JPS5949859A - 高温−高圧の煙道ガスを清浄にするための電気ガス力学作用を付加したサイクロン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高調高圧の煙道ガスから固体粒子を除去する
だめの除去装置に、より詳しくは、遠心分離と電気ガス
力学的な分前とが共に逐行されるようにした分離装置に
関する。

発電ｎｊのホイシーにおいて微粉炭を燃焼させる際の主
な制約は、多回のフライアッシュが集積されることにあ
る。煙道ガスからフライアッシュを除去するために、従
来からいろいろの種類のザイクロン又は静電集塵機が用
いられている。

ザイクロン分離装置は、用途の広い清掃装置であり、種
々のガス流量、１０９３℃（２０００’Ｆ）１での温度
１ｐびに５気圧までの圧力について適用される。またザ
イクロン分離装置は、固体粒子の化学的匪質によって太
きく影響されない。１７かしこの分力ｆｔ装置の効率は
、１０μｍ以下の粒径については著しく減少する。

静電集塵機は、］１ＩＲＺ以下から１０μｍの範囲の粒
径に対して高い効率（９５％以上）を維持することがで
きるが、１１１６；７℃（８００°Ｆ）以下の温度及び
１気圧の範囲の圧力に限定され、粒子の化学的性質によ
って影響される。成る集塵機は、低温（２３２，２°〜
３１５．６℃）においてのみ９９％の高集塵効率を発揮
する。また最近の法規には、９９．５％を超える集塵効
率を要求しているものがあり、更に、清浄になった煙道
ガスがタービンの駆動に使用される場合には、更に高い
効率が要求される。このような高集塵効率を実現するた
めに必要なツブミクロンサイズの固体粒子の除去が上述
した従来の装置では高温の場合にでき力いため、この装
置は充分に満足できるものではない。

上述した集塵機の構造を複雑にして、フライアッシュの
低温においての除去効率を高くした、種々の分離装置も
知られているが、これらの装置は大形で、高価であり、
部品数が多く、そのサイズも太きいため、従来の設計に
比べ信頼性が劣っている。更に石炭の燃焼によって得た
煙道ガスをガスタービン用のガスの品質に壕で高めるに
（弓１、ガスを一旦冷却した後、再加熱せねば々らない
。更に電極が短期間に侵食されないように、高速の固体
粒子による衝撃に電極を露呈させることなく、高温にお
いて電界を発生させ維持することは、実験室的条件の下
に可能となるに過ぎない。

発明の要約 従って本発明の一目的は、高温高圧の煙道ガスから固体
粒子を高効率で除去することを可能にする分離装置を提
供することにある。

本発明のより特定的な目的は、サイクロン遠心分離機と
電気ガス力学作用による洗浄装置とを組遠心力によシ容
器の内側壁上に集められ、ツブミクロンサイズの小さな
固体粒子は電気ガス力学的な電荷により内（ｌｌｊｌす
、（に吸引さね、るようにした、上記の形式の分離装ｆ
召を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、電荷を円囲温度において発生
さぜることによシ、電界発生装置の構成部分を高温と高
圧並びに侵食に露呈させることなく、ｉメこ可動部分を
使用せずに１．上記の目的を達成するようにした、上記
の形式の分離装置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、帯電した固体粒子の帯留ｉ１
．’１ｊｆｉｌが短いにも拘らず有効に作動可能とした
」１記の形式の分離装置を提供することにある。

これらの目的並びに他の目的を達成するために、本発明
によシ、固体も７子を含有するガスを受けるために円［
誓）容２ｔの上☆１ｈ“１γＩｓに配設され円筒容器の
内（１１壁面に対する接線方向に向けられ比較的大きな
固体粒−了を遠心力により」１記内側壁面の方に推進す
るための人［１をり１（１えた、円筒容器の形状のザイ
クロン分離装置が堤イＪ（される。

エーロゾルを−運ぶ天理τ洲速の周囲空気は、雷１気ガ
ス力学作用ガンを低習、に保ち、エーロゾル中の水滴を
帯電させるだめに、ガンの入口賃から、雷、気ガス力学
的に帯電させるコロナ絹立体を紅て圧入される。初日錐
状のディフューザーをザイクロン分離装置の人口管の内
倶’　ｔ７！！、ｉに配してもよく、。

ナイフユーザーの上部円部″面はその用、合にザイクロ
ン分随装置の内面の方に、更に煙過ガスの塵埃粒子の経
路に向かって、エーロゾルを偏向させるため、帯電され
たエーロゾル水滴は、塵埃粒子と衝突してこれと一体に
なり、自己の雷、龍を塵埃粒子に移行させる。帯電した
エーロゾルの偲向された流れの大きな運動エイ、ルギー
は、分肉１ｆ装置６の内側壁面の方に固体粒子を推進す
ることを助け、核内ζ１［。状のディフューザーの下部
円錐面は、帯電されない小さな固体粒子を含む上向きガ
ス流を分離装置の内側壁面の方に向けることを助ける。

帯電されたエーロゾル水滴は、複円硅、状ディフューザ
ーの軸向き中心孔によって、サイクロン分離装置の下部
の方に移行し１．塵埃粒子をそこで帯電させる。帯電し
た塵埃粒子は、電気的に接地された内（１１Ｉ１壁面に
より吸引され、遠心作用により該内側壁面に沿い流下す
る大きな固体粒子によって壁面から洗い落される。１］
］筒容器は、分離された固体流子を」フ１出させる下端
側の出口と、清浄なガスを排出さぜる出口とを備えてい
る。

実施例の説明 図面中量１図において１０は半球状のふたを両端に１ｌ
ｉｉｉえた細長い円筒状の容器である。煙道ガス人口１
２と７１Ｉ」浄カス出口Ｊ４どは容器］０の上端に設け
られている。ホッパ一部分１６は容Ｘ：１０の下☆；ｈ
１に配され、出口１８と一体であり、出口１８は、煙道
ガスから分離されたフライアッシュを分離するノζめに
１．容器１０の下端を通シ延長している。煙道ガス人口
〕２は、発電所のボイラー、炉その他から煙５Ｑ　ノｊ
スを受りてそれを容ＷｉｌＯの内側壁に利する摺：線方
向に放出する。煙道ガスは容器１０の内側壁のところで
、図に１点鎖線の矢印にＪ：って示すように、らぜん状
の経路に沿って流れる。

後に詳述する電気ガス力学作用ガン２０は２．容器１０
の上端の外側に配設されており、］Ｊ１出釦２出金２し
、排出管２２は容器１０中において延長し、その下部は
、煙道カス人［コ１２の排出端と同じレベルに終端して
いる。容器１０の外部に設けた圧縮様２４は、電気カス
力学作用カン２０を周囲温度に保つに足りる高速−高圧
の開開空気流、を電気ガス力学作用カン２０中に注入す
る。水滴を４斤気中に供給するだめの霧化ｇ：；２Ｇは
、電気ガス力学作用ガン２０に入る前の空気流、中に位
置されている。霧化器２Ｇは水を潤たした圧力容器であ
る泡小水滴を捕集する。気泡は飽和点をこえて水を吸収
し得ないので１．泡〃て装置の作用は自己規制作用であ
る。容器１０は、後述する理由のだめ、電気的に接地２
３されている。

上述した装置゛の基本的な作用は１．煙道カス人口１２
を通って煙道ガスを供給し、容器１０の内イｉｌ！ｌ壁
面に向って接線方向に導き、煙−首ガスがこの壁面のと
ころで容器］０の」二部から下部にらせん状の経路に従
って流れるようにすることにある。このようにして発生
させた遠心力は２．煙道ガスに含まれる比較的大きな粒
子を内側壁面に叩き付け、これらの粒子はそこで重力に
より下向きに壁面に沿って、ポツパ一部分１６の方に流
れ、出口１８から排出される。電気ガス力学作用ガン２
０は、後に詳述するように作動して、負に帯電したエー
ロゾル電荷坦体及び空気を、煙道ガスの供給域の近傍に
おいて容器１０の内部に供給する。そのため煙誼ガス中
の比較的微絽な粒子は帯電される。

容器１０は電気的に接地されているので、比較的微細な
帯電した粒子は、容器１０の内側壁の方に吸引され４．
（Ｖ面に沿って落下する比較的大きな粒子によって洗い
落され、ホッパ一部分１６中に落下し、出［］１８から
排出される。

電気ガス力学作用ガン２０は、第２図に示すように、１
対の共働するハウジング部１１３０　、３２から成るハ
ウジングを備えている。ハウジング部材３０は、フラン
ジ３Ｑａを備えた中空円筒部分によって形成さノｔ、フ
ランジ３０ａは、部拐即ちガン２０を容器１０の上端部
に取（、Ｊけるだめの７１スルトその他の収納用の複数
の通し孔：３４を備えている。）・ウシング部拐３２は
、異なる直仔の階段状の中空部分を有し、ノ・ウジンク
部、ｔ−４３０に形成した雄ねじ部分と噛合う雌ねじ部
分を有している。

そのため中空内部を正確に限定するように、／・ウジン
ク部利３０に対する・・ウジング部拐３２の装置を調’
＃ｊできる。３個の実名的に円［ｖｉ状の絶縁部月３６
．３８，４０ば、）・ウシング部月３０　、３２の内部
に取イ」けてあり１．・・ウジング部イ珂３０　、３２
と同軸に延長する中心孔を形成している。

入口管４２は１、絶縁部ｔＪ’　３８　、４０によシ形
成された中心孔を通って、ノ・ウジノグＨ＋＋材３０　
、３２の内部に延長しておシ、一端の近くにフランジ４
４を有し、フランジ４４は、絶縁部栃３８，４０により
形成された対応のスペースにきっちりと嵌合する。第１
図に関連して説明したＪＪ１出管２２の一端は、ハウジ
ング部制３０の中央部に形成した対応の雌ねじ孔にねし
止めされ、刊出管２２の他ソｊＭは容器１０の内部に突
入している。内管４８は排内管２２の内部に同１ｔＱＩ
＋関係において直接延長し、内管４８の夕ｊ、　ｇａｌ
ｌ壁は排出管２２の内側壁がら離隔少し手ＩＹ１１て延
長し１．内部４８の他☆Ｈ７は大径にな９、絶縁Ｒ１！
　４ｇ’　３６の雌ねじ孔中にねじ止めされている。第
３図に示すように、内管４８の大径部分には６個の通路
５２が貫通形成され１．内管４８の中心ｔｌｌ＋の回り
に等角度間隔に配列されている。

内管／Ｉ２の先端の近傍において、絶縁部材３８の内部
に、分配ディスク５４が配設されている。

汀１４図に示すように分配ディスク５４には６個の通路
３６がｈ　３５（＋形成され、分配ディスク５４の中心
１ｑｌ＋線の回りに等角度間隔に配列されている。分配
ティスフ５／ｌｉよ円Φ［１，状の突出部相部ちニード
ル５８を有し、ニードル５８はディスク５４の一方の表
面から延長している。絶縁部材３８はニードル５８を囲
むスペースを形成し、複数の貫通形成された通路５９を
有し４１通路５９は分配ディスク５４の通路５Ｇと連通
している。

第２の分配ティスフ６０は１．絶縁部材３０に形成され
た対応の開口中に、絶縁部材３８の対応の表面と突当る
ように配設されている。分配ディスク６０は、内管４８
の内側と連通する中心・孔と、その中心軸線の回りに等
角度間隔に隔だてら）１だ複数の通路６２とを有してい
る。通路５２は、可１路５９及び通路５２、従って環状
通路５０と連通している。

取付フランジ６４は、入口管４２の突出部分上に延在し
、電気導体６６を受けいれる開口を加Ｊえている。分配
テ・イスクロ０も電気導体６８を収納する開口を有し、
電気導体６８．６６は絶縁被覆を共通に有する。理解さ
れるように、導体６６゜６８は、電子流が導体６６から
フランジ６４、入口管４２、分配ディスク５４及びニー
ドル５８を通シ、更にニードル５８と分配ディスク６ｏ
との間の間隙を通って導体６８に至るように電、源に接
続すしている。これらの導体要素は、ステンレス鋼その
他のような導電材料から製造される。

次に電気ガス力学作用ガン２ｏの作用について説明する
と、外部源からの周囲空気は、容器１゜の内部の圧力を
超える圧力１で圧縮轡２４（第１図）によって圧縮され
、霧化器２６から微小な水滴の流れが空気流にイ」加さ
れ、ガン２ｏの入口管４２の自由端に入る前の空気をエ
ーロゾルとして飽和さぜる。飽和された空気の流れは、
入口管４２及び分配ティスフ５４の通路５６を通って、
ニードル５８上にｆｆ１ｆ、れ、そこで超音速が実現さ
れる。

飽和された空気の流ｉ％は、内管４８の中心孔と通路５
９，６２．５２及び環状通路５ｏを通って流れた後、Ｊ
ｊ＋出管２２の突出端から容器１０の内部に入る。電流
は図示しない電源から導体６６．６８を通って上述した
ように流れるので、ニードル５８とティスフ６０との間
の空隙を通シ空気流の通路に至る電−１流を生ずる。そ
のためニードル５８は、飽和空気を横切る電子流を生ず
るエミッターとして作用し、飽和空気は、容器１ｏの内
部に１フ１出さｈる際に帯電さノ１．る。

再び第１図を参照して、固体粒子を含有した煙道ガスは
、入口１２を経て容器】０の上端に上述したように導か
れ、ガン２０からＩＪ）出される帯電された飽和空気を
横切って流れる。〜そのため、煙道ガスからの集収され
なかった比１咬的微ＩＩな固体粒子は、飽和空気中のエ
ーロゾルの水滴と衝突し、飽和空気によって運ばれる電
−子によりイ１１電さ、！する。

煙ノ首ガスが上述したように容器１０め内側す１ち面に
対する接線関係において供給され、従って容器１０の内
側１壁面に沿うらぜん状の経路に従って流れるので、比
較的大きな粒子は遠心力により内側壁面に叩き付けられ
、比軸約手さな集収さｈなかった帯電粒子は、接地２８
されたことによシ吸引体として作用する上記壁面の方に
吸引される。小さな粒子は、壁面に沿い落下する大きな
％子によって洗い落され１．その結呆としての粒子混合
物シす、ホッパ一部分１６中に落下し、出１ｊ１８を経
て］、１１出される。そのため大きな粒子及び小さな粒
子の回収率が、従来技術に比べて非常に高くなる。

第５図に示した実施例による電気ガス力学分肺装置は、
細長い円筒状の容器７０を有し、この容器は、煙道ガス
入ロア２と清浄ガス出ロア／１とを容器」二Δ１（に備
えている。この実施例によれば清浄ガス出ロア４は容器
７０の頂部の中心位置にある。

ホッパ−１１１丸分７６は容器７０の下端にあり、出ロ
ア８と一体になっている。

電気ガス力学作用ガン８ｏは清浄ガス出ロア４の内部の
中心位置に、適宜の手段によって支持され、排出管８２
を有し、排出管８２は容器７ｏの内部において延長し４
．？ｉＩｆ浄ガス出ロア４の下端の下方に延長し、はぼ
煙道ガス入ロア２のレベルに達している。２１！１〜４
図の実施例に設けられたものと同様の圧縮機８４及び霧
化器８６は、飽和された周囲空気のエーロゾルをガン８
ｏの内部に導くために、容器７ｏの外部に設けられてい
る。容器７０は電、気菌に接地８１されている。

この実施例による分１冊装置は、第６図に最も良く示す
ように１９分配管８２の内側端に取付けた分配ディスク
８８を有し、分配ディスク８８は、複数の貫通形成され
た通路９ｏと、一方の表面から延長しているニードル９
２とを備えている。分配ティスフ８８は１．第１〜４図
の実施例と同様に、第２の分配ティスフ９４から離１か
さ；？１、Ｑ’＞　２の分配ディスク９４は、）Ｔ１の
分配ディスク８８から電気絶縁部拐９６により囲を隔さ
れ、ニードル９２と第２の分配ディスク９４との間に空
隙が形成される。図示しない昂゛、気導体は、この空隙
を経てニードル９２から第２の分配ディスク９４に流れ
る′ｌＵ子流を生ずるように、分配ディスク９４　、　
Ｄ　Ｇ及び電源に接続されている。分配ディスク８８’
　、　９／１及び絶縁部月９６は、υ１出管８２の干鰯
１冒“り１ｊの近彰に固定しプこカラー９８、カラー９
８により回動自在に支持された雌ねじを有するフランシ
イ・１スリーブ１００及び円筒状の取付具１０２から成
る組立体によシ所定の位置に保持されている。取付具１
０２は７．フランジ１００の雌ねじと噛合う上部雄ねじ
部分と、下部用ねじ部分と、分配ディスク８８．９４及
び絶縁部材９６を支持する内方に延長するフランジとを
備えている。

雌ねじを有するリング１０４は、円筒状増刊具１０２の
下部用ねじ部分にねじ市めされ１．抽出管８２の出口の
下方に複円錆：状ティフユーザ−１１０を吊下げるため
のワイヤ１０８又は同様の装置を収納する’ｆ’ＪＩＦ
この隔だてられた開口１０６を備えている。接円イイ１
状のティフユーザ−１１０は、上部円錐面ＩＪ２、下部
円卸面１１４及び軸向き中心通路１１６を備えている。

ワイヤ１０８の下端部をｊ「１ずための嶺部の通し孔１
１８は、複円錐状のディフューザー１１０の外周に近い
隔だてられた位置に形成されている。

第５．６図に示した実施例による分離装置の作用は、Ｉ
Ｊ１出管８２の下端から排出される帯電したエーロゾル
の水滴流が、複円錐状のディフューザー１１０の」二部
置割（面１１２により偏向され、容器７０の内側壁面の
方に流れ、煙道ガス入ロア２０レベルの下方において容
器７０の１′７１１Ｍ」に導かれることを除いては、第
１図の実施例による分離装置の作用と同様である。この
ように複円錐状ディフューザー１１０は、帯電されたエ
ーロゾル水滴と煙道ガス人ｎ７２から客器７０の内部を
通って渦流状に流れる煙道ガス中の塵埃粒子とを衝突さ
せ、煙３Ｄガスがエーロゾルと混合せずに流れ得るよう
なガン８０と容器７０の内（Ｉｌｌ壁而と面間の不作用
域を除去する。塵埃ち“ｉ子はこの衝突に↓９帯電され
るため、容器７０の内側１ｇ、面に吸引さｉする。

またエーロゾルを含む飽和された周囲空気の高圧の流れ
は、上部円錐面１１２により偏向されることによシ、比
較的小さなん子を内ｉ１１＋、＋　４ｙ面の方に１１１
゜進する作用を助ける。接線方向に向けられた流人煙道
ガスの流れは、容器７０の内側壁面に／ｐつて下向きに
渦状に向けられることにより、ｉｌｌ＋向き上方へのガ
ス流を容器７０の中火部に生ずる。−上部円錐面１１４
はこの上方へのガス流とそれに含まれる粒子どを容器７
０の内側壁の方に向ける。排出管８２から排出される帯
電されたエーロゾルの水滴の一部は、複円錐状ディフュ
ーザー１１０の軸向き中心通路１１６を通って流下し１
．塵埃粒子を容器７０の下部において帯電させる。

このように本発明の分啼装置により、げ、ザイクロン式
の遠心分備装置と静電集塵器とのそ、！ｔぞれの利点が
、独自の形態で結合さ第１、ることにより、ガスタービ
ンを作動させ得る程度寸で、容器］　Ｏに流入する煙道
ガスが清浄になり１、煙道ガスからの固体ね子の回収率
は上述した従来の装置に比べて非常に高くなる。更にこ
の泪１点は、」二連した従来の装置において生じ得る相
当の高温、侵食及び圧力から電気ガス力学作用ガンの主
要部を保護し可動部分をなくした設割によって達成され
る。

本発明は上述しブこ実施例のほかにも種々変更して実施
でき、」二連した特定の構成はＪｈなる例に過ぎず、本
発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図にＪ本発明にＪ：る分離装置の正面図　＆、Ｔ　
２図は第１Ｎの分備装置に用いられている電気ガス力学
ガンの縦断面図、第３図は第２図の３−３線に沿い切断
して示す横断面図、第４図は第２図の４−１４線に沿い
リノ断じて示す横断面図、第５図は本発１１Ｊ］の変形
実施例による分離装置を示す正面図、第６図は第５図の
実施例による分備装置のうち電気ガス力学ガンと複円誰
状ティフユーザ−とを示す拡ノく縦断面Ｎである。 符閃の説明 １０＝円筒容器、］、　２１１１１１１煙）ｒ１ガス人
１］、１・１−清浄ガス出［１（別の出口）、１８・・
出［］、２０−電気ガス力学作用ガン（′？１τ／ｉｒ
、ｒ　適用手段）。 牛１許出和人　　フォスクー・ポイーラー・エナージイ
・祉戦 ／′ し ノ′ ］ −より− と２８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ］）上乾ｊＢｔｔ、下端部及び内仰ｌ壁面を備えた円筒
   容器と、 固体粒子を含有するガスを受けるだめに上記上端部に配
   設され、上記円節容器の内Ｂ１１１壁面に対する接線方
   向に向けられ、比較的大きな固体粒子を遠氾・力により
   上記内（ｌｌｊｌ壁面の方に推進するだめの入口と、 残りの比轄的小さい固体粒子に電荷を適用する電荷適ｆ
   「１手段ど、 」二記比較的小さい固体粒子に適用された電荷と逆の極
   性をもった電荷を上記内側壁面上に発生させることによ
   り、」−記比較的小さい固体粒７が上記内仰１ｇ面に吸
   引され、」−記内イ１１１壁面に沿って流下する」二記
   比較的大きな固体粒子によシ洗い落されるようにするだ
   めの、Ｎ荷発生手段と、上記電荷適用手段を周囲ｔＩＡ
   度に保１￥する保持手段と、 分離された固体粒子を排出するために上記容器の上記下
   端部に配された出口と、 清浄になったガスを抽出するために固溶）容器に貫通形
   成した別の出口と を有して成る、高温−高圧のガスから固体粒子を除去す
   るだめの除去装丁６゜