JP2007512495A - 排気ガス・プレナムを有する流動床反応炉システム - Google Patents

Abstract

循環式流動床反応炉システムの少なくとも１つの粒子セパレータ２１ａ、ｄから、反応チャンバ１の上方に配置され且つ反応チャンバ１と一体化されたガス・プレナム２９を含む熱回収セクションへ排気ガスを導くための構造が提供される。ガス・プレナムの壁は、浄化された排気ガスのための少なくとも１つの入口開口４１を備え、各入口開口４１は、複数の粒子セパレータのうちの１つに接続された、浄化された排気ガスを粒子セパレータからガス・プレナムへ導くための吐出ダクト２５に結合されており、該吐出ダクト２５から熱回収セクションへ浄化された排気ガスが導かれる。反応チャンバは、少なくとも部分的に水管パネルによって形成され、ガス・プレナムのエンクロージャは、反応チャンバの水管パネルの延長部分としての水管パネルによって形成されている。

Description

本発明は、循環式流動床反応炉システムにおける、排気ガスを少なくとも１つの粒子セパレータから熱回収セクションへ導くための構造に関する。

循環式流動床反応炉システムは反応チャンバを有し、この反応チャンバは、その内部に固体粒子の流動床と、その上部に配置された少なくとも１つの吐出開口から吐出される排気ガスおよび固体粒子の粒子サスペンション（懸濁液）とを有する。各吐出開口は、粒子サスペンションから固体粒子を分離するための粒子セパレータに接続される。各粒子セパレータの上部は、浄化された排気ガスの流れを吐出するためのガス吐出開口を備える。浄化された排気ガスは、粒子セパレータから循環式流動床反応炉システムの熱回収セクションへ導かれる。各粒子セパレータは、その下部から戻りダクトに接続される。戻りダクトは反応チャンバに接続され、粒子セパレータで分離された固体粒子を循環させて反応チャンバの下部へ戻す。熱交換器を戻りダクトの下部に接続し、循環している固体粒子から熱を回収することも可能である。

広く使用されている方法によれば、粒子セパレータの排気ガスは、耐火物内張り配管に沿って循環式流動床反応炉システムの熱回収セクションへ導かれる。例えばＶＧＢリポート「火力発電所：流動床燃焼の未来（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔｓ：Ｔｈｅ Ｆｕｔｕｒｅ ｏｆ Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ Ｂｅｄ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）」（１９９８年）のプレゼンテーション「循環式流動床燃焼の発展可能性（Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ ｏｆ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ Ｂｅｄ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）」に、この種の構造が開示されている。

この種の構造の欠点は、腐食および温度変動によって耐火物内張りダクトが摩耗および脆化するため、ダクトを定期的に保全しなければならないことにある。また耐火物内張りダクトは重いため、付加的なサポートが必要である。ダクトには熱表面がないため、排気ガスから排気ガス中の熱エネルギーを回収することは不可能である。

プレゼンテーション「大型ＣＦＢボイラー・プラント設計および運転経験テキサス・ニューメキシコ電力会社１５０ＭＷｅ（ネット）ＣＦＢ電力プラント（Ｌａｒｇｅ ＣＦＢ Ｂｏｉｌｅｒ Ｐｌａｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ Ｔｅｘａｓ−Ｎｅｗ Ｍｅｘｉｃｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ １５０ＭＷｅ（ｎｅｔ）ＣＦＢ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ）」（１９９５年ＡＳＭＥ委員会発行の第２巻「流動床燃焼（Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ Ｂｅｄ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）」）には、粒子セパレータから循環式流動床反応炉システムの熱回収セクションへ排気ガスを導くための別の構造が開示されている。粒子セパレータのガス吐出開口を通して流れる排気ガスは、最初に吐出ダクトを介して、熱回収セクションの水平延長部分へ導かれる。この水平延長部分は、循環式流動床反応炉の反応チャンバの上方で湾曲している。排気ガスは、水平延長部分から熱回収セクションの垂直部分へさらに導かれる。

そのような循環式流動床反応炉システムの重大な欠点は、熱回収セクションの垂直部分の垂直に通っている配管を熱回収セクションの水平部分まで延ばすことが困難であることにある。他の欠点は、熱回収セクションの水平延長部分および反応チャンバのための複雑なサポートを必要とすることにある。

プレゼンテーション「循環式流動床システム発電機の設計検討（Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ Ｂｅｄ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ）」（１９８９年ＡＳＭＥ委員会発行の「１９８９年流動床燃焼の国際会議（１９８９ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ Ｂｅｄ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）」）には、２つの粒子セパレータから循環式流動床反応炉システムの熱回収セクションへ排気ガスを導くための構造が開示されている。その構造によれば、ガス・プレナムが反応チャンバの上方に配置され、且つ反応チャンバと一体化されて、粒子セパレータから熱回収セクションへ排気ガスを導く。ガス・プレナムの側壁は、反応チャンバの壁の水管パネルによって形成されるが、ガス・プレナムの底および天井は、バックパスの水管パネルの延長部分として形成される。そのような構造は複雑であり、異なる熱膨張による応力の原因になることがある。

本発明の目的の１つは、少なくとも１つの粒子セパレータから熱回収セクションへ排気ガスを導くための、上で言及した従来技術が抱える問題が最小化された新しい構造を提供することである。

本発明の他の目的は、少なくとも１つの粒子セパレータから熱回収セクションへ排気ガスを導くための、耐火物内張りダクトを必要としない新しい構造を提供することである。

とりわけ本発明の目的は、少なくとも１つの粒子セパレータから熱回収セクションへ排気ガスを導くための構造であって、付加的なサポートを必要としないコンパクトな構造を形成する構造を提供することである。

また本発明の目的は、少なくとも１つの粒子セパレータから熱回収セクションへ排気ガスを導くための新しい構造であって、その構造は少なくとも１つの粒子セパレータと熱回収セクションの間に循環式流動床反応炉システムの一部を形成することができ、またその形成が、水管パネルを極めて単純且つ実現可能な方法で使用して達成される構造を提供することである。

上記問題を解決するため、および上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくとも１つの粒子セパレータから熱回収セクションへ排気ガスを導くための構造が提供される。

本発明による構造は、
内部に固体粒子の流動床を有し且つ天井、底および壁によって画定された反応チャンバであって、これら天井、底および壁は少なくとも部分的に水管パネルによって形成されている反応チャンバと、
反応チャンバに流動化ガスを導入するための手段と、
反応チャンバの壁に配置された、反応チャンバからの排気ガスと固体粒子の粒子サスペンションを除去するための少なくとも１つの吐出開口と、
吐出開口に接続された、粒子サスペンションから固体粒子を分離するための少なくとも１つの粒子セパレータであって、この粒子セパレータのそれぞれが、浄化された排気ガスを吐出するためのガス吐出開口をその上部に有し、これらガス排出開口のそれぞれが吐出ダクトに接続されている粒子セパレータと、
浄化された排気ガスが導かれる熱回収セクションと、
少なくとも１つの粒子セパレータから吐出された浄化排気ガスを熱回収セクションへ導くためのガス・プレナムであって、このガス・プレナムは、天井、底および壁を有するエンクロージャによって画定されるとともに、反応チャンバの上方に配置されて反応チャンバと一体化されており、またガス・プレナムは、その壁に、浄化された排気ガスを少なくとも１つの粒子セパレータの吐出ダクトから受け取ってガス・プレナムへ導くための少なくとも１つの排気ガス入口開口を備え、ガス・プレナムはまた、このガス・プレナムの下流側で、浄化された排気ガスを熱回収セクションへ導くための接続通路に接続されているガス・プレナムと、
を有する循環式流動床反応炉システムに関するものである。

本発明の特徴は、ガス・プレナムのエンクロージャが、反応チャンバの水管パネルの延長部分としての水管パネルによって形成されることである。

本発明の好ましい実施例では、ガス・プレナムのエンクロージャの底および壁の少なくとも一部は、有利には、複数の反応チャンバ壁のうちの第１の壁を形成している水管パネルの延長部分が、（ｉ）第１の反応チャンバ壁の上縁で湾曲して反対側の第２の反応チャンバ壁に向かって延び、（ｉｉ）１８０度湾曲して複数のガス・プレナム壁のうちの第１の反応チャンバ壁の真上の壁の下縁まで延び、そして（ｉｉｉ）上に向かって湾曲して、第１の反応チャンバ壁の真上のガス・プレナム壁の上縁まで延びるように形成される。

本発明の他の好ましい実施例では、ガス・プレナムのエンクロージャの底および壁の少なくとも一部は、有利には、反応チャンバの２つの対向する壁を形成している水管パネルの延長部分が、（ｉ）延長部分が互いに出会うよう、反応チャンバ壁のそれぞれの上縁で互いに向かって湾曲して延び、（ｉｉ）１８０度湾曲して、上記２つの対向する反応チャンバ壁の真上の、ガス・プレナムの互いに対向する壁の下縁まで延び、そして（ｉｉｉ）上に向かって湾曲して、互いに対向するガス・プレナム壁の上縁まで延びるように形成される。

本発明の第３の好ましい実施例では、ガス・プレナムのエンクロージャの底および壁の少なくとも一部は、有利には、複数の反応チャンバ壁のうちの第１の壁を形成している水管パネルの延長部分が、（ｉ）第１の反応チャンバ壁の上縁で湾曲して反対側の第２の反応チャンバ壁に向かって延び、（ｉｉ）上に向かって湾曲して、複数のガス・プレナム壁のうちの第２の反応チャンバ壁の真上の壁の上縁まで延びるように形成される。

本発明の第４の好ましい実施例では、反応チャンバの複数の壁のうちの第１の壁の水管パネルが第１および第２の水管を有し、ガス・プレナムの底を形成している水管パネルの少なくとも一部は、有利には、反応チャンバの第１の壁を形成している水管パネルの第１の水管の延長部分として形成され、また複数のガス・プレナム壁のうちの１つを形成している水管パネルの少なくとも一部は、有利には、反応チャンバの第１の壁を形成している水管パネルの第２の水管の延長部分として形成される。

本発明の第５の好ましい実施例では、ガス・プレナムは、反応チャンバの複数の水管パネルのうちの少なくとも１つの延長部分としての少なくとも１つの水管パネルによって形成された少なくとも１つのパーティションによって少なくとも２つの個別チャンバに分割される。

本発明の第６の好ましい実施例では、ガス・プレナムは、反応チャンバの複数の水管パネルのうちの少なくとも１つの延長部分としての少なくとも１つの水管パネルによって形成された少なくとも１つのパーティションによって少なくとも２つの個別チャンバに分割されており、また、反応チャンバの複数の壁のうちの第１の壁を形成している水管パネルは第１および第２の水管を有し、ガス・プレナムのエンクロージャの底を形成している水管パネルの少なくとも一部は、有利には、反応チャンバの第１の壁を形成している水管パネルの第１の水管の延長部分として形成されており、ガス・プレナムのエンクロージャの複数の壁のうちの１つを形成している水管パネルの少なくとも一部は、有利には、反応チャンバの第１の壁を形成している水管パネルの第２の水管の延長部分として形成されており、また、ガス・プレナムのパーティションを形成している水管パネルの少なくとも一部は、反応チャンバの第１の壁を形成している水管パネルの第１の水管の延長部分として形成される。

本発明の第７の好ましい実施例では、ガス・プレナムは、反応チャンバの複数の水管パネルのうちの少なくとも１つの延長部分としての少なくとも１つの水管パネルによって形成された少なくとも１つのパーティションによって少なくとも２つの個別チャンバに分割されており、また、反応チャンバの複数の壁のうちの第１の壁を形成している水管パネルは第１および第２の水管を有し、ガス・プレナムのエンクロージャの底を形成している水管パネルの少なくとも一部は、有利には、反応チャンバの第１の壁を形成している水管パネルの第１の水管の延長部分として形成されており、ガス・プレナムのエンクロージャの複数の壁のうちの１つを形成している水管パネルの少なくとも一部は、有利には、反応チャンバの第１の壁を形成している水管パネルの第１の水管の延長部分として形成されており、また、ガス・プレナムのパーティションを形成している水管パネルの少なくとも一部は、反応チャンバの第１の壁を形成している水管パネルの第２の水管の延長部分として形成される。

本発明による構造の場合、ガス・プレナムのエンクロージャの少なくとも一部は、反応チャンバ壁を形成している水管パネルの水管の一部が反応チャンバ壁の上縁でヘッダに接続され、このヘッダから水管が展開してガス・プレナムのエンクロージャの一部を形成するよう、複数の反応チャンバ壁のうちの１つを形成している水管パネルの延長部分として形成することができる。

本発明による、少なくとも３つの粒子セパレータを有する構造の場合、複数の粒子セパレータのうちの少なくとも１つの吐出ダクトは、有利には、ガス・プレナムの下流側の接続通路に直接接続することができる。この接続通路は、有利には、浄化された排気ガスが流れる方向に広くすることができる。

本発明による構造を利用することにより、耐火物内張りダクトの使用およびダクトに関連する問題が最小化され、例えばダクトの脆化および摩耗による保全の必要性が最小化される。

粒子セパレータと熱回収セクションすなわちガス・プレナムの間の反応炉システムの一部が反応チャンバと一体化されているため、本発明による構造にはサポートを追加する必要がない。

またガス・プレナムが反応チャンバと一体化されているため、反応チャンバ壁の水管パネルの延長部分として、単純で容易な方法でガス・プレナムを形成することができる。

本発明による構造の場合、１つのチャンバをガス・プレナムに設けることも、あるいはガス・プレナムをマルチ・チャンバ化することも可能である。通常、ガス・プレナムは長方形であるが、特殊な事例では、六角形断面または八角形断面などの異なる水平断面をガス・プレナムに持たせることも可能である。

以下では、本発明の好ましい実施例による、循環式流動床反応炉システムの複数の粒子セパレータから熱回収セクションへ排気ガスを導くための構造について説明し、続いて、反応チャンバ壁の水管パネルの延長部分としての水管パネルによって本発明による構造のガス・プレナムを形成するための様々な好ましい実施例について説明する。以下の説明は、添付図面を参照している。

図１、図２および図３に示すように、循環式流動床反応炉システムは、内部に固体粒子の流動床を有する反応チャンバ１を有する。反応チャンバ１は、前面壁３、背面壁５、右側壁７、左側壁９、天井１１および底１３によって画定され、このチャンバは、フィンによって結合された水管を有する従来の水管パネルによって形成されている。反応チャンバ１は、流動化ガスを導入するための例えばノズルまたは空気管などの手段１５、および燃料を導入するための例えば空気圧式燃料フィーダまたは重力燃料フィーダなどの手段１７を有する。反応チャンバの側壁７および９は、反応チャンバ１内に反応チャンバ１の上部１’を通して形成された、排気ガスと固体粒子の粒子サスペンションを除去するための６つの吐出開口１９ａ〜１９ｆを有する。反応チャンバの吐出開口１９ａ〜１９ｆは、反応チャンバ１から除去された粒子サスペンションから固体粒子を分離するための６つの粒子セパレータ２１ａ〜２１ｆをそれぞれ有する。各粒子セパレータ２１は、その上部に、浄化された排気ガスを粒子セパレータから除去するためのガス吐出開口２３を有する。各ガス吐出開口２３は吐出ダクト２５に接続される。各粒子セパレータ２１は戻りダクト２７にも接続され、分離された固体粒子は、この戻りダクト２７を通して粒子セパレータから反応チャンバ１の下部部分へ再循環される。

ガス・プレナム２９が反応チャンバ１の上方に配置され、且つ反応チャンバ１に一体化される。ガス・プレナム２９は、前面壁３１、背面壁４３、右側壁３３、左側壁３５、天井３７および底３９によって画定される。ガス・プレナムの側壁３３および３５は、浄化された排気ガスのための６つの入口開口４１を備え、各入口開口４１は、複数の粒子セパレータ２１のうちの１つから吐出された浄化排気ガスをガス・プレナム２９へ導くための複数の吐出ダクト２５のうちの１つに接続されている。浄化排気ガスは、ガス・プレナムの背面壁４３から接続通路４５を介して熱回収セクション４７へ導かれる。図１、図２および図３に示す実施例の場合、ガス・プレナム２９は、１つ、または２つのチャンバを有することができる。

本発明によれば、ガス・プレナム２９は、反応チャンバ１の壁３、７および９の水管パネルの延長部分としての水管パネルによって形成される。

図４および図５は、図１、図２および図３に示す循環式流動床反応炉システムのガス・プレナム２９の底３９、側壁３３、３５および天井３７を水管パネルによって形成するための２つの好ましい実施例を開示したものである。図４および図５に示す構造において、ガス・プレナム２９は１つのチャンバを備える。ガス・プレナム２９の側壁３３、３５、天井３７および底３９は、反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルの延長部分として形成される。

図４に示す実施例では、反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルの延長部分は、その延長部分が出会うように、反応チャンバ１の側壁の上縁で互いに向かって湾曲して延びている。この延長部分は、反応チャンバ１の天井１１の接合点で１８０度湾曲してガス・プレナム２９の側壁３３および３５の下縁まで延び、それによってガス・プレナム２９の底３９の水管パネルを形成する。側壁３３および３５の水管パネルは、ガス・プレナム２９の底３９の水管パネルを形成している延長部分が、ガス・プレナム２９の側壁３３および３５の下縁で上に向かって湾曲し、ガス・プレナム２９の側壁３３および３５の上縁まで延びるように形成される。ガス・プレナムの天井３７の水管パネルは、側壁３３および３５の水管パネルを形成している延長部分が側壁３３および３５の上縁で互いに向かって湾曲し、ガス・プレナム２９の天井３７に配置されたヘッダ４９まで延びて、その末端縁がヘッダ４９に接続されるように形成される。ガス・プレナム２９の側壁３３および３５は、図４には示されていないが、図１および図３に従って、浄化された排気ガスのための入口開口４１を備えている。

図５は、反応チャンバ１の左側壁９の水管パネルの延長部分が、反応チャンバ１の左側壁９の上縁で反応チャンバ１の右側壁７に向かって湾曲し、反応チャンバ１の右側壁７まで延びている実施例を開示したものである。延長部分は、右側壁７で１８０度湾曲してガス・プレナム２９の左側壁３５の下縁まで延び、それによってガス・プレナム２９の底３９の水管パネルを形成する。ガス・プレナム２９の左側壁３５の水管パネルは、ガス・プレナム２９の底３９の水管パネルを形成している延長部分が、左側壁３５の下縁から上に向かって湾曲し、左側壁３５の上縁まで延びるように形成される。そこで、延長部分はヘッダ５１に接続される。ガス・プレナム２９の右側壁３３の水管パネルは、反応チャンバ１の右側壁７の水管パネルの延長部分が右側壁３３の上縁まで上に向かって真直ぐに延びるように形成される。ガス・プレナムの天井３７の水管パネルは、ガス・プレナム２９の右側壁３３を形成している水管パネルの延長部分が右側壁３３の上縁でガス・プレナム２９の左側壁３５に向かって湾曲し、ヘッダ５１まで延びてヘッダ５１に接続されるように形成される。ガス・プレナム２９の側壁３３および３５は、図５には示されていないが、図１および３に従って、浄化された排気ガスのための入口開口４１を備えている。

図６および図７は、循環式流動床反応炉システムのガス・プレナム２９の一部を水管パネルによって形成するための２つの好ましい実施例を開示したものである。これらの実施例では、ガス・プレナム２９が、ガス・プレナムの側壁３３および３５に平行な垂直パーティション５３によって２つの個別ガス・プレナム２９’および２９”に分割されている。したがってガス・プレナム２９は、右側チャンバ２９’および左側チャンバ２９”から形成される。ガス・プレナム２９は、前面壁３１（図示せず）、右側壁３３、左側壁３５、パーティション５３、右側チャンバ底３９’、左側チャンバ底３９”、右側チャンバ天井３７’および左側チャンバ天井３７”を含む。図６および図７に示す実施例の反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルは、第１の水管５５および第２の水管５７から形成される。側壁３３、３５、天井３７、底３９およびパーティション５３は、第１の水管５５および第２の水管５７の延長部分としての水管パネルによって形成される。このようにして形成された側壁３３、３５、天井３７、底３９およびパーティション５３の管は、フィンによって互いに結合される。

図６に示す実施例では、２チャンバ・ガス・プレナム２９の側壁３３、３５、天井３７、底３９およびパーティション５３は、反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルの延長部分としての水管パネルによって形成される。この実施例では、反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルの延長部分は、延長部分が反応チャンバ１の天井１１で互いに出会うように、反応チャンバ１の側壁の上縁で互いに向かって湾曲して延びている。ガス・プレナム２９の右側チャンバ２９’の底３９’の水管パネルは、反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルの延長部分が反応チャンバ１の天井１１で互いに出会うポイントで反応チャンバ１の右側壁７の水管パネルの第１の水管５５’の延長部分が１８０度湾曲し、その後ガス・プレナム２９の右側壁３３の下縁まで延びるように形成される。同様に、ガス・プレナム２９の左側チャンバ２９”の底３９”の水管パネルは、反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルの延長部分が反応チャンバ１の天井１１で互いに出会うポイントで反応チャンバ１の左側壁９の水管パネルの第２の水管５７”の延長部分が１８０度湾曲し、その後ガス・プレナム２９の左側壁３５の下縁まで延びるように形成される。

ガス・プレナム２９の右側の壁３３の水管パネルは、ガス・プレナム２９の右側チャンバ２９’の底３９’を形成している第１の水管５５’の延長部分が、ガス・プレナム２９の右側壁３３の下縁で上に向かって湾曲し、ガス・プレナム２９の右側壁３３の上縁まで延びるように形成される。ガス・プレナム２９の右側チャンバ２９’の天井３７’の水管パネルは、ガス・プレナム２９の右側壁３３を形成している第１の水管５５’の延長部分が、右側壁３３の上縁でガス・プレナム２９の左側壁３５に向かって湾曲し、ガス・プレナム２９の天井に配置されたヘッダ５９まで延びるように形成される。同様に、ガス・プレナム２９の左側の壁３５の水管パネルは、ガス・プレナム２９の左側チャンバ２９”の底３９”を形成している第２の水管５７”の延長部分が、ガス・プレナム２９の左側壁３５の下縁で上に向かって湾曲し、左側壁３５の上縁まで延びるように形成される。ガス・プレナム２９の左側チャンバ２９”の天井３７”の水管パネルは、ガス・プレナム２９の左側壁３５を形成している第２の水管５７”の延長部分が、左側壁３５の上縁でガス・プレナムの右側壁３３に向かって湾曲し、ガス・プレナム２９の天井に配置されたヘッダ５９まで延びるように形成される。

ガス・プレナム２９のパーティション５３の水管パネルは、反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルの延長部分が反応チャンバ１の天井１１で出会うポイントで、反応チャンバ１の右側壁７の水管パネルの第２の水管５７’の延長部分、および反応チャンバ１の左側壁９の水管パネルの第１の水管５５”の延長部分が上に向かって湾曲し、パーティション５３の上縁まで、すなわちガス・プレナム２９の天井まで延びるように形成される。そこで、延長部分はヘッダ５９に接続される。ガス・プレナム２９の側壁３３および３５は、図６には示されていないが、図１および図３に従って、浄化された排気ガスのための入口開口４１を備えている。

図７は、ガス・プレナム２９の側壁３３、３５、天井３７、底３９およびパーティション５３が、反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルの延長部分としての水管パネルによって形成された他の好ましい実施例を示したものである。この実施例では、ガス・プレナム２９の右側チャンバ２９’の底３９’の水管パネルは、反応チャンバ１の右側壁７の水管パネルの第１の水管５５’の延長部分が、反応チャンバ１の右側壁７の上縁で反応チャンバ１の左側壁９に向かって湾曲し、パーティション５３の下縁まで延びるように形成される。同様に、ガス・プレナム２９の左側チャンバ２９”の底３９”の水管パネルは、反応チャンバの左側壁９の水管パネルの第２の水管５７”の延長部分が、反応チャンバ１の左側壁９の上縁で反応チャンバ１の右側壁７に向かって湾曲し、パーティション５３の下縁まで延びるように形成される。パーティション５３の水管パネルは、ガス・プレナム２９のチャンバ２９’および２９”の底３９’および３９”をそれぞれ形成している第１の水管５５’の延長部分および第２の水管５７”の延長部分が、パーティション５３の下縁で上に向かって湾曲し、パーティション５３の上縁まで、すなわちガス・プレナム２９の天井まで延びるように形成される。

ガス・プレナム２９の右側チャンバ２９’の天井３７’の水管パネルは、パーティション５３を形成している第１の水管５５’の延長部分がパーティションの上縁でガス・プレナム２９の右側壁３３に向かって湾曲し、ガス・プレナム２９の右側壁３３の上縁まで延びてヘッダ６１に結合されるように形成される。同様に、ガス・プレナム２９の左側チャンバ２９”の天井３７”の水管パネルは、パーティション５３を形成している第２の水管５７”の延長部分が、パーティションの上縁でガス・プレナム２９の左側壁３５に向かって湾曲し、ガス・プレナム２９の左側壁３５の上縁まで延びてヘッダ６１’に結合されるように形成される。

ガス・プレナム２９の右側壁３３の水管パネルは、反応チャンバ１の右側壁７の水管パネルの第２の水管５７’の延長部分が反応チャンバ１の右側壁７の上縁でガス・プレナム２９の右側壁３３の上縁まで直接上に向かって延び、ガス・プレナム２９の右側壁３３の上縁でヘッダ６１に結合されるように形成される。同様に、ガス・プレナム２９の左側壁３５の水管パネルは、反応チャンバ１の右側壁９の水管パネルの第１の水管５５”の延長部分が反応チャンバ１の左側壁９の上縁でガス・プレナム２９の左側壁３５の上縁まで直接上に向かって延び、ガス・プレナム２９の右側壁３３の上縁でヘッダ６１’に結合されるように形成される。ガス・プレナム２９の側壁３３および３５は、図７には示されていないが、図１および３に従って、浄化された排気ガスのための入口開口４１を備えている。

図６および図７に示す実施例の場合、反応チャンバ１の右側壁７の水管パネルの第１の水管５５’の延長部分、および反応チャンバ１の左側壁９の水管パネルの第２の水管５７”の延長部分がパーティション５３内で結合されるため、個別のサポートを必要とすることなく、剛直で耐久性のある構造を提供することができる。

図７に示す実施例の場合、ガス・プレナム２９の側壁３３および３５の水管パネル、ガス・プレナム２９の底３９’および３９”の水管パネル、およびガス・プレナム２９の天井３７’および３７”の水管パネルの水管は、反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルの水管の直径より大きい直径を有していてもよい。同様に、図６に示す実施例の場合、ガス・プレナム２９の底３９’、３９”、天井３７’、３７”および側壁３３、３５の水管は、反応チャンバ１の側壁７および９の水管パネルの水管の直径より大きい直径を有していてもよい。したがって水管と水管の間の極端に広いフィンが回避され、またフィンの過剰な温度上昇が回避される。同時に、水管パネルの構造が補強される。

図８および図９は、反応チャンバ１の前面壁３の水管パネルの延長部分としての水管パネルを使用して、図１および図３に示す循環式流動床反応炉システムのガス・プレナム２９の前面壁３１を形成するための本発明による２つの好ましい実施例を開示したものである。

図８に示す実施例では、ガス・プレナム２９の前面壁３１は、反応チャンバ１の前面壁３の水管パネルをガス・プレナム２９の前面壁３１の上縁まで単純に延ばすことによって水管パネルによって形成され、水管パネルは、ガス・プレナム２９の前面壁３１の上縁でヘッダ６３に結合される。

図９に示す実施例では、反応チャンバ１の前面壁３の上縁にヘッダ６５が位置し、反応チャンバ１の前面壁３の水管パネルがこのヘッダ６５に接続され、またヘッダ６５からガス・プレナム２９の前面壁３１の上縁まで水管パネルが延びてガス・プレナム２９の上縁でもう１つのヘッダ６３に接続されるように、前面壁３１の水管パネルが形成される。この実施例の利点は、反応チャンバ１の前面壁３の上縁にもヘッダ６５を配置することにより、ガス・プレナム２９の前面壁３１の水管パネルの水管に熱伝達媒体をより一様に分布させることができることにある。

図１、図２および図３に示す本発明による実施例には６つの個別の粒子セパレータが存在し、これらは、反応チャンバ１の両方の側壁がそれぞれ３つの粒子セパレータを備えるように配置されている。粒子セパレータの数は６つでなくてもよい。また粒子セパレータは、そのすべてを一方の側壁に取り付けることも可能である。また粒子セパレータは、反応チャンバ１の前面壁３にも配置することができ、あるいは反応チャンバ１の前面壁３のみに配置することも可能である。さらに、配置する粒子セパレータの数は、壁毎に異なっていてもよい。一般に粒子セパレータは反応チャンバの周囲に自由に配置することができる。本発明によるガス・プレナム２９は、任意の数の任意の構成の粒子セパレータからの浄化された排気ガスを結合するように使用することができる。

図に示す実施例の反応チャンバ１およびガス・プレナム２９は、いずれも水平断面が長方形として開示されているが、水平断面の形状は、六角形または八角形などの他の多角形であってもよい。

図に示す実施例のガス・プレナム２９は、１つまたは２つのチャンバを有するものとして開示されているが、場合によってはガス・プレナム２９をマルチ・チャンバ化することも可能である。図に示すガス・プレナム２９のチャンバは隣接して配置されているが、特殊な事例では、上下に重ね合わせて配置することも可能である。

また、図に開示した実施例のガス・プレナム２９は、チャンバの側壁に平行な垂直パーティションを使用して個別のチャンバに分割されているが、パーティションは、場合によっては若干傾斜していてもよい。

図１、図２および図３に示す実施例では、粒子セパレータの吐出ダクトはすべてガス・プレナム２９に接続されているが、有利には、いくつかの吐出ダクトをガス・プレナム２９と熱回収セクション４７の間の接続通路４５に直接接続することができる。粒子セパレータのいくつかの吐出ダクトをガス・プレナム２９の下流側の接続通路４５に直接接続することにより、ガス・プレナム２９の高さを低くすることができる。ガス・プレナム２９の最小高さは、例えば浄化された排気ガスの流速が特定の最大値を超えないように画定することができる。これは、スクリーン管６７（図３）が配置されたポイントに明確に例示されている。

図３は、浄化された排気ガスが流れる方向に広くなった接続通路４５を示す。この接続通路４５は、必ずしも図３に示すように拡張される必要はない。しかし、複数の粒子セパレータのうちの１つまたは複数の吐出ダクトを接続通路に直接接続する場合には、接続通路を広くすることが好ましい。

また、図８および図９は、図１に示す循環式流動床反応炉システムのガス・プレナム２９の前面壁３１を、反応チャンバ１の前面壁３の水管パネルの延長部分として形成するためのいくつかの好ましい実施例を開示したものであるが、他の壁を同様に形成することも可能である。さらに、図４から図７に示す実施例において、ガス・プレナム２９すなわち反応チャンバ壁の水管パネルの延長部分を形成している水管パネルの水管に熱伝達媒体をより一様に分布させたい場合、例えば反応チャンバ１の側壁の上縁にヘッダを配置することができる。

図に開示した実施例を活用して、反応チャンバ壁の水管パネルの延長部分としての水管パネルからガス・プレナム全体を形成することができる。また、浄化された排気ガスの温度が熱回収セクションに到達する前に著しく低下する場合、ガス・プレナム２９の水管パネル全体もしくは一部に耐火物を内張りすることも可能である。

本発明による構造を活用することにより、耐火物内張り排気ガス・ダクトの使用およびダクトに関連する問題が最小化され、例えばダクトの脆化および摩耗による保全の必要性が最小化される。また、耐火物内張りダクトに関連する費用、例えば構築費および保全費などの費用が最少化される。

本発明による構造は、反応チャンバと一体化されたガス・プレナムを開示しているので、余計なサポートを追加する必要が除去される。また構造が剛直（リジッド）であるため、昇水管（ｒｉｓｅｒ）と昇水管の間、追加サポートと追加サポートの間（昇水管および追加サポートは、本発明による構造には不要である）および通路と通路の間の振動による問題が回避される。

また本発明による構造によれば、すべての粒子セパレータの吐出ダクトの長さが同じであり、また同じ空間すなわちガス・プレナムで終端し、換言すれば同じ圧力で終端している。そのため、循環式流動床反応炉システムにおける粒子セパレータと粒子セパレータの間の排気ガスの不均一な分布および関連する操作上の問題が回避される。

以上、本明細書において、本発明について現時点における最も好ましい実施例と見なされる実施例によって説明してきたが、本発明は上で開示した実施例に何ら限定されないこと、また本発明には、特許請求の範囲で定義した本発明の範囲に含まれる本発明の特徴の様々な組み合せまたは改変および複数の他のアプリケーションを包含することが意図されていることを理解されたい。

本発明による循環式流動床反応炉システムの複数の粒子セパレータから熱回収セクションへ排気ガスを導くための構造の略正面図である。 図１に示す構造の水平面Ａ−Ａに沿った略横断面図である。 図１に示す構造を矢印Ｂの方向から見た略部分横断面側面図である。 ガス・プレナムの一部を形成するための好ましい実施例を示す略図である。 ガス・プレナムの一部を形成するための他の好ましい実施例を示す略図である。 分割されたガス・プレナムの一部を形成するための好ましい実施例を示す略図である。 分割されたガス・プレナムの一部を形成するための他の好ましい実施例を示す略図である。 ガス・プレナムの前面壁を形成するための好ましい実施例を示す略図である。 ガス・プレナムの前面壁を形成するための他の好ましい実施例を示す略図である。

Claims (11)

1. 循環式流動床反応炉システムにおける構造であって、
   内部に固体粒子の流動床を有し且つ天井、底および壁によって画定されている反応チャンバであって、該天井、底および壁は少なくとも部分的に水管パネルによって形成されている反応チャンバと、
   前記反応チャンバに流動化ガスを導入するための手段と、
   前記反応チャンバの前記壁に配置された、前記反応チャンバからの排気ガスと固体粒子の粒子サスペンションを除去するための少なくとも１つの吐出開口と、
   前記吐出開口に接続された、前記粒子サスペンションから固体粒子を分離するための少なくとも１つの粒子セパレータであって、該粒子セパレータのそれぞれが、浄化された排気ガスを吐出するためのガス吐出開口をその上部に有し、該ガス吐出開口のそれぞれが、吐出ダクトに接続されている粒子セパレータと、
   前記浄化された排気ガスが導かれる熱回収セクションと、
   前記少なくとも１つの粒子セパレータから吐出された、前記浄化された排気ガスを前記熱回収セクションへ導くためのガス・プレナムであって、前記ガス・プレナムは、天井、底および壁を有するエンクロージャによって画定され、また前記反応チャンバの上方に配置され、且つ前記反応チャンバと一体化されており、前記ガス・プレナムは、その壁に、前記浄化された排気ガスを前記少なくとも１つの粒子セパレータの前記吐出ダクトから受け取って該ガス・プレナムへ導くための少なくとも１つの排気ガス入口開口を備え、前記ガス・プレナムはまた、該ガス・プレナムの下流で、前記浄化された排気ガスを該ガス・プレナムから前記熱回収セクションへ導くための接続通路に接続されているガス・プレナムと
   を有する循環式流動床反応炉システムにおける構造において、
   前記ガス・プレナムの前記エンクロージャが、前記反応チャンバの前記水管パネルの延長部分としての水管パネルによって形成されている構造。
2. 前記ガス・プレナムの前記エンクロージャの前記底および前記壁の少なくとも一部は、前記反応チャンバの複数の壁のうちの第１の壁を形成している水管パネルの延長部分が、（ｉ）前記反応チャンバの前記第１の壁の上縁で湾曲して、前記反応チャンバの複数の壁のうちの反対側の第２の壁に向かって延び、（ｉｉ）１８０度湾曲して、前記ガス・プレナムの複数の壁のうちの、前記反応チャンバの前記第１の壁のすぐ上の壁の下縁まで延び、そして（ｉｉｉ）上に向かって湾曲して、前記反応チャンバの前記第１の壁のすぐ上の前記ガス・プレナムの壁の上縁まで延びるように形成されている、請求項１に記載の構造。
3. 前記ガス・プレナムの前記エンクロージャの前記底および前記壁の少なくとも一部は、前記反応チャンバの２つの対向する壁を形成している水管パネルの延長部分が、（ｉ）該延長部分が出会うように、前記２つの壁のそれぞれの上縁で互いに向かって湾曲して延び、（ｉｉ）１８０度湾曲して、前記ガス・プレナムの互いに対向する、前記反応チャンバの前記２つの対向する壁のすぐ上の壁の下縁まで延び、そして（ｉｉｉ）上に向かって湾曲して、前記ガス・プレナムの前記互いに対向する壁の上縁まで延びるように形成されている、請求項１に記載の構造。
4. 前記ガス・プレナムの前記エンクロージャの前記底および前記壁の少なくとも一部は、前記反応チャンバの複数の壁のうちの第１の壁を形成している水管パネルの延長部分が、（ｉ）前記反応チャンバの前記第１の壁の上縁で湾曲して、前記反応チャンバの複数の壁のうちの反対側の第２の壁に向かって延び、そして（ｉｉ）上に向かって湾曲して、前記ガス・プレナムの複数の壁のうちの前記反応チャンバの前記第２の壁のすぐ上の壁の上縁まで延びるように形成されている、請求項１に記載の構造。
5. 前記反応チャンバの複数の壁のうちの第１の壁を形成している水管パネルが第１および第２の水管を有し、
   前記ガス・プレナムの前記エンクロージャの前記底を形成している水管パネルの少なくとも一部が、前記反応チャンバの前記第１の壁を形成している前記水管パネルの前記第１の水管の延長部分として形成され、
   前記ガス・プレナムの前記エンクロージャの複数の壁のうちの１つを形成している水管パネルの少なくとも一部が、前記反応チャンバの前記第１の壁を形成している前記水管パネルの前記第２の水管の延長部分として形成されている、請求項１に記載の構造。
6. 前記ガス・プレナムが、前記反応チャンバの複数の水管パネルのうちの少なくとも１つの延長部分としての少なくとも１つの水管パネルによって形成された少なくとも１つのパーティションによって、少なくとも２つの個別チャンバに分割されている、請求項１に記載の構造。
7. 前記反応チャンバの複数の壁のうちの第１の壁を形成している水管パネルが第１および第２の水管を有し、
   前記ガス・プレナムの前記エンクロージャの前記底を形成している水管パネルの少なくとも一部が、前記反応チャンバの前記第１の壁を形成している前記水管パネルの前記第１の水管の延長部分として形成され、
   前記ガス・プレナムの前記エンクロージャの複数の壁のうちの１つを形成している水管パネルの少なくとも一部が、前記反応チャンバの前記第１の壁を形成している前記水管パネルの前記第２の水管の延長部分として形成され、
   前記ガス・プレナムの前記パーティションを形成している水管パネルの少なくとも一部が、前記反応チャンバの前記第１の壁を形成している前記水管パネルの前記第１の水管の延長部分として形成されている、請求項６に記載の構造。
8. 前記反応チャンバの複数の壁のうちの第１の壁を形成している水管パネルが第１および第２の水管を有し、
   前記ガス・プレナムの前記エンクロージャの前記底を形成している水管パネルの少なくとも一部が、前記反応チャンバの前記第１の壁を形成している前記水管パネルの前記第１の水管の延長部分として形成され、
   前記ガス・プレナムの前記エンクロージャの複数の壁のうちの１つを形成している水管パネルの少なくとも一部が、前記反応チャンバの前記第１の壁を形成している前記水管パネルの前記第１の水管の延長部分として形成され、
   前記ガス・プレナムの前記パーティションを形成している水管パネルの少なくとも一部が、前記反応チャンバの前記第１の壁を形成している前記水管パネルの前記第２の水管の延長部分として形成されている、請求項６に記載の構造。
9. 前記ガス・プレナムの前記エンクロージャを形成している水管パネルが水管を有し、
   前記ガス・プレナムの前記エンクロージャが、前記反応チャンバの複数の壁のうちの１つを形成している水管パネルの延長部分として少なくとも部分的に形成され、それによって前記反応チャンバの前記壁を形成している前記水管パネルの水管の一部が前記反応チャンバの前記壁の上縁でヘッダに接続され、該ヘッダから前記水管が延びて前記ガス・プレナムの前記エンクロージャの一部を形成している、請求項１に記載の構造。
10. 少なくとも３つの粒子セパレータが存在し、前記複数の粒子セパレータのうちの少なくとも１つの前記吐出ダクトが前記ガス・プレナムの下流側の前記接続通路に直接接続されている、請求項１に記載の構造。
11. 前記接続通路は、前記浄化された排気ガスが流れる方向に広くなっている、請求項１０に記載の構造。

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