JPS6031794Y2 - cyclone separator - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はサイクロン本体および連続ダクトでの圧損を少
なくしつつ、粉粒体を効率良く分離し得る様にしたサイ
クロン分離器に関するものである。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a cyclone separator that can efficiently separate powder and granular materials while reducing pressure loss in the cyclone body and continuous duct.

サイクロン分離器は気流から粉粒体を分離する用途に産
業界で広く利用されており、一例として熱風或いは冷風
により粉粒体を加熱或いは冷却するための気体との多段
式熱交換装置として利用する場合につき説明する。Cyclone separators are widely used in industry to separate powder and granules from airflow, and for example, are used as multistage heat exchange devices with gas to heat or cool powder and granules using hot or cold air. I will explain each case.

セメント原料粉末や水酸化アルミニウム粉末等を焼成処
理する場合、焼成を効果的に実施する為に前記粉末を浮
遊状態で予熱してから焼成炉に供給しており、上記予熱
の為に多段式熱交換装置が利用されている。When firing cement raw material powder, aluminum hydroxide powder, etc., in order to perform firing effectively, the powder is preheated in a suspended state before being supplied to the firing furnace. Exchange equipment is used.

また水酸化アルミニウムの焙焼によって生皮したアルミ
ナを冷却する為に、アルミナ保育熱を多段式熱交換装置
によって回収する方法もある。There is also a method of recovering alumina incubation heat using a multi-stage heat exchanger in order to cool alumina rawhide by roasting aluminum hydroxide.

たとえば第１図はセメント原料の予熱、焼成手順を示す
概念図で、図中の実線矢印は熱風の流れ、破線矢印は原
料粉末の流れを示す。For example, FIG. 1 is a conceptual diagram showing a procedure for preheating and firing cement raw materials, in which solid arrows indicate the flow of hot air and dashed arrows indicate the flow of raw material powder.

装置の概要は、熱交換装置１、仮焼炉２、ロータリーキ
ルン等の焼成炉８及びクリンカー冷却機４からなり、原
料投入シュート５から投入されたセメント原料粉末は、
熱交換装置１の第１サイクロンＣ１、第２サイクロンＣ
２、第３サイクロンＣ３を降下し、この間、熱風誘引通
風機７によって吸引されサイクロンＣおよびダクト８内
を上昇する熱風によって所望温度に予熱される。The outline of the device consists of a heat exchange device 1, a calcining furnace 2, a calcining furnace 8 such as a rotary kiln, and a clinker cooler 4, and the cement raw material powder input from the raw material input chute 5 is
First cyclone C1 and second cyclone C of heat exchange device 1
2. It descends through the third cyclone C3, and during this time it is preheated to a desired temperature by the hot air sucked in by the hot air induced draft fan 7 and rising inside the cyclone C and the duct 8.

そして予熱された原料粉末は、第３サイクロンＣ３から
シュートを通して仮焼炉２へ導入され、クリンカー冷却
機４からの熱風とバーナ６による燃焼熱によって仮焼さ
れる。The preheated raw material powder is then introduced from the third cyclone C3 through a chute into the calcining furnace 2, where it is calcined by hot air from the clinker cooler 4 and combustion heat from the burner 6.

仮焼された原料粉末は熱風と共に第４段サイクロンＣ１
に導入されるが、仮焼原料はシュートを通して焼成炉３
に入り、熱風は分離されダクト８ｄを通して第３サイク
ロンＣ３方向に上昇する。The calcined raw material powder is passed through the fourth stage cyclone C1 along with hot air.
The calcined raw materials are introduced into the calcining furnace 3 through the chute.
The hot air is separated and ascends toward the third cyclone C3 through the duct 8d.

焼成炉３に入った仮焼原料粉末は、焼成を受けてクリン
カーとなり、クリンカー冷却機４で冷却される。The calcining raw material powder that has entered the firing furnace 3 undergoes firing to become clinker, and is cooled by a clinker cooler 4.

この種の設備における熱交換装置に使用されるサイクロ
ンＣとしては、第２図（連結例を示す概略正面図）、第
３図（概略横断面図）及び第４図（概略縦断面図）に示
す様な構造のものが最も汎用されている。The cyclone C used in the heat exchange device in this type of equipment is shown in Fig. 2 (schematic front view showing an example of connection), Fig. 3 (schematic cross-sectional view), and Fig. 4 (schematic longitudinal sectional view). The structure shown is the most commonly used.

原料粉末は、図示しない輸送設備から投入シュート５を
経てダクト８ｂ内に装入され、ダクト内を上昇する熱風
に乗って予熱されながら上側のサイクロンＣ１に至る。The raw material powder is charged into the duct 8b from a transport facility (not shown) via the charging chute 5, and is preheated by hot air rising inside the duct before reaching the upper cyclone C1.

そしてサイクロンＣ１内では図の様な旋回流を形成する
から、粉粒体は遠心力によって分離され、ホッパー９の
内壁に沿って沈下し、下部の開口から取出される。Since a swirling flow as shown in the figure is formed in the cyclone C1, the powder and granules are separated by centrifugal force, sink along the inner wall of the hopper 9, and are taken out from the opening at the bottom.

他方、熱風は内壁に沿って渦巻流を形成しつつ下降する
が、ホッパーの底部に至った熱風は反転して中心流を形
成して上昇腰排出ダクト１０を通して排出される。On the other hand, the hot air descends while forming a swirling flow along the inner wall, but the hot air that reaches the bottom of the hopper is reversed to form a central flow and is discharged through the ascending discharge duct 10.

また、上記の如く沈下した粉粒体はその下側のダクト８
Ｃ内の上昇熱風に合流され、以下同様にして予熱が繰り
返されて順次高温になっていく。In addition, the powder and granules that have settled as described above are removed from the duct 8 below.
It is joined by the rising hot air in C, and preheating is repeated in the same manner, gradually increasing the temperature.

ところでこの様な熱交換装置では熱風の通過による圧損
が相当大きく、吸引能力のかなり大きな誘引通風機を使
用する必要があり、省エネルギーの観点から圧損を極力
少なくすることが望まれる。However, in such a heat exchange device, the pressure loss due to the passage of hot air is quite large, and it is necessary to use an induced draft fan with a considerably large suction capacity.From the viewpoint of energy saving, it is desirable to reduce the pressure loss as much as possible.

そこで本考案者等はまず圧損を高めている原因を究明す
べく検討したところ、サイクロンＣの構造上の欠陥が１
つの原因になっていることをつきとめた。Therefore, the inventors of the present invention first investigated the cause of the increase in pressure loss, and found that the structural defect of Cyclone C was one of the causes.
I found out that this was the cause.

即ち第３，４図の様な構造のサイクロンＣでは、第３図
の矢印で示した如く、サイクロン内でのひとまわりして
きた熱風が入口部における新たな熱風流に対して斜方向
から吹きつけられる結果、ダクト８からの流入熱風がサ
イクロン周壁側に押し流される様な所謂縮流現象が生じ
る。In other words, in cyclone C with the structure shown in Figures 3 and 4, the hot air that has gone around the cyclone blows obliquely against the new hot air flow at the inlet, as shown by the arrow in Figure 3. As a result, a so-called contraction phenomenon occurs in which the hot air flowing in from the duct 8 is swept away toward the cyclone peripheral wall.

この様な流線が生じると、周壁部では入口ダクト８部分
よりも熱風流が増速し、これに伴って周壁面との摩擦に
よる圧損が増大していることが確認された。It has been confirmed that when such streamlines occur, the speed of the hot air flow increases at the peripheral wall portion compared to the inlet duct 8 portion, and the pressure loss due to friction with the peripheral wall surface increases accordingly.

従って前記縮流現象を防止すれば、サイクロン部分での
圧損を相当低減できると考えられる。Therefore, it is thought that if the above-mentioned flow contraction phenomenon is prevented, the pressure loss in the cyclone portion can be considerably reduced.

本考案は上記の知見を基に鋭意研究の結果なされたもの
であって、その構成とは、入口ダクトが外筒の上部へ接
線状又は渦巻状に接続するサイクロン分離器において、
入口ダクトのサイクロン中心側々壁のはＳ′延長線上に
サイクロン内部への突出した案内羽根を設けると共に、
該案内羽根の幅をサイクロン外筒半径の１１１０及至３
／１０とするところに要旨が存在する。The present invention was made as a result of intensive research based on the above knowledge, and its configuration is a cyclone separator in which the inlet duct is connected to the upper part of the outer cylinder in a tangential or spiral manner.
The side walls of the cyclone center of the inlet duct are provided with guide vanes that protrude into the cyclone on the extension line S', and
The width of the guide vane is 1110 to 3 of the radius of the cyclone outer cylinder.
There is a gist in making /10.

以下実施例たる図面に基づいて本考案の構成及び作用効
果を説明するが、下記は代表例であって本考案を限定す
る性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し１得る
範囲でサイクロンやダクトの形状・構造、連結手段或は
案内羽根の形状や取付手段等を適宜変更する事はすべて
本考案の範囲に含まれる。The configuration and effects of the present invention will be explained below based on the drawings, which are examples. However, the following are representative examples and do not limit the present invention. It is within the scope of the present invention to appropriately change the shape and structure of the cyclone and duct, the shape and attachment means of the connecting means or guide vanes, etc.

第５，６及び７図は本考案によるサイクロンＣを例示す
る図で夫々記載順序に従って一部破断見取り図、概略横
断面図及び概略縦断面図である。Figures 5, 6 and 7 are diagrams illustrating the cyclone C according to the present invention, and are a partially cutaway diagram, a schematic cross-sectional view, and a schematic vertical cross-sectional view, respectively, in the order of description.

即ち入口ダクト８のサイクロン中心側側壁のほぼ延長線
方向にサイクロン内部へ突出して案内羽根１２が設けら
れている。That is, the guide vanes 12 are provided so as to protrude into the cyclone in substantially the direction of the extension of the side wall of the inlet duct 8 on the cyclone center side.

従って入口ダクト８からサイクロンＣ内に入った熱風の
旋回流は、第６図に示す如くサイクロンＣを１回転して
入口ダクト８側に戻ってきたときに案内羽根１２に当っ
て流れ方向が規制され、入口ダクト８からの熱風流とほ
ぼ平行の旋回流が形成される。Therefore, the swirling flow of hot air that enters the cyclone C from the inlet duct 8 makes one rotation of the cyclone C and returns to the inlet duct 8 side as shown in FIG. A swirling flow that is substantially parallel to the hot air flow from the inlet duct 8 is formed.

従ってサイクロン入口部での縮流現象が抑制され、その
結果サイクロン内壁面での旋回流速が高められないので
サイクロンＣ部分における圧損を効果的に低減すること
ができる。Therefore, the flow contraction phenomenon at the cyclone inlet is suppressed, and as a result, the swirling flow velocity at the cyclone inner wall surface is not increased, so that the pressure loss in the cyclone C portion can be effectively reduced.

また、この種多段式熱交換装置に適用される場合には、
サイクロンを連設するダクトの圧損が接置全体での圧損
の約半分を占めるが、サイクロンに案内羽根を設置する
ことにより、排出ダクト１０部分においても残存旋回流
の螺旋角が大きくなり、壁面流速の低下に伴って圧損が
低下するため装置全体の圧損低下に大きく貢献する。In addition, when applied to this type of multi-stage heat exchange equipment,
The pressure loss in the duct in which the cyclone is connected accounts for about half of the pressure loss in the entire installation, but by installing guide vanes in the cyclone, the helical angle of the residual swirling flow becomes large even in the 10 part of the discharge duct, and the wall surface velocity increases. As the pressure drop decreases as the

これら案内羽根を設置することによる熱交換装置での圧
損低下は、熱交換装置を一定の処理能力で運転する場合
には、誘引通風機駆動用の動力消費の低減をもたらす。The reduction in pressure drop in the heat exchange device due to the installation of these guide vanes results in a reduction in power consumption for driving the induced draft when the heat exchange device is operated at a constant throughput.

逆に、熱交換装置での圧損を同程度にして運転する場合
には、誘引通風機の処理風量が充分であれば、熱交換装
置での処理能力を増大することが出来、これに伴って熱
効率も向上する。Conversely, when operating with the same pressure drop in the heat exchange equipment, if the induced draft fan's processing air volume is sufficient, the processing capacity of the heat exchange equipment can be increased. Thermal efficiency is also improved.

さらに一定能力を同程度の圧損で運転する場合には、案
内羽根を設置することにより、装置の熱交換段数を増加
させることが出来るので、著しく熱効率を向上させるこ
とが出来る。Furthermore, when operating at a constant capacity with the same pressure loss, the number of heat exchange stages of the device can be increased by installing guide vanes, so that thermal efficiency can be significantly improved.

ところで案内羽根の具体的設計に当って種々研究した結
果、第７図に示す案内羽根１２の幅（Ｗ）及び長さくＬ
）によって圧損及び捕集効率が夫々大きな影響を受ける
ことが判明した。By the way, as a result of various studies regarding the specific design of the guide vane, the width (W) and length L of the guide vane 12 shown in FIG.
), it was found that the pressure drop and collection efficiency were each significantly affected.

即ちサイクロン部分での圧損及び捕集効率は、■サイク
ロンの形状、■粉粒体の粒度分布および密度、■熱風中
の粉粒体濃度、■熱風の温度、■サイクロン入口での熱
風流速、等によって変わる。In other words, the pressure drop and collection efficiency at the cyclone section are determined by: ■ the shape of the cyclone, ■ the particle size distribution and density of the powder, ■ the concentration of the powder in the hot air, ■ the temperature of the hot air, ■ the flow rate of the hot air at the cyclone entrance, etc. It varies depending on.

しかしこれらをすべて一定にして、案内羽根１２の幅（
Ｗ）とサイクロンの半径（Ｒ）の比（Ｗ／Ｒ）及び案内
羽根１２の長さくＬ）と入口ダクトの高さくＨ）の比（
Ｌ／Ｈ）を種々変更腰これらの圧損及び捕集効率に及ぼ
す影響を実験的に確認したところ、圧損については第８
，９図に示す様に、Ｗ／Ｒ及びＬ／Ｈを大きくする程低
下する傾向がみられる。However, if all these are kept constant, the width of the guide vane 12 (
The ratio (W/R) of W) and the radius (R) of the cyclone, and the ratio of the length L) of the guide vane 12 and the height H) of the inlet duct (
When we experimentally confirmed the effects of various changes in L/H) on pressure loss and collection efficiency, we found that
, 9, there is a tendency for the W/R and L/H to decrease as W/R and L/H increase.

しかし捕集効率については特異な傾向があり、高い捕集
効率を確保する為にはＷ／Ｒを１１１０〜３１１０に設
定しなければならず、又Ｌ／Ｈを１以上、即ち案内羽根
の下部を入口ダクトの底面よりも下方に延長するのが望
ましいことが判った。However, there is a peculiar tendency regarding the collection efficiency, and in order to ensure high collection efficiency, W/R must be set between 1110 and 3110, and L/H must be set to 1 or more, that is, the lower part of the guide vane. It has been found that it is desirable to extend below the bottom of the inlet duct.

尚案内羽根１２の形状や取付手段等は格別制限されず、
必要に応じて種々変更できる。Note that the shape and mounting means of the guide vane 12 are not particularly limited;
Various changes can be made as necessary.

即ち第１０図は案内羽根１２の熱風旋回規制面１２ａ側
をテーパ状に形成すると共に、入口ダクトとサイクロン
内壁面との接合部を補強する様に取付けた例である。That is, FIG. 10 shows an example in which the hot air swirl regulating surface 12a side of the guide vane 12 is formed into a tapered shape and is attached so as to reinforce the joint between the inlet duct and the inner wall surface of the cyclone.

案内羽根１２をこの様に形成すると、案内羽根１２に対
する旋回流の正面衝突が緩和されるので、圧損を更に低
減させることができる。When the guide vanes 12 are formed in this manner, head-on collision of the swirling flow against the guide vanes 12 is alleviated, so that pressure loss can be further reduced.

同様の趣旨から、該規制面１２ａ側を円弧状に形成すれ
はその効果は一段と高められる。From the same point of view, if the regulating surface 12a side is formed in an arc shape, the effect is further enhanced.

また高温の熱交換に適用されるサイクロンは耐火材や断
熱材（第１０図の符号１３）で内張すされるが、入口ダ
クト側壁とサイクロン内壁の接合部には両者の膨張、張
り出し力が集中するため、この部分を起点として内張材
料が脱落し易い傾向にあるが、案内羽根により補強して
内張材料の脱落防止を計ることが出来る。In addition, cyclones used for high-temperature heat exchange are lined with fireproof and heat insulating materials (numeral 13 in Figure 10), but the expansion and elongation forces of both are concentrated at the joint between the inlet duct side wall and the cyclone inner wall. Therefore, the lining material tends to fall off starting from this part, but it can be reinforced with guide vanes to prevent the lining material from falling off.

また第１１図は案内羽根１２をサイクロンの内挿管１０
に取付けた例であり、１４は取付ブラケットを示す。In addition, FIG. 11 shows how the guide vane 12 is connected to the inner intubation tube 10 of the cyclone.
In this example, 14 indicates a mounting bracket.

このほか案内羽根１２は原則として入口ダクト８の延長
線方向に設けられるが、入口タクト側壁の延長線に対す
る案内羽根の取付角度θを接線入口型サイクロンの場合
には±１０°程度に、また半円周渦巻入口型サイクロン
の場合には０〜＋２０°程度の範囲に選定することが出
来る。In addition, the guide vanes 12 are, in principle, provided in the direction of the extension of the inlet duct 8, but the installation angle θ of the guide vanes relative to the extension of the inlet tact side wall may be set to approximately ±10° or half in the case of a tangential entry type cyclone. In the case of a circumferential spiral inlet type cyclone, the angle can be selected within a range of about 0 to +20 degrees.

さらに、案内羽根の下部を入口ダクトに背を向ける方向
に湾曲させたり、或いは案内羽根の上端とサイクロン天
井との間に適当な間隙を設けるのも、捕集効率を維持し
つつ圧損を一層大巾に低減させるために有効である。Furthermore, curving the lower part of the guide vane in a direction facing away from the inlet duct, or providing an appropriate gap between the upper end of the guide vane and the cyclone ceiling, can further increase pressure drop while maintaining collection efficiency. This is effective for reducing the width.

更に排出ダクト１０の内部に適当な整流翼（特開昭５２
−１４９６６６など）を設けて圧損を更に低減すること
もでき、これらの程度の付加、変更はすべて本考案の範
囲に含まれる。Furthermore, a suitable rectifier vane (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1993) is installed inside the discharge duct 10.
-149666, etc.) to further reduce pressure loss, and additions and changes to these degrees are all included within the scope of the present invention.

従って上記の構成を、多段式熱交換装置を構成するサイ
クロンの一部好ましくは全部に適用することによって、
装置全体の圧損を大幅に低減することが出来、この場合
にもサイクロンの捕集効率を高く維持できるため熱効率
を阻害する恐れはない。Therefore, by applying the above configuration to some, preferably all, of the cyclones constituting the multistage heat exchange device,
The pressure drop of the entire device can be significantly reduced, and in this case as well, the collection efficiency of the cyclone can be maintained at a high level, so there is no risk of impeding thermal efficiency.

本考案は以上の様に構成されており、サイクロンの入口
ダクト部分に適正寸法の案内羽根を設けるという比較的
簡単な構成で、圧損低減による動力消費の減少、設備処
理能力の増加、或いは熱交換段数の増加による熱効率の
向上などの省エネルギーを可能に腰セメント原料や水酸
化アルミニウム粉末を焼成するときの予熱、或は水酸化
アルミニウムの焙焼により生皮するアルミナ粉の冷却等
の如く、粉粒体と気体との接触を利用した熱交換装置な
どの用途に広く適用できる。The present invention is constructed as described above, and has a relatively simple structure in which guide vanes of appropriate size are provided in the inlet duct of the cyclone, which reduces power consumption by reducing pressure loss, increases equipment processing capacity, and improves heat exchange. Enables energy savings such as improving thermal efficiency by increasing the number of stages Preheating cement raw materials and aluminum hydroxide powder, or cooling alumina powder that is made into raw skin by roasting aluminum hydroxide, etc. It can be widely applied to applications such as heat exchange equipment that utilizes contact between gas and gas.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は多段式熱交換装置を含む焼成設備の概念図、第
２図は公知の多段式熱交換装置を例示する概略正面図、
第３，４図は公知のサイクロンを例示する概略横断面図
及び概略縦断面図、第５゜６及び第７図は本考案による
サイクロンを例示する図で、夫々一部破断見取り図、概
略横断面図及び概略縦断面図、第８，９図は案内羽根の
寸法限定の根拠を示すグラフ、第１０．１１図はサイク
ロンの他の例を示す概略横断面図である。 １・・・・・・多段式熱交換装置、Ｃ・・・・・・サイ
クロン、８・・・・・・ダクト、１０・・・・・・排出
ダクト、１２・・・・・・案内羽根。FIG. 1 is a conceptual diagram of a firing facility including a multi-stage heat exchange device, and FIG. 2 is a schematic front view illustrating a known multi-stage heat exchange device.
3 and 4 are schematic cross-sectional views and schematic vertical cross-sectional views illustrating a known cyclone, and FIGS. Figures 8 and 9 are graphs showing the basis for limiting the dimensions of the guide vanes, and Figures 10 and 11 are schematic cross-sectional views showing other examples of the cyclone. 1...Multi-stage heat exchange device, C...Cyclone, 8...Duct, 10...Discharge duct, 12...Guide vane .

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] （１）入口ダクトが外筒の上部へ接続状又は渦巻状に接
続するサイクロン分離器において、入口ダクトのサイク
ロン中心側々壁のはＳ゛延長線上にサイクロン内部へ突
出した案内羽根を設けると共に、該案内羽根の幅をサイ
クロン外筒半径の１／１０及至３１１０とすることを特
徴とするサイクロン分離器。(1) In a cyclone separator in which the inlet duct is connected to the upper part of the outer cylinder in a connected or spiral manner, the side walls of the cyclone center of the inlet duct are provided with guide vanes protruding into the cyclone on the extension line S', and A cyclone separator characterized in that the width of the guide vane is 1/10 to 3110 times the radius of the cyclone outer cylinder. （２）実用新案登録請求の範囲第１項において、案内羽
根の下部を入口ダクトの底面よりも下方に延長してなる
ことを特徴とするサイクロン分離器。(2) Utility Model Registration The cyclone separator according to claim 1, characterized in that the lower part of the guide vane extends below the bottom surface of the inlet duct.