JP2690319B2 - サイクロン - Google Patents

サイクロン

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JP2690319B2
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    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス流中に浮遊している微粉状の物質を処
理する集塵サイクロンに関する。一般に、かようなサイ
クロンは、この数十年来、セメント等の原料を焼成して
クリンカにするロータリキルンおよび／又はIX焼器の前
に設置される予熱装置と一体に組付けられて使用されて
いる。かようなサイクロンは、予熱する目的で、加熱空
気又はガス中の浮遊物から原料を沈澱させるための最適
な容器として働いている。この形式のサスペンションプ
リヒータは、単段形又は例えば４段又は５段といった多
くのサイクロン段を備えた多段形として用いることがで
き、英国特許第1434091号および第1453215号明細書にも
開示されている。予熱器用の集塵サイクロンとして従来
一般に好ましいものと考えられているサイクロンは、垂
直軸線と接戦方向の加熱空気入口とを備えた逆流形のサ
イクロンであり、この種のサイクロンは例えば、特開昭
55−84162号公報（第１図〜第４図）および「セメント
データブック」（“Cement Data Book"、第２版、第494
頁〜496頁、1977年、マクドナルドアンドエバンス社
刊）に開示されている。
プリヒータキルンシステムにおいては、該システムを
通るガスの圧力降下と、該システムの最も経済的な運転
方法との間には緊密な関係がある。サスペンションプリ
ヒータを用いてキルンの寸法を小型化することおよび静
止形の予IX焼器を用いることによって圧力降下量が大き
くなり（圧力降下のほとんどはプリヒータ内で生じ
る）、現在ではかようなシステムにおいて700〜1,000mm
WG（28〜40インチWG）の圧力降下が生じることは許容で
きるものと考えられている。キルンの排気ガスの対応す
る比エネルギは10〜15KWh/mt（０〜14KWh/st）に達する
ため、圧力降下量の小さなプリヒータを用いることによ
ってこのエネルギ消費を低減することが望まれている。
しかしながら、従来公知のサイクロン構造では、サイ
クロン内でのガス流の滞留時間を長くするために、ガス
の中央出口パイプにサイクロン内への突出延長部が設け
られているにもかかわらず、サスペンション（ガス流）
の入口から直接サイクロン供給されてガスの中央出口パ
イプへと流れるサスペンションの比較的大量の部分がド
ローバックすなわち引戻されてしまうという問題があっ
た。このため、サスペンションの引戻される部分がサイ
クロン内に留まっている滞留時間が非常に短くなってし
まうことに加え、中央出口パイプの突出部が急速に摩耗
されてしまい、プリヒータ内での圧力降下量を小さくし
ようとする努力が妨げられる。
しかしながら、このサスペンションの引戻し（ドロー
バック）の問題は、公知の形式のサイクロンよりも高い
分離効率をもつ集塵サイクロンを特にプリヒータの下段
に使用する場合に生じるものである。また、中央のガス
出口パイプの突出部の寿命は、該突出部を耐熱鋼で作っ
た場合であってもきわめて短いものであるから、突出部
を備えていないサイクロンを使用することが望まれてい
る。
従って本発明の目的は、プリヒータ内の加熱ガス流中
に浮遊している微粉状の原料を処理するのに使用でき、
かつ、高い分離効率を有していると共に中央パイプに突
出部を設ける必要のない集塵サイクロンを提供すること
にある。本発明のこの目的は、ガス流中に浮遊する微粉
状物質を分離するサイクロンであって、垂直軸線を備え
た円筒状のチャンバと、該チャンバの底部において下向
きにテーパしている沈澱物質の出口と、前記チャンバの
頂部に設けられたガスの中央出口と、ガス流をチャンバ
の側壁の上方部分に導入する接線方向に配置された入口
ダクトを有するサイクロンにおいて、前記チャンバには
ガス流の入口が開口しており、該入口は、チャンバの軸
線に最も近い上方部分が面取りされた壁で形成されてお
り、この面取りされた壁はガス流の方向においてチャン
バの下方にかつ半径方向外方に傾斜していることを特徴
とするサイクロンにより達成される。
このように構成することによって、入口ダクトを通っ
てサイクロン内に流入するサスペンションの流れは、こ
の流れをチャンバの内面（通常円筒状をなしている管状
のチャンバ壁の内面）に向って半径方向外方にかつチャ
ンバ内で下向きに押しやる偏向作用を受ける。このた
め、サイクロン内での長い滞留時間が得られ、高度に物
質を分離することができる。
入口ダクトがチャンバに開口している箇所において、
入口ダクトの底部を、チャンバの半径方向に向って下向
きに傾斜させておくのが望ましい。このように構成する
ことによって、好ましからざる大きな水平の棚（この棚
上に集塵された物質が堆積してしまうことになる）がサ
イクロン内に形成されることを避けることができる。
面取りされた壁は、該壁の直ぐ上流側の入口ダクトの
断面積の20％以内を遮閉することができる。障害物の形
状は、チャンバに向って入口ダクトに沿って見た場合、
入口の断面形状が広く用いられている長方形のスロープ
であるならば三角形状にすることができ、あるいは、入
口が丸い形式のものであるならば円形のセグメントにす
ることもできる。面取りされた壁のガス流の方向の長さ
は、該面取りされた壁の下流側縁部の長さの２倍以内に
するのが望ましい。
障害物によって入口ダクトの断面積の20％以上を遮閉
すると、本発明のサイクロン構造により得られる好まし
い効果を発揮し得なくなるほどの圧力降下をサイクロン
内に発生させることになってしまう。
本発明のサイクロンをパイロットプラントで試験した
ところ、公知のサイクロンに比べ、円筒状のチャンバの
直径を25％だけ小さくしたにもかかわらず、分離効率を
92％に維持しつつ、圧力降下を20〜25％だけ低減するこ
とができた。
以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
第1a図および第1b図に示す逆流形サイクロンは、垂直
軸線を備えた円筒状のチャンバ１と、コーン形の底部２
と、サイクロン内に沈澱した物質の出口３と、チャンバ
１内に突出している突出部を備えていてサイクロンの排
気ガス出口として機能する中央パイプ４と、処理された
原料が浮遊している加熱空気又はガスの長方形の入口５
とから構成されており、該入口５は加熱空気ダクト６の
下流側端部を形成している。ダクト６からこのサイクロ
ンに供給された浮遊物質は、その大部分が接線方向に導
入されることはなく、入口５から直接的に中央パイプ４
に導かれる。このとき浮遊物質は、サイクロン容器内で
多くの滞留時間を費すことなくしてサイクロン容器から
出て行くが、加熱空気やガスの流れから分離して沈澱す
ることなく、依然としてこれらの空気やガス内に浮遊し
ている状態にある。この好ましからざる状態は、中央パ
イプ４が何らかの理由によってサイクロン内に突出して
いない場合に更に著しくなる。
この公知のサイクロンと同様に、第2a図および第2b図
に示すサイクロンも、垂直軸線を備えた円筒状のチャン
バ１と、物質の出口３を備えたコーン形の底部２と、ガ
ス排気ダクトとして機能する中央パイプ４（該中央パイ
プ４はチャンバ１内への突出部を備えていない）と、加
熱空気ダクト６の端部を形成しているサスペンション入
口５とを有している。図示のサスペンション入口５は長
方形方式のものであるが、台形のような形状に変形され
ている。すなわち、入口５の、サイクロンの軸線に最も
近い上方部に三角形状の障害物７が設けてある。この障
害物７は、第2b図から明らかなように、円筒状の側壁12
（第2a図）を面取りして延長したような形状をなしてお
り、入口開口の一部を構成する下流側縁部８を備えてい
る。この縁部８は、図示のように、水平に対して約45゜
の角度で傾斜している。
円筒状のサイクロンチャンバ１の内側に好ましくない
棚状の構造（第1a図参照）が形成されることを避けるた
めに、入口５の底部10は、第2a図示すように、チャンバ
１の半径方向内方に向って下向きに傾斜した内面を形成
している。この傾斜内面の傾斜角度は、図示のように約
50゜とするのが好ましい。
本発明のサイクロンの他の特徴は、サスペンション入
口５からの放出が行なわれる円筒状チャンバの上方部分
12の直径に比べ、円筒状チャンバの主要部１の直径を小
さくできるために、容器全体の大きさをかなり小さくで
きることである。
障害物７は、加熱空気ダクト６の頂壁が障害物７の下
流側縁部すなわち自由縁部８に向って斜行するように、
加熱空気ダクト６の頂壁の面取り部９により形成されて
いる。この面取り部９の長さは、縁部９の長さの約２倍
である。
縁部８と共にこの面取り部９は、サイクロンに流入す
るサスペンションの流れに対して、第2b図に流れの一部
を点線11で示すように、チャンバ１の壁の内面に対して
流れを外方に旋回させかつサイクロンの中に向って下向
きに偏向させるように滑らかに使用する。これにより、
容器の全内部空間が有効に利用されると共にサイクロン
内でのサスペンションの滞留時間を増大できるため、圧
力損失を低減できかつサスペンションからの浮遊物質の
分離集塵効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1a図は、従来の典型的な集塵サイクロンを示す側面図
である。 第1b図は、第1a図のサイクロンの平面図である。 第2a図は、本発明による集塵サイクロンの一例を示す側
面図である。 第2b図は、第2a図のサイクロンの平面図である。 １……チャンバ、３……物質の出口、４……中央パイ
プ、５……サスペンション入口、７……障害物、８……
障害物の縁部、９……ダクトの頂壁の面取り部。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ガス流中に浮遊する微粉状物質を分離する
    サイクロンであって、垂直軸線を備えた円筒状のチャン
    バと、該チャンバの底部において下向きにテーパしてい
    る沈殿物質の出口と、前記チャンバの頂部に設けられた
    ガスの中央出口と、ガス流をチャンバの側璧の上方部分
    に導入する接線方向に配置された入口ダクトとを有する
    サイクロンにおいて、 前記チャンバにはガス流の入口が開口しており、該入口
    は、チャンバの軸線に最も近い上方部分が面取りされた
    壁で形成されており、この面取りされた壁はガス流に前
    記チャンバの壁の内面に対して流れを外方に、且つ前記
    サイクロンの中に向かって下向きに向きを変える偏向力
    を与えるようにしたことを特徴とするサイクロン。
  2. 【請求項２】前記入口ダクトが前記チャンバ内に開口し
    ており、入口ダクトの底部がチャンバの半径方向内方に
    向って下向きに傾斜していることを特徴とする請求項
    （１）に記載のサイクロン。
  3. 【請求項３】前記面取りされた壁は、該壁の直ぐ上流側
    の入口ダクトの断面積の20％以内を遮閉していることを
    特徴とする請求項（１）又は（２）に記載のサイクロ
    ン。
  4. 【請求項４】前記面取りされた壁のガス流方向の長さ
    は、該面取りされた壁の下流側縁部の長さの２倍以内で
    あることを特徴とする請求項（１）、（２）又は（３）
    に記載のサイクロン。
  5. 【請求項５】上記請求項（１）〜（４）のいずれかのサ
    イクロンを組込んだサスペンションプリヒータを備えて
    いるキルンプラント。
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