JP4897893B2 - 分級機吸込み口と小粒子バイパスを備えたサイクロン - Google Patents

Description

伝統的に、高炉廃ガスからの集塵の初段は集塵機である。これは粗塵粒子の沈降を可能にする低ガス速度の大型容器にすぎない。第２段は、小粒子が除去される湿式スクラバーである。その組成のため、集塵機で捕集された粉塵は、再循環させて高炉に戻すことが可能である。湿式システムで捕集された粉塵は、再循環させることができない亜鉛のような材料を含んでいるので、他の方法で処理しなければならない。

集塵機では、いつも理想的な分離を実現するというわけにはいかず、多量の再循環可能材料が汚染物と共に湿式システムに送られる。有用な材料の再循環を最大にし、その一方で湿式システムに汚染物を送る、より効率の高い除塵システムが必要になる。

伝統的な乾式集塵機はサイクロンである。あいにく、サイクロンの効率はあまりにも高くて、亜鉛を含有する材料を過剰に捕集することになりがちである。

サイクロンの説明
効率を抑えるようにサイクロンを設計するのは容易ではない。多くの場合、含塵ガス吸込み口の状態は正確には分からないかまたは運転中に変動する可能性がある。必要とされる効率は分からない場合があるし、塵粒サイズの分布変化に応じて変動する恐れがある。試験運転中、サイクロンの形状寸法を変えても、集塵効率に期待される変化が必ずしも生じるとは限らないことが分かった。サイクロンの効率は、設計段階で吸込み速度を抑えることによって変えることが可能である。この効果はサイクロンのサイズを大きくすることになるが、その結果としてコストが上昇する。結果として、その性能が吸込み口ガスの状態の予測のできない変動並びに粉塵負荷及び粒径分析に依然として左右されるサイクロンが生じることになる。

高炉からの含塵ガスは、伝統的に、設置場所のレイアウトに従って多くの場合４０〜５５度の急勾配をなす下降管として知られるダクトを介して初段クリーニングプラントに送られる。サイクロンへの入口は水平面内にあり、断面が矩形である。ガス流を水平面に向けるため、設計者は、一般に矩形断面をなす内部案内羽根を利用して、サイクロンに流入する流れ分布を改善することを考慮することも可能である。このオプションは本発明では採用されない。
英国特許第２１３６３２６号明細書は固体燃料燃焼システム用に開発されたサイクロン分級装置について記載している。含塵ガスは接線方向の入口部からサイクロン本体に入り、処理されたガスは軸方向の出口部から排出される。サイクロンにより処理された後の排ガスは、引き続きそこに残る粒子を濾過するために、出口部から吸引される。

本発明によれば、サイクロンには、請求項１に記載の特徴が含まれている。

本発明は、再循環可能材料の捕集を最適化し、その一方で湿式洗浄システムに汚染物を送るようにするために、分級機吸込み口と、炉の運転停止中または運転中にサイクロンの効率を調整可能にする小粒子バイパス装置を施されたサイクロンである。

「分級機吸込み口」という用語は、そのサイズに従って粒子が分散される吸込み口を表わしている。一般に、より大きい粒子が、吸込み口の低い領域により濃密に集中することになる。

本発明の第１の実施形態では、サイクロンに接線方向に入り込んで、粗分級機の働きをし、入口ダクトの下方部分により大きい塵粒子が集まるように促す羽根のない吸込みベンドが用いられる。

本発明のもう１つの実施形態では、下降管は、一般に本体の円筒形領域の半径方向に対して直角、即ち接線方向に、ベンドを用いることなく直接サイクロンに入り込む。分級効果は、より小さい塵粒子がバイパスダクトを介して除去されるサイクロン本体の上部に移行する。

第３の実施形態では、水平ダクトにおいて粉塵ガス流の分級効果が利用される。この効果は、ベンドまたは角度付き入口によって示される効果ほど強力ではないが、上述のようにサイクロン本体の上部にバイパスダクトを取り付けて、やはり同様に利用することが可能である。

全ての実施形態において、サイクロンはサイクロン本体の内部に延びる長い吐出しダクトを備えている。この構造の安定性は吸込みダクトの底板を延長することによって確保される。

高炉の最高圧は現在のところ３ｂａｒ_gに達することになりがちである。高炉の設計最高圧が、サイクロンの設計圧力である。これらの圧力は、平板によって封じ込めるのではなく円錐状または端が皿状の構造内に封じ込めるほうが良い。サイクロンの伝統的な上部は、平板である。試験の結果が示すように、サイクロンの上部は、要望があれば円錐状にすることもあるいは圧力容器に適した別の形状にすることも可能であるが、これは本発明のもう１つの実施形態である。要求があれば平坦な上部のままにしておくことも可能であるが、圧力容器内部にこの平板を作るのが経済的である。この実施形態では、密閉空間とサイクロンの吐出しダクトの間に均圧ベントが設けられている。

保守のために出入が必要な場合、サイクロンから高炉ガスを除去できるように、上記実施形態のいずれによるサイクロンにもパージ管路及びパージベントを設けることが可能である。平板と圧力容器の間の空間が密閉された実施形態の場合、１つまたは複数のパージ管路が設けられ、均圧ベントがパージベントの働きをする。

次に、図１、２、及び、３を参照しながら本発明について述べる。

本発明の実施形態の１つを例示した図である。 本発明の実施形態の１つを例示した図である。 本発明の実施形態の１つを例示した図である。

図１を参照すると、本発明の第１の実施形態によるサイクロンは、ほぼ円筒状の本体１０を備えており、さらに、傾斜領域３と、ベンド５によって接線方向に本体に入り込む領域４を備えた吸込みダクト２を含んでいる。

ベンドには粒子を減速させる傾向があるので、大きい粒子は吸込みダクトの底部６に向かって移動する傾向があるが、小さい粒子はそれほどベンドに影響されることはなく、ほぼ均一に分散したままである。大きい塵粒子はサイクロンによって通常のやり方で捕集される。高い比率の汚染物を含んでいる吸込みダクトの上部７近くにおけるある割合の小粒子が、いくつかのバイパスダクト８を介してサイクロン本体１０の上方端から向きを変えられ、サイクロン吐出しダクト９に送り込まれる。バイパスダクト８の数及びサイズは、向きを変える必要のあるガス流の量によって決まる。

図２を参照すると、第２の実施形態では、吸込みダクト２は傾斜しており、サイクロンの半径に対してほぼ直角にサイクロン１に入り込んでいる。やはり、粒子分級効果は、バイパスダクト８（明瞭化のため１つだけしか部番表示されていない）によって選択的に小さい粒子の向きを変えることを表わしている。

図３に示す実施形態の場合、吸込みダクト２は水平である。この単純な構成でさえ、分級効果は、バイパスダクト８を介して選択的に小さい粒子の向きを変え、吐出しダクト９に送ることを表している。

図示実施形態のそれぞれにおいて、バイパスダクトには、接近可能に配置された個別に分離するための手段（不図示）が設けられている。この分離手段は、滑り平板弁（sliding plate valve）のような弁または盲板とすることが可能である。適合する弁は、必要時に操作することが可能である。炉の運転停止中に、盲板を挿入または除去することが可能である。バイパス管を開くべきか閉じるべきかの決定は、捕集されたサイクロン粉塵の亜鉛組成の測定から導き出される根拠に基づいて行われる。

サイクロン構造及びサイクロンの上部は、吸込みダクト２の下方端を支持するように設計されているので、追加支持体は不要である。

１ サイクロン
２ 吸込みダクト
３ 傾斜領域
４ 本体に入り込む領域
５ ベンド
６ 吸込みダクト底部
７ 吸込みダクト上部
８ バイパスダクト
９ 吐出しダクト
１０ サイクロン本体

Claims (8)

1. 円筒状領域を備えた本体１０と、
   前記本体の円筒状領域の接線方向に異なったサイズの粒子を含むガスを導入し、かつ粒子のサイズに従って粒子を少なくとも部分的に分離する分級吸込みダクト２と、
   吐出しダクト９とを含み、
   前記分級吸込みダクト２により分離された小さい粒子を前記吐出しダクト９に送るために前記本体１０の上方端から方向転換するように構成された少なくとも１つのバイパスダクト８を含むことを特徴とするサイクロン。
2. 前記吸込みダクト２に、傾斜領域３と、ベンド５と、前記円筒状領域に対して接線方向に本体に入り込む領域４が含まれることを特徴とする、請求項１に記載のサイクロン。
3. 前記吸込みダクトが傾斜しており、前記円筒状領域の半径方向に対して直角、即ち接線方向に前記サイクロンに入り込むことを特徴とする、請求項１に記載のサイクロン。
4. 前記吸込みダクトが前記本体に水平方向に入り込むことを特徴とする、請求項１に記載のサイクロン。
5. さらに、前記バイパスダクトのそれぞれを分離するための手段が含まれることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のサイクロン。
6. 高炉から前記分級吸込みダクトを介して廃ガスを取り入れるように構成された請求項１〜５のいずれかに記載のサイクロン。
7. 異なったサイズの粒子を含む高炉廃ガスの処理方法であって、
   サイクロン本体１０の円筒状領域の接線方向にダクト２を介して前記廃ガスを導入し、その際、前記ダクト２は、前記粒子を、粒子のサイズにより少なくとも部分的な分級を行なってそれらを前記サイクロンの入口部領域へ供給するステップと、
   小さい粒子を比較的多く有する前記サイクロンの入口部領域から、少なくとも１つのバイパスダクト８を介して、前記本体１０の上方端からサイクロンの吐出しダクト９に向けてガスを方向転換するステップと、
   前記サイクロンによって前記ガスから分離された粒子を、前記高炉廃ガスへ戻すステップと、を有することを特徴とする高炉廃ガスの処理方法。
8. サイクロンの入口部への廃ガスの導入が前記ベンド５を有する前記ダクトを介して行なわれ、このベンド５が粒子のサイズによる更なる分級を行なってサイクロンの入口部へ廃ガスを導くことを特徴とする請求項７記載の高炉廃ガスの処理方法。

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