(57)【要約】【課題】固体粉末を貯蔵し利用機器へ搬送するためのホッパにおいて、出口の径を小さくして、開閉弁の軽量化を図る。【解決手段】ホッパの固体粉末排出口又はその近傍に、旋回ガス流を発生させる旋回機構を設け、旋回流の中心に生ずる負圧を利用してホッパ内の固体粉末を排出口方向へ強制的に吸引する。また、旋回機構が設けられた位置よりも上流側に、ホッパ内に流動化用ガスを噴出して、ホッパ内の固体粉末を流動化させる流動化用ガス噴出機構を設け、固体粉末の吸引力を高める。旋回機構により固体粉末の単位時間当たりの流出量を高めることができるので、ホッパの出口径を小さくし開閉弁を小型化して軽量化を図ることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体粉末が貯蔵される容器の下部に固体粉末の排出口を有する固体粉末貯蔵ホッパにおいて、前記排出口の近傍に前記容器の内面に沿ってガスの旋回流が形成されるように該容器の外部からガスを供給するガス旋回機構を備え、前記旋回流の中心に生ずる負圧を利用して前記容器内の固体粉末を前記排出口の方向へ吸引するようにしたことを特徴とする旋回吸引式ホッパ。
【請求項２】
固体粉末が貯蔵される容器の下部に固体粉末の排出口を有する固体粉末貯蔵ホッパにおいて、前記排出口に、水平方向のガス旋回流を形成させ、前記旋回流の中心に生ずる負圧を利用して前記容器内の固体粉末を前記排出口の方向へ吸引するようにしたことを特徴とする旋回吸引式ホッパ。
【請求項３】
固体粉末が貯蔵される容器の下部に固体粉末の排出口を有する固体粉末貯蔵ホッパにおいて、前記排出口に、水平方向のガス旋回流を形成させ、ガスが旋回する方向にガスの出口を有する旋回器を備え、該旋回器に前記容器の前記排出口を通リ抜けた固体粉末が導入され、旋回用のガスとともに該ガスの出口から排出されるようにしたことを特徴とする旋回吸引式ホッパ。
【請求項４】
固体粉末が貯蔵される容器の下部に固体粉末の排出口を有する固体粉末貯蔵ホッパにおいて、前記排出口に、ラッパ状を有し上部の径が大きく下部の径が小さい筒体と、該筒体の内面に沿って旋回流が形成されるように該筒体の外部から内部にガスを吹き込むノズルとを有するガス旋回機構を備え、前記旋回流の中心に生ずる負圧を利用して前記容器内の固体粉末を前記筒体の方向へ吸引するようにしたことを特徴とする旋回吸引式ホッパ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つにおいて、前記容器の前記排出口の近傍で前記ガス旋回機構よりも上流側に、前記容器内に充填されている固体粉末を流動化するために該容器内に流動化用ガスを噴出する流動化用ガス噴出機構を有することを特徴とする旋回吸引式ホッパ。
【請求項６】
請求項５において、前記流動化用ガス噴出機構は、前記容器の内部に流動化用ガスを吹き込むための複数のノズルを該容器の外周に有することを特徴とする旋回吸引式ホッパ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体粉体を貯蔵し、利用機器へ供給する固体粉末貯蔵ホッパに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホッパに貯蔵された固体粉末を利用する機器として例えば石炭ガス化炉がある。石炭ガス化炉では、粉末状の石炭をホッパに貯蔵し、要求があったときにホッパ出口のバルブを開いて石炭をガス化炉に供給する。特開平１０−２８８５７号公報，特開平１１−２９２２４号公報，特開平１０−１０９７５４号公報及び特開２０００−２３８８８７号公報には、この種のホッパについて記載されている。固体粉末の流出量は、ホッパ出口の径によって左右され、径が大きいと流出量は増大する。石炭処理量が１日当たり２０００トン級の商用プラントでは、ホッパ出口径が１ｍ前後のものが実用されている。しかし、ホッパの出口径を大きくすると、それにつれてホッパ出口を開閉するためのバルブも大きくせざるを得ないので、バルブ重量が増しコスト高になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ホッパの出口の径を小さくしても固体粉末の流出量が低下しないようにしたホッパを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固体粉末が貯蔵される容器の下部に固体粉末の排出口を有する固体粉末貯蔵ホッパにおいて、前記排出口の近傍に前記容器の外部から容器内にガスを導き該ガスを該容器内で水平方向に旋回させて旋回流を形成させる旋回機構を備えたことにある。
【０００５】
また、ホッパの排出口に、水平方向のガス旋回流を形成させ、前記旋回流の中心に生ずる負圧を利用して前記容器内の固体粉末を前記排出口の方向へ吸引するようにしたことにある。
【０００６】
また、ホッパの排出口に、水平方向のガス旋回流を形成させ、ガスが旋回する方向にガスの出口を有する旋回器を備え、該旋回器に前記容器の前記排出口を通り抜けた固体粉末が導入され、旋回用のガスとともに該ガスの出口から排出されるようにしたことにある。
【０００７】
また、ホッパの出口に、ラッパ状を有し上部の径が大きく下部の径が小さい筒体と、該筒体の内面に沿って旋回流が形成されるように該筒体の外部から内部にガスを吹き込むノズルとを有するガス旋回機構を備え、前記旋回流の中心に生ずる負圧を利用して前記容器内の固体粉末を前記筒体の方向へ吸引するようにしたことにある。
【０００８】
本発明によれば、旋回流の中心が負圧になるので、容器内の固体粉末が排出口の方向へ強制的に吸引されるようになり、ホッパ排出口の径を小さくしても単位時間当たりの流出量の低下を抑制できる。これにより、バルブを小さくして軽量化することが可能になる。本発明によれば、石炭処理量が一日２０００トン級の商用プラントにおいて、ホッパ出口径を従来の１／２あるいはそれ以下の径にすることが可能であり、バルブの重量を大幅に軽量化することができる。
【０００９】
本発明においては、ホッパを構成する前記容器の固体粉末の排出口近傍で前記ガス旋回機構よりも上流側に、容器内にガスを噴出して固体粉末を流動化させるための流動化用ガス噴出機構を設けることが好ましい。容器内に流動化用ガスを吹き込むことにより、容器壁面と固体粉末との摩擦力が低下し、固体粉末が流動化しやすくなって、旋回によって負圧になった方向へ吸引されやすくなる。流動化用ガス噴出機構は、前記容器の内部に流動化用ガスを吹き込むための複数のノズルを該容器の外周に有することが望ましい。
【００１０】
旋回用ガスあるいは流動化用ガスとしては、窒素ガス，二酸化炭素等の不活性なガスを用いることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
石炭ガス化炉では、石炭供給システムとして図９に示すように、常圧ホッパ２とロックホッパ１６と２つのフィードホッパ２９，３０を備えることが多い。
【００１２】
石炭は石炭粉砕機１にて粉砕され、まず常圧ホッパ２へ供給される。常圧ホッパ２に貯蔵された石炭はロックホッパ１６に送られ、ロックホッパ１６からフィードホッパ２９，３０に送られる。フィードホッパ２９，３０に貯蔵された石炭は、ロータリーフィーダ３５，３５ａ及び石炭を気流搬送するための混合器３７，３７ａを通った後、搬送管３８，３８ａにより図示しない石炭ガス化炉へ供給される。
【００１３】
本発明の実施例に係る常圧ホッパ２の詳細な構造を図１〜図３に示す。図１は正面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、旋回型吸引装置の構造を示す。図３は図１のＢ−Ｂ断面図であり、流動化用ガス噴出装置の構造を示す。
【００１４】
本実施例に係る常圧ホッパは、排出口の下方に旋回型吸引装置１０を有する。旋回型吸引装置１０は、円錐をさかさまにしたラッパのような形状をしており、上部の円錐の外径は、ホッパ排出口の径の２倍もしくはそれ以上となっている。これにより、旋回ガスのホッパ上部への吹き上げを防止できる。旋回型吸引装置１０は、円錐形をした筒の壁面に沿って旋回流１０ａを形成せしめる複数本のノズル９ｂを接線方向に有しており、ノズル９ｂから供給されるガスの旋回により円筒形の筒の中心部に負圧が生じるようになっている。旋回型吸引装置１０には、旋回用ガス供給ライン８ａから旋回用のガスが供給される。旋回用のガスには、窒素ガス，二酸化炭素ガス等の不活性なガスが用いられる。旋回用ガス供給ライン８ａを通るガスは環状をした分配器９に入ったのち、ノズル９ｂから旋回型吸引装置１０内に供給される。ノズル９ｂは円錐形をした筒内の接線方向に旋回用ガスが噴出されるように設けられている。ノズルは上下２段に設けられており、下段は旋回用ガス供給ライン１２ａと分配器９ｃとノズル９ｄを有する。旋回用ガス供給ライン８ａには流量調節弁８が設けられ、旋回用ガス供給ライン１２ａには流量調節弁１２が設けられている。旋回型吸引装置１０により、ホッパ内の固体粉末４０を強制吸引することにより、ホッパ下部付近の粉体圧の影響もなくなり、流出量が増大する。この結果、固体粉末排出口の径を小さくし、粉体弁
１４の軽量化を図ることができる。なお、固体粉末４０は、旋回型吸引装置１０の下部から旋回用ガスとともに排出される。
【００１５】
本実施例では、常圧ホッパ２の下部で旋回型吸引装置１０の上部に流動化用ガス噴出装置９９を有する。流動化用ガス噴出装置９９は、流動化用ガス供給ライン５ａと分配管６とノズル６ａを有し、流動化用ガス供給ラインには流量調節弁５を有する。流動化用ガスには、窒素ガスあるいは二酸化炭素等のように不活性なガスが用いられる。流量調節弁５を流通した流動化用ガスは複数本の流動化用ガス供給ライン５ａからホッパ内にほぼ水平に供給され、ホッパ内に充填されている固体粉末４０同士および粉末とホッパ内壁との摩擦による粉体圧を軽減する。流動化用ガスは、ホッパ内全体の固体粉末４０を流動させるのではなく、流動化用ガスノズル周りの粉末を動かすために供給するものである。この流動化用ガス噴出装置９９による流動化用ガスの供給は、旋回型吸引装置１０により旋回流を形成する前に開始し、旋回流を形成したら停止してよい。流動化用ガス噴出装置９９から流動化用ガスを噴出して粉末同士あるいは粉末とホッパ内壁面との摩擦による粉体圧を軽減することにより、旋回型吸引装置１０による吸引効果が高まる。図７にこの時の旋回型吸引装置内の中心方向の圧力分布を示す。図のように壁側の圧力が高く、中心部が数百ｍｍになる。
【００１６】
図８には、旋回型吸引装置及び流動化用ガス噴出装置を具備した本発明のホッパと、これらをいずれも具備しない従来のホッパについて、ホッパ出口径と固体粉末の流出量との関係を示す。ホッパ出口径が同一の場合、旋回用ガスを流さない場合に比べて旋回用ガスを流した場合に、固体粉末の流出量が増大する。旋回用ガスの供給量を増やすにつれて固体粉末の流出量が増大する。
【００１７】
次にロックホッパ１６について図４をもとに説明する。本実施例のロックホッパは、ホッパ出口部を２分岐し、分岐した個所に旋回型吸引装置を設置したものである。図の左側にたまっている固体粉末はフィードホッパ２９へ移送され、右側に貯留されている固体粉末はフィードホッパ３０へ移送される。旋回型吸引装置３９，４５の構成は、図１及び図２に示す常圧ホッパのときと同じである。図４の左側の旋回型吸引装置３９は、流量調節弁１８，４３を有しており、また分配器１９，４４を有している。図の右側の旋回型吸引装置４５は、流量調節弁
４１，２２と分配器４２，２１を有している。分配器１９，４４，４２，２１に接続されたノズルにより旋回型吸引装置内に旋回用ガスが図２，図３の場合と同じように供給され、旋回流３９ａ，４５ａが形成される。また、旋回型吸引装置３９，４５を動作させる場合には、ロックホッパの下部で、旋回型吸引装置３９，４５よりも上方に設置された流動化用ガス噴出装置１００により流動化用ガスがロックホッパ１６内に噴出される。流動化用ガス噴出装置１００は、流動化用ガス供給ライン２０ａ，流動化用ガス分配管２０ｂ及び流動化用ガスノズル２０ｃを有し、流動化用ガス供給ライン２０ａには流量調節弁２０を有する。本実施例により、固体粉末排出口の径を小さくすることができ、粉体弁２４，２４ａを軽量化することが可能になる。固体粉末４０は旋回用ガス，流動化用ガスとともに排出される。
【００１８】
図５には、本発明を常圧ホッパに適用した別の実施例を示す。図６は、図５を下方から作図したものである。本実施例では、常圧ホッパ２の固体粉末排出口に円筒形旋回型吸引装置２００を有する。また、ホッパは筒型をしており，排出口近傍の径が狭められてテーパ状になっており、傾斜面に流動化用ガス噴出装置
９９を有する。流動化用ガス噴出装置９９の構成は図１，図２のときと同じである。円筒形旋回型吸引装置２００は、複数本の旋回用ガス用ノズル５０，５１，５２を接線方向に有する。旋回用ガス供給ノズルは旋回用ガス供給ライン２０１に接続され、旋回用ガス供給ライン２０１には流量調節弁２０２が設けられている。円筒形旋回型吸引装置２００に吸引された固体粉末４０は連結管１１を通って下流側に送られる。連結管１１には粉体弁１４が備えられ、この粉体弁１４を本実施例により軽量化することが可能になる。
【００１９】
以上の実施例のように、ホッパ出口部に旋回流を形成せしめ、中心部に負圧を生じさせて強制的に固体粉体を吸引することにより、固体粉末を安定に排出できると同時に大口径と同等の流出量が得られ、かつホッパ間に設置している粉体弁の軽量化が図れ、コスト低減が可能になる。
【００２０】
次に図９に示す石炭供給システムについて説明する。
【００２１】
石炭ガス化炉には、フィードホッパ２９，３０から固体粉末（ここでは石炭）４０が供給される。固体粉末はシール弁３４，３４ａ，フィーダ３５，３５ａ，混合器３７，３７ａを経て搬送管３８，３８ａにより石炭ガス化炉へと供給される。混合器３７，３７ａは気流によって固体粉末を混合しかつ下流へ搬送する。気流として不活性ガス供給ライン３６，３６ａより不活性なガスが供給される。フィードホッパ２９，３０は、下端に固体粉末の出口を有しており、出口近くの径が縮小され、テーパ状になっている。フィードホッパ２９，３０の傾斜した部分に旋回型吸引装置２５０を有する。旋回型吸引装置２５０は、旋回用ガス供給ライン３３に流量調節弁５４，５４ａを有し、旋回用ガスはフィードホッパの内部に接線方向から流入し、水平方向の旋回流を形成するように構成されている。
【００２２】
フィードホッパ２９，３０内の固体粉末が下限重量値になったのをロードセル２８，２８ａにより確認されたならば、ロックホッパ１６からフィードホッパ
２９，３０へ固体粉末が供給される。ロックホッパ１６内の固体粉末をフィードホッパ２９，３０へ供給するにあたり、ロックホッパ１６内の圧力がフィードホッパ２９，３０内の圧力と同等になるように微量調節される。このために、均圧弁１７，１７′を開き、ロックホッパ１６とフィードホッパ２９，３０との間に設置している粉体弁２４，２４ａを開くと同時に、旋回用ガス流量調節弁１８，２２，４１，４３から不活性ガスを供給し、旋回型吸引装置３９，４５内に旋回流を形成する。ホッパ内の固体粉末を強制吸引することにより流出量が増大し、フィードホッパ２９，３０内には数十分の間に固体粉末が旋回用ガスとともに供給される。また、旋回用ガスを供給するに先立ち、流動化用ガス供給装置から数分間流動化用ガスを供給する。
【００２３】
フィードホッパ２９，３０の固体粉末の量が上限重量値になったことをロードセル２８，２８ａにより確認したならば、粉体弁２４，２４ａ及び均圧弁１７，１７ａを閉めると同時に旋回用ガスを停止する。フィードホッパ２９，３０の圧力が変化しないように圧力調節弁２５，２６の開度を調節する。
【００２４】
ロックホッパ１６内の固体粉末４０がフィードホッパに供給されることにより、ロックホッパ内の固体粉末量が減少し、下限重量値になったことをロードセル２７により確認したならば，ロックホッパ１６内の不活性ガスを圧力調節弁１５及び圧力調節弁３を調整して抜き出し、常圧に戻す。そして、常圧ホッパ２から固体粉末４０をロックホッパ１６に移送する。この移送の方法は、ロックホッパからフィードホッパに固体粉末を移送する時と同様である。
【００２５】
本実施例では、各ホッパ間を連結する連結管１１，２３，２３ａを有し、それぞれの連結管には粉体弁１４，２４，２４ａが設けられている。また、常圧ホッパ２からロックホッパ１６間の圧力を同等にするための均圧管１３，均圧弁７，ロックホッパ１６からフィードホッパ２９，３０間の圧力を同等にするための均圧管４２，４３，均圧弁１７，１７ａ，フィードホッパ２９，３０からフィーダ下部までの間の圧力を同等にするための均圧管３２，３２ａ，均圧弁３１，３１′を有している。各ホッパの外壁には重量検出用のロードセル４，２７，２８，
２８ａを有する。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、ホッパ出口の大きさを小さくすることが可能であり、出口に設けるバルブを小型化して軽量化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す旋回吸引式ホッパの概略図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】本発明の他の実施例を示す旋回吸引式ホッパの概略図。
【図５】本発明の他の実施例を示す旋回吸引式ホッパの概略図。
【図６】図５のホッパを下方から作図した平面図。
【図７】本発明の旋回吸引式ホッパ内の圧力分布を示す図。
【図８】従来例と本発明の実施例との固体粉末流出量の比較図。
【図９】本発明の実施例によるホッパを備えた石炭供給システムの概略図。
【符号の説明】
１…石炭粉砕機、２…常圧ホッパ、１０，３９，４５，２５０…旋回型吸引装置、１０ａ，３９ａ，４５ａ…旋回流、１４，２４…粉体弁、１６…ロックホッパ、２９，３０…フィードホッパ、３７…混合器、３８…搬送管、４０…固体粉末、９９，１００…流動化用ガス噴出装置、２００…円筒形旋回型吸引装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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