氯旁路装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种氯旁路装置，能够高效率地使冷却用空气与抽气的废气混合并进行急冷，因而能够生成微细的氯化物粉末，提高回收效率。本发明中，使冷却用空气流入将从废气管排出的废气的一部分抽出的抽气管（20）的冷却管（21）由圆环状的回转部（22）和导入部（23）形成，该回转部（22）具有隔开间隙地围绕抽气管的外壁的圆筒状的内管（24）以及外管（25），该导入部（23）由一端部与回转部（22）的外管接合，并且比该一端部缩径的另一端部与抽气管（20）的外壁接合的缩径管（28）确定，在回转部（22）上以将冷却用空气沿回转部（22）的圆周方向导入的方式连接有来自鼓风机的冷却用空气管道（27），并且在抽气管（20）的外壁上遍及全周地形成使导入部（23）的冷却空气流入抽气管内的流入口（29）。
【专利说明】氯旁路装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种设在水泥制造设备等上、用于从该设备的系统内除去氯成分的氯 旁路装置。
【背景技术】
[0002] 图10表示一般的以往的水泥制造设备。
[0003] 该水泥制造设备大致由用于对水泥原料进行烧制的旋转式烧窑1，具备设在该旋 转式烧窑1的窑尾部2的多个旋风分离器的预热器4,从该预热器4的最下段的旋风分离器 向旋转式烧窑1的窑尾部2供给水泥原料的投入管5,与最上段的旋风分离器相连并将燃烧 废气排出的排气管线6,以及设在窑前3上并用与对旋转式烧窑1的内部进行加热的主燃烧 器7构成。
[0004] 在上述水泥熔渣的制造设备中，随着供给到预热器4中的水泥原料依次向下方的 旋风分离器落下，与从下方上升的来自旋转式烧窑1的高温的废气进行热交換而被预热， 之后，经由最下段的投入管5导入旋转式烧窑1的窑尾部2,在被驱动旋转的旋转式烧窑1 内从窑尾部2 -侧向窑前3输送的过程中被烧制而成为水泥熔渣。
[0005] 在这种水泥制造设备中，水泥原料中所包含的氯成分或作为燃料的一部分投入的 塑料等废弃物中所包含的氯成分在旋转式烧窑1内的高温(约1400°C)的氛围下主要作为 K C1或NaCl等碱性氯化物挥发并向废气中转移。并且该在排气气体从旋转式烧窑1的窑 尾部2向预热器4 一侧排气，依次从下方向上方的旋风分离器上升之际，通过对水泥原料进 行预热而被冷却，该废气中所包含的氯成分再次向水泥原料一侧转移。
[0006] 其结果，由于氯成分在由上述旋转式烧窑1以及预热器4构成的系统内循环，内部 的氯浓度因新从上述燃料或者水泥原料带入系统内的氯成分等而逐渐上升，进而使预热器 4的旋风分离器堵塞，对运行带来障碍，所以近年来在上述水泥制造设备中设有用于除去系 统内的氯成分的氯旁路装置。
[0007] 该氯旁路装置具备：与来自窑尾部2的废气管8相连并将废气的一部抽出的抽气 管9,在被该抽气管9抽取的废气中混合从鼓风机10a供给的冷却用空气并进行冷却的冷却 管10,从抽气管9中的废气中将水泥原料分离除去的旋风分离器11，以及收集经过了该旋 风分离器11后的废气中所包含的氯化物粉末的袋式过滤器(收集装置）12。
[0008] 根据上述氯旁路装置，通过定期或者连续地通过抽气管9对从旋转式烧窑1经由 废气管8排出的废气的一部进行抽气，并通过冷却管10进行冷却，使废气中所包含的氯化 物气体冷凝而析出氯化物粉末，然后在旋风分离器11中有选择地将废气中粒径大的水泥 原料的粉末除去后，在后段的袋式过滤器12中回收伴随在废气中的粒径小的氯化物粉末， 能够防止系统内的氯浓度上升。
[0009] 但是，在由上述结构所构成的氯旁路装置中，使冷却用空气混合到被抽气管9抽 气的废气中的冷却管10用于使该废气温度降低到能够向后段的袋式过滤器12供给的温 度，同时使该废气中所包含的氯化物气体冷凝制成氯化物粉末。
[0010] 以往，作为这种冷却管10, 一般是使用图11所示的双层管构造的冷却管。
[0011] 由于该冷却管10由一端部与废气管8相连、同时另一端部被封堵的外管13,和从 沿与该外管13正交的方向与该外管13的封闭端部相连的鼓风机10a输送来的冷却用空气 的供给管14构成，所以抽气管9从外管13的封闭端部同轴地插入内部。
[0012] 并且在该冷却管10中，在外管13内，使从废气管8向该外管13流入的废气的一 部分与从供给管14供给并在外管13和抽气管9之间流下的冷却用空气混合并进行冷却， 从抽气管9向上述旋风分离器11输送。顺便说一下，下述专利文献1?3中看到的冷却机 构也具有基本上同样的结构。
[0013] 专利文献1 :日本国特开2007 - 105687号公报， 专利文献2 :日本国专利第3125248号公报， 专利文献3 :日本国特开平02 - 116649号公报。
[0014] 但是，在上述以往的冷却管10中，由于是从供给管14供给的冷却用空气在外管13 与抽气管9之间流动的构造，所以由于抽气管9的内壁被该冷却用空气冷却，废气中的氯化 物气体在上述内壁表面上逐渐地冷凝、固化，其结果，存在容易产生覆层Q的问题点。
[0015] 除此之外，由于冷却用空气沿着外管13的内壁下降，所以冷却用空气与抽气的高 温的废气的混合性差，进而由于若废气的抽气量减少，则与其相对应地冷却用空气的供给 量也减少，所以特别是在低抽气率下，在抽气管9的中心部，高温的废气残留在大范围的区 域，存在混合性进一步恶化的问题点。而且，由于混合性根据抽气率的变动而变化，并且随 着抽气率的减少而恶化的倾向强，所以也存在运行中的抽气率的允许范围狭小的问题点。
[0016] 进而，由于混合性差的结果就是急冷效果低，因而难以得到微细的氯化物粉末，导 致与水泥原料粉末的粒径分布范围的差的减小，所以还存在用旋风分离器11分离两粉末 困难的问题点。
[0017] 而且，在由上述结构所构成的冷却管10中，存在覆层C2也容易附着在外管13的与 废气管8的连接部周边的倾向。为此，通过使冷却用空气下降到该部分，用上述冷却用空气 气帘般地覆盖该部分，防止该覆层C 2的附着是有效的。但是，在上述冷却管10中，由于冷却 风下降距离因抽气率的变动而变化，所以若冷却风下降距离伸长到外管13的入口付近，则 在高抽气率下该冷却用空气向废气管8内吹出，其结果存在系统内的热损失增大的问题。
【发明内容】
[0018] 本发明是鉴于上述事情而提出的，其课题是提供一种氯旁路装置，能够防止覆层 附着在抽气管的内壁上于未然，并且即使废气的抽气率变化，也能够始终高效率地使冷却 用空气与抽气的废气混合并进行急冷，因而能够生成微细的氯化物粉末，提高回收效率。
[0019] 为了解决上述课题，本发明的第1技术方案所涉及的氯旁路装置具备：与废气管 相连并将包含氯化物的废气的一部分抽出的抽气管，向该抽气管内供给上述废气的冷却用 气体的冷却机构，以及收集被上述抽气管抽取的废气中所包含的氯化物粉末的收集装置， 其特征在于，上述冷却机构具有使冷却用空气流入上述抽气管的冷却管，和向该冷却管送 入冷却用空气的鼓风机，并且上述冷却管具有回转部和导入部，该回转部具有隔开间隙地 围绕上述抽气管的外壁的圆筒状的内管，和配置在该内管的外方的圆筒状的外管，上述内 管的废气管侧端部与上述抽气管之间被封堵，并且位于上述废气管侧端部的相反一侧的上 述内管以及外管的端部之间被圆环状的顶板封堵，该导入部由一端部与该回转部的上述外 管的废气管侧端部接合，并且比该一端部缩径的另一端部与上述抽气管的上述外壁接合的 缩径管确定，在上述回转部上将上述冷却用空气沿上述回转部的圆周方向导入的方式连接 来自上述鼓风机的冷却用空气管道，并且在上述抽气管的外壁上遍及全周地形成上述导入 部的上述冷却空气流入该抽气管内的流入口，形成了从上述回转部经由上述导入部至上述 流入口的上述冷却用气体的流路。
[0020] 而且，本发明的第2技术方案所涉及的氯旁路装置的特征在于，在上述第1技术方 案的氯旁路装置中，上述内管、外管以及缩径管使各自的轴线与上述抽气管的轴线相一致 地配置，并且将上述冷却用空气的流路的上述轴线方向的纵截面处的上述冷却用空气的平 均流速作为v s，将与上述抽气管的轴线方向正交的横截面处的上述抽气气体的平均流速作 为vc时，上述冷却管为1. 〇兰vs/vc。
[0021] 进而，本发明的第3技术方案所涉及的氯旁路装置的特征在于，在上述第1技术方 案或者第2技术方案的氯旁路装置中，上述内管、外管以及缩径管使各自的轴线与上述抽 气管的轴线相一致地配置，并且将上述冷却用空气的流路的上述轴线方向的纵截面处的上 述冷却用空气的平均流速作为V s (m/s)，将上述纵截面的上述导入部的最窄部处的上述冷 却用空气的平均流速作为VM (m/s)时，上述冷却管为（Vs2 + VM2) 1/2彡90。
[0022] 而且，本发明的第4技术方案所涉及的氯旁路装置的特征在于，在上述第1?第3 技术方案的任一技术方案的氯旁路装置中，上述废气管是水泥制造设备中将从对水泥原料 进行烧制的烧窑排出的废气向对上述水泥原料进行预热的预热器输送的废气管。
[0023] 在上述发明第1?第4技术方案的任一技术方案所记载的氯旁路装置中，由于导 入冷却用空气的冷却管的回转部形成为隔开间隙地围绕废气的抽气管的圆环状，所以废气 的抽气管不会被在回转部中流动的冷却用空气冷却，因而能够可靠地防止覆层附着在该抽 气管的内壁上。
[0024] 而且，在上述冷却管中，经由冷却用空气管道沿回转部的圆周方向导入的冷却用 空气遍及全周地回转，并从该回转部向导入部供给，从在抽气管的外壁上遍及全周地形成 的流入口流入该抽气管内。因此，在抽气管中，由于抽气的废气与冷却用空气剧烈地回转而 被搅拌、混合，所以能够通过冷却用空气急速地对废气进行冷却，生成微细的氯化物粉末。
[0025] 其结果，即使废气的抽气率变化，也能够通过始终高效率地使冷却用空气与抽气 的废气混合并进行急冷而生成微细的氯化物粉末，因而能够提高氯化物粉末的回收效率。
[0026] 此时，例如发明的第4技术方案所记载的氯旁路装置那样，在将本发明所涉及的 氯旁路装置适用于水泥制造设备中从对水泥原料进行烧制的烧窑排出的废气中除去氯成 分时的情况下，从上述废气管抽气的废气的温度约为1200°C。并且若将该废气在抽气管中 流动并被冷却用空气冷却而降温到800°C的混合冷却区的长度尺寸定义成气体冷却距离、 更正确地说是在上述抽气管的横截面内能够检测出1200°C的温度的最远离废气管的位置， 和在上述横截面内能够检测出800°C的温度的最远离废气管的位置之间的长度尺寸，则该 气体冷却距离越短，混合急冷的效果越好。
[0027] 为此，本
【发明者】们如对后述的实施例所详述的那样，在验证了在将上述冷却用空 气的流路的上述轴线方向的纵截面处的上述冷却用空气的平均流速作为％，将上述抽气管 的与轴线方向正交的横截面处的上述抽气气体的平均流速作为V。时，使冷却管的尺寸参数 变化的情况下的Vs/V。与上述气体冷却距离的关系时，得到了在如技术方案2所记载的氯旁 路装置那样，将冷却管的尺寸参数设定成1. 〇 = Vs/V。的情况下，上述气体冷却距离为通过 急冷而得到所希望的氯化物粉末的微细化效果的1200mm以下的见解。
[0028] 而且，在决定冷却管的参数之际，若上述冷却空气的流路中的圧力损失过度增大， 则用于送入冷却用空气的鼓风机等的容量过大，经济性降低。关于这一点，在验证了上述冷 却用空气的流路的最窄部处的上述冷却用空气的平均流速V M的影响时，判明了在如技术方 案3所记载的氯旁路装置那样，将冷却管的尺寸参数设定成（Vs 2十VM2)1/2 = 90的情况下，能 够使上述圧力损失为在以往的氯旁路中使用的鼓风机容量能够充分适用的1200mAq以下。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1是表示本发明所涉及的氯旁路装置的冷却管的主要部分的立体图； 图2是示意表示图1的冷却管中的冷却用空气的流动的纵向剖视图； 图3是表示在本发明的实施例中使抽气率变化的情况下的冷却用空气的降下距离的 解析结果的附图； 图4A是用于表不本发明中的V。的定义的不意图； 图4B用样是用于表不Vs的定义的不意图，是图4A中的b - b向剖视图； 图5是用于表示本发明中的VM的定义的示意图； 图6A是表示在本发明的实施例的解析中使用的冷却管的尺寸参数的概略图； 图6B与图6A同样是表示本发明的实施例的解析中使用的冷却管的尺寸参数的概略 图； 图7是表示表1的解析结果中的Vs/V。与气体冷却距离的关系的曲线图； 图8是图7的主要部分的放大图； 图9是表示表1的解析结果中的（Vs2 + VM2) 1/2与圧力损失的关系的曲线图； 图10是表示具备氯旁路装置的以往以来一般的水泥制造设备的概略结构的示意图； 图11是表示图10的氯旁路装置中的冷却机构的纵向剖视图。
[0030] 附图标记说明： 1 :旋转式烧窑(烧窑)，4 :预热器，8 :废气管，10a :鼓风机，20 :抽气管，21 :冷却管，22 : 回转部，22a :废气管侧端部，23 :导入部，24 :内管，25 :外管，26 :顶板，27 :冷却用空气管 道，28 :圆锥状管(缩径管)，29 :流入口，30 :冷却用空气的流路，30a :最窄部。
【具体实施方式】
[0031] 图1以及图2表示本发明所涉及的氯旁路装置的一实施方式中的抽气管以及从抽 气管抽气的废气的冷却管，对于其它的结构部分，由于与图10所示的部分相同，所以以下 使用相同的附图标记而简略其说明。
[0032] 在这些附图中，图中的附图标记20是图中的下端部与来自旋转式烧窑1的窑尾部 2的废气管8相连、将废气的一部分抽出的抽气管，附图标记21是用于通过从鼓风机10a输 送来的冷却用空气对被抽气管20抽气的废气进行急冷的冷却管21。
[0033] 该冷却管21大致由回转部22,和与该回转部22的废气管8 -侧的端部22a -体 形成并与抽气管20相连的导入部23构成。该回转部22由圆筒状的内管24,在该内管24 的外方轴线一致地配置的圆筒状的外管25,以及封堵该内管24和外管25的端部的顶板26 形成为圆环状。
[0034] 该回转部22配置成内管24与抽气管20的轴线相一致，隔开规定的间隔围绕该抽 气管20的外壁。而且，内管24的图中的下端部与抽气管20之间被底板24a封堵。而且， 来自鼓风机l〇a的冷却用空气管道27在内管24以及外管25的切线方向上连接成将上述 冷却用空气沿回转部22的圆周方向导入。
[0035] 另一方面，导入部23由从回转部22的外管25的端部22a朝向废气管8 -侧逐渐 缩径、顶端部与抽气管20的外壁接合的圆锥状管(缩径管）28确定，与回转部22连通。
[0036] 另一方面，在该导入部23内，通过与圆锥状管28对向的抽气管20的外壁部分开 口，遍及整周地形成有冷却用空气的流入口 29。这样一来，在冷却管21内形成有从回转部 22经过导入部23至流入口 29的冷却用空气的流路30 (参照图4A?图6)。
[0037] 并且该冷却管21的尺寸参数以如下方式设定：在如图4A所示，将抽气管20的与 轴线方向正交的横截面处的上述抽气气体的平均流速、即沿相同附图纸面的正反面方向通 过上述横截面的抽气气体的流量％ (Nm3/s)除以该横截面的面积A。（m2)后的平均流速作 为V。（m/s)，如图4B所示，将冷却管21的冷却用空气的流路30的上述轴线方向的纵截面 处的冷却用空气的平均流速、即沿相同附图纸面的正反面方向通过附图中用斜线表示的流 路30的纵截面的冷却用空气的流量Q (Nm3/s)除以该纵截面的面积As (m2)后的平均流速 作为Vs (m/s)时，冷却管21的尺寸参数为1. 0兰Vs/Vc。
[0038] 进而，该冷却管21的尺寸参数以如下方式设定：在如图5所示，将上述冷却用空气 的流路30的上述轴线方向的纵截面上最窄部30a处的上述冷却用空气的平均流速、即从回 转部22 -侧向导入部23 -侧流过上述最窄部30a的冷却用空气的流量除以最窄部30a的 呈圆锥台侧面状的圆周方向的面积AM (m2)后的平均流速作为VM (m/s)时，^^与^^的合成 速度[(Vs2 十 VM2) 1/2] (m/s)为（Vs2 十 VM2) 1/2 兰 90。
[0039] 根据具备由上述结构所构成的冷却管21的氯旁路装置，由于导入冷却用空气的 冷却管21的回转部22形成为在与其内管24之间隔开间隙地围绕废气的抽气管20的圆环 状，所以抽气管20不会被在回转部22中流动的冷却用空气冷却，因而能够可靠地防止覆层 附着在抽气管20的内壁上。
[0040] 而且，在该冷却管21中，从冷却用空气管道27沿回转部22的圆周方向导入的冷 却用空气向遍及全周地回转并从回转部22向逐渐缩径的导入部23供给，从在抽气管20的 外壁上遍及全周地形成的流入口 29向抽气管20内流入。因此，在抽气管20中，由于抽气 的废气与冷却用空气剧烈地回转而被搅拌、混合，所以能够通过冷却用空气急速地对废气 进行冷却，生成微细的氯化物粉末。
[0041] 其结果，即使废气的抽气率变化，通过始终高效率地使冷却用空气混合到抽气的 废气中并进行急冷，也能够生成微细的氯化物粉末，因而能够提高氯化物粉末的回收效率。
[0042] 进而，由于将冷却管21的尺寸参数以如下方式设定：在将抽气管20的与轴线方向 正交的横截面处的抽气气体的平均流速作为V。，将冷却管21的冷却用空气的流路30的轴 线方向的纵截面处的冷却用空气的平均流速作为V s时，冷却管21的尺寸参数为1. 0 = Vs/ Vc，所以能够使上述气体冷却距离为通过急冷而得到所希望的氯化物粉末的微细化效果的 1 200mm 以下。
[0043] 除此之外，由于将冷却管21的尺寸参数以如下方式设定：在将冷却用空气的流路 30的最窄部30a处的冷却用空气的平均流速作为V M时，冷却管21的尺寸参数为（Vs2 + VM2) V2 f 90,所以能够使该冷却管21中的冷却用空气的圧力损失为1200mmAq以下，因而没有 鼓风机等送气机构过大的担心。 实施例
[0044] (解析例1) 首先，针对在使抽气率变化成2%、4%、6%、8 %，从抽气管20对从生产量为200 t /h 的旋转式烧窑1排出到废气管8中的温度为1200°C的废气的一部分进行抽气，并且从冷却 管21将与该抽气率相对应的风量(抽气量的2. 7?3. 0倍)的冷却用空气(温度为24°C)导 入到抽气管20的各种情况，通过解析计算出冷却用空气从冷却管21的导入部23的连接部 (=流入口 29的下端部）向废气管8 -侧降下的距离（mm)。
[0045] 图3是表示该解析结果的附图。
[0046] 如图3中所看到的那样，根据本发明所涉及的氯旁路装置，即使在废气的抽气率 因上述冷却管21而变化的情况下，冷却用空气的上述降下距离也基本上一定，因此判断为 无论废气的抽气率是否变化，均不会产生冷却用空气穿过废气管。
[0047] (解析例2) 接着，相对于本实施方式的图1所示的冷却管21，如图6A以及图6B所示，通过解析求 出使抽气管20的内径尺寸为D (m)、回转部22的高度尺寸为H (m)、流入口 29的轴线方向 高度尺寸为d(m)、圆锥状管28的倾斜角度为α的参数变化的情况下的上述气体冷却距离 以及圧力损失。此时，冷却管21的内管24与抽气管20的间隔間隔 〇全部是0.01m。
[0048] 顺便说一下，在图6A以及图6B中，冷却用空气的流路30的轴线方向的纵截面处 的面积A s、即回转部22与导入部23的面积之和能够由下式表示： As (m2) = d2sin α cos α + 2d 〇 + d2 (cos3 a /sin a ) + 2d (Η/tan α )。
[0049] 并且在冷却风量为Q (Nm3/S)的情况下，该纵截面处的冷却用空气的平均流速Vs (m/s)能够通过Vs = Q/As计算出。
[0050] 而且，在图5所示的冷却用空气的流路30的轴线方向的纵截面上，最窄部30a的 呈圆锥台侧面状的圆周方向的面积A M能够由下式表示： Am (m2) = π (2D + dsin α cos α ) ((dcos2 α ) 2 + (dsin α cos α ) 2) 1/2。
[0051] 因此，通过上述最窄部30a的冷却用空气的速度VM (m/s)能够由VM = Q/AM计算 出。
【权利要求】
1. 一种氯旁路装置，具备：与废气管相连并将包含氯化物的废气的一部分抽出的抽气 管，向该抽气管内供给上述废气的冷却用气体的冷却机构，以及收集被上述抽气管抽取的 废气中所包含的氯化物粉末的收集装置，其特征在于， 上述冷却机构具有使冷却用空气流入上述抽气管的冷却管，和向该冷却管送入冷却用 空气的鼓风机， 上述冷却管具有回转部和导入部，该回转部具有隔开间隙地围绕上述抽气管的外壁的 圆筒状的内管，和配置在该内管的外方的圆筒状的外管，上述内管的废气管侧端部与上述 抽气管之间被封堵，并且位于上述废气管侧端部的相反一侧的上述内管以及外管的端部之 间被圆环状的顶板封堵，该导入部由一端部与该回转部的上述外管的废气管侧端部接合， 并且比该一端部缩径的另一端部与上述抽气管的上述外壁接合的缩径管确定， 在上述回转部上将上述冷却用空气沿上述回转部的圆周方向导入的方式连接来自上 述鼓风机的冷却用空气管道，并且在上述抽气管的外壁上遍及全周地形成上述导入部的上 述冷却空气流入该抽气管内的流入口，形成了从上述回转部经由上述导入部至上述流入口 的上述冷却用气体的流路。
2. 如权利要求1所述的氯旁路装置，其特征在于，上述内管、外管以及缩径管使各自的 轴线与上述抽气管的轴线相一致地配置，并且将上述冷却用空气的流路的上述轴线方向的 纵截面处的上述冷却用空气的平均流速作为1，将与上述抽气管的轴线方向正交的横截面 处的上述抽气气体的平均流速作为V。时，上述冷却管为1. 0 < Vs/Vc。
3. 如权利要求1或2所述的氯旁路装置，其特征在于，上述内管、外管以及缩径管使各 自的轴线与上述抽气管的轴线相一致地配置，并且将上述冷却用空气的流路的上述轴线方 向的纵截面处的上述冷却用空气的平均流速作为V s (m/s)，将上述纵截面的上述导入部的 最窄部处的上述冷却用空气的平均流速作为VM(m/s)时，上述冷却管为（V s2 + VM2)1/2彡90。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的氯旁路装置，其特征在于，上述废气管是水泥制造 设备中将从对水泥原料进行烧制的烧窑排出的废气向对上述水泥原料进行预热的预热器 输送的废气管。
【文档编号】B01F3/02GK104066698SQ201280067855
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年4月2日 优先权日:2012年1月23日
【发明者】坂庭大辅, 王俊柱, 岛裕和 申请人:三菱综合材料株式会社