JPH09512858A - 流動床反応器装置の操作方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 第一サイクロン分離器より下流に、冷却器表面を有するガス冷却器を有する流動床反応器装置において、冷却表面を、床粒子で、冷却表面から付着物を機械的に除去してそれら冷却表面を清浄にするのに充分な濃度の床粒子を、冷却中又はその直前のガス中に導入することにより清浄にする。次にそれら粒子を冷却器より下流で第二分離器により除去し、第二分離器より分離された床粒子を流動床反応器へ、冷却器の所又はその直前で戻し、冷却器を行うために再び用いることができる。冷却は時間間隔を開けてのみ行う（例えば、周期的又は間欠的に行う）か、又は連続的に行なってもよい。間欠的に行う場合、第一分離器の作動効率は、流体流又は固体物質を第一分離器内の渦巻き流中へ導入し、その結果冷却器のクリーニングを行うのに充分な数及び大きさの粒子が第一分離器を通過するようにすることにより低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】 流動床反応器装置の操作方法及び装置 〔技術分野〕 流動床反応器、特に循環流動床反応器は、燃料材料の燃焼及びガス化のような 非常に多種類の反応を行うのに極めて有用である。ガス化は燃料材料のエネルギ ーを一層有用な形へ転化する魅力的な方法であり、燃焼性ガスを生ずる。或は反 応器中での燃料の燃焼により水蒸気タービンを駆動するための水蒸気を生成させ ることができる。しかし、多くの状況下で、反応器から排出されるガス（例えば 、燃料生成物ガス）は、タール状凝縮性化合物のような望ましくない物質を含む ことがある。これらの物質は或る温度よりも低くなると粘着性になり、従って、 それを取り巻く表面、特にガス冷却装置の表面に付着或は蓄積する傾向がある。 流動床による固体燃料材料のガス化は、米国特許第４，０１７，２７２号及び 第４，０５７，４０２号明細書に論じられている。ガス化方法は、一般に次の反 応を特徴とすると言われている： Ｃ＋Ｏ₂ ＝ＣＯ₂ （発熱） Ｃ＋0.5 Ｏ₂ ＝ＣＯ （発熱） Ｃ＋ＣＯ₂ ＝２ＣＯ （吸熱） Ｃ＋Ｈ₂Ｏ ＝ＣＯ＋Ｈ₂ （吸熱） Ｃ＋２Ｈ₂Ｏ ＝ＣＯ₂＋２Ｈ₂ （吸熱） Ｃ＋２Ｈ₂ ＝ＣＨ₄ （発熱） 生成物ガスは、通常ガスが冷却された時問題を起こす物質、即ち、冷却した時 粘稠性になる化合物（例えば、タール）を含んでいる。これらの存在は生成物ガ スを冷却した時にガス冷却器の熱移動表面に付着又は蓄積することにより問題を 生ずる。ガス冷却表面が汚染する問題は、米国特許第４，４１２，８４８号及び 第４，９３６，８７２号明細書の場合のように、直接熱移動装置を用いることに よって取扱われている。これらの特許では、生成物ガスを流動床ガス冷却器へ送 り、汚染性成分を流動床の粒子によって捕捉している。 しかし、上で述べたような別の流動床を使用することは、問題の理想的な解決 方法とは言えない。なぜなら、その付加的床が場所を使い、異なった部品の架設 及び保守を必要とし、それが経費を許容出来ないものにすることがある。しかし 、間接的なレキュペレーター(recuperator)熱交換器を用いることも廃棄ガス汚 染問題により許容出来ないことが判明している。上記汚染問題は、加圧条件下、 例えば、約２〜５０バールの超高圧下では特にひどくなる。そのような加圧条件 下では、慣用的水蒸気煤ブロアーは適切には作動しない。上で指摘したような問 題はガス化中単独で存在するのみならず、流動床で数多くの異なった種類の燃料 の燃焼中でも存在する。例えば、褐炭を燃焼した時、煙道ガスはアルカリ物質を 含み、それが冷却表面に凝縮し、それらの表面に蓄積し、それらを汚染し、取り 巻く表面の腐食を起こす。特に都市廃棄物又はスラッジを燃焼した時にも問題が 起きる。 本発明により、ガス冷却表面にガス粒子が付着する問題（それにより汚染及び 恐らく腐食する問題）を解決する方法及び装置が与えられる。本発明は、簡単で あるが効果的なやり方でこの問題を解決する。本発明の背後にある基本的な概念 は、ガス冷却器の冷却表面を機械的に擦り落とし、付着物の蓄積を防ぎ且つ（又 は）そこから付着物を除去するために、床材料として用いているのと正に同じ固 体〔例えば、砂のような不活性床材料及び（又は）石灰石のような反応性床材料 〕を使用することにある。本発明は、あらゆる種類の流動床反応器及び反応器装 置に適用できるが、特に循環流動床反応器に適用することができ、加圧装置（即 ち、約２〜５０バール、好ましくは２〜３０バールの圧力で作動する装置）に適 用することができる。 本発明の一つの態様によれば、燃料を反応させるための固体材料粒子の入った 流動床反応器、燃料反応（燃焼、ガス化等）中に生成したガスのための反応器出 口、及び前記反応器出口に接続された冷却表面を有するガス冷却器を具えた流動 床反応器装置を操作する方法が与えられる。その方法は、（ａ）固体材料粒子、 流動化用媒体、及び燃料を反応器へ導入してその中に流動床を与え、（ｂ）前記 床内で燃料材料を反応させて廃棄ガスを生成し、そのガスを反応器出口から排出 し、（ｃ）前記反応器出口からのガスをガス冷却器で冷却し、（ｄ）前記工程 （ｃ）中、又はその前に前記ガス中に充分な濃度及び大きさの床粒子を導入する ことにより前記ガス冷却の冷却表面をクリーニングし、前記粒子をそこから機械 的に取り除き、それによって冷却表面を奇麗にし、そして（ｅ）前記工程（ｄ） の後で前記ガスから前記粒子を取り除く、諸工程からなる。 工程（ｄ）は、時間間隔を開けて（例えば、間欠的又は周期的、或は冷却効率 の低下を感知する度に）行うのが好ましいが、連続的に行なってもよい。工程（ ｄ）は、ガス冷却器の直前にガス中へ工程（ｅ）で分離された粒子を導入するか 、且つ（又は）ガス冷却器の直前のガス中へ床粒子供給部から粒子を導入するこ とにより行われるのが典型的である。別法として、又は付加的に、反応器が、反 応器ガス出口とガス冷却器との間に粒子分離器を有するＣＦＢ反応器である場合 、そのガス冷却器は通常第一効率（それはガス冷却器のクリーニングを行うのに 充分な数又は大きさの床粒子をそれに通過させるものではない）で操作されるが 、工程（ｄ）は、粒子分離器の作動を中断することによって行い、それが第一効 率よりもかなり小さい効率で作動し、ガス冷却器表面のクリーニングを行うのに 充分な数及び大きさの床粒子がそこを通過するようにして行う。粒子分離器が渦 巻き流を生ずるサイクロン分離器である場合、これはその渦巻きに流体流を導入 し、その渦巻き流を乱し、それによって分離効果を減少させるか、又は同様な効 果を有する固体物質をその渦巻きの中へ導入することにより行うことができる。 流れは水蒸気、空気、不活性ガス、又は液体でもよい。典型的には、工程（ｂ） は６００℃より高い温度のガスを生ずるように行われ、工程（ｃ）は約４００℃ までガスを冷却するように行われる。 本発明の別の態様によれば、次の部材：床材料入口、廃棄ガス出口、及び流動 化用ガス入口を有する流動床反応器；通常第一効率で操作され、前記反応器ガス 出口に接続され、ガス出口、分離された床材料を反応器へ戻すための粒子出口を 有するサイクロン分離器；前記分離器ガス出口に接続され、冷却表面を有するガ ス冷却器；及び前記分離器の操作効率が前記第一効率よりかなり低くなり、冷却 表面上に形成される付着物の機械的除去を行うのに充分な床粒子が前記分離器を 通過するように前記分離器の操作効率に影響を与えるための手段を備えた循環流 動床反応器装置が与えられる。 この装置は、反応器、分離器、及び冷却器を取り巻き、それらを超高圧（例え ば、２〜５０バール）に維持するための圧力容器を更に備えているのが好ましく 、第二分離器はガス冷却器よりも下流に配置され、冷却器から排出されたガスか ら床粒子を分離し、或る時間間隔でその分離した床粒子の少なくとも幾らかを冷 却器の所又はその直前のガス中へ導入するようになっているのが好ましい。 サイクロン分離器の作動効率に影響を与えるための手段は、サイクロン分離器 渦巻き中へ流体流を導入するための手段でもよく、又は固体物質を導入及び除去 するための手段でもよい。 本発明の更に別な態様によれば、次の部材：床材料入口、廃棄ガス出口、及び 流動化用ガス入口を有する流動床反応器；前記反応器ガス出口に接続され、ガス 出口、分離された床材料を反応器へ戻すための粒子出口を有するサイクロン分離 器；前記分離器ガス出口に接続され、冷却表面を有するガス冷却器；前記ガス冷 却器より下流にあって、冷却器から排出されたガスから床粒子を分離するための 、粒子排出部を有する第二サイクロン分離器；及び前記第二サイクロン粒子排出 部から前記ガス冷却器まで、又は前記第一分離器と前記ガス冷却器との間まで伸 びる導管；を備えた循環粒子反応器装置が与えられる。 本発明の第一の目的は、流動床反応器のガス冷却器表面汚染問題を、簡単であ るが効果的なやり方で解決することである。本発明のこの目的及び他の目的は、 本発明についての詳細な記述及び請求の範囲を調べることにより明らかになるで あろう。 〔図面の簡単な説明〕 第１図は、本発明による循環流動床反応器装置の第一の態様例の概略的図面で ある。 第２図は、第１図の装置の第一サイクロン分離器の詳細な断面図で、分離器の 作動効率に影響を与えるための手段を例示した図である。 第３図は、効率に影響を与える手段の別な態様を単に例示する、第２図のもの と同様な図面である。 第４図は、本発明による装置の異なった態様を単に例示する、第１図のものと 同様な図面である。 第５図は、本発明による加圧反応器装置の例を単に示す、第１図のものと同様 な図面である。 〔図面な詳細な説明〕 第１図は、本発明による循環流動床（ＣＦＢ）ガス化反応器装置１１を例示し 、その装置は循環流動床反応器１２及びガス冷却器１３を有する。ガス化は、反 応器１２の底にあるプレナム（plenum）１４を通って流動化ガスを導入すること により反応器１２中で行われる。固体燃料材料は入口１５から反応器１２中へ導 入し、固体床材料粒子は入口１７を通って貯蔵容器１６から導入する。固体床材 料は、砂のような不活性材料でもよく、或は活性材料（即ち、石灰石又は他の酸 化硫黄還元剤のようなガス化工程で活性なもの）からなっていてもよい。 １５から導入された燃料材料は反応し（第１図の場合にはガス化であるが、燃 焼又は他の反応も本発明の範囲内に入る）、廃棄ガスを生じ、それは反応器１２ の頂部に隣接した出口で、第一サイクロン分離器１８に接続された出口（番号は 付けていない）から排出される。反応器１２中の反応中に生成したガスは、反応 器１２から排出し、その中には不活性固体床材料及び未反応燃料材料のような取 り込まれた粒状物質が含まれている。粒子の大部分、特に大きな粒子は、分離器 １８によって廃棄ガスから分離され、従来の場合と同様に、反応器１２の底へ導 管１９によって戻す。 分離器１８から排出された生成物ガスは、ガス冷却器２０へ送る。反応器１２ 及び分離器１８からの廃棄ガスは６００℃より高い温度を持つのが典型的であり 、冷却器１３は約４００℃までガスを冷却するように設計されているのが典型的 である。第１図の態様では、ガス冷却器１３は、ガスが複数の間隔を開けた管内 部を流れる煙管冷却器である。それらの管の間の空間は、熱移動媒体がガスから 熱を取り出すための導管として用いる。熱移動媒体を入口２０から冷却器１３へ 導入し、出口２１を通って排出する。水管熱移動表面を用いてもよく、その場合 にはガスはその熱交換表面の外側を流れる。 ガス冷却器１３中のガスが冷却された時、タール状物質が冷却器１３の表面上 に凝縮するか又は粘稠になり、従って、その表面上に蓄積する傾向がある。本発 明により、固体粒子をガス流の中へ冷却器１３中、又はその直前に導入すること によりそれら表面を清浄に保つか、又は付着物の蓄積後、奇麗にされる。例えば 、これは注入装置２２を用いて奇麗な粒子を注入することにより達成してもよく 、それら奇麗な床粒子は源１６（例えば、砂を含む）から与えられる。流量調節 器２３を、注入装置２２及び導管１７への粒子の流れを調節するために配備して もよい。注入は連続的に行うことができるが、それは時間間隔を開けて、例えば 、間欠的又は周期的に、凝縮及び（又は）粘稠な物質の層が清浄な表面上に付着 したと予想された時に行うのが好ましい。別法として、例えば、凝縮又は粘稠な 物質が付着した結果として、冷却効率の減少を感知したのに呼応して自動的にコ ントロールしてもよい。 ガス冷却器１３の下流に第二サイクロン分離器２３が存在する。第二分離器２ ３は連続的に操作してもよいが、クリーニングを行うために粒子を（例えば、注 入器２２を通って）導入した時に特に必要になる。第二分離器２３によって分離 された粒子は、導管２４によって示されているように、反応器１２へ戻すか、又 は注入器２２へ送ってもよく、且つ（又は）導管２６によって示されているよう に廃棄してもよい。第二分離器２３から排出された導管２７中の生成ガスは、濾 過し、次に希望の用途及びガスの組成により処理してもよく、又は直接使用して もよい。 第１図には、操作上奇麗な床粒子源１６及び分離器２３から排出された粒子に 夫々連結されている慣用的制御バルブの例３０及び３１も例示している。第一分 離器１８の粒子分離効率を低下させるための手段３２も、第１図に概略的に示し てある。部材２３、３０、３１及び３２は、全て慣用的コンピューター制御器３ ３のような適当な自動的装置によって、クリーニングに用いられる粒子の時間及 び体積を調節するように制御することができる。 第１図の装置３２は概略的に例示されているが、第２図には第一分離器１８に 関連して一層詳細に例示されている。分離器１８の本体３７の軸に対して中心の ずれた導管３６が反応器１２からのガス出口に接続されており、ガスと粒子の混 合物を渦巻き流として導入し、渦巻きファインダー(finder)３８の回りを流れて いく。構造体３７の先が細くなった底が参照番号３９によって示されており、そ れは粒子再循環導管１９に接続されている。第２図の態様では、分離器１８の作 動効率に影響を与えるための手段３２は、その中の制御器３３によって制御され るバルブ４１を有する流体導管４０を有し、その導管は加圧下の流体源４２まで 接続されている。源４２中の流体は、水蒸気、空気、窒素のような不活性ガス、 又は液体からなっていてもよい。導管又は注入器４０は、バルブ４１が制御器３ ３によって開いた時、源４２から流体を導入し、その結果分離器１８内の渦巻き 流を乱し、それによって分離器の効率を低下し、かなりの数の比較的大きい粒子 をその渦巻きファインダー３８を通って流れるガスと共にガス冷却器１３へ送る ように配置されている。 分離器１８の通常の操作中、その粒子除去効率は、冷却器表面から機械的に付 着物を除去することによりそれら表面のクリーニングを行うのには冷却器１３へ 通る粒子の数及び粒径が不充分になるような効率である。しかし、分離器１８の 粒子除去効率が、導管／ノズル４０を通って流体を導入することにより悪影響を 受けた時、充分な粒子が分離器１８を通過し、その結果、単独で又は源１６及び （又は）導管２５から粒子が補充されて、クリーニングを行うことができるよう になる。 第３図は、分離器の効率に悪影響を与えるための手段の別の態様例を示してい る。この場合、その手段は参照番号３２′によって示されており、空圧又は水圧 式シリンダー４５又は他の線状駆動機によって矢印４６の方向に動くように操作 される、金属棒のような固体部材４４を有する。棒４４は、第３図の実線で示し たように、分離器１８中の渦巻き流と接触しないように動かすことができ、或は 分離器効率に悪影響を与えたい場合には、第３図に例示した点線の位置へ動かす こともできる。 第４図は、第１図の装置と実質的に同じ装置を示しているが、但し冷却器１３ ′の詳細を示し、源１６から注入器２２への床粒子の供給経路は除かれている。 第４図の態様では、反応器１２はガス化器ではなく燃焼器であり、廃棄ガスは第 一分離器１８を通過して次に冷却器１３′へ行く。冷却器１３′は冷却器１３′ の外部へ伸びる連結部５１を有する熱交換器５０を有し、例えば、典型的には水 蒸気タービンを駆動するための水蒸気を生成するための熱交換器を有する。第二 熱交換器５２も配備し、接続部５３を経てタービン、他の熱交換器等へ接続 してもよい。 第４図の装置１１を用いて、褐炭、都市廃棄物、スラッジ等を燃焼することが できる。熱交換器５０、５２の表面に形成されるガス中のアルカリ性付着物は、 注入器２２により粒子を注入し、且つ（又は）第１図の態様に関して述べたよう に、第一分離器１８の粒子除去効率に影響を与えるための手段３２を制御するこ とにより除去する。 第５図の態様は第１図の態様と実質的に同じであるが、それはＰＣＦＢ（加圧 循環流動床）ガス化装置を有する点が異なる。この場合、装置全体が超高圧、典 型的には２〜５０バール、好ましくは２〜３０バールで操作される。床粒子源１ ６、反応器１２及び分離器１８、冷却器１３、分離器１８と冷却器１３との間の ダクト、及び第二分離器２３を夫々取り巻く圧力容器５９、６０、６１、６２、 及び６３が配備されている。この態様では、分かり易く例示するため制御器３３ は図示されていない。 本発明の実施で冷却器１３、１３′の中又はその直前に導入した粒子の主たる 働きは付着物を機械的に除去することにあるが、導入した粒子からなる固体床材 料は、それへ凝縮する又は粘着する有害な化合物（例えば、粒子に粘着又は凝縮 する化合物）と一緒になり、従って、冷却表面に形成される付着物を最小限にす ることも理解されるべきである。加圧した時でも（例えば、特に第５図の態様で ）、固体床材料は、タールのような少なくとも幾らかの凝縮性化合物がその上に 凝縮するのに充分な低い温度になっている。 本発明を分離器１８、２３の各々について一般に円状の慣用的サイクロン分離 器を使用することに関して上で記述してきたが、米国特許第５，２８１，３９８ 号明細書に示されている型のような他のサイクロン分離器も用いることができる ことは分かるであろう。サイクロン分離器の外に他の型の分離器を用いることも でき、その場合粒子除去効率はその特定の型の分離器にとって効果的になるよう なやり方で変化させることができる。サイクロン分離器に関しても、粒子分離効 率に影響を与えるための手段は、極めて簡単に渦巻き流に影響を与える或る種の 流体又は機械的機構であるのが好ましいが、入口３６中の偏向器、粒子排出部３ ９の制限域等のような他の機構を配備してもよい。 本発明を好ましい態様である循環流動床に特に関連して記述してきたが、或る 状況下では気泡発生床を代わりに用いてもよい。気泡発生床では、分離器１８が 不必要になるように、不活性の低い材料である他の粒子床材料を用いる。これら の条件下では、粒子の導入は分離器２３だけから行なってもよく、且つ（又は） 源１６から行なってもよい。循環流動床の態様の場合でも、上に記述した粒子導 入機構のいずれか選択したもの又はそれらの組合せを用いることができる。 本発明を現在最も実際的で好ましい態様であると考えられるものに関連して記 述してきたが、本発明は記載した態様に限定されるものではなく、逆に請求の範 囲の本質及びその範囲内に入る種々の変更及び同等の構成を包含するものである ことは理解されるべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年８月１４日 【補正内容】 請求の範囲 １．固体材料粒子の入った燃料反応用流動床反応器、燃料反応中に生じたガス のための反応器出口、及び前記反応器出口に接続された、冷却表面を有するガス 冷却器を具えた流動床反応器装置を操作する方法において、 （ａ） 固体材料粒子、流動化用媒体、及び燃料を前記反応器へ導入してその 中に流動床を形成し、 （ｂ） 前記床内で燃料材料を反応させて廃棄ガスを生成し、そのガスを前記 反応器出口から排出し、 （ｃ） 前記反応器出口からのガスを前記ガス冷却器中で冷却し、 （ｄ） 前記ガス冷却器の冷却表面を、前記工程（ｃ）中、又はその前のガス 中に、その冷却表面から付着物を機械的に除去し、それによりその前記冷却表面 を清浄にするのに充分な濃度及び大きさの床粒子を導入することによりクリーニ ングし、そして （ｅ） 前記工程（ｄ）後のガスから前記粒子を除去する、 諸工程からなる操作方法。 ２．工程（ｄ）を時間間隔を開けてのみ行う、請求項１に記載の方法。 ３．工程（ｄ）を連続的に行う、請求項１に記載の方法。 ４．ガス冷却器の直前のガス中に工程（ｅ）で分離した粒子を導入することに より工程（ｄ）を行う、請求項１に記載の方法。 ５．ガス冷却器直前のガス中に、床粒子供給源から粒子を導入することによっ ても工程（ｄ）を行う、請求項４に記載の方法。 ６．ガス冷却器直前のガス中に、床粒子供給源から粒子を導入することによっ て工程（ｄ）を行う、請求項１に記載の方法。 ７．反応器がＣＦＢ反応器であり、然も、反応器ガス出口とガス冷却器との間 にある粒子分離器で、前記ガス冷却器のクリーニングを行うのに充分な数又は大 きさの床粒子がそこを通らない第一効率で通常作動する粒子分離器を有するＣＦ Ｂ反応器であり、工程（ｄ）を、前記粒子分離器の作動を妨害して、前記ガス冷 却器表面のクリーニングを行うのに充分な数及び大きさの床粒子がそこを通過す る、前記第一効率よりも充分低い効率で前記粒子分離器を作動させることにより 行う、請求項２に記載の方法。 ８．ガス冷却器の直前のガス中に工程（ｅ）で分離した粒子を導入することに よっても工程（ｄ）を行う、請求項７に記載の方法。 ９．ガス冷却器直前のガス中に、床粒子供給源から粒子を導入することによっ ても工程（ｄ）を行う、請求項８に記載の方法。 10．ガス冷却器直前のガス中に、床粒子供給源から粒子を導入することによっ ても工程（ｄ）を行う、請求項７に記載の方法。 11．粒子分離器が、渦巻きを生ずるサイクロン分離器であり、工程（ｄ）を、 前記渦巻き中へ、その渦巻き流を妨害して分離効率を低下させる流体流を導入す ることにより行う、請求項７に記載の方法。 12．粒子分離器が、渦巻きを生ずるサイクロン分離器であり、工程（ｄ）を、 前記渦巻き中へ、その渦巻き流を妨害して分離効率を低下させる固体物質を導入 することにより行う、請求項７に記載の方法。 13．工程（ａ）を、渦巻き中へ水蒸気、空気、又は不活性ガスの流れを導入す ることにより行う、請求項１１に記載の方法。 14．工程（ａ）〜（ｅ）を、約２〜５０バールの超高圧で行う、請求項７に記 載の方法。 15．工程（ａ）〜（ｅ）を、約２〜５０バールの超高圧で行う、請求項１に記 載の方法。 16．工程（ｄ）を実施するために床中へ床材料を導入する前に、前記床材料を 超高圧へ加圧する工程を更に有する、請求項１５に記載の方法。 17．工程（ｂ）を実施して６００℃より高い温度のガスを生成し、工程（ｃ） を実施して約４００℃へガスを冷却する、請求項１に記載の方法。 18．工程（ｄ）を、不活性床材料を導入することにより行う、請求項１に記載 の方法。 19．床材料入口、廃棄ガス出口、及び流動化用ガス入口を有する流動床反応器 、 前記反応器ガス出口へ接続され、ガス出口、及び分離された床材料を前記反応 器へ戻すための粒子出口を有する、通常第一効率で作動するサイクロン分離器、 前記分離器ガス出口に接続され、冷却表面を有するガス冷却器、及び 前記分離器の作動効率に影響を与えるための手段で、前記冷却表面に形成され た付着物を機械的に除去するのに充分な床粒子を前記分離器に通過させる、前記 第一効率よりも充分低い効率にする手段、 を備えた循環流動床反応器装置。 20．反応器、分離器、及び冷却器を取り巻き、それらを超高圧に維持するため の加圧容器を更に備えた、請求項１９に記載の装置。 21．ガス冷却器から排出されたガスから床粒子を分離し、時間間隔を開けて少 なくとも幾らかの分離された床粒子を前記冷却器の所又はその直前のガス中へ導 入するための、前記ガス冷却器より下流にある第二分離器を更に備えた、請求項 １９に記載の装置。 22．サイクロン分離器が渦巻きを生じ、前記分離器の作動効率に影響を与える ための手段が、前記渦巻き中に流体流を導入して前記渦巻き流を妨害し、それに よって分離効率を低下する手段からなる、請求項１９に記載の装置。 23．サイクロン分離器が渦巻きを生じ、前記分離器の作動効率に影響を与える ための手段が、固体物質、及び前記渦巻き中にその固体物質を導入するか、又は その渦巻き流から該固体物質を除去する手段からなり、前記固体物質が前記渦巻 き流を妨害し、それによって前記渦巻き中に導入された時、分離効率を低下する 、請求項１９に記載の装置。 24．ガス冷却器より下流にあって、前記冷却器から排出されたガスから床粒子 を分離するための、粒子排出部を有する第二サイクロン分離器、及び 前記第二サイクロン粒子排出部から前記ガス冷却器まで、又は第一分離器と前 記ガス冷却器との間へ伸びる導管、 を備えた、請求項１９に記載の装置。 25．反応器、分離器、及び冷却器を取り巻き、それらを超高圧に維持するため の加圧容器を更に備えた、請求項２４に記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニエミネン，ヨルマ フィンランド国 エフアイエヌ − 78300 バルカウス，ソルベンカツ ２ (72)発明者 パローネン，ユハ フィンランド国 エフアイエヌ − 78870 バルカウス，キルバヤンティエ ５ エイ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．固体材料粒子の入った燃料反応用流動床反応器、燃料反応中に生じたガス のための反応器出口、及び前記反応器出口に接続された、冷却表面を有するガス 冷却器を具えた流動床反応器装置を操作する方法において、 （ａ） 固体材料粒子、流動化用媒体、及び燃料を前記反応器へ導入してその 中に流動床を形成し、 （ｂ） 前記床内で燃料材料を反応させて廃棄ガスを生成し、そのガスを前記 反応器出口から排出し、 （ｃ） 前記反応器出口からのガスを前記ガス冷却器中で冷却し、 （ｄ） 前記ガス冷却器の冷却表面を、前記工程（ｃ）中、又はその前のガス 中に、その冷却表面から付着物を機械的に除去し、それによりその前記冷却表面 を清浄にするのに充分な濃度及び大きさの床粒子を導入することによりクリーニ ングし、そして （ｅ） 前記工程（ｄ）後のガスから前記粒子を除去する、 諸工程からなる操作方法。 ２．工程（ｄ）を時間間隔を開けてのみ行う、請求項１に記載の方法。 ３．工程（ｄ）を連続的に行う、請求項１に記載の方法。 ４．ガス冷却器の直前のガス中に工程（ｅ）で分離した粒子を導入することに より工程（ｄ）を行う、請求項１に記載の方法。 ５．ガス冷却器直前のガス中に、床粒子供給源から粒子を導入することによっ ても工程（ｄ）を行う、請求項４に記載の方法。 ６．ガス冷却器直前のガス中に、床粒子供給源から粒子を導入することによっ て工程（ｄ）を行う、請求項１に記載の方法。 ７．反応器がＣＦＢ反応器であり、然も、反応器ガス出口とガス冷却器との間 にある粒子分離器で、前記ガス冷却器のクリーニングを行うのに充分な数又は大 きさの床粒子がそこを通らない第一効率で通常作動する粒子分離器を有するＣＦ Ｂ反応器であり、工程（ｄ）を、前記粒子分離器の作動を妨害して、前記ガス冷 却器表面のクリーニングを行うのに充分な数及び大きさの床粒子がそこを通過す る、前記第一効率よりも充分低い効率で前記粒子分離器を作動させることにより 行う、請求項２に記載の方法。 ８．ガス冷却器の直前のガス中に工程（ｅ）で分離した粒子を導入することに よっても工程（ｄ）を行う、請求項７に記載の方法。 ９．ガス冷却器直前のガス中に、床粒子供給源から粒子を導入することによっ ても工程（ｄ）を行う、請求項８に記載の方法。 10．ガス冷却器直前のガス中に、床粒子供給源から粒子を導入することによっ ても工程（ｄ）を行う、請求項７に記載の方法。 11．粒子分離器が、渦巻きを生ずるサイクロン分離器であり、工程（ｄ）を、 前記渦巻き中へ、その渦巻き流を妨害して分離効率を低下させる流体流を導入す ることにより行う、請求項７に記載の方法。 12．粒子分離器が、渦巻きを生ずるサイクロン分離器であり、工程（ｄ）を、 前記渦巻き中へ、その渦巻き流を妨害して分離効率を低下させる固体物質を導入 することにより行う、請求項７に記載の方法。 13．工程（ａ）を、渦巻き中へ水蒸気、空気、又は不活性ガスの流れを導入す ることにより行う、請求項１１に記載の方法。 14．工程（ａ）〜（ｅ）を、約２〜５０バールの超高圧で行う、請求項７に記 載の方法。 15．工程（ａ）〜（ｅ）を、約２〜５０バールの超高圧で行う、請求項１に記 載の方法。 16．工程（ｄ）を実施するために床中へ床材料を導入する前に、前記床材料を 超高圧へ加圧する工程を更に有する、請求項１５に記載の方法。 17．工程（ｂ）を実施して６００℃より高い温度のガスを生成し、工程（ｃ） を実施して約４００℃へガスを冷却する、請求項１に記載の方法。 18．工程（ｄ）を、不活性床材料を導入することにより行う、請求項１に記載 の方法。 19．床材料入口、廃棄ガス出口、及び流動化用ガス入口を有する流動床反応器 、 前記反応器ガス出口へ接続され、ガス出口、及び分離された床材料を前記反応 器へ戻すための粒子出口を有する、通常第一効率で作動するサイクロン分離器、 前記分離器ガス出口に接続され、冷却表面を有するガス冷却器、及び 前記分離器の作動効率に影響を与えるための手段で、前記冷却表面に形成され た付着物を機械的に除去するのに充分な床粒子を前記分離器に通過させる、前記 第一効率よりも充分低い効率にする手段、 を備えた循環流動床反応器装置。 20．反応器、分離器、及び冷却器を取り巻き、それらを超高圧に維持するため の加圧容器を更に備えた、請求項１９に記載の装置。 21．ガス冷却器から排出されたガスから床粒子を分離し、時間間隔を開けて少 なくとも幾らかの分離された床粒子を前記冷却器の所又はその直前のガス中へ導 入するための、前記ガス冷却器より下流にある第二分離器を更に備えた、請求項 １９に記載の装置。 22．サイクロン分離器が渦巻きを生じ、前記分離器の作動効率に影響を与える ための手段が、前記渦巻き中に流体流を導入して前記渦巻き流を妨害し、それに よって分離効率を低下する手段からなる、請求項１９に記載の装置。 23．サイクロン分離器が渦巻きを生じ、前記分離器の作動効率に影響を与える ための手段が、固体物質、及び前記渦巻き中にその固体物質を導入するか、又は その渦巻き流から該固体物質を除去する手段からなり、前記固体物質が前記渦巻 き流を妨害し、それによって前記渦巻き中に導入された時、分離効率を低下する 、請求項１９に記載の装置。 24．床材料入口、廃棄ガス出口、及び流動化用ガス入口を有する流動床反応器 、 前記反応器ガス出口へ接続され、ガス出口、及び分離された床材料を前記反応 器へ戻すための粒子出口を有するサイクロン分離器、 前記分離器ガス出口に接続され、冷却表面を有するガス冷却器、 前記ガス冷却器より下流にあって、前記冷却器から排出されたガスから床粒子 を分離するための、粒子排出部を有する第二サイクロン分離器、及び 前記第二サイクロン粒子排出部から前記ガス冷却器まで、又は前記第一分離器 と前記ガス冷却器との間へ伸びる導管、 を備えた循環流動床反応器装置。 25．反応器、分離器、及び冷却器を取り巻き、それらを超高圧に維持するため の加圧容器を更に備えた、請求項２４に記載の装置。