(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器と、該圧力容器内部に配管と複数のサイクロンを内蔵したサイクロンシステムにおいて、前記配管には一段目のサイクロンの入口を接続し、一段目サイクロンの除塵ガス出口には二段目のサイクロンの入口を接続し、一段目サイクロンと二段目サイクロンの各捕集灰出口に灰放出空間を設け、それぞれの灰放出空間は、一段目サイクロンの灰放出空間が前記圧力容器の最下部に設けられ、その上側に二段目サイクロンの灰放出空間が設けられるように、隔壁によって仕切ることを特徴とする二段サイクロンシステム。
【請求項２】
請求項１記載の二段サイクロンシステムにおいて、各段のサイクロンが複数であって、一段目サイクロンの各除塵ガス出口は集合管に接続され、該集合管から再分岐されて二段目サイクロンの各入口に接続することを特徴とする二段サイクロンシステム。
【請求項３】
圧力容器と、該圧力容器内部に配管と複数のサイクロンを内蔵したサイクロンシステムにおいて、前記配管には一段目のサイクロンの入口を接続し、一段目サイクロンの除塵ガス出口には二段目のサイクロンの入口を接続し、一段目サイクロンと二段目サイクロンの各捕集灰出口に灰放出空間を設け、それぞれの灰放出空間は隔壁によって仕切る二段サイクロンシステムであって、
一段目サイクロン，二段目サイクロンの捕集灰出口径を除塵ガス出口径より太くすることを特徴とする二段サイクロンシステム。
【請求項４】
圧力容器と、該圧力容器内部に配管と複数のサイクロンを内蔵したサイクロンシステムにおいて、前記配管には一段目のサイクロンの入口を接続し、一段目サイクロンの除塵ガス出口には二段目のサイクロンの入口を接続し、一段目サイクロンと二段目サイクロンの各捕集灰出口に灰放出空間を設け、それぞれの灰放出空間は隔壁によって仕切る二段サイクロンシステムであって、
各段のサイクロンの捕集灰出口の下部に円錐型の突起物を設け、該突起物を前記隔壁に固定することを特徴とする二段サイクロンシステム。
【請求項５】
請求項１記載の二段サイクロンシステムにおいて、圧力容器側壁部には二段目サイクロンの灰放出空間に開孔接続された配管を接続し、該配管の後流にブローダウンサイクロン，排ガス冷却器，流量調節バルブを設けたことを特徴とする二段サイクロンシステム。
【請求項６】
圧力容器と、該圧力容器内部に配管と複数のサイクロンを内蔵したサイクロンシステムにおいて、前記配管には一段目のサイクロンの入口を接続し、一段目サイクロンの除塵ガス出口には二段目のサイクロンの入口を接続し、一段目サイクロンと二段目サイクロンの各捕集灰出口に灰放出空間を設け、それぞれの灰放出空間は隔壁によって仕切る二段サイクロンシステムであって、
圧力容器側壁部には二段目サイクロンの灰放出空間に開孔接続された配管を接続し、該配管の後流にブローダウンサイクロン，排ガス冷却器，流量調節バルブを設け、
二段目サイクロンの灰放出空間の圧力と前記ブローダウンサイクロンの除塵ガス出口圧を測定する測定装置と、それらの測定圧を取り込み、圧力差から前記流量調節バルブに開度の指令を転送して排ガス量を自動制御する装置とを備えたことを特徴とする二段サイクロンシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心力を利用した高性能脱塵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遠心力を利用した高性能脱塵装置は加圧流動層複合発電システム（以下、PFBCと表記）で使われている。ＰＦＢＣでは、ガスタービンの翼の摩耗を防ぐためにマルチサイクロンを直列に接続した二段サイクロンシステムで高性能化を図っている。この技術は特開平9−271695号公報に記載されているが、該方式の二段サイクロンシステムでは各段のマルチサイクロンを別々の圧力容器に収納することになるため、複数基の圧力容器を必要とし、建設コストが高くなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、二段サイクロンシステムでの建設コストを低減することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１，２記載の二段サイクロンは、一つの圧力容器に収納することによって達成される。
【０００５】
具体的には、圧力容器内に挿入した配管と該配管に一段目サイクロンの入口を接続し、一段目サイクロンの除塵ガス出口に二段目サイクロンの入口を接続し、一段目サイクロンと二段目サイクロンの各捕集灰出口に灰放出空間を各々設ける。一段目サイクロンの灰放出空間の上方に二段目サイクロンの灰放出空間を設け、一段目サイクロンの灰放出空間が前記圧力容器の最下部に設けられ、その上側に二段目サイクロンの灰放出空間が設けられるように、それぞれを隔壁によって仕切ることである。
【０００６】
また、請求項２記載の二段サイクロンシステムは、各段のサイクロンが複数個であって、一段目サイクロンの各除塵ガス出口が集合管に接続され、該集合管から再分岐されて二段目サイクロンの各入口に接続することである。
【０００７】
また、請求項３記載の二段サイクロンシステムは、各段のサイクロンとも捕集灰出口径を除塵ガス出口径より太くすることである。
【０００８】
また、請求項４記載の二段サイクロンシステムは、各段のサイクロンの捕集灰出口の真下に円錐型の突起物を設け、該突起物を前記隔壁上面に固定することである。
【０００９】
また、請求項５記載の二段サイクロンシステムは、圧力容器側壁の二段目サイクロンの灰放出空間の下部に灰を排出する配管を接続し、該配管の後流にブローダウンサイクロンを設け、該ブローダウンサイクロンのガス出口後流に排ガス冷却器を設け、該排ガス冷却器後流に流量調節バルブを備えることである。
【００１０】
また、請求項６記載の二段サイクロンシステムは、二段目サイクロンの灰放出空間の圧力とブローダウンサイクロンのガス出口の圧力を測定する測定装置と、それらの各測定圧を取り込み、圧力差から前記バルブに開度の指令を転送し、ガス量を自動制御する装置を備えることである。
【００１１】
即ち、本発明の二段サイクロンシステムでは、一段目サイクロンの灰放出空間と二段目サイクロンの灰放出空間に隔壁を設けている。これによって、一段目サイクロンの捕集灰出口から二段目サイクロンの捕集灰出口へガス及び灰が迂回することを防ぐことができる。
【００１２】
一段目サイクロンの灰放出空間を圧力容器の最下部に配置し、二段目サイクロンの灰放出空間を一段目サイクロンの灰放出空間の上部に配置することで、一段目サイクロンと二段目サイクロンを一つの圧力容器に収納できる。また、一段目サイクロンで捕集した灰は粗粒であり、灰自身の自重で圧力容器から排出できる。一方、二段目サイクロンで捕集した灰は細粒であるため、灰放出空間から気流搬送で排出する。
【００１３】
本発明の二段サイクロンシステムでは、複数の一段目サイクロンの各除塵ガス出口が集合管に接続され、該集合管から再分岐されて二段目サイクロンの各入口と接続している。これは二段目サイクロンの入口圧を均一にするためであり、均一化により各二段目サイクロンへの流入ガス量が等しくなり、安定して脱塵することができる。
【００１４】
本発明の二段サイクロンシステムでは、各段のサイクロンを捕集灰出口径を除塵ガス出口径より太くすることにより、捕集灰出口の内管外側からのガスの吹き出しを促進し、内管外側に寄せられた灰の放出を円滑にすることができる。
【００１５】
本発明の各段のサイクロンは捕集灰出口の真下に円錐型の突起物を設けている。捕集灰出口の内管中心部ではガスの吸い込みがあり、円錐型の突起物によって灰放出空間へ放出された灰が再び吸い込まれるのを抑制することができる。
【００１６】
本発明の二段サイクロンシステムでは、二段目サイクロンの排出配管後流にブローダウンサイクロンを設け、捕集灰とガスとを分離した後、排ガス冷却器を設けているため、排ガス冷却器での灰による閉塞を防ぐことができる。
【００１７】
二段目サイクロンの灰放出空間の圧力と前記ブローダウンサイクロンの除塵ガス出口の圧力との差を測定し、圧力差に応じて流量調節バルブを制御できるので、ブローダウンガス量を自動的に一定に保つことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１に本発明の二段サイクロンシステムを示す。圧力容器２内に一段目サイクロン３，二段目サイクロン５が収納されている。ばい塵を含んだ排ガスは入口管１から一段目サイクロン３に流入し、粗粒子の塵を除去した後、除塵ガス出口４から二段目サイクロンの入口８に至る。二段目サイクロン５では一段目サイクロンで捕集されなかった細粒子の塵を除去し、排ガスは除塵ガス出口６を経て出口管７から流出する。一方、一段目サイクロンで捕集した粗粒子の塵は、捕集灰出口９から灰放出空間１２に至り、二段目サイクロンで捕集した細粒子の塵は、捕集灰出口１０から灰放出空間１３に至る。
【００１９】
各灰放出空間１２，１３は隔壁１１によって仕切られている。隔壁１１は、一段目サイクロンの捕集灰出口９から放出された灰が二段目サイクロンの捕集灰出口１０へ迂回するのを防いでいる。
【００２０】
一段目サイクロンの灰放出空間１２は灰放出空間１２を圧力容器２の最下部に設けている。粗粒子の塵が多いため自重を利用して排出配管１６から排出する。また、下方に狭まったテーパ壁１５によって自重を利用し易くしている。一方、二段目サイクロンの灰放出空間１３は隔壁１１の上部に設けている。細粒子の塵が多いため、気流によって搬送し、排出配管１４から放出する。なお、実施例は二段サイクロンシステムについて説明したが、必ずしも二段サイクロンシステムに限定されるものではなく、多段のサイクロンシステムを用いた場合に適用できる。
【００２１】
（実施例２）
図２（ａ)，(ｂ）に本発明の一段目サイクロンの各除塵ガス出口が集合管に接続し、再分岐して二段目サイクロンの各入口に接続した二段サイクロンシステムを示す。排ガスを一段目サイクロンの各除塵ガス出口４から集合管１７に流入し、再分岐して二段目サイクロンの各入口８に流入している。集合管１７は、二段目サイクロンの入口圧を均一にし、各二段目サイクロンへの流入ガス量を等しくする作用があり、安定して脱塵することができる。
【００２２】
一段目サイクロン３の胴径を二段目サイクロン５より大きくしている。これは、一段目サイクロン３で粗粒子の塵を確実に捕集するためである。サイクロン内では、入口から１周した灰が再びサイクロン入口のガス流と衝突し、弾かれて中心部の除塵ガス出口に至る。これは灰が粗粒子であっても生じる現象である。粗粒子を捕集する一段目サイクロン３では胴径を大きくして入口と除塵ガス出口４との距離を長くし、灰が入口のガス流に衝突しても除塵ガス出口に至らないようにしている。
【００２３】
一方、二段目サイクロン５は一段目サイクロンで捕集できなかった細粒子の塵を捕集するため、胴径を小さくして遠心力を高めている。サイクロンは、同一の入口流速においては胴径が小さいほど圧力損出は大きくなる。二段目サイクロンの胴径を一段目サイクロンより小さくしているが、一段目サイクロンより個数を多くすることによって、マルチサイクロンとして圧力損出を下げている。集合管１７のない実施例１では各段のサイクロンの個数が同一になるが、集合管１７によって各段のサイクロンの個数を違わせることができ、二段サイクロンシステムの高性能化を図り易くしている。
【００２４】
各段のサイクロンとも捕集灰出口径を除塵ガス出口径より太くしている。これによって、捕集灰出口の内管外側からのガスの吹き出しを促進し、内管外側に寄せられた灰の放出を円滑にしている。しかし、捕集灰出口径が除塵ガス出口より大き過ぎる場合、捕集灰出口の内管外側からの吹き出しガス量が多くなる反面内管中心部の吸い込みガス量も多くなるため、放出した灰が捕集灰出口に吸い込まれ、脱塵効率が低下する。脱塵実験で捕集灰出口径と除塵ガス出口径の最適値について検討した結果、捕集灰出口径を除塵ガス出口径の１.１〜１.３倍にすればよい。
【００２５】
捕集灰出口の内管中心部での吸い込みガス量を低下させる手段として、二段目サイクロンの捕集灰出口１０の真下に円錐型の吸い込み防止部位１８を設けている。これによって、サイクロンからの旋回流を阻止し、中心部の吸い込みガス量を抑制する。防止部位１８の寸法について計算で検討した結果、円錐型の外径を除塵ガス出口径の０.６５倍以上にすればよい。
【００２６】
（実施例３）
図３に本発明の二段目サイクロンの捕集灰の排出システムを備えた二段サイクロンシステムを示す。二段目サイクロンの捕集灰排出配管１４の後流にブローダウンサイクロン１９，排ガス冷却器２２，流量調節バルブ２３を設けている。ブローダウンサイクロン１９でガスと捕集灰を分離するため、排ガス冷却器２２，流量調節バルブ２３での灰による閉塞を防ぐことができる。
【００２７】
ブローダウンサイクロン１９の上流の捕集灰排出配管１４では灰濃度が高く、閉塞する恐れがある。それを防ぐために、二段目サイクロンの灰放出空間１３の圧力とサイクロンの除塵ガス出口２１の圧力を測定する圧力測定機２４を設け、それら圧力を取り込み、圧力差から流量調節バルブ２３に開度の指令を送る制御装置２５を設け、自動的にブローダウンガス量を一定に保つようにしている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の二段サイクロンシステムは、一つの圧力容器に二段サイクロンシステムを収納できるため、建設コストを低減できる。
【００２９】
本発明の二段サイクロンシステムは、一段目サイクロンの除塵ガスを集合してから再分岐するため、一段目サイクロンと二段目サイクロンの個数が違った場合にでも適用できる。
【００３０】
本発明の二段サイクロンシステムは、二段目サイクロンの捕集灰出口から灰放出空間への灰の放出が円滑で、かつ、放出した灰の吸い込みを抑制できるため高効率脱塵することができる。
【００３１】
本発明の二段サイクロンシステムは、排ガス冷却器での閉塞を防ぐとともに、二段目サイクロンの灰放出空間からのブローダウンガス量を自動制御できるため、二段目サイクロンの捕集灰を安定して排出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二段サイクロンシステム図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の二段サイクロンシステムの側断面及び同図（ａ）の上側断面図。
【図３】本発明の二段目サイクロンの捕集灰の排出システムを備えた二段サイクロンシステムの構成図。
【符号の説明】
１…入口管、２…圧力容器、３…一段目サイクロン、４…一段目サイクロンの除塵ガス出口、５…二段目サイクロン、６…二段目サイクロンの除塵ガス出口、７…出口管、８…二段目サイクロン入口、９…圧力容器入口管、１０…二段目サイクロンの捕集灰出口、１１…隔壁、１２…一段目サイクロンの灰放出空間、１３…二段目サイクロンの灰放出空間、１４…二段目サイクロンの捕集灰排出配管、１５…テーパ壁、１６…一段目サイクロンの捕集灰排出配管、１７…集合空間、１８…吸い込み防止部位、１９…ブローダウンサイクロン、２０…ホッパ、２１…ブローダウンサイクロンのガス出口、２２…排ガス冷却器、２３…流量調節バルブ、２４…圧力測定機、２５…制御装置。
【図１】
0004364321.tif 000002
【図２】
0004364321.tif 000003
【図３】
0004364321.tif 000004