JPS6237608A - 流動床式反応器を操作する方法 - Google Patents
流動床式反応器を操作する方法Info
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- F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
- F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
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- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
＾豆皮立夏
本発明は、流動層式反応器を操作する方法に関し、特に
、流動層内での燃料の燃焼によって熱を発生するように
した流動層式反応器の操作方法に関する。
、流動層内での燃料の燃焼によって熱を発生するように
した流動層式反応器の操作方法に関する。
且１公豊見
流動層式反応器、燃焼器またはガス化装置は、すでに周
知である。そのような装置においては。
知である。そのような装置においては。
石炭等の化石燃料と、石炭の燃焼によって生じる硫黄の
吸収剤を含む粒状物質の層を流動化し、比較的低温での
燃料の燃焼を促進するために粒状物質層に空気を通す。
吸収剤を含む粒状物質の層を流動化し、比較的低温での
燃料の燃焼を促進するために粒状物質層に空気を通す。
蒸気発生器におけるように流動層によって創生される熱
を用いて水を蒸気に変換する場合は、流動層方式は、高
い熱放出量、高い硫黄吸収率、低い窒素酸化物発生量お
よび燃料の融通性などの利点を提供する。
を用いて水を蒸気に変換する場合は、流動層方式は、高
い熱放出量、高い硫黄吸収率、低い窒素酸化物発生量お
よび燃料の融通性などの利点を提供する。
最も典型的な流動層式燃焼装置は、一般に、沸騰状流動
層と称される。そのような流動層においては、粒状物質
の層が有孔空気分配板によって支持され、該分配板の多
数の孔を通して粒状物質層へ燃焼維持空気が導入され、
粒状物質を膨張させ、浮遊流動化させる。反応器が蒸気
発生器である場合には、反応器の壁は、多数の伝熱管に
よって形成されている。流動層内での燃焼によって生じ
た熱は、伝熱管を通って循環する水などの伝熱媒体へ伝
達される。伝熱管は、通常、創生された蒸気から水を分
離するための蒸気ドラムを含む自然循環回路に接続され
ている。蒸気は、発電のためのタービンまたは他の使用
部署へ送給される。
層と称される。そのような流動層においては、粒状物質
の層が有孔空気分配板によって支持され、該分配板の多
数の孔を通して粒状物質層へ燃焼維持空気が導入され、
粒状物質を膨張させ、浮遊流動化させる。反応器が蒸気
発生器である場合には、反応器の壁は、多数の伝熱管に
よって形成されている。流動層内での燃焼によって生じ
た熱は、伝熱管を通って循環する水などの伝熱媒体へ伝
達される。伝熱管は、通常、創生された蒸気から水を分
離するための蒸気ドラムを含む自然循環回路に接続され
ている。蒸気は、発電のためのタービンまたは他の使用
部署へ送給される。
燃焼効率、汚染物質の発生量制御および流動層の燃焼率
の絞り制御を改良する試みとして、迅速流動層プロセス
を用いる流動層式反応器が開発されている。このプロセ
スによれば、通常の沸騰状流動層の固形粒子分が３０容
積％であるのに対して、それよりはるかに低い５〜２０
容積％の固形粒子分の流動層密度が得られる。このよう
に低密度の迅速流動層を形成することができるのは、粒
状物質の粒度が小さく、粒子の通し速度が高いからであ
り、従って、粒子の循環速度を高くしなければならない
。迅速流動層の速度範囲は、粒子の白肉落下速度と、そ
れ以上の速度では流動層が気力輸送管と化してしまう上
限速度（粒子の通し速度の関数）との間である。従って
、どの粒子循環速度に対しても、それ以上の速度では流
動層が気力輸送の状態と化する上限速度がある。
の絞り制御を改良する試みとして、迅速流動層プロセス
を用いる流動層式反応器が開発されている。このプロセ
スによれば、通常の沸騰状流動層の固形粒子分が３０容
積％であるのに対して、それよりはるかに低い５〜２０
容積％の固形粒子分の流動層密度が得られる。このよう
に低密度の迅速流動層を形成することができるのは、粒
状物質の粒度が小さく、粒子の通し速度が高いからであ
り、従って、粒子の循環速度を高くしなければならない
。迅速流動層の速度範囲は、粒子の白肉落下速度と、そ
れ以上の速度では流動層が気力輸送管と化してしまう上
限速度（粒子の通し速度の関数）との間である。従って
、どの粒子循環速度に対しても、それ以上の速度では流
動層が気力輸送の状態と化する上限速度がある。
迅速流動層に必要とされる粒子の高速循環は、燃料の熱
放出パターンに対する要件を緩和するので、燃焼器やガ
ス化装置内の温度変化を最少限にし、従って窒素酸化物
の発生を抑制する。また、高い粒子装入量は、粒子再循
環のために粒子からガスを分離するための機械的分離器
の効率を高める。その結果、硫黄吸収剤および燃料滞留
時間が延長され、従って、吸収剤および燃料の消費量が
節減される。更に、迅速流動層は、その固有の特性とし
て、通常の沸騰状流動層に比べて高い燃焼率絞り範囲を
有する。
放出パターンに対する要件を緩和するので、燃焼器やガ
ス化装置内の温度変化を最少限にし、従って窒素酸化物
の発生を抑制する。また、高い粒子装入量は、粒子再循
環のために粒子からガスを分離するための機械的分離器
の効率を高める。その結果、硫黄吸収剤および燃料滞留
時間が延長され、従って、吸収剤および燃料の消費量が
節減される。更に、迅速流動層は、その固有の特性とし
て、通常の沸騰状流動層に比べて高い燃焼率絞り範囲を
有する。
しかしながら、迅速流動層方式にも問題がないわけでは
ない。例えば、迅速流動層方式に用いられる粒状燃料お
よび吸収剤は、比較的微細でなければならず、従って、
粒状物質をより微細に破砕し、乾燥しなければならない
ので、処理費用が高くなる。また、硫黄の十分な吸収に
必要とされる層の高さが在来の沸騰状流動層の場合に比
べて高く、それもまた、設備資金および運転費用を増大
させる要因となる。
ない。例えば、迅速流動層方式に用いられる粒状燃料お
よび吸収剤は、比較的微細でなければならず、従って、
粒状物質をより微細に破砕し、乾燥しなければならない
ので、処理費用が高くなる。また、硫黄の十分な吸収に
必要とされる層の高さが在来の沸騰状流動層の場合に比
べて高く、それもまた、設備資金および運転費用を増大
させる要因となる。
又皿辺１Ｊ一
本発明の目的は、広範囲の粒度の燃料および吸収剤粒子
を用いることができる、流動層反応器の操作方法を提供
することである。
を用いることができる、流動層反応器の操作方法を提供
することである。
本発明の他の目的は、比較的低い流動層で十分な硫黄吸
収が達成されるようにする流動層操作方法を提供するこ
とである。
収が達成されるようにする流動層操作方法を提供するこ
とである。
本発明の更に他の目的は、粒状物質が飽和状態に充満し
た流動層式ボイラー（反応器）内にガスコラム（ガス柱
）が形成されるようにする流動層式反応器の操作方法を
提供することである。
た流動層式ボイラー（反応器）内にガスコラム（ガス柱
）が形成されるようにする流動層式反応器の操作方法を
提供することである。
本発明の更に他の目的は、ガスコラム中の粒状物質を収
集し、それと実質的に同量の粒状物質を流動床へ戻して
ガスコラムを飽和状態に維持するようにする流動層反応
器操作方法を提供することである。
集し、それと実質的に同量の粒状物質を流動床へ戻して
ガスコラムを飽和状態に維持するようにする流動層反応
器操作方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ボイラー炉（反応器）内に包含さ
れる粒子の量が在来の沸騰状流動層に比べて多くなるよ
うにする流動層反応器の操作方法を提供することである
。
れる粒子の量が在来の沸騰状流動層に比べて多くなるよ
うにする流動層反応器の操作方法を提供することである
。
本発明の更に他の目的は、流動層内へ導入する空気量を
変更することによって流動層の温度を変更するようにす
る流動層反応器の操作方法を提供することである。
変更することによって流動層の温度を変更するようにす
る流動層反応器の操作方法を提供することである。
本発明の他の目的は、流動層およびガスコラムに冷却表
面を接触させるようにする流動層反応器の操作方法を提
供することである。
面を接触させるようにする流動層反応器の操作方法を提
供することである。
本発明の更に他の目的は、沸騰状流動層と迅速流動層の
両方の作動原理と利点を組入れた流動層反応器操作方法
を提供することである。
両方の作動原理と利点を組入れた流動層反応器操作方法
を提供することである。
上記の目的を達成するための本発明の流動層反応器操作
方法は、流動層の上方に、空気と、流動層からの燃焼ガ
ス生成物と、該空気および燃焼ガス生成物によって連行
されてくる粒状物質との混合物を包含したガスコラムを
形成することを特徴とする。このガスコラムは、粒状物
質で飽和されており、その粒状物質を上記混合物から分
離して流動層内へ戻し、飽和状態を維持するようにする
。
方法は、流動層の上方に、空気と、流動層からの燃焼ガ
ス生成物と、該空気および燃焼ガス生成物によって連行
されてくる粒状物質との混合物を包含したガスコラムを
形成することを特徴とする。このガスコラムは、粒状物
質で飽和されており、その粒状物質を上記混合物から分
離して流動層内へ戻し、飽和状態を維持するようにする
。
ス」１匹辺」１升
本発明の方法は、自然水循環式蒸気発生装置１０（第１
図）の一部分を構成する流動層ボイラー（反応器）に関
連して説明する。蒸気発生装置１０は、給水パイプ１４
から水を受取り、複数の蒸気パイプを通して蒸気を送給
する蒸気ドラム１２を備えている。
図）の一部分を構成する流動層ボイラー（反応器）に関
連して説明する。蒸気発生装置１０は、給水パイプ１４
から水を受取り、複数の蒸気パイプを通して蒸気を送給
する蒸気ドラム１２を備えている。
流動層ボイラー（反応器）１８は、蒸気ドラム１２に近
接して配置されており、直方形のボイラー炉２４を構成
する前壁２ＯＡ、前壁と平衡に配置された後壁２ＯＢ、
および前壁および後壁に対し垂直に延長した両側側壁２
２（図には一方の側壁だけが示されている）を備えてい
る。
接して配置されており、直方形のボイラー炉２４を構成
する前壁２ＯＡ、前壁と平衡に配置された後壁２ＯＢ、
および前壁および後壁に対し垂直に延長した両側側壁２
２（図には一方の側壁だけが示されている）を備えてい
る。
ボイラー１８の壁２０Ａ、２０Ｂ、２２は、いずれも垂
直方向の細長バーによって互いに連結された多数の垂直
管（伝熱管）によってパネル状に形成され、連続した気
密構造を構成する。この種の構造は周知であるから１図
示されておらず、また、ここで詳しく説明する必要もな
い。壁２０Ａ。
直方向の細長バーによって互いに連結された多数の垂直
管（伝熱管）によってパネル状に形成され、連続した気
密構造を構成する。この種の構造は周知であるから１図
示されておらず、また、ここで詳しく説明する必要もな
い。壁２０Ａ。
２０Ｂ、２２の冬着の端部は、追って説明する目的のた
めに水平配置の下方ヘッダー２６および上方ヘッダー２
８に接続されている。炉２４の上方部分をボイラー１８
に隣接して配置された水・蒸気分ｍ部３２に連通させる
ために、後壁２０ｐを構成している管（図示せず）の幾
つかを後方へ折曲げることによって該後壁の上方部分に
開口３０が形成されている３分離部３２の下方部分はサ
イクロン分離器３４によって構成される。サイクロン分
離器３４は、該分離器の周壁と協同する同軸の筒状部分
３５を有し、ボイラー１８から分離器に流入するガスの
ための環状流路を画定する。ガスは、この環状流路即ち
環状室内を渦巻状に流れ、帯同している粒子を遠心力に
よって分離し、ガス成分は分離部３２の上方部分へ上昇
する。一方、分離された粒子は、分離器３４の下方ホッ
パ一部分へ落下し、追って詳述するように再循環導管３
６を通してボイラー１８内へ戻される。
めに水平配置の下方ヘッダー２６および上方ヘッダー２
８に接続されている。炉２４の上方部分をボイラー１８
に隣接して配置された水・蒸気分ｍ部３２に連通させる
ために、後壁２０ｐを構成している管（図示せず）の幾
つかを後方へ折曲げることによって該後壁の上方部分に
開口３０が形成されている３分離部３２の下方部分はサ
イクロン分離器３４によって構成される。サイクロン分
離器３４は、該分離器の周壁と協同する同軸の筒状部分
３５を有し、ボイラー１８から分離器に流入するガスの
ための環状流路を画定する。ガスは、この環状流路即ち
環状室内を渦巻状に流れ、帯同している粒子を遠心力に
よって分離し、ガス成分は分離部３２の上方部分へ上昇
する。一方、分離された粒子は、分離器３４の下方ホッ
パ一部分へ落下し、追って詳述するように再循環導管３
６を通してボイラー１８内へ戻される。
分離部３２に隣接して熱回収画室３８が形成されており
、該画室の上方壁部分には分離部３２からの清浄ガスを
受取る開口３９が形成されている。
、該画室の上方壁部分には分離部３２からの清浄ガスを
受取る開口３９が形成されている。
熱回収画室３８内のガス流路内に１対の過熱器４０Ａ、
４０Ｂが配置されている。各過熱器は、そのまわりを通
る清浄ガスから熱を回収するために慣用の態様で蒸気を
通す流体回路を形成するように連結された複数の管から
成っている。
４０Ｂが配置されている。各過熱器は、そのまわりを通
る清浄ガスから熱を回収するために慣用の態様で蒸気を
通す流体回路を形成するように連結された複数の管から
成っている。
熱回収画室３８内のボイラーバンクは、蒸気ドラム１２
を水ドラム４４に接続する一連の平行管４２によって構
成されている。平行管４２は、後述するような条件下に
おいて水ドラム４４へ水を移送する役割を果す。管４２
に隣接してガス通路が設けられ、ガス出口４５が設けら
れている。
を水ドラム４４に接続する一連の平行管４２によって構
成されている。平行管４２は、後述するような条件下に
おいて水ドラム４４へ水を移送する役割を果す。管４２
に隣接してガス通路が設けられ、ガス出口４５が設けら
れている。
分離部３２の上方部分および熱回収画室３８を構成する
壁も、ボイラー１８の壁と同様に、垂直方向の細長バー
即ちフィンによって互いに連結された多数の垂直管によ
って形成された連続的なパネル構造である。これらの壁
の上端は、複数の水平配置の上方ヘッダー４６に接続さ
れ、それらの壁の下端は、複数の水平配置の下方ヘッダ
ー４８（図には１つだけが示されている）に接続されて
いる。
壁も、ボイラー１８の壁と同様に、垂直方向の細長バー
即ちフィンによって互いに連結された多数の垂直管によ
って形成された連続的なパネル構造である。これらの壁
の上端は、複数の水平配置の上方ヘッダー４６に接続さ
れ、それらの壁の下端は、複数の水平配置の下方ヘッダ
ー４８（図には１つだけが示されている）に接続されて
いる。
図には示されていないが、蒸気ドラム１２および／また
は水ドラム４４をヘッダー２６．２８゜４６．４８に接
続するために下降管等を含む水流回路が設けられており
、蒸気ドラム１２．水ドラム４４、ボイラー１８の壁、
分離部３２の壁および熱回収画室３８の壁を通しての流
体回路を構成している。これは慣用の構成であるから、
これ以上の説明は不要である。
は水ドラム４４をヘッダー２６．２８゜４６．４８に接
続するために下降管等を含む水流回路が設けられており
、蒸気ドラム１２．水ドラム４４、ボイラー１８の壁、
分離部３２の壁および熱回収画室３８の壁を通しての流
体回路を構成している。これは慣用の構成であるから、
これ以上の説明は不要である。
強制送風機等の慣用の手段によって適当な空気供給源（
図示せず）からボイラー１８内へ加圧空気を導入するた
めにボイラーの下方部分に充気室５ｏが配設されている
。
図示せず）からボイラー１８内へ加圧空気を導入するた
めにボイラーの下方部分に充気室５ｏが配設されている
。
ボイラー１８の燃焼室の下方部分に充気室５０の上方に
有孔空気分配板５２が支持されている。
有孔空気分配板５２が支持されている。
充気室５０を通して導入された空気は、空気分配板５２
の多数の孔を通って上昇する。必要ならば。
の多数の孔を通って上昇する。必要ならば。
この空気は、空気予熱器（図示せず）によって予備加熱
しておくことができ、空気流量制御ダンパーによって適
当に流量を調節することができる。
しておくことができ、空気流量制御ダンパーによって適
当に流量を調節することができる。
空気分配板５２は、一般に粉砕石炭と、該石炭の燃焼に
よって生じる硫黄を吸収するための石灰石またはドロマ
イトとから成る粒状物質の層５４を支持するようになさ
れている。
よって生じる硫黄を吸収するための石灰石またはドロマ
イトとから成る粒状物質の層５４を支持するようになさ
れている。
ボイラー１８の壁２０Ａ、２０Ｂ、２４の下方部分の内
側面は、空気分配板５２から上方に一定の高さ範囲に亘
って耐火材５６または他の適当な断熱材によって内張す
されている。
側面は、空気分配板５２から上方に一定の高さ範囲に亘
って耐火材５６または他の適当な断熱材によって内張す
されている。
粒状燃料（粉砕石炭）を層５４の上面上へ導入するため
に燃料分配器５８が前壁２０Ａを貫通して延設されてい
る。粒状の硫黄吸収剤（石灰石等）および／または追加
の粒状燃料を層５４上へ分配するための分配器を必要に
応じて壁２０Ａ、２０Ｂ、２２に設けることができる。
に燃料分配器５８が前壁２０Ａを貫通して延設されてい
る。粒状の硫黄吸収剤（石灰石等）および／または追加
の粒状燃料を層５４上へ分配するための分配器を必要に
応じて壁２０Ａ、２０Ｂ、２２に設けることができる。
使用ずみの燃料および吸収剤を層５４から外部設備へ排
出するための排出管６０が、空気分配板５２に設けられ
た開口に整合し、充気室５０を貫通して延長している。
出するための排出管６０が、空気分配板５２に設けられ
た開口に整合し、充気室５０を貫通して延長している。
後述する目的のために二次空気をボイラー内へ導入する
ための多数の空気ポート６２が層５４から所定の高さの
ところで、側壁２２に穿設されている。必要ならば、追
加の空気ポートを壁２０Ａ。
ための多数の空気ポート６２が層５４から所定の高さの
ところで、側壁２２に穿設されている。必要ならば、追
加の空気ポートを壁２０Ａ。
２０Ｂにも、また、いろいろな異なる高さのところに穿
設することができる。
設することができる。
蒸気発生装置１０の作動に当っては、空気を充気室５０
内へ導入することによって層５４内の粒状物質の一部分
を着火させる。若干量の始動用石炭を分配器５８を通し
て導入し、層５４の粒状物質の上面に分散させる。層５
４内の石炭および始動用石炭に層５４内に配設されたバ
ーナ（図示せず）によって点火する。石炭の燃焼が進む
につれて、比較的高い圧力および速度で追加の空気を充
気室５０へ導入する。別法として１層５４を充気室５０
内に配置したバーナによって加熱することもできる。充
気室５０を通して導入される一次空気は、炉２４の下方
部分内の燃焼が不完全燃焼となるように、完全燃焼に必
要な総空気量より少ない量とする。従って、炉２４の下
方部分は、還元状態のもとで作動し、完全燃焼に必要な
残りの空気（二次空気）は空気ポート６２を通して供給
される。充気室５０を通して供給される空気量の範囲は
、完全燃焼に必要な量の４０％〜９０％とすることがで
き、残りの空気（６０％〜１０％）はボート６２を通し
て供給する。
内へ導入することによって層５４内の粒状物質の一部分
を着火させる。若干量の始動用石炭を分配器５８を通し
て導入し、層５４の粒状物質の上面に分散させる。層５
４内の石炭および始動用石炭に層５４内に配設されたバ
ーナ（図示せず）によって点火する。石炭の燃焼が進む
につれて、比較的高い圧力および速度で追加の空気を充
気室５０へ導入する。別法として１層５４を充気室５０
内に配置したバーナによって加熱することもできる。充
気室５０を通して導入される一次空気は、炉２４の下方
部分内の燃焼が不完全燃焼となるように、完全燃焼に必
要な総空気量より少ない量とする。従って、炉２４の下
方部分は、還元状態のもとで作動し、完全燃焼に必要な
残りの空気（二次空気）は空気ポート６２を通して供給
される。充気室５０を通して供給される空気量の範囲は
、完全燃焼に必要な量の４０％〜９０％とすることがで
き、残りの空気（６０％〜１０％）はボート６２を通し
て供給する。
充気室５０がら空気分配板５２を通して導入される高圧
、高速の燃焼維持空気は、石炭灰および使用ずみ石灰石
の微粒子を含む比較的微細な粒状物質を燃焼生成ガス内
に帯同させ、該ガスによって気力輸送させる。この帯同
された粒子とガスの混合物は、炉２４内を上昇して帯同
粒子を含有したガスコラム（ガス柱）を形成し、ボイラ
ー１８から開口３０を通って分離部３２内へ流入する。
、高速の燃焼維持空気は、石炭灰および使用ずみ石灰石
の微粒子を含む比較的微細な粒状物質を燃焼生成ガス内
に帯同させ、該ガスによって気力輸送させる。この帯同
された粒子とガスの混合物は、炉２４内を上昇して帯同
粒子を含有したガスコラム（ガス柱）を形成し、ボイラ
ー１８から開口３０を通って分離部３２内へ流入する。
本発明の１つの特徴によれば、層５４の上方で炉２４内
に形成されるガスコラムを粒子即ち固形分で飽和させる
。即ち、ガスコラムに、それが帯同しうる最大限の量の
粒子を帯同させる。この最大限の粒子（固形分）帯同量
は、流動化空気速度の関数として第２図のグラフに示さ
れている６第２図のグラフを適用する場合、ガスによっ
て持運ぶことができる粒度の流動層物質の割合と、比較
的粗大な粒子の部分的な分離を考慮に入れなげればなら
ない。第２図に示されるように、１２ｆｔ／ｓｅｃ、（
３，６６ｍ／５ｅｅ）の流動化空気速度における固形分
（即ち粒子）帯同量は、ガスＩ Ｑｂ（０，４５ｋｇ）
当り約２８ Ｑ ｂ（１２，６ｋｇ）であるが、上記の
考慮を算入すると、約１０ ｆｆ ｂ（４，５ｋｇ）と
なる、ガスコラムが粒子で飽和される結果として、かな
りの量の微細粒子が層５４内に保持される。ボイラー１
８即ち反応容器内に堆積する粒子の容量は、比較的多く
、最大容量で作動している場合、容器の総容積の２０％
〜３０％程度である。
に形成されるガスコラムを粒子即ち固形分で飽和させる
。即ち、ガスコラムに、それが帯同しうる最大限の量の
粒子を帯同させる。この最大限の粒子（固形分）帯同量
は、流動化空気速度の関数として第２図のグラフに示さ
れている６第２図のグラフを適用する場合、ガスによっ
て持運ぶことができる粒度の流動層物質の割合と、比較
的粗大な粒子の部分的な分離を考慮に入れなげればなら
ない。第２図に示されるように、１２ｆｔ／ｓｅｃ、（
３，６６ｍ／５ｅｅ）の流動化空気速度における固形分
（即ち粒子）帯同量は、ガスＩ Ｑｂ（０，４５ｋｇ）
当り約２８ Ｑ ｂ（１２，６ｋｇ）であるが、上記の
考慮を算入すると、約１０ ｆｆ ｂ（４，５ｋｇ）と
なる、ガスコラムが粒子で飽和される結果として、かな
りの量の微細粒子が層５４内に保持される。ボイラー１
８即ち反応容器内に堆積する粒子の容量は、比較的多く
、最大容量で作動している場合、容器の総容積の２０％
〜３０％程度である。
粗大粒状物質は、微細粒子の一部と一緒に層５４の下方
部分内に堆積し、微細粒子の残りの部分はガスコラムを
通って上昇する。ガスコラムの長手に沿って移動し、ボ
イラー１８から開口３０を通って流出した微細粒子は、
分離器３４内で燃焼生成ガス（単に、「燃焼ガス」とも
称する）から分離され、再循環導管３６を通して流動Ｍ
５４へ再循環される。この再循環された微細粒子と、分
配器５８を通して導入される追加の粒状燃料とにより、
層５４の上方に飽和ガスコラム（即ち、微細粒子で飽和
されたガスコラム）を維持する。換言すれば、層５４の
上方のガスコラムを微細粒子で飽和された状態に維持す
る。
部分内に堆積し、微細粒子の残りの部分はガスコラムを
通って上昇する。ガスコラムの長手に沿って移動し、ボ
イラー１８から開口３０を通って流出した微細粒子は、
分離器３４内で燃焼生成ガス（単に、「燃焼ガス」とも
称する）から分離され、再循環導管３６を通して流動Ｍ
５４へ再循環される。この再循環された微細粒子と、分
配器５８を通して導入される追加の粒状燃料とにより、
層５４の上方に飽和ガスコラム（即ち、微細粒子で飽和
されたガスコラム）を維持する。換言すれば、層５４の
上方のガスコラムを微細粒子で飽和された状態に維持す
る。
水は、給水パイプ１４を通して蒸気ドラム１２へ導入さ
れ、該ドラム内でドラム内の水と混合する。水は、ドラ
ム１２から上述したように、管４２を通って下方へ水ド
ラム４４へ導かれ、下降管等を通って、下方ヘッダー２
６およびボイラー壁２０Ａ、２０Ｂ、２２の管内に流入
する。流動層、ガスコラムおよびガスコラムによって連
行される粒子からの熱により、ボイラー壁の管内を流れ
る水の一部分が蒸気に変換されて蒸気と水の混合物がそ
れらの管内を上昇し、上方ヘッダー４６内に集められ、
蒸気ドラム１２へ移送される。蒸気ドラム１２内で蒸気
と水が慣用の態様で分離され、分離された蒸気は蒸気ド
ラム１２から蒸気パイプ１６を通して蒸気タービン等へ
導かれる。一方、分離された水は、給水パイプ１４から
の新しい給水と混合し、上述したようにして流体回路を
通して再循環される。炉内２４内には、流動層およびガ
スコラムに接触するように、好ましくは多数の垂直管か
ら成る仕切壁の形とした追加の冷却面を設けることもで
きる。また、ガスコラムだけに接触する蒸気冷却型（蒸
気によって冷却される）の冷却面を設けることもできる
。
れ、該ドラム内でドラム内の水と混合する。水は、ドラ
ム１２から上述したように、管４２を通って下方へ水ド
ラム４４へ導かれ、下降管等を通って、下方ヘッダー２
６およびボイラー壁２０Ａ、２０Ｂ、２２の管内に流入
する。流動層、ガスコラムおよびガスコラムによって連
行される粒子からの熱により、ボイラー壁の管内を流れ
る水の一部分が蒸気に変換されて蒸気と水の混合物がそ
れらの管内を上昇し、上方ヘッダー４６内に集められ、
蒸気ドラム１２へ移送される。蒸気ドラム１２内で蒸気
と水が慣用の態様で分離され、分離された蒸気は蒸気ド
ラム１２から蒸気パイプ１６を通して蒸気タービン等へ
導かれる。一方、分離された水は、給水パイプ１４から
の新しい給水と混合し、上述したようにして流体回路を
通して再循環される。炉内２４内には、流動層およびガ
スコラムに接触するように、好ましくは多数の垂直管か
ら成る仕切壁の形とした追加の冷却面を設けることもで
きる。また、ガスコラムだけに接触する蒸気冷却型（蒸
気によって冷却される）の冷却面を設けることもできる
。
分離部３２からの清浄な熱ガスは、過熱器４０Ａ、４０
Ｂおよび管４２を被って流れ、過熱器内の蒸気を過熱す
るとともに、管４２内を流れる水に熱を与えた後、出口
４５を通って蒸気発生装置から流出する。充気室５０へ
導入さ九る空気が１０気圧程度の比較的高い圧力である
場合は、出口３９からのガスをガスタービン等（図示せ
ず）へ差向けることができる。
Ｂおよび管４２を被って流れ、過熱器内の蒸気を過熱す
るとともに、管４２内を流れる水に熱を与えた後、出口
４５を通って蒸気発生装置から流出する。充気室５０へ
導入さ九る空気が１０気圧程度の比較的高い圧力である
場合は、出口３９からのガスをガスタービン等（図示せ
ず）へ差向けることができる。
流動層５４の温度は、蒸気タービンの負荷の変化に応答
して、第３図のグラフに示されるように、充気室５０お
よび空気ボート６２を通してボイラーへ供給される空気
の量を変更することによって所定の許容値に維持される
。第３図のグラフは、負荷、温度および充気室５０へ供
給される空気量の、完全燃焼に必要な理論空気量に対す
る百分率の関数としてそれぞれの変化を表わしている。
して、第３図のグラフに示されるように、充気室５０お
よび空気ボート６２を通してボイラーへ供給される空気
の量を変更することによって所定の許容値に維持される
。第３図のグラフは、負荷、温度および充気室５０へ供
給される空気量の、完全燃焼に必要な理論空気量に対す
る百分率の関数としてそれぞれの変化を表わしている。
第３図に示される曲線Ａは、ボイラー１８内のガスコラ
ムか開口３０を通って流出するガスと帯同粒子との混合
物の温度と負荷の関係を表わす。温度は負荷の増大と共
に高められる。
ムか開口３０を通って流出するガスと帯同粒子との混合
物の温度と負荷の関係を表わす。温度は負荷の増大と共
に高められる。
曲線Ｂは、流動層の温度と負荷とが実質的に比例関係に
あることを示す。曲線Ｃは、負荷の変化と、流動層へ供
給される空気量の、完全燃焼のための理論的空気所要量
に対する割合（百分率）の変化との関係を示す。
あることを示す。曲線Ｃは、負荷の変化と、流動層へ供
給される空気量の、完全燃焼のための理論的空気所要量
に対する割合（百分率）の変化との関係を示す。
以上の説明から分かるように、本発明の方法は、沸騰状
流動層方式と迅速流動層方式の両方の作動原理を組入れ
たものであり、それによって多くの利点をもたらす。例
えば、流動層内の粒状物質の側方混合の量が比較的多い
ことは、沸騰状流動層によって達成される混合とほぼ同
じである。しかも、迅速流動層の場合におけるように、
微細粒状物質が反応帯域内に保持され、広範囲の粒度を
有する燃料および硫黄吸収剤を利用することができる。
流動層方式と迅速流動層方式の両方の作動原理を組入れ
たものであり、それによって多くの利点をもたらす。例
えば、流動層内の粒状物質の側方混合の量が比較的多い
ことは、沸騰状流動層によって達成される混合とほぼ同
じである。しかも、迅速流動層の場合におけるように、
微細粒状物質が反応帯域内に保持され、広範囲の粒度を
有する燃料および硫黄吸収剤を利用することができる。
しかも、迅速流動層の場合に比べて、休止時の層の高さ
を低くすることかでき、流動化され膨張したときの層の
高さをはるかに低くすることができる。このことと、流
動層の上方に空気ポート６２を通してオーバーファイア
（「火炎の上方の」の意味）空気が放出されることとが
相俟って、空気送給ファンの所要動力が小さくてすみ、
流動層の圧力変動によって生じる機械的な応力を減少さ
せる。更に、特に燃焼反応を含む、粒子とガスとの間の
反応の大部分がオーバーファイア空気ポート６２の下方
でのみ生じるので、−酸化炭素および炭化水素の放出量
を最少限にする。空気を、充気室５０を通しての一次空
気と、空気ボート６２を通しての二次空気（オーバーフ
ァイア空気）との二段階で供給することは、上記の利点
に加えて窒素酸化物の放出量を減少させる利点をもたら
す。
を低くすることかでき、流動化され膨張したときの層の
高さをはるかに低くすることができる。このことと、流
動層の上方に空気ポート６２を通してオーバーファイア
（「火炎の上方の」の意味）空気が放出されることとが
相俟って、空気送給ファンの所要動力が小さくてすみ、
流動層の圧力変動によって生じる機械的な応力を減少さ
せる。更に、特に燃焼反応を含む、粒子とガスとの間の
反応の大部分がオーバーファイア空気ポート６２の下方
でのみ生じるので、−酸化炭素および炭化水素の放出量
を最少限にする。空気を、充気室５０を通しての一次空
気と、空気ボート６２を通しての二次空気（オーバーフ
ァイア空気）との二段階で供給することは、上記の利点
に加えて窒素酸化物の放出量を減少させる利点をもたら
す。
更に、壁面が還元ガスに露呈される。オーバーファイア
空気より下方、およびその他の腐蝕し易い個所には、好
ましくは高い伝導性の耐火材を用いることができる。ま
た、常時飽和ガスコラムが維持されることにより固形粒
子の循環景が制限されるので、粒子再循環系による粒子
循環流量の積極的な制御を必要としない。更に、再循環
系および流動層タップから比較的少足の固形粒子を抽出
することができるようにしたことにより系内の粗大粒子
および微細粒子の滞留時間をそれらの反応特性に適合す
るように調節することができる。
空気より下方、およびその他の腐蝕し易い個所には、好
ましくは高い伝導性の耐火材を用いることができる。ま
た、常時飽和ガスコラムが維持されることにより固形粒
子の循環景が制限されるので、粒子再循環系による粒子
循環流量の積極的な制御を必要としない。更に、再循環
系および流動層タップから比較的少足の固形粒子を抽出
することができるようにしたことにより系内の粗大粒子
および微細粒子の滞留時間をそれらの反応特性に適合す
るように調節することができる。
添付図には具体的に示されていないが、当業者には明ら
かなように、他の追加の必要な機器および構造部材が設
けられ、それらと上述した各構成部材とが、完全な作動
装置を構成するように組合わされる。
かなように、他の追加の必要な機器および構造部材が設
けられ、それらと上述した各構成部材とが、完全な作動
装置を構成するように組合わされる。
また、本発明の方法には、発明の範囲から逸脱すること
なく、いろいろな変更が可能である。例えば、ボイラー
へ供給する燃料は、」二連したような粒状物ではなく、
液状またはガス状であってもよい。
なく、いろいろな変更が可能である。例えば、ボイラー
へ供給する燃料は、」二連したような粒状物ではなく、
液状またはガス状であってもよい。
第コア図は自然循環式蒸気発生装置の一部を構成する大
気圧式流動層燃焼部の概略断面図、第２図は流動化空気
の速度と粒子帯同量の関係を示すグラフ、第３図は負荷
と、空気の割合（％）と、層の温度と、炉の出口温度と
の関係を示すグラフである。 １８・・流動層ボイラー、３０・・開口、３２・・分離
部、３４・・サイクロン分離器、３６・・再循環導管、
５０・・充気室、６２・・空気ポート。 特許出願人 フォスター・ホイーラー・エナージイ・
コーポレイション 代理人弁理士 兼 坂 直間
酒 井 −同 兼 坂
繁１Ｂ・・流中し管ボイラー 、３０・・閉口
気圧式流動層燃焼部の概略断面図、第２図は流動化空気
の速度と粒子帯同量の関係を示すグラフ、第３図は負荷
と、空気の割合（％）と、層の温度と、炉の出口温度と
の関係を示すグラフである。 １８・・流動層ボイラー、３０・・開口、３２・・分離
部、３４・・サイクロン分離器、３６・・再循環導管、
５０・・充気室、６２・・空気ポート。 特許出願人 フォスター・ホイーラー・エナージイ・
コーポレイション 代理人弁理士 兼 坂 直間
酒 井 −同 兼 坂
繁１Ｂ・・流中し管ボイラー 、３０・・閉口
Claims (1)
- 容器内に固形粒状物質の層を形成し、該層を流動化させ
層内の燃料の燃焼またはガス化反応を維持するのに十分
な速度で該層内へ空気を導入し、該容器内に、前記空気
と、前記燃焼のガス生成物と、該空気および燃焼ガス生
成物によって連行される粒状物質との混合物を含むガス
コラムを形成させ、該温合物から粒状物質を分離し、該
分離された粒状物質を前記層へ戻し、前記ガスコラムを
ガスにより連行可能な粒状物質で飽和させるのに十分な
量の連行可能粒状物質を前記層内およびガスコラム内に
維持することを特徴とする流動層式反応器の操作方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US76311685A | 1985-08-07 | 1985-08-07 | |
| US763116 | 1985-08-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6237608A true JPS6237608A (ja) | 1987-02-18 |
| JPH0343524B2 JPH0343524B2 (ja) | 1991-07-02 |
Family
ID=25066920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17897986A Granted JPS6237608A (ja) | 1985-08-07 | 1986-07-31 | 流動床式反応器を操作する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6237608A (ja) |
| CA (1) | CA1274422A (ja) |
| ES (1) | ES8704613A1 (ja) |
| GB (1) | GB2178674B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06288512A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-11 | Narita Techno:Kk | ボイラー等の燃焼方法及びその装置 |
| WO2008102415A1 (ja) * | 2007-02-22 | 2008-08-28 | Ihi Corporation | ガス化燃料のガス化方法及び装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3702089C1 (de) * | 1987-01-24 | 1988-06-30 | Kernforschungsanlage Juelich | Wirbelschichtofen zur Muellverbrennung |
| DE3905553A1 (de) * | 1989-02-23 | 1990-08-30 | Metallgesellschaft Ag | Wirbelbrennkammer |
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