JP2000007153A - 固液二相流搬送装置 - Google Patents

固液二相流搬送装置

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JP2000007153A
JP2000007153A JP17506998A JP17506998A JP2000007153A JP 2000007153 A JP2000007153 A JP 2000007153A JP 17506998 A JP17506998 A JP 17506998A JP 17506998 A JP17506998 A JP 17506998A JP 2000007153 A JP2000007153 A JP 2000007153A
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solid
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pipe
conduit
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JP17506998A
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English (en)
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Kiyoyuki Horii
清之 堀井
Hidemasa Ogose
英雅 生越
Kazuo Koda
和郎 幸田
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 管路内にねじり板や旋回翼などの強制旋回手
段を配置することなく旋回流を生成させ、固液二相流中
の固体粒子の停滞を防止し、固液二相流の流量やその固
液比に特別な制限を設けることなく搬送する。 【解決手段】 管路(10)に二次管(2)が接続され
二次管(2)からは管路(10)の内壁の接線上に液体
または固液二相流が流入されて管路(10)内には旋回
流が生成されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、固液二相
流搬送装置に関するものである。さらに詳しくは、この
出願の発明は、各種技術分野における氷水スラリーや液
体中に混入された固体粒子を、管路により搬送するに有
用な、新しい固液二相流搬送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】従来より、固体と液体との混
合物である固液二相流を管路内搬送する固液二相流搬送
方式が知られている。そして近年では、より効率的な搬
送を実現するために、旋回流を用いた固液二相流搬送装
置が提案されてもいる。
【0003】この旋回流を用いた搬送装置では、管路内
にねじり板や旋回翼などの強制旋回手段を配置すること
で旋回流を生成している。例えば、特開昭58−104
997号公報に記載されている「微粉炭の配管造粒方法
とその装置」では、管路内に金属製ねじり板を挿入配置
して旋回流を発生させ、微粉炭をスラリー状態で管路輸
送しながら造粒するようにしている。
【0004】より具体的には、スラリーの流れを旋回流
とし、旋回流による遠心力によって微粉炭を管壁に転動
させて造粒している。また、実開昭51−153993
号公報に記載されている「スラリーの連続圧送装置」で
は、管路内壁面に装着された複数の翼により旋回流を与
えて、スラリーを効率よく輸送するようにしている。旋
回流を用いない場合にはスラリー中の固体粒子は管底に
沈下しやすいために、液体に対してスラリーの相対速度
が低下し、その結果としてスラリーの濃度や輸送効率が
低下してしまうという問題があったが、この提案されて
いる旋回流を用いる装置により、これらの問題を解決し
ようとしている。
【0005】さらに、特開平03−61213号公報に
記載されている「シャーベット状の氷または砕いた氷を
水により搬送する方法」では、管路内に旋回翼を固定
し、効率よく氷を輸送しようとしている。旋回流を用い
ない場合には、氷は水より比重が小さいため管路上方部
分に集合し偏在して流れ、そのため氷による管路の閉塞
が生じやすく、また管路が分岐する場合には、分岐先の
管路内の氷の量にばらつきが生じ、さらには、管路上壁
面を摺動して流れる氷により圧力損失が非常に大きいと
いう問題があったが、旋回流を用いる方法によりこれら
の問題を解決しようとしている。
【0006】しかしながら、以上のように管路内にねじ
り板や旋回翼などの強制旋回手段を設置する従来の固液
二相流搬送装置においては、ア)強制旋回手段を配置し
た場所で固液二相流中の固体粒子が停滞し、場合によっ
ては管路が閉塞する危険性があり、イ)強制旋回手段を
管路が備えていることから構造が複雑であり、その製作
やメンテナンスが容易ではなく、ウ)固液二相流の流量
やその固液比には制限があり、その制限を越えると効果
が期待できないという不都合があった。
【0007】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
従来技術の欠点に鑑み、ねじり板や旋回翼などの強制旋
回手段を管路内に配置することなしに旋回流を生成さ
せ、固液二相流中の固体粒子の停滞を防止し、固液二相
流の流量やその固液比に特別な制限を設けることなく、
旋回流による効果的な搬送を可能とする、新しい固液二
相流搬送装置を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この出願は、上記の課題
を解決するために、まず第1の発明として、固液二相流
の円筒管路による搬送装置であって、管路に二次管が接
続され、二次管からは管路内壁の接線上に液体または固
液二相流が流入されて管路内には旋回流を生成されるこ
とを特徴とする固液二相流搬送装置を提供する。
【0009】また、この出願においては、前記第1の発
明の固液二相流搬送装置に関し、第2の発明として、二
次管が管路上流側からのバイパス配管であることや、第
3の発明として、二次管の途中には圧力供給装置が設け
られていることを特徴とする固液二相流搬送装置をも提
供する。さらに、この出願は、第4の発明として、二次
管接続装置よりも上流側の管路は閉止されており、固液
二相流が二次管から流入されることを特徴とする固液二
相流搬送装置をも提供する。
【0010】そして、この出願は、第5の発明として、
以上の固液二相流搬送装置において、二次管の接続位置
が管路のベンド部、エルボ部、またはバルブ配設部の直
前もしくはその上流近傍であることを特徴とする固液二
相流搬送装置をも提供する。すなわち、この出願の発明
においては、従来技術のように管路内にねじり板や旋回
翼などの強制旋回手段を配置することなく、管路断面の
接線方向へ流入する二次管を設けることで、固液二相流
の流れに旋回流を与えることに大きな特徴がある。
【0011】生成された旋回流は、固液を混合し、管断
面全域に分散させ管路の閉塞を防止することができ、管
路の摩耗をも低減させ、圧力損失をも低下させることが
できる。このため、特に、従来では固体粒子による管路
内壁との接触による閉塞や摩耗、そして圧力損失による
不都合が顕在化するベンド部やエルボ部、バルブ配設部
においてこの発明は極めて優れた効果を発揮することに
なる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に沿って、こ
の出願の発明の実施の形態において説明する。たとえば
まず図1は、この説明の一つの実施の形態を示したもの
である。この固液二相流搬送装置では、閉塞の危険性の
大きいエルボ部(1)を持つ円筒管路(10)におい
て、エルボ部(1)の直前に、管路(10)の接線方向
に流入する二次管(2)を接続し、管路(10)上流側
から分岐させた液体または外部から供給される液体をポ
ンプ等の圧力供給装置(3)を介して注入し、固液二相
流(4)に旋回を与えている。
【0013】圧力供給装置(3)により供給される液体
は、前記のとおり、固液二相流(4)を構成する流路と
同じもの、もしくはその機能において類似しているもの
として外部より新たに供給してもよいが、管路(10)
の上流側の固液二相流(4)から分離した液体を用いて
もよい。あるいはまたこの液体としては、管路(10)
下流側において分離した液体を用いることもでき、液体
が廃液となる場合には、その廃液を有効利用することも
できる。
【0014】上流側において、分離して分岐させた液体
の流れはバイパス流として考えることもできる。この場
合、つまりバイパス流の場合には、固体粒子が含まれた
状態としても考慮される。以上のいずれであっても、固
液二相流中の各固体粒子の付着力が大きく固体粒子群
(5)をなしている場合には、旋回流により、固体粒子
をばらばらにすることができる。
【0015】二次管(2)の接続については、図1のA
−A矢視断面を示した図2のように、管路(10)内壁
の接線上に二次管(2)の内壁が位置するように配置
し、管路(10)に対して二次管(2)の垂直断面の設
置の角度(α)が直角ないしは略直角となるようにす
る。また、管路(10)に対して二次管(2)の水平断
面の設置の角度(β)については、鋭角または直角とな
るようにする。
【0016】以上のような接続位置の関係は旋回流の生
成のために欠せない要件となるが、前記図2に例示した
ように、管路(10)の内径(D)と二次管の内径
(d)との関係については、旋回流の旋回速度を効率よ
く生成するためには、D/2>dの関係とすることが望
ましい。なお、圧力供給装置(3)として、ポンプをは
じめとして、ヘッドタンク等の各種のものを用いること
ができる。
【0017】図1に示したように、従来の技術では、エ
ルボ部では固体粒子による管路(10)内壁の摩耗が著
しく、また閉塞の危険性も大きかったが、この発明の装
置では旋回流によってこのような不都合が生じることな
しに、効率な固液二相流の搬送が可能とされる。固体粒
子の濃度、すなわち固液比や、二相流の流量についても
従来のような特徴の制約はない。
【0018】管路の摩耗や閉塞に対するメンテナンスの
負荷は著しく軽減され、固体粒子そのものの損壊も抑止
されることになる。また、前記二次管(2)は、図1の
例では、ベンド部(1)の直前に配置しているが、エル
ボ部(1)ばかりでなく、図4に例示したバルブ配設部
(6)の直前ないしはバルブ部(6)に至る流れのバル
ブ部(6)より上流の近傍に配置する場合にも顕著な効
果が得られる。
【0019】図5および図6は、各々、さらに別の実施
の形態を示したものであるが、この形態のように、二次
管(2)から管路(10)に対して固液二相流(4)を
供給してもよい。このとき、管路(10)の上流側から
は、液体のみを供給してもよいし、固液二相流を供給し
てもよいし、さらには図5および図6のように、二次管
(2)の接続位置よりも上流側を閉止してもよい。
【0020】二次管(2)の接続においては前記と同様
に考えることができる。また、図1および図4の場合も
含めて、二次管(2)の接続においては、例えば図5の
AA′矢視図に示したように、二次管に縮小部(2A)
または拡大部を設けてもよい。
【0021】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
り、管路内にねじり板や旋回翼などの強制旋回手段を配
置することなく旋回流を生成させ、固液二相流中の固体
粒子の停滞を防止し、固液二相流の流量やその固液比に
特別な制限を加えることなしに、効率的な搬送が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エルボ部を持つ管路で、この発明の実施形態を
例示した概略図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】図2に対応する水平断面図である。
【図4】バルブ配設部での実施形態を示した概略図であ
る。
【図5】エルボ部での別の実施の形態を示した概略図で
ある。
【図6】バルブ配設部での別の実施の形態を示した概略
図である。
【符号の説明】 10 管路 1 エルボ 2 二次管 2′ 縮小部 3 圧力供給装置 4 固液二相流 5 固体粒子群 6 バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 幸田 和郎 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 3F047 AA03 AA06 BA02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固液二相流の円筒管路による搬送装置で
    あって、管路に二次管が接続され、二次管からは管路内
    壁の接線上に液体または固液二相流が流入されて管路内
    には旋回流が生成されることを特徴とする固液二相流搬
    送装置。
  2. 【請求項2】 二次管が管路上流側からのバイパス配管
    であることを特徴とする請求項1の固液二相流搬送装
    置。
  3. 【請求項3】 二次管の途中には圧力供給装置が設けら
    れていることを特徴とする請求項1または2の固液二相
    流搬送装置。
  4. 【請求項4】 二次管接続位置よりも上流側の管路は閉
    止されており、固液二相流が二次管から流入されること
    を特徴とする請求項1または3の固液二相流搬送装置。
  5. 【請求項5】 二次管の接続位置が管路のベンド部、エ
    ルボ部、またはバルブ配設部の直前もしくはその上流側
    近傍であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれ
    かの固液二相流搬送装置。
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