JPS6323821B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体を加圧容器へ遠心ポンプにより供
給する方法と装置に関するものであり、しかし
て、この遠心ポンプは、凹部が互いに向い合つた
２つの共軸トレイから成る、容器内に回転可能に
設けられた中空ロータと、ロータに軸方向に接続
された供給入口とを含む。本発明はまた、前記方
法の使用に適した装置に関する。

このような方法と装置は米国特許明細書第
4034870号から公知である。これらの遠心ポンプ
は粉状または粒状材料、たとえば反応体や触媒
を、圧力が外部より高いある空間に供給するのに
使用される。これらのポンプが圧力差のない状況
でも使用できることは明らかである。

これらのポンプが運転されている時、固体材料
は供給入口から回転ロータ上に投入される。

遠心加速のために固体粒子は高速度を獲得し、
このため固体粒子は容器の内部と外部の間の圧力
差に打ち勝ち、そしてガスが高圧容器から漏れる
のを阻止することができる。

ある種の遠心ポンプでは、ロータは２つのトレ
イの間に、遠心ノズルとして知られている半径方
向の通路を多数備えている。別の型では、固体粒
子は２つのトレイの縁部により画定される狭いス
ロツトを通つてロータの全周にわたつて放出され
る。その場合、スロツトの閉塞を阻止するために
２つのトレイを異なる速度で回転させることがで
きる。

固体は半径方向と接続方向の速度成分をもつて
ロータの縁部を去る。通常の具体例ではロータ
は、たとえば500〜5000回／分の回転速度を有し、
粒子は約10m／ｓの半径方向速度と約100m／ｓ
の接線方向速度を獲得する。こうして、数十バー
ル、たとえば20〜40バールの圧力差に打ち勝つこ
とができる。

その場合、ロータの駆動には、容量に依り、約
５−15Kw／材料トンの割合のエネルギーが必要
であり、大きいポンプの場合には、エネルギーを
節約または回収する方法と手段を研究することは
当を得ている。

エネルギー消費を改善するために単にロータ速
度を下げることは自明のことであろう。しかしな
がら、このことは、一方では容器の内部と外部の
間の圧力差に打ち勝つために、また他方では材料
の大きな処理量を保証するために、高回転速度が
実際に必要とされるので、役に立たない。

通常は容器のケーシングとの衝突または粒子を
囲むガスとの摩擦により吸収される、放出された
固体の移動エネルギーが、固体粗粒子を回転ロー
タに供給し、このロータが次に固体粒子を遠心方
向に少なくとも１つの衝撃表面に対して放出し、
その結果微粉砕が起ることによつてさらに利用す
ることができることが茲に判明した。

したがつて本発明は、凹部が互いに向い合つた
２つの共軸トレイから成る、容器内に回転可能に
設けられたロータと、ロータに軸方向に接続され
た供給入口（すなわち粗粒固体の入口）とを含む
遠心ポンプを使用し、回転中のロータに粗粒固体
が供給され、このロータが次に固体を遠心方向に
少なくとも１つの衝撃表面に向かつて放出するよ
うに構成した固体を加圧容器に供給する方法にお
いて、ロータによつて放出された固体を、衝撃表
面に少なくとも実質的に垂直に突き当るように進
行させることを特徴とする、固体を加圧容器に供
給する方法に関する。

本発明はまた、容器内に回転可能に設けられた
ロータと、ロータに接続された供給入口とを含む
遠心ポンプを備え、そして、少なくとも１つの衝
撃表面をロータの回りにロータ軸に少なくとも実
質的に平行に設けてなる、固体をガス含有容器に
供給する装置において、各衝撃表面がのこぎり歯
を形成し、各のこぎり歯の頂点が、ロータの回り
で一つの円周上に位置することを特徴とする、固
体をガス含有容器に供給する装置にも関する。

粉砕されるべき材料が流体により衝撃表面に対
して投入される微粉砕機は存在するが、しかしこ
の微粉砕機もより高い圧力に対抗して固体を輸送
するのに適していない。

固体は輸送されるだけでなく遠心ポンプ内で微
粉砕もされるので、粗粒子から出発すること、し
たがつて遠心ポンプへ供給する前の粉砕を完全に
または一部省略することが可能である。粗粒材料
の粒度は、ロータのスロツトまたは遠心ノズルの
閉塞を阻止するのに必要なものより小さい必要は
ない、すなわち、好ましくは粗粒子の95％は0.1
〜0.5mmの範囲の寸法を有する。衝撃表面への衝
突のために平均粒度は約1/2〜1/10に低下する。

より大きい粒子は、本発明に従つて粒度分布も
狭くなるという結果を伴つて、より小さい粒より
一層粒度が小さくなる。このことは勿論、遠心ポ
ンプを使う多くの工程において付加的な、重要な
利益である。

衝撃表面に衝突した後、微粉砕された粒子は容
器の底に落下する。そこから、微粉砕された粒子
は適当な手段によりさらに輸送される。

好ましくは各衝撃表面はロータ軸に少なくとも
実質的に平行に向けられる。所望なら、各衝撃表
面は、衝突後の固体が容器の底に向うことを保証
するように、ロータ軸と非常に小さい角度をなす
ことができる。その場合、各衝撃表面は好ましく
は、放出された固体が衝撃表面に少なくとも実質
的に垂直に突き当るように向けられる。つまり、
粒子は実際にはわずかに末広がりにロータを去る
ので、衝撃表面は、曲率半径が、典型的運転条件
下で粒子がロータを去る角度と等しい角度で、ロ
ータに至るように、わずかに湾曲していなければ
ならない。ロータが回転し、したがつて、ロータ
中心部の回りのどこにおいても固体はロータ縁部
を去るので、上記の要件と、実際には有限個の衝
撃表面が使用されねばならないという事実との両
方によつて、粒子の弾道は、等しくなくそして粒
子がロータを去る場所に依存することになる。設
計上の理由から、衝撃表面の数は大き過ぎも小さ
過ぎもしないものである。８〜40個の衝撃表面が
好ましい。

各衝撃表面は好ましくは、のこぎり歯を形成
し、すべてののこぎり歯の頂点がロータの回りで
一つの円周上に位置するように配置される。この
形態において、最高度の微粉砕が起るように、最
大量の放出された粒子が衝撃表面に垂直に衝突す
る。

容器内のロータの回りに一種のケーシングが形
成されるように、容器内に１つまたはそれ以上の
独立の衝撃表面を取付けることが可能である。過
剰圧力が低い場合は、各衝撃表面が容器のケーシ
ングの一部を形成するように、前記２つの設計特
徴を組合せることが有利である。

固体の硬度、固体に含まれる不純物の硬度、処
理材料の量などに依つては、衝撃表面は摩耗され
るので、時に取り替える必要があるであろう。し
たがつて、各衝撃表面は好ましくは交換可能のも
のである。たとえば、必要な場合には、恐らく単
に摩耗表面に新しい表張りをつけることにより更
新され得る、一種の被覆またはメツキが実行可能
である。

衝撃表面の材料は、たとえばステライトまたは
他の耐摩耗材料である。衝撃表面を硬い粒子（ロ
ータで放出される粒子より硬いもの）、たとえば
ダイヤモンド粉末または耐火物で被覆することも
可能である。

摩耗を減らす問題の別の解決法は各衝撃表面を
ロータから放出される材料の層で被覆または表張
りすることである。この被覆の結果、もはや（も
との）衝撃表面と固体の間に直接の衝突が起ら
ず、固体はお互い同志の間で微粉砕される。衝撃
表面を固体の層で被覆するために、衝撃表面に隆
起した壁を設けることができる。ロータに向けら
れたこれらの壁は一種の開口箱を形成し、この箱
は、遠心ポンプが運転を開始すると、固体で満た
される。この「箱」が満たされるや否や、その後
に箱に投げられる固体は、微粉砕された後、また
は微粉砕されないで、箱から落ちる、すなわちは
じき返えされる。

高速で運動する粒子が衝撃表面に連続的に衝突
するために、該表面の温度が上昇する。過熱を防
ぐために、各表面の背面に冷却リブのような冷却
装置を設け、そして所望なら、水または類似の冷
却剤により強制冷却法で冷却することが可能であ
る。特に、輸送される材料が石炭粒子からなる時
は、過熱は望ましくない。第１に、それらは粘着
し始め、第２に、それらは酸素が存在すると発火
し得るからである。しかしながら、可燃性または
爆発性粉体を処理する時は、遠心ポンプを含む容
器は大低不活性ガスで満たされる。

遠心ポンプの横断面を概略的に示す図面につい
て本発明をさらに説明する。この遠心ポンプはロ
ータ１、供給入口２および容器のケーシング３を
含む。容器のケーシングは多数ののこぎり歯とし
て設計されており、各のこぎり歯は真直ぐな側部
４と湾曲側部６とから成り、特に後者は衝撃面と
して作用する。のこぎり歯の頂点６は底部７と同
様、一つの円周上に位置する。衝撃表面には、ロ
ータ１の回転方向で見た次ののこぎり歯の真直ぐ
な側部の延長部分に壁８を、そして図面の平面の
上方と下方に壁９，１０を設けることができる
（少数の壁のみを図示した）。これらの壁、湾曲面
５および真直ぐな側部４は、運転中に固体で満た
される開口箱を形成する。

本発明は特に、高圧ガス化反応器内で固体の、
炭素含有燃料をガス化する方法であつて、該燃料
を上記の方法で反応器に供給することを特徴とす
る方法に関する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の遠心ポンプの横断面を概略的に
示す。 １……ロータ、２……供給入口、３……容器の
ケーシング、４……真直ぐな側部、５……湾曲側
部、６……頂点、８，９，１０……壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凹部が互いに向い合つた２つの共軸トレイか
   ら成る、容器内に回転可能に設けられたロータ
   と、ロータに軸方向に接続された供給入口とを含
   む遠心ポンプを使用し、回転中のロータに粗粒固
   体が供給され、このロータが次に固体を遠心方向
   に少なくとも１つの衝撃表面に向かつて放出する
   ように構成した固体を加圧容器に供給する方法に
   おいて、ロータによつて放出された固体を、衝撃
   表面に少なくとも実質的に垂直に突き当るように
   進行させることを特徴とする、固体を加圧容器に
   供給する方法。 ２ 容器内に回転可能に設けられたロータと、ロ
   ータに接続された供給入口とを含む遠心ポンプを
   備え、そして、少なくとも１つの衝撃表面をロー
   タの回りにロータ軸に少なくとも実質的に平行に
   設けてなる、固体をガス含有容器に供給する装置
   において、各衝撃表面がのこぎり歯を形成し、各
   のこぎり歯の頂点が、ロータの回りで一つの円周
   上に位置することを特徴とする、固体をガス含有
   容器に供給する装置。 ３ 各衝撃表面が交換可能であることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ４ 各衝撃表面が隆起した壁を備えていることを
   特徴とする、特許請求の範囲第２項または第３項
   に記載の装置。 ５ 各衝撃表面が冷却装置を備えていることを特
   徴とする、特許請求の範囲第２〜４項のいずれか
   一項に記載の装置。