JP7299777B2 - predastar - Google Patents
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Description
本発明は、ガス中に含まれるダストをガスから分離するプレダスタに関する。 The present invention relates to a preduster for separating dust contained in gas from gas.
鉄鋼、セメント、ごみ焼却プラントなどの高温ガスが発生するプラントでは、排熱回収ボイラが併設されることが多い。粉塵(以下、ダストという)を多く含んだ高温ガスの場合、ボイラ設備保護のために、ボイラ入側にはプレダスタが設置される。プレダスタは、例えば、取り込んだガスの流速をダストの沈降速度以下にして、ダストを沈降させることで、ガスからダストを分離する構成である(例えば、特許文献1参照)。 A waste heat recovery boiler is often installed in plants that generate high-temperature gas, such as steel, cement, and waste incineration plants. In the case of high-temperature gas containing a large amount of dust (hereinafter referred to as dust), a preduster is installed on the boiler inlet side to protect the boiler equipment. For example, the preduster has a configuration in which dust is separated from gas by making the flow velocity of the taken gas equal to or lower than the sedimentation velocity of the dust to sediment the dust (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、圧力損失を低減しつつ、所定粒径以上のダストだけを除去するダスト除去装置が開示されている。このダスト除去装置は、排ガスが流入される分離室に複数のバッフルプレートを配置した構成である。そして、バッフルプレート間の間隙の流通抵抗によって流速を制限し、流速の均一化を図っている。
特許文献1に記載のダスト除去装置は、ダスト除去装置の設置空間が十分大きく、分離室を十分に確保できる場合には、複数のバッフルプレートを配置でき、分離室内での流速を制限することができる。しかしながら、設置空間が限られている場合には、分離室の空間容量を十分に確保できないため、ガス流速を平均化するための複数のバッフルプレートを配置できない。その結果、分離室内のガスの流速がダストの沈降速度以下とならず、ダストを高精度に除去できないおそれがある。
In the dust removal device described in
そこで、上記課題を鑑み、本発明の目的は、プレダスタ内容積を十分に確保できない場合であっても、高精度にダストを除去できるプレダスタを提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a preduster capable of removing dust with high precision even when a sufficient internal volume of the preduster cannot be secured.
上記目的を達成するために、本発明のプレダスタは、
ガスが流入する吸気口と、前記吸気口より下方に配置され、前記吸気口から流入したガスに含まれるダストを前記ガスから分離する分離領域と、前記ダストを分離したガスを排気する排気口と、前記分離領域より下方に設けられ、前記ダストが溜まる溜まり部と、を有するホッパと、
前記分離領域に配置され、前記吸気口から流入したガスを前記分離領域の下部へ導く整流板と、
前記分離領域に配置され、前記整流板よりも気流方向後方に向かって順に配置された、鉛直方向に延びる第1衝突板および第2衝突板と、
を備え、
前記第2衝突板は、前記溜り部から前記鉛直方向に沿って上方に延び、その下端が、運転中に前記溜まり部に溜まるダストの堆積レベルの上限よりも下方に位置している。
In order to achieve the above object, the preduster of the present invention is
an intake port into which gas flows; a separation area arranged below the intake port to separate dust contained in the gas flowing in from the intake port from the gas; and an exhaust port through which the gas separated from the dust is exhausted. , a hopper provided below the separation area and having a collecting portion in which the dust accumulates;
a rectifying plate disposed in the separation area for guiding the gas that has flowed in from the intake port to a lower portion of the separation area;
a vertically extending first impingement plate and a second impingement plate disposed in the separation area and arranged in order toward the rear in the airflow direction relative to the straightening plate;
with
The second impingement plate extends upward along the vertical direction from the reservoir, and the lower end thereof is located below the upper limit of the accumulation level of dust accumulated in the reservoir during operation.
本発明の構成によると、第1衝突板、および、第2衝突板を最適位置に配置することで、高精度にダストを除去できる。 According to the configuration of the present invention, dust can be removed with high accuracy by arranging the first collision plate and the second collision plate at the optimum positions.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、鉛直方向から視たプレダスタ1の平面図である。図2は、図1のII-II線における断面図である。図3は、図1のIII-III線における断面図である。なお、図1では、排気口12を介して視える部材の一部の図示は省略している。
FIG. 1 is a plan view of the
プレダスタ1は、例えば、焼成後の冷却設備と、排熱回収ボイラとの間に配置され、冷却設備から排出されたガスに含まれるダストを除去する装置である。プレダスタ1によりダストが除去されたガスは、排熱回収ボイラへ送出され、排熱回収ボイラにて余熱が回収される。
The
プレダスタ1は、鉛直方向に延びた中空状のホッパ10を備えている。ホッパ10は、鉛直方向から視た平面視で長方形状であって、第1側面板101、第2側面板102、第3側面板103および第4側面板104を有している。第1側面板101と第2側面板102とが対向し、第3側面板103と第4側面板104とが対向している。以下の説明では、第1側面板101と第2側面板102とが対向する方向を、第1方向と言う。また、第3側面板103と第4側面板104とが対向する対向する方向を、第2方向と言う。第1方向および第2方向は、それぞれ水平方向に沿った方向であり、互いに直交する。
The
第1側面板101、第2側面板102、第3側面板103および第4側面板104は、鉛直方向における中央部近傍から下方に向かうに従い、ホッパ10の外側から内側に向かって傾斜している。鉛直方向におけるホッパ10の大型化を抑制するために、ホッパ10の底部は、水平方向に沿った平面状となっている。以下では、第1側面板101における傾斜部分は、第1傾斜部101Aと言い、第2側面板102における傾斜部分は、第2傾斜部102Aと言う。なお、第1傾斜部101Aおよび第2傾斜部102Aの水平方向からの傾斜角度は、同じである。また、第3側面板103および第4側面板104それぞれの水平方向からの傾斜角度は、同じである。
The
このホッパ10は、吸気口11と、排気口12と、分離領域13と、溜り部14とを有している。
The
吸気口11は、例えば冷却設備から排出されたガスを取り込む開口である。吸気口11は、上方に開口するように、ホッパ10の上部に設けられている。排気口12は、ホッパ10内のガスを排出する開口である。排気口12は、上方に開口するように、ホッパ10の上部に設けられている。吸気口11と、排気口12とは、第1方向に並んで設けられている。また、吸気口11は、第1方向における第1側面板101側に設けられ、排気口12は第2側面板102側に設けられている。
The
分離領域13は、吸気口11および排気口12より下方に位置し、吸気口11から取り込んだガスから、ダストを分離する領域である。ホッパ10は分離領域13を備えている。分離領域13は、第1側面板101、第2側面板102、第3側面板103および第4側面板104の内壁面で囲まれて形成されている。分離領域13では、吸気口11から取り込んだガスの流速が低下する。ガスの流速がガスに含まれるダストの沈降速度以下となると、ガスに含まれるダストは下方へ沈降する。分離領域13内でダストが分離されたガスは、排気口12から排出される。
The
溜り部14には、分離領域13でガスから分離され、沈降したダストを受け止めて、溜める領域である。ホッパ10内には、その底部に対向配置された逆流防止板17が設けられている。溜り部14は、ホッパ10の底部と逆流防止板17との間に形成されている。溜り部14には、溜まったダストを外部へ排出する不図示の排出機構が設けられている。
The
逆流防止板17は、溜まり部14内のダストが分離領域13へ逆流することを防止する、例えば、すのこ状の板部材である。溜まり部14は第1方向に延びていて、その深さは浅い。このため、溜り部14に溜まったダストは分離領域13に近く、分離領域13内のガスに取り込まれるおそれがある。そこで、逆流防止板17を設けて、分離領域13へのダストの逆流することを防止することで、ダストが再びガスに取り込まれることを防止できる。
The
分離領域13には、吸気口11から取り込んだガスを下方へ導く整流板15が設けられている。整流板15は、鉛直方向において、吸気口11と重なる位置に設けられている。整流板15は、上側整流板151と、下側整流板152とを有している。
The
上側整流板151は、吸気口11の直下に配置されている。上側整流板151は、第1方向における第2側面板102側から第1側面板101側へ向かって、下方に傾斜している。下側整流板152は、上側整流板151の下方側の端部に設けられ、鉛直方向に沿って延びている。上側整流板151および下側整流板152は、図3に示すように、第2方向において、ホッパ10の第3側面板103および第4側面板104まで延びている。
The upper
上側整流板151は、吸気口11から取り込んだガスを、ホッパ10の第1側面板101側へ導く。上側整流板151は、ガスを第1側面板101に衝突させることで、ダストを沈降させる。以下、このダスト捕集を1次捕集と言う。下側整流板152は、第1側面板101との間に流路を形成し、ガスをホッパ10内の下方へ導く。下側整流板152と第1側面板101との間の流路を通ったガスは、その後、第1側面板101の第1傾斜部101Aに沿って、ホッパ10内の下方へ向かう。
The
分離領域13には、第1衝突板161と、第2衝突板162とが設けられている。第1衝突板161および第2衝突板162は、分整流板15よりも気流方向後方に向かって順に配置され、鉛直方向に延びている。また、図3に示すように、第1衝突板161および第2衝突板162は、第2方向において、ホッパ10の第3側面板103および第4側面板104まで延びている。
A
第1衝突板161の下端と、整流板15の下側整流板152の下端とは、第1側面板101の第1傾斜部101Aに平行な仮想傾斜面P1上に位置している。このように配置された第1衝突板161は、ガスを第1傾斜部101Aに沿わせて、ホッパ10の底部近傍まで導く。このとき、第1衝突板161は、ガスの流れの方向を反転させ、それによって生じるガスとダストの慣性力の差を利用してダストを分離・落下させる。また、慣性力の差でうまく分離できなかったダストは第1衝突板161に衝突し、沈降させる。以下、このダスト捕集を2次捕集と言う。なお、第1衝突板161の下端は、第2衝突板162の上端よりも上方に位置していることが好ましい。
The lower end of the
第2衝突板162は、ホッパ10の底部に設けられ、逆流防止板17から上方へ突出している。第2衝突板162は、逆流防止板17近傍を流れるガスを自身に衝突させることで、ダストを沈降させる。以下、このダスト捕集を3次捕集と言う。第2衝突板162の下端は、溜り部14内に位置している。図4は、第2衝突板162の下端位置を説明するための図である。第2衝突板162の下端は、運転中に溜まり部14に溜まるダストDの堆積レベルの上限よりも下方に位置している。第2衝突板162は、その下端がダストD内に埋まっていればよい。この構成とすることで、第2衝突板162の下方空間ができて、その空間へのガスの吹き抜けを防止できる。これにより、例えば、逆流防止板17が設けられていない場合では、ダストの捕集率の低下を抑制できる。また、逆流防止板17が設けられている場合では、第2衝突板162の背面側(下流側)にたまったダストが、再飛散することを抑制でき、ダストの捕集率の低下を抑制できる。
The
なお、ダストDの堆積レベルは、溜り部14の深さ、溜り部14に設けられる排出機構のダスト排出能力、および、排出頻度などによって異なる。このため、第2衝突板162の下端がダストD内に埋まって、第2衝突板162の下方空間が形成されないように、排出機構を適宜駆動させることが好ましい。
The accumulation level of the dust D varies depending on the depth of the
また、第2衝突板162は、第1方向における第2衝突板162と第2側面板102との間の空間がより広く確保されるように、配置されている。そのために、第2衝突板162は、図2に示すように、鉛直方向に沿った排気口12の中心を通る中心線P2より、第1衝突板161側に位置している。また、第1方向に対向する、第2衝突板162と第2側面板102との水平距離は、第2衝突板162の鉛直方向に沿った長さ(高さ)よりも離れている。
Also, the
図5は、第2衝突板162と、第2側面板102との水平距離を説明するための図である。第2衝突板162と、第2側面板102との水平距離をa、第2衝突板162の長さをbで表す。なお、第2側面板102の第2傾斜部102Aは、傾斜しているため、位置によって、第2衝突板162との距離は異なる。このため、本実施形態では、最も距離がある、第2衝突板162の上端部と、第2傾斜部102Aとの距離を水平距離とする。この場合において、第2衝突板162は、a>bとなる位置に、配置されていることが好ましい。
FIG. 5 is a diagram for explaining the horizontal distance between the
このように、第2側面板102との間の空間を広くなるように配置された第2衝突板162は、気流方向における第2衝突板162より下流側での流速を、ダストの沈降速度よりも低下させて、ダストを自然沈降させる。以下、このダスト捕集を4次捕集と言う。
In this way, the
上記のように構成されたプレダスタ1では、その内容積を十分に確保できない場合であっても、第1衝突板161、および、第2衝突板162を最適位置に配置することで、1次捕集~4次捕集の4つの段階でダストを捕集することができ、高精度にダストを除去することができる。
In the
以下に、ホッパ10の底部における流速分布を確認する試験を行った結果を示す。
The results of a test for confirming the flow velocity distribution at the bottom of the
図6は、ホッパ10の底部での流速分布を示す図である。図6の縦軸は、ホッパ10の底部でのガスの流速[m/s]、横軸は、第1方向における、第1側面板101からの位置[m]である。
FIG. 6 is a diagram showing the flow velocity distribution at the bottom of the
図6では、第1衝突板161と、第2衝突板162とをそれぞれ配置を異ならせた場合の試験結果を示す。「Case1」は、本実施形態のプレダスタ1を用いて行った試験結果である。「Case2」は、本実施形態のプレダスタ1において、第2衝突板162を中心線P2よりも第2側面板102側へ配置して行った試験結果である。「Case3」は、本実施形態のプレダスタ1において、第1衝突板161の下端を仮想傾斜面P1よりも下方に位置させて、第2衝突板162を中心線P2よりも第2側面板102側へ配置して行った試験結果である。「Case4」は、本実施形態のプレダスタ1において、第1衝突板161の下端を仮想傾斜面P1よりも上方に位置させて、第2衝突板162を中心線P2よりも第2側面板102側へ配置して行った試験結果である。
FIG. 6 shows test results when the
図6に示す結果から、「Case1」の場合の最大流速は、他の場合の最大流速よりも低いことが読み取れる。つまり、「Case1」の場合、他の場合よりも、気流方向における第2衝突板162より下流側での流速を、効果的に沈降速度以下にすることができることが分かる。
From the results shown in FIG. 6, it can be read that the maximum flow velocity in "
次に、上記「Case1」~「Case4」での圧力損失を確認する試験を行った。図7は、ホッパ10内の圧力損失および、ダストの捕集率を示す図である。図7では、圧力損失およびダストの捕集率を同じグラフ上に示している。図7に示すように、「Case1」~「Case4」のいずれであっても、ダストの捕集率は、ほぼ同じである。したがって、本実施形態のプレダスタ1は、圧力損失、および、ダストの捕集率に影響を及ぼすことなく、ホッパ10の底部におけるガスの最大流速を低減させることができる。
Next, a test was conducted to confirm the pressure loss in the above "
続いて、ホッパ1内に、第1衝突板161、第2衝突板162および逆流防止板17を設けたことによる、圧力損失への影響を確認する試験を行った。図8は、第1衝突板161、第2衝突板162および逆流防止板17を設けたことによる、圧力損失およびダストの捕集率への影響を確認する試験の結果を示す図である。図8では、圧力損失およびダストの捕集率を同じグラフ上に示している。
Subsequently, a test was conducted to confirm the influence of the
図8(I)は、第1衝突板161のみを設けた場合の圧力損失およびダストの捕集率である。図8(II)は、第1衝突板161および第2衝突板162を設けた場合の圧力損失およびダストの捕集率である。図8(III)は、第1衝突板161、第2衝突板162および逆流防止板17を設けた場合、つまり、本実施形態のプレダスタ1の圧力損失およびダストの捕集率である。
FIG. 8(I) shows the pressure loss and the dust collection rate when only the
図8に示すように、(I)~(III)では、圧力損失および、ダストの捕集率は、ほぼ同じである。したがって、第2衝突板162を設けても、圧力損失および、ダストの捕集率に影響を及ぼすことがない。また、逆流防止板17をさらに設けても、圧力損失および、ダストの捕集率に影響を及ぼすことがない。つまり、ホッパ10内に設ける部材を増やした場合、圧力損失に影響が及ぶおそれがあるが、第2衝突板162および逆流防止板17を配置しても、圧力損失およびダストの捕集率への影響はないことが分かる。
As shown in FIG. 8, in (I) to (III), the pressure loss and the dust collection rate are almost the same. Therefore, even if the
次に、第1衝突板161の枚数と、圧力損失および、ダストの捕集率との関係を確認する試験を行った。図9は、第1衝突板161の枚数と、圧力損失および、ダストの捕集率との関係を示す図である。図9では、圧力損失およびダストの捕集率を同じグラフ上に示している。
Next, a test was conducted to confirm the relationship between the number of
本実施形態では、仮想傾斜面P1に沿って、一枚の第1衝突板161のみを設けている。この場合、圧力損失は最も低く、ダストの捕集率は、他の場合とほぼ同じである。つまり、一枚の第1衝突板161を設けることで、効率よくダスト捕集を行うことができる。なお、第1衝突板161は2枚設けてもよい。この場合、上側整流板151と、2枚の第1衝突板161とは、第1方向において、等間隔に配置することが好ましい。また、第1衝突板161を設けない場合、圧力損失は低くなるが、ダスト捕集率も低くなるので、好ましくない。
In this embodiment, only one
以上のように、本実施形態のプレダスタ1は、圧力損失およびダスト捕集率を悪化させることなく、ホッパ10内のダストの最大流速を低減させて、高精度にダストを除去できる。
As described above, the
1 プレダスタ
10 ホッパ
11 吸気口
12 排気口
13 分離領域
14 溜り部
15 整流板
17 逆流防止板
151 上側整流板
152 下側整流板
161 第1衝突板
162 第2衝突板
1 Preduster 10
Claims (6)
前記分離領域に配置され、前記吸気口から流入したガスを前記分離領域の下部へ導く整流板と、
前記分離領域に配置され、前記整流板よりも気流方向後方に向かって順に配置された、鉛直方向に延びる第1衝突板および第2衝突板と、
を備え、
前記第2衝突板は、前記溜り部から前記鉛直方向に沿って上方に延び、その下端が、運転中に前記溜まり部に溜まるダストの堆積レベルの上限よりも下方に位置しており、
前記ホッパの底部に対向配置され、前記底部との間に前記溜まり部を形成し、前記溜まり部内のダストが前記分離領域へ逆流することを防止する逆流防止板をさらに備える、プレダスタ。 an intake port into which gas flows; a separation area arranged below the intake port to separate dust contained in the gas flowing in from the intake port from the gas; and an exhaust port through which the gas separated from the dust is exhausted. , a hopper provided below the separation area and having a collecting portion in which the dust accumulates;
a rectifying plate disposed in the separation area for guiding the gas that has flowed in from the intake port to a lower portion of the separation area;
a vertically extending first impingement plate and a second impingement plate disposed in the separation area and arranged in order toward the rear in the airflow direction relative to the straightening plate;
with
the second impingement plate extends upward along the vertical direction from the reservoir, and a lower end thereof is positioned below an upper limit of an accumulation level of dust accumulated in the reservoir during operation;
The preduster further comprises a backflow prevention plate arranged opposite to the bottom of the hopper to form the collecting portion between the bottom and the bottom and prevent the dust in the collecting portion from flowing back to the separation area.
請求項1または請求項2に記載のプレダスタ。 The horizontal distance between the inner wall surface of the hopper facing the second collision plate on the opposite side of the first collision plate in the horizontal direction and the upper end of the second collision plate is the vertical distance of the second collision plate. more than direction height,
A preduster according to claim 1 or claim 2.
前記整流板および前記第1衝突板それぞれの下端は、傾斜している前記ホッパの内壁面に平行な同一の仮想傾斜面上に位置している、
請求項1から請求項3までのいずれか一つに記載のプレダスタ。 An inner wall surface of the hopper facing the first collision plate on the side opposite to the second collision plate in the horizontal direction is inclined downward from the outside to the inside of the hopper,
a lower end of each of the straightening plate and the first collision plate is positioned on the same imaginary inclined surface parallel to the inclined inner wall surface of the hopper;
A preduster according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4までのいずれか一つに記載のプレダスタ。 A lower end of the first collision plate is located above the second collision plate,
A preduster according to any one of claims 1 to 4.
前記第2衝突板は、鉛直方向に沿った前記排気口の中心を通る中心線より、前記第1衝突板側に位置している、
請求項1から請求項5のいずれか一つに記載のプレダスタ。 The exhaust port opens vertically upward,
The second impingement plate is positioned closer to the first impingement plate than a vertical center line passing through the center of the exhaust port.
A preduster according to any one of claims 1 to 5.
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