JP2018131321A - 粉体払出機構、およびそれを備えた粉体貯留容器、ガス化複合発電装置、粉体払出機構における粉体の払出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
チャー供給ホッパを複数備える場合、その上流側に、複数のチャー供給ホッパに供給するチャーを一時的に貯留するチャービン(容器)が設けられる。
このように、底部に複数の払出口が形成された容器に対し、特許文献1に開示されたような、旋回ガス流の中心に生じる負圧によって粉体を吸引する構成を適用したとしても、複数の払出口が容器の底部の中心部よりも外周側にオフセットした位置に配置されているため、各払出口に粉体を均等に導くのは困難を伴うものである。
また、複数の払出口が容器の底部の中心部よりも径方向外側にオフセットした位置に配置されていると、払出口が容器の底部の中心に配置された場合に比較すると、粉体を各払出口に導く効率は低下する場合がある。
本発明に係る粉体払出機構は、粉体を貯留し、その底部に少なくとも1つの前記粉体の払出口が形成された粉体貯留容器に設けられた粉体払出機構であって、鉛直上下方向に間隔をあけて複数段に設けられ、ガスを噴出することで、前記粉体貯留容器及び前記払出口に接続された払出配管のうち少なくとも前記粉体貯留容器内の前記粉体を流動化させる複数の流動化ノズルと、複数段の前記流動化ノズルにおいて、前記ガスを鉛直上下方向に順次間欠的に噴出させるコントローラと、を備えることを特徴とする。
また、粉体貯留容器内で旋回流を発生させないので、粉体貯留容器内の粉体による摩耗を抑えることができる。さらに、粉体貯留容器の底部に複数の払出口を設けた場合において、それぞれの払出口に対し、より平均化して粉体を供給することができる。
さらに、各段の流動化ノズルにおいては、連続的ではなく間欠的にガスを噴出させることで、ガスの噴出によって流動化された粉体の自然な流れを阻害するのを抑えることができる。
先ず、本発明のガス化複合発電装置の一実施形態である石炭ガス化複合発電設備について説明する。
なお、ガスタービン17と蒸気タービン18は同一軸として1つの発電機19を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
微粉炭の粉体流通系統は、図2に本実施形態での一例を示すように、給炭設備11は、原炭バンカ111と、石炭ミル112と、集塵器113と、微粉炭ビン(粉体貯留容器)114と、微粉炭供給ホッパ115と、を備える。
原炭バンカ111は、原炭として供給された石炭を貯留する。石炭ミル112は、原炭バンカ111に貯留された石炭を混合して粉砕し、微粉炭(粉体)を生成する。
集塵器113は、石炭ミル112で生成された微粉炭を捕集する。
微粉炭ビン114は、集塵器113で捕集された微粉炭を貯留する。
微粉炭供給ホッパ115は、微粉炭ビン114から供給される微粉炭を貯留し、ガス化炉設備14に供給する。この微粉炭供給ホッパ115は、微粉炭ビン114の例えば鉛直下方に複数が接続されている。
サイクロン511およびポーラスフィルタ512は、上記したように、ガス化炉設備14で生成された生成ガスに含有するチャー(粉体)を分離する。
チャービン514は、サイクロン511およびポーラスフィルタ512で分離されたチャーを貯留する。
チャー供給ホッパ52は、チャービン514から供給されるチャーを一時的に貯留し、チャー戻しライン46を通してガス化炉14に供給する。
粉体払出機構30は、複数の容器内流動化ノズル(流動化ノズル)31と、配管内流動化ノズル(流動化ノズル)32と、コントローラ35と、を備えている。
ここで、本実施形態では、下段側の容器内の流動化ノズル31Aと上段側の容器内の流動化ノズル31Bについて説明を行う。容器内で下段側と上段側に設置された流動化ノズル31Aと流動化ノズル31Bとの間隔Shは、所定の間隔範囲よりも広いと、流動化ノズル31Aから噴出した窒素ガスによって微粉炭やチャーが流動化される領域と、流動化ノズル31Bから噴出した窒素ガスによって微粉炭やチャーが流動化される領域との中間で、微粉炭やチャーが流動化されずにブリッジしてしまい、下段側から順に流動化されたとしても一部の流動化されないブリッジ領域のために微粉炭やチャーの搬出がスムーズに行われなくなる場合がある。また、流動化ノズル31Aと流動化ノズル31Bとの間隔Shは、所定の間隔範囲より狭いと、流動化させる微粉炭やチャーの領域が重なり、単位体積当たりの微粉炭やチャーの流動化に対する窒素ガス流量が多く投入されることになり、流動化の効率が低下する。
したがって、流動化ノズル31Aと流動化ノズル31Bとの上下方向の間隔Shは、例えば所定間隔として200〜1000mmとするのが好ましい。間隔Shのさらに好ましい範囲は、例えば400〜800mmである。
したがって、周方向で互いに隣接する流動化ノズル31A、流動化ノズル31Bの間隔Srは、微粉炭ビン114,チャービン514の底部114b,514bを平面視して、中心部114c,514c周りの角度を、例えば5°〜60°となるように設定するのが好ましい。間隔Srの角度のさらに好ましい範囲は、例えば、20°〜50°である。
また、間隔Srの所定範囲の角度の代わりに、周方向で互いに隣接する流動化ノズル31A、または流動化ノズル31Bの間隔Sr′で所定間隔を設定してもよい。間隔Sr′は、過度に離れると流動化の効率が低下し、均一に流動化しない。さらに、微粉炭ビン114,チャービン514の径寸法によっても変動し得る。したがって、周方向で互いに隣接する流動化ノズル31A、流動化ノズル31Bの所定間隔Sr′の上限と下限は間隔Sr(角度範囲)と同様で理由で設定される。所定間隔Sr′は、微粉炭ビン114,チャービン514の底部114b,514bを平面視した容器の中心軸Cに直交する水平方向断面で、周方向の長さ寸法を、例えば200〜2000mmとなるように設定するのが好ましい。間隔Sr′の周方向の長さ寸法のさらに好ましい範囲は、例えば、400〜1500mmである。
すなわち、流動化ノズル31A、流動化ノズル31Bは、それぞれ、微粉炭ビン114,チャービン514内の微粉炭やチャーに対して、旋回流を生じさせないように設置されている。
したがって、水平または斜め鉛直下方に向かって窒素ガスを噴出する容器内流動化ノズル31の傾斜角度θ1は、例えば20°〜70°とするのが好ましい。傾斜角度θ1のさらに好ましい範囲は、例えば、25°〜60°である。
各配管内の流動化ノズル32は、鉛直上下方向において、払出配管116,516に対し、水平、または斜め下方に向かって窒素ガスを噴出するよう配置されている。配管内の流動化ノズル32の上下方向における傾斜角度θ2は、0°よりも小さいと、配管内流動化ノズル32は斜め上方に向かって窒素ガスを噴出するため、流動化された微粉炭やチャーの相互の流れがスムーズに行われなくなり、払出配管116,516における微粉炭やチャーの流れを阻害する。また、傾斜角度θ2が所定範囲より大きいと、払出配管116,516への配管内流動化ノズル32の取付構造が複雑となり、溶接作業などの施工性が低下する。
したがって、水平または斜め下方に向かって窒素ガスを噴出する配管内流動化ノズル32の傾斜角度θ2は、例えば0°〜65°とするのが好ましい。傾斜角度θ2のさらに好ましい範囲は、例えば、5°〜30°である。
図5に示すように、コントローラ35は、微粉炭ビン114,チャービン514から微粉炭供給ホッパ115,チャー供給ホッパ52に微粉炭やチャーを払い出すとき、まず、気密弁118,518を開く(図5中の動作m1)。
気密弁118,518が開いてから、予め定めた所定時間が経過した後、コントローラ35は、次いで、仕切弁117,517を開く(図5中の動作m2)。これにより、微粉炭ビン114,チャービン514の払出口119,519が開く。
これにより、配管内の流動化ノズル32から払出配管116,516内に窒素ガスが送り込まれ、直近に微粉炭やチャーを払い出したときに気密弁118,518および仕切弁117,517を閉じた後に払出配管116,516に残っている微粉炭やチャーを流動化させ、微粉炭供給ホッパ115,チャー供給ホッパ52に向けて払い出す。
これにより、流動化ノズル31Aから微粉炭ビン114,チャービン514内に窒素ガスが送り込まれ、微粉炭ビン114,チャービン514内の底部の微粉炭やチャーを流動化させる。すると、流動化された微粉炭やチャーが、微粉炭ビン114,チャービン514の払出口119,519から払出配管116,516に効率良く流動化して払い出される。
これにより、流動化ノズル31Bから微粉炭ビン114,チャービン514内に窒素ガスが送り込まれ、微粉炭ビン114,チャービン514内の微粉炭やチャーを流動化させる。すると、流動化された微粉炭やチャーが、微粉炭ビン114,チャービン514で、下方の払出口119,519側に効率良く流動化して流れ落ちる。
また、微粉炭ビン114,チャービン514内で旋回流を発生させないので、微粉炭ビン114,チャービン514内の内周部における微粉炭やチャーによる摩耗を抑えることができる。さらに、微粉炭ビン114,チャービン514の底部114b,514bに設けた複数の払出口119,519に対し、微粉炭やチャーを平均化して供給することができる。
さらに、各段の流動化ノズル31A、流動化ノズル31B、配管内の流動化ノズル32においては、連続的ではなく間欠的に窒素ガスを噴出させることで、窒素ガスの噴出によって流動化された微粉炭やチャーの自然な流れを阻害するのを抑えることができる。また、窒素ガスの合計した使用量も抑えることができる。
したがって、微粉炭ビン114,チャービン514内の摩耗を抑えてメンテナンスコストを抑えるとともに、微粉炭やチャーの払出の効率を高め、複数の払出口119,519に対し、より平均化して微粉炭やチャーを供給することができる。
また、上述した実施形態では、燃料として石炭を使用したが、高品位炭や低品位炭であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料(ペレットやチップ)などを使用することも可能である。
11 給炭設備
11a 給炭ライン
14 ガス化炉設備
15 チャー回収設備
16 ガス精製設備
17 ガスタービン
18 蒸気タービン
19 発電機
20 排熱回収ボイラ
30 粉体払出機構
31 容器内の流動化ノズル(流動化ノズル)
31A 下段側の容器内の流動化ノズル(流動化ノズル)
31B 上段側の容器内の流動化ノズル(流動化ノズル)
32 配管内の流動化ノズル(流動化ノズル)
35 コントローラ
41 圧縮空気供給ライン
42 空気分離設備
43 第1窒素供給ライン
45 第2窒素供給ライン
46 チャー戻しライン
47 酸素供給ライン
48 異物除去設備
49 ガス生成ライン
51 集塵設備
52 チャー供給ホッパ
53 ガス排出ライン
61 圧縮機
62 燃焼器
63 タービン
64 回転軸
65 圧縮空気供給ライン
66 燃料ガス供給ライン
67 燃焼ガス供給ライン
68 昇圧機
69 タービン
70 排ガスライン
71 蒸気供給ライン
72 蒸気回収ライン
73 復水器
74 ガス浄化設備
75 煙突
111 原炭バンカ
112 石炭ミル
113 集塵器
114 微粉炭ビン(粉体貯留容器)
114b 底部
114c 中心部
115 微粉炭供給ホッパ
116 払出配管
511 サイクロン
512 ポーラスフィルタ
514 チャービン(粉体貯留容器)
514b 底部
514c 中心部
516 払出配管
519 払出口
C 中心軸
Claims (9)
- 粉体を貯留し、その底部に少なくとも1つの前記粉体の払出口が形成された粉体貯留容器に設けられた粉体払出機構であって、
鉛直上下方向に間隔をあけて複数段に設けられ、ガスを噴出することで、前記粉体貯留容器及び前記払出口に接続された払出配管のうち少なくとも前記粉体貯留容器内の前記粉体を流動化させる複数の流動化ノズルと、
複数段の前記流動化ノズルにおいて、前記ガスを鉛直上下方向に順次間欠的に噴出させるコントローラと、
を備えることを特徴とする粉体払出機構。 - 前記コントローラは、鉛直上下方向の下段側の前記流動化ノズルから上段側の前記流動化ノズルに向かって、前記ガスを順次間欠的に噴出させることを特徴とする請求項1に記載の粉体払出機構。
- 複数段の前記流動化ノズルのうちの一段が、前記粉体貯留容器の前記払出口に接続された払出配管に設けられ、他の段が前記粉体貯留容器に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の粉体払出機構。
- 各段の前記流動化ノズルは、水平または斜め下方に向かって前記ガスを噴出するよう設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の粉体払出機構。
- 前記流動化ノズルは、前記粉体貯留容器の中心軸に直交する断面において、前記中心軸に向かって前記ガスを噴出するよう設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の粉体払出機構。
- 前記粉体貯留容器に設けた前記流動化ノズルは、前記中心軸に直交する断面において、前記粉体貯留容器の周方向に間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の粉体払出機構。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の粉体払出機構を備えることを特徴とする粉体貯留容器。
- 請求項7に記載の粉体貯留容器を備えることを特徴とするガス化複合発電装置。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の粉体払出機構における粉体の払出方法であって、
鉛直上下方向に間隔をあけて複数段に設けられた前記流動化ノズルのうち鉛直上下方向の下段側の前記流動化ノズルにおいて、前記ガスを噴出させる工程と、
前記下段側の前記流動化ノズルで前記ガスの噴出を終了した後、前記下段側の前記流動化ノズルの次に鉛直方向上側にある上段側の前記流動化ノズルにおいて、前記ガスを噴出させる工程と、
を備えることを特徴とする粉体払出機構における粉体の払出方法。
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---|---|---|---|---|
CN111702169A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-09-25 | 湖南飞阳齿轮制造有限责任公司 | 一种齿轮生产用铁基粉末压制装置及其压制方法 |
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-
2017
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