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公開番号2025003389
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2024099373
出願日2024-06-20
発明の名称熱システムためのサイクロン
出願人バルメットテクノロジーズオサケユキチュア
代理人個人,個人
主分類B04C 5/22 20060101AFI20241226BHJP(物理的または化学的工程を行なうための遠心装置または機械)
要約【課題】入口チャネルでの堆積物形成を低減又は防止するサイクロンを提供する。
【解決手段】固体物質Sと気体物質Gとの混合物Mから固体物質Sを分離するサイクロン120であって、第1の下向き方向Szに中心軸を有する円筒体122及び入口チャネル200を含み、固体物質Sが第1の方向Szに出るようにするよう構成され、入口チャネル200の内部は、入口チャネル200の底部210に向かって第1の方向Szにテーパー状になっており、サイクロンは、入口チャネル200の底部210に配置されたノズル220を含み、ノズル220は、入口チャネル200の底部210における固体物質Sの流れを高めるために入口チャネル200に気体Gを供給するように構成されている、熱システムのためのサイクロン。
【選択図】図2a
特許請求の範囲【請求項１】
固体物質と気体物質との混合物から該固体物質を分離するためのサイクロンであって、当該サイクロンは、
第１の方向に中心軸を有する円筒体と、
入口チャネルであって、該入口チャネルは、前記混合物が前記円筒体に入るようにするよう構成されている、入口チャネルと、
を含み、
前記サイクロンは、前記円筒体から前記固体物質が前記第１の方向に出るようにするよう構成され、
前記入口チャネルの内部は、前記入口チャネルの底部に向かって前記第１の方向にテーパーされ、
前記サイクロンは前記入口チャネルの底部に配置されるノズルを含み、該ノズルは、前記入口チャネルの底部における前記固体物質の流れを高めるために、前記入口チャネルに気体を供給するように構成されている、サイクロン。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記サイクロンの前記入口チャネルは、
前記入口チャネルの内部を制限する壁であって、該壁のうちの少なくとも第１の壁は、
前記第１の壁の表面の少なくとも一部の第１の法線と前記第１の方向との間の第１の角度が１１０～１６０°であり、
前記第１の法線が前記内部に面する、
ように前記入口チャネルの底部から延びる、請求項１に記載のサイクロン。
【請求項３】
前記入口チャネルは、少なくとも、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に前記混合物を前記円筒体内へと供給するように延在し且つ構成され、第３の方向は、前記第１の方向及び該第２の方向に対して垂直であり、
前記底部の幅は、最大で、前記入口チャネルの内部の幅の５０％であり、
前記幅は前記第３の方向に画定され、
前記入口チャネルの底部は、前記入口チャネルの内部に面する第２の法線を有し、前記第３の方向に成分を有さない部分を含み、
前記底部の幅は、前記底部の、前記第２の法線を有する部分の幅である、請求項１に記載のサイクロン。
【請求項４】
前記入口チャネルは、少なくとも、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に前記混合物を前記円筒体内へと供給するように延在し且つ構成され、第３の方向は前記第１の方向及び前記第２の方向に対して垂直であり、
前記入口チャネルの底部は、前記入口チャネルの内部に面する第２の法線を有し、第３の方向に成分を含まない部分を含み、
前記ノズルは、前記底部の、前記第２の法線を有する部分に設けられる、請求項１に記載のサイクロン。
【請求項５】
前記入口チャネルは前記混合物を受け入れるための入口と、前記円筒体の内部に開口する出口とを有し、
前記入口チャネルの底部の少なくとも一部は、前記円筒体に向かって前記底部に沿って移動する物質が、前記第１の方向に正の成分を有する方向に移動するように傾斜し、
好ましくは、
前記入口チャネルの底部は、前記入口チャネルの内部に面する第３の法線を有する部分を含み、
前記第３の法線は、前記第１の方向に第１の成分を有し、前記第２の方向に第２の成分を有し、
前記第１の成分及び前記第２の成分によって画定されるベクトルは、１３５～１７８°の第２の角度を形成する、請求項１に記載のサイクロン。
【請求項６】
前記ノズルは、前記気体の供給が前記サイクロンの円筒体の内部に向かう前記入口チャネルの底部上の物質の流れを促進するように、前記入口チャネルに気体を供給するように構成されている、請求項１に記載のサイクロン。
【請求項７】
前記第１の法線を有する、前記第１の壁の少なくとも一部に設けられる補助ノズルを含む、請求項２に記載のサイクロン。
【請求項８】
前記入口チャネルは、第２の方向に延在し、少なくとも前記第２の方向に前記混合物を前記円筒体へと供給するように構成され、前記第２の方向は前記第１の方向に対して垂直であり、
前記入口チャネルは、前記円筒体の内部に開口する出口を有し、該出口は、前記第２の方向が前記円筒体の接線方向と最大で４５°の第３の角度を形成する位置に配置され、該接線方向は前記出口の位置で画定される、請求項１に記載のサイクロン。
【請求項９】
前記入口チャネルの内部を制限する壁であって、該壁のうちの少なくとも第２の壁は前記円筒体に取り付けられる、壁を含み、
前記第２の壁の、前記円筒体に取り付けられる部分は第４の法線を有し、
前記円筒体は、前記第２の壁が前記円筒体に取り付けられる位置に接平面を画定し、
前記接平面は前記第４の法線を有し、
好ましくは、さらに、
前記入口チャネルは、前記円筒体の内部に開口する出口を含み、該出口は前記底部の一部を含み、前記出口は、前記底部の、前記出口によって構成される部分と前記接平面との間の距離が、前記底部の、前記出口によって構成される部分と、前記接平面に平行で且つ前記円筒体の中心軸を含む平面との間の距離より小さくなる位置に配置される、請求項１に記載のサイクロン。
【請求項１０】
前記入口チャネルは、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に前記混合物を前記円筒体へと供給するように延在し且つかつ構成され、第３の方向は前記第１の方向及び前記第２の方向に対して垂直であり、
前記入口チャネルの底部は、前記第３の方向において前記入口チャネルの実質的な中心にある、請求項３に記載のサイクロン。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解反応器、気体化反応器、循環流動床ボイラー及びバブリング流動床ボイラーを含むボイラー等の熱システムに関する。本発明は、そのようなシステムに適したサイクロンに関する。本発明は、固体物質と気体物質との混合物から固体物質を分離するのに適したサイクロンに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
サイクロンは、固体物質と気体物質との混合物から固体物質を分離するために一般的に用いられている。サイクロンは、循環流動床ボイラー等の熱システムで用いられ得る。一例として、特許文献１の図３には、とりわけ炉及びサイクロンを含む循環流動床ボイラーが開示されている。炉１１０及びサイクロン１２０を含む特許文献１の図３の要点は、本明細書の図１として再現されている。炉１１０内に存在する混合物Ｍは、入口チャネル２００を通ってサイクロン１２０に入り、サイクロン１２０内で固体物質Ｓと気体物質Ｇの両方が混合物Ｍから分離される。一般に、図１に示すように、重い固体（すなわち固体物質Ｓ）は遠心力によってサイクロン１２０の壁に集められ、重力によって下方に落下する。対照的に、気体物質Ｇはサイクロン１２０の上部から排出できる。
【０００３】
入口チャネル２００の底部には、図１に示すように、固体物質Ｓの一部を含む堆積物（heａp）９９０がしばしば蓄積されることがわかった。堆積物９９０にはいくつかのデメリットがある。先ず、システムの適切な機能を確保するために、堆積物９９０を時々除去する必要がある。堆積物９９０は非常に大きいことがあり（数立方メートル）、使用時には非常に高温（数百℃）になり得るため、堆積物９９０の除去は複雑な作業である。そのため、堆積物９９０を除去するには冷却する必要があり、これには数日かかり得る。さらに、冷却時に、堆積物９９０の材料は除去が困難な一体化した固体片に焼結され得る。次に、堆積物９９０の固体物質の密度は砂の密度と同程度、例えば、約２トン／立方メートルになり得る。堆積物９９０のサイズが数立方メートルである場合、堆積物９９０の形成によるシステムの重量増加に耐えるようにシステムを設計する際には、堆積物９９０の重量を考慮する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
欧州特許第１８３１６０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
少なくともこれらの理由から、とりわけ熱システムにおいてサイクロン１２０の入口チャネル２００で堆積物９９０が形成される傾向を低減する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、サイクロン１２０の入口チャネル２００に堆積物９９０が形成される傾向は、入口チャネル２００の底部２１０での固体物質Ｓの流れを高めるために入口チャネル２００に気体を供給するように構成された１つ以上のノズル２２０を入口チャネル２００の底部２１０に設けることによって低減できることを見出した。加えて、入口チャネルの形状は、入口チャネル２００の底部２１０に向かって先細りになるように設計され、入口チャネルは、それによって固体物質をノズル２２０に集める。
【０００７】
ノズルは、サイクロンの内部に向かう固体の流れを高めるように空気又は他の気体を吹き付けるように構成され得る。入口チャネル２００の底部２１０は、サイクロンの内部に向かう固体の流れを高めるように傾斜され得る。
【０００８】
本発明は、請求項１においてより具体的な用語で記載されている。好ましい実施形態は従属請求項に開示されている。これらの及び他の実施形態は明細書及び図面で説明されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は従来技術の循環流動床ボイラーを示す。
図２ａはサイクロンの第１の実施形態を示す。
図２ｂはサイクロンの第２の実施形態を示す。
図２ｃはサイクロンの第１の実施形態及びいくつかの方向を詳細に示す。
図３ａは、第１の実施形態に係るサイクロンの入口チャネルの第１の断面を示す。
図３ｂは、第２の実施形態に係るサイクロンの入口チャネルの第１の断面を示す。
図４ａは、図３ａの一部の方向及び寸法をより詳細に示す。
図４ｂは、図３ｂの一部の方向及び寸法をより詳細に示す。
図５ａ及び図５ｂは、実施形態、例えば第１の実施形態又は第２の実施形態に係るサイクロンの入口チャネルの断面を示し、断面は第１の断面に対して垂直である。
図６ａ～図６ｃは、実施形態、例えば第１の実施形態又は第２の実施形態に係るサイクロンの入口チャネルの断面を示し、断面は第１の断面に対して垂直である。
図７ａは、サイクロンの入口チャネルの第１の断面を示し、入口チャネルは、壁にもノズルが設けられており、それ以外は図３ａの第１の実施形態と実質的に同様である。
図７ｂは、サイクロンの入口チャネルの第１の断面を示し、入口チャネルは、壁にもノズルが設けられており、それ以外は図３ｂの第１の実施形態と実質的に同様である。
図８は、実施形態、例えば第１の実施形態又は第２の実施形態に係るサイクロンの入口チャネルの断面を示し、断面は第１の断面に対して垂直であり、角度はより詳細である。
図９ａ～図９ｄは、実施形態に係るサイクロンの入口チャネルの断面を示し、入口チャネルの壁はモルタルで覆われた伝熱管を含む。
図１０はサイクロンの入口チャネルを含むサイクロンの断面を示し、断面は実質的に水平である。
図１１は熱システムを示し、同じ気体（例えば空気）を反応器（例えば炉）及びサイクロンの入口チャネルのノズルの両方に供給する。
図１２は熱システムを示し、リサイクルされた気体をサイクロンの入口チャネルのノズルに供給する。リサイクルされた気体は、サイクロン内で混合物から分離されている。
【００１０】
図面において、方向Ｓｚは、典型的な使用において、下方に配置され、ＳｘはＳｚに対して垂直であり、典型的な使用において水平であり、入口チャネル内の混合物Ｍの流れの方向に実質的に平行であり、Ｓｙは、Ｓｘ及びＳｚの双方に対して垂直である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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