JP2001037686A - サイクロン型集塵装置 - Google Patents

サイクロン型集塵装置

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JP2001037686A
JP2001037686A JP11211539A JP21153999A JP2001037686A JP 2001037686 A JP2001037686 A JP 2001037686A JP 11211539 A JP11211539 A JP 11211539A JP 21153999 A JP21153999 A JP 21153999A JP 2001037686 A JP2001037686 A JP 2001037686A
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JP
Japan
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dust
dust collector
dust collecting
cyclone type
cylindrical portion
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JP11211539A
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English (en)
Inventor
Masakumi Hiroe
正九三 廣江
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AZU KIYARIA KK
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AZU KIYARIA KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 常用運転時に高い集塵効率を確保できる気体
流入速度を採用して、さらに高負荷運転を行っても前記
竜巻状の渦気流を発生させることなく、高負荷運転時に
おいても粉塵円盤をつくらせず、中心部における粉塵の
旋回速度を減速させ、粉塵の中心部での落下を促進す
る。 【解決手段】 集塵器本体内の中心部に、円筒部、流出
管、円錐部及び集塵口部の全長に亘って前記円筒部内径
の10%前後の外径をもった断面円形の棒状体を設置す
ることにより、該中心部における竜巻状の上昇渦気流を
抑制すると共に、同じく中心部における粉塵の旋回速度
を減速させ、粉塵の中心部での落下を促進するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体中に含まれる
粉塵を除去するサイクロン型集塵装置の改良技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】サイクロン型集塵装置は、化学工学の分
野でガス体中に含まれる固体粒子を分離する工程や、汚
泥乾燥技術分野で生ずる汚泥粉末から空気を分離すると
いった工程で、広く一般的に使用されているものであ
る。
【0003】サイクロン型集塵装置は、図2に示すよう
に、上蓋部3を有する上側の円筒部1及びこれに連なり
下端に集塵口部4を有する下側の円錐部2からなる集塵
器本体5と、円筒部1の外周に接線状もしくは渦巻状に
取付られて一般的には送風機(不図示)の出口側に接続
された流入管6と、上蓋部3を貫通して円筒部1内に同
心的に配設された流出管7と、前記円錐部2下端の集塵
口部4に接続された集塵室8とにより構成される可動部
分のない比較的簡単な構造のものである。
【0004】サイクロン型集塵装置は、原理的にいっ
て、前記送風機による吹込みによって流入管3を介して
集塵器本体5内に流入する含塵気体が上側の円筒部1及
び下側の円錐部2の内壁面に沿う回転気流となり、該回
転気流による遠心力のために固体粒子が外方へと分離さ
れ、これが壁面をつたわって集塵口部4を経て下部の集
塵室8へと落下集塵されるものである。
【0005】而して、サイクロン型集塵装置は、その特
性として、集塵の対象となる含塵気体の集塵器本体5内
への流入速度が大きい程遠心力がより大となって集塵効
率が高くなると考えられるが、実際には、必ずしもその
ようにならず、ある流入速度を越えると、急速に集塵効
率が低下するという現象がみられる。これには、次に述
べる二つの理由が考えられる。
【0006】集塵器本体5内への流入速度がある限度を
越えると、下側の円錐部2の下部において、旋回流の角
速度が過速状態となり、中心部が真空状態となって竜巻
状に巻き上る渦気流をつくることになると考えられ、こ
の渦気流が原因となって、いったんは遠心分離された粉
塵等の固体粒子がこの反転上昇する渦気流に同伴される
というのが第1の理由である。
【0007】また、同じく集塵器本体5内の円錐部2の
下部における、固体粒子の挙動について考察するに、図
3に示すように、固体粒子には、過速した旋回流の中で
生じる遠心力Fにより、接触する円錐部2内壁に沿って
発生する上向き分力G及び同じく内壁面と直交する方向
の分力Hに基づく摩擦抗力と、重力Wにより、同じく円
錐部2内壁に沿って発生する下向き分力U及び同じく内
壁面と直交する方向の分力Vに基づく摩擦抗力との4つ
の力が、釣りあった場所に図4に示すような粉塵の堆積
が生じ、この堆積が次第に中心部に向って成長するにつ
れて堆積粉塵が前記した反転上昇する渦気流に巻き上げ
られるというのが第2の理由である。
【0008】以上に説明した二つの理由から、集塵器本
体5内への流入速度の上限は、サイクロン型集塵装置各
部の設計寸法諸元にも、いくらかは依存するものの、経
験上からみて、いちおう20m毎秒程度がぎりぎりの限
界であって、負荷変動による流入速度の増加を考慮に入
れると15m毎秒程度が実用上の上限であると考えられ
ている。
【0009】ところで、サイクロン型集塵装置を使用す
る一般の装置においては、当然のことではあるが、負荷
の変動を避けることのできない場合が多い。特に、プラ
ントに熱を供給する燃焼装置の場合にあっては、ガスの
温度変化も含めると、極めて幅広いガス量の変動がある
ことから、これに付随させたサイクロン型集塵装置への
送風機も大きな負荷変動を伴うこととなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前記した負荷変動を伴
う送風機と組合せて稼働するサイクロン型集塵装置にお
いては、その高負荷時における集塵効率の低下は、ダス
トが外界に放出され環境への影響が大きいので、常用負
荷時における集塵効率を多少犠牲にしても集塵器本体5
内への流入速度は、いくらか低めに設定しなければなら
ない。
【0011】一方、前述したように、サイクロン型集塵
装置において、もし、高負荷運転時でも粉塵の巻き上げ
を無くすることができれば、常用運転時に高い集塵効率
を保持できる流入速度をもつサイクロン型集塵装置を、
そのまま高負荷時にも利用できることとなるから、その
実用上のメリットは大きい。
【0012】集塵器本体5内における粉塵の巻き上げ
は、前述したように、気体旋回流の中心部に発生する竜
巻状の渦気流によるものであり、この竜巻状の渦気流
は、気体旋回流の角速度が大きくなって真空度が増した
中心部において発生すると考えられるので、集塵器本体
内への流入速度の増加があっても前記渦気流の発生を抑
制できることが望ましい。
【0013】そこで、本発明の目的は、常用運転時に高
い集塵効率を確保できる気体流入速度を採用して、さら
に高負荷運転を行っても前記竜巻状の渦気流を発生させ
ることのないサイクロン型集塵装置を提供することにあ
る。
【0014】また、前記した従来の技術の項で説明した
集塵器本体5下側の円錐部2内壁傾斜面に発生する遠心
力による粉塵の堆積は、接触面での摩擦抵抗により回転
速度が減速し、そのため傾斜面に沿って落下する。しか
しながら、高負荷となって粉塵量が多い時は、前記粉塵
の堆積が次第に成長し、遂には中心部にまで達して回転
する円盤をつくり、この粉塵円盤の中心部から上昇する
渦気流に粉塵を供給することになる。
【0015】そこで、本発明の目的は、高負荷運転時に
おいても前記した粉塵円盤をつくらせず、中心部におけ
る粉塵の旋回速度を減速させ、粉塵の中心部での落下を
促進するようにしたサイクロン型集塵装置を提供するこ
とにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるサイクロン型集塵装置は、上蓋部を有
する上側の円筒部及びこれに連なり下端に集塵口部を有
する下側の円錐部からなる集塵器本体と、円筒部の外周
に接線状もしくは渦巻状に取付られた流入管と、上蓋部
を貫通して円筒部内に同心的に配設された流出管と、円
錐部下端の集塵口部に接続された集塵室とにより構成さ
れ、流入管を介して含塵気体を集塵気器本体内へ吹込む
ようにしたサイクロン型集塵装置において、集塵器本体
内の中心部に、前記円筒部、流出管、円錐部及び集塵口
部の全長に亘って前記円筒部内径の10%前後の外径を
もった断面円形の棒状体を設置することにより、該中心
部における竜巻状の渦気流を抑制すると共に、同じく中
心部における粉塵の旋回速度を減速させ、粉塵の中心部
での落下を促進するようにしたことを特徴とするもので
ある。
【0017】
【作用】サイクロン型集塵装置の集塵器本体内中心部に
円筒部、流出管、円錐部及び集塵口部の全長に亘って設
置される断面円形の棒状体の径は、円筒部では、その径
の10%未満で含塵気体流に対する影響力は少ないが、
円錐部下部においては、次第にその割合を増し、円錐部
の最下部では、その径の30%程度となり、含塵気流の
旋回速度を減速し集めた粉塵の集塵室への落下を促進さ
せる役割を果すこととなる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例のサイク
ロン型集塵装置の概略断面図を示す。このサイクロン型
集塵装置は上蓋部3を有する上側の円筒部1及びこれに
連なり下端に集塵口部4を有する下側の円錐部2からな
る集塵器本体5と、円筒部1の外周に接線状もしくは渦
巻状に取付られた流入管6と、上蓋部3を貫通して円筒
部1内に同心的に配設された流出管7と、前記円錐部2
下端の集塵口部4に接続された集塵室8と、集塵器本体
5内の中心部に円筒部1、流出管7、円錐部2及び集塵
口部4の全長に亘って円筒部内径の10%前後の外径を
もった断面円形の棒状体9と、により構成される。
【0019】図6に、サイクロン型集塵装置を適用した
汚泥乾燥設備のプロセスフロー図を示す。該汚泥乾燥設
備は、主に水分を含んだ汚泥を高温循環蒸気で乾燥させ
る多段乾燥機10と、高温の蒸気を循環させるための送
風機20と、循環蒸気の中に混入した粉塵を循環蒸気か
ら除去するサイクロン型集塵装置30と、循環蒸気を高
温に加熱するための加熱器40と、前記多段乾燥機10
からの乾燥汚泥を焼却すると共に、前記加熱器40を加
熱するための焼却炉50と、で構成される。
【0020】乾燥機10には、水分を含んだ汚泥と高温
の循環蒸気が供給され、汚泥は直接高温の循環蒸気に接
触し水分を蒸発させ、自らは乾燥汚泥となって排出され
る。一方、循環蒸気は乾燥汚泥と接触して少量の乾燥汚
泥粉末を粉塵としてとりこみ、含塵気体となって多段乾
燥機10から排気される。次いで含塵気体となった低温
の循環蒸気は、送風機20で加速されサイクロン型集塵
装置30内へ吹き込まれる。
【0021】サイクロン型集塵装置に吹き込まれる含塵
低温循環蒸気は、図2に示されるように流入管6を介し
て円筒部1に吹き込まれ、固体粒子は次第に下方の円錐
部2に旋回しつつ落下し、集塵口4を経て底部の集塵室
8に集められる。こうして、粉塵の除去された低温循環
蒸気は、再び上部の流出管7から排出され、この低温循
環蒸気を再び高温蒸気とするため加熱器40に供給され
る。ここで余剰となった低温蒸気は、加熱器40へ供給
される手前で分岐した管路を介して焼却炉50内へ投入
される。焼却炉50内での燃焼ガス及び余剰蒸気は煙道
を通って煙突から排出される。
【0022】加熱器40では、焼却炉50の燃焼ガスと
熱交換して循環蒸気は再び高温蒸気となり乾燥機10に
送り込まれる。
【0023】図5は、比較試験として前記汚泥乾燥設備
中に配設された従来のサイクロン型集塵装置30の概略
断面図を示す。このサイクロン型集塵装置30は上蓋部
3を有する上側の円筒部1及びこれに連なり下端に集塵
口部4を有する下側の円錐部2からなる集塵器本体5
と、円筒部1の外周に接線状もしくは渦巻状に取付られ
た流入管6と、上蓋部3を貫通して円筒部1内に同心的
に配設された流出管7と、前記円錐部2下端の集塵口部
4に接続された集塵室8とにより構成される。
【0024】本サイクロン型集塵装置30の仕様は、円
筒部1の径D1が1000mm、高さH1が1000mmで、
円錐部2の最下部の径D2が300mm、高さH2が180
0mmである。流入管6は縦aが600mm、横bが200
mmの断面矩形状をなし、流出管7は径D3が425mmの
円筒状である。
【0025】上記のサイクロン型集塵装置30を配設し
た汚泥乾燥設備において、サイクロン型集塵装置30の
使用条件は、過熱蒸気流量3500kg/hで、入口温度
130℃に対し1.43m3/sec の供給流量、即ちサ
イクロンの粉塵巻上げを恐れ、流入管6の入口速度が1
1.9m/sec という低い値になるように設定された。
このような常用運転条件のもとで、サイクロン型集塵装
置30の出入口で粉塵の計測をしたところ、入口粉塵濃
度1.0〜1.5g/m3に対し、出口粉塵濃度〜0.
3g/m3であり、この出口粉塵濃度は、一応環况汚染
防止基準からみて許容範囲内であった。サイクロンの粉
塵巻上げはなく,十分な集塵効率を示した。
【0026】その後、上記汚泥乾燥設備の処理能力を増
加させることが必要となり、送風機20の仕様を変更す
ることとなった。この時のサイクロン型集塵装置30の
使用条件は、過熱蒸気流量4200kg/hと、さらに処
理能力増強のため焼却炉50からの熱ガス流量680kg
/hとを合わせた循環蒸気等で、入口温度160℃に対
し2.5m3/sec の供給流量となった。この時の流入
管6の入口速度は、20.8m/sec に達し、粉塵の計
測をしたところ、本サイクロン型集塵装置30では入口
粉塵濃度1.5〜2.0g/m3に対し、出口粉塵濃度
0.8〜1.0g/m3となり、前記の許容範囲を大き
く超えて集塵効率は極端に悪化していることが判明し
た。
【0027】上記した汚泥乾燥設備の処理能力増加に伴
う集塵効率の悪化を改善する目的で、このような集塵効
率の悪化を引き起こしたと考えられる集塵器本体5の中
心部を上昇する気流による粉塵の巻き上げを防ぐため
に、本発明に基づいて図1に示すように、従来の図5に
示すサイクロン型集塵装置30を用い、該装置の中心部
に、円筒部1、流出管7、円錐部2及び集塵口部4の全
長に亘って断面円形の棒状体9を設置した。該棒状体9
の径は、円筒部1の径の10%未満で、円錐部2の最下
部では円錐部2の径の30%程度となるように、76m
mとした。
【0028】本実施例のサイクロン型集塵装置30を、
上記のような処理能力増強後の汚泥乾燥装置の流動条件
の下で使用し、粉塵の計測をしたところ、入口粉塵濃度
1.5〜2.0g/m3に対し、出口粉塵濃度は〜0.
3g/m3と抑えられ十分な集塵効率を得ることができ
た。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、竜巻状の渦流の発生を
防止することができると共に、サイクロン型集塵装置の
中心部にまで円盤状の粉塵を形成させずに、粉塵をすみ
やかに集塵室に落下させ、集塵効率を良くすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のサイクロン型集塵装置の側断
面図。
【図2】従来のサイクロン型集塵装置の側断面概念図。
【図3】サイクロン型集塵装置の円錐部の壁面で、回転
している固体粒子が受ける力の原理図。
【図4】サイクロン型集塵装置の円錐部下部に堆積する
粉塵の形態。
【図5】従来のサイクロン型集塵装置の側断面図。
【図6】汚泥乾燥設備のプロセスフロー図。
【符号の説明】
1…円筒部 2…円錐部 3…上蓋部 4…集塵口 5…集塵器本体 6…流入管 7…流出管 8…集塵室 9…棒状体 10…乾燥機 20…送風機 30…サイクロン型集塵装置 40…加熱器 50…焼却炉

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上蓋部を有する上側の円筒部及びこれに
    連なり下端に集塵口部を有する下側の円錐部からなる集
    塵器本体と、円筒部の外周に接線状もしくは渦巻状に取
    付られた流入管と、上蓋部を貫通して円筒部内に同心的
    に配設された流出管と、円錐部下端の集塵口部に接続さ
    れた集塵室とにより構成され、流入管を介して含塵気体
    を集塵器本体内へ吹込むようにしたサイクロン型集塵装
    置において、 集塵器本体内の中心部に、前記円筒部、流出管、円錐部
    及び集塵口部の全長に亘って前記円筒部内径の10%前
    後の外径をもった断面円形の棒状体を設置することによ
    り、該中心部における竜巻状の上昇渦気流を抑制すると
    共に、同じく中心部における粉塵の旋回速度を減速さ
    せ、粉塵の中心部での落下を促進するようにしたことを
    特徴とするサイクロン型集塵装置。
JP11211539A 1999-07-27 1999-07-27 サイクロン型集塵装置 Pending JP2001037686A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010252998A (ja) * 2009-04-24 2010-11-11 Hitachi Appliances Inc 電気掃除機
KR101344148B1 (ko) 2013-05-09 2014-01-15 김점희 다목적 원심 집진기
CN110505827A (zh) * 2017-04-20 2019-11-26 创科(澳门离岸商业服务)有限公司 吸尘器

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