JPS6363253B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は離散した形態にある物質の熱処理に
関する。

特にこの発明は破砕した無機物質例えば石こう
の焼成および脱水について述べるが、これに限定
されるものではない。このような熱処理に使用さ
れる慣用のプラントでは固体、液体またはガス状
の燃料は燃焼室で燃焼され、熱燃焼ガスが被熱処
理物質が収納された特殊な容器に施される。熱移
動を最大となすために熱燃焼ガスは時によつては
前記物質を通しておよび容器の側壁のまわりに導
通され、またその際前記物質は撹拌される。これ
らの配列の一つの欠点は燃焼装置がメンテナンス
を必要とし、時々取替えなければならない多数の
部品を使用していることである。その上、前記物
質の撹拌はそうされない時より効率が低いことで
ある。

流動層による燃焼は、高燃焼能力および高燃焼
効率、連続作業性、燃焼プロセスの自動制御性お
よび広範囲な種類の燃料を燃焼できる能力を与え
る点で融通性があるから近年になつて工業的に使
用されて成功を収める段階に到達した。流動燃焼
装置は流体例えば水またはガスを加熱するのに使
用できること、および燃焼したガスを廃熱回収装
置中で使用できることは既に知られていることで
ある。

この発明の目的は流動層燃焼原理を使用して、
離散した形態の物質の熱処理方法および装置を提
供するにある。

従つてこの発明の第１面によれば、少なくとも
１つの熱伝導性非穿孔壁を備えた燃焼器中に含ま
れる流動燃焼層中で粒状物質の燃料を燃焼させ、
該熱伝導性非穿孔壁を通つて熱を受取るように離
散した形態の被熱処理物質層を配置し、前記燃焼
層からの燃焼ガスから間隔を置いた複数の燃焼ガ
スの流れを形成させ、前記間隔を置いた複数の燃
焼ガスの流れを熱処理層と間接熱交換関係におい
て熱処理層に通し、前記間隔を置いた複数の燃焼
ガスの流れの各々から熱処理層の平面を横切る
種々の点で放出される多数のより小さい燃焼ガス
の流れを形成させ、前記より小さい燃焼ガスの流
れを熱処理層の底部区域に下向きに導入して燃焼
ガスを熱処理層の底部区域全体に分配することに
より熱処理層を少なくとも一部は該燃焼ガスによ
り流動化させることからなる、離散した形態の物
質の熱処理方法が提供される。

燃料は流動化された燃焼層中で約800℃または
それ以上の温度で燃焼されるのが便宜である。

流動化された燃焼層からの燃焼ガスは熱処理層
に入る前に該熱処理層と熱交換関係を保ちながら
該熱処理層に入るのが有利である。燃焼ガスは熱
処理層に導入されると被熱処理物質に熱を放出
し、また被熱処理物質層の流動化を助勢し、且つ
流動化する。

この発明による方法の実施においては熱処理層
中の物質の層高は流動燃焼層の頂部位置よりも高
く保たれるのが好適である。

燃焼ガスは、熱処理層に導入される前に、熱処
理層に供給される前の被処理物質と熱交換関係を
保つて熱処理層に導入して該物質を予熱するのが
便宜である。

或は空気を燃焼層中に導入する前に流動用およ
び燃焼用空気を予熱するのに燃焼ガスを使用して
もよい。

熱処理層は燃焼層からの燃焼ガスだけで流動化
してもよい。

被熱処理物質は硫酸カルシウム、例えば石こう
であることができる。そのような場合に熱処理に
際して水をスチームの形態で発生する反応が生起
し、このスチームは該被処理物質層を流動化する
効果を呈する。従つてこの場合には熱処理層は蒸
気状反応生成物および燃焼層からの燃焼ガスによ
つて流動化される。

この発明の第２面によれば、間接熱交換のため
の少なくとも１つの水平方向に長い非穿孔熱伝導
壁を備えた、粒状物質の流動燃焼層を入れるため
の水平方向に長い燃焼器；燃焼器への燃料導入
口；燃焼器からの燃焼ガス排出口；燃焼器に隣接
して並んで配置されて前記非穿孔熱伝導壁の少な
くとも１つを囲むように配設された、離散した形
態の物質の床を含む熱処理容器；前記熱処理容器
への粒状物質の導入口および排出口；燃焼器の燃
焼ガス排出口と連通して熱処理容器内に配設され
た複数の熱交換装置；および熱処理容器に設置さ
れて熱交換装置に接続した、熱処理容器の底部区
域に水平方向に延び且つ間隔を置いた多数の位置
で下方に向いて穿孔されたガス分配装置を備えて
なる、離散した形態の物質の熱処理装置が提供さ
れる。

好適には前記導入装置は燃焼ガスを熱処理容器
中へ受入れ且つ分散するための流動化装置であ
る。該流動化装置は熱処理容器の、または各熱処
理容器の底部を横切つて配置された分散管の形態
であつてもよい。

或は流動化装置は燃焼ガスを受入れるためのプ
レナムチヤンバー（充気室）上に置かれたガス透
過性支持板であつてもよい。

一実施例においては１個より多い熱処理容器を
備えるのが便宜であり、該容器は燃焼器の両側の
側壁上に設置された立方体形のものでもよい。燃
焼器はまたは円形の断面のものでもよく、その場
合熱処理容器は燃焼器を包囲した環状のものでも
よい。更に他の変形においては、燃焼器は環状の
断面をもち、円形断面の熱処理容器を包囲してい
てもよい。

熱処理容器または各熱処理容器と熱交換関係
に、そして燃焼器からの燃焼ガスを受入れるのに
適したように熱交換装置を設置するのが便宜であ
る。

熱交換装置は熱処理容器または各熱処理容器を
貫通して設けられるか、域はそれに境界を接して
設けられる。

熱交換装置は排ガス（燃焼ガス）出口から熱処
理容器中に延びて、それを貫通し、被熱処理物質
層と熱交換接触する導管からなるのが有利であ
る。

便宜には、そして熱移動を最大限になすため
に、燃焼器と熱処理容器または各熱処理容器とは
共通の結合した壁をもち、これらの壁は突起およ
び／または凹角の使用によつて与えられる拡大し
た面積をもつ。例えばこの拡大した面積は卵箱型
の設計または慣例の正弦曲線であることができる
波形、またはＶ形または他の適当な輪郭のものに
よつて達成することができる。

被熱処理物質を予熱するためにそれを熱処理容
器または各熱処理容器中に導入する前に、該被熱
処理物質と燃焼ガスとの間に熱移動を行うための
熱交換器が備えられ、該予熱後に燃焼ガスは熱処
理容器または各熱処理容器中に通される。或はま
た、または付加的に、熱交換は燃焼ガスによつて
燃焼器用の流動用空気を予熱するために行つても
よい。

この発明による、離散した形態の物質の熱処理
方法および装置を添付図面を参照して示例だけの
ために以下に記述する。

離散した形態の物質の熱処理用装置は流動用ガ
ス例えば空気の分散装置６上に支持された流動層
４を含むのに適した燃焼器２を備える。分散器６
は多数の立管８を備え、これらの立管の各々は分
散器の頂部において半径方向に延びる出口１０を
備える。流動層から例えば灰のような物質を除去
するための弁付き出口１２が燃焼器に備えられ、
また燃料導入口５０（その１個だけを図に示す）
は燃焼器２の各端部に設置される。（燃焼）ガス
排出口１４が燃焼器２に備えられ、これはマニホ
ルド１５および１７と連通し、これらのマニホル
ドは熱交換導管１６および１８と接続し、これら
熱交換導管はそれぞれ熱処理容器２０および２２
中を延びる。熱処理容器２０および２２は燃焼室
２とステンレス製の共通の壁２４，２６および端
部壁２５および２７を備え、共通の壁（非穿孔熱
伝導性壁）２４および２６はそれぞれ熱処理容器
２０および２２中に含有される離散した形態の被
熱処理物質層２８および３０の頂部表面の上の高
さまで波形を呈する（第２図参照）。熱処理容器
２０および２２は被熱処理物質例えば石こう用導
入装置２１および熱処理ずみ物質例えば焼石こう
用排出装置２３を備え、これらの導入装置２１お
よび排出装置２３は熱処理容器２０および２２の
反対側の端部に設けられるのが便宜である。

各熱処理容器２０および２２の熱交換導管１６
および１８は分散マニホルド３１および３２に連
通し、これらのマニホルドに多数の孔をうがつた
多数の中空分散管３４および３６（各熱処理室に
おけるそれらの一つだけを図に示した）が結合
し、分散管３４および３６は熱処理容器２０およ
び２２の底部に配置され、各孔は熱処理容器の底
部の方へ下側に向けて設けられる。

運転に際しては分散器６、従つて流動層４に熱
ガスを通して流動層４を流動化し、流動層温度を
約150℃に上昇させることによつて燃焼器２を始
動させ、その後で流動層４の高さにほぼ対応する
高さまで石こうを熱処理容器２０および２２中に
供給して被熱処理物質層２８および３０を形成さ
せる。流動層４は石炭の燃焼が自己持続性となる
温度に達するまでこのガスによつて連続的に加熱
され、石炭は燃料導入口５０を経て導入される。
石炭の燃焼が自己持続性となる温度に達した後で
は熱ガスの流れは中止され、冷空気でおきかえら
れる。

流動層４から発生する熱燃焼ガスはガス排出口
１４およびマニホルド１５，１７を通つて、熱処
理室２０，２２中の被熱処理物質層２８，３０を
通つて延びる熱交換導管１６，１８中に入り、こ
こで熱を石こうに放出する。燃焼ガスは被熱処理
物質層２８，３０を通つた後で分散マニホルド３
１，３２に入り、そこから分散管３４，３６を通
つて、連続操作中は流動層４の高さより高い高さ
にある被熱処理物質層２８，３０中に入り、それ
らを流動化する。熱処理ずみ物質は約150℃の通
常の処理温度での熱処理室２０，２２中での充分
な滞留時間を確保した所定の速度で該室から取出
される。上記温度および被熱処理物質の装入／排
出速度を調整するために適当な制御装置（図示せ
ず）が設けられる。

本発明の重要な面は熱を発生する燃焼層を横に
並べて配置して使用し、この熱を直接的に及び間
接的に熱処理層に伝達することによつて非常に高
能率の熱処理方法が達成されると云う独特の仕方
にある。これは熱伝導性壁（間接的熱伝導）の使
用及び燃焼器から発生した燃焼ガスによる熱処理
容器中での流動層（直接熱伝導）の使用により達
成される。

他のタイプの熱処理方法および装置と比較し
て、この発明を使用することによつて被熱処理物
質の導入量を増大した場合でも90％程度の効率が
得られ、また類似の生産量の他の熱処理プラント
と比較すればこの発明によるプラントは小型であ
る。

この発明では被熱処理物の若干の種類の離散し
た形態の物質では撹拌を行う必要はないが、他の
物質では撹拌することはやはり望ましいであろ
う。

この発明の方法の場合には燃焼ガス清浄化につ
いては何も記載しなかつたけれども、事実燃焼ガ
スは若干の汚染物を含有していてさえも直接被熱
処理物質中に供給され、それら被熱処理物質に有
害な作用をもたないことが観察された。

この発明による方法の操作を石こうの熱処理に
ついて記述したけれども、他の物質もこの発明の
方法および装置を使用することによつて処理でき
ることが理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による熱処理装置の概略立断
面図、第２図は第１図の装置の平面断面図であ
る。 図中：２……燃焼器、４……流動層、６……分
散器、８……立管、１０……出口、１２……弁付
出口、１４……（燃焼）ガス排出口、１５……マ
ニホルド、１６……熱交換導管、１７……マニホ
ルド、１８……熱交換導管、２０，２２……熱処
理室、２１……（被熱処理物質）導入装置、２３
……（熱処理ずみ物質）排出装置、２４，２６…
…共通の壁、２５，２７……端部壁、２８，３０
……被熱処理物質層、３１，３２……分散マニホ
ルド、３４，３６……分散管、５０……燃料導入
口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１つの熱伝導性非穿孔壁を備えた
   燃焼器中に含まれる流動燃焼層中で粒状物質の燃
   料を燃焼させ、該熱伝導性非穿孔壁を通つて熱を
   受取るように離散した形態の被熱処理物質層を配
   置し、前記燃焼層からの燃焼ガスから間隔を置い
   た複数の燃焼ガスの流れを形成させ、前記間隔を
   置いた複数の燃焼ガスの流れを熱処理層と間接熱
   交換関係において熱処理層に通し、前記間隔を置
   いた複数の燃焼ガスの流れの各々から熱処理層の
   平面を横切る種々の点で放出される多数のより小
   さい燃焼ガスの流れを形成させ、前記より小さい
   燃焼ガスの流れを熱処理層の底部区域に下向きに
   導入して燃焼ガスを熱処理層の底部区域全体に分
   配することにより熱処理層を少なくとも一部は該
   燃焼ガスにより流動化させることからなる、離散
   した形態の物質の熱処理方法。 ２ 熱処理層中の被熱処理物質の上端レベルが流
   動燃焼層の頂面レベルより上に保たれる、特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 離散した形態の物質が硫酸カルシウムであ
   る、特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
   法。 ４ 硫酸カルシウムが石こうである、特許請求の
   範囲第３項記載の方法。 ５ 熱処理層が完全に燃焼層からの燃焼ガスによ
   つて流動化される、特許請求の範囲第１項から第
   ４項までのいずれか１項記載の方法。 ６ 間接熱交換のための少なくとも１つの水平方
   向に長い非穿孔熱伝導壁を備えた、粒状物質の流
   動燃焼層を入れるための水平方向に長い燃焼器；
   燃焼器への燃料導入口；燃焼器からの燃焼ガス排
   出口；燃焼器に隣接して並んで配置されて前記非
   穿孔熱伝導壁の少なくとも１つを囲むように配設
   された、離散した形態の物質の床を含む熱処理容
   器；前記熱処理容器への粒状物質の導入口および
   排出口；燃焼器の燃焼ガス排出口と連通して熱処
   理容器内に配設された複数の熱交換装置；および
   熱処理容器に設置されて熱交換装置に接続した、
   熱処理容器の底部区域に水平方向に延び且つ間隔
   を置いた多数の位置で下方に向いて穿孔されたガ
   ス分配装置を備えてなる、離散した形態の物質の
   熱処理装置。 ７ 燃焼器がその中へ流動化用ガスを導入するた
   めの多数の立管を備えた円形断面の流動化ガス用
   分散器を備えてなる、特許請求の範囲第６項記載
   の装置。 ８ 非穿孔熱伝導性壁が拡大された表面積を備え
   るために突起または凹形またはそれらの両者をな
   す、特許請求の範囲第６項または第７項記載の装
   置。 ９ 非穿孔熱伝導性壁が波形をなす特許請求の範
   囲第８項記載の装置。