JPS6014494Y2 - 粉粒体と気体との熱交換分離ユニツト - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は粉粒体と気体とを分離するユニットの構成に関
し、特に粉粒体と気体とを熱交換しながら分離する装置
に適用され、はぼ垂直に設けた上昇ダクトの一部に円環
状の旋回部を形威し、この中で粉粒体を含む気体を旋回
させながらその途中で粉粒体を取り出す様な分離ユニッ
トにおいて、粉粒体の分離捕集効率を低下させることな
く該旋回ダクトの製作及び内張材の取付を容易にすると
共に旋回ダクトの保守管理を容易に行ない得る様に構成
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、複数のすイクロン分離機１，１．
１が上下方向に適数配置され、これらの空気送り出し側
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
）２ａは排風機３の吸引側に接続されている。

４は焼成４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
を供給する様に構威されると共に、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は接続して構威されている。

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、蕊に黒矢印の如
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
ばれながら熱交換を行なう。

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、取り出しシュート６から
下段側に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
に構威されている。

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方向へ排出す
る様に構威されているため、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
が大きい。

その為この様な熱交換装置に設ける排風機３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、しかも設備費及
び運転経費の安価な熱交換分離方法及び装置の開発が望
まれていた。

本出願人は、これらの諸要求を満足する極めて圧力損失
の少ない熱交換分離方法及びその装置を発明して別途（
特願昭５５−５９５１）特許出願している。

その具体的な手段とは、サイクロン分離機の全体若しく
は一部に替えて、第２図に示す様な熱交換分離ユニット
７を利用するもので、該ユニット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）２ｃに粉粒体供給
口６を備え、螺旋状ダクト８の下部側には粉粒体分離部
１０を構威し、該分離部１０の下端には熱交換後の粉粒
体取出シュート６ａ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を通じ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ト２ｄを通して排出
され、全体として上昇案内される。

他方、熱交換きるべき粉粒体は気体送り込み側ダクト２
ｃに設けた粉粒体供給口６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
出しシュート６ａから取り出される。

この様は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ト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。

これらの螺旋状ダクト８は、フランジ９をそれぞれの両
端に形成して互いに組み立てる場合或いは溶接一体構造
物として形成する場合などあるが、各れの場合も粉粒体
の分離捕集効果の点からはダクト８の断面を円形または
多角形とし螺旋状に形成することが望ましいが、円形断
面にしろ多角形断面にしの捩れた螺旋状ダクトは極めて
製作が困難である。

更にこれらのダクト内には耐火・断熱材を配設するこて
が多いが、螺旋状ダクトではこれらの取り付けが不便で
ある。

またこれらの螺旋ダクトには粉粒体分離部１０の他に監
視窓や掃除口を設けることが要望されるが、これらの粉
粒体分離部又は窓や開閉口を配設するに当って螺旋壁面
で形成されたダクトではこれらの設置及びダクト内面の
掃除に困難を伴う。

本考案はこれらの問題を解消するためになされたもので
、その要旨は、前記した螺旋ダクト８を形成するに当っ
て、半円状に湾曲された２つの半旋回ダクトを、この開
口部かはＳ゛水平位置で対接する様に上下から接合して
円環状旋回ダクトとすることによって、粉粒体の分離捕
集効率を低下させることなくダクトの製作及び内張材の
取付を容易にし、且つ粉粒体分離部及び監視窓や掃除口
の取付とダクト内面の掃除作業を容易ならしめたもので
ある。

以下本考案を、円環状旋回ダクトが多角形断面の場合に
つき図面に基づいて詳細に説明するが図の本考案の具体
的な実施の一例を示すもので、本考案はこれらの図示例
に限定されず、円環状旋回ダクトを円形断面としたり、
或いは半円状に湾曲させた半旋回ダクトをエビ管状に形
成したり、又は前・後記の趣旨に徴して、一部の形状を
変更したり或は一部の設計を変更しても同様に実施でき
る。

また実用新案登録請求の範囲に記載した実施態様も本考
案を限定するものではない。

第３図は本考案旋回ダクトを構成するダクトの一部を示
す見取説明図、第４図はこの様なダクトで形成した本考
案分離ユニットの平面図、第５図は第４図の上部湾曲部
の矢印Ａ方向側面図、第６図は第４図の下部湾曲部の矢
印Ｂ方向側面図で図は一例として正６角断面のダクトを
不味気体送り込みおよび送り出し側ダクト２ｃ、２ｄも
正６角断面としたものを示すが、これらのダクト２ｃ、
２ｄの部分については、他の断面形状で形成して連結す
ることもできる。

即ち気体送り込みおよび送り出しダクト１１としては、
第３図の様に６角形の各辺を夫々平板部材１２として互
いに溶接して箱筒体状に形成し、ダクト内面には耐火断
熱材１５が内張すされている。

また分離ユニットを構成する旋回ダクト１３は、気体送
り込み側ダク）２ｃの上部側を半円状に形成して上部湾
曲部１３ａとし、気体送り出し側ダクト２ｄの下部側を
半円状に形成して下部湾曲部１３ｂとし、これぞれの先
端側および後端側の開口部にフランジ１４ａおよび１４
ｂを設けてこれらのフランジをほぼ水平位置で接合する
。

そして接合に当っては、多角面を形成３６０’ する中心角度（６角形の場合は ＝６０°）分だけ、
平面的に見て断面の軸心のまわりに回転変位させて接合
する。

尚、気体送り出し側ダクト２ｄの下部湾曲部１３ｂの一
部には粉粒体分離部１０を形成する。

旋回ダクト１３をこの様にして構成しておけば、円環状
旋回ダクトが半円状に湾曲させた２つの半旋回ダクトに
より構成され、従って螺線状ダクトのような捩れがない
ので製作が容易であり、耐火断熱材或いは粉粒体分離部
等付属品の取付も容易となる。

この際、上部側および下部（分離部１０を除いて）湾曲
部の最外周辺が円筒面ａとして構成され、気体と共に搬
送される粉粒体は、遠心力によってこの面ａの内側に対
応する溝状部を通ることになる。

第７図は、本考案の他の構成例を示す平面図で、旋回ダ
クト１３の最外周を稜線ａ□で形成する。

この様に構成すれば前記粉粒体は、Ｖ形の溝部を通る様
に搬送されるので、旋回ダクト内において粉粒体の広が
りが少なく、分離部１０に至ったときに粉粒体の分離捕
集効率が向上される。

一方該旋回ダクト１３の前記フランジ１４の接合に当っ
て面と面および稜と稜が夫々隣接のその同志を互いに一
致させる様に接合する場合には６角未満の断面形状であ
ると、これらの変位角が６０度以上となり、ダクト外周
部に集合した粉粒体の一部が旋回方向の転換部にて再飛
散され分離捕集効率の低下を生じ易い。

また気体送り込み側ダクト２ｃと送り出し側ダク）２ｄ
との設置間隔が広くなり、設備容積を増大させる欠点が
ある。

これらから旋回ダクト１３としては６角以上の断面形状
である必要がある。

一方、多角形断面の角数をむやみに増やすことは製作費
の増加を招くだけであるら、１０角以下の断面形状に抑
える必要がある。

また、気体送り込み側ダクト２ｃおよび送り出し側ダク
ト２ｄ配設の都合によっては、例えば第８図の様に旋回
ダクト１３の前記接合部を夫々の外周部が面と稜で形成
されるように接合することができ、この様な接合手段に
よれば六角断面の旋回ダクト１３の上部湾曲部１３ａと
下部湾曲部１３ｂとの挾み角度は３０度ですむことにな
り、角数は少ないが気体送り込み側ダクト２Ｃと送り出
し側ダクト２ｄとの設置間隔を狭めることができると同
時に、上部湾曲部１３ａと下部湾曲部１３ｂとの接合部
における粉粒体の再飛散を少く抑えることができるので
旋回ダクト１３の断面を４角以上６角以下の断面で形成
することができる。

第９図は８角形断面で構成するダクト１１ａの一例を示
し、特に複数の溶接接合部で形成した側壁形成板の両側
縁にフランジｌｌｂを形成すると共に、これらのフラン
ジｌｌｂを互いに接合してダクトの半円周部を構成する
ものを示す。

尚この様なフランジ形成については前記６角形断面ダク
ト１１にも同様に適用することができる。

第１０図は正８角形断面ダクトで構成した旋回ダクト１
３の平面図で、接合フランジは円形フランジ１４ｃとし
、接合に当っては前記と同様に行なうが接合フランジを
使用せず溶接接合することも可能である。

そして面および稜を夫々隣設はものと一致させるときは
旋回ダクト１３の上・下部湾曲部１３ａと１３ｂの挾み
角度は４５度で構成できる。

第１１図は第１０図の矢印Ｃ方向側面である。

本考案熱交換分離ユニットは、この様に構成したから、
旋回ダクトの製作が容易となる。

またダクト内面への耐火断熱材の取り付けは勿論、粉粒
体分離部及び監視や掃除用の窓を簡単に設けることがで
きると同時にダクト内面の掃除が容易となる。

更に、旋回ダクトが多角形断面の場合には、旋回する粉
粒体が溝部に案内されて広がりが少ないので分離捕集効
率の向上に役立てることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用する装置の一例を示す説明図、第
２図は本考案を実施するに当って利用する旋回分離手段
を示す側面図、第３図は本考案ユニットを構成するダク
トの一部見取説明図、第４図は本考案分離ユニットの旋
回ダクトを示す平面図、第５図は第４図上部湾曲部の矢
印Ａ方向側面図、第６図は第４図下部湾曲部の矢印Ｂ方
向側面図である。 第７図は本考案の他の実施例を示す平面図、第８図は他
の構成例を示す平面図、第９図は本考案ユニットを構成
する他のダクト例を示す見取図、第１０図は第９図のダ
クトを用いた旋回ダクトの平面図、第１１図は第１０図
の矢印Ｃ方向側面図である。 １・・・・・・サイクロン分離機、２・・・・・・気体
送りダクト、３・・・・・・排風機、４・・・・・・焼
成４若しくは仮焼炉、５・・・・・・投入シュート、６
・・・・・・粉粒体供給口、６ａ・・・・・・取出シシ
ュート、７・・・・・・ユニット、８・・・・・・螺施
ダクト、９・・・・・・フランジ、１０・・・・・・分
離部、１１・・・・・・ダクト、１２・・・・・・平板
部材、１３・・・・・・旋回ダクト、１４・・・・・・
フランジ、１５・・・・・・耐火断熱材。

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）上昇ダクトの一部に、円環状の旋回ダクトを、中
   心軸がほぼ水平となる様に構成配置し、ダクト内を上昇
   し粉粒体を含む気体を円環状ダクトに沿い案内して旋回
   させつつその旋回途中で粉粒体を分離する様な熱交換分
   離ユニットであって、該円環状旋回ダクトは半円状に湾
   曲させた２つの半旋回ダクトを、その開口部かは）水平
   位置で対接する様に上下から接合したことを特徴とする
   粉粒体との熱交換分離ユニット。
2. （２）実用新案登録請求の範囲第１項において、円環状
   旋回ダクトの断面を４乃至１鳴形に形威したものである
   熱交換分離ユニット。
3. （３）実用新案登録請求の範囲第２項において、円環状
   の旋回ダクトは、正６角形乃至正旬角形断３６０゜ 面とし夫々の半旋回ダクトを、平面的に一角数＝で与え
   られる角度だけ変位させた状態で接合しものである熱交
   換分離ユニット。
4. （４） 実用新案登録請求の範囲第２項において、円
   環状の旋回ダクトは、正４角形乃至正６角形断１８０゜ 面とし夫々の半旋回ダクトを、平面的にＭで与えられる
   角度だけ変位させた状態で接合したものである熱交換分
   離ユニット。
5. （５）実用新案登録請求の範囲第２，３又は４項におい
   て、少なくとも１つの半旋回ダクトは、その最外周を、
   旋回軸と平行な円筒面で構成したものである熱交換分離
   ユニット。
6. （６）実用新案登録請求の範囲第２，３又は４項におい
   て、少なくとも１つの半旋回ダクトは、その最外周を、
   連続した稜線で構成したものである熱交換分離ユニット
   。