JP6398942B2 - Inertia dust collector and boiler equipment - Google Patents

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Description

本発明は、慣性力集塵装置及びボイラー設備に関する。特にボイラーの前に配置されて事前の集塵を行う集塵装置に関する。   The present invention relates to an inertial dust collector and a boiler facility. In particular, the present invention relates to a dust collector that is arranged in front of a boiler and collects dust in advance.

衝突式の慣性力集塵装置としては、例えば特許文献1に記載の集塵装置がある。
特許文献1の集塵装置は、ボイラーから排出される排ガス中の1〜50μm程度のダストを集塵する装置であって、下部がホッパー形状となった集塵容器の上部(ホッパ形状部よりも上側)には、入口と出口が横方向で対向するように形成されていると共に、集塵容器内には、入口と出口との間に、すなわち入口からのガスの流入方向に対向させて複数枚の衝突板が介在するように配置されている。そして、衝突板に衝突することでダストが捕集されて、ホッパー形状の集塵容器の下部内にダストが堆積する。
ここで、特許文献1では、衝突板による捕集効率は、ガスの流入方向に並ぶ衝突板間の距離が短いほど、又は、左右に並ぶ衝突板間を通過するガス流速が早いほど、捕集効率が良いと記載されている(第3頁参照)。
As a collision-type inertial force dust collector, there is a dust collector described in Patent Document 1, for example.
The dust collector of Patent Document 1 is a device that collects dust of about 1 to 50 μm in exhaust gas discharged from a boiler, and the upper part of the dust collection container whose lower part is a hopper shape (than the hopper shape part) The upper side) is formed so that the inlet and the outlet face each other in the lateral direction, and a plurality of the dust collection containers are arranged between the inlet and the outlet, that is, in the gas inflow direction from the inlet. It arrange | positions so that the collision plate of a sheet | seat may interpose. And it collides with a collision board, dust is collected, and dust accumulates in the lower part of a hopper-shaped dust collecting container.
Here, in Patent Document 1, the collection efficiency by the collision plate is such that the shorter the distance between the collision plates arranged in the gas inflow direction, or the faster the gas flow rate passing between the collision plates arranged on the left and right, the higher the collection efficiency. It is described as being efficient (see page 3).

また、ボイラー前に配置された、高温の不活性ガス用の衝突式の慣性力集塵装置としては、例えば特許文献2に記載の集塵装置がある。
この集塵装置においても、集塵容器の上部(ホッパ形状の部分よりも上側)に、入口と出口とを横方向で対向して形成されていると共に、集塵容器内に衝突板を配置している。この衝突板は、ガス経路の天井部から下方に向けて延在し、先端部がホッパー形状の空間内に位置する、すなわち、水平ガス流路よりも下方に位置させている。これによって、ホッパー形状の空間内を通過し、且つ、衝突板の下端を廻って上昇するガス流路を形成させ、衝突板後方で下降流から上昇流に転じる位置において、ダストがガスから分離してホッパー内に堆積させると記載されている。但し、この衝突板では、比較的に粒径の大きなダストの除去が不十分で集塵容器出口からボイラーに連通する後水平部(ダクト)の天井がガス中のダクトで損傷しやすいことから、特許文献2では、集塵容器出口からボイラーに連通する後水平部の底部に衝立を設定している。
Moreover, as a collision type inertial force dust collector for a high-temperature inert gas disposed in front of a boiler, for example, there is a dust collector described in Patent Document 2.
Also in this dust collector, the inlet and outlet are formed in the upper part of the dust container (above the hopper-shaped part) so as to face each other in the lateral direction, and a collision plate is disposed in the dust container. ing. The collision plate extends downward from the ceiling of the gas path, and the tip is positioned in the hopper-shaped space, that is, positioned below the horizontal gas flow path. As a result, a gas flow path that passes through the hopper-shaped space and rises around the lower end of the collision plate is formed, and dust is separated from the gas at the position where the downward flow changes to the upward flow behind the collision plate. It is described that it is deposited in the hopper. However, in this collision plate, the removal of dust with a relatively large particle size is insufficient, and the ceiling of the rear horizontal part (duct) communicating with the boiler from the dust container outlet is easily damaged by the duct in the gas. In Patent Document 2, a partition is set at the bottom of the rear horizontal portion communicating with the boiler from the dust container outlet.

なお、特許文献3には、集塵容器の上部に形成される出口が、入口よりも上方に配置された集塵装置の例が記載されているが、やはり、この集塵装置においても、集塵容器内に配置される衝突板は、その下端がホッパー形状部内に位置させて、排ガスが確実に衝突板に衝突するように設定されている。   Note that Patent Document 3 describes an example of a dust collector in which an outlet formed in the upper portion of the dust collecting container is disposed above the inlet. The collision plate disposed in the dust container is set so that the lower end thereof is positioned in the hopper-shaped portion and the exhaust gas reliably collides with the collision plate.

特開昭56−21621号公報Japanese Patent Laid-Open No. 56-21621 特開2013−163751号公報JP 2013-163751 A 特公平3−50924号公報Japanese Patent Publication No. 3-50924

集塵装置を大型化すれば、細粒径のダストから粗粒径のダストの全ダストについての集塵効率を上げることが出来るが、集塵装置を大型化することはコストの増大に繋がる。また、設定位置によっては集塵装置を大型化することが出来ない場合も想定される。
また粒子径の大きなダスト(粗粒径のダスト)が多いほど、集塵装置を通過したガスが供給される装置へのダストによる負担が大きくなる。
本発明は、上記のような点に着目したもので、コストを掛けることなく、比較的粒径が大きなダストを効率的に除去可能な慣性力集塵装置を提供することを目的とする。
Increasing the size of the dust collector can increase the dust collection efficiency for all dust from coarse particle size dust to coarse particle size dust. However, increasing the size of the dust collection device leads to an increase in cost. Moreover, the case where a dust collector cannot be enlarged depending on a setting position is also assumed.
Further, as the dust having a large particle size (coarse particle size dust) increases, the burden of dust on the device to which the gas that has passed through the dust collector is supplied increases.
The present invention pays attention to the above points, and an object of the present invention is to provide an inertial dust collecting apparatus capable of efficiently removing dust having a relatively large particle size without incurring costs.

課題を解決するために、本発明の一態様による慣性力集塵装置は、下方に向かうにつれて内部空間の面積が小さくなるホッパー形状のダスト堆積部と、そのダスト堆積部内の空間の上方の空間の側方を囲むガス導入部とを備える集塵容器を有し、上記ガス導入部の側壁に形成した入口からダスト含有ガスを取り入れ、集塵後のガスを出口から後段のボイラーに送る慣性力集塵装置であって、上記入口から集塵容器に流れ込むガスの流入方向が、上記入口に横方向で対向するガス導入部の壁部に向くように設定され、上記入口に横方向で対向するガス導入部の壁部の部分を対向壁位置と呼称した場合に、上記対向壁位置よりも上方に上記出口が配置され、上記対向する入口と対向壁位置との間に、衝突板が介在しないことを特徴とする。   In order to solve the problem, an inertial force dust collector according to one aspect of the present invention includes a hopper-shaped dust accumulation portion in which an area of an internal space decreases as it goes downward, and a space above the space in the dust accumulation portion. Inertial force collection that has a dust collecting container including a gas introduction part that surrounds the side, takes dust-containing gas from an inlet formed in the side wall of the gas introduction part, and sends the collected gas from the outlet to a subsequent boiler A dust device, wherein an inflow direction of a gas flowing into the dust collecting container from the inlet is set so as to face a wall portion of a gas introduction portion facing the inlet in a lateral direction, and the gas facing the inlet in a lateral direction When the wall portion of the introduction portion is referred to as a facing wall position, the outlet is disposed above the facing wall position, and no collision plate is interposed between the facing inlet and the facing wall position. It is characterized by.

また、本発明の他の態様による慣性力集塵装置は、下方に向かうにつれて内部空間の面積が小さくなるホッパー形状のダスト堆積部と、そのダスト堆積部内の空間の上方の空間の側方を囲むガス導入部とを備える集塵容器を有し、上記ガス導入部の側壁に形成した入口からダスト含有ガスを取り入れ、集塵後のガスを出口から後段のボイラーに送る慣性力集塵装置であって、上記入口から集塵容器に流れ込むガスの流入方向が、上記入口に横方向で対向するガス導入部の壁部に向くように設定され、上記入口に横方向で対向するガス導入部の壁部の部分を対向壁位置と呼称した場合に、上記対向壁位置よりも上方に上記出口が配置され、上記対向する入口と対向壁位置との間に、上下に延びる1又は2以上の衝突板が介在し、上記衝突板の下端の高さ位置は、上記入口の下端と上端との上下方向の距離を三等分した場合における、上記入口の下端から上方に三分の一の位置と同じ高さ位置若しくはそれよりも上方の高さ位置に設定されていることを特徴とする。   In addition, the inertial force dust collector according to another aspect of the present invention surrounds a hopper-shaped dust accumulation portion in which the area of the internal space decreases as it goes downward, and the side of the space above the space in the dust accumulation portion. An inertial dust collector that has a dust collection container having a gas introduction part, takes dust-containing gas from an inlet formed on the side wall of the gas introduction part, and sends the collected gas from the outlet to a subsequent boiler. The inflow direction of the gas flowing into the dust collecting container from the inlet is set to face the wall portion of the gas introduction portion facing the inlet in the lateral direction, and the wall of the gas introduction portion facing the inlet in the lateral direction When the portion is referred to as a facing wall position, the outlet is disposed above the facing wall position, and one or more collision plates extending vertically between the facing inlet and the facing wall position Under the collision plate The height position is equal to or higher than the one-third position above the lower end of the inlet when the vertical distance between the lower end and the upper end of the inlet is divided into three equal parts. It is set to a height position.

本発明では、従来の集塵装置とは発想を異にして、衝突板を省略するか、衝突板を配置しても衝突板の下端位置を従来よりも高い位置に配置して、入口と衝突板と上下方向で重ならない部分を形成する。これによって、衝突板の配置によって集塵容器内のガス流路を狭めることによるガス流速が早くなることを抑制する。
この結果、ガス流速が早くなることによる、粗粒径のダストを巻上げて後段に流入することを抑制する。そして、ボイラー等の後段の装置へのダストによる負荷を軽減できて、後段の装置の補修処理などを少なくすることが可能となる。
In the present invention, unlike the conventional dust collector, the collision plate is omitted, or even if the collision plate is arranged, the lower end position of the collision plate is arranged at a higher position than the conventional one, and the collision with the inlet is performed. A portion that does not overlap the plate in the vertical direction is formed. This suppresses an increase in the gas flow rate due to the narrowing of the gas flow path in the dust collecting container due to the arrangement of the collision plate.
As a result, it is possible to prevent the coarse particle dust from being rolled up and flowing into the subsequent stage due to the high gas flow rate. In addition, it is possible to reduce the load caused by dust on a subsequent apparatus such as a boiler, and it is possible to reduce repair processing of the subsequent apparatus.

本発明に基づく実施形態に係る焼結設備を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the sintering equipment which concerns on embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施形態に係るボイラー設備を説明する概念図である。It is a key map explaining boiler equipment concerning an embodiment based on the present invention. 参考例の集塵装置における解析結果であって、(a)はガス流速分布を、(b)はダスト粒子解析の結果を示す図である。It is an analysis result in the dust collector of a reference example, Comprising: (a) is a gas flow velocity distribution, (b) is a figure which shows the result of a dust particle analysis. 本発明に基づく実施形態に係る集塵装置における解析結果であって、(a)はガス流速分布を、(b)はダスト粒子解析の結果を示す図である。It is an analysis result in the dust collector which concerns on embodiment based on this invention, Comprising: (a) is a gas flow velocity distribution, (b) is a figure which shows the result of a dust particle analysis. 本発明に基づく実施形態に係る衝突板の配置の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of arrangement | positioning of the collision board which concerns on embodiment based on this invention.

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、焼結設備に設けられるボイラー設備に適用する場合を例に挙げて説明する。
<焼結設備>
焼結設備では、図1に示すように、ヤードから送られてきた各種原料を、配合・混合・造粒して、焼結機1に装入する。焼結機1上で焼結反応が完了した焼結鉱は、排鉱部で排出され、クラッシャー2を介してクーラー3に供給されて該クーラー3で冷却し、更にスクリーン5で整粒後に、高炉に送られる。
また、クーラー3に隣接して、焼結鉱を冷却する際の排熱を利用したボイラー設備4が設置されている。ボイラー設備4は、クーラー3において最も焼結鉱の顕熱が大きい給鉱部から排熱を回収し、ボイラーで熱回収後、クーラー3に戻している。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a boiler facility provided in a sintering facility will be described as an example.
<Sintering equipment>
In the sintering facility, as shown in FIG. 1, various raw materials sent from the yard are blended, mixed and granulated, and charged into the sintering machine 1. The sintered ore that has completed the sintering reaction on the sintering machine 1 is discharged at the discharge section, supplied to the cooler 3 through the crusher 2, cooled by the cooler 3, and further sized by the screen 5, Sent to the blast furnace.
Further, adjacent to the cooler 3, a boiler facility 4 using exhaust heat when cooling the sintered ore is installed. The boiler equipment 4 collects exhaust heat from the supply section where the sensible heat of the sintered ore is the largest in the cooler 3, and recovers the heat to the cooler 3 after recovering the heat with the boiler.

<ボイラー設備>
ボイラー設備4は、図2に示すように、ボイラー11と、ボイラー11の前段に配置された集塵装置10と、集塵機の後段に配置された送風機12とを有する。
送風機12は、ボイラー11からの排ガスを吸引口から吸引し、その吸引した排ガスをクーラー3に圧送する装置である。
ボイラー11は、ボイラー躯体11a内に上側から下側に向けて過熱器、蒸発器、及び節炭器のパイプがこの順に配置され、ボイラー躯体11aの下端部はホッパー構造となっていて上側から落下してきたダストがホッパー構造の下端部に堆積可能となっている。ホッパー構造の下端部には、ダストを排出するためのダンパが形成されている。
ボイラー躯体11aは、上部に排気ガス導入口を有し、過熱器の上方には、排気ガス導入口から流入した排ガスを分散し整流させるための複数の整流板が配置されている。また、ボイラー躯体11aの節炭器よりも下方で且つホッパー構造より上側部分にガス排出口が形成され、そのガス排出口は、ダクトを通じて送風機12の吸引口に接続している。
<Boiler equipment>
As shown in FIG. 2, the boiler facility 4 includes a boiler 11, a dust collector 10 disposed at the front stage of the boiler 11, and a blower 12 disposed at the rear stage of the dust collector.
The blower 12 is a device that sucks the exhaust gas from the boiler 11 from the suction port and pumps the sucked exhaust gas to the cooler 3.
In the boiler 11, a superheater, an evaporator, and a economizer pipe are arranged in this order from the upper side to the lower side in the boiler case 11 a, and the lower end portion of the boiler case 11 a has a hopper structure and falls from the upper side. The accumulated dust can be deposited on the lower end of the hopper structure. A damper for discharging dust is formed at the lower end of the hopper structure.
The boiler housing 11a has an exhaust gas inlet at the top, and a plurality of rectifying plates for dispersing and rectifying the exhaust gas flowing from the exhaust gas inlet is disposed above the superheater. A gas discharge port is formed below the economizer of the boiler housing 11a and above the hopper structure, and the gas discharge port is connected to the suction port of the blower 12 through a duct.

<集塵装置10の構成>
本実施形態の集塵装置10は、慣性力集塵装置である。集塵装置10は、排ガスを導入及び排出する入口100a及び出口100bを備えた集塵容器100を備える。
集塵容器100は、ホッパー形状をしたダスト堆積部100cと、そのダスト堆積部100cで区画される空間S1の上方の空間S2を囲むガス導入部100eとからなる。そして空間S1と空間S2によって、集塵容器100内の集塵用の空間Sが規定される。
ガス導入部100eの側壁には、排ガスを導入する入口100aと、排ガスを排出する出口100bとを有し、出口100bにボイラー躯体11aの排気ガス導入口が接続している。
<Configuration of dust collector 10>
The dust collector 10 of this embodiment is an inertia force dust collector. The dust collector 10 includes a dust collection container 100 having an inlet 100a and an outlet 100b for introducing and discharging exhaust gas.
The dust collecting container 100 includes a hopper-shaped dust accumulation portion 100c and a gas introduction portion 100e surrounding a space S2 above the space S1 defined by the dust accumulation portion 100c. And the space S for dust collection in the dust container 100 is prescribed | regulated by the space S1 and the space S2.
The side wall of the gas introduction part 100e has an inlet 100a for introducing exhaust gas and an outlet 100b for discharging exhaust gas, and the exhaust gas introduction port of the boiler housing 11a is connected to the outlet 100b.

入口100aには、排ガスダクト120が接続され、クーラー3からのダスト含有排ガスが排ガスダクトに誘導されて入口100aから集塵容器100内に送られる。排ガスダクト120は、L字形状となっていて、上方から下方に向かうダクト部分と、そのダクト部分の下端部に連通して横方向に排ガスを誘導し入口100aに接続する。すなわち、排ガスダクト120の下流側開口端部の向き、すなわち入口100aから導入される排ガスの流入方向は、集塵容器100内を入口100aから水平若しくは略水平に向かうように供給される。なお、集塵容器100は、例えば上面視で矩形形状となっている。
ここで、焼結設備においては、排ガスダクト120を流れる排ガスの流速は、10.0〜20.0m/sの範囲であり、本発明は、排ガスが、10.0m/s以上の流速で、入口100aを通過する場合に好適な効果を奏する。
An exhaust gas duct 120 is connected to the inlet 100a, and dust-containing exhaust gas from the cooler 3 is guided to the exhaust gas duct and sent into the dust collecting container 100 from the inlet 100a. The exhaust gas duct 120 is L-shaped and communicates with a duct portion that extends downward from above and a lower end portion of the duct portion to guide the exhaust gas in the lateral direction and connect to the inlet 100a. That is, the direction of the downstream opening end of the exhaust gas duct 120, that is, the inflow direction of the exhaust gas introduced from the inlet 100a is supplied so that the inside of the dust collecting container 100 is directed horizontally or substantially horizontally from the inlet 100a. The dust collecting container 100 has, for example, a rectangular shape in a top view.
Here, in the sintering facility, the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust gas duct 120 is in the range of 10.0 to 20.0 m / s, and in the present invention, the exhaust gas has a flow rate of 10.0 m / s or more. An advantageous effect is obtained when passing through the entrance 100a.

出口100bの位置は、入口100aとガス流入方向で対向する、ガス導入部100eが形成する側壁の部分の位置(以下、対向壁位置100d)の上方に設定されている。
また、上記対向壁位置100dの前側には、第一衝突板110は配置されている。その第一衝突板110は、上方から下方に延びるように配置されている。この第一衝突板110は、入口100aよりも出口100b側に近い位置に配置されると共に、その第一衝突板110の下端位置の高さが、入口100aの上下方向中央位置若しくはそれよりも上方位置に設定されている。図2では、第一衝突板110の下端の高さが、入口100aの上下方向中央位置よりも高い場合を例示しているが、第一衝突板110の下端は、入口100aの上下方向の高さを三等分した場合、入口100aの下端位置から三分の一だけ上方の高さ位置以上であれば構わない。
The position of the outlet 100b is set above the position of the side wall portion formed by the gas introduction part 100e that faces the inlet 100a in the gas inflow direction (hereinafter referred to as the opposing wall position 100d).
The first collision plate 110 is disposed on the front side of the facing wall position 100d. The first collision plate 110 is arranged to extend downward from above. The first collision plate 110 is disposed at a position closer to the outlet 100b side than the inlet 100a, and the height of the lower end position of the first collision plate 110 is the vertical center position of the inlet 100a or above it. Set to position. Although FIG. 2 illustrates the case where the height of the lower end of the first collision plate 110 is higher than the vertical center position of the inlet 100a, the lower end of the first collision plate 110 is the height in the vertical direction of the inlet 100a. When the height is divided into three equal parts, the height may be equal to or higher than the height position one third above the lower end position of the inlet 100a.

また、第一衝突板110の上端部は、ガス導入部100eの天井部に当接していても良いが、図2の例では、ガス導入部100eの天井部に当接せずに、ガス流を分散する整流板としている。
なお、この第一衝突板110を撤去しても良い、又、この第一衝突板110を、出口100b位置に対し入口100a寄りに配置しても良いが、出口100b寄りの方が好ましい。
In addition, the upper end portion of the first collision plate 110 may be in contact with the ceiling portion of the gas introduction portion 100e, but in the example of FIG. 2, the gas flow is not brought into contact with the ceiling portion of the gas introduction portion 100e. A rectifying plate that disperses the water.
The first collision plate 110 may be removed, or the first collision plate 110 may be disposed closer to the inlet 100a with respect to the outlet 100b position, but is preferably closer to the outlet 100b.

<参考例の集塵装置の作用>
ここで、参考例の集塵装置について説明する。参考例の集塵装置は、上記構成の集塵装置10に対し、図3(b)に示すように、第一衝突板110よりも入口100a側に、ガス導入部100eの天井面から下方に延びる第二衝突板200を配置した集塵装置10である。第二衝突板200の下端の高さは、入口100aと同じ高さに設定した。この参考例の集塵装置を有するボイラー設備の構成において、ガスの流速分布とダスト粒子の軌跡を、流動解析によって求めてみた。その結果が図3である。図3(a)はガス流速分布を示す図であって、色が薄いところほど流速が早いことを表している。図3(b)はダスト粒子の軌跡を示す図である。
<Operation of the dust collector of the reference example>
Here, the dust collector of the reference example will be described. As shown in FIG. 3B, the dust collector of the reference example is closer to the inlet 100 a than the first collision plate 110 and downward from the ceiling surface of the gas introduction unit 100 e with respect to the dust collector 10 having the above configuration. It is the dust collector 10 which has arrange | positioned the 2nd collision board 200 extended. The height of the lower end of the second collision plate 200 was set to the same height as the entrance 100a. In the configuration of the boiler facility having the dust collector of this reference example, the flow velocity distribution of gas and the locus of dust particles were obtained by flow analysis. The result is shown in FIG. FIG. 3A is a diagram showing the gas flow velocity distribution, and the lighter the color, the faster the flow velocity. FIG. 3B is a diagram showing the locus of dust particles.

ここで、発明者らは、この参考例の集塵装置を使用してボイラー設備4を稼動させたところ、経時的にボイラー11の蒸気発生量(蒸気発生能力(能率)、及び稼働率)が低下していくことを確認した。
このとき、蒸気発生能力の低下要因は、ボイラー11チューブの破穴であった。更に、送風機12の摩耗(後述)防止として、ボイラー11通風量を下げて入熱が低下していることも要因であった。
また、稼働率低下の要因は、ボイラー11後段に配置されている送風機12の振動値上昇であった。送風機12の振動値が管理値以上になるとボイラー11を停止し、送風機12のバランス修正処置を施す必要が生じたためである。又、前述のチューブの破穴も稼働率低下の要因である。
Here, the inventors operated the boiler equipment 4 using the dust collector of this reference example, and as a result, the steam generation amount (steam generation capability (efficiency) and operation rate) of the boiler 11 over time. It was confirmed that it declined.
At this time, the factor of lowering the steam generation capability was a broken hole in the boiler 11 tube. Furthermore, as a means of preventing the blower 12 from being worn (described later), it was also a factor that the heat input was lowered by reducing the amount of air flow through the boiler 11.
Moreover, the factor of the operating rate reduction was an increase in the vibration value of the blower 12 arranged at the rear stage of the boiler 11. This is because when the vibration value of the blower 12 becomes equal to or higher than the management value, it is necessary to stop the boiler 11 and perform a balance correction process for the blower 12. Moreover, the above-mentioned broken hole of a tube is also a factor of a working rate fall.

このように、排ガス中のダストによるチューブの磨耗が、ボイラー11の過熱器・蒸発器等の劣化原因となっていると推定される。また、節炭器の劣化原因は排ガス温度と給水温度による通気差腐食と推定される。特に、粗粒径のダストによる負担が非常に大きい。
また、発明者らが送風機12の振動値上昇を検討したところ、送風機12の主板・羽根板の摩耗減肉による回転体のアンバランスが原因であるとの知見を得た。すなわち、排ガス中のダストアタックにより、耐摩耗材(硬化肉盛・セラミック)が消失し、バランスが崩れ振動値が上昇する。また、バランスを修正し立ち上げても、短期間で再度バランスが崩れ、振動値が上昇する。これが稼働率低下要因となっているとの知見を得た。
Thus, it is presumed that the wear of the tube due to the dust in the exhaust gas is a cause of deterioration of the superheater / evaporator and the like of the boiler 11. In addition, the cause of deterioration of economizers is presumed to be aeration differential corrosion due to exhaust gas temperature and feed water temperature. In particular, the burden caused by the coarse particle dust is very large.
Moreover, when inventors examined the vibration value raise of the air blower 12, the knowledge that the imbalance of the rotary body by the wear thinning of the main board and blade board of the air blower 12 was acquired was acquired. That is, due to dust attack in the exhaust gas, the wear-resistant material (hardened cladding / ceramic) disappears, the balance is lost, and the vibration value increases. Even if the balance is corrected and started up, the balance is lost again in a short period of time, and the vibration value increases. We obtained the knowledge that this is a factor of lowering the operating rate.

このように、ボイラー11の過熱器・蒸発器のチューブの摩耗対策、及び送風機12の摩耗対策として、ボイラー11側に移行する排ガス中のダスト濃度を下げる必要があることが分かる。
ここで、本来、集塵装置10を設けるのは、前段の集塵装置10によって除塵することで、後段のボイラー11、送風機12の構成部品を摩耗させないためであるが、前述の通り、参考例のような第二衝突板200を設けると、ボイラーチューブ及び送風機12の摩耗が顕著であること、集塵装置10の下部のダンパから排出されるダスト排出量が少ないこと事を確認したことから、集塵装置10で有効に除塵されていない可能性が高いことに気づいた。
As described above, it is understood that the dust concentration in the exhaust gas moving to the boiler 11 side needs to be lowered as a countermeasure against the wear of the superheater / evaporator tube of the boiler 11 and the wear of the blower 12.
Here, the dust collector 10 is originally provided because dust is removed by the dust collector 10 in the front stage so that the constituent parts of the boiler 11 and the blower 12 in the rear stage are not worn. When the second collision plate 200 is provided, the wear of the boiler tube and the blower 12 is remarkable, and it has been confirmed that the amount of dust discharged from the lower damper of the dust collector 10 is small. It has been found that there is a high possibility that the dust collector 10 is not effectively dedusting.

解析結果である図3に示すとおり、第二衝突板200の設置によりガス流路が狭まり、第二衝突板200の下端部を回り込み且つ出口100bに向かって上昇する排ガス流速が上昇していることが分かる。そして、その上昇流の流速が増したことで、粗粒ダストも巻き上げられて後段のボイラー11側に流入しているものと考えられる。
ここで、排ガスダクト120でのガスの流速は15.9m/sに対し、ガスの上昇流の流速は50〜80m/sまで高くなっていた。
なお、第一衝突板110により排ガスがガイドされ、ボイラー11に流入しても、ボイラー11内で拡散できず、送風機12に向かう直線的な流れとなっている。この流れ方向は、過熱器・蒸発器後段の摩耗減肉部と一致する。
As shown in FIG. 3, which is the analysis result, the gas flow path is narrowed by the installation of the second collision plate 200, and the exhaust gas flow velocity that goes around the lower end of the second collision plate 200 and rises toward the outlet 100b is increased. I understand. And it is thought that the coarse particle dust is also rolled up and flows into the boiler 11 side of the back | latter stage because the flow velocity of the upward flow increased.
Here, the flow velocity of the gas in the exhaust gas duct 120 was 15.9 m / s, whereas the flow velocity of the upward flow of gas was increased to 50 to 80 m / s.
Even if the exhaust gas is guided by the first collision plate 110 and flows into the boiler 11, it cannot be diffused in the boiler 11, and has a linear flow toward the blower 12. This flow direction coincides with the wear thinning portion at the rear stage of the superheater / evaporator.

この解析結果を元に、ボイラー設備4の内部についての確認を実施した。すると、解析結果から、流速が速くて衝突していると思われる集塵装置10とボイラー11との境界部分(対向壁位置100dがある側壁)は、キャスタブル面に凹凸が見られ、ダスト衝突による摩耗が見受けられた。また、流速が遅くて流れていないと思われる各衝突板の背面では摩耗は見受けられず、2段目の衝突板110の上部位置にはダストの堆積があった。これは、流速が遅いためダストが堆積したものと思われ、総じて解析結果と現状は類似していた。   Based on this analysis result, the inside of the boiler equipment 4 was confirmed. Then, from the analysis result, the boundary portion between the dust collector 10 and the boiler 11 (the side wall having the opposing wall position 100d) that seems to be colliding due to the high flow velocity has irregularities on the castable surface, and is caused by dust collision. Abrasion was observed. In addition, no wear was observed on the back surface of each collision plate, which was considered to be slow because the flow velocity was low, and dust was deposited on the upper position of the second-stage collision plate 110. This seems to have accumulated dust because of the slow flow rate, and the analysis results were generally similar to the current situation.

また、流動解析による、参考例の集塵装置でのダスト粒子径毎の集塵性能を表1に示す。   Table 1 shows the dust collection performance for each dust particle diameter in the dust collector of the reference example by flow analysis.

表1に示すとおり、粒子径が100μmより小さいダスト、及び粒子径が100−200μmの粒子径ダストは約60%捕集できているが、粒子径が200μmより大きなダストになるとほとんど捕集できない。これは、入口100a側に近い第二衝突板200が存在すると、粒子径の大きなダストの捕集能力が低くなることを示している。
ここで、送風機12の寿命は、ダスト濃度及びダスト粒子径の累乗に反比例すると推定される。すなわち、粗大粒子が捕集できない場合には、装置への負担が非常に大きく、送風機12の摩耗・アンバランスにつながっているものと考えられる。
As shown in Table 1, about 60% of the dust having a particle size of less than 100 μm and about 100% to 200 μm can be collected. However, when the particle size is larger than 200 μm, the dust can hardly be collected. This indicates that the presence of the second collision plate 200 close to the inlet 100a side lowers the dust collecting ability with a large particle diameter.
Here, the lifetime of the blower 12 is estimated to be inversely proportional to the power of the dust concentration and the dust particle diameter. That is, when coarse particles cannot be collected, it is considered that the burden on the apparatus is very large, leading to wear / unbalance of the blower 12.

本発明者らは、以上の知見に基づき、集塵装置10の集塵性能の改善を検討した。
ここで、集塵性能改善の検討にあたり、集塵装置10の増強・更新は、大きな効果が見込めると推定されるが、コストが掛かるという難点がある。また、既設のボイラー周辺は設置スペースが無く、大型化は難しいことも多い。この観点から、既設の集塵装置10を改造することで集塵性能の向上策を検討した。
上述のように、参考例の集塵装置では、第二衝突板200によって排ガスの流路が狭まることで、ガスの上昇流の流速が増大してダストが持ち越されてしまうという課題点であることが分かった。そこで、衝突板の高さを変化させ、集塵装置10内部でダスト捕集最大化を狙い、集塵装置10の内部構造についての最適化を検討してみた。
Based on the above findings, the present inventors have examined improvements in the dust collection performance of the dust collector 10.
Here, when examining the improvement of the dust collection performance, it is estimated that the enhancement / update of the dust collection device 10 can be expected to have a great effect, but there is a problem that it is costly. Also, there is no installation space around the existing boiler, and it is often difficult to increase the size. From this point of view, a measure for improving the dust collection performance was examined by remodeling the existing dust collector 10.
As described above, in the dust collecting apparatus of the reference example, the flow path of the exhaust gas is narrowed by the second collision plate 200, so that the flow rate of the upward flow of gas increases and the dust is carried over. I understood. Then, the optimization of the internal structure of the dust collector 10 was examined aiming at the maximum dust collection inside the dust collector 10 by changing the height of the collision plate.

この検討により、従来の考えとは反対に全ての衝突板を撤去し、入口100aからのガス流入方向に位置する対向壁位置100dを、入口100aから流入した排ガスの衝突壁として、流動解析を行ったところ、図4に示すような、ガスの流速分布、及びダストの粒子軌跡が得られた。
この図4から分かるように、衝突板の全撤去により、集塵容器100でのガス流速は低下し、参考例のような縮流の発生が抑制されて、排ガスが滑らかにボイラー11部へ流入している。この流れ下方で、対向壁位置100dにダストが衝突して落下することでダストが捕集される循環流が形成されている。
As a result of this investigation, all the collision plates are removed, and the flow analysis is performed using the opposing wall position 100d located in the gas inflow direction from the inlet 100a as the collision wall of the exhaust gas flowing in from the inlet 100a. As a result, gas flow velocity distribution and dust particle trajectory as shown in FIG. 4 were obtained.
As can be seen from FIG. 4, by removing all the collision plates, the gas flow velocity in the dust collecting container 100 is reduced, the occurrence of contraction flow as in the reference example is suppressed, and the exhaust gas smoothly flows into the boiler 11 part. doing. Below this flow, a circulating flow is formed in which dust collides with the opposing wall position 100d and falls to collect the dust.

すなわち、入口100aからのガスの流入方向は水平方向であるが、ガス自体の流れは、出口100bが入口100aよりも上方に位置して、その出口100bに向けてガスが流れるため、ガスの流束は、出口100bに近づくほど当該出口100bに向く斜め上方に流れる。一方、ガスに含有していたダストは、その質量による慣性があるため、粒径が大きいダストほど、図4(b)のように、入口100aでのガス流入方向に沿って略水平に飛んで、対向壁位置100dの上下中央位置よりも下部位置に重点して衝突していることが分かる。なお、粗粒径のダストほど質量が大きいことから、対向壁位置100dの上下方向下から三分の一の高さ位置よりも下部位置に集中して衝突している。   That is, the inflow direction of the gas from the inlet 100a is horizontal, but the flow of the gas itself is such that the outlet 100b is located above the inlet 100a and the gas flows toward the outlet 100b. The bundle flows obliquely upward toward the outlet 100b as it approaches the outlet 100b. On the other hand, since the dust contained in the gas has inertia due to its mass, the larger the particle size, the more the dust flies substantially horizontally along the gas inflow direction at the inlet 100a as shown in FIG. It can be seen that the collision is focused on the lower position rather than the vertical center position of the facing wall position 100d. Since the coarser particle dust has a larger mass, the dust collides with a lower position than the one-third height position from the lower side of the opposing wall position 100d in the vertical direction.

また、粒子径が小さいダストは、図4(a)のガスの流束によって運ばれる量が多いと考えられる。このため、図2のように、入口100aの上下方向の下から三分の一の高さ位置以上、好ましくは入口100aの上下方向中央位置以上に衝突板の下端を設定した第一衝突板110を配置しておけば、細流径のダストは第一衝突板110に衝突することで、細流径のダストの捕集効率も高まると推定される。
ここで、衝突板は、図5のように第一衝突板110に加えて、第二衝突板200を設けても構わない、いずれの衝突板110,200の下端の高さも、入口100aの上下方向の下から三分の一の高さ位置以上、好ましくは入口100aの上下方向中央位置以上になるように設定すればよい。
Moreover, it is thought that dust with a small particle diameter carries much quantity by the gas flux of Fig.4 (a). Therefore, as shown in FIG. 2, the first collision plate 110 having the lower end of the collision plate set at a height position not less than one-third from the bottom in the vertical direction of the inlet 100a, preferably at or above the central position in the vertical direction of the inlet 100a. If it arrange | positions, it will be estimated that the dust of a fine flow diameter collides with the 1st collision board 110, and the collection efficiency of the fine flow diameter dust increases.
Here, the collision plate may be provided with the second collision plate 200 in addition to the first collision plate 110 as shown in FIG. 5. The height of the lower end of any of the collision plates 110, 200 is set above and below the inlet 100 a. What is necessary is just to set so that it may become more than 1/3 height position from the bottom of a direction, Preferably it may become more than the vertical center position of the entrance 100a.

このようにガス流速が低下し、捕集したダストを上昇させる上昇流が無くなったため、表2に示すとおり、粒子径の大きなダストの捕集割合が向上している。   Thus, since the gas flow velocity is reduced and the upward flow for raising the collected dust is eliminated, as shown in Table 2, the collection ratio of dust having a large particle diameter is improved.

即ち、衝突板を全撤去することで、粒径が200μmよりも大きなダスト捕集割合が、大きく向上することが分かる。これはガス流速が低下したことで、慣性力の大きい大径粒子が上昇できなくなった為と考えられる。
一方、粒径が100μmより小さな小径粒子の捕集割合は悪化している。これは大径粒子と逆で、慣性力の小さい小径粒子は、滑らかなガス流れに沿って持ち越されたものと考えられる。
That is, it can be seen that by removing all the collision plates, the dust collection rate with a particle size larger than 200 μm is greatly improved. This is thought to be due to the fact that large-diameter particles having a large inertial force can no longer rise due to a decrease in gas flow rate.
On the other hand, the collection ratio of small-diameter particles having a particle size smaller than 100 μm is getting worse. This is the opposite of the large-diameter particles, and the small-diameter particles having a small inertia force are thought to have been carried over along a smooth gas flow.

ここで、表中に記載の「残留割合」とは、集塵装置10で捕集はされないが送風機12まで持ち越されない、つまり集塵装置10もしくはボイラー11内部に留まっているダストの割合を表す。
この残留割合も、参考例の集塵装置に比べ、本実施形態の集塵装置10の方が、全ての粒子径において増加している。これは主流以外の循環流領域が広く形成された為と考えられる。集塵装置10による捕集割合に、この残留割合も加えると、送風機12への流出割合は、粒子径が100μm−200μmの範囲のダストについてはほぼ無くなることが分かる。
Here, the “residual ratio” described in the table represents the ratio of dust that is not collected by the dust collector 10 but is not carried over to the blower 12, that is, remains in the dust collector 10 or the boiler 11. .
This residual ratio is also increased in all particle sizes in the dust collector 10 of this embodiment compared to the dust collector of the reference example. This is thought to be because the circulation region other than the mainstream was widely formed. When this residual ratio is also added to the collection ratio by the dust collector 10, it can be seen that the outflow ratio to the blower 12 is almost eliminated for dust having a particle size in the range of 100 μm to 200 μm.

更に、上記の解析結果の妥当性を確かめるために、全ての衝突板を撤去した実際の装置で効果確認を行った。
まず、集塵装置10の入口100a、出口100b、及び送風機12の排出口に接続するダクト内の3箇所において、ダストの測定を5ヶ月継続して行った。そして、測定結果から、3箇所のダスト測定箇所でのダスト粒度分布とダストの累積割合を調査したところ、集塵装置10の入口100aから出口100bの間で、粒度の大きいダストの割合が大きく減っていた。また、100μm近傍のダストは集塵装置10以降に流出していた。このように流動解析と近い結果を得ていることが確認出来た。
Furthermore, in order to confirm the validity of the above analysis results, the effect was confirmed with an actual apparatus in which all the collision plates were removed.
First, measurement of dust was continuously performed for five months at three locations in the duct connected to the inlet 100a and outlet 100b of the dust collector 10 and the outlet of the blower 12. Then, from the measurement results, the dust particle size distribution and the cumulative proportion of dust at the three dust measurement locations were investigated, and the proportion of dust having a large particle size greatly decreased between the inlet 100a and the outlet 100b of the dust collector 10. It was. Further, dust in the vicinity of 100 μm has flowed out after the dust collector 10. Thus, it was confirmed that the results were close to those of the flow analysis.

また、送風機12の回転軸の軸受部での振動値を、衝突板全撤去する前後それぞれ3ヶ月測定してみた。撤去前にあっては、約1月から2月単位で送風機12の回転バランスの修正を行う必要があるだけの振動値の上昇が見受けられたが、衝突板を全撤去し且つ修理した後は、3ヶ月の間、バランス調整を行うほどの振動上昇は見受けられず、補修及びバランス修正無しで操業を継続できた。又、装置の内部確認は毎月行ったが、送風機12の主板・羽根板共に顕著な損傷は見られなかった。これは前述の通り、粗粒ダストが集塵装置10で除去されたため、送風機12の摩耗劣化進行が遅くなっていると考えられる。実機の運転状況も、狙い通りの結果が得られた。   Moreover, the vibration value in the bearing part of the rotating shaft of the air blower 12 was measured for 3 months before and after the collision plate was completely removed. Before the removal, there was an increase in the vibration value that was necessary to correct the rotation balance of the blower 12 in about January to February, but after the impact plate was completely removed and repaired During the three months, there was no increase in vibration enough to adjust the balance, and the operation could be continued without repair and balance adjustment. Moreover, although the inside check of the apparatus was performed every month, neither the main plate or the blade plate of the blower 12 was found to be significantly damaged. As described above, since the coarse dust is removed by the dust collector 10, it is considered that the progress of wear deterioration of the blower 12 is delayed. The actual driving conditions were also as expected.

発明者は、このような知見から、入口100aからのガス流の流入方向に位置する衝突板について、その衝突板の下端部を回り込んで上昇する排ガス流の流速を抑制して、粗粒のダストがその排ガス流によって、集塵機の後段に移動することを抑制して後段のボイラー11及び送風機12の性能を保護するには、衝突板の下端部を回り込んで上昇する排ガス流の流速を抑制するように、衝突板を設定する必要があるとの知見を得た。
このような手段としては、第一及び第二の手段を採用すればよいとの知見を得た。
すなわち第一の手段として、集塵容器100内に衝突板を配置しない。但し、入口100aからのガス流の流入方向に位置する位置に出口100bを配置せず、集塵容器100の内壁を衝突板代わりにする。
From such knowledge, the inventor suppresses the flow velocity of the exhaust gas flow that rises around the lower end portion of the collision plate for the collision plate positioned in the inflow direction of the gas flow from the inlet 100a. In order to prevent the dust from moving to the subsequent stage of the dust collector by the exhaust gas flow and to protect the performance of the boiler 11 and the blower 12 in the subsequent stage, the flow rate of the exhaust gas flow rising around the lower end of the collision plate is suppressed. As a result, the knowledge that it is necessary to set the collision plate was obtained.
As such means, the knowledge that the 1st and 2nd means should just be employ | adopted was acquired.
That is, as a first means, no collision plate is arranged in the dust collecting container 100. However, the outlet 100b is not disposed at a position located in the inflow direction of the gas flow from the inlet 100a, and the inner wall of the dust collecting container 100 is used as a collision plate.

第二の手段として、第一の手段の構造に追加した、集塵容器100内に配置する衝突板の下端位置と集塵容器100の内壁との間隔が狭くなって、衝突板の下端部を回り込んで上昇する排ガス流の流速が早くなるのを防止するために、衝突板の下端を、ダスト堆積部100cよりも上方位置、好ましくは入口100aを形成する開口の下端位置よりも上方、特に、入口100aを形成する開口の上下方向下から三分の一の高さ位置よりも上方に配置することが好ましい。
更に、衝突板を入口100aから離した方が、入口100aから流入した排ガスが衝突板に衝突し、衝突板の下端部を回り込んで上昇する排ガス流の流速を抑えられる事から、衝突板を、上面視で、入口100aよりも出口100b側に近づけて配置することが好ましい。より好ましくは、衝突板の左右位置を、ダスト堆積部100cの最下端部と上下で対向する位置に配置すると良い。
As a second means, the distance between the lower end position of the collision plate arranged in the dust collection container 100 and the inner wall of the dust collection container 100, which is added to the structure of the first means, becomes narrower, and the lower end portion of the collision plate is In order to prevent the flow velocity of the exhaust gas flowing around and rising, the lower end of the collision plate is positioned above the dust accumulation portion 100c, preferably above the lower end position of the opening forming the inlet 100a, in particular. It is preferable to dispose the upper part of the opening forming the inlet 100a above the one-third height position from below in the vertical direction.
Further, when the collision plate is separated from the inlet 100a, the exhaust gas flowing in from the inlet 100a collides with the collision plate, and the flow velocity of the exhaust gas flow rising around the lower end of the collision plate can be suppressed. In the top view, it is preferable to arrange them closer to the outlet 100b side than the inlet 100a. More preferably, the left and right positions of the collision plate are arranged at positions that vertically oppose the lowermost end portion of the dust accumulation portion 100c.

以上のように、本実施形態の集塵装置10では、従来の集塵装置10とは発想を異にして、衝突板を省略するか、衝突板を配置しても衝突板の下端の高さ位置を従来よりも高い位置に配置することで、衝突板による、集塵内のガス流路を狭めてガス流速が早くなることを抑制する。
これによって、ガス流速が早くなることによる、粗粒径のダストを巻上げて、粗粒径のダストがボイラー11及び送風機12に流入することを抑制する。従って、後段の装置であるボイラー11及び送風機12、特に送風機12へのダストによる負荷を大幅に軽減できて、後段の装置の補修処理を少なくすることが可能となる。
As described above, in the dust collector 10 of the present embodiment, unlike the conventional dust collector 10, the collision plate is omitted or the height of the lower end of the collision plate is provided even if the collision plate is arranged. By disposing the position at a position higher than the conventional one, the gas flow path in the dust collection by the collision plate is narrowed to prevent the gas flow rate from increasing.
Thereby, the coarse particle size dust due to the high gas flow rate is wound up, and the coarse particle size dust is prevented from flowing into the boiler 11 and the blower 12. Therefore, it is possible to greatly reduce the load due to dust on the boiler 11 and the blower 12, particularly the blower 12, which are subsequent devices, and it is possible to reduce the repair processing of the subsequent devices.

4 ボイラー設備
10 集塵装置
11 ボイラー
12 送風機
100 集塵容器
100a 入口
100b 出口
100c ダスト堆積部
100d 対向壁位置
100e ガス導入部
110 第一衝突板
120 排ガスダクト
200 第二衝突板
4 Boiler equipment 10 Dust collector 11 Boiler 12 Blower 100 Dust collecting container 100a Inlet 100b Outlet 100c Dust accumulation part 100d Opposite wall position 100e Gas introduction part 110 First impact plate 120 Exhaust gas duct 200 Second impact plate

Claims (3)

下方に向かうにつれて内部空間の面積が小さくなるホッパー形状のダスト堆積部と、そのダスト堆積部内の空間の上方の空間の側方を囲むガス導入部とを備える集塵容器を有し、上記ガス導入部の側壁に形成した入口からダスト含有ガスを取り入れ、集塵後のガスを出口から後段のボイラーに送る慣性力集塵装置であって、
上記入口から集塵容器に流れ込むガスの流入方向が、上記入口に横方向で対向するガス導入部の壁部に向くように設定され、
上記入口に横方向で対向するガス導入部の壁部の部分を対向壁位置と呼称した場合に、
上記対向壁位置よりも上方に上記出口が配置され、
上記対向する入口と対向壁位置との間に、上下に延びる1又は2以上の衝突板が介在し、
上記衝突板の下端の高さ位置は、上記入口の下端と上端との上下方向の距離を三等分した場合における、上記入口の下端から上方に三分の一の位置と同じ高さ位置若しくはそれよりも上方の高さ位置に設定されていることを特徴とする慣性力集塵装置。
A dust collecting container comprising a hopper-shaped dust depositing portion whose area of the internal space decreases as it goes downward, and a gas introducing unit surrounding a side of the space above the space in the dust depositing unit, and the gas introduction An inertial dust collector that takes in dust-containing gas from the inlet formed in the side wall of the section and sends the gas after dust collection to the boiler at the rear stage from the outlet,
The inflow direction of the gas flowing into the dust collecting container from the inlet is set so as to face the wall portion of the gas introduction portion facing the inlet in the lateral direction,
When the portion of the wall portion of the gas introduction portion facing the inlet in the lateral direction is called the facing wall position,
The outlet is disposed above the facing wall position,
Between the opposing entrance and the opposing wall position, one or more collision plates extending vertically are interposed,
The height position of the lower end of the collision plate is the same height position as a third of the upper position from the lower end of the entrance or the upper end when the vertical distance between the lower end and the upper end of the entrance is divided into three equal parts. An inertial dust collector characterized by being set at a height position higher than that.
上記衝突板は、平面視で、上記入口よりも上記出口に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項に記載した慣性力集塵装置。 2. The inertial force dust collector according to claim 1 , wherein the collision plate is disposed at a position closer to the outlet than the inlet in a plan view. 請求項1又は請求項2に記載の慣性力集塵装置の上記出口がボイラーのガス導入口に接続され、上記ボイラーのガス排出口に送風機の吸引口が接続されたボイラー設備。 A boiler facility in which the outlet of the inertial dust collector according to claim 1 or 2 is connected to a gas inlet of a boiler, and a suction port of a blower is connected to a gas outlet of the boiler.
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