JP4422972B2 - Cyclone equipment - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、集塵や微細粉体の分級を行うサイクロン装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のサイクロン装置は、構造が簡単で安価に設置できるため、広く利用されている。しかし、火力発電におけるＩＧＣＣ法や焼却炉の集塵装置として、サイクロンを利用する場合には、より集塵性能の高いものが望まれる。
【０００３】
図９は、集塵性能を評価するための従来のサイクロンシステムの一例の構成概要を示す説明図である。
図９に示すように、集塵対象の粉体は、フィーダースクリュー１ａによって連続的に、フィーダー１から下部の粉体分散機２に供給される。
粉体分散機２は、凝集状態の粉体を一次粒子の状態に分散させるためのものである。粉体分散機２を通った粉体は、粉体搬送管３を通って、空気取り入れ口４からの空気と共にサイクロン胴体部５の粉体導入部６に吸い込まれる。
【０００４】
サイクロン胴体部５は、直立円筒状であり、上部の直胴部５ａと、下部の漏斗状のサイクロン円錐台形部５ｂとからなり、下端は粗粉貯留槽８に対して開口している。また、サイクロン胴体部５の天井部からは、微粉取り出しのための排気管７が、胴体部内部の一定高さの位置まで垂下していて、ブロワー１０からの負圧が与えられている。なお、７ｂは、微粉回収のために、微粉搬送管７ａに設けられたフィルターである。
【０００５】
従来のサイクロン装置は、直胴部５ａの上壁付近では、内壁面の影響で流れの旋回方向の速度成分が小さく、粒子に遠心力が加わらず、粒子がサイクロンの中心方向に流れて捕集されにくくなる、という問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、従来例１では、下側に曲率を設けた入口管路により、入口下部に粉体が集中し、大きな旋回速度が与えられ、収率が向上するとされている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
従来例２では、旋回方向に曲率を設けた曲管と整流用水平直管を用いれば、流れを乱すことなく、旋回中心から遠いところへ粉体を集中でき、十分な旋回回数で大きな遠心力が与えられ、高い捕集効率が得られるとされている（例えば、特許文献２）。
【０００８】
従来例３では、粉体供給管の本体側の内側から２次空気を導入し、外筒の外側の内壁面よりに含塵空気を偏らせて流入させることにより、流れを乱すことなく、旋回中心から遠いところへ粉体を集中でき、高い捕集効率が得られるとされている（例えば、特許文献３）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−３２００５５号公報
【特許文献２】
特開平１０−３４０２２号公報
【特許文献３】
特開２０００−２３７６３６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来例１では、急激に入口管を曲げることにより、２次流れが発生し、サイクロンの入口付近の流れの乱れが多くなったり、サイクロンの高さを有効に活用できず、旋回回数が減少し、特に、遠心力のかかりにくい細かい粒子の捕集効率は、改善できないという問題があった。
【００１１】
従来例２では、粉体は、直胴部の内壁近傍に集まるものの、重力の影響を受けにくい細かな粒子は、直胴部の上壁付近から投入されて、遠心力が与えられず、中心方向に流されて、捕集されないという問題があった。
また、整流用水平管により曲管で発生した２次流れによる乱れを整えているときに、流れに乗りやすい細かな粒子が内壁面から離れ、遠心力のかかりにくい箇所に導入され、捕集されにくいという問題があった。
【００１２】
従来例３では、導入した２次空気は拡散によりすぐ広がってしまい、それを防ぐために、２次空気流速を上げると流れを乱してしまうという問題があった。
【００１３】
本発明の課題は、細かい粒子（例えば、５μｍ以下）においても、捕集効率の高いサイクロン装置を提供することである。
【００１４】
前記課題を解決するために、（１）の発明は、ほぼ直立円筒形のサイクロン胴体部と、分散粉体を含んだ空気流を前記サイクロン胴体部の内壁面に沿って水平方向に吹き込むために、そのサイクロン胴体部の一部を外周接線方向に延ばして設けられた粉体導入部と、前記サイクロン胴体部内の空気を上方向に排気するために設けられ、そのサイクロン胴体部の上部を覆う天部の中心部を貫通する排気部と、前記粉体導入部から４５〜１８０°の位置で、前記サイクロン胴体部の接線方向に２次空気を導入する２次空気導入部と、を備えたサイクロン装置である。
【００１５】
（２）の発明は、（１）に記載のサイクロン装置において、前記２次空気導入部の幅は、前記粉体導入部の幅の２／３以下であること、を特徴とするサイクロン装置である。
【００１６】
（３）の発明は、（１）又は（２）に記載のサイクロン装置において、前記２次空気導入部の位置は、前記粉体導入部の上部の位置から、その粉体導入部の高さの３倍までの範囲であること、を特徴とするサイクロン装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、5 μｍ以下の粒子の捕集効率を上げるために、鋭意研究を行った結果、サイクロン胴体部に２次空気を接線的に導入し、内壁付近の旋回速度を局所的に加速させることによって、サイクロン胴体部内の遠心力の減衰を防止でき、細かい粒子においても、遠心力が十分に与えられ、捕集効率が向上することを見出した。
【００１８】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
図１，図２は、本発明によるサイクロン装置の実施形態を示す図であって、図１は、平面図及び側面図、図２は、斜視図である。
なお、図９に示した従来例と同様な機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に統一した符号を付して、重複する説明や図面を適宜省略する。
本実施形態のサイクロン５０は、ほぼ直立円筒形のサイクロン胴体部５１と、分散粉体を含んだ空気流を、サイクロン胴体部５１の内壁面に沿って水平方向に吹き込むために、そのサイクロン胴体部５１の一部を外周接線方向に延ばして設けられた粉体導入管５２と、サイクロン胴体部５１内の空気を上方向に排気するために設けられ、そのサイクロン胴体部の上部を覆う天板５１ｃの中心部を貫通する排気管５３と、粉体導入管５２から４５〜１８０°の位置で、サイクロン胴体部５１の接線方向に２次空気を導入する２次空気導入管５４などとを備えている。
【００１９】
サイクロンは、旋回速度を上げることによって、捕集効率が向上する。しかし、単に入口空気量を増やし、粒子の投入速度を上げようとしても、サイクロン内部の流れが乱れてしまい、かえって性能が低下してしまう。
【００２０】
図３〜図５は、ナビエストークス方程式を数値解析法で解いて、サイクロン内部の粒子の軌跡を求めた図である。
投入された粒子は、図３に示すように、粉体導入管（サイクロン入口）５２から約１８０°回転した位置に濃縮され、旋回してサイクロン胴体部５１を下降する。
本実施形態では、この濃縮された粒子に、更に、２次空気導入管５４からの空気を吹付けて、旋回速度を増速することによって、捕集効率を向上させるようにしたものである。
図４は、２次空気導入管５４を、粉体導入管５２から４５°の位置に設けた場合を示した図である。
図５は、２次空気導入管５４を、粉体導入管５２から１８０°の位置に設けた場合を示した図である。
【００２１】
図４は、２次空気導入管５４（幅ｗ＝５ｍｍ、高さｈ＝５ｍｍ）を、粉体導入管５２からθ＝４５°、天井からの距離ｚ＝０ｍｍに設けた場合の、ｚ＝２．５ｍｍの水平平面における速度ベクトルの計算結果を示している。このとき、２次空気導入管５４から導入した空気により、サイクロン内の流れの乱れを引き起こすことなく、内壁付近の流れのみを局所的に増速している。その増速された流れは、すぐには減速せず、図３に示した粉体が濃縮される場所近傍の旋回速度も増速される。
【００２２】
同様に、図５は、２次空気導入管５４を、粉体導入管５２からθ＝１８０°、天井からの距離ｚ＝０ｍｍに設けた場合の、ｚ＝２．５ｍｍの水平平面における速度ベクトル図である。この場合も、流れを乱すことなく、粉体が濃縮する位置近傍の流れを増速している。
【００２３】
２次空気導入管５４の位置θは、粉体導入管５２から４５°〜１８０°の範囲が好ましい。２次空気導入管５４の幅ｗは、粉体導入管５２の幅Ｗ₀ の２／３以下が好ましい。２次空気導入管５４の高さｈは、図１に示すように、粉体導入管５２の高さｈ₀ の１〜１／１０が好ましい。２次空気導入管５４の位置ｚは、粉体導入管５２の上部の位置から、粉体導入管５２の高さｈ₀ の３倍までの範囲が好ましい。２次空気導入管５４における２次空気の導入速度は、粉体導入管５２における入口速度の１〜５倍が好ましい。
【００２４】
以下、２次空気導入管５４の位置θ、幅ｗ、高さｈ、位置ｚ、２次空気の導入速度などが、上述した値で好適な理由について、さらに詳しく説明する。
（１）２次空気導入管の位置θ
２次空気導入管５４の設置位置θは、２次空気により、導入された粉体が濃縮する位置近傍の内壁面付近の流れを加速する位置より選ばれる。図４で示した通り、θ＝４５°に設置した場合でも、θ＝１８０°付近まで影響がおよびその近傍の流れが加速できる。
しかし、θ＞１８０°の場合では、２次空気と粉体導入管からの空気が干渉し、流れの乱れを誘引して性能低下をもたらす。
【００２５】
（２）２次空気導入管の幅ｗ
サイクロン内部の旋回流は、図４で示すように、供給した粉体が内壁面付近へ濃縮する位置θ＝９０〜１８０°においては、壁面から中心へ、粉体導入管５２の幅の約２／３の範囲で、速度が大きくなっている。
本発明においては、この旋回速度を増速させることにより、従来捕集できていなかった微粒子まで効率よく捕集できる。従って、サイクロン旋回流の旋回速度を、流れを乱さずに増速させるために、２次空気導入管５４の幅ｗは、粉体導入管５２の幅の２／３以下が好ましい。
２次空気導入管５４の幅ｗの下限は、特に制限はないが、２次空気導入時の圧力損失（導入空気の抵抗）と粉体が濃縮される範囲を考慮して、粉体導入管５２の幅の１／１０以上から選ばれる。
【００２６】
（３）２次空気導入管の高さｈ
サイクロンの内壁面付近では、高さが異なると、旋回速度の大きさも異なっている。サイクロンの気流の大きな乱れを防ぐため、２次空気導入管５４の高さｈは、粉体導入管５２の高さｈ₀ の１〜１／１０倍の範囲から選ばれる。
【００２７】
（４）２次空気導入管の位置ｚ
投入した粒子のうち、比較的大きな粒子径のものは、遠心力の効果で内壁面近傍を旋回しながら下降する。一方、比較的小さな粒子は、遠心力が小さいために、内壁面から離れやすい。そこで、２次空気は、投入粒子が内壁面に濃縮した後に、直ちに吹込むことが好ましく、２次空気導入管５４の位置ｚは、粉体導入管５２の上部の位置から、粉体導入管５２の高さｈ₀ の３倍までの範囲が好ましい。
【００２８】
（５）導入空気の流速
導入する２次空気により、内壁面近傍の粒子及び気流を加速するためには、粉体導入管５２の入口風速以上の速度で、２次空気を導入する必要がある。２次空気の速度の上限は、特にないが、気流の乱れを起こさないことが性能を発揮する上で重要である。
局所的に気流及び粒子を加速するために、２次空気として５０〜３００ｋＰａの圧縮空気が好ましい。
【００２９】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）２次空気導入管５４Ａ，５４Ｂは、気流を乱すことなく内壁面付近の流れを加速できれは、図６のように、接線方向からやや中心に傾けたり、寄せたりして設置することもできる。
（２）また、図７のように、２次空気導入管５４Ｃの内部に、開口部の断面積を自在に変更可能な隔壁５４Ｃ−１を設けることもできる。
（３）サイクロンの粉体導入管の接続形式として、接線方式以外にも、図８のようなスクロール型の粉体導入管５２Ａを備えたサイクロンにおいても、本発明は適用可能である。
【００３０】
【実施例】
次に、具体的な実施例をあげて、さらに詳しく説明する。
図９のような構成のシステムを用いて集塵試験を行った。
粉体フィーダー１で供給した原料粉体は、分散器２（日清エンジニアリング（株）製ディスパージョンノズル）で分散させ、ブロワー１０で吸引している空気とともに、本実施形態のサイクロン５０に導入する。粉体は、粗粉貯留槽８で回収され、投入量に対する粗粉貯留槽での回収量で捕集効率を算出した。サイクロン５０で回収されなかった粉体は、フィルターで回収される。
【００３１】
使用したサイクロン本体の寸法は、下記の通りである（図１、図２参照）。
サイクロン直胴部５１ａの直径：φ７６ｍｍ
サイクロン直胴部５１ａの長さ：１５０．５ｍｍ
サイクロン円錐台形部５１ｂの下端の直径：φ５６ｍｍ
サイクロン円錐台形部５１ｂの長さ：７１．５ｍｍ
粉体導入管５２の高さｈ₀ ：３５ｍｍ
粉体導入管５２の幅Ｗ₀ ：１７ｍｍ
粗粉貯留槽８の直径：φ１０１ｍｍ
粗粉貯留槽８の高さ：２１５ｍｍ
【００３２】
試験粉体としては、５０％粒子径２．５μｍのフライアッシュ（密度２３００ｋｇ／ｍ³ ）を、０．２ｇ／ｓの供給速度で投入した。サイクロンの入口流速が１５ｍ／ｓになるように、ブロワー１０の風量を調節して試験を行った。
【００３３】
（実施例１）
２次空気導入管５４の幅ｗ＝５ｍｍ、高さｈ＝５ｍｍ、位置θ＝１８０°、ｚ＝０ｍｍ、風量ｑ＝０．０８ｍ³ ／ｍｉｎで実験を行った。
そのときの捕集効率は、９６．２％であった。
【００３４】
（実施例２）
２次空気導入管５４の幅ｗ＝５ｍｍ、高さｈ＝１０ｍｍ、位置θ＝１８０°、ｚ＝０ｍｍ、風量ｑ＝０．０８ｍ³ ／ｍｉｎで実験を行った。
そのときの捕集効率は、９４．３％であった。
【００３５】
（実施例３）
２次空気導入管５４の幅ｗ＝５ｍｍ、高さｈ＝５ｍｍ、位置θ＝４５°、ｚ＝０ｍｍ、風量ｑ＝０．０８ｍ³ ／ｍｉｎで実験を行った。
そのときの捕集効率は、９４．５％であった。
【００３６】
（実施例４）
２次空気導入管５４の幅ｗ＝５ｍｍ、高さｈ＝５ｍｍ、位置θ＝１８０°、ｚ＝１００ｍｍ、風量ｑ＝０．０８ｍ³ ／ｍｉｎで実験を行った。
そのときの捕集効率は、９４．０％であった。
【００３７】
（比較例１）
実施例１のサイクロンから、２次空気導入管５４を取り除いた以外は、同一の装置、条件で試験を行った。
そのときの捕集効率は、９３．２％であった。
【００３８】
これらの実施例１〜３と、比較例から、角度θが４５〜１８０°、設置位置ｚ＝０〜１００ｍｍで３ｈ＝３５×３＝１０５ｍｍの範囲内が好ましいことが分かった。
以上のように、上記各実施例によれば、サイクロン胴体部５１に２次空気導入管５４を設けるだけで、５μｍ以下の粒子においても、効率よく捕集することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、サイクロン胴体部に２次空気を接線的に導入し、内壁付近の旋回速度を局所的に加速させることによって、サイクロン胴体部内の遠心力の減衰を防止でき、細かい粒子においても、遠心力が十分与えられ捕集効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるサイクロン装置の実施形態を示す平面図及び側面図である。
【図２】本発明によるサイクロン装置の実施形態を示す斜視図である。
【図３】ナビエストークス方程式を数値解析法で解いて、サイクロン内部の粒子の軌跡を求めた図である。
【図４】ナビエストークス方程式を数値解析法で解いて、２次空気導入管が、粉体導入管から４５度に位置する場合の、サイクロン内部の粒子の軌跡を求めた図である。
【図５】ナビエストークス方程式を数値解析法で解いて、２次空気導入管が、粉体導入管から１８０度に位置する場合の、サイクロン内部の粒子の軌跡を求めた図である。
【図６】本発明によるサイクロン装置の変形形態（２次空気導入管の取り付け角度、位置）を示す図である。
【図７】本発明によるサイクロン装置の変形形態（開口部の断面積を自在に変更可能な隔壁）を示す図である。
【図８】本発明によるサイクロン装置の変形形態（スクロール型の粉体導入管）を示す図である。
【図９】集塵性能を評価するための従来のサイクロンシステムの一例の構成概要を示す説明図である。
【符号の説明】
５０ サイクロン
５１ サイクロン胴体部
５２ 粉体導入管
５３ 排気管
５４ ２次空気導入管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cyclone apparatus for collecting dust and classifying fine powder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of cyclone device is widely used because it has a simple structure and can be installed at low cost. However, when a cyclone is used as an IGCC method in thermal power generation or a dust collector for an incinerator, one having higher dust collection performance is desired.
[0003]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration outline of an example of a conventional cyclone system for evaluating dust collection performance.
As shown in FIG. 9, the powder to be collected is continuously supplied from the feeder 1 to the lower powder disperser 2 by the feeder screw 1a.
The powder disperser 2 is for dispersing the agglomerated powder in a primary particle state. The powder that has passed through the powder disperser 2 passes through the powder transport pipe 3 and is sucked into the powder introduction part 6 of the cyclone body part 5 together with the air from the air intake 4.
[0004]
The cyclone body portion 5 has an upright cylindrical shape, and includes an upper straight body portion 5 a and a lower funnel-shaped cyclone frustoconical portion 5 b, and the lower end is open to the coarse powder storage tank 8. An exhaust pipe 7 for taking out fine powders hangs down from the ceiling of the cyclone body 5 to a position at a certain height inside the body, and a negative pressure is applied from the blower 10. In addition, 7b is a filter provided in the fine powder conveyance tube 7a for collecting fine powder.
[0005]
In the conventional cyclone device, in the vicinity of the upper wall of the straight body portion 5a, the velocity component in the swirl direction of the flow is small due to the influence of the inner wall surface, and centrifugal force is not applied to the particles, but the particles flow toward the center of the cyclone and are collected. There was a problem that it was difficult to be done.
[0006]
In order to solve this problem, in Conventional Example 1, the powder is concentrated in the lower part of the inlet by the inlet pipe having a curvature on the lower side, giving a large swirling speed and improving the yield ( For example, Patent Document 1).
[0007]
In Conventional Example 2, if a curved pipe with a curvature in the turning direction and a horizontal straight pipe for rectification are used, the powder can be concentrated far from the turning center without disturbing the flow, and a large centrifugal force can be obtained with a sufficient number of turns. It is said that high collection efficiency is obtained (for example, Patent Document 2).
[0008]
In Conventional Example 3, secondary air is introduced from the inside of the main body side of the powder supply pipe, and dust-containing air is biased and introduced from the inner wall surface on the outer side of the outer cylinder, so that the flow is not disturbed. It is said that the powder can be concentrated in a place far from the center, and high collection efficiency can be obtained (for example, Patent Document 3).
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-6-320055 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-34022 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-237636
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional example 1, a secondary flow is generated by suddenly bending the inlet pipe, resulting in increased turbulence in the vicinity of the cyclone inlet, and the cyclone height cannot be effectively utilized. The number of times decreases, and in particular, there is a problem that the collection efficiency of fine particles that are difficult to be subjected to centrifugal force cannot be improved.
[0011]
In Conventional Example 2, the powder gathers in the vicinity of the inner wall of the straight barrel part, but fine particles that are not easily affected by gravity are thrown in from the vicinity of the upper wall of the straight barrel part, and no centrifugal force is applied to the center. There was a problem that it was swept away and not collected.
Also, when turbulence due to the secondary flow generated in the curved pipe is adjusted by the rectifying horizontal pipe, fine particles that are easy to ride on the flow are separated from the inner wall surface and are introduced and collected at places where centrifugal force is difficult to be applied. There was a problem that it was difficult.
[0012]
In Conventional Example 3, the introduced secondary air spreads quickly due to diffusion, and in order to prevent this, there is a problem that the flow is disturbed when the secondary air flow velocity is increased.
[0013]
An object of the present invention is to provide a cyclone device having high collection efficiency even for fine particles (for example, 5 μm or less).
[0014]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of (1) is directed to injecting an air flow including a substantially upright cylindrical cyclone body and a dispersed powder horizontally along the inner wall surface of the cyclone body. A cyclone body part extending in the direction of the outer peripheral tangent, and a powder introduction part provided for exhausting the air in the cyclone body part upward and covering the top of the cyclone body part A cyclone comprising: an exhaust part that penetrates the center of the part; and a secondary air introduction part that introduces secondary air in a tangential direction of the cyclone body part at a position of 45 to 180 ° from the powder introduction part Device.
[0015]
The invention of (2) is the cyclone device according to (1) , wherein the width of the secondary air introduction part is 2/3 or less of the width of the powder introduction part. is there.
[0016]
The invention of (3) is the cyclone device according to (1) or (2) , wherein the position of the secondary air introduction section is higher than the position of the powder introduction section from the position above the powder introduction section. It is a cyclone device characterized by being in a range up to three times that.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As a result of intensive research to increase the collection efficiency of particles of 5 μm or less, the present inventors introduced secondary air tangentially into the cyclone body, and locally turned the swirl velocity near the inner wall. It was found that by accelerating, the centrifugal force in the cyclone body portion can be prevented from being attenuated, and even in fine particles, the centrifugal force is sufficiently applied and the collection efficiency is improved.
[0018]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
1 and 2 are views showing an embodiment of a cyclone device according to the present invention. FIG. 1 is a plan view and a side view, and FIG. 2 is a perspective view.
Note that portions having the same functions as those of the conventional example shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals or unified reference numerals at the end thereof, and repeated description and drawings are appropriately omitted.
The cyclone 50 according to the present embodiment has a substantially upright cylindrical cyclone body portion 51 and an air flow containing dispersed powder in the horizontal direction along the inner wall surface of the cyclone body portion 51. 51, a powder introduction pipe 52 provided by extending a part of the outer peripheral tangential direction, and a top plate 51c provided for exhausting the air in the cyclone body 51 upward and covering the upper part of the cyclone body An exhaust pipe 53 penetrating through the central portion thereof, a secondary air introduction pipe 54 for introducing secondary air in a tangential direction of the cyclone body 51 at a position 45 to 180 ° from the powder introduction pipe 52, and the like. Yes.
[0019]
The cyclone improves the collection efficiency by increasing the turning speed. However, simply trying to increase the inlet air amount and increase the particle injection speed disturbs the flow inside the cyclone, resulting in poor performance.
[0020]
3 to 5 are diagrams in which the Navier-Stokes equations are solved by a numerical analysis method to determine the trajectory of particles inside the cyclone.
As shown in FIG. 3, the charged particles are concentrated to a position rotated by about 180 ° from the powder introduction pipe (cyclone inlet) 52, and turn to descend the cyclone body 51.
In the present embodiment, the collection efficiency is improved by further blowing air from the secondary air introduction pipe 54 to the concentrated particles to increase the turning speed.
FIG. 4 is a view showing a case where the secondary air introduction tube 54 is provided at a position of 45 ° from the powder introduction tube 52.
FIG. 5 is a view showing a case where the secondary air introduction tube 54 is provided at a position 180 ° from the powder introduction tube 52.
[0021]
FIG. 4 shows a case where a secondary air introduction tube 54 (width w = 5 mm, height h = 5 mm) is provided at θ = 45 ° from the powder introduction tube 52 and at a distance z = 0 mm from the ceiling. The calculation result of the velocity vector in the horizontal plane of 2.5 mm is shown. At this time, only the flow in the vicinity of the inner wall is locally accelerated by the air introduced from the secondary air introduction pipe 54 without causing disturbance of the flow in the cyclone. The increased flow does not decelerate immediately, and the swirl speed near the location where the powder shown in FIG. 3 is concentrated is also increased.
[0022]
Similarly, FIG. 5 shows a velocity vector in a horizontal plane of z = 2.5 mm when the secondary air introduction tube 54 is provided at θ = 180 ° from the powder introduction tube 52 and at a distance z = 0 mm from the ceiling. FIG. Also in this case, the flow near the position where the powder is concentrated is increased without disturbing the flow.
[0023]
The position θ of the secondary air introduction tube 54 is preferably in the range of 45 ° to 180 ° from the powder introduction tube 52. The width w of the secondary air introduction tube 54 is preferably 2/3 or less of the width W ₀ of the powder introduction tube 52. As shown in FIG. 1, the height h of the secondary air introduction tube 54 is preferably 1 to 1/10 of the height h ₀ of the powder introduction tube 52. The position z of the secondary air introduction tube 54 is preferably in a range from the position above the powder introduction tube 52 to three times the height h ₀ of the powder introduction tube 52. The secondary air introduction speed in the secondary air introduction pipe 54 is preferably 1 to 5 times the inlet speed in the powder introduction pipe 52.
[0024]
Hereinafter, the reason why the position θ, the width w, the height h, the position z, the introduction speed of the secondary air, and the like of the secondary air introduction pipe 54 are preferable with the above-described values will be described in more detail.
(1) Position θ of the secondary air introduction pipe
The installation position θ of the secondary air introduction pipe 54 is selected from positions where the secondary air accelerates the flow near the inner wall surface near the position where the introduced powder is concentrated. As shown in FIG. 4, even when it is installed at θ = 45 °, the influence can be increased to the vicinity of θ = 180 ° and the flow in the vicinity thereof can be accelerated.
However, in the case of θ> 180 °, the secondary air and the air from the powder introduction tube interfere with each other, which induces flow disturbance and causes performance degradation.
[0025]
(2) Width w of secondary air introduction pipe
As shown in FIG. 4, the swirling flow inside the cyclone is about 2 times the width of the powder introduction tube 52 from the wall surface to the center at the position θ = 90 to 180 ° where the supplied powder is concentrated near the inner wall surface. In the range of / 3, the speed is increased.
In the present invention, by increasing the turning speed, it is possible to efficiently collect fine particles that could not be collected conventionally. Therefore, the width w of the secondary air introduction tube 54 is preferably 2/3 or less of the width of the powder introduction tube 52 in order to increase the swirl speed of the cyclone swirl flow without disturbing the flow.
The lower limit of the width w of the secondary air introduction pipe 54 is not particularly limited, but in consideration of the pressure loss (introduction air resistance) at the time of secondary air introduction and the range in which the powder is concentrated, It is selected from 1/10 or more of the width of 52.
[0026]
(3) Secondary air introduction pipe height h
In the vicinity of the inner wall surface of the cyclone, when the height is different, the magnitude of the turning speed is also different. The height h of the secondary air introduction pipe 54 is selected from a range of 1 to 1/10 times the height h ₀ of the powder introduction pipe 52 in order to prevent a large turbulence in the cyclone airflow.
[0027]
(4) Position z of the secondary air introduction pipe
Among the charged particles, particles having a relatively large particle diameter descend while turning around the inner wall surface due to the effect of centrifugal force. On the other hand, relatively small particles are easily separated from the inner wall surface due to a small centrifugal force. Therefore, it is preferable that the secondary air be blown immediately after the charged particles are concentrated on the inner wall surface. The position z of the secondary air introduction pipe 54 is from the position above the powder introduction pipe 52 to the powder introduction pipe. A range up to 3 times the height h ₀ of 52 is preferred.
[0028]
(5) Flow velocity of the introduced air In order to accelerate the particles and the air current in the vicinity of the inner wall surface by the introduced secondary air, it is necessary to introduce the secondary air at a speed higher than the inlet wind speed of the powder introduction pipe 52. . There is no particular upper limit on the speed of the secondary air, but it is important for exhibiting performance not to disturb the airflow.
In order to accelerate the airflow and particles locally, compressed air of 50 to 300 kPa is preferable as the secondary air.
[0029]
(Deformation)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
(1) The secondary air introduction pipes 54A and 54B are installed so as to be inclined or slightly moved from the tangential direction to the center as shown in FIG. 6 so that the flow near the inner wall surface can be accelerated without disturbing the air flow. You can also.
(2) Further, as shown in FIG. 7, a partition wall 54 </ b> C- 1 that can freely change the cross-sectional area of the opening can be provided inside the secondary air introduction pipe 54 </ b> C.
(3) The present invention is applicable to a cyclone equipped with a scroll-type powder introduction tube 52A as shown in FIG.
[0030]
【Example】
Next, a more detailed description will be given with specific examples.
A dust collection test was performed using a system configured as shown in FIG.
The raw material powder supplied by the powder feeder 1 is dispersed by a disperser 2 (a dispersion nozzle manufactured by Nissin Engineering Co., Ltd.) and introduced into the cyclone 50 of the present embodiment together with the air sucked by the blower 10. . The powder was collected in the coarse powder storage tank 8, and the collection efficiency was calculated by the amount collected in the coarse powder storage tank relative to the input amount. The powder that has not been collected by the cyclone 50 is collected by a filter.
[0031]
The dimensions of the cyclone body used are as follows (see FIGS. 1 and 2).
Diameter of the cyclone straight body 51a: φ76mm
Cyclone straight body 51a length: 150.5mm
Diameter of lower end of cyclone frustoconical part 51b: φ56mm
Cyclone truncated cone 51b length: 71.5 mm
Height h ₀ of powder introduction tube 52: 35 mm
Width W ₀ of powder introduction tube 52: 17 mm
Diameter of coarse powder storage tank 8: φ101 mm
Coarse powder storage tank 8 height: 215 mm
[0032]
As the test powder, fly ash (density 2300 kg / m ³ ) with a 50% particle size of 2.5 μm was charged at a feed rate of 0.2 g / s. The test was performed by adjusting the air volume of the blower 10 so that the inlet flow velocity of the cyclone was 15 m / s.
[0033]
Example 1
The experiment was performed with the width w = 5 mm, the height h = 5 mm, the position θ = 180 °, the z = 0 mm, and the air volume q = 0.08 m ³ / min of the secondary air introduction tube 54.
The collection efficiency at that time was 96.2%.
[0034]
(Example 2)
The experiment was performed with the width w = 5 mm, the height h = 10 mm, the position θ = 180 °, the z = 0 mm, and the air volume q = 0.08 m ³ / min of the secondary air introduction tube 54.
The collection efficiency at that time was 94.3%.
[0035]
(Example 3)
The experiment was performed with the width w = 5 mm, the height h = 5 mm, the position θ = 45 °, the z = 0 mm, and the air volume q = 0.08 m ³ / min of the secondary air introduction tube 54.
The collection efficiency at that time was 94.5%.
[0036]
Example 4
The experiment was performed with the width w = 5 mm, the height h = 5 mm, the position θ = 180 °, the z = 100 mm, and the air volume q = 0.08 m ³ / min of the secondary air introduction tube 54.
The collection efficiency at that time was 94.0%.
[0037]
(Comparative Example 1)
The test was performed with the same apparatus and conditions except that the secondary air introduction pipe 54 was removed from the cyclone of Example 1.
The collection efficiency at that time was 93.2%.
[0038]
From these Examples 1 to 3 and the comparative example, it was found that the angle θ is 45 to 180 °, the installation position z = 0 to 100 mm, and the range of 3h = 35 × 3 = 105 mm is preferable.
As described above, according to each of the above embodiments, even when the secondary air introduction pipe 54 is provided in the cyclone body 51, even particles of 5 μm or less can be efficiently collected.
[0039]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the secondary air is tangentially introduced into the cyclone body, and the swirling speed near the inner wall is locally accelerated, thereby reducing the centrifugal force in the cyclone body. Even in the case of fine particles, centrifugal force is sufficiently applied to improve the collection efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view and a side view showing an embodiment of a cyclone device according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of a cyclone device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram in which the locus of particles inside a cyclone is obtained by solving the Navier-Stokes equation by a numerical analysis method.
FIG. 4 is a diagram in which the trajectory of particles inside a cyclone is obtained when the Navier-Stokes equation is solved by a numerical analysis method and the secondary air introduction tube is positioned at 45 degrees from the powder introduction tube.
FIG. 5 is a diagram in which the trajectory of particles inside a cyclone is obtained when the Navier-Stokes equation is solved by a numerical analysis method and the secondary air introduction tube is positioned 180 degrees from the powder introduction tube.
FIG. 6 is a view showing a modified form (attachment angle and position of the secondary air introduction pipe) of the cyclone device according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing a modification of the cyclone device according to the present invention (a partition wall in which the cross-sectional area of the opening can be freely changed).
FIG. 8 is a view showing a modified form (scroll type powder introduction tube) of the cyclone device according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration outline of an example of a conventional cyclone system for evaluating dust collection performance.
[Explanation of symbols]
50 Cyclone 51 Cyclone body 52 Powder introduction pipe 53 Exhaust pipe 54 Secondary air introduction pipe

Claims (2)

分散粉体を含んだ空気流から粒子径が５μｍ以下の分散粉体を連続して捕集可能なサイクロン装置であって、
上部に設けたサイクロン直胴部と下部に設けたサイクロン円錐台形部とで構成されたほぼ直立円筒形のサイクロン胴体部と、
前記分散粉体を含んだ空気流を前記サイクロン胴体部の内壁面に沿って水平方向に吹き込んで当該空気流を当該サイクロン胴体部の内部で旋回させるために、そのサイクロン胴体部の一部を外周接線方向に延ばして設けられた粉体導入部と、
前記サイクロン胴体部の内部から遠心力のかかりにくい前記５μｍ以下の分散粉体を含む空気を上方向に排気して当該５μｍ以下の分散粉体を回収するために設けられ、そのサイクロン胴体部の上部を覆う天部の中心部を貫通する排気部と、
前記サイクロン胴体部の内部に投入された前記分散粉体が前記粉体導入部から約１８０°回転した位置に至るまでに濃縮され、前記サイクロン胴体部の内部で旋回しながら下降する濃縮された前記分散粉体を含む前記空気流の旋回速度を増速して前記分散粉体に遠心力を付与するために、前記粉体導入部から４５〜１８０°の位置で、前記サイクロン胴体部の接線方向に２次空気を導入する２次空気導入部と、を備え、
前記２次空気導入部の位置は、前記粉体導入部の上部の位置から、その粉体導入部の高さの３倍までの範囲で前記サイクロン直胴部に設けられることを特徴とするサイクロン装置。 A cyclone device capable of continuously collecting dispersed powder having a particle size of 5 μm or less from an air flow containing dispersed powder,
A substantially upright cylindrical cyclone body composed of a cyclone straight body provided in the upper part and a cyclone frustoconical part provided in the lower part;
A part of the cyclone fuselage portion is arranged on the outer periphery in order to blow the airflow containing the dispersed powder in the horizontal direction along the inner wall surface of the cyclone fuselage portion and swirl the airflow inside the cyclone fuselage portion. A powder introduction portion provided extending in a tangential direction;
It is provided for exhausting upward the air containing the dispersed powder of 5 μm or less from which the centrifugal force is difficult to be applied from the inside of the cyclone body part and collecting the dispersed powder of 5 μm or less, and the upper part of the cyclone body part An exhaust that penetrates the center of the top that covers
The dispersed powder charged into the cyclone body is concentrated to reach a position rotated by about 180 ° from the powder introduction part, and the concentrated powder that descends while turning inside the cyclone body. In order to increase the swirl speed of the air flow containing the dispersed powder and to apply centrifugal force to the dispersed powder, the tangential direction of the cyclone body portion at a position of 45 to 180 ° from the powder introduction portion A secondary air introduction part for introducing secondary air into
The position of the secondary air introduction part is provided in the cyclone straight body part in a range from the position of the upper part of the powder introduction part to three times the height of the powder introduction part. apparatus. 請求項１に記載のサイクロン装置において、
前記２次空気導入部の幅は、前記粉体導入部の幅の２／３以下であることを特徴とするサイクロン装置。The cyclone device according to claim 1,
The width of the secondary air introduction part is 2/3 or less of the width of the powder introduction part.

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