JPH0729692B2

JPH0729692B2 - 粒子状物質と流体との混合物を搬送する装置及び方法

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Publication number: JPH0729692B2
Application number: JP61015564A
Authority: JP
Inventors: ブラーンストロームロイネ
Original assignee: アセアスタルアクチーボラグ
Priority date: 1985-01-28
Filing date: 1986-01-27
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: JPS61174030A; ATE42726T1; DE3663129D1; US4802796A; SE8500378D0; EP0192073A1; SE458924B; EP0192073B1; SE8500378L

Description

【発明の詳細な説明】イ．技術分野本発明は、空気圧運搬装置に用いられる減圧装置であつ
て第１の通路と第２の通路とを含み、これら通路間の変
り目において、流れが180゜の大きさの角度を以て曲げ
られるように前記第１と第２の通路が配列されるものに
係る。

本発明は、特に、高圧下の第１の容器から、より低い圧
力下の第２の容器へ粒子状物質を移転するための運搬装
置、例えば、PFBCプラントにおいて燃焼ガス清掃用のダ
スト分離装置から、分離されたダストの収集容器であつ
て流動床及び清掃プラントを包囲する圧力容器の外部に
配置される収集容器へ、ダストを連続的に移転する運搬
装置において使用することを意図する。また、本発明は
その他の諸目的、例えば砂吹きプラントの一装置として
使用され得る。

ロ．従来の技術高圧下の第１の容器から、より低い圧力の第２の容器へ
粒子状物質を運ぶための空気圧運搬装置は、ヨーロツパ
特許願第83306073−４号（公報第0108505号）に詳細に
開示されている。該特許願には、圧力容器内の直列接続
された分離装置例えばサイクロンから、圧力容器外部の
容器へ、分離されたダストを移転するためPFBCプラント
に適用される運搬装置が示されている。該運搬装置は、
さらに、ガス／ダスト流が圧力を大気圧レベルまで連続
的に減圧するためにその内部で反復して曲げられる管シ
ステムを有する。減圧は多段階で遂行される。運搬装置
は冷却器の形式で作られて、燃焼用空気によつて冷却さ
れ、それにより、該空気を予熱し以て運搬中のガス及び
ダストの熱エネルギを回収するように圧力容器内に設置
されている。

前記圧力容器内の圧力は、10〜20バール（1.0〜2MPa）
に達し得る。この圧力は負荷に従つて変化し、通常、概
ね３〜15バール（0.3〜1.5MPa）の間である。直列接続
サイクロンを通過する間に、前記圧力は若干低下し、従
つて、各個のサイクロンにおいて各個の異なる圧力が生
じる。このことは、満足される運搬能力が各個の異なる
負荷及び圧力において維持され得るように、かつ、ガス
が上流サイクロンから排出システムを通つて下流サイク
ロンへ流れるのを防止するように、設計時に考慮に入れ
られなくてはならない。第１の問題は、日本国特許願第
230063/84号に開示されるように、切換装置を設置する
ことによつて解決され得る。これら切換装置によつて、
排出システムを通る流路は、管部品の大部分が使用され
るように変えられる。第２の問題は、前述のヨーロツパ
特許願第83306073−４号に示されるように、排出システ
ム管パツケージにおいて異なる点で異なる直列接続サイ
クロンを接続することによつて解決され得る。

ハ．本発明本発明の目的は、大きな圧力低下が望まれる粒子状物質
の空気圧運搬に用いる運搬装置のための、大きな絞り能
力を有する減圧装置を提供することである。他の一つの
目的は、相当長い耐用年数を持つ減圧装置を提供するこ
とである。さらにもう一つの目的は、送出容器と受取容
器との間の圧力差に相当な変動がある場合にも満足に作
動する空気圧運搬装置を提供することである。これによ
つて、簡単化されたダスト排出システムであつて圧力容
器内の圧力レベルが負荷に従つて大きく変動する事実に
も拘わらず、変動負荷において満足に作動するものが、
PFBCプラントにおいて構成され得る。本発明にそれば、
このことは、ダスト分離装置のダスト／ガス吐出口付近
に、絞り後の圧力が、直列接続されたダスト分離装置の
列の最も下方の下流ダスト分離装置内の圧力よりも小さ
くなるような大きい絞り能力を有する減圧装置を設置す
ることによつて達成され得る。これによつて、全ての直
列接続ダスト分離装置を１本の共通運搬管に接続する場
合、排出システムにおける上流ダスト分離装置から下流
ダスト分離装置への有害ガスの流れが防止される。前記
減圧装置における好適な圧力低下は0.5〜２バース（0.0
5〜0.2MPa）、即ち、冷却部におけるベンド（曲がり部
分）での圧力低下よりも相当大きい。各個の分離装置に
配置される絞り装置は好適には異なる絞り能力を有し、
上流ダスト分離装置は、下流ダスト分離装置付近に置か
れる減圧装置よりも大きい絞り能力を持つ減圧装置を設
置される。これによつて、サイクロン脚部を介する上流
ダスト分離装置から下流ダスト分離装置へのオーバーフ
ローを生じる恐れなしに、冷却部の同一点に全分離装置
を接続することが可能にされる。

また、全負荷条件に対し冷却部が好適な寸法にされてい
る場合に、低負荷において始動時に、前記冷却部におい
て好適な流れ状態を得るために、大きな絞り能力を有す
る減圧装置と、該減圧装置に対し並列配置される弁付き
バイパス導管とを、前記冷却部と受取容器との間に配設
することも適切であり得る。前記冷却部の製作もまた簡
単化され得る。全ての管部品及び流れを転向させる端部
材は同一にされ得、その結果として、製作コストは低減
される。

高圧全負荷作動においては、ガス／粒体流は前記減圧装
置を通過し、低圧部分負荷及び始動時においては、ガス
／粒体流れは、冷却された減圧部に於て十分な運搬速度
を得るために、減圧装置を越えてバイパス導管を通つて
導かれる。前記冷却された減圧部分の寸法は、燃焼用空
気を予熱するためにダスト及び運搬空気の熱量を回収す
ることが望まれる程度に依つて決定される。

本発明に基づいて、絞り機構は転向点の直後に配置され
る絞り装置を含む。この絞り装置は第２の通路の入口に
位置されるノズルから成る。該ノズル内の開口区域A
₁は、該ノズルの直ぐ下流における第２の通路の区域A₂
に比し相当小さい。区域比は広い限度内で様々であり得
るが、少なくとも10:1より大きくさるべきであり、好ま
しくは、100:1と600:1との間に選ばれる。

減圧装置の前記２個の通路は、好適には互いに同軸であ
り、２個のサイクロンから構成され、第１の通路は第２
の通路より広幅で環状であり、第２の狭幅の通路を包囲
する。第２の通路を構成する内部の円筒は限定された長
さを有する。該円筒はその一端において前記ノズルに結
合され、その他端において閉鎖され、そして、その中間
点と前記ノズルとの間において、半径方向に指向された
下流運搬導管と結合される。前記閉鎖端は虫垂状の閉鎖
空間を画成する。本発明に基づく減圧装置は、また、砂
吹き用のノズルとしても使用され得る。

以下において、添付図面を参照しつつ、さらに詳細に本
発明を説明する。

添付諸図面において、参照番号10は減圧装置を示し、該
減圧装置はより広幅の第１の運搬通路12及びより狭幅の
第２の運搬通路14を含む。即ち、上流の運搬通路の外径
は、下流の運搬通路のそれよりも大きい。減圧装置10は
同心の円筒16及び18を有する。円筒16は一方の端部20に
おいて閉鎖されている。円筒18は、円筒16内においてそ
の端部20に近接して配置され、そこに空間22を構成す
る。円筒18の、前記空間22に対面する端部には、開口26
を有するノズル24が設けられ、該開口26は、それが開口
する通路14の面積A₂に比し相当小さい面積A₁を有する。
円筒18の反対端は虫垂状の空間30を画成するように蓋28
によつて閉鎖されている。蓋28は進入する粒状物質によ
る侵食に抗し得るような構造にされている。円筒18は、
好ましくはノズル24に近接して位置される半径方向の吐
出管32と接続される、粒子状物質は、矢印34によつて示
されるように、環状の通路12内に流れ込み、空間22内に
降下し、そこにおいて、矢印36により示すように、180
゜曲げられて、開口26内に進入する。粒子状物質は閉端
された空間30内に投げ上げられ、該空間内部にはクツシ
ヨン38が形成され、該クツシヨンは蓋28を侵食から防護
する。粒子状物質と運搬ガスは吐出管32を通じて通路14
を離れ去る。

図示されるように、前記ノズル24の、空間22に面する入
口側は、母線40が半径方向断面において弓形にされるよ
うに形作られる。該母線40は、例えば、楕円または円の
一部から形成され、好適に弓形にされている場合は、開
口26の周縁部における粒子集中度が、その中心部におけ
るそれより小さいような流れ状態が得られる。さらに、
第２図に示されるように、侵食の観点から最も危険は比
較的大きい粒子42は開口26の中心部に集中され、一方、
比較的小さい粒子44は開口の外側部へ殆ど流れる。この
ような結果は、前記180゜の曲がりと好適な母線40との
画成とによつて達成される。質量と慣性とが小さいか
ら、前記小粒子の方向を曲げるのに必要とされるエネル
ギは僅少であり、従つて、これら小粒子44は、大部分、
急速に方向を曲げられ、従つて、ノズル開口26の表面付
近を流れる。大粒子42の質量と慣性とはより大きいか
ら、それらの方向を曲げるには、より大きいエネルギが
必要とされ、従つて、それら大粒子は空間22内で曲がる
とき、より大きいアーチを成して流れ、従つて、大部分
が開口26内において中心により接近して流れる。ノズル
24の入口側が好適に形作られている場合は、侵食は殆ど
生じないことが証明された。むしろ、入口側は堆積物で
被覆される可能性がある。

開口26は、それに比し相当程度大きい横断面を有する通
路14に開口するから、圧力損失は極めて大きく、従つ
て、単に１個の減圧装置または数個の直列に結合された
減圧装置によつて、所望の圧力低下が達成され得る。１
バール（0.1MPa）以上の圧力低下が好適な設計の１個の
減圧装置において成し遂げられ得る。

第３図において、参照番号50は加圧された容器を示す。
空間52は圧縮機54から導管56を介して圧縮空気を供給さ
れる。容器50は燃焼室58と、該燃焼室58からの燃焼ガス
からダストを分離するための、直列結合されたダスト分
離装置62,64,66の群であって並列結合された複数の群60
とを収容する。前記ダスト分離装置は、例えば、サイク
ロンである。図面には単に１個の群60が示されているに
過ぎない。燃焼室58の下部には、粒子状物質から成る流
動床68と、該床を冷却するための管70の層であつて蒸気
タービン（図示せず）のための蒸気を発生させるものと
を含む。流動床68を離れ去る燃焼ガスは流動床68の上方
のフリーボード72内に溜まり、次いで、導管74を通じて
第１のダスト分離装置即ちサイクロン62へ送られ、その
後さらに、導管76,78を通じて、直列結合されたサイク
ロン64,66へ送られる。ダスト（灰）は前記サイクロン6
2,64,66内で分離される。清浄化されたガスは、サイク
ロン66から、導管80を介してガスタービン（図示せず）
へ導かれる。このガスタービンは前記圧縮機54及び／ま
たは発電機を駆動し得る。

前記サイクロン内で分離されたダスト82は空気圧運搬装
置によつて連続的に運び去られる。該運搬装置は、導管
84,86,88、ダスト及び運搬ガスを冷却するための冷却器
92に接続された共通収集導管90、導管94、及びダストが
そこで運搬ガスから分離される容器96を含む。容器96は
圧力容器50の外部に配置される。ダストは弁98を介して
排出される。運搬空気100はフイルタ102を介して放出さ
れる。前記冷却器92は、複数の直列結合管部分間におい
てガス／ダスト流れを反復転向させることによつて連続
的に減圧が行われる前記ヨーロツパ特許願第83306073−
４号記載の運搬装置に基づいて設計され得る。冷却器92
は通路104に配置される。該通路104は、圧力容器50内の
空間52から、燃焼室58の底110に設けられたノズル108へ
燃焼空気106を導く。

第３図には、導管84に設けられた３個の直列結合減圧装
置112、導管86に設けられた２個の直列結合減圧装置11
4、導管88に設けられた１個の減圧装置116、及び導管94
に設けられた２個の減圧装置118が示される。全絞り能
力は、各減圧装置をそれぞれ異なる絞り能力を有するよ
うに構成することによつて、及び同等または異なる絞り
能力を有する異なる個数の減圧装置を直列結合すること
によつて変わる。弁122を有するバイパス導管120が減圧
装置118に対して並列に設置される。減圧装置118と、弁
122付きのバイパス導管120とは圧力容器50内に設置され
るか、または、第３図におけるごとく、容器外に設置さ
れ得る。圧力容器50の外部において、冷却空気がフアン
128によつて注入される通路126内に第２の冷却器124が
配置される。前記冷却器124は前記減圧装置118にとつて
代わり得る。第２の冷却器124は、容器96内に入る前に
高くても150℃の所望温度に低下させるように燃焼空気
によつて十分冷却することが可能でないときに使用され
る。

PFBCプラントの前記減圧装置112,114,116は既述の減圧
装置10と同じ様式に設計される。減圧装置114aの円筒16
は、第４図に示されるように、サイクロン64の下円錐部
分64aに直接結合される。しかし、本実施例において
は、ノズル24は通路部分12aに狭窄部が生じるように、
円筒18よりも大きい外径を有する。これによつて、ノズ
ル入口における流れに影響を及ぼし得る。さらに、ノズ
ル24は、第１図の実施例におけるそれに比し、より長い
軸方向延長部を有し、そして管130と接続され、従つ
て、定横断面と相当な長さとを有する流路が得られる。
このようにして、粒子の加速距離が運搬ガスの減少時に
より長くなるから、圧力漸減に伴う減圧効果の変化がよ
り小さくされ得る。さらに、空間22の下部に複数のノズ
ル132が設置されており、これらノズルを通じて気体が
空間22に供給されて、サイクロン64において分離されて
降下するダストを流動化する。流動化のためには、空間
52内の圧力は空間22内のそれよりも固いから、該空間52
からの空気が利用され得る。該空気は導管134を介して
供給される。導管134における空気量を決定するため、
調節自在の絞り装置136が設置される。

ダスト／ガス流は減圧装置114aから、吐出管32aを通じ
て、減圧装置114bへ流れる。ダスト／ガス流は吐出管32
bを通つて減圧装置114bを離れ去る。該吐出管32bは導管
86と結合される。

減圧装置は、また、PFBC動力装置において流動床から流
動床物質を送出する導管に配置され得る。減圧装置の前
に冷却器が好適に設けられ、該冷却器において前記流動
床物質は、運搬管の弁を通過するのに先立つて冷却され
る。

第５図に示されるロツクホツパ装置においては、例え
ば、粉砕された石炭142を収容した第１の容器140が設け
られる。容器140は常に大気圧下に在り、弁146を具えた
導管144を介して容器148に接続される。容器148は弁154
を具えた導管152を介して容器150と連通する。容器150
は、回転フイーダ158を具えた導管156を通じて、燃料運
搬管162に設けたエゼクタ160に接続される。該エゼクタ
160は圧縮機164から導管166を介して運搬気体を供給さ
れる。容器148と150はそれぞれ導管172,168と導管170,1
68を介して前記導管166と連通する。導管172は弁174を
具える。容器148は弁178と減圧弁10とを具えた導管176
を通じて大気と連通され得る。容器140内の物質が該容
器からその内部に大気圧を有する容器148へ運搬された
とき、弁146と178は閉鎖され、弁174は開放され、従つ
て、容器148は加圧される。弁154は開放され、前記物質
は容器150へ運搬され、そのあと、弁154が再び閉鎖され
る。そのあと、圧力は弁178を開放することによつて減
じされる。流れは好適な流出状態が得られるように減圧
装置10において絞られる。該減圧装置10が導管176に設
けられているから、弁178はオン−オフ弁であり得、そ
のような弁は前記容器内の気体が摩耗性の固体粒によつ
て汚染されるからもつとも有利である。減圧装置10の故
に、弁178には大きな流れ区域が形成され得、その結
果、流れの速度が低下され、従つて、気体中の固体粒に
起因する侵食が減少される。

第６図には、天然ガス給源182からの導管180において弁
181の後方に配置される減圧装置10が示される。前記ガ
ス給源におけるガス圧は数百バールに達するから、ガス
が運搬管内に解放される前に減圧を必要とする。本発明
に基づく前記減圧装置は、ガスに随伴する固体不純物に
対して極めて敏感であるから、該目的にとつて極めて好
適である。また、この場合、言うまでもなく、第４図に
示されるように、複数の減圧装置が直列に接続され得
る。

前記減圧装置は、さらに、吹付け物質を高速に加速する
ためブラストノズルにおいても使用され得る。第７図及
び第８図に、そのような装置の構造が図示される。圧縮
空気と吹付け物質は導管196を通じて空間194へ供給され
る。空間194内で前記物質／気体流は流路198a,198b,198
cによつて示されるように分流される。小質量の小粒体
は転向されるのに殆ど力を必要とせず、内側流路198cに
沿つて進む。より重い質量の粒体はより大きい力を必要
とし、中間流路198bに沿つて進み、そして最も重い粒体
は外側流路198cに沿つて進む。ノズル開口200におい
て、より大きくそしてより重い粒体は殆ど開口200の中
心付近に収集され、より軽い粒体は殆ど開口200の周縁
付近に収集される。ノズル192の出口の周囲に、開口200
の直径より相当大きい直径を有するスリーブ202が配置
される。吹付け物質の主部分はノズル192をその壁面に
接触することなく通過するから、摩耗は微々たるもので
あり、従つて、ノズルは従来使用されているブラストノ
ズルに比し著しくより長い耐用年数を有し、長期間に亘
つて一様な吹付効果が保証され得る。このことは、ロボ
ツトによる自動吹付け作業の場合、極度に大きい利点で
ある。

第９図には、本発明の減圧装置の一好適実施例が図示さ
れる。ここでは、第１の通路12はコツプ形のハウジング
202と、複数の部品から成るノズル24とを以て形成さ
れ、第２の通路14は管204から形成される。従つて、第
１の通路12は環状である。ハウジング202はフランジ206
を形成されて、フランジ206とボルト208とによつて管20
4のフランジ210に結合される。気体／粒体流は、ハウジ
ング202に接線方向に結合された管212を介して減圧装置
に供給される。ノズル24はスリーブ214をもつて構成さ
れ、該スリーブ214は、外フランジ216及び内フランジ21
8、スリーブ214内を延在する管220であつて内フランジ2
18上に座接しそしてＯ−リング222によつてスリーブ214
に対し封着する管220、及び複数のボルト226によつてス
リーブ214に結合されて管220をスリーブ214内に固定す
るリング224から組立てられる。ノズル24はスリーブ214
の外フランジ216と複数のボルト228とによつてハウジン
グ202と結合される。

第９図に示される実施例は極めて有利である。最大応力
を加えられる管220とリング224は大きな耐摩耗性を有す
る材料、例えば、良好な耐摩耗性を持つ金属合金、超硬
合金、あるいはセラミツク材から製作され得る。高価な
材料の使用は限定され、最も摩耗される部品は交換され
得る。従つて、第９図の実施例は、製作、コスト並びに
サービスの観点から有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく減圧装置の概略断面図；第２図はノズルの断面図；第３図はダスト排出システムに絞り装置を具えたPFBCプ
ラントの概略図；第４図はサイクロンの吐出口に隣接配置された減圧装置
の断面図；第５図はロツクホツパ容器からの汚染気体のための吐出
口として働く減圧装置の概略図；第６図は天然ガス給源の場合においてガス減圧に利用さ
れる減圧装置の概略図；第７図及び第８図は減圧装置を使用するブラストノズル
の概略断面図；第９図は本発明に基づく減圧装置の一好適実施例の縦断
面図を示す。図面上、10は減圧装置;12は第１運搬通路;14は第２運搬
通路、16,18は円筒;24はノズル;26は開口;32は吐出管を
示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子状物質と流体との混合物を高内圧の第
１の室からより内圧の低い第２の室へ搬送する装置であ
って、該搬送装置が、前記粒子状物質を前記第１の室から搬送する第１の導管
にして、閉じられた下流側端部を有した第１の導管と、該第１の導管内に該第１の導管の内面から離隔して位置
し、上流側端部に前記第１の導管の前記閉じられた下流
側端部に面した開口を備えた第２の導管にして、第２の
導管の入り口端部に第２の導管の下流方向に滑らかに減
少する断面積と、前記第１の導管と第２の導管との間の
空間の断面積より実質上小さい最小断面積とを画定する
第２の導管とを有しており、前記第２の室は前記第２の導管から流出する前記粒子状
物質と流体とを受入れ、前記第２の導管の前記最小断面
積より少なくとも10倍以上大きい断面積を有しており、それにより、前記粒子状物質が前記第２の導管へ入る前
の粒子状物質の流れ方向の変換と、その後の前記第２の
室への流出が、前記粒子状物質の実質部分、特に大質量
の粒子をして前記第２の導管の中央部分、特に上流端付
近の中央部分を通過させ、前記第２の導管の入り口の磨
耗を減少させることを特徴とする搬送装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の搬送装置に
おいて、前記第１及び第２の導管が同軸的に配置されて
いる搬送装置。
【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の搬送装置に
おいて、前記第１及び第２の導管がそれぞれ円形断面を
有している搬送装置。
【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載の搬送装置に
おいて、前記第２の導管の入り口が丸められており、そ
の母線が半径方向断面において円弧状である搬送装置。
【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載の搬送装置に
おいて、前記第２の室の断面積は前記第２の導管の最小
断面積より少なくとも100倍から600倍大きい断面積であ
る搬送装置。
【請求項６】特許請求の範囲第１項に記載の搬送装置に
おいて、前記第２の室は、前記第２の導管と同軸的に配
置され、前記第２の導管と接続された端部とは反対の端
部が閉じられている導管である搬送装置。
【請求項７】特許請求の範囲第６項に記載の搬送装置に
おいて、前記第２の室を形成する前記導管から横方向外
方に出口管が延在している搬送装置。
【請求項８】特許請求の範囲第１項に記載の搬送装置に
おいて、前記第１の室は高圧の天然ガス源である搬送装
置。
【請求項９】特許請求の範囲第１項に記載の搬送装置に
おいて、前記第１の室は、気体に混ぜられた砂のごとき
吹き付け粒子材料の源であり、該吹き付け粒子材料が、
前記第２の室である出口ノズルに流出する前に、大きく
加速される搬送装置。
【請求項１０】特許請求の範囲第１項に記載の搬送装置
において、前記第２の導管は、外側ハウジングと、内側
取り外し自在ノズル部分とを有しており、前記内側取り
外し自在ノズル部分は高耐磨材料で形成されている搬送
装置。
【請求項１１】特許請求の範囲第１項に記載の搬送装置
において、前記第１の室は、PFBCプラントのダスト除去
システムのダスト分離器によって形成されており、前記
第２の室はダスト収集容器によって形成されている搬送
装置。
【請求項１２】粒子状物質と流体との混合物を、前記流
体が高圧である第１の室から、該第１の室より少なくと
も0.5バール低い圧力の第２の室へ搬送する方法であっ
て、該方法が、前記混合物を高圧の流体と共に第１の導管を介して搬送
しながら、前記混合物の流れ方向を変更し、その後、前記第１の導管内に該第１の導管の内面から離
隔して位置した第２の導管にして、前記第１の導管と前
記第２の導管との間の空気より実質上小さい最小断面積
を有した第２の導管を介して前記混合物を高速で搬送
し、最後に、前記第２の導管の前記最小断面積より少なくと
も10倍大きい断面積を有した前記第２の室内へ前記混合
物を搬送し、それにより、前記第２の導管の入り口の磨耗が減少され
ることを特徴とする粒子状物質と流体との混合物を搬送
する方法。