JPH05123609A - サイクロンセパレータとそのサイクロンセパレータを用いた発電プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的はブローダウン流量を低減し、ま
たダストの分離効率を向上させるサイクロンセパレータ
を提供することにある。 【構成】サイクロンセパレータの筒状本体１０の底６に
は排出孔７と戻り孔９がある。戻り孔９に連結して中空
の棒１１を放出管８の下端部内側まで突き出した構造と
する。 【効果】サイクロンセパレータのブローダウンの出入口
の差圧を従来になく増大させる効果がある。その結果、
ブローダウン流量を低減して、またダストの分離効率を
向上させる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サイクロンセパレータ
に関するものである。そして、特には、石炭火力プラン
トの加圧流動床複合発電システム（通称ＰＦＢＣとい
う。）の脱塵装置であるサイクロンセパレータのブロー
ダウン流量の低減とダストの分離効率の改善、及び前記
システムの簡素化に好適なサイクロンセパレータとして
有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加圧流動床複合発電システムでは、微粒
化した石炭をボイラにより高圧下で燃焼させ、その燃焼
により生じた高温の排ガスでガスタービンを回し、その
ガスタービン発電機を駆動して電力を得ている。このと
き排ガス中にはダストが含まれているから、そのダスト
をマルチサイクロンセパレータにより分離し、清浄なガ
スをタービンに送ってタービンの静翼，動翼の摩耗を防
止する。この種のことは、日立評論ＶＯＬ．６２，Ｎo.
２，１９８０−２，Ｐ４１−Ｐ４６に記述されている。
清浄なガスとする手段としては、ガスをフィルターに通
す方式もある。

【０００３】マルチサイクロンセパレータは単一サイク
ロンセパレータを多数並列に並べた構造と成っている。
マルチサイクロンセパレータを前述のシステム内に使用
すると、排ガスは全体の約９７％の流量でタービンを回
し、残り約３％はブローダウンとして発電には寄与しな
い。

【０００４】従来のマルチサイクロンセパレータに使用
されている単一サイクロンセパレータは、代表的には特
開昭60−114367号公報に記載されている。これを原理的
に図示化すると図１０の通りになる。含塵ガスは円筒状
本体の上部側方ノズル５から流入して円筒状本体内の渦
巻室で旋回流Ａとなって下降し、ダストを管底部６の排
出孔７で外へ矢印Ｂのように排出して分離した後、円筒
状本体内中央で上昇流Ｃに転じて、放出管８から出る。
そして、ダストと一緒に排出されたガスの一部が円筒状
本体底の中央にあけられている戻し孔９から円筒状本体
内に吸い込んで上昇流Ｃに同伴させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、戻し
孔９から一端外へ捨てたガスを一部戻し入れているがダ
スト分離のために排ガスの全流量の約３％をブローダウ
ン流量として外へ排出する結果と成り、その分発電に寄
与させておらず、プラント全体の発電効率を低化させる
という欠点があった。また、サイクロンセパレータの排
出孔７での逆流によりダストが清浄側ガスに混ざったり
排出孔７を閉塞させたりして、ダストの分離効率を低下
させるという点に配慮がされていなかった。また、従来
技術では中空のテーパ６０を底からサイクロン筒状本体
内部に突き出しているが、サイクロン内部の上下方向
（軸方向）圧力分布について着目しておらず、その中空
を上方に向かって流れる流動の駆動力の大小や中空の開
口端の最適位置については配慮されていなかった。さら
に、別のダスト捕集方式としてセラミックフィルタ捕集
方式があるが、この方式ではメインテナンスが必要であ
るという欠点があった。本発明の目的はブローダウン流
量を低減して発電効率を向上させ、またダストの分離効
率を向上させるサイクロンセパレータを提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、サイクロンセパレータからのブローダウンガスの少
なくとも一部を前記サイクロンセパレータ内に戻し入れ
る流路を備えているサイクロンセパレータにおいて、前
記流路の出口を前記サイクロンセパレータ内の高さ方向
の圧力分布曲線の最高圧部から最低圧部への変曲部近傍
よりも低圧部側位置に位置させてある手段を採用する。

【０００７】

【作用】図４，図５を用いて本発明の原理及び作用を説
明する。図４と図５はそれぞれ従来技術と本発明による
サイクロンセパレータのブローダウンの出入口の圧力分
布を示している。図４，図５で管底部６に設けられた排
出孔７での圧力をＰ１，戻り孔９での圧力をＰ２とす
る。筒状本体１０の内部では旋回流により中心軸側の圧
力は筒壁側の圧力より負圧になっているので図４に示す
ようにＰ２はＰ１より小さい。単一サイクロンセパレー
タの外圧をＰ３とし、Ｐ１とＰ２の間に設定すれば、排
出孔７ではサイクロンの外に向かって順流し、戻り孔９
では逆流する。結局、全流量の約３％が正味のブローダ
ウン流量としてサイクロンセパレータの底部から流れ出
る。一方、製作上の機器寸法のバラツキにより単一サイ
クロン毎にＰ１，Ｐ２が異なる。別な単一サイクロンの
Ｐ１，Ｐ２をＰ１′，Ｐ２′とすると、外圧Ｐ３より小
さくなる場合がある。この場合、排出孔７でも逆流が生
じ、ダストが排出孔７を閉塞する場合があった。

【０００８】本発明では、筒状本体１０の内部で上空側
（放出管８下端部）が管底部側よりも旋回流の流速が大
きく、圧力が負圧になるという新しい知見に基づき、図
５に示すように戻り孔９に連結して中空の棒１１を放出
管８の内部に突き出している。この中空の棒１１の開口
端での圧力をＰ２とすれば、このＰ２は従来技術による
Ｐ２よりも小さいので、ブローダウンの出入口の圧力は
図５のようになる。この場合、Ｐ１とＰ２の差圧は従来
よりも増大しており、機器のバラツキによるＰ１′，Ｐ
２′の変動分を考慮しても、Ｐ１，Ｐ１′の最小値より
小さく外圧Ｐ３を設定できる。このため、排出孔７での
逆流はない。しかも、外圧Ｐ３を正味のブローダウン流
量が０となるように、すなわち排出孔７での順流の流量
と戻り孔９での逆流の流量がキャンセルするように設定
することが可能である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図に基づいて説明
する。

【００１０】本発明を適用したサイクロンセパレータの
第１実施例の断面外観を図１に示す。上部に従来例と同
様に渦流付与手段を入口６１に講じた円筒状の筒状本体
１０の底６には排出孔７と戻り孔９が開口してある。戻
り孔９に連結して流路として中空の棒１１が放出管８の
下端近傍の内側にまで延びて突き出ている。図１２は図
１のＣ−Ｃ′断面を上から見た図である。図１２では排
出孔７は複数個設けられている。一方、図１３の様に排
出孔７ｂはスリット状としても良い。

【００１１】また、図１９の第２実施例では、中空の棒
１１としては耐摩耗性材料（例えばセラミック）を用
い、そして、中空の棒１１は上部がガスが通りやすい多
孔板による支持板５１によって放出管８に固定されてい
る。中空の棒１１と支持板５１と放出管８は接着されて
いる。先ず、放出管８，支持板５１と中空の棒１１を一
体化して組み立てておく。次に、中空の棒１１の下端部
をサイクロン管底部６のはめ込み孔５２に挿入して組立
てを完了する。その他の構成は、第１実施例と同じであ
る。

【００１２】図１８は本発明の第３実施例であるサイク
ロンセパレータの縦断面を示した図である。この例で
は、中空の棒１１の代わりに中空のテーパブロック１１
が底６から上方へ立ち上げて設けられている。そのテー
パブロック１１は中央部が戻し孔９に通じる中空部が流
路として上端にまで至っている。そしてその上端は放出
管８の下端部の内側に至っている。その他の構成は、第
１実施例と同じである。図６は図１のＡ−Ａ′断面での
ガスの流速ベクトル分布を示す。同様に、図７は図６の
Ｂ−Ｂ′断面でのガスの流速ベクトル分布を示す。図８
はサイクロンセパレータ内の高さ方向の圧力分布を示
す。図６〜図８は三次元熱流動解析プログラムにより求
めた。図６，図７から放出管８の下端部の近傍に流速の
大きい旋回流が生じている。また、放出管８の下端部で
下降流から上昇流に流れが転向している。その結果、図
８に示すように内筒（放出管８）で負圧が生じている。
特に底部での圧力に比べ外筒（筒状本体１０）の直径の
２〜４倍の高さでの圧力は小さい。そのためブローダウ
ンの出入口の差圧（排出孔７での圧力と戻り孔９での圧
力の差）を増大させるにはブローダウンの入口（戻り孔
９）を外筒（筒状本体１０）の直径の２〜４倍の高さま
で突き出すと最適になる。この場合、本発明による差圧
は従来技術による差圧の約２２倍となる。一方、従来技
術のように、ただ単に中空のテーパを管底部からサイク
ロン筒状本体内部に突き出してもブローダウンの出入口
の差圧は最大とはならない。中空のテーパブロックや棒
を底６から圧力が最小となる内筒（放出管８）の中まで
突き出さないとブローダウンの出入口の差圧を良好に増
大させる（最大にする）ことはできない。また、従来例
のように中空のテーパの開口端を内筒（放出管８）の中
まで突き出さないで、内筒（放出管８）の下端より下方
近傍に設けると、内筒（放出管８）の下端部では先に説
明したように流れが下降流から上昇流に転向する位置で
あり、しかも乱流の状態なので、中空のテーパの開口端
での圧力がふらつき、本発明のような安定した動作を示
さない。図８から判るように内筒(放出管８)の下端より
下方近傍の圧力は１.０３ＭＰａ 程度であるが、この位
置では下降流から上昇流に転向し、乱流となる理由から
１割程度の圧力の変動０.１ＭＰａがある。この１.０３
ＭＰａと０.１ＭＰａを足すと１.１３ＭＰａ程度となり
排出孔での圧力１.１２ＭＰａより大きくなり、内筒
（放出管８）の下端より下方では乱流による圧力変動に
よりブローダウンの出入口の差圧（排出孔７での圧力と
戻り孔９での圧力の差）は小さく、しかも符号が逆転す
る可能性がある。そのため、中空のテーパブロックや棒
の上端の開口部を内筒（放出管８）の中まで突き入れて
おくことが最良である。

【００１３】このようにした実施例によればブローダウ
ンの出入口の差圧（排出孔７での圧力と戻り孔９での圧
力の差）を最高に増大させる効果がある。その結果、先
に述べたようにブローダウン流量を低減して発電効率を
向上させ、また逆流を大きな差圧により防いでダストの
分離効率を向上させる効果がある。

【００１４】ブローダウン流量の低減に関しては、本発
明によれば原理的にブローダウン流量を３％未満、すな
わち限りなくゼロに近づけられる。現実的には乱流の影
響があり、ブローダウン流量は最良の状態でゼロにはな
らない。図８で外筒直径９６mm, 中空の直径５mm, 中空
の棒の高さ２６０mmの条件で乱流による圧力変動分を最
適位置での圧力０.９６６ＭＰａの１割程度、すなわち
０.０９７ＭＰａと見積もると、中空の棒の開口端での
乱流による分を上乗せした圧力は１.０６３MPaとなる。
排出孔での圧力と中空の棒の開口端での圧力との圧力差
を乱流効果がない場合をΔＰ１、ある場合をΔＰ２とす
れば、ΔＰ１＝０.１５４ＭＰａ, ΔＰ２＝０.０５７Ｍ
Ｐａ である。流量は圧力差の平方根に比例するから、
乱流による影響は最良の状態でも、ブローダウン流量は
３％ｘ（ΔＰ２／ΔＰ１の平方根）＝１.８％となる。
結局、最良の状態ではブローダウン流量を１.８％より
小さくすることはできないが、その場合でも本発明によ
れば３％から１.８％まで１.２％もブローダウン流量を
低減できる。本実施例では、ダストのフィルタ捕集方式
とは違いメインテナンスフリーであり、ブローダウンに
関する配管, ガス誘導手段等のプラントシステムが簡略
化できる効果がある。

【００１５】本発明を適用したサイクロンセパレータの
変形例として第４実施例の断面外観を図２に示す。筒状
本体１０の底６にはダストの排出孔７とブローダウンガ
スの戻り孔９とがある。戻り孔９に連結してフレキシブ
ルチューブ１２が放出管８の下端部内側の近傍まで延び
て突き出ている。その他の構成は、第１実施例と同じで
ある。本実施例によればフレキシブルチューブ１２の開
口端を旋回流で生じる負圧領域に自由自在に設けること
ができ、ブローダウンの出入口の差圧を増大させる。そ
の結果、先に述べたようにブローダウン流量を低減して
発電効率を向上させ、またダストの分離効率を向上させ
る効果がある。

【００１６】本発明を適用したサイクロンセパレータの
第５実施例の断面外観を図３に示す。このサイクロンセ
パレータでは、筒状本体１０に対し同心状に外側の筒状
本体１２が設けられていて、２重のサイクロンセパレー
タとなっている。ガスは図３中のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの
順で流れる。筒状本体１０の底６にはダストの排出孔７
とブローダウンガスの戻り孔９がある。戻り孔９に連結
して中空の棒１１が放出管８の下端部内側の近傍まで延
びて突き出ている。その他の構成は、第１実施例と同じ
である。本実施例によれば２重のサイクロンセパレータ
となっているので、さらに粒径の小さいダストを捕集で
き、その結果ダストの分離効率を向上させる効果があ
る。

【００１７】本発明を適用したサイクロンセパレータの
第６実施例の断面外観を図１１に示す。放出管８が内部
中央まで上方から差し込まれた筒状本体１０の底６には
ダストの排出孔７とブローダウンガスの戻り孔９があ
る。戻り孔９に連結して鋼製の管、若しくはフレキシブ
ルチューブ１４が放出管８の側壁の孔１５に連結されて
いる。その他の構成は、第１実施例と同じである。

【００１８】図２１は同じく本発明を適用したサイクロ
ンセパレータの第７実施例の断面外観を示したものであ
る。筒状本体１０の底６にはダストの排出孔７とブロー
ダウンガスの戻り孔９がある。戻り孔９に連結して配
管、若しくはフレキシブルチューブ１４が筒状本体１０
を貫通して一端外に出され、次に放出管８の側壁の孔１
５に連結されて放出管８内に通され、そして、その開口
部が放出管８の下端部より上方に挿入され設けられてい
る。その他の構成は、第１実施例と同じである。本実施
例によれば配管、若しくはフレキシブルチューブ１４の
開口端を旋回流で生じる負圧領域に設けることができ、
ブローダウンガスの出入口の差圧を増大させる。その結
果、先に述べたようにブローダウン流量を低減して発電
効率を向上させ、またダストの分離効率を向上させる効
果がある。しかも、配管、若しくはフレキシブルチュー
ブ１４が放出管８等により支持されるので丈夫な構造と
なる効果がある。

【００１９】本発明を適用したサイクロンセパレータの
第８実施例の断面外観を図１４に示す。筒状本体１０の
底６にはダストの排出孔７とブローダウンガスの戻り孔
９がある。戻り孔９に連結して中空の棒１１が複数個設
けてあり、放出管８の下端部内側まで延びて突き出てい
る。その他の構成は、第１実施例と同じである。本実施
例によれば複数個の中空の棒１１の開口端を旋回流で生
じる負圧領域に設けることができ、ブローダウンの出入
口の差圧を増大させる。その結果、先に述べたようにブ
ローダウン流量を低減して発電効率を向上させ、またダ
ストの分離効率を向上させる効果がある。さらには、戻
り孔９に接続された中空棒による流路抵抗が減少して多
量の流量を扱える。

【００２０】本発明を適用したサイクロンセパレータの
第９実施例の断面外観を図１５に示す。筒状本体１０の
底６にはダストの排出孔７とブローダウンガスの戻り孔
９がある。戻り孔９に連結して中空の棒１１が筒状本体
１０や底６の放出管８の中心軸からずれた位置に設けて
あり、放出管８の下端部内側まで上方へ延びて突きでて
いる。その他の構成は、第１実施例と同じである。本実
施例によれば中空の各棒１１の上方開口端を旋回流で生
じる負圧領域に広く開口して設けることができ、ブロー
ダウンの出入口の差圧を増大させる。その結果、先に述
べたようにブローダウン流量を低減して発電効率を向上
させ、またダストの分離効率を向上させる効果がある。

【００２１】本発明を適用したサイクロンセパレータの
第１０実施例の断面外観を図１６に示す。筒状本体１０
の底６にはダストの排出孔７とブローダウンガスの戻り
孔９がある。この例では筒状本体１０は側壁の縦断面が
概略ハの字と成る円錐状の形状となっている。戻り孔９
に連結して中空の棒１１が設けてあり、放出管８の下端
部の内側まで延びて突き出ている。その他の構成は、第
１実施例と同じである。本実施例によれば中空の棒１１
の開口端を旋回流で生じる負圧領域に設けることがで
き、ブローダウンの出入口の差圧を増大させる。その結
果、先に述べたようにブローダウン流量を低減して発電
効率を向上させ、またダストの分離効率を向上させる効
果がある。また、旋回流の発生する渦巻室が広いから圧
力損失が少なくて済むという利点がある。

【００２２】本発明を適用したサイクロンセパレータの
第１１実施例の断面外観を図１７に示す。筒状本体１０
の底６にはダストの排出孔７とブローダウンガスの戻り
孔９がある。この例では筒状本体１０は側壁の縦断面が
概略逆ハの字と成る逆円錐状の形状となっている。戻り
孔９に連結して中空の棒１１が設けてあり、放出管８の
下端部の内側まで延びて突き出ている。その他の構成
は、第１実施例と同じである。本実施例によれば中空の
棒１１の開口端を旋回流で生じる負圧領域に設けること
ができ、ブローダウンの出入口の差圧を増大させる。そ
の結果、先に述べたようにブローダウン流量を低減して
発電効率を向上させ、またダストの分離効率を向上させ
る効果がある。また、圧損が大きいものの小さいダスト
粒子までも流入ガスから分離捕集できる。

【００２３】本発明のサイクロンセパレータを適用した
マルチサイクロンセパレータを第１２実施例として図９
に示す。本発明の上述各実施例のいずれかの構成を持つ
単一サイクロンセパレータ１を多数並列に並べた構造と
成っている。ボイラからの排ガスは各単一サイクロンセ
パレータ１共通のガス入口２から入り、矢印Ｄのように
流れて各単一サイクロンセパレータ１の入口内に分配さ
れる。各単一サイクロンセパレータ１内で分離処理され
た清浄なガスは上室６５内に各単一サイクロンセパレー
タ１の放出管から矢印Ｅのように放出されてから共通な
ガス出口３から出てタービンを回す様に供せられる。分
離されたダストは下室６６内に各単一サイクロンセパレ
ータ１の排出孔から矢印Ｆのように排出されてマルチサ
イクロンセパレータの外郭構造６７内から外へブローダ
ウン出口から排出される。本実施例によればブローダウ
ン出口４から従来より少ないガス流量のブローダウンと
することができる。

【００２４】本発明のサイクロンセパレータを適用した
加圧流動床複合発電プラントを第１３実施例として図１
８に示す。このプラントでは、流動層ボイラ２１で発生
した蒸気を圧力容器２２を経て蒸気タービン２３に導
き、この蒸気タービン２３を回して発電機２４を駆動
し、発電する。一方、流動層ボイラ２１で発生した燃焼
排ガスを圧力容器２２を経てガスタービン２５に導き、
このガスタービン２５を回して発電機２６を駆動し、発
電する。最終的には、排ガスは脱硝装置２７と排ガスク
ーラー２８を経て煙突２９から大気中に放出される。本
実施例のプラントでは、先の本発明によるマルチサイク
ロンセパレータ４１が流動層ボイラ２１とガスタービン
２５とを結ぶガス通路の途中で、マルチサイクロンセパ
レータ４１のガス入口２を流動層ボイラ２１側に、ガス
出口３をガスタービン２５側にそれぞれ接続し、しかも
圧力容器２２の外に設けてある。本実施例によれば、流
動層ボイラ２１とガスタービン２５とを結ぶガス通路に
セラミックフィルタを設けてダストを分離するプラント
よりもメインテナンスフリーでダストを分離できる効果
がある。その効果及び単一サイクロンセパレータのブロ
ーダウンガス流量の低減によるガスの発電に寄与する割
合の向上との結果、プラント全体の稼働率を向上させる
効果がある。

【００２５】図２２は本発明を適用したサイクロンセパ
レータの第１４実施例の断面外観を示したものである。
第１実施例と異なる点は、中空の棒の代わりに戻り孔９
に連結した鋼管、若しくはフレキシブルチューブ１４の
入口が接続して設けられており、その出口が放出管８の
下端部の内側に挿入され設けられている。さらに、鋼
管、若しくはフレキシブルチューブ１４で形成されてい
るガス流路の途中に動的機器であるファン７１が設けら
れている。その他の構成は第１実施例と同じである。本
実施例によれば鋼管、若しくはフレキシブルチューブ１
４の出口を旋回流で生じる負圧領域に設けることがで
き、しかも動的機器であるファン７１により鋼管、若し
くはフレキシブルチューブ１４の出入り口間の差圧を増
大させる。その結果、ブローダウン流量を低減して発電
効率を向上させ、またダストの分離効率を向上させる効
果がある。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、戻り孔の流出
口をサイクロンセパレータ内でも最低圧部の発生位置に
近い放出流路の内側に置いたから、サイクロンセパレー
タのブローダウンの出入口の差圧を従来になく増大させ
てブローダウン流量を低減してガス回収量を増大させる
ことが出来るとともに、ダストの分離効率を向上させる
効果がある。

【００２７】請求項２の発明によれば、ブローダウンガ
スの戻し入れ流路の出口を、サイクロンセパレータ内の
高さ方向の圧力分布曲線の最高圧部から最低圧部への変
曲部近傍よりも低圧部側位置に位置させてあるから、サ
イクロンセパレータのブローダウンの出入口の差圧を従
来になく増大させてブローダウン流量を低減してガス回
収量を増大させることが出来るとともに、ダストの分離
効率を向上させる効果がある。

【００２８】請求項３の発明によれば、マルチサイクロ
ンセパレータの構成メンバーの単一サイクロンセパレー
タがブローダウンの出入口の差圧を従来になく増大させ
てブローダウン流量を低減してガス回収量を増大させる
ことが出来るとともに、ダストの分離効率を向上させる
こともできるから、マルチサイクロンセパレータのブロ
ーダウン流量を低減してガス回収量を増大させることが
出来るとともに、ダストの分離効率を向上させる効果が
ある。

【００２９】請求項４の発明によれば、サイクロンセパ
レータのブローダウンの出入口の差圧を従来になく増大
させる効果がある。その結果、ブローダウン流量を低減
し、またダストの分離効率を向上させる効果がある。

【００３０】請求項５の発明によれば、フレキシブルチ
ューブの開口端を旋回流で生じる負圧領域に自由自在に
位置させて設けることができ、ブローダウンの出入口の
差圧を従来になく増大させる効果がある。その結果、ブ
ローダウン流量を低減し、またダストの分離効率を向上
させる効果がある。

【００３１】請求項６の発明によれば、サイクロンセパ
レータ内の高さ方向の圧力分布の最適位置を考慮するこ
とによりブローダウンの出入口の差圧を最適に増大させ
る効果がある。その結果、ブローダウン流量を低減し、
またダストの分離効率を向上させる効果がある。

【００３２】請求項７の発明によれば、ブローダウンの
出入口の差圧を最適に増大させ、さらには粒径の小さい
ダストを捕集できるから、ブローダウン流量を低減し、
さらに小さい粒径の粒子の分離効率が良いという効果が
ある。

【００３３】請求項８の発明によれば、ブローダウンの
出入口の差圧を従来になく増大させる効果があるから、
ブローダウン流量を低減し、またダストの分離効率を向
上させる効果があるうえ、鋼管、若しくはフレキシブル
チューブが放出管等により支持されるので丈夫な構造と
なる効果がある。

【００３４】請求項９の発明によれば、ブローダウンの
出入口の差圧を従来になく増大させる効果があって、ブ
ローダウン流量を低減し、またダストの分離効率を向上
させる効果があるとともに、さらにブローダウンガスの
戻し入れの流路抵抗を減少させることの効果がある。

【００３５】請求項１０の発明によれば、ブローダウン
ガスの戻し入れの流路がサイクロンセパレータの中心軸
からずれていても、その流路の出口が放出管内にあるか
ら、放出管外側からの圧力影響を受けにくくて、上下方
向の（軸方向）の圧力分布の特性からブローダウンの出
入口の差圧を従来になく増大させる効果がある。その結
果、ブローダウン流量を低減し、またダストの分離効率
を向上させる効果がある。また、組立や加工の誤差で中
心軸からその流路が外れても上述の効果を得ることが出
来る。

【００３６】請求項１１の発明によれば、ブローダウン
の出入口の差圧を従来になく増大させてブローダウン流
量を低減し、またダストの分離効率を向上させる効果、
及びサイクロンセパレータの圧損を低減できる効果があ
る。

【００３７】請求項１２の発明によれば、ブローダウン
の出入口の差圧を従来になく増大させてブローダウン流
量を低減し、またダストの分離効率を向上させる効果、
及び一重の筒状本体でも細かいダスト粒子までも分離で
きるという効果がある。

【００３８】請求項１３の発明によれば、動的機器であ
るファンにより強制的にブローダウンの出入口の差圧を
従来になく増大させてブローダウン流量を低減し、また
ダストの分離効率を向上させる効果、及び強制的差圧発
生を成すから確実に上述の各効果を発揮させることが出
来るという効果がある。

【００３９】請求項１４の発明によれば、マルチサイク
ロンセパレータの構成メンバーの単一サイクロンセパレ
ータがブローダウンの出入口の差圧を従来になく増大さ
せてブローダウン流量を低減してガス回収量を増大させ
ることが出来るとともに、ダストの分離効率を向上させ
ることもできるから、マルチサイクロンセパレータのブ
ローダウン流量を低減してガス回収量を増大させること
が出来るとともに、ダストの分離効率を向上させる効果
がある。

【００４０】請求項１５の発明によれば、セラミックフ
ィルタを設けてダストを分離するプラントよりもメイン
テナンスフリーでダストを効率良く分離できてガスター
ビンの羽根のダストによる損耗を抑制できる効果があ
り、さらには、ガスの発電に寄与する割合を向上して発
電プラントの発電効率の向上及びメンテナンスフリーに
近づけてプラント稼働率の向上とを達成することが出来
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるサイクロンセパレー
タの縦断面図である。

【図２】本発明の第４実施例によるサイクロンセパレー
タの縦断面図である。

【図３】本発明の第５実施例によるサイクロンセパレー
タの縦断面図である。

【図４】従来例によるサイクロンセパレータの各孔の圧
力分布を示したグラフ図である。

【図５】本発明を採用したサイクロンセパレータの各孔
の圧力分布を示したグラフ図である。

【図６】図１のサイクロンセパレータのＡ−Ａ′断面で
のガスの流速ベクトル分布図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ′断面でのガスの流速ベクトル分
布図である。

【図８】サイクロンセパレータ内の高さ方向の圧力分布
図である。

【図９】本発明の第１２実施例によるマルチサイクロン
セパレータの縦断面図である。

【図１０】従来例によるサイクロンセパレータの縦断面
図である。

【図１１】本発明の第６実施例によるサイクロンセパレ
ータの縦断面図である。

【図１２】図１のＣ−Ｃ′矢視断面図である。

【図１３】図１のＣ−Ｃ′矢視断面形状を変更した例を
描いた断面図である。

【図１４】本発明の第８実施例によるサイクロンセパレ
ータの縦断面図である。

【図１５】本発明の第９実施例によるサイクロンセパレ
ータの縦断面図である。

【図１６】本発明の第１０実施例によるサイクロンセパ
レータの縦断面図である。

【図１７】本発明の第１１実施例によるサイクロンセパ
レータの縦断面図である。

【図１８】本発明の第１３実施例による発電プラントの
蒸気と排ガスの流路系統図である。

【図１９】本発明の第２実施例によるサイクロンセパレ
ータの縦断面図である。

【図２０】本発明の第３実施例によるサイクロンセパレ
ータの縦断面図である。

【図２１】本発明の第７実施例によるサイクロンセパレ
ータの縦断面図である。

【図２２】本発明の第１４実施例によるサイクロンセパ
レータの縦断面図である。

【符号の説明】

１…サイクロンセパレータ、２…ガス入口、３…ガス出
口、４…ブローダウン出口、６１…サイクロンセパレー
タの入口、６…筒状本体の底、７…排出孔、８…放出
管、９…戻り孔、１０…筒状本体、１１…中空の棒、１
２…フレキシブルチューブ、１３…外側の筒状本体、１
５…放出管の側壁の孔、２１…流動層ボイラ、２２…圧
力容器、２３…蒸気タービン、２４…発電機、２５…ガ
スタービン、２６…発電機、２７…脱硝装置、２８…排
ガスクーラー、２９…煙突、３０…コンデンサー、３１
…コンプレッサー、３２…集塵装置、４１…サイクロン
セパレータ、５１…支持板、５２…はめ込み孔、６１…
サイクロンセパレータの入口、７１…ファン。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０２Ｊ 3/38 Ｂ 7373−5Ｇ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスを旋回流として受け入れる渦巻室と、
   前記渦巻室の途中高さに入口が存在して前記渦巻室から
   外側へガスを誘導する放出流路と、前記渦巻室にて前記
   ガスから分離したガス中の粒子を外側に排出する排出孔
   と、前記排出孔が通じている前記外側から前記渦巻室側
   に前記ガスを流入する戻り孔とを備えたサイクロンセパ
   レータにおいて、前記戻り孔の流出口を前記放出流路の
   内側に設けてあることを特徴としたサイクロンセパレー
   タ。
2. 【請求項２】サイクロンセパレータからのブローダウン
   ガスの少なくとも一部を前記サイクロンセパレータ内に
   戻し入れる流路を備えているサイクロンセパレータにお
   いて、前記流路の出口を前記サイクロンセパレータ内の
   高さ方向の圧力分布曲線の最高圧部から最低圧部への変
   曲部近傍よりも低圧部側位置に位置させてあることを特
   徴としたサイクロンセパレータ。
3. 【請求項３】複数の単一サイクロンセパレータを内部に
   並列に備え、ガス入口から流入したガスを前記複数の単
   一サイクロンセパレータに分配する流路と、前記複数の
   単一サイクロンセパレータからのガスを前記複数の単一
   サイクロンセパレータ共通のガス出口へ導く流路と、前
   記複数の単一サイクロンセパレータからの排出粒子とブ
   ローダウンガスとを受け入れてこれらを排出するブロー
   ダウン出口とを備えているマルチサイクロンセパレータ
   において、前記マルチサイクロンセパレータの単一サイ
   クロンセパレータが請求項１又は請求項２のサイクロン
   セパレータであるマルチサイクロンセパレータ。
4. 【請求項４】円筒形の筒状本体の上部壁を貫通して下端
   が該筒状本体の途中の位置にまで挿入された放出管と、
   該筒状本体内へのガス入口に設けられて該筒状本体内に
   渦巻を形成するガス誘導手段と、上記筒状本体の底に設
   けられるダストの排出孔から成るサイクロンセパレータ
   において、前記底の外側と前記放出管の内部とを連通す
   る流路を設けたことを特徴とするサイクロンセパレー
   タ。
5. 【請求項５】円筒形の筒状本体の上部壁を貫通して下端
   が該筒状本体の途中の位置にまで挿入された放出管と、
   該筒状本体内へのガス入口に設けられて該筒状本体内に
   渦巻を形成するガス誘導手段と、上記筒状本体の底に設
   けられるダストの排出孔から成るサイクロンセパレータ
   において、前記底の外側と前記放出管の内部とを連通す
   るフレキシブルチューブによる流路を設けたことを特徴
   とするサイクロンセパレータ。
6. 【請求項６】円筒形の筒状本体の上部壁を貫通して下端
   が該筒状本体の途中の位置にまで挿入された放出管と、
   該筒状本体内へのガス入口に設けられて該筒状本体内に
   渦巻を形成するガス誘導手段と、上記筒状本体の底に設
   けられるダストの排出孔から成るサイクロンセパレータ
   において、前記底の外側と前記放出管の内部とを連通す
   る流路を前記底部を基準にして前記筒状本体の直径の２
   倍から４倍の範囲の高さにまで設けたことを特徴とする
   サイクロンセパレータ。
7. 【請求項７】外筒と内筒とによる二重の円筒構造物と前
   記外筒と内筒とを上方から貫通して前記内筒の途中高さ
   にまで挿入された放出管路とにより上下に蛇行した流路
   を構成し、ガス入り口側に近い前記外筒と内筒との間の
   前記流路に前記ガスへの渦流付与手段を備え、前記内筒
   底にダストの排出孔とブローダウンガスの戻り孔とを備
   え、前記戻り孔は前記放出管路の内側に出口が開口した
   他の流路に接続してあるサイクロンセパレータ。
8. 【請求項８】円筒形の筒状本体の上部壁を貫通して下端
   が該筒状本体の途中の位置にまで挿入された放出管と、
   該筒状本体内へのガス入口に設けられて該筒状本体内に
   渦巻を形成するガス誘導手段と、上記筒状本体の底に設
   けられるダストの排出孔から成るサイクロンセパレータ
   において、前記底に設けた孔に入口を連結し、出口を前
   記放出管の内側に臨ませて前記放出管の側壁に連結した
   流路を設けたことを特徴とするサイクロンセパレータ。
9. 【請求項９】円筒形の筒状本体の上部壁を貫通して下端
   が該筒状本体の途中の位置にまで挿入された放出管と、
   該筒状本体内へのガス入口に設けられて該筒状本体内に
   渦巻を形成するガス誘導手段と、上記筒状本体の底に設
   けられるダストの排出孔から成るサイクロンセパレータ
   において、前記底の外側と前記放出管の内部とを連通す
   る流路を複数路設けたことを特徴とするサイクロンセパ
   レータ。
10. 【請求項１０】円筒形の筒状本体の上部壁を貫通して下
    端が該筒状本体の途中の位置にまで挿入された放出管
    と、該筒状本体内へのガス入口に設けられて該筒状本体
    内に渦巻を形成するガス誘導手段と、上記筒状本体の底
    に設けられるダストの排出孔から成るサイクロンセパレ
    ータにおいて、前記底の外側と前記放出管の内部とを連
    通する流路を前記放出管と前記底との中心からずらした
    位置に設けたことを特徴とするサイクロンセパレータ。
11. 【請求項１１】筒状本体の上部壁を貫通して下端が該筒
    状本体の途中の位置にまで挿入された放出管と、該筒状
    本体内へのガス入口に設けられて該筒状本体内に渦巻を
    形成するガス誘導手段と、上記筒状本体の底に設けられ
    るダストの排出孔から成るサイクロンセパレータにおい
    て、前記筒状体は縦断面で概略ハの字の側壁を備える形
    状を有し、前記底の外側と前記放出管の内部とを連通す
    る流路を設けたことを特徴とするサイクロンセパレー
    タ。
12. 【請求項１２】円筒形の筒状本体の上部壁を貫通して下
    端が該筒状本体の途中の位置にまで挿入された放出管
    と、該筒状本体内へのガス入口に設けられて該筒状本体
    内に渦巻を形成するガス誘導手段と、上記筒状本体の底
    に設けられるダストの排出孔から成るサイクロンセパレ
    ータにおいて、前記筒状体は縦断面で概略逆ハの字の側
    壁を備える形状を有し、前記底の外側と前記放出管の内
    部とを連通する流路を設けたことを特徴とするサイクロ
    ンセパレータ。
13. 【請求項１３】円筒形の筒状本体の上部壁を貫通して下
    端が該筒状本体の途中の位置にまで挿入された放出管
    と、該筒状本体内へのガス入口に設けられて該筒状本体
    内に渦巻を形成するガス誘導手段と、上記筒状本体の底
    に設けられるダストの排出孔から成るサイクロンセパレ
    ータにおいて、前記底の外側と前記放出管の内部とを連
    通する流路を設け、前記流路の途中に前記放出管側に送
    風方向を向けて送風機を設けたことを特徴とするサイク
    ロンセパレータ。
14. 【請求項１４】複数の単一サイクロンセパレータを内部
    に並列に備え、ガス入口から流入したガスを前記複数の
    単一サイクロンセパレータに分配する流路と、前記複数
    の単一サイクロンセパレータからのガスを前記複数の単
    一サイクロンセパレータ共通のガス出口へ導く流路と、
    前記複数の単一サイクロンセパレータからの排出粒子と
    ブローダウンガスとを受け入れてこれらを排出するブロ
    ーダウン出口とを備えているマルチサイクロンセパレー
    タにおいて、前記単一サイクロンセパレータは請求項４
    から請求項１３のいずれか一項に記載のサイクロンセパ
    レータであることを特徴とするマルチサイクロンセパレ
    ータ。
15. 【請求項１５】ボイラで発生した高温燃焼排ガスを圧力
    容器を経て、ガスタービンに導き、前記ガスタービンで
    発電機を駆動する加圧流動床複合発電プラントにおい
    て、請求項３または請求項１３に記載のマルチサイクロ
    ンセパレータをボイラとガスタービンとを結ぶガス通路
    の間で、しかも圧力容器の外に、前記マルチサイクロン
    セパレータのガス入口を前記ボイラ側に、前記マルチサ
    イクロンセパレータのガス出口を前記ガスタービン側に
    して接続して設けたことを特徴とする加圧流動床複合発
    電プラント。