(57)【要約】  流動層反応器のためのグリッド・ノズル組立体、グリッド・ノズル組立体を含む流動層反応器、流動層反応器内に交換品としてグリッド・ノズル組立体を取り付ける方法、及び、流動層反応器内のグリッド・ノズル組立体を交換する方法。反応器は、水平方向に延在する底板と、底板の下方のガス・プレナム・チャンバと、上端部を有し且つガス・プレナム・チャンバから底板を越えて上方に延在する垂直ガス管とを含む。ノズル組立体は、垂直ガス管のうちの１つから反応チャンバへ流動化ガスを噴射するためのガス・チャネルを有するノズル・ヘッドと、垂直ガス管の上端部の周りに溶接によりしっかりと固定されるように適合されたチューブ・スリーブとを含む。ノズル・ヘッド及びチューブ・スリーブは、迅速な接続及び分離を可能にするツイスト・ロックを形成する。
2017528307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に延在する底板（１４）と、前記底板の下方のガス・プレナム・チャンバ（１６）と、上端部（２６）を有し且つ前記ガス・プレナム・チャンバから前記底板を越えて上方に延在する垂直ガス管（２０）とを含む流動層反応器（１０）の反応チャンバ（１２）内に取り付けられるのに適した、グリッド・ノズル組立体（１８）であって、前記垂直ガス管（２０）のうちの１つから前記反応チャンバ（１２）へ流動化ガスを噴射するためのガス・チャネル（３８）を有するノズル・ヘッド（２２）と、前記垂直ガス管の前記上端部の周りに溶接によりしっかりと固定されるように適合されたチューブ・スリーブ（２４）とを含み、前記ノズル・ヘッド及び前記チューブ・スリーブが、前記ノズル・ヘッド（２２）と前記チューブ・スリーブ（２４）との迅速な接続及び分離を可能にするツイスト・ロック（３０）を形成することを特徴とする、グリッド・ノズル組立体（１８）。
【請求項２】
前記チューブ・スリーブ（２４）が、上面を備え、前記ノズル・ヘッド（２２）が、水平方向に延在する上部（３４）と、前記水平方向に延在する上部が前記チューブ・スリーブの前記上面と直接接触するように前記チューブ・スリーブ（２４）内に嵌合するように適合された下方に延在するステム（３６）とを備えて、前記垂直ガス管からの前記流動化ガスを前記ガス・チャネルへ搬送し、且つ前記チューブ・スリーブと前記ツイスト・ロックを形成することを特徴とする、請求項１に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項３】
前記チューブ・スリーブ（２４）が、上端部、中央部分、及び少なくとも１つの溝（４６）を有する内側表面（４４）を備え、前記少なくとも１つの溝が、前記チューブ・スリーブの前記上端部から前記チューブ・スリーブの前記中央部分へ延在する垂直溝部分（４８）と、前記垂直溝部分（４８）の下端部（５２）と連絡し且つ前記垂直部分から所定の角度で延在する、水平方向に延在する溝部分（５０）とを含み、前記ステム（３６）が、前記少なくとも１つの溝（４６）に嵌合する少なくとも１つのノブ（４２）を備え、それにより、前記ノブ（４２）を前記垂直溝部分（４８）に挿入し、前記ノブが前記垂直溝部分（４８）の前記下端部（５２）に達するまで前記ステム（３６）を前記チューブ・スリーブ内で下方に摺動させ、そして前記水平溝部分（５０）内で前記ノブを動かすように前記ノズル・ヘッド（２２）をひねることにより、前記ノズル・ヘッド（２２）と前記チューブ・スリーブ（２４）とをツイスト・ロックすることができることを特徴とする、請求項２に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項４】
前記チューブ・スリーブ（２４）の前記内側表面（４４）が、２つ以上の溝（４６）を備え、前記溝のそれぞれが、前記チューブ・スリーブ（２４）の前記上端部から前記チューブ・スリーブの前記中央部分まで延在する垂直溝部分（４８）と、前記垂直部分（４８）の前記下端部から前記所定の角度で延在する、水平方向に延在する溝部分（５０）とを含み、前記ステム（３６）の前記外側表面が、前記ノズル・ヘッド（２２）と前記チューブ・スリーブ（２４）とをツイスト・ロックすることを可能にするように、前記２つ以上の溝（４６）に嵌合する２つ以上のノブ（４２）を備えることを特徴とする、請求項３に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項５】
前記所定の角度が、約１０度から約１６０度であることを特徴とする、請求項４に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項６】
前記所定の角度が、約２０度から約９０度であることを特徴とする、請求項５に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項７】
前記所定の角度が、約３０度であることを特徴とする、請求項６に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項８】
前記チューブ・スリーブ（２４）が、外側表面を備え、前記ノズル・ヘッド（２２）の前記上部（３４）が、水平方向に延在する下面（３３）を備えて、前記上部（３４）の前記下面（３３）と前記チューブ・スリーブの前記外側表面との間の少なくとも１つのタック溶接部（３２）により前記ツイスト・ロックを固着することを可能にし、その結果、移動する流動層粒子によってもたらされる前記少なくとも１つのタック溶接部の浸食作用を最小限に抑えることにより、前記上部（３４）が前記少なくとも１つのタック溶接部（３２）を保護することを特徴とする、請求項３に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項９】
前記水平方向に延在する溝部分（５０）が、前記ノズル・ヘッドをひねることにより前記上部の前記下面を前記チューブ・スリーブの前記上面に向けて締め付けることを可能にするように、前記垂直溝部分（４８）から下方に傾斜することを特徴とする、請求項８に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項１０】
前記ステム（３６）の長さが、前記チューブ・スリーブの上面が前記上部（３４）の前記下面（３３）に対して締め付けられるときに前記ステムが前記垂直ガス管（２０）に締め付けられるように構成されていることを特徴とする、請求項９に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項１１】
前記チューブ・スリーブ（２４）が、プラグ溶接部（２８）又は隅肉溶接部のそれぞれにより前記チューブ・スリーブを前記垂直ガス管（２０）の前記上端部の周りにしっかりと固定することを可能にするために、少なくとも１つの開口部（５４）又は輪郭が付けられた下縁部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項１２】
前記チューブ・スリーブ（２４）が、外側表面を備え、前記チューブ・スリーブの前記外側表面が、前記垂直ガス管（２０）の損傷を防ぐために、前記ノズル・ヘッド（２２）をひねっている間に前記チューブ・スリーブをしっかりと保持することを可能にする平坦な表面部分を含むことを特徴とする、請求項１に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項１３】
前記ノズル・ヘッド（２２）が、前記ノズル・ヘッドと前記チューブ・スリーブとの迅速な分離を可能にするために、少なくとも１つのタック溶接部（３２）により前記チューブ・スリーブ（２４）に取外し可能に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項１４】
水平方向に延在する底板（１４）と、前記底板（１４）の下方のガス・プレナム・チャンバ（１６）と、前記ガス・プレナム・チャンバから前記底板を越えて上方に延在する上端部を有する複数の垂直ガス管（２０）と、請求項１３に記載の複数のグリッド・ノズル組立体（１８）と、を備える流動層反応器であって、前記グリッド・ノズル組立体の前記チューブ・スリーブ（２４）が、溶接により前記垂直ガス管（２０）の前記上端部にしっかりと固定されることを特徴とする、流動層反応器。
【請求項１５】
水平方向に延在する底板（１４）と、前記底板の下方のガス・プレナム・チャンバ（１６）と、上端部を有し且つ前記ガス・プレナム・チャンバから前記底板を越えて上方に延在する複数の垂直ガス管（２０）とを含む流動層反応器（１０）内に、交換品としてグリッド・ノズル組立体（１８）を取り付ける方法であって、前記垂直ガス管（２０）の前記上端部の周りに溶接により前記チューブ・スリーブ（２４）をしっかりと固定することにより、前記流動層反応器内に請求項１に記載のグリッド・ノズル（１８）を取り付けるステップを含むことを特徴とする、方法。
【請求項１６】
流動層反応器（１０）の反応チャンバ（１２）内に取り付けられた請求項１３に記載のグリッド・ノズル組立体（１８）のノズル・ヘッド（２２）を交換する方法であって、前記少なくとも１つのタック溶接部（３２）を除去するステップと、前記ノズル・ヘッド（２２）を前記チューブ・スリーブ（２４）内でひねり、前記ノズル・ヘッドを前記チューブ・スリーブ内で上方に摺動させて前記ノズル・ヘッドを前記チューブ・スリーブから取り外すステップと、新しいノズル・ヘッド（２２）を前記チューブ・スリーブ（２４）内で下方に摺動させるステップと、前記新しいノズル・ヘッドを前記チューブ・スリーブ内でひねり、少なくとも１つのタック溶接部（３２）により前記新しいノズル・ヘッドを前記チューブ・スリーブに固着するステップと、を含むことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動層反応器のためのグリッド・ノズル組立体、グリッド・ノズル組立体を含む流動層反応器、流動層反応器内に交換品としてグリッド・ノズル組立体を取り付ける方法、及び、流動層反応器内のグリッド・ノズル組立体を交換する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
循環流動層又は気泡流動層のボイラ若しくはガス化装置などの流動層反応器では、反応チャンバ内の砂又は灰又は燃料の粒子などの粒子の流動層において化学反応が行われる。層は、通常風箱と称するガス・プレナム・チャンバから反応チャンバの底部グリッドを通して反応チャンバへ燃焼用空気などの流動化ガスを運ぶことによって流動化される。底部グリッドはグリッド・ノズルを備え、このグリッド・ノズルを通して、比較的高い所定の速度及び所定の向きでガスが反応チャンバに噴射される。グリッド・ノズルはまた、反応チャンバの底から固体粒子を除去するために使用され得る。
【０００３】
反応チャンバ内の状況は、高温、反応チャンバ内で形成される化合物の化学浸食、又は流動化ガスに同伴された層粒子によってもたらされる浸食作用により、比較的厳しいことが多い。厳しい状況のため、グリッド・ノズルを定期的に新しいものと交換する必要があることが多い。交換は、流動層反応器の比較的短い停止期間中に行われなければならない。流動層反応器の底部グリッドには数千個のグリッド・ノズルが存在する場合もあるので、グリッド・ノズルの交換の容易さは、非常に重要なことである。
【０００４】
一般に使用される流動層反応器のグリッド・ノズルは、鋼で作られ、反応チャンバの底板に溶接される垂直チューブ又はガス管と、ヘッド部分、いわゆるノズル・ヘッドとを含み、このノズル・ヘッドを通して、流動化ガスが、全方向に均一に分配されるか又は特定の方向に向けられるように、流動層反応器に対して水平に又はわずかに下向きに案内される。底板及び垂直チューブの下方部分は、通常、保護耐火層（ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ  ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ  ｌａｙｅｒ）によって覆われる。流動層反応器の動作中、垂直チューブの一部分もまた淀んだ層粒子又はゆっくりと移動する層粒子に埋もれる可能性があるが、ヘッド部分は、厳しい状況に直接さらされる。したがって、ノズル・ヘッドは、特に劣化し易い。また、流動層反応器に供給される流動化ガスに多少の灰が入る場合があることも、流動層反応器にはよくあることである。灰により、グリッド・ノズル内部で高速度の灰による浸食作用が生じる危険性があり、頻繁なメンテナンスの必要性を高める。したがって、グリッド・ノズルのために、容易に交換することができるノズル・ヘッドが必要とされている。
【０００５】
加国特許第１１５１４７４号に示されるような従来のグリッド・ノズルでは、垂直チューブ及びノズル・ヘッドは一体のものであり、即ち、垂直チューブ及びノズル・ヘッドは、一体構造の統合部品を形成するように互いに溶接される。したがって、ノズル・ヘッドを交換する必要があるときには、垂直チューブを切断して、新しいノズル・ヘッドを含む交換部品を垂直チューブの残存部分の上端部の周りに溶接することが、一般的な方法である。この方法は、比較的時間がかかるプロセスであり、残存するチューブをその都度短くする傾向がある。この方法はまた、底部グリッドから除去する必要がある、相当な量の有害な金属屑を生じさせる。
【０００６】
米国特許第３，７０８，８８７号は、ノズル・ヘッドを垂直チューブに接続するために、垂直チューブが雄ねじを備え、ノズル・ヘッドのチューブ状部材が対応する雌ねじを備える、グリッド・ノズルを示す。そのようなねじ式のノズル・ヘッドの結合は、ねじは開くのに比較的時間がかかり、また、反応器の動作中に固まって動かなくなり易いので、多くの大規模な流動層反応器には適していない。
【０００７】
国際出願公開第ＷＯ２０１０／０１１４５７Ａ２号は、ノズル・ヘッドをスリーブに接続するために、垂直チューブの上端部の周りに雌ねじを有するスリーブが溶接され、チューブ状ノズル・ヘッドの下方部分が対応する雄ねじを備える、グリッド・ノズルを示す。チューブ状ノズル・ヘッドのスリーブへの接続は、ノズル・ヘッドの外側リムとスリーブの上縁部との間のタック溶接部によって固着される。グリッド・ノズルの構成は、やはり開くのに比較的時間がかかり、また、動作中に劣化するか又は固まって動かなくなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】加国特許第１１５１４７４号
【特許文献２】米国特許第３，７０８，８８７号
【特許文献３】国際出願公開第ＷＯ２０１０／０１１４５７Ａ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を少なくとも部分的に最小限に抑える、新規なグリッド・ノズル組立体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１つの態様によれば、本発明は、水平方向に延在する底板と、底板の下方のガス・プレナム・チャンバと、上端部を有し且つガス・プレナム・チャンバから底板を越えて上方に延在する垂直ガス管とを含む流動層反応器の反応チャンバ内に取り付けられるのに適した、グリッド・ノズル組立体であって、垂直ガス管のうちの１つから反応チャンバへ流動化ガスを噴射するためのガス・チャネルを有するノズル・ヘッドと、ガス管の上端部の周りに溶接によりしっかりと固定されるように適合されたチューブ・スリーブとを含み、ノズル・ヘッド及びチューブ・スリーブが、ノズル・ヘッドとチューブ・スリーブとの迅速な接続及び分離を可能にするツイスト・ロックを形成する、グリッド・ノズル組立体を提供する。
【００１１】
ノズル・ヘッドは、有利には、水平方向に延在する上部と、チューブ・スリーブ内に完全に嵌合するように適合された下方に延在するステムとを含む。即ち、ステムは、ガス管からノズル・ヘッドのガス・チャネルへ流動化ガスを搬送するために、また、チューブ・スリーブとともにツイスト・ロックを形成するために、水平方向に延在する上部がチューブ・スリーブの上面と直接接触するように、チューブ・スリーブ内に嵌合する。
【００１２】
本発明の好ましい実施例によれば、チューブ・スリーブの内側表面は、チューブ・スリーブの上端部からチューブ・スリーブの中央部分まで延在する垂直溝部分と、垂直溝部分の下端部と連絡し且つ垂直部分の下端部から所定の角度で延在する、水平方向に延在する溝部分と、を含む、少なくとも１つの溝を備える。所定の角度は、好ましくは約１０度から約１６０度であり、より好ましくは約２０度から約９０度であり、最も好ましくは約３０度である。
【００１３】
ステムの外側表面は、それに対応して、少なくとも１つの溝に嵌合する少なくともノブを備え、それにより、ノブを垂直溝部分に挿入し、ノブが垂直溝部分の下端部に達するまでステムをチューブ・スリーブ内で下方に摺動させ、そして水平溝部分内でノブを動かすようにノズル・ヘッドをひねることにより、ノズル・ヘッドとチューブ・スリーブとをツイスト・ロックすることができる。通常、チューブ・スリーブの内側表面は、互いに向かい合って配置された上記のような２つの溝を備え、ステムの外側表面は、それに対応して、溝に嵌合する２つのノブを備えるが、溝及びノブの数は、１つ、又は３つ以上であってもよい。
【００１４】
上述のように、ステムは、有利には、チューブ・スリーブ内に完全に嵌合するように、即ち、チューブ・スリーブに関連するその取付け位置にノズル・ヘッドが据えられたときに、ノズル・ヘッドの上部、より正確には水平方向に延在する上部の下面がチューブ・スリーブの上面と接触するように、適合される。したがって、この構成は、上部の下面とチューブ・スリーブの外側表面との間に形成された１つ又は複数のタック溶接部により、ツイスト・ロックを効果的に固着すること、即ち、ノズル・ヘッドの偶発的なひねりを防止することを可能にする。上部の下面の下方に１つ又は複数のタック溶接部を配置することにより、上部は、移動する流動層粒子からタック溶接部を効果的に保護し、したがって、層粒子によってもたらされる浸食作用を最小限に抑える。
【００１５】
水平方向に延在する溝部分のそれぞれは、グリッド・ノズルの上部の下面をチューブ・スリーブの上面に向けて効果的に締め付けることを可能にするように、有利には垂直溝部分から下方にわずかに傾斜している。上部をチューブ・スリーブに向けて締め付けることにより、タック溶接がより容易になる。さらに重要なことには、上部とチューブ・スリーブとの間の緊密な接触が、ノズル・ヘッドとチューブ・スリーブとの間でステム全体の周りを溶接する必要なしに、チューブ・スリーブとノズル・ヘッドとの間での微細な層粒子の移動及び付着を効果的に防止する。したがって、本取付けシステムは、チューブ・スリーブの内側表面への損傷の危険性、及び／又はノズル・ヘッドの交換不能な付着の危険性を最小限に抑える、迅速且つ効果的な方法を可能にする。
【００１６】
グリッド・ノズル内でのガス流の乱れ、及び、ガス流に同伴された粒子によってもたらされる内部の浸食作用を回避するために、ガス流経路の直径は、垂直ガス管及びガス・チャネルの垂直部分にわたって一定であることが好ましい。したがって、ステムの孔の直径は、垂直ガス管の直径に一致することが好ましい。それに対応して、ノズル・ヘッドと垂直ガス管との継ぎ目におけるガス流経路のいかなる断絶も回避するために、ステムの長さは、ノズル・ヘッドの上部の下面がチューブ・スリーブの上面に対して締め付けられるときにステムが実質的に垂直ガス管で締め付けられるように、有利には適合される。
【００１７】
本発明によるグリッド・ノズルが流動層反応器内に取り付けられる場合、チューブ・スリーブは、好ましくは溶接により、垂直ガス管にしっかりと固定される。好ましい実施例によれば、チューブ・スリーブのそれぞれは、プラグ溶接によりチューブ・スリーブをガス管に固定することを可能にするために、少なくとも１つの開口部、好ましくは向かい合って配置された２つの開口部を含む。別の可能性は、隅肉溶接のための領域を形成するように、チューブ・スリーブの下縁部に輪郭を付けることである。チューブ・スリーブから底板まで、又はチューブ・スリーブから底板上の耐火層まで、十分な空きが存在する場合、全円周溶接を使用することによりチューブ・スリーブを垂直ガス管に固定することも可能である。
【００１８】
一態様によれば、本発明は、水平方向に延在する底板と、底板の下方のガス・プレナム・チャンバと、ガス・プレナム・チャンバから底板を越えて上方に延在する上端部を有する複数の垂直ガス管と、上記の実施例のうちのいずれかによる複数のグリッド・ノズル組立体と、を備える流動層反応器であって、グリッド・ノズル組立体のチューブ・スリーブが、溶接により、例えば、プラグ溶接、隅肉溶接、又は全円周溶接により、垂直ガス管の上端部の周りにしっかりと固定される、流動層反応器を提供する。
【００１９】
さらなる態様によれば、本発明は、水平方向に延在する底板と、底板の下方のガス・プレナム・チャンバと、上端部を有し且つガス・プレナム・チャンバから底板を越えて上方に延在する複数の垂直ガス管とを含む流動層反応器内に、交換品としてグリッド・ノズル組立体を取り付ける方法であって、ガス管のうちの１つの上端部の周りに溶接により、例えばプラグ溶接、隅肉溶接、又は全円周溶接により、チューブ・スリーブをしっかりと固定することにより、流動層反応器内に上記の実施例のうちのいずれかによるグリッド・ノズルを取り付けるステップを含む方法を提供する。
【００２０】
最初にチューブ・スリーブをガス管の上部にしっかりと固定し、その後で初めてチューブ・スリーブへのノズル・ヘッドの容易に除去可能なタック溶接を行うことが可能である。別の可能性によれば、ノズル・ヘッドは、最初にチューブ・スリーブにタック溶接され、その後で初めてチューブ・スリーブがガス管の上部にしっかりと固定される。後者の可能性の利点は、反応チャンバにおいて、タック溶接を所望の状況で行うことができ、しっかりと固定することのみがより要求の多い状況で行われるということである。したがって、一態様によれば、本発明はまた、ノズル・ヘッドとチューブ・スリーブとの迅速な分離を可能にするためにノズル・ヘッドがチューブ・スリーブにタック溶接される、上記の実施例のうちのいずれかによるノズル・ヘッド及びチューブ・スリーブを含むグリッド・ノズル組立体を提供する。
【００２１】
またさらなる態様によれば、本発明は、本発明の上記の実施例のうちのいずれかによるチューブ・スリーブ内にタック溶接されるノズル・ヘッドを含むグリッド・ノズル組立体のノズル・ヘッドをノズル・ヘッドとチューブ・スリーブとの間のツイスト・ロックを分離及び接続することによって交換する方法を提供する。したがって、方法は、ノズル・ヘッドとチューブ・スリーブとの間から１つ又は複数のタック溶接部を除去するステップと、チューブ・スリーブを所定の位置に保ちながらノズル・ヘッドをひねり、ノズル・ヘッドを上方に摺動させてチューブ・スリーブからノズルをチューブ・スリーブから取り外すステップと、新しいノズル・ヘッドをチューブ・スリーブ内で下方に摺動させるステップと、新しいノズル・ヘッドをチューブ・スリーブ内でひねり、新しいタック溶接部を形成することにより新しいノズル・ヘッドをチューブ・スリーブに固着するステップと、を含む。
【００２２】
交換されるべき使用済みのグリッド・ノズルのツイスト・ロックは、かなり締まっている場合があるので、チューブ・スリーブの外側表面は、有利には、ノズル・ヘッドをひねっている間にチューブ・スリーブをしっかりと保持することを可能にするために、互いに向かい合って配置された２つの平坦な表面などの、平坦な表面を含む。それにより、ガス管を損傷する危険性を伴わずに、ノズル・ヘッドに比較的大きいねじり運動量を与えることが可能になる。
【００２３】
上記の簡単な説明、並びに本発明のさらなる目的、特徴、及び利点は、目下好ましいが例示的なものである本発明による実施例の以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することにより、さらに詳細に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】グリッド・ノズルを有する流動層反応器の概略図である。
【図２】本発明の一実施例によるグリッド・ノズルの側面概略図である。
【図３】本発明の一実施例によるグリッド・ノズル組立体のノズル・ヘッドの断面概略図である。
【図４ａ】本発明の一実施例によるグリッド・ノズル組立体のチューブ・スリーブの断面概略図である。
【図４ｂ】本発明の一実施例によるグリッド・ノズル組立体のチューブ・スリーブの断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１の概略図は、反応チャンバ１２を有する流動層反応器１０を示す。反応チャンバは、水平方向に延在する底板１４と、底板の下方のガス・プレナム・チャンバ１６、いわゆる風箱とを含む。例えば循環流動層又は気泡流動層のボイラ若しくはガス化装置であり得る流動層反応器１０においては、反応チャンバ１２内の砂又は灰又は燃料の粒子などの粒子の流動層において化学反応が行われる。層は、風箱１６から反応チャンバの底部グリッドを通して反応チャンバ１２へ燃焼用空気などの流動化ガスを運ぶことによって流動化される。底部グリッドは複数のグリッド・ノズル１８を備え、このグリッド・ノズル１８を通して、比較的高い所定の速度及び所定の向きで、流動化ガスが反応チャンバに噴射される。実際には、流動層反応器は、燃料供給ノズル、燃焼排ガス・チャネル、等のような多くの他の部品も備える。しかし、そのような部品は、本発明に関係しないので、図１からは省略されている。
【００２６】
グリッド・ノズル１８は、風箱１６から底板１４を越えて上方に延在する垂直ガス管２０と、ガス管２０からの流動化ガスを反応チャンバへ噴射するためのガス・チャネルを含むノズル・ヘッド２２とで形成される。ノズル・ヘッドは、チューブ・スリーブ２４を使用することによりガス管に取り付けられる。本発明によれば、チューブ・スリーブは、ガス管の上端部の周りに溶接することによってしっかりと固定されるが、ノズル・ヘッドは、図２〜図４の概略図に関連してより詳細に説明するように、ノズル・ヘッドとチューブ・スリーブとの迅速な接続及び分離を可能にするツイスト・ロックにより、チューブ・スリーブに接続される。同一の要素又は対応する要素は、同一の参照番号により様々な図において示されている。
【００２７】
図２は、流動層反応器の底板１４に接続された本発明の一実施例によるグリッド・ノズル１８の側面図を概略的に示す。図２は、図２には示されていない任意の従来の手段、通常は溶接により底板１４に取り付けられた、従来のガス管２０を示す。チューブ・スリーブ２４が、プラグ溶接部２８によりガス管２０の上端部２６にしっかりと固定される。通常、チューブ・スリーブの両側に２つのプラグ溶接部が存在する。代替的に、隅肉溶接又は全周溶接などの別のタイプの溶接法により、チューブ・スリーブを垂直ガス管に固着することも可能である。ノズル・ヘッド２２が、以下に説明するツイスト・ロック３０によりチューブ・スリーブ２４に接続され、ツイスト・ロック３０は、タック溶接部３２によって固着される。タック溶接部は、有利には、移動する層粒子によってもたらされる浸食作用からタック溶接部を保護するために、ノズル・グリッドの上部の水平方向に延在する下面３３の下に配置される。
【００２８】
図３は、本発明の一実施例によるノズル・ヘッド２２の断面図を示す。ノズル・ヘッドは、水平方向に延在する上部３４、及び下方に延在するステム３６を含む。ガス・チャネル３８が、ステムの下端から、上部３４の側方端へ延在する出口枝路４０まで延在する。図３に示された出口枝路は、底板に向かって流動化ガスを噴射するために下方に傾斜しているが、出口枝路は、代替的に、違うように向けられていてもよく、例えば水平に向けられていてもよい。上部３４は２つの出口枝路４０を備えるが、ノズル・ヘッドは、代替的に、例えば底板上の固体粒子を特定の方向に移動させるために、流動化ガスを特定の方向に噴射する１つだけの出口枝路を備えてもよい。反応チャンバに流動化ガスを一様に分配するために、ノズル・ヘッドが３つ以上の出口枝路を備えることも可能である。
【００２９】
ステム３６は、流動層反応器１０の底板１４に接続された垂直ガス管２０に接続されるために、チューブ・スリーブ２４内に嵌合するように構成されている。したがって、ステムは、ガス管の内径に一致する内径を有する、主として中空の円筒である。チューブ・スリーブとのツイスト・ロックを形成するために、ステムは、ステムの外側表面の両側上に２つのノブ４２を含む。代替的に、１つだけのノブが存在するか、又は３つ以上のノブが存在してもよい。ノブ４２の目的及び機能、並びにチューブ・スリーブの内側表面内の対応する溝とのノブ４２の関係は、図４ａ及び図４ｂに関連して以下に説明される。
【００３０】
図４ａは、チューブ・スリーブ２４の水平断面図を概略的に示し、図４ｂは、それに対応してチューブ・スリーブ２４の図４ａに示される垂直断面Ｂを示す。チューブ・スリーブの内側表面４４上には、垂直溝部分４８と水平方向に延在する溝部分５０とを含む、同一の２つの溝４６が形成されている。溝の深さは、図３に示されたノブ４２の高さに対応し、それにより、それらは、ノズル・ヘッド２２とチューブ・スリーブ２４とを接続するツイスト・ロックを形成する。
【００３１】
ツイスト・ロックは、ステムのノブ４２を垂直溝部分４８に挿入し、ノブが垂直溝部分４８の下端部５２に達するまでステムをチューブ・スリーブ内で下方に摺動させ、そして水平方向に延在する溝部分５０内でノブ４２を動かすようにノズル・ヘッドをひねることによって、閉じられる。水平溝部分５０は、垂直溝部分４８の下端部５２から約３０度などの所定の角度で水平方向に延在することが好ましい。ツイスト・ロックは、図２に示されたタック溶接部３２によって固着され得る。ツイスト・ロックは、例えば研削によりタック溶接部を除去し、そして閉じるステップを逆順に行うことにより、開かれる。
【００３２】
図４ａ及び図４ｂでは、チューブ・スリーブ２４の内側表面４４は、互いに向かい合って配置された２つの溝４６を備え、ステム３６の外側表面は、それに対応して、溝に嵌合する２つのノブ４２を含むが、溝及びノブの数は、代替的に、１つ、又は３つ以上であってもよい。
【００３３】
図２及び図４ｂでは、水平方向に延在する溝部分５０は水平のものとして示されているが、実際には、溝部分５０は、グリッド・ノズルの上部３３の下面をチューブ・スリーブ２４の上面に向けて効果的に締め付けることを可能にするように、有利には垂直溝部分４８から下方にわずかに傾斜している。
【００３４】
図４ａは、流動層反応器の底板にある垂直ガス管とプラグ溶接部を形成するための、チューブ・スリーブ２４にある１つの開口部５４を示す。しかし、開口部の数は、代替的に、２つ以上、例えば２つであってもよい。図４ａ及び図４ｂは、円筒形の外側表面を持つチューブ・スリーブ２４を示すが、ノズル・ヘッド１８をチューブ・スリーブから取り外すためにノズル・ヘッド１８がひねられている間にチューブ・スリーブ２４を所定の位置に保持するのを容易にするために、外側表面の一部分、例えばチューブ・スリーブの対向した２つの側の一部分が、有利には平坦に作られ得る。
【００３５】
本明細書において、本発明は、最も好ましい実施例であると目下考えられるものに関連して実例として説明されたが、本発明は、開示された実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれるその特徴の様々な組合せ又は修正、及び幾つかの他の応用を含むように意図されていることが、理解されるべきである。
【図１】
2017528307.tif 000003
【図２】
2017528307.tif 000004
【図３】
2017528307.tif 000005
【図４ａ】
2017528307.tif 000006
【図４ｂ】
2017528307.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月16日(2016.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に延在する底板（１４）と、前記底板の下方のガス・プレナム・チャンバ（１６）と、内径及び上端部（２６）を有し且つ前記ガス・プレナム・チャンバから前記底板を越えて上方に延在する垂直ガス管（２０）とを含む流動層反応器（１０）の反応チャンバ（１２）内に取り付けられるのに適した、グリッド・ノズル組立体（１８）であって、前記垂直ガス管（２０）のうちの１つから前記反応チャンバ（１２）へ流動化ガスを噴射するためのガス・チャネル（３８）を有するノズル・ヘッド（２２）と、前記垂直ガス管の前記上端部の周りに溶接によりしっかりと固定されるように適合されたチューブ・スリーブ（２４）とを含み、前記ノズル・ヘッド及び前記チューブ・スリーブが、前記ノズル・ヘッド（２２）と前記チューブ・スリーブ（２４）との迅速な接続及び分離を可能にするツイスト・ロック（３０）を形成しており、前記チューブ・スリーブ（２４）が、上面を備え、前記ノズル・ヘッド（２２）が、水平方向に延在する上部（３４）と、前記垂直ガス管の前記内径に等しい内径を有して下方に延在するステム（３６）とを備え、前記ステムが、前記チューブ・スリーブ（２４）内に嵌合するように適合されており、その結果、前記ステムの長さは、水平方向に延在する上部の下面が前記チューブ・スリーブの前記上面に対して締め付けられるときに、前記垂直ガス管で締め付けられるように適合されており、前記垂直ガス管から前記ガス・チャネルへ前記流動化ガスを搬送する際に乱流を回避することを特徴とする、グリッド・ノズル組立体（１８）。
【請求項２】
前記チューブ・スリーブ（２４）が、上端部、中央部分、及び少なくとも１つの溝（４６）を有する内側表面（４４）を備え、前記少なくとも１つの溝が、前記チューブ・スリーブの前記上端部から前記チューブ・スリーブの前記中央部分へ延在する垂直溝部分（４８）と、前記垂直溝部分（４８）の下端部（５２）と連絡し且つ前記垂直部分から所定の角度で延在する、水平方向に延在する溝部分（５０）とを含み、前記ステム（３６）が、前記少なくとも１つの溝（４６）に嵌合する少なくとも１つのノブ（４２）を備え、それにより、前記ノブ（４２）を前記垂直溝部分（４８）に挿入し、前記ノブが前記垂直溝部分（４８）の前記下端部（５２）に達するまで前記ステム（３６）を前記チューブ・スリーブ内で下方に摺動させ、そして前記水平溝部分（５０）内で前記ノブを動かすように前記ノズル・ヘッド（２２）をひねることにより、前記ノズル・ヘッド（２２）と前記チューブ・スリーブ（２４）とをツイスト・ロックすることができることを特徴とする、請求項１に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項３】
前記チューブ・スリーブ（２４）の前記内側表面（４４）が、２つ以上の溝（４６）を備え、前記溝のそれぞれが、前記チューブ・スリーブ（２４）の前記上端部から前記チューブ・スリーブの前記中央部分まで延在する垂直溝部分（４８）と、前記垂直部分（４８）の前記下端部から前記所定の角度で延在する、水平方向に延在する溝部分（５０）とを含み、前記ステム（３６）の前記外側表面が、前記ノズル・ヘッド（２２）と前記チューブ・スリーブ（２４）とをツイスト・ロックすることを可能にするように、前記２つ以上の溝（４６）に嵌合する２つ以上のノブ（４２）を備えることを特徴とする、請求項２に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項４】
前記所定の角度が、約１０度から約１６０度であることを特徴とする、請求項３に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項５】
前記所定の角度が、約２０度から約９０度であることを特徴とする、請求項４に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項６】
前記所定の角度が、約３０度であることを特徴とする、請求項５に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項７】
前記チューブ・スリーブ（２４）が、外側表面を備え、前記ノズル・ヘッド（２２）の前記上部（３４）が、水平方向に延在する下面（３３）を備えて、前記上部（３４）の前記下面（３３）と前記チューブ・スリーブの前記外側表面との間の少なくとも１つのタック溶接部（３２）により前記ツイスト・ロックを固着することを可能にし、その結果、移動する流動層粒子によってもたらされる前記少なくとも１つのタック溶接部の浸食作用を最小限に抑えることにより、前記上部（３４）が前記少なくとも１つのタック溶接部（３２）を保護することを特徴とする、請求項２に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項８】
前記水平方向に延在する溝部分（５０）が、前記ノズル・ヘッドをひねることにより前記上部の前記下面を前記チューブ・スリーブの前記上面に向けて締め付けることを可能にするように、前記垂直溝部分（４８）から下方に傾斜することを特徴とする、請求項７に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項９】
前記ステム（３６）の長さが、前記チューブ・スリーブの上面が前記上部（３４）の前記下面（３３）に対して締め付けられるときに前記ステムが前記垂直ガス管（２０）に締め付けられるように構成されていることを特徴とする、請求項８に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項１０】
前記チューブ・スリーブ（２４）が、プラグ溶接部（２８）又は隅肉溶接部のそれぞれにより前記チューブ・スリーブを前記垂直ガス管（２０）の前記上端部の周りにしっかりと固定することを可能にするために、少なくとも１つの開口部（５４）又は輪郭が付けられた下縁部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項１１】
前記チューブ・スリーブ（２４）が、外側表面を備え、前記チューブ・スリーブの前記外側表面が、前記垂直ガス管（２０）の損傷を防ぐために、前記ノズル・ヘッド（２２）をひねっている間に前記チューブ・スリーブをしっかりと保持することを可能にする平坦な表面部分を含むことを特徴とする、請求項１に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項１２】
前記ノズル・ヘッド（２２）が、前記ノズル・ヘッドと前記チューブ・スリーブとの迅速な分離を可能にするために、少なくとも１つのタック溶接部（３２）により前記チューブ・スリーブ（２４）に取外し可能に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のグリッド・ノズル組立体。
【請求項１３】
水平方向に延在する底板（１４）と、前記底板（１４）の下方のガス・プレナム・チャンバ（１６）と、前記ガス・プレナム・チャンバから前記底板を越えて上方に延在する上端部を有する複数の垂直ガス管（２０）と、請求項１２に記載の複数のグリッド・ノズル組立体（１８）と、を備える流動層反応器であって、前記グリッド・ノズル組立体の前記チューブ・スリーブ（２４）が、溶接により前記垂直ガス管（２０）の前記上端部にしっかりと固定されることを特徴とする、流動層反応器。
【請求項１４】
水平方向に延在する底板（１４）と、前記底板の下方のガス・プレナム・チャンバ（１６）と、上端部を有し且つ前記ガス・プレナム・チャンバから前記底板を越えて上方に延在する複数の垂直ガス管（２０）とを含む流動層反応器（１０）内に、交換品としてグリッド・ノズル組立体（１８）を取り付ける方法であって、前記垂直ガス管（２０）の前記上端部の周りに溶接により前記チューブ・スリーブ（２４）をしっかりと固定することにより、前記流動層反応器内に請求項１に記載のグリッド・ノズル（１８）を取り付けるステップを含むことを特徴とする、方法。
【請求項１５】
流動層反応器（１０）の反応チャンバ（１２）内に取り付けられた請求項１２に記載のグリッド・ノズル組立体（１８）のノズル・ヘッド（２２）を交換する方法であって、前記少なくとも１つのタック溶接部（３２）を除去するステップと、前記ノズル・ヘッド（２２）を前記チューブ・スリーブ（２４）内でひねり、前記ノズル・ヘッドを前記チューブ・スリーブ内で上方に摺動させて前記ノズル・ヘッドを前記チューブ・スリーブから取り外すステップと、新しいノズル・ヘッド（２２）を前記チューブ・スリーブ（２４）内で下方に摺動させるステップと、前記新しいノズル・ヘッドを前記チューブ・スリーブ内でひねり、少なくとも１つのタック溶接部（３２）により前記新しいノズル・ヘッドを前記チューブ・スリーブに固着するステップと、を含むことを特徴とする、方法。
【国際調査報告】
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