JP5091554B2 - 原料投入装置 - Google Patents
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Description
本発明は、常圧下の貯蔵槽内に蓄えられている原料を、均圧管を備えたロータリーバルブによって耐圧槽内に連続的に供給する原料投入装置に関するものである。
図６に示すように、従来、原料を投入する供給側ホッパー１０１と、この供給側ホッパー１０１の出口側に連結され、低圧部から高圧部へ原料を搬送する第１のロータリーバルブ１０２と、高圧部から低圧部へ原料を搬送する第２のロータリーバルブ１０４と、この第２のロータリーバルブ１０４の出口側に連結する排出側ホッパー１０６と、前記第１・第２のロータリーバルブ１０２，１０４間に配置され、一定の滞留時間をもって原料を高圧雰囲気にさらしながら搬送するスクリューフィーダー１０５を内蔵する気密構造体１０３とを具備し、前記気密構造体１０３の内部に炭酸ガスもしくは炭酸ガスと空気との混合ガスを充填させた食品の殺虫装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
上記第１・第２のロータリーバルブ１０２，１０４は、それぞれ、円筒状もしくは円錐状のライナー１０７，１０７ａと、回転可能なローター１０８を有し、ロータリーバルブ１０２，１０４内は、前記ローター１０８に取り付けられたシールベーンにより複数個の空間に区画され、前記第１のロータリーバルブ１０２には、原料が搬送されない後側と原料が投入されて排出するまでの前側の前記空間を連通する１個もしくは複数個の第１の均圧管１１２，１１３が設けられ、前記第２のロータリーバルブ１０４には、原料が搬送されない側と原料が排出された側から投入位置の前側までの間の前記空間を連通する第２の均圧管１１２ａ，１１３ａが設けられている。
しかしながら、この発明は、第１，第２のロータリーバルブ１０２，１０４及び気密構造体１０３に供給する炭酸ガスをコンプレッサ１２４によって大気圧から３０Ｋｇ／ｃｍ2 まで一気に昇圧しているので、コンプレッサ１２４を駆動する消費動力が過大になる、という問題がある。
なお、符号１２２，１２２ａはガス循環配管、１２３は低圧ガスホルダ、１２５は高圧ガスホルダ、１２６は予圧管、ｐは原料（この場合、穀類や茶、薬草）、ｐ’は処理原料を示している。
特開平１１−１５１０６１号公報
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、漏洩ガス昇圧用のコンプレッサの消費動力を抑制できる原料投入装置を提供することにある。
請求項１に記載の発明に係る原料投入装置は、常圧下の貯蔵槽内に蓄えられている原料を、均圧管を備えたロータリーフィダーによって耐圧槽内に連続的に投入する原料投入装置において、前記ロータリーフィダーを中間バッファを介して直列に複数箇接続させ、且つ、最下段のロータリーフィダーを経て前記中間バッファ内に漏洩した漏洩ガスを圧縮機で昇圧して前記耐圧槽内に戻すとともに、最上段のロータリーフィダーを経て前記貯蔵槽内に漏洩した漏洩ガスを他の圧縮機で昇圧して前記耐圧槽内に戻すことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係る原料投入装置は、常圧下の貯蔵槽内に蓄えられている原料を、均圧管を備えたロータリーフィダーによって耐圧槽内に連続的に投入する原料投入装置において、前記ロータリーフィダーを中間バッファを介して直列に複数箇接続させ、且つ、最下段のロータリーフィダーを経て前記中間バッファ内に漏洩した漏洩ガスを圧縮機で昇圧して前記耐圧槽内に戻すとともに、最上段のロータリーフィダーを経て前記貯蔵槽内に漏洩した漏洩ガスを他の圧縮機で昇圧して前記中間バッファに供給することを特徴とするものである。
請求項１に係る発明は、常圧下の貯蔵槽内に蓄えられている原料を、均圧管を備えたロータリーバルブによって耐圧槽内に連続的に投入する原料投入装置において、前記ロータリーフィーダーを中間バッファを介して直列に複数箇接続させ、且つ、最下段のロータリーフィーダーを経て前記中間バッファ内に漏洩した漏洩ガスを圧縮機で昇圧して前記耐圧槽内に戻すとともに、最上段のロータリーフィーダーを経て前記貯蔵槽内に漏洩した漏洩ガスを他の圧縮機で昇圧して前記耐圧容器内に戻すので、中間バッファを設けないで貯蔵槽に流入する低圧ガスを耐圧槽の内圧まで一気に昇圧する従来の必要圧縮動力と比較して消費動力を大幅に低減（５５％減）させることができた。
請求項２に係る発明は、常圧下の貯蔵槽内に蓄えられている原料を、均圧管を備えたロータリーバルブによって耐圧槽内に連続的に投入する原料投入装置において、前記ロータリーフィーダーを中間バッファを介して直列に複数箇接続させ、且つ、最下段のロータリーフィーダーを経て前記中間バッファ内に漏洩した漏洩ガスを圧縮機で昇圧して前記耐圧槽内に戻すとともに、最上段のロータリーフィーダーを経て前記貯蔵槽内に漏洩した漏洩ガスを他の圧縮機で昇圧して前記中間バッファに供給するので、中間バッファを設けないで貯蔵槽に流入する低圧ガスを耐圧槽の内圧まで一気に昇圧する従来の必要圧縮動力と比較して消費動力を大幅に低減（６０％減）させることができた。
以下、本発明に係る原料投入装置を天然ガスハイドレート再ガス化装置に適用した第１の実施形態について説明する。
図１に示すように、天然ガスハイドレート再ガス化装置１は、原料（この場合、天然ガスハイドレートペレット。）ｐを常圧下において貯蔵する貯蔵槽２と、原料ｐを再ガス化させるための耐圧槽３と、本発明に係る原料投入装置４と、耐圧槽３内に原料再ガス化用の加熱媒体ｈを導入するための配管５と、耐圧槽３内のガス（この場合、天然ガス。）ｇを火力発電所や都市ガス導管網などに供給するガス供給管６と、耐圧槽３内の水ｗを排出する排水管７により構成されている。
加熱媒体ｈとしては、例えば、水ｗを熱交換によって昇温させて使用することが望ましい。その際、耐圧槽３と熱交換器（図示せず）との間を循環させることが望ましい。
原料投入装置４は、図２に示すように、２台のロータリーフィーダー１１ａ，１１ｂを中間バッファ１２を介して上下に直列に接続させた構造になっている。各ロータリーフィーダー１１ａ，１１ｂは、円筒状のケーシング１３と、ケーシング１３内に回転自在に設けたローター１４と、ローター１４の周囲に放射状に設けた複数の仕切板１５と、隣接する２つの仕切板１５，１５間に形成されたポケット１６とから構成されている。また、上段のロータリーフィーダー１１ａは、配管１７を介して貯蔵槽２に接続し、下段のロータリーフィーダー１１ｂは、配管１８を介して耐圧槽３に接続している。
中間バッファ１２及び配管１７，１８の直径は、原料ｐの落下を妨げないようにするため、隣接する２つの仕切板１５，１５の開口端間の長さと同等とすることが望ましい。
上記ロータリーフィーダー１１ａ，１１ｂは、ポケット１６内に原料ｐが充填されているペレット充填ゾーンのケーシング部１３ａと、ポケット１６内に高圧ガスを噛み混んだガス充填ゾーンのケーシング部１３ｂの同じ高さの箇所を均圧管１９によって連通させている。
つまり、ポケット１６の個数が「８」の場合、上段のロータリーフィーダー１１ａでは、第１の均圧管１９ａによってケーシング１３の４５°の箇所と３１５°の箇所とを連通させ、第２の均圧管１９ｂによってケーシング１３の９０°の箇所と２７０°の箇所とを連通させ、第３の均圧管１９ｃによってケーシング１３の１３５°の箇所と２２５°の箇所とを連通させている。
他方、下段のロータリーフィーダー１１ｂでは、第１の均圧管１９ａによってケーシング１３の４５°の箇所と３１５°の箇所とを連通させ、第２の均圧管１９ｂによってケーシング１３の９０°の箇所と２７０°の箇所とを連通させ、第３の均圧管１９ｃによってケーシング１３の１３５°の箇所と２２５°の箇所とを連通させている。
更に、この原料投入装置４は、中間バッファ１２の近傍に第２の中間バッファタンク１２ａと第１の圧縮機２１とを設けるとともに、第１の管路２３によって中間バッファ１２と、第２の中間バッファ１２ａと、第１の圧縮機２１と、再ガス化槽３とをこの順に連通させている。更に、貯蔵槽２の近傍に第２の圧縮機２２を設けるとともに、第２の管路２４によって貯蔵槽２と、第２の圧縮機２２と、再ガス化槽３とを連通させている。
次に、この天然ガスハイドレート再ガス化装置の運転状況について説明する。
図１に示すように、貯蔵槽２内（常圧）の原料（この場合、天然ガスハイドレートペレット。）ｐは、原料投入装置４によって耐圧槽３内に供給される。耐圧槽３には、更に、加熱媒体ｈが供給され、それにより、原料ｐは、分解し、高圧（例えば、５ＭＰａ）のガス（この場合、天然ガス。) ｇと水ｗになる。この高圧のガスｇは、ガス供給管６を経て火力発電所や都市ガス導管網などに供給される。他方、原料ｐの分解によって生じた水ｗは、排水管７から系外に排水される。
ところで、下段のロータリーフィーダー１１ｂでは、図２に示すように、第１の均圧管１９ａによって４５°の所に位置するポケット１６ａと３１５°の所に位置するポケット１６ｆが連通して互いの内圧が均圧化され、第２の均圧管１９ｂによって９０°の所に位置するポケット１６ｂと２７０°の所に位置するポケット１６ｅが連通して互いの内圧が均圧化され、更に、第３の均圧管１９ｃによって１３５°の所に位置するポケット１６ｃと２２５°の所に位置するポケット１６ｄが連通して互いの内圧が均圧化される。このため、ポケット１６ｄ，１６ｅ，１６ｆの順に内圧が低くなる。
したがって、耐圧槽３から下段のロータリーフィーダー１１ｂを経て中間バッファ１２に流入するガスｇの戻りガス量を抑制することができる。
同様に、上段のロータリーフィーダー１１ａでは、図２に示すように、第１の均圧管１９ａによって４５°の所に位置するポケット１６ａと３１５°の所に位置するポケット１６ｆが連通して互いの内圧が均圧化され、第２の均圧管１９ｂによって９０°の所に位置するポケット１６ｂと２７０°の箇所に位置するポケット１６ｅが連通して互いの内圧が均圧化され、更に、第３の均圧管１９ｃによって１３５°の所に位置するポケット１６ｃと２２５°の箇所に位置するポケット１６ｄが連通して互いの内圧が均圧化される。このため、ポケット１６ｄ，１６ｅ，１６ｆの順に内圧が低くなる。
したがって、中間バッファ１２から上段のロータリーフィーダー１１ａを経て貯蔵槽２に流入するガスｇの戻りガス量を抑制することができる。
他方、第１の圧縮機２１が駆動すると、下段のロータリーフィーダー１１ｂを経て中間バッファ１２，１２ａ内に漏洩した中圧のガスｇが第１の圧縮機２１によって所定の圧力（例えば、５ＭＰａ）に昇圧されて再ガス化槽３内に戻される。また、第２の圧縮機２２が駆動すると、下段のロータリーフィーダー１１ｂ、中間バッファタンク１２、上段のロータリーフィーダー１１ｂを経て貯蔵槽２内に漏洩した低圧のガスｇが第２の圧縮機２２によって所定の圧力（例えば、５ＭＰａ）に昇圧されて耐圧槽３内に戻される。この際、第１，第２の圧縮機２１，２２の入口ガスを冷却すれば、圧縮効率が向上し、更なる省エネルギーが可能となる。
次に、原料投入装置の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態の原料投入装置４ａは、既に説明した第１の実施形態の原料投入装置４と同様に、２台のロータリーフィーダー１１ａ，１１ｂを中間バッファ１２を介して上下に直列に接続させた構造になっている（図３参照。）。その他の構造については、同じ部位に同じ符号を付与して詳しい説明を省略する。
しかし、第２の実施形態の原料投入装置４ａは、下記の点が第１の実施形態の原料投入装置４と異なっている。つまり、第２の実施形態の原料投入装置４ａは、中間バッファ１２の近傍に第２の中間バッファ１２ａを設けるともに、その前後に第１の圧縮機２１と第２の圧縮機２２とを設けている。更に、第１の管路２３によって中間バッファ１２と、第２の中間バッファ１２ａと、第１の圧縮機２１と、耐圧槽３とをこの順に連通させている。その上、第３の管路２５によって貯蔵槽２と、第２の圧縮機２２と、第２の中間バッファ１２ａとを連通させている。
今、第１、第２の圧縮機２１，２２が駆動すると、下段のロータリーフィーダー１１ｂを経て中間バッファ１２，１２ａ内に漏洩した中圧のガスｇが第１の圧縮機２１によって所定の圧力（例えば、５ＭＰａ）に昇圧されて耐圧槽３内に戻される。他方、第２の圧縮機２２が駆動すると、下段のロータリーフィーダー１１ｂ、中間バッファ１２、上段のロータリーフィーダー１１ｂを経て貯蔵槽２内に漏洩した低圧のガスｇが第２の圧縮機２２によって所定の圧力に昇圧されて中間バッファ１２ａ内に供給される。この際、第１の圧縮機２１の入口ガスを冷却すれば、圧縮効率が向上し、また、冷却により得られた温熱はガス化熱源の一部にも用いることができ、更なる省エネルギーが可能となる。
以上の説明では、原料投入装置を天然ガスハイドレート再ガス化装置に適用した場合について説明したが、原料投入装置としては、これに限らず、例えば、流動床ボイラやバイオマスガス化炉などの高圧系に固体、液体、固液混層、スラリーなどを気相と共に圧入する装置などにも適用することが出来る。
また、第１、第２の実施形態では、上下２段のロータリーフィーダー間に中間バッファを配した場合について説明したが、ロータリーフィーダーの設置数としては、２段に限ったことではない。
更に、第１、第２の実施形態では、各ロータリーフィーダーに設けた均圧管が３本であるが、これに限ったことではなく、各ロータリーフィーダーのポケット数に対応して増設することができる。
（実施例１）
設定条件の一例を以下に記す。
・ＮＧＨペレットのガス包蔵倍率：１７０
・セル（ポケット）の充填率η：０．５
・発生ガスの比熱比：１．３
・圧縮効率：０．５
・供給ＮＧＨペレット：２５０ｔｏｎ／ｈ
・発生ガス量：４２，０００Ｎｍ3 ／ｈ
・高圧供給ガス圧力：５．０ＭＰａ
・ガス温度：２８３Ｋ（１０℃）
設定条件の一例を以下に記す。
・ＮＧＨペレットのガス包蔵倍率：１７０
・セル（ポケット）の充填率η：０．５
・発生ガスの比熱比：１．３
・圧縮効率：０．５
・供給ＮＧＨペレット：２５０ｔｏｎ／ｈ
・発生ガス量：４２，０００Ｎｍ3 ／ｈ
・高圧供給ガス圧力：５．０ＭＰａ
・ガス温度：２８３Ｋ（１０℃）
なお、上記の条件に基づき、常圧で発生させたガスを全量５ＭＰａまで昇圧させるのに必要な圧縮消費動力は、概算で１４．５ＭＷとなる。
図４に、第１の実施形態における中間バッファ維持圧力Ｘと必要圧縮動力Ｙの関係を示す。必要圧縮動力Ｙは、常圧側圧縮動力（低圧圧縮）ａ、バッファ圧縮動力（中圧圧縮）ｂおよび合計圧縮動力ｃを示した。常圧側圧縮動力ａとバッファ圧縮動力ｂとの関係から、上記のガス化条件による概算では、中間バッファを１．２ＭＰａに保持するようにバッファ内のガスを圧縮して再ガス化槽へ供給することで、必要動力が最小値１．９ＭＷとなる。これは、中間バッファで圧縮を行なわない場合の必要圧縮動力４．２ＭＷと比較し、消費動力を５５％低減するシステムとなる。
（実施例２）
設定条件の一例を以下に記す。
・ＮＧＨペレットのガス包蔵倍率：１７０
・セル（ポケット）の充填率η：０．５
・発生ガスの比熱比：１．３
・圧縮効率：０．５
・供給ＮＧＨペレット：２５０ｔｏｎ／ｈ
・発生ガス量：４２，０００Ｎｍ3 ／ｈ
・高圧供給ガス圧力：５．０ＭＰａ
・ガス温度：２８３Ｋ（１０℃）
設定条件の一例を以下に記す。
・ＮＧＨペレットのガス包蔵倍率：１７０
・セル（ポケット）の充填率η：０．５
・発生ガスの比熱比：１．３
・圧縮効率：０．５
・供給ＮＧＨペレット：２５０ｔｏｎ／ｈ
・発生ガス量：４２，０００Ｎｍ3 ／ｈ
・高圧供給ガス圧力：５．０ＭＰａ
・ガス温度：２８３Ｋ（１０℃）
なお、上記の条件に基づき、常圧で発生させたガスを全量５ＭＰａまで昇圧させるのに必要な圧縮消費動力は、概算で１４．５ＭＷとなる。
図５に、第２の実施形態における中間バッファ維持圧力Ｘと必要圧縮動力Ｙの関係を示す。必要圧縮動力Ｙは、常圧側圧縮動力（低圧圧縮）ａ、バッファ圧縮動力（中圧圧縮）ｂおよび合計圧縮動力ｃを示した。常圧側圧縮動力ａとバッファ圧縮動力ｂとの関係から、上記のガス化条件による概算では、中間バッファを１．２ＭＰａに保持するようにバッファ内のガスを圧縮して再ガス化槽へ供給することで、必要動力が最小値１．７ＭＷとなる。これは、中間バッファで圧縮を行なわない場合の必要圧縮動力４．２ＭＷと比較し、消費動力を６０％低減するシステムとなる。
２ 貯蔵槽
３ 耐圧槽
１１ ロータリーバルブ
１２ 中間バッファ
１９ 均圧管
２１，２２ 圧縮機
ｇ ガス
ｐ 原料
３ 耐圧槽
１１ ロータリーバルブ
１２ 中間バッファ
１９ 均圧管
２１，２２ 圧縮機
ｇ ガス
ｐ 原料
Claims (2)
- 常圧下の貯蔵槽内に蓄えられている原料を、均圧管を備えたロータリーフィダーによって耐圧槽内に連続的に投入する原料投入装置において、前記ロータリーフィダーを中間バッファを介して直列に複数箇接続させ、且つ、最下段のロータリーフィダーを経て前記中間バッファ内に漏洩した漏洩ガスを圧縮機で昇圧して前記耐圧槽内に戻すとともに、最上段のロータリーフィダーを経て前記貯蔵槽内に漏洩した漏洩ガスを他の圧縮機で昇圧して前記耐圧槽内に戻すことを特徴とする原料投入装置。
- 常圧下の貯蔵槽内に蓄えられている原料を、均圧管を備えたロータリーフィダーによって耐圧槽内に連続的に投入する原料投入装置において、前記ロータリーフィダーを中間バッファを介して直列に複数箇接続させ、且つ、最下段のロータリーフィダーを経て前記中間バッファ内に漏洩した漏洩ガスを圧縮機で昇圧して前記耐圧槽内に戻すとともに、最上段のロータリーフィダーを経て前記貯蔵槽内に漏洩した漏洩ガスを他の圧縮機で昇圧して前記中間バッファに供給することを特徴とする原料投入装置。
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