(57)【要約】本発明は微細粒子をガス流（１２）内に噴射するための装置（１４）に関し、その際、微細粒子を空気流の形態で該装置（１４）に供給する。この装置（１４）は環状間隙（４０）を備え、この間隙を通して空気流がガス流（１２）内に出る。この環状間隙（４０）を出る微細粒子の速度ベクトル（４６）がガス流（１２）の速度ベクトル（４８）に実質的に垂直であるように、該環状間隙（４０）がガス流（１２）に配置される。この速度ベクトル（４６，４８）の重ね合わせが噴射流（５０）になり、この噴射流（５０）がガス流（１２）の方向に傘形状に広がる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細粒子をガス流（１２）内に噴射するための装置であって、該微細粒子が空気流の形態で該装置に供給される装置において、
前記ガス流（１２）に空気流が流れ込む環状間隙（４０）であって、該環状間隙（４０）は、環状間隙（４０）からの出口での該微細粒子の速度ベクトル（４６）がガス流（１２）の速度ベクトル（４８）に対して実質的に直角であるように配置され、そして噴射ジェット（５０）が作られ、これらの速度ベクトル（４６，４８）の重ね合わせの結果としてガス流の方向に傘形状で広がるようにする環状間隙（４０）を特徴とする装置。
【請求項２】
前記環状間隙（４０）は回転対称を示すことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ガス流（１２）は中央流線（１１）を有し、前記環状間隙（４０）は該ガス流（１２）の中央流線（１１）が中心となることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記環状間隙（４０）は、対称軸がガス流（１２）の中央流線（１１）と同じである回転対称をなすことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記周囲の環状間隙（４０）に半径方向に放出する中央噴射室（３４）と；
前記中央噴射室（３４）内に空気流を軸方向に供給するための供給手段（２６，４２，２８，４４）と；
前記環状間隙（４０）に軸方向空気流の進路を変えるための偏向手段とを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記空気流への流量調節可能な２次ガス補給部（７０，７２）を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記２次ガス補給をパルス的に絞る装置を特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記中央噴射室（３４）へ前記空気流を軸方向に供給するための供給手段が、該空気流用の２つの軸方向に対向した入口開口（４２，４４）を有し、
前記空気流は、該２つの対向した入口開口（４２，４４）の方へ分流し、該噴射室（３４）で互いに軸方向に衝突し、それにより環状間隙（４０）内へ半径方向に互いに偏向される２つの分岐流に分けられることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記分岐流の各々への流量調節可能な２次ガス補給部（７０，７２）を特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記２つの２次ガス補給部（７０，７２）のパルス的絞り装置を特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
第１外側端部（３６）を備えた第１偏向体（３０）と；
第２外側端部（３８）を備えた第２偏向体（３２）とであって、
前記第１及び第２偏向体（３０，３２）は前記噴出室（３４）を構成し、前記２つの外側端部（３６，３８）が環状間隙（４０）を構成するように互いに軸方向に対向していることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記２つの偏向体（３０，３２）が軸方向に調節可能なスペースを有するように設けられ、それにより環状間隙（４０）の幅が調節可能であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
空気流を２つの分岐流に分けるためのディストリビュータ・ブロック（２０）と；
前記ガス流（１２）に対し横方向に延びる第１管（２２）であって、第１管連結部（２６）が該ガス流（１２）に平行に走り、前記第１偏向体（３０）を保持し、前記第１管（２２）が前記ディストリビュータ・ブロック（２０）に連結され、空気流の第１の分岐流用供給ラインを構成し；
前記ガス流（１２）に対し横方向に延びる第２管（２４）であって、第２管連結部（２８）が該ガス流（１２）に平行に走り、前記第２偏向体（３２）を保持し、前記第２管（２４）が前記ディストリビュータ・ブロック（２０）に連結され、空気流の第２の分岐流用供給ラインを構成することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１及び第２管（２２，２４）は互いに平行に配置され、前記装置は該２つの平行管（２２，２４）を連結する調節可能なスペーサをさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
磨耗保護体としての第１及び第２管（２２，２４）に付けたアングル状型材を特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
２つの偏向体（３０，３２）がシェル形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細粒子をガス流内に噴射するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスの流れを、微細粒子を噴射する処理ができることは一般に公知である。例えば、電気鋼プラントでは、微細亜炭（褐炭）コークスが、溶融炉から排出された排気ガス流に噴射される。多孔質亜炭コークス粒子は排気ガス流に含まれる汚染物質を吸収する。これらの多孔質亜炭コークス粒子はその後、フィルター設備で分離され、比較的問題の無いやり方で処理される。この場合、亜炭コークスの噴射が、数メートルの直径を有することがあるガス排出管内で行われる。この管では、１００ｋｍ／時間のガス速度にも達する層状ガス流が存在する。亜炭コークスの噴射量は、フィルター設備がオーバーロードしないように（例えば排気ガス１０００Ｎｍ３当たり亜炭コークス０．１〜１ｋｇのオーダーの）比較的少量であることが本来必要である。しかしながら、このフィルター設備は該管の全体の断面にわたり、微細亜炭コークス粒子ができるだけ均一分配されることを必要とする。
現在までのところ、キャリヤーガスに浮遊した亜炭コークスを管内に数箇所から噴射する噴射ランスが公知である。この噴射は、同方向流及び横方向流の双方で行われる。これに関連して、比較的高価な分配装置が、多数のランスに磨耗空気流を分配するために必要とされることが先ず挙げられなければならない。なお、管内の層状ガス流に噴射亜炭コークスの戻状体形成を防止することが不可能であることも挙げなければならない。これは、とりわけ、ガスの一部が噴射亜炭コークスに全然接触しないことを意味している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、微細粒子をガス流内に噴射するための単純な装置を提供して微細粒子をガス流内に良好に分配することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
微細粒子をガス流内に噴射するための本発明に係る装置において、微細粒子は公知噴射ランスの場合のように空気流の形態で該装置に分配される。しかしながら、本発明に係る装置は環状間隙を備え、該間隙を通して空気流がガス流に対して横方向に噴射される。この環状間隙は、環状間隙からの出口での空気流内の微細粒子の速度ベクトルがガス流での速度ベクトルに実質的に直角であるように配置され、ガス流の方向に傘形状で広がる噴射ジェットがこれらの速度ベクトルの重ね合わせで発生する。該環状間隙周囲に噴射ジェットが傘状に広がるため、この単純な装置は、公知噴射ランスによる場合よりかなり良好にガス流に微細粒子を分配することができる。
大抵の場合、もしこの環状間隙が回転対称を示せば有利であり、それにより微細粒子の分配も同様に実質的に回転対称となる。しかし、微細粒子の分配が回転対称でないように環状間隙を設計することも個々のケースでは有利になることがあることも否定できない。例えば、ガス流の内部付属品がアングル部材で保護される必要がある時には、環状間隙をアングル部材で遮断するか縮小することができる。
【０００５】
ガス流で規定される流れ管が過度に広い面積でなければ、大抵の場合、該ガス流で規定される流れ管の中央流線が中心となり、環状間隙からある距離で流れ管の全体面積を覆う傘状噴射ジェットを発生する単一環状間隙で対応することが可能である。大抵の場合、環状間隙が回転対称であって、その対称軸が中央流線に同じであることが有利である。
好ましい実施形態は、中央噴射室を包囲する環状間隙に半径方向に放出する中央噴射室と、該噴射室内に空気流を軸方向に引き込む引き込み手段と、軸方向空気流の進路を半径方向環状間隙に変える偏向手段からなる。
【０００６】
この軸方向空気流の進路を半径方向環状間隙に変える偏向手段は例えばバッフルとして設計することができる。そのようなバッフルは勿論大きな磨耗にさらされる。この磨耗を減らすため、中央噴射室への空気流の軸方向引き込み用引き込み手段は、空気流の軸方向に対向する２つの入口開口を有することができる。それにより空気流が２つの略同等に強力な分岐流に分けられ、この分岐流が２つの対向入口開口から互いに向かって軸方向に流れ、互いに噴射室で軸方向に衝突し、環状間隙へと互いに偏向する。
空気流または２つになった空気流へ、流量調節可能な２次ガス補給によって、ガス流内の微細粒子の分配を容易に変えることができる。粒子の分散を、この２次ガス補給をパルス的に絞る装置で改善することができる。
好ましい実施形態では、この装置は第１外側端部を備えた第１偏向体と第２外側端部を備えた第２偏向体とを備え、この装置では、この第１及び第２偏向体が噴射室を構成し、それら外側端部が環状間隙構成するように互いに軸方向に対向している。２つの偏向体は調節可能な軸方向スペースを呈するように設けられ、それにより環状間隙の幅が調節される。該２つの偏向体がシェル形状に好ましく設計される。しかし、それら偏向体は例えば半球の形状をとることもできる。
【０００７】
好ましい実施形態では、この装置は空気流を２つの分岐流に分けるディストリビュータ・ブロックを備えている。第１管はそのディストリビュータ・ブロックに連結され、空気流の第１の分岐流用供給ラインを構成する。第１管はガス流に対して横方向に走り、ガス流に平行に走り第１偏向体を保持する第１管連結部により延びている。第２管は同様にディストリビュータ・ブロックに連結され、空気流の第２の分岐流用供給ラインを構成する。第２管は同様にガス流に対して横方向に走り、ガス流に平行に走り第２偏向体を保持する第２管連結部により延びている。この２本の管は互いに平行に好適に配置され、調節可能なスペーサによって共に連結される。調節可能なスペーサは２つの偏向体間の軸方向間隙を調節することができ、それにより環状間隙の幅を変える。アングル状型材を磨耗保護具として第１及び／又は第２管に取り付けることができる。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。
【０００８】
【発明の実施形態】
図１に示したパイプライン１０は大径の円筒管である。そのパイプライン１０は、例えば、数メートルの直径を有する、鋼工場の電気炉の排気管である。主に層状ガス流が、ガス速度が１００ｋｍ／時間まで達してこのパイプラインに存在する。ガス流の流れ方向が矢印１２で示されている。この参照番号１２をガス流を示すために全般的に使用する。参照番号１１はパイプライン１０の中心線を示し、同時にガス流１２の中心流線である。パイプライン１０で包囲されたガス流１２は「流れ管」とも呼ぶ。
参照番号１４は、本発明に係る微細粒子をガス流１２に噴出するための装置全体を示す。図示装置は特に（粒度１ｍｍ未満の）微粉砕亜炭（褐炭）コークスに関係している。序文で既に述べたように、噴射量は比較的少量（例えば、排気ガス１０００Ｎｍ３当たり０．１〜１ｋｇのオーダー）であり、それにより管の全断面にわたり、粉砕亜炭コークスの優れた分配が達成される。
【０００９】
本発明に係る装置１４はパイプライン１０の側面ソケット１６を介してパイプライン１０に半径方向に嵌合されている。微細粒子（この場合、粉砕亜炭コークス）を、主連結ライン１８を介して空気流の形態で供給する。この主連結ライン１８は、該空気流を２つの分岐流に分ける耐磨耗設計のソリッド・ディストリビュータ・ブロック２０に吐出する。このディストリビュータ・ブロック２０では、第１分岐流が、パイプライン１０の中心線１１まで半径方向に走る第１管２２内に導入される。第２分岐流はディストリビュータ・ブロック２０内で、パイプライン１０の中心線１１まで第１管２２に平行に走る第２管２４内に導入される。第１管２２は中心線１１と同軸に流れ１２の方向に延びる第１管連結部２６を有する。第２管２４は中心線１１と同軸に流れ１２の方向に延びる第２管連結部２８を有する。この第１管連結部２６は第１シェル形状偏向体３０を保持し、第２管連結部２８は第２シェル形状偏向体３２を保持する。この２つの偏向体３０，３２は、それらが間に噴射室３４を形成するように互いに軸方向に対向して位置し、そこでそれらの外側端部３６，３８が環状間隙４０を形成する。その環状間隙４０は回転対称であり、その対称軸は円筒管１０の中心線１１である。２つの管連結部２６，２８は噴射室３４で２つの入口開口４２，４４を形成し、該２つの入口開口４２，４４は中心線１１上で互いに軸方向に対向し、同じ開口幅を本質的に有している。
２つの空気分岐流は、互いに半径方向に２つの開口４２，４４から噴射室３４に流れ、そして環状間隙４０の方向に相互に曲げられる。軸方向の衝突による２つの分岐流の半径方向の偏向により、２つの偏向体３０，３２が摩損にかなりさらされなくなるため、それらは当然保護される。
【００１０】
なお、環状間隙４０からの出口での微細粒子の速度ベクトル４６はガス流１２の速度ベクトル４８に対して本質的に直角である。これら速度ベクトル４６，４８の重ね合わせのおかげで、環状間隙４０からの噴射ジェット５０がガス流１２の方向に傘状に分散する。実際、環状間隙４０から出た後、微細粒子の速度ベクトル４９の半径方向成分は、ガス流１２の横方向には摩擦及び圧力抵抗で徐々に減少し、一方、微細粒子はガス流１２によって軸方向に徐々に加速される。図１では、環状間隙４０から出た後の微細粒子の種々の流路が破線５２で示されている。環状間隙４０から出る時点で、これらの流路５２は流れ１２の方向に実質的に直角であり、流れ１２の方向に徐々に曲がり、最後に流れ１２の方向に平行になる。流路５２の違いは、例えば、環状間隙４０から出る時点で、微細粒子が、噴射室３４での例えば異なる加速度又は速度ロスの結果として異なる出口速度を示すことによる。大抵の場合、微細粒子は異なった形状やサイズを有するから、これが摩擦や圧力抵抗により流路５２の形状に反映される。さらに、偏向体３０，３２あたりを流れるとき、乱れが発生することがあり、これも異なる流路５２に反映されることに注目する必要がある。最後にこれらの異なる流路５２は、層状ガス流１２内に微細粒子が良好に分散することに作用するため、勿論好ましいことに注目する必要がある。
【００１１】
層状ガス流１２内の微細粒子の分配は環状間隙４０の幅で影響を受けることがある。この幅は、第１管と第２管との間の調節可能なスペーサ６０によって非常に簡単な方法で調節することができる。この調節可能なスペーサ６０によって、２つの外側端部３６，３８に磨耗が生じた場合、同様に環状間隙４０を調節することができる。調節可能なスペーサ６０によって環状間隙４０の幅を調節することが可能になる程度に、２本の管２２，２４が十分に柔軟であってはいけない時には、管連結部２６，２８は例えば入れ子式に伸縮可能な設計をとることができる。
さらに、層状ガス流１２への微細粒子の分散はガスで空気流を薄めることで行うことができる。このため、例えば、ディストリビュータ・ブロックは２つの流量調節可能な２次ガス補給部７０，７２を備え、その２次ガス補給部７０，７２を介して希釈ガスを第１管２２と第２管２４に供給することができる。もしパイプライン１０が負圧であれば、大抵の場合、圧縮ガスの供給の必要はない。その際は、この２つの流量調節可能な２次ガス補給部７０，７２は流量調節可能な大気引抜きラインとして設計することができる。流量調節可能な２次ガス補給部７０，７２を介した装入量をパルス化することができ、それにより非常に単純なやり方で、出口速度のパルス化を環状間隙４０で達成することができ、それがさらに層状流１２の微細粒子の分散を改善することに注目すべきである。２次ガス補給部の流量調整をパルス化する装置は、比較的短い切り替え時間で電磁気かあるいは空気式で作動する絞り弁から構成される。２つの流量調整可能な２次ガス補給部７０，７２は、同期的に、又は非同期的に絞ることができる。非同期的絞りは多くの場合、層状ガス流１２内での微細粒子の分散をさらに改善することになる。
管２２，２４に関して、これらの管をアングル状鉄材８０，８２によって流れの方向の磨耗に対して保護が有利になされることが注目される。管２２あるいは２４から管連結部２６あるいは２８への移行は管袋８４，８６で保護される。この管袋８４，８６は固体物質で満たされ、固体物質に対する固体物質の摩擦がこの移行領域で生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】微細粒子をガス流内へ噴射する本発明に係る装置のガス流用管を通した縦断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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