(57)【要約】本発明の目的は、弁を通して、安定した物質流を保証し、導管の寸法、物質塊の高さ、および物質の粒子サイズによる目詰まりを防止する、細流弁タイプの弁アセンブリを提供することである。本発明は、分離サイクロンの底部から流出する粒子状物質を供給するための細流弁アセンブリであって、傾斜弁座を伴う、底部端と、弁ヒンジを中心として駆動する弁板および該弁ヒンジの反対側に平衡錘を伴う、枢動可能弁板アセンブリとを有する、分離サイクロン出口導管を備え、出口導管は、傾斜弁座の上方に、加圧空気供給源等の加圧ガスの供給源と流体連通する、少なくとも１つのガス入口を具備する、アセンブリに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離サイクロンの底部から流出する粒子状物質を供給するための細流弁アセンブリであって、
傾斜弁座を伴う、底部端と、弁ヒンジを中心として枢動する弁板および前記弁ヒンジの反対側に平衡錘を伴う、枢動可能弁板アセンブリとを有する、分離サイクロン出口導管を備え、
前記出口導管は、前記傾斜弁座の上方に、加圧空気供給源等の加圧ガスの供給源と流体連通する、少なくとも１つのガス入口を具備することを特徴とする、アセンブリ。
【請求項２】
少なくとも２つのガス入口が、前記弁座から第１および第２の距離において、前記出口導管壁内に相互に反対に提供される、請求項１に記載の弁アセンブリ。
【請求項３】
前記２つのガス入口は、実質的に、同一の水平位置に提供される、請求項２に記載の弁アセンブリ。
【請求項４】
少なくとも１つのさらにガス入口は、前記２つのガス入口の上方に配置される、請求項３に記載の弁アセンブリ。
【請求項５】
前記弁板は、前記弁ヒンジ内に枢動可能に搭載され、前記弁板と反対の端部に前記平衡錘を伴う、請求項１〜４のいずれかに記載の弁アセンブリ。
【請求項６】
前記弁板は、弁アーム上に枢動可能に搭載され、前記弁アームは、前記弁ヒンジ内に搭載され、前記弁板と反対のその端部に前記平衡錘を伴う、請求項１〜５のいずれかに記載の弁アセンブリ。
【請求項７】
前記弁座は、９０°未満、好ましくは、４５°未満、より好ましくは、２５°〜４０°、例えば、３０°の第１の角度において、水平に対して傾斜される、請求項１〜６のいずれかに記載の弁アセンブリ。
【請求項８】
前記弁ヒンジに対して前記弁板の反対の平衡錘アーム区画は、前記弁板に対して下向きに傾斜する第２の角度を具備し、前記第２の角度は、前記第１の角度を上回る、請求項７に記載の弁アセンブリ。
【請求項９】
傾斜弁座を伴う、底部端と、弁ヒンジを中心として枢動する弁板および前記弁ヒンジの反対側に平衡錘を伴う、枢動可能弁板アセンブリとを有する、分離サイクロン出口導管を備える、細流弁アセンブリを通して分離サイクロンの底部から流出する粒子状物質を供給する方法であって、それによって、前記弁板の上方の導管内に蓄積する前記粒子状物質は、前記傾斜弁座の上方の前記導管の壁内の少なくとも１つのガス入口を通して、加圧空気等の加圧ガスを供給することによって流動化される、方法。
【請求項１０】
前記細流弁アセンブリは、請求項１−８のいずれかに記載の特徴を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
鉱物綿の生産用溶融粒子状鉱物物質のためのプロセスプラントにおける、請求項１−８のいずれかに記載の細流弁アセンブリの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜弁座を伴う、底部端と、弁ヒンジを中心として枢動する弁板および該弁ヒンジの反対側に平衡錘を伴う、枢動可能弁板アセンブリとを有する、分離サイクロン出口導管を備える、分離サイクロンの底部から流出する粒子状物質を供給するための細流弁アセンブリに関する。本発明はまた、細流弁アセンブリを通して、分離サイクロンの底部から流出する粒子状物質を供給する方法に関する。本発明はまた、鉱物綿の生産用の溶融粒子状鉱物物質のためのプロセスプラントにおける、細流弁アセンブリの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラップ弁等とも呼ばれる、そのような目的のための細流弁は、例えば、特許文献１または特許文献２から知られている。弁は、粒子状物質を取り扱うプラント内の分離サイクロンの底部出口に提供される。細流弁は、分離サイクロンの底部出口から下向きに延在する導管内に提供される。物質は、次いで、さらなる処理のために、導管または同等物内に送給される。そのようなプラントでは、弁の下流の導管内の圧力は、上昇気流が、細流弁が設置されるサイクロン内に流入することを防止するために、サイクロン内の圧力より高い。細流弁は、一方向弁であって、サイクロンから分離される粒子状物質が、サイクロンから送給されることを可能にする一方、空気が、細流弁の上側部分における物質塊の蓄積のため、反対方向に流動することを防止する。動作時、物質が持続的に送給される限り、粒子状物質の安定流が、細流弁から流出するであろう。流速は、サイクロンから供給される物質の量によって決定される。
【０００３】
いくつかの用途では、例えば、粒子状鉱物物質の溶融物から鉱物繊維を作製する分野では、公知の細流弁アセンブリは、弁のすぐ上流の細流弁出口導管が、物質の目詰まりのため、遮断する傾向がある、すなわち、物質が凝縮塊を作り出し、細流弁から自由に流動しないため、好適ではない。本願の特性は、導管が、比較的に高さのある物質塊を形成する比較的に粗い物質と組み合わせられた、比較的に小さな直径を有することである。細流弁は、通常、小さな物質サイズ（例えば、５０〜１００μｍ）と組み合わせられた、大きな出口直径（例えば、１ｍ）を伴うプラントで使用される。
【０００４】
本背景に基づいて、本発明の目的は、弁を通して、安定した物質流を保証し、導管の寸法、物質塊の高さ、および物質の粒子サイズによる目詰まりを防止する、細流弁タイプの弁アセンブリを提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，４９４，５６４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７４０，８３４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本目的は、分離サイクロンの底部から流出する粒子状物質を供給するための細流弁アセンブリであって、傾斜弁座を伴う、底部端と、弁ヒンジを中心として枢動する弁板および該弁ヒンジの反対側に平衡錘を伴う、枢動可能弁板アセンブリとを有する、分離サイクロン出口導管を備え、出口導管は、傾斜弁座の上方に、加圧空気供給源等の加圧ガスの供給源と流体連通する、少なくとも１つのガス入口を具備する、アセンブリによって、本発明の第１の側面において達成される。
【０００７】
本発明の第２の側面によると、細流弁アセンブリを通して、傾斜弁座を伴う、底部端と、弁ヒンジを中心として枢動する弁板および該弁ヒンジの反対側に平衡錘を伴う、枢動可能弁板アセンブリとを有する、分離サイクロン出口導管を備える、分離サイクロンの底部から流出する粒子状物質を供給する方法であって、それによって、弁板の上方の導管内に蓄積する粒子状物質は、傾斜弁座の上方の導管の壁内の少なくとも１つのガス入口を通して、加圧空気等の加圧ガスを供給することによって流動化される、方法が、提供される。
【０００８】
本発明の第３の側面によると、細流弁アセンブリは、鉱物綿の生産用の溶融粒子状鉱物物質のためのプロセスプラントにおいて使用される。
【０００９】
本発明によって、目詰まりの前述の問題は、出口導管内の蓄積物質を流動化するために、出口導管の底部の導管内に空気を吹送することによって解決される。本発明によって、物質粒子サイズに対する導管の直径や、また、細流弁の周囲に関わる圧力差等の要因が、物質流に影響を及ぼすことが認識される。物質蓄積柱を流動化することによって、物質と導管の内側壁との間の摩擦が、低減または排除さえされ、弁を通した物質の自由かつ安定した流動が、保証される。
【００１０】
本発明のある実施形態では、少なくとも２つのガス入口が、弁座から第１および第２の距離において、出口導管壁内に相互に反対に提供される。好ましくは、これらの２つのガス入口は、実質的に、同一の水平位置に提供され、注入ガス、好ましくは、加圧空気の均一分布を保証する。これは、弁座の上方の導管内の蓄積物質の均質流動化を保証する。
【００１１】
さらに、少なくとも１つのさらなるガス入口は、該２つの、すなわち、第１および第２のガス入口の上方に配置されてもよい。蓄積物質の均一流動化を保証するために、弁アセンブリを弁の放出率に応じて変動し得る蓄積粒子状物質柱の実際の高さに適応するために、第１のガス入口または２つのガス入口の上方の１つ以上のレベルに、ガス入口を提供することが有利である。
【００１２】
弁板は、側面に搭載された弁ヒンジ内に枢動可能に配列され、該弁板と反対の端部に平衡錘を伴う。平衡錘は、弁板を弁座に対して付勢する。しかしながら、導管内の粒子状物質の重量は、平衡錘のこの閉鎖移動に対抗する。平衡錘は、好ましくは、アーム上で移動可能であって、それによって、蓄積柱の高さは、細流弁にかかる圧力差に対して好適な相関において調整され得る。加えて、弁板は、弁ヒンジ内に搭載され、該弁板の反対のその端部に平衡錘を伴う、弁アーム上に枢動可能に搭載されてもよい。これによって、弁板の枢動機能は、ヒンジの領域内に蓄積する粒子状物質のため妨害されることを防止される。
【００１３】
弁座は、９０°未満、好ましくは、４５°未満、より好ましくは、２５°〜４０°、例えば、３０°の第１の角度において、水平に対して傾斜される。弁座は、したがって、出口導管の斜め下向きに指向された端部である。
【００１４】
弁ヒンジに対して弁板の反対の平衡錘アーム区画は、好ましくは、弁板に対して下向きに傾斜した第２の角度を具備し、該第２の角度は、第１の角度を上回る。平衡錘は、ヒンジの周囲の円形経路内を移動する。本実施形態によって、平衡錘は、弁板がより開放すると、上向きおよび外向きの両方に移動される。これは、平衡錘が物質の流動のため弁の開放に対抗するトルクの増加をもたらし、それによって、細流弁が弁の平衡を再確立し、流速中の拍動を防止することを保証する。
【００１５】
本発明の好ましい用途では、細流弁アセンブリおよび方法は、循環燃焼チャンバ内の出口を通して、収集された鉱物溶融物を遠心分離式繊維化装置に流動させ、繊維を形成することによって、鉱物溶融物から鉱物繊維を作製するために使用される。そのような鉱物溶融プラントの実施例は、国際公開第２００９／１１８１８０号に開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明は、付随の図面を参照して、より詳細に以下に説明される。
【図１】図１は、本発明による弁アセンブリおよび方法が含まれ得る、鉱物繊維生産プロセスの概略図である。
【図２】図２は、本発明のある実施形態による、細流弁アセンブリの断面側面図である。
【図３】図３は、図２に示される弁の断面詳細図である。
【図４】図４は、第２の実施形態の概略断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、鉱物綿断熱板または同等物のために、鉱物繊維を作製するための溶融粒子状鉱物物質用プロセスプラントの概略図を示す。プロセスプラントは、円筒形上部区画、錐体円錐形底部区画、および円筒形基部区画を備える、循環燃焼チャンバ１を備える。粒子状燃料は、供給源２から、循環燃焼チャンバ内に導入され、好ましくは、石炭である。予加熱された鉱物物質は、鉱物物質導管３を介して、循環燃焼チャンバ内に導入される。石炭および鉱物物質は、導管４を介した燃焼空気と、圧縮空気供給源５内に提供され、ランス（図示せず）等の接線入口を通して、循環燃焼チャンバ１内に導入される、二次空気とともに導入され、石炭２と燃焼空気６の完全混合を保証し、循環燃焼チャンバ１内の燃焼ガスおよび懸濁物質の循環運動を持続させる。二次燃料、この場合、天然ガスもまた、供給源（図示せず）を通して、循環燃焼チャンバ１の基部区画内に注入される。
【００１８】
石炭２は、循環燃焼チャンバ１内において、好ましくは、酸素が豊富な空気５である、燃焼ガス６中で燃焼される。得られた溶融物９は、循環燃焼チャンバ１の基部ゾーン内に収集され、出口を介して、チャンバから流出する。排ガスは、循環燃焼チャンバ１の上部の煙道１０を通して、第１の導管１１に送給され、そこで、循環燃焼チャンバ１内に送給される直前の特定の鉱物物質を予加熱するために使用される。排ガスは、次いで、第１の予加熱サイクロン１２に流動し、そこで、鉱物物質から分離され、この時点において、ともに混合される。排ガスは、第１の予加熱サイクロン１２から、第２の導管１４を介して、第２の予加熱サイクロン１３に流動する。第２の予加熱サイクロン１３後、排ガスは、導管１５を通して、ダストサイクロン１６へ、そして、さらなる処理１７に流動し、そこで、燃焼ガスとの間接熱交換が生じ、燃焼ガスを予加熱する。排ガスは、次いで、フィルタ（図示せず）等によって、大気に通過させるために安全な状態となるように処理される。
【００１９】
鉱物物質は、循環燃焼チャンバ１への添加に先立って予加熱される。詳細には、典型的には、原石物質である、第１の鉱物物質が、サイロ等の供給源１９から、第２の導管１４に供給され、第２の予加熱サイクロン１３内で初期予加熱を受ける。第１の鉱物物質は、次いで、第１の導管１１内に導入され、続いて、第１の予加熱サイクロン１２に通過する。第２の鉱物物質は、サイロ等の供給源２０から、第１の鉱物物質の下流の第１の導管１１に提供される。第２の鉱物物質は、概して、加工鉱物物質、典型的には、再利用鉱物繊維等の結合鉱物繊維である。ＮＯｘ還元条件が、第１の予加熱サイクロン１２内で発生されることを保証するために、アンモニア等の窒素物質は、位置２１において、第１の予加熱サイクロン１２直前の第１の導管１１内に添加され得る。第１の鉱物物質の一部は、第２の予加熱サイクロン１３から、導管１５を通して、排ガスとともに上方に搬送され得る。これらは、ダストサイクロン１６内の排ガスから分離され、導管２２を介して、予加熱された鉱物物質に合流するように再利用される。
【００２０】
排ガスは、煙道１０を介して、循環燃焼チャンバ１から流出する。排ガスは、第１の導管１１に流入し、急冷空気３３によって、１５００〜１９００℃、通常、約１６５０℃の温度から、１３００〜１５００℃、通常、約１４００℃の温度まで急冷される。第１の鉱物物質は、導管１８を介して第１の導管１１内に導入される、第２の鉱物物質の下流の入口を介して、第１の導管１１内に導入される。
【００２１】
熱交換システムは、好ましくは、少なくとも１つ、好ましくは、２つまたはさらに３つの予加熱サイクロン１２、１３を備える。第１および第２の鉱物物質は、典型的には、排ガスを循環燃焼チャンバ１から第１の予加熱サイクロン１２に輸送する、第１の導管１１に添加される。第１の予加熱サイクロン１２内では、排ガスは、鉱物物質から分離される。混合された第１および第２の鉱物物質を備える、鉱物物質は、混合鉱物物質導管３を通して、循環燃焼チャンバ１の入口に通過され、溶融される。
【００２２】
第２の予加熱サイクロン１３の底部出口から、物質の持続的供給を保証するために、本発明による細流弁は、図１における位置Ａに提供される。さらに、本発明による細流弁はまた、第１の予加熱サイクロン１２の底部出口導管（図１の位置Ｂ参照）および／またはダストサイクロン１６（図１の位置Ｃ参照）内にも提供され得る。
【００２３】
細流弁（図面には図示せず）は、第２の予加熱サイクロン１３の底部出口から下向きに延在するパイプ内に配列される。ライザパイプ１１内の圧力Ｐ２は、第２の予加熱サイクロン１３内の圧力Ｐ１より高く、したがって、上昇気流が、「誤った方向に」、第２の予加熱サイクロン１３内に流入することを防止するために、いくつかの種類の一方向弁が、設置されなければならない。これは、予加熱された物質が、第２の予加熱サイクロン１３からライザパイプ１１内に送給可能でなけれならない一方、空気が、反対方向に流動することを防止されなければならないため、一方向弁でなければならない。当初、本問題は、空気がライザパイプ１１から第２の予加熱サイクロン１３に流動することを防止する物質塊を作り出す、第２の予加熱サイクロン１３からのスクリュー送給機を使用することによって解決された。本解決策は、本発明によって解決される、いくつかの機械的問題を生じさせた。
【００２４】
本発明による細流弁アセンブリの第１の実施形態は、図２に示される。粒子状物質３１は、第２の予加熱サイクロン１３の底部から下向きに延在する出口導管３０（図１参照）を通して、細流弁内に送給される。導管３０は、弁座３２として機能し、通常、平衡錘３４の作用の下、導管３０の出口を閉鎖するために、ヒンジ３６上の側面に搭載される枢動可能弁板３３を伴う、傾斜端周縁を具備する。板３３に対してヒンジ３６の反対にある弁アーム３５に固定される、弁板３３は、平衡錘３４を具備する。弁筐体３７は、弁からの下向きの物質流動を受容および誘導するように提供される。弁座３２の上方には、いくつかのガス入口３８、３８’、３８’’が、導管３０の壁内に提供される。これらの空気入口３８、３８’、３８’’は、１つ以上の加圧空気源（Ｐ）と流体連通する。入口３８、３８’、３８’’は、好ましくは、粒子状物質の研磨特性からの摩耗を回避するために、導管３０の内側表面と同一平面にある。
【００２５】
粒子状物質３１は、出口導管３０の内側に蓄積するであろう。蓄積物質３１の重量が、あるレベルに到達すると、平衡錘３４および圧力差Ｐ２−Ｐ１を平衡化し、弁フラップ３３が、開放し、物質の一部を流出させる。しかしながら、下方からの空気は、物質３１の蓄積質量または塊のため、出口導管３０に流入することを防止される。動作時、安定した流動が、物質が持続的に送給される限り、細流弁から流出するであろう。
【００２６】
従来の細流弁のいくつかの用途では、断熱板のための鉱物綿繊維を作製するために、粒子状物質を加熱するとき等、出口導管３０は、物質３１の目詰まりのため、遮断する傾向にある、すなわち、物質は、固体塊を作り出し、細流弁から自由に流動しない。本発明によって、これは、粗い物質３１（平均物質サイズ：０．５〜１ｍｍ）の比較的に高さのある塊と組み合わせられた、出口導管３０の比較的に小さな直径（例えば、１７０ｍｍ）のためであると認識される。細流弁は、通常、例えば、セメントプラント等、小さな物質サイズ（例えば、５０〜１００μｍ）と組み合わせられた、大きな出口導管直径（例えば、１ｍ）を伴うプラントにおいて使用される。さらに、ライザパイプ１１内の煙道ガスと第２の予加熱サイクロン１３内の煙道ガスとの間の圧力差Ｐ２−Ｐ１が、物質流に対抗する。本圧力差Ｐ２−Ｐ１は、比較的に大きいとき、弁板３３の上方に蓄積する物質３１の高さは、より大きくなる。これは、より小さな直径の導管３０とともに、目詰まりの傾向を増加させる。
【００２７】
本発明は、出口導管３０内の蓄積物質３１を流動化するために、出口導管３０の底部に空気を吹送することによって、本目詰まり問題を解決する。細流弁上方の物質の塊を流動化することによって、目詰まりが防止される。
【００２８】
図３では、弁のヒンジ配列の詳細図が、図２に示される区画Ａ−Ａに沿って示される。本発明の好ましい用途における物質は、予加熱された物質であるため、弁ヒンジ３６もまた、物質の目詰まりを伴わずに、高温で機能することが重要である。これは、枢動ロッド３９を配列することによって保証され、その上に、弁板３３が、筐体３７の内側で搭載され、弁アーム３５および平衡錘３４が、筐体の外側で搭載される。筐体３７は、２つの反対かつ整合された管４１を具備し、枢動ロッド３９は、管４１のそれぞれ内の軸受４０上に搭載される。管内には、冷却および目詰まり防止空気が管内に提供され、軸受４０を冷却し得るように、空気入口４２が提供される。これは、枢動弁配列が、過剰な熱のため、妨害されることを防止し、空気流はまた、物質が管４１の面積内に蓄積することを防止する。
【００２９】
図４では、本発明による細流弁アセンブリの第２の実施形態が、示される。物質は、傾斜弁座３２の上方の導管３０内に蓄積しており、空気入口３８、３８’、３８’’を通した加圧空気の注入によって流動化される。弁板３３は、本実施形態では、ヒンジ３６内に枢動可能に搭載される、弁アーム延在部３５’上のヒンジ３６と実質的に平行な軸３６’を中心として、枢動可能に搭載される。第１の実施形態同様に、平衡錘３４が、弁アーム３５上に提供される。これによって、ヒンジ３６近傍に蓄積するいかなる物質も、弁板３３が弁座３２上に閉鎖することを防止することによって、弁機能を妨害することはできない。ヒンジ近傍、すなわち、弁からの流動と反対の領域内の物質蓄積は、流速が本面積内で最低であるために生じ得る。したがって、図４に示される実施形態は、弁板３３が、ヒンジ３６近傍の領域内の粒子状物質３１が蓄積を開始する場合、弁座３２に対してその位置を自動的に適合させ得るほど物質３１が相対的に粗い場合、有利である。
【００３０】
本発明は、いくつかの好ましい実施形態を参照し、かつ特定の用途分野を参照して前述されている。しかしながら、本発明による細流弁アセンブリは、付随の請求項に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、前述の説明される以外の他の変形例に提供され、他の技術分野において使用されてもよいことを認識されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2014528826.tif 000008
2014528826.tif 000009