JPH10384A

JPH10384A - サイクロン式集塵装置

Info

Publication number: JPH10384A
Application number: JP23730996A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Mikazuki; 善夫三日月
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1998-01-06
Also published as: TW345976U

Abstract

(57)【要約】【課題】捕集限界粒子径が小さく、かつ集塵効率が高い
サイクロン式集塵装置を提供する。【解決手段】含塵ガスから清浄ガスを分離する外筒と内
筒からなるサイクロン式集塵装置において、下降旋回流
の旋回速度を外筒の断面積を拡径することによって急激
に遅くすると同時に、上記内筒の下端を上記下降旋回流
が遅くなる場所まで延長した。具体的には、筒状部と円
錐状部との間において上記筒状部の断面積を大きくした
拡径部を設けると同時に、この拡径部まで上記内筒の下
端を延長した。また、円錐状部でいったん外筒径を絞っ
た後に、拡径して拡径部を設け、さらに別の円錐状部で
外筒径を絞ると同時に、この拡径部まで上記内筒の下端
を延長した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、含塵ガスを旋回流
にして遠心力により清浄ガスからダストを分離するサイ
クロン式集塵装置の改良に関するものである。例えば含
塵ガスを清浄ガスにするあらゆる集塵装置に応用でき、
且つ高効率及び低動力損失（低圧損）の要求がある集塵
装置に応用することが好適である。具体例としては、ガ
スタービン入口の高温・高効率集塵装置に応用すること
が最適である。

【０００２】

【従来の技術】従来からサイクロン式集塵装置は公知で
ある。その基本的な構成を図８に従って説明すると、筒
状部１０に下方に向かって縮径する円錐状部２０を連設
してなる外筒３０と、除塵後の清浄ガスを排出する内筒
４０とからなるサイクロン本体で構成されたものであ
る。その原理を説明すると、筒状部１０に接続された導
入口５０から導入された含塵ガスは自由渦流を形成して
下降旋回流Ｔとなり、その遠心力によりガス中の粉体を
外筒３０の内壁側に分離して自然落下させながら排出円
筒６０から回収する一方、除塵後の清浄ガスは円錐状部
２０の適当な位置から自然に反転して上昇流Ｊとなるの
で、内筒４０を通って下流側の装置（図示せず）に供給
される。従って、下流側に設置された装置を考慮すると
清浄ガス中の粉体は少ないほどよく、且つ粒子径の大き
い粉体が混入されていないほど好ましい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の一般的
なサイクロン式集塵装置は集塵効率が悪く、粒子径が１
０μ以下の粉体を集塵することは非常に困難であった。
また、サイクロン本体のうちの外筒３０を改良して円錐
状部２０・２０を２連にしたダブルコーン型サイクロン
（図９参照）も存在するが、その捕集の効果はあがるも
のの捕集限界粒子径は７〜８μ程度であった。

【０００４】そこで、この種サイクロンの集塵効率を高
める方法の一つとして、遠心力が作用する筒状部１０を
上下に長くするという手段がある。しかし、従来、内筒
４０の長さはその下端部が上記筒状部１０よりも上に位
置するように設定されているのが一般的である。これ
は、内筒４０を円錐状部２０まで延長した場合、円筒４
０の下端部（清浄ガスの入口）とサイクロン本体３０の
内壁とが接近するため、下降旋回流Ｔと上昇流Ｊの干渉
によって含塵ガスが上昇流Ｊに巻き込まれたり、遠心力
により分離された粉体も上昇流Ｊに巻き込まれて清浄ガ
スに再混入するなどして集塵効率が低下するからであ
る。

【０００５】また、別の方法として、導入口５０におけ
る含塵ガスの導入流速を上げたり、内筒４０の筒径を小
さくするという手段があるが、前者ではそれだけ遠心力
が増すため粉体による外筒３０内壁の磨耗が著しく、後
者では圧力損失が非常に大きい。このように、サイクロ
ンはその効果は明らかなものの、高効率化という点で集
塵システムの構成上大きな問題となっていた。

【０００６】本発明は上述した課題を解決するためにな
されたものであり、その目的は捕集限界粒子径が小さ
く、かつ集塵効率が高いサイクロン式集塵装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、含塵ガスから清浄ガスを分離する外筒と
内筒からなるサイクロン式集塵装置において、下降旋回
流の旋回速度を外筒の断面積を拡径することによって急
激に遅くすると同時に、上記内筒の下端を上記下降旋回
流が遅くなる場所まで延長するという手段を用いた。

【０００８】具体的な手段としては、含塵ガスを下降旋
回流として粉体と清浄ガスとに分離する筒状部と、下方
に向かって縮径する円錐状部を有する外筒と、この外筒
の途中で発生する上昇流によって清浄ガスを排出する内
筒とからなるサイクロン式集塵装置において、上記筒状
部と円錐状部との間において上記筒状部の断面積を大き
くした拡径部を設けると同時に、この拡径部まで上記内
筒の下端を延長することによって、目的を達成してい
る。

【０００９】さらに、別の手段として、円錐状部でいっ
たん外筒径を絞った後に、拡径して拡径部を設け、さら
に別の円錐状部で外筒径を絞ると同時に、この拡径部ま
で内筒の下端を延長する技術も用いた。ここで、拡径部
は筒状部よりも大きい断面積、あるいは筒状部の断面積
以下の断面積の何れも含んでいる。また、この構成にお
いて円錐状部を複数段連設するという手段を選択的に用
いた。

【００１０】なお、内筒の下端は拡径部の開始点から終
了点、すなわち筒状部の下端から円錐状部の上端に至る
何れかで設定すればよく、本発明ではこの範囲で内筒下
端の最適位置を設定するという技術概念を有する。また
本発明では、拡径部を下方に向かって拡径する円錐部に
その下端と同径の円筒を連設して構成するという手段を
用いた。ここでいう円錐部は拡径部の一要素であって、
外筒の基本構成である円錐状部とは全く別のものを意味
している。

【００１１】サイクロンでは、自由渦流が下降旋回流を
形成して遠心力を強めながら移動することによって粉体
を外筒内壁へと移動させるが、円錐状部の形成によって
流路が絞られるので、途中で内筒内に向かって上昇流が
発生する。本発明では、下降旋回流の流速を急激に遅く
して粉体の相対的な沈降速度を速めると同時に、拡径部
に内筒先端を延長したことによって、粉体から上昇流の
距離を大きくとることができ、その結果として、内筒に
流入する清浄ガスへの粉体混入率を激減させることがで
きる。この場合、拡径部の長さを適度に設定することに
より、粉体の分離工程を長くとることが可能である。

【００１２】また、円錐状部を複数連設することによっ
て、その効果をより高めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を添付した図面に従って説明する。先ず、図１は本発
明の第一の実施の形態を示したものであり、その構成
は、含塵ガスを下降旋回流Ｔとして粉体と清浄ガスとに
分離する外筒１と、この外筒１の中途において発生する
上昇流Ｊによって清浄ガスを後段に接続された装置に供
給する内筒２とからなる。外筒１は基本的な構成とし
て、筒状部１ａと下方に向かって縮径する円錐状部１ｂ
とを有しているが、この点については従来のサイクロン
式集塵装置と同じである。３は筒状部１ａに対して含塵
ガスを供給するための導入口、４は分離した粉体を回収
するために排出円筒であり、円錐状部１ｂの下端に接続
されている。

【００１４】次に、１ｃは拡径部であって、本発明の特
徴的構成の１つである。すなわち、拡径部１ｃは外筒１
における上昇流Ｊの発生開始部分、すなわち、筒状部１
ａと円錐状部１ｂとの間に設けられたもので、筒状部１
ａの円形の断面積を相似形で大きくしたものであり、具
体的には下方に向かって拡径する円錐部１ｄに、その下
端と同径で一定の高さを有する円筒１ｅを連設して構成
している。そして、円筒１ｅの下端に円錐上部１ｂを接
続しているのである。そこで、外筒１の各部流路断面積
をより明らかにするために、この実施形態の集塵装置と
図７に示した従来装置とのＡ〜Ｄにおける断面積を比較
したグラフを図２に示した。一方、本発明のもう１つの
特徴的構成としては、内筒２の下端２ａを拡径部１ｃま
で延長したことである。なお、この実施形態では内筒２
の下端２ａを拡径部１ｃにおける円筒１ｅの上端に位置
させているが、これは一例であって、本発明においては
拡径部１ｃの開始点から終了点、すなわち同図で示した
円錐部１ｄの上端から円筒１ｅの下端に至る何れか最適
な位置に内筒２の下端２ａを延長することができるので
ある。

【００１５】この実施形態の集塵装置によれば、筒状部
１ａでは従来と同様に自由渦流による下降旋回流が形成
されて含塵ガスに遠心力が働くので、粉体は遠心力によ
って徐々に外筒１の内壁側に移動するが、下降旋回流が
拡径部１ｃに導入されれば旋回流は拡径部１ｃの内壁を
伝うように旋回半径が大きくなり、旋回速度が急激に遅
くなる。この結果、粉体に加わっていた遠心力が小さく
なり、相対的に自由落下のベクトルが大きくなるので、
従来では回収することができなかった程度の小さい粒子
径の粉体までも排出円筒４に向かって沈降することにな
る。また、内筒２と外筒１との距離が拡径部１ｃにおい
て開くため、上昇流を形成する清浄ガスとの干渉を完全
になくすことができ、含塵ガス側から清浄ガス側への粉
体の巻き込みによる再混入も大幅に減らすことができ
る。

【００１６】また、内筒２の下端２ａを拡径部１ｃまで
延長しているので、粉体を分離する作業部分、すなわ
ち、この実施形態における円筒１ｅを長く設定すること
が可能となった。つまり、拡径部１ｃを構成する円筒１
ｅの長さだけ粉体分離工程が長くなり、その分だけ除塵
機能が高くなることはもちろんである。

【００１７】図３はこの実施形態に係る集塵装置の捕集
効率（集塵効率）を示したもので、粉体として図４に示
す粒度分布の炭酸カルシウムを用いた。また、拡径部１
ｃにおける空塔速度Ｕを２、３、４ｓ／ｍの３段階に変
えて測定したものである。なお、空塔速度Ｕは含塵ガス
の導入速度Ｅを変えて段階的に変化させた。この結果、
どの空塔速度Ｕであっても、従来捕集できなかった７μ
以下の粉体を捕集することができた。また、空塔速度Ｕ
が小さいほど捕集効率が高いという結果が得られた。こ
れは、上述したように拡径部１ｃにおける下降旋回流の
旋回速度が低下し、これによって粉体の遠心力が小さく
なって沈降しやすくなると同時に、含塵ガスの下降旋回
流と清浄ガスの上昇流の干渉がなくなり、含塵ガス側か
ら清浄ガス側への粉体の再混入を防止し得たことに他な
らない。

【００１８】続いて、本発明に係る他の実施の形態を図
５、図６に従って説明する。図５に示した第二の実施形
態は、円錐状部１ｂ・１ｆを２段連設してなるダブルコ
ーン型サイクロンに本発明を適用した例を示したもので
あり、円錐状部１ｂ・１ｆとの間に高さＨをもって筒状
部１ａよりも大径の拡径部１ｃを設けている。また、内
筒２の下端２ａを拡径部１ｃの高さＨの範囲で設定する
ことは上記第一実施形態と同じである。この実施形態に
よれば、その基本構成として高集塵効率のダブルコーン
型サイクロンを採用したことに加え、拡径部１ｃより下
降旋回流を減速して相対的に沈降速度を大きくすると同
時に、かつ上昇流との干渉をなくして、より高い集塵効
率を得るものである。

【００１９】一方、図６に示した第三の実施形態は、上
記第二実施形態のダブルコーン型サイクロンに上述した
第一実施形態の拡径部１ｃを構成したことを特徴とした
もので、両者の利点を複合させることにより相乗的な効
果が得られるものである。つまり、円錐状部１ｂ・１ｆ
の間に下方に拡径する円錐部１ｄと円筒１ｅとからなる
拡径部１ｃを設け、かつ、内筒２の下端２ａを拡径部１
ｃの開始点から終了点に至る範囲で最適な位置に設定す
る。従って、この第三の実施形態によれば、ダブルコー
ン型サイクロンによってもたらされる高集塵効率に加
え、拡径部１ｃの円筒１ｅによって遠心力による粉体の
分離工程が長くとられているため、粒子径が小さい粉体
をも含塵ガスから確実に分離でき、さらに高い集塵効率
が得られるのである。

【００２０】なお、上述した第二、第三の実施形態で
は、外筒の基本構成として円錐状部１ｂ・１ｆを二段に
連設したダブルコーン型サイクロンを説明したが、これ
は本発明の一例であって、筒状部１ａよりも大径の拡径
部１ｃを設けること、及び内筒２の下端２ａを上記拡径
部１ｃまで延長することを条件に、さらに三段以上、円
錐状部を連設することも可能である。

【００２１】さらに、図７に第四の実施形態を示す。こ
の実施形態では、外筒の基本構成として円錐状部１ｂ・
１ｆを二段に連設しているが、筒状部１ａをいったん円
錐状部１ｆで絞り、円錐部１ｄで筒状部１ａの径まで拡
径したものである。従って、筒状部１ａと円筒１ｅの径
は同一である点で、先の実施形態とは異なっている。な
お、内筒２の下端２ａの延長位置は先の実施形態と同様
に、拡径部１ｃまでである。ここで重要なことは、いっ
たん円錐状部１ｆで絞った外径を拡径して含塵ガスを減
速することと、減速された含塵ガスから清浄ガスを得る
ために内筒２の下端２ａを拡径部１ｃまで延長すること
である。筒状部１ａの径よりも大きい拡径部を有する先
の実施形態までは至らないものの、従来の構造と比較す
れば十分な効果を期待することができる。また、この実
施形態では筒状部１ａと円筒１ｅの径を同一径とした
が、円筒１ｅの径が筒状部１ａよりも小さい場合でも、
粉体の粒子径や用途によっては従来よりも高い効果を発
揮することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のサイクロ
ン式集塵装置は簡単な構成でありながら、従来のサイク
ロンのように含塵ガスの導入速度を上げたり、内筒の筒
径を絞ることなく集塵効率を高めることができた。すな
わち、圧力損失の上昇を抑えながら、高い集塵効率が得
られるものである。また、高効率サイクロンで問題とな
っていた粉体によるサイクロン本体の磨耗を大幅に減ら
すことができた。

【００２３】また、従来のサイクロンから外筒と内筒な
ど、主要部の配置を何ら変更することなく本発明を構成
することができるので、現存するシステムのうち一部改
良を行うだけで済むこともあるので、その応用範囲は広
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサイクロン式集塵装置の第一の実施形
態を示した概略図

【図２】同集塵装置と従来の集塵装置の流路（外筒）断
面積を示した比較図

【図３】同集塵装置の捕集効率を示したグラフ

【図４】同集塵効率試験に使用した粉体の粒度分布図

【図５】本発明のサイクロン式集塵装置の第二の実施形
態を示した概略図

【図６】本発明のサイクロン式集塵装置の第三の実施形
態を示した概略図

【図７】従来のサイクロン式集塵装置を示した概略図

【図８】従来のダブルコーン型サイクロンを示した概略
図

【符号の説明】

１外筒１ａ筒状部１ｂ・１ｆ円錐状部１ｃ拡径部１ｄ円錐部１ｅ円筒２内筒２ａ内筒の下端３導入口４排出円筒Ａ〜Ｄ流路断面積の計測位置Ｅ含塵ガスの導入流Ｊ上昇流Ｔ下降旋回流Ｕ集塵効率試験における空塔速度の測定位置

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１１月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図３】同集塵装置の捕集効率を示したグラフ

【図４】同集塵効率試験に使用した粉体の粒度分布図

【図７】本発明のサイクロン式集塵装置の第四の実施形
態を示した概略図

【図８】従来のサイクロン式集塵装置を示した概略図

【図９】従来のダブルコーン型サイクロンを示した概略
図

【符号の説明】１外筒１ａ筒状部１ｂ・１ｆ円錐状部１ｃ拡径部１ｄ円錐部１ｅ円筒２内筒２ａ内筒の下端３導入口４排出円筒Ａ〜Ｄ流路断面積の計測位置Ｅ含塵ガスの導入流Ｊ上昇流Ｔ下降旋回流Ｕ集塵効率試験における空塔速度の測定位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】含塵ガスから清浄ガスを分離する外筒と内
筒からなるサイクロン式集塵装置において、下降旋回流
の旋回速度を外筒の断面積を拡径することによって急激
に遅くすると同時に、上記内筒の下端を上記下降旋回流
が遅くなる場所まで延長したことを特徴とするサイクロ
ン式集塵装置。
【請求項２】含塵ガスを下降旋回流として粉体と清浄ガ
スとに分離する筒状部と、下方に向かって縮径する円錐
状部を有する外筒と、この外筒の途中で発生する上昇流
によって清浄ガスを排出する内筒とからなるサイクロン
式集塵装置において、上記筒状部と円錐状部との間にお
いて上記筒状部の断面積を大きくした拡径部を設けると
同時に、この拡径部まで上記内筒の下端を延長したこと
を特徴とするサイクロン式集塵装置。
【請求項３】含塵ガスを下降旋回流として粉体と清浄ガ
スとに分離する筒状部と、下方に向かって縮径する円錐
状部を有する外筒と、この外筒の途中で発生する上昇流
によって清浄ガスを排出する内筒とからなるサイクロン
式集塵装置において、上記円錐状部でいったん外筒径を
絞った後に、拡径して拡径部を設け、さらに別の円錐状
部で外筒径を絞ると同時に、この拡径部まで上記内筒の
下端を延長したことを特徴とするサイクロン式集塵装
置。
【請求項４】拡径部は筒状部よりも大きい断面積である
請求項３記載のサイクロン式集塵装置。
【請求項５】拡径部は筒状部の断面積以下の断面積であ
る請求項３記載のサイクロン式集塵装置。
【請求項６】円錐状部を複数段連設した請求項３記載の
サイクロン式集塵装置。
【請求項７】内筒の下端を拡径部の開始点から終了点に
至る何れかまで延長した請求項２又は３記載のサイクロ
ン式集塵装置。
【請求項８】拡径部は、下方に向かって拡径する円錐部
にその下端と同径の円筒を連設してなる請求項２から７
の何れか１つに記載のサイクロン式集塵装置。