KR940008087B1 - 원심 분리기 - Google Patents

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퀴발라이넨 레이조
오릴라 해리
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에이. 아할스트롬 코포레이숀
자이르키 안살라/티모 오자미
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Abstract

내용 없음.

Description

원심 분리기
제1도는 순환 유동상 반응기와 결합된 본 발명에 의한 원심 분리기의 제1실시예의 개략도.
제2도는 제1도의 2-2선 단면도.
제3도는 제2도의 3-3선 단면도.
제4도는 순환 유동상 반응기와 결합된 본 발명에 의한 원심 분리기의 제2실시예의 개략도.
제5a도는 제4도의 5-5선 단면도.
제6a 및 7a도는 본 발명에 의한 원심 분리기의 다른 실시예를 보인 제3 및 5a도와 유사한 단면도.
제5b 내지 7b도는 약간 다른 실시예에 대한 제5a 내지 7a도와 유사한 도면.
제8도는 본 발명에 의한 원심 분리기의 또 다른 실시예의 단면도.
제9도는 본 발명에 의한 원심 분리기가 순환 유동상 반응기의 둘레에 배치된 상태의 단면도.
제10도는 원심 분리기가 반응기의 둘레에 배치된 구조를 보인 제9도와의 유사도.
제11도는 본 발명에 의한 원심 분리기가 순환 유동상 반응기의 둘레에 배치된 다른 실시예의 수직 단면도.
제12 내지 15도는 다른 형태의 순환 유동상 반응기에 대한 제11도와 유사한 수직 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 반응실 12 : 원심 분리기
14 : 귀환 도관 24 : 분배판
28 : 공기 공급실 32, 34, 36, 38 : 수관벽(water tube wall)
본 발명은 가스로부터 입자를 분리시키는 원심 분리기에 관한 것이다.
원심 분리기에는 정화될 가스의 입구가 적어도 하나 상부에 설치된 와류실(vortex chamber), 상부 또는 하부에 설치된 적어도 하나의 정화된 가스의 출구, 하부에 설치된 적어도 하나의 분리된 입자의 출구가 포함된다. 원심 분리기 내에는 적어도 하나의 수직 와류가 생성된다.
하부가 하향으로 테이퍼진 깔때기형으로 되고, 분리실의 역할을 하는 원통형 수직 와류실을 가진 여러가지 사이클론 분리기(cyclone separator)는 이미 공지되어 있다. 와류실의 상부에는 처리될 가스류의 접선방향 입구 도관이 구비된다. 정화된 가스는 일반적으로 와류실의 상단부 중심에 배치된 구멍을 통하여 배출된다. 유동 통과형(flow through) 사이클론에서는 와류실의 하부에 설치된 중심 파이프를 통하여 가스가 와류실로부터 배출된다.
사이클론에서는 원심력에 의하여 고체가 가스로부터 분리되고, 이들은 분리실의 벽을 따라 분리기의 테이퍼 부분으로 하향 유동하여, 여기서 배출된다. 종래의 사이클론 분리기에서는 원심력과 유동 속도 변화의 상호 작용에 의하여 분리가 이루어진다. 종래의 사이클론 분리기로 들어오는 가스 유동은 와류실의 외벽을 따라 주로 하향의 나선 와류로 선회하기 시작하여 테이퍼 직경이 감소하는데 따라 가속된다. 사이클론의 하부에서 가스는 이동 방향을 바꾸어, 가스 출구 도관이 설치된 분리기의 상부를 향하여 와류실의 중심에서 상향으로 유동하기 시작한다. 원심력에 의하여 와류실 하부의 벽에 밀집된 고체 물질은 가스를 따라 유동할 수 없고, 출구 도관내로 하향 유동을 계속한다.
사이클론의 벽은, 특히 마모성 고체에 의하여 심하게 마모된다. 이 마모 효과는 고체 유동이 처음으로 충돌하는 입구에 연이은 부분에서 특히 뚜렷하다. 와류실의 내면을 내마모성 내화물로 보호하거나, 와류실을 내마모성 물질로 제작하여 마모를 감소시키려는 시도가 진행되어 왔다. 높은 온도는 고체 물질의 마모 효과를 증가시킨다.
종래의 사이클론의 주된 결점은 분리기의 외면을 비교적 저온으로 유지시키기 위하여 세라믹 열절연체 등으로 사이클론을 절연시켜야 한다는 것이다. 적절한 절연을 위하여 두꺼운 층의 절연 물질이 필요하고, 이에 따라 분리기의 가격, 중량 및 필요 공간이 증가한다. 또, 고온에 견딜 수 있도록 사이클론의 내부는 내마모성 내화물의 층으로 보호되어야 한다. 그러므로, 사이클론의 벽은 상이한 물질의 2층으로 피복된다. 벽에 이들 2층을 피복시키는 것은, 특히 층 중의 하나가 매우 두껍고 서서히 건조시켜야 하는 경우 매우 어렵고, 장시간이 소요된다. 이들 2층은 예컨대 시동시의 온도 차이와 장치 작동 중의 기계적 응력에 의하여 손상되기 쉽다.
전체적으로 사이클론은 손상되기 쉬운 두꺼운 절연층을 가지며, 매우 큰 공간을 필요로 하는 장치가 된다. 또, 이는 무거우므로 견고한 지지 구조가 필요하다. 이 무거운 구조 때문에, 내화물의 세라믹 부분의 균열을 방지하기 위하여 시동시 오랜 시간이 걸린다. 시동시 내화 라이닝의 온도 차이는 균열을 일으키므로 방지되어야 한다.
상(bed)의 이산화황을 흡수하기 위하여 미세한 석회석이 이용되거나, 연료의 재(ash)가 미세한 경우, 순환 유동상 반응기 내를 순환하는 상 물질은 극히 미세하게 된다. 이로 인하여 사이클론의 규격 기준이 엄격해진다. 2 또는 그 이상의 사이클론을 직접 연결하여 사이클론의 분리 효율을 개선시키려는 시도가 있었다.
분리 효율을 높이기 위하여 사이클론을 병렬 연결시킨 사이클론 군(cyclone battery)도 제안된 바 있다. 그 목적은 소형 유닛(unit)을 이용하여 분리 효율을 높이려는 것이다. 그러나, 이 사이클론 군은 고가이고, 제작이 복잡하다. 이 사이클론 군은 여러 사이클론을 통하여 가스가 항상 균일하게 분포되도록 압력 차이가 어떤 최소한의 값으로 유지될 필요가 있다.
반응기에서 발생한 열을 부분적으로 회수하기 위하여 연소 반응기의 벽은 일반적으로 수관벽으로 제작된다. 사이클론 분리기와 고체 물질의 귀환 도관은 보통 냉각되지 않는 열절연 구조로 되어 있다. 이처럼 냉각 및 비냉각 부품을 서로 연결시키는 것은 동일하지 않은 열팽창과 두꺼운 절연층으로 인하여 매우 어렵다. 그러므로, 반응기와 분리기 사이의 연결에는 고가의 세라믹 또는 이와 균등한 내열성 배관과 팽창 연결구가 필요하다. 사이클론 분리기 및 그 다음에 설치된 대류부도 특수한 팽창 연결구를 필요로 한다.
사이클론의 단면 직경을 변화시키면, 사이클론 벽의 일부 부재에 관의 일부를 제거하거나 추가시키지 않는한 사이클론 벽의 인접한 수관 사이의 거리가 변한다. 이는 매우 복잡한 작업이다.
열팽창으로 인한 상기 결점을 해소하기 위하여, 예컨대 미국 특허 제4,746,337호에 수관 구조의 사이클론이 제안된 바 있다. 그러나, 관 구조의 원통형 사이클론을 제작하는 것은 간단하지 않다. 또, 관의 패널(panel)은 제작 단계에서 매우 복잡한 형태로 굴곡 되어야 하므로 시간이 많이 걸리고 작업이 까다롭다.
핀란드 특허 출원 제861224호에는 수관벽 중의 하나가 반응실 및 입자 분리기에 공통된 수관 구조의 원통형 사이클론 분리기가 기재되어 있다. 이 구조도 상술한 바와 마찬가지로 복잡한 굴곡부가 생긴다.
미국 특허 제4,615,715호에는 분리기의 외벽이 관의 패널로 제작되고, 와류실은 외벽 내에 설치된 원통형 내마모성 유닛으로 제작된 장치가 기재되어 있다. 분리기의 외벽과 원통형 유닛 사이의 공간은 적절한 충전재로 채워진다. 그러나, 열절연체의 일부가 제거되기는 하지만, 분리기의 내부에 설치된 원통형 유닛과 충전재로 인하여 분리기가 크고 무거워진다. 또, 와류실의 원통형 내부는 벽을 따라 하향 유동하는 입자에 의하여 마모된다.
본 발명에 의하면 종래의 고온 사이클론 분리기에 비하여 제작이 간단하고, 손상, 특히 절연층의 손상 위험이 적으며, 공간을 많이 차지하지 않고, 가격도 저렴한 분리기가 제공된다. 본 발명의 원심 분리기는 주로 판상 또는 판으로 형성된 수관 패널 등과 같은 단순한 부재로 제작될 수 있다. 본 발명의 분리기는 모듈식(module)이므로 제작이 용이하다. 본 발명의 분리기는 모듈 구조로 인하여 종래의 구조에 비하여 대형 유동상 반응기에 더욱 양호하게 적용시킬 수 있고, 내마모성도 좋다.
본 발명에 의한 원심 분리기의 특성은 와류실이 주로 평평한 벽으로 구성되어 비원통형이고, 와류실 측벽의 단면이 정사각형, 직사각형 또는 다른 다각형이라는 것이다. 와류실의 "가스 공간"이란 가스로 자유롭게 채워질 수 있는 내부 공간을 의미한다. 가스 공간은 와류실의 내벽과 벽에 부착된 부재(있는 경우)로 한정된다. 가스 공간은 가스가 어떠한 부재나 내화층 등에 의하여 제한되지 않고 자유롭게 유동될 수 있는 공간이다.
와류실의 가스 공간의 형태는 원형도(X)로 나타낼 수 있는데, 이 원형도는 가스 공간의 단면에 포함되는 가장 큰 원의 둘레로 가스 공간의 둘레를 나눈 값이다. 원통형 분리기의 X=1이고, 정사각형의 경우 X=1.273이다. 본 발명에 의한 분리기에서, 분리기의 가스 공간의 원형도는 1이상, 예컨대 X ≥ 1.1이다. 원통도 X > 1인 분리기 자체는 독일 특허 제3435214호에 기재되어 있지만 이 구조는 입자의 분리에 부적절한 것으로 언급되어 있어 본 발명과는 다르다.
본 발명의 분리기의 와류실의 내부는 적어도 부분적으로 내열 및 내마모성 물질의 얇은 층으로 라이닝되어 있다. 이 내화물의 층은 가스 공간을 원형으로 만드는 것이 아니라 와류실에서 마모되기 쉬운 부분을 보호한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 내화물의 층은 어느것도 와류실의 열절연체의 역할을 하지 않는다. 내화층의 두께는 40 내지 150mm에 불과하다. 이 얇은 내열 및 내마모성 내화층은 스텃(stud) 또는 다른 체결 수단에 의하여 수관 패널인 것이 바람직한 와류실의 벽면에 부착된다. 이 내화물의 층을 냉각 벽에 바로 부착시킴으로써, 그 사이에 어떠한 절연체 또는 다른 층을 설치할 필요없이 내화물을 냉각시키는 것도 가능해진다. 이 내화층은 냉각시키면 화학적 및 기계적으로 내구성이 향상된다. 열전도성 물질이 내마모성 물질로 선택될 수도 있다. 이 물질은 냉각을 촉진시키고, 스텃 또한 냉각을 촉진시킨다. 유입 가스에 분산된 입자의 마모 효과를 감소시키기 위해서, 입구 벽 및 특히 마모 가능성이 높은 지역에는 실의 나머지 부분의 내화물보다 내마모성이 우수한 내화 물질 또는 특수한 보호 내화 물질의 층을 추가시킬 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 와류실의 벽이 수관 패널과 같은 냉각 표면으로 이루어질 수 있다. 와류실은 평평한 벽에 의하여 형성되므로 벽 부재는 평평하거나 만곡된 수관 패널의 기성품으로 될 수도 있다. 그러므로, 원하는 작동 장소에서 단순히 용접하여 연소 또는 가스화 반응기 등과 같은 원심 분리기를 조립할 수 있다. 와류실의 일부, 바람직하기로는 전체 벽이 냉각되는 구조로 되어 있다. 와류실의 냉각 계통은 관련된 유동상 반응기의 주된 물/증기 계통과 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 냉각 입자 분리기는 시동시 및 작동시의 온도 차이로 쉽게 손상되거나 균열이 생기는 두꺼운 내화 라이닝이나 다른 보호층으로 라이닝할 필요가 없다(또, 두꺼운 라이닝은 공간도 많이 차지한다). 본 발명에 의하면 냉각 패널 상의 비교적 얇은 내마모성 보호층으로 충분하다. 또, 본 발명에 의하면, 두꺼운 라이닝과 열팽창으로 인한 다른 문제를 방지할 수 있다. 반응실과 분리기의 열팽창은 이들 모두가 수관 패널로 제작되어 온도를 쉽게 조절할 수 있는 경우에 용이하게 예측하여 보상시킬 수 있다. 기본적으로 본 발명에 의하면, 반응실과 분리기 사이의 열팽창이 작거나 없기 때문에 분리기와 반응실 사이의 팽창 연결구 문제가 최소로 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 2 또는 그 이상의 평행한 가스 와류가 형성되는 길다란 와류실이 원심 분리기에 포함된다. 와류실의 측벽은 예컨대 수관 패널 같은 4개의 평평한 패널로 구성되고, 2개의 대향 벽은 길다란 벽이고 나머지 2개는 와류실의 단벽(端壁)이다. 길다란 벽은 단벽보다 2배 또는 그 이상 긴 것이 바람직하다. 이 경우, 와류실의 내부 단면은 한 변의 길이가 단벽의 길이와 동일한 정사각형이 2개 이상 연속된 공간에 해당된다. 와류의 수는 이 정사각형의 수와 동일한 것이 바람직하다.
길다란 와류실에는 와류실의 종방향으로 다수의 연속된 와류가 형성되며, 와류실에 생성된 와류의 수와 가스 출구의 수가 동일하게 되도록 가스 입구(들) 및 가스 출구(들)이 배치된다. 가스 출구(들)은 입구로 유입된 가스가 1 또는 2개의 평행한 와류로 접선 방향으로 유도되도록 와류실에 설치된다.
가스 입구들은 입구로부터 와류실의 가스 와류 내로 가스가 접선 방향으로 유도되고, 가스 출구의 중심에 해당되는 도입 가스류의 "스핀(spin) 효과"가 최대로 되도록 와류실의 측벽에 배치된다. "스핀 효과"=m * v * r 이고, 여기서 m=질량 유량, v=가스 입구에서의 가스 속도, r=유입 가스류와 가스 출구 중심 사이의 수직 거리이다. 와류실 내에 생성된 가스 와류는 실질적으로 가스 출구와 동심이다. 하나의 입구로 들어온 가스를 2개의 인접한 가스 와류로 유도하거나, 2이상의 가스 입구로 들어온 가스를 하나의 가스 와류로 유도할 수도 있다.
길다란 와류실은 반응실의 벽 중의 하나가 와류실 벽 상부의 적어도 일부를 이루도록 순환 유동상 반응기 다음에(연관 작동될 수 있게) 설치되기 적당하다. 그러므로, 예를 들면 반응기의 공통된 길다란 벽의 일부가 와류실의 길다란 벽으로 이용되므로 재료비가 감소된다.
뿐만 아니라, 반응기의 나머지 2벽도 반응기와 분리기를 연결시키는데 이용된다. 공통된 벽과 직각인 벽의 연장부는 와류실의 단벽을 구성할 수도 있다. 따라서, 반응기의 3개의 냉각벽이 분리기의 구조에 이용될 수 있으므로 경제적으로나 제작 면에서 매우 유리하다. 이 구조는 유동상 반응기의 연소로와 본 발명에 의한 사이클론 분리기를 단일 사각형 구조로 구성할 수 있게 하므로 구조물의 지지면에서 가장 유리하다.
분리된 고체의 출구를 와류실 내의 각 가스 와류마다 설치할 수 있으므로, 순환 유동상 반응기 내의 여러 장소로부터 반응실 내로 귀환 고체를 균일하게 분포시킬 수 있다. 한편, 다른 와류에서 분리된 고체는 와류실의 하부에 배치된 하나의 수집실 또는 호퍼 내에 수집될 수 있고, 하나 또는 다수의 입자류로 원하는 위치로 더 유도될 수도 있다. 가로 지지대/벽은 이 지지대/벽이 와류의 생성에 방해되지 않도록 2가스 와류 사이에 배치된다. 가로 지지대/벽은 냉각되거나 내마모성 내역 재료로 제작될 수 있다. 이 가로 지지대는 와류실을 부분적으로 또는 완전히 별도의 부분으로 분할시키는 격벽으로 구성될 수도 있다. 가로 지지대는 와류실의 천장으로부터 바닥까지 연장되어, 와류실 내에 가로벽의 수에 따라 2 또는 그 이상의 가스 공간을 형성시킨다. 이 대신, 가로 지지대가 실을 별도의 가스 공간으로 분할시키지 않는 짧은 부재로 될 수도 있다.
와류실의 가스 입구는 수직의 좁은 길다란 홈의 형태로 된 것이 바람직하다. 이 홈은 예컨대 와류실의 상부만큼 높을 수 있다. 홈의 폭은 가스 유동에 필요한 단면에 따라 결정된다. 가스를 와류 내로 접선 방향으로 유도하는 안내판이 입구에 설치되는 것이 바람직하다. 이 안내판은 길다란 벽의 보강재 역할도 한다.
본 발명에 의한 원심 분리기에서 분리기의 단면의 정사각형이면 하나의 가스 와류만 생성된다. 이들을 평행하게 다수 배치시켜 공간을 거의 차지하지 않고, 간단한 요소로 제작된 소형 사이클론 군을 구성할 수 있다.
본 발명의 가장 큰 장점은 간단한 구조와, 반응실 및 소형 입자 분리기의 군이 공장에서의 염가 용접 방법으로 제작될 수 있는 기성품의 수관 패널같은 간단한 평평한 부품으로 제작될 수 있다는 것이다. 고체의 분리를 유발시키는 가스 와류가 하나의 길다란 와류실 공간 내에서 다수 생성되므로 다수의 독립적인 분리기가 조립된 사이클론 군에 비하여 적은 분리기의 벽이 필요하다.
분리기의 벽 구조는 냉각되므로 종래의 고온 분리기에 비하여 얇고, 사각형 구조를 가지므로 분리기가 판상 부재로 제작될 수 있다.
본 발명에 의한 분리기는 냉각 구조를 가지고, 분리되는 입자의 양이 많으므로 유동상을 이용한 연소 반응기 또는 가스화 반응기의 연도 가스나 발생기 가스의 정화에 적합하다. 본 발명은 특히 순환 유동상 반응기의 가스로부터 순환되는 고체를 분리시키는데 적합하다.
제1,2,3도에는 반응실(10), 원심 입자 분리기(사이클론, 9) 및 분리 입자의 귀환 도관(14)이 포함되는 순환 유동상 반응기가 도시되어 있다. 반응실의 단면은 사각형이고, 이 반응실(10)은 수관벽(water tube wall)으로 구성되는데, 제1도에는 그 중 길다란 벽(16, 18)만 도시되어 있다. 수관벽은 연결된 수직 수관으로 형성된다.
벽(18)의 상부는 굴곡되어 반응실의 천장(20)을 이룬다. 반응실(10) 하부의 벽은 내화 물질(22)로 보호된다. 반응기는 고체 물질의 입구(23)를 가진다. 반응실(10)의 하부는 공기 공급실(28)로부터 반응실로 유동화 가스를 도입시켜 실 내에 유동상(fluidized bed)을 유지시키기 위한 노즐 또는 구멍(26)이 설치된 분배판(26)으로 형성된다. 유동화 가스 또는 공기는 실(10)의 상부에 배치된 구멍(30)을 통과한 가스와 함께 유동상 물질의 일부가 입자 분리기(12)까지 연속적으로 유동할 수 있는 높은 유량으로 반응실로 도입된다.
제1,2,3도의 실시예의 원심 분리기는 다중 와류(multivortex) 원심 분리기로서, 반응실에서 배출되는 가스로부터 원심력에 의하여 입자를 분리시키는 2개의 평행 수직 와류가 분리기의 가스 공간(31)에 발생한다. 사각형 평면 수관벽(32,34,36,38)으로 구성된 와류실이 분리기(12)를 형성한다. 이들 벽은 연결된 수직 수관이다. 분리기(12)의 와류실은 반응실과 인접하게 반응실과 공통된 길다란 벽을 하나 가진다. 즉, 반응실(10) 벽(16)의 일부는 와류실의 벽(32)을 이룬다. 수관벽(32)은 홈(30)에 와류실의 내부를 향하여 굴곡되어, 이 굴곡부는 가스 유동을 와류실의 가스 공간(31)으로 유도하는 입구 도관(42)을 이룬다. 홈(30)은 종래의 수직 사이클론 보다 좁고 높으며, 와류실의 상부(43)만큼 높은 것이 바람직하다. 이처럼 2와류에 입구가 하나인 구조에서는 높이 대 폭의 비가 낮을 수도 있지만, 3보다는 큰 것이 바람직하다. 벽으로부터 내측으로 굴곡된 부분(40)은 와류실을 향하여 내측으로 테이퍼진 입구 도관을 형성시키도록 굴곡된 것이 좋다.
와류실 벽의 상부는 수직이며 평평한 상부(43)를 이룬다. 길다란 벽(36)의 하부는 반대편의 길다란 벽(32)을 향하여 굴곡되어 와류실의 하부(45)를 이룬다. 이 구조로 길다란 비대칭 깔때기형 공간(44)이 형성되고, 이 공간의 하부는 고체 출구를 이룬다.
출구(46)는 또한 귀환 도관(14)의 입구 역할도 한다. 귀환 도관의 길다란 벽은 입자 분리기(12)의 벽(32, 36)의 연장부로 형성되고, 귀환 도관(14)의 단벽은 이에 상응되게 벽(34, 38)의 연장부로 형성된다. 귀환 도관(14)과 폭이 같은 단벽(34, 38)의 부분만 하향으로 연장되어 귀환 도관을 이룬다. 단벽의 나머지 부분은 제1도에 도시된 바와 같이 단벽(34)의 일부로서 귀환 도관(14)의 상부로만 연장된다. 귀환 도관(14)의 하부는 분리기(12)에서 분리된 입자를 유동상으로 귀환시키도록 L자형 굴곡부(48)를 통하여 반응실(10)의 하부와 연결된다.
와류실 상부(43)에는 와류실의 가스 공간(31)으로부터 정화된 가스를 배출시키기 위하여 2개의 연속된 가스 출구 도관(54, 56)이 구멍(50, 52)에 설치되어 있다. 소위 분리기의 중심 도관으로 불리는 가스 출구 도관(54, 56)은 분리기의 고온 상태를 견딜 수 있도록 세라믹 또는 냉각되는 도관으로 구성될 수 있다. 이들 중심 도관은 공간(31) 내에서 형성된 가스 와류의 자연적 중심축에 그 중심축이 위치하도록 와류실의 가스 공간(31) 내에 배치된다. 가스는 분리기(12)로부터 그 상부에 설치된 도관(60)을 지나 반응실(10)의 다음에 설치된 수직 대류부(64)를 거쳐 도관(68)을 통하여 배출된다. 도관(60)과 대류부(64)에는 각각 열회수 표면(62, 66)이 구비되어 있다.
와류실의 길다란 벽은 벽(32)으로부터 벽(36)까지 연장되는 격벽(70)에 의하여 보강된다. 격벽은 입구(30)의 아래로부터 와류실의 하부까지 연장된다. 이 격벽은 유동 가스로 인한 길다란 벽의 진동과 변형을 방지한다. 격벽 대신 길다란 벽을 보강하기 위하여 내마모성 지지 비임이 이용될 수도 있다. 벽(32)으로부터 입구(30)으로 굴곡된 부분(40)은 와류실의 상부에서 벽(32)을 강화시킨다.
와류실 내에는 와류 속에 있는 가스의 원운동을 유지시키거나 고체 물질을 유도하기 위한 원형 부재가 설치되어 있지 않다. 그러므로, 와류실의 가스 공간(31), 즉, 가스로 채워진 공간은 원형이 아님은 분명하다. 도입 가스의 접선 방향 공급, 가스 출구의 위치 및 평면 벽은 가스 공간(31) 내에서 가스 와류가 형성되도록 한다. 가스 와류를 유지시키기 위하여 분리기(12)의 가스 공간(31) 내에 원통형 또는 다른 원형 안내 벽이 설치될 필요가 없다는 놀라운 사실이 발견되었다. 본 명세서와 청구범위에서 "원형도"란 단면에 포함된 가장 큰 원의 둘레로 나누어진 와류실의 가스 공간(31)의 내면의 단면 둘레로서, 본 발명에 의하면 1보다 크고, 예를 들면 1.1 이상, 바람직하기로는 1.15 이상이다. 와류실 벽의 내면은 도시되지는 않았지만 내마모성 내화 물질의 얇은 층으로 라이닝된다. 이 내화층의 두께는 약 40 내지 150mm이다. 내마모성 내화 물질은 와류실의 벽(32, 34, 36, 38)에 직접 부착될 수 있다. 마모가 심한 곳에서는 두꺼운 내화층이 필요하지만, 내마모성이 더 양호한 물질을 이용할 수도 있다. 따라서, 예를 들면, 가스 입구(30)의 반대편 벽(36)에는 입구의 길이와 같은 길이의 수직 내화 라이닝이 설치될 수 있다. 와류실로 유입되는 가스류에 함유된 입자의 적어도 일부는 벽(36)의 이 내화 구역과 충돌한다.
분리기로 들어 오는 가스에 함유된 입자는 가스보다 더 직선 경로를 따라 유동하려는 경향이 있다. 예를 들면, 가스류가 와류실로 유입되어 와류를 형성하도록 그 방향이 바뀔때, 입자중의 일부는 그 직선 경로를 따라 진행을 계속하여 결국 대향벽(36)에 충돌한다. 입자의 운동 변화가 느리기 때문에 와류실의 가장자리 구역은 마모되기 쉽고, 더 두꺼운 내화층이나 내마모성이 더 나은 내화 물질로 보호되어야 한다.
그러나, 특히 유동상 반응기처럼 고체 유동의 용적이 큰 경우에는 입자에 의한 마모가 입구의 반대편에서 가장 심하다. 가장 심한 곳은 이 구역의 양측이다. 그 이유는 하향 유동하는 입자 자체가 이 구역에서 보호 장벽이나 보호층을 형성시키기 때문이다. 보호 내화층을 설치할 때, 가스 입구와 직각인 반대편의 실제 충돌 지점뿐 아니라, 이처럼 전체적으로 마모가 심한 영역에 내마모성 내화층이 배치되도록 이 현상에 주의를 기울일 필요가 있다.
와류실의 구석 지역은 입자 분리에 좋은 영향을 미친다. 가스 분산물의 유동은 이 구석 지역에서 방향이 급격히 바뀌어야 한다. 가스는 입자보다 유동 방향이 쉽게 바뀌어 구석 지역에 모인다. 이에 따라 구석 지역에서 와류 유동의 방향으로 입자 유동의 속도가 감소된다. 입자 유동은 구석 지역에서 벽 가까이의 고밀도 입자 분산물의 층과 충돌하여 정지하는 수도 있고, 이에 따라 구석 지역 가까운 곳에서 입자가 더욱 밀집된다. 그러므로, 농축된 입자 분산물/층 또는 기타 무거운 입자 군은 와류실의 가스 유동으로부터 중력에 의하여 더 쉽게 분리되고, 구석 지역에서 하향 유동하여 분리기의 하부로 들어간다.
귀환 도관(14)도 격벽(71)에 의하여 2부분(13, 15)으로 구분되고, 그 하부는 내화 벽돌로 라이닝된 벽(72)에 의하여 깔때기형 공간(74, 76)으로 형성되어 분리된 고체 물질이 유입되는 공간을 이룬다. 고체 물질은 이 깔때기형 공간으로부터 구멍(78, 80)을 통하여 반응실의 하부로 복귀된다.
제1도에는 본 발명의 한 가지 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 반응실의 벽(16)이 귀환 도관(14)의 벽(32)을 이룬다. 제4도에 도시된 제2실시예에서는 귀환 도관이 별도의 벽으로 구성되고, 반응실의 벽은 여기에 이용되지 않는다. 제4도에서도 제1, 2, 3도와 동일한 부호가 사용되었다. 와류실(12)의 하부에서 벽(32, 36)은 서로를 향하여 굴곡되어 와류실의 하부에서 대칭형 깔때기를 형성시킨다. 따라서 귀환 도관(14)은 반응실로부터 짧은 거리에 배치된다. 귀환 도관의 하부에는 루프 시일(loop seal, 84)이 설치되어 가스가 반응실로부터 귀환 도관으로 흐르는 것을 방지한다.
제4도의 실시예에서 귀환 도관(14)은 제2도의 실시예와 마찬가지로 길다란 도관이다. 그러나, 와류실의 최하부는 격벽에 의하여 와류실의 깔때기형 하부에서 하나 또는 그 이상의 고체 출구가 형성되도록 되고, 그 출구의 형태는 정사각형이나 원형이다. 따라서, 출구(들)은 통상의 수직 사이클론 분리기처럼 관상 귀환 도관과 연결될 수 있다.
제5a도는 제1도에 대한 제3도의 관계와 마찬가지로 제4도의 단면도이다. 제1, 2, 3도의 실시예에서 와류실(12)에는 하나의 가스 입구(30)가 구비되어 있다. 제5a도의 원심 분리기에는 각각의 가스 와류에 대한 2개의 입구(86, 88)가 구비되어 있다. 제3도의 경우와 마찬가지로 와류실(12)의 단면은 사각형이다. 각 와류에 대한 가스 공간의 단면은 거의 정사각형이다. 도시되지는 않았지만 와류실의 벽은 내마모성 내화 물질의 얇은 층으로 보호된다.
본 발명에 의한 원심 분리기는 하나의 원심 분리 공간 내에서 다수의 와류가 형성될 수 있으므로 매우 유리하다. 예를 들면 제6a도에 도시된 바와 같이 분리기 내의 한 공간에 4개의 와류가 배치될 수 있고, 각 와류는 각각의 가스 출구와 함께 배치된다. 한 입구가 가스를 2개의 와류로 공급할 수 있도록 분리기에 2개의 입구와 배치되는 것이 바람직하다. 마찬가지로 더 많은 수의 와류가 형성되는 분리기도 형성시킬 수 있다.
가스 입구는 형성될 와류를 향하여 가스가 접선 방향으로 공급되도록 분리기에 설치되어 있다. 제6a도의 실시예에서는 분리기의 길다란 벽을 지지하는 지지벽(70)이 다중 와류 분리기에 설치된다. 이 벽은 와류실을 크기가 동일한 2부분으로 나눈다.
한편 2와류의 독립적인 분리기를 단순히 인접 배치하여 4와류의 분리기 군을 구성할 수도 있다. 벽이 평면으로 되어 있기 때문에 분리기들은 추가적 공간 없이도 바로 나란히 배치될 수 있다. 필요한 수의 소형 표준 크기의 분리기가 이 방법으로 간단히 연결될 수 있다. 이 구조는 하나의 대형 분리기를 제작하는 대신 표준 크기의 분리기를 제작하여 필요한 수만큼 결합시키면 되므로 훨씬 염가이다.
상이한 분리기 부분 사이에 공통된 격벽을 이용하여 길다란 분리기의 군을 형성시키기 위하여 다수의 평평한 벽 부재를 결합시키는 경우, 완전히 결합되지 않은 분리기를 제작하는 경우에 비하여 공장에서 용접해야 하는 벽의 수가 훨씬 적다. 본 발명에 의한 분리기 군에서 벽의 수는 모든 와류 사이에 격벽이 설치되는 경우, 와류의 수 +3과 같거나 이보다 적다. 분리기 유닛(unit)에 필요한 전체 벽 면적도 더 적으므로 분리기의 원가가 낮아지게 된다. 제1도의 구조가 매우 유리하다. 이 구조에서는 반응실의 벽 영역도 분리기에 이용된다. 이 경우 모든 와류 사이에 격벽이 설치된다면, 필요한 벽의 수는 와류의 수 +2와 같거나 이보다 적다. 격벽을 전혀 이용하지 않는 경우에는 벽의 수가 더 적어진다.
본 발명에 의하면, 제7a도에 도시된 바와 같이 분리기에 하나의 가스 와류만 형성되고, 하나 또는 그 이상의 가스 입구가 설치되도록 할 수도 있다. 와류실을 평평한 벽으로 형성시켜 와류실의 내부도 원형이 아니도록 하여 얻어진 본 발명의 장점은 이 경우에도 달성된다.
본 발명은 이상의 실시예에만 제한되지 않고, 다음의 청구범위 내에서 수정 적용될 수 있다. 그러므로, 어떤 경우에는 와류실의 형태가 평판으로 용이하게 제작될 수 있는 육각형 또는 팔각형 등의 다각형으로 될 수도 있다. 와류실의 가스 공간의 단면은 와류실의 외벽의 형태와 동일하다. 본 발명에 의한 분리기에서, 와류실의 가스 공간에는 와류실의 단면이 원형에 가깝게 되도록 하는, 예컨대, 열 절연성 내화 물질이나 내마모성 내화 물질 또는 안내판 같은 만곡벽이 설치되지 않는다. 그러나, 내벽은 내마모성 내화 물질의 얇은 층으로 라이닝될 수 있다.
본 발명에는 또한 원형도(circularity)가 1이상, 바람직하기로는 1.1 이상인 내부 가스 공간을 가진 와류실을 이용하여 입자가 함유된 고온 가스류로부터 입자를 분리시키는 방법이 포함된다. 이 방법에는 (a) 입자가 함유된 고온의 가스를 와류실의 비원형 내부 가스 공간(31)으로 도입시키는 단계; (b) 와류실 내에 적어도 하나의 수직 가스 와류를 형성시켜 가스 공간 내의 가스 와류를 와류실의 비원형 단면과 접촉시키는 단계; (c) 입자가 분리된 고온 가스를 와류실로부터 제거하는 단계; (d) 분리된 입자를 와류실의 하부로부터 제거하는 단계가 포함된다.
제5b도의 실시예에서 와류실(12)은 다각형이고, 제5a도의 실시예 같은 격벽이 가스 공간 사이에 없다. 제5b도에서는 와류실(12)의 가스 공간(31) 내에 형성된 가스 와류에 대하여 하나씩의 가스 입구(86, 88)가 있다. 제5b-7b도의 실시예에서는 비교되는 구조의 제5a-7a도의 실시예와 동일한 부호가 사용된다.
제6b도의 실시예에서는 가스 공간(31a, 31b)의 가스 와류에 대하여 하나씩의 가스 입구(86, 88)가 있다. 제7b도에는 하나의 가스 와류 모듈(module)이 도시되어 있다.
제8도에는 가스 와류에 대한 가스 공간의 단면이 길다랗고, 가스 출구(50, 52)도 길다한 2개의 가스 공간(31a, 31b)이 기재되어 있다.
제9도는 중간에 반응실(110)에 설치되고, 반응실(110)의 상부 둘레에 분리기 모듈(112a, 112b, 112c)을 가진 순환 유동상 반응기의 단면도이다. 제1-5a도의 실시예와 비교되는 이 실시예의 구조에서는 두 자리수 부호의 앞에 "1"을 추가하였다.
제10도는 반응실(210)의 둘레에 만곡벽이 있는 분리기 모듈을 가진 원통형 반응실의 단면도이다. 제1-5a도의 실시예와 비교되는 이 실시예의 구조에서는 두 자리수 부호의 앞에 "2"를 추가하였다.
제11-15도는 본 발명에 의한 원심 분리기가 구비된 순환 유동상 반응기의 단면도이다. 제11도에서는 분리기들이 반응실의 양 대향 측면에 배치된다. 분리기들의 길다란 벽(332a, 332b 및 336a, 336b)은 모두 굴곡되어 귀환 도관(314a, 314b)을 형성시킨다. 길다란 벽(332a, 332b) 중의 하나는 반응실의 벽과 공통된다. 그러므로, 분리기는 부분적으로 반응실 내로 연장되도록 배치된다. 귀환 도관은 반응실의 외부에 배치된다. 제1-5a도의 실시예와 비교되는 이 실시예의 구조에서는 두 자리수 부호의 앞에 "3"를 추가하였다.
제12도에 도시된 실시예에서는 원심 분리기 중의 하나만(412b) 반응실(410)과 공통된 길다한 굴곡벽(432b)을 가지므로, 이 분리기(412b)만 반응실 내로 돌출한다. 분리기(412b)의 귀환 도관(414b)은 반응실의 내부에 배치된다. 다른 분리기의 귀환 도관(414a)은 반응실의 외부에 있다. 제1-5a도의 실시예와 비교되는 이 실시예의 구조에서는 두 자리수 부호의 앞에 "4"를 추가하였다.
제13도의 실시예에서는 분리기가 반응실과 공통된 벽을 가지지 않는다. 분리기는 도관(540)을 통하여 반응실(510)과 연결된다. 제1-5a도의 실시예와 비교되는 이 실시예의 구조에서는 두 자리수 부호의 앞에 "5"를 추가하였다.
제14도는 반응실과 공통된 벽이 없고, 2분리기(612c, 612d)가 완전히 반응실(610)의 내부에 설치된 실시예이다. 대응되는 귀환 도관(614)은 반응실(610) 내의 격벽을 이룬다. 제1-5a도의 실시예와 비교되는 이 실시예의 구조에서는 두 자리수 부호의 앞에 "6"를 추가하였다.
제15도는 본 발명에 의한 유동 통과형(flow through type) 원심 분리기(712)로서, 와류실(712)의 하부에 가스 출구(750)를 가진다. 제1-5a도의 실시예와 비교되는 이 실시예의 구조에서는 두 자리수 부호의 앞에 "7"를 추가하였다.
이상 본 발명은 가장 실제적이고 바람직하다고 생각되는 실시예를 중심으로 기술되었지만, 본 발명은 이상 기술된 실시예로만 제한되지 않으며, 다음의 청구범위 내에서 다양한 수정과 균등한 배치도 여기에 포함된다.

Claims (4)

  1. 내부 가스 공간, 상부 및 하부를 한정시키는 벽을 가진 수직 와류실이 포함되고, - 와류실의 상부에 배치된 적어도 하나의 정화될 가스의 입구; - 와류실로부터 정화된 가스가 배출되는 적어도 하나의 출구; - 와류실의 하부에 배치된 적어도 하나의 분리된 고체의 출구가 포함되고; 상기 입구, 출구 및 와류실은 와류실 내에 적어도 하나의 수직 가스 와류를 생성시키며; - 상기 와류실의 벽은 명백히 원통형이 와류실이 아니고, 상기 가스 공간은 원형도가 1보다 큰 비원형인, 가스로부터 입자를 분리시키는 원심 분리기에 있어서, 와류실 상부의 적어도 2 대향 측벽은 냉각 표면으로 형성된 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
  2. 제1항에 있어서, 와류실의 측벽으로 한정되는 공간의 단면은 직사각형이고, 이 직사각형의 길다란 측벽의 길이는 짧은 측벽의 길이의 2배 또는 그 이상이며; 와류실의 종방향으로 2 또는 그 이상의 연속된 가스 출구가 와류실에 설치되어, 2 또는 그 이상의 와류가 와류실에 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
  3. 명백히 원통형이 아닌 벽으로 구성되고, 내부 가스 공간의 단면도 비원형이며 그 원형도가 1.1 이상인 수직 와류실 원심 분리기를 이용하여 입자가 함유된 고온 가스류로부터 입자를 분리시키는 방법에 있어서, (a) 입자가 함유된 고온 가스를 와류실 내부의 비원형 가스 공간의 상부로 도입시키는 단계; (b) 와류실 내에 적어도 하나의 수직 가스 와류를 형성시켜, 가스 공간 내에서 가스나 나선 운동을 하면서 와류실의 비원형 단면과 접촉하도록 하는 단계; (c) 입자가 분리된 고온 가스를 와류실로부터 제거하는 단계; (d) 분리된 입자를 와류실의 하부로부터 제거하는 단계가 포함되는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 고온 가스가 순환 유동상 반응기에서 배출되고, (d)단계에서 분리 제거된 입자를 순환 유동상 반응기로 재순환시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5460788A (en) * 1991-09-25 1995-10-24 A. Ahlstrom Corporation Centrifugal separator in pressure vessel
US5601788A (en) * 1991-09-25 1997-02-11 Foster Wheeler Energia Oy Combined cycle power plant with circulating fluidized bed reactor
AT402846B (de) * 1994-05-31 1997-09-25 Austrian Energy & Environment Verbrennungsanlage nach dem prinzip einer zirkulierenden wirbelschicht
US5738712A (en) * 1995-03-13 1998-04-14 Foster Wheeler Energia Oy Centrifugal separator assembly and method for separating particles from hot gas
SE9601390L (sv) * 1996-04-12 1997-10-13 Abb Carbon Ab Förbränningsanläggning och förfarande för förbränning
EP1308213A1 (en) * 2001-10-30 2003-05-07 Alstom (Switzerland) Ltd A centrifugal separator, in particular for a fluidized bed reactor device
FR2845620B1 (fr) 2002-10-14 2007-11-30 Alstom Switzerland Ltd Reacteur a lit fluidise circulant avec separateur et gaine d'acceleration integree
US6793013B2 (en) 2003-01-09 2004-09-21 Foster Wheeler Energy Corporation Polygonal heat exchange chamber including a tapered portion lined with water tube panels and method of lining a tapered portion of a polygonal heat exchange chamber with such panels
JP4009908B2 (ja) * 2003-09-08 2007-11-21 富士電機システムズ株式会社 誘導加熱式乾留炉
US7309368B2 (en) 2004-02-11 2007-12-18 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. Cyclone dust-collecting apparatus
KR100635667B1 (ko) 2004-10-29 2006-10-17 엘지전자 주식회사 진공청소기의 집진어셈블리
DE102005020400A1 (de) * 2005-05-02 2006-11-09 Positec Group Limited, Wanchai Einrichtung zum Filtern von extrem feinem Staub
FI124762B (fi) * 2009-04-09 2015-01-15 Foster Wheeler Energia Oy Kiertoleijupetikattila
FR2956331B1 (fr) * 2010-02-16 2012-02-24 Jean-Xavier Morin Dispositif destine en particulier a une conversion thermochimique
CN103423738B (zh) * 2013-07-01 2016-05-04 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种燃用高钠煤的紧凑型循环流化床锅炉
CN103398371B (zh) * 2013-07-01 2016-01-13 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种燃用高碱金属煤的双低型锅炉
CN103933786B (zh) * 2014-04-04 2017-01-25 莱芜钢铁集团有限公司 重力除尘器
JP5837136B2 (ja) * 2014-05-14 2015-12-24 玉 佩 何 サイクロン式セパレータモジュール
EP3000525A1 (en) * 2014-09-26 2016-03-30 Doosan Lentjes GmbH Fluidized bed reactor
CN105627300A (zh) * 2016-02-05 2016-06-01 广东省特种设备检测研究院 节能环保循环流化床系统
CN106268978B (zh) * 2016-08-24 2018-10-09 康乃尔化学工业股份有限公司 一种用于再生过程的强制降温工艺及其装置
PL3417944T3 (pl) * 2017-06-22 2020-11-16 Metso Minerals Industries, Inc. Separator hydrocyklonowy
RU2675644C1 (ru) * 2017-10-18 2018-12-21 Евгений Михайлович Пузырёв Котел с циркулирующим слоем
CN112620286B (zh) * 2019-10-08 2023-03-14 盟立自动化股份有限公司 工业设备及气旋式排风装置
JP7467888B2 (ja) * 2019-11-05 2024-04-16 株式会社Ihi 流動層システム

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US710604A (en) * 1900-12-17 1902-10-07 William S Osborne System for pulverizing and grading material.
DE679333C (de) * 1936-04-21 1939-08-03 E H Hugo Grefenius Dipl Ing Dr Fliehkraftstaubabscheider
DE676175C (de) * 1936-09-08 1939-05-27 Theodor Froehlich A G Fliehkraft-Staubabscheider
BE487016A (ko) * 1948-01-29
JPS5735857U (ko) * 1980-08-06 1982-02-25
FI64746C (fi) * 1981-10-29 1984-01-10 Nobar Ky Foerfarande och anordning foer separering av ett medium i komponenter med olika partikelmassor
JPH0245506B2 (ja) * 1982-04-06 1990-10-09 Nippon Aikyan Kk Enshinshujinki
DE3435214A1 (de) * 1984-09-26 1986-04-03 Hugo 4720 Beckum Schmitz Zyklon mit mehreckigem querschnitt
US4615715A (en) * 1985-03-15 1986-10-07 Foster Wheeler Energy Corporation Water-cooled cyclone separator
DE3577907D1 (de) * 1985-06-19 1990-06-28 Erk Eckrohrkessel Zyklondampferzeuger.
FI76004B (fi) * 1986-03-24 1988-05-31 Seppo Kalervo Ruottu Cirkulationsmassareaktor.
US4746337A (en) 1987-07-06 1988-05-24 Foster Wheeler Energy Corporation Cyclone separator having water-steam cooled walls
US5095854A (en) * 1991-03-14 1992-03-17 Foster Wheeler Development Corporation Fluidized bed reactor and method for operating same utilizing an improved particle removal system

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Publication number Publication date
ATE188142T1 (de) 2000-01-15
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