JPH0798164B2 - サイクロン分離器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、サイクロン分離器に関し、より詳しくは、燃
焼系統等から排出されたガスから固体の燃料の粒子を分
離するためのサイクロン分離器に関する。

〈従来の技術〉 従来のサイクロン分離器にはそれから固体の粒子を集収
するためのホッパーが、その下端部に通常連結されてい
る。サイクロン分離器とホッパーとは、耐摩耗性−断熱
性の単体構造の外側耐火壁を通常備えているため、外側
ケーシングは、比較的低温になっている。これらの耐火
壁は、外側ケーシングを高温から保護し、熱損失を減少
させるために、金属製の外側ケーシング本体と、２つの
内側の断熱性の耐火材層とによって通常形成される。し
かしこれらの耐火材層は、適切な断熱を得るためには、
比較的厚手とする必要があるため、分離器及びホッパー
の容積、重量及びコストが増大し、耐火材の割れを防止
するために、比較的長期間の制御された始動及び作動停
止期間が必要となる。更に、この構成において、金属製
の外側ケーシング本体を更に外部に対して断熱処理する
ことはできない。それは、この処理によって、外側ケー
シング本体の温度が、その耐え得る最高温度を大きく超
過する816℃（1500°Ｆ）の高温になるためである。

また、多くの従来のサイクロン分離器は、比較的高価な
高温の耐火物ライニングされたダクト系統と、やはり比
較的高価で構造の複雑な、反応器とサイクロンとの間及
びサイクロンと熱回収部との間の膨脹継手とを必要とし
ている。更に、前記のように形成された従来のサイクロ
ン分離器は、耐火壁の尚早な割れを防止するために、オ
ンラインに移行する前の比較的長い加熱期間を必要とし
ているが、これは不便でもあり、工程のコストを高くす
る。その他のサイクロン分離器の場合には、屋根管用の
回路を別に設けることが時に必要となり、それによって
装置全体のコストが更に増大する。

〈発明が解決しようとする課題〉 従って、本発明の１つの目的は、熱損失が低減されて内
側の耐火断熱処理の要求が最小となるようにしたサイク
ロン分離器を提供することにある。

本発明の別の目的は、従来の分離器に比べて容積と重量
及びコストが著しく少くなるようにした、冒頭に述べた
形式のサイクロン分離器を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、高価な高温用耐火物ライニン
グされたダクト系統並びに炉部とサイクロン分離器との
間及びサイクロン分離器と熱回収部との間の膨張継手の
必要が最小となるようにした、冒頭に述べた形式のサイ
クロン分離器を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、サイクロン分離器の円錐区
画、円筒区画および屋根区画を網羅する多数の伝熱管に
よって形成され、それによって、外部のポンプを介して
か又は外部のポンプを介することなく、自然循環式ボイ
ラーにおいての蒸気−水混合物の循環が前記伝熱管中に
保たれるようにした、冒頭に述べた形式のサイクロン分
離器を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 本発明によれば、サイクロン分離器であって、該分離器
は、内側円筒と、前記分離器の実質的に全長に渡って延
長する複数の管とを備え該管の中間部は互いに平行関係
に垂直且つ円周方向に延長し、該内側円筒との間に環状
室を規定するように該内側円筒の周りに同軸関係に延長
する外側円筒を形成し、該管の上端部は、屋根区画を形
成するよう、半径方向内方に曲げられ、前記内側円筒の
上部は該屋根区画のうえに延長し、該管の下端部は円錐
状のホッパー区画を形成するように半径方向内側に曲げ
られ、前記分離器は更に、該管の上端に連結された第一
のリングヘッダーと、該管の下端に連結され、該第一の
リングヘッダーと同軸状に整列された第二のリングヘッ
ダーと、水、蒸気又はその混合物を自然循環により該管
中に循環させて前記屋根区画、前記外側円筒、及び前記
円錐状ホッパー区画の全てを冷却するために該水、蒸気
又はその混合物を該第一及び第二のリングヘッダーに通
過させる手段と、固体粒子を含むガスを前記環状室に向
け、前記固体粒子を遠心力によってガスから分離する手
段とを備え、分離ガスは前記内側円筒を通して排出され
且つ分離した固体粒子は廃棄又は再利用のため前記ホッ
パー区画の底部に落下することを特徴とするサイクロン
分離器が提供される。

〈実施例〉 次に本発明の好ましい実施例を図面に基づいて一層詳細
に説明する。

第１図を参照して、本発明によるサイクロン分離器２
は、上部屋根区画４と、円錐状の下部ホッパー区画６
と、中間の円筒状区画８とを備えている。下部リングヘ
ッダー12は、ホッパー区画６の下端部に配置されてお
り、上部リングヘッダー14は、屋根区画４の上方に配置
されている。

各々の区画4,6,8は、ひと続きの相互に隔だてられた平
行な１群の管20によって形成され、これらの管20は、分
離器２の全長に延在し、下端部においてヘッダー12に、
また上端部においてヘッダー14は、それぞれ連結されて
いる。

入口通路24は、円筒状区画８の内部に配置してあり、本
出願人の米国特許第4746337号に一層詳しく示されてい
るように、円筒状区画８の平面から外方に管20の一部分
を曲げることによって形成される。

屋根区画４は、管20を径方向内方に或る角度で曲げて管
部分20aを、次に上方に或る角度で曲げて管部分20bをそ
れぞれ形成することによって形成される。

内側筒即ち内筒26は、円筒状区画８の内部に配置してあ
り、ステンレス鋼等の中実な金属材料からできており、
その上端部は、屋根区画４よりも少し上方に延長してい
る。内筒26は、曲げられた管部分20a,20bによって形成
される各頂点によって画定された円形の開口のすぐ内側
を通っている。内筒26の外面と円筒状区画８の内面との
間には、後述する理由によって環状室28が形成されてい
る。

第２図により明瞭に示すように、管20は、相互から隔だ
てられ、ひと続きのフィン30が隣接した管20から延在
し、かつこれらの管に溶接されている。このようにして
形成された構造物は、内側耐火材料32と外側断熱材料34
との間に配設される。耐火材料32は高伝導性耐火物の比
較的薄い層としてよく、また断熱材料は、どんな慣用さ
れる設計でもよい。

自然循環式の蒸気ドラム40は、管42及び２つの分岐管42
a,42bを経て、上部リングヘッダー14に連結されてい
る。下降管44及び２つの分岐管44a,44bは、蒸気ドラム4
0を下部リングヘッダー12に連結している。従って、蒸
気ドラム40からの水は、以下に説明するように、下降管
44によって下部リングヘッダー12に重力にて送られ、下
部リングヘッダー12から管20を経て自然対流によって上
方に移行する。

なお、本発明の分離器２は、分離器２の付近に配された
流動床反応器を含むボイラー系統（図示しない）等の一
部分をなしている。作用について説明すると、入口通路
24は、流動床からの同伴された微細な固体の粒状燃料を
含有する流動床反応器からの高温のガスを受ける。入口
通路24は、粒状材料を含有するガスが、環状室28に対し
てほぼ接線方向に流入し、従って、環状室28中において
その回りに渦流を形成するように形成される。従って、
同伴された固体粒子は、遠心力によって、円筒状区画８
の内側壁に衝突し、そこに集められ、ホッパー区画６中
に重力によって流下する。室28中に残留する比較的清浄
なガスは、屋根区画４のために上向きに流れ得ないた
め、内筒26に、その下端部を経て流入する。このガス
は、内筒26の全長を通過した後、その上端部から排出さ
れ、後使用のため、外部の装置に向けられる。

蒸気ドラム40からの水又は蒸気は、管44,44a,44bを経て
下部リングヘッダー12中に移行し、ホッパー区画６、円
筒状区画８及び屋根区画４の管20を経て上方に対流によ
って移行する。加熱された水又は蒸気は、上部リングヘ
ッダー14に移行し、管42a,42b,42を経て、蒸気ドラム40
に戻る。従って水は分離器２を比較的低い温度に保持す
る。

本発明の構成によって、いくつかの利点が得られる。一
例として、熱損失が減少し、内部の耐火材料の断熱の要
求が最小となる。また本発明によるサイクロン分離器２
の容積、重量およびコストは、従来のサイクロン分離器
に比べて著しく少ない。更に、高温耐火物のライニング
を施した高価なダクト系統並びに反応器とサイクロン分
離器との間及びサイクロン分離器と熱回収区画との間の
膨張継手の必要も最小となる。また追加の屋根回路の要
求も除かれる。

本発明は、その範囲内で、いろいろと変形して実施でき
る。一例として、内筒26は、サイクロン分離器２と同様
に、多数の水管によって形成し、これらの水管は、蒸気
ドラム40を含む流通回路に連結することができる。また
前述した自然循環系の代りに強制循環系を用いてもよ
く、その場合には、蒸気ドラム40から流体を受けてそれ
を分岐管44a,44b及び管20を経て圧送するためのポンプ5
0を、下降管44に配設することができよう。

本発明をその特定の実施例について以上に説明したが、
本発明は、前述した実施例以外にも、いろいろと変更し
て実施できるので、前述した特定の構成は、単なる例示
に過ぎず、本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、外部円筒体を形成する多数の管の一部を示し
た、本発明によるサイクロン分離器の概略斜視図、第２
図は、第１図の２−２線に沿った断面図である。 ２……サイクロン分離器、４……屋根区画、６……ホッ
パー区画、12,14……リングヘッダー、20……管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サイクロン分離器であって、該分離器は、
   内側円筒と、前記分離器の実質的に全長に渡って延長す
   る複数の管とを備え、該管の中間部は互いに平行関係に
   垂直且つ円周方向に延長し、該内側円筒との間に環状室
   を規定するように該内側円筒の周りに同軸関係に延長す
   る外側円筒を形成し、該管の上端部は、屋根区画を形成
   するよう、半径方向内方に曲げられ、前記内側円筒の上
   部は該屋根区画のうえに延長し、該管の下端部は円錐状
   のホッパー区画を形成するように半径方向内側に曲げら
   れ、前記分離器は更に、該管の上端に連結された第一の
   リングヘッダーと、該管の下端に連結され、該第一のリ
   ングヘッダーと同軸状に整列された第二のリングヘッダ
   ーと、水、蒸気又はその混合物を自然循環により該管中
   に循環させて前記屋根区画、前記外側円筒、及び前記円
   錐状ホッパー区画の全てを冷却するために該水、蒸気又
   はその混合物を該第一及び第二のリングヘッダーに通過
   させる手段と、固体粒子を含むガスを前記環状室に向
   け、前記固体粒子を遠心力によってガスから分離する手
   段とを備え、分離ガスは前記内側円筒を通して排出され
   且つ分離した固体粒子は廃棄又は再利用のため前記ホッ
   パー区画の底部に落下することを特徴とするサイクロン
   分離器。