JP2000504989A - 粒状材料床の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガス分配底（９；７５）で支持された粒状材料の床（６；７８）が置かれ、ダクト（１９；３５；７７）を介して、１つ又は数個の下に位置した区画室（１５；７６）からガス分配底及び粒状材料床に区分化した方法で導かれ、ガス分配底及び粒状材料床の中に上方に差し向けられた処理ガスを利用する。各ダクト（１９；３５；７７）を通る処理ガスの流量が各ダクトに設けられた流量調整器（２１）によって自動調整される。それによって、ガス分配底の前後の全体の圧力損失を減少させることができ、材料床を通る処理ガスの流れが材料床の組成及び分配に関係なく、ガス分配底全体にわたって望ましい明確な方法で分配され、トンネルの成形が回避されるものである。

Description

【発明の詳細な説明】 粒状材料床の処理方法及び装置 本発明はダクトを介して、１つ又は数個の下に位置した区画室からガス分配底 及び粒状材料床に区分化した方法で導かれ、ガス分配底及び粒状材料床の中に上 方に差し向けられた処理ガスを利用して、分配底で支持された粒状材料床を処理 する方法に関する。本発明はまた本発明による方法を実施するための装置に関す る。 産業分野には、ガス分配底を有する装置の種々の例がある。その非限定的な例 として、流動床反応器、化学反応器、乾燥装置、気体−固体熱交換器及びその他 を述べることができる。 本質的には、ガス分配底の機能は、粒状材料床を支持し、且つ処理及び流動化 ガスを床全体にわたって均一に分配することにある。ガス分配底の構造は床の物 理的効率と科学的効率の両方にとって重要なものでもある。今日まで、ガス分配 底の前後の比較的高い圧力降下がガス分配底全体にわたるガス分配底の均一な分 布を確保するのに必要とされることが一般的に認識され且つ不本意ながら認めら れた事実である。というのは、ガス流の不適当な分布がしばしばガスと固体の接 触を悪くし、トンネルの形成をもたらすからである。時として、ガス分配底はガ ス分配底の前後の圧力降下と床の前後の圧力降下との間の関係によって特徴付け られる。技術文献では、典型的には、この関係が０.４０又はそれ以上になるよ うに、即ち、ガス分配底の前後の圧力降下が床の前後の圧力降下の少なくとも４ ０％であるようにガス分配底を構成することが推奨されている。しかしながら、 ガス分配底の前後のこの比較的高い圧力降下は装置の中に処理ガスを進めるファ ン設備の過剰に高いエネルギー消費を必要とする。 ガス分配底を有する装置の例は、例えば、セメントクリンカーを冷却するため の格子冷却機である。このような冷却機では、主たる目的は、高温クリンカーに 含まれる熱エネルギーを本質的にすべて冷却ガスでキルン装置に戻すことができ 、同時に、クリンカーを周囲温度に大変近い温度で冷却機器から放出するように 、クリンカーと冷却ガスとの間に有利な熱交換度を達成することにある。クリン カーの中を通る冷却ガス流を巧く定めることが有利な熱交換度を達成するための 前 提条件である。 しかしながら、冷却機の前に設置されたキルンから放出されるセメントクリン カーの冷却と関連して、クリンカーは冷却機格子に常に均一に分配されないこと が分かっている。その代わりに、大きなクリンカー塊が冷却機の一方の側に際立 って位置し、細かいクリンカー塊が他方の側に位置するようにクリンカーが分配 される傾向がある。また、クリンカー床の厚さが冷却機の中で長手方向と横方向 の両方に変化を示す。冷却ガスが、細かいクリンカー塊の床及び又はより厚い床 に侵入することと比較して、より大きいクリンカー塊の床及び又はより薄い床に 侵入しやすいから、また全く自然に、冷却ガスが常に最も小さい抵抗のルートを 辿るから、クリンカーのこのような不均一な分配は、より細かいクリンカー材料 が十分に冷却されず、それ故に、高温帯域、所謂「レッドリバー」を冷却機内に 形成させることを意味する。クリンカーのこのような不均一な分配はまた、冷却 ガスが最も小さい抵抗に遭遇する領域の冷却ガスが材料を吹き飛ばして、冷却ガ スが熱とクリンカー材料との顕著な交換なしに冷却ガスが逃げるトンネルを形成 することを意味する。 従って、このような条件下で作動する冷却機の最適な効率を達成することがで きない。 冷却機ガスのクリンカー床の不均一な侵入の重要性を減じ、もっと均一に分配 された冷却ガスが格子の表面全体にわたって流れるようにするために、格子それ 自体が冷却ガスの侵入抵抗を大きくするような方法で格子そのものを作ることが 提案された。しかしながら、この解決策は格子の前後の大きな圧力損失を意味し 、ファン設備の建設及び運転にかなりのコストを伴う。同時に、これはトンネル の形成の点から課題を除去しない。 追加の冷却ガスを、温度が取り囲み領域におけるよりも高い床の領域にパルス の状態で供給することによって上記の課題を最小にし、それによって、後で述べ た床の領域が一層冷却され、かつ攪拌をも受けることを請求している方法及び格 子冷却機がＥＰ−Ａ−０４４２１２９号から知られている。この周知の明白な欠 点は、追加の冷却ガス供給のための制御操作を行う比較的費用のかかる複雑な方 法である。制御は、計算及び制御ユニットを介して、格子の下に構造パターンを なして取り付けられたノズルへの追加の冷却ガスの供給を許したり遮断したりす る多数の弁を制御するための全体のベースを形成する温度プロファイルを確立す るために、材料床の表面積全体の温度を測定して記録することを伴う。又、材料 床の攪拌は冷却機の効率に悪影響を及ぼすかもしれない。 ガス分配底を有する装置の第２の冷却機は、例えば、火力発電所に使用される 流動床キルンである。流動床では、主な目的は、安定且つ最適な作動条件のもと で入力燃料の効率的な燃焼を確保することである。この関係においては、流動化 ガスを床全体にわたって均一に分配することが前提条件である。 流動床キルンでは、冷却機と関連して上述した問題と同様なトンネル形成に関 する問題が知られている。流動床キルンでは、問題は、床の厚さが均一でない事 実にあるものと考えられ、それにより、流動化ガスを、自動捕力効果で、厚さの 最も薄い箇所、従って、抵抗の最も小さい箇所で床に侵入させる。この問題を最 小にし、且つ流動化ガスのより均一な分配を達成するために、流動化ガスの侵入 抵抗がより大きくなるように、ガス分配底が、クリンカー冷却機でなされたのと 同様な方法で設けられた。しかしながら、流動床キルンでは、この解決策はトン ネル形成に関する問題の除去に至らなかった。 本発明の目的は、トンネルを形成することなく、有利で安定な作動条件を達成 することができ、同時にファン設備の運転コストを減じる、粒状材料の処理方法 及び装置を提供することにある。 米国特許第４７２８２８７号及び米国特許第４７６２４８９号はダクトを介し て、１つ又は数個の下に位置した区画室からガス分配底及び粒状材料床に区分化 した方法で導かれ、ガス分配底及び粒状材料床の中に上方に差し向けられた処理 ガスを利用して、分配底で支持された粒状材料床を処理する方法であって、各ダ クトを通る処理ガスの流れが各ダクトに設けられた流量調整器によって調整され 、本発明によれば、かかる方法は各流量調整器がそれぞれのダクト内のガス流状 態に直接応答して自動的に移動できることを特徴とする。 本発明は又粒状材料床を処理する装置を含み、該装置は処理すべき床を支持す るためのガス分配底を有し、ガス分配底が１つ又は数個の下に位置した区画室か ら処理ガスの区分化した供給のための多数のダクトを備え、各ダクトがそれぞれ の流量調整器を有し、各流量調整器がそれぞれのダクト内のガス流状態に直接応 答して自動的に移動できることを特徴とする。 これによって、ガス分配底の前後の全体の圧力損失を減少させることができ、 粒状材料床を通る処理ガス分配底の流れが、粒状材料床の組成及びガス分配底上 の分配に関係なく、ガス分配底全体にわたって望ましい明確な方法で分配され、 トンネルの形成が回避されるものである。これは、装置の運転中ガス流に直接応 答して各ダクトに連続的に行われるガス流の自動調整による。トンネル形成の始 まりと関連して典型的である、この領域におけるガスの侵入抵抗のレベルの低下 を意味する、材料の組成及び材料床の領域における床厚さが変化する場合には、 特定な領域の下のダクトの流量調整器が通常は、このダクトの通路面積を通るガ ス流が上昇しないように、しかしその代わりにそのガス流を減少させ或いは少な くとも一定に保つように、この通路面積を減少させるようにする。これにより、 材料床をそれ自体で再び確立させることができ、同時に、処理に必要とされるガ ス容積だけが特定領域で床に差し向けられるようにする。床の抵抗が、例えば、 より厚い床の結果として増すような、反対の場合には、流量調整器は、下にいち したダクトの大きい通路横断尊積を生じさせ、それによってこの凹部断面積を通 るガス流は減少されないが、その代わり、増大され、又は少なくとも一定に保つ 。従って、換言すれば、各単一の流量調整器が上にある材料床の流れ抵抗の変化 を補償4.、その結果、最もあり得るばっ気があり得る最低の圧力降下で維持され る。 かくして、本発明を、ガス流がどんなであっても、いかなる状況でも所望なガ ス流を得るのに使用するすることができるけれども、好ましくは、作動範囲内で 、床の上の部分の前後の圧力降下が増すと、ガス流が減少せず、また圧力降下が 減少すると、ガス流が増さないようにする。 特に、各ダクトを通るガス流は、床の上の部分の前後の圧力降下が増すと、ガ ス流が増すように、又逆に、床の上の部分の前後の圧力降下が減少すると、ガス 流が減ずるように、調整される。変形例として、調整は、ガス流が床の上の部分 の前後におこるいかなる圧力降下でも実質的に一定に維持されるようなものであ るのがよい。 かくして、格子冷却機については、材料が所望温度まで均一に冷却され、復熱 が満足であり、トンネルの形成が回避される。かくして、流動床については、流 動床がトンネルの形成の傾向なしに、安定した作用を示す。 ときとして、異なる理由で、ある種の装置では、１つ又は数カ所の特定な領域 では、他の領域と比較して、処理ガスのより大きい流れをもつことが有利であり 、従って、本発明によれば、所望の流れ特性を達成するために、各流量調整器の データ設定の連続又は簡潔的な調整を行うことが可能である。 流量調整器のデータ設定の調整は、制御ユニットに接続された測定及びモニタ ー機器を使用して手動又は自動で行われるのがよい。 簡単な設計では、各流量調整器はそれ自身で、可変流量制限用制限器を構成す る１つ又は数個の可変ベンチュリー状ノズル手段からなるタイプのものであるの がよい。 このような関係においては、「ベンチュリー状ノズル手段」なる表現は、ノズ ルの上流の圧力を、大部分、ノズルの下流で回復させるノズルを指す。 広めた設計では、各ベンチュリー状ベンチュリー手段は又連結手段を介して可 変制限手段に別々に連結される。 他の等しい簡易な設計では、各流量調整器は１つ又は数個の可変オリフィス状 ノズル手段を有するタイプのものであるのがよい。 このような関係においては、「オリフィス状ノズル手段」なる表現は、ノズル の前後の圧力損失をノズルの下流で回復させないノズルを指す。 各オリフィス状ノズル手段は、該手段が関連して、少なくとも1つのノズル開 口を構成する少なくとも２つの流れ制限手段からなり、流れ制限手段のすくなく とも１つが他の流れ制限手段に対して移動でき、且つこの移動を生じさせるため の手段に連結されるように設計される。 これらの移動手段が任意適当な方法で設けられ、各手段が、一方の側に、ノズ ル開口の上流の圧力Ｐ₁が当たり、他方の側にノズルの開口の下流の圧力Ｐ₂が 当たる可動プレートからなり、可動プレートが特性制御手段に直接又は間接に接 続されるのがよい。 更に、特定の作動範囲内で、ノズルの前後に差圧を生じさせるためのノズル開 口面積がダクトを通る所望なガス流を正確にもたらすように流れ制限手段を構成 するのが好ましい。 変化する作動環境を仮定すると、各流量調整器にとっては、個々に調整できる ことが有利である。従って、各単一の流量調整器はそのデータ設定を調整するた めの旬を有するのがよい。 装置は又、制御ユニットを介して、各単一の流量調整器の調整手段に接続され る測定及びモニター機器を有するのがよい。 今、本発明を、添付図面を参照して一層詳細に説明する。 図１は本発明に使用される流量調整器の第１実施形態を示す。 図２は本発明に使用される流量調整器の第２実施形態を示す。 図３は本発明に使用される流量調整器の第３実施形態を示す。 図４は本発明に使用される流量調整器の第４実施形態を示す。 図５は本発明に使用される流量調整器の第５実施形態を示す。 図６は特定の流量調整器を有するダクトを通るガス流及びいかなる流量調整器 をも有しないダクトを通るガス流の作動曲線を示す。 図７は本発明による流量調整器を有する第１タイプの格子冷却機の側面図を示 す。 図８は本発明による流量調整器を有する他のタイプの格子冷却機の一部を示す 。 図９は本発明による流量調整器を有する流動床キルンを示す。 図１乃至５には本発明によって使用することができる簡単で安価な機械的流量 調整器２１の非限定の例が示されている。 図１乃至３に示す流量調整器２１は１つ又は数個のベンチュリー状ノズル手段 からなるタイプのものであり、図４及び５に示す流量調整器は１つ又は数個のオ リフィス状ノズル手段からなるタイプのものである。 図１に示す流量調整器２１は１つ又は数個のベンチュリー状ノズル部品４５を 有し、その各々は一端がアーム４６を介して、調整機の壁に取り付けられた軸 ４３を中心に回転可能に取り付けられている。各ノズル部品４５は通路領域の可 変部品をなし、かくして、それ自体で、流量制限用制限手段４４として作用し、 該制限手段は、操作中、調整器内の有力な圧力状態に応答して第１極端位置と第 ２極端位置との間を移動する。図に実線で示す第１極端位置では、ノズル部品 ４５は調整器２１を通る冷却ガス流を最小程度まで制限し、点線で示す第２極端 位置では、ノズル部品は流れを最大程度まで制限する。ノズル部品４５が冷却ガ ス流を完全に遮断するのを防止し且つノズル部品４５の第２極端位置を調整でき るようにするために、調整器は例えば、ねじの形態の停止及び調整手段５１を有 する。調整器２１は又ここでは、ばね５２の形態の外側トルク特性の制御要素を 有する。 図２に示す流量調整器２１は軸４３を中心とする回転によって第１極端位置と 第２極端位置との間を移動させることができる揺動手段４１を有する。図では、 揺動手段４１はその第１極端位置で示されている。揺動手段はその一端がベンチ ュリー状ノズル部品４５からなり、揺動手段はその他端が制限部品４４からなり 、制限部品は、図示した実施形態では、連結アームを介して、ノズル部品４５に 連結された２つのルーバ４７からなる。連結アーム４６は調整器２１を通る流れ を厳しく制限する。調整器の壁には、制限手段４４のルーバ４７と作用し合って 作動する２つの追加のルーバ４８がルーバ４７と向かい合って設けられている。 揺動手段４８がその第１極端位置から遠ざかった後、冷却ガスが揺動手段４８の 端部品４５及び４７の後ろに逃げるのを防止するために、調整器の壁は揺動手段 ４１の第１極端位置において端部品４５及び４７を収容するための捕捉し合った 膨らみ部４９及び５０を備えている。図２に示す流量調整器２１は又、図１に示 す流量調整器と似て、停止及び調整手段５１（図示せず）及び、トルクアーム５ ３及びばね５４の形態で示す、シャフト４３及び５５で指示した機械フレームに それぞれ取り付けられた外側トルク特性部５２を有する。 図３に示す流量調整器２１は又、可変のベンチュリー状ノズル部品４５を有し 、該ノズル部品は、軸４３を中心に回転できる連結アーム４６が制限手段４４に 連結される。この流量調整器２１は又上記の調整器と同様に、停止及び調整手段 ５１及び、ここでは、軸４３に取り付けられている調整可能な錘５７を有するト ルクアーム５６の形態で示す外側トルク特性部５２を有する。 図１、２及び３に示す流量調整器２１は次のように作動する。調整器の前後の 圧力状態が変化して調整器を通る、矢印で指示したガス流が実質的に変化した場 合には、ノズル部品４５は、例えば、材料床の流れ抵抗を減少させるときに起こ る実質上の流量増加の場合には、僅かな静圧力を受け、従って、ノズル部品は図 において左に移動する傾向を有する。かくして、図１に示す実施形態では、制限 手段４４は通路領域を制限することによってガス流れを田立に制限し、図２及び ３に示す実施形態では制限手段４４は連結アーム４６を介して、図において右方 向に押され、かくして、通路領域を制限することによってガス流れを制限する。 図４及び５に示す流量調整器２１は両方とも２つの重なり合ったプレート９１ 及び９２からなるオリフィスノズル手段９０からなる。ダクト壁に取り付けられ たプレート９１は開口を備え、それによって、両矢印で示すように、往復作用の できるプレート９２と関連して、可変ノズル開口９３を形成する。図４に示す実 施形態では、プレート９１及び９２は平らなプレートで作られ、これに対して、 出５に示す実施形態では、プレートは共通の曲率中心９７をもった湾曲プレート で作られる。 両実施形態において、プレート９２の移動は該プレートに取り付けられた可動 プレート９４によって行われ、プレート９４は、プレートの一方側に、ノズル開 口の上流の圧力Ｐ₁が当たり、プレートの他方の側に、ノズル開口９３の下流の 圧力Ｐ₂が当たるとき、ノズルの前後の差圧Ｐ₁−Ｐ₂の関数として自動的に移 動され且つ調整される。両実施形態はまた２つの通路領域を分離するためのプレ ート９６を有する。ノズルについて所望の作動曲線を得るために、可動プレート ９４は外側の特性制御要素９５に直接又は間接的に連結される。 図４に示す実施形態では、プレート９４は固定プレート９６に対して横移動可 能に構成され且つばね９５に連結され、ばね９５はダクトの壁に取り付けられる 。図５に示す実施形態では、プレート９４は一端が線９７を中心に枢動可能に取 り付けられ、そして、他端に錘９５を備えている。 両実施形態は、ノズルを通るガス流とノズルの前後の圧力降下との望ましい相 関関係を満たすように構成されるのがよい。実際には、これは多数の異なる差圧 Ｐ₁−Ｐ₂、それ故に、移動可能なプレート９２の平衡位置に基づいて、特定な 差圧毎に所望なガス流を得るのに必要とされる開口９３の領域を計算することに よってなされる。領域のこれらの計算に基づいて、形態を決定し、換言すれば、 プレート９１の凹部の長手方向及び横方向寸法を決定する。 図４及び５において、凹部、それ故に、ノズル開口９３は、ノズル開口９３の 面積の絶対的変化が、図の左方向におけるプレート９２の大きな移動で減ぜられ るように構成される。 図６の作動曲線は、特定な流量調整器を有する（曲線１）ダクト及び調整器の ないダクト（曲線２）の前後の圧力降下とダクトを通るガス流との相関関係を指 示する。曲線３は調整器を有するダクトの流れ開度を指示する。ガス流を増すと 、調整器のないダクトの前後の圧力降下が増大することが曲線２から明らかであ る。ファン設備が特定のダクトについて一定な圧力降下を維持するから、床の厚 さを増すときに起こる、床の前後の圧力降下が増すと、ダクトを通るガス流、そ れ故に材料床を通るガス流は減少し、逆に、床の厚さを減少させるときに起こる 、床の前後の圧力降下が減じると、ガス流は上昇する。これは望ましくない。何 故ならば、それが気体−固体接触及びトンネル形成に関する上記の問題を引き起 こすからである。 上記の調整器のうちの１つのような流量調整器をダクトに取り付けることによ って、曲線１に示す作動曲線と同様な作動曲線を得ることが可能である。明らか であるように、曲線１はダクトの前後の圧力降下が増すとダクトを通るガス流が 減少する間隔Ａ乃至Ｂを有する。ダクト及び床の前後の全体の圧力降下が一定で あるこれは、間隔Ａ乃至Ｂの範囲に作動が維持される限り、床の前後の圧力降下 が増すと、ダクトを通るガス流、それ故に材料床を通るガス流が上昇し、反対に 床の前後の圧力降下が減ずると、ガス流が減少することを意味する。それ故に、 気体と固体の接触不良及びトンネル形成に関する上記の問題が除去され、或いは 少なくとも実質的に減ぜられる。曲線間隔Ａ乃至Ｂの傾きは調整器が特定の圧力 変化に反応する強さを指示する。曲線１の点Ｂから、そして右方向に、調整器は 曲線３から明らかなように、最大程度まで閉じられ、従って、ダクトを通るガス 流は漏れに依存し、選択された最小通路面積に依存する。 図７に格子冷却機１を示す。格子冷却機は入口端５及び出口端７を有する。格 子冷却機１はロータリキルン３に連結され、格子冷却機は冷却すべき高温材料を ロータリキルンから受ける。ロータリキルンからの材料は冷却機１の格子面９に 落ち、ドラグチェーン１３によって冷却機の入口端５から出口端７までこの格子 面上で材料層６として搬送される。図７に示す格子９は定置であり、多数の平行 列の格子シュー１１で作られ、その列は材料の輸送方向を横切って横方向に延び る。冷却機１は格子９の下に区画室１５を有し、この区画室には、ファン設備 １７から冷却ガスが供給される。区画室は、冷却機の長手方向と横方向の両方が 多数の小さい区画室（図示せず）に分割され、その場合、冷却ガスが各単一の区 画室に供給される。区画室１５では、格子９と関連して、冷却機１は、冷却ガス を格子９に区分供給するために多数のダクト１９を有する。ダクト１９は冷却機 の長手方向と横方向の両方に並んで配列される。ダクト１９の数緒よ図各ダクト に冷却ガスを供給しなければならない格子の面積は冷却機の設備毎にここに選択 される。 冷却ガスが格子９及びその上に堆積した冷却すべき材料層をとおるガス流が、 材料層の組成及び格子上の材料の分配に関係なく、格子の表面全体にわたって望 ましい明確な方法で分配されるようにするために、冷却機１は各ダクトに流量調 整器２１を有する。 上記のように、各単一の流量調整器２１はその上の材料層の流れ抵抗の変化を 補償するから、それぞれのダクト１９及びその上の材料層をとおる冷却ガスの全 体の流れ抵抗は非常に狭い間隔の範囲内で一定に維持される。流量調整器２１の 適切な寸法決め、それによって図６と関連して上で説明した曲線１に対応する作 動曲線を得ることによって、作動が間隔Ａ乃至Ｂの範囲に維持される限り、材料 層６の前後の圧力降下が増すと、ダクトを通るガス流、それ故に、冷却すべき材 料６を通るガス流が増し、反対に、材料層６の前後の圧力降下が減ぜられると、 ガス流が減少し、それによって、冷却ガスが最も大きい抵抗に遭遇する領域でも 材料のより効率的な冷却が得られ、トンネルの形成の傾向が減ぜられることにな る。 図７に示す冷却機７は更に、制御ユニット２５を介して、各単一の流量調整器 ２１に接続された測定及びモニター機器２３を有する。 図８には多数の重なった列の格子シュー３１を有する種類の格子冷却機の一部 が示してある。各第２列は、それが両矢印３３で指示したように、材料６を冷却 機の中に推進させるために往復作用できるように構成される。図に示すように、 各格子シューは、材料層６を支持し、冷却ガスのための通路３６を有する上格子 部分３４と、冷却ガスを下に位置した区画室１５から格子部分３４に供給するた めの下ダクト部分３５とからなる。 図７に示す冷却機でなされたのと同様な方法で各単一の格子シューを通るガス 流を調整し、それによって、格子面全体にわたって望ましい明確な方法で分配さ れるガス流を得るために、図８に示す冷却機は各ダクトに流量調整器２１を備え る。 同じ列の数個の格子シュー３１には同じダクト部分３５を経て冷却ガスが供給 され、それによって、流量調整器の全体の数を減らす。 図９には流動床キルン７１の例が示され、この流動床キルンは容器７３の形態 の反応器と、容器７３の最下部内に位置したガス分配底７５と、組み込みの貫通 流動化ノズル（図示せず）とを有する。ガス分配底は任意の数の流動化ノズルを 有するが、典型的には、使用される流動化ノズルに応じて、平方メートル当たり １乃至１５０個からなる。キルンには入口７２から燃料及び石灰のような補助材 料が供給され、入口７４及び区画室７６から燃焼／流動化ガスが供給される。キ ルンは、区画室７６内でガス分配底７５に連結して、燃焼／流動化ガスをガス分 配底７５の流動化ノズルに区分にして供給するための多数のダクト７７を有する 。 キルンの作動中、区画室７６からダクト７７及び流動化ノズルを経て燃焼ガス の絶え間ない供給を受けて流動床７８で燃料が燃やされる。燃焼過程からの煙道 ガスは容器７３の中を上方に運ばれ、ガス出口８０から排出される前に、熱交換 器７９で熱交換する。煙道ガスから処分された粒子は入口８１を経て床に再循環 される。 最適な条件で運転される流動床キルンでは、床７８は安定した作用特性を示し 、ガス分配底７５全体にわたって均一に分配される。しかしながら、実際には、 床材料がガス分配底７５にわたって不均一に分散されときに床７８の不安定が起 こり、それによって、床の厚さ、それ故に、圧力損失が大変小さい領域を発生さ せることが確かめられた。材料床７８が急速にならされない限り、燃焼ガスは自 己捕力効果で、これらの領域の床に侵入し、多分、床７８にトンネルが形成され る。 図７及び８に示す冷却機と関連してなされたと同じ方法でこの問題を最小にす るために、又ガス分配底７５全体にわたって床材料をもっと均一に分配するため に、本発明によれば、キルン７１が各ダクト７７に流量調整器２１を備えること を提案する。 かくして、上記の冷却機と同様に、作動が間隔Ａ乃至Ｂの範囲に維持される限 り（図６参照）、材料床７８の前後の圧力降下が増すと、各ダクト７７を通るガ ス流、、それ故に、隣接した材料床７８を通るガス流が増し、逆に、材料床７８ の前後の圧力降下が減少すると、ガス流が減じ、それによってトンネルの形成の 傾向を減ずることになる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１月１３日（１９９７．１．１３） 【補正内容】 なして取り付けられたノズルへの追加の冷却ガスの供給を許したり遮断したりす る多数の弁を制御するための全体のベースを形成する温度プロファイルを確立す るために、材料床の表面積全体の温度を測定して記録することを伴う。又、材料 床の攪拌は冷却機の効率に悪影響を及ぼすかもしれない。 ガス分配底を有する装置の第２の冷却機は、例えば、火力発電所に使用される 流動床キルンである。流動床では、主な目的は、安定且つ最適な作動条件のもと で入力燃料の効率的な燃焼を確保することである。この関係においては、流動化 ガスを床全体にわたって均一に分配することが前提条件である。 流動床キルンでは、冷却機と関連して上述した問題と同様なトンネル形成に関 する問題が知られている。流動床キルンでは、問題は、床の厚さが均一でない事 実にあるものと考えられ、それにより、流動化ガスを、自動捕力効果で、厚さの 最も薄い箇所、従って、抵抗の最も小さい箇所で床に侵入させる。この問題を最 小にし、且つ流動化ガスのより均一な分配を達成するために、流動化ガスの侵入 抵抗がより大きくなるように、ガス分配底が、クリンカー冷却機でなされたのと 同様な方法で設けられた。しかしながら、流動床キルンでは、この解決策はトン ネル形成に関する問題の除去に至らなかった。 本発明の目的は、トンネルを形成することなく、有利で安定な作動条件を達成 することができ、同時にファン設備の運転コストを減じる、粒状材料の処理方法 及び装置を提供することにある。 ＤＥ−Ａ−１２２１９８４号は、ダクトを介して、１つ又は数個の下に位置し た区画室からガス分配底及び粒状材料床に区分化した方法で導かれ、ガス分配底 及び粒状材料床の中に上方に差し向けられた処理ガスを利用して、分配底で支持 された粒状材料床を処理する方法であって、各ダクトを通る処理ガスの流れが各 ダクトに設けられた流量調整器によって調整され、各流量調整器がそれぞれのダ クト内のガス流状態に直接応答して自動的に移動でき、本発明によれば、かかる 方法は、調整が作動範囲内で連続的に行われることを特徴とする。 本発明は又粒状材料床を処理する装置を含み、該装置は処理すべき床を支持す るためのガス分配底を有し、ガス分配底が１つ又は数個の下に位置した区画室か ら処理ガスの区分化した供給のための多数のダクトを備え、各ダクトがそれぞれ の流量調整器を有し、各流量調整器がそれぞれのダクト内のガス流状態に直接応 答して自動的に移動でき、流量調整器が作動範囲内でガス流の連続的な調整を行 うように構成されていることを特徴とする。 これによって、ガス分配底の前後の全体の圧力損失を減少させることができ、 粒状材料床を通る処理ガス分配底の流れが、粒状材料床の組成及びガス分配底上 の分配に関係なく、ガス分配底全体にわたって望ましい明確な方法で分配され、 トンネルの形成が回避されるものである。これは、装置の運転中ガス流に直接応 答して各ダクトに連続的に行われるガス流の自動調整による。トンネル形成の始 まりと関連して典型的である、この領域におけるガスの侵入抵抗のレベルの低下 を意味する、材料の組成及び材料床の領域における床厚さが変化する場合には、 特定な領域の下のダクトの流量調整器が通常は、このダクトの通路面積を通るガ ス流が上昇しないように、しかしその代わりにそのガス流を減少させ或いは少な くとも一定に保つように、この通路面積を減少させるようにする。これにより、 材料床をそれ自体で再び確立させることができ、同時に、処理に必要とされるガ ス容積だけが特定領域で床に差し向けられるようにする。床の抵抗が、例えば、 より厚い床の結果として増すような、反対の場合には、流量調整器は、下にいち したダクトの大きい通路横断尊積を生じさせ、それによってこの凹部断面積を通 るガス流は減少されないが、その代わり、増大され、又は少なくとも一定に保つ 。従って、換言すれば、各単一の流量調整器が上にある材料床の流れ抵抗の変化 を補償4.、その結果、最もあり得るばっ気があり得る最低の圧力降下で維持され る。 かくして、本発明を、ガス流がどんなであっても、いかなる状況でも所望なガ ス流を得るのに使用するすることができるけれども、好ましくは、作動範囲内で 、床の上の部分の前後の圧力降下が増すと、ガス流が減少せず、また圧力降下が 減少すると、ガス流が増さないようにする。 特に、各ダクトを通るガス流は、床の上の部分の前後の圧力降下が増すと、ガ ス流が増すように、又逆に、床の上の部分の前後の圧力降下が減少すると、ガス 流が減ずるように、調整される。変形例として、調整は、ガス流が床の上の部分 の前後におこるいかなる圧力降下でも実質的に一定に維持されるようなものであ るのがよい。 かくして、格子冷却機については、材料が所望温度まで均一に冷却され、復熱 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年８月６日（１９９７．８．６） 【補正内容】 請求の範囲 1. ダクト（１９；３５；７７）を介して、１つ又は数個の下に位置した区画室 （１５；７６）からガス分配底及び粒状材料床に区分化した方法で導かれ、ガ ス分配底及び粒状材料床の中に上方に差し向けられた処理ガスを利用して、分 配底（９；７５）で支持された粒状材料床（６；７８）を処理する方法であっ て、各ダクト（１９；３５；７７）を通る処理ガスの流れが各ダクトに設けら れた流量調整器（２１）によって調整され、各流量調整器がそれぞれのダクト 内のガス流状態に直接応答して自動的に移動できる、上記方法において、調整 がデータ流量について作動範囲内で連続的に可変に行われ、調整器は、ガス流 が上昇し始めるときダクトのガス通路面積を減少させ、ガス流が減少し始める ときダクトのガス通路面積を増大させることを特徴とする、上記方法。 2. 各ダクト（１９；３５；７７）を通るガス流は、床の上の部分の前後の圧力 降下が増すと、作動範囲内で、ガス流が減少せず、圧力降下が減少すると、ガ ス流が増大しないように調整される、請求の範囲１に記載の方法。 3. 各ダクト（１９；３５；７７）を通るガス流は、床の上の部分の前後の圧力 降下が増すと、作動範囲内で、ガス流が減少せず、圧力降下が減少すると、ガ ス流が増大しないように調整される、請求の範囲１に記載の方法。 4. 各ダクト（１９；３５：７７）を通るガス流は、これが床の上の部分の前後 に起こる圧力降下で実質的に一定に維持されるように調整される、請求の範囲１ に記載の方法。 5. 各流量調整器（２１）のデータ設定が所望の流れ特性を達成するために調整 される、請求の範囲１乃至４のいずれか１項に記載の方法。 6. 流量調整器のデータ設定が制御ユニット（２５）に接続された測定及びモニ ター機器（２３）によって自動的に調整される、請求の範囲５に記載の方法。 7. 粒状材料床（６；７８）を処理する装置（１；７１）であって、該装置（１ ；７１）は処理すべき床を支持するためのガス分配底（９；７５）を有し、ガス 分配底が１つ又は数個の下に位置した区画室（１５；７６）から処理ガスの区分 化した供給のための多数のダクト（１９；３５；７７）を備え、各ダクト（１９ ；３５；７７）がそれぞれの流量調整器（２１）を有し、各流量調整器 がそれぞれのダクト内のガス流状態に直接応答して自動的に移動できる上記装置 において、流量調整器が作動範囲内でガス流の連続可変調整を行い、調整器は、 ガス流が上昇し始めるときダクトのガス通路面積を減少させ、ガス流が減少し始 めるときダクトのガス通路面積を増大させるように構成されていることを特徴と する、上記装置。 8. 各流量調整器（２１）は１つ又は数個の可変ベンチュリー状ノズル手段（４ ５）からなり、その各々は連結手段（４６）を介して可変制限手段（４４）に連 結され、可変制限手段（４４）の体のノズル開口面積が可変である、請求の範囲 ７に記載の装置。 9. 各流量調整器（２１）は１つ又は数個の可変オリフィス状ノズル手段（９０ ）からなり、可変オリフィス状ノズル手段の全オリフィス面積は可変である、請 求の範囲７に記載の装置。 10．各ノズル手段（９０）は。関連して、少なくとも１つのノズル開口（９３） を構成する少なくとも２つの流量制限手段（９１；９２）を有し、流量制限手段 （９１；９２）のうちの少なくとも一方は他方の流量制限手段に対して移動でき 、且つガス流状態に応じてこの移動を発生させるための手段(９４；９４)に連結 される、請求の範囲１０に記載の装置。 11．各移動手段（９４；９４）はノズル開口の上流の圧力Ｐ₁が一方の側に当た り、他方の側に、ノズル開口（９３）の下流の圧力Ｐ₂が当たる可動プレート（ ９４）を有し、可動プレート（９４）は特性制御手段（９５）に直接又は間接的 に接続される、請求の範囲１０に記載の装置。 12．流量制限手段（９１；９２）は、特定な作動範囲内でノズルの前後のどんな 圧力差についても全体のノズル開口面積がダクト（１９；３５；７７）を通る所 望のガス流をもたらすように構成されている、請求の範囲１１に記載の装置。 13．各流量調整器（２１）はそのデータ設定を調整するための手段(５１；５２) を有する、請求の範囲７乃至１２のいずれか１項に記載の装置。 14．制御ユニットを介して、各流量調整器の調整手段（５１；５２）に接続され た測定及びモニター機器（２２）を有する、請求の範囲１３に記載の装置。 15．セメントキルン（３）から放出されるセメントクリンカーのような、高温粒 状材料（６）を冷却するための格子冷却機（１）である、請求の範囲７乃至１４ のいずれか１項に記載の装置。 16．流動床キルン（７１）である、請求の範囲７乃至１４のいずれか１項に記載 の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 トーボルグ ヨルン デンマーク コペンハーゲン デーコー 2500 ヴァルビイ ヴィガースレヴ アレ 77

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. ダクト（１９；３５；７７）を介して、１つ又は数個の下に位置した区画室 （１５；７６）からガス分配底及び粒状材料床に区分化した方法で導かれ、ガ ス分配底及び粒状材料床の中に上方に差し向けられた処理ガスを利用して、分 配底（９；７５）で支持された粒状材料床（６；７８）を処理する方法であっ て、各ダクト（１９；３５；７７）を通る処理ガスの流れが各ダクトに設けら れた流量調整器（２１）によって調整される方法において、各流量調整器がそ れぞれのダクト内のガス流状態に直接応答して自動的に移動できることを特徴 とする、上記方法。 2. 各ダクト（１９；３５；７７）を通るガス流は、床の上の部分の前後の圧力 降下が増すと、作動範囲内で、ガス流が減少せず、圧力降下が減少すると、ガ ス流が増大しないように調整される、請求の範囲１に記載の方法。 3. 各ダクト（１９；３５；７７）を通るガス流は、床の上の部分の前後の圧力 降下が増すと、作動範囲内で、ガス流が減少せず、圧力降下が減少すると、ガ ス流が増大しないように調整される、請求の範囲１に記載の方法。 4. 各ダクト（１９；３５；７７）を通るガス流は、これが床の上の部分の前後 に起こる圧力降下で実質的に一定に維持されるように調整される、請求の範囲 １に記載の方法。 5. 各流量調整器（２１）のデータ設定が所望の流れ特性を達成するために調整 される、請求の範囲１乃至４のいずれか１項に記載の方法。 6. 流量調整器のデータ設定が制御ユニット（２５）に接続された測定及びモニ ター機器（２３）によって自動的に調整される、請求の範囲５に記載の方法。 7. 粒状材料床（６；７８）を処理する装置（１；７１）であって、該装置（１ ；７１）は処理すべき床を支持するためのガス分配底（９；７５）を有し、ガ ス分配底が１つ又は数個の下に位置した区画室（１５；７６）から処理ガスの 区分化した供給のための多数のダクト（１９；３５；７７）を備え、各ダクト （１９；３５；７７）がそれぞれの流量調整器（２１）を有する、上記装置に おいて、各流量調整器がそれぞれのダクト内のガス流状態に直接応答して自動 的に移動できることを特徴とする、装置。 8. 各流量調整器（２１）は１つ又は数個の可変ベンチュリー状ノズル手段（４ ５）からなる、請求の範囲７に記載の装置。 9. 各ノズル手段（４５）連結手段（４６）を介して可変制限手段（９１）に連 結される、請求の範囲８に記載の装置。 10. 各流量調整器（２１）は１つ又は数個の可変オリフィス状ノズル手段（９０ ）からなる、請求の範囲７に記載の装置。 11. 各ノズル手段（９０）は。関連して、少なくとも１つのノズル開口（９３） を構成する少なくとも２つの流量制限手段（９１；９２）を有し、流量制限手 段（９１；９２）のうちの少なくとも一方は他方の流量制限手段に対して移動 でき、且つガス流状態に応じてこの移動を発生させるための手段(９４；９４) に連結される、請求の範囲１０に記載の装置。 12. 各移動手段（９４；９４）はノズル開口の上流の圧力Ｐ₁が一方の側に当た り、他方の側に、ノズル開口（９３）の下流の圧力Ｐ₂が当たる可動プレート （９４）を有し、可動プレート（９４）は特性制御手段（９５）に直接又は間 接的に接続される、請求の範囲１１に記載の装置。 13. 流量制限手段（９１；９２）は、特定な作動範囲内でノズルの前後のどんな 圧力差についても全体のノズル開口面積がダクト（１９；３５；７７）をとお る所望のガス流をもたらすように構成されている、請求の範囲１２に記載の装 置。 14. 各流量調整器（２１）はそのデータ設定を調整するための手段(５１；５２) を有する、請求の範囲７乃至１３のいずれか１項に記載の装置。 15. 制御ユニットを介して、各流量調整器の調整手段（５１；５２）に接続され た測定及びモニター機器（２２）を有する、請求の範囲１４に記載の装置。 16. セメントキルン（３）から放出されるセメントクリンカーのような、高温粒 状材料（６）を冷却するための格子冷却機（１）である、請求の範囲７乃至１ ５のいずれか１項に記載の装置。 17. 流動床キルン（７１）である、請求の範囲７乃至１５のいずれか１項に記載 の装置。