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JPH0435755A - Cyclone separator - Google Patents

Cyclone separator

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Publication number
JPH0435755A
JPH0435755A JP13862490A JP13862490A JPH0435755A JP H0435755 A JPH0435755 A JP H0435755A JP 13862490 A JP13862490 A JP 13862490A JP 13862490 A JP13862490 A JP 13862490A JP H0435755 A JPH0435755 A JP H0435755A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
steam
cyclone separator
ring header
tubes
Prior art date
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Granted
Application number
JP13862490A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0798164B2 (en
Inventor
Seshamani Venkatoraaman
ベンカトラーマン・セシャマニ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foster Wheeler Energy Corp
Original Assignee
Foster Wheeler Energy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foster Wheeler Energy Corp filed Critical Foster Wheeler Energy Corp
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Publication of JPH0435755A publication Critical patent/JPH0435755A/en
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Abstract

PURPOSE: To separate particles of solid fuel out of a gas discharged from a combustion system or the like by installing many pipes extending on a circumference of a circle in parallel to each other, connecting a ring header to at least one end of each pipe, and equipping a transfering means for transfering water or steam to the ring header. CONSTITUTION: An inlet path (24) receives a high temperature gas from a fluidizing bed reactor containing particulate fuel from a fluidizing bed. The inlet path (24) is formed in such a way that the gas containing the particulate fuel flows in the direction of a nearly tangential line against a circular chamber (28) and therefore, to form an eddy current in the circular chamber (28) along with its circumference. Entrained solid particles collide and are gathered on the inner wall of a cylindrical section (8) by the centrifugal force and flow down to a hopper section (6) by the force of gravity. The pure gas remaining in the chamber (28) flows in an inner tube (26) through its lower end. The gas is discharged from an upper end of the inner tube (26) after passing through the whole length of it and is directed to an outside apparatus for an after-use. Water or steam from a steam drum (40) transferes into a pipe (44) and ring headers (12) at the lower end. Thereby, heat loss decreases and a requirement for heat insulating the flame resistant materials inside is minimized.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、サイクロン分離器に関し、より詳しくは、燃
焼系統等から排出されたガスから固体の燃料の粒子を分
離するためのサイクロン分離器に関する6 〈従来の技術〉 従来のサイクロン分離器にはそれから固体の粒子を集取
するためのホッパーが、その下端部に通常連結されてい
る。サイクロン分離器とホッパーとは、耐摩耗性−断熱
性の単体構造の外側耐火壁を通常備えているため、外側
ケーシングは、比較的低温になっている。これらの耐火
壁は、外側ケーシングを高温から保護し、熱損失を減少
させるために、金属製の外側ケーシング本体と、2つの
内側の断熱性の耐火材層とによって通常形成される。し
かしこれらの耐火材層は、適切な断熱を得るためには、
比較的厚手とする必要があるため、分離器及びホッパー
の容積1重量及びコストが増大し、耐火材の割れを防止
するために、比較的長期間の制御された始動及び作動停
止期間が必要となる。更に、この構成において、金属製
の外側ケーシング本体を更に外部に対して断熱処理する
ことはできない、それは、この処理によって、外側ケー
シング本体の温度が、その耐え得る最高温度を大きく超
過する816℃(1500下)の高温になるためである
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a cyclone separator, and more particularly to a cyclone separator for separating solid fuel particles from gas discharged from a combustion system, etc. 6. PRIOR ART A conventional cyclone separator typically has a hopper connected to its lower end for collecting solid particles therefrom. Cyclone separators and hoppers typically have a wear-resistant and insulating unitary outer refractory wall so that the outer casing is relatively cold. These refractory walls are typically formed by a metal outer casing body and two inner layers of insulating refractory material to protect the outer casing from high temperatures and reduce heat loss. However, these refractory layers must be
The need to be relatively thick increases separator and hopper volume, weight and cost, and requires relatively long controlled start-up and shut-down periods to prevent cracking of the refractory material. Become. Moreover, in this configuration, the metal outer casing body cannot be further insulated to the outside, since this treatment would increase the temperature of the outer casing body to a temperature of 816° C. (816° C.), which significantly exceeds its maximum withstandable temperature. This is because the temperature reaches a high temperature of 1,500 ℃ below).

また、多くの従来のサイクロン分離器は、比較的高価な
高温の耐火物ライニングされてたダクト系統と、やはり
比較的高価で構造の複雑な、反応器とサイクロンとの間
及びサイクロンと熱回収部との間の膨張継手とを必要と
している。更に、前記のように形成された従来のサイク
ロン分離器は。
Many conventional cyclone separators also require relatively expensive, high-temperature, refractory-lined duct systems and relatively expensive and complex structures between the reactor and the cyclone and between the cyclone and the heat recovery section. requires an expansion joint between the Additionally, a conventional cyclone separator formed as described above.

耐火壁の尚早な割れを防止するために、オンラインに移
行する前の比較的長い加熱期間を必要としているが、こ
れは不便でもあり、工程のコストを高くする。その他の
サイクロン分離器の場合には。
To prevent premature cracking of the firewall, a relatively long heating period is required before going online, which is also inconvenient and increases the cost of the process. For other cyclone separators.

屋根管用の回路を別に設けることが時に必要となり、そ
れによって装置全体のコストが更に増大する。
It is sometimes necessary to provide a separate circuit for the roof pipes, which further increases the cost of the overall device.

〈発明が解決しようとする課題〉 従って、本発明の1つの目的は、熱損失が低減されて内
側の耐火断熱処理の要求が最小となるようにしたサイク
ロン分離器を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, one object of the present invention is to provide a cyclone separator in which heat losses are reduced and the requirements for internal refractory insulation treatment are minimized.

本発明の別の目的は、従来の分離器に比べて容積と重量
及びコストが著しく少くなるようにした、冒頭に述べた
形式のサイクロン分離器を提供することにある。
Another object of the invention is to provide a cyclone separator of the type mentioned at the outset, which has a significantly reduced volume, weight and cost compared to conventional separators.

本発明の更に別の目的は、高価な高温用耐火物ライニン
グされたダクト系統並びに炉部とサイクロン分離器との
間及びサイクロン分離器と熱回収部との間の膨張継手の
必要が最小となるようにした、冒頭に述べた形式のサイ
クロン分離器を提供することにある。
Yet another object of the present invention is to minimize the need for expensive high temperature refractory lined duct systems and expansion joints between the furnace section and the cyclone separator and between the cyclone separator and the heat recovery section. The object of the present invention is to provide a cyclone separator of the type mentioned at the outset.

本発明の更に別の目的は、サイクロン分離器の円錐区画
、円筒区画および屋根区画を網羅する多数の伝熱管によ
って形成され、それによって、外部のポンプを介してか
又は外部のポンプを介することなく、自然循環式ボイラ
ーにおいての蒸気−水混合物の循環が前記伝熱管中に保
たれるようにした、冒頭に述べた形式のサイクロン分離
器を提供することにある。
Yet another object of the invention is that the cyclone separator is formed by a large number of heat exchanger tubes covering the conical section, cylindrical section and roof section, whereby the The object of the present invention is to provide a cyclone separator of the type mentioned at the outset, in which the circulation of the steam-water mixture in a natural circulation boiler is maintained in the heat exchanger tubes.

く課題を解決するための手段〉 これらの目的を達成するために、本発明によるサイクロ
ン分離器は1円筒区画と、屋根区画と。
Means for Solving the Problems To achieve these objects, the cyclone separator according to the present invention has one cylindrical section and a roof section.

ホッパー区画とを備えており、これらの全ての区画は、
平行関係において延在する多数の管によって形成されて
いる。リングヘッダーは、冷却水又は蒸気を管中に導く
ために設けられている。内鍔管即ち内筒は、分離器の円
筒区画と共に環状室を形成するように配設してあり、こ
の環状室中には、ガスと固体粒子との混合物が、ガスか
ら固体粒子を遠心力によって除去するために受は入れら
れる。
hopper compartment, and all these compartments are
It is formed by a number of tubes extending in parallel relationship. Ring headers are provided to direct cooling water or steam into the pipes. The inner collar tube or tube is arranged to form an annular chamber with the cylindrical section of the separator in which a mixture of gas and solid particles is separated from the gas by centrifugal force. The receiver is put in to remove by.

固体粒子は、サイクロン分離器のホッパー区画に廃棄又
はリサイクルのために落下し、ガスは、サイクロン分離
器を経て上方に、外部の熱回収装置に向って移行する。
The solid particles fall into the hopper compartment of the cyclone separator for disposal or recycling, and the gas migrates upward through the cyclone separator towards an external heat recovery device.

〈実施例〉 次に本発明の好ましい実施例を図面に基づいて一層詳細
に説明する。
<Example> Next, a preferred example of the present invention will be described in more detail based on the drawings.

第1図を参照して、本発明によるサイクロン分離器2は
、上部屋根区画4と、円錐状の下部ホッパー区画6と、
中間の円筒状区画8とを備えている。下部リングヘッダ
ー12は、ホッパー区画6の下端部に配置されており、
上部リングヘッダー14は、屋根区画4の上方に配置さ
れている。
With reference to FIG. 1, a cyclone separator 2 according to the invention comprises an upper roof section 4, a conical lower hopper section 6,
an intermediate cylindrical section 8. The lower ring header 12 is located at the lower end of the hopper compartment 6, and
The upper ring header 14 is arranged above the roof section 4.

各々の区画4,6.8は、ひと続きの相互に隔たてられ
た平行な1群の管20によって形成され、これらの管2
0は、分離器2の全長に延在し、下端部においてヘッダ
ー12に、また上端部においてヘッダー14に、それぞ
れ連結されている6人口通路24は、円筒状区画8の内
部に配置してあり、本出願人の米国特許第474633
7号(引照によってこの明細書の一部分となる)に−層
詳しく示されているように、円筒状区画8の平面から外
方に管20の一部分を曲げることによって形成される。
Each compartment 4, 6.8 is formed by a series of mutually spaced parallel tubes 20, these tubes 2
0 extends over the entire length of the separator 2 and is connected to the header 12 at the lower end and to the header 14 at the upper end. 6 artificial passages 24 are arranged inside the cylindrical compartment 8. , assignee's U.S. Pat. No. 474,633
7 (incorporated by this reference) by bending a portion of the tube 20 outwardly from the plane of the cylindrical section 8.

屋根区画4は、管20を径方向内方に成る角度で曲げて
管部分20aを、次に上方に成る角度で曲げて管部分2
0bをそれぞれ形成することによって形成される。
The roof section 4 bends the tube 20 at a radially inward angle to form the tube section 20a and then at an upward angle to form the tube section 20a.
0b.

内側筒即ち内筒26は1円筒状区画8の内部に配置して
あり、ステンレス鋼等の中実な金属材料からできており
、その上端部は、屋根区画4よりも少し上方に延長して
いる。内筒26は、曲げられた管部分20a、20bに
よって形成される各頂点によって画定された円形の開口
のすぐ内側を通っている。内筒26の外面と円筒状区画
8の内面との間には、後述する理由によって環状室28
が形成されている。
The inner tube or inner tube 26 is disposed inside the cylindrical section 8 and is made of a solid metal material such as stainless steel, and its upper end extends slightly above the roof section 4. There is. Inner tube 26 passes just inside a circular opening defined by each apex formed by bent tube sections 20a, 20b. There is an annular chamber 28 between the outer surface of the inner cylinder 26 and the inner surface of the cylindrical section 8 for reasons explained below.
is formed.

第2図により明瞭に示すように、管20は、相互から隔
たてられ、ひと続きのフィン30が隣接した管20から
延在し、かつこれらの管に溶接されているにのようにし
て形成された構造物は、内側耐火材料32と外側断熱材
料34との間に配設される。耐火材料32は高伝導性耐
火物の比較的薄い層としてよく、また断熱材料は、どん
な慣用される材料でもよい。
As shown more clearly in FIG. 2, the tubes 20 are spaced apart from each other such that a series of fins 30 extend from and are welded to adjacent tubes 20. The formed structure is disposed between the inner refractory material 32 and the outer insulation material 34. The refractory material 32 may be a relatively thin layer of highly conductive refractory, and the insulating material may be any conventional material.

自然循環式の蒸気ドラム40は、管42及び2つの分岐
管42a、42bを経て、上部リングヘッダー14に連
結されている。下降管44及び2つの分岐管44a、4
4bは、蒸気ドラム40を下部リングヘッダー12に連
結している。従って、蒸気ドラム40からの水は、以下
に説明するように、下降管44によって下部リングヘッ
ダー12に重力送りされ、下部リングヘッダー12から
管20を経て自然対流によって上方に移行する。
A natural circulation steam drum 40 is connected to the upper ring header 14 via a pipe 42 and two branch pipes 42a, 42b. Downcomer pipe 44 and two branch pipes 44a, 4
4b connects the steam drum 40 to the lower ring header 12. Accordingly, water from the steam drum 40 is gravity fed by downcomers 44 to the lower ring header 12 and migrates upwardly from the lower ring header 12 via the tubes 20 by natural convection, as described below.

なお、本発明の分離器2は、分離器2の付近に配された
流動床反応器を含むボイラー系統(図示しない)等の一
部分をなしている0作用について説明すると、入口通路
24は、流動床からの同伴された微細な固体の粒状燃料
を含有する流動床反応器からの高温のガスを受ける。入
口通路24は、粒状材料を含有するガスが、環状室28
に対してほぼ接線方向に流入し、従って、環状室28中
においてその回りに渦流を形成するように形成される。
The separator 2 of the present invention is a part of a boiler system (not shown) including a fluidized bed reactor disposed near the separator 2. Receives hot gas from a fluidized bed reactor containing entrained fine solid granular fuel from the bed. The inlet passage 24 allows the gas containing particulate material to enter the annular chamber 28.
It flows approximately tangentially to the annular chamber 28 and thus forms a vortex around it in the annular chamber 28.

従って、同伴された固体粒子は、遠心力によって、円筒
状区画8の内側壁に衝突し、そこに集められ、ホッパー
区画6中に重力によって流下する。室28中に残留する
比較的清浄なガスは、屋根区画4のために上向きに流れ
得ないため、内筒26に、その下端部を経て流入する。
The entrained solid particles thus impact the inner wall of the cylindrical compartment 8 by centrifugal force, are collected there and flow down by gravity into the hopper compartment 6. The relatively clean gas remaining in the chamber 28 cannot flow upwards due to the roof section 4 and therefore enters the inner cylinder 26 via its lower end.

このガスは、内筒26の全長を通過した後、その上端部
から排出され、後使用のために、外部の装置に向けられ
る。
After passing through the entire length of the inner cylinder 26, this gas is exhausted from its upper end and directed to external equipment for later use.

蒸気ドラム40からの水又は蒸気は、管44゜44a、
44bを経て下部リングヘッダー12中に移行し、ホッ
パー区画6、円筒状区画8及び屋根区画4の管20を経
て上方に対流によって移行する。加熱された水又は蒸気
は、上部リングヘッダー14に移行し、管42a、42
b、42を経て、蒸気ドラム40に戻る。従って水は分
離器2を比較的低い温度に保持する。
Water or steam from the steam drum 40 is passed through pipes 44° 44a,
44b into the lower ring header 12 and convectively upwards through the tubes 20 of the hopper compartment 6, the cylindrical compartment 8 and the roof compartment 4. The heated water or steam is transferred to the upper ring header 14 and pipes 42a, 42
b, 42 and returns to the steam drum 40. The water therefore maintains the separator 2 at a relatively low temperature.

本発明の構成によって、いくつかの利点が得られる。−
例として、熱損失が減少し、内部の耐火材料の断熱の要
求が最小となる。また本発明によるサイクロン分離器2
の容積、質量およびコストは、従来のサイクロン分離器
に比べて著しく少ない、更に、高温耐火物のライニング
を施した高価なダクト系統並びに反応器とサイクロン分
離器との間及びサイクロン分離器と熱回収区画との間の
膨張継手の必要も最小となる。また追加の屋根回路の要
求も除かれる。
The configuration of the invention provides several advantages. −
As an example, heat losses are reduced and the thermal insulation requirements of internal refractory materials are minimized. Moreover, the cyclone separator 2 according to the present invention
The volume, mass and cost of the cyclone separator are significantly lower than that of conventional cyclone separators; The need for expansion joints between compartments is also minimized. It also eliminates the requirement for additional roof circuits.

本発明は、その範囲内で、いろいろと変形して実施でき
る。−例として、内筒26は、サイクロン分離器2と同
様に、多数の木管によって形成し、これらの木管は、蒸
気ドラム40を含む流通回路に連結することができる。
The present invention can be implemented with various modifications within its scope. - By way of example, the inner cylinder 26, like the cyclone separator 2, can be formed by a number of wooden tubes, which can be connected to a flow circuit comprising the steam drum 40.

また前述した自然循環系の代りに強制循環系を用いても
よく、その場合には、蒸気ドラム40から流体を受けて
それを分岐管44a、44b及び管20を経て圧送する
ためのポンプ50を、下降管44に配設することができ
よう。
Also, a forced circulation system may be used instead of the natural circulation system described above, in which case a pump 50 is provided for receiving fluid from the steam drum 40 and pumping it through the branch pipes 44a, 44b and the pipe 20. , could be arranged in the downcomer pipe 44.

本発明をその特定の実施例について以上に説明したが、
本発明は、前述した実施例以外にも、いろいろと変更し
て実施できるので、前述した特定の構成は、単なる例示
に過ぎず1本発明を限定するものではない。
Although the invention has been described above with respect to specific embodiments thereof,
Since the present invention can be implemented with various modifications other than the embodiments described above, the specific configurations described above are merely illustrative and do not limit the present invention.

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

第1図は、外部円筒体を形成する多数の管の一部を示し
た、本発明によるサイクロン分離器の概略斜視図、第2
図は、第1図の2−2線に沿った断面図である。 2・・サイクロン分離器、4・・屋根区画、6・・ホッ
パー区画、12.14・・リングヘッダー、20・・管
FIG. 1 is a schematic perspective view of a cyclone separator according to the invention, showing part of a number of tubes forming the external cylinder;
The figure is a sectional view taken along line 2-2 in FIG. 2. Cyclone separator, 4. Roof section, 6. Hopper section, 12.14. Ring header, 20. Pipe.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 互に平行に円周上に延長する多数の管を有し、該管の上
端部は、屋根区画を形成するように、径方向内方に、曲
げられ、該管の下端部は、円錐状のホッパー区画を形成
するように曲げられ、更に、各々の該管の少くとも一端
に連結されたリングヘッダーと、水又は蒸気を該管中に
循環させて外側円筒体を冷却するために該水又は蒸気を
該リングヘッダーに移行させる移行手段とを有するサイ
クロン分離器。
It has a number of tubes extending circumferentially parallel to each other, the upper ends of which are bent radially inward to form a roof section, and the lower ends of the tubes are conically shaped. a ring header bent to form a hopper compartment and further connected to at least one end of each of the tubes and a ring header for circulating water or steam through the tubes to cool the outer cylinder. or a cyclone separator having transfer means for transferring steam to the ring header.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6480456A (en) * 1987-07-06 1989-03-27 Foster Wheeler Energy Corp Cyclone separator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6480456A (en) * 1987-07-06 1989-03-27 Foster Wheeler Energy Corp Cyclone separator

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