JPH0464889A - 流動床装置 - Google Patents

流動床装置

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JPH0464889A
JPH0464889A JP17459790A JP17459790A JPH0464889A JP H0464889 A JPH0464889 A JP H0464889A JP 17459790 A JP17459790 A JP 17459790A JP 17459790 A JP17459790 A JP 17459790A JP H0464889 A JPH0464889 A JP H0464889A
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gas
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pipes
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Shinji Matsuura
真司 松浦
Manabu Hayashi
学 林
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流動床改質炉等の流動床装置に係り、特にガス
分散部の構造を改良した流動床装置に関するものである
〔従来の技術〕
従来から流動床改質炉等の流動床装置のガス分散部は例
えば特開平1−290502号公報に示されるようにガ
ス分散板形式としたものが多く採用されている。このガ
ス分散板は例えば炉を横断させて仕切板を取付け、この
仕切板に多数のガス分散管を取付けて構成され、これに
より下部に位置する空気室と流動室が区画させる。そし
て、空気室から高温ガス(空気)がガス分散板の多数の
ガス分散管を通して流動室内へ供給され、流動室内で流
動床を形成させ、流動床でガス燃料等が流動燃焼される
。なお、ガス分散板に冷却管を付設することもある。
また、流動床改質炉において流動床中で燃焼させるガス
燃料の供給はガス分散板内の上下の仕切板間に形成され
たガス燃料供給通路からガス分散管内へその側壁に穿設
されたガス燃料導入口へ取り入れられ、ガス分散管によ
って空気室から導入される高温ガスとともに流動室内へ
導入される構成にされている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような分散板タイプでは例えば流動床の温度は9
00°C程度の高温であるので高温雰囲気に晒され、熱
膨張が大きい。このため、熱伸びを吸収する機構が複雑
になる。例えば、水冷管等の冷却装置を付設する必要が
ある。また、空気室と流動室のシール方法も困難である
また、前記のとおり、ガス燃料をガス分散板の燃料通路
から分散管のガス燃料導入口を通して供給する構造では
、流動床装置始動時の流動床の予熱時において、ガス燃
料は供給しないで、高温空気のみを供給するのであるが
、この場合に高温空気がガス燃料管内に逆流して入り込
む恐れがあり、ガス燃料を供給したときにガス分散板内
で燃焼し異常高温となり分散板を損なう恐れがある。
また、流動室内への高温空気とガス燃料の導入は同部位
から行われるので、ガス燃料が流動床中に充分に行き渡
らずに流動媒体とガス燃料との混合が思うほどに良好に
はならず、燃焼が充分に行われず、ガス燃料がフリーボ
ード部へ逃げやすくなる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり
、熱による伸びやガス分散部上下室のシール機構に対し
て特別な考慮は必要とせず、構造を簡単にできるガス分
散部とすることができ、ガス燃料を確実に流動床中に分
散させて供給することができる等した流動床装置を提供
することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、(1)炉の底部
に一端を炉へ固定され他端を自由端とした複数本の空気
管をほぼ等間隔で並置して設け、その各々の空気管の軸
線方向にほぼ等間隔で空気管から上方へ突出する多数の
空気分散管を設けた流動床装置としたものである。また
、(2)炉の底部に一端を炉へ固定され他端を自由端と
した複数本の空気管をほぼ等間隔で並置して設け、その
各々の空気管の軸線方向にほぼ等間隔で空気管から上方
へ突出する多数の空気分散管を設けると共に、前記空気
管の上部に空気管とほぼ平行にして一端を炉へ固定され
他端を自由端とした複数本のガス燃料管をほぼ等間隔に
並置して設け、前記空気分散管の間にそれぞれ位置させ
てガス燃料管から下方に突出する多数のガス燃料分散管
を設けた流動床装置としたものである。さらに、(3)
燃料ガス分散管の燃料ガス噴出口のレベルを空気分散管
の空気噴出口のレベルよりも下にした流動床装置とした
ものである。
〔作 用〕
請求項(1)の流動床装置では、炉の底部において空気
分散部が位置し、底部から流動室を形成可能であり、例
えば従来装置のように空気室と流動室との分離するため
のシール機構が必要でなくなる。
また、流動室の高温に対しては空気管自体が伸びること
により伸びを逃げる機構を省略される。これにより、ガ
ス分散部の構成が簡略化される。また、流動床装置自体
も高さが低いものとされてコンパクトに構成される。
請求項(2)の流動床装置では、上記作用に加えてさら
に、流動化兼燃焼用空気とガス燃料とが異なる部位から
、かつ、多数点から供給されるので流動床中にガス燃料
が充分に分散されて行き渡り、ガス燃料が特定部位から
フリーボード部ヘショートバスする現象が少なくなると
共に、ガス燃料と流動化兼燃焼用空気とが良く混合され
、燃焼率が高まる。
請求項(3)の流動床装置では、ガス燃料が流動化兼燃
焼用空気よりも下の位置から流動媒体中に噴出されるた
め、上記よりもさらに充分に流動床中にガス燃料が行き
渡り燃焼率が向上する。そして、運転開始時、流動床(
流動媒体)を予熱する時にガス燃料は送らずに高温空気
のみを空気管がら空気分散管を通してその空気噴出口か
ら流動室内へ送給する場合、この高温空気はガス燃料分
散管のガス燃料噴出口よりも高い位置(レベル)にある
空気分散管の空気噴出口から噴出されるため、ガス燃料
噴出口回りの流動媒体は流動化されておらず各粒子は静
止しているので、空気噴出口から噴出される高温ガスに
より流動化された流動媒体粒子によってガス燃料噴出口
が閉塞されるということがなく、予熱終了後のガス燃料
の供給が円滑に行われ装置が円滑に始動される。なお、
予熱時には流動媒体は空気分散管の空気噴出口よりも上
の部分は流動化されるが、これよりも下の部分であるガ
ス燃料噴出口の回り部分の流動媒体は流動化されてはお
らず静止床となっている。
〔実施例〕
以下、図面に基づき、本発明の詳細な説明する。
第1図および第2図は本発明の流動床装置としての流動
床改質炉の全体構成を示すものであり、第1図は縦断正
面図、第2図は第1図の■〜■線矢視断面図である。
両図において、10は炉体であり、流動室70内には炉
体10の炉底10a上にガス分散部20が設置され、そ
の上方の流動室70内にはガス分散部20と所定の距離
をおいて上下に複数本(本実施例では上下4段)の伝熱
管としての触媒管80が流動室70を横断して配置され
ている。ガス分散部20及びその所定高さ上方位置には
運転しないときには流動媒体が充填されている。流動室
70の上方のフリーボード70aには燃焼排ガス取出管
90が取付けられている。90aは排ガス排出管である
しかして、ガス分散部20は詳細を第3図および第4図
に示すように構成されている。なお、第3図は第1図の
■線矢視平面図でありガス分散部20の平面図、第4図
は第3図の■線矢視断面図である。
流動室70内において各々空気供給へラダ31から分岐
された複数本(本実施例では4本)の大径の空気管30
が炉底10a上に載置されて等間隔で配置されて取付け
られており、各々の空気管30は空気供給へラダ31側
の一端側を炉体10に固定され、他端側は自由端とされ
ている。なお、この自由端側は閉塞されている。そして
、それぞれの空気管30には、その軸線方向に等間隔で
多数の空気分散管40が上方へ突出されて取付けられて
いる。一方、各々の空気管30の上側には一端側をガス
燃料供給ヘッダ51から分岐され、前記空気管30より
も小径の複数本(本実施例では4本)のガス燃料管50
が前記空気分散管40の頭上に間隔をおいてスペーサ4
5に載置された状態で配置されて取付けられている。こ
の各々のガス燃料管50もヘッダ51側を炉体10に固
定され、他端側は自由端とされている。そして、各々の
ガス燃料管50には前記隣合う空気分散管40の間にそ
れぞれ位置されて多数のガス燃料分散管60が下方に向
けて突出されて取付けられている。
ここで空気分散管40およびガス燃料分散管60構造を
第5図乃至第8図に基づいて説明する。
なお、第5図は第4図の部分拡大図、第6図は第5図の
■線矢視平面図、第7図は第5図の■線矢視断面図、第
8図は第5図の■線矢視断面図である。
空気分散管40は、空気管30から分岐されて上方へ突
出されて取付けられた短管からなる内管41と、内管4
1の上端に取付けられた円板状の上部カバー板43と円
環状の下部カバー板44により取付けられた短管からな
る外管42で閉塞されて構成される環状室48、内管4
1上端部分に設けた環状室48への空気流出口46、こ
の空気流出口46よりも下部の位置で外管42に設けら
れた空気噴出口47から形成されている。この実施例で
は第7図にも示すように空気流出口46は内管41の相
対する位置に2箇所、空気噴出口47は空気流出口46
と位相をずらせて外管42に周方向に等間隔で4箇所設
けられている。適宜位置の空気分散管40には、その上
部カバー板43にガス燃料管50を載置するスペーサ4
5が取付けられている。
一方、ガス燃料分散管60はガス燃料管50に小孔63
を介して取付けられた小径管61とその=9= 1 〇− 下端のカバー板62および小径管61の下端部分の円周
2箇所に設けたガス燃料噴出口62で構成されている。
ガス燃料噴出口62は空気噴出口42よりも距離Hだけ
下方に位置されている。
このように構成された流動床改質炉の作動を説明する。
運転開始時にあっては流動室70の底部に流動媒体がガ
ス燃料管50と触媒管80との間にその上面を位置させ
て充填されて静止した状態となっている。そして、空気
ヘッダ31へ例えば900°Cの高温空気を供給すると
、この高温空気は空気ヘッダ31から複数に分岐した各
々の空気管30内に流入し、さらに空気管30に取付け
られた多数の空気分散管40へ流れ込み、その内管41
の上端部の空気流出口46から環状室48内へ流入する
。そして、環状室48内で下降しつつ左右に分かれ偏流
を防止されて外管42の空気噴出口47から流動室70
内へ排出され、流動媒体を流動化させて流動床を形成さ
せて流動媒体粒子を加熱することにより流動床の予熱作
用を行う。ごのような予熱作用は流動床温度が例えば6
00 ’Cに達するまで行われる。この予熱作用時には
空気分散管40の空気噴出口47が位置するレベルより
上方の流動媒体が流動化されており、それよりも下のレ
ベルにあるガス燃料分散管60のガス燃料噴出口62の
回りの流動媒体は静止しているので、この流動している
粒子に影響されてガス燃料噴出口62内へ粒子が進入し
て詰まることが防止される。このような予熱作用が終了
すると、ガス燃料へラダ51へ都市ガス等のガス燃料が
供給され、ガス燃料へラダ51から複数本分岐されたガ
ス燃料管50の各々にガス燃料が流入し、さらに多数の
ガス燃料分散管60内へそれぞれ流入し、そのガス燃料
噴出口62からガス燃料噴出口62回りの流動媒体中へ
供給される。そして、ガス燃料は前記のようにして予熱
されて高温状態となっている流動床により燃焼され、こ
れにより流動床温度はさらに上昇して所定の温度の例え
ば800〜900°Cに保たれる。
しかして、このガス燃料の流動床での燃焼において流動
化兼燃焼用空気とガス燃料とが異なる部位から、かつ、
多数点から供給されるので流動床中にガス燃料が充分に
分散されて行き渡り、ガス燃料が特定部位からフリーボ
ード部ヘシシートバスする現象が少なくなると共に、ガ
ス燃料と流動化兼燃焼用空気とが良く混合され、燃焼率
が高まる。また、このときガス燃料が流動化兼燃焼用空
気よりも下の位置から流動媒体中に噴出されるため、さ
らに充分に流動床中にガス燃料が均等に行き渡り燃焼率
が一層向上されると共に流動床が均等に加熱されること
となる。
このようにして形成された流動床は膨張して層高が高く
なっており、これが触媒管80に接触したりまたは触媒
管80が流動床により埋没されたりすることにより触媒
管80が均等に加熱され、下部供給管81から触媒管8
0内へ供給される例えば都市ガス等の炭化水素系燃料と
スチームとが触媒の作用で均等に加熱され、水素ガスや
一酸化炭素ガスにされて上段触媒管80の上部排出管8
2から取り出され、水素ガスは燃料電池等に利用れる。
燃焼排ガスはフリーボード70aを上昇し排ガス取出管
90へ吸引され排ガス排出管90aから取り出される。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明では、 請求項(1)のような構成とすることにより、高温によ
る熱伸びに対する配慮が必要でなくなり、ガス分散部の
構成を簡略化することができると共に、ガス分散部を炉
の底部に配置することにより流動床装置自体の高さを低
くできコンパクトに形成することができる。また、 請求項(2)のような構成とすることにより、上記効果
に加えて、ガス燃料が流動床の特定の部位からショート
バスしてフリーボード部へ逃げる確率が減少しガス燃料
と流動化兼燃焼用空気とが良好に混合されてガス燃料が
効率良(燃焼され、流動床を均等に加熱することができ
る。さらに、請求項(3)のような構成とすることによ
り、ガス燃料が流動化兼燃焼用空気よりも下の位置から
流動媒体中に噴出されるため、上記よりもさらに充分に
流動床中にガス燃料が行き渡り燃焼率が向上する。そし
て、運転開始時、流動床を予熱する時にガス燃料は送ら
ずに高温空気のみを空気管から空気分散管を通してその
空気噴出口から流動室内へ送給する場合に、空気分散管
の空気噴出口から噴出される高温ガスにより流動化され
た流動媒体粒子によってガス燃料噴出口が閉塞されると
いうことがなく、予熱終了後のガス燃料の供給を円滑に
行うことができ、装置を円滑に始動させることができる
【図面の簡単な説明】
図面はいずれも本発明の一実施例を示し、第1図および
第2図は本発明の流動床装置としての流動床改質炉の全
体構成を示すものであり、第1図は縦断正面図、第2図
は第1図の■〜■線矢視断面図、第3図は第1図の■線
矢視平面図でありガス分散部20の平面図、第4図は第
3図の■線矢視断面図、第5図は第4図の部分拡大図、
第6図は第5図の■線矢視平面図、第7図は第5図の■
線矢視断面図、第8図は第5図の■線矢視断面図である
。 10・・・炉体、 ・ガス分散部、30 気分散管、47・・ ス燃料管、60・・ ・ガス燃料噴出口、 ・触媒管、90・・

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)炉の底部に一端を炉へ固定され他端を自由端とし
    た複数本の空気管をほぼ等間隔で並置して設け、その各
    々の空気管の軸線方向にほぼ等間隔で空気管から上方へ
    突出する多数の空気分散管を設けたことを特徴とする流
    動床装置。
  2. (2)炉の底部に一端を炉へ固定され他端を自由端とし
    た複数本の空気管をほぼ等間隔で並置して設け、その各
    々の空気管の軸線方向にほぼ等間隔で空気管から上方へ
    突出する多数の空気分散管を設けると共に、前記空気管
    の上部に空気管とほぼ平行にして一端を炉へ固定され他
    端を自由端とした複数本のガス燃料管をほぼ等間隔に並
    置して設け、前記空気分散管の間にそれぞれ位置させて
    ガス燃料管から下方に突出する多数のガス燃料分散管を
    設けたことを特徴とする流動床装置。
  3. (3)燃料ガス分散管の燃料ガス噴出口のレベルを空気
    分散管の空気噴出口のレベルよりも下にしたことを特徴
    とする請求項(2)記載の流動床装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002107064A (ja) * 2000-09-27 2002-04-10 Asahi Tec Corp 熱風吹き込み型流動層炉及びこれを用いた熱処理装置
CN110207103A (zh) * 2019-04-15 2019-09-06 周应进 一种燃烧炉用热量控制装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6017680U (ja) * 1983-07-15 1985-02-06 株式会社 小松大太郎商会 釣針

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