(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部が下方に向かって先細りする円筒形の容器と、該容器中央部に設置されたサイクロン粉塵分離装置とを備え、かつ前記容器は頂部に粉塵を含む圧力を持ったガスを導入するガス入口を、上部に前記サイクロン粉塵分離装置で浄化された清浄ガスを流出させるガス出口を、底部には前記サイクロン粉塵分離装置で分離され重力で落下する粉塵を排出する粉塵出口を有し、さらに該粉塵出口下に接続するロックホッパと、該ロックホッパの入り側及び出側に設けた第１開閉弁及び第２開閉弁と、該ロックホッパの内圧を開放する第３の開閉弁とを備えた脱塵装置において、
前記粉塵出口部の温度を検出する温度計と、該温度計の測定値を基に、前記第２開閉弁を閉じた状態で前記第１開閉弁を閉じ、前記第３開閉弁を開放してロックホッパの内圧を開放し、該第３開閉弁を閉じた後に、前記第１開閉弁を開くように制御する制御装置を設けたことを特徴とする脱塵装置。
【請求項２】
前記温度計及び前記制御装置の代わりに、前記粉塵出口部の入り側及び出側の圧力差を検出する差圧計と、該差圧計の測定値を基に、前記第２開閉弁を閉じた状態で前記第１開閉弁を閉じ、前記第３開閉弁を開放してロックホッパの内圧を開放し、該第３開閉弁を閉じた後に、前記第１開閉弁を開くように制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の脱塵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉塵を含む圧力をもったガスの脱塵装置にかかり、特に分離した粉塵を円滑に排出して粉塵排口での閉塞を防止するのに好適な脱塵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の脱塵装置の場合、例えば、特開平４−１９３３６４号公報（特願平２−３２１３２４号）に示すように、脱塵装置で集塵された粉塵は、ブローダウンガスと共に、該装置の底部に位置する粉塵出口より外部に抜き出す方法が用いられている。しかし、脱塵装置が、この脱塵装置により清浄化されたガスによりガスタービンなどを駆動するガス供給源として用いられる場合、このブローダウンガスとしてガスタービンに供給するガスの一部が流用されるため、ガスタービン入口の流量を減らすことになり、したがってブローダウンガスを極力少なくすることが求められる。
【０００３】
このような場合、ブローダウンガスの圧力が、脱塵装置出口のガスのそれよりも高いことを利用し、ブローダウンガスを別に設置されたもう一つの脱塵装置で清浄化した後に脱塵装置出口部に回収する方法がとられる。この方法では、ブローダウンガスは粉塵を多く含んでいるため、この粉塵を極力減らす必要性から、ブローダウンガスの脱塵装置容器からの出口は、容器内部の粉塵分離機構の粉塵出口部よりもできるだけ上方に設置し、容器内でのブローダウンガスの流れ方向を上向きにし、粉塵が重力により容器底部の粉塵出口へ落下するようにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された脱塵装置の場合、この脱塵装置で捕集された粉塵は、ブローダウンガスとは別に、その粉塵に働く重力により、粉塵出口より排出されることとなる。しかし、この粉塵の粒径が、数ミクロン程度と非常に細かい粉塵からなっている場合、この粉塵の落下速度は、数cm/s程度の非常にゆっくりしたものとなる。また、このように細かい粉塵は、付着性が強いために、脱塵装置の粉塵出口近傍に堆積し、付着しやすくなり、粉塵出口部が閉塞する可能性が高くなる。粉塵出口部が、閉塞するとこの脱塵装置で捕集された粉塵の排出ができなくなるため、脱塵装置の性能が低下し、下流側の機器の信頼性低下の原因となる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、このように粉塵の自重でその排出が行われるように構成された脱塵装置において、その粉塵の粒径の細かい、付着性の高い粉塵に対しても、その粉塵の安定した排出を維持し、脱塵性能の低下のおこらない脱塵装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の脱塵装置は、下部が下方に向かって先細りする円筒形の容器と、この容器中央部に設置されたサイクロン粉塵分離装置とを備え、かつ容器は頂部に粉塵を含む圧力を持ったガスを導入するガス入口を、上部にサイクロン粉塵分離装置で浄化された清浄ガスを流出させるガス出口を、底部にはサイクロン粉塵分離装置で分離され重力で落下する粉塵を排出する粉塵出口を有し、さらに粉塵出口下に接続するロックホッパと、このロックホッパの入り側及び出側に設けた第１開閉弁及び第２開閉弁と、このロックホッパの内圧を開放する第３の開閉弁とを備えており、特に、粉塵出口部の温度を検出する温度計と、この温度計の測定値を基に、第２開閉弁を閉じた状態で第１開閉弁を閉じ、第３開閉弁を開放してロックホッパの内圧を開放し、第３開閉弁を閉じた後に、第１開閉弁を開くように制御する制御装置を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の脱塵装置において、通常、高圧状態で捕集された粉塵は、脱塵装置からロックホッパに一時的に蓄えられ、ロックホッパが粉塵で一杯になると一時的にロックホッパ入口の第１開閉弁を閉じ、第３開閉弁によりロックホッパ内を大気圧にしてから、ロックホッパ出口の第２の開閉弁をあけて、下流の例えば粉塵処理装置に排出される。ところで、粉塵の排出が悪化した場合、粉塵出口の粉塵通過量が減少するため、粉塵出口部に供給される熱量が減少し、この部分の温度が低下するので、この温度低下により、排出の異常を検知することができる。そこで、粉塵出口部の温度計で異常（粉塵にによる出口閉塞）が検知された場合には、出口の第２開閉弁を閉じた状態で入口の第１開閉弁を閉じ、第３開閉弁を開放してロックホッパの内圧を開放し、第３開閉弁を閉じた後に、入口の第１開閉弁を短時間で開けて瞬間的に粉塵出口部に差圧を発生させ、この差圧で発生するガスの流れにより、粉塵の排出を促進することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の脱塵装置における温度計及び制御装置の代わりに、粉塵出口部の入り側及び出側の圧力差を検出する差圧計と、この差圧計の測定値を基に、第２開閉弁を閉じた状態で第１開閉弁を閉じ、第３開閉弁を開放してロックホッパの内圧を開放し、第３開閉弁を閉じた後に、第１開閉弁を開くように制御する制御装置を設けてもよい。すなわち、粉塵の排出異常の場合には、順調に粉塵が排出されている場合と比較して差圧が変化するので、この差圧の変化によっても粉塵の排出の異常を検知できる。これは、粉塵の温度が常温に近く、粉塵の排出異常が温度により検知しにくい場合に有用である。
【００１５】
以上の粉塵出口部の粉塵排出状況の監視手段(温度計、差圧計など)と粉塵の排出の促進手段(ロックホッパの弁操作など)を、使用する粉塵の特性、粉塵処理装置の構成などにより、適正に組み合わせることにより、粉塵の安定した排出を確保できる脱塵装置を提供することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
＜実施の形態１＞
本発明の各実施の形態となる脱塵装置を、図１、図２、図３、図４によりそれぞれ説明する。
実施の形態１の脱塵装置１は、図１に示すように主たる要素として、概して上部が円筒形で下部が下方に先細りする円錐形で、頂部にガス入口２ａを上部にガス出口２ｂを有する容器２と、容器内２に設置されガス入口２ａに導管２ｅを介して接続された遠心分離装置３と、容器２底部の粉塵出口２ｃの上方に設置された複数の高圧ガス噴射ノズル４と、容器２の下に設置され粉塵出口２ｃに接続するロックホッパ５と、粉塵出口２ｃ部の温度を検出する温度計６と、脱塵装置１の制御装置(図示なし)と、を備えている。高圧ガス噴射ノズル４の設置数は脱塵装置の仕様により適宜決めることになるが、例えば４本を円周上に等配置する。
【００１７】
さらに、容器２上部には、遠心分離装置３で浄化されたガスをガス入口２ａに導くために容器２内を上下に仕切る横隔壁２ｄが設けられている。高圧ガス噴射ノズル４には、高圧ガスの供給／停止を行う高圧ガス制御弁７を容器２の外に設けている。ロックホッパ５には、上側の入口にロックホッパ入口弁８(開閉弁)を、下側の出口にロックホッパ出口弁９を、またホッパ８外壁上部にロックホッパ減圧弁１０を設けている。
【００１８】
実施の形態の脱塵装置１において、粉塵を含む圧力をもったガスは、容器２頂部のガス入口２ａより導入される。容器２内には、ガス中の粉塵を分離するための機構、例えば、遠心分離装置(サイクロン)３が備えられている。そして、粉塵を除去された清浄ガスはガス出口２ｂより排出される。一方、ガスから分離された、粉塵は、容器２内を下方に落下し、粉塵出口２ｃより容器２外へ排出される。この実施の形態の場合は、粉塵を含むガスが圧力をもっているため、容器２から排出された粉塵は粉塵出口２ｃに接続されたロックホッパ５に蓄積される。このロックホッパ５が一杯になると、ロックホッパ入口弁８を閉じ、それからロックホッパ減圧弁１０を開いて、ロックホッパ５内部を大気圧にした後、ロックホッパ出口弁９を開いて、内部の粉塵をその下流の処理装置などに排出する。
【００１９】
このような脱塵装置の場合、粉塵出口２ｃからの排出は、その粉塵に働く重力によるため、粒径の細かな粉塵などの場合その排出速度は非常に遅く、また、付着性が強いため、粉塵出口２ｃの近傍で粉塵の閉塞が発生しやすくなる。
【００２０】
よって、本発明では、それを検知し、防止する目的で、粉塵出口部２ｃに温度計６及び粉塵の排出を促進する手段として、高圧ガス噴射ノズル４及び高圧ガス制御弁７を設置している。この場合、粉塵出口２ｃからの粉塵の排出が正常に行われている場合、温度計６はある安定したほぼ一定の温度を示すことになる。しかし、粉塵出口２ｃ近傍で粉塵の付着、堆積などにより粉塵の排出が正常でなくなると、粉塵による熱の供給量が減少するため、温度計６が低い値を示すようになり、粉塵の排出の異常を検知することが可能となる。このように粉塵の排出の異常を検知した場合、高圧ガス制御弁７を開き、粉塵出口２ｃの上側に設置した高圧ガス噴射ノズル４から、出口２ｃ近傍の内壁面にそって下方へ、高圧ガスを噴射することにより、粉塵の排出を促進することができる。この高圧ガスの噴射を正常時にも一定の時間間隔で一定噴射時間でもって実施している場合には、異常検知時にこの時間間隔をより短くするか、また噴射時間を長くするように高圧ガス制御弁７を制御することにより、粉塵の排出を促進できる。
【００２１】
また、この粉塵装置のようにロックホッパを使用している場合には、粉塵の排出異常を検知した場合、一旦ロックホッパ入口弁８を閉じて、ロックホッパ減圧弁１０によりロックホッパ５内部を減圧し、ロックホッパ減圧弁１０を閉じた後に、ロックホッパ入口弁８を開いて、粉塵出口２ｃからロックホッパ５内部に向かうガス流れを瞬間的に発生させることによっても、粉塵の排出を促進させることが可能となる。なお、粉塵の排出が異常となる前兆として一時的な粉塵量の増加が発生した場合には、温度計６は逆に通常時よりも高い温度を示すので、これを検知することにより粉塵量の増加を検知できる。その場合にも上記で示した高圧ガス噴射ノズル４またはロックホッパ５に設けた弁を操作することにより、粉塵の排出異常を事前に防止することが可能となる。
【００２２】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２の脱塵装置１を図２に示す。この実施の形態２の脱塵装置は、実施の形態１における温度検知の代わりに、粉塵出口２ｃの入り側と出側の差圧を検知し、粉塵の排出状態を監視するもので、計測装置として差圧計１２を用いる。この場合も、この差圧計１２の通常時の指示値と比較して異常時に起きる変化を検知することにより、粉塵排出の異常を検知することが可能となる。また、この脱塵装置のように、粉塵出口２ｃ部の前後に差圧計１２を設けた場合には、図１の実施の形態中で述べたロックホッパの減圧操作時の差圧計の挙動からも閉塞状況を検知することが可能である。つまり、ロックホッパ５を減圧した後にロックホッパ入口弁８を急激に開いた際、閉塞がない状態では、差圧計指示は瞬時に減圧前の指示値に戻るが、閉塞気味の場合、閉塞により抵抗が生じるため、指示値の回復にある時間を要することになり、この様なロックホッパ減圧時の差圧計の挙動により閉塞状況を検知することが可能である。
【００２３】
＜実施の形態３＞本発明の実施の形態３を図３により説明する。実施の形態３の脱塵装置は、ボイラ排ガスなどのように、温度が非常に高い場合に好適な例である。この場合、脱塵装置１で捕集される粉塵も温度が非常に高いため、粉塵出口２ｃに粉塵を冷却するための水冷式スクリューフィーダ１３などが設置されている。この実施の形態は実施の形態１の脱塵装置に加えて、粉塵出口２ｃの出側にスクリューフィーダ１３を設けたものである。しかしながら、このスクリューフィーダ１３も粉塵の閉塞の原因となる場合がある。よって実施の形態３では、スクリューフィーダ１３の出口部に粉塵出口部２ｃより圧力の低い部分（大気圧）とを結ぶ配管１７と弁１６が設置されている。この実施の形態では、温度計６により粉塵の排出異常が検知された場合、前記した高圧ガスの噴射、ロックホッパの減圧操作による粉塵の排出促進操作以外に、弁１６を短時間開にすることによっても、粉塵出口部４に粉塵の排出を促進するガスの流れを発生させることが可能となる。
【００２４】
また、実施の形態３では、高圧ガス制御弁７の上流に高圧ガスのバッファタンク１４及びこのバッファタンク１４の圧力調整弁１５を設置している。粉塵の排出異常を検知した場合、単に高圧ガスの噴射頻度または噴射時間を増加するだけでなく、圧力調整弁１５によりバッファタンク１４の圧力を高く設定し、高圧ガスの噴射力を増加することにより、より効果的に、粉塵の排出を促進させることが可能となる。
【００２５】
＜実施の形態４＞本発明の実施の形態４を図４により説明する。図４は、ボイラから排出される排ガスを脱塵装置により清浄化し、清浄化ガスによりガスタービン２２を駆動し発電する発電タービンプラントを示す。実施の形態４の脱塵装置はこのプラントに適用したものである。このようなプラントの場合、脱塵装置に流入するガス中に含まれる粉塵の量は、プラントの運転状態が変化した時にその変化に対応して同様に変化することが多い。このようなプラントに本発明の脱塵装置を使用する場合、粉塵出口２ｃの閉塞に結び付くような一時的な粉塵量の増加を検知するため、脱塵装置１のガス入口２ａに流量計１８、圧力計１９及び温度計２０を設置し、ガス入口２ａとガス出口２ｂ間の差圧を測定する差圧計２１を設置し、さらにガスタービン２２により駆動される発電機２３の出力計を設置し、そして各計測器で求めた値からプラントの運転状態に変化が認められた時に、前記した各粉塵の排出を促進する手段を講じることにより、粉塵出口の閉塞を未然に防止することが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、粉塵装置を、その粉塵出口での温度または圧力の変化により異常（粉塵の閉塞）を検知し、ノズルから高圧ガスを噴射するように構成したので、粉塵の粒径の細かい、付着性の高い粉塵に対しても、安定した排出を行うことができる。また、上記粉塵出口での温度または圧力の代わりに、粉塵装置のガス入口の温度を測定し、この温度変化を基に異常を予測して、ノズルから高圧ガスを噴射させ、安定した排出を維持させることもできる。
【００２７】
また、粉塵装置がロックホッパを備えている場合は、粉塵出口での温度または圧力の変化により異常（粉塵の閉塞）を検知し、ロックホッパの入口及び出口それぞれの開閉弁とロックホッパの内圧を開放する開閉弁を操作して粉塵出口に気流を発生させることにより、粉塵出口にある粉塵を排出でき、安定した排出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１となる粉塵装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２となる粉塵装置の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３となる粉塵装置の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態４となる粉塵装置を備えた発電タービンプラントを示す図である。
【符号の説明】
１  脱塵装置
２  容器
２ａ  ガス入口
２ｂ  ガス出口
２ｃ  粉塵出口
２ｄ  横隔壁
２ｅ  導管
３  遠心分離装置
４  高圧ガス噴射ノズル
５  ロックホッパ
６  温度計
７  高圧ガス制御弁
８  ロックホッパ入口弁
９  ロックホッパ出口弁
１０  ロックホッパ減圧弁
１２  差圧計
１３  スクリューフィーダ
１４  バッファタンク
１５  圧力調整弁
１６  弁
１７  配管
１８  排ガス
１９  圧力計
２０  温度計
２１  差圧計
２２  ガスタービン
２３  発電機
【図１】
0004129703.tif 000002
【図２】
0004129703.tif 000003
【図３】
0004129703.tif 000004
【図４】
0004129703.tif 000005