KR870000406B1 - 싸이크론 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

싸이크론

본 발명은 미분을 함유한 가스로부터 미분을 분리하는 개량된 싸이크론에 관한 것이다.

싸이크론은 집진기로서 가장 구조가 간단하며, 염가이기 때문에 광범위하게 사용하고 있지만, 압력손실이 높은 것이 결점인 것이다.

싸이크론의 압력손실을 저감하기 위해서 싸이크론의 형상을 변경한다든지, 내부에 수종의 가이드를 설치한다든지, 내통에 변화하는 가이드를 설치한다든지, 출구관을 편심시키는 등의 시도가 행해지고 있었다.

그러나, 이러한 시도는 일반적으로 압력손실의 저감효과는 있으나, 집진효윤이 저하하는 경향이 있으며 이와같은 사정하에서 현재, 집진효율을 유지할수 있으면서 싸이크론의 경, 높이등을 증가시키지 않고, 압력손실을 저감시키는 것은 곤란한 것으로 여겨졌다.

싸이크론은 분체를 취급하는 설비로서 광범위하게 사용하고 있으며, 특히 시멘트 소성 프랜트에서는 싸이크론을 종방향으로 직열하여 다단으로 중첩된 구성의 서스펜션 프리히티가 시멘트 원료의 여열로서 사용되어 있는 것은 공지의 사실인 것이다.

종래, 이 서스펜션 프리히터의 싸이크론 단수는 4단이 일반적이지만, 이 대역에서의 열효윤의 향상, 열소비량의 저감을 도모하기 위하여, 이에 싸이크론을 1단 증가시켜서, 5단으로 되어 있다. 열효윤은 이와같이 싸이크론의 단수를 증가시키면 증가시킬수록 향상되지만, 한편, 압력손실 즉 통기를 위하여 전력소비량이 증가한다.

서스펜션 프리히터의 압력손실을 유지 혹은 저감시켜도, 구성 싸이크론의 압력손실을 낮출 수는 없는 것이다.

싸이크론의 압력손실을 낮추는 것은 싸이크론을 크게 한다든지, 입구, 출구, 풍속을 낮추는 것도 하나의 방법이지만, 설비가 그만큼 커지게 된다. 또한 전술한 바와같이 싸이크론의 크기를 그대로 둔채 형상의 변경, 부재의 부가등에 의한 압력손실을 저감하는 방법은 일반적으로 집진효윤의 저하를 초래하는 것이다. 또한 이와같은 경우는 절각 싸이크론 단수를 증가시켜도 싸이크론간의 원료의 순환량이 증대하여, 열효율 향상의 효과를 충분히 발휘할 수는 없게 되어진다.

본 발명은 특히 상기 요구에 부응하기 위해서 제안된 것이지만, 물론 권범위하게 일반적인 집진장치에서도 적용할 수 있는 것이다.

즉, 본 발명은 본체를 함유하는 가스를 도입하는 가스도입구를 접선 방향으로 접속하고 또한 천정에 가스 배출구를 개설한 원통부와 이 원통부 하단에 접속된 하방으로 포집분 배출구를 구비한 역원추부로된 싸이크론에 있어서, 상기 가스 배출구는 그 중심을 상기 원통부 중심과 동심으로서 이 원통부의 천정에 개설함과 동시에 원통부 천정 하방으로 상기 가스 배출구 주위를 포위하는 통상배기 가스 가이드를 설치하고, 이 통상 배기가스 가이드는 원통부 단면상에서 상기 가스도입구의 내측벽과 원통부와의 교점과 원통부 중심을 통과하는 가상선과 이 원통부 중심을 통과하는 상기 가상선과 직교하는 또 다른 가상선에 의해서 상기 원통부 단면을 4개의 부채골 부분으로 구분하고, 이 각 부분을 상기 교점에서 가스 선회방향순으로 제1, 제2, 제3 및 제4상한으로 할시, 상기 통상배기가스 가이드와 원통부 내벽과의 간격의 최대치가 적어도 제1상한에 최소치가 제4상한에 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 싸이크론에 관한 것이다.

또한, 통상 배기가스 가이드의 높이의 최대치가 제1상한에 최소치가 제3상한 또는 제4상한에 각각 위치토록 상기 통상 배기가스 닥트를 설치하는 것이 소망스로운 실시상태인 것이다.

또한, 통상 배기가스 가이드의 형상을 장원형으로 하는 것도 소망스러운 실시상태인 것이다.

본 발명의 목적과 특징은 도면을 참조하면서 기술하는 다음의 설명에 의해서 분명해질 것이다.

제1도는 종래 일반적인 싸이크론이며, 상기 도면의 (a)는 동도면의 (b)의 X-X선 종단면도, 동도면(b)는 동도면(a)의 Y-Y선 횡단면도, 제2도-제4도는 본 발명인 싸이크론의 실시예를 나타낸 도면이다.

각도면에 있어서(a)는 제1도 (a)와 동일하게 종단면도, (b)는 제1도(b)와 동일하게 횡단면도이며, 제3도(c)는 제3도(a)의 A-A선 실시도, 제4도(c)는 제4도(a)의 B-B선 실시도이다.

우선, 제1도(a)(b)에 의거하여 일반적인 싸이크론의 작용상태를 설명한다.

제1도(a)(b)에 있어서, 싸이크론 원통부(1)와, 싸이크론 원추부(2), 내통(5), 천정부(3) 가스 배출구(4) 및 포집분 배출구(8)로 된 싸이크론에 가스다트(7)를 통하여 가스도입구(6)로부터 미분을 동반하는 가스가 접선방향으로 취입되면, 싸이크론중심을 축으로 선회흐름이 발달되어 그 원심력에 의해서 미분이 싸이크론 원통부(1), 원추부(2)의 벽에 비산되어 고체와 기체가 분리되어진다.

미분이 거의 분리된 가스는 내통(5)을 선회하면서 상승하여 배출구(4)를 통하여 싸이크론의 외부로 배출된다. 분리 포집된 미분은 원통부(1), 원추부(2)의 내벽으로 선회 하강하여, 하단의 포집분 배출구(8)를 통하여 배출되어진다. 또한 제1도(b)에서의 부호 10은 가스도입구단을 나타낸 것이다.

가스 플로우 패턴을 보면, 가스는 가스도입구(6)에서 접선방향으로 도입되어 주변을 선회하강하여, 저부에서 반전되어 중심을 선회상승한다. 일반적으로, 가스의 원주방향 속도는 축 방향속도에 비해서 충분히 크기 때문에 싸이크론 내 흐름은 주변부에는 준자유와류, 중심부에는 강제와류의 2종류의 와류를 형성한다.

또한 내부압은 이와같은 와류가 생길시에 나타낸 바와 같이, 주변부에는 높으며, 중심부는 낮게되어진다. 따라서 와류의 원주 방향속도가 크면 클수록 주변부, 중심부의 압력차가 크게 되어진다.

싸이크론의 압력손실은 일반적으로, 싸이크론내의 주변부와 중심부의 압력차가 근사한 수치이다. 보다 정확하게 가스 배출구의 반경의 60%의 지점의 압력이 싸이크론 출구의 압력손실이며, 이것과 주변부와의 압력차가 싸이크론의 압력손실인 것이다. 싸이크론의 압력손실은 주로 싸이크론와류가 가지고 있는 운동에너지가 싸이크론으로부터 배출될시에 거의 압력에너지로 전화되지 않고 열로서 상실되는 것에 의한 것이다.

와류의 발달은 예컨대 싸이크론 내면의 凹凸을 크게 한다든지 임의의 장애물을 삽입하는 것에 의해서 저해를 받게 된다.

또한 가스배출구를 싸이크론 중심에 대해서 편심된 위치에 설치하는 것에 의해서도 저해를 받게된다.

와류의 발달이 저해를 받게되면, 그만큼 주변부, 중심부의 압력차가 감소한다. 따라서, 와류의 발달이 크게 하면 할수록, 싸이크론의 압력손실이 크게되고, 와류의 발달이 저해를 받으면 압력손실이 그만큼 적게된다고 할 수 있다.

상기한 최근의 싸이크론 압력손실 저가에 대해서 수종의 시도는 그 태반이 와류의 발달은 억제한 것이어서, 압력손실 저감의 목적은 달성되지만, 그것에 의해서 미분의 분리효율도 저하되어 불만족스러운 것은 그대로 남게 되는 것이였다.

본 발명은 상술한 결점을 해소하는 것을 목적으로 한 것이다.

본 발명은 실시예를 제2a, b도에 의거하여 설명한다.

도면에 있어서, 1은 싸이크론 원통부, 2는 상기 원통부(1)의 하단에 접속되고 하방으로 포집분 배출구를 구비한 역원추부이다.

3은 상기 원통부(1)의 천정으로서, 상기 천정(3)에는 원통부(1)의 중심과 동심으로서 가스배출구(4)를 설치한다.

6은 분체를 함유하는 가스를 도입하는 가스도입구로서, 가스도입구의 벽(7)에서 상기 원통부(1)에 그 접선방향으로 접속되어 있다.

9는 상기 가스배출구의 주위를 포위하여 상기 원통부의 천정(3)에 현가된 통상 배기가스 가이드이다. 이 통상 배기가스 가이드(9)는 원통부 단면상으로 상기 가스도입구(6)의 내측벽과 원통부(1)와의 교점(10)과 원통부(1)의 중심을 통과하는 가상선과 상기 원통부(1)으 중심을 통과하는 가상선과 직교하는 또다른 가상선으로 상기 원통부 단면을 부채형 부분으로 구분하여, 그 각 부분을 상기 교점(10)에서 가스선회방향순으로 제1상한(Ⅰ), 제2상한(Ⅱ), 제3상한(Ⅲ) 및 제4상산(Ⅳ)으로 할시, 상기 통상 배기가스 가이드(9)와 원통부(1)의 내벽과의 거리를 상기 제1상한(Ⅰ)에서 최대치가, 제4상한(Ⅳ)에서 최소치가 위치토록 형성시킨다. 또한 통상 배기가스 가이드(9)는 제2b도와 같이 소방스러운 것, 장원형이지만, 특히 이것에 한정할 필요는 없는 것이다.

이와같이 구성된 본 실시예에 의하면, 가스 배출구(4)의 중심은 싸이크론 원통부(1)의 중심과 동심으로 되어 있어서, 싸이크론 원통부(1)의 중심과 와류의 중심도 일치하여서, 제1a,b도에서 설명한 종래의 싸이크론과 거의 변화가 없는 와류의 세기, 형태를 얻을 수 있게 된다.

따라서, 본 실시예에 의하면, 배기가스 가이드(9)와 원통부(1)의 내벽과의 거리는 가스 입구부근에 있는 제1상한(Ⅰ)을 최대로 하여, 가스가 거의 한바퀴도는 위치 부근에 있는 제4상한(Ⅳ)을 최소로 되도록 되어 있어서, 가스중에 비교적 균등하게 분산되어 있는 분체는 제1상한(Ⅰ)에서 제2상한(Ⅱ), 제3상한(Ⅲ), 제4상한(Ⅳ)으로 한바퀴도는 사이에 급속히 벽에 접근되어서 제4상한(Ⅳ)에서 거의 벽에 도달되어 진다.

따라서, 상기와 같이 배기가스 가이드(9)와 원통부(1) 내벽사이의 거리를 설정하는 것에 의해서 배기가스가이드(9)의 하면에서 가스 배출구(4)로 향하는 가스에 수반하여 분체량은 지극히 근소하게 되어서, 포집효율을 저하시키지 않게된다. 또한 배기가스 가이드(9)에는 가스배출구(4)의 하부에 생긴 강제 와류의 주위에 형성된 준 자유와류구역의 가스의 일부도 유입되어진다. 준자유와류 구역의 가스의 일부는 강제와류와 상이한 것으로, 가스배출구(4)에서 배출시에 속도 에너지가 압력에너지로 전환되어서, 그만큼 압력손실을 저감할 수가 있는 것이다.

더욱이 제4상한(Ⅳ)에 있어서, 배기 가스 가이드(9)와 원통부(1)의 내벽과의 간격이 협소한 것이어서, 제4상한(Ⅳ)에서 제1상한(Ⅰ)으로 유입되는 가스를 하향으로 흐름을 조장하여, 가스 도입구(6)에서 유입되는 새로운 가스에 대해서 영향을 부여하지는 않게 된다.

여기서도 압력손실이 적게되어 진다.

따라서 제1a, b도에 나타낸 것과 본 실시예의 것을 비교하면, 본 실시예의 것의 압력손실은 상기 종래의 것에 비해서 70-80%가 되며, 포집효율은 종래의 것이 95%에 대하여, 본 발명인 싸이크론은 94%로서 약간 저하되지만, 실용상 만족할만한 성능을 나타낸 것이다.

제3a-c도 및 제4a-c도에 나타낸 것은, 상기한 실시에 있어서의 통상 배기가스 가이드(9) 높이를 제3, 4상한(Ⅲ)(Ⅳ)구역에 있어서 낮게한 것으로 높이의 최대치를 제1상한(Ⅰ)에서, 최소치를 제3상한(Ⅲ) 또는 제4상한(Ⅳ)에 각각 위치토록 배치시킨 것이다.

이 경우에도 제2a, b의 실시예와 동일하게 와류의 발달은 종래의 싸이크론과 변함이 없는 것이다. 또한 가스가 한바퀴도는 위치에 있는 제3상한(Ⅲ) 또는 제4상한(Ⅳ) 부근에서는 분체는 거의 벽에 도달하여 배기가스 가이드(9)의 하면에서만 아니고, 측방에서도 가스를 상기 가스가이드(9)내로 유도할수가 있게 된다. 이와같이 포집효율을 저하시킴이 없이 또한 배기가스가이드(9) 내로의 준자유 와류구역의 가스의 유입이 상기한 실시예에 비해서 더욱 증대하게 되어, 압력회복을 높이게 되고, 압력손실은 더욱 저감시키게 된다. 즉 이와같은 것에서는, 압력손실은 종래의 것에 비해서 30-50%, 호집효율은 제2a,b도의 예와 동등하다.

이상 상술한 본 발명의 싸이크론의 가스의 흐름, 미분의 행동등은 완전히 파악된 것은 아니지만, 현재의 해석결과로부터 다음과 같은 것이 분명해진 것이다.

(1) 싸이크론 내의 와류의 세기, 형태, 압력분포는 종래의 싸이크론과 거의 동등한 것이다.

(2) 미분의 거의가 가스도입구(6)에서 제1, 제2상한을 통과하는 사이에 내벽에 도달하여 1차 포집되어진다.

(3) 통상 배기가스 가이드(9)에는 넓은 단면에 걸쳐서, 가스가 유입되기 때문에, 미포집의 미분이 근소하게 동반되어서, 2차 포집에 대해서는 종래의 싸이크론 보다 떨어진다.

(4) 그러나, 원추부(2) 선단, 포집분 배출구 상방에서의 반전 가스의 상승유량, 속도가 적게되어, 재비산은 종래의 싸이크론 보다도 적게되어 총합 포집율은 종래의 것과 동등하다.

(5) 통상 배기가스 가이드(9) 하단 하방의 압력분포는 종래의 싸이크론과 거의 같지만, 상기 가스가이드(9)내에서 30-60% 압력을 회복하기 때문에, 압력손실은 종래의 것에 비해서 30-50% 낮아진다.

Claims (3)

1. (정정) 분체를 함유하는 가스를 도입하는 가스도입구를 접선 방향으로 접속하고 또한 천정에 가스배출구를 개설한 원통부와 이 원통부 하단에 접속되고 하방으로 포집분 배출구를 구비한 역원추로 된 싸이크론에 있어서, 상기 가스배출구는 그 중심을 상기 원통부 중심과 동심으로서 상기 원통부의 천정에 개설함과 동시에 원통부 천정 하방으로 상기 가스배출구 주위를 포위하는 통상배기가스 가이드를 설치하고, 이 통상 배기가스 가이드는 원통부 단면상에서 상기 가스 도입구의 내측벽과 원통부와 교점과 원통부 중심을 통과하는 가상선과 상기 원통부 중심을 통과하는 상기 가상선과 직교하는 또다른 가상선으로 상기 원통부 단면을 4개의 부채형 부분으로 구분하고, 그 각 부분을 상기 교점에서 가스 선회방향 순으로 제1, 제2, 제3 및 제4상한으로 할시, 상기 통상 배기가스 가이드와 원통부 내벽과의 간격의 최대치가 적어도 제1상한에, 최소치가 제4상한에 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 싸이크론.
2. 제1항에 있어서, 통상 배기가스 가이드의 높이의 최대치가 제1상한에, 최소치가 제3상한 또는 제4상한에 각각 위치토록 상기 통상 배기가스 닥트를 설치한 것을 특징으로 하는 싸이크론.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 통상 배기가스 가이드를 장원형으로 된 것을 특징으로 하는 싸이크론.

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