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JP5290099B2 - Gas mixing device and operation method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、ガスの混合装置及びその運転方法に関し、特に、セメントキルンの窯尻等から燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去するためのセメントキルン塩素バイパス設備等に使用されるガスの混合装置等に関する。   The present invention relates to a gas mixing device and a method for operating the same, and in particular, a gas used in a cement kiln chlorine bypass facility for extracting chlorine by extracting a part of combustion gas from a kiln bottom of a cement kiln and the like. The present invention relates to a mixing device and the like.

従来、セメント製造設備におけるプレヒーターの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンの入口フード付近より、燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備が用いられている。また、近年の塩素含有リサイクル資源の活用量の増加に伴い、セメントキルンに持ち込まれる塩素の量が増加し、塩素バイパス設備の能力の増大が不可避となっている。   In the past, it was noted that chlorine was a particular problem among chlorine, sulfur, alkali, etc. that would cause problems such as blockage of preheaters in cement production facilities. Chlorine bypass equipment is used to extract some of the chlorine and remove chlorine. In addition, with the recent increase in the amount of chlorine-containing recycled resources used, the amount of chlorine brought into the cement kiln has increased, making it impossible to increase the capacity of the chlorine bypass facility.

この塩素バイパス設備には、上記入口フード付近より燃焼ガスの一部を抽気するため、入口フード付近にプローブを突設し、このプローブの後段に抽気ガス処理設備が設けられている。このプローブの先端は、入口フード付近で1000℃程度の高温に晒されるため、耐熱度の高い鋳鋼を使用したり、入口フードの外部から取り入れた冷風等によって冷却してプローブを保護する必要がある。   In this chlorine bypass facility, in order to extract a part of the combustion gas from the vicinity of the inlet hood, a probe projects from the vicinity of the inlet hood, and an extraction gas processing facility is provided downstream of the probe. Since the tip of the probe is exposed to a high temperature of about 1000 ° C. near the inlet hood, it is necessary to use cast steel having a high heat resistance or to cool the probe with cold air taken from the outside of the inlet hood to protect the probe. .

また、キルン排ガス中の塩素等の揮発性成分は、プローブで450℃程度以下に急冷することによって、バイパスダストの微粉部分に濃縮されるため、後段のガス抽気排出設備にサイクロン等の分級手段を配置し、バイパスダストを揮発性成分濃度の低い粗粉ダストと、揮発性成分濃度の高い微粉ダストに分級し、粗粉ダストはキルン系に戻し、微粉ダストのみ塩素バイパス設備を介して系外に排出することにより、バイパスダスト量を低減することができる。そのため、この点からも、プローブにおいてキルン排ガスを急冷することが必要である。   In addition, volatile components such as chlorine in the kiln exhaust gas are concentrated to a fine part of the bypass dust by rapidly cooling to about 450 ° C. or less with a probe. The bypass dust is classified into coarse dust with low volatile component concentration and fine dust with high volatile component concentration. The coarse dust is returned to the kiln system, and only fine dust is removed from the system via the chlorine bypass facility. By discharging, the amount of bypass dust can be reduced. Therefore, also from this point, it is necessary to quench the kiln exhaust gas at the probe.

上記の点に鑑み、特許文献1には、高温の燃焼ガスが流れる内筒と、内筒を囲繞する外筒と、内筒に穿設された低温のガスの吐出口と、内筒と外筒との間に低温のガスを供給し、吐出口から低温のガスを、高温の燃焼ガスの吸引方向に対して直角中心方向に吐出させる低温ガス供給手段とを備える燃焼ガス抽気プローブが記載されている。   In view of the above points, Patent Document 1 discloses an inner cylinder through which high-temperature combustion gas flows, an outer cylinder that surrounds the inner cylinder, a low-temperature gas outlet formed in the inner cylinder, an inner cylinder, and an outer cylinder. A combustion gas extraction probe comprising low temperature gas supply means for supplying a low temperature gas to a cylinder and discharging a low temperature gas from a discharge port in a central direction perpendicular to a suction direction of the high temperature combustion gas is described. ing.

国際公開WO2005/050114号パンフレットInternational Publication WO2005 / 050114 Pamphlet

しかし、特許文献1に記載の燃焼ガス抽気プローブ等、高い塩素除去能力を有する直交流冷却型プローブを用いた場合でも、プローブの設置角度等の設置条件によっては、抽気対象の燃焼ガスや、該燃焼ガスに含まれるダストがプローブ内又は二次冷却部において偏流を起こし、プローブの摩耗や、プローブ内のガス温度の偏分布を誘発し、プローブの寿命の短縮化や、性能の低下の原因となっていた。また、プローブの摩耗や、プローブ内のガス温度の偏分布を防止するため、摩擦防止板や偏流防止板を設置することも行われているが、期待された程の効果を得ることができなかった。   However, even when a cross-flow cooled probe having a high chlorine removal capability, such as the combustion gas extraction probe described in Patent Literature 1, is used depending on the installation conditions such as the installation angle of the probe, Dust contained in the combustion gas causes a drift in the probe or in the secondary cooling section, causing wear of the probe and uneven distribution of gas temperature in the probe, leading to shortened probe life and reduced performance. It was. In addition, to prevent probe wear and uneven distribution of gas temperature in the probe, anti-friction plates and anti-current plates have been installed, but the expected effects cannot be obtained. It was.

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、セメントキルン塩素バイパス設備等において、燃焼ガス抽気プローブの長寿命化、及び該プローブの塩素除去能力等の性能の向上を図ることなどを可能とするガスの混合装置等を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and in a cement kiln chlorine bypass facility or the like, the life of the combustion gas extraction probe and the performance of the probe such as chlorine removal capability are improved. It is an object of the present invention to provide a gas mixing device and the like that can improve the above-mentioned.

上記目的を達成するため、本発明は、ガス管と、該ガス管に穿設された複数の吐出口とを備え、該ガス管内を該ガス管の延設方向に流れる第1のガスに対して直角方向、かつ該第1のガスの流れの中心方向に、前記複数の吐出口の各々から第2のガスを吐出して、前記第1のガスと該第2のガスとを混合するガスの混合装置であって、前記複数の吐出口の各々から吐出される前記第2のガスの運動量ベクトルを合成したベクトルが、前記ガス管の横断面の中心から前記第1のガスの速度分布の重心位置へ向かう方向とは逆方向の成分を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention comprises a gas pipe and a plurality of discharge ports perforated in the gas pipe, and the first gas flowing in the gas pipe extending direction is provided in the gas pipe. Gas that discharges the second gas from each of the plurality of discharge ports in a direction perpendicular to the center of the first gas and mixes the first gas and the second gas. The vector obtained by combining the momentum vectors of the second gas discharged from each of the plurality of discharge ports is the velocity distribution of the first gas from the center of the cross section of the gas pipe. It has a component opposite to the direction toward the center of gravity.

そして、本発明によれば、複数の吐出口の各々から吐出される第2のガスの運動量ベクトルを合成したベクトルが、ガス管の横断面の中心から第1のガスの速度分布の重心位置へ向かう方向とは逆方向の成分を有するように構成したため、第1のガスや該第1のガスに含まれるダストの偏流の程度に合わせて第2のガスを供給することができ、ダストの偏流や、ガス管の内面へのダストの衝突を最小限に抑えることができるとともに、ガス管内において第1のガスと第2のガスとを効率よく混合することができる。   And according to this invention, the vector which synthesize | combined the momentum vector of the 2nd gas discharged from each of a some discharge port from the center of the cross section of a gas pipe to the gravity center position of the velocity distribution of the 1st gas Since it is configured to have a component in a direction opposite to the direction in which it goes, the second gas can be supplied in accordance with the degree of drift of the first gas and dust contained in the first gas. In addition, the collision of dust with the inner surface of the gas pipe can be minimized, and the first gas and the second gas can be efficiently mixed in the gas pipe.

上記ガスの混合装置において、前記複数の吐出口を、前記ガス管の延設方向に対して垂直な面内に配置することができ、ここで、複数の吐出口を、前記ガス管の延設方向に対して垂直な面内の2乃至4箇所に配置し、各々の吐出口から前記第2のガスの全量の10%以上50%以下のガスを吐出することができる。これにより、全体的にバランスよくガス管内に第2のガスを吐出することができ、ガス管内で第1のガスと第2のガスとを効率よく混合することができる。尚、各吐出口の位置は、第1及び第2のガスの混合状態をシミュレーションして決定することができ、各吐出口から吐出する第2のガスの量は、実機での測定結果から調整することが好ましい。   In the gas mixing apparatus, the plurality of discharge ports can be arranged in a plane perpendicular to the extending direction of the gas pipe, wherein the plurality of discharge ports are extended to the gas pipe. Arranged at 2 to 4 locations in a plane perpendicular to the direction, 10% to 50% of the total amount of the second gas can be discharged from each discharge port. As a result, the second gas can be discharged into the gas pipe with a good overall balance, and the first gas and the second gas can be efficiently mixed in the gas pipe. The position of each discharge port can be determined by simulating the mixed state of the first and second gases, and the amount of the second gas discharged from each discharge port is adjusted based on the measurement result in the actual machine. It is preferable to do.

上記ガスの混合装置において、前記複数の吐出口を、前記ガス管の延設方向に対して垂直な面内の2箇所に配置し、該2箇所に配置された吐出口の各々を、前記ガス管の横断面の中心から前記第1のガスの速度分布の重心方向へ移動した位置に配置することができる。   In the gas mixing apparatus, the plurality of discharge ports are arranged at two locations in a plane perpendicular to the extending direction of the gas pipe, and each of the discharge ports arranged at the two locations is connected to the gas It can arrange | position in the position moved to the gravity center direction of the velocity distribution of said 1st gas from the center of the cross section of a pipe | tube.

また、前記複数の吐出口のうち、前記ガス管の横断面の中心から前記第1のガスの速度分布の重心方向への移動量が最も大きい吐出口の中心を、該横断面における前記第1のガスの速度分布において最も速度の高い部分を跨いで該最も速度の高い部分を中心にして全体流量の60%を占める範囲内に位置することができる。   In addition, among the plurality of discharge ports, the center of the discharge port having the largest amount of movement in the center of gravity direction of the velocity distribution of the first gas from the center of the cross section of the gas pipe is the first cross section in the cross section. In the gas velocity distribution, the gas flow distribution can be located within a range that occupies 60% of the entire flow rate across the portion with the highest velocity across the portion with the highest velocity.

さらに、前記複数の吐出口を、前記ガス管の延設方向に対して複数段配置することもできる。   Furthermore, the plurality of discharge ports can be arranged in a plurality of stages with respect to the extending direction of the gas pipe.

また、本発明は、上記各々のガスの混合装置の運転方法であって、前記第1のガスの流速又は/及び速度分布の重心位置に応じて、前記第2のガスの全流量又は/及び前記複数の吐出口の各々から吐出される前記第2のガスの流速を調整することを特徴とする。これにより、吐出口付近の混合状態に応じて該吐出口からの第2のガスの吐出量を調整することができ、効果的にガス管内のダストの偏流を防止し、ガス管内において第1のガスと第2のガスとを効率よく混合することができる。   The present invention is also a method for operating each of the gas mixing devices described above, wherein the total flow rate of the second gas or / and the flow rate of the first gas or / and the center of gravity of the velocity distribution. The flow rate of the second gas discharged from each of the plurality of discharge ports is adjusted. Accordingly, the discharge amount of the second gas from the discharge port can be adjusted according to the mixed state in the vicinity of the discharge port, effectively preventing dust drift in the gas pipe, and the first in the gas pipe. The gas and the second gas can be mixed efficiently.

以上のように、本発明によれば、2種類のガスをガス管内で効率よく混合することができ、セメントキルン塩素バイパス設備等において、燃焼ガス抽気プローブのみならず、プローブ後段の冷却部での冷却効率の向上や磨耗防止による長寿命化により、塩素除去能力等の性能の向上を図ることなどが可能となる。   As described above, according to the present invention, two kinds of gases can be efficiently mixed in a gas pipe, and in a cement kiln chlorine bypass facility or the like, not only in a combustion gas extraction probe but also in a cooling part at a stage downstream of the probe. By improving the cooling efficiency and prolonging the service life by preventing wear, it becomes possible to improve the performance such as chlorine removal capability.

本発明にかかるガスの混合装置を用いたセメントキルン塩素バイパス設備の抽気部を示す図であって、(a)は一部破断断面図、(b)は(a)のA−A線断面図((a)における軸線Lが、図1(b)において紙面に垂直になるように描いている)、(c)は(a)のB−B線断面図である。It is a figure which shows the extraction part of the cement kiln chlorine bypass installation using the gas mixing apparatus concerning this invention, Comprising: (a) is a partially broken sectional view, (b) is the sectional view on the AA line of (a). (The drawing is such that the axis L in (a) is perpendicular to the paper surface in FIG. 1 (b)), and (c) is a sectional view taken along the line BB in (a). 図1の抽気部の二次冷却部の拡大図であって、(a)は縦断面図、(b)は横断面図である。It is an enlarged view of the secondary cooling part of the extraction part of FIG. 1, Comprising: (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a cross-sectional view. 本発明にかかる燃焼ガス抽気プローブの吐出口の配置例を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the example of arrangement | positioning of the discharge outlet of the combustion gas extraction probe concerning this invention.

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかるガスの混合装置を、セメントキルンの窯尻等から燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去するためのセメントキルン塩素バイパス設備に適用した場合を例にとって説明する。   Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the gas mixing device according to the present invention is applied to a cement kiln chlorine bypass facility for extracting chlorine by extracting a part of combustion gas from a kiln bottom of a cement kiln. Let's take an example.

図1(a)は、本発明にかかるガスの混合装置を適用したセメントキルン塩素バイパス設備の抽気部を示し、この抽気部1は、セメントキルンの高温の燃焼ガスGの一部を冷却しながら抽気するためのプローブ2と、このプローブ2の下流側のダクト3に設けられた二次冷却部4とで構成される。   Fig.1 (a) shows the extraction part of the cement kiln chlorine bypass installation to which the gas mixing apparatus concerning this invention is applied, This extraction part 1 is cooling a part of high temperature combustion gas G of a cement kiln. It comprises a probe 2 for extracting air and a secondary cooling unit 4 provided in a duct 3 on the downstream side of the probe 2.

プローブ2は、円筒状の内筒12と、内筒12を囲繞する円筒状の外筒13と、内筒12と外筒13との間に形成された冷却空気通路18と、冷却ファン(不図示)からの一次冷却空気を冷却空気通路18に供給する一次冷却空気供給口19等を備え、セメントキルンの立上り部15に取付座14を介して設置される。   The probe 2 includes a cylindrical inner cylinder 12, a cylindrical outer cylinder 13 surrounding the inner cylinder 12, a cooling air passage 18 formed between the inner cylinder 12 and the outer cylinder 13, and a cooling fan (not A primary cooling air supply port 19 for supplying primary cooling air from the illustration) to the cooling air passage 18 and the like are provided, and installed on the rising portion 15 of the cement kiln via the mounting seat 14.

内筒12は、立上り部15を流れる高温の燃焼ガスGを、吐出口12bから導入された一次冷却空気C1によって冷却しながら矢印S方向に抽気するために備えられる。この内筒12の入口部12aは、セメントキルンの立上り部15の燃焼ガス流路に面する。吐出口12bは、内筒12の中心O1を通る鉛直線Pを対称軸として線対称の位置に2つ設けられる。   The inner cylinder 12 is provided for extracting the high-temperature combustion gas G flowing through the rising portion 15 in the direction of arrow S while being cooled by the primary cooling air C1 introduced from the discharge port 12b. The inlet 12a of the inner cylinder 12 faces the combustion gas flow path of the rising portion 15 of the cement kiln. Two discharge ports 12b are provided at positions symmetrical with respect to a vertical line P passing through the center O1 of the inner cylinder 12 as an axis of symmetry.

吐出口12bは、例えば、図1(b)に示すように、吐出口12bの中心12cと内筒12の中心O1とを結ぶ直線L1と、内筒12の中心O1を通る水平線Hとのなす角が15°になるように左右に各々1つずつ配置される。このような配置としたのは、燃焼ガスGのプローブ2内での偏流(燃焼ガスGの速度分布を参照番号31で示す)を有するプローブ2の内部の温度分布のシミュレーションに基づいたものであって、これにより、プローブ2内のガス温度の偏分布が小さくなり、プローブ2によって、セメントキルンの高温の燃焼ガスGの一部を効率よく冷却しながら抽気することができる。尚、吐出口12bの取付個数と、取付位置は適宜変更することができる。   For example, as shown in FIG. 1B, the discharge port 12b is formed by a straight line L1 connecting the center 12c of the discharge port 12b and the center O1 of the inner cylinder 12 and a horizontal line H passing through the center O1 of the inner cylinder 12. One each is arranged on the left and right so that the angle is 15 °. Such an arrangement is based on a simulation of the temperature distribution inside the probe 2 having a drift of the combustion gas G in the probe 2 (the velocity distribution of the combustion gas G is indicated by reference numeral 31). Thus, the uneven distribution of the gas temperature in the probe 2 is reduced, and the probe 2 can be extracted while efficiently cooling a part of the high-temperature combustion gas G in the cement kiln. It should be noted that the number of attachments of the discharge ports 12b and the attachment position can be changed as appropriate.

外筒13は、内筒12を囲繞するように、断面が内筒12と同心円状の円筒状に形成される。この外筒13は、フランジ部13aを介して取付座14に固定される。外筒13の内面と、内筒12の外面との間には、冷却空気通路18が形成され、この冷却空気通路18に、一次冷却空気供給口19から一次冷却空気C1が供給され、吐出口12bを介して内筒12の内部に導入される。   The outer cylinder 13 is formed in a cylindrical shape whose cross section is concentric with the inner cylinder 12 so as to surround the inner cylinder 12. The outer cylinder 13 is fixed to the mounting seat 14 via a flange portion 13a. A cooling air passage 18 is formed between the inner surface of the outer cylinder 13 and the outer surface of the inner cylinder 12, and the primary cooling air C1 is supplied to the cooling air passage 18 from the primary cooling air supply port 19, and the discharge port It is introduced into the inner cylinder 12 through 12b.

二次冷却部4は、プローブ2の下流側の、内筒12に連設されたダクト3に設けられ、冷却ファン(不図示)からの二次冷却空気C2を冷却空気配管21に供給する二次冷却空気供給口22等を備え、二次冷却空気C2が冷却空気配管21を介して吐出口23からダクト3の内部に供給され、プローブ2から排出された抽気ガスG1を均一な温度に冷却するために備えられる。吐出口23は、図1(c)に示すように、ダクト3の中心O2を通る直線Qを対称軸として線対称の位置に2つ設けられる。尚、吐出口23の取付位置の詳細については後述する。   The secondary cooling unit 4 is provided in the duct 3 downstream of the probe 2 and connected to the inner cylinder 12, and supplies secondary cooling air C <b> 2 from a cooling fan (not shown) to the cooling air pipe 21. A secondary cooling air supply port 22 and the like are provided, and secondary cooling air C2 is supplied from the discharge port 23 to the inside of the duct 3 through the cooling air pipe 21, and the extracted gas G1 discharged from the probe 2 is cooled to a uniform temperature. Provided to do. As shown in FIG. 1C, two discharge ports 23 are provided at positions symmetrical with respect to a straight line Q passing through the center O <b> 2 of the duct 3. The details of the mounting position of the discharge port 23 will be described later.

燃焼ガスGが一次冷却空気C1によって冷却された後の抽気ガスG1は、整流化された速度分布32を有するが、ダクト3が曲折部3aを有するため、曲折部3aの下流側において偏流し、速度分布33を有すようになる。   The bleed gas G1 after the combustion gas G is cooled by the primary cooling air C1 has a rectified velocity distribution 32, but the duct 3 has a bent portion 3a, and therefore drifts downstream of the bent portion 3a. It has a velocity distribution 33.

そこで、図2に示すように、例えば、2つの吐出口23を、ダクト3の同一横断面内において、ダクト3の横断面の中心O2から抽気ガスG1の速度分布33の重心位置Gr側に配置し、吐出口23から中心O2に向かって冷却空気C2を吐出する。ここで、各吐出口23から各々質量Mの二次冷却空気C2が速度Vで吐出された場合、運動量ベクトルMVは、図示のような大きさと方向を有する。そこで、2つの運動量ベクトルMVを合成すると、ベクトルAとなり、このベクトルAの方向は、ダクト3の横断面の中心O2から抽気ガスG1の速度分布33の重心位置Grへ向かう方向とは逆方向となる。従って、吐出口23を2箇所に配置した場合、吐出口23をダクト3の横断面の中心位置O2から抽気ガスG1の速度分布の重心位置Grの方向へ移動させることは、言い換えれば、各吐出口23から吐出される二次冷却空気C2の運動量ベクトルMVの合成ベクトルAを、ダクト3の横断面の中心O2から抽気ガスG1の速度分布33の重心位置Grへ向かう方向とは逆方向とすることに相当する。   Therefore, as shown in FIG. 2, for example, the two discharge ports 23 are arranged in the same cross section of the duct 3 from the center O2 of the cross section of the duct 3 to the gravity center position Gr side of the velocity distribution 33 of the extraction gas G1. The cooling air C2 is discharged from the discharge port 23 toward the center O2. Here, when the secondary cooling air C2 having the mass M is discharged from each discharge port 23 at the speed V, the momentum vector MV has a magnitude and a direction as illustrated. Therefore, when the two momentum vectors MV are combined, the vector A is obtained. The direction of the vector A is opposite to the direction from the center O2 of the cross section of the duct 3 toward the gravity center position Gr of the velocity distribution 33 of the extracted gas G1. Become. Accordingly, when the discharge ports 23 are arranged at two locations, the discharge ports 23 are moved from the center position O2 of the cross section of the duct 3 in the direction of the center of gravity position Gr of the velocity distribution of the extraction gas G1. The combined vector A of the momentum vector MV of the secondary cooling air C2 discharged from the outlet 23 is set in a direction opposite to the direction from the center O2 of the cross section of the duct 3 toward the gravity center position Gr of the velocity distribution 33 of the extracted gas G1. It corresponds to that.

また、ダクト3内の温度分布のシミュレーションによると、吐出口23の中心23aを、抽気ガスG1の速度分布33において、最も速度の高い部分33aを跨いでこの部分33aを中心にして全体流量の60%を占める範囲R内に、吐出口23の中心を位置させることが好ましい。これにより、プローブ2から排出された抽気ガスG1を二次冷却空気C2によって均一な温度に二次冷却することができる。   Further, according to the simulation of the temperature distribution in the duct 3, the center 23a of the discharge port 23 is crossed over the portion 33a having the highest velocity in the velocity distribution 33 of the extracted gas G1, and the entire flow rate 60 is centered on this portion 33a. It is preferable to position the center of the discharge port 23 within a range R that occupies%. Thereby, the extracted gas G1 discharged from the probe 2 can be secondarily cooled to a uniform temperature by the second cooling air C2.

尚、上記実施の形態においては、吐出口23を抽気ガスG1の流れに対して垂直な面内の2箇所に配置したが、3箇所以上に配置することも可能である。吐出口23の他の配置例について、図3を参照しながら説明する。図3(a)〜(c)は、各々吐出口23を2〜5箇所に配置した例を示し、各図とも、ダクト3の抽気ガスG1の流れに対して垂直な断面を示している。   In the above-described embodiment, the discharge ports 23 are arranged at two places in a plane perpendicular to the flow of the extraction gas G1, but can be arranged at three or more places. Another arrangement example of the discharge ports 23 will be described with reference to FIG. 3A to 3C show examples in which the discharge ports 23 are arranged at 2 to 5 locations, respectively, and each drawing shows a cross section perpendicular to the flow of the extraction gas G1 in the duct 3. FIG.

図3(a)は、吐出口を4箇所に配置した例であり、この場合、2箇所をダクト3の横断面の中心O2から抽気ガスG1の速度分布の重心位置Grの方向へ移動した位置に配置している。ここで、吐出口23からの二次冷却空気C2の吐出方向は、ダクト3の横断面の中心O2であるため、各吐出口23から各々質量Mの二次冷却空気C2が速度Vで吐出された場合、運動量ベクトルMVは、図示のような大きさと方向を有する。そこで、4つの運動量ベクトルMVを合成すると、ベクトルAとなり、このベクトルAの方向は、ダクト3の横断面の中心O2から第1のガスの速度分布の重心位置Grへ向かう方向とは逆方向となる。   FIG. 3A shows an example in which the discharge ports are arranged at four locations. In this case, the two locations are moved from the center O2 of the cross section of the duct 3 in the direction of the center of gravity Gr of the velocity distribution of the extracted gas G1. Is arranged. Here, since the discharge direction of the secondary cooling air C2 from the discharge port 23 is the center O2 of the cross section of the duct 3, the secondary cooling air C2 having a mass M is discharged from the discharge ports 23 at a speed V. In this case, the momentum vector MV has a magnitude and direction as shown in the figure. Therefore, when the four momentum vectors MV are combined, the vector A is obtained, and the direction of the vector A is opposite to the direction from the center O2 of the cross section of the duct 3 toward the gravity center position Gr of the velocity distribution of the first gas. Become.

図3(b)は、吐出口23をダクト3の横断面の中心位置O2と同じレベルに5箇所に配置した例であり、ここで、各吐出口23から各々質量Mの二次冷却空気C2が速度V(最も右の吐出口23からは速度V’)で吐出された場合、運動量ベクトルMV、MV’は、図示のような大きさと方向を有するものとする。そこで、5つの運動量ベクトルMVを合成すると、ベクトルAとなり、このベクトルAの方向もダクト3の横断面の中心O2から第1のガスの速度分布の重心位置Grへ向かう方向とは逆方向となる。   FIG. 3B shows an example in which the discharge ports 23 are arranged at five locations at the same level as the center position O2 of the cross section of the duct 3, and here, secondary cooling air C2 having a mass M from each discharge port 23. Is ejected at a velocity V (a velocity V ′ from the rightmost ejection port 23), the momentum vectors MV and MV ′ have a magnitude and a direction as illustrated. Therefore, when the five momentum vectors MV are combined, the vector A is obtained, and the direction of the vector A is also opposite to the direction from the center O2 of the cross section of the duct 3 toward the gravity center position Gr of the velocity distribution of the first gas. .

図3(c)は、吐出口23を相対向する2箇所に配置した例であり、吐出口23a、22bから各々質量Mの二次冷却空気C2が各々速度V1、V2(V1>V2)で吐出された場合を示している。この場合にも、各々の運動量ベクトルMV1、MV2を合成して得られたベクトルAの方向は、図3(c)において、ダクト3の横断面の中心O2から第1のガスの速度分布の重心位置Grへ向かう方向とは逆方向となる。   FIG. 3C is an example in which the discharge ports 23 are arranged at two opposite positions, and the secondary cooling air C2 having a mass M from the discharge ports 23a and 22b is respectively at speeds V1 and V2 (V1> V2). The case where it discharged is shown. Also in this case, the direction of the vector A obtained by combining the respective momentum vectors MV1 and MV2 is the center of gravity of the velocity distribution of the first gas from the center O2 of the cross section of the duct 3 in FIG. The direction is opposite to the direction toward the position Gr.

以上のように、本発明では、配置する吐出口23の数に関わらず、各吐出口23から吐出される二次冷却空気C2の運動量ベクトルを合成したベクトルAがダクト3の横断面の中心O2から第1のガスの速度分布の重心位置Grへ向かう方向とは逆方向の成分を有することを特徴としている。また、この場合、図3(b)、(c)の例のように、各吐出口23から吐出される二次冷却空気C2の速度又は量は、同一である必要はない。尚、上記抽気部1を運転する際には、二次冷却空気C2の吐出後のダクト3内の温度分布を測定し、測定温度に応じて各々の吐出口23からの冷却空気供給量等を制御することが好ましい。   As described above, in the present invention, the vector A obtained by synthesizing the momentum vector of the secondary cooling air C2 discharged from each discharge port 23 is the center O2 of the cross section of the duct 3 regardless of the number of discharge ports 23 to be arranged. The first gas velocity distribution has a component in a direction opposite to the direction toward the gravity center position Gr. In this case, as in the examples of FIGS. 3B and 3C, the speed or amount of the secondary cooling air C2 discharged from each discharge port 23 does not have to be the same. When operating the bleeder 1, the temperature distribution in the duct 3 after discharging the secondary cooling air C2 is measured, and the amount of cooling air supplied from each outlet 23 is determined according to the measured temperature. It is preferable to control.

また、上記実施の形態においては、セメントキルン塩素バイパス設備の抽気部1の二次冷却部4において、抽気ガスG1を二次冷却空気C2によって冷却する場合について説明したが、より一般的に、図1において、抽気部1のプローブ2の内筒12とダクト3とを組み合わせた物を1本のガス管として捉え、抽気ガスG1を第1のガスとし、二次冷却空気C2を第2のガスとすると、抽気部1を第1のガスと第2のガスとを混合するガスの混合装置と捉えることができ、同ガス管内において、第1のガスに含まれるダストの偏流や、ガス管の内面へのダストの衝突を最小限に抑えることができるとともに、ガス管内において第1のガスと第2のガスとを効率よく混合することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the secondary cooling part 4 of the extraction part 1 of the cement kiln chlorine bypass facility demonstrated the case where the extraction gas G1 was cooled with the secondary cooling air C2, more generally, FIG. 1, the combination of the inner cylinder 12 of the probe 2 of the extraction unit 1 and the duct 3 is regarded as one gas pipe, the extraction gas G1 is used as the first gas, and the secondary cooling air C2 is used as the second gas. Then, the extraction unit 1 can be regarded as a gas mixing device that mixes the first gas and the second gas. In the same gas pipe, the drift of dust contained in the first gas, The collision of dust on the inner surface can be minimized, and the first gas and the second gas can be efficiently mixed in the gas pipe.

1 抽気部
2 プローブ
3 ダクト
4 二次冷却部
12 内筒
12a 入口部
12b 吐出口
12c (吐出口の)中心
13 外筒
13a フランジ部
14 取付座
15 立上り部
18 冷却空気通路
19 一次冷却空気供給口
21 冷却空気配管
22 二次冷却空気供給口
23 吐出口
31〜33 速度分布
33a (速度分布33において)最も速度の高い部分
C1 一次冷却空気
C2 二次冷却空気(第2のガス)
G 燃焼ガス
G1 抽気ガス(第1のガス)
G2 第2のガス
Gr 重心位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bleeding part 2 Probe 3 Duct 4 Secondary cooling part 12 Inner cylinder 12a Inlet part 12b Discharge port 12c Center (outlet) 13 Outer cylinder 13a Flange part 14 Mounting seat 15 Rising part 18 Cooling air passage 19 Primary cooling air supply port 21 Cooling Air Pipe 22 Secondary Cooling Air Supply Port 23 Discharge Ports 31-33 Speed Distribution 33a (In Speed Distribution 33) Highest Speed Part C1 Primary Cooling Air C2 Secondary Cooling Air (Second Gas)
G Combustion gas G1 Extraction gas (first gas)
G2 Second gas Gr Center of gravity position

Claims (7)

ガス管と、該ガス管に穿設された複数の吐出口とを備え、該ガス管内を該ガス管の延設方向に流れる第1のガスに対して直角方向、かつ該第1のガスの流れの中心方向に、前記複数の吐出口の各々から第2のガスを吐出して、前記第1のガスと該第2のガスとを混合するガスの混合装置であって、
前記複数の吐出口の各々から吐出される前記第2のガスの運動量ベクトルを合成したベクトルが、前記ガス管の横断面の中心から前記第1のガスの速度分布の重心位置へ向かう方向とは逆方向の成分を有することを特徴とするガスの混合装置。
A gas pipe and a plurality of discharge ports formed in the gas pipe, and a direction perpendicular to the first gas flowing through the gas pipe in the extending direction of the gas pipe and the first gas A gas mixing device that discharges a second gas from each of the plurality of discharge ports in a central direction of the flow to mix the first gas and the second gas,
A direction in which a vector obtained by synthesizing the momentum vector of the second gas discharged from each of the plurality of discharge ports is directed from the center of the cross section of the gas pipe toward the center of gravity of the velocity distribution of the first gas. A gas mixing apparatus having a component in the reverse direction.
前記複数の吐出口は、前記ガス管の延設方向に対して垂直な面内に配置されることを特徴とする請求項1に記載のガスの混合装置。   The gas mixing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of discharge ports are arranged in a plane perpendicular to an extending direction of the gas pipe. 前記複数の吐出口は、前記ガス管の延設方向に対して垂直な面内の2乃至4箇所に配置され、各々の吐出口から前記第2のガスの全量の10%以上50%以下のガスが吐出されることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスの混合装置。   The plurality of discharge ports are disposed at 2 to 4 positions in a plane perpendicular to the extending direction of the gas pipe, and 10% to 50% of the total amount of the second gas from each discharge port. The gas mixing apparatus according to claim 1, wherein gas is discharged. 前記複数の吐出口は、前記ガス管の延設方向に対して垂直な面内の2箇所に配置され、該2箇所に配置された吐出口の各々は、前記ガス管の横断面の中心から前記第1のガスの速度分布の重心方向へ移動した位置に配置されることを特徴とする請求項1、2又は3に記載のガスの混合装置。   The plurality of discharge ports are disposed at two positions in a plane perpendicular to the extending direction of the gas pipe, and each of the discharge ports disposed at the two positions is from the center of the cross section of the gas pipe. 4. The gas mixing device according to claim 1, wherein the gas mixing device is arranged at a position moved in the direction of the center of gravity of the velocity distribution of the first gas. 前記複数の吐出口のうち、前記ガス管の横断面の中心から前記第1のガスの速度分布の重心方向への移動量が最も大きい吐出口の中心が、該横断面における前記第1のガスの速度分布において最も速度の高い部分を跨いで該最も速度の高い部分を中心にして全体流量の60%を占める範囲内に位置することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のガスの混合装置。   Among the plurality of discharge ports, the center of the discharge port having the largest movement amount in the center of gravity direction of the velocity distribution of the first gas from the center of the cross section of the gas pipe is the first gas in the cross section. 5. It is located in the range which occupies 60% of the whole flow rate centering on the part with the highest speed across the part with the highest speed in the speed distribution of Gas mixing equipment. 前記複数の吐出口は、前記ガス管の延設方向に対して複数段配置されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のガスの混合装置。   The gas mixing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of discharge ports are arranged in a plurality of stages with respect to the extending direction of the gas pipe. 請求項1乃至6のいずれかに記載のガスの混合装置の運転方法であって、
前記第1のガスの流速又は/及び速度分布の重心位置に応じて、前記第2のガスの全流量又は/及び前記複数の吐出口の各々から吐出される前記第2のガスの流速を調整することを特徴とするガスの混合装置の運転方法。
An operation method of the gas mixing device according to any one of claims 1 to 6,
The total flow rate of the second gas or / and the flow rate of the second gas discharged from each of the plurality of discharge ports are adjusted according to the flow rate of the first gas and / or the center of gravity of the velocity distribution. A method for operating a gas mixing device.
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