(57)【要約】【課題】内側導管の置換、検査が容易で高温に曝すことができるパイプ部品を提供する。【解決手段】互いに軸方向に離間した第一、第二区画９、１２を有し、縦軸Ａ沿いに伸びる外側管状エレメント１を備えた固体粒状材料搬送用パイプ部品１００。内側管状エレメント２０は外側エレメント１内に配置可能で、固体粒状材料を一端から他端に縦方向に搬送するようにし；また通気流体浸透性壁部２３を有し、第一、第二区画９、１２に密封状に接続し、これら区画により柔軟に支持されて、第一、第二区画９、１２と内側、外側管状エレメント１、２０間に通気流体分配室４０を形成する。分配室４０は通気流体の入口１５から該室４０経由で浸透性壁部２３を通る通気流体流路１９を画定するための通気流体入口１５を備える。【選択図】図１
2008524088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに軸方向に離間した第一区画（９）及び第二区画（１２）を有し、縦軸（Ａ）と平行して伸びる外側管状エレメント（１）；
通気流体浸透性壁部（２３）を有し、外側管状エレメント（１）内に配置され、固体粒状材料を一端から他端に搬送するように適合した内側管状エレメント（２０）；
を少なくとも備えた高圧で固体粒状材料を搬送するためのパイプ部品（１００）であって、内側管状エレメント（２０）は第一及び第二区画（９、１２）に密封状に接続して、第一及び第二区画（９、１２）と内側及び外側管状エレメント（１、２０）との間に通気流体分配室（４０）を形成し、該通気流体分配室（４０）は、通気流体の入口（１５）から通気流体分配室（４０）経由で通気流体浸透性壁部（２３）を通る通気流体流路（１９）を画定するための通気流体入口（１５）を備えると共に、内側管状エレメント（２０）は、第一及び第二区画（９、１２）の両者により柔軟に支持されている該パイプ部品（１００）。
【請求項２】
柔軟な支持が、外側管状エレメント（１）に対し軸方向に滑動可能に配置された内側管状エレメント（２０）を含む請求項１に記載のパイプ部品（１００）。
【請求項３】
第一及び第二区画（９、１２）の少なくとも一方が円筒形内壁を有し、内側管状エレメント（２０）が円筒形内壁と協同する密封手段を１つ以上備える請求項２に記載のパイプ部品（１００）。
【請求項４】
内側管状エレメント（２０）が円筒形外壁部を有し、第一及び第二区画（９、１２）の少なくとも一方が円筒形外壁と協同する密封手段を１つ以上備える請求項２又は３に記載のパイプ部品（１００）。
【請求項５】
通気流体浸透性壁部（２３）が、０．１〜２００μｍ、好ましくは１〜１００μｍ、更に好ましくは１〜５０μｍ、なお更に好ましくは１〜２０μｍ、最も好ましくは７〜１４μｍの範囲の細孔径を有する細孔を含有する請求項１〜４のいずれか１項以上に記載のパイプ部品（１００）。
【請求項６】
パイプ部品（１００）が、＞２０バール、好ましくは＞５０バールの圧力を有する固体粒状材料を搬送するように適合した請求項１〜５のいずれか１項以上に記載のパイプ部品（１００）。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項以上に記載のパイプ部品（１００）を１つ以上有する配管システム（２３０）。
【請求項８】
固体粒状材料のガス化用システム（２００）中に固体粒状材料を輸送するため、請求項１〜６のいずれか１項以上に記載のパイプ部品（１００）を使用する方法。
【請求項９】
固体粒状材料の供給源（２１０）；
固体粒状材料の部分酸化が可能なガス化反応器（２２０）；
固体粒状材料を供給源（２１０）からガス化反応器（２２０）に供給するための配管システム（２３０）であって、請求項１〜６のいずれか１項以上に記載のパイプ部品（１００）を１つ以上有する該配管システム（２３０）；
を少なくとも備えた固体粒状材料のガス化用システム（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体粒状材料の搬送用パイプ部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳ  ６２２７７６８、ＤＥ  １２６９５７１及びＷＯ  ２００４／０８７３３１には、固体粒状材料を低圧〜中圧で搬送するのに好適なパイプ部品の例が記載されている。
【０００３】
ＵＳ  ６２２７７６８に開示されたパイプ部品は、粒状材料を導管の第一端から第二端に輸送するように適合した内側導管を備えたもので、内側導管はガス浸透性壁を有し、不浸透性壁を有する外側導管中に縦方向に配置されている。外側導管は第一及び第二端に、内側に突き出た複数の密封性支持リングを備え、ここで外側導管と内側導管と内側に突き出た複数の密封性支持リングとの間にガス分配室が位置するように、内側導管は外側導管内に堅固に固定されている。圧縮ガス入口ノズルが外側導管を横切り、またガス分配室にガス浸透性壁を通ってガスを搬送するガス入口ノズルに、ガス圧力供給源が取り付けられている。
【０００４】
ＵＳ  ６２２７７６８に開示されたパイプ部品は、粉末のような固体粒子の積荷を比較的中庸の温度及び圧力で輸送するための配管システムに使用できる。このような配管システムは、例えば粒状材料用の貯蔵サイロ又はホッパーの下流に設けることができる。
【０００５】
操作中、外部ガス圧は、滞留又は連行粒状材料の輸送を助けるため、ガス透過性内側導管の断面にかかる。
【０００６】
ＵＳ  ６２２７７６８に開示されたパイプ部品では、高圧又は高温を保持するため、他のパイプと十分きつく接続すると、接続部で生じる機械的荷重で内側導管が損傷するという問題が予想される。
【０００７】
使用する材料によっては、内側導管と外側導管間の熱膨張の差で生じる軸方向の荷重が内側導管の損傷を引き起こす恐れがある。
【０００８】
以上の問題は、石炭のガス化プラントにおいてパイプ部品を微粉炭及びフライアッシュの輸送用配管システムに使用する場合、なお一層関係する。当該技術分野で知られている石炭のガス化は、石炭、石油コークス及びバイオマスのような固体粒状炭素質材料の部分燃焼工程を含む。この部分燃焼法は、一般に８０バール、更には１００バールのように高くてよい高圧下で行なわれる。したがって、配管システムは、高温及び／又は高圧の暴露に適したものでなければならない。
【０００９】
公知パイプ部品の他の欠点は、内側導管の置換が厄介なことである。
公知パイプ部品の更に他の欠点は、内側導管の検査が一方の側からしかできないことである。
【特許文献１】ＵＳ  ６２２７７６８
【特許文献２】ＤＥ  １２６９５７１
【特許文献３】ＷＯ  ２００４／０８７３３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、以上の欠点の１つ以上を減少させることである。
更に本発明の目的は、高温及び／又は高圧に曝すことができる代替パイプ部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の目的及び他の目的は、本発明によるパイプ部品を提供することにより達成される。このパイプ部品は、互いに軸方向に離間した第一区画及び第二区画を有し、縦軸と平行して伸びる外側管状エレメント；
通気流体浸透性壁部を有し、外側管状エレメント内に配置され、固体粒状材料を一端から他端に搬送するように適合した内側管状エレメント；
を少なくとも備えた高圧で固体粒状材料を搬送するためのパイプ部品である。
【００１２】
ここで内側管状エレメントは、第一及び第二区画に密封状に接続して、第一及び第二区画と内側及び外側管状エレメントとの間に通気流体分配室を形成し、該通気流体分配室は、通気流体入口から通気流体分配室経由で通気流体浸透性壁部を通る通気流体流路を画定する通気流体入口を備えると共に、内側管状エレメントは、第一及び第二区画の両者により柔軟に支持されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明パイプ部品の重要な利点は、外側管状エレメントを介した内側管状エレメントの機械的荷重が低減されることである。他のパイプとの接続を外側管状エレメントを介して行なえば、内側管状エレメントは、このような接続で生じる力により、しっかり支持した内側管状エレメントの場合よりも少ない荷重を受ける。
【００１４】
本発明の他の利点は、パイプ部品が固体粒状材料を高温かつ８０バール又は更に１００バールもの高圧で輸送するのに好適に使用できることである。
【００１５】
特に好ましい実施態様では、内側管状エレメントが軸方向に滑動可能に第一及び第二区画の両者と係合している。
これにより、内側管状エレメントでは若干の軸方向の遊びがなお可能なので、内側管状エレメントの軸方向の荷重は強力に低減される。
【００１６】
本発明のこの特定実施態様の他の利点は、検査のため内側管状エレメントを外側管状エレメントの中から滑り出させて、容易に置換又は取出せることである。
【００１７】
他の面では本発明は、本発明のパイプ部品を１つ以上有する、固体粒状材料の搬送用配管システムを提供する。
更に他の面では本発明は、固体粒状材料をガス化システムに輸送するため、本発明のパイプ部品を使用する方法を提供する。
【００１８】
他の面では本発明は固体粒状材料のガス化システムを提供する。このガス化システムは、
固体粒状材料の供給源；
固体粒状材料の部分酸化が可能なガス化反応器；
固体粒状材料を供給源からガス化反応器に供給するための配管システムであって、本発明のパイプ部品を１つ以上有する該配管システム；
を少なくとも備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を以下の非限定的実施例により添付図面を参照して説明する。
図１は、第一実施態様におけるパイプ部品用外側管状エレメントの概略断面図である。
図２は、図１の外側管状エレメントと協同する内側管状エレメントの概略断面図である。
【００２０】
図３は、図１及び図２の外側及び内側管状エレメントを一緒に組み込んだパイプ部品の概略断面図である。
図４は、端部フランジを備えた図３のパイプ部品の概略断面図である。
図５は、第二実施態様における組み立てパイプ部品の概略断面図である。
図６は、第三実施態様における組み立てパイプ部品の概略断面図である。
図７は、図３のパイプ部品の石炭ガス化システムへの概略使用法を示す。
【００２１】
図において同一符号は同様な構成成分に関連する。
図１に、縦軸Ａと平行に伸びている外側管状エレメント１を概略的に示す。外側パイプエレメント１は、その第一端及び第二端上に、外側に突き出た第一接続用フランジ３、６を備えている。この図面の目的から、外側管状パイプエレメント１は単一片で表したが、実際にはこれらのフランジを真直パイプ片に溶接接続するのが普通のやり方である。
【００２２】
第一端及び第二端の付近には、各々、円筒形内壁を有する第一及び第二区画９、１２が形成されている。これら第一及び第二区画９、１２は、互いに軸方向に離間し、また第一端と第二端間には、通気流体入口１５が外側管状エレメント１の壁を横切っている。入口１５は、加圧通気流体の供給源に流動可能に接続する目的で、フランジ１７に接続される。
【００２３】
図２は、外側管状エレメント１の内部に配置可能な内側管状エレメント２０を示す。内側管状エレメント２０は、内部チャンネル１０内を縦軸Ａと平行に一端から他端に固体粒状材料を搬送するように適合している。内側管状エレメント２０は、加圧通気流体に対しては浸透性であるが、搬送すべき固体粒状材料に対しては不浸透性である通気流体浸透性壁部２３を有する。
【００２４】
この実施態様では、浸透性壁部２３は、完全に浸透性材料から形成されている。浸透性壁部２３は、穿孔壁から形成することも可能である。この場合、壁自体は不浸透性であり、これにより穿孔が浸透性壁部を形成する。
【００２５】
浸透性材料の例としては、多孔質樹脂、焼結金属、焼結金属酸化物、焼結ガラスが挙げられる。図２の実施態様では、ＧＫＮ  Ｓｉｎｔｅｒ  Ｍｅｔａｌｓ  ＧｍｂＨ、Ｄａｈｌｉｅｎｓｔｒａｓｓｅ  ４３、Ｄ−４２４７７  Ｒｅｄｅｖｏｒｍｗａｌｄ、ドイツで工場生産された焼結ステンレス鋼形態の焼結金属を使用した。
【００２６】
細孔径は、ガスを通過させるのに十分大きいが、固体粒子が通気流体分配室に入ったり或いは細孔が詰まるのを防止するのに十分小さくなければならない。搬送すべき固体粒状材料のサイズ分布に応じて、好適な細孔径は１〜５０μｍ、好ましくは１〜２０μｍであってよい。粉炭やフライアッシュの輸送には、７〜１４μｍの細孔径、好ましくは平均細孔サイズが１０μｍの細孔径が満足な結果を示した。後者は、前述のＧＫＮ  Ｓｉｎｔｅｒ  Ｍｅｔａｌｓ  ＧｍｂＨで工場生産されたステンレス鋼焼結金属タイプＳＩＫＡ−Ｒ  ５  ＡＸから作った。
【００２７】
内側管状エレメントの端部付近では内側管状エレメント２０は密封用リング２９、３２を備え、これらのリングは、ジョイント３５、３７により浸透性壁部２３に固定されている。ジョイント３５、３７は、溶接ジョイントであってよい。それらの外側周囲壁では密封用リング２９、３２は、各々、周囲溝を備え、周囲溝には密封用Ｏ−リング３６、３８が位置している。
【００２８】
図２の内側管状エレメント２０は、図１の外側管状エレメント１と協同して、パイプ通気装置１００を形成するように適合している。次に図３に、組み立てた状態のパイプ通気装置１００を示す。この装置では、内側管状エレメント２０は、外側管状エレメント１に対し縦方向に滑動して外側管状エレメント１中に入っている。密封用Ｏ−リング３６、３８は、外側管状エレメント１の第一及び第二区画９、１２と密封状に係合し、こうして第一及び第二区画９、１２により内側管状エレメント２０に対し柔軟な支持を形成する。
【００２９】
内側及び外側管状エレメント２０、１の環状空間により第一区画９と第二区画１２間に通気流体分配室４０が形成される。通気流体の入口１５からこの通気流体分配室４０経由で通気流体浸透性壁部２３を通る通気流体流路１９が画定される。
【００３０】
外側管状エレメント１から、一般に一層壊れ易い内側管状エレメント２０への機械的荷重の伝達は、柔軟な支持性のため、あまり支配的ではない。外側管状エレメント１上にかかる軸方向の荷重は、相互の縦方向滑動性係合により、内側管状エレメント２０に特に伝達されるものではない。
【００３１】
このような圧力のかかる管状エレメントは、特別に改造する必要のない標準配管部品で作製できる。これは、圧力容器規定の観点から有利である。
更に内側管状エレメント２０は、検査及び／又はサービス及び／又は置換のため、外側管状エレメントの中でも外でも滑動可能である。
【００３２】
操作中、粉炭又はフライアッシュのような固体粒状材料は、内部チャンネル１０内を輸送される。同時に、好ましくは窒素又は他の不活性ガスのような加圧通気流体は、通気流体入口１５から通気流体室４０内に供給される。分配室４０では通気流体がそれ自体を分配し、浸透性壁部２３を横切ってチャンネル１０に向かい、滞留又は連行した固体粒子の輸送を助ける。
【００３３】
図４は、図３のパイプ通気装置の概略断面図で、この装置は、外側に突き出た第一接続用フランジ３、６に、各フランジ間のガスケット４１、４２と共にネジボルト留め可能な第二接続用フランジ４３、４６を備える。第二接続用フランジ４３、４６は、チャンネル１０と並んで、内部穿孔、好ましくは同じ断面形状及び大きさの内部穿孔を備える。
【００３４】
第一及び第二接続用フランジをボルト留めする際、少なくともガスケット４１、４２を圧縮するため、第二接続用フランジ４３、４６と密封用リング２９、３２との間には軸方向小空間４５、４８が維持される。極薄のガスケットを使用した場合、内側管状エレメント２０の歪を避けるため、内側管状エレメント２０には外側管状エレメント１に対する軸方向の遊び用の若干大きい空間が付与される。固体粒子が空間４５、４８に侵入するのを防止するため、それぞれジョイント３５、３７と第二接続用フランジ４３、４６との間に、任意に柔軟性スペーサーリングを設けてよい。
【００３５】
第二接続用フランジ４３、４６にはパイプを直接、溶接してもよいが、図４に示す実施態様では、いわゆる溶接用ネックフランジ４４、４７を第二接続用フランジ４３、４６にネジボルト留めした。このような溶接用ネックフランジは、パイプの比較的薄い壁から厚いフランジまで徐々に移行させるため、従来、（第一接続用フランジ３、６をパイプ１に溶接する方法と同じ方法で）パイプに溶接されている。或いは溶接用ネックフランジ４４、４７は、第二接続用フランジ４３、４６に溶接できる。
【００３６】
図５に、完全に組み立てたパイプ通気装置の第二実施態様を概略図で示す。この実施態様では密封用リング２９Ａ、３２Ａは、ジョイント３５Ａ、３７Ａにより外側管状エレメント１の第一及び第二区画９、１２に結合固定した。内側管状エレメント２０Ａの外側壁部は、円筒形の外側壁部９Ａ、１２Ａを有する。密封用リング２９Ａ、３２Ａは各々、内側に面した表面に周囲溝を備え、周囲溝には密封用Ｏ?リング３６Ａ、３８Aが位置している。この組み立て状態では密封用Ｏ−リングは、内側管状エレメント２０Ａの円筒形外側壁部９Ａ、１２Ａと係合する。
【００３７】
第二実施態様の利点は、密封用リングが置換可能部品である内側管状エレメント２０の一部を形成しないので、内側管状エレメント２０が第一実施態様のものよりも安いことである。
【００３８】
図６に、完全に組み立てたパイプ通気装置１００の第三実施態様を概略的に示す。この実施態様は、第一実施態様と第二実施態様との組合わせである。ここで、パイプ通気装置１００の一端は、外側管状エレメント１内の第一区画の円筒形内側壁９と滑動可能に係合する、密封用リング２９及びＯ−リング３６を備え、パイプ通気装置１００の他端は、内側管状エレメント２０Ｂの円筒形外側壁部１２Ａと滑動可能に係合する、密封用リング３２Ａ及びＯ−リング３８Ａを備える。
【００３９】
この実施態様では内側管状エレメント２０Ｂは、外側管状エレメント１内で一方向にだけ配置できる。これは、通気流体浸透性壁部内の微小細孔が縦方向に対し或る角度に配向し、その結果、内側管状エレメントの壁を横切る通気流体に、固体粒子の輸送を援助できる縦方向の速度成分が付与される場合、特に有利となる可能性がある。これによりスループット量は、ランダム配向の微小細孔に比べて増大できる。
【００４０】
図７は、ガス化すべき粉炭の輸送を助けるため、石炭のガス化システムにパイプ部品を使用する方法を概略的に示す。このシステム２１０は、ガス化すべき粒状石炭の供給源２１０、粒状石炭を部分酸化するためのガス化反応器２２０、供給源２１０の石炭をガス化反応器２２０に供給するための配管システム２３０を少なくとも備える。
【００４１】
配管システム２３０は、供給源２１０とガス化反応器２２０との間にパイプ部品１００を１つ以上有する。
図７には更に、酸素含有ガスをライン２６０経由でガス化反応器２２０に供給するための酸素供給源２５０を示す。
【００４２】
ガス化反応器２２０で粒状石炭を部分燃焼させ、これにより合成ガスを製造後、スラグはライン２７０経由で除去され、合成ガスはライン２８０経由で除去されて、所望ならば更なる処理を受ける。
ガス化システム自体は公知なので、ここではシステムについて更に説明しない。
当業者ならば、本発明が添付の特許請求の範囲を逸脱しない限り、多くの方法に改変できることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第一実施態様におけるパイプ部品用外側管状エレメントの概略断面図である。
【図２】図１の外側管状エレメントと協同する内側管状エレメントの概略断面図である。
【図３】図１及び図２の外側及び内側管状エレメントを一緒に組み込んだパイプ部品の概略断面図である。
【図４】端部フランジを備えた図３のパイプ部品の概略断面図である。
【図５】第二実施態様における組み立てパイプ部品の概略断面図である。
【図６】第三実施態様における組み立てパイプ部品の概略断面図である。
【図７】図３のパイプ部品の石炭ガス化システムへの概略使用法を示す。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ      縦軸
１      外側管状エレメント
９      第一区画
１２    第二区画
１５    通気流体入口
１９    通気流体流路
２０    内側管状エレメント
２３    通気流体浸透性壁部
４０    通気流体分配室
１００  パイプ部品
２００  ガス化用システム
２１０  固体粒状材料供給源
２２０  ガス化反応器
２３０  配管システム
【図１】
2008524088.tif 000003
【図２】
2008524088.tif 000004
【図３】
2008524088.tif 000005
【図４】
2008524088.tif 000006
【図５】
2008524088.tif 000007
【図６】
2008524088.tif 000008
【図７】
2008524088.tif 000009
【国際調査報告】
2008524088.tif 000010
2008524088.tif 000011
2008524088.tif 000012