(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直上下方向に延在する中心軸線を有する筒状の本体部と、
粉体と流体との混合気を前記本体部内で前記中心軸線回りに旋回するように導入する導入部と、
前記本体部の鉛直方向下方に接続され、下方に向かって内径が先細り形状とされたテーパ部と、
該テーパ部の鉛直方向下方に設けられ、前記混合気から分離された前記粉体を排出する排出部と、
を備え、
前記テーパ部には、鉛直方向上下に分割可能な上下分割部が設けられていて、
前記上下分割部よりも鉛直方向下方の下方分割体は、該下方分割体を周方向にさらに分割可能な下方分割部が設けられていることを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記上下分割部よりも鉛直方向上方には、前記上下分割部よりも下方の下方分割体に下端を吊り下げ保持した吊下装置の上端を固定する固定部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
鉛直上下方向に延在する中心軸線を有する筒状の本体部と、
粉体と流体との混合気を前記本体部内で前記中心軸線回りに旋回するように導入する導入部と、
前記本体部の鉛直方向下方に接続され、下方に向かって内径が先細り形状とされたテーパ部と、
該テーパ部の鉛直方向下方に設けられ、前記混合気から分離された前記粉体を排出する排出部と、
を備え、
前記テーパ部には、鉛直方向上下に分割可能な上下分割部が設けられていて、
前記上下分割部よりも鉛直方向上方には、前記上下分割部よりも下方の下方分割体に下端を吊り下げ保持した吊下装置の上端を固定する固定部が設けられていることを特徴とする遠心分離機。
【請求項４】
前記本体部及び前記テーパ部を内部に収容するとともに、運転時において前記混合気の圧力と大気圧との圧力差が加えられる圧力容器を備え、
該圧力容器には、前記テーパ部よりも鉛直方向下方の位置に、作業員が通過可能なマンホールが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記上下分割部よりも鉛直方向下方の前記下方分割体は、該下方分割体をさらに分割可能な前記下方分割部により、前記マンホールを通過することができる大きさまで分割可能とされていることを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機。
【請求項６】
炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉と、
該ガス化炉からガス化されたガス化ガスが導かれる請求項１から５のいずれかに記載の遠心分離機と、
前記遠心分離機で分離した前記粉体を前記ガス化炉へ戻す供給装置と、
を備えていることを特徴とするガス化設備。
【請求項７】
請求項６に記載のガス化設備と、
前記ガス化炉で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、
該ガスタービンによって駆動される発電機と、
を備えていることを特徴とするガス化複合発電設備。
【請求項８】
圧力容器内部に設置された内筒の鉛直上下方向に中心軸線を有する筒状の本体部と、
粉体と流体との混合気を前記本体部内で前記中心軸線回りに旋回するように導入する導入部と、
前記本体部の鉛直方向下方に接続され、下方に向かって内径が先細り形状とされたテーパ部と、
該テーパ部の鉛直方向下方に設けられ、前記混合気から分離された前記粉体を排出する排出部と、
を備えた遠心分離機の補修方法であって、
前記圧力容器には、作業員が通過可能なマンホールが形成され、
前記テーパ部を鉛直方向上下に分割する上下分割部から下方の下方分割体を前記本体部側から取り外して分割する分割工程と、
該分割工程にて分割された前記下方分割体を撤去する撤去工程と、
該撤去工程にて撤去された前記下方分割体の交換品となる交換用下方分割体を前記上下分割部よりも上方の前記テーパ部に対して取り付ける取付工程と、
前記下方分割体を周方向にさらに分割する細分割工程と、
前記マンホールを通過して搬入または搬出する搬入出工程と、
を有することを特徴とする遠心分離機の補修方法。
【請求項９】
前記上下分割部よりも鉛直方向上方の前記テーパ部または前記本体部に対して吊下装置を設置する吊下装置固定工程と、
前記吊下装置によって前記下方分割体を吊り下げて降下させる降下工程と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の遠心分離機の補修方法。
【請求項１０】
圧力容器内部に設置された内筒の鉛直上下方向に中心軸線を有する筒状の本体部と、
粉体と流体との混合気を前記本体部内で前記中心軸線回りに旋回するように導入する導入部と、
前記本体部の鉛直方向下方に接続され、下方に向かって内径が先細り形状とされたテーパ部と、
該テーパ部の鉛直方向下方に設けられ、前記混合気から分離された前記粉体を排出する排出部と、
を備えた遠心分離機の補修方法であって、
前記テーパ部を鉛直方向上下に分割する上下分割部から下方の下方分割体を前記本体部側から取り外して分割する分割工程と、
該分割工程にて分割された前記下方分割体を撤去する撤去工程と、
該撤去工程にて撤去された前記下方分割体の交換品となる交換用下方分割体を前記上下分割部よりも上方の前記テーパ部に対して取り付ける取付工程と、
前記上下分割部よりも鉛直方向上方の前記テーパ部または前記本体部に対して吊下装置を設置する吊下装置固定工程と、
前記吊下装置によって前記下方分割体を吊り下げて降下させる降下工程と、
を有することを特徴とする遠心分離機の補修方法。
【請求項１１】
前記分割工程に先立ち、前記圧力容器内の前記下方分割体よりも鉛直方向下方の位置に、足場を形成する足場形成工程を有することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の遠心分離機の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体と流体とを分離する遠心分離機、これを備えたガス化設備およびこれを備えたガス化複合発電設備ならびに遠心分離機の補修方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、粉体と流体とを分離する装置として、いわゆるサイクロンセパレータとされた遠心分離機（以下、単に「サイクロン」という。）が知られている。例えば、石炭等の炭素含有固体燃料を用いてガス化装置で生成した生成ガスを、ガス精製装置で精製して燃料ガスとするガス化設備がある。微粉炭を高温の酸素不足下でガス化する石炭ガス化装置では、チャー（石炭等の未反応分と灰分）を含む燃料ガスが発生するため、燃料ガスから粉体であるチャーを分離して除去するサイクロンが設けられている。サイクロンの筒部内では、チャーが旋回しながら下部に落下する。サイクロンの筒部の鉛直方向の下方は上方よりも内径が小さくなっているため、チャーの旋回速度が速く、チャー密度が高いため、筒部の下方の内表面はチャーによる摩耗が大きくなる。
サイクロンの筒部の下方にチャーによる摩耗で傷付が大きく生じた場合、摩耗部位を含む筒部全体の交換を実施しており、大がかりな工事となるため、計画的に保守点検期間に合わせて対応が出来るように工夫が必要となる。
【０００３】
下記の特許文献１では、ボイラの排気系統に設けられるサイクロン集塵機が開示されている。このサイクロン集塵機は、粉塵により筒部が偏摩耗して一部に穴が空き筒部全体を取り替えざるをえないという事態を回避するため、筒部を適宜回転させて偏摩耗を防止することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平７−７７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のように筒部を適宜回転させて偏摩耗を防止する対策を行っても、摩耗が所定限度に達すると摩耗を生じていない筒部の部位を含めて、サイクロン筒部全体を交換しなければならず、大がかりな工事が必要となるとともに、健全な部位の部品の無駄な交換を生じることになる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、筒部の摩耗が進んで筒部を交換する場合であっても大がかりな工事を必要としない遠心分離機、これを備えたガス化設備およびこれを備えたガス化複合発電設備ならびに遠心分離機の補修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の遠心分離機、これを備えたガス化設備およびこれを備えたガス化複合発電設備ならびに遠心分離機の補修方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる遠心分離機は、鉛直上下方向に延在する中心軸線を有する筒状の本体部と、粉体と流体との混合気を前記本体部内で前記中心軸線回りに旋回するように導入する導入部と、前記本体部の鉛直方向下方に接続され、下方に向かって内径が先細り形状とされたテーパ部と、該テーパ部の鉛直方向下方に設けられ、前記混合気から分離された前記粉体を排出する排出部とを備え、前記テーパ部には、鉛直方向上下に分割可能な上下分割部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
導入部から筒状の本体部内に導入された混合気は、本体部内で中心軸線回りに旋回を行い、流体（例えばガス）よりも比重が大きい粉体が遠心力によって本体部の内壁面側に向かう。本体部の内壁面側に向かった粉体は、旋回しつつ自重によって降下し、鉛直下方のテーパ部を通って排出部から遠心分離機（サイクロン）の外部へと排出される。テーパ部は、鉛直方向の下方に向かって先細りとなっているため、下方に行くほど内径が小さくなり、粉体の旋回速度が速くなるとともに粉体密度も高くなる。このため、テーパ部の下方ほど粉体によるテーパ部内壁の摩耗量が大きくなり減肉や付傷により寿命が短くなる。そこで、鉛直方向の上下に分割可能な上下分割部にてテーパ部を分割することとした。これにより、摩耗量が比較的大きな鉛直方向下方のテーパ部を上方のテーパ部から分離することができ、下方の部分のみを交換することができるので、本体部及びテーパ部の全体を交換する場合に比べて作業を容易にすることができる。また、交換部分が下方の部分のみで済むので、本体部及びテーパ部の全体を交換する場合に比べて交換する部品のコストを削減することができる。
テーパ部の「上下分割部」としては、例えば、フランジ構造が挙げられる。ただし、分割可能であればフランジ構造に限定されるものではなく、溶接構造としてもよい。
上下分割部の位置としては、テーパ部内壁の摩耗速度によって決定されるが、例えば、テーパ部の上端の流路断面積に対して５０％以下、好ましくは３０％以下の流路断面積となった位置とされる。
【０００９】
さらに、本発明の遠心分離機では、前記上下分割部よりも鉛直方向下方の下方分割体は、該下方分割体をさらに分割可能な下方分割部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
上下分割部よりも下方の下方分割体には、さらに分割可能とされた下方分割部が設けられている。これにより、下方分割体をさらに小さく分割することができ、搬入出時の取扱いが容易となる。
下方分割部は、上下方向（中心軸線方向）に分割する分割部であっても良いし、中心軸線回りの周方向に分割する分割部であっても良い。
テーパ部の下方に円筒状の下部筒部がさらに接続されている場合には、テーパ部と下部筒部との境目を下方分割部としても良い。
【００１１】
さらに、本発明の遠心分離機では、前記上下分割部よりも鉛直方向上方には、前記上下分割部よりも下方の下方分割体に下端を吊り下げ保持した吊下装置の上端を固定する固定部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
下方分割体を吊り下げる吊下装置の上端を固定する固定部を上下分割部よりも上方に設けることによって、上下分割部の上方を支持点として下方分割体を吊り下げることができる。このように固定部を上下分割部の上方に設けることによって、下方分割体を吊り下げる作業を容易に行うことができる。
「吊下装置」としては、典型的には、チェーンブロックが挙げられる。
【００１３】
さらに、本発明の遠心分離機では、前記本体部及び前記テーパ部を内部に収容するとともに、運転時において前記混合気の圧力と大気圧との圧力差が加えられる圧力容器を備え、該圧力容器には、前記テーパ部よりも鉛直方向下方の位置に、作業員が通過可能なマンホールが形成されていることを特徴とする。
【００１４】
下方分割体は、上下分割部から分割された後に降下させられる。そして、圧力容器には、テーパ部よりも下方の位置にマンホールが形成されているので、このマンホールを介して、取り外した下方分割体を搬出し、また交換する新たな下方分割体を搬入することができる。
【００１５】
さらに、本発明の遠心分離機では、前記上下分割部よりも鉛直方向下方の下方分割体は、該下方分割体をさらに分割可能な下方分割部により、前記マンホールを通過することができる大きさまで分割可能とされていることを特徴とする。
【００１６】
マンホールを通過することができる大きさまで下方分割体を分割することができるので、マンホールを介して下方分割体を搬出または搬入することができる。
マンホールの内径が例えば６００ｍｍとされる場合には、分割後の小片は６００ｍｍ未満の大きさとされる。また、重量としては、作業者が台車等を用いて持ち運べる重量が好ましく、例えば５０〜１００ｋｇとされる。
【００１７】
また、本発明のガス化設備は、炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉からガス化されたガス化ガスが導かれる上記のいずれかに記載の遠心分離機と、前記遠心分離機で分離した前記粉体を前記ガス化炉へ戻す供給装置とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
ガス化炉にてガス化されたガス化ガスには、未燃成分としてのチャー（粉体）が含まれている。このチャーを遠心分離機によって分離する。分離されたチャーは、例えば、チャーバーナからガス化炉内に再び導かれる。
【００１９】
また、本発明のガス化複合発電設備は、上記のガス化設備と、ガス化炉で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、ガスタービンによって駆動される発電機とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の遠心分離機の補修方法は、圧力容器内部に設置された内筒の鉛直上下方向に中心軸線を有する筒状の本体部と、粉体と流体との混合気を前記本体部内で前記中心軸線回りに旋回するように導入する導入部と、前記本体部の鉛直方向下方に接続され、下方に向かって内径が先細り形状とされたテーパ部と、該テーパ部の鉛直方向下方に設けられ、前記混合気から分離された前記粉体を排出する排出部とを備えた遠心分離機の補修方法であって、前記テーパ部を鉛直方向上下に分割する上下分割部から下方の下方分割体を前記本体部側から取り外して分割する分割工程と、該分割工程にて分割された前記下方分割体を撤去する撤去工程と、該撤去工程にて撤去された前記下方分割体の交換品となる交換用下方分割体を前記上下分割部よりも上方の前記テーパ部に対して取り付ける取付工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
摩耗が比較的激しい下方のテーパ部を上方のテーパ部から分離することができ、下方のテーパ部のみを交換することができるので、本体部及びテーパ部の全体を交換する場合に比べて作業を容易にすることができる。また、交換部分が下方のテーパ部のみで済むので、本体部及びテーパ部の全体を交換する場合に比べて交換する部品のコストを削減することができる。
【００２２】
さらに、本発明の遠心分離機の補修方法では、前記圧力容器には、作業員が通過可能なマンホールが形成され、前記下方分割体をさらに分割する細分割工程と、前記マンホールを通過して搬入または搬出する搬入出工程とを有することを特徴とする。
【００２３】
下方分割体をさらに小さく分割することにより、取扱いが容易となる。
下方分割体は、上下方向（中心軸線方向）に分割しても良いし、中心軸線回りの周方向に分割しても良い。
【００２４】
さらに、本発明の遠心分離機の補修方法では、前記上下分割部よりも鉛直方向上方の前記テーパ部または前記本体部に対して吊下装置を設置する吊下装置固定工程と、前記吊下装置によって前記下方分割体を吊り下げて降下させる降下工程とを有することを特徴とする。
【００２５】
上下分割部よりも上方のテーパ部または本体部に対して吊下装置を設置して、下方分割体を吊り下げて降下させることで、容易に下方分割体を取り外すことができる。
【００２６】
さらに、本発明の遠心分離機の補修方法では、前記分割工程に先立ち、前記圧力容器内の前記下方分割体よりも鉛直方向下方の位置に、足場を形成する足場形成工程を有することを特徴とする。
【００２７】
搬入出工程に先立ち、圧力容器内に足場を形成することにより、下方分割体を搬入出する際の作業場を確保することができる。足場は、遠心分離機の補修が終了した後に撤去される。
【発明の効果】
【００２８】
テーパ部に設けた上下分割部よりも下方の部分のみを交換することができるので、本体部及びテーパ部の全体を交換する場合に比べて作業を容易にすることができ、大がかりな工事を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態を示す石炭ガス化複合発電設備を示した概略構成図である。
【図２】図１のサイクロンを示した縦断面図である。
【図３】図２のサイクロンの内筒のテーパ部周りの詳細を示した正面図である。
【図４】図２の内筒を上下方向に分割した状態を示した詳細図である。
【図５】周方向に分割可能な下部テーパ部を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のガス化設備は、例えば、図１に示すような石炭ガス化複合発電設備（以下「ＩＧＣＣ」：Integrated  Coal  Gasification  Combined  Cycleという。）１において、図示しないミルによって粉砕された石炭（微粉炭）をガス化炉内に投入して可燃性ガス（ガス化ガス）を生成するための装置に用いられる。なお、以下の説明では、微粉炭から可燃性ガスを生成する石炭ガス化炉１０を例示する。本発明のガス化設備は、炭素含有固体燃料が好適に用いられるが、石炭以外では例えば間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ等のバイオマス燃料など、他の炭素含有固体燃料をガス化するものにも適用可能である。また、本発明のガス化設備は、ＩＧＣＣとして生成した生成ガスを、ガス精製設備で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン設備に供給して発電を行っているが、発電用に限らず、所望の化学物質を得る化学プラント用ガス化炉にも適用可能である。
【００３１】
図１に示すように、ＩＧＣＣ１は、主な構成要素として、燃料である微粉炭を供給する給炭装置２０と、ガス化剤とともに供給された微粉炭をガス化して可燃性ガスを含む生成ガスを生成する石炭ガス化炉１０と、生成ガスとして可燃性ガスとともに排出されるチャー（石炭の未燃分と灰分による粉体）を分離して回収して石炭ガス化炉１０に戻されて再利用可能するチャー回収装置３０と、可燃性ガスを精製してガス中から不純物を取り除くガス精製設備４０と、精製された可燃性ガスを燃料として運転されるガスタービン設備５０と、ガスタービン設備５０から排出される高温の燃焼排ガス中の熱を回収して蒸気を生成する排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）６０と、排熱回収ボイラ６０から供給される蒸気により運転される蒸気タービン７０と、を具備して構成される。
【００３２】
石炭ガス化炉１０には、例えば空気吹き二段噴流床ガス化炉と呼ばれる方式の炉が採用されている。この石炭ガス化炉１０は、酸化剤とともに導入した微粉炭を部分燃焼させることでガス化させて可燃性ガスを含む生成ガスを生成する装置である。そして、石炭ガス化炉１０で生成した生成ガスは可燃性ガスとともに微粒子状態のチャーを含むため、可燃性ガス供給系統１１を介して、後述するチャー回収装置３０へと導かれる。
ここで使用する酸化剤としては、空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気等を例示でき、例えばガスタービン設備５０から導入した圧縮空気に酸素分離装置（ＡＳＵ）８０から供給される酸素を混合して使用されてもよい。
【００３３】
また、酸素供給流路８３は、酸素分離装置８０で得られた酸素ガスを石炭ガス化炉１０へ供給する配管流路である。
【００３４】
石炭ガス化炉１０には、後述するガスタービン設備５０の圧縮機５２から、酸化剤として抽気した圧縮空気の供給を受ける空気供給流路５５が接続されている。
【００３５】
石炭ガス化炉１０で生成された生成ガスは、チャーを含んだ状態でチャー回収装置３０へ導かれる。チャー回収装置３０は、集塵装置としてサイクロン（遠心分離機）３１とポーラスフィルタ３２とが連結管３３を介して直列に接続された構成とされ、上流側に設置されたサイクロン３１で粒子を分離除去させた可燃性ガス成分がポーラスフィルタ３２へ導入される。なお、ポーラスフィルタ３２は、サイクロン３１の後流側に設置されたフィルタであり、可燃性ガスの微細チャーを回収する設備である。
チャー回収装置３０は、集塵して可燃性ガスから分離されたチャーは、供給ホッパ（供給装置）３８で貯留される。なお、チャー回収装置３０と供給ホッパ３８との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ３８を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ３８からのチャー戻しラインがイナートガス供給流路８１に接続されている。
【００３６】
チャー回収装置３０でチャーを分離除去された可燃性ガスは、可燃性ガス供給系統３４を介してガス精製設備４０へ導かれる。このガス精製設備４０では、可燃性ガスを精製して硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除き、ガスタービン設備５０の燃料ガスに適した性状の可燃性ガスとする。
ガス精製設備４０で生成された可燃性ガス（燃料ガス）は、可燃性ガス供給系統４１を介してガスタービン設備５０の燃焼器５１に供給され、圧縮機５２から導入した圧縮空気を用いて燃焼させられる。
【００３７】
可燃性ガスが燃焼すると、高温高圧の燃焼ガスが生成されて燃焼器５１からガスタービン５３へ供給される。この結果、高温高圧の燃焼ガスが膨張することで仕事をしてガスタービン５３を回転駆動するとともに、高温の燃焼排ガスが排出される。そして、ガスタービン５３の軸回転出力は、発電機７１や圧縮機５２の回転駆動源として使用される。
なお、圧縮機５２から供給される圧縮空気は、可燃性ガス燃焼用として燃焼器５１へ供給されるだけでなく、一部が抽気されて抽気空気昇圧器５４で昇圧された後、空気供給流路５５を通って石炭ガス化炉１０の酸化剤としても使用される。
【００３８】
ガスタービン５３で仕事をした燃焼排ガスは、排熱回収ボイラ６０へ導かれる。この排熱回収ボイラ６０は、燃焼排ガスが保有する熱を回収して給水から蒸気を生成する設備である。すなわち、排熱回収ボイラ６０では、燃焼排ガスと給水との熱交換により蒸気を生成し、生成された蒸気は蒸気タービン７０へ供給され蒸気タービン７０が回転駆動し、温度低下した燃焼排ガスは必要な処理を施した後に大気へ放出される。
こうして駆動されたガスタービン５３及び蒸気タービン７０は、例えば同軸の発電機７１を回転駆動して発電する駆動源となる。なお、ガスタービン５３及び蒸気タービン７０は、各々専用の発電機７１を回転駆動するようにしてもよく、特に限定されることはない。
【００３９】
次に、図２を用いて、上述したサイクロン３１の詳細を説明する。
同図に示すように、サイクロン３１は、圧力容器３と、圧力容器３内に収容された内筒４とを備えている。
圧力容器３は、上下方向に延在する中心軸線を有する筒形状を有しており、ＩＧＣＣ１の運転時には内圧が所定の正圧状態に維持される容器となっている。
【００４０】
圧力容器３の上端を構成する上部鏡３ａには、連結管３３（図１参照）の上流部が挿通するように設けられている。連結管３３を介して、内筒４にてチャーから分離された可燃性ガスがさらに微細のチャーを除去するためにポーラスフィルタ３２（図１参照）へと導かれる。連結管３３の上流部は、図２に示すように、鉛直上下方向に延在しており、下端が内筒４内に開口している。
【００４１】
圧力容器３の鉛直方向上方の側部には、石炭ガス化炉１０から導かれた可燃性ガスとチャーとの混合気（生成ガス）を内筒４内に導く混合気導入配管（導入部）５が挿通している。混合気導入配管５は、その下流端が内筒４内に開口するように内筒４に対して接続されている。すなわち、混合気導入配管５の下流端が混合気を内筒４内に導入する導入部となっている。
混合気導入配管５の下流端が内筒４内に開口する高さ位置は、連結管３３の下端よりも鉛直方向の高さが高い位置に設定されている。混合気導入配管５の開口から内筒４内に導入される混合気は、内筒４の中心軸線回りに旋回するように導入される。
【００４２】
圧力容器３の下方は先細り状とされており、その下端には、内筒４にて分離されたチャーを供給ホッパ３８で一時貯留した後に石炭ガス化炉１０へと導くチャー供給配管（図示せず）が接続されている。可燃性ガスから、内筒４で分離されたチャーの粒子は、内筒４の鉛直下方の開口から重力で落下し、圧力容器３の鉛直下方に先細り状となる内周壁面により集塵されて、供給ホッパ３８へと重力を利用してチャーが搬送されて回収される。
混合気（可燃性ガス）は石炭ガス化炉１０内の高い圧力の状態で混合気導入配管５によりサイクロン３１内に導入されるが、サイクロン３１は圧力容器３の中に内筒４を設けた構造である。このため、混合気と周囲外気圧との圧力差は、圧力容器３で耐久させてあり、内に収容された内筒４には圧力差による応力は発生しない。内筒４の構造や肉厚は、チャーが旋回しながら下部に落下する混合気の旋回力とチャーの摩耗に対して，所定期間耐久性のある肉厚があればよく、以降に説明する内筒４をフランジ構造による分割可能な構造とすることが可能となる。
【００４３】
圧力容器３の鉛直下方側部には、マンホール６が形成されている。メンテナンス作業には、マンホール６がテーパ部４ｂよりも下方の位置にマンホール６が形成されていると好ましい。マンホール６の内径は、例えば６００ｍｍとされており、メンテナンス時に作業者が圧力容器３内に入ることができる大きさとなっている。したがって、マンホール６は、ＩＧＣＣ１の運転中には閉鎖される。マンホール６よりも鉛直下方の圧力容器３内には、仮設の足場７が設置できるようになっている。作業者は、マンホール６から圧力容器３内に入り、足場７上にてメンテナンス作業を行うことができる。足場７は、メンテナンス時にのみ設置され、ＩＧＣＣ１の運転時には撤去される。
なお、足場７を設置する場所は、マンホール６がテーパ部４ｂよりも鉛直下方の位置に形成されていない場合には、マンホール６位置に拘ることなく、下方分割体２１よりも鉛直下方の圧力容器３内に、足場７を設置してもよい。
【００４４】
内筒４は、圧力容器３と同じ中心軸線を有して鉛直上下方向に延在して設けられた中空形状とされている。内筒４は、上方から、円筒形状とされた上方筒部（本体部）４ａと、略円錐台形状とされたテーパ部４ｂと、円筒形状とされた下方筒部（排出部）４ｃとを有している。
【００４５】
上方筒部（本体部）４ａは、図示しない手段によって圧力容器３に対して固定されていて、上部鏡３ａまたは圧力容器３の鉛直方向上部内面から吊り下げ保持されていたり、圧力容器３の内面から支持構造を設けて保持してもよい。上方筒部４ａの側壁には、混合気導入配管５が上方筒部４ａの周方向内面に向かって接続されている。混合気導入配管５から導かれた混合気は、上方筒部４ａの内壁に沿って中心軸線回りに旋回して流れ、遠心力によって分離されたチャーが自重により降下する。
【００４６】
テーパ部４ｂは、その鉛直方向上端が上方筒部４ａの下端に対してフランジ構造や溶接などにより気密に接続されている。テーパ部４ｂは、下方に向かって先細り形状とされている。テーパ部４ｂ内には、上方筒部４ａから導かれたチャーが導かれ、チャーはさらに旋回径を小さくして旋回速度を増速しつつ下降する。そして、テーパ部４ｂの下端に接続された下方筒部４ｃから、テーパ部４ｂから導かれたチャーが鉛直下方に排出される。
【００４７】
テーパ部４ｂの鉛直上下方向における途中位置には、テーパ部４ｂを上下に分割することが可能な上下分割部８が設けられている。すなわち、この上下分割部８を境として、テーパ部４ｂを上部テーパ部４ｂ１と下部テーパ部４ｂ２とに分けられるようになっている。これにより、上方筒部４ａに固定された上部テーパ部４ｂ１から、下部テーパ部４ｂ２及び下方筒部４ｃを下方分割体２１として各々を取り外すように切り離すことができる。
上下分割部８の高さ位置は、テーパ部４ｂの上端における最大流路断面積（＝πＤ２／４）に対して５０％以下、好ましくは３０％以下の流路断面積となった位置とされる。具体的には、テーパ部４ｂの内壁の摩耗量によって決定され、図２の右側に模式的に横軸を摩耗量とし縦軸を内筒４の位置との相関例をグラフで示しているように、テーパ部４ｂの内壁の摩耗量が急に増大する位置が選定される。この位置は、各種試験やシミュレーションによって決定される。
【００４８】
図３に示されているように、上下分割部８は、フランジ構造によって構成されている。これにより、分割及び接続が可能となり、メンテナンスが容易になる。
また、同図に示されているように、上部テーパ部４ｂ１の外周側面には、円周方向に略等間隔で配置された複数の固定側ラグ（固定部）９ａが設けられている。下部テーパ部４ｂ２の外周側面にも、固定側ラグ９ａに対応する円周方向位置に、複数の移動側ラグ９ｂが設けられている。それぞれ対応する固定側ラグ９ａと移動側ラグ９ｂとの間にチェーンブロック（吊下装置）１３を掛け渡すことにより、図４に示すように下方分割体２１を固定側である上方筒部４ａ及び上部テーパ部４ｂ１から吊り下げることができる。
【００４９】
下部テーパ部４ｂ２と下方筒部４ｃとは、例えばフランジ構造とされた第１小分割部（下方分割部）１４ａにて分割可能となっている。
さらに、図５に示すように、下部テーパ部４ｂ２は、フランジ構造とされた第２小分割部（下方分割部）１４ｂによって周方向に８つに分割できるようになっている。図示しないが、下方筒部４ｃも下部テーパ部４ｂ２と同様に第２小分割部によって周方向に分割されるようになっている。
このように、第１小分割部１４ａ及び第２小分割部１４ｂを用いて分割された後の小片は、圧力容器３に設けたマンホール６を通過することができる大きさとされる。例えば、マンホール６の内径が６００ｍｍとされる場合には、分割後の小片は６００ｍｍ未満の大きさとされる。また、小片の重量としては、作業者が台車等を用いて持ち運べる重量が好ましく、例えば５０〜１００ｋｇとされる。
【００５０】
次に、上記構成のサイクロン３１の補修方法について説明する。
ＩＧＣＣ１の運転を行い所定時間経過すると、サイクロン３１の内筒４の内面の鉛直方向下方においてチャーによる摩耗が進行する。そして、メンテナンス時にＩＧＣＣ１の運転を停止した際に、内筒４の補修作業を行う。
【００５１】
先ず、圧力容器３のマンホール６の蓋を開け、作業者が圧力容器３内に入り、足場７（図２参照）を設置する（足場形成工程）。次に、作業者は、上部テーパ部４ｂ１に取り付けられた固定側ラグ９ａと下部テーパ部４ｂ２に取り付けられた移動側ラグ９ｂとの間にチェーンブロック１３を掛け渡す（吊下装置設置工程）。その後、フランジ構造とされた上下分割部８のボルト等を外し、上部テーパ部４ｂ１と下部テーパ部４ｂ２とを分割し（分割工程）、図４に示したように下部テーパ部４ｂ２及び下方筒部４ｃを下方分割体２１として吊り下げ、足場７まで降ろす（降下工程）。
【００５２】
足場７上に載置された下方分割体２１は、フランジ構造とされた第１小分割部１４ａ（図３参照）のボルト等を外して、下部テーパ部４ｂ２と下方筒部４ｃとに分割する。さらに、フランジ構造とされた第２小分割部１４ｂ（図５参照）のボルト等を外して、下部テーパ部４ｂ２及び下方筒部４ｃとを周方向に分割する（細分割工程）。このようにして分割された複数の小片は、作業者により台車等を用いてマンホール６から圧力容器３の外へと搬出される（撤去工程）。
【００５３】
次に、交換を行うために新品の下方分割体２１を構成する複数の小片を用意する。各小片は、組み立てる前の分割された状態で、作業者によってマンホール６から圧力容器３内に持ち込まれる（搬入工程）。
足場７にて、フランジ構造とされた第２小分割部１４ｂを用いて各小片を組み立てて下部テーパ部４ｂ２及び下方筒部４ｃをそれぞれ形成する。そして、これら下部テーパ部４ｂ２と下方筒部４ｃとをフランジ構造とされた第１小分割部１４ａを用いて接続し、下方分割体２１を形成する。第１小分割部１４ａ及び第２小分割部１４ｂによって接続されたつなぎ目の内周面側に段差がある場合は、グラインダーによって処理することで、内周面における段差を低減するようにする。
そして、下部テーパ部４ｂ２に設けられた移動側ラグ９ｂと上部テーパ部４ｂ１に設けられた固定側ラグ９ａとの間にチェーンブロック１３を掛け渡す。下方分割体２１は、チェーンブロック１３によって、下部テーパ部４ｂ２の上端と上部テーパ部４ｂ１の下端とが付き合わされる位置まで上昇させられる。この位置で、フランジ構造とされた上下分割部８を用いて上部テーパ部４ｂ１と下方分割体２１とが接続される（取付工程）。上下分割部８によって接続されたつなぎ目の内周面側に段差がある場合は、グラインダーによって処理することで、内周面における段差を軽減するようにする。
上述の作業が終了すると、足場７を撤去し、マンホール６の蓋を閉めて運転待機状態とする。
【００５４】
以上により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
混合気導入配管５から内筒４内に導入された混合気は、内筒４内で中心軸線回りに旋回を行い、ガスよりも比重が大きいチャーが遠心力によって内筒４の内壁面側に向かう。内筒４の内壁面側に向かったチャーは、旋回しつつ自重によって降下し、鉛直方向下方のテーパ部４ｂを通って下方筒部４ｃの下端から内筒４の外部へと排出される。テーパ部４ｂは、鉛直方向下方に向かって先細りとなっているため、下方に行くほど内径が小さくなり、チャーの旋回速度が速くなるとともにチャー密度も高くなる。このため、テーパ部４ｂの下方ほどチャーによるテーパ部４ｂ内壁の摩耗量が大きくなる。そこで、上下に分割可能な上下分割部８にてテーパ部４ｂを分割することとした。これにより、摩耗が比較的多い下部テーパ部４ｂ２を上部テーパ部４ｂ１から分離して取り外すことができ、下方分割体２１のみを交換することができるので、内筒４全体を交換する場合に比べて作業を容易にすることができる。また、交換部分が下方分割体のみで済むので、内筒４全体を交換する場合に比べて交換する部品のコストを削減することができる。
【００５５】
上下分割部８よりも鉛直方向下方の下方分割体２１には、さらに分割可能とされた下方分割部として第１小分割部１４ａ及び第２小分割部１４ｂが設けられている。これにより、下方分割体２１をさらに小さく細分割をすることができ、圧力容器３のマンホール６からの搬入出時の取扱いが容易となる。
第１小分割部１４ａによって、下部テーパ部４ｂ２と下方筒部４ｃとを中心軸線方向に分割して切り離すことで、円錐台形状の部分と円筒形状の部分とを分けて分割することができる。第２小分割部１４ｂによって、中心軸線回りの周方向に分割することで、略同一形状の小片に分割することができる。
【００５６】
下方分割体２１を吊り下げるチェーンブロック１３の上端を固定する固定側ラグ９ａを上部テーパ部４ｂ１に設けることによって、上下分割部８の上方を支持点として下方分割体２１を吊り下げることができる。これにより、下方分割体２１を吊り下げる作業を容易に行うことができる。
【００５７】
圧力容器３には、テーパ部４ｂよりも下方の位置にマンホール６が形成されているので、このマンホール６を介して、取り外した下方分割体２１を搬送可能なサイズに更に分割をして搬出し、また交換する新たな下方分割体２１を更に分割したものを搬入することができる。
すなわち、第１小分割部１４ａ及び第２小分割部１４ｂにより、マンホール６を通過することができる大きさまで下方分割体２１を細分割することができるので、マンホール６を介して下方分割体２１を搬出、または交換品を搬入することができる。
【００５８】
内筒４の補修作業の際に、圧力容器３内に足場７を形成することにより、下方分割体２１を搬入出する際の更なる分割部品の組み上げ作業と、内筒４への下方分割体２１の取外しと新品の取付作業のための作業場を確保することができ、作業が容易となる。
【００５９】
なお、本実施形態では、遠心分離機の一例としてＩＧＣＣ１に用いられるサイクロン３１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、流体と粉体とを遠心分離する遠心分離機に適用できるものである。
【００６０】
本実施形態の下方分割体２１は、下部テーパ部４ｂ２及び下方筒部４ｃを意味するが、本発明はこれに限定されるものではなく、下方分割体２１は、上下分割部８によって分割される下方の構造体を意味し、例えば下方筒部４ｃが設けられていない場合には、下部テーパ部４ｂ２のみが下方分割体となる。
【００６１】
本実施形態では、上下分割部８、第１小分割部１４ａ及び第２小分割部１４ｂの一例としては、フランジ構造としたが、本発明は分割可能であればフランジ構造に限定されるものではなく、例えば溶接構造としてもよい。
【００６２】
本実施形態では、吊下装置としてチェーンブロック１３を用いることとしたが、下方分割体２１を吊り下げることができる装置であればチェーンブロック１３に限定されるものではない。
【００６３】
本実施形態では、上部テーパ部４ｂ１に固定側ラグ９ａを設けることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、上下分割部８よりも鉛直方向上方であればよく、例えば、上方筒部４ａに固定側ラグ９ａを設けても良い。
【００６４】
本実施形態では、下方分割体２１を一体として分割してすることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、内筒４が偏摩耗している場合等には、上下分割部８だけでなく第１小分割部１４ａや第２小分割部１４ｂを用いて小片のみを分割して交換するようにしてもよい。
また、本実施形態では、下方分割体２１を足場７で形成した後に一体として上昇させて上部テーパ部４ｂ１に対して取り付けることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、分割された小片ごとに上昇させて上部テーパ部４ｂ１に対して取り付けることとしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  ＩＧＣＣ（ガス化複合発電設備）
３  圧力容器
３ａ  上部鏡
４  内筒
４ａ  上方筒部（本体部）
４ｂ  テーパ部
４ｂ１  上部テーパ部
４ｂ２  下部テーパ部
４ｃ  下方筒部（排出部）
５  混合気導入配管（導入部）
６  マンホール
７  足場
８  上下分割部
９ａ  固定側ラグ
９ｂ  移動側ラグ
１０  石炭ガス化炉
１１  可燃性ガス供給系統
１３  チェーンブロック（吊下装置）
１４ａ  第１小分割部（下方分割部）
１４ｂ  第２小分割部（下方分割部）
２０  給炭装置
２１  下方分割体
３０  チャー回収装置
３１  サイクロン（遠心分離機）
３８  供給ホッパ（供給装置）
４０  ガス精製設備
５０  ガスタービン設備
６０  排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
７０  蒸気タービン
８０  酸素分離装置（ＡＳＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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