(57)【要約】【課題】高い冷却性能を維持しながら、プローブの先端部、耐火物等に付着するコーチングを容易に除去することができる燃焼ガス抽気プローブ及び抽気構造を提供する。【解決手段】高温の燃焼ガスを低温のガスにより冷却しながら抽気する燃焼ガス抽気プローブ２において、プローブ２の高温の燃焼ガスに接する側の先端部の内面を、先端部に近づくに従って内径が漸増するように形成した。高温の燃焼ガスを低温のガスにより冷却しながら抽気する燃焼ガス抽気プローブ２を備えた燃焼ガス抽気構造１において、プローブ２の高温の燃焼ガスに接する側の先端部近傍に設けた耐火物３を、先端部から離れるに従って内径が漸増するように形成した。テーパー部２ｈ、３ｂを形成したため、コーチング６を、高圧で噴射される水流等を利用してプローブ２の前方（炉側）に脱落させ、容易に除去することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の燃焼ガスを低温のガスにより冷却しながら抽気する燃焼ガス抽気プローブにおいて、
該プローブの前記高温の燃焼ガスに接する側の先端部の内面を、該先端部に近づくに従って内径が漸増するように形成したことを特徴とする燃焼ガス抽気プローブ。
【請求項２】
前記高温の燃焼ガスが流れる内筒と、該内筒を囲繞する外筒と、前記内筒に穿設された前記低温のガスの吐出孔と、前記内筒と前記外筒との間に形成された冷却空気通路と、前記低温のガスを前記冷却空気通路に供給する冷却空気入口部とを備え、前記内筒の先端部の内面を、該先端部に近づくに従って内径が漸増するように形成したことを特徴とする請求項１に記載の燃焼ガス抽気プローブ。
【請求項３】
前記先端部は、円錐台状の内部空間を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼ガス抽気プローブ。
【請求項４】
該燃焼ガス抽気プローブは、セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の燃焼ガス抽気プローブ。
【請求項５】
高温の燃焼ガスを低温のガスにより冷却しながら抽気する燃焼ガス抽気プローブを備えた燃焼ガス抽気構造において、
該プローブの前記高温の燃焼ガスに接する側の先端部近傍に設けた耐火物を、該先端部から離れるに従って内径が漸増するように形成したことを特徴とする燃焼ガス抽気構造。
【請求項６】
前記耐火物は、前記プローブの前記先端部から開口する円錐台状の空間を有することを特徴とする請求項５に記載の燃焼ガス抽気構造。
【請求項７】
前記耐火物の前記高温の燃焼ガスに接する側の表面に、炭素を１０質量％以上７０質量％以下含有する耐火材を塗布したことを特徴とする請求項５又は６に記載の燃焼ガス抽気構造。
【請求項８】
該燃焼ガス抽気構造は、セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を吸引することを特徴とする請求項５、６又は７に記載の燃焼ガス抽気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガス抽気プローブ及び燃焼ガス抽気構造に関し、特に、セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、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用いられる燃焼ガス抽気プローブ及び燃焼ガス抽気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
図３に示すように、この塩素バイパスシステム４１は、セメントキルン４２のキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路の一部となる立上り部４３に突設されて高温の燃焼ガスを吸引するためのプローブ４４と、このプローブ４４の後段に配置された２次混合室４５、サイクロン４６、熱交換器４７、バグフィルタ４８等からなる抽気ガス処理設備とで構成される。
【０００４】
上記プローブ４４は、例えば、図４に示すように、高温の燃焼ガスが矢印Ａ方向に流れる円筒状の内筒４４ａと、内筒４４ａを囲繞する円筒状の外筒４４ｂと、内筒４４ａに穿設された複数（同図では４個）の冷却空気の吐出孔４４ｃと、内筒４４ａと外筒４４ｂとの間に形成された冷却空気通路４４ｅと、冷却ファン４９（図３参照）からの冷却空気Ｃを冷却空気通路４４ｅに供給する冷却空気入口部４４ｄとを備える。尚、プローブ４４の高温の燃焼ガスに接する側の先端部を保護するため、耐火物５０が施工されている。
【０００５】
上記プローブ４４を用いてセメントキルン４２（図３参照）内で発生した１０００℃程度のキルン排ガスの一部を抽気する際には、プローブ４４に冷却空気入口部４４ｄより、冷却ファン４９から冷却空気Ｃが供給され、冷却空気Ｃは、冷却空気通路４４ｅを介して吐出孔４４ｃから内筒４４ａ内に導入され、燃焼ガスと混合される。これによって、高温の燃焼ガスは、プローブ４４の出口ガス温度Ｔ（図３参照）が４５０℃程度になるように急冷される。
【０００６】
上述のような塩素バイパス設備に用いられるプローブについては、近年の塩素含有リサイクル資源の活用量の増加に伴ってセメントキルンに持ち込まれる塩素の量が増加していることから、高い塩素回収効率が要求されている。そこで、例えば、特許文献１には、高温の燃焼ガスを低温のガスにより冷却しながら抽気するプローブにおいて、高温の燃焼ガスの吸引方向に対して略々直角中心方向に、該高温の燃焼ガスの流れの中心部に達するように低温のガスを流入させて混合冷却することを特徴とする燃焼ガス抽気プローブが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００５／０５０１１４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、リサイクル資源の活用量の増加とともに、セメントキルンの燃焼ガス中の硫黄分も増加しているため、図４に示すように、塩素バイパス設備に設けられるプローブ４４の先端部にコーチング６０がより付着しやすくなり、このコーチング６０の除去がセメントキルン及び塩素バイパス設備の安定運転を阻害する要因の一つとなっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、高い冷却性能を維持するとともに、プローブの先端部等に付着するコーチングの除去も容易に行うことのできる燃焼ガス抽気プローブ及び燃焼ガス抽気構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、高温の燃焼ガスを低温のガスにより冷却しながら抽気する燃焼ガス抽気プローブにおいて、該プローブの前記高温の燃焼ガスに接する側の先端部の内面を、該先端部に近づくに従って内径が漸増するように形成したことを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明によれば、プローブの高温の燃焼ガスに接する側の先端部の内面が、該先端部に近づくに従って内径が漸増するため、先端部においてアーチ状に成長して除去が困難であったコーチングを、高圧水を噴射することなどによりプローブの前方（炉側）に脱落させることが可能となり、コーチングを容易に除去することができる。また、本発明によれば、プローブの先端部の形状を変更するだけであるため、プローブの冷却性能を低下させることもない。
【００１２】
前記燃焼ガス抽気プローブを、前記高温の燃焼ガスが流れる内筒と、該内筒を囲繞する外筒と、前記内筒に穿設された前記低温のガスの吐出孔と、前記内筒と前記外筒との間に形成された冷却空気通路と、前記低温のガスを前記冷却空気通路に供給する冷却空気入口部とを備えるように構成し、前記内筒の先端部の内面を、該先端部に近づくに従って内径が漸増するように形成することができる。また、前記燃焼ガス抽気プローブの前記先端部を、円錐台状の内部空間を有するように構成することができる。
【００１３】
さらに、該燃焼ガス抽気プローブは、セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を抽気することができる。これによって、セメントキルン及び塩素バイパス設備の安定運転を確保することができる。
【００１４】
また、本発明は、高温の燃焼ガスを低温のガスにより冷却しながら抽気する燃焼ガス抽気プローブを備えた燃焼ガス抽気構造において、該プローブの前記高温の燃焼ガスに接する側の先端部近傍に設けた耐火物を、該先端部から離れるに従って内径が漸増するように形成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、プローブの高温の燃焼ガスに接する側の先端部近傍に設けた耐火物を、該先端部から離れるに従って内径が漸増するように形成したため、この先端部においてアーチ状に成長して除去が困難であったコーチングを、高圧水を噴射することなどにより炉側に脱落させることが可能となり、コーチングを容易に除去することができる。また、本発明によれば、プローブの形状を変更する必要がないため、プローブの冷却性能を低下させることもない。
【００１６】
前記耐火物を、前記燃焼ガス抽気プローブの前記先端部から開口する円錐台状の空間を有するように構成することができる。
【００１７】
また、前記耐火物の前記高温の燃焼ガスに接する側の表面に、炭素を１０質量％以上７０質量％以下含有する耐火材を塗布することが好ましい。このような耐火材で前記耐火物の表面を覆うことにより、コーチングの除去作業及び炉材の損耗を軽減することができる。
【００１８】
さらに、該燃焼ガス抽気構造によって、セメントキルンのキルン尻からボトムサイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より燃焼ガスの一部を吸引することができる。これによって、セメントキルン及び塩素バイパス設備の安定運転を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、高い冷却性能を維持し、プローブの先端部等に付着するコーチングの除去も容易な燃焼ガス抽気プローブ及び燃焼ガス抽気構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる燃焼ガス抽気プローブ（以下、「プローブ」と略称する）及び燃焼ガス抽気構造（以下、「抽気構造」と略称する）の第１の実施の形態を示し、この抽気構造１は、プローブ２と、このプローブ２の高温の燃焼ガスに接する側の先端部に施工された耐火物３とで構成される。
【００２２】
プローブ２は、燃焼ガスが矢印Ｂ方向に流れる円筒状の内筒２ａと、内筒２ａを囲繞する円筒状の外筒２ｂと、内筒２ａに穿設された複数（同図では４個）の低温のガスとしての冷却空気の吐出孔２ｃと、内筒２ａと外筒２ｂとの間に形成された冷却空気通路２ｇと、冷却ファン（不図示、図４の冷却ファン４９に相当）からの冷却空気Ｃを冷却空気通路２ｇに供給する冷却空気入口部２ｄとを備える。
【００２３】
内筒２ａは、燃焼ガスの入口部２ｅと、出口部２ｆとを備える。燃焼ガス入口部２ｅは、セメントキルンの立上り部４に挿入され、燃焼ガス出口部２ｆは、後段の抽気ガス処理設備に接続される。プローブ２の先端部において、内筒２ａが先端部に近くなるに従って大径となるテーパー状に、すなわち、円錐台状の内部空間２ｉを有するように形成されている。このようなテーパー部２ｈ（内部空間２ｉ）を設けたことが本発明の特徴である。
【００２４】
外筒２ｂは、内筒２ａを囲繞するように、断面が内筒２ａと同心円状の円筒状に形成される。外筒２ｂには、冷却ファンからの冷却空気Ｃをプローブ２内に導くための冷却空気入口部２ｄが設けられ、外筒２ｂと内筒２ａとの間の空間は、冷却空気通路２ｇとなり、プローブ２の先端部において、この冷却空気通路２ｇが閉じられている。
【００２５】
吐出孔２ｃは、内筒２ａの燃焼ガス入口部２ｅから、燃焼ガスの流れ方向（矢印Ｂ方向）、すなわち内筒２ａの軸線方向において等位置に複数配置され、これらの吐出孔２ｃから、燃焼ガスの流れ方向に導入された冷却空気Ｃが吐出される。
【００２６】
耐火物３は、プローブ２の燃焼ガスに接する側の先端部を保護するために施工される。この耐火物３も、プローブ２のテーパー部２ｈに連続するように、プローブ２の先端部から離れる（炉の中心部に向かう）に従って大径となるテーパー状に、すなわち、円錐台状の内部空間３ａを有するように形成されている。耐火物３についても、このようなテーパー部３ｂを設けたことが本発明の特徴である。
【００２７】
また、耐火物３の表面には、コーチング付着防止材として、カーボン含有不定形耐火材を施工することが好ましい。この耐火材には、例えば、表１に示すような組成を有するカーボンコーティング材Ｃ−４９（ＮＧＫアドレック株式会社製）を用いることができる。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
このカーボンコーティング材は、例えば、最高使用温度１６００℃、最大粒子径０．２ｍｍ、スプレー施工所要量約４ｋｇ／ｍ2の耐火材であって、スラグ・コーチングの付着を軽減するために使用され、コーチングの除去作業を軽減するとともに、カーボン含有キャスター等の酸化を防止し、炉材の損耗を軽減することができる。従って、この耐火材を、本発明にかかる抽気構造以外にも、コーチングの除去作業及び炉材の損耗を軽減する目的で、セメント焼成設備のプレヒータ、仮焼炉等の各所に用いることができる。尚、上記カーボンコーティング材の炭素含有率は４９質量％であるが、炭素の含有率が１０質量％以上、７０質量％以下のカーボン含有不定形耐火材を用途に応じて使用することができる。
【００３０】
上記プローブ２を用いてセメントキルン内で発生した１０００℃程度のキルン排ガスの一部を抽気する際には、図４に示したプローブ４４と同様に、プローブ２に冷却空気入口部２ｄより、図示しない冷却ファンから冷却空気Ｃが供給され、冷却空気Ｃは、冷却空気通路２ｇを介して吐出孔２ｃから内筒２ａ内に導入され、燃焼ガスと混合される。これによって、燃焼ガスは、プローブ２の出口ガス温度が４５０℃程度になるように急冷される。
【００３１】
ここで、図４に示したように、従来のプローブ４４では、内筒４４ａの内面にコーチング６０が競ってしまい、アーチ状の部分を切断しなければコーチング６０が脱落しなかったが、本発明では、図１に示すように、プローブ２の内筒２ａの先端部及び耐火物３に、各々テーパー部２ｈ、３ｂを形成したため、コーチング６を高圧で噴射される水流等を利用してプローブ２の前方（炉側）に脱落させることにより、容易に除去することができる。
【００３２】
次に、本発明にかかる抽気構造の第２の実施の形態について、図２を参照しながら説明する。
【００３３】
この抽気構造１１は、プローブ１２と、このプローブ１２の高温の燃焼ガスに接する側の先端部に施工された耐火物１３とで構成される。
【００３４】
プローブ１２は、図４に示した従来のプローブ４４と同様に構成され、構成要素１２ａ〜１２ｅは、図４のプローブ４４の構成要素４４ａ〜４４ｅと同じである。
【００３５】
耐火物１３は、プローブ１２の燃焼ガスに接する側の先端部を保護するために施工される。この耐火物１３は、プローブ１２の先端部から離れる（炉の中心部に向かう）に従って大径となるテーパー状に、すなわち、円錐台状の内部空間１３ａを有するように形成されている。耐火物１３についても、このようなテーパー部１３ｂを設けたのが本発明の特徴である。
【００３６】
また、耐火物１３の表面にも、コーチング付着防止材として、上記表１に示すような組成を有するカーボン含有不定形耐火材を施工することが好ましい。
【００３７】
上記抽気構造１１を用いることにより、図４に示したように、従来耐火物５０の内面にコーチング６０が競ってしまい、アーチ状の部分を切断しなければコーチング６０が脱落しなかったが、本発明では、図２に示すように、耐火物１３にテーパー部１３ｂを形成したため、コーチング１６を高圧で噴射される水流等を利用して炉側に脱落させることにより、容易に除去することができる。また、この際、プローブについては、従来のものをそのまま使用することができるため、高い冷却性能を有するプローブをそのまま設置することができる。
【００３８】
尚、上記構成を有するプローブ及び抽気構造については、セメントキルンの塩素バイパス設備以外にも、各種燃焼炉等において、高温の燃焼ガスを低温のガスにより冷却しながら抽気する際に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかるプローブ及び抽気構造の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる抽気構造の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図３】セメントキルンの塩素バイパス設備のフローチャートである。
【図４】従来のプローブ及び抽気構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  抽気構造
２  プローブ
２ａ  内筒
２ｂ  外筒
２ｃ  吐出孔
２ｄ  冷却空気入口部
２ｅ  入口部
２ｆ  出口部
２ｇ  冷却空気通路
２ｈ  テーパー部
２ｉ  内部空間
３  耐火物
３ａ  内部空間
３ｂ  テーパー部
４  立上り部
６  コーチング
１１  抽気構造
１２  プローブ
１２ａ  内筒
１２ｂ  外筒
１２ｃ  吐出孔
１２ｄ  冷却空気入口部
１２ｅ  冷却空気通路
１３  耐火物
１３ａ  内部空間
１３ｂ  テーパー部
１６  コーチング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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