JPH04286533A - 粉末固体の搬送方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉末固体の搬送方法及び
その装置に係り、特に、機械的手段を用いないで定量的
に粉末固体を圧力の高い所へ搬送する方法及びその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、粉末固体（またはダスト）を加圧
下で定量的に搬送する手段として、ロータリフィーダ，
スクリューフィーダ等の機械的手段によって、各ホッパ
から定量的に排出させ自由落下させた後、搬送ガスで強
制的に搬送先内へ供給する方式を採用した例が多い。そ
の代表的な例を図１２に示す。図には、石炭の処理プロ
セスにおける、原料石炭供給系とチャー循環系の両方に
機械的手段と搬送ガスの組み合わせによる搬送方式を採
用した例、特に、チャー供給系について詳細に述べる。

【０００３】図のようにチャー循環系には、サイクロン
１９，サイクロンホッパ２０，チャー回収ホッパ２１，
チャー供給ホッパ２６と各ホッパを連結する粒子いつ流
管，切り替えバルブ６１，５０及びロータリフィーダ８
′，重量測定用のロードセル２２，２４から成り立って
いる。サイクロン１９，サイクロンホッパ２０，チャー
回収ホッパ２１，チャー供給ホッパ２６の順に接続され
ている。

【０００４】サイクロン１９で生成ガスとチャー（又は
ダスト）に分離した後、回収したチャー２３は、まず、
チャー回収ホッパ２１内に入り、その回収量はチャー回
収ホッパ２１の外壁に設置したロードセル２２により把
握される。ホッパ２１内にチャー２３が充満してくると
バルブ５０を閉じ、チャー回収ホッパ２１の圧力をチャ
ー供給ホッパ２６の圧力と同等、又は、若干高くした後
、バルブ６２を開き、チャー供給ホッパ２６内へ移送す
る。ホッパ２６への充填後、バルブ６２を閉じ、回収ホ
ッパ２１の圧力を炉側１７圧力と同圧にした後、バルブ
５０を開き、定常運転に入る。以上の操作を繰り返す。 チャー供給ホッパ２６から炉１７内へはロータリフィー
ダ８′を用いて定量的に排出し、自由落下させた後、エ
ゼクタ３５′に供給し、搬送用ガス（不活性ガス又は生
成ガス）９′により高温のチャー２３をチャー搬送管２
９内に流通させ、チャーバーナ１６を介して炉１７内に
供給するロックホッパ方式の乾式固体供給方法である。 石炭供給系もロックホッパ方式を採用した乾式固体供給
方法であり、チャー供給方法と同様な方式である。

【０００５】この乾式技術を加圧化に採用すると、下記
の問題点が生じる。

【０００６】（１）機械的手段（ロータリフィーダ等）
によるホッパからの排出方式では、原料種、原料粒径及
び充填密度等によりホッパ出口にブリッジを形成し、排
出時に排出されないことが多々ある。そのため、ブリッ
ジ形成等の防止策として、バイブレータによる振動，エ
アレーション、及び、機械的撹拌等を供給ホッパに施す
必要があり、余分な機器を付加する必要がある。

【０００７】（２）装置自体の圧力が高いために、フィ
ーダ部のシール部からのガス漏れが発生し、供給が停止
する。特に、チャー循環系は炉１７から飛散してくるチ
ャー２３の温度が４００℃から６００℃と高温なため、
チャー循環系はチャーが凝縮しないようにヒータ等によ
り加熱保温している。そのため、常温仕様の石炭供給系
よりも高温な分だけ供給が困難であり、熱等による影響
によりシール部材がゆるみガス漏れの発生が高い。

【０００８】（３）ロックホッパ方式であるため、回収
，供給用のホッパが最低三個必要であり、その操作手順
（回収ホッパから供給ホッパへの移送等）が複雑になり
その操作に時間がかかると同時にそれぞれのホッパに付
設する機器等も多くなりコスト高である。

【０００９】（１），（２）等により、安定に原料を供
給できないと燃焼効率及び安定運転に悪影響を与える原
因にもなるため、上に記載の機械的手段を用いないで、
高温の原料及び高圧の容器に供給する場合でも、好適に
搬送できる搬送器が望まれている。また、（３）により
、チャー循環系の簡略化が望まれている。

【００１０】従来、機械的手段を用いないで安定に粉末
固体を搬送する手段として、下記にあげる方法が代表的
である。

【００１１】（１）エゼクタ型供給装置。ガス流体をノ
ズル部より高速に噴射することにより、開口付近に真空
を生じさせ、この真空を利用して粉末固体を移送する方
法（特開昭５１−２４１８９号，特開昭５５−１７７２
９号公報）。

【００１２】（２）圧送供給装置。圧縮空気により上昇
管に大なる混合比で連続圧送する方式（特開昭４６−２
４８５４号公報）。

【００１３】（３）配管内の高速旋回流れによる粉末固
体の輸送方法（特開昭６０−３１４３７号公報）等があ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】乾式供給方式により原
料を安定に供給する方法として、前述の（１）の方式で
は、エゼクタ入口側及び出口側で圧力変動があった場合
、配管内で溜り現象が発生し、連続流れが得られない欠
点がある。また、高速に噴出させるための流速及び開口
付近に真空を生じさせるための構造等に工夫が必要なこ
とから、エゼクタ内のノズル部の構造が複雑になる欠点
がある。

【００１５】また、高温のチャーを搬送する場合には、
チャーを凝縮させないようにホッパ側から常時定量的に
排出することが重要であるが、エゼクタ内での圧力変動
により自然落下せず、ホッパからの排出が停止すること
が考えられる。そのため、供給ホッパ側の圧力を炉側圧
力より高くするか、ロータリフィーダ等の機械的手段と
の組合せとすることで圧力変動に対する影響を最低限に
抑制することにより定量排出させることが一般的である
。但し、この方法でも前述したようにホッパ出口部での
ブリッジ等を回避するには、バイブレータ，エアレーシ
ョン等の対策をしないかぎりは、排出不能になる場合が
多々発生する。

【００１６】（２）の方式では、ホッパ側圧力及び炉側
圧力が変動した場合には、供給量が不安定になる。また
、圧力差による供給量制御であるため、圧力が少し変化
した時でも多量に供給量が変化するため、供給量を大幅
に変化させる時には効果的であるが、微量の調節が難し
い欠点がある。

【００１７】（３）の方式では、大粒径の粒体に対する
搬送には適しているが、４０μｍ以下の粒径では中心部
のみ搬送されて、管内壁側に粒子が堆積する欠点がある
。 また、搬送管内に旋回流を形成させるためガス吹き出し
口を設置した二重構造になるため、搬送管の構造が複雑
になる欠点がある。

【００１８】本発明の目的は、粉末固体の搬送器の構造
が簡単で、しかも機械的手段を用いずに少ない搬送ガス
量で高圧の容器に安定に供給できる粉末固体の搬送方法
及びその装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、粉末固体及び
生成チャーを機械的手段によらず、旋回流を形成させた
粉末固体搬送器（又は旋回型供給器）により強制的にサ
イクロン（又はサイクロン下部ホッパ）からチャーを吸
引し、サイクロン（又はサイクロン下部ホッパ）からの
排出を連続的に行なうと同時に圧力の高い炉へ安定に連
続供給できるようにしたものである。

【００２０】すなわち、円筒形及び円錐形の容器に粉末
固体及びチャーを流入させる流入管を搬送器上部中心部
に設置，搬送気体（不活性ガス又は生成ガス）を搬送器
内で旋回流を形成させるように搬送気体供給部を搬送器
外壁に接する方向に複数本配置，粉末固体及び搬送気体
（不活性ガス又は生成ガス）を放出させる放出管を搬送
器下部内壁側に設置し、粉末固体，チャーを安定に圧力
の高い炉等に供給可能にしたものである。

【００２１】また、サイクロンの下部（又はサイクロン
ホッパ下部）に直接、搬送器を設置することにより、付
設機器の簡略化を図ったものである。

【００２２】また、搬送器を燃焼装置チャー循環系に付
設した時の安定供給方法は、炉側圧力と搬送器圧力の差
を監視する圧力差監視装置を設置し、負荷変動時及び炉
側圧力変動時における供給量変化時には、炉側圧力と搬
送器圧力の差が一定になるように搬送器の搬送気体量（
旋回ガス量）を操作することにより、搬送器内圧力を調
節し、粉末固体等の供給量を制御し、安定な供給を可能
にしたものである。

【００２３】

【作用】本発明の粉末固体搬送器は、搬送気体（不活性
ガス又は生成ガス）９′による旋回流により搬送器内に
生じる圧力差を利用したものである。

【００２４】すなわち、円筒形及び円錐形の容器に粉末
固体及びチャーを流入させる流入管を搬送器上部中心部
に、搬送気体（不活性ガス又は生成ガス）供給部を搬送
器内で旋回流を形成させるように搬送器外壁に接する方
向に複数本配置し、粉末固体、チャー及び搬送気体（不
活性ガス又は生成ガス）を放出させる放出管を搬送器下
部内壁側に設置した。図１０に搬送用気体（旋回用ガス
）により搬送器内で旋回流を発生させた時の圧力分布を
示す。図のように中心部の圧力が低く、壁近ぼうが高い
圧力分布になる。このように、旋回流を発生させると中
心部に負圧が生じ、壁近ぼうの圧力は高くなる。このこ
とを利用して、負圧を生じる中心部にホッパからの排出
口（又は流入口）を設置し、強制的にサイクロン（また
はサイクロンホッパ）内の粒子を吸引し、壁側の高い圧
力部分に粉末固体＋搬送用気体の混相流の放出口を設置
した構造とした。

【００２５】そのチャー供給量を制御する操作因子は、
粉末固体搬送器の搬送用気体量（不活性ガス及び生成ガ
ス）である。図１１にチャー排出量および搬送器内圧力
と搬送ガス量との関係を示す。図のように、搬送用ガス
量Ｆを増大するにしたがって、チャー排出量及び搬送内
壁側圧力が増加することから供給量の制御が可能である
。この結果は、炉側圧力をＰ＝４ａｔｇ一定とした時の
条件であり、炉側圧力が変化すると供給量も必然的に変
化する。従って、安定にチャーを供給するには炉側圧力
と搬送器側圧力の差を監視する圧力差監視装置を設置し
、その圧力差を目安に制御することにより、チャーを安
定に供給できる。定常時におけるチャー搬送量の確認は
、搬送器圧力及びサイクロンと搬送器間の差圧及び搬送
器とチャー搬送管間の差圧の指示レベルを監視し、その
信号を演算装置に送信し、そのレベル差によっては供給
量制御装置から搬送ガス調節弁に送信し、搬送ガス量の
調節を行なう。このような操作をすることにより、より
綿密な制御が可能となる。よって、機械的手段を用いな
いで粉末固体搬送器、圧力差監視装置及び供給量制御装
置を用いることにより、安定に粉末固体を搬送できると
ともに搬送器をサイクロン下部に設置することにより、
チャー循環系の簡略化を図ったものである。

【００２６】

【実施例】本発明を図１から図９により説明する。図１
又は図２は本発明を用いた時の装置の概略図を示す。図
２は図１と同等の効果をもつものでありサイクロン下部
にロードセル付きのホッパを介して粉末固体搬送器を設
置したものである。詳細を図１を用いて説明する。本装
置は石炭供給系，燃焼炉，集塵系から構成される。粉砕
された微粉炭３は、原料供給ホッパ５内に貯えられ、フ
ィーダ８によりエゼクタ３５内へ送られる。その搬送用
気体（不活性ガス又は生成ガス）９はエゼクタ３５内で
微粉炭３と混入され搬送管１０から原料バーナ１２をへ
て燃焼炉１７内へ供給される。１７内には、たとえば、
流動化媒体の石灰石粒子５６を流動化させる分散板５７
をもつた流動層形成部に石炭と空気を供給して酸化雰囲
気で燃焼させる。また、熱回収用の熱交換器６０を設置
した。燃焼炉１７内を８５０℃に設定して実験を行なっ
た。

【００２７】実験時には灰が生成したが、この灰を自由
落下させ、灰流通ライン３６を通り、灰回収用ホッパ３
７内に供給，充填し、その後、排出した。燃焼炉１７は
、炉内１７下部に分散板５７をもつた加圧容器である。

【００２８】燃焼用ガスは、燃焼用ガス流量調節弁１４
を介して流量を設定し、ガス化剤供給ライン１３を流通
させた後、燃焼炉内１７の下部の分散板５７の下部から
供給する。また、生成したガス中には未燃カーボンを含
有したチャー２３も含まれているために、燃焼炉１７の
出口にチャー，ダスト回収用のサイクロン１９を設置し
、ガスとチャーを分離した後、ガスはサイクロン出口ラ
イン２８を流通して、高温脱塵系にいたる。

【００２９】集塵系は、サイクロン１９，（サイクロン
ホッパ２０），粉末固体搬送器（チャー供給器）２７，
搬送器圧力検出器５４，搬送用気体（不活性ガス及び生
成ガス）９′，チャー搬送管２９及びチャーバーナ１６
から構成される。

【００３０】また、チャー安定搬送制御系は演算装置３
３，操作因子を制御する制御装置３４及び炉側圧力と搬
送器圧力の圧力差を監視する圧力差監視装置４１から成
る。

【００３１】次に、粉末固体搬送器２７の詳細を説明す
る。図３は、本発明の粉末固体搬送器の断面図、図４は
図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。全体は、粉末固体２３
の流入部４２，搬送用気体（不活性ガス及び生成ガス）
供給部４３，旋回部４８及び搬送気体と粉末固体２３の
混相流４７を放出させる放出部４５よりなる。流入部４
２は、搬送器２７の上部中心部にある。搬送気体供給部
４３は、搬送器２７内で旋回流を形成するように搬送器
外壁に対して接線方向に複数本設置した。この場合には
、四本設置した。放出部４５は、搬送器２７の円筒下部
内壁側に一本設置した。

【００３２】粉末固体（チャー）２３は、流入部４２に
吸入される。ここで、旋回部４８内の動作について説明
する。粉末固体２３は、流入部４２を通って旋回部４８
に入る。搬送用気体によって形成される旋回流４７によ
り、粉末固体２３は旋回部４８内で強く旋回し、円筒の
下方に向かって流れる。この強い旋回により軸付近の圧
力が低く、壁付近の圧力が高く成る。よって、軸付近の
粉末固体２３の流入部４２から粉末固体は強制的に吸入
され、ホッパ出口でのブリッジの形成等の弊害もなく、
かつ、旋回部４８内の高圧部から放出部４５出口の低圧
部に放出されるため、安定に供給することができる。

【００３３】図５から図８は、図３と同等の効果をもつ
構造のものである。

【００３４】次に、本発明の粉末固体搬送器２７を付設
した時の搬送方法について説明する。図９に搬送器２７
を付設した時の詳細図を示す。燃焼炉立ち上げ時には、
あらかじめ搬送用気体供給部４３から搬送用気体（不活
性ガス又は生成ガス）９′の所定量を流通し、チャー搬
送管２９が閉塞していないことを搬送器２７と放出管４
５間に設置した差圧計５１の差圧レベルで確認する。こ
の流量は、放出部４５内のガス流速が６〜７ｍ／ｓにな
るようにガス量を設定した。その後、原料３を石炭供給
系から供給すると、生成ガスとともに未燃のカーボンを
含有したチャーが生成するためサイクロン１９でこのチ
ャー２３を回収する。チャー２３を本発明の搬送器２７
で強制的に吸引し、圧力の高い炉１７内へ供給した。こ
の時の搬送器圧力は、搬送器圧力検出器５４で搬送器の
圧力を監視し、炉側圧力よりも若干高めになる。原料２
３が供給と同時に徐々に搬送器から放出部間の差圧５１
のレベル（図２であればホッパロードセル２５の重量減
少）を確認しながら所定の圧力差になるよう搬送ガス量
を設定した。定常時には、サイクロン１９と搬送器２７
の間に設置した差圧計５２と搬送器２７と放出部４５の
間に設置した差圧計５１の差圧レベル（図２ではホッパ
ロードセル２５の重量変化を含む）を監視し、安定に供
給していることを確認した。この差圧計５１，５２又は
ロードセル５５指示値にあらかじめ供給量制御装置３４
に記憶させた設定値と多少のずれがあった場合には、供
給量が変化したと判断し、制御因子である搬送気体調節
弁１５に信号を送信し、搬送ガス量を調節し、供給量を
制御した。

【００３５】停止時には、原料３を停止した後、サイク
ロン１９等に溜っているチャーを炉１７内に供給し、差
圧計５１，５２の差圧指示レベルがガスのみでのレベル
に戻るまで流通した。搬送用気体（不活性ガス又は生成
ガス）は炉１７内の降温用及びガスの置換用として最後
まで流通した。

【００３６】また、炉側圧力及び搬送器圧力が変化する
と供給量のばらつきが大きくなり供給量制御が不安定に
なるため、炉側圧力と搬送器側圧力の差を一定に維持さ
せることが重要である。そこで、炉圧力検出器５３で検
出される圧力と搬送器圧力検出器５４で検出される圧力
との圧力差を監視する圧力差監視装置４１を設置し、定
常時には圧力差一定で運転を行ない、炉側圧力変動時に
は搬送器内の圧力も変動するため圧力差監視装置４１の
信号をもとに、搬送気体調節弁１５を作動し、搬送ガス
量を調節することにより、チャーを安定に供給した。

【００３７】粉末固体搬送器は、燃焼炉，ボイラ及びガ
ス化炉等に限らず、すべての粉末固体供給系に利用でき
るものである。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、粉末固体搬送器内でガ
ス及び粉末固体を旋回させることにより、流入管から強
制的に吸引させるため流入側における粒子の停滞もなく
、かつ、放出管と旋回室の間とに高い圧力差を持たせる
ことができるので、搬送器出口での閉塞もなく、安定、
かつ、連続供給が可能である。また、炉側圧力と搬送器
側圧力との圧力差を監視する圧力差監視装置及び供給量
制御装置を設置することにより、圧力が変動しても、そ
れに対する応答性が早くなり、安定した搬送が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の搬送器をサイクロン下部に付設した時
の装置全体の系統図。

【図２】図１のサイクロン下部にホッパを付設した時の
系統図。

【図３】本発明の粉末固体搬送器の断面図。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。

【図５】本発明と同等の効果をそうする粉末固体搬送器
の断面図。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図。

【図７】本発明と同等の効果をもつ粉末固体搬送器の断
面図。

【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図。

【図９】本発明をチャー搬送系に付設した時の系統図。

【図１０】粉末固体搬送器内における圧力分布図。

【図１１】原料供給量及び搬送器圧力と搬送用ガス量と
の関係の特性図。

【図１２】従来の系統図。

【符号の説明】

３…粉末固体、５…原料供給ホッパ、８…ロータリフィ
ーダ、９´…搬送用気体、１０…原料搬送管、１２…原
料バーナ、１３…ガス化剤供給ライン、１４…燃焼ガス
流量調節弁、１５…搬送気体調節弁、１６…チャーバー
ナ、１７…燃焼炉、１８…ガス化炉出口ライン、１９…
サイクロン、２０…サイクロンホッパ、２１…チャー回
収ホッパ、２３…チャー（又はコークス）、２７…粉末
固体搬送器、３４…供給量制御装置、４１…圧力差監視
装置、４３…搬送用気体供給部、４５…放出部、４６…
粉末固体＋搬送用気体。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気体搬送される粉末固体を燃焼炉等に搬送
   する前記粉末固体の搬送方法において、搬送器内に前記
   粉末固体及び搬送気体の旋回流を形成し、一つの部所よ
   り前記粉末固体及び前記搬送気体を放出させることを特
   徴とする粉末固体の搬送方法。
2. 【請求項２】気体搬送される粉末固体を一つの部所より
   搬送する粉末固体の搬送装置において、円筒形，円錐形
   等の容器に、前記粉末固体を流入させる流入管を搬送器
   の上部中心部に配置し、前記粉末固体及び搬送気体を旋
   回させる搬送気体供給管を前記搬送器の外壁に対して接
   線方向に複数本配置し、前記粉末固体及び前記搬送気体
   を放出させる放出管を搬送器下部内壁側に設置すること
   を特徴とする粉末固体の搬送器。
3. 【請求項３】請求項２において、前記粉末固体の前記搬
   送器内に流入する流入部から前記粉末固体を強制的に吸
   入する粉末固体燃料の搬送器。
4. 【請求項４】請求項１，２または３において、前記粉末
   固体の放出量を前記搬送気体のガス量で制御する粉末固
   体燃料の搬送方法。
5. 【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
   粉末固体の前記搬送器をサイクロン出口下部又はサイク
   ロンホッパ下部に設置する粉末固体の搬送方法。
6. 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
   前記粉末固体の前記搬送器に炉側圧力と前記搬送器の圧
   力の圧力差を監視する圧力差監視装置を設けた粉末固体
   の搬送方法及びその装置。
7. 【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６におい
   て、その付属機器として演算装置，供給量制御装置を設
   けた粉末固体の搬送装置。
8. 【請求項８】請求項１，２，３または４において、前記
   粉末固体燃料の搬送器を反応炉，燃焼炉及びボイラに用
   いる粉末固体の搬送装置。