JPS6014495Y2 - 粉粒体と気体との熱交換ユニツト - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は粉粒体と気体との熱交換ユニットに関し、特に
気体の通気圧損を少なくして熱交換効率を高めると共に
粉粒体の分離効果を高めた熱交換ユニットに関するもの
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． １
． １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粉粒体をこ
れに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、蕊に黒矢印の如
き気体通風形が形成される。

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、これを繰返しながら順次下降して予熱され
る。

即ち粉粒体は自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上方へ排出す
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及び分離手段の開発が望まれ
る。

本考案者等はこれらの要請に答えるべく研究を進めてい
たが、その結果従来のサイクロン分離機に代って圧力損
失の少ない熱交換ユニットを開発し、先に特許出願を行
なった。

以下該先願発明の構成について説明する。

第２図は先願発明で利用する熱交換ユニット７を例示す
る側面図、第３図は第２図の左側面図、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は中心軸８ａがほぼ水平
となる様な一重の旋回ダクト８をダクト２の一部に構威
し、該旋回ダクト８の気体送り込み側ダクト２ｃに粉粒
体供給口６を備え、旋回ダクト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を通して下方より黒矢印の
方向に流入し、旋回ダクト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旋回ダクト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。

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に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くなすること
ができ、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得
られる。

先願発明に係る熱交換ユニットは上記の如く極めて優れ
た諸性能を有しているが、その後更に研究を進めたとこ
ろ、以下に示す点で尚改善の余地を残していることが確
認された。

即ち前述の様な熱交換ユニットでは、例えば第５図（一
部破断側面図）に示す如く、旋回ダクト８内で熱交換を
行なった粉粒体Ａは、それ自身の重力の他旋回気流によ
って与えられる遠心力の作用を受けて気体から分離され
、粉粒体分離部１０内に振り落されるが、粉粒体分離部
には旋回気流の一部が流れ込み、一旦分離された粉粒体
の一部を巻き上げて排出側ダクト方向へ連れ去る為、分
離効率を十分に高めるこはできない。

本考案は上記の問題を解消し、先願発明に係る熱交換ユ
ニットの機能を更に高めるべく研究した結果完成された
ものであって、その構成は、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で熱
交換を行なった後、該気体から粉粒体を分離する様にし
た粉粒体と気体との熱交換ユニットにおいて、前記気体
を全体として上昇案内するダクトの一部に、気体がほぼ
垂直方向に旋回する単数若しくは複数の円環状旋回ダク
トを形成してその気体導入側ダクトに粉粒体供給口を開
口し、粉粒体取出口を備えた粉粒体分離室を前記旋回ダ
クトの下部付近に設けると共に、該粉粒体分離室の前記
旋回ダクトとの境界部下流側に、分離粉粒体の再飛散防
止面を突設したところに要旨が存在する。

本考案者等が、先願発明に係る熱交換ユニットで生じる
粉粒体再飛散の状況を実験によって観察したところ、第
５図で説明した如く粉粒体分離部１０に流れ込んだ旋回
気流が、該分離部１０の下流側壁面１０ａに沿って流出
するときに、この流れに伴って粉粒体Ａが下流側に再飛
散することをつきとめた。

従ってこの下流側壁面１０ａの粉粒体Ａの流出を阻止す
る邪魔板を設けてやれば、粉粒体Ａの再飛散を抑制でき
るのではないかと考えた。

第６図はこの様な着想を実現すべく開発した本考案の熱
交換ユニット（一部破断側面図）を例示するものであり
、粉粒体分離部１０の下流側壁面１０ａに再飛散防止壁
１１が突設されている。

この場合でも旋回気流は分離部１０内に流入するがその
量は僅かとなり、また該気流が分離部１０から流出する
ときには再飛散防止壁１１の下面１１ａに当り、この部
分で粉粒体Ａは再び分離部１０内に振り落とされる。

その結果、粉粒体Ａが分離部１０外に再飛散して持ち出
される現象が大幅に抑制され、粉粒体Ａの分離効率を高
めることができる。

この場合、再飛散防止壁１１が分離壁１０の上方に突出
しているから、−股上の熱交換ユニットに供給する為に
旋回ダクトの気体排出側ダクト内に投入された粉粒体Ａ
が上昇気流に乗りきらずに直接下方へ落下したとき、こ
れが再飛散防止壁１１の上面１１ｂに堆積する恐れがあ
る。

しかしながらこの様な問題に対しては、第６図に示した
如く粉粒体分離部１０の中心を旋回ダクトの真下よりも
旋回気流下流側に偏位して配置することによって簡単に
対処できる。

即ちこの様な構成とすれば、分離室１０を垂直ダクト２
の真下方向に近づけることができ、再飛散防止壁１１の
上面１１ｂを比較的急な傾斜面とすることができるから
、この部分への粉粒体Ａの堆積は十分防止できる。

第７図は本考案の他の熱交換ユニット７を例示する一部
破断側面図であり、再飛散防止壁を出し入れ自在の板材
１１′で構成し、分離部１０方向への突出長さを任意に
調整できる様にしている。

この構成であれば、気体の流速、粉粒体の粒度や比重等
によって変わる再飛散量に応じて板材１１′の突出長さ
を適正に調整することができ、常に高い分離効率を得る
ことができる。

上記の様な再飛散防止壁１１は、旋回ダクトの流路を狭
めない様に、該ダクトの外周側旋回円よりも外側に設け
ることが望まれる。

しかして流路を狭める様な位置に再飛散防止壁１１を設
けると、旋回ダクトの圧損が増加するだけでなく、大量
の旋回気流が分離部１０へ流れ込む様になり、′分離効
率を阻害する傾向があるからである。

本考案の熱交換ユニットは概略以上の様に構成されてお
り、これを複数組み合わせ或いは従来のサイクロン分離
機の一部に組み込むことによって実用化されるが、組み
合わせの数や接続構造等は目的に応じて自由に選定する
ことができ、またダクトの断面積は気体の量や温度等に
応じて適宜定めることができる。

更にユニットの適当位置にマンホール、点検孔、掃除孔
等を設けたり、或いは高温の粉粒体及び気体を取り扱う
熱交換装置に適用するときは、必要に応じてダクト内面
に耐火材や断熱材を内張すすることも有効である。

本考案は概略以上の様に構成されるが、旋回ダクトの下
部に設ける粉粒体分離部の旋回気流下流側壁面に再飛散
防止壁を突設することによって、粉粒体の再飛散を防止
しその分離効率を更に改善し得ることになった。

【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を
例示する側面図、第２図は先願発明に係る熱交換ユニッ
トを例示する側面図、第３図は第２図の左側面図、第４
図は第２図の平面図、第５図は、第２図のユニットにお
ける粉粒体の再飛散状況を説明する為の一部破断側面図
、第６，７図は本考案の実施例を示す一部破断側面図で
ある。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （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で熱交換を行なった後、該
   気体から粉粒体を分離する様にした粉粒体と気体との熱
   交換ユニットにおいて、前記気体を全体として上昇案内
   するダクトの一部に、気体がほぼ垂直方向に旋回する単
   数若しくは複数の円環状旋回ダクトを形成してその気体
   導入側ダクトに粉粒体供給口を開口し、粉粒体取出口を
   備えた粉粒体分離室を前記旋回ダクトの下部付近に設け
   ると共に、該粉粒体分離室の前記旋回ダクトとの境界部
   下流側に、分離粉粒体の再飛散防止面を突設したことを
   特徴とする粉粒体と気体との熱交換ユニット。
2. （２）実用新案登録請求の範囲第１項において、再飛散
   防止面は、粉粒体分離室の下流側壁面に配置した進退可
   能な板材によって形成したものである熱交換ユニット。