JPS6018000B2 - 伝熱面を汚染する物質類を含有するガスからの熱回収法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気化している。

溶融性又は共融性成分を含有するガスを熱交換器の伝熱
面に接触させて、そのガスから熱を回収する方法に関す
るものである。プロセス工業では大量の高温ガスを生成
する。

これらのガスからの熱の回収は、ガス中の気化または溶
融成分類が伝熱面に析出しこれを汚染するため、困難と
なっている。この代表例が加熱冶金工業の廃ガスである
。今日利用できる諸方法による伝熱面の清浄化は大抵の
場合にきわめてめんどうであり、プラント使用可能時間
の減少およびそのための著しい費用増大をもたらしてい
る。この清浄化の問題は化合物の一部が共雛状態となる
ような、諸プロセスについて特有の温度範囲において極
めて重大であることが知られている。例えば非鉄金属の
冶金鋳造プロセスにおいては、いまいまＺｎ、母、Ｐｂ
が小濃度でも充分に全ダストに対して英融作用を生じさ
せる。英融状態にあるダストは伝熱面にひっかかり、ま
たとくに結晶化時には汚染層を形成し、これらの除去は
既知の清浄化諸法（ブローィングまたは機械的掃除機）
による手段では不可能な場合がある。最高の持続値は、
そのプロセスの性質により、層の自然侵食（雌ｔｕｒａ
ｌｅｒｏｓｉｏｎ）があるスチームボイラ類で得られる
ことが現場での研究ですでに示されている。効率の高い
プロワ類または機械的掃除機類でさえ汚染層にたいして
あまり効果をあげえないことがすでに汚染層の形から知
られていた。一方、侵食は流れの方向に平行な伝熱面を
かなり清浄に維持していた。これらの観祭から、他の方
法では清浄化が困難は伝熱面を清浄化するのに制御され
た侵食（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｅｒｏｓｉｏｎ）を利用
することが考えられるに至った。

制御された侵食に基づく熱回収に対する本発明の方法は
、熱交換器中ですでに冷却され且つガスから分離されて
再循環される固体粒子をそのガス中に混合して「そのガ
ス温度をその熱交換器よりも上流で溶融成分類の共葛虫
温度範囲より下の温度へ下げることを特徴としている。
この場合溶融成分以外の粒子を加えてもよい。図は本発
明による熱回収の一実施態様を示す。

図に示す装置においてト気化した溶融性成分類を含有す
る高温ガスは放熱表面をそなえたチャンネル１を通って
流れる。この高温ガスが熱交換器２へ近ずし、たとき、
ガス温度は共葛虫範囲の上限近くになっている。ガスに
含有されているダストは本来の微粉状となりＬ伝熱表面
上にひっかかることがないように、熱交換器上流の温度
は共融温度範囲よりも充分低く選ばれる。伝熱面を清浄
に維持するのに必要な掃除効果が得られるのは、熱交換
器に入ってくるダスト含有ガスと清浄化用ダスト（ｓｗ
ｅｅｐｉｎｇｄｕｓｔ）とを３点で混合するとき、混合
体の温度を共融範囲の限界近くまで低下させるように清
浄化用ダストの濃度が熱交換器中に充分高く保たれると
きである。点３において混合して温度が低下してのち、
侵食作用を持つ粒子の充分量を懸濁含有するガスは、熱
交換器２を通って流れ、侵食によって伝熱面上の溶融物
析出の汚染層の形成を阻止する。

熱交換器２のあとで、この懸濁ガスはチャンネル４から
流通サイクロン５に切線方向に導入され、ここから実質
的にダストを含有しないガスは中央パイプ６を通って排
出され、また分離された固体材料はパイプ７を通って、
熱交換器上流のチャンネルの点３におけるガス流に戻さ
れる。出口８は循環固体材料用の循環パイプ７に配置さ
れる。こうして循環固体材料の流れおよび侵食効果が調
節できる。循環材料は好ましくはこのプロセスに使用さ
れる固体材料かまたは砂のような他の安価な材料であり
、これはパイプ９を通じてプロセスへ供給される。この
発明の方法によって下記の利点が得られる。

１ 伝熱面は制御された侵食効果の手段によって清浄に
保たれる。

２ 固体粒子混合によって、温度が急速に下げられる。

３ 循環固体粒子類が気相中でその表面に接触する化合
物類を凝縮するので、いわゆる乾式洗浄効果が得られる
。４ たとえばカルシウムベースの循環粒子を用いるこ
とによってィオウ放出量を減らすことができる。

５ 熱放射および対流熱交換が促進される。

この発明の方法の操作範囲はつぎの通りである。ガス速
度 ３から２０凧′ｓガス中の
粒子含有量 １０から５００タノモル流入ガス温
度 ３００から１５００℃流出ガス
温度 ５００から１２００３０平均
粒子径 １００から２０００仏の実施
例 １鋼製練所の溶融炉からのオフガスの諸値はつぎの
通りである：ガス流量 １７４０
モル／ｓダスト含有量 ２．７夕／
モル温 度 １４０
０ｑ０このオフガスはチャンネル１中で放熱冷却によっ
て約９００午０にまで冷却され、これでは伝熱面の汚染
に関するめんどうな諸特性があらわれる温度範囲になっ
ている。

ダストを含むオフガスの熱容量は約１．７ｋＪ／（Ｎで
℃）＝８３Ｊ／（モ′ヅｏ）、すなわち熱容量流量は６
６．１ＫＷ′ｑＣである。好ましい温度は、熱交換器２
の伝熱面まえでは７００００、また伝熱面あとでは５５
０ｑｏである。つまり循環熱容量流は磯．ＩＫＷ′ｑＣ
である。循環材料の比熱容量は約０．桃Ｊ／（ｋｇ。Ｃ
）と推定でき、これは循環質量流量にたいして１１０ｋ
９′ｓの値となる。つまり、混合後、ガスの固体材料含
有量は６３夕／モル（＝２．８１ｋ９′Ｎ〆）となる。
いわゆる循環床リアクタにおいて、実際には９００から
１４００夕／モルの固体材料含有量がこれまで使用され
ている。精鉱、砂またはそれらの混合物を製練所におけ
る循環材料として使用できる。さらにまた、オフガス中
に含まれている粒子の濃度は冷却循環中に増加する。実
施例 ２ソーダボィラの黒液流は５．６ｋ９′ｓ、また
その乾燥固形分含有量は６０％である。

代表的な乾燥固形分の分析値はつぎの通りである。Ｃ
３５．５％ （パルプの） Ｎａ ２０．８％ Ｓ ５．２％ ０ ３５．１％ 日 ３．４％ 標準のソーダポィラ中で燃焼を行う場合、イオゥ供給量
の約３０％およびソーダ供給量の約１０％が一部はガス
状化合物類としてまた一部は少量の溶融成分類として炉
からの煙道ガスに付随して排出される。

この燃焼を分離した燃焼室で行う場合、燃焼城を出る鰹
道ガスはィオウの５０％およびナトリウムの３０％を含
有することさえある。この蛭道ガスが冷却器に達したと
き無機化合物はその大部分が硫酸ナトリウムおよび炭酸
ナトリウムおよび二酸化ィオウの形となる。液の組成お
よび操業情況によっては、これが伝熱面上にめんどうな
ピロ硫酸ナトリウム層の形成をひきおこす場合も出てく
る。上記の燃焼室におけるオフガスの諸値は下記の通り
であった：ガス流 ８４０モ
ル／ｓＮａ流 ４．５６モル
／ｓＳ 流 ２．７５モル／ｓ
温 度 ９００００
ダクト（凝集） ０．２３夕／モル（１０．３夕／Ｎ
で）ガスの熱容量流量 ２９．４ＫＷ
／ｑＣガス温度：交換器上流
８７０ｑ○混合後
７００ｑ０交換器下流
５５０ｑ０循環熱容量流量
３３．０ＫＷ／℃循環質量流量（０．紬Ｊ／ｋ９℃）
４１．７ｋ９／ｓ交換器中ガスのダスト含有
量 ５０．０タノモルこの循環流は鰹道ガス類のＮ
ａ２Ｃ０３ベースのダストおよび点３へ添加したＮもＣ
０３またはＮａ２Ｓ０４を含んでいる。

【図面の簡単な説明】

この図は熱回収についの本発明の実施の一例を示す。 図中、１：チャンネル、２：熱交換器、３：混合を行う
点、４：チャンネル、５：流通サイクロン、６：中央パ
イプ、７：循環パイプ、８：ダスト出口、９：添加パイ
プを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融成分を含有するガスを熱交換器の伝熱面に接触
   させそのガスから熱を回収する方法において、該熱交換
   器中ですでに冷却され、且つ該ガスから分離回収された
   固体粒子を再循環し、場合によつては他の粒子とともに
   、該ガス中に混合することにより熱交換器上流でのガス
   温度を該溶融成分の共融温度範囲以下に低下させること
   を特徴とする熱回収法。 ２ 熱交換器の上流で、銅製練所からのオフガスの温度
   を約７００℃に落とすことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項の方法。 ３ 循環流に砂を添加することを特徴とする特許請求の
   範囲第２項の方法。 ４ 熱交換器の上流で、ソーダボイラ燃焼室からのガス
   の温度を約７００℃に落とすことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項の方法。 ５ 硫酸ナトリウムおよび／または炭酸ナトリウムを循
   環流へ添加することを特徴とする特許請求の範囲第４項
   の方法。