JPH07136494A - 反応器内の高温ガスを冷却する方法および装置 - Google Patents

反応器内の高温ガスを冷却する方法および装置

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JPH07136494A
JPH07136494A JP6141873A JP14187394A JPH07136494A JP H07136494 A JPH07136494 A JP H07136494A JP 6141873 A JP6141873 A JP 6141873A JP 14187394 A JP14187394 A JP 14187394A JP H07136494 A JPH07136494 A JP H07136494A
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gas
solid particles
mixing chamber
reactor
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JP6141873A
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Kari Myoehaenen
ミョハネン カリ
Kim Westerlund
ウエステルンド キム
Kurt Westerlund
ウエステルンド クルト
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Original Assignee
Ahlstrom Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 動力消費量および伝熱面の磨耗を最小限にと
どめかつ冷却されるときに高温ガスが放出する熱エネル
ギを可能な限り効果的に利用することができる反応器内
の高温ガスを冷却する方法および装置を提供する。 【構成】 反応器１０はその下側部分に混合室１２と流
動床１１を囲む室とを備え、その中央部にライザー１４
を備え、その上側部分にガス出口１８を備え、かつ固体
粒子から熱を回収する伝熱面２７を備える。高温ガスは
混合室を通して反応器下側部分に導入される。混合室内
で、固体粒子が高温ガスを冷却するためにガスに供給さ
れる。固体粒子を含むガスが粒子分離器１７に送られ、
固体粒子の一部分がガスから分離され、流動床１１中に
流れる。浄化されかつ冷却されたガスは出口１８を経て
排出される。分離された固体粒子は反応器下側部分に戻
される。流動床１１からの冷却された固体粒子が高温ガ
スを冷却するために混合室１２に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は反応器の下側部分におい
て高温ガス入口と流動床を包囲する室とを備え、かつ該
反応器の上側部分においてライザーとガス出口とを備え
ている反応器内の高温ガスを冷却し、または利用する方
法および装置に関する。また、本発明は固体粒子を含む
冷却されたガスから固体粒子が分離され、そしてこれら
の分離された固体粒子が該固体粒子からの熱を回収する
ために反応器の下側部分に戻され、そして冷却されたガ
スが反応器からガス出口を経て排出される方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】流動床反
応器は溶融した成分および／または気化した成分および
／またはタール状粒子を含む高温ガスの冷却に適切に適
用可能である。ガス冷却器は、例えば、産業プラントか
らの排気ガスの冷却およびバイオマス、ピートまたは石
炭の部分的な酸化から発生したダスト、タールおよびそ
の他の凝縮成分を含むガスの乾式浄化に好適である。反
応器の中に導入された高温ガスは固体粒子を混合するこ
とにより効率的に冷却され、このような固体粒子は反応
器内で予め冷却されている。
【０００３】フィンランド特許第６４９９７号明細書に
は、循環流動床反応器内での高温ガスの冷却が教示され
ている。この特許においては、高温ガスが流動化ガスと
して反応器の混合室の中に送られ、混合室内でガスは多
量の固体粒子、すなわち、流動床材料と接触するときに
効率的に冷却される。固体粒子はガスの流れによりライ
ザーを通して反応器の上側部分の中に運ばれ、該上側部
分において、固体粒子が分離され、その後、混合室内の
流動床に戻される。ライザーにおいては、固体粒子を搬
送するガスの流れが伝熱面により冷却される。
【０００４】しかしながら、上記の方法の欠点は冷却さ
れる高温ガスが多量の固体粒子を流動化しなければなら
ず、それにより高い動力が必要になる。そのうえ、特
に、塩素を含有するガスは高温の状態において腐食をひ
き起こし、それゆえに、通常、ライザーの伝熱面におい
て水蒸気を高温まで過熱することが不可能であるのに対
して、ＳＯ3 は低温において伝熱面に関する諸問題をひ
き起こすことがある。
【０００５】上記の方法においては、ライザー内での固
体およびガスの流れが早いので、ライザーが伝熱面とし
て当然の場所と考えられる。しかしながら、このガスの
流れはライザーにおける伝熱面、特にライザー内に配置
された熱交換器の下側部分の磨耗をひき起こすことがあ
る。磨耗は伝熱面に対するガスに連行するダストの高い
衝突速度に起因している。
【０００６】フィンランド特許出願第９１３４１６号明
細書には、定置型流動床、すなわち、いわゆる泡立ち流
動床（ｂｕｂｂｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ ｂｅ
ｄ）内での高温のプロセスガスの冷却が例示されてい
る。この特許出願においては、反応器の中に流れる高温
ガスには、固体粒子が泡立ち流動床からオーバフローと
して供給される。ガスおよびそれに連行する固体粒子は
泡立ち流動床の上方に配置された集塵室の中に流れ、ガ
スの流量が減少するときに、固体粒子が集塵室から泡立
ち流動床の表面上に落下して戻る。この泡立ち流動床お
よび集塵室の上方に配置されたガスライザーは伝熱面を
備えている。
【０００７】上記の構成においては、泡立ち流動床の表
面上に落下した固体粒子はその表面に沿ってオーバフロ
ー箇所まで迅速に運ばれ、オーバフロー箇所において、
固体粒子は直ちに集塵室において終了する再循環作用を
うける。従って、流動床の上方において、高温の粒子の
別個の「表面循環」が発生する。これらの粒子は、伝熱
面に近い流動床内に奥深く配置されている粒子を「表面
循環」している粒子と効果的に混合させることができな
いので、流動床において効果的に冷却されない。
【０００８】フィンランド特許出願第９１３４１６号明
細書に記載の構成においては、例えば、上記の「表面循
環」の作用のために、ガスの十分に効果的でありかつ迅
速な冷却を行うことができない。また、ガスの効率的な
冷却を行うことが可能である程度に濃厚な粒子サスペン
ションがガス入口ダクト内に発生しない。従って、ある
場合には、反応器に流れる高温のガスが高過ぎる温度で
伝熱面に入るときに、ガスが伝熱面を汚しかつ閉塞する
ことがある。もしも高温のガスが伝熱面と接触するまで
に十分に冷却されなければ、不純物が通常意図されてい
るように循環している多量の（ｍａｓｓ）粒子に付着し
ないで、これらの表面上に相応して凝縮し、または付着
する。従って、従来技術には、解決すべき多くの問題が
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は固体材料
を高温ガスにより処理する場合に上記の方法および装置
と比較して改良された高温ガスを冷却し、または利用す
る方法および装置を提供することにある。
【００１０】特に、本発明の一つの目的は動力消費量お
よび伝熱面の磨耗を最小限にとどめる方法および装置を
提供することにある。
【００１１】本発明のさらに一つの目的は高温ガスが冷
却されるときに高温ガスから放出される熱エネルギを、
例えば、過熱蒸気を発生させるために、腐食の実質的な
おそれを伴うことなく、可能な限り効果的に利用するこ
とができる方法および装置を提供することにある。
【００１２】本発明のさらに一つの目的はガス中に含有
された成分、例えば、塩素により生ずる伝熱面の腐食を
実質的に減少させかつ高温ガスが冷却されるときに高温
ガスにより放出される熱エネルギを、例えば、過熱蒸気
を発生するためにさらに効果的に利用するための方法お
よび装置を提供することにある。
【００１３】本発明のさらに一つの目的はガスを迅速に
かつ効果的に冷却する方法および装置を提供することに
ある。
【００１４】上記の目的を達成するために、流動床反応
器内の高温ガスを冷却するための本発明の方法の特徴は
反応器の上側部分と作用する関係に連絡するように配置
された粒子分離器内のガスからガスに連行した粒子が分
離され、かつ反応器の下側部分が流動床が維持される混
合室を備えていることにある。
【００１５】それに対応して、泡立ち流動床反応器内の
高温ガスを冷却するための本発明の装置の特徴はこの反
応器がガスに固体粒子を混合させるためにライザーの下
方の反応器の下側部分に配置された混合室と、少なくと
も１個の粒子分離器と、粒子分離器内で分離された固体
粒子を反応器の下側部分に戻すための少なくとも１個の
リターンダクトと、流動床に配置された伝熱面とを備え
ていることにある。
【００１６】本発明の好ましい一実施例によれば、固体
粒子は、好ましくは、流動床から該流動床の下側部分に
配置された固体粒子用開口部を通して混合室と流動床と
の間の壁部において混合室内のガスの流れの中に搬送さ
れる。流動床内の静圧がより高いために、固体材料を開
口部を通して高温の混合室の中に自動的に流入させるこ
とができるが、固体材料の流れを流動化ガスを開口部の
中に送ることにより調整することができる。この流動化
ガスの送入は固体材料の流れの方向に逆らう混合室から
流動床へのガスの流れを阻止する。このようにして、固
体粒子の流れを調整することができる。
【００１７】本発明による反応器においては、高温ガス
はガスに冷却された固体粒子を混合させることにより混
合室において直ちに実質的により低い温度に冷却され、
それによりガスが冷却され、そして固体粒子が相応して
加熱される。本発明は、ガスの冷却に使用する以外に、
固体材料が高温ガスにより加熱され、またはその他の方
法で処理される、例えば、石灰を高温ガスにより加熱す
るプロセスに使用することができる。
【００１８】また、本発明の好ましい一実施例による反
応器においては、混合室およびライザーを冷却される表
面に構成することにより、ガスを冷却することができ
る。固体粒子は粒子分離器内でガスから分離される。固
体粒子は、濃厚なサスペンションとして、所望されれ
ば、ほとんどプラグ流れ（ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ）として
リターンダクトを経て反応器の下側部分に戻るように搬
送される。リターンダクト内には、加熱された固体粒子
により放出された熱エネルギを回収するための熱回収面
が配置されることが好ましい。本発明によれば、固体粒
子は反応器の下側部分の混合室内の冷却しようとするガ
スの中に戻される。リターンダクトには、固体粒子を混
合室および流動床に戻すための装置が配置されることが
好ましい。
【００１９】循環する固体粒子の流れを適切に制御する
ことにより、制御性が改良され、かつプロセスの反応速
度が増大する。そのうえ、循環する流動床が反応器の表
面を清浄な状態に維持し、閉塞が発生しないことを保証
し、それにより固体粒子の冷却が確実に行われていると
きにガスの冷却が常に確実に行われる。
【００２０】リターンダクトは伝熱面として好ましい場
所である。その理由は、リターンダクトにおける粒子の
密度が比較的に高く、これが熱伝達のために有益である
からである。また、伝熱面を閉塞する可能性がある溶融
した成分または凝縮する成分を含む高温のガスがリター
ンダクトの中に流入しない。
【００２１】また、伝熱面はガスの流れが遅く、それに
より伝熱面の耐久性のために好ましい流動床自体内に配
置することができる。また、好ましい状態を付与するガ
ス、例えば、無腐食性物質を含む不活性ガス、空気、ま
たはその他のガスを流動床に流動化ガスとして供給する
ことができる。また、粒子密度が高いために、熱交換が
効果的である。
【００２２】本発明による方法および装置により、固体
材料と高温ガスとの効果的な混合を行うことができ、そ
の結果ガスから固体材料への効果的な熱交換を行うこと
ができる。そのうえ、本発明による方法および装置はガ
ス冷却器の伝熱面の磨耗を最小限度にとどめる簡単な装
置を提供する。また、同時に、従来使用されたその他の
構成と比較して、動力消費量を低減することができる。
そのうえ、本発明による構成においては、ガスにより放
出される熱エネルギが、例えば、過熱蒸気の発生のため
に使用することにより適切に利用される。
【００２３】
【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照してさらに
詳細に説明する。図１は高温のプロセスガスを冷却し、
または利用するための反応器１０を例示している。反応
器１０はその下側部分に室を備えている。この室は開口
した頂部を有し、かつ泡立ち流動床を備えている。この
室の内部には、混合室１２が設けられている。混合室１
２は開口した頂部を有し、かつ該混合室を流動床１１か
ら分離する壁部１３により実質的に形成されている。混
合室１２は高温ガスが送入される上方に広がる下側部分
を有している。混合室１２の壁部１３は熱を回収するた
めの冷却パネルとして構成することができる。この流動
床反応器は環状または長方形の形状に形成することがで
きる。前者の場合には、流動床が好ましくは混合室１２
を包囲し、そして後者の場合には、流動床１１が長方形
の混合室１２の少なくとも１個の壁部１３と隣接して配
置されている。図１の構成においては、混合室１２は流
動床１１により包囲されている。
【００２４】混合室１２の上方にかつ流動床１１の部分
的に上方には、予備分離室３０が配置されている。予備
分離室３０の底部の横断面は混合室１２の横断面よりも
大きく形成されている。予備分離室３０の上方には、ラ
イザー１４が配置されている。ライザー１４は冷却パネ
ル１５により形成されることが好ましい。ライザー１４
の上側部分は開口部１６を備えている。開口部１６はラ
イザー１４を該ライザーと構造的に一体に構成された粒
子分離器１７と連絡する。
【００２５】粒子分離器１７はライザー１４の上側部分
と隣接して配置され、ライザー１４の壁部１５が粒子分
離器１７の壁面の一部分を構成することが好ましい。粒
子分離器１７はガス出口１８および入口開口部１６が各
々の出口に対して渦流を発生するサイクロン分離器であ
ることが好ましい。粒子分離器１７の下側部分２０はリ
ターンダクト２１と連絡している。リターンダクト２１
は、図１によれば、固体粒子の流れを部分的な流れに分
配する装置２２を備えている。固体粒子は混合室１２に
戻される。リターンダクト２１が粒子分離器１７を流動
床１１に接続することが好ましい。リターンダクト２１
がライザー１４の下側部分と接続するスロット形のダク
トを形成することが好ましく、そして予備分離室３０ま
たはライザー２１の壁部１５がリターンダクト２１の壁
部を構成することが好ましい。粒子分離器１７の外壁部
２３、リターンダクト２１の外壁部２４および流動床１
１の外壁部２５のすべては、同一の構造、例えば、膜パ
ネルに構成することができる。
【００２６】リターンダクト２１が伝熱面２６を備えて
いることが好ましい。また、流動床１１が伝熱面２７を
備えていることが好ましい。
【００２７】この反応器は高温ガスが反応器の下側部分
の中に導入され、この高温ガスが混合室１２内に配置さ
れた流動床１１の冷却された固体粒子と混合されるよう
に機能する。この高温ガスは固体粒子に熱エネルギを放
出することにより非常に迅速に冷却され、そして短時間
でこのプロセスの進行を妨害する成分、例えば、タール
がもはやプロセスの進行に悪影響を及ぼさないような温
度レベルに達する。
【００２８】ガスおよびそれに連行する固体粒子は予備
分離室３０の中にサスペンションとして上方に流れる。
予備分離室３０の横断面は混合室１２の横断面よりも大
きく形成されている。それゆえに、ガスに連行して上方
に流れる固体粒子の一部分は速度を失って、重力により
流動床１１に中に流れ始める。ガスサスペンションはラ
イザー１４を通して流れ、ライザー１４の上側部分から
開口部１６を経て粒子分離器１７の中に流入し、粒子分
離器１７において、ガスから固体粒子が分離される。浄
化されかつ冷却されたガスは出口１８を経て反応器外に
排出される。必要に応じて、１個またはそれ以上の粒子
分離器を設けることができる。
【００２９】分離された固体粒子はリターンダクト２１
内を重力により下方に流れる。固体粒子は、熱交換器２
６または反応器構造体の壁部に配置された熱交換器（図
示せず）に熱エネルギの一部分を放出するときに冷却さ
れる。図１の構成においては、冷却された固体粒子は混
合室１２に戻されるが、固体粒子の一部分は粒子分離器
１７からリターンダクト２１を通って流動床１１にも搬
送することができる。
【００３０】流動床１１においては、流動化空気または
流動化ガスを装置３１を通して流動床１１の中に導くこ
とにより、熱伝達に関する適切な流動化が維持される。
流動床から例えば腐食をひき起こす状態を排除するため
に好適な流動化ガスを選択することにより、流動床内の
伝熱面に好ましい状態を付与することができる。この流
動化ガスとしては、例えば、不活性ガス、浄化されたプ
ロセスガス、または空気を使用することができる。反応
器内の固体粒子の量は必要に応じて粒子を添加し、また
は除去することにより調節することができる。固体粒子
は流動床１１の下側部分から壁部１３に配置された装置
２８を通して混合室１２の中に搬送される。この搬送力
は流動床１１と混合室１２との間に主に作用する圧力差
である。固体粒子の移動は装置２８にガスを供給する
か、または流動床を流動化して、それにより固体粒子の
運動を強化することにより調節することができる。混合
室１２の中に流れる固体粒子は直ちに混合室１２内の流
動床１１および高温ガスと混合され、そして固体粒子の
一部分が高温ガスと共にライザー１４の中に運ばれる。
従って、混合室１２内には、また、ガス入口の上方に発
生したガスおよび粒子のサスペンションの実質的に垂直
の流れと、それと平行にかつガス入口に向かう混合室１
２の壁部１３に沿って移動する粒子の流れとを含む流動
床が形成される。
【００３１】反応器１０およびその本質的な部分が環状
または円形の横断面の形状を有する図１に示した構成は
反応器構造体を正方形または長方形に構成することを可
能にする。その場合には、高温ガスの混合室１２の横断
面は細長いスロットの形状を有している。それに対応し
て、ライザー１４の横断面は長方形の形状を有し、そし
て流動床１１は二つの室に形成されている。これらの二
つの室は実質的に長方形の混合室１２と同じ長さを有し
かつ該混合室の両側に配置されている。この実施例にお
いては、粒子分離器１７もまた長方形の横断面を有し、
そしてライザー１４と平行でありかつライザー１４の両
側に配置されている。
【００３２】図２および図３は高温のプロセスガスを冷
却し、または利用するための反応器２１０を例示してい
る。反応器２１０はその下側部分に室を備えている。こ
の室は開口した頂部を有し、かつ図３の側面図に示すよ
うに、泡立ち流動床２１１、３１１を備えている。この
室の内部には、混合室２１２、３１２が設けられてい
る。混合室２１２、３１２は開口した頂部を有し、かつ
室２１１、３１１から混合室２１２、３１２を分離する
壁部２１３、３１３により実質的に形成されている。こ
の混合室は高温ガスが送入される上方に広がる下側部分
を有している。混合室の壁部２１３、３１３は熱を回収
するための冷却パネルとして構成することができる。こ
の流動床反応器は傾斜した形状を有し、そして流動床２
１１、３１１は長方形の混合室の少なくとも１個の壁部
３１３と隣接して配置されることが好ましい。
【００３３】ライザー２１４の上側部分は開口部２１６
を備えている。開口部２１６はライザー２１４を該ライ
ザーと構造的に一体に構成された粒子分離器２１７と連
絡する。粒子分離器２１７はライザー２１４の上側部分
と隣接して配置されている。粒子分離器２１７の下側部
分２２０はリターンダクト２２１と連絡している。リタ
ーンダクト２２１は、図２によれば、固体粒子の流れを
部分的な流れに分配する装置２２２を備えている。固体
粒子は混合室２１２に戻される。リターンダクト２２１
が粒子分離器２１７を流動床２１１とも接続することが
好ましい。
【００３４】リターンダクト２２１が伝熱面２２６を備
えていることが好ましい。また、流動床２１１が伝熱面
２２６、３２６を備えていることが好ましい。本発明に
よれば、ガス混合室は長方形の横断面形状を有すること
ができる。混合室の少なくとも二つの対向した壁部は下
部から上部に向かう方向に見たときに外方に傾斜してお
り、それにより泡立ち流動床は開口した頂部を有しかつ
混合室と隣接して配置された細長い室内に配置されるこ
とが好ましい。この混合室は、その実質的に垂直の壁部
が固体材料のための１個または複数個の入口を備えるよ
うに、実質的に４個の壁部により形成することができ
る。この泡立ち流動床２１１が固体粒子を流動床から入
口開口部を経て混合室の中に搬送する装置２２８を備え
ていることが好ましい。
【００３５】図２および図３に示した反応器は図１に示
した反応器と同様に機能する。高温ガスが反応器の下側
部分の中に導入される。この高温ガスが混合室２１２、
３１２内の冷却された固体粒子と混合される。この高温
ガスは固体粒子に熱エネルギを放出することにより非常
に迅速に冷却され、短時間で、このプロセスの進行を妨
害する成分、例えばタールがもはやこのプロセスの進行
に悪影響を及ぼさないような温度レベルに達する。
【００３６】ガスおよびそれに連行する固体粒子は予備
分離部分２３１の中にサスペンションとして上方に流れ
る。予備分離部分２３１の横断面は混合室２１２の横断
面よりも大きく形成されている。それゆえに、ガスに連
行して上方に流れる固体粒子の一部分は速度を失って、
重力により流動床２１１、３１１の中に流れ始める。こ
のガスサスペンションはライザー２１４を通して流れ、
そしてその上側部分から開口部２１６を通して粒子分離
器２１７の中に流れ、該粒子分離器において、ガスから
固体粒子が分離される。浄化されかつ冷却されたガスは
出口２１８を通して反応器外に導かれる。
【００３７】分離された固体粒子はリターンダクト２２
１内を重力により下方に流れる。固体粒子はそれらの熱
エネルギの一部分を熱交換器２２６または反応器構造体
の壁部に配置された熱交換器（図示せず）に放出すると
きに冷却される。図２および図３の構成においては、冷
却された固体粒子は混合室２１２に戻されるが、固体粒
子の一部分は粒子分離器２１７からリターンダクト２２
１を通して搬送し、装置２２２により流動床２１１、３
１１の中に導くことができる。固体材料がリターンダク
ト２２１から開口部３３０を経て流動床の中に、そして
開口部２２９、３２９を経て混合室２１２の中に導入さ
れる。開口部２２９、３２９は簡単に図示するために円
形の形態に示してある。
【００３８】流動床２１１内には、流動化空気または流
動化ガスを装置３２７を通して流動床２１１の中に導く
ことにより熱伝達について適切な流動化が維持される。
流動床２１１、３１１の下側部分から、固体粒子が壁部
２１３、３１３に配置された装置３２８を通して混合室
３１２の中に搬送される。固体粒子の一部分は装置３３
１によりプロセス外に取り出すことができる。その後、
新しい材料がこのプロセスに搬入され、例えば、リター
ンダクト（図示せず）に搬入される。固体粒子を混合室
３１２の中に導入する搬送力は、好ましくは、流動床２
１１、３１１と混合室２１２、３１２との間に主に作用
する圧力差である。装置３２８が固体粒子の流れを調節
する装置として作用し、かつ混合室から流動床中へのガ
スの流れを阻止するループシールとして作用することが
好ましい。混合室中に流入する粒子は高温ガスが導入さ
れる流動床と直ちに混合される。固体粒子は、混合室２
１２、３１２から高温ガスにより予備分離室２３１の中
に搬送され、固体粒子の一部分はさらにライザー２１４
の中に流入する。
【００３９】この流動床はいくつかの別個の床、すなわ
ち、部分床に分割することができ、それにより異なる部
分床において異なる温度で操作を行うことができる。従
って、一つの部分床は、例えば、過熱面と、例えば６０
０℃の高い床温度とを有することができ、また別の部分
床は、例えば、気化面と、例えば３５０℃のより低い床
温度とを有することができる。
【００４０】ライザー２１４はその自由な流れの横断面
が予備分離室２３１の横断面よりも小さくなるように構
成されることが好ましい。このライザーは流れダクトの
横断面が予備分離２３１の横断面よりも小さくなるよう
に簡単に構成することができ、または別の態様として、
ライザーが伝熱面２３２を備えるように構成することが
できる。伝熱面２３２はダクト内のスペースを消費し、
それにより実際の流れの横断面がより小さくなる。
【００４１】また、ライザー１４、２１４はガスおよび
固体粒子のサスペンションが熱媒体、例えば、空気によ
り包囲される実質的に垂直のダクト、すなわち、管内を
流れるようないわゆる煙管型に構成することができる。
【００４２】本発明を上記の例に限定することを意図し
ておらず、それと反対に特許請求の範囲に記載の本発明
の範囲内で異なる変型に適用することが意図されてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による反応器の構成を例示した略図。
【図２】本発明による第２反応器の構成を例示した略
図。
【図３】図２の下側部分の側面を示した略図。
【符号の説明】
１０ 反応器 １１ 流動床 １２ 混合室 １３ 壁部 １４ ライザー １６ 開口部 １７ 粒子分離器 １８ ガス出口 ２１ リターンダクト ２６ 熱交換器 ２７ 伝熱面 ２８ 固体粒子搬送装置 ３０ 予備分離室 ２１０ 反応器 ２１１ 流動床 ３１１ 流動床 ２１２ 混合室 ３１２ 混合室 ２１３ 壁部 ３１３ 壁部 ２１４ ライザー ２１６ 開口部 ２１７ 粒子分離器 ２１８ ガス出口 ２２１ リターンダクト ２２６ 伝熱面 ３２６ 伝熱面 ２２８ 固体粒子搬送装置 ３２８ 固体粒子搬送装置 ２３１ 予備分離室

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反応器（１０、２１０）の下側部分にお
    いて高温ガス入口ダクトと流動床（１１、２１１、３１
    １）を包囲する室とを備え、かつ該反応器の上側部分に
    おいてライザー（１４、２１４）とガス出口（１８、２
    １８）とを備えている反応器内の高温ガスを冷却する方
    法であって、 高温ガスが反応器の下側部分の中に導入され、 泡立ち流動床（１１、２１１、３１１）からの固体粒子
    が流入する高温ガスを冷却するために高温ガスの中に導
    入され、 予備分離室内の固体粒子を含む冷却されたガスから固体
    粒子が分離され、そして固体粒子が流動床に戻され、 流動床（１１、２１１、３１１）内の固体粒子から熱が
    回収され、 ガスが反応器の上側部分からガス出口（１８、２１８）
    を経て排出される方法において、 反応器の上側部分と作用する関係に連絡するように配置
    された粒子分離器（１７、２１７）内のガスからガスに
    連行した固体粒子が分離され、 反応器の下側部分が流動床が維持される混合室を備えて
    いることを特徴とする反応器内の高温ガスを冷却する方
    法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、混合室
    内に維持される流動床の温度が混合室の中に導入される
    高温ガスの温度よりも低いレベルに調整されることを特
    徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、流動床
    の温度よりも低い温度に保たれた固体粒子を流動床の中
    に搬入することにより混合室内に維持される流動床の温
    度が混合室の中に導入される高温ガスの温度よりも低い
    レベルに調整されることを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の方法において、粒子分
    離器（１７、２１７）内で分離された固体粒子が冷却さ
    れ、そして反応器の入口ダクトと接続するように配置さ
    れた混合室（１２、２１２、３１２）の中にリターンダ
    クト（２１、２２１）を通して戻されることを特徴とす
    る方法。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法において、ガスの
    流れがライザーから少なくとも１個の粒子分離器の中に
    流れ、分離された固体粒子が粒子分離器から少なくとも
    １個のリターンダクトを経て戻されることを特徴とする
    方法。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の方法において、固体粒
    子が流動床の下側部分から流動床と混合室との間の壁部
    に配置された装置を通して高温ガスの中に導入されるこ
    とを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の方法において、該装置
    が固体粒子の流れのためのループシールおよび／または
    調節装置として作用することを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の方法において、固体粒
    子がリターンダクト内に配置された伝熱面において冷却
    されることを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載の方法において、固体粒
    子が泡立ち流動床の伝熱面において冷却されることを特
    徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載の方法において、固体
    粒子を含むガスがライザーの伝熱面において冷却される
    ことを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１に記載の方法において、固体
    粒子を含むガスが混合室の壁構造体の伝熱面において冷
    却されることを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載の方法において、高温
    ガスが反応器の混合室の中に導入されて、混合室内に流
    動床が形成され、該流動床がガス入口の上方に発生した
    ガスおよび粒子のサスペンションの実質的に垂直の流れ
    と、前記の流れに平行な混合室の壁部に沿って流れる粒
    子の流れとを含むことを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１に記載の方法において、粒子
    分離器内で分離された固体粒子の一部分が流動床に戻さ
    れることを特徴とする方法。
  14. 【請求項１４】 反応器（１０、２１０）の下側部分に
    おいて高温ガス入口ダクトと泡立ち流動床（１１、２１
    １、３１１）を包囲する室とを備え、該反応器の中央部
    分においてライザー（１４、２１４）を備え、かつ該反
    応器の上側部分においてガス出口（１８、２１８）を備
    えている反応器内の高温ガスを冷却する装置において、 流動床の上方に配置された予備分離室（３０、２３１）
    と、 ガスに固体粒子を混合させるためにライザーの下方の反
    応器の下側部分に配置された混合室（１１）と、 少なくとも１個の粒子分離器（１７、２１７）と、 粒子分離器（１７、２１７）内で分離された固体粒子を
    反応器の下側部分に戻すための少なくとも１個のリター
    ンダクト（２１、２２１）と、 流動床に配置された伝熱面（２７、２２７）とを備えて
    いることを特徴とする反応器内の高温ガスを冷却する装
    置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の装置において、固
    体粒子を泡立ち流動床（１１、２１１、３１１）の下側
    部分から混合室（１２、２１２、３１２）の中に搬送す
    る装置（２８、３２８）を備えていることを特徴とする
    装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１４に記載の装置において、混
    合室（１２、２１２、３１２）の横断面が少なくとも部
    分的に上方に広がっていることを特徴とする装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１４に記載の装置において、混
    合室が円錐形であることを特徴とする装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１４に記載の装置において、泡
    立ち流動床（１１）を備えた室の上側部分が開口したバ
    ットの形状を有することを特徴とする装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１４に記載の装置において、泡
    立ち流動床（１１）が混合室を包囲する環状の室内に配
    置されていることを特徴とする装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１４に記載の装置において、固
    体粒子のためのリターンダクト（２１）が狭いスロット
    形のスペースを形成していることを特徴とする装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１４に記載の装置において、リ
    ターンダクト（２１）がライザーと一体に構成され、そ
    れによりライザーの壁部がリターンダクトの壁部の一部
    分を構成していることを特徴とする装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１４に記載の装置において、リ
    ターンダクトが伝熱面（２６）を備えていることを特徴
    とする装置。
  23. 【請求項２３】 請求項１４に記載の装置において、リ
    ターンダクトが固体材料を混合室または流動床のいずれ
    かに搬送する装置（２２、２２２）を備えていることを
    特徴とする装置。
  24. 【請求項２４】 請求項１４に記載の装置において、ガ
    ス混合室（３１２）が長方形の形状を有し、該混合室の
    二つの対向した壁部の少なくとも一方が下部から上部に
    向かって見たときに外方に傾斜しており、かつ泡立ち流
    動床（３１１）が開口した頂部を有しかつ混合室と隣接
    して配置された細長い室内に配置されていることを特徴
    とする装置。
  25. 【請求項２５】 請求項１４に記載の装置において、泡
    立ち流動床が固体粒子を該流動床から開口部を通して混
    合室の中に搬送するガスにより調整される装置（２８、
    ２２８、３２８）を備えていることを特徴とする装置。
  26. 【請求項２６】 請求項１４に記載の装置において、流
    動床と混合室との間の壁部が高温ガスからの熱を回収す
    るための伝熱面を備えていることを特徴とする装置。
  27. 【請求項２７】 請求項１４に記載の装置において、粒
    子分離器（１７、２１７）がライザーの上側部分に配置
    され、かつ共通の壁構造体によりライザー（１４）と接
    続されていることを特徴とする装置。
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