JPH10249242A

JPH10249242A - ガス中の固体成分を分離するサイクロンシステム

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Publication number: JPH10249242A
Application number: JP9057547A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Miyamoto; 知彦宮本; Hisayuki Orita; 久幸折田; Toru Inada; 徹稲田; Ryuhei Kawabe; 隆平川部; Teruyuki Okazaki; 輝幸岡崎; Kazuo Ikeuchi; 和雄池内; Masaharu Kuramoto; 正治倉本; Sadao Nishimura; 定男西村; Masami Hirane; 雅美平根
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Chugoku Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-09-22
Anticipated expiration: 2017-03-12
Also published as: JP3625980B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ガスの回収効率を向上できるサイクロンシステ
ムを提供する。【解決手段】第１段目のサイクロン３０の出口側に、第
２段目のサイクロン６０が縦列接続される。入口３２，
６２より流入したガスの固体成分を遠心力により分離し
て脚部３６，６６側から噴出し、固体成分の除去された
ガスを内筒３４，６４側から取り出す。第１段目の小サ
イクロン１００は、第１段目のサイクロンの脚部側から
噴出するガスをその入口１０２より導入し、固体成分の
除去されたガスを内筒１０４側から取り出して第１段目
のサイクロンの内筒側から取り出されたガスに合流回収
する。第２段目の小サイクロン１２０も同様である。サ
イクロン３０，６０の脚径を内筒径よりも大きくして、
サイクロンの内筒の出口圧に対して脚の出口圧を正圧と
するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体中のダスト等
の固体成分を遠心力で分離除去するサイクロンシステム
に係り、特に、ホッパから抽気したガスのリサイクルを
図るに好適なガス中の固体成分を分離するサイクロンシ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】サイクロンのホッパから抽気したガスの
リサイクルを図る方法としては、例えば、特開昭５５−
４４３６８号公報や特公平６−９８２５５号公報に記載
された方法が知られている。

【０００３】特開昭５５−４４３６８号公報に記載され
た方法は、メインの集塵器でダストを分離し、分離した
ダストを高濃度に含むガスを系外のサイクロンで再度分
離すると共に、ガスは排風機でメインの集塵器の上流に
戻すシステムである。

【０００４】かかる方法は、集塵効率を向上するに最適
な技術であるが、高温ガスの脱塵においては、排風機が
高温にさらされ、強度上に問題がある。

【０００５】また、特公平６−９８２５５号公報に記載
された方法は、転炉から出た排ガスを冷却器で冷却した
後、排ガスダクトにルーバ型集塵器を設け、その下流に
二次集塵器を設け、さらにその下流に主排風機を設けた
排ガス処理装置において、ルーバ型集塵器のダストぬき
管の下流にダストホッパを設け、途中にブローダウン管
を接続して、ブローダウン管の途中にはブローダウン系
集塵器を設けて、その出口は主排風機の手前に接続した
ものである。これは、冷却後の脱塵であり、排風機の使
用が可能なるため、ブローダウンするに十分な圧力差、
すなわち、二次集塵器での圧損をブローダウン系の圧損
より大きくすることにより、ブローダウンを可能にして
いる。したがって、ブローダウンのガスはルーバ集塵器
の後ではなく、二次集塵器の後流（主排風機の入口）に
戻すものである。このシステムは転炉でのガス量変動に
対してルーバ集塵器の効率を高く保て高効率な集塵を可
能にするものである。

【０００６】しかしながら、ガスタービンに送るガスか
ら除塵するために用いるサイクロンのように、高温，高
圧下での集塵においては、排風機は使用できず、自己の
脱塵システム内でブローダウンを達成することができな
いものである。

【０００７】そこで、例えば、特開平４−１９３３６４
号公報に記載されているように、排風機を使用しない方
法を用いれば、高温，高圧下での除塵を行い、ガスを回
収することも可能である。かかる方法では、サイクロン
のダストホッパ側のブローダウン管に別のサイクロンを
接続して、後段のサイクロンで分離したガスをガスター
ビンによって回収可能としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−１９３３６４号公報に記載されている方法では、そ
の第３頁右上欄第６−１３行に記載されているように、
回収したガスは、ガスタービンの初段に供給することは
できず、初段よりも低い段落にしか供給できないという
問題がある。これは、後段側のサイクロンで回収したガ
スの圧力が低いため、ガスタービンの初段に供給するこ
とができないためである。ガスの回収に当たっては、ガ
スタービンのできるだけ初段側で回収するようにした方
が、ガスの回収効率が高いため、かかる方法では、ガス
の回収効率が低いという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、ガスの回収効率の高いガ
ス中の固体成分を分離するサイクロンシステムを提供す
るにある。

【００１０】

【解決するための手段】上記目的を達成するため、本発
明は、ガス搬送経路の途中に設けられ、該ガスを一つ或
いは複数個のサイクロンに導入して該ガスに含まれる固
体成分を遠心力によって分離するようにしたサイクロン
システムにおいて、前記固体成分が分離排出されるサイ
クロン脚部の出口圧を固体成分が除去されたガスが排出
されるサイクロン内筒の出口圧よりも高くする手段を設
け、これにより前記サイクロン脚部から固体成分ととも
に流出したガスを前記サイクロン内筒からでたガスの流
れに合流させることができるようにしたものである。

【００１１】かかる構成とすることにより、ガス中の固
体成分を分離するサイクロンシステムにおけるガスの回
収効率を向上し得るものとなる。

【００１２】サイクロン脚部から流出したガスを、該サ
イクロン内筒から出てガス搬送経路を流れるガスに合流
させるために、サイクロン脚部の出口とガス搬送経路と
の間を結ぶガス戻り管を設けることが望ましい。このガ
ス戻り管の途中には、フィルターや小サイクロンを設け
てガスに含まれる固体成分を除去することが望ましい。
後述する実施形態に示すように、加圧流動層燃焼装置で
石炭を燃焼して生成した高温ガスによりガスタービンを
駆動するものでは、ガス戻り管の途中に小サイクロンを
設けることが特に望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態によ
るガス中の固体成分を分離するサイクロンシステムにつ
いて、図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本発明
の一実施の形態によるガス中の固体成分を分離するサイ
クロンシステムの全体構成図である。

【００１４】本実施の形態では、加圧流動層燃焼装置に
よって発生した高温，高圧ガスからサイクロンシステム
によってダストを除去し、ダストの除去されたガスをガ
スタービンに供給して、動力を回収するようにしてい
る。

【００１５】加圧流動層燃焼装置１０によって発生した
燃焼排ガスは、ダクト１２を通過して、第１段目の圧力
容器２０に供給される。加圧流動層燃焼装置１０は、内
部に数ｍｍの石灰石からなる流動層を形成し、外部から
石炭、空気及び少量の石灰石を供給して石炭を流動燃焼
すると共に、層内に設置の伝熱管で燃焼熱を回収し、層
温度を８６０℃、圧力１０気圧程度で運転する。

【００１６】第１段目の圧力容器２０の内部には、ｎ本
のサイクロン３０−１，…，３０−ｎが収納されてい
る。サイクロン３０−１は、ダストの含まれたガスが流
入する入口３２−１と、ダストの分離されたガスが流出
する出口を構成する内筒３４−１と、分離されたダスト
を回収する脚３６−１から構成されている。他のサイク
ロン３０−２，…，３０−ｎも、サイクロン３０ー１と
同一サイズの同一の構成となっている。なお、サイクロ
ンの詳細構造については、図２及び図３を用いて後述す
る。

【００１７】各サイクロン３０−１，…，３０−ｎの入
口３２−１，…，３２−ｎは、入口分配管２２に共通接
続されている。第１段目の圧力容器２０の内部には、プ
レナム２４によって、上下２室に仕切られている。上室
２６には、各サイクロン３０−１，…，３０−ｎの内筒
３４−１，…３４−ｎが開口している。また、下室側の
ホッパ部２７には、各サイクロン３０−１，…，３０−
ｎの脚３６−１，…３６−ｎが開口している。

【００１８】入口分配管２２は、ダクト１２に接続され
ており、加圧流動層燃焼装置１０によって発生した燃焼
排ガスは、ダクト１２を通過して、入口分配管２２によ
り分配され、入口３２−１，…，３２−ｎを通って、各
サイクロン３０−１，…，３０−ｎに供給される。供給
された燃焼排ガスは、サイクロン３０−１，…，３０−
ｎによって、ガスとダストに分離される。分離されたガ
スは、内筒３４−１，…３４−ｎから上室２６に流出
し、連絡管２８から第２段目の圧力容器５０に供給され
る。

【００１９】分離されたダストは、脚３６−１，…３６
−ｎからホッパ部２７に噴出する。ホッパ部２７内のダ
ストは、ダスト排出管２９から定量排出型の冷却器４
０，仕切りバルブ４２，ダスト貯蔵タンク４４，弁４
６，灰輸送ライン４８を介して系外に取り出される。

【００２０】圧力容器２０に流入したダスト含有ガス
は、複数の第１段目サイクロン３０−１，…，３０−ｎ
に分配供給され、各サイクロン内でダストの約９０％が
分離される。

【００２１】ここで、ガスタービンの出力を、例えば、
８００００ｋＷとすると、加圧流動層燃焼装置１０によ
って発生する燃焼排ガスの流量は、例えば、１．２５×
１０⁶Ｎｍ³／ｈｒである。一方、サイクロンで捕集する
ダストの粒径を１０μｍ以上とするとサイクロン３０−
１，…，３０−ｎの外径は、１ｍφである。１．２５×
１０⁶Ｎｍ³／ｈｒの燃焼排ガスのダスト分離を、１ｍφ
のサイクロンで行う場合、必要とされるサイクロンの本
数ｎは、２４本である。従って、圧力容器２０の中に
は、２４本のサイクロン３０−１，…，３０−２４が収
納されているが、この本数は、処理するガスの流量や捕
集ダストの粒径によって異なるものであり、小型の動力
回収の場合には、１本のサイクロンでよい場合もある。

【００２２】サイクロン３０−１，…，３０−ｎによっ
て、分離されたガスは、連絡管２８から第２段目の圧力
容器５０に供給される。第２段目の圧力容器５０の内部
には、ｎ本のサイクロン６０−１，…，６０−ｎが収納
されている。サイクロン６０−１は、ダストの含まれた
ガスが流入する入口６２−１と、ダストの分離されたガ
スが流出する出口を構成する内筒６４−１と、分離され
たダストを回収する脚６６−１から構成されている。

【００２３】各サイクロン６０−１，…，６０−ｎの入
口６２−１，…，６２−ｎは、入口分配管５２に共通接
続されている。第２段目の圧力容器５０の内部は、プレ
ナム５４によって、上下２室に仕切られている。上室５
６には、各サイクロン６０−１，…，６０−ｎの内筒６
４−１，…６４−ｎが開口している。また、下室側のホ
ッパ部５７には、各サイクロン６０−１，…，６０−ｎ
の脚６６−１，…６６−ｎが開口している。

【００２４】入口分配管５２は、連絡管２８に接続され
ており、第１段目のサイクロン３０−１，…，３０−ｎ
によって分離されたガスは、入口分配管５２により分配
され、各サイクロン６０−１，…，６０−ｎに供給され
る。供給されたガスは、まだ、ダストを含んでおり、サ
イクロン６０−１，…，６０−ｎによって、さらに、ガ
スとダストに分離される。分離されたガスは、内筒６４
−１，…６４−ｎから上室５６に流出し、連絡管５８か
らガスタービン８０に供給される。

【００２５】分離されたダストは、脚６６−１，…６６
−ｎからホッパ部５７に噴出する。ホッパ部５７内のダ
ストは、ダスト排出管５９から定量排出型の冷却器７
０，仕切りバルブ７２，ダスト貯蔵タンク７４，弁７
６，灰輸送ライン７８を介して系外に取り出される。

【００２６】さらに、第１段目のサイクロン３０の脚部
側である第１段目の圧力容器２０のホッパ部２７は、ブ
ローダウン管２５を経由して、第１段目の小サイクロン
１００の入口１０２に接続されている。ホッパ部２７か
らは、サイクロン３０−１，…，３０−ｎによって分離
されたダストが噴出するが、このダストの噴出ととも
に、ガスも流出してくる。このホッパ部２７に流出した
ガスからダストを分離するために、小サイクロン１００
が使用される。

【００２７】小サイクロン１００によって分離された浄
化ガスは、小サイクロン１００の内筒１０４から流出
し、戻り管１０６を経由して第１段目のサイクロン３０
−１，…，３０−ｎの出口側である内筒３４−１，…，
３４−ｎに接続された連絡管２８に流され、第２段目の
圧力容器５０に流入する。また、小サイクロン１００に
よって分離されたダストは、小サイクロン１００の脚１
０８から噴出する。ダストは、図示しない冷却器によっ
て冷却された後、弁１１０，放出管１１２を経由して、
ガスタービン８０の後流管８２に戻される。なお、後流
管８２の後流には、脱硝装置，排熱回収器，集塵器等が
接続される。

【００２８】また、第２段目のサイクロン６０の脚部側
である第２段目の圧力容器５０のホッパ部５７は、ブロ
ーダウン管５５を経由して、小サイクロン１２０に接続
されている。ホッパ部５７からは、サイクロン６０−
１，…，６０−ｎによって分離されたダストが噴出する
が、このダストの噴出とともに、ガスも流出してくる。
このホッパ部５７に流出したガスからダストを分離する
ために、小サイクロン１２０が使用される。

【００２９】小サイクロン１２０によって分離された浄
化ガスは、小サイクロン１２０の内筒１２４から流出
し、戻り管１２６を経由して第２段目のサイクロン６０
−１，…，６０−ｎの出口側である内筒６４−１，…，
６４−ｎに接続された連絡管５８に流され、ガスタービ
ン８０の初段に流入する。また、小サイクロン１２０に
よって分離されたダストは、小サイクロン１２０の脚１
２８から噴出し、ダストは、図示しない冷却器によって
冷却された後、弁１３０，放出管１３２を経由して、ガ
スタービン８０の後流管８２に戻される。

【００３０】ここで、第１段目の小サイクロン１００に
よって分離した浄化ガスが流入すべき連絡管２８を流れ
るガスの圧力について検討してみる。

【００３１】加圧流動層燃焼装置１０によって発生した
燃焼排ガスが流れるダクト１２内の圧力を、例えば、１
０気圧（ａｔｍ）とし、第１段目の圧力容器２０内に収
納されたサイクロン３０−１，…，３０−ｎの全圧損
を、例えば、約２０００ｍｍＡｑとすると、連絡管２８
内の圧力は、（１０ａｔｍ−２０００ｍｍＡｑ）であ
る。小サイクロン１００は、その外径を２０ｃｍφとす
ると、その圧損は、４００〜５００ｍｍＡｑである。ブ
ローダウン管２５及び戻り管１０６の圧損は、約１００
ｍｍＡｑ程度であるので、圧力容器２０のホッパ部２７
の圧力は、連絡管２８内の圧力に比べて、５００〜６０
０ｍｍＡｑ程度高くないと、ホッパ部２７内のガスが、
小サイクロン１００を経て、連絡管２８に流れないこと
になる。従来の特開平４−１９３３６４号公報に記載さ
れた方式では、ホッパ部２７側の圧力をそれほど高くで
きないため、ガスタービンの初段側にガスを戻すことが
できないものであったが、本実施の形態では、サイクロ
ン３０の内筒３４の内径と脚３６の内径との関係に着目
して、ホッパ部２７側の圧力を連絡管２８側の圧力に対
し正圧となるように改善している。本実施の形態の原理
について、図２乃至図４を用いて説明する。

【００３２】図２は、本発明の一実施の形態によるガス
中の固体成分を分離するサイクロンシステムに用いるサ
イクロンの断面図であり、図３は、図２の平面図であ
る。

【００３３】サイクロン３０は、その上部は２重の円筒
形であり、外筒３３の内側に同心的に、内筒３４が固定
されている。サイクロン３０の入口３２は、図３に示す
ように、サイクロン３０の上部の接線方向に接続されて
いる。従って、入口３２より流入したガスとダストの混
合物である燃焼排ガスは、旋回流となって、サイクロン
３０の下部の脚３６方向に導かれる。サイクロン３０の
上部と下部の間は、テーパ管状のコーン部３５によって
接続されているため、旋回流の中のダストは、サイクロ
ンのコーン部壁に付着し、ガスと分離される。一方、こ
の旋回流の影響によって、内筒３４の内部の圧力は、図
中に１点鎖線Ａで示すような圧力分布を生じることにな
る。即ち、内筒３４の中央部は、圧力が低く、強い負圧
を発生し、内筒３４の管壁部で圧力が高くなる。この内
筒３４の中心部の圧力の低下により、旋回流の中のガス
は、内筒３４内に吸い上げられ、内筒３４の上端からガ
スが分離取り出されることになる。

【００３４】サイクロン３０の形状，寸法は、従来よ
り、ほぼ一義的に決まっており、図２中において、一部
破線で示す形状が従来の形状であり、実線で示す形状
が、本実施の形態による形状である。サイクロン３０の
上部の内径をＤ１、内筒３４の内径をＤ２、サイクロン
３０の上部の円筒形部の長さをＬ１、コーン部の長さを
Ｌ２、従来の脚の内径をＤ３、本実施の形態による脚の
内径をＤ４とする。従来は、それぞれ、内径Ｄ１を基準
として、次のような関係にあった。

【００３５】内筒の内径Ｄ２＝（０．５）・Ｄ１円筒の長さＬ１＝Ｄ１コーン部の長さＬ２＝３・Ｄ１脚の内径Ｄ３＝（０．３）・Ｄ１＝（０．６）・
Ｄ２即ち、脚３６の内径Ｄ３は、内筒３４の内径Ｄ２より
も、小さくなっていた。サイクロン３０の大きさは、捕
集するダストの粒径に応じて決まるものであり、捕集す
るダストの粒径を１０μｍ以上とする場合には、円筒部
の内径Ｄ１を１ｍφとし、１μｍで切る場合には、円筒
部の内径Ｄ１を２０ｃｍφとし、それ以外の寸法は、上
述の比例関係に基づいて、定めるようにしていた。これ
らは、ガスとダストを効率良く分離し、内筒からガスを
流出させ、脚からダストを流出させるようにして定めら
れていた。

【００３６】しかしながら、上述したような寸法関係に
おいては、内筒３４の出口側（図中の上部側）の圧力
は、脚３６の出口側（図中の下部側）の圧力よりも高く
なっていた。即ち、脚部の吐出圧は、内筒の吐出圧に比
べて、負圧となっていた。これを、図１の関係でみる
と、ホッパ部２７の圧力が、連絡管２８の圧力に対し
て、負圧になることに相当し、このような圧力関係で
は、小サイクロン１００で分離したガスを連絡管２８側
に流出できないことになる。これは、図２において、１
点鎖線Ａで示す圧力分布の影響があるためであり、内筒
３４の内径Ｄ２に比べて、脚３６の内径Ｄ３が小さいこ
とにより、内筒３４内の圧力の低い部分，即ち、負圧領
域が脚３６の部分まで伸びることにより、脚３６の内部
圧力が低下するためである。

【００３７】そこで、本実施の形態では、サイクロンの
形状を図２に実線で示すような形状としている。即ち、
脚３６の内径Ｄ４を内筒３４の内径Ｄ２に比べて大きく
してある。それ以外の寸法，Ｄ１，Ｄ２，Ｌ１，Ｌ２に
ついては、上述したものと同一としてある。従って、サ
イクロン３０の上部の円筒形部の外径Ｄ１に対して、脚の内径Ｄ４＝（０．６）・Ｄ１＝（１．２）・Ｄ２としてある。このような脚の形状・寸法とすることによ
り、脚３６の内径Ｄ４は、内筒３４の内径Ｄ２に比べて
大きくしてあるため、内筒３４内の圧力分布Ａの圧力の
低い部分の影響を受けることなく、内筒３４の出口側
（図中の上部側）の圧力は、脚３６の出口側（図中の下
部側）の圧力よりも低くなる。即ち、脚部の吐出圧は、
内筒の吐出圧に比べて、正圧となる。サイクロン３０の
外筒部で発生した旋回流が脚３６内の外周部からホッパ
２７に流入し、内筒３４の中心部で発生する負圧域に打
ち勝ち、ホッパ２７内が正圧となる。これを、図１の関
係でみると、ホッパ部２７の圧力が、連絡管２８の圧力
に対して、正圧になることに相当し、このような圧力関
係となることにより、小サイクロン１００で分離したガ
スを連絡管２８側に流出できるようになる。即ち、サイ
クロンの正圧発生手段として、本実施の形態では、サイ
クロンの脚径を内筒径に比べて大きくする構成を採用し
ている。

【００３８】次に、図４を用いて、サイクロンの内筒の
内径に対する脚径の内径の比（脚径／内筒径）と、サイ
クロンの脚部の圧力と内筒出口の圧力の関係について説
明する。図４は、本発明の一実施の形態によるガス中の
固体成分を分離するサイクロンシステムに用いるサイク
ロンにおける脚径／内筒径と、サイクロンの脚部の圧力
と内筒出口の圧力の関係を示すグラフである。

【００３９】図４において、縦軸は、サイクロン３０の
脚部３６の底部の圧力から内筒３４の出口の圧力を減算
したものを、サイクロン３０の全圧損で割った数値を示
している。

【００４０】従来は、脚径／内筒径は、０．６であり、
脚径は、内筒径に比べて小さくしていたため、縦軸の値
は、負の値となっていた。これは、脚部の吐出圧が、内
筒の吐出圧に比べて、負圧となっていることを示してい
る。それに対して、脚径／内筒径を１以上とすることに
より、縦軸の値は、正の値を取り得るものとなった。即
ち、脚部の吐出圧が、内筒の吐出圧に対して、正圧とな
る。

【００４１】次に、再度、図１を用いて、本発明の一実
施の形態によるガス中の固体成分を分離するサイクロン
システムの動作について説明する。

【００４２】加圧流動層燃焼装置１０は、層温度を８６
０℃、圧力１０気圧程度で運転する。ガスタービン８０
の出力を８００００ｋＷとすると、加圧流動層燃焼装置
１０によって発生する燃焼排ガスの流量は、例えば、
１．２５×１０⁶Ｎｍ³／ｈｒである。一方、サイクロン
３０で捕集するダストの粒径を１０μｍ以上にするとサ
イクロン３０の径（図２における円筒形部の内径Ｌ１）
は、１ｍφである。１．２５×１０⁶Ｎｍ³／ｈｒの燃焼
排ガスのダスト分離を、１ｍφのサイクロンで行う場
合、必要とされるサイクロンの本数ｎは、２４本であ
る。

【００４３】サイクロン３０の各部の寸法は、外筒３３
の内径Ｄ１＝１ｍφ，内筒３４の内径Ｄ２＝５０ｃｍ
φ，円筒の長さＬ１＝１ｍ，コーン部の長さＬ２＝３ｍ
であり、脚の内径Ｄ３＝６０ｃｍφとしてある。即ち、
脚径／内筒径（Ｄ３／Ｄ２）＝１．２としてある。これ
は、第１段目のサイクロン３０に接続される第１段目の
小サイクロン１００（入口流速が３０ｍ／ｓ）の圧損
（４００ｍｍＡｑ）とブローダウン管２５及び戻り管１
０６の圧損を加えた圧損（１００ｍｍＡｑ）の全圧損
（５００ｍｍＡｑ）に対して、サイクロン３０の脚底部
と内筒出口の間の圧力差を大きくするようにするためで
ある。

【００４４】以上のように構成することにより、ダクト
１２から第１段目のサイクロン３０に供給するガスを１
００％とすると、連絡管２８を流れるガス量は、９８．
５％であり、第１段目の小サイクロン１００には、１．
５％のガスが流れる。

【００４５】小サイクロン１００は、２０ｃｍφのサイ
クロンである。小サイクロン１００の入口１０２から流
入したガスの内、９７％は、内筒１０４から流出し、戻
り管１０６を経由して、連絡管２８に戻り、３％は、脚
部１０６から放出管１１２に流出する。即ち、ダクト１
２を流れるガス量の内、０．０４５％が放出管１１２か
ら放出される。

【００４６】また、小サイクロン１００の脚径／内筒径
比も、１．２としてある。これは、小サイクロン１００
の脚底部１０８の圧力が、小サイクロン１００の内筒１
０２の出口圧より高い状態となるので、小サイクロン１
００の脚底部１０８からブローダウンした場合、小サイ
クロンの上流にある第１段目サイクロン２０のホッパ２
７からのみガスを導入できる。換言すれば、小サイクロ
ン１００の内筒１０２側の出口から脚１０８へのガス逆
流の防止を図ることができる。

【００４７】さらに、小サイクロン１００の内筒１０４
に接続された戻り管１０６には、圧力差を測定する差圧
計１１４を設けてある。弁１１０を開くことで、放出管
１１２に流出するガス量は変化できる。弁１１０を全開
とすれば、戻り管１０６からガスが逆流（サイクロン内
筒の出口から本体方向にガスが流れる）する。そこで、
差圧計１１４の計測値，制御回路１１６により、弁１１
０の開度を調節し、戻り管１０６でのガスの逆流を防止
する。

【００４８】次に、２段目のサイクロン６０について説
明する。サイクロン６０で捕集するダストの粒径を１０
μｍ以上とするために、サイクロン６０の径Ｄ１は、サ
イクロン３０と同じく、１ｍφである。サイクロンの本
数ｎは、同じく、２４本である。

【００４９】サイクロン６０の各部の寸法は、内筒６４
の内径Ｄ２＝５０ｃｍφ，円筒の長さＬ１＝１ｍ，コー
ン部の長さＬ２＝３ｍであり、サイクロン３０と同じで
ある。但し、脚の内径Ｄ３＝６５ｃｍφとしてある。即
ち、脚径／内筒径（Ｄ３／Ｄ２）＝１．３としてある。
これは、第２段目のサイクロン６０に接続される第２段
目の小サイクロン１２０の圧損（４００ｍｍＡｑ）とブ
ローダウン管５５及び戻り管１２６の圧損を加えた圧損
（１００ｍｍＡｑ）の全圧損（５００ｍｍＡｑ）に対し
て、サイクロン６０の脚底部と内筒出口の間の圧力差を
大きくするようにするためである。また、２段目のサイ
クロン６０の方が、流入するガスの圧力が低下している
こと及び、２段目のサイクロン６０の方が、圧損が大き
いことを考慮して、脚径／内筒径＝１．３としてある。

【００５０】以上のように構成することにより、連絡管
２８から第２段目のサイクロン６０に供給するガスを１
００％とすると、連絡管５８を流れるガス量は、９８．
５％であり、第２段目の小サイクロン１２０には、１．
５％のガスが流れる。

【００５１】小サイクロン１２０は、２０ｃｍφのサイ
クロンである。小サイクロン１２０の入口１２２から流
入したガスの内、９７％は、内筒１２４から流出し、戻
り管１２６を経由して、連絡管５８に戻り、３％は、脚
部１２６から放出管１３２に流出する。即ち、連絡管２
８を流れるガス量の内、０．０４５％が放出管１３２か
ら放出される。

【００５２】なお、連絡管２８を流れるガス量は、ダク
ト１２を流れるガス量を１００％とすると、９９．９５
５％となっている。即ち、放出管１３２から放出される
ガス量は、ダクトを流れるガス量の０．０４４９８％で
ある。放出管１１２から放出されるガス量０．０４５％
と合わせると、放出全ガス量は、０．８９９８％とな
る。これは、脚径／内筒径＝０．６とした場合の放出全
ガス量の２．７８％に比べて、１．９％も向上すること
になる。

【００５３】また、小サイクロン１２０の脚径／内筒径
比も、１．３としてある。これは、小サイクロン１２０
の脚底部１２８の圧力が、小サイクロン１２０の内筒１
２２の出口圧より高い状態となるので、小サイクロン１
２０の脚底部１２８からブローダウンした場合、小サイ
クロンの上流にある第２段目サイクロン６０のホッパ５
７からのみガスを導入できる。換言すれば、小サイクロ
ン１２０の内筒１２４側の出口から脚１２８へのガス逆
流の防止を図ることができる。

【００５４】さらに、小サイクロン１２０の内筒１２４
に接続された戻り管１２６には、圧力差を測定する差圧
計１３４を設けてある。弁１３０を開くことで、放出管
１３２に流出するガス量は変化できる。弁１３０を全開
とすれば、戻り管１３６からガスが逆流（サイクロン内
筒の出口から本体方向にガスが流れる）する。そこで、
この差圧計１３４の計測値，制御回路１３６により、弁
１３０の開度を調節して、戻り管１０６でのガスの逆流
を防止する。

【００５５】なお、本実施の形態では、小サイクロンの
入口流速が３０ｍ／ｓの時の全圧損、ブローダウン管、
戻り管の各圧損を加算して、これに見合う圧力差を得る
ため第１段目、第２段目のサイクロンの脚径／内筒径の
比を決定したが、ブローダウン系の圧損がこれより大き
い場合、小さい場合には脚径／内筒径の比を変え圧力の
バランスをとればよい。

【００５６】なお、本発明は、高温，高圧ガスからの除
塵システムであれば、ガスタービンによる動力回収以外
の分野に適用できるものである。ガスタービンの場合に
は、１０気圧，８６０℃程度の高温，高圧ガスである
が、それよりも、圧力の低い，例えば、流動層触媒分解
装置（ＦＣＣ）で発生したガスを、膨張タービンによっ
て動力回収するシステムにも適用できる。この場合に
は、３〜５気圧，８６０℃程度の高温，高圧ガスであ
る。

【００５７】遠心力を利用したサイクロンでは、１本当
たりの処理量に限界があるため、大型化時にはマルチ化
してマルチサイクロンとしている。この場合、各サイク
ロンに同量のガス、ダストが流入すれば、各々の集塵効
率は単一のサイクロンと同じになる。しかし、現実に
は、入口配管の曲がり等による影響を受けて、各サイク
ロンには同量のガス、ダストは流入しない。その結果、
各サイクロン間の脚底部にはガスの迂回が起こり、全体
の集塵効率は低下する。小サイクロンを用いるブローダ
ウンは、各サイクロンの脚からガスを引き抜くものであ
り、マルチサイクロンにおいては、効率低下を防止し得
るものとなる。また、シングルサイクロンにおいても、
小サイクロンを用いるブローダウンは、効率向上に寄与
するものである。

【００５８】本実施の形態によれば、ガス中の固体成分
を分離するサイクロンシステムにおけるガスの回収効率
を向上できる。

【００５９】第１段および第２段のサイクロンに、１ｍ
φのサイクロンを２４本づつ用い、第１段目のサイクロ
ンの脚径／内筒径比を１．２とし、第２段目のサイクロ
ンの脚径／内筒径比を１．３とし、第１段目のサイクロ
ンの脚から２０ｃｍφの第１段目の小サイクロンの入口
に接続し、分離したガスを内筒から第１段目のサイクロ
ンの出口側に戻し、また、第２段目のサイクロンの脚か
ら２０ｃｍφの第２段目の小サイクロンの入口に接続
し、分離したガスを内筒から第２段目のサイクロンの出
口側に戻す構成とすることにより、ガスの回収率を１．
９％向上できる。

【００６０】また、第１段および第２段の小サイクロン
の脚径を内筒径よりも大きくすることにより、小サイク
ロンの出口側から脚へのガスの逆流を防止できる。即
ち、各小サイクロンの脚底部の圧力が、小サイクロンの
出口圧より高い状態となるので、小サイクロンの脚底部
からブローダウンした場合、各小サイクロンの上流にあ
る第１段目、第２段目のサイクロンのホッパからのみガ
スを導入できる。

【００６１】また、小サイクロンの戻り管の差圧を測定
し、内筒側の圧が高い間は、ガスの逆流は起こっていな
いと判断でき、ブローダウン量はこの圧力を基準にして
監視可能となる。

【００６２】次に、図５及び図６を用いて、本発明の他
の実施の形態によるガス中の固体成分を分離するサイク
ロンシステムに用いるサイクロンについて説明する。図
５は、本発明の他の実施の形態によるガス中の固体成分
を分離するサイクロンシステムに用いるサイクロンの断
面図であり、図６は、図５の平面図である。

【００６３】なお、本発明の他の実施の形態によるガス
中の固体成分を分離するサイクロンシステムの全体構成
については、図１に示した構成と同様である。

【００６４】サイクロン３０は、その上部は２重の円筒
形であり、外筒３３の内側に同心的に、内筒３４が固定
されている。サイクロン３０の入口３２は、図６に示す
ように、サイクロン３０の上部の接線方向に接続されて
いる。従って、入口３２より流入したガスとダストの混
合物である燃焼排ガスは、旋回流となって、サイクロン
３０の下部の脚３６方向に導かれる。サイクロン３０の
上部と下部の間は、コーン部によって接続されているた
め、旋回流の中のダストは、サイクロンのコーン部壁に
付着し、ガスと分離される。一方、この旋回流の影響に
よって、内筒３４の内部の圧力は、中央部が圧力が低
く、強い負圧を発生し、内筒３４の管壁部で高くなる。
この内筒３４の中心部の圧力の低下により、旋回流の中
のガスは、内筒３４内に吸い上げられ、内筒３４の上端
からガスが分離取り出されることになる。

【００６５】サイクロン３０の上部の内径をＤ１、内筒
３４の内径Ｄ２、サイクロン３０の上部の円筒形部の長
さをＬ１、コーン部部の長さをＬ２、脚の内径をＤ５と
する。各部のサイズは、それぞれ、内径Ｄ１を基準とし
て、次のような関係としている。

【００６６】内筒の内径Ｄ２＝（０．５）・Ｄ１円筒の長さＬ１＝Ｄ１コーン部の長さＬ２＝３・Ｄ１脚の内径Ｄ５＝（０．３）・Ｄ１即ち、脚３６の内径Ｄ５は、内筒３４の内径Ｄ２より
も、小さくなっており、このままでは、内筒３４の出口
側（図中の上部側）の圧力は、脚３６の出口側（図中の
下部側）の圧力よりも高くなり、脚部の吐出圧は、内筒
の吐出圧に比べて、負圧となる。

【００６７】そこで、本実施の形態による正圧発生手段
としては、内筒３４の内部に隔壁３８Ａ，３８Ｂを設け
ている。隔壁３８Ａ，３８Ｂは、互いに直交する長方形
の板であり、内筒３４の軸方向に延在している。かかる
構成とすることにより、内筒３４内に流入する旋回流の
旋回を停止させることができ、内筒３４の出口側（図中
の上部側）の圧力は、脚３６の出口側（図中の下部側）
の圧力よりも低くなる。即ち、脚部の吐出圧は、内筒の
吐出圧に比べて、正圧となる。これを、図１の関係でみ
ると、ホッパ部２７の圧力が、連絡管２８の圧力に対し
て、正圧になることに相当し、このような圧力関係とな
ることにより、小サイクロン１００で分離したガスを連
絡管２８側に流出できるようになる。

【００６８】なお、以上の例では、２枚の隔壁を十字型
にクロスさせて内筒に取り付けているが、サイクロンの
外径に応じては、１枚の隔壁にすることもできる。特
に、内筒内に設けた隔壁は、圧力の損失やダストの付着
による流路の縮小の問題があるので、サイクロンの外径
が小さい場合には、１枚の隔壁とする必要がある。また
は、隔壁は、２枚のままとして、その内筒の軸方向の全
長を短くしてもよい。

【００６９】また、隔壁に代えて、ダストトラップの中
心軸（同心軸）に円錐物を挿入する方法も採用できる。

【００７０】本実施の形態によれば、ガス中の固体成分
を分離するサイクロンシステムにおけるガスの回収効率
を向上できる。

【００７１】ここで、正圧発生手段としては、サイクロ
ンの内筒内に隔壁を設けることにより、サイクロンの脚
部側のホッパから小サイクロンにガスを流入し、分離し
たガスをサイクロンの出口側に回収することができる。

【００７２】次に、図７を用いて、本発明の第３の実施
の形態によるガス中の固体成分を分離するサイクロンシ
ステムについて説明する。図７は、本発明の第３の実施
の形態によるガス中の固体成分を分離するサイクロンシ
ステムの全体構成図である。

【００７３】ガス流れに直列に、第１段目及び第２段目
のサイクロンを配置したサイクロンシステムでは、後流
側サイクロンほど流入するダスト粒子径が小さく、サイ
クロン入口と内部、出口及び脚内でのダストの付着、閉
塞が問題となる。特に、サイクロンを高温、高圧で運転
していると、ガス流れの乱れた部分（淀み部、渦流部）
には、微細なダストが付着あるいは固着し、サイクロン
圧損が増加する。

【００７４】そこで、本実施の形態では、サイクロンの
入口と内部、出口での付着、閉塞を検知するため、第２
段目のサイクロンの入口，出口間の差圧を測定する。差
圧が上昇した場合は第２段目のサイクロンの入口配管
に、サイクロンの分離限界径以上の粒子径、好ましくは
５倍以上の粒子径を持つ固体（石灰石、ケイ砂、第１段
目サイクロンで捕集したダスト等）を供給し、入口と内
部の付着物を剥離するようにしている。なお、分離限界
径以上の粒子径とは、換言すると、サイクロンによって
捕集可能な粒子径ということである。

【００７５】以下に、図７に示すサイクロンシステムの
構成・動作について説明するが、図１と同一符号は、同
一部分を示している。また、図１で説明したのと重複す
る説明は省略する。

【００７６】本実施の形態においては、第２段目のサイ
クロン６０の入口の連絡管２８の内部の圧力を取り出す
圧力取出管１５０Ａが接続されている。また、第２段目
のサイクロン６０の出口の連絡管５８の内部の圧力を取
り出す圧力取出管１５０Ｂが接続されている。圧力取出
管１５０Ａ及び圧力取出管１５０Ｂは、それぞれ、差圧
発信器１５２に接続されており、差圧発信器１５２によ
って、第２段目のサイクロン６０の入口と出口の間の圧
力差を検出し、サイクロン内の付着状況を監視するよう
にしている。

【００７７】さらに、第２段目のサイクロン６０の入口
には、固体供給管１５４が開孔接続されている。固体供
給管１５４には、バルブ１５６を介して、固体を一定量
で供給する定量供給器１５８が接続されている。定量供
給器１５８の上流には、固体１６２を入れておく固体貯
蔵容器１６０が接続されている。固体貯蔵容器１６０の
上流には、固体の入れ口を閉止するバルブ１６４が設け
られている。以上によって、固体供給系を構成してい
る。

【００７８】制御回路１６６は、差圧発信器１５２の差
圧検出信号を監視しながら、圧損上昇時には、バルブ１
５４を開いて、固体１６２を一立方米当たり２ｇ供給す
るようにしている。

【００７９】これにより、付着物は剥離でき、上昇して
いた圧力は低下させることができる。

【００８０】なお、図７の固体貯蔵容器には、固体を充
填した後、加圧するライン、あるいは充填時に減圧する
ライン等は省略してある。

【００８１】固体としては、平均粒子径で０．５ｍｍの
砂を用いたが、これに限定されるものではなく、使用粒
子の径はサイクロンで捕集可能なものならよい。即ち、
サイクロンの分離限界径以上の粒子径、好ましくは５倍
以上の粒子径を持つ固体を用いることができる。固体と
しては、プラントで使用する石灰石、砂、第１段目のサ
イクロンで捕集した物等が利用できる。

【００８２】なお、第２段目のサイクロンの上流にある
第１段目のサイクロンの脚部から、何れか１本のサイク
ロンに系外よりガスを導入して捕集ダストを飛散させ、
第２段目サイクロンに流入する方法も付着物の剥離に有
効である。この方法は微細なダストも飛散するため、剥
離効果は多少劣るが、付着量が少ない場合には有用であ
る。また、脚部からのダスト飛散によって、出口の付着
物は剥離される。

【００８３】本実施の形態によれば、ガス中の固体成分
を分離するサイクロンシステムにおけるガスの回収効率
を向上できる。

【００８４】また、サイクロン内に付着したダストを剥
離し、閉塞を防止することができる。

【００８５】次に、図８を用いて、本発明の第４の実施
の形態によるガス中の固体成分を分離するサイクロンシ
ステムについて説明する。図８は、本発明の第４の実施
の形態によるガス中の固体成分を分離するサイクロンシ
ステムの全体構成図である。

【００８６】サイクロンの脚内のダスト付着が進行し、
脚内が閉塞すると、サイクロンに流入したダストはすべ
て後流に排出される。そこで、本実施の形態では、サイ
クロンの出口のダスト濃度を計測して検知し、小サイク
ロンのブローダウン量を最大まで増加し、脚内の下降流
れを強化し、閉塞物を除去するようにしている。また、
閉塞除去ができない場合は、運転を停止する。

【００８７】以下に、図８に示すサイクロンシステムの
構成・動作について説明するが、図１と同一符号は、同
一部分を示している。また、図１で説明したのと重複す
る説明は省略する。

【００８８】本実施の形態では、ガスタービン入口に
は、抽気管１７０が接続され、ダストの一部を抽出する
ようにしている。抽気管１７０の途中には、ストップバ
ルブ１７２を設け、ダスト濃度の計測時のみ、ストップ
バルブ１７２を開くようにしている。さらに、抽気管１
７０には、絞り１７４を設けている。ガスタービン８０
の入口部におけるガスの圧力は、１０気圧程度と高いた
め、この圧力を絞り１７４によりほぼ大気圧まで低下さ
せるようにする。絞り１７４は、高温下でのダスト摩耗
を考慮して、セラミック製としている。さらに、流量調
節弁１７６を設け、流量を調節する。

【００８９】一方、抽気したガスを希釈するため、浄化
空気１７８が導入され、流量計１８０によって、浄化空
気１７８の流量を調整する。浄化空気はその量を計測し
て、抽気ガス量の１００倍になるように調節してある。
また、浄化空気は、抽気ガスを冷却するにも利用する。

【００９０】流量調節弁１７６によって、流量を調節さ
れたガスは、浄化空気１７８によって希釈され、ダスト
計測器１８２に導入され、ダスト濃度が計測される。計
測されたダストは、ガス排出管１８４から放出される。

【００９１】また、計測されたダスト濃度は、信号変換
器１８５によって電気信号に変換された後、制御回路１
８６に送られる。制御回路１８６は、計測したダスト濃
度が、規定値以上になると、第２段目の小サイクロン１
２０の脚１２８からのガス抜き出し量を弁１３０によっ
て増加し、ブローダウン量の増加により第２段目のサイ
クロン６０の効率向上、及び脚部の閉塞除去を図ってい
る。

【００９２】本実施の形態によれば、サイクロンシステ
ムにおけるガスの回収効率を向上できる。

【００９３】また、ガスタービンの入口のダスト濃度を
計測し、ダスト濃度が高くなると、第２段目の小サイク
ロンの脚からのガス抜き出し量を増加し、ブローダウン
量の増加により第２段目のサイクロンの効率向上、及び
脚部の閉塞除去を行える。

【００９４】次に、図９を用いて、本発明の第５の実施
の形態によるガス中の固体成分を分離するサイクロンシ
ステムについて説明する。図９は、本発明の第５の実施
の形態によるガス中の固体成分を分離するサイクロンシ
ステムの全体構成図である。

【００９５】図１，図７，図８と同一符号は、同一部分
を示し、その構成・動作については、図１，図７，図８
にて説明したものと同じであり、その詳細な説明は省略
するが、第１段目のサイクロン３０の出口側に、第２段
目のサイクロン６０が縦列接続されている。サイクロン
３０，６０は、入口３２，６２より流入したガスを旋回
させ、このガス中に含まれる固体成分を遠心力により分
離して脚部３６，６６側から噴出し、固体成分の除去さ
れたガスを内筒３４，６４側から取り出す。

【００９６】第１段目の小サイクロン１００は、第１段
目のサイクロン３０の脚部３６側から噴出するガスをそ
の入口１０２より導入し、導入したガスを旋回させて、
このガス中に含まれる固体成分を遠心力により分離して
脚部１０８から噴出させ、固体成分の除去されたガスを
内筒１０４側から取り出して第１段目のサイクロン３０
の内筒３４側から取り出されたガスに合流回収する。第
２段目の小サイクロン１２０も、第２段目のサイクロン
６０に並列接続されている。サイクロン３０，６０の脚
径をサイクロン３０，６０の内筒径よりも大きくして、
サイクロンの内筒の出口圧に対して脚の出口圧を正圧と
するようにしている。

【００９７】複数本（ｎ本）のサイクロン３０−１，
…，３０−ｎを圧力容器２０内に収納したマルチサイク
ロンでは、各サイクロンで捕集したダストをホッパ部２
７に集めてダスト排出管２９から抜き出している。一定
運転時の排出は安定であっても、負荷変化時，すなわ
ち，１００％の負荷で運転している時の圧力に対し、負
荷を５０％に低下する時には系全体が減圧され、ダスト
を排出する排出管２９の下に接続される機器（冷却器、
ダスト貯蔵タンク等）からガスとダストの逆流が発生
し、ホッパ部２７の底部の側壁部でダストがブリッジン
グする。放置するとダスト排出管２９が詰まるので、負
荷変化時には、第１段目のパージ供給管１９０から圧縮
ガスをホッパ部２７の底部の側壁部に噴出して、負荷変
化時での排出管の閉塞を防止できる。

【００９８】また、同様にして、負荷変化時には、第２
段目のパージ供給管１９２から圧縮ガスをホッパ部５７
の底部の側壁部に噴出して、負荷変化時での排出管の閉
塞を防止できる。

【００９９】さらに、ダストによるサイクロン３０，６
０内のダスト付着，閉塞トラブルは、特に、高温，高圧
で運転するプラントの起動，停止時に起こりやすい。そ
の理由は、起動時にはサイクロン等の壁は冷えており、
燃焼排ガス中の水分が壁に凝縮して、ここにダストが付
着するためである。これを防止するため、第１段目のサ
イクロン３０の上流側のダクト１２の途中からドライガ
ス２００を供給して、水分の分圧を下げる。

【０１００】また、同様にして、運転停止時にも、水分
等の凝縮を防止するために、第１段目のサイクロン３０
の上流側のダクト１２の途中からドライガス２００を供
給して、水分の分圧を下げる。

【０１０１】なお、ドライガスとしては、例えば、コン
プレッサで圧縮された空気を使用する。

【０１０２】本実施の形態によれば、ガス中の固体成分
を分離するサイクロンシステムにおけるガスの回収効率
を向上できる。

【０１０３】また、負荷変化時には、パージ供給管から
圧縮ガスをホッパ部の底部の側壁部に噴出して、負荷変
化時での排出管の閉塞を防止できる。

【０１０４】また、運転起動時や停止時には、サイクロ
ンの上流側からドライガスを供給して、水分の分圧を下
げ、水分等の凝縮防止を防止できる。

【０１０５】

【発明の効果】本発明によれば、ガス中の固体成分を分
離するサイクロンシステムにおけるガスの回収効率を向
上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるガス中の固体成分
を分離するサイクロンシステムの全体構成図である。

【図２】本発明の一実施の形態によるガス中の固体成分
を分離するサイクロンシステムに用いるサイクロンの断
面図である。

【図３】図２の平面図である。

【図４】本発明の一実施の形態によるガス中の固体成分
を分離するサイクロンシステムに用いるサイクロンにお
ける脚径／内筒径と、サイクロンの脚部の圧力と内筒出
口の圧力の関係を示すグラフである。

【図５】本発明の他の実施の形態によるガス中の固体成
分を分離するサイクロンシステムに用いるサイクロンの
断面図である。

【図６】図５の平面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態によるガス中の固体
成分を分離するサイクロンシステムに用いるサイクロン
の断面図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態によるガス中の固体
成分を分離するサイクロンシステムに用いるサイクロン
の断面図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態によるガス中の固体
成分を分離するサイクロンシステムに用いるサイクロン
の断面図である。

【符号の説明】

１０…加圧流動層燃焼装置１２…ダクト２０…第１段目の圧力容器２２，５２…入口分配管２４，５４…プレナム２６，５６…上室２７，５７…ホッパ部２８，５８…連絡管２９，５９…ダスト排出管３０−１，…，３０−ｎ…第１段目のサイクロン３２−１，…，３２−ｎ，６２−１，…，６２−ｎ…入
口３４−１，…３４−ｎ，６４−１，…６４−ｎ…内筒３６−１，…３６−ｎ，６６−１，…，６６−ｎ…脚４０，７０…冷却器４２，７２…仕切りバルブ４４，７４…ダスト貯蔵タンク４６，７６…弁４８，７８…灰輸送ライン５０…第２段目の圧力容器６０−１，…，６０−ｎ…第２段目のサイクロン８０…ガスタービン８２…後流管１００，１２０…小サイクロン１０２，１２２…入口１０４，１２４…内筒１０６，１２６…戻り管１０８，１２８…脚１１０，１３０…弁１１２，１３２…放出管１１４，１３４…差圧計１１６，１３６…制御回路１５０Ａ，１５０Ｂ…圧力取出管１５２…差圧発信器１５４…固体供給管１５６，１６４…バルブ１５８…定量供給器１６０…固体貯蔵容器１６２…固体１６６…制御回路１７０…抽気管１７２…ストップバルブ１７４…絞り１７６…流量調節弁１８０…流量計１８２…ダスト計測器１８４…ガス排出管１８６…制御回路１９０，１９２…パージ供給管２００…ドライガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者折田久幸茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者稲田徹茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者川部隆平茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者岡崎輝幸茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者池内和雄茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者倉本正治広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内 (72)発明者西村定男広島県広島市中区小町４番33号中国電力株式会社内 (72)発明者平根雅美広島県広島市中区小町４番33号中国電力株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス搬送経路の途中に設けられ、該ガス
を一つ或いは複数個のサイクロンに導入して該ガスに含
まれる固体成分を遠心力によって分離するようにしたサ
イクロンシステムにおいて、前記固体成分が分離排出さ
れるサイクロン脚部の出口圧を固体成分が除去されたガ
スが排出されるサイクロン内筒の出口圧よりも高くする
手段を設け、これにより前記サイクロン脚部から固体成
分とともに流出したガスを前記サイクロン内筒からでた
ガスの流れに合流させることができるようにしたことを
特徴とするガス中の固体成分を分離するサイクロンシス
テム。
【請求項２】請求項１記載のガス中の固体成分を分離
するサイクロンシステムにおいて、前記サイクロン脚部の直径を該サイクロン内筒の直径よ
りも大きくし、これにより該脚部の出口圧を該内筒の出
口圧よりも高くしたことを特徴とするガス中の固体成分
を分離するサイクロンシステム。
【請求項３】請求項１記載のガス中の固体成分を分離
するサイクロンシステムにおいて、前記サイクロン内筒を旋回流となって流れるガスを非旋
回流に変える手段を設け、これにより、該脚部の出口圧
を該内筒の出口圧よりも高くしたことを特徴とするガス
中の固体成分を分離するサイクロンシステム。
【請求項４】請求項３記載のガス中の固体成分を分離
するサイクロンシステムにおいて、前記サイクロンにおける内筒の中に旋回阻止用の隔壁を
設けたことを特徴とするガス中の固体成分を分離するサ
イクロンシステム。
【請求項５】請求項１記載のガス中の固体成分を分離
するサイクロンシステムにおいて、一つ或いは複数個の前記サイクロンを収納する圧力容器
を備え、該圧力容器をサイクロン内筒の出口を有する上
室とサイクロン脚部の出口を有するホッパ部とに仕切
り、該ホッパ部に流出したガスを前記サイクロンを出た
ガスが流れるガス搬送経路に戻すホッパ内ガス戻り管を
設けたことを特徴とするガス中の固体成分を分離するサ
イクロンシステム。
【請求項６】請求項１記載のガス中の固体成分を分離
するサイクロンシステムにおいて、前記サイクロンを同一の複数個のサイクロンによって構
成されたマルチサイクロンとしたことを特徴とするガス
中の固体成分を分離するサイクロンシステム。
【請求項７】請求項５記載のガス中の固体成分を分離
するサイクロンシステムにおいて、前記ホッパ内ガス戻り管の途中にガス中の固体成分を分
離する小サイクロンを設けたことを特徴とするガス中の
固体成分を分離するサイクロンシステム。
【請求項８】請求項７記載のガス中の固体成分を分離
するサイクロンシステムにおいて、前記ホッパ内ガス戻り管の途中に設けた小サイクロンに
おける脚部出口圧と内筒出口圧との関係を、前記圧力容
器内に収納されたサイクロンの脚部出口圧と内筒出口圧
との関係を同じくしたことを特徴とするガス中の固体成
分を分離するサイクロンシステム。
【請求項９】請求項１記載のガス中の固体成分を分離
するサイクロンシステムをガス搬送方向に複数個備え、前段の第１段目のサイクロンシステムにおいてホッパ部
から引き出されたガスを後段の第２段目のサイクロンシ
ステムにガスが導入される前のガス搬送経路に戻すよう
にしたことを特徴とするガス中の固体成分を分離するサ
イクロンシステム。
【請求項１０】請求項９記載のガス中の固体成分を分
離するサイクロンシステムにおいて、第１段目のサイクロンの脚部出口圧／内筒出口圧の比率
よりも第２段目のサイクロンの脚部出口圧／内筒出口圧
の比率を高くしたことを特徴とするガス中の固体成分を
分離するサイクロンシステム。
【請求項１１】加圧流動層燃焼装置から出た石炭燃焼
ガスをガス搬送経路を通してガスタービンに導入して発
電を行う発電プラントにおいて、前記ガス搬送経路にマ
ルチサイクロンを複数段にわたって直列に設け、前段の
第１段目のマルチサイクロンにおける脚部出口圧／内筒
出口圧の比率を１以上にし、後段の第１段目以降のマル
チサイクロンにおける脚部出口圧／内筒出口圧の比率を
前段のマルチサイクロンにおける脚部出口圧／内筒出口
圧の比率よりも高くし、各マルチサイクロンにはサイク
ロン脚部から流出したガスを引き出して固体成分を分離
する小サイクロンを設け、該小サイクロンによって固体
成分が分離されたガスを前記ガス搬送経路に戻す管を設
け、該小サイクロンにおいて固体成分とともに流出した
ガスを前記ガスタービンから排出されたガスが流れる経
路に戻すようにしたことを特徴とする加圧流動層発電プ
ラント。
【請求項１２】請求項１１記載の加圧流動層発電プラ
ントにおいて、前記マルチサイクロンを圧力容器に収納し、該圧力容器
内をサイクロン内筒の出口を有する上室とサイクロン脚
部の出口を有するホッパ部とに仕切り、該ホッパ部に流
出したガスを引き出して前記小サイクロンによって固体
成分を分離するようにし、前記ホッパ部には底に溜まっ
た固体成分を系外に輸送するラインを接続したことを特
徴とする加圧流動層発電プラント。