(57)【要約】  本発明は、固形粒子を含む気体から固形粒子を分離するための容器において、容器を第１空間と第２空間に分割するように容器にわたされかつ開口部が設けられた板と、開口部から第１空間へと延在するいくつかのフィルタ要素と、第１空間に流体的に連結された固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部と、第１空間に流体的に連結された固形分排出用容器出口開口部と、第２空間に流体的に連結された気体用容器出口開口部とを備える容器を対象とする。第１空間は、固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部に流体的に連結された入口と、第１空間に流体的に連結された気体用サイクロン出口と、固形分用サイクロン出口とを有する１つまたは複数のサイクロン分離装置をさらに備える。
2012521283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形粒子を含む気体から固形粒子を分離するための容器にして、容器を第１空間と第２空間に分割するように容器にわたされかつ開口部が設けられた板と、開口部から第１空間へと延在するいくつかのフィルタ要素と、第１空間に流体的に連結された固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部と、第１空間に流体的に連結された固形分排出用容器出口開口部と、第２空間に流体的に連結された気体用容器出口開口部とを備える容器であって、
第１空間が、固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部に流体的に連結された入口と、第１空間に流体的に連結された気体用サイクロン出口と、固形分用サイクロン出口とを有する１つまたは複数のサイクロン分離装置をさらに備え、
気体用サイクロン出口が、固形分排出用容器出口開口部によりもフィルタ要素に近い気体出口を有する導管を介して流体的に第１空間に連結され、
導管が三角キャップをさらに備え、
前記容器が、板に連結された、フィルタ要素が取り付けられた格子であって、下側セクションと上側セクションを備え、下側セクションと上側セクションが枠に連結された１セットの並行部材から構成され、下側セクションと上側セクションが格子内に開口部が形成されるように互いに対して位置決めされる格子をさらに備える、容器。
【請求項２】
サイクロン分離装置が筒状壁セクションを備え、この筒状壁セクションが、固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部に流体的に連結された接線方向に配置された入口が設けられ、固形分用サイクロン出口で開き、その反対端でサイクロン屋根部によって閉鎖され、出口導管が、前記サイクロン屋根部を通して筒状壁セクションと同軸に位置決めされ、出口導管の入口が気体用サイクロン出口である、請求項１に記載の容器。
【請求項３】
筒状壁セクションの開放端部で、中空の円錐形状挿入物が同軸に位置決めされて、前記挿入物と筒状壁との間に環状の固形分用サイクロン出口を作り出すように前記筒状壁セクションよりも小さな直径を局部的に有する、請求項２に記載の容器。
【請求項４】
三角キャップが、導管の断面積の２．５倍よりも大きな面積を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の容器。
【請求項５】
２つから６つのサイクロン分離装置が、固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部に連結される、請求項１から４のいずれか一項に記載の容器。
【請求項６】
格子の下側セクションと上側セクションは、並行部材が互いに６０度の角度を形成するように位置決めされる、請求項１から５のいずれか一項に記載の容器。
【請求項７】
格子の下側セクションが、容器内で格子の上側セクションの底の下１ｃｍから１０ｃｍに取り付けられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の容器。
【請求項８】
（ａ）固形分の少ない気体と第１量の固形分とを得るために、固形粒子を含む気体を、容器の下方端部内に存在する第１空間内のサイクロン分離装置に送るステップと、
（ｂ）第２空間内の固形分のさらに少ない気体と第２量の固形分とを得るために、固形分の少ない気体を、前記第１空間内のサイクロン分離装置の上に存在するフィルタ要素に移送するステップと、
（ｃ）前記第２空間から固形分のさらに少ない気体を排出するステップと、
（ｄ）重力によって第１量の固形分と第２量の固形分とを容器の下方端部に移送し、前記固形分を容器から固形分排出用容器出口開口部を介して排出するステップと、を実施することによって、鉛直に配置された容器内の固形粒子を含む気体から固形粒子を除去するプロセス。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載の容器内で実施される、請求項８に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気体から固形粒子を除去する容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第９３／２０９２４号はこのような容器について述べている。この公報では、固形粒子を含む気体から固形粒子を分離する容器について記述がなされている。この容器は、容器を第１空間と第２空間に分割するように容器にわたされかつ開口部が設けられた板を有する。開口部から第１空間へといくつかのフィルタ要素が延在する。容器には、第１空間に流体的に連結された固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部と、第１空間に流体的に連結された固形分排出用容器出口開口部と、第２空間に流体的に連結された気体用容器出口開口部とがさらに設けられる。固形粒子を含む気体を受け取る容器は、気体を板の近傍に配送する入口管に連結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９３／２０９２４号
【特許文献２】国際公開第０３／０８０２２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
容器のこのような配管の欠点は、このような容器に送られる大量の気体および固形分に対処する際に、大型の容器が必要となることである。
【０００５】
本発明は改良型容器を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下の容器を対象とする。固形粒子を含む気体から固形粒子を分離する容器にして、容器を第１空間と第２空間に分割するように容器にわたされかつ開口部が設けられた板と、開口部から第１空間へと延在するいくつかのフィルタ要素と、第１空間に流体的に連結された固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部と、第１空間に流体的に連結された固形分排出用容器出口開口部と、第２空間に流体的に連結された気体用容器出口開口部とを備える容器であって、
第１空間は、固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部に流体的に連結された入口と、第１空間に流体的に連結された気体用サイクロン出口と、固形分用サイクロン出口とを有する１つまたは複数のサイクロン分離装置をさらに備える容器を対象とする。
【０００７】
容器は、フィルタ要素の底が取り付けられた二層式または二区分式格子をさらに備える。二層式格子は固形粒子の通り抜けを可能にすると同時に、流れを制限する灰または粒子の「ブリッジ」が構成されるのを最小限に抑える。
【０００８】
本出願人は、本発明による容器によってフィルタ要素への固形分負荷が著しく軽減されることが可能となることを発見した。この結果、同じ分離能力に対して必要となるフィルタ要素が少なくなり、あるいはどれだけ間隔を空けずに置かれていても同数の蝋燭が使用されることが可能となる。他の利点として、フィルタに固形分による過剰負荷が掛けられている場合、サイクロン分離装置を付け加えることによって既存容器のボトルネック化が解消されることが可能となる。以下により詳しく説明がなされるように、サイクロン分離装置の高さはコンパクトであり、その気体出口は逆円錐形断面を有する。これら２つの設計要素がもたらす分離性能は「良好」ではあるが「最高」ではない。これによって、いくらかの粗大粒子がフィルタへと流れるようになり、このことが、フィルタの詰まりを引き起こす可能性のある微細粒子のフィルタ内への蓄積量を制限する。微細粒子の蓄積は固形分排出用容器出口開口部も詰まらせる可能性がある。
【０００９】
サイクロン分離装置は筒状壁セクションを備えることが好ましく、この筒状壁セクションは固形分用サイクロン出口で開き、その反対端でサイクロン屋根部によって閉鎖される。出口導管は、適切に前記サイクロン屋根部を通して筒状壁セクションと同軸に位置決めされる。出口導管の入口は気体用サイクロン出口である。
【００１０】
好ましい実施形態では、筒状壁セクションの開放端部に中空の円錐形状挿入物が同軸に位置決めされる。筒状壁セクションには、固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部に流体的に連結された接線方向に配置された入口が設けられる。この接線方向の入口は、使用中、気体と固形分が筒状壁セクションの軸に沿って回転するという結果をもたらし、固形分は筒状壁セクションの壁付近に蓄積することになり、固形分の少ない気体が筒状壁セクションの中央に生じることになる。円錐形状挿入物は、前記挿入物と筒状壁との間に環状の固形分用サイクロン出口を作り出すように、前記筒状壁セクションよりも小さな直径を局部的に有する。中空の円錐形状挿入物は、筒状壁セクションの壁付近に存在する下方に移動する固形分を筒状壁セクションの中央から第１空間内へと送る。同時に、第１空間内に存在する気体が下から筒状壁セクションに進入する。これらの気体は、例えば一連のフィルタ要素の逆流から生じる場合がある。中空の円錐形状挿入物が存在しないと、気体のこの対向流がサイクロンからの固形分流出を封鎖する場合がある。
【００１１】
気体用サイクロン出口は、固形排出用容器出口開口部によりもフィルタ要素に近い気体出口を有する導管を介して流体的に第１空間に連結されることが好ましい。このようにして、サイクロンから排出された気体、即ち開始の気体と比較して固形分の少ない気体は、フィルタ要素が前記容器内で存在する区域に移送される。
【００１２】
本発明による容器は適切に、固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部に２つから６つのサイクロン分離装置を連結させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】中央に配置された１つのサイクロン分離装置を有する本発明によるフィルタ容器を示す図である。
【図２】複数のサイクロン分離装置を有する本発明によるフィルタ容器を示す図である。
【図３】気体をフィルタ要素に送る導管用の三角キャップを示す図である。
【図４】格子の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、固形粒子を含む気体から固形粒子を分離する容器１を示す。容器１は、容器を第１空間４と第２空間５に分割するように容器１にわたされた板２を備える。板２には開口部３が設けられる。前記開口部３から第１空間４へといくつかのフィルタ要素６が延在する。フィルタ要素６は反対端部でフィルタ支持体３７によって板２から格子４０に固定される（図４の通り）。容器１には固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部７がさらに設けられる。容器開口部７は第１空間４に流体的に連結される。容器１には第１空間４に流体的に連結された固形分排出用容器出口開口部８と、第２空間５に流体的に連結された、さらに固形分の少ない気体用容器出口開口部９とが設けられる。
【００１５】
第１空間４は、１つのサイクロン分離装置１０をさらに備える。サイクロン分離装置１０は、固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部７に入口導管１２を介して流体的に連結された入口１１を有する。サイクロン分離装置１０には、第１空間４に流体的に連結された気体用サイクロン出口１３がさらに設けられる。
【００１６】
サイクロン分離装置１０は筒状壁セクション１５を備える。筒状壁セクション１５には、固形粒子を含む気体を受け取る容器開口部７に流体的に連結された、接線方向に配置された入口１６が設けられる。壁セクション１５は固形分用サイクロン出口１４で開き、その反対端でサイクロン屋根部１７によって閉鎖される。出口導管１８は、前記サイクロン屋根部１７を通して筒状壁セクション１５と同軸に位置決めされる。出口導管１８の入口１９は、固形分の少ない気体用の気体用サイクロン出口１３である。
【００１７】
筒状壁セクション１５の開放端部２０には、局部的に前記筒状壁セクション１５よりも小さな直径を有する中空の円錐形状挿入物２１が同軸に位置決めされて、前記挿入物と筒状壁との間に環状の固形分用サイクロン出口１４を作り出すことが好ましい。
【００１８】
気体用サイクロン出口１３は、導管２２と分配器２３を介して第１空間４に流体的に連結される。前記導管２２の気体出口２４は、固形分排出用容器出口開口部８によりもフィルタ要素に近い。出口２４は、固形分の少ない気体をフィルタ要素６が位置決めされた空間に配送するように、板２の近傍にあることが好ましい。この出口では、気体を前記フィルタ要素６に向け直すためにキャップ２５が存在することができる。
【００１９】
図１は、加圧気体の逆流を使用した清掃装置２６の一実施例も示す。清浄装置２６は、フィルタ要素６を清掃する対向流噴出器として働く。気体逆流を使用する清掃装置２６の他の設計も可能である。容器自体、板２、フィルタ要素６、清掃装置２６、分配器２３、導管２２、およびキャップ２５の設計は、上述の国際公開第９３／２０９２４号に開示されている通りであってもよい。
【００２０】
図２は、複数のサイクロン分離装置が存在する実施形態を示す。この装置の設計は、適切に図１より小さくなる寸法以外は、図１の通りであることができる。したがって、図１の参照番号はこの図の同じ機能要素に対しても当てはまる。図２は、入口７を分配器２８に連結する中央入口管２７を示す。分配器２８では、固形粒子を含む気体が２つから６つのストリームに分流される。各ストリームは管セクション２９を介してサイクロン分離装置１０に送られる。気体用サイクロン出口１３は、図１のように、固形分の少ない気体が板付近の位置に配送される導管２２に流体的に連結される。図２では、明確にするためにサイクロン分離装置が２つしか示されていない。
【００２１】
図１および図２によって示される通りの、本発明で使用される特定の１つまたは複数のフィルタ要素６のタイプは自由に選択できる。しかしながら、本発明は特に高温および／または高圧での使用に適合される。したがって、ここで使用される主要な１つまたは複数のフィルタ要素は、高温稼働を含んでもよい圧力稼働または真空稼働に適した材料で構成または構築されることができる。本発明において「高温稼働」は、おそらく１００℃から１５００℃、有利には２００℃から６５０℃の温度を指す。作動圧力は１バールから１００バールの間であることができる。一般的に、剛性または軟性、フェルト状または非フェルト状、複層または単層材料の繊維、あるいは多孔性で一体構造の物質（セラミック、金属、またはプラスチック）から製作された円筒形状のフィルタ要素が使用されてもよい。フィルタ要素の間隔は、フィルタ要素の寸法と流体―粒子混合物の粒子濃度とに応じたものである。
【００２２】
典型的にはフィルタ要素は、それらの寸法に応じた間隔を置いて、ハチ巣模様に配置される。導管２２およびフィルタキャップ２５はフィルタ要素の束の間に延在することができる。
【００２３】
図３は、形状が三角形であるキャップ２５の実施形態を示す。図３で示される実施形態では、キャップ２５のフランジ３０は僅かに内側に弓形に湾曲されている。矢印３１は一側面での気体の流れを示し、矢印３２は一角での粒子の流れを示す。キャップ２５の面積は、導管２２の断面積の２．５倍より大きいことが好ましい。キャップ２５のこの実施形態は、粒子の一部が直接容器底部と容器出口開口部８とに吹き飛ばされることから、円形キャップに対してフィルタ要素６への粒子負荷を改善する。
【００２４】
図４は格子４０の実施形態の斜視図を示す。ここで格子４０は二層式または二区分式、即ち上側セクション３３と下側セクション３４とに構成された格子である。上側セクション３３と下側セクション３４はそれぞれ連結点３５に連結された一連の並行部材を備える。
【００２５】
連結点３５は、格子４０を板２に機械的に連結する棒、鎧板、または他の知られている手段（図示されず）によって板２に連結される。このように、板２、フィルタ要素６、および格子４０は、容器１の外側で構築されかつ一体的ユニットとして容器１内に取り付けられることが可能なアセンブリを形成する。
【００２６】
フィルタ支持体３７は、フィルタ要素６の底部を国際公開第０３／０８０２２１号で述べられた方法で固定するために、上側セクション３３の上部にスペーサ３６の位置で取り付けられてもよい。フィルタ要素６の束は通常４８個のフィルタ要素を備える。明確にするために、図４はフィルタ支持体３７を１つしか示していないが、動作中であれば、各フィルタ要素６の底部がフィルタ支持体３７に取り付けられる。
【００２７】
板２内に格子状開口部を形成するように、格子４０の下側セクション３４は、角度をなして上側セクション３３の底部に溶接され、または別の方法で上側セクション３３の底部に取り付けられることができる。スペーサ３６は、格子４０の上側セクション３３と下側セクション３４の間の連結点としての働きをする。図４で示されるように、連結点３５は、下側セクション３４から間隔を置いて上側セクション３３を配置する働きをすることもできる。この部材はバー、棒、鎧板、あるいは互いに角度を付けて配置される際に格子４０内に開口部ができるようにする任意の他の形であることが可能である。下側セクション３４は上側セクション３３の底に、各セクションの並行部材が互いに３０度から９０度、好ましくは６０度の角度を形成するように溶接されることが好ましい。
【００２８】
別の実施形態では、下側セクション３４は、スペーサ３６の長さを変化させることによって上側セクション３３の底の下１ｃｍから１０ｃｍの距離を置いて上側セクション３３に取り付けられて、各セクションの並行な部材が互いに３０度から９０度、好ましくは６０度の角度を形成するように上側セクション３３と下側セクション３４の間に格子状開口部を形成するようにする。
【００２９】
図４で示された格子４０の実施形態は、灰の「ブリッジ」の形成を起こしかねない灰の蓄積を軽減する。これは、粒子の少ない気体が第２空間５へ流れるのを遮断する可能性がある。
【００３０】
本発明は、以下のステップ：
（ａ）固形分の少ない気体と第１量の固形分とを得るために、固形粒子を含む気体を、容器の下方端部内に存在する第１空間内のサイクロン分離装置に送るステップ、
（ｂ）第２空間内の固形分のさらに少ない気体と第２量の固形分とを得るために、固形分の少ない気体を、前記第１空間内のサイクロン分離装置の上に存在するフィルタ要素に移送するステップ、
（ｃ）前記第２空間から固形分のさらに少ない気体を排出すること、
（ｄ）重力によって第１量の固形分と第２量の固形分とを容器の下方端部に移送し、前記固形分を容器から固形分排出用容器出口開口部を介して排出するステップ、を実施することによって、鉛直に配置された容器内の固形粒子を含む気体から固形粒子を除去するプロセスも対象とする。
【００３１】
上述のプロセスは本発明による容器内で実施されることが好ましい。１つのフィルタ要素６、即ちフィルタキャンドルを通る公称気体流量は毎分１０実立方フィートから毎分１００実立方フィートであることが好ましい。本発明による容器およびプロセスは、例えば最高４重量パーセントの固形分を含む気体プロセスストリームから固形分、例えば固形物を除去して、好ましくは０ｐｐｍから２ｐｐｍの固形分を含む清浄気体を得るために、適切に使用されることが可能である。この装置が使用されることが可能な適切なプロセスは、接触流動分解（ＦＣＣ）プロセス、石炭気化プロセス、加圧流動床燃焼器（ＰＦＢＣ）およびガス化複合発電（ＩＧＣＣ）の石炭ベースの発電システムである。
【図１】
2012521283.tif 000003
【図２】
2012521283.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2012521283.tif 000007
2012521283.tif 000008
2012521283.tif 000009