JP2597009B2 - 粉体加圧供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、噴流床ガス化炉の微粉炭供給装置、流動床
ガス化炉の石炭供給装置、加圧流動床ボイラの石炭およ
び石灰石供給装置、高炉への石炭供給装置、その他高圧
装置へ粉体を供給する粉体加圧供給装置に関する。

〔従来の技術〕 粉体加圧供給装置としては、従来ロックホッパシステ
ムが一般に使用されている。これは３段のホッパから構
成され、作動が確実であるが、コストが高い、ガス
使用量が多い、ホッパでの滞留時間が長く微粉炭では
自然発火の心配がある、加圧ガスとしてN₂等のイナー
トガスが使用され大容量のものではこのイナートガス製
造コストが高い等の欠点があった。

そこで、遠心力により粉体を圧密し高圧下のケーシン
グ内へ粉体を供給する、回転式の粉体加圧供給装置が、
種々提案されているが、この方式における最大の技術的
課題は粉体の流量制御である。流量制御が不十分なもの
は粉体供給装置として使用できないからである。

従来提案されている装置のいくつかを例示すると、ま
ず第５図に全体縦断面図が、第６図にロータ（01）の横
断面図が、それぞれ示されるものは、ロータ（01）の出
口部にスプリング（03）付きの出口弁（02）を設けて、
遠心力による粉体圧密圧力とスプリング（03）の力とを
バランスさせたものである。

次に、第７図に全体縦断面図が、第８図に制御ノズル
（06）の拡大断面図が、それぞれ示されるものは、通路
出口に絞り可能な制御ノズル（06）と、同制御ノズル
（06）に合流するガス給送管路（07）とを設け、制御ノ
ズル（06）への作動ガスの圧力を変えることにより流量
を制御するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来の粉体加圧供給装置には、次のような解決す
べき課題があった。

第５図および第６図に示されたものは、ロータ（01）
の回転数が一定であれば出口弁（02）の開度は一定とな
り、流量も一定となる。したがって、流量を変化させる
ためにはロータ（01）の回転数を変える必要がある。ま
た、通路出口の断面形状がリング状となっているので、
粉体が閉塞しやすい。

また第７図および第８図に示された装置では、作動ガ
スの圧力を変えることにより流量を制御しており、ロー
タ回転数が一定でも流量を制御することができるが、ノ
ズル（06）の開口が一定であるため最小流量がきまり、
粉体の供給を停止することができない。したがって、粉
体の供給を停止する場合には、ケーシング内を減圧する
とともに、ロータの回転を停止する必要がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記従来の課題を解決するために、回転す
るロータの中央部から周縁部に向かう半径方向通路の終
端に回転軸方向通路を、同回転軸方向通路の終端に第２
の半径方向通路を、それぞれ連通させるとともに、同第
２の半径方向通路の終端をロータ周縁に開口させ、かつ
上記ロータ中央部に粉体を、上記回転軸方向通路に弁を
介して加圧ガスを、それぞれ供給するようにしたことを
特徴とする粉体加圧供給装置を提案するものである。

〔作用〕

本発明によれば、ロータ内の粉体通路の一部が回転軸
方向を向いているので、ロータが回転しても粉体はこの
回転軸方向通路で停止する。そしてこれを移送するため
に、その回転軸方向通路に加圧ガスを供給する。加圧ガ
スの流量を変えることにより、粉体流量を制御する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は
同じく周辺機器を含む全体配置図、第３図は同じくロー
タの粉体出口付近の詳細断面図である。

まず第２図において、低圧粉体ホッパ（１）内の粉体
は、ブロワ（３）で駆動される空気輸送装置（４）にフ
ィーダ（２）によって定量供給され、粉体移送管（５）
を経て粉体加圧供給装置のロータ（７）の中央空洞部
（６）に送られる。ロータ（７）は、軸受（26）で支承
された回転軸（25）に取付けられており、モータ（27）
で回転駆動される。ロータ中央空洞部（６）へ送られた
粉体は、ロータ（７）により遠心力を受、ロータ（７）
に設けられた複数の半径方向通路（８）に遠心分離され
る。半径方向通路（８）ではさらに強い遠心力を受ける
ため粉体は圧密され、ケーシング（９）内の高圧領域
（10）のガス圧に抗して円周方向へ押し出される。コン
プレッサ（13）から導管（14）、制御弁（15）、通路
（16）を経て供給される高圧空気により、粉体は更にケ
ーシング（９）内の高圧領域（10）に移送される（後に
詳述する）。そして空気輸送装置（20）に導かれ、コン
プレッサ（19）により加圧された空気により、ガス化炉
等の高圧装置（21）に供給される。一方、粉体移送管
（５）からロータ中央空洞部（６）に粉体とともに送ら
れたガスは、ロータ（７）の回転により遠心分離され、
排気管（22）、集塵装置（23）、真空ポンプ（24）を経
て大気へ放出される。

次に第１図および第３図に示されるように、ロータ
（７）内に設けられた各半径方向通路（８）の終端に
は、それぞれ回転軸方向通路（11）の始端がつながって
おり、それら回転軸方向通路（11）の終端に第２の半径
方向通路（11a）の始端がつながっている。そして第２
の半径方向通路（11a）の終端はロータ（７）の周縁に
開口している。上記回転軸方向通路（11）の始端には、
ジエットノズル（12）が同軸方向に開口している。その
ジエットノズル（12）は通路（18）により空間部（17）
に連通している。この空間部（17）はまた、前記通路
（16）を経て導管（14）（第２図）に連通している。な
お、（28），（29）（30），（31）はラビリンスシール
である。

さて、ロータ（７）の遠心力により半径方向通路
（８）に押出された粉体は、第３図に示されるように、
次の条件を満たすとき、回転軸方向通路（11）で停止す
る。すなわち、 ｌ＞D cot θ ここで l :回転軸方向長さ D :半径方向高さ θ：粉体の安息角 粉体の安息角θは20°から45°の範囲であるから、co
e θは2.75ないし1.00となる。すなわち、粉体の安息角
に応じてl/Dを１ないし３にする必要があり、それ以下
では、粉体が安息角が保てずに、第２の半径方向通路
（11a）にこぼれ出る。ｌをＤの３倍以上にすると、搬
送抵抗が増えて圧力損失が大きくなり、後述する作動ガ
スの所要流量が増える。

高圧領域（10）内のガスは、圧密された粉体の間隙を
通ってロータ（７）の中心部へ逆流するが、粉体が圧密
されているため流量は小さい。粉体の遠心力が高圧ガス
の圧力よりも大きい場合は、粉体は逆流しない。

次に、回転軸方向通路（11）内の粉体を移送するに
は、ジエットノズル（12）から高圧ジエットを噴出さ
せ、粉体をケーシング（９）内の高圧領域に送り出す。
ジエットノズル（12）に送られる高圧ガスは、コンプレ
ッサ（13）で加圧され、導管（14）、制御弁（15）、ケ
ーシング内の通路（16）、空間部（17）およびロータ
（７）内の通路（18）を経て、ジエットノズル（12）へ
供給される。この場合、回転軸方向通路（11）が短い
程、上記高圧ジエットのエネルギが小さくてすむ、すな
わち作動ガス流量が小さくてすむ。したがって、回転軸
方向通路（11）の長さとしては、粉体を停止できる最小
長さが適正である。また、第３図図示のように回転軸方
向通路（11）を出口に向けて広げた方が、粉体が流出し
やすいが、その傾斜角度αは０°から25°の範囲が適当
である。

上記のように高圧ジエットを噴出させている状態で
は、空間部（17）の圧力が高圧領域（10）よりも高いか
ら、空間部（17）のガスは、ラビリンスシール（28）を
経て高圧領域（10）へ洩れる。したがって、高圧領域
（10）内の微粉がラビリンスシール（28）および空間部
（17）へ逆流することはない。すなわち、空間部（17）
内のガスは、常に清浄であり、通路（16），（18）に粉
体が閉塞する等の問題は発生しない。また、ラビリンス
シール（28）のシール効果により、空間部（17）から高
圧領域（10）への洩れ量は少なく、ラビリンスシール
（28）の洩れ量流量分布は均一となる。

次に粉体流量の制御について説明する。

粉体流量は、ジエットノズル（12）から噴出する高圧
ジエットの流量を変えることにより制御できる。すなわ
ち、高圧ジエットの作動ガス流量が大きいほど、粉体流
量は大きくなる。粉体流量の最大値は、半径方向通路
（８）の通路面積によってきまる。この場合、作動ガス
流量と粉体流量とは直線的な関係にならない。したがっ
て、作動ガス流量の変化で粉体流量を制御すると、制御
精度が低い。

そこで、粉体流量の制御性を向上するために、作動ガ
スの流量を粉体流量が最大となる値に設定しておき、導
管（14）に設けた弁（15）の開閉運転を行なって、弁が
開いている時間を制御する。

ここで T₁：弁開時間 T₂：弁閉時間 T_t＝T₁＋T₂：周期 Q:粉体流量 Q_m：最大粉体流量 上記式からわかるように、周期T_t＝T₁＋T₂を一定にす
ると、粉体流量Ｑは弁開時間T₁と直線的な比例関係とな
る。すなわち、粉体流量Ｑの制御性が向上し、作動ガス
の流量または圧力は一定に設定しておいてよい。したが
ってこの場合弁（15）は、制御弁でなく単なる開閉弁で
よい。なお、実用的な粉体加圧供給装置における粉体の
滞留時間は２ないし10秒程度であり、弁開閉周期をその
半分の１秒ないし５秒とすると運転制御がしやすい。

次に第４図は、本発明の他の実施例におけるロータの
粉体出口付近の詳細断面図である。この図において、前
記第３図により説明した第一の実施例と同様の部分につ
いては、同一の符号を付け詳しい説明を省く。

第４図において、ロータ（７）に設けられた半径方向
通路（８）の終端につながった、回転軸方向通路（11）
の始端は、開口穴（32）によって高圧領域（10）に開口
している。そして、粉体移送用のジエットノズル（33）
は、出口（34）を上記開口穴（32）に向けて、ケーシン
グ（９）に取り付けられている。したがって、ジエット
ノズル（33）から噴射するジエットは、回転軸方向通路
（11）内の粉体を、高圧部（10）へ移送することができ
る。そして、ロータ（７）に設けられた複数の開口穴
（32）をすべて同一円周上へ配置することにより、１個
のジエットノズル（33）から噴出されるジエットでロー
タ（７）の回転とともに、すべての回転軸方向通路（1
1）の粉体を移送することができる。

この場合、個々の回転軸方向通路（11）に対するジエ
ット噴射は、間欠的に作動することになるが、作動時間
はロータ（７）の回転数と通路（11）の数とできまる。
したがって、粉体流量の制御はジエット流量を変えるこ
とによって行なう。弁の開閉をロータ回転数と同調させ
れば、作動ガス量が節減される。

本実施例では、ジエットノズル（33）がケーシング
（９）に取付けられるので、構造が非常に簡単で、製作
コストが安くなる。

なお、本実施例では、ケーシング（９）とロータ
（７）との間にそれぞれ複数個のラビリンスシール（2
8），（29）を設け、更にそれらラビリンスシール（2
8），（29）の間の空間部（17）のケーシング（９）に
開口部（35）を設けて、この開口部（35）から空間部
（17）へ、高圧領域（10）よりも高い圧力のガスを吹き
込むようにした。したがって、ケーシング（９）内の微
粉が、ラビリンスシール（28）や空間部（17）へ逆流す
ることが防止できた。

〔発明の効果〕

（１）本発明においては、ロータの粉体通路出口に回転
軸方向を向く部分を設け、その部分にジエットノズルを
配置したので、高圧ジエットのガス流量を変えることに
より、ロータの回転数やケーシング内圧力を変更するこ
となく、粉体供給量（流量）を変化させることができ
る。特に作動ガスの供給を停止することにより、ロータ
の回転を停止したりケーシング内のガス圧力を低下させ
る等の操作をせずに、粉体供給を完全に停止して流量を
零にできる。

（２）また、粉体通路の形状が単純で、弁等が使用され
ていないので、閉塞の恐れがない。

（３）さらに、粉体流量の制御手段が、ジエットノズル
駆動用ガスの圧力または流量を変えるという単純なもの
なので、故障が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は同
じく周辺機器を含む全体配置図、第３図は同じくロータ
の粉体出口付近の詳細断面図、第４図は本考案の他の実
施例におけるロータの粉体出口付近の詳細断面図であ
る。第５図は従来提案されている粉体加圧供給装置の一
例を示す全体縦断面図、第６図は同例のロータを示す横
断面図、第７図は同じく従来の他の例を示す全体縦断面
図、第８図は同例のノズルを示す拡大断面図である。 （１）……低圧粉体ホッパ、（２）……フィーダ （３）……ブロワ、（４）……空気輸送装置 （５）……粉体移送管、（６）……ロータ中央空洞部 （７）……ロータ、（８）……半径方向通路 （９）……ケーシング、（10）……高圧領域 （11）……回転軸方向通路、（11a）……第２の半径方
向通路 （12）……ジエットノズル、（13）……コンプレッサ （14）……導管、（15）……制御弁 （16）……通路、（16a）……開口部 （17）……空間部、（18）……通路 （19）……コンプレッサ、（20）……空気輸送装置 （21）……高圧装置、（22）……排気管 （23）……集塵装置、（24）……真空ポンプ （25）……回転軸、（26）……軸受 （27）……モータ （28）（29）（30）（31）……ラビリンスシール （32）……開口穴、（33）……ジエットノズル （34）……ジエットノズルの出口、（35）……開口部 （01）……ロータ、（02）……弁 （03）……スプリング、（06）……制御ノズル （07）……ガス給送管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古閑 義孝 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 中島 洋一郎 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (56)参考文献 特公 昭58−34374（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するロータの中央部から周縁部に向か
   う半径方向通路の終端に回転軸方向通路を、同回転軸方
   向通路の終端に第２の半径方向通路を、それぞれ連通さ
   せるとともに、同第２の半径方向通路の終端をロータ周
   縁に開口させ、かつ上記ロータ中央部に粉体を、上記回
   転軸方向通路に弁を介して加圧ガスを、それぞれ供給す
   るようにしたことを特徴とする粉体加圧供給装置。