JP3696929B2 - 分級可変型サイクロン - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • B04C2005/136Baffles in the vortex finder

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  • Cyclones (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は石炭・重油焚きのボイラー等から排出される排ガス中のダストを効率よく除塵することのできる分級可変型サイクロンに関する。
【0002】
【従来の技術】
石炭・重油焚きのボイラー等から排出される排ガス中のダストを除塵するために用いられるサイクロンは、例えば図8に示すように、入口管路aから分離室b内に導入した排ガスを旋回流として遠心力によりダストを下方のダストバンカーcに分離堆積させる一方、浄化された排ガスを内筒dから排出させるものであり、その分級特性はそのサイクロンに固有で固定されたものとなっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、石炭と重油の混焼をおこなう場合のように、含有成分の異なる複数の燃料の配合割合が大きく変化する時(特に燃料切り換え時)には、ダスト粒子径の分布も大きく変化するため、除塵効率が甚だしく変動してしまうことがあった。このような場合には、排ガスの流速を調整するだけでは除塵効率を安定化することができないことが多く、除塵効率の安定向上化が望まれていた。
【0004】
本発明はこのような実情に鑑みてなされ、分級特性を可変に調整することのできる分級可変型サイクロンを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
すなわち、請求項1に記載の発明では、分離室の上部に下部開口を臨ませて外部に浄化ガスを排出させるために設けられた内筒の下部に、角度調整可能な複数の羽根が、前記内 筒の径方向に平行に配置されてなることを特徴としている。
【0006】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の分級可変型サイクロンにおける前記角度調整可能な複数の羽根が、前記内筒内に上下方向に複数段設けられてなることを特徴としている。
【0007】
請求項3に記載の発明では、請求項に記載の分級可変型サイクロンにおける前記上下に対応する羽根が互いに異なる位相角度に配置されていることを特徴としている。
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
請求項に記載の発明では、請求項1ないし請求項のいずれかに記載の分級可変型サイクロンにおける前記内筒と分析計との間を接続するサンプリングラインに定流量サンプリング装置が設けられ、その定流量サンプリング装置と前記内筒との間の前記サンプリングラインに設けたフィルタの後段に配置した圧力検知手段からの圧力検知信号に基づいて単位時間当りの圧力損失を演算し、その圧力損失を最小とするべく、前記角度調整可能な複数の羽根の角度を変化させるためのアクチュエータに対して制御出力を送出するコントローラを設けてなることを特徴としている。
【0013】
請求項に記載の発明では、請求項1ないし請求項のいずれかに記載の分級可変型サイクロンにおける前記内筒と分析計との間を接続するサンプリングラインに定流量サンプリング装置が設けられ、その定流量サンプリング装置と前記内筒との間の前記サンプリングラインに設けたダスト計からのダスト検知信号に基づいて単位時間当りのダスト量を演算し、そのダスト量を最小とするべく、前記角度調整可能な複数の羽根の角度を変化させるためのアクチュエータに対して制御出力を送出するコントローラを設けてなることを特徴としている。
【0014】
【作用】
請求項1に記載の発明では、内筒の径方向に平行に配置した複数の羽根の角度を調整することによって、羽根による衝突分級を可変におこなうことができ、ダスト粒径の分布が大きく変化する場合にも除塵効率を低下させることなく、常に高い除塵効率を確保できるとともに、内筒内を旋回しつつ上昇する排ガスに対する衝突効果の調整を容易におこなうことができる
【0015】
【0016】
請求項に記載の発明では、内筒内に羽根を上下方向に複数段設けたことによって、段階的な衝突分級が可能となる。
【0017】
請求項に記載の発明では、上下に対応する羽根が異なる位相角度に配置されていることによって、さらに効果的な衝突分級が可能になる。
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
請求項に記載の発明では、コントローラによって、サンプリングラインにおけるフィルタ後段の圧力損失が最小となるように羽根の角度が調整されることにより、燃料を切り換えた時等にも、常に最高の除塵効率を確保することができる。
【0022】
請求項に記載の発明では、コントローラによって、サンプリングラインにおけるダスト量を最小にするように羽根の角度が調整されることにより、燃料を切り換えた時等にも、常に最高の除塵効率を確保することができる。
【0023】
【実施例】
以下に本発明の分級可変型サイクロンの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は分級可変型サイクロンの構成図で、符号1は排ガスを取り入れるためのガス取入口、2は円柱状の外筒、3はその外筒2の下部に連設された円錐部、4はダストバンカー、5は分離室、6は浄化ガスを外部に排出するための内筒、7はその内筒6の下部に設けた角度調整可能な複数の羽根で、その内筒6の径方向に平行に配置され、コントローラ8からの指令で作動するアクチュエータ9によって全て同一角度に回動動作する。10は内筒6と接続されたサンプリングライン、11はそのサンプリングライン10に設けたフィルタ、12は圧力検知手段、13は定流量サンプラー、14は分析計である。
【0024】
上述の内筒6の下部に設けた羽根7,…は相互にリンク部材で連動連結され、ソレノイド等のアクチュエータ9によってその角度が変化させられ、これにより、分級特性を可変に調整することができる。例えば、図2に示すように、各羽根7,…がθの倒れ角に回動されている場合、旋回流が各羽根7,…に衝突すると、比較的粗い粒子は慣性力を失い下方に落下し、ダストバンカー4に貯えられ、微細な粒子のみが内筒6から排出されるが、その微細な粒子はフィルタ11で捕集することができる。
【0025】
もし、内筒6内にこの羽根7,…が設けられていないと、上述のような衝突分級はおこなわれず、分級能は低下し、分級特性は固定されたままとなり、既述のように、燃料の配合比率の変化等によって除塵効率が大きく変動するが、本発明では、角度調整可能な羽根7,…を内筒6の下部に設けたことによって、このような難点を解消できたのである。ちなみに、各羽根7,…の衝突分級能を向上させるためには、例えば図3(A)に示すように、中央部で折曲させたもの、あるいは図3(B)に示すように、全体を湾曲させたもの等が効果的である。また、図4に示すように、上下二段に間隔をおいて羽根7A,…と羽根7B,…を積み重ね状に配置してもよい。この場合、上下の羽根7A,…と7B,…を互いに異なる位相角度に配置することにより、段階的でより効果的な衝突分級をおこなうことができる。つまり、下段の羽根7B,…に衝突することなく流過したダストを上段の羽根7A,…に衝突させることができる。
【0026】
上述の図1におけるコントローラ8はマイクロコンピュータよりなり、圧力検知手段12からの圧力検知信号に基づいて単位時間当りの圧力損失を演算し、その圧力損失を最小とするべく、アクチュエータ9に対して制御出力を送出する。より具体的には、フィルタ11の後段の圧力損失が大になると、粒径の大きなダストが排出しており、サイクロンの分級能が低下していると判断される。従って、各羽根7,…の間隔を狭くするべく(倒れ角θが大になるように)アクチュエータ9を作動させるように制御出力を送出し、分級能を向上させればよい。一方、フィルタ11の後段の圧力損失が小になると分級能が向上していると判断されるため、コントローラ8は、この圧力損失が常に最小となるように羽根7,…の角度を調整すれば、燃料の切り換え時等においても最適な除塵効率を得ることができるのである。
【0027】
そして、上述の圧力検知手段12では、圧損の下限値をも検知し、サイクロンでの圧損が限界値以上に達するのを未然に防ぐようにしている。つまり、除塵効率を向上させるためにフィルタ11の後段の圧損を小さくし過ぎると、サンプリング量が低下し過ぎる場合があるため、サンプリング量を適度に確保しつつ除塵効率の最適化を達成できるようにしている。
【0028】
図5は異なる実施例を示し、この場合、サンプリングライン10にダスト計15を設け、そのダスト計15からのダスト検知信号に基づいて単位時間当りのダスト量を演算し、そのダスト量を最小とするべく、羽根7,…の角度を調整するようにしている。より具体的には、ダスト量が多くなると分級能が低下していると判断でき、従って、各羽根7,…の間隔を狭くするように(倒れ角θを大とするように)アクチュエータ9を作動させ、分級能を向上させればよい。なお、この場合においても、圧力検知手段12で圧損の下限値を検知し、サイクロンでの圧損が限界値以上に達するのを未然に防止できるようにしているのはいうまでもない。
【0029】
図6(A),(B)は羽根7,…を放射状に配列したものであり、内筒6の下部に取り付けられるリング状の枠体21内に十字状のフレーム22,…を架設し、その中央に円形の支持部材23を取り付け、三角形状に形成した羽根7,…の一端側に突設した支軸71を中央の支持部材23に穿設した軸穴に、他端側に突設した支軸72をリング状の枠体21に穿設した軸孔に挿入し、さらに、その他方の屈曲させた支軸72,…の端部同士をアクチュエータ9によって操作される回動リング24の軸孔に係入させている。
【0030】
このような構成により、アクチュエータ9によって回動リング24を操作することによって、各羽根7,…の回動角が全て一様に変化し、分級特性を変化させることができる。この場合、各羽根7,…に旋回流が面直に衝突するため、より一層良好な衝突分級が可能となる。
【0031】
なお、図示は省略するが、羽根7,…を上向きの円錐状に配列した場合には、旋回しつつ内筒6内を上昇する排ガスが各羽根7,…により一層万遍なく衝突するため、さらに効果的な衝突分級が可能となる。
【0032】
図7はガス取入口1の前端部と、内筒6の下部とにそれぞれ内径を可変に調整できる絞り機構R1 ,R2 を設けたものである。このような構成により、ガスの入口側と出口側の流速を可変に調整して最適な分級特性を容易に設定することができる。その絞り機構R1 ,R2 は例えばカメラの絞りのような構成とすればよい。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明では、内筒の下部に、角度調整可能な複数の羽根が、前記内筒の径方向に平行に配置されているので、その羽根の角度を調整することにより、羽根による衝突分級を可変に調整することができ、燃料の交換時等でダストの粒径が大きく変化する場合にも除塵効率を低下させることなく、常に高い除塵効率を確保することができるとともに、簡易な構成で内筒内を旋回しつつ上昇する排ガスに対する衝突効果の調整を容易におこなうことができる
【0034】
【0035】
請求項に記載の発明では、内筒内に角度調整可能な羽根を上下方向に複数段設けたので、段階的な衝突分級が可能となる。
【0036】
請求項に記載の発明では、上下に対応する羽根を互いに異なる位相角度に配置しているので、さらに効果的な衝突分級が可能になる。
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
請求項に記載の発明では、コントローラによって、サンプリングラインにおけるフィルタ後段の圧力損失が最小となるように羽根の角度が調整されるので、燃料を切り換えた時等にも常に最高の除塵効率が得られる。
【0041】
請求項に記載の発明では、コントローラによって、サンプリングラインにおけるダスト量を最小にするように羽根の角度が調整されるので、燃料を切り換えた時等にも常に最高の除塵効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の分級可変型サイクロンの一実施例を示す構成図である。
【図2】 衝突分級の原理の説明図である。
【図3】 (A)は衝突分級効果を向上させるための羽根の断面図、(B)は同別の羽根の断面図である。
【図4】 上下に段積み状に配置した羽根の模式的な斜視図である。
【図5】 本発明の分級可変型サイクロンの異なる実施例を示す構成図である。
【図6】 (A)は羽根を放射状に配列した場合の平面図、(B)は部分縦断面図である。
【図7】 同分級可変型サイクロンの別の実施例を示す構成図である。
【図8】 従来のサイクロンの構成の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
5…分離室、6…内筒、7…羽根、8…コントローラ、9…アクチュエータ、10…サンプリングライン、11…フィルタ、12…圧力検知手段、13…定流量サンプラー、14…分析計、15…ダスト計、R1 ,R2 …絞り機構。

Claims (5)

  1. 分離室の上部に下部開口を臨ませて外部に浄化ガスを排出させるために設けられた内筒の下部に、角度調整可能な複数の羽根が、前記内筒の径方向に平行に配置されてなることを特徴とする分級可変型サイクロン。
  2. 前記角度調整可能な複数の羽根が、前記内筒内に上下方向に複数段設けられてなることを特徴とする請求項1に記載の分級可変型サイクロン。
  3. 前記上下に対応する羽根が互いに異なる位相角度に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の分級可変型サイクロン。
  4. 前記内筒と分析計との間を接続するサンプリングラインに定流量サンプリング装置が設けられ、その定流量サンプリング装置と前記内筒との間の前記サンプリングラインに設けたフィルタの後段に配置した圧力検知手段からの圧力検知信号に基づいて単位時間当りの圧力損失を演算し、その圧力損失を最小とするべく、前記角度調整可能な複数の羽根の角度を変化させるためのアクチュエータに対して制御出力を送出するコントローラを設けてなることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれかに記載の分級可変型サイクロン。
  5. 前記内筒と分析計との間を接続するサンプリングラインに定流量サンプリング装置が設けられ、その定流量サンプリング装置と前記内筒との間の前記サンプリングラインに設けたダスト計からのダスト検知信号に基づいて単位時間当りのダスト量を演算し、そのダスト量を最小とするべく、前記角度調整可能な複数の羽根の角度を変化させるためのアクチュエータに対して制御出力を送出するコントローラを設けてなることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれかに記載の分級可変型サイクロン
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