JPS5944894B2 - 流動床反応器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高温の風箱と新規な仕切り要素とを具えた流
動床反応器に関する。

焙焼、焼成および焼却のような高温作業を行なうのに適
した流動床反応器は犬ざつばに言って低温風箱型と高温
風箱型とに分類することができる。

低温風箱型のものではほぼ周囲温度にある空気または別
種の気体が流動化のために風箱中に送入される。

高温風箱型のものでは例えば５００°から１８００°Ｆ
に加熱された気体が風箱に送入される。

低温風箱型の流動床反応器の仕切り要素は通常は鋼製で
あり、仕切り板の直径が大きい時は付加的な鋼製のビー
ムまたは支持部材を低温の風箱に設けることができる。

この種の仕切り要素は特別の用途についてどんな所要の
大径とすることもでき、使用される構造材料によって仕
切り要素の大きさの制限はない。

ドーム形の仕切り要素が耐火セラミック材料製の時は、
高温風箱型の流動床反応器に別の問題が起きる。

この種の流動床反応器においては上面は平たんに、底面
側は凹面にして、全体をドーム状にした仕切り要素が使
用されている。

このドームは通常の意味でのドーム形であり、直径２０
−２２フイート（約６．０６ｍないし６．６６ｍ）にお
いて設計の限界値に達する。

このような大型の仕切り要素は現在一般に使用されてい
る流動床反応器に組込まれている。

「耐火性」という用語は高温で有用な性質を示す金属を
表わすためにも時に使用されるが、本明細書中ではこの
用語は焼結した耐火粘土のようにセラミック型の耐火物
を表わすためにのみ用いられている。

流動床反応器の要件を充たす直径が２０フイート（約６
．０６ｍ）以上の耐火性仕切り要素を実現する必要が認
識されている。

本発明の目的は大径の耐火性の仕切り要素の改良された
支持構造を提供することにある。

本発明の別の目的は特別の改良された形状の耐火性仕切
り要素を提供することにある。

一般的に、本発明による耐火性仕切り要素は、風箱を通
って延長していてそれ自体風箱の底部壁により支持され
る耐火性の支持脚部により支持される。

仕切り要素は複数の耐火性のモジュールから成り、それ
らのモジュールは加熱および冷却により膨張力および収
縮力を受けるが、相互および反応器壁部との接触によっ
て所定の水平位置に保持される。

支持脚部は仕切り要素の底面の四部に係合しているため
仕切り要素に対して位置固定されている。

支持脚部は中空であり、その中心位置に通路を具えてい
る。

燃料ガンは風箱の底部壁と支持脚部の中心通路と仕切り
要素の適宜の通路とを通って反応室中に延長している。

これらの耐火性の部材の各々の通路にはその全長にわた
って金属製の封止スリーブが設けである。

封止スリーブは上記の各々の通路のライニングを形成し
て各々の耐火性部材の位置を保つのに役立つと共に、反
応室の通路の開口のまわりにおいて仕切り要素の上面に
載置される封止フランジも提供する。

仕切り要素を形成する耐火性モジュールは、一体に成形
しても、相互に支持された複数の耐火性形材から成るよ
うにしても良い。

モジュールは四隅において支持脚部上に支持され、各々
の支持脚部は４個のモジュールの部分的支持を提供する
。

本発明による流動床反応器は大径であるため、その側部
壁のみから燃料を流動床中に送入することは実際的では
ない。

このように位置させた燃料ガンから送入された燃料は燃
焼が起きる前に限られた距離しか進まないので、直立燃
料ガンを経て仕切り要素の中心領域に燃料を送入するこ
とが望ましい。

これらの燃料ガンは風箱中の高温の気体から保護される
ように耐火性の支持脚部の軸方向に設けられる。

本発明によればこのように支持脚部により支持したこと
によって従来の支持脚部を用いないものにおいては不可
能であった特別の形状が仕切り要素に付与される。

即ち絞り要素を中心部が凹んだ皿形にすることができる
。

このような逆ドーム形によって反応室の中心部での流動
床の深さが増し、従来の上面が平たんなドーム形の仕切
り要素を用いた場合のように、周辺部よりも大量の空気
が流動床の中心部を通って流れるようなことはない。

また逆ドーム形の仕切り要素は過剰な空気による揚力に
抗すを作用を有する。

次に図面に示した実施例について説明する。

第１図に示した本発明による流動床反応器１０は、耐火
材料製の支持脚部４５と、ディスク形の仕切り要素２１
とを具えている。

流動床反応器１０は鋼製のシェル１３と耐火セラミック
材料製のライニング１４とを具えれ壁部１１を有する。

流動床反応器１０の上部の反応室１５は下部の風箱１７
から仕切り要素２１により隔てられている。

給送物は給送管１９゛を経て反応室１５中に給送される
。

仕切り要素２１には高温の風箱１７と反応室１５とを連
通させるための複数の羽口２２が形成しである。

反応室１５中には流動床２４があり、粒状の固体生成物
は通路２６により取出される。

流動化のための気体または空気は高温気体通路２９から
高温の風箱１７中に供給される。

反応室１５からの廃ガスは通路３１から取出される。

側面燃料が７３２は反応器１０の側壁１１を経て燃料を
噴射するために設けてあり、底部燃料ガン３４は垂直に
配向されていて風箱１７の底部壁３６と風箱本体および
仕切り要素２１を貫通している。

補強帯材２７は仕切り要素２１が変位しないようにする
ため仕切り要素２１のレベルにおいて鋼製のシェル１３
を包囲している。

流動床反応器１０は風箱１７の底部壁３６の下面と接触
する支持ビーム４１により支持されており、全体として
脚部４３により床面の上方に支持されている。

第２図には荷重を支持する支持脚部４５および関連機構
が詳細に示しである。

支持脚部４５は円形または角形の断面をもつ複数の耐火
性の形材５１．５２，５４から成り、風箱１７の底部壁
３６と耐火物製の仕切り要素２１との間に延長していて
、該仕切り要素２１を支持している。

形材５１．５２．５４はモルタルにより接合されて単一
構造の支持脚部４５を形成している。

形材５１゜５２．５４は焼結処理されており、長手方向
軸線に沿って中空になっているので、形材５１，５２゜
５４を整列させると支持脚部４５を通る細長い通路５６
が形成される。

支持脚部４５は複数の要素から成るようにする代りに単
一の部材として成形焼成してその形状で使用しても良い
。

第２図に示した支持脚部４５は、底部燃料が７３４を収
容するようにされるので、風箱１７の底部壁３６の垂直
通路４９および後述するように仕切り要素２１を形成す
るモジュール６１の隅部の通路５３に対して整列されて
いる。

底部壁３６と形材５１，５２．５４と仕切り要素２１と
のそれぞれの通路４９，５６．５３を通るように封止ス
リーブ５７が設けである。

封止スリーブ５７は合金鋼のような金属製であり、その
上端部の封止フランジ５８が仕切り要素２１の上面に載
置されており、反応室１５から通路５３に沿って風箱１
７に燃料が漏れないようにしである。

最も上方の形材５４は支持脚部４５を確実に位置決めす
るために仕切り要素２１の凹所５９中に入りこんでいる
。

シェル１３の一部も耐火ライニング１４および支持ビー
ム４１と共に第２図に示しである。

また仕切り要素２１を形成するほぼ正方形のモジュール
６１は第３図と第４図にそれぞれ平面図および立面図に
より示しである。

モジュール６１は複数（この実施例では１６個）のレン
ガ状の耐火物製形材６２．６３から成っている。

四隅の形材６２は四分円形の切欠きを有し、それらの切
欠きは隣接するモジュール６１の同様の切欠きと共に第
２図に示した円形の通路５３を形成している。

また四隅の形材６２の底面にも四分円状の切欠きが形成
してあり、それらの切欠きは隣接するモジュール６１の
同様の切欠きと共に、支持脚部４５の最も上方の形材５
４を受けいれるための凹部５９を形成している。

耐火物製の形材６２は傾斜支持面６４を有し、それらの
傾斜支持面６４は支持される形材６３の相補形の側面と
共働して、モジュール６１の水平方向の運動が抑制され
ている限り、各々のモジュール６１を自己支持型として
いる。

形材６２．６３の間の接合はもちろん耐火性モルタルに
より行なっても良い。

形材６２．６３の各各には羽口ポート６６が形成されて
いる。

モジュール６１は複数の形材６２，６３から成るように
する代りに、成形可能な耐火材から一体の部材として形
成しても良い。

第５図には側部燃料ガン３２および底部燃料ガン３４と
仕切り要素２１を形成するモジュール６１との配置関係
が示しである。

第５図には仕切り要素２１の四半分が複数の側部燃料ガ
ン３２と共に示しである。

仕切り要素２１を形成するモジュール６１には全て羽口
２２が形成されている。

側部燃料ガン３２を進入させることができない仕切り要
素２１の中心領域には底部燃料ガン３４が設けである。

底部燃料ガン３４は上述したようにモジュール６１の四
隅部に設けられるものである。

第６図において標準型の非篩別型の羽口２２は仕切り要
素２１の羽口ポート６６中に配設されている。

羽口２２は水平ポート２８のプレナム室として作用する
中心軸孔２３を有する。

第７図には第１図の仕切り要素２１の変形実施例が示し
である。

第７図に示した耐火物製の仕切り要素４８は、逆ドーム
形にへこんだ形の中心部４７を具えている。

この逆ドーム形の構造は、風＠１７中の空気圧による揚
力に抗性を示すこと 、仕切り要素４８上の流動床が周
縁部においてよりも中心部において深くなっているため
、羽口２２を通って流動床の中心領域に供給される空気
が流動床の中心部だけを通過せずに一様に分配されると
いう２つの利点を具えている。

またこの実施例においては絶縁材料のブランケット４２
が仕切り要素４８のレベルの下方においてシェル１３を
囲むように設けである。

絶縁材料のブランケットを４２を設ける目的は、仕切り
要素４８と風箱１７の底部壁３６の一部を形成するシェ
ル１３の部分との間の差動的な寸法変化を最小にするこ
とである。

ブランケット４２が設けてない場合には仕切り要素４８
は加熱時に周囲温度に露呈される底部壁３６よりも多く
膨張する。

底部壁３６の膨張が仕切り要素４８の膨張より僅かであ
るため支持脚部４５の上端はその下端よりも多く半径方
向外方に移動する。

このように支持脚部４５が傾斜すると仕切り要素４８の
支持が十分に行なわれなくなる。

絶縁材料のブランケット４２はシェル１３と接触してい
る支持ビーム４１も包囲し絶縁するようにすることが望
ましい。

ブランケット４２はもちろん第１図の実施例にも設ける
ことができる。

以上に説明した仕切り要素２１．４８は流動床の直径が
大きく風箱が高温の下に作動する形式の流動床反応器に
特に好適である。

燃料ガンを設ける必要のない場合もあり、この場合には
支持脚部４５は中空部のない一体中実形の形材としても
良く、直立燃料ガンを設けない反応器の部分においては
支持脚部４５および仕切り要素２１．４８の長手方向の
通路は耐火性モルタルにより基土しても良い。

以上に本発明の好ましい実施例について説明したが、本
発明はこれらの特定の実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内でいろいろと細部の設計を変更して実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐火材料製の絞り要素の支持脚部を具えた本発
明の一実施例による流動床反応器の、一部は断面により
表わした立面図、第２図は支持脚部の拡大立断面図、第
３図は仕切り要素の耐火モジュールの平面図、第４図は
その立面図、第５図は仕切り要素の１つの四分内部分を
示す平面図であり、燃料ガンおよび羽口の配置を示す図
、第６図は羽口および羽口ポートの拡大断面図、第７図
は本発明の変形実施例による流動床反応器の部分立面図
である。 図において１０は流動床反応器、１５は反応室、１７は
風箱、２１は仕切り要素、３２は側部燃料ガン、３４は
底部燃料ガン、３６は底部壁、４５は支持脚部、４９，
５３．５６は通路、５９は凹部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （イ）反応室と、 （ロ）底部壁を有する高温の風箱とを有し、←タ 該風
   箱は耐火性の仕切り要素により該反応室から仕切られて
   おり、 に）該仕切り要素は大径を有し、流動化を受ける粒状の
   固型物をその上に支持するようにされ、（ホ）該底部壁
   と該仕切り要素との間に延長していて該仕切り要素を支
   持するようになされた複数の耐火性の細長い荷重支持脚
   部を更に有し、（へ）該荷重支持脚部は該仕切り要素上
   に設けた位置決め手段と接触するように延長しており、
   （ト）各々の該荷重支持脚部には該底部壁および該仕切
   り要素の対応の垂直通路と整列する長手方向の通路が貫
   通して形成してあり、 （チ 該反応室中に燃料を導入するため少なくとも若干
   数の整列された該通路中に配置された直立燃料ガンを有
   する流動床反応器。 ２ 仕切り要素の重量が実質的に水平成分なく支持構造
   上に及ぼされるように仕切り要素を構成した特許請求の
   範囲第１項記載の流動床反応器。 ３ 仕切り要素をディスク状に形成した特許請求の範囲
   第１項記載の流動床反応器。 ４ 仕切り要素を反応室に対し凹面となるようにした特
   許請求の範囲第１項記載の流動床反応器。 ５ 仕切り要素がほぼ正方形の複数の耐火性モジュール
   から成り、該モジュールの各々は４個の該荷重支持脚部
   により四隅が支持され且つ複数の羽口ポートを具えてい
   る特許請求の範囲第１項記載の流動床反応器。 ６ 仕切り要素が逆ドーム形の形状を有する特許請求の
   範囲第５項記載の流動床反応器。 ７ 耐火ライニングを有する鋼製シェルから成る容器を
   有し、該風箱を収容してそる該鋼製シェルの部分を絶縁
   層によって完全に覆い、該仕切り要素と底部壁との差動
   的な熱膨張および熱収縮とそれによる荷重支持脚部の差
   動的な横方向運動とが制限されるようにした特許請求の
   範囲第１項記載の流動床反応器。 ８ 仕切り要素が複数のほぼ正方形の耐火性モジュール
   から成り、各々の該モジュールはその四隅が４個の該荷
   重支持脚部により支持され、且つ複数の羽口ポートを具
   えている特許請求の範囲第７項記載の流動床反応器。 ９ 仕切り要素が逆ドーム形の形状を有する特許請求の
   範囲第８項記載の流動床反応器。 １０前記位置決め手段は、荷重支持脚部の上端部を着座
   させる仕切り要素の風箱側の凹所として構成されている
   特許請求の範囲第１項記載の流動床反応器。 １１ イ）反応室と、 （ロ）底部壁を有する高温の風箱とを有し、（／Ｊ 該
   風箱は耐火性の仕切り要素により該反応室から仕切られ
   ており、 に）該仕切り要素は大径を有し、流動化を受ける粒状の
   固形物をその上に支持するようにされ、（ホ）該底部壁
   と仕切り要素との間に延長していて該仕切り要素を支持
   するようにされた複数の耐火性の細長い荷重支持脚部を
   更に有し、 （へ）該仕切り要素はほぼ正方形の複数の耐火性モジュ
   ールから成り、該モジュールの各々は、複数の互いに支
   持し合う耐火性形材で構成されており、該モジュールは
   、４個の該荷重支持脚部により四隅が支持され且つ複数
   の羽口ポートを有し、該荷重支持脚部の上端部は該モジ
   ュールの風箱側に形成した凹所中に延長して荷重支持脚
   部が位置決めされるようにした流動床反応器。