交換ユニット
のみを組み合わせて構成したものを示したが、従来のサ
イクロン分離機をその一部に組み合わせて構成すること
もできる。

尚サイクロン分離機を組み入れるに当っては、第９図に
例示する様に螺旋状ダクトを複数組み合わせた熱交換装
置の最上段の分離装置として構成することが推奨される
。

即ちサイクロン分離機は、前述のごとく通気圧力損失は
大きいが分離性能について言えば極めて細かい粉粒体も
分離し得るので誘引排風機側へ細かい粉粒体が流出する
のを防止するうえで有効である。

これらの熱交換装置において、装置を構成するユニット
の数・配置は目的に応じて自由に選定出来る。

又ダクトの断面積は通過する気体の量と温度に応じて各
部の熱交換及び分離作用が最適に行なわれるよう適宜法
められる。

更に、高温の粉粒体及び気体を取扱う熱交換装置では必
要に応じてダクト内面に耐火・断熱材が内張すされる。

尚、各粉粒体シュートには重錘式ダンパー等の気密機構
が設けられる。

以上述べた様に本発明は、粉粒体と気体との熱交換に当
って、気体を全体として上昇案内するダクトの一部に、
中心軸がほぼ水平となる様な螺旋状ダクトを単数若しく
は上下方向に複数形成し、該螺旋状ダクトの気体送り込
み側ダクトに粉粒体を供給し、螺旋状ダクトに導いて旋
回させたのちその下部側から取出し、下方の熱交換系に
供給しなから熱交換を行なう様にしたから、気体通風系
の圧力損失を非常に少なくすることができ、排風機を従
来に比べて極めて少ない駆動力で操作することができる
。

またこの様な螺旋状ダクトで構成する熱交換装置は、構
造が簡単になり小型化することができ設備費が極めて安
価である。

【図面の簡単な説明】

第１図はセメント焼成設備における原料粉末子熱手段の
一例の側面略図、第２図は本発明に利用する熱交換装置
のユニットの側面図、第３図は第２図の右側面図、第４
図は第２図の平面図、第５図は第２図の他の構成例を示
す一部破断側面図、第６図はユニットを組み合わせて構
成する熱交換装置の一例を示す側面図、第７図は他の構
成を示す側面図、第８図は第７図の右側面図、第９図は
本発明熱交換装置の他の構成例を示す側面図である。 １・・・・・・サイクロン分離機、２・・・・・・気体
送り込み又は送り出しダクト、３・・・・・・排風機、
４・・・・・・焼成炉、５・・・・・・粉粒体投入シュ
ート、６・・・・・・粉粒体取り出しシューＩ・、７・
・・・・・熱交換ユニット、８・・・・・・螺旋状ダク
ト、９・・・・・・接合フランジ、１０・・・・・・粉
粒体分離部、１１・・・・・・堰部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ダクト内を上昇する気体中へ粉粒体を投入して随伴
   させ、粉粒体と気体との間に熱交換を行なったのち気体
   と粉粒体を分離する方法であって、前記気体を全体とし
   て上昇案内するダクトの一部に、中心軸がほぼ水平とな
   る様な螺旋状ダクトを形成し、該螺旋状ダクトの気体送
   り込み側ダクトに粉粒体を供給して、該螺旋状ダクトに
   導いて旋回させたのち該螺旋状ダクトの下部側から取り
   出し、若しくは再び下方の熱交換系に供給することを特
   徴とする粉粒体と気体との熱交換方法。 ２ ダクト内を上昇する気体中へ粉粒体を投入して随伴
   させ、粉粒体と気体との間に熱交換を行なったのち、該
   気体と粉粒体を分離する装置であって、前記気体を全体
   として上昇案内するダクトの一部に、中心軸がほぼ水平
   となる様な螺旋状ダクトを単数若しくは複数形成し、該
   螺旋状ダクトの気体送り込み側ダクトに粉粒体投入シュ
   ートを接続すると共に、これら螺旋状ダクトの下部側に
   粉粒体分離部を設けたことを特徴とする粉粒体と気体と
   の熱交換装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、気体ダクト中に複
   数の螺旋状ダクトを上下方向に配置した熱交換装置は、
   螺旋状ダクトの旋回方向を交互に逆方向に形成して構成
   したものである対粉体と気体との熱交換装置。 ４ 特許請求の範囲第２項において、気体ダクト中に複
   数の螺旋状ダクトを上下方向に配置した熱交換装置は、
   螺旋状ダクトの旋回方向をそれぞれ同一方向に形成して
   構成したものである粉粒体と気体との熱交換装置。 ５ 特許請求の範囲第２，３又は４項において、気体ダ
   クト中に螺旋状ダクトを形成した熱交換装置は、その最
   上部にサイクロン分離器を組み合わせて構成したもので
   ある粉粒体と気体との熱交換装置。