JP2001179133A

JP2001179133A - サイクロン

Info

Publication number: JP2001179133A
Application number: JP36722999A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Hirai; 悦郎平井; Katsuhiko Yamada; 勝彦山田; Tadaaki Tamura; 忠昭田村; Shinji Nanba; 晋司難波; Tatsuki Oka; 龍樹岡; Mizuhiko Tanaka; 瑞彦田中
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】円筒部内におけるガスの衝突による渦の発生
を防止することにより圧損を逓減することの可能なサイ
クロンを提供する。【解決手段】粒状物質が混入されたガスは円筒部２１
１に導入された後、上面被い板２１２の勾配に従って円
筒部を約１周旋回する間に導入路１２の下面被い板１２
２の位置まで下降するので、導入路から導入されたガス
と円筒部を約１周旋回したガスとの直接衝突による渦の
発生が防止されるので、圧損を逓減することが可能とな
る。さらに導入路と内筒部１１４の間の開口を塞ぎ板２
１３で塞ぐことにより高温ガスが外部に漏洩することを
防止することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はサイクロンに関わ
り、特に圧損を逓減したサイクロンに関する。

【０００２】

【従来の技術】セメントプラントにおいては、サイクロ
ンを５段カスケード接続したプレヒータが使用されるこ
とが多い。図１は従来のサイクロンの上面図および正面
図であって、上流側サイクロン１０と下流側サイクロン
１１とは導入管１２を介してカスケードに接続されてい
る。なお、上流側サイクロン１０と下流側サイクロン１
１とは同一の構造を有するので、下流側サイクロン１１
の構造を説明する。

【０００３】即ち、サイクロン１１は、上面が覆われて
いる円筒部１１１、円筒部１１１の下部に接続されるコ
ーン部１１２、コーン部１１２の先端に設置された集塵
孔１１３、円筒部１１１内に円筒部１１１と同心に設置
される内筒部１１４、および内筒部１１４の上部に接続
される出口管１１５で構成される。上流側サイクロン１
０のコーン部１０２の壁面を滑り落ちてきた粒状物質ａ
は上流側サイクロン１０の集塵孔１０３に収拾される。
そして粒状物質ａは、上流側サイクロン１０の集塵孔１
０３に接続されるシュート１０７を介して、導入管１２
の中に投入される。

【０００４】導入管１２には高温ガス（摂氏３００〜７
００度）が流れており、上流側サイクロン１０で収集さ
れ、シュート１０７から投入された粒状物質ａを加熱す
る。そして、高温ガスと粒状物質ａの混合体は下流側サ
イクロン１１の円筒部１１１に供給される。なお、導入
管１２はサイクロン入口部１１６において円筒部１１１
の接線に沿って円筒部１１１に接続されるので、高温ガ
スと粒状物質ａの混合体は円筒部１１１の内部を旋回す
る。

【０００５】従って、旋回による遠心力によって高温ガ
スと粒状物質ａは分離され、粒状物質ａは円筒部１１１
の周壁に衝突し、コーン部１１２の壁面を滑り落ちて、
集塵孔１１３に収拾される。円筒部１１１内の高温ガス
は、円筒部１１１およびコーン部１１２を１〜３回旋回
しながら下降し、コーン部１１２の中央部で反転して上
昇し、内筒部１１４および出口管１１５を介して、さら
に下流のサイクロンの導入管（図示せず）に導かれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のサイクロンにあっては、導入管１２から円筒部１１
１に供給される混合体の流れと円筒部１１１を旋回して
きた混合体の流れが図１のＡ部において衝突して渦が発
生し、圧損が生じることは回避できない。この圧損は１
サイクロン当たり約１２０ｍｍＡｑであり、５機のサイ
クロンをカスケード接続した場合には合計の圧損は６０
０ｍｍＡｑに達するため、高温ガスを圧送するための送
風機の揚程を大きくしなければならないだけでなく、送
風機の運転経費が上昇する。

【０００７】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、渦の発生を防止することにより圧損を逓減するこ
との可能なサイクロンを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るサイク
ロンは、粒状物質が混入されたガスを導入するガス導入
路と、粒状物質が混入されたガスが内部を流れる円筒部
と、円筒部と同心に配置されガス導入路との接続部にお
いては円筒部より大なる半径を有し略３６０度旋回して
ガス導入路高さ下降して円筒部に接し内部を粒状物質が
混入されたガスが螺旋状に下降旋回するリンデン形状の
螺旋部と、円筒部の下部に接続されガスから分離された
粒状物質を捕集するコーン部と、コーン部の下部に設置
されコーン部で捕集された粒状物質を集積する集積孔
と、螺旋部及び円筒部の略中心部に挿入され粒状物質が
分離された後のガスを円筒部から排出する内筒部と、を
具備する。

【０００９】本発明にあっては、螺旋部は旋回する間に
ガス導入路の高さだけ降下するのでガス導入路から導入
されるガスと螺旋部を一周したガスとの衝突が防止さ
れ、圧損が低減される。第２の発明に係るサイクロン
は、ガス導入路と前記内筒部との間の開口を塞ぐ塞ぎ板
をさらに具備する。

【００１０】第３の発明に係るサイクロンは、内筒部の
長さ（Ｌ）とガス導入路の高さ（Ｈ）の比（Ｌ／Ｈ）が
０．８〜２の範囲である。第４の発明に係るサイクロン
は、円筒部及び前記螺旋部の合計高さ（ｈ）と円筒部の
直径（ｄ）の比（ｈ／ｄ）が０．８〜１．７５の範囲で
ある。第５の発明に係るサイクロンは、螺旋部の高さ
（Ｈ’）とガス導入路の高さ（Ｈ）の比（Ｈ’／Ｈ）が
１．５以下である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図２は本発明に係るサイクロンの
上面図および正面図、ならびに図３は本発明に係るサイ
クロンの円筒部の斜視図であって、図１と同一の要素に
ついては同一の参照番号を使用する。即ち、本発明に係
るサイクロンは、従来のサイクロンに対して円筒部２１
１の上部に螺旋部２１２を有する構成が相違する。

【００１２】本発明に係るサイクロンは内筒部１１４と
同心に配置される円筒部２１１と、サイクロン入口部１
１６においては円筒部２１１より大きい半径を有し、サ
イクロン入口部１１６から略３６０度回転した位置で円
筒部２１１に接する螺旋状の螺旋部２１２とで構成され
る。なお、サイクロン入口部１１６には導入路１２に接
続される。

【００１３】サイクロン入口部１１６及び螺旋部２１２
の上面を被う上面被い板２１４は矩形断面の導入路１２
の上面１２１に接続され、内筒部１１４の周囲を螺旋状
に降下し、略３６０度回転した位置で導入路１２の下面
１２２に接続される。即ち、螺旋部２１２は略３６０度
回転する間にサイクロン入口部１１６の高さだけ下降す
る。

【００１４】導入路１２の外壁はサイクロン入口部１１
６、螺旋部２１２及び円筒部２１１の外壁と連続的に接
続される。また、導入路１２の内壁はサイクロン入口部
１１６の内壁に接続され、サイクロン入口部１１６の内
壁は塞ぎ板２１３によって内筒部１１４に滑らかに接し
ており、螺旋部２１２の下面と円筒部２１１の上面の間
の隙間は適宜の塞ぎ板２１５によって塞がれている。

【００１５】高温ガスは正圧に加圧されている場合が普
通であるので、少量であっても高温ガスが周囲に漏洩す
ることは望ましくないため、本発明に係るサイクロンで
はこれらの隙間を塞ぎ板２１３及び２１５を塞いでい
る。この結果、高温ガスと粒状物質ａの混合体は、導入
路１２及びサイクロン入口部１１６を介して螺旋部２１
２に導かれると、螺旋部２１２内を旋回下降する。

【００１６】内筒部１１４を約１周すると導入路１２の
高さだけ下降するので、導入路１２から供給される混合
体と円筒部２１１を約１周旋回した後の混合体とが直接
衝突することが防止され、渦は発生せず圧損を逓減する
ことが可能となる。図４は従来型（図１）のサイクロン
と本発明に係るサイクロンの特性グラフであって、横軸
にサイクロン出入口間に発生する差圧を、縦軸に粒状物
質ａの捕集効率をとる。

【００１７】即ち捕集効率が飽和するまでは、圧損が同
一であれば捕集効率は本発明に係るサイクロンの方が従
来型よりも約５％向上すること、同一の捕集効率を達成
しようとすれば本発明に係るサイクロンの方が従来型よ
りも圧損は減少することがわかる。なお、上記実施形態
においては、上面被い板２１３を螺旋部２１２と内筒部
１１４の間に螺旋部２１および内筒部１１４側壁に対し
直角に配置しているが、外側に向かって上昇もしくは下
降するように傾斜して配置してもよい。

【００１８】さらに、本発明に係るサイクロンの螺旋部
２１２の勾配は特に規定されないが、一定勾配であって
も、一定勾配でなくてもよい。即ち部分的に急勾配であ
り、他の部分で緩勾配であってもよい。次に、本発明に
係るサイクロンの最適形状について検討する。まず、内
筒部１１４の長さ“Ｌ”とサイクロン入口部１１６の高
さ“Ｈ”の関係について検討する。

【００１９】図５は内筒部１１４の長さ“Ｌ”とサイク
ロン入口部１１６の高さ“Ｈ”の比“Ｌ／Ｈ”と出入口
間圧損との関係を示すグラフであって、横軸に“Ｌ／
Ｈ”を、縦軸に出入口間圧損をとる。比“Ｌ／Ｈ”が大
であるときは、内筒部１１４の長さ、ひいては円筒部２
１の長さが増し、サイクロン自体の形状が大となるため
経済的に不利となる。

【００２０】逆に比“Ｌ／Ｈ”が小であるときは、高温
ガスと原料粒子ａの混合体に十分な旋回力が付与されな
いうちに混合体が内筒部１１４から排出される可能性が
増大するので、捕集効率が低下してしまう。本発明に係
るサイクロンにあっては、比“Ｌ／Ｈ”を０．８〜２．
０の範囲に設定すれば、経済性及び捕集効率を損なうこ
となく出入口間圧損を従来型の出入口間圧損より小とす
ることが可能となる。

【００２１】次に、螺旋部２１２上端から円筒部２１１
の下端までの長さ“ｈ”と円筒部２１１の直径 “ｄ”
の関係について検討する。図６は螺旋部２１２上端から
円筒部２１１の下端までの長さ“ｈ”と円筒部２１１の
直径“ｄ”の比“ｈ／ｄ”と捕集効率の関係を示すグラ
フであって、横軸に比“ｈ／ｄ”を、縦軸に捕集効率を
とる。

【００２２】このグラフから比“ｈ／ｄ”が１．７５以
下であるときに従来型サイクロン以上の捕集効率が達成
されることが判る。しかし、比“ｈ／ｄ”を必要以上に
小としても捕集効率が飽和してしまうだけでなく、サイ
クロンが偏平形状となり設置面積が増大する。従って本
発明に係るサイクロンにあっては、比“ｈ／ｄ”を０．
８〜１．７５の範囲に設定すれば設置面積を抑制しつつ
捕集効率を向上することが可能となる。

【００２３】最後に、サイクロン入口部１１６の高さ
“Ｈ”と螺旋部２１の高さ“Ｈ’”の関係について検討
する。なお、図２においては螺旋部２１２上端から円筒
部２１１の下端までの長さ“ｈ”と螺旋部２１２の高さ
“Ｈ’”は等しい場合を示しているが、一般的にはｈ≧Ｈ’ である。

【００２４】即ち、螺旋部２１２の高さ“Ｈ’”とサイ
クロン入口部１１６の高さ“Ｈ”の比“Ｈ’／Ｈ”を極
端に大きくすると螺旋部２１２の高さが大となってサイ
クロン自体の形状が大となるため経済的に不利となるだ
けでなく、流路の勾配が急になりすぎてかえって圧損が
増大するおそれもある。従って本発明に係るサイクロン
にあっては、比“Ｈ’／Ｈ”を１．５以下に設定するこ
とが望ましい。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係るサイクロンによれば、粒状
物質が混入されたガスは螺旋部に導入された後、螺旋部
を約１周旋回する間にガス導入路の高さだけ下降するの
で、導入路から導入されたガスと円筒部を約１周旋回し
たガスとの直接衝突による渦の発生が防止されるので、
圧損を逓減することが可能となる。

【００２６】さらに、螺旋部で下向きの流れが発生する
ため粒状物質の上方への飛散を抑制し捕集効率を向上す
ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のサイクロンの上面図および正面図であ
る。

【図２】本発明に係るサイクロンの上面図および正面図
である。

【図３】本発明に係るサイクロンの円筒部の斜視図であ
る。

【図４】本発明に係るサイクロンと従来型サイクロンの
特性グラフである。

【図５】Ｌ／Ｈと出入口間圧損の関係を示すグラフであ
る。

【図６】ｈ／ｄと捕集効率の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１１２…コーン部１１３…集塵部１１４…内筒部１１５…出口管１１６…導入路２１１…円筒部２１２…螺旋部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田村忠昭広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者難波晋司広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者岡龍樹広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者田中瑞彦広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島製作所内Ｆターム(参考） 4D053 AA03 AB01 BA01 BB02 BC01 BD04 CA06 CB14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒状物質が混入されたガスを導入するガ
ス導入路と、粒状物質が混入されたガスが内部を流れる円筒部と、前記円筒部と同心に配置され、前記ガス導入路との接続
部においては前記円筒部より大なる半径を有し、略３６
０度旋回して前記ガス導入路高さ下降して前記円筒部に
接し、内部を粒状物質が混入されたガスが螺旋状に下降
旋回するリンデン形状の螺旋部と、前記円筒部の下部に接続され、ガスから分離された粒状
物質を捕集するコーン部と、前記コーン部の下部に設置され、前記コーン部で捕集さ
れた粒状物質を集積する集積孔と、前記螺旋部及び前記円筒部の略中心部に挿入され、粒状
物質が分離された後のガスを前記円筒部から排出する内
筒部と、を具備するサイクロン。
【請求項２】前記ガス導入路と前記内筒部との間の開
口を塞ぐ塞ぎ板をさらに具備する請求項１に記載のサイ
クロン。
【請求項３】前記内筒部の長さ（Ｌ）と前記ガス導入
路の高さ（Ｈ）の比（Ｌ／Ｈ）が０．８〜２の範囲であ
る請求項１に記載のサイクロン。
【請求項４】前記円筒部及び前記螺旋部の合計高さ
（ｈ）と前記円筒部の直径（ｄ）の比（ｈ／ｄ）が０．
８〜１．７５の範囲である請求項１に記載のサイクロ
ン。
【請求項５】前記螺旋部の高さ（Ｈ’）と前記ガス導
入路の高さ（Ｈ）の比（Ｈ’／Ｈ）が１．５以下である
請求項１に記載のサイクロン。