(57)【要約】エネルギー機械工学に関し、液体金属熱媒体を要する電力設備で使用でき、本質量伝達装置は、筐体を含み、筐体の中には、固相粒状酸化剤を充填した流れ反応室、及び反応室内に位置決めした電気加熱器を備える。装置の筐体は、予備の固相粒状酸化剤貯蔵部を備え、前記貯蔵部は、反応室の下に位置し、底部を有するカップの形態で作製され、前記カップは、反応室に連結される。その結果、質量伝達装置の動作期間を延長する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体を備える質量伝達装置であって、前記筐体の中には、酸化剤を充填した、調節可能な加熱システムを備える流れ反応室、並びに酸化可能材料の導入システム及び排出システムを備え、前記装置の前記筐体は、予備の酸化剤貯蔵部を備える
ことを特徴とする質量伝達装置。
【請求項２】
電気加熱器、特に棒形電気加熱器を調節可能加熱システムとして使用する
請求項１に記載の質量伝達装置。
【請求項３】
ニクロム又はＦｅＣｒＡｌ製の高抵抗ワイヤを発熱体として使用する
請求項２に記載の質量伝達装置。
【請求項４】
前記予備の酸化剤貯蔵部は、前記筐体の下側部が形成する底部及び側壁から構成する
請求項１に記載の質量伝達装置。
【請求項５】
開口は、前記予備の酸化剤貯蔵部の前記側壁の上側部に、前記反応室に隣接して作製する
請求項４に記載の質量伝達装置。
【請求項６】
開口は、前記予備の酸化剤貯蔵部の前記側壁の下側部に作製する
請求項４に記載の質量伝達装置。
【請求項７】
前記予備の酸化剤貯蔵部は、前記反応室の下に位置する
請求項１に記載の質量伝達装置。
【請求項８】
前記予備の酸化剤貯蔵部は、前記電気加熱器の下側端部の下に位置する
請求項２に記載の質量伝達装置。
【請求項９】
最初の状態では、前記予備の酸化剤貯蔵部の体積部に、前記酸化剤を充填する
請求項２に記載の質量伝達装置。
【請求項１０】
前記流れ反応室は、前記筐体の中間部によって形成し、前記予備の酸化剤貯蔵部の上側部によって下から画定し、抑制グリルによって上から画定する
請求項１に記載の質量伝達装置。
【請求項１１】
前記抑制グリル内に作製した開口がある
請求項１０に記載の質量伝達装置。
【請求項１２】
前記酸化可能材料の導入システムは、前記予備の酸化剤貯蔵部の前記側壁の前記上側部によって形成される
請求項２に記載の質量伝達装置。
【請求項１３】
前記酸化可能材料の排出システムは、前記反応室の前記抑制グリル、及び前記質量伝達装置の前記筐体の前記壁の開口によって形成される
請求項１に記載の質量伝達装置。
【請求項１４】
前記酸化可能材料の排出システムは、前記反応室の下に位置する
請求項１３に記載の質量伝達装置。
【請求項１５】
前記酸化剤は、固相薬剤として作製される
請求項１に記載の質量伝達装置。
【請求項１６】
前記生成した酸化剤は、個々の粒から構成される
請求項１に記載の質量伝達装置。
【請求項１７】
粒状酸化鉛を固相酸化剤として使用する
請求項１に記載の質量伝達装置。
【請求項１８】
前記開口は、前記固相酸化剤の粒のサイズよりも小さい幅を有する一連の細穴の形態で作製される
請求項５、６、１１のうちいずれかに記載の質量伝達装置。
【請求項１９】
前記質量伝達装置は、前記酸化可能材料の貯蔵部内に水平に位置する
請求項１に記載の質量伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の質量伝達装置は、エネルギー機械工学の分野に関し、鉛含有液体金属熱媒体を要する電力設備で使用できる。
【背景技術】
【０００２】
特許請求する技術的解決策に最も近い類似物は、特許文献１（Ｃ２３Ｆ  １１／００、２００５年２月２０日）による質量伝達装置であり、この質量伝達装置は、筐体を備え、筐体の中に、固相粒状酸化剤を充填した流れ反応室、反応室内に位置決めした電気加熱器、反応室の上に位置し酸素富化液体金属熱媒体の除去のために使用する、富化液体金属熱媒体を除去する穴あきグリル、液体金属熱媒体を反応室に供給する穴あきグリルを備える。戻りラインは、リング通路の形態で作製される。筐体は、熱媒体経路のための開口を有する円筒外殻リングの内側に配置され、円筒外殻リングと共にリング通路を形成する。円筒外殻リングの下側端部は、貫通しておらず、その上側端部は、平面で見ると片方に偏ったリング形スクリーンにより部分的に覆われる。
【０００３】
当技術分野で公知のこのデバイスの欠点は、動作時間が限られていることにあり、この動作時間は、予備の固相酸化剤によって決定される。反応室の体積及び荷重の増加によって動作寿命が増加すると、電気エネルギー消費の増加がもたらされることになる。というのは、反応室の体積の増加と共に、加熱器の寸法及び電力も増加させる必要があるためである。更に、質量伝達装置の整備に関連する問題がある。というのは、反応室を再度載置するために装置を取り外す際、液体金属熱媒体、充填装置及び円筒形外殻リングも、同時に取り出すためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＲＦ特許第２２４６５６１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、質量伝達装置を作成し、液体金属熱媒体富化モードでの動作時に、電気エネルギー消費の増加を伴わずに、１回分の固相粒状酸化剤が載置される間の動作寿命を大幅に増加させることを保証することである。本発明の別の目的は、質量伝達装置を取り出す間、液体金属熱媒体を最小量で取り出す質量伝達装置を作成することである。記載した目的を達成するために、以下に記載する質量伝達デバイスを提供する。
【０００６】
有利な効果は、質量伝達装置の動作寿命及び耐用寿命を増加させ、電気エネルギー消費を低下させ、質量伝達装置を限られた空間条件内に配置する可能性を保証し、新しい酸化剤の自動供給を保証し、質量伝達装置を取り出す間、装置からの液体金属熱媒体の取出しを保証することにある。
【０００７】
上述の有利な効果は、質量伝達装置の以下の本質的な特徴によって影響を受ける。
【０００８】
質量伝達装置は、筐体を備え、筐体の中に、酸化剤を充填した、調節可能な加熱システムを備える流れ反応室、並びに酸化可能材料の導入システム及び排出システムを備え、装置の筐体は、予備の酸化剤貯蔵部を備える。
【０００９】
更に、質量伝達装置において、調節可能加熱システムの容量内で、電気加熱器、特に棒形電気加熱器を使用し、電気加熱器内において、加熱体の容量内で、ニクロム又はＦｅＣｒＡｌ製高抵抗ワイヤを使用する。
【００１０】
更に、予備の酸化剤貯蔵部は、筐体の下側部によって形成した底部及び側壁から構成し、予備の酸化剤貯蔵部の側壁の上側部には、反応室に隣接して作製した開口がある。更に、予備の酸化剤貯蔵部の側壁の下側部に作製した開口がある。
【００１１】
更に、予備の酸化剤貯蔵部は、反応室の下且つ電気加熱器の下側端部の下に位置する。更に、最初の状態では、予備の酸化剤貯蔵部の体積部に、酸化剤を充填する。
【００１２】
更に、流れ反応室は、筐体の中間部によって形成し、予備の酸化剤貯蔵部の上側部によって下から画定し、抑制グリルによって上から画定し、また、抑制グリル内に作製した開口がある。
【００１３】
更に、酸化可能材料の導入システムは、予備の酸化剤貯蔵部の側壁の上側部によって形成される。
【００１４】
更に、酸化可能材料の排出システムは、反応室の抑制グリル及び質量伝達装置の筐体の壁の開口によって形成され、反応室の上に位置する。
【００１５】
更に、酸化剤は、固相薬剤として作製し、個々の粒から構成される。更に、固相酸化剤の容量内で、粒状酸化鉛を使用する。
【００１６】
更に、開口の全て（酸化可能材料の排出システムを形成する、質量伝達装置の筐体の壁の開口を除く）は、固相酸化剤の粒のサイズよりも小さい幅を有する一連の細穴の形態で作製される。
【００１７】
更に、質量伝達装置は、酸化剤貯蔵部内に水平に配置される。
【００１８】
質量伝達装置が予備の固相酸化剤貯蔵部を備えることで、装置の耐用寿命の増加が保証される。というのは、反応室内に装填した粒が流出する際、反応室に粒状酸化剤を供給することが保証されるためである。しかし、反応室の体積及び加熱器の寸法は変化しないため、電気エネルギーの消費は増加しない。
【００１９】
予備の酸化剤貯蔵部の下側部の開口の存在により、質量伝達装置を取り出す間、装置から酸化可能材料（液体金属熱媒体）を除去することが保証される。
【００２０】
酸化鉛は、純鉛の密度よりも低い密度を有するので、浮力の作用下、粒状酸化鉛が反応室に入り、このことは、粒状酸化鉛の流出が完了するまでの新しい酸化剤の自動的な供給を保証する。元に戻った鉛は、液体金属熱媒体の流れによって運ばれる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】質量伝達装置の概略説明図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面では、下記の慣例的な符号を用いる。
【００２３】
質量伝達装置は、筐体１によって形成した貯蔵部を含み、筐体１は、底部２及びリング形カバー３によって画定される。貯蔵部には、流れ反応室１３を配置し、この流れ反応室１３は、液体金属熱媒体のレベルの下の貯蔵部内部に置かれ、穴あきグリル４によって上方から画定される。抑制グリル４は、固相粒状酸化剤６が浮力の作用により浮上しないようにすることを目的とする。抑制グリル４、及び抑制グリル４の上の筐体１の壁の上側部に置かれた、筐体１の壁内の開口７を通して、酸素富化液体金属熱媒体は、質量伝達装置を離れ、設備の主要回路の熱媒体と混合される。
【００２４】
グリル４の下に収容された固相酸化剤６は、液体金属熱媒体と相互作用すると、酸素富化液体熱媒体を溶解させる。
【００２５】
反応室１３に位置し、穴あきグリル４を貫通する加熱器５は、反応室１３内の熱媒体の加熱を目的とする。
【００２６】
導入開口８は、電気加熱器５の下側端部のレベルで筐体１の壁内に位置し、それにより、質量伝達装置の動作中、液体金属熱媒体が、筐体１と電気加熱器５との間の間隙内で、実質的に反応室１３に位置する固相酸化剤の層を通って移動するようにする。
【００２７】
反応室の下において、筐体１は、底部２を有するカップ１４の形態で作製され、カップ１４の中には、予備の固相粒状酸化剤６の貯蔵部１５が位置する。
【００２８】
貯蔵部の下側部に位置する排液開口９は、質量伝達装置を設備から取り出す際、液体金属熱媒体の排出を目的とする。
【００２９】
排出開口７、導入開口８、排液開口９、及びグリル４の穿孔穴は、好ましくは、固相酸化剤の粒よりも小さいサイズを有する細長い開口の形態で作製される。
【００３０】
質量伝達装置が動作位置にあるとき、質量伝達装置は、排出開口７が液体金属熱媒体のレベルの下に位置するように鉛含有熱媒体内に浸漬される。質量伝達装置は、設備の貯蔵部内に配置され、この貯蔵部を通して、液体金属熱媒体が流れる。液体金属熱媒体の層の高さが質量伝達装置の筐体を中に浸漬するのに不十分である場合、貯蔵部は、ポケット１６を備え、ポケットの中に質量伝達装置の筐体１が埋入される。ポケット１６を通る液体金属熱媒体の流れは、電気加熱器５の動作中、反応室を通る液体金属熱媒体の対流により保証される。
【００３１】
質量伝達装置は、以下のように動作する。電気加熱器５のスイッチを入れると、自然対流のために、筐体１と電気加熱器５との間の間隙内の流れ反応室１３に位置する粒状固相酸化剤６を通じて、液体金属熱媒体の流出がもたらされる。周囲体積部からの液体金属熱媒体１１は、導入開口８を通じて質量伝達装置に入り、反応室１３に位置する粒状固相酸化剤６を通じて底部から上方へ移動する。固相酸化剤の粒は、熱媒体と相互作用すると、反応室１３内で酸素富化液体金属熱媒体を溶解する。酸素富化液体金属熱媒体は、排出開口７を通じて質量伝達装置を離れ、設備の主要回路の液体金属熱媒体と混合される。処理量の値、即ち質量伝達装置からの時間単位当たりの酸素流入量は、電気加熱器の電力レベルを変更することによって調節される。貯蔵部１５は、底部２と反応室との間の筐体１の下側部内のカップ１４に位置決めされるが、質量伝達装置の動作中、この貯蔵部１５に位置する予備の固相酸化剤を通じた液体金属熱媒体の流出は特にない。動作工程では、粒状固相酸化剤の第１の層は、質量伝達装置の筐体１と電気加熱器５との間の間隙内の反応室１３に位置し、この反応室１３を通じて熱媒体の流出が保証され、粒状固相酸化剤の第１の層が流出し始める。更に、この層は、昇温下にあるため、固相酸化剤の溶解を促進する。固相酸化剤（酸化鉛）の密度は、液体金属熱媒体の密度よりも低いため、上記層が流出するにつれて、貯蔵部１５に位置する予備の固相酸化剤が浮き上がり、質量伝達装置の筐体と電気加熱器との間の反応室１３内の空いた空間を充填する。
【００３２】
質量伝達装置の特定の例示的実施形態。
質量伝達装置の設計特性及び使用する材料：
筐体１：内径−６４ｍｍ、高さ−１５００ｍｍ、導入開口及び排液開口のサイズ−２ｍｍ、排出開口のサイズ−１０ｍｍ、材料−ステンレス鋼１２Ｈ１８Ｎ１０Ｔ；
穴あきグリル４：穿孔穴のサイズ−２ｍｍ、材料−ステンレス鋼１２Ｈ１８Ｎ１０Ｔ；
電気加熱器５：７ｋＷの電力容量を有する棒形電気加熱器、加熱部の高さ−８２０ｍｍ、加熱器筐体の直径２５ｍｍ、発熱体−直径１．６ｍｍのニクロム線（Ｈ２０Ｎ８０）；
固相酸化剤６：直径８〜９ｍｍの粒で構成したペブル充填体、材料−「Ｃｈ」グレードの酸化鉛（ＰｂＯ）、ＴＵ６−０９−５３８２−８８。
鉛含有液体金属熱媒体Ｐｂ−Ｂｉ合金、温度−３４０℃。
（３４０℃の導入温度における）酸素処理量：約１ｇ［Ｏ］／ｈ。
【符号の説明】
【００３３】
１  筐体
２  底部
３  カバー
４  穴あきグリル
５  電気加熱器
６  固相粒状酸化剤
７  排出開口
８  導入開口
９  （廃液）開口
１０  熱媒体を有する体積部
１１  熱媒体
１３  流れ反応室
１４  予備の酸化剤貯蔵部の底部（カップ）
１５  予備の固相粒状酸化剤の貯蔵部
１６  質量伝達装置の筐体のためのポケット
【図１】
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【国際調査報告】
2016533887.tif 000004
2016533887.tif 000005