JPH0952059A - サイクロンシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】サイクロンでの灰閉塞トラブルを検知し、閉塞
物を除去する。 【構成】脚１７から落下する灰の温度を検知するため、
脚部に冷却器１９，熱電対１８を設置する。判別器２０
で灰が落下しているか否かを判定し、閉塞時には灰を除
去するための除去装置から構成される。 【効果】サイクロンでの灰閉塞トラブルを解除できるの
で、安定な連続運転が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体中のダストを分離
除去するサイクロンシステムに係わり、特に容器内に複
数本のサイクロンを収納したマルチサイクロンにおける
分離固体の閉塞検知手段及び解除手段を備えたサイクロ
ンシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】サイクロンの閉塞検知システムとして
は、特開平6−320056 号公報に記載のものがある。この
特開平6−320056 号公報に記載のものは、サイクロンの
入口，ガス出口，原料出口の温度を計測し、これらをニ
ューラルネットワークを有する異常判別装置に取り込み
サイクロンの詰まりを検知するものであり、公報の実施
例において示されるようなガスの流れに対して１基のサ
イクロンを設置した場合、すなわち、１基のサイクロン
で全てのガスを処理する場合にはサイクロンに詰まりが
生じるとサイクロン出入口、原料出口の温度が急変し、
トラブルを検出できるので有益なシステムである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平6−320
056 号公報に記載のものでは、複数本のサイクロンを収
納したマルチサイクロンシステムにおいては、次のよう
な問題点がある。すなわち、１本のサイクロンが閉塞し
ても他の閉塞していないサイクロンの捕集灰等の影響を
受けるため、詰まりを起こしているサイクロンの検知が
困難である。また、ガス流速の早いサイクロン入口，出
口での検知器が摩耗するという問題があり、詰まった場
合、その解除方法について課題がある。

【０００４】本発明の目的は、詰まりを検知するセンサ
を摩耗させることなく、複数本あるサイクロンのどれが
閉塞したかを特定し、閉塞物をオンラインで除去して良
好な運転を可能にすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のサイクロンシステムは、化石燃料や廃棄
物を燃焼，分解，ガス化等により高温ガスを発生させ、
該発生された高温ガス中の固体を高温下で分離除去する
サイクロンを複数個を備えたサイクロンシステムにおい
て、各サイクロンでの分離後の高温固体の移動させるた
めのサイクロン脚部を冷却する冷却手段と、前記高温の
固体の温度を直接測定する測定手段と、前記測定手段の
出力により前記高温の固体の移動状況を判別するための
判別手段を設けたことを特徴とするものである。

【０００６】又、化石燃料や廃棄物を燃焼，分解，ガス
化等により高温ガスを発生させ、該発生された高温ガス
中の固体を高温下で分離除去するサイクロンを備えたサ
イクロンシステムにおいて、分離後の高温固体の移動部
を冷却する冷却手段と、前記高温の固体の温度を測定す
る測定手段と、前記冷却手段からの出力により前記高温
の固体の移動状況を判別する判別手段と、前記高温の固
体の移動方向にガスの流れを発生させる手段を設けたこ
とを特徴とするものである。

【０００７】又、前記高温の固体の温度を計測する計測
手段が分離後の高温の固体の移動部を冷却する冷却手段
で挟まれるように構成されているものである。又、前記
高温の固体の移動状況を判別する判別手段が各サイクロ
ンの脚に設置された測定手段で測定された高温の固体の
温度測定値を比較するものである。又、前記高温の固体
の移動方向にガスの流れを発生させる手段が減圧による
発生させる手段、不活性ガスを噴出させることによる発
生させる手段、もしくはこれらの組み合わせで構成され
ているものである。又、前記不活性ガスが窒素ガス，貧
酸素空気，前記サイクロンを含む燃焼，分解，ガス化装
置から発生するガスのいずれかであるものである。

【０００８】

【作用】上記のように、サイクロンの入口部，円筒部，
逆円錐部，集塵口のそれぞれは一般的な標準型のサイク
ロンと同様な構造とし、脚部を周囲より水蒸気，加熱水
等で冷却する構造としており、また、脚部の内側には落
下する灰温度を直接測定する熱電対を設置している。こ
のため、正常運転中には捕集灰は、脚内を連続的に落下
しつつ脚冷却器で冷却されるため、サイクロン入口部で
のガス温度（灰もガスとほぼ同じ温度である。）より低
い温度で脚から流出する。しかし、灰が逆円錐部，集塵
口，脚内等で閉塞して灰の落下が阻害されると、灰の落
下が無いため、高温物体による熱の持ち込みがなくな
り、脚周囲からの強制冷却により、脚に設置した熱電対
の温度は急激に低下する。すなわち、脚部の冷却器で一
定の熱量を吸収するので、脚から落下する灰量の多少で
脚部の温度が変化する。ここで、冷却器が脚に設置され
ないと、他の正常なサイクロンの捕集灰が閉塞したサイ
クロン脚の周囲に浮遊するため、これら浮遊物からの熱
移動により、閉塞したサイクロン脚部の温度変化が微々
たるものとなり、明らかな閉塞であるとの判断が困難と
なる。また、熱電対の設置位置を冷却部の間とすること
により脚下からの熱対流による熱移動の影響を防ぐ作用
がある。

【０００９】このような脚部の冷却，温度測定手段を、
例えば数十本のサイクロンが１塔に収納されたマルチサ
イクロンシステムに適用することにより、各サイクロン
の脚部に各々冷却手段と熱電対を設置して、運転中は常
時脚部に設置した温度を測定し、測定された各温度は判
断装置に取り込み、該装置で常時全ての温度レベルを比
較して各サイクロンの脚部の温度比較により極端に温度
低下があると判断されたサイクロンは閉塞を起こしてい
ると判断できる。また、従来の装置では、サイクロン入
口の温度，出口の温度を計測していたが、本発明のサイ
クロンシステムではサイクロンの脚部のみの温度計測で
よい。

【００１０】閉塞解除手段、すなわち、閉塞したと判断
されたサイクロンは逆円錐部，集塵口等に設置された高
速ガス噴出ブロー装置を働かせ閉塞を解除する。ブロー
装置に使用する噴出ガスは灰の排出方向に向けて噴出す
る。噴出ガスには空気，水蒸気等を用いるが、分離個体
に可燃物を含む場合には窒素、或いは燃焼排ガスのよう
な貧酸素ガスを用いることで、灰に含まれる可燃物を燃
焼，溶融させることなく閉塞を解除できる。

【００１１】閉塞解除の他の方法としては、マルチサイ
クロンの入口側から粒子を供給し、粒子を気流搬送して
サイクロン内を粒子でブラストする、脚より下部の灰抜
き出し部をサイクロン入口より低圧にしてブローダウン
する方法等があり、上記の操作を組み合わせた閉塞解除
方法も有用である。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を図１から図２により説明
する。図１は、本実施例のサイクロンシステムの構成を
示す図、図２は、サイクロン本体下部に形成されている
逆円錐部の詳細を示す縦断面図である。

【００１３】図１に示すように、本実施例のサイクロン
システムは、次のように構成されている。第１段目サイ
クロン１は、第１圧力容器２内に複数本収納されてい
る。複数本の第２段目サイクロン３は、第２圧力容器４
内に収納されている。第１圧力容器出口５は、第２圧力
容器入口６と配管７で接続されている。排ガス９は、第
１圧力容器入口１０から導入され、複数の第１段目サイ
クロン１内で旋回流となる。旋回流による遠心力で排ガ
ス中のダスト、すなわち、灰，塵，個体は、気体から分
離されて脚内を落下する。落下した灰は第１圧力容器底
部から抜き出される。一方、第１段目サイクロンを通過
し、灰の殆どを除去された排ガスはサイクロン内筒１１
を出て、第１圧力容器出口５，配管７を通って第２圧力
容器入口８に至る。第２圧力容器内の第２段目サイクロ
ン３内で排ガスから分離された灰は第２圧力容器４の底
部から抜き出される。排ガスは、第２段目サイクロン内
筒１２を流出し、出口配管８から後流側の装置に至る。
第１圧力容器２と配管７は、バルブ１４を介して連絡管
１３で接続してある。また、第２圧力容器４と出口配管
８とは、バルブ１６を介して連絡管１５で接続してあ
る。この連絡管１５は、バルブを開状態にすることで各
サイクロン入口と脚底部間に差圧を発生させるためのも
ので、サイクロン本体から脚へのガス流れを起こさせ
る。

【００１４】各サイクロンの脚１７の下部には熱電対１
８が挿入されており、熱電対１８の先端は脚の内部に突
出しており、落下する灰が直接接触するようにしてい
る。熱電対１８を上下から挟むように脚の外周囲には、
冷却器１９を接着している。熱電対１８の信号は、判別
器２０に取り込み、判別器２０で常時、脚部の温度を監
視するようになっており、比較判別する。判別器２０の
出力端は、閉塞部解除用パージライン２１のラインバル
ブ２２，連絡管１３，１５に接続しているバルブ１４，
１６と連絡している。

【００１５】サイクロン本体下部に形成されている逆円
錐部２３は、図２に示すように、集塵口２４内に突き出
て形成されている。パージライン２１は、集塵口２４の
側壁から接線方向、すなわち、サイクロン内の旋回流方
向と一致るような方向に接続されたパージノズル２５と
接続している。また、集塵口２４と脚１７の接続部の直
ぐ上には下向きのガス噴出ノズル２６，噴出ガスライン
２７を接続している。脚１７の外周には冷却器１９が取
り付けられ、水蒸気２８で脚部を冷却する。又、運転初
期の起動時は、水蒸気２８で脚部が加熱され、燃焼排ガ
スの凝縮が防止される。熱電対１８は脚内壁より３mm内
側に挿入固定されている。

【００１６】第１圧力容器入口１０では、排ガス温度が
８２０℃，圧力が９気圧，量が3000kg／ｈ，ガス中のダ
スト濃度が２８ｇ／Ｎｍ³ の状態のガスが第１段目サイ
クロンに流入する。冷却器１９には４０kg／ｈの状態で
水蒸気を流し、安定運転中は脚部の熱電対１８部の温度
は７２０℃程度でほぼ安定しており、灰の捕集量も５０
kg／ｈとほぼ一定であった。この状態を保ち連続運転を
続行したところ、熱電対１８の温度が急激に３０℃、例
えば５分間で３０℃程度低下した。この後、灰の捕集量
は０となった。サイクロンでの灰閉塞であると判断して
運転を停止し、減圧，降温後、サイクロン部を解放して
内部を点検した結果、灰が集塵脚の接続部を境にその上
側に堆積していた。上記した状況から温度変化の監視を
行うことにより灰の閉塞を検知できることが明らかとな
った。なお、比較検討するために、冷却器１９に水蒸気
を流通させないで運転したところ、灰による閉塞が起こ
ったと考えられる時点から温度は緩やかに低下し、３０
℃低下するのに２時間程度の時間を要するため、温度低
下を検出しても閉塞であると判断するのにかなりの時間
を要することが分かった。

【００１７】このような運転において、次のようにする
とより効果があることが分かった。すなわち、熱電対の
温度が急激に低下し始めて２分後に、窒素ガスをガス噴
出ノズルから１５０ｍ／ｓの速度で１０秒間噴出し、１
０秒間休止するサイクル運転を５回実施した。このよう
な運転後、熱電対１８の温度低下は止まり、脚内を灰が
落下しはじめた。また、集塵口２４の側壁からパージノ
ズルにより接線方向、すなわち、サイクロンの旋回流れ
と同方向に窒素ガスを周速度５０ｍ／ｓで流入してお
き、噴出ノズルから窒素ガスを噴出すると灰による閉塞
はより早く解除できる。パージノズルから接線方向にガ
スを入れると集塵口２４内を灰が回転移動し、閉塞解除
後の落下が容易になる。さらには閉塞解除後にパージノ
ズルからガスを供給しつつ、別のラインから別途１mm程
度の砂，石灰石等の個体を集塵口２４内に供給すること
で集塵口２４内、脚部内に留まっている灰がかきとれ
る。パージノズル，噴出ノズルからガスを流出している
時は、第１圧力容器２と配管７を結ぶ連絡管１３に接続
しているバルブは開き、サイクロン脚下に向けてガスが
流れるようにする。ここで、連絡管１３は１本でなく複
数本でも良い。１本は流量を限定するためのオリフィス
を持つ連絡管とし、他の１本はバルブを接続した連絡管
として、常時、オリフィス側からサイクロンに流入する
ガスの１％程度をブローダウンしておき、脚が閉塞した
時はバルブを接続した連絡管を開とする。このような操
作にすると、バルブ部に灰を常時流さなくてよいのでバ
ルブの信頼性が高まる。なお、オリフィスの代わりにサ
イクロンを接続した連絡管を上気のように構成してもよ
い。この場合は、圧力容器内のサイクロン脚部のブロー
ダウンとブローダウンガス中の灰を除去できる。

【００１８】本実施例では、噴出ノズル，パージノズル
には空気ではなく窒素ガスを供給しているが、その理由
は、捕集灰には可燃物が若干含まれており、空気でパー
ジすると灰中の可燃分が燃焼して灰の一部が軟化，固化
して、塊状物となり脚からの排出が困難となるためであ
る。ここで、窒素以外には水蒸気，燃焼排ガスのような
貧酸素ガスでもよい。

【００１９】又、変形例として次のように構成してもよ
い。第１段目サイクロンを２本、第２段目サイクロンを
２本設置し、脚の下部周囲には冷却器、同一のレベルに
９０度の角度対向させて２本の熱電対を設置した。熱電
対１８の出力は判別器２０に取り込み、判別器２０では
第１段目の２本のサイクロン脚に取り付けた熱電対の温
度と１０秒毎に１回比較し、温度差が２０℃以上になる
と警報を出し、２５℃になると自動的にブローダウン用
の連結管バルブを開き、ガス噴出ノズルとパージノズル
からガスを間欠供給するようにした。このように操作す
ることで脚の閉塞を自動的に解除できた。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、サイクロンの閉塞，灰
排出不良を検知し、閉塞部を解除できるので運転を停止
することなく連続運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるサイクロンを内蔵した
ダスト除去装置を備えたサイクロンシステムの構成図で
ある。

【図２】本実施例のサイクロン本体下部に形成されてい
る逆円錐部の詳細を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…第１段目サイクロン、２…第１圧力容器、３…第２
段目サイクロン、４…第２圧力容器、５…第１圧力容器
出口、６…第２圧力容器入口、７…配管、８…第２圧力
容器出口、９…排ガス、１０…第１圧力容器入口、１１
…サイクロン内筒、１２…第２段目サイクロン内筒、１
３，１５…連絡管、１４，１６…バルブ、１７…脚、１
８…熱電対、１９…冷却器、２０…判別器、２１…パー
ジライン、２２…ラインバルブ、２３…逆円錐部、２４
…集塵口、２５…パージノズル、２６…ガス噴出ノズ
ル、２７…噴出ガスライン、２８…水蒸気。

───────────────────────────────────────────────────── 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 穂刈 信幸 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化石燃料や廃棄物を燃焼，分解，ガス化等
   により高温ガスを発生させ、該発生された高温ガス中の
   固体を高温下で分離除去するサイクロンを複数個を備え
   たサイクロンシステムにおいて、各サイクロンでの分離
   後の高温固体の移動させるためのサイクロン脚部を冷却
   する冷却手段と、前記高温の固体の温度を直接測定する
   測定手段と、前記測定手段の出力により前記高温の固体
   の移動状況を判別するための判別手段を設けたことを特
   徴とするサイクロンシステム。
2. 【請求項２】化石燃料や廃棄物を燃焼，分解，ガス化等
   により高温ガスを発生させ、該発生された高温ガス中の
   固体を高温下で分離除去するサイクロンを備えたサイク
   ロンシステムにおいて、分離後の高温固体の移動部を冷
   却する冷却手段と、前記高温の固体の温度を測定する測
   定手段と、前記冷却手段からの出力により前記高温の固
   体の移動状況を判別する判別手段と、前記高温の固体の
   移動方向にガスの流れを発生させる手段を設けたことを
   特徴とするサイクロンシステム。
3. 【請求項３】前記高温の固体の温度を計測する計測手段
   が分離後の高温の固体の移動部を冷却する冷却手段で挟
   まれるように構成されている請求項１に記載のサイクロ
   ンシステム。
4. 【請求項４】前記高温の固体の移動状況を判別する判別
   手段が各サイクロンの脚に設置された測定手段で測定さ
   れた高温の固体の温度測定値を比較するものである請求
   項１に記載のサイクロンシステム。
5. 【請求項５】前記高温の固体の移動方向にガスの流れを
   発生させる手段が減圧させる手段、不活性ガスを噴出さ
   せる手段、もしくはこれらの組み合わせで構成されてい
   る請求項２に記載のサイクロンシステム。
6. 【請求項６】前記不活性ガスが窒素ガス，貧酸素空気，
   前記サイクロンを含む燃焼，分解，ガス化装置から発生
   するガスのいずれかである請求項５に記載のサイクロン
   システム。