專利名稱：燃燒氣體抽出用抽氣管及燃燒氣體的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃燒氣體抽出用抽氣管及燃燒氣體的處理方法，特別涉及用于水泥窯的氯旁路設(shè)備等的燃燒氣體抽出用抽氣管及對已抽出燃燒氣體進(jìn)行處理的方法，該氯旁路設(shè)備可從水泥窯底部開始到底部旋流器之間的窯排出氣體流路中抽出一部分燃燒氣體以除去氯。
背景技術(shù)：
以往，在水泥制造設(shè)備中引起預(yù)熱器阻塞等問題的氯、硫磺、堿等之中，對特別容易構(gòu)成問題的氯加以關(guān)注，且使用可從水泥窯的入口罩附近抽出一部分燃燒氣體以除去氯的氯旁路設(shè)備。另外，伴隨著近年來含氯回收資源的實際應(yīng)用量的增加，使得帶入水泥窯的氯的量增加，因而增大氯旁路設(shè)備的能力是不可避免的。
在該氯旁路設(shè)備中，為了從上述入口罩附近抽出一部分燃燒氣體，在入口罩附近突出設(shè)置有抽氣管，在該抽氣管的后段設(shè)置有抽出氣體處理設(shè)備。由于該抽氣管的前端在入口罩附近暴露于1000℃左右的高溫，因此，有必要使用耐熱度高的鑄鋼，或由從入口罩外部吸入的冷風(fēng)等加以冷卻以保護(hù)抽氣管。
此外，利用在抽氣管中急速冷卻至450℃左右以下，可使窯的排出氣體中的氯等揮發(fā)性成分濃縮成旁路粉塵的細(xì)粉部分，因此，在后段的氣體抽出排出設(shè)備可配置旋流器等分級裝置，將旁路粉塵分成揮發(fā)性成分濃度低的粗粉塵及揮發(fā)性成分濃度高的細(xì)粉塵，使粗粉塵回到窯系統(tǒng)，而只將細(xì)粉塵經(jīng)由氯旁路設(shè)備排出系統(tǒng)外，由此可減少旁路粉塵量。因此，從這一點亦可知有必要在抽氣管中急速冷卻窯的排出氣體。
鑒于上述問題點，在例如專利文獻(xiàn)1披露了下述技術(shù)，即，在窯排出氣體的抽氣脫離部設(shè)置有由具有多空氣噴出孔的雙層管所構(gòu)成的空氣冷卻箱構(gòu)造，使空氣入口形成于外管的切線方向上，并沿斜向設(shè)置空氣噴出孔以使排出氣流形成旋流。
此外，在專利文獻(xiàn)2中公開了下述技術(shù)，即，為了高效地急速冷卻窯旁路中的排出氣體，使雙層管構(gòu)造的抽氣管連通于窯的排出氣體流路，并借助該抽氣管的內(nèi)管抽出一部分窯排出氣體，且將冷卻氣體供給至抽氣管的內(nèi)管與外管之間的流體通路，再將冷卻氣體引導(dǎo)至內(nèi)管前端部的內(nèi)側(cè)，以在抽氣管的前端部形成混合急速冷卻區(qū)域。
專利文獻(xiàn)1日本專利公開公報，特開平第11-130489號(圖2至圖4)專利文獻(xiàn)2日本專利公開公報，特開平第11-35355號(圖2)發(fā)明內(nèi)容但是，在以往的燃燒氣體抽出用抽氣管中，存在因抽氣管的前端金屬部的燒損而使冷風(fēng)無法被吸入至窯內(nèi)用以冷卻、從而無法確保抽氣的問題。
另外，在專利文獻(xiàn)1記載的抽氣脫離部中，由于將很多空氣噴出孔沿傾斜方向設(shè)置以使排出氣流變成旋流，因此，從噴出孔噴出的冷卻用空氣偏向于排出氣體的外側(cè)，從與排出氣體的流動方向垂直的截面的溫度分布來看，高溫部分偏向于中央部，從而可能無法在抽氣管內(nèi)均勻地使窯排出氣體急速冷卻。
再者，如上所述，為了相應(yīng)于帶入水泥窯的氯的量的增加，必須加強(qiáng)氯旁路設(shè)備的能力，以抽出更多的窯排出氣體來除去氯的量。但是，若直接使用專利文獻(xiàn)2所記載的抽氣管構(gòu)造，則考慮到因抽氣管的直徑變大而使水泥窯入口罩附近的窯排出氣體流路變窄、以及在入口罩處設(shè)有各種用以處理廢棄物的設(shè)備的問題，認(rèn)識到大直徑的抽氣管難以設(shè)置于入口罩部，因此，有必要控制抽氣管的直徑為小徑。
因此，本發(fā)明是鑒于上述先前技術(shù)的問題點而提出的，其目的為提供一種燃燒氣體抽出用抽氣管，可防止抽氣管的前端金屬部燒損，并可使抽氣管內(nèi)的窯排出氣體等均勻地急速冷卻，同時可控制其外徑為小徑。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種燃燒氣體抽出用抽氣管，由低溫氣體將高溫燃燒氣體冷卻，并且同時進(jìn)行抽氣，其特征在于該燃燒氣體抽出用抽氣管使低溫氣體相對于高溫燃燒氣體的吸入方向大致呈直角地向中心方向流入，以進(jìn)行混合冷卻。
根據(jù)本發(fā)明，低溫氣體相對于高溫燃燒氣體的吸入方向大致呈直角地向中心方向流入，因此，可使具一定程度運動量的低溫氣體到達(dá)高溫燃燒氣體的流動中心部，可高效且充分地與高溫燃燒氣體混合，可使在與燃燒氣體的流動方向垂直的截面中的溫度分布均勻，同時使高溫燃燒氣體急速冷卻。另外，對于以往的專利文獻(xiàn)2所揭示的抽氣管，在低溫氣體處于高速時有從抽氣管的前端流入窯側(cè)的危險，但是，在本發(fā)明中，低溫氣體沒有與燃燒氣體流動反向的速度向量分量，因此，可使低溫氣體的排出速度成為高速。隨之，可使內(nèi)外筒之間的低溫氣體的流速提高至伴隨流速增加的壓力損失的容許限度，因此，可控制抽氣管的外徑為小徑。
所述燃燒氣體抽出用抽氣管，具有內(nèi)筒，可供所述高溫燃燒氣體流動；外筒，圍繞該內(nèi)筒；低溫氣體排出孔，貫穿設(shè)置于所述內(nèi)筒；低溫氣體供給裝置，將所述低溫氣體供給到所述內(nèi)筒與外筒之間，使該低溫氣體從所述排出孔相對于所述高溫燃燒氣體的吸入方向大致呈直角地向中心方向噴出。
另外，所述燃燒氣體抽出用抽氣管，具有內(nèi)筒，可供所述高溫燃燒氣體流動；外筒，圍繞該內(nèi)筒的同時，在前端部設(shè)有覆蓋所述內(nèi)筒前端部的折疊部；低溫氣體排出孔，貫穿設(shè)置于所述折疊部的面向所述高溫燃燒氣體流動的部分；低溫氣體供給裝置，將所述低溫氣體供給到所述內(nèi)筒與外筒之間，使該低溫氣體從所述排出孔相對于所述高溫燃燒氣體的吸入方向大致呈直角地向中心方向噴出。另外，在該抽氣管中，可保護(hù)暴露于最高溫的抽氣管的前端部，可進(jìn)一步延長抽氣管的壽命。
在所述燃燒氣體抽出用抽氣管中，設(shè)置有多個所述排出孔，各個排出孔從該抽氣管的前端沿所述高溫燃燒氣體的吸入方向旋轉(zhuǎn)對稱地配置于大致相同的位置上。此外，設(shè)置有多個所述排出孔，該多個排出孔從該抽氣管前端沿所述高溫燃燒氣體的吸入方向跨越多個段地配置。
所述低溫氣體及所述高溫燃燒氣體的流速可設(shè)定為40m/s或40m/s以上、100m/s或100m/s以下。當(dāng)這些流速低于40m/s時，抽氣管的直徑將過大，而超過100m/s時，抽氣管及內(nèi)外筒間的壓力損失將過大，因此均不理想。
可在所述抽氣管的前端，設(shè)置向與所述高溫燃燒氣體的吸入方向反向的方向噴射壓縮空氣的噴砂裝置。由此，可防止因固結(jié)物附著于設(shè)置有抽氣管的排出氣體流路的壁面等而造成抽氣管的入口部阻塞的問題。
再者，本發(fā)明提供一種燃燒氣體處理方法，采用上述的任一燃燒氣體抽出用抽氣管，其特征在于，不管所述高溫燃燒氣體的抽氣量如何，均使所述低溫氣體的排出量大致維持一定，并且在該抽氣管的出口到后段的抽出氣體處理設(shè)備之間再度混合冷卻用氣體，以調(diào)整所述燃燒氣體至預(yù)定溫度。由此，可維持高冷卻速度以保持生成KCl的微晶，并維持可回收少量高濃度粉塵的氯旁路系統(tǒng)的性能。
如上述說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種可經(jīng)過長期使用也不會燒損并維持其性能、且在抽氣管內(nèi)均勻地使窯排出氣體等高溫氣體急速冷卻、同時可控制外徑為小徑的燃燒氣體抽出用抽氣管。


圖1是表示使用本發(fā)明的燃燒氣體抽出用抽氣管的氯旁路系統(tǒng)的流程圖。
圖2是表示本發(fā)明的燃燒氣體抽出用抽氣管的第1實施方式的截面圖。
圖3是表示本發(fā)明的燃燒氣體抽出用抽氣管的第2實施方式的截面圖。
圖4是表示本發(fā)明的燃燒氣體抽出用抽氣管的第3實施方式的截面圖。
具體實施例方式
接下來，參照

本發(fā)明的實施方式。在以下的說明中，舉例說明適用于水泥窯的氯旁路設(shè)備的本發(fā)明燃燒氣體抽出用抽氣管(以下，簡稱為“抽氣管”)及燃燒氣體的處理方法。
如圖1所示，在水泥燒成設(shè)備的水泥窯2入口罩附近，連結(jié)有構(gòu)成水泥窯2的排出氣體流路的一部分的立起部3，并且，在該立起部3上突出設(shè)置有用以吸入高溫燃燒氣體的抽氣管4。該抽氣管4后段配置有2次混合室5、旋流器6、熱交換器7及袋式除塵器8等，由這些構(gòu)件全體構(gòu)成氯旁路系統(tǒng)1。
圖2表示本發(fā)明的燃燒氣體抽出用抽氣管的第1實施方式，該抽氣管4具有可供高溫燃燒氣體往箭頭A方向流動且呈圓筒狀的內(nèi)筒4a，圍繞內(nèi)筒4a且呈圓筒狀的外筒4b，貫穿設(shè)置于內(nèi)筒4a的多個(在該圖中為4個)低溫氣體排出孔4c，形成于內(nèi)筒4a與外筒4b之間的冷卻空氣通路4g，及將來自作為低溫氣體供給裝置的冷卻風(fēng)扇9(參照圖1)的低溫氣體供給冷卻空氣通路4g的冷卻空氣入口部4d。
內(nèi)筒4a形成為圓筒狀，且具有高溫燃燒氣體的入口部4e及出口部4f。燃燒氣體入口部4e插入于水泥窯2的立起部3，燃燒氣體出口部4f連接于后段的抽氣處理設(shè)備。
外筒4b以圍繞著內(nèi)筒4a的方式形成截面與內(nèi)筒4a成同心圓的圓筒狀。在外筒4b上設(shè)置有用以將來自冷卻風(fēng)扇9的冷卻空氣引導(dǎo)至抽氣管4內(nèi)的冷卻空氣入口部4d，外筒4b與內(nèi)筒4a之間的空間形成為冷卻空氣通路4g，該冷卻空氣通路4g在抽氣管4的前端部關(guān)閉。在外筒4b的外周部鋪設(shè)有未圖示的耐火物。在上述實施方式中，雖然內(nèi)筒4a及外筒4b形成圓筒狀，但內(nèi)筒4a及外筒4b的截面形狀并不限定為圓形，亦可為矩形或者是多邊形。
排出孔4c從內(nèi)筒4a的燃燒氣體入口部4e沿高溫燃燒氣體的流動方向(箭頭A方向)、即內(nèi)筒4a的軸線方向在等位置處配置多個，從這些排出孔4c，可相對于高溫燃燒氣體的流動方向大致呈直角地向中心方向(箭頭C方向)排出由冷卻風(fēng)扇9導(dǎo)入的冷卻空氣。圖2中的排出孔4c數(shù)量為4個，但以設(shè)置2個到6個為佳。
接下來，參照圖1及圖2說明具有上述構(gòu)造的抽氣管4的動作。
由抽氣管4抽出在水泥窯2內(nèi)產(chǎn)生的一部分1000℃左右的窯排出氣體。此時，從冷卻空氣入口部4d供給來自冷卻風(fēng)扇9的冷卻空氣至抽氣管4，冷卻空氣通過冷卻空氣通路4g從排出孔4c導(dǎo)入至內(nèi)筒4a內(nèi)并與燃燒氣體混合。由此，高溫燃燒氣體可急速冷卻，以使抽氣管4的出口氣體溫度T1為450℃左右。在此，將出口氣體溫度T1設(shè)定成450℃左右的原因在于若超過約450℃時，KCl將具有附著性。而且，使在抽氣管4中已經(jīng)冷卻的抽出氣體在2次混合室5中進(jìn)一步由2次冷卻風(fēng)扇12進(jìn)行冷卻，以將熱交換器7的入口溫度T2控制在350℃左右。
在使來自上述水泥窯2的高溫燃燒氣體冷卻時，一旦使用本發(fā)明的抽氣管4，則從排出孔4c流入內(nèi)筒4a內(nèi)的冷卻空氣以相對于高溫燃燒氣體的吸入方向呈直角的沿中心方向具有一定程度的運動量(動量)的方式流入，因此，低溫氣體可到達(dá)高溫燃燒氣體的流動中心部，高效并充分地與高溫燃燒氣體混合，從而使高溫燃燒氣體急速冷卻。另外，低溫氣體不具有與燃燒氣體的流動反向的速度矢量分量，因此，不需由冷卻空氣冷卻未抽出的窯排出氣體，從而可使低溫氣體成為高速，并且可使內(nèi)外筒之間的低溫氣體的流速提高至伴隨流速增加而產(chǎn)生的壓力損失的容許限度，所以，可控制抽氣管的外徑為小徑。
接下來，使來自2次混合室5的含粉塵抽出氣體在旋流器6進(jìn)行分級。然后，粗粉塵回到旋轉(zhuǎn)式窯系統(tǒng)，而細(xì)粉塵及燃燒氣體被送至熱交換器7，并由來自風(fēng)扇10的冷卻空氣進(jìn)行熱交換后，在袋式除塵器8中進(jìn)行集塵，再借助風(fēng)扇11回到排氣處理系統(tǒng)。在此，控制風(fēng)扇10的風(fēng)量，以使袋式除塵器的入口溫度T3變成150℃左右。另外，將已在熱交換器7及袋式除塵器8中集塵的含氯率高的粉塵添加至水泥磨機(jī)系統(tǒng)，或在系統(tǒng)外處理。也可由2次冷卻風(fēng)扇12吹入冷風(fēng)，以使2次混合室5的出口氣體溫度變成150℃左右，從而可以省去熱交換器7。
接下來，參照圖3說明本發(fā)明的燃燒氣體抽出用抽氣管的第2實施方式。
該抽氣管14具有可供高溫燃燒氣體往箭頭D方向流動且呈圓筒狀的內(nèi)筒14a，圍繞內(nèi)筒14a的同時在前端部設(shè)有覆蓋內(nèi)筒14a前端部的折疊部14h的外筒14b，貫穿設(shè)置于折疊部14h的面向高溫燃燒氣體流動的部分中的多個低溫氣體排出孔14c，形成于內(nèi)筒14a與外筒14b之間的冷卻空氣通路14g，及將來自作為低溫氣體供給裝置的冷卻風(fēng)扇9(參照圖1)的低溫氣體供給至冷卻空氣通路14g的冷卻空氣入口部14d。
該抽氣管14的主要構(gòu)成要素與上述圖2所示的抽氣管4大致相同，因此省略其詳細(xì)說明，但在本實施方式中，由外筒14b的折疊部14h覆蓋內(nèi)筒14a的前端部，因此，可使通過冷卻空氣通路14g的冷卻空氣以繞到外筒14b前端部的內(nèi)側(cè)的方式流動，從而可保護(hù)暴露于高溫的外筒14b前端部，可進(jìn)一步延長抽氣管的壽命。
接下來，參照圖4說明本發(fā)明的燃燒氣體抽出用抽氣管的第3實施方式。
該抽氣管24的特征在于在上述第2實施方式的抽氣管14中，還設(shè)置有利用壓縮空氣以除去抽氣管吸入口的固結(jié)物的噴砂裝置21。如圖2及圖3所示，上述本發(fā)明的抽氣管4、14也以控制其外徑為小徑為特征之一，但隨之可能會由附著于設(shè)置有抽氣管4、14的窯排出氣體流路壁面上的固結(jié)物而導(dǎo)致抽氣管4、14的入口部阻塞，因此，設(shè)置了噴砂裝置21。在圖4中，對與圖3所示抽氣管14相同的構(gòu)成要素采用相同的附圖標(biāo)記并省略其詳細(xì)說明。
噴砂裝置21從外筒14b上方經(jīng)過立起部3(參照圖1)的垂直壁23，進(jìn)而被導(dǎo)入至窯排出氣體流路內(nèi)。當(dāng)除去抽氣管吸入口25的固結(jié)物22時，關(guān)閉未圖示的抽出氣體吸入調(diào)節(jié)器(設(shè)置于燃燒氣體出口部14f的后段、可使高溫燃燒氣體往箭頭D方向流動的調(diào)節(jié)器)，根據(jù)抽出氣體的溫度控制而使冷卻空氣的量自動地減少后，從噴砂裝置21吹進(jìn)壓縮空氣以除去固結(jié)物22。除去固結(jié)物22之后，打開所述抽出氣體吸入調(diào)節(jié)器，返回到正常運轉(zhuǎn)。
使用上述噴砂裝置21進(jìn)行除去固結(jié)物的時限，依照抽氣管24的出口壓力降低、及風(fēng)扇11(參照圖1)的電流降低等來判斷。在因由噴砂裝置21除去的固結(jié)物而使排出口14c堵塞的情況下，可在排出口14c設(shè)置格柵。
在上述實施方式中，將多個排出孔4c、14c從抽氣管4、14、24的前端沿高溫燃燒氣體的吸入方向配置于大致相同位置，但也可將這些多個排出孔4c、14c從抽氣管4、14、24的前端沿高溫燃燒氣體的吸入方向上跨越多個段地配置。
此外，在作為冷卻用氣體的空氣中加入包含因處理污泥等而產(chǎn)生的臭氣的排出氣體，可同時進(jìn)行高溫燃燒氣體的冷卻及臭氣處理。
而且，在上述實施方式中，已舉例說明將本發(fā)明的燃燒氣體抽出用抽氣管及燃燒氣體的處理方法適用于水泥窯的氯旁路設(shè)備的情況，但不限于氯旁路，亦可適用于水泥窯的堿旁路等、或者是水泥窯以外的燃燒爐等。
符號說明1…氯旁路系統(tǒng)2…水泥窯3…立起部4…抽氣管4a…內(nèi)筒4b…外筒4c…排出孔4d…冷卻空氣入口部4e…燃燒氣體入口部4f…燃燒氣體出口部4g…冷卻空氣通路5…2次混合室6…旋流器
7…熱交換器8…袋式除塵器9…冷卻風(fēng)扇10…風(fēng)扇11…風(fēng)扇12…2次冷卻風(fēng)扇14…抽氣管14a…內(nèi)筒14b…外筒14c…排出孔14d…冷卻空氣入口部14e…燃燒氣體入口部14f…燃燒氣體出口部14g…冷卻空氣通路14h…折疊部21…噴砂裝置22…固結(jié)物23…垂直壁25…抽氣管吸入口
權(quán)利要求
1.一種燃燒氣體抽出用抽氣管，由低溫氣體將高溫燃燒氣體冷卻，并且同時進(jìn)行抽氣，其特征在于該燃燒氣體抽出用抽氣管使低溫氣體相對于高溫燃燒氣體的吸入方向大致呈直角地向中心方向流入，以進(jìn)行混合冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒氣體抽出用抽氣管，其特征在于，具有內(nèi)筒，可供所述高溫燃燒氣體流動；外筒，圍繞該內(nèi)筒；低溫氣體排出孔，貫穿設(shè)置于所述內(nèi)筒；低溫氣體供給裝置，將所述低溫氣體供給到所述內(nèi)筒與外筒之間，使該低溫氣體從所述排出孔相對于所述高溫燃燒氣體的吸入方向大致呈直角地向中心方向噴出。
3.如權(quán)利要求1所述的燃燒氣體抽出用抽氣管，其特征在于，具有內(nèi)筒，可供所述高溫燃燒氣體流動；外筒，圍繞該內(nèi)筒的同時，在前端部設(shè)有覆蓋所述內(nèi)筒前端部的折疊部；低溫氣體排出孔，貫穿設(shè)置于該折疊部的面向所述高溫燃燒氣體流動的部分；低溫氣體供給裝置，將所述低溫氣體供給到所述內(nèi)筒與外筒之間，使該低溫氣體從所述排出孔相對于所述高溫燃燒氣體的吸入方向大致呈直角地向中心方向噴出。
4.如權(quán)利要求2或3所述的燃燒氣體抽出用抽氣管，其特征在于，設(shè)置有多個所述排出孔，各個排出孔從該抽氣管的前端沿所述高溫燃燒氣體的吸入方向旋轉(zhuǎn)對稱地配置于大致相同的位置上。
5.如權(quán)利要求2或3所述的燃燒氣體抽出用抽氣管，其特征在于，設(shè)置有多個所述排出孔，該多個排出孔從該抽氣管前端沿所述高溫燃燒氣體的吸入方向跨越多個段地配置。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的燃燒氣體抽出用抽氣管，其特征在于，將所述低溫氣體及所述高溫燃燒氣體的流速設(shè)定為40m/s或40m/s以上、100m/s或100m/s以下。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的燃燒氣體抽出用抽氣管，其特征在于，在該抽氣管的前端，設(shè)置有可向與所述高溫燃燒氣體的吸入方向相反的方向噴射壓縮空氣的噴砂裝置。
8.一種燃燒氣體的處理方法，采用權(quán)利要求1至7中任一項所述的燃燒氣體抽出用抽氣管，不管所述高溫燃燒氣體的抽氣量如何，均使所述低溫氣體的排出量大致維持一定，并且在該抽氣管的出口到后段的抽出氣體處理設(shè)備之間再度混合冷卻用氣體，以調(diào)整所述燃燒氣體至預(yù)定溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供燃燒氣體抽出用抽氣管等，可防止抽氣管的前端金屬部燒損，并可使高溫氣體在抽氣管內(nèi)均勻地急速冷卻，同時可控制其外徑為小徑。該燃燒氣體抽出用抽氣管(4)具有可供高溫燃燒氣體流動且呈圓筒狀的內(nèi)筒(4a)，圍繞內(nèi)筒(4a)且呈圓筒狀的外筒(4b)，貫穿設(shè)置于內(nèi)筒(4a)的低溫氣體排出孔(4c)，及可供給低溫氣體于內(nèi)筒(4a)與外筒(4b)之間、且使低溫氣體從排出孔(4c)相對于高溫燃燒氣體的吸入方向大致呈直角地向中心方向排出的低溫氣體供給裝置(9)。可設(shè)置多個排出孔(4c)，使各個排出孔(4c)從抽氣管(4)的前端沿高溫燃燒氣體的吸入方向配置于大致相同的位置上，也可以沿高溫燃燒氣體的吸入方向跨越多個段地配置。低溫氣體及高溫燃燒氣體的流速以設(shè)定為40m/s或40m/s以上、100m/s或100m/s以下為佳。
文檔編號F27D17/00GK1882815SQ20048003402
公開日2006年12月20日 申請日期2004年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月18日
發(fā)明者齋藤紳一郎, 鈴木貴彥 申請人:太平洋水泥株式會社