JPH09103708A

JPH09103708A - 集塵システム

Info

Publication number: JPH09103708A
Application number: JP26120695A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Mizumoto; 守水本; Tomohiko Miyamoto; 知彦宮本; Shoichi Sawahata; 昇一沢畠; Yasuo Yoshii; 泰雄吉井; Toru Inada; 徹稲田; Kazuo Ikeuchi; 和雄池内; Masahito Machida; 雅人町田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-10-09
Filing date: 1995-10-09
Publication date: 1997-04-22

Abstract

(57)【要約】【課題】高温高圧の排ガス中のダストを除去するサイク
ロンシステムにおいて、サイクロンの閉塞を検知して、
付着物を除去する。【解決手段】サイクロン本体１０と、後流部との間に圧
力差を設定してサイクロン下部に下降流パルスを発生さ
せ、この下降流パルスにサイクロン入口１４部より供給
した掻き取り用粒子５を同伴させて付着物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高温高圧の排ガスに
含まれるダストを除去するサイクロンシステムに係わ
り、さらにサイクロン閉塞時に、サイクロン下部に発生
させた下降流パルスにより、サイクロン閉塞部の付着物
を除去するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】サイクロンは構造が簡単で稼働部分がな
く、運用の上で大きなコスト負担が伴わないため、ガス
中に含まれるダストを除去するための集塵装置として広
く用いられている。使用される温度及び圧力は、常温常
圧での排ガスの脱塵処理からセメント焼成ガスの脱塵、
さらには石油の接触改質での触媒の回収等の高温高圧領
域まで広い範囲にわたっている。

【０００３】サイクロンを連続して運転する場合、集塵
されたダストがサイクロン内に局所的に集積し、サイク
ロン内のガス流路を閉塞し、サイクロンとして作動停止
に至る場合がある。具体的には、管路断面積の変化部あ
るいはベント部のようなガス流路のよどみ点に付着性の
あるダストが堆積して集合体を形成し、これが新たにダ
ストを付着させて成長し管路を閉塞する場合がある。ま
た高温条件で使用される場合には、単純にダスト粒子の
集合体が流路を閉塞するだけでなく、粒子間で固相反応
が進み、より強固な固化物を形成する可能性もある。

【０００４】サイクロンの閉塞による作動停止を回避す
るための方法は、予備のサイクロンシステムを併設して
おいて、一方が閉塞した場合には他方のサイクロンシス
テムに切り替える方法が広く利用されている。付着物を
除去するための方法は、サイクロン容器の外側から叩い
て付着物を落下させる方法，スチームあるいはガスの配
管を付着の起こりやすい位置に設置して、間歇的にブロ
ーして付着物の成長を防ぐ方法が知られている。あるい
は特開昭64−27656 号公報には閉塞時にサイクロン内に
粒径の大なる粒子を投入して付着物を掻き取る方法が提
示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、サイ
クロン内で捕集されたダスト粒子間の固相反応により、
生成した強固な固化物を除去し流路の閉塞を防止するた
めの手段を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】サイクロン内でのダスト
の付着状況を調べるために、サイクロン本体の外筒の内
径が１９０mmのアクリル製コールドモデルを作製し、ダ
ストを含むガスを投入してサイクロン内の流動状況及び
サイクロン内壁面へのダストの付着状況を調べた。その
結果図２に示すように、下降旋回流４１の反転するサイ
クロン下部に付着物５５が発生することがわかった。こ
の位置に付着物が生成すると、粒径の大きな掻き取り用
粒子５を投入しても、付着物の掻き取りはほとんど起こ
らなかった。

【０００７】これは、通常のサイクロン流れに掻き取り
用の粒子を同伴させても、図２に示すように、付着物５
５が発生する位置付近では下降旋回流４１は反転して出
口４２へ流れ、掻き取り用粒子５は流れから脱落して捕
集されたダストと共に重力により下降するためである。
付着物そのものもその由来をたどれば、流れから脱落し
たダストがなんらかの原因で内壁に付着したもので、サ
イクロン流れに乗せた粒子で付着物を掻き取るには無理
がある。

【０００８】さらに、高温高圧の排ガス中のダストが付
着する場合には強固な付着物が生成すると考えられ、新
たな工夫が必要である。特にダスト中に反応性の高い、
例えば、カルシウム等を含む場合、このダストの集合体
が高温雰囲気中に一定時間保持されると、ダスト粒子間
で反応が進み、強固な付着物を形成する。図３にその例
を示す。この例では加圧流動層燃焼排ガスから回収され
たダストを、直径２mm，高さ２mmに成型したペレット
を、８３０℃で４時間保持したときのペレットの破壊強
度とダスト粒径の関係を示したもので、粒径が小さくな
るに従って破壊強度は増加し、強固な付着物が生成する
ことを示している。

【０００９】コールドモデルで得られたサイクロン内に
おける粒子の流れに関する知見からは、付着物を掻き取
るためにはサイクロン下部に強い下降流を発生させる方
が効果があることがわかった。単に掻き取り用粒子をサ
イクロン流れに乗せるだけではなく、サイクロン流れに
強力な下降流れを付与するにより図２に示すダスト付着
位置まで強力な下降旋回流を到達させる方法について各
種方法を検討した結果、サイクロン内の流れにブローダ
ウンを付与すると効果があることがわかった。すなわち
サイクロン下部の例えば、ホッパ部とサイクロン本体と
の差圧を大きくして、この差圧によりサイクロン下部に
下降流パルスをさせると、ダスト付着位置まで強い下降
旋回流れが到達し、付着物を掻き取ることができる。こ
の流れに掻き取り用粒子を同伴させることで、これらの
粒子にさらに強い掻き取りに効果を付与することができ
る。

【００１０】下降流は継続的に発生させる必要はなく、
付着物を掻き取るだけの時間を継続すれば良い。従って
パルス状の下降流で充分である。またこの方法のメリッ
トは、高温高圧のサイクロンシステムにおいては、後流
側の容器の圧力を調整してサイクロン側と後流側に圧力
差を生成させ、この圧力差を駆動力として、強い下降流
パルスをサイクロン下部に発生させることができ、新た
な設備類の追加をせずにサイクロンの閉塞解除のための
手段を得ることができる。付着物が多い場合、あるいは
強固な付着物が生成した場合、付着物掻き取り用の粒子
を供給することで、より強い掻き取り作用をもたせるこ
とができる。

【００１１】以下図１に従って本発明の作用について説
明する。図１に示すように、サイクロン入口１４とサイ
クロン脚部１２の温度差（Ｔ₁−Ｔ₂）及びサイクロン脚
部１２とチャンバ部１３の差圧（Ｐ₂−Ｐ₃）によりサイ
クロンの閉塞が検出されると、掻き取り用粒子供給装置
１から掻き取り用粒子５をサイクロン流れに投入し、続
いてチャンバ部１３の圧力を圧力調整装置３４により低
下させ、サイクロン脚部１２に強い下降流４５を付与す
る。これにより掻き取り用粒子５は下降旋回流４４に乗
ってサイクロン脚部１２内の付着物５５を掻き取る。具
体的には、圧力調整装置３４を別なチャンバとして、チ
ャンバ部１３と圧力調整装置３４の間にバルブを設けて
おき、このバルブを閉めた状態でこの部分の圧力を低下
させ、続いてこのバルブを開けて下降流を発生させるこ
ともできる。

【００１２】サイクロン閉塞の検出手段は、温度差ある
いは差圧の他にも別な手段を用いることができる。掻き
取り用粒子は、捕集，付着したダストに比べて充分な大
きさ及び比重を持つものであれば良く、粒径及び性状に
関して制約はない。

【００１３】閉塞発生から一定時間経過後、掻き取り用
の粒子の投入を停止し、チャンバ部１３の圧力を基準値
に戻して通常のサイクロン運転に復帰する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図に従って本発明の実施例
について説明する。

【００１５】（実施例１）本実施例は加圧流動層ボイラ
からの燃焼排ガスを脱塵する、外筒内径が７８０mmと６
５０mmの２段サイクロンに本発明になるシステムを設置
した例である。図４に本実施例の構成を示す。ガス流れ
の主流４８に設置した主サイクロン１８のブローダウン
ライン４９の後流に小型のサイクロン１９を設置する。
入口ガス温度は６５０℃、圧力は８気圧である。正常運
転時には主サイクロン１８には２％のブローダウンをか
け、サイクロン１９を通してこのガス中のダストを集塵
する。サイクロンで集塵されたダストはチャンバ部１３
からスクリューフィーダ３１を通って、中継ホッパ３２
に集められる。ホッパ３２が一杯になると、バルブ６２
を開いてロックホッパ３３に移して排出される。

【００１６】サイクロンの閉塞の検出にはサイクロン入
口とサイクロン脚部の温度差（Ｔ₁−Ｔ₂）及びサイク
ロン脚部とチャンバ部１３の差圧（Ｐ₂−Ｐ₃）を用い
る。（Ｔ₁−Ｔ₂）が１００℃，（Ｐ₂−Ｐ₃）が４００mm
Ａｑを越えた場合、閉塞発生として掻き取り用粒子供給
装置１から掻き取り用粒子をサイクロン流れに投入し、
バルブ６２が閉の状態でロックホッパ３３内を大気圧ま
で減圧する。続いて、バルブ６１を閉じてバルブ６２を
開き、ロックホッパ３３内と主サイクロン本体１８内の
差圧によりサイクロンの脚部に掻き取り用粒子を同伴し
たパルス状下降流を発生させる。この下降流により付着
物を掻き取り、掻き取り用粒子と掻き取られた付着物は
ロックホッパ３３内により捕集される。

【００１７】（実施例２）本実施例は加圧流動層ボイラ
からの燃焼排ガスを脱塵する、外筒内径が７８０mmの１
段サイクロンに本発明になるシステムを設置した例であ
る。図５に本実施例の構成を示す。チャンバ下流に気流
搬送ライン４６を設置し、正常運転時にはサイクロン１
０には２％のブローダウンをかけ、捕集された灰はブロ
ーダウンされたガスと補助空気４７により中継ホッパ３
２に貯蔵される。入口ガス温度は６５０℃、圧力は８気
圧である。

【００１８】サイクロンの閉塞の検出にはサイクロン入
口とサイクロン脚部の温度差（Ｔ₁−Ｔ₂）及びサイク
ロン脚部とチャンバ部１３の差圧（Ｐ₂−Ｐ₃）を用い
る。（Ｔ₁−Ｔ₂）が１００℃，（Ｐ₂−Ｐ₃）が４００mm
Ａｑを越えた場合、閉塞発生として掻き取り用粒子供給
装置１から掻き取り用粒子をサイクロン流れに投入し、
ロックホッパ３３を大気圧まで減圧し、バルブ６３を閉
として補助空気を止め、バルブ６１を閉じ、バルブ６２
を開きロックホッパ３３内と主サイクロン本体１０内の
差圧によりサイクロンの脚部に掻き取り用粒子を同伴し
た下降流パルスを発生させる。この下降流により付着物
を掻き取り、掻き取り用粒子と掻き取られた付着物はホ
ッパ３２により捕集される。

【００１９】（実施例３）本実施例は加圧流動層ボイラ
からの燃焼排ガスを脱塵する、外筒内径が７８０mm，７
８０mmと６５０mmの３段サイクロンに本発明になるシス
テムを設置した例である。図６に本実施例の構成を示
す。ガス流れの主流４８に設置したサイクロン１８及び
サイクロン１９にはそれぞれに２％ずつのブローダウン
をかけ、サイクロン１８のブローダウンラインはガス流
れの主流４８に合流させ、サイクロン１９のブローダウ
ンライン４９の後流には小型のサイクロン２０を設置す
る。入口ガス温度は６５０℃、圧力は８気圧である。サ
イクロン１８及びサイクロン１９で集塵されたダストは
チャンバ部１１及び１３からスクリューフィーダ３０及
び３１により、中継ホッパ３２及び３５を経由してロッ
クホッパ３３及び３６に移して排出される。

【００２０】サイクロンの閉塞の検出にはサイクロン入
口とサイクロン脚部の温度差（Ｔ₁−Ｔ₂）及びサイク
ロン脚部とチャンバ部１３の差圧（Ｐ₂−Ｐ₃）を用い
る。実施例１と同様の方法によりサイクロン１８の閉塞
が検知されると、掻き取り用粒子供給装置１から掻き取
り用粒子をサイクロン流れに投入し、バルブ６２が閉の
状態でロックホッパ３３内を大気圧まで減圧する。続い
て、バルブ６１を閉じてバルブ６２を開放し、ロックホ
ッパ３３内とサイクロン１８内の差圧によりサイクロン
の脚部に掻き取り用粒子を同伴した下降流パルスを発生
させる。この下降流により付着物を掻き取り、掻き取り
用粒子と掻き取られた付着物はロックホッパ３３内によ
り捕集される。

【００２１】（実施例４）本実施例は加圧流動層ボイラ
からの燃焼排ガスを脱塵する、外筒内径が７８０mm，７
８０mmと６５０mmの３段サイクロンに本発明になるシス
テムを設置した例である。図６に本実施例の構成を示
す。ガス流れの主流４８に設置したサイクロン１８及び
サイクロン１９にはそれぞれに２％ずつのブローダウン
をかけ、サイクロン１８のブローダウンラインはガス流
れの主流４８に合流させ、サイクロン１９のブローダウ
ンライン４９の後流には小型のサイクロン２０を設置す
る。入口ガス温度は６５０℃、圧力は８気圧である。サ
イクロン１８及びサイクロン１９で集塵されたダストは
チャンバ部１１及び１３からスクリューフィーダ３０及
び３１により、中継ホッパ３２及び３５を経由してロッ
クホッパ３３及び３６に移して排出される。

【００２２】サイクロンの閉塞の検出にはサイクロン入
口とサイクロン脚部の温度差（Ｔ₁−Ｔ₂）及びサイク
ロン脚部とチャンバ部１３の差圧（Ｐ₂−Ｐ₃）を用い
る。実施例１と同様の方法によりサイクロン１９の閉塞
が検知されると、バルブ６４が閉の状態でロックホッパ
３６内を大気圧まで減圧する。続いて、バルブ６５を閉
じてバルブ６４を開放し、ロックホッパ３６内とサイク
ロン１８内の差圧によりサイクロンの脚部に下降流パル
スを発生させる。この下降流により付着物を掻き取り、
掻き取られた付着物はロックホッパ３６内により捕集さ
れる。

【００２３】

【発明の効果】本発明により、新規な設備の追加を最小
限に押さえて、サイクロン閉塞時に高温での固着により
サイクロン内面に強固に付着したダストを効率的除去す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】下降流を付与したサイクロン流れに投入した掻
き取り用粒子の運動状態を表す説明図。

【図２】サイクロン内におけるダストの付着状況を表す
説明図。

【図３】加圧流動層燃焼ダストを熱処理したペレットの
破壊強度に及ぼすダスト粒径の影響を表す特性図。

【図４】２段サイクロンシステムに本発明を適用した例
を表す系統図。

【図５】気流搬送ラインを持つサイクロンシステムに本
発明を適用した例を表す系統図。

【図６】３段サイクロンシステムに本発明を適用した例
を表す系統図。

【符号の説明】

１…掻き取り用粒子供給装置、５…掻き取り用粒子、１
０…サイクロン本体、１１，１３…チャンバ、１２…サ
イクロン脚部、１４…サイクロン入口、１５…サイクロ
ン出口、２１…圧力検出手段、２４…温度検出手段、３
４…圧力調整装置、４１…下降旋回流、４２…出口ガス
流れ、４５…下降ダスト流れ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉井泰雄茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者稲田徹茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者池内和雄茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者町田雅人茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温高圧の排ガスから微粒子を脱塵するサ
イクロンシステムにおいて、サイクロン閉塞時に前記サ
イクロン下部に下降流のパルスを発生させ、前記下降流
パルスにより閉塞物質を除去することを特徴とする集塵
システム。
【請求項２】高温高圧の排ガスから微粒子を脱塵するサ
イクロンシステムにおいて、サイクロン閉塞時に前記サ
イクロンの後流の部位の圧力をサイクロン本体の圧力に
対して低く設定できる手段を持ち、この差圧により生成
した下降流パルスにより閉塞物質を除去することを特徴
とする集塵システム。
【請求項３】高温高圧の排ガスから微粒子を脱塵するサ
イクロンシステムにおいて、サイクロン閉塞時に前記サ
イクロン後流の部位の圧力をサイクロン本体の圧力に対
して低く設定できる手段とサイクロン入口部に粒子供給
手段を持ち、この差圧により生成した下降流パルスに前
記粒子供給手段から供給された粒子を同伴させることに
より閉塞物質を除去することを特徴とする集塵システ
ム。
【請求項４】請求項３において、サイクロン下部の温度
と、サイクロン下部の圧力によりサイクロンの閉塞を検
知して、前記サイクロンの後流の部位の圧力をサイクロ
ン本体の圧力に対して低く設定してサイクロン入口部に
粒子を供給し、この差圧により生成した下降流パルスに
前記粒子を同伴させることにより閉塞物質を除去する集
塵システム。
【請求項５】請求項２において、サイクロン下部の温度
と、前記サイクロン下部の圧力によりサイクロンの閉塞
を検知して、前記サイクロン後流の部位の圧力をサイク
ロン本体の圧力に対して低く設定し、この差圧により生
成した下降流パルスにより閉塞物質を除去する集塵シス
テム。