JPS6226701Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はセメント又はアルミナ原料等の粉粒体
の熱交換装置に係り、特にサイクロンを利用して
熱交換を行う装置に関するものである。

まず、セメント原料の粉粒体を例にとり、従来
例に係る粉粒体の熱交換装置の問題点について言
及する。

従来のセメント原料焼成設備の全体系統図の一
例を第１図に示す。図中、原料粉粒体の流れを破
線矢印で示し、熱ガスの流れを実線矢印で示して
いる。

この装置は主として、原料粉粒体予熱用のサイ
クロンC₁〜C₃を縦方向に配列してなる予熱装置
１、分離サイクロンC₄を付属した仮焼炉２、ク
リンカ焼成用のロータリキルン３、及びクリンカ
冷却装置４より構成されている。

このようなセメント原料焼成装置では、粉粒体
投入シユート５より投入された原料粉粒体は、
C₁〜C₃の予熱用サイクロンを経由しながら順次
降下し、その間に排ガス誘引通風機８により吸引
されてガスダクト７を上昇する熱ガスによつて
徐々に予熱された後、仮焼炉２に供給される。

仮焼炉２では抽気ダクト１３を通してクリンカ
冷却装置４からの高温空気が導入されていると共
に、バーナ６ａから仮焼用燃料が供給されてお
り、これらの熱を受けて仮焼炉２へ供給された原
料粉粒体が仮焼される。

仮焼された原料粉粒体は、最下段の分離サイク
ロンC₄に入り、次いで原料シユート１５及び接
続ハウジング１２を経てロータリキリン３に導入
される。

ロータリキリン３には、前記クリンカ冷却装置
４からの高温空気と、バーナ６ｂからの焼成用燃
料とが導入されており、高温下で焼成を受けたク
リンカはクリンカ冷却装置４に排出される。次い
で、排出されたクリンカは、冷却装置４の通気性
格子上を移送される過程で、押込送風機１０から
送り込まれる冷風によつて冷却された後、コンベ
ア１１によつて次工程へ搬出される。

尚、クリンカ冷却装置４での余剰空気は、誘引
通風機９により吸引されて排出される。

第２図及び第３図に夫々上記サイクロンC₁〜
C₄の平面図及び側断面図を示す。図に示す様
に、サイクロン２２は頂部を天井板１６で覆つた
円筒部１７と、当該円筒部１７の下へ一体的に連
結した逆円錐体状部１８から成り、円筒部１７の
上部にはガスダクト７の一部を構成する入口側ガ
ス導管７ｂが開口１９を形成して、該円筒部１７
の接線方向又は円周方向に接続されると共に、円
筒部１７の前記天井板１６には円筒部１７内に伸
びた垂直状の出口側ガス導管７ｃが接続され、
又、逆円錐体状部１８の下端部には、粉粒体排出
口１８ａが開口している。

このようなサイクロン２２とガスダクト７から
構成される熱交換装置のガスダクト７内に供給さ
れた原料粉粒体は、当該ガスダクト７内を上昇す
るガス流に乗り、原料粉粒体とガスの間に熱交換
を行いながら、入口側ガス導管７ｂを通して開口
１９からサイクロン２２内に導入される。サイク
ロン２２の円筒部１７において、原料粉粒体を随
伴したガスは円筒部１７内に旋回ガス流A₁を形
成するが、更に逆円錐体状部１８内に旋回ガス流
A₂を維持しつつ螺旋状に下降し、その途中で原
料粉粒体は遠心力によつてガス流から分離され、
円筒部１７及び逆円錐体状部１８の内周壁に到達
し、集合状態となつて該内周壁を螺旋状に下降
し、下部の粉粒体排出口１８ａから排出される。
原料粉粒体の大部分を分離後のガス流は逆円錐体
状部１８の下端近くで反転し、サイクロン２２の
中心部に旋回ガス流A₃を形成して上昇し、続い
て旋回ガス流A₄を維持しつつ出口側ガス導管７
ｃへ排出される。

尚、第１図の従来例では、予熱装置が上記サイ
クロン２２を上下方向３段に連通して構成され、
原料粉粒体と熱ガスとの間の熱交換を順次高温の
熱ガスと繰り返すことにより熱交換率の向上が図
られている。

しかし従来例の如くサイクロン２２を３段に積
み重ねても、個々の熱交換段においては熱ガス及
び原料粉粒体が滞留する時間は短いので、熱ガス
と原料粉粒体の熱交換が十分でなく、従つて予熱
装置からの排ガスの温度が高く熱効率が低い。

そこで、上記熱ガスと原料粉粒体との接触時間
を延ばす手段として、第４図に示すように、サイ
クロン２２の入口側ガス導管７ｂの途中に邪魔板
２１を備えた捕集器２０を設け、該捕集器２０に
より捕集された原料を再度ガスダクト７に戻し、
捕集粉粒体を循環させる手段がある。

しかし、捕集器２０として分離効率の高い捕集
器２０は圧力損失が大きいので動力消費が増加す
るという欠点があつたし、逆に圧力損失の低い捕
集器２０は分離効率が低く、循環量が少ないため
原料粉粒体の滞留時間を十分長くできないという
欠点があつた。更にサイクロン２２の他に捕集器
２０を設置する必要があり、又サイクロン２２に
対する捕集器２０の位置が限定される為、予熱装
置支持架台も大きなものとしなければならない等
の欠点を有していた。

又、サイクロン２２の入口側ガス導管７ｂに第
４図示の如き捕集器２０を設ける替わりに、サイ
クロン２２の下部に接続する粉粒体取り出しシユ
ート１４を分岐させ、その一方をガスダクト７に
連結して、サイクロン２２での捕集粉粒体の一部
をガスダクト７へ循環する手段も考えられるが、
粉粒体取り出しシユート１４の分岐管をガスダク
ト７へ接続する為にはガスダクト７下向きに延長
する必要があり、予熱装置の背が高くなる。

更に、第１図に示す従来例に係る粉粒体の熱交
換装置において、C₁〜C₃で示すサイクロン２２
を更に積み重ねて４段又は５段として原料粉粒体
の予熱効率を向上させる手段もあるが、サイクロ
ン２２を多段に重ねると圧損が増加し、更に予熱
装置全体の高さが著しく高くなるという欠点が生
じる。

従つて、本考案は前記従未技術による粉粒体の
熱交換装置の欠点を解決し、圧損の増加がなく、
構造の簡単な粉粒体の熱交換装置を提供するもの
であり、その要旨とするところが、サイクロンの
入口側ガス導管に粉粒体供給シユートを接続し、
サイクロンの下部に粉粒体取り出しシユートを接
続した粉粒体の熱交換装置において、前記サイク
ロンの側壁に開口部を設けて下部に粉粒体排出口
を有するポケツト部を接続し、該粉粒体排出口が
粉粒体循環シユートを介して上記サイクロンの入
口側ガス導管に接続されてなる点にある粉粒体の
熱交換装置を提供することを目的とするものであ
る。

続いて第５図以下の添付図面を参照しつつ、本
考案を具体化した実施例につき説明し、本考案の
理解に供する。

ここに第５図は本考案の第１の実施例に係る粉
粒体の熱交換装置の平面図、第６図は同側面図、
第７図は本考案の第２の実施例に係る粉粒体の熱
交換装置の平面図、第８図は同側面図、第９図は
本考案の第３の実施例に係る粉粒体の熱交換装置
の平面図、第１０図は同側面図、第１１図は本考
案を適用した場合のセメント原料焼成設備の系統
図の一例を示すものである。尚、第１図〜第３図
に示す従来例に使用した構成要素と共通する要素
には同一の符号を使用して説明する。

第５図及び第６図に示すように、サイクロン２
２内のガス流の流れ方向に見て開口１９の手前側
（上流側）の円筒部１７の側壁に、開口部１７ａ
が設けられ、該開口部１７ａには調整板２５の設
けられた短いダクト２３を介して、上部が円筒状
で下部が逆円錐台形状となつているポケツト部２
４が取り付けられている。上記ポケツト部２４の
下部には、該ポケツト部２４により捕集された原
料粉粒体を排出する粉粒体排出口２６が設けら
れ、該排出口２６は仕切弁２８の取り付けられて
いる粉粒体循環シユート２７を介してサイクロン
２２の入口側に接続されたガスダクト７に接続さ
れている。尚、上記サイクロン２２の粉粒体取り
出しシユート１４にも同様の仕切弁２９が設けら
れている。

続いて、上記実施例をその作用につき詳しく説
明する。粉粒体投入シユート５より投入された原
料粉粒体はガスダクト７内を上昇するガス流に乗
り、原料粉粒体とガスとの間で熱交換を行いなが
ら入口側ガス導管７ｂを通り、開口１９からサイ
クロン２２内へ導入される。サイクロン２２の円
筒部１７において原料粉粒体を随伴したガスは、
円筒部１７内を旋回し、該旋回に伴う遠心力によ
り原料粉粒体は円筒部１７の側壁の方向に付勢さ
れ、その一部は円筒部１７に設けられた開口部１
７ａからポケツト部２４に放出される。該ポケツ
ト部２４へ放出された原料粉粒体は重力により落
下して下部の排出口２６に集められた後、粉粒体
循環シユート２７を通つて再度入口側のガスダク
ト７に投入され、投入された原料粉粒体は再度上
記工程を経て上昇ガス流に乗りサイクロン２２に
案内される。ポケツト部２４に入らず旋回しつつ
降下する粉粒体は、サイクロン２２の下部に集め
られ、粉粒体排出口１８ａから取り出され、粉粒
体取り出しシユート１４を通り次工程へ搬出され
る。

このようにして、原料粉粒体と、ガスダクト７
を上昇してくる熱ガスとの熱交換が行われるが、
原料粉粒体の一部がガスダクト７→サイクロン２
２→ダクト２３→ポケツト部２４→粉粒体取り出
しシユート２７→ガスダクト７というように循環
するので、原料粉粒体の滞留時間が長くなり、従
つて上記熱交換が繰り返し十分に行われることと
なる。

特に入口側ガス導管７ｂからサイクロン２２に
導入された粉粒体のうち、ポケツト部２４には粒
子径の比較的大きい粉粒体が捕捉されやすく、こ
れがガスダクト７へ循環されて再度熱交換が行わ
れるので、長い滞留時間を必要とするこれら大径
の粉粒体でも上述の熱交換や後述の反応等を十分
に行うことができる。また、ポケツト部２４への
粉粒体の分離に際して、サイクロン２２内に存在
する熱ガスの旋回流を利用するものであるから圧
損の増加を伴わず、且つサイクロン２２内で粉粒
体に与えられる遠心力を利用するものであるか
ら、ポケツト部２４への粉粒体の分離効率が高
い。尚、開口部１７ａからダクト２３を介してポ
ケツト部２４へ分離する粉粒体の量は、必要に応
じて開口部１７ａ付近に設けた調整板２５の挿入
長さの調節によつて最適に調整することができ
る。

更に、ポケツト部２４はサイクロン２２側壁の
円周方向のどの位置に配置することもできるの
で、入口側ガスダクト７に近い位置にポケツト部
２４を配設することにより熱交換装置の高さを増
すことなく実施することができる。

次に、第７図及び第８図に本考案の第２の実施
例を示すが、上記第１の実施例と相違する点は、
開口部１７ａがサイクロン２２に接続されている
入口側ガス導管７ｂより下方の円筒部１７に設け
られ、該開口部１７ａにダクト２３を介してポケ
ツト部２４が接続されていることである。

このように構成することにより、原料粉粒体は
旋回流により十分円筒部１７の側壁に付勢された
後、ポケツト部２４へ押しやられるので、原料粉
粒体が比較的小さい粒径の場合にもポケツト部２
４へ十分な量の原料粉粒体の捕集が可能となる。

第９図及び第１０図には、本考案の第３の実施
例を示すが、先に述べた第２及び第３の実施例と
相違する点は、ポケツト部２４の天井と出口側ガ
ス導管７ｃとを接続する短絡ガス導管３０が設け
られている点である。尚、上記短絡ガス導管３０
にはダンパ３１が設けられている。

このように構成することによりサイクロン２２
→ダクト２３→ポケツト部２４→短絡ガス導管３
０→出口側ガス導管７ｃを流れるガス流が生じる
ので、ポケツト部２４の原料粉粒体の捕捉効率を
向上することができると同時に、短絡ガス量に応
じてサイクロンの圧損を低減することができる。
この場合、短絡ガス量はダンパ３１により制御し
適当な流量にすることができる。

更に、上記第３の実施例においては、ポケツト
部２４とサイクロン２２とを接続するダクト２３
をポケツト部２４の側壁外周に対して略接線方向
又は円周方向に向けて接続し、ポケツト部２４を
サイクロン状に構成しているので、短絡ガス導管
３０を通る短絡ガスに伴われ、出口側ガス導管７
ｃへ漏出する原料粉粒体の量を最少に抑えること
ができる。

又、上記第１〜第３の実施例は、本考案を予熱
装置に適用した場合について説明したが、仮焼炉
２に付属する分離サイクロンC₄（第１図示）に
適用することも可能である。この場合、粉粒体の
仮焼装置内での滞留時間が長くなり、中でも仮焼
反応に長い時間を要する比較的大きい粒子につい
ての滞留時間が長くなる為、仮焼反応を著しく促
進することができる。特に仮焼炉２の燃料を微粉
炭等の固体燃料とした場合は、粒径が大で従つて
未燃焼の固体燃料をポケツト部２４で捕集し、再
度該仮焼炉２に投入するので、熱交換及び仮焼反
応と同時に燃焼反応も十分に行われる。

第１１図は本考案に係る粉粒体の熱交換装置を
セメント原料焼成装置へ適用した場合の系統図を
示す。図に示すように、予熱装置の分離サイクロ
ンC₂，C₃と、仮焼装置の分離サイクロンC₄に本
考案の一実施例である熱交換装置が使用されてい
る。このように構成することにより、圧損の増加
を伴うことなく、原料粉粒体の予熱及び仮焼が十
分に行われる。

以上の説明において、本考案は粉粒体の種類は
勿論のこと熱交換の種類（加熱、冷却）や、熱ガ
スの種類（燃焼ガス、空気等）については全く制
限されず、またサイクロンやガスダクトの形状あ
るいはポケツト部の構造、配置等について自由に
設計変更することも可能であり、例えば１基のサ
イクロンにたいして複数のポケツト部を配設した
り、或いはポケツト部をサイクロンの逆円錐体部
に設けることも可能である。

以上述べた通り、本考案は、サイクロンの入口
側ガス導管に粉粒体供給シユートを接続し、サイ
クロンの下部に粉粒体取り出しシユートを接続し
た粉粒体の熱交換装置において、前記サイクロン
の側壁に開口部を設けて下部に粉粒体排出口を有
するポケツト部を接続し、該粉粒体排出口が粉粒
体循環シユートを介して上記サイクロンの入口側
ガス導管に接続されてなることを特徴とする粉粒
体の熱交換装置であるから、圧損の増加が少なく
且つ高い分離効率で粉粒体をポケツト部に捕集で
きるので、余分の動力を必要とすることなく、熱
交換装置内での粉粒体の滞留時間が延び、粉粒体
と熱ガスとの熱交換を著しく向上することができ
る。更に、ポケツト部はサイクロンの側壁のどの
部分でも取り付けることができ、構造も簡単であ
るので配置的にも制限を受けず支持架構を大きく
する必要もなく設備費が安い。更に既設のサイク
ロン型熱交換装置の改造も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例に係るセメントクリンカ製造設
備の線図的系統図、第２図は従来例に係るサイク
ロンの平面図、第３図は同側断面図、第４図は従
来例に係る熱交換装置の側面図、第５図は本考案
の第１の実施例に係る粉粒体の熱交換装置の平面
図、第６図は同側面図、第７図は本考案の第２の
実施例に係る粉粒体の熱交換装置の平面図、第８
図は同側面図、第９図は本考案の第３の実施例に
係る粉粒体の熱交換装置の平面図、第１０図は同
側面図、第１１図は本考案を適用した場合のセメ
ント原料焼成設備の系統図の一例を示すものであ
る。 符号の説明、５……粉粒体供給シユート、７…
…ガスダクト、７ｂ……入口側ガス導管、７ｃ…
…出口側ガス導管、１４……粉粒体取り出しシユ
ート、１７ａ……開口部、２２……サイクロン、
２４……ポケツト部、２６……排出口、２７……
粉粒体循環シユート、３０……短絡ガス導管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) サイクロンの入口側ガス導管に粉粒体供給シ
   ユートを接続し、サイクロンの下部に粉粒体取
   り出しシユートを接続した粉粒体の熱交換装置
   において、前記サイクロンの側壁に開口部を設
   けて下部に粉粒体排出口を有するポケツト部を
   接続し、該粉粒体排出口が粉粒体循環シユート
   を介して上記サイクロンの入口側ガス導管に接
   続されてなることを特徴とする粉粒体の熱交換
   装置。 (2) ポケツト部が短絡ガス導管を介してサイクロ
   ンの出口側ガス導管に接続されている実用新案
   登録請求の範囲第１項に記載した粉粒体の熱交
   換装置。 (3) ポケツト部とサイクロンとを接続する開口部
   がポケツト部の側壁外周に対して略接線方向又
   は円周方向に向けられている実用新案登録請求
   の範囲第２項に記載した粉粒体の熱交換装置。