专利名称：燃烧气体抽出用抽气管及燃烧气体的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种燃烧气体抽出用抽气管及燃烧气体的处理方法，特别涉及用于水泥窑的氯旁路设备等的燃烧气体抽出用抽气管及对已抽出燃烧气体进行处理的方法，该氯旁路设备可从水泥窑底部开始到底部旋流器之间的窑排出气体流路中抽出一部分燃烧气体以除去氯。
背景技术：
以往，在水泥制造设备中引起预热器阻塞等问题的氯、硫磺、碱等之中，对特别容易构成问题的氯加以关注，且使用可从水泥窑的入口罩附近抽出一部分燃烧气体以除去氯的氯旁路设备。另外，伴随着近年来含氯回收资源的实际应用量的增加，使得带入水泥窑的氯的量增加，因而增大氯旁路设备的能力是不可避免的。
在该氯旁路设备中，为了从上述入口罩附近抽出一部分燃烧气体，在入口罩附近突出设置有抽气管，在该抽气管的后段设置有抽出气体处理设备。由于该抽气管的前端在入口罩附近暴露于1000℃左右的高温，因此，有必要使用耐热度高的铸钢，或由从入口罩外部吸入的冷风等加以冷却以保护抽气管。
此外，利用在抽气管中急速冷却至450℃左右以下，可使窑的排出气体中的氯等挥发性成分浓缩成旁路粉尘的细粉部分，因此，在后段的气体抽出排出设备可配置旋流器等分级装置，将旁路粉尘分成挥发性成分浓度低的粗粉尘及挥发性成分浓度高的细粉尘，使粗粉尘回到窑系统，而只将细粉尘经由氯旁路设备排出系统外，由此可减少旁路粉尘量。因此，从这一点亦可知有必要在抽气管中急速冷却窑的排出气体。
鉴于上述问题点，在例如专利文献1披露了下述技术，即，在窑排出气体的抽气脱离部设置有由具有多空气喷出孔的双层管所构成的空气冷却箱构造，使空气入口形成于外管的切线方向上，并沿斜向设置空气喷出孔以使排出气流形成旋流。
此外，在专利文献2中公开了下述技术，即，为了高效地急速冷却窑旁路中的排出气体，使双层管构造的抽气管连通于窑的排出气体流路，并借助该抽气管的内管抽出一部分窑排出气体，且将冷却气体供给至抽气管的内管与外管之间的流体通路，再将冷却气体引导至内管前端部的内侧，以在抽气管的前端部形成混合急速冷却区域。
专利文献1日本专利公开公报，特开平第11-130489号(图2至图4)专利文献2日本专利公开公报，特开平第11-35355号(图2)发明内容但是，在以往的燃烧气体抽出用抽气管中，存在因抽气管的前端金属部的烧损而使冷风无法被吸入至窑内用以冷却、从而无法确保抽气的问题。
另外，在专利文献1记载的抽气脱离部中，由于将很多空气喷出孔沿倾斜方向设置以使排出气流变成旋流，因此，从喷出孔喷出的冷却用空气偏向于排出气体的外侧，从与排出气体的流动方向垂直的截面的温度分布来看，高温部分偏向于中央部，从而可能无法在抽气管内均匀地使窑排出气体急速冷却。
再者，如上所述，为了相应于带入水泥窑的氯的量的增加，必须加强氯旁路设备的能力，以抽出更多的窑排出气体来除去氯的量。但是，若直接使用专利文献2所记载的抽气管构造，则考虑到因抽气管的直径变大而使水泥窑入口罩附近的窑排出气体流路变窄、以及在入口罩处设有各种用以处理废弃物的设备的问题，认识到大直径的抽气管难以设置于入口罩部，因此，有必要控制抽气管的直径为小径。
因此，本发明是鉴于上述先前技术的问题点而提出的，其目的为提供一种燃烧气体抽出用抽气管，可防止抽气管的前端金属部烧损，并可使抽气管内的窑排出气体等均匀地急速冷却，同时可控制其外径为小径。
为达到上述目的，本发明提供一种燃烧气体抽出用抽气管，由低温气体将高温燃烧气体冷却，并且同时进行抽气，其特征在于该燃烧气体抽出用抽气管使低温气体相对于高温燃烧气体的吸入方向大致呈直角地向中心方向流入，以进行混合冷却。
根据本发明，低温气体相对于高温燃烧气体的吸入方向大致呈直角地向中心方向流入，因此，可使具一定程度运动量的低温气体到达高温燃烧气体的流动中心部，可高效且充分地与高温燃烧气体混合，可使在与燃烧气体的流动方向垂直的截面中的温度分布均匀，同时使高温燃烧气体急速冷却。另外，对于以往的专利文献2所揭示的抽气管，在低温气体处于高速时有从抽气管的前端流入窑侧的危险，但是，在本发明中，低温气体没有与燃烧气体流动反向的速度向量分量，因此，可使低温气体的排出速度成为高速。随之，可使内外筒之间的低温气体的流速提高至伴随流速增加的压力损失的容许限度，因此，可控制抽气管的外径为小径。
所述燃烧气体抽出用抽气管，具有内筒，可供所述高温燃烧气体流动；外筒，围绕该内筒；低温气体排出孔，贯穿设置于所述内筒；低温气体供给装置，将所述低温气体供给到所述内筒与外筒之间，使该低温气体从所述排出孔相对于所述高温燃烧气体的吸入方向大致呈直角地向中心方向喷出。
另外，所述燃烧气体抽出用抽气管，具有内筒，可供所述高温燃烧气体流动；外筒，围绕该内筒的同时，在前端部设有覆盖所述内筒前端部的折叠部；低温气体排出孔，贯穿设置于所述折叠部的面向所述高温燃烧气体流动的部分；低温气体供给装置，将所述低温气体供给到所述内筒与外筒之间，使该低温气体从所述排出孔相对于所述高温燃烧气体的吸入方向大致呈直角地向中心方向喷出。另外，在该抽气管中，可保护暴露于最高温的抽气管的前端部，可进一步延长抽气管的寿命。
在所述燃烧气体抽出用抽气管中，设置有多个所述排出孔，各个排出孔从该抽气管的前端沿所述高温燃烧气体的吸入方向旋转对称地配置于大致相同的位置上。此外，设置有多个所述排出孔，该多个排出孔从该抽气管前端沿所述高温燃烧气体的吸入方向跨越多个段地配置。
所述低温气体及所述高温燃烧气体的流速可设定为40m/s或40m/s以上、100m/s或100m/s以下。当这些流速低于40m/s时，抽气管的直径将过大，而超过100m/s时，抽气管及内外筒间的压力损失将过大，因此均不理想。
可在所述抽气管的前端，设置向与所述高温燃烧气体的吸入方向反向的方向喷射压缩空气的喷砂装置。由此，可防止因固结物附着于设置有抽气管的排出气体流路的壁面等而造成抽气管的入口部阻塞的问题。
再者，本发明提供一种燃烧气体处理方法，采用上述的任一燃烧气体抽出用抽气管，其特征在于，不管所述高温燃烧气体的抽气量如何，均使所述低温气体的排出量大致维持一定，并且在该抽气管的出口到后段的抽出气体处理设备之间再度混合冷却用气体，以调整所述燃烧气体至预定温度。由此，可维持高冷却速度以保持生成KCl的微晶，并维持可回收少量高浓度粉尘的氯旁路系统的性能。
如上述说明的那样，根据本发明，可提供一种可经过长期使用也不会烧损并维持其性能、且在抽气管内均匀地使窑排出气体等高温气体急速冷却、同时可控制外径为小径的燃烧气体抽出用抽气管。
图1是表示使用本发明的燃烧气体抽出用抽气管的氯旁路系统的流程图。
图2是表示本发明的燃烧气体抽出用抽气管的第1实施方式的截面图。
图3是表示本发明的燃烧气体抽出用抽气管的第2实施方式的截面图。
图4是表示本发明的燃烧气体抽出用抽气管的第3实施方式的截面图。
具体实施例方式
接下来，参照
本发明的实施方式。在以下的说明中，举例说明适用于水泥窑的氯旁路设备的本发明燃烧气体抽出用抽气管(以下，简称为“抽气管”)及燃烧气体的处理方法。
如图1所示，在水泥烧成设备的水泥窑2入口罩附近，连结有构成水泥窑2的排出气体流路的一部分的立起部3，并且，在该立起部3上突出设置有用以吸入高温燃烧气体的抽气管4。该抽气管4后段配置有2次混合室5、旋流器6、热交换器7及袋式除尘器8等，由这些构件全体构成氯旁路系统1。
图2表示本发明的燃烧气体抽出用抽气管的第1实施方式，该抽气管4具有可供高温燃烧气体往箭头A方向流动且呈圆筒状的内筒4a，围绕内筒4a且呈圆筒状的外筒4b，贯穿设置于内筒4a的多个(在该图中为4个)低温气体排出孔4c，形成于内筒4a与外筒4b之间的冷却空气通路4g，及将来自作为低温气体供给装置的冷却风扇9(参照图1)的低温气体供给冷却空气通路4g的冷却空气入口部4d。
内筒4a形成为圆筒状，且具有高温燃烧气体的入口部4e及出口部4f。燃烧气体入口部4e插入于水泥窑2的立起部3，燃烧气体出口部4f连接于后段的抽气处理设备。
外筒4b以围绕着内筒4a的方式形成截面与内筒4a成同心圆的圆筒状。在外筒4b上设置有用以将来自冷却风扇9的冷却空气引导至抽气管4内的冷却空气入口部4d，外筒4b与内筒4a之间的空间形成为冷却空气通路4g，该冷却空气通路4g在抽气管4的前端部关闭。在外筒4b的外周部铺设有未图示的耐火物。在上述实施方式中，虽然内筒4a及外筒4b形成圆筒状，但内筒4a及外筒4b的截面形状并不限定为圆形，亦可为矩形或者是多边形。
排出孔4c从内筒4a的燃烧气体入口部4e沿高温燃烧气体的流动方向(箭头A方向)、即内筒4a的轴线方向在等位置处配置多个，从这些排出孔4c，可相对于高温燃烧气体的流动方向大致呈直角地向中心方向(箭头C方向)排出由冷却风扇9导入的冷却空气。图2中的排出孔4c数量为4个，但以设置2个到6个为佳。
接下来，参照图1及图2说明具有上述构造的抽气管4的动作。
由抽气管4抽出在水泥窑2内产生的一部分1000℃左右的窑排出气体。此时，从冷却空气入口部4d供给来自冷却风扇9的冷却空气至抽气管4，冷却空气通过冷却空气通路4g从排出孔4c导入至内筒4a内并与燃烧气体混合。由此，高温燃烧气体可急速冷却，以使抽气管4的出口气体温度T1为450℃左右。在此，将出口气体温度T1设定成450℃左右的原因在于若超过约450℃时，KCl将具有附着性。而且，使在抽气管4中已经冷却的抽出气体在2次混合室5中进一步由2次冷却风扇12进行冷却，以将热交换器7的入口温度T2控制在350℃左右。
在使来自上述水泥窑2的高温燃烧气体冷却时，一旦使用本发明的抽气管4，则从排出孔4c流入内筒4a内的冷却空气以相对于高温燃烧气体的吸入方向呈直角的沿中心方向具有一定程度的运动量(动量)的方式流入，因此，低温气体可到达高温燃烧气体的流动中心部，高效并充分地与高温燃烧气体混合，从而使高温燃烧气体急速冷却。另外，低温气体不具有与燃烧气体的流动反向的速度矢量分量，因此，不需由冷却空气冷却未抽出的窑排出气体，从而可使低温气体成为高速，并且可使内外筒之间的低温气体的流速提高至伴随流速增加而产生的压力损失的容许限度，所以，可控制抽气管的外径为小径。
接下来，使来自2次混合室5的含粉尘抽出气体在旋流器6进行分级。然后，粗粉尘回到旋转式窑系统，而细粉尘及燃烧气体被送至热交换器7，并由来自风扇10的冷却空气进行热交换后，在袋式除尘器8中进行集尘，再借助风扇11回到排气处理系统。在此，控制风扇10的风量，以使袋式除尘器的入口温度T3变成150℃左右。另外，将已在热交换器7及袋式除尘器8中集尘的含氯率高的粉尘添加至水泥磨机系统，或在系统外处理。也可由2次冷却风扇12吹入冷风，以使2次混合室5的出口气体温度变成150℃左右，从而可以省去热交换器7。
接下来，参照图3说明本发明的燃烧气体抽出用抽气管的第2实施方式。
该抽气管14具有可供高温燃烧气体往箭头D方向流动且呈圆筒状的内筒14a，围绕内筒14a的同时在前端部设有覆盖内筒14a前端部的折叠部14h的外筒14b，贯穿设置于折叠部14h的面向高温燃烧气体流动的部分中的多个低温气体排出孔14c，形成于内筒14a与外筒14b之间的冷却空气通路14g，及将来自作为低温气体供给装置的冷却风扇9(参照图1)的低温气体供给至冷却空气通路14g的冷却空气入口部14d。
该抽气管14的主要构成要素与上述图2所示的抽气管4大致相同，因此省略其详细说明，但在本实施方式中，由外筒14b的折叠部14h覆盖内筒14a的前端部，因此，可使通过冷却空气通路14g的冷却空气以绕到外筒14b前端部的内侧的方式流动，从而可保护暴露于高温的外筒14b前端部，可进一步延长抽气管的寿命。
接下来，参照图4说明本发明的燃烧气体抽出用抽气管的第3实施方式。
该抽气管24的特征在于在上述第2实施方式的抽气管14中，还设置有利用压缩空气以除去抽气管吸入口的固结物的喷砂装置21。如图2及图3所示，上述本发明的抽气管4、14也以控制其外径为小径为特征之一，但随之可能会由附着于设置有抽气管4、14的窑排出气体流路壁面上的固结物而导致抽气管4、14的入口部阻塞，因此，设置了喷砂装置21。在图4中，对与图3所示抽气管14相同的构成要素采用相同的附图标记并省略其详细说明。
喷砂装置21从外筒14b上方经过立起部3(参照图1)的垂直壁23，进而被导入至窑排出气体流路内。当除去抽气管吸入口25的固结物22时，关闭未图示的抽出气体吸入调节器(设置于燃烧气体出口部14f的后段、可使高温燃烧气体往箭头D方向流动的调节器)，根据抽出气体的温度控制而使冷却空气的量自动地减少后，从喷砂装置21吹进压缩空气以除去固结物22。除去固结物22之后，打开所述抽出气体吸入调节器，返回到正常运转。
使用上述喷砂装置21进行除去固结物的时限，依照抽气管24的出口压力降低、及风扇11(参照图1)的电流降低等来判断。在因由喷砂装置21除去的固结物而使排出口14c堵塞的情况下，可在排出口14c设置格栅。
在上述实施方式中，将多个排出孔4c、14c从抽气管4、14、24的前端沿高温燃烧气体的吸入方向配置于大致相同位置，但也可将这些多个排出孔4c、14c从抽气管4、14、24的前端沿高温燃烧气体的吸入方向上跨越多个段地配置。
此外，在作为冷却用气体的空气中加入包含因处理污泥等而产生的臭气的排出气体，可同时进行高温燃烧气体的冷却及臭气处理。
而且，在上述实施方式中，已举例说明将本发明的燃烧气体抽出用抽气管及燃烧气体的处理方法适用于水泥窑的氯旁路设备的情况，但不限于氯旁路，亦可适用于水泥窑的碱旁路等、或者是水泥窑以外的燃烧炉等。
符号说明1…氯旁路系统2…水泥窑3…立起部4…抽气管4a…内筒4b…外筒4c…排出孔4d…冷却空气入口部4e…燃烧气体入口部4f…燃烧气体出口部4g…冷却空气通路5…2次混合室6…旋流器
7…热交换器8…袋式除尘器9…冷却风扇10…风扇11…风扇12…2次冷却风扇14…抽气管14a…内筒14b…外筒14c…排出孔14d…冷却空气入口部14e…燃烧气体入口部14f…燃烧气体出口部14g…冷却空气通路14h…折叠部21…喷砂装置22…固结物23…垂直壁25…抽气管吸入口
权利要求
1.一种燃烧气体抽出用抽气管，由低温气体将高温燃烧气体冷却，并且同时进行抽气，其特征在于该燃烧气体抽出用抽气管使低温气体相对于高温燃烧气体的吸入方向大致呈直角地向中心方向流入，以进行混合冷却。
2.如权利要求1所述的燃烧气体抽出用抽气管，其特征在于，具有内筒，可供所述高温燃烧气体流动；外筒，围绕该内筒；低温气体排出孔，贯穿设置于所述内筒；低温气体供给装置，将所述低温气体供给到所述内筒与外筒之间，使该低温气体从所述排出孔相对于所述高温燃烧气体的吸入方向大致呈直角地向中心方向喷出。
3.如权利要求1所述的燃烧气体抽出用抽气管，其特征在于，具有内筒，可供所述高温燃烧气体流动；外筒，围绕该内筒的同时，在前端部设有覆盖所述内筒前端部的折叠部；低温气体排出孔，贯穿设置于该折叠部的面向所述高温燃烧气体流动的部分；低温气体供给装置，将所述低温气体供给到所述内筒与外筒之间，使该低温气体从所述排出孔相对于所述高温燃烧气体的吸入方向大致呈直角地向中心方向喷出。
4.如权利要求2或3所述的燃烧气体抽出用抽气管，其特征在于，设置有多个所述排出孔，各个排出孔从该抽气管的前端沿所述高温燃烧气体的吸入方向旋转对称地配置于大致相同的位置上。
5.如权利要求2或3所述的燃烧气体抽出用抽气管，其特征在于，设置有多个所述排出孔，该多个排出孔从该抽气管前端沿所述高温燃烧气体的吸入方向跨越多个段地配置。
6.如权利要求1至5中任一项所述的燃烧气体抽出用抽气管，其特征在于，将所述低温气体及所述高温燃烧气体的流速设定为40m/s或40m/s以上、100m/s或100m/s以下。
7.如权利要求1至6中任一项所述的燃烧气体抽出用抽气管，其特征在于，在该抽气管的前端，设置有可向与所述高温燃烧气体的吸入方向相反的方向喷射压缩空气的喷砂装置。
8.一种燃烧气体的处理方法，采用权利要求1至7中任一项所述的燃烧气体抽出用抽气管，不管所述高温燃烧气体的抽气量如何，均使所述低温气体的排出量大致维持一定，并且在该抽气管的出口到后段的抽出气体处理设备之间再度混合冷却用气体，以调整所述燃烧气体至预定温度。
全文摘要
本发明提供燃烧气体抽出用抽气管等，可防止抽气管的前端金属部烧损，并可使高温气体在抽气管内均匀地急速冷却，同时可控制其外径为小径。该燃烧气体抽出用抽气管(4)具有可供高温燃烧气体流动且呈圆筒状的内筒(4a)，围绕内筒(4a)且呈圆筒状的外筒(4b)，贯穿设置于内筒(4a)的低温气体排出孔(4c)，及可供给低温气体于内筒(4a)与外筒(4b)之间、且使低温气体从排出孔(4c)相对于高温燃烧气体的吸入方向大致呈直角地向中心方向排出的低温气体供给装置(9)。可设置多个排出孔(4c)，使各个排出孔(4c)从抽气管(4)的前端沿高温燃烧气体的吸入方向配置于大致相同的位置上，也可以沿高温燃烧气体的吸入方向跨越多个段地配置。低温气体及高温燃烧气体的流速以设定为40m/s或40m/s以上、100m/s或100m/s以下为佳。
文档编号F27D17/00GK1882815SQ20048003402
公开日2006年12月20日 申请日期2004年11月16日 优先权日2003年11月18日
发明者斋藤绅一郎, 铃木贵彦 申请人:太平洋水泥株式会社