JP7441014B2 - プレダスタ - Google Patents

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。

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）。

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。

特開２００７－１４７１１９号公報

ダスト除去装置の分離室はガスとダストとを分離する機能と同時に、分離したダストを一時的に貯留する機能も有しており、分離室下部から分離ダストを滞りなく排出するためには、分離室の壁の角度を所定の角度（例えば分離ダストの安息角以上）にする必要がある。特許文献１に記載のダスト除去装置は、分離室の壁角度を所定の角度にしたままでダスト除去装置の設置空間を十分に大きくして、複数のバッフルプレートを配置し、分離室内での流速を制限している。しかしながら、ダスト除去装置の設置空間が十分に確保できない場合、特に、高さ方向の空間が確保できない場合、高さ方向に装置を小さくする必要がある。分離室の高さを小さくする方法には、分離室の壁角度を小さく（より水平に）する方法と、分離室の壁角度を所定の角度としたままで、分離室の高さを小さく（切り詰める）方法が考えられる。両者とも、ダストの分離に必要な空間を十分に確保できなくなる可能性があるため、ダストの分離効率が悪化することが想定されるが、衝突板の形状、枚数、配置を工夫することで改善の余地はあると考えられる。一方、分離室の壁角度を所定の角度より小さくすることは、分離・堆積したダストを、重力を利用した連続的な自然排出することができなくなるため、ダスト除去装置としての必要機能を満足しなくなる。以上のことから、分離室の壁角度を所定の角度としたままで分離室の高さを小さく（切り詰める）し、かつ、衝突板の形状、枚数、配置を最適化することで高さの小さな分離室を有したダスト除去装置は実現可能と考えられる。しかしながら、分離室の高さを切り詰めた場合、分離室の底面が連続的なダスト排出に適さない形状、例えば、長方形または広面積などとなるため、分離・堆積したダストの排出方法に課題があると考えられる。

そこで、本発明の目的は、分離・堆積した粉塵を連続的に排出することができるプレダスタを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のプレダスタは、
気体を導入する導入口と、前記導入口より下方に配置され、前記導入口から導入したガスに含まれる粉塵を前記ガスから分離する分離領域と、前記粉塵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、前記粉塵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、前記導入口から導入したガスを下方に導く整流板と、
前記分離領域に配置され、前記整流板よりも、前記分離領域内の気流方向下流側に配置された衝突板と、
前記溜まり部に溜まる粉塵を水平方向へ送る水平送り機構を有し、前記粉塵を前記溜まり部から排出する粉塵排出部と、
を備える。

本発明の構成によると、高さを切り詰めたホッパの底部から、分離・堆積したダストを連続的に排出することができる。併せて、ダスト排出位置の水平方向に対する自由度を大きくすることができる。

図１は、高さ方向から視たプレダスタの平面図である。 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。

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。

図１は、高さ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。

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。

プレダスタ１は、高さ方向（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、高さ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。

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、高さ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。高さ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。

このホッパ１０は、吸気口１１と、排気口１２と、分離領域１３と、溜まり部１４と、粉塵排出部１８と、を有している。

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。

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。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。後述するが、ホッパ１０の底部には、溜まり部１４が形成されている。分離領域１３でガスから分離されて沈降したダストは、溜まり部１４に溜められる。

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、上側整流板１５１と、下側整流板１５２とを有している。

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、高さ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。

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。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。

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、整流板１５よりも気流方向下流に向かって順に配置され、高さ方向に延びている。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。

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とが好ましい。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。なお、反転流を作り、ガスとダストとの慣性力の差を利用して、効率よくダストを分離するために、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。

第２衝突板１６２は、その下端が、ホッパ１０の底部に設けられた溜まり部１４に位置し、溜まり部１４から上方へ突出している。第２衝突板１６２は、溜まり部１４の直上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。第２衝突板１６２の下端は、好ましくは、運転中に溜まり部１４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。この構成とすることで、第２衝突板１６２の下方に空間ができず、その空間へのガスの吹き抜けを防止できる。これにより、ダストの捕集率の低下を抑制できる。

なお、第２衝突板１６２は、第１方向における第２側面板１０２との間の空間がより広く確保されるように、配置されることが好ましい。例えば、第２衝突板１６２は、高さ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側に位置していることが好ましい。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、より詳しくは、第２衝突板１６２の上端部と、第２側面板１０２との水平距離は、第２衝突板１６２の高さ方向に沿った長さ（高さ）よりも離れていることが好ましい。このように、第２衝突板１６２と第２側面板１０２との間の空間を広くすることで、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ことができ、捕集率を向上させることができる。

溜まり部１４は、分離領域１３でガスから分離され、沈降したダストが溜まる領域である。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。溜まり部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。溜まり部１４は、第１方向において、分離領域１３の気流方向上流側から下流側にかけて広がって形成されていて、第１衝突板１６１および第２衝突板１６２に跨っている。

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の深さは浅い。このため、溜まり部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。

粉塵排出部１８は、溜まり部１４に溜まったダストを、溜まり部１４から排出する。粉塵排出部１８は、溜まり部１４に設けられたスクリューフィーダ１８１を有している。スクリューフィーダ１８１は、溜まり部１４に溜まるダストを水平方向へ送る水平送り機構であって、第１衝突板１６１および第２衝突板１６２に跨って、第１方向に延びている。スクリューフィーダ１８１は、第１方向に延びたシャフトの外周面に螺旋状に羽根が設けられている。スクリューフィーダ１８１は、シャフト端部が駆動機構１８３に接続されている。駆動機構１８３が動作すると、スクリューフィーダ１８１はシャフトを中心に回転する。これにより、溜まり部１４内のダストは、羽根に押されて、第１方向における、気流方向上流側から下流側へ搬送される。

粉塵排出部１８は、ホッパ１０の底部に設けられ、下方に開放した排出口１８２を有している。排出口１８２は、第１方向における、気流方向下流側に設けられている。これにより、スクリューフィーダ１８１により送り出された溜まり部１４内のダストは、排出口１８２から排出される。なお、排出口１８２には、溜まり部１４から排出されるダストを流す、不図示の排出管が接続される。

この粉塵排出部１８により、高さを切り詰めたホッパ１０の底部から、ダストを連続的に排出することができる。また、スクリューフィーダ１８１は第１衝突板１６１および第２衝突板１６２に跨っているので、第１衝突板１６１および第２衝突板１６２に衝突して沈降したダストを、溜まり部１４から確実に排出できる。

以上のように、本実施形態では、ホッパ１０の底面形状が溜まったダストの連続排出に適さない形状、例えば長方形など、においても、その溜まり部１４に溜まったダストを連続的に排出することができる。そして、第１衝突板１６１、第２衝突板１６２を分離領域１３に最適に配置することで、高精度にダストを除去できる。

また、ホッパ１０から排出したダストは、ホッパ１０の下部に配置されたコンベアで搬送されることが一般的である。従来のように、重力を利用してダストを排出する場合、ダストの排出口は決められた位置（平面視でホッパの中心線上）に設けられるため、コンベアは、その排出口の位置に合わせて配置する必要がある。このため、コンベアとホッパとのレイアウトを変更することは難しい。本実施形態では、ダストを水平方向へ排出することで、排出口１８２の位置を自由に設定でき、その結果、ホッパ１０とコンベアとのレイアウトの自由度が増す。

なお、本実施形態では、水平送り機構の一例としてスクリューフィーダを挙げて説明したが、水平送り機構はスクリューフィーダ以外であってもよい。例えば、水平送り機構は、エアーによりダストを水平方向へ送る機構であってもよい。また、排出口１８２は、下方に開口して設けられているが、ホッパ１０の側方に開口するように設けられてもよい。

また、本実施形態では、スクリューフィーダ１８１は、第１方向において、気流方向上流側から下流側へダストを搬送する構成としているが、その反対方向へダストを搬送する構成としてもよい。この場合、ダスト堆積の形態に合わせて、排出口１８２を適切な位置に設ける必要がある。

さらに、溜まり部１４は、本実施形態で説明したものよりも水平方向に大きくてもよい。例えば、溜まり部１４は、第２傾斜部１０２Ａ（または第１傾斜部１０１Ａ）と重なる位置まで第１方向に延びていてもよい。この場合、スクリューフィーダ１８１も、第１方向に長くなっていてもよいし、排出口１８２も、第１傾斜部１０１Ａと重なる位置に形成されていてもよい。

本実施形態では、プレダスタ１は、第１衝突板１６１と、第２衝突板１６２とを備えているが、一枚の衝突板のみを備えていてもよい。

１ プレダスタ
１０ ホッパ
１１ 吸気口
１２ 排気口
１３ 分離領域
１４ 溜まり部
１５ 整流板
１７ 逆流防止板
１８ 粉塵排出部
１５１ 上側整流板
１５２ 下側整流板
１６１ 第１衝突板
１６２ 第２衝突板
１８１ 水平送り機構
１８２ 排出口

Claims (4)

1. ガスを導入する導入口と、前記導入口より下方に配置され、前記導入口から導入したガスに含まれる粉塵を前記ガスから分離する分離領域と、前記粉塵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、前記粉塵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、前記導入口から導入したガスを下方に導く整流板と、
   前記分離領域に配置され、前記整流板よりも、前記分離領域内の気流方向下流側に配置された衝突板と、
   前記溜まり部に溜まる粉塵を水平方向へ送る水平送り機構を有し、前記粉塵を前記溜まり部から排出する粉塵排出部と、
   を備え、
   前記衝突板は、水平方向における前記気流方向に沿って複数配置されており、
   前記気流方向上流側の衝突板の下端部は、前記気流方向下流側の衝突板の上端部よりも上方に位置している、プレダスタ。
2. ガスを導入する導入口と、前記導入口より下方に配置され、前記導入口から導入したガスに含まれる粉塵を前記ガスから分離する分離領域と、前記粉塵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、前記粉塵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、前記導入口から導入したガスを下方に導く整流板と、
   前記分離領域に配置され、前記整流板よりも、前記分離領域内の気流方向下流側に配置された衝突板と、
   前記溜まり部に溜まる粉塵を水平方向へ送る水平送り機構を有し、前記粉塵を前記溜まり部から排出する粉塵排出部と、
   を備え、
   前記衝突板は、水平方向における前記気流方向に沿って複数配置されており、
   前記衝突板のうち、水平方向における前記気流方向に沿って最も下流側に配置された最下流側衝突板の下端部が、予め定めた前記溜まり部に溜まる前記粉塵の堆積高さよりも下方に位置している、プレダスタ。
3. ガスを導入する導入口と、前記導入口より下方に配置され、前記導入口から導入したガスに含まれる粉塵を前記ガスから分離する分離領域と、前記粉塵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、前記粉塵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、前記導入口から導入したガスを下方に導く整流板と、
   前記分離領域に配置され、前記整流板よりも、前記分離領域内の気流方向下流側に配置された衝突板と、
   前記溜まり部に溜まる粉塵を水平方向へ送る水平送り機構を有し、前記粉塵を前記溜まり部から排出する粉塵排出部と、
   を備え、
   前記衝突板は、水平方向における前記気流方向に沿って複数配置されており、
   前記衝突板のうち、水平方向における前記気流方向に沿って最も下流側に配置された最下流側衝突板は、前記排気口の中心を通る中心線よりも水平方向において上流側に位置している、プレダスタ。
4. ガスを導入する導入口と、前記導入口より下方に配置され、前記導入口から導入したガスに含まれる粉塵を前記ガスから分離する分離領域と、前記粉塵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、前記粉塵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、前記導入口から導入したガスを下方に導く整流板と、
   前記分離領域に配置され、前記整流板よりも、前記分離領域内の気流方向下流側に配置された衝突板と、
   前記溜まり部に溜まる粉塵を水平方向へ送る水平送り機構を有し、前記粉塵を前記溜まり部から排出する粉塵排出部と、
   を備え、
   前記衝突板は、水平方向における前記気流方向に沿って複数配置されており、
   前記衝突板のうち、水平方向における前記気流方向に沿って最も下流側に配置された最下流側衝突板と、水平方向における前記最下流側衝突板の前記気流方向の下流側に位置し、前記最下流側衝突板と対向する前記ホッパの内壁面と、の水平距離は、前記最下流側衝突板の高さ方向に沿った長さよりも長い、プレダスタ。
   

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