特開 2024-128569 塩素バイパスシステムの運転方法及び塩素バイパスシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128569

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】塩素バイパスシステムの運転方法及び塩素バイパスシステム

(51)【国際特許分類】

   F27D 17/00 20060101AFI20240913BHJP

   F28C 3/02 20060101ALI20240913BHJP

   C04B 7/60 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

F27D17/00 104D

F28C3/02

C04B7/60

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037597

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000000240

【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浜田 航綺

(72)【発明者】

【氏名】北澤 健資

(72)【発明者】

【氏名】菱沼 拓真

【テーマコード（参考）】

4K056

【Ｆターム（参考）】

4K056AA12

4K056CA08

4K056DB05

4K056DB13

(57)【要約】

【課題】プローブの過度な大型化をすることなく、冷却性能を維持しつつ、圧力損失を抑えることができる塩素バイパスシステムの運転方法及び塩素バイパスシステムを提供する。
【解決手段】キルンからの燃焼ガスの一部を抽気した抽気ガスに、一次冷風を混合して一次冷却するプローブと、プローブで抽気ガスと一次冷風が混合された混合ガスに、二次冷風を混合して二次冷却する二次冷却器と、を備える塩素バイパスシステムの運転方法であって、二次冷却器は、プローブに接続される筒状の混合室と、混合室内の混合ガスの流れ方向に対して直角方向、かつ混合ガスの流れの中心方向に向かって二次冷風を各々吐出する複数の吐出口とを有し、混合室の入口における混合ガスの運動量に対する、複数の吐出口から吐出される二次冷風の総運動量の比が０．６～２．０を満たし、かつ混合室内の風速を混合室の内径で除した値が１０～５０（ｓ^－１）を満たす。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

キルンからの燃焼ガスの一部を抽気した抽気ガスに、一次冷風を混合して温度４５０～５５０℃にまで一次冷却するプローブと、
前記プローブで前記抽気ガスと前記一次冷風が混合された混合ガスに、二次冷風を混合して温度３００～４００℃にまで二次冷却する二次冷却器と、を備える塩素バイパスシステムの運転方法であって、
前記二次冷却器は、前記プローブに接続される筒状の混合室と、前記混合室内の前記混合ガスの流れ方向に対して直角方向、かつ前記混合ガスの流れの中心方向に向かって前記二次冷風を各々吐出する複数の吐出口とを有し、
前記混合室の入口における前記混合ガスの運動量に対する、前記複数の吐出口から吐出される前記二次冷風の総運動量の比が０．６～２．０を満たし、かつ前記混合室内の風速を前記混合室の内径で除した値が１０～５０（ｓ^－１）を満たすことを特徴とする塩素バイパスシステムの運転方法。

【請求項2】

前記混合室の入口における前記混合ガスの運動量に対する、前記複数の吐出口から吐出される前記二次冷風の総運動量の比が０．６～１．１を満たし、かつ前記混合室内の風速を前記混合室の内径で除した値が１８～４０（ｓ^－１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の塩素バイパスシステムの運転方法。

【請求項3】

前記二次冷風の風速は、２０～５０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１又は２に記載の塩素バイパスシステムの運転方法。

【請求項4】

キルンからの燃焼ガスの一部を抽気した抽気ガスに、一次冷風を混合して温度４５０～５５０℃にまで一次冷却するプローブと、
前記プローブに前記一次冷風を供給する一次冷風ファンと、
前記プローブで前記抽気ガスと前記一次冷風が混合された混合ガスに、二次冷風を混合して温度３００～４００℃にまで二次冷却する二次冷却器と、
前記二次冷却器に前記二次冷風を供給する二次冷風ファンと、
前記混合ガスと前記二次冷風が混合された二次冷却ガスを誘引する排気ファンと、
少なくとも前記一次冷風ファン、前記二次冷風ファン、及び前記排気ファンを制御する制御部と、を備え、
前記二次冷却器は、前記プローブに接続される筒状の混合室と、前記混合室内の前記混合ガスの流れ方向に対して直角方向、かつ前記混合ガスの流れの中心方向に向かって前記二次冷風を各々吐出する複数の吐出口とを有し、
前記混合室の入口における前記混合ガスの運動量に対する、前記複数の吐出口から吐出される前記二次冷風の総運動量の比が０．６～２．０を満たし、かつ前記混合室内の風速を前記混合室の内径で除した値が１０～５０（ｓ^－１）を満たすことを特徴とする塩素バイパスシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塩素バイパスシステムの運転方法及び塩素バイパスシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

塩素バイパスシステムは、セメント製造設備から塩素を含むガスを抽気し塩素分を系外に排出することで、塩素に起因するキルンやプレヒータ系の閉塞等の問題を防止する設備である。塩素バイパスシステムは、セメント製造設備を構成するキルンの窯尻近傍に設けられた燃焼ガス抽気プローブ（以下、「プローブ」ともいう）によって燃焼ガスの一部を抽気する。抽気された燃焼ガス（以下、「抽気ガス」ともいう）は低温ガス（以下、「冷風」ともいう）と混合され、抽気ガス中に含まれる塩素分は気体状態から固体状態に相転移し、塩化カリウムを主成分とする塩素バイパスダストと呼ばれる形で回収・系外排出される。この際、抽気ガスを急冷することによって、塩素の除去効率の向上やプローブ内壁面への固結分の付着を抑制できることが分かっている。

【0003】

ところで、近年、脱炭素や原燃料コスト低減を目的に廃プラスチックを始めとする廃棄物の活用が推進されており、セメント製造設備に持ち込まれる塩素量（インプット塩素量）が増加している。そのため、塩素バイパスシステムの能力増強、つまり抽気ガス風量の増量（＝抽気率の引き上げ）が必要となっている。一方、抽気ガス風量を増量させる場合、ガス温度を一定以下に冷却するため、冷風量もそれに応じて増量させる必要がある。他方、既設プレヒータのレイアウト上、プローブの大型化は困難な状況であり、抽気率を引き上げるとプローブ内風速が増加し、当該箇所における冷風との混合性の悪化や圧力損失の増加などが発生し、プローブ内壁面への固結成長や塩素除去効率の低下、さらに排気ファンの能力増強によるエネルギー損失の増大が懸念される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４２９４８７１号公報

【特許文献2】特許第６３６２２１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１には、プローブの過度な大型化を避けるため、キルンからの排ガスの一部を抽気しつつ４００～６００℃にまで一次冷却するためのプローブと、プローブで抽気し冷却された排ガスを３００～４００℃にまで二次冷却する冷却器（以下、「混合室」ともいう）とを備え、二段階で排ガスを冷却する塩素バイパスシステムが開示されている。

【0006】

しかしながら、混合室における二次冷却では、排ガスに対する冷却ガス（低温ガス）の量が一次冷風と比べて相対的に少ないため、排ガスと一次冷風との混合ガス（一次冷却後のガス）の冷却が不十分になりやすい。そのため、例えば、混合室の流路径を小さくして二次冷却ガスを複数口から吐出することで、排ガスとの混合性を改善する。また、特許文献２のように、二次冷却ガスの吐出口近傍領域のみを独立した流路に分割することで圧力損失を最小限に抑える技術が知られている。一方、混合室における二次冷却において、抽気ガス風量の増加により、当該箇所（プローブ出口～二次冷却ガス混合部）の冷却性能の悪化や圧損の増加が懸念される。

【0007】

よって、本発明の目的は、プローブの過度な大型化をすることなく、冷却性能を維持しつつ、圧力損失を抑えることができる塩素バイパスシステムの運転方法及び塩素バイパスシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の塩素バイパスシステムの運転方法は、キルンからの燃焼ガスの一部を抽気した抽気ガスに、一次冷風を混合して温度４５０～５５０℃にまで一次冷却するプローブと、
前記プローブで前記抽気ガスと前記一次冷風が混合された混合ガスに、二次冷風を混合して温度３００～４００℃にまで二次冷却する二次冷却器と、を備える塩素バイパスシステムの運転方法であって、
前記二次冷却器は、前記プローブに接続される筒状の混合室と、前記混合室内の前記混合ガスの流れ方向に対して直角方向、かつ前記混合ガスの流れの中心方向に向かって前記二次冷風を各々吐出する複数の吐出口とを有し、
前記混合室の入口における前記混合ガスの運動量に対する、前記複数の吐出口から吐出される前記二次冷風の総運動量の比が０．６～２．０を満たし、かつ前記混合室内の風速を前記混合室の内径で除した値が１０～５０（ｓ^－１）を満たす。

【0009】

また、本発明の塩素バイパスシステムは、キルンからの燃焼ガスの一部を抽気した抽気ガスに、一次冷風を混合して温度４５０～５５０℃にまで一次冷却するプローブと、
前記プローブに前記一次冷風を供給する一次冷風ファンと、
前記プローブで前記抽気ガスと前記一次冷風が混合された混合ガスに、二次冷風を混合して温度３００～４００℃にまで二次冷却する二次冷却器と、
前記二次冷却器に前記二次冷風を供給する二次冷風ファンと、
前記混合ガスと前記二次冷風が混合された二次冷却ガスを誘引する排気ファンと、
少なくとも前記一次冷風ファン、前記二次冷風ファン、及び前記排気ファンを制御する制御部と、を備え、
前記二次冷却器は、前記プローブに接続される筒状の混合室と、前記混合室内の前記混合ガスの流れ方向に対して直角方向、かつ前記混合ガスの流れの中心方向に向かって前記二次冷風を各々吐出する複数の吐出口とを有し、
前記混合室の入口における前記混合ガスの運動量に対する、前記複数の吐出口から吐出される前記二次冷風の総運動量の比が０．６～２．０を満たし、かつ前記混合室内の風速を前記混合室の内径で除した値が１０～５０（ｓ^－１）を満たす。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、プローブの過度な大型化をすることなく、冷却性能を維持しつつ、圧力損失を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る塩素バイパスシステムの一実施形態を表わす全体構成図

【図2】プローブから二次冷却器までの概略斜視図

【図3】二次冷風／抽気ガス運動量比と混合室内風速／混合室径の関係を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る塩素バイパスシステムの運転方法及び塩素バイパスシステムにおける一実施形態について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。

【0013】

図１は、本発明に係る塩素バイパスシステムの一実施形態を模式的に示す全体構成図である。塩素バイパスシステム１００は、キルン１の窯尻１ａから最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路から燃焼ガスＧ１の一部を抽気するプローブ２と、プローブ２に一次冷風Ｃ１を供給する一次冷風ファン３と、抽気ガスＧ２と一次冷風Ｃ１が混合された混合ガスＧ３を二次冷却する二次冷却器４と、二次冷却器４に二次冷風Ｃ２を供給する二次冷風ファン５と、混合ガスＧ３と二次冷風Ｃ２が混合された二次冷却ガスＧ４に含まれる粗紛Ａ１を分離する分級機としてのサイクロン６と、サイクロン６から排出された微粉Ａ２を含む排ガスＧ５を冷却する三次冷却器７と、三次冷却器７から排出された排ガスＧ６から微粉Ａ２を回収する集塵装置８と、集塵装置８の排ガスＧ７を誘引する排気ファン９と、排気ファン９の風速等を測定する計測器１０（風速計・温度計等）と、を備える。また、塩素バイパスシステム１００は、少なくとも一次冷風ファン３、二次冷風ファン５、及び排気ファン９を制御する制御部（不図示）を備えていてもよい。

【0014】

プローブ２は、窯尻１ａからキルン排ガス流路の一部として上方へ向かう立上がり部１ｂに突設されている。プローブ２の入口は、立上がり部１ｂ内のキルン排ガス流路に開口する。プローブ２による抽気率は、５％以上であり、好ましくは１０～１５％である。なお、抽気率は、窯尻１ａを単位時間に通過する燃焼ガスＧ１のガス風量（Ｎｍ３／単位時間）に対する、単位時間に抽気される抽気ガスＧ２のガス風量（Ｎｍ３／単位時間）の割合（比率）をいう。

【0015】

また、抽気ガスＧ２の抽気量は、２，５００Ｎｍ３／ｈ以上が好ましく、１０，０００Ｎｍ３／ｈ以上がより好ましい。抽気ガスＧ２の抽気量（風量）は、排気ファン９の出力を制御することにより、調整され得る。すなわち、排気ファン９の出力を変えることで、誘引される排ガスＧ５～Ｇ７、二次冷却ガスＧ４、混合ガスＧ３の風量を変えることができ、これに伴って抽気ガスＧ２の風量を変えることができる。

【0016】

図２は、プローブ２から二次冷却器４までの概略斜視図である。

【0017】

プローブ２は、燃焼ガスＧ１の一部を抽気した温度１０００～１２００℃の抽気ガスＧ２に、一次冷風ファン３から供給された一次冷風Ｃ１を混合して温度４５０～５５０℃に一次冷却する。この抽気ガスＧ２と一次冷風Ｃ１が混合されたガスを混合ガスＧ３と称する。

【0018】

二次冷却器４は、混合ガスＧ３に、二次冷風ファン５から供給された二次冷風Ｃ２を混合して温度３００～４００℃に二次冷却する。二次冷却器４は、プローブ２に接続される筒状の混合室４１と、混合室４１内の混合ガスＧ３の流れ方向に対して直角方向、かつ混合ガスＧ３の流れの中心方向に向かって二次冷風Ｃ２を各々吐出する複数の吐出口４２とを有する。

【0019】

混合室４１は、入口４１ａ及び出口４１ｂを有する。入口４１ａは、プローブ２の出口に接続され、混合ガスＧ３が入口４１ａから流入する。出口４１ｂは、サイクロン６に接続され、混合ガスＧ３と二次冷風Ｃ２が混合された二次冷却ガスＧ４が出口４１ｂから流出する。

【0020】

なお、本実施形態では、出口４１ｂが４つに分かれているが、これに限定されない。出口４１ｂが４つに分かれているのは、抽気ガスＧ２の増加に伴って二次冷却ガスＧ４が増加し、二次冷却ガスＧ４を４系統の排出設備（サイクロン６、三次冷却器７、及び集塵装置８等、図１では１系統のみ図示）で処理することを考慮したものであり、排出設備が１系統の場合には、出口４１ｂを分ける必要はない。

【0021】

混合室４１は、入口４１ａから上方へ延びる円筒部４１ｃと、円筒部４１ｃの上端から上方へ延びる第一拡径部４１ｄと、第一拡径部４１ｄの上端から上方へ延びる第二拡径部４１ｅとを備えている。出口４１ｂは、第二拡径部４１ｅの上端に設けられている。

【0022】

複数の吐出口４２は、円筒部４１ｃに穿設されている。本実施形態では、４つの吐出口４２が円筒部４１ｃの周方向に等間隔で設けられているが、これに限定されない。吐出口４２は、３つ以下でもよく、５つ以上でもよい。複数の吐出口４２は、円筒部４１ｃの延伸方向において略同じ位置に配置され、好ましくは同じ位置に配置されている。言い換えると、複数の吐出口４２は、円筒部４１ｃの延伸方向に対して垂直な同一面内に配置されていることが好ましい。複数の吐出口４２は、円筒部４１ｃ内の混合ガスＧ３の流れ方向に対して直角方向に二次冷風Ｃ２を各々吐出する。また、複数の吐出口４２は、円筒部４１ｃ内の混合ガスＧ３の流れの中心方向に向かって二次冷風Ｃ２を各々吐出する。二次冷風Ｃ２の風速は、２０～５０ｍ／ｓである。

【0023】

本発明は、混合室４１の入口４１ａにおける混合ガスＧ３の運動量ＭＧに対する、複数の吐出口４２から吐出される二次冷風Ｃ２の総運動量ＭＣの比（以下、「運動量比ＭＣ／ＭＧ」ともいう）と、混合室４１内の風速Ｖを混合室４１の内径Ｄで除した値（以下、「風速Ｖ／内径Ｄ」ともいう）とから算出されるパラメータが一定の範囲となるように運転を行うことで、プローブ２の過度な大型化をすることなく、冷却性能を維持しつつ、圧力損失を抑えることができる二段階で抽気ガスＧ２を冷却する塩素バイパスシステム１００を提供する。

【0024】

例えば、配管内の圧力損失は、管内風速（Ｑ／Ａ）の２乗で増加する。ここで、Ｑは風量であり、Ａは管路断面積である。そのため、配管径を大きくすると圧力損失が低減する。しかしながら、単純に配管径を大きくするだけでは、混合ガスＧ３の流れと二次冷風Ｃ２の吐出位置やその移動・拡散などの関係から混合性の悪化に繋がる。

【0025】

ところが、本発明者らは、鋭意検討の結果、塩素バイパスシステム１００を、運動量比ＭＣ／ＭＧが０．６～２．０を満たし、かつ風速Ｖ／内径Ｄが１０～５０（ｓ^－１）を満たすように、運転を行うことで、プローブ２の過度な大型化をすることなく、冷却性能を維持しつつ、圧力損失を抑えることができることが分かった（詳しくは後述の実施例を参照）。運動量比ＭＣ／ＭＧは、主に二次冷風ファン５の出力を制御することにより、調整される。また、風速Ｖ／内径Ｄは、主に二次冷風ファン５及び排気ファン９の出力を制御することにより、調整される。また、排気ファン９の出力が変化すると、抽気ガスＧ２の風量も変わるため、一次冷風ファン３及び二次冷風ファン５の出力を制御して一次冷風Ｃ１及び二次冷風Ｃ２の風量を調整する必要がある。

【0026】

なお、本明細書において、ガス（ここでは混合ガスＧ３、二次冷風Ｃ２）の（単位時間当たりの）運動量は、例えば、以下のように定義される。

【0027】

ガスの運動量[kg・m/s²]＝密度[kg/m³]×風速[m/s]×風量[m³/s]

【0028】

また、混合室４１内の風速Ｖは、円筒部４１ｃ内の風速であり、混合室４１の内径Ｄは、円筒部４１ｃの内径である。

【0029】

運動量比ＭＣ／ＭＧを小さくし過ぎると、混合ガスＧ３の運動量に対して二次冷風Ｃ２の運動量が小さいため、混合ガスＧ３と二次冷風Ｃ２の混合性が悪化する。そのため、運動量比ＭＣ／ＭＧは０．６以上である。

【0030】

運動量比ＭＣ／ＭＧを大きくし過ぎると、混合ガスＧ３の運動量に対して二次冷風Ｃ２の運動量が大きいため、混合室４１内を逆流する二次冷風Ｃ２が発生し、圧力損失の原因となり得る。そのため、運動量比ＭＣ／ＭＧの２．０以下であり、好ましくは１．１以下である。

【0031】

風速Ｖ／内径Ｄを小さくし過ぎると、混合室４１の内径Ｄが過大となり、設備の設置費用や維持費用の高額化をまねく。また、風速Ｖが遅いため、混合室４１内を逆流する二次冷風Ｃ２が発生し、圧力損失の増大の原因となり得る。そのため、風速Ｖ／内径Ｄは、１０（ｓ^－１）以上であり、好ましくは１８（ｓ^－１）以上である。

【0032】

風速Ｖ／内径Ｄを大きくし過ぎると、混合ガスＧ３の風速が二次冷風Ｃ２と比較して速すぎるため、二次冷風Ｃ２との混合性は悪化する。そのため、風速Ｖ／内径Ｄは、５０（ｓ^－１）以下であり、好ましくは４０（ｓ^－１）以下である。

【0033】

なお、吐出口４２の開口面積を変動させる不図示の可変ノズルを設け、二次冷風Ｃ２の風量を維持したまま風速Ｖのみを増加させることで運動量比ＭＣ／ＭＧを増加してもよい。

【実施例0034】

以下、本発明についてさらに詳細に説明するために具体的な実施例等を示すが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。

【0035】

本発明者らは、混合ガスＧ３と二次冷風Ｃ２の混合状態のシミュレーション解析を通じ、混合室４１における冷却効率改善に資する因子の探索を実施した。シミュレーション解析に用いたソフトウェアは、ＡＮＳＹＳ社製のＦｌｕｅｎｔ ２０２０ Ｒ２である。塩素バイパスシステム１００での抽気率は１０～１５％とした。また、混合室４１の入口４１ａにおける混合ガスＧ３の平均温度は５５０℃、出口４１ｂにおける平均温度は３５０℃である。抽気率１０％の条件では、抽気ガスＧ２は、温度１１５０℃、風量２６０Ｎｍ３／ｍｉｎ、一次冷風Ｃ１は、温度２０℃、風量３７０Ｎｍ３／ｍｉｎ、二次冷風Ｃ２は、温度２０℃、風量４３０Ｎｍ３／ｍｉｎとして実施した。抽気率１５％の条件では、各風量はその１．５倍とし、各所温度は同じとした。また、解析例３－１～３－４では、吐出口４２の開口面積を小さくし、二次冷風Ｃ２の風量を一定としつつ二次冷風Ｃ２の風速を高速化させた。各解析例の解析条件を表１に示す。

【0036】

【表1】

【0037】

本実施例では、混合室４１の入口４１ａから約１．３ｍ離れた評価面４１ｓ（図２を参照）における温度偏差と、混合室４１の入口４１ａと評価面４１ｓとの間での圧力損失について、混合室４１の内径Ｄ（表１では混合室径と表示、後述の表２も同様）や二次冷風Ｃ２の風速を変化させた際の挙動について解析した。

【0038】

評価面４１ｓにおける温度偏差は、混合ガスＧ３と二次冷風Ｃ２の混合度の指標と見なすことができ、温度偏差の値が小さいほど混合が進んでいると評価できる。また、混合室４１の入口４１ａから評価面４１ｓに至るまでの圧力損失が小さいほど、排気ファン９の動力を小さくすることができる（エネルギーロスが少ない）と評価できる。解析例の解析結果（温度偏差、圧力損失）を表２に示す。

【0039】

【表2】

【0040】

解析例１－１は、温度偏差及び圧力損失がいずれも問題ない水準の例である。表２において、温度偏差と圧力損失がいずれも解析例１－１（ブランク）を下回る、もしくは上回る場合は１０％以内に収まる解析例について「〇」とした。また、混合室４１内で逆流が発生した解析例は「△」とした。

【0041】

混合室径が１．１０ｍの場合、抽気率の増加に伴い混合室４１内を通過する風量が増加するため、解析例２－１のように、解析例１－１に比べ、温度偏差と圧力損失はいずれも増加した。一方、二次冷風Ｃ２の風速を１．５倍に高速化した場合、解析例３－１のように、解析例１－１に比べ、温度偏差は低下したが圧力損失は若干増加した。

【0042】

混合室径を０．８３ｍとした（小さくした）場合、混合ガスＧ３の運動量ＭＧが大きくなるため、二次冷風Ｃ２との混合が悪化傾向となり、解析例１－２、解析例２－２、解析例３－２のように、解析例１－１、解析例２－１、解析例３－１に比べ、温度偏差は大きくなった。また、混合室４１内の風速Ｖも速くなることから、圧力損失も増加した。

【0043】

混合室径を１．３８ｍとした(大きくした)場合、混合ガスＧ３の運動量ＭＧが小さくなるため、混合室４１内で二次冷風Ｃ２と十分に混合されるようになり、解析例１－３、解析例２－３、解析例３－３のように、解析例１－１、解析例２－１、解析例３－１に比べ、温度偏差は低下した。また、混合室４１内の風速Ｖが遅くなるため、圧力損失も低減した。

【0044】

混合室径を１．７５ｍとさらに大きくした場合、解析例１－４、解析例２－４、解析例３－４のように、解析例１－３、解析例２－３、解析例３－３に比べ、温度偏差は低減する一方、圧力損失は同程度となった。これは、混合ガスＧ３の運動量ＭＧが過度に小さくなり二次冷風Ｃ２の逆流が増加したためと考えられる。二次冷風Ｃ２の逆流は、温度偏差の低減には効果がある一方、圧力損失の原因となり得る。また、混合室４１の過度な大型化は、設備の設置費用や維持管理費用の高額化を招くおそれがある。

【0045】

以上の結果より、混合室４１の内径Ｄをブランクよりも大きくした水準(混合室径を１．３８ｍとした水準)では、抽気率を引き上げた場合であっても、温度偏差と圧力損失をブランク程度に抑えることができ、好適な条件といえる。

【0046】

次に、解析例の二次冷風／抽気ガス運動量比（運動量比ＭＣ／ＭＧ）と混合室内風速／混合室径（風速Ｖ／内径Ｄ）の関係を図３に示す。なお、表２中の判定結果（×、△、○）を表記した。二次冷風Ｃ２においては、二次冷風／混合ガスの運動量比ＭＣ／ＭＧが０．６～２．０かつ混合室内風速／混合室径（風速Ｖ／内径Ｄ）が１０～５０（ｓ^－１）の範囲（図３で破線の矩形枠で囲まれた範囲）であれば、抽気率、混合室径に関わらず温度偏差や圧力損失が好適な条件である。さらに、運動量比ＭＣ／ＭＧが０．６～１．１かつ混合室内風速／混合室径（風速Ｖ／内径Ｄ）が１８～４０（ｓ^－１）の範囲（図３で実線の矩形枠で囲まれた範囲）では、混合室４１内の逆流なども抑制でき、かつ混合室４１の過度な大型化を抑制できるため、より好ましいことが分かる。よって、この指標を用いることで、異なる混合室４１を有する塩素バイパスシステム１００であっても、塩素バイパスの十分な冷却を達成できる。

【0047】

以上のように、本実施形態に係る塩素バイパスシステム１００の運転方法は、キルン１からの燃焼ガスＧ１の一部を抽気した抽気ガスＧ２に、一次冷風Ｃ１を混合して温度４５０～５５０℃にまで一次冷却するプローブ２と、前記プローブ２で前記抽気ガスＧ２と前記一次冷風Ｃ１が混合された混合ガスＧ３に、二次冷風Ｃ２を混合して温度３００～４００℃にまで二次冷却する二次冷却器４と、を備える塩素バイパスシステム１００の運転方法であって、前記二次冷却器４は、前記プローブ２に接続される筒状の混合室４１と、前記混合室４１内の前記混合ガスＧ３の流れ方向に対して直角方向、かつ前記混合ガスＧ３の流れの中心方向に向かって前記二次冷風Ｃ２を各々吐出する複数の吐出口４２とを有し、前記混合室４１の入口４１ａにおける前記混合ガスＧ３の運動量ＭＧに対する、前記複数の吐出口４２から吐出される前記二次冷風Ｃ２の総運動量ＭＣの比ＭＣ／ＭＧが０．６～２．０を満たし、かつ前記混合室４１内の風速Ｖを前記混合室４１の内径Ｄで除した値が１０～５０（ｓ^－１）を満たす。

【0048】

この構成によれば、プローブ２の過度な大型化をすることなく、冷却性能を維持しつつ、圧力損失を抑えることができる。

【0049】

また、本実施形態に係る塩素バイパスシステム１００の運転方法においては、前記混合室４１の入口４１ａにおける前記混合ガスＧ３の運動量ＭＧに対する、前記複数の吐出口４２から吐出される前記二次冷風Ｃ２の総運動量ＭＣの比ＭＣ／ＭＧが０．６～１．１を満たし、かつ前記混合室４１内の風速Ｖを前記混合室４１の内径Ｄで除した値が１８～４０（ｓ^－１）を満たすことが好ましい。

【0050】

この構成によれば、混合室４１内の逆流なども抑制でき、かつ混合室４１の過度な大型化を抑制できる。

【0051】

また、本実施形態に係る塩素バイパスシステム１００の運転方法においては、前記二次冷風の風速は、２０～５０ｍ／ｓであることが好ましい。

【0052】

この構成によれば、混合室４１内の逆流を抑制できる。

【0053】

また、本実施形態に係る塩素バイパスシステム１００は、キルン１からの燃焼ガスＧ１の一部を抽気した抽気ガスＧ２に、一次冷風Ｃ１を混合して温度４５０～５５０℃にまで一次冷却するプローブ２と、前記プローブ２に前記一次冷風Ｃ１を供給する一次冷風ファン３と、前記プローブ２で前記抽気ガスＧ２と前記一次冷風Ｃ１が混合された混合ガスＧ３に、二次冷風Ｃ２を混合して温度３００～４００℃にまで二次冷却する二次冷却器４と、前記二次冷却器４に前記二次冷風Ｃ２を供給する二次冷風ファン５と、前記混合ガスＧ３と前記二次冷風Ｃ２が混合された二次冷却ガスＧ４を誘引する排気ファン９と、少なくとも前記一次冷風ファン３、前記二次冷風ファン５、及び前記排気ファン９を制御する制御部と、を備え、前記二次冷却器４は、前記プローブ２に接続される筒状の混合室４１と、前記混合室４１内の前記混合ガスＧ３の流れ方向に対して直角方向、かつ前記混合ガスＧ３の流れの中心方向に向かって前記二次冷風Ｃ２を各々吐出する複数の吐出口４２とを有し、前記混合室４１の入口４１ａにおける前記混合ガスＧ３の運動量ＭＧに対する、前記複数の吐出口４２から吐出される前記二次冷風Ｃ２の総運動量ＭＣの比ＭＣ／ＭＧが０．６～２．０を満たし、かつ前記混合室４１内の風速Ｖを前記混合室４１の内径Ｄで除した値が１０～５０（ｓ^－１）を満たす。

【0054】

この構成によれば、プローブ２の過度な大型化をすることなく、冷却性能を維持しつつ、圧力損失を抑えることができる。

【0055】

なお、塩素バイパスシステム１００の運転方法及び塩素バイパスシステム１００は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、塩素バイパスシステム１００の運転方法及び塩素バイパスシステム１００は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記した複数の実施形態の各構成や各方法等を任意に採用して組み合わせてもよいことは勿論である。

【符号の説明】

【0056】

１ ：キルン
１ａ ：窯尻
１ｂ ：立上がり部
２ ：プローブ
３ ：一次冷風ファン
４ ：二次冷却器
５ ：二次冷風ファン
６ ：サイクロン
７ ：三次冷却器
８ ：集塵装置
９ ：排気ファン
１０ ：計測器
４１ ：混合室
４１ａ ：入口
４１ｂ ：出口
４１ｃ ：円筒部
４１ｄ ：第一拡径部
４１ｅ ：第二拡径部
４１ｓ ：評価面
４２ ：吐出口
１００ ：塩素バイパスシステム
Ａ１ ：粗紛
Ａ２ ：微粉
Ｃ１ ：一次冷風
Ｃ２ ：二次冷風
Ｄ ：混合室の内径
Ｇ１ ：燃焼ガス
Ｇ２ ：抽気ガス
Ｇ３ ：混合ガス
Ｇ４ ：二次冷却ガス
Ｇ５ ：排ガス
Ｇ６ ：排ガス
Ｇ７ ：排ガス
ＭＣ ：二次冷風の総運動量
ＭＧ ：混合ガスの運動量
Ｖ ：混合室内の風速

【図1】

【図2】

【図3】