JP4565224B2 - サイクロン分級装置 - Google Patents

Description

本発明は、気流の旋回による遠心力を利用して、フライアッシュなどの粉粒体の分級を行うサイクロン分級装置に関する。

従来のサイクロン分級装置は、垂直な円筒部と、その下端部に垂直に連設された円錐部と、その円筒部の周壁に設けられた流入経路および流出経路と、円錐部の下端に連設された回収ボックスとを備えたものが一般的である。粉粒体を含む気体が流入経路から円筒部内へ流入すると円筒部内に下向きの旋回流が発生し、この旋回流で生じる遠心力の作用によって粉粒体は円筒部の内周面に向かって移動し、内周面に当接した後、旋回流とともに下向きの螺旋流を描きながら内周面に沿って下降していき、回収ボックス内で反転して上昇する旋回流から分離された粉粒体が回収ボックスに回収され、粉粒体が除去された後の気体は流出経路から排出される。

しかしながら、従来のサイクロン分級装置の場合、円筒部、内筒部、導入管などの構造や気体流速などによって分級点が決まるので、一つのサイクロン分級装置を用いて、分級点を変更しながら分級作業を行うことは困難である。したがって、製造条件や品質の異なる粉粒体に対応した分級点の変更が必要な分野には不向きである。

そこで、比較的容易に分級点の変更を行うことのできる装置として、サイクロン内に、内部圧損を調節するための流路調節体を配置した構造を備えた粉粒体の分級装置がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭５１−１３４４６６号公報（第１−３頁）

特許文献１に記載された粉粒体の分級装置は、湿式サイクロン（液体サイクロン）を主要部とするものであり、水との比重差が比較的小さい粉粒体と水とが混じり合った粉粒体スラリーの分級作業を目的とするものである。このため、空気（気体）との比重差が比較的大きい粉粒体と空気（気体）とが混じり合った状態にある粉粒体、例えば、フライアッシュなどの乾燥状態にある粉粒体の分級作業には不向きである。また、湿式サイクロンの場合、下方から水を排出しなければならないので、ブローダウンしかあり得ず、ブローアップとすることができないため、フライアッシュなどの分級作業において分級点を比較的容易に変更することができない。

本発明が解決しようとする課題は、フライアッシュなどの乾燥状態にある粉粒体の分級作業において、分級点を比較的容易に変更することができる分級装置を提供することにある。

本発明のサイクロン分級装置は、軸心が垂直状態に保持された円筒部と、円筒部の下端に同軸上に連設された円錐部と、円筒部の周壁にその接線方向に連結された流入経路と、円筒部に連結された流出経路と、円錐部の下端に連設された回収ボックスとを備え、円錐部の内周面にその軸心方向に突出した旋回流制御用のベーンを設けるとともに、ベーンの勾配変更手段を設け、回収ボックスの上面に供給量変更可能な気体供給手段を設けたことを特徴とする。

このような構成とすれば、勾配変更手段を用いてベーンの勾配を変更することにより、円錐部内に発生している旋回流の外周部分（円錐部の内周面寄りの部分）の渦流速を変更することで遠心力を変化させることができるので、旋回流とともに螺旋流を描きながら円錐部の内周面に沿って落下する粉粒体の分級点を変更することができる。

すなわち、ベーンの勾配を急にして（垂直に近づけて）、円錐部内に発生している旋回流の外周部分（円錐部の内周面寄りの部分）の渦流速を抑制すると、遠心分離力が減少するため、分級点が下がり、抑制を解除すると、遠心分離力が増大するため、分級点が上がる傾向が生じる。したがって、フライアッシュなどの乾燥状態にある粉粒体の分級作業において、分級点を比較的容易に変更することができる。

ここで、前記回収ボックスの上面に供給量変更可能な気体供給手段を設けたことにより、回収ボックスに導入する気体を増減させることで、回収ボックス内の旋回流が減少、増大するため、分級点を変更することができる。具体的には、回収ボックスに供給する気体を増加させれば、回収ボックス内の旋回流が減少して遠心分離力が減少するため、粒径の大きな粉粒体の落下量が増加して分級点が上がり、供給する気体を減少させれば、回収ボックス内の旋回流が増大して遠心分離力が増大するため、粒径の小さな粉粒体の落下量が増加して分級点が下がる。

ここで、円錐部の内周面とベーンとの間に隙間を設けることが望ましい。このような隙間を設ければ、旋回流とともに円錐部の内周面に沿って螺旋流を描きながら落下する粉粒体は、円錐部の内周面とベーンとの隙間を通過し、旋回流によって再飛散することなく落下可能となるため、粉粒体の円滑な落下を確保することができる。なお、ベーンは、円錐部の軸心方向長さの中央付近に配置することが望ましい。

さらに、複数のベーンを円錐部の周方向に沿って等間隔に配置することが望ましい。このような配置とすることにより、旋回流の局部的な乱れを生じさせることなく、円錐部の周方向に沿って均等に旋回流を抑制することができるため、滑らかな分級点制御が可能となり、円錐部の内周面に沿って降下する粉粒体の再飛散も減少する。なお、ベーンの枚数は２枚〜１０枚程度が好適である。

本発明により、以下に示す効果を奏する。

（１）軸心が垂直状態に保持された円筒部と、円筒部の下端に同軸上に連設された円錐部と、円筒部の周壁にその接線方向に連結された流入経路と、円筒部に連結された流出経路と、円錐部の下端に連設された回収ボックスとを備え、円錐部の内周面にその軸心方向に突出した旋回流制御用のベーンを設けるとともに、ベーンの勾配変更手段を設けたことにより、フライアッシュなどの乾燥状態にある粉粒体の分級作業において分級点を比較的容易に変更することができる。

（２）回収ボックスの上面に供給量変更可能な気体供給手段を設ければ、比較的容易に分級点を変更することができる。

（３）円錐部の内周面とベーンとの間に隙間を設ければ、粉粒体の円滑な落下を確保することができる。

（４）複数のベーンを円錐部の周方向に沿って等間隔に配置すれば、滑らかな分級点制御が可能となり、円錐部の内周面に沿って降下する粉粒体の再飛散も減少する。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態であるサイクロン分級装置を示す一部切欠正面図であり、図２は図１に示すサイクロン分級装置の一部拡大図であり、図３は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

図１に示すように、本実施形態のサイクロン分級装置１は、軸心が垂直状態に保持された円筒部２と、円筒部２の下端に同軸上に連設された円錐部３と、円筒部２の周壁にその接線方向に連結された流入経路７と、円筒部２の上端に連結された流出経路８と、円錐部３の下端１１に連設された回収ボックス４とを備えている。円錐部３の内周面３ａには、その軸心方向に突出した旋回流制御用のベーン９を複数設け、これらのベーン９の勾配変更手段として、先端がベーン９に固着され円錐部２の周壁を回動可能に貫通する支軸１４と、支軸１４の基端に固着された操作ハンドル１０とを設けている。

図２，図３に示すように、ベーン９はいずれも平板形状であり、外部から操作ハンドル１０を支軸１４中心に回転させることによって、それぞれのベーン９の勾配（傾斜角度）を変更することができる。

回収ボックス４の上面には、複数の気体導入経路６が連結され、これらの気体導入経路６を経由して回収ボックス４内へ導入される気体の導入量を変更するため、それぞれ流量調節バルブ６ａが設けられている。また、回収ボックス４の下方には複数のフラップ弁５ａ，５ｂが順番に配置されている。

サイクロン分級装置１において、粉粒体を含む気体が流入経路７から円筒部２内へ流入すると円筒部２内に軸心を中心とする旋回流が発生し、この旋回流で生じる遠心力の作用によって粉粒体は円筒部２の内周面２ａに向かって移動し、内周面２ａに当接した後、旋回流とともに内周面２ａに沿って下向きの螺旋流を描きながら下降していく。そして、回収ボックス４内において反転して上昇する旋回流から分離された粉粒体が回収ボックス４に回収され、一方、粉粒体が除去された後の気体は流出経路８から排出される。回収ボックス４に回収された粉粒体はフラップ弁５ａ，５ｂを開放することによって排出することができる。

ここで、サイクロン分級装置１の円錐部３の周壁から突出した操作ハンドル１０を回転させて、ベーン９の勾配を急にすれば（垂直に近づければ）、円錐部３内に発生している旋回流の外周部分（円錐部３の内周面３ａ寄りの部分）の渦流速が抑制され、遠心分離力が減少するため、分級点が下がる。逆に、操作ハンドル１０を回転させて、ベーン９の勾配を緩やかにすれば（水平に近づければ）、円錐部３内に発生している旋回流の外周部分（円錐部３の内周面３ａ寄りの部分）の渦流速の抑制が解除されるため、遠心分離力が増大して、分級点が上がる。

このように、操作ハンドル１０を回転させてベーン９の勾配を変更することにより、旋回流の外周部の渦流速が変化し、遠心分離力が変化するため、旋回流とともに円錐部３の内周面３ａに沿って下向きの螺旋流を描きながら落下する粉粒体の分級点を容易に変更することができる。

このように、操作ハンドル１０を操作して、ベーン９の勾配を変更することにより、分級点を下げたり、上げたりすることができる。このため、フライアッシュなどの乾燥状態にある粉粒体の分級作業において、分級点を比較的容易に変更することができる。

また、サイクロン分級装置１においては、回収ボックス４に供給量変更可能な気体供給経路６を設けているため、流量調節バルブ６ａを操作して、回収ボックス４に供給する気体を増加、減少させれば、それに応じて、回収ボックス４内の旋回流が減少、増大するため、分級点を変更することができる。

すなわち、流量調節バルブ６ａを開いて、回収ボックス４に供給する気体を増加させれば、回収ボックス４内の旋回流が減少して遠心分離力も減少するため、粒径の大きな粉粒体の落下量が増加して分級点が上がる。逆に、流量調節バルブ６ａを閉じて、回収ボックス４に供給する気体を減少させれば、回収ボックス４内の旋回流が増大して遠心分離力も増大するため、粒径の小さな粉粒体の落下量が増加して分級点が下がる。

また、サイクロン分級装置１においては、図２に示すように、円錐部３の内周面３ａとベーン９との間に隙間１２を設けている。したがって、旋回流とともに円錐部３の内周面３ａに沿って落下する粉粒体は、円錐部３の内周面３ａとベーン９との隙間１２を通過して移動可能であり、これによって、粉粒体の円滑な落下を確保することができる。

さらに、本実施形態では、図３に示すように、４枚のベーン９を円錐部３の周方向に沿って等間隔に配置しているため、旋回流の局部的な乱れが生じることなく、円錐部３の周方向に沿って均等に旋回流を抑制することができる。これによって、滑らかな分級点制御を行うことができ、円錐部３の内周面３ａに沿って降下する粉粒体の再飛散も減少する。なお、ベーン９の枚数は４枚に限定するものではないので、２枚〜１０枚程度の範囲内で適切な枚数を設定することができる。

次に、図４を参照して、ベーン９の取付け構造に関するその他の実施の形態について説明する。なお、図４において、図１〜図３で示した符号を同じ符号を付している部分は、サイクロン分級装置１における構成部分と同じ機能、効果を発揮する部分であるため、説明を省略する。

図４に示す実施の形態では、円錐部３の周壁に着脱可能な補助プレート１５を介してベーン９を円錐部３に取り付けている。ベーン９の操作方法、機能などは、前述したサイクロン分級装置１の場合と同じであるが、ベーン９は補助プレート１５とともに円錐部３に着脱可能である。したがって、図４に示すように、必要に応じて、サイズの異なるベーン９ａへの取り替えも比較的容易に行うことができる。

本発明のサイクロン分級装置は、フライアッシュなどの乾燥状態にある粉粒体の分級作業を必要とする産業分野において広く利用することができる。

本発明の実施の形態であるサイクロン分級装置を示す一部切欠正面図である。 図１に示すサイクロン分級装置の一部拡大図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 その他の実施の形態を示す部分断面図である。

符号の説明

１ サイクロン分級装置
２ 円筒部
２ａ，３ａ 内周面
３ 円錐部
４ 回収ボックス
５ａ，５ｂ フラップ弁
６ 気体導入経路
６ａ 流量調節バルブ
７ 流入経路
８ 流出経路
９，９ａ ベーン
１０ 操作ハンドル
１１ 下端
１２ 隙間
１３ 軸受
１４ 支軸
１５ 補助プレート

Claims (3)

1. 軸心が垂直状態に保持された円筒部と、前記円筒部の下端に同軸上に連設された円錐部と、前記円筒部の周壁にその接線方向に連結された流入経路と、前記円筒部に連結された流出経路と、前記円錐部の下端に連設された回収ボックスとを備え、前記円錐部の内周面にその軸心方向に突出した旋回流制御用のベーンを設けるとともに、前記ベーンの勾配変更手段を設け、前記回収ボックスの上面に供給量変更可能な気体供給手段を設けたことを特徴とするサイクロン分級装置。
2. 前記円錐部の内周面と前記ベーンとの間に隙間を設けた請求項１記載のサイクロン分級装置。
3. 複数の前記ベーンを前記円錐部の周方向に沿って等間隔に配置した請求項１または２に記載のサイクロン分級装置。

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