JP2631947B2 - バッフル装置を使用する流動床反応器及びその操作方法 - Google Patents

バッフル装置を使用する流動床反応器及びその操作方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流動床反応器及びその操
作方法に関し、より詳細には、改善された粒状材料再循
環率のためにバッフル装置を使用する流動床反応器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】流動床を熱発生の主要源として使用する
燃焼器、蒸気発生器等の反応器は良く知られている。こ
れらの装置において、空気は、反応器の炉区域内へと通
され、該区域内に含有される粒状材料の床中を通過し、
該床は、石炭等の化石燃料と、石炭の燃焼の結果として
発生される硫黄を吸着するための、石灰石等の吸着剤と
の混合物を含む。空気は床を流動化し、燃料の燃焼を促
進する。反応器が蒸気発生器として使用される場合に
は、燃料の燃焼によって生成される熱は、水を蒸気に転
化させるために使用される。流動床反応器は、高熱放
出、高硫黄吸着、低窒素酸化物放出及び燃料融通性の魅
力的な組合せを提供する。
【０００３】最も代表的な流動床燃焼装置は、一般に
「バブリング」流動床と呼ばれ、該流動床においては、
粒状材料の濃密床が空気分配板によって支持され、そこ
へ該板の複数の穿孔を通して燃焼支持空気が導入され、
それにより粒状材料は膨張され、懸濁つまり流動状態を
とる。空気速度は、代表的には床の重量を支持する圧力
降下を発生させるために必要な速度（例えば流動化最低
速度）の二〜三倍であり、それにより、床中を上昇し、
沸騰する液体の様相を示す泡が形成される。
【０００４】燃焼効率、公害物質放出制御、及びバブリ
ング床によって起こされる操作ターンダウンの改良を拡
張するために、一般に「循環」流動床と呼ばれる膨張
し、浄化する流動床を使用する流動床反応器が開発され
た。これらの装置においては、バブリング床と比較し
て、粒状材料の寸法が減少され、及び／又は平均空気速
度が増加され、それにより床表面はより拡散され、床か
らの固体の同伴は増加される。この工程によって、炉区
域の下方部分においては、バブリング流動床の代表的な
密度より十分に低い流動床密度が達成され、一方炉区域
の上方部分は、同伴粒状材料つまり固体によって、バブ
リング流動床におけるよりもずっと高い程度まで負荷さ
れる。炉区域の上方部分におけるこの増加された固体同
伴の結果として、高固体再循環率を必要とする高固体ス
ループットが生ずる。高固体再循環率を有する反応器
は、ガスが熱回収領域中を通過する前に、熱燃焼ガスか
ら同伴固体を分離し、熱回収領域内の熱回収表面の腐食
を減少させるために、大型で高価な分離器を必要とす
る。分離固体は流動床内へと戻される。
【０００５】本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許
第４，８０９，６２３号及び第４，８０９，６２５号に
は、濃密つまりバブリング流動床が炉区域の下方部分に
維持される一方、該床は反対に循環流動床として操作さ
れる流動床反応器が開示される。その設計は、バブリン
グ床と循環床との両方の利点が得られるようになされて
おり、その少なからず顕著な利点は、より広範囲の粒径
に渡る粒状燃料材料を使用する能力である。
【０００６】これら全ての設計において、燃料と吸着剤
粒状材料との均質な混合物が形成されるが、燃料粒子の
一部は未燃焼であり、一部は部分的に燃焼され、また一
部は完全燃焼される。また、吸着剤の一部は未反応であ
り、一部は部分的に反応され、また一部は完全に反応さ
れる。新しい燃料及び吸着剤の導入を適合するために、
粒状材料は装置から効率的に排出されなければならな
い。このために、粒状材料の一部は、通常床の下方部分
からドレンパイプ中を通され、反応器から除去される。
【０００７】しかしながら、重要な操作パラメターであ
る流動床内の粒径分布は、この除去された粒状材料の一
部を炉区域へと再循環させて戻すことによって効果的に
制御し得ることが判っている。これはしばしば、除去さ
れた粒状材料中に空気を吹き込んで、粒状材料の微細な
部分をストリップ及び同伴し、それを炉区域へと返却す
ることによって達成される。
【０００８】例えば、本願と同一の譲受人に譲渡された
米国特許第４，８２９，９１２号には、流動床反応器内
の粒径分布を制御する方法が開示され、該方法におい
て、空気は、ドレンパイプを通して除去された粒状材料
の微細な部分を、空気流によってストリップし、炉区域
へと再循環させることによって、該部分を同伴する。こ
れらの形式の装置において、再循環されなかった粒状材
料の熱は、燃焼支持ガスを予熱するため、又は再熱又は
過熱の仕事等の生産的な使用に付され得る。
【０００９】反応器の炉区域に隣接して位置されるスト
リッパー／冷却器は、除去された粒状材料の微細な部分
の再循環、及び除去されたが再循環されていない粒状材
料からの熱の除去の両方を達成し得る。これらの形式の
装置において、ストリッパー／冷却器は、炉区域からド
レンパイプを通して粒状材料を受理し、ストリッパー／
冷却器の第一区域を通して空気が吹き込まれ、炉区域に
返却された粒状材料の微細な部分の一部をストリップつ
まり同伴する。ストリッパー／冷却器内の残余の粒状材
料は、次に通常冷却器区域へと通され、そこで粒状材料
と熱交換関係において水／蒸気を通すことにより、又は
粒状材料が装置から排出される前に該材料内に空気を吹
き込むことにより、粒状材料から熱が除去される。再循
環されなかった粒状材料から熱を除去するために空気が
使用される場合には、この空気は、しばしば予熱された
燃焼支持空気として炉区域へと返却される。
【００１０】しかしながら、過剰な量の比較的微細な灰
を発生する燃料が使用される場合、又は比較的大量の比
較的微細な吸着剤が、比較的高硫黄含有量を有する燃料
と共に使用されなければならない場合等のいくつかの場
合においては、ストリッパー／冷却器においてストリッ
プされ、炉区域へ返却された比較的微細な粒状材料は、
炉区域内の微細粒子の容量つまり上方炉負荷を、許容で
きないほど高水準に増加させる。過剰な上方炉負荷は、
より大型でより高価なストリッパー／冷却器及び分離器
を必要とし、及び／又は炉が低化学量論的条件において
操作されることを必要とするが、これは効率的ではな
い。
【００１１】この上方炉負荷は、ストリッパー／冷却器
の冷却器区域内の粒状材料を冷却するために用いられる
方法が、該材料中に空気を吹き込むことによるものであ
る場合に悪化される。高冷却率を達成するためには、冷
却器区域中の空気速度及び流速は、比較的高くなければ
ならない。しかしながら、高空気速度及び流速は、より
大量の粒状材料を同伴し、この空気が燃焼支持空気とし
て使用された場合には、結果として尚一層大量の微細粒
子が炉区域内へと返却されることとなり、それにより更
に上方炉負荷を増加させる。問題を複雑にさせることに
は、冷却器区域内の高空気速度はまた、ストリッパー／
冷却器内の粒状材料の凝集を防ぐために必要である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、粒状材料が反応器の炉区域から除去され、ストリッ
パー／冷却器へと通される流動床反応器を提供すること
にある。
【００１３】本発明の更なる目的は、比較的小型のスト
リッパー／冷却器が、炉区域とストリッパー／冷却器と
の間の粒状材料の増加された再循環を取扱うことができ
る、上記の形式の流動床反応器を提供することにある。
【００１４】本発明の更なる目的は、反応器からストリ
ッパー／冷却器の冷却器区域を通して粒状材料が除去さ
れる、上記の形式の流動床反応器を提供することにあ
る。
【００１５】本発明の別の目的は、反応器の上方炉区域
内の負荷が増加されない、上記の形式の流動床反応器を
提供することにある。
【００１６】本発明のまた別の目的は、煙道ガス分離器
中の粒状材料再循環率が、比較的微細な粒状材料をスト
リッパー／冷却器を通して除去することによって減少さ
れる、上記の形式の流動床反応器を提供することにあ
る。
【００１７】本発明の更に別の目的は、炉区域の化学量
論が、炉区域とストリッパー／冷却器との間の粒状材料
の再循環率から独立して制御され得る、上記の形式の流
動床反応器を提供することにある。
【００１８】本発明の更なる目的は、流動床反応器から
粒状材料を受理するためのストリッパー／冷却器を提供
することにある。
【００１９】本発明の更に別の目的は、比較的微細な粒
子が粒状材料から分離されるストリッパー区域と、粒状
材料から熱が除去される冷却器区域とを有する、上記の
形式のストリッパー／冷却器を提供することにある。
【００２０】本発明のまた別の目的は、流動床反応器の
炉区域とストリッパー／冷却器との間の粒状材料の再循
環率を増加させず、上方炉区域内の同伴粒状材料の負荷
を増加させない、上記の形式のストリッパー／冷却器を
提供することにある。
【００２１】本発明のまた別の目的は、ストリッピング
及び冷却空気の増加した速度及び流速を有し、ストリッ
パー／冷却器内の粒状材料の凝集を防ぎ、ストリッパー
／冷却器の冷却器区域の冷却効率を増加させる、上記の
形式のストリッパー／冷却器を提供することにある。
【００２２】本発明のさらに別の目的は、過剰なストリ
ップされた比較的微細な粒状材料が、ストリッパー／冷
却器から流動床反応器の炉区域へと通されるのを防ぐた
めに、バッフルが使用されるストリッパー／冷却器を提
供することにある。
【００２３】これら及び他の目的の達成のために、本願
発明によれば、流動床反応器であって、該反応器は、炉
区域と、該炉区域内に粒状材料の床を形成するための手
段と、前記炉区域に隣接して配置される容器と、該容器
内に粒状材料の床を形成するための手段と、加圧ガスを
受理するための第一及び第二のプレナムを備える第一及
び第二区域に前記容器を分割するための隔壁とを備え、
該加圧ガスは該第一及び第二区域内の粒状材料中を通過
して、該粒状材料を冷却し、その比較的微細な部分を同
伴し、前記反応器はさらに、前記粒状材料を、前記炉区
域内の前記床から前記第一区域へと通過させるために、
該炉区域内の該床を該容器内の該第一区域へ接続する第
一通路と、前記第一区域から気体を搬出するための第一
流れ通路を規定する第一通気路と、前記第一流れ通路内
に配置され、前記第一区域からのガスに同伴される粒状
材料の一部を分離する第一分離器区域と、前記粒状材料
を前記第一区域から前記第二区域へと通過させるため
に、該第一区域を該第二区域へ接続する第二通路と、前
記第二区域から気体を搬出するための第二流れ通路を規
定する第二通気路と、前記第二流れ通路内に配置され、
前記第二区域からのガスに同伴される粒状材料の一部を
分離する第二分離器区域とを備える流動床反応器が提供
される。
【００２４】また本願発明によれば、流動床反応器の操
作方法であって、該方法は、前記反応器内に形成した粒
状材料の床から容器の第一区域へ粒状材料を通過させる
工程と、前記容器の前記第一区域内の粒状材料を通して
ガスを通過させ、該粒状材料を冷却し、該ガス中に該粒
状材料の比較的微細な部分を同伴させる工程と、前記第
一区域内のガスを分離器区域中に通過させて、該第一区
域内のガスから前記同伴粒状材料の一部を除去する工程
と、前記容器から前記第一区域内のガスを除去する工程
と、前記容器の前記第一区域からの前記粒状材料を、該
容器の第二区域へ通過させる工程と、前記容器の前記第
二区域内の前記粒状材料を通してガスを通過させ、該粒
状材料を冷却し、該ガス中に該粒状材料の比較的微細な
部分を同伴させる工程と、前記第二区域内のガスを分離
器区域中に通過させて、該第二区域内のガスから同伴粒
状材料の一部を除去する工程と、前記容器から前記第二
区域内のガスを除去する工程とを含む、流動床反応器の
操作方法が提供される。
【００２５】また本発明によれば、流動床反応器であっ
て、該反応器は、炉区域と、該炉区域内に粒状材料の第
一の床を形成するための手段と、炉区域に隣接して配置
され、内部に支持された板を有するストリッパー区域
と、炉区域の下方部分とストリッパー区域の下方部分と
を接続し、炉区域からストリッパー区域へと粒状材料の
一部を通過させる手段とを備え、該通過した粒状材料の
一部は前記板上に支持され、前記反応器はさらに、前記
ストリッパー区域内の前記板及び粒状材料を通して空気
を通過させ、粒状材料の比較的微細な部分を同伴させる
ための手段と、ストリッパー区域内に配置され、前記空
気中の同伴粒状材料と衝突して、該同伴粒状材料の一部
を該空気から分離し、ストリッパー区域内の粒状材料内
へ重力によって落下させて戻すための、複数の離隔バッ
フル部材と、ストリッパー区域の上方部分と炉区域の上
方部分とを接続し、ストリッパー区域から炉区域へと前
記同伴粒状材料の残りの部分を同伴する空気を通過させ
る手段とを備える流動床反応器が提供される。
【００２６】また本発明によれば、流動床反応器の操作
方法であって、該方法は、炉区域内に粒状材料の第一の
床を形成する工程と、炉区域の下方部分とストリッパー
区域の下方部分とを接続し、炉区域からストリッパー区
域へと粒状材料の一部を通過させる工程と、ストリッパ
ー区域内の上方部分に粒状材料を支持する工程と、スト
リッパー区域内の粒状材料を通して上方へ空気を通過さ
せ、粒状材料の一部を同伴させる工程と、空気と同伴粒
状材料との混合物を、ストリッパー区域内で複数の離隔
バッフルに向けて上方に指向し、同伴粒状材料を該バッ
フルに衝突させ、該同伴粒状材料の一部を該空気から分
離して、ストリッパー区域内の粒状材料内へ重力によっ
て落下させて戻す工程と、ストリッパー区域の上方部分
と炉区域の上方部分とを接続し、ストリッパー区域から
炉区域へと前記同伴粒状材料の残りの部分を同伴する空
気を通過させる工程とを含む、流動床反応器の操作方法
が提供される。
【００２７】本願発明の反応器において、粒状材料はま
ず、ストリッパー／冷却器のストリッパー区域中を通さ
れ、そこで高速流空気が粒状材料中に向けられ、粒状材
料の比較的微細な部分をストリップし、該部分を空気流
中に同伴して、排気管を通して炉区域へと戻す。千鳥状
配列された複数のＵビームバッフルは、ストリッパー区
域内に延長して、排気管中の空気流を部分的にブロック
し、空気流から同伴粒状材料の一部を分離して、炉区域
へ再循環される粒状材料の量を減少させる。
【００２８】ストリップされず、バッフルによって分離
された粒状材料は、次にストリッパー／冷却器の冷却器
区域へと通され、そこで再び空気が粒状材料中に通さ
れ、該材料がドレンパイプを通して反応器から除去され
る前に、該材料を冷却する。粒状材料を冷却するために
使用された空気は、続いて排気管を通して炉区域内へと
向けられ、予熱された燃焼二次空気を提供する。この冷
却器区域空気によってストリップされ、該空気中に同伴
される粒状材料を除去するために、千鳥状配列された第
二組のＵビームバッフルが冷却器区域排気管内に延長
し、冷却器区域空気から同伴粒状材料の一部を分離し、
炉区域へと再循環される粒状材料の量を減少させる。
【００２９】
【実施例】図１は、参照番号１０によって一般的に示さ
れる本発明の流動床反応器を示す。反応器１０は、炉区
域１２、分離区域１４、及び熱回収区域１６を含み、こ
れらは全て表示の便宜上、その内部部品を除去した状態
で断面図にて示される。
【００３０】図１及び図２を参照して、炉区域１２は、
前壁１８、後壁２０、及び二つの側壁２２及び２４によ
って規定される。二つの壁２６及び２８は壁２０に対し
て離隔平行関係において設けられ、分離区域１４は、壁
２０と２６とによって規定され、熱回収区域１６は、壁
２６と２８とによって規定される。フロアー３０は、炉
区域１２内に設けられ、屋根３２は、炉区域１２、分離
区域１４、及び熱回収区域１６上に渡って延長する。図
示はされないが、分離区域１４及び熱回収区域１６には
側壁が設けられ、該側壁は側壁２２及び２４の延長部で
あり得ることが理解される。
【００３１】壁２０及び２６の上方部分に、それぞれ開
口２０ａ及び２６ａが設けられ、炉区域１２内で生成さ
れた燃焼煙道ガスを、以下に説明されるように、炉区域
から分離区域１４内へ、及び分離区域から熱回収区域１
６へと通過させる。
【００３２】反応器１０が蒸気発生の目的のために使用
される場合には、壁１８、２０、２２、２４、２６、及
び２８は、平行で気密な態様にて形成されて、水等の加
熱される流体を運ぶ複数の熱交換管によって形成される
であろうことが理解され、かような管は図１に概略的に
示され、参照番号３４によって示される。また、複数の
ヘッダー（図示せず）が、各壁１８、２０、２２、２
４、２６、及び２８の両端に配置され、該ヘッダーは、
追加の管及び関連する流れ回路と共に、慣用の態様にお
いて、水を反応器の内部を通して、又蒸気ドラム（図示
せず）へ及び該ドラムから、通過させるように機能する
であろうことも理解される。これらの部品は、表示の便
宜上、図面中では削除されている。
【００３３】参照番号３６で一般に示される粒状材料の
床は、炉区域１２内に配置され、炉区域の下方部分に水
平に延長する穿孔板３８上に支持される。床３６は、瀝
青炭等の燃料材料の分離した粒子からなり得、該粒子
は、フィーダー等によっていかなる既知の態様にても炉
区域１２内へと導入される。燃焼石炭によって発生され
る硫黄を吸着する石灰石等の硫黄吸着材料もまた、同様
の態様にて炉区域１２内へと導入され得ることが理解さ
れる。
【００３４】また、始動の際に床３６の一部に最初に着
火するために、床着火バーナー（図示せず）が壁１８を
通して板３８の直上に載置されることが理解される。
【００３５】プレナム４０は、板３８とフロアー３０と
の間に規定され、外部源からダンパー４１ａの制御下に
て空気導管４１を経て加圧空気を受理する。複数のノズ
ル４２は、板３８に設けられた穿孔を通して延長し、プ
レナム４０から板３８上に支持される床３６内へと空気
を排出するように適合される。床３６中を通過する空気
は、床を流動化し、燃料の燃焼を促進し、燃焼生成物と
結合して、炉区域１２内を対流によって上昇する燃焼煙
道ガスを形成する。煙道ガスは、開口２０ａを経て分離
区域１４内へと通過する前に、炉区域１２内の比較的微
細な粒状材料の一部を同伴する。
【００３６】分離区域１４は、サイクロン分離器１４ａ
を含み、該分離器は慣用の態様において、煙道ガスから
同伴粒状材料を分離するように機能する。分離煙道ガス
は、壁２６の開口２６ａを通って熱回収区域１６へと通
過し、分離粒状材料つまり分離された固体は、分離区域
１４のホッパー部分１４ｂ内へと通過する。過熱器、再
熱器等の一つ以上の熱交換ユニットが、熱回収区域１６
内に設けられ、分離煙道ガスが壁２８を通して延長する
出口２８ａを通して出る前に、区域１６内を下方に通過
する際に該ガスから熱を除去し得ることが理解される。
【００３７】ディップレッグ４４は、分離区域１４のホ
ッパー部分１４ｂから炉区域１２の壁２０の開口２０ｂ
へと延長し、分離された固体を床３６へと戻す。炉区域
１２から分離区域１４への直接的な粒状材料及び／又は
ガスの逆流を防ぐために、ディップレッグ４４は、Ｊバ
ルブ４４ａを形成するＵ字型部分を有し、該Ｊバルブ４
４ａは、Ｌバルブ、シールポット、一体再循環熱交換
器、又は前述の逆流を防ぐことのできる他の装置によっ
て置換され得ることが理解される。
【００３８】図２及び図３を参照して、少なくとも一つ
のストリッパー／冷却器４６が、炉区域１２の側壁２４
に隣接して配置される。ストリッパー／冷却器４６は、
略矩形の形状で、前壁４８、後壁５０、二つの側壁５２
及び５４、フロアー５６及び屋根５８によって規定され
る。反応器１０が蒸気発生の目的で使用される場合に
は、壁４８、５０、５２、及び５４は、前述したよう
に、複数のヘッダー及び流れ回路と関連する複数の熱交
換管によって形成されるであろうことがまた理解され
る。
【００３９】ストリッパー／冷却器４６の下方部分に穿
孔板６０が配置され、板３８と同一平面上にてフロアー
５６から離隔して水平に延長し、その間にプレナム６２
を形成する。二つの導管６４及び６６は、外部源から空
気等のガスを受理し、離隔位置においてプレナム６２と
連通して、以下に説明されるように、プレナム６２の種
々の部分における圧力を独立して制御する。制御ダンパ
ー６４ａ及び６６ａは、それぞれ導管６４及び６６中に
配置され、かような独立した制御を提供する。
【００４０】板６０は穿孔され、複数のノズル６８を受
理し、該ノズルは、プレナム６２からプレート６０の拡
大開口を通って延長するドレンパイプ７０に向かって空
気を排出するように向けられる。ドレンパイプ７０はス
トリッパー／冷却器４６のフロアーを通って延長し、下
方に突出する。ドレンパイプ７０にはバルブ（図示せ
ず）が設けられ、パイプ中の粒子の流れを制御する。
【００４１】垂直仕切り壁７２は、屋根５８から下方に
延長し、プレナム６２を二つの区域６２ａと６２ｂとに
分割し、また、ストリッパー／冷却器４６を、プレナム
区域６２ａの上方で、仕切り壁７２と壁４８との間に規
定されるストリッパー区域７４と、プレナム区域６２ｂ
の上方で、仕切り壁７２と壁５０との間に規定される冷
却器区域７６とに分割する。板６０より上方の仕切り壁
７２の下方部分に開口７２ａが形成され、ストリッパー
区域７４内の粒状材料を冷却器区域７６へと通過させ
る。
【００４２】比較的大きい水平ダクト７８は、炉区域１
２の側壁２４に形成される開口を、隣接するストリッパ
ー／冷却器４６の壁４８に形成される対応する開口へと
接続し、炉区域１２の床３６内の粒状材料を、ストリッ
パー／冷却器４６のストリッパー区域７４内へと通過さ
せる。同様に、排気管８０は、ダクト７８の上方に位置
され、炉区域１２の側壁２４と、隣接するストリッパー
／冷却器４６の壁４８との対応する開口を接続し、空気
がプレナム区域６２ａからストリッパー区域７４内の粒
状材料中を通過した後に、該空気を炉区域１２へと向け
る。
【００４３】千鳥状配列された複数のＵビームバッフル
８２は、ストリッパー区域７４内にて壁４８から屋根５
８へと垂直方向に対して角度を付けて延長し、排気管８
０を通る空気流を部分的にブロックする。図３によりよ
く示されるように、バッフル８２の開放面は排気管８０
から向きが逸れており、以下に説明されるように、排気
管８０に向けて流れる空気から同伴粒状材料を分離す
る。
【００４４】垂直部分仕切り壁８４及び８６は、冷却器
区域７６内に懸吊され、それぞれ側壁５２及び５４から
途中まで延長して、冷却器区域７６を以下に説明される
目的のために三つの区画に分割する。排気管８８はスト
リッパー／冷却器４６の冷却器区域７６の屋根５８に形
成される開口を、炉区域１２の側壁２４に形成される対
応する開口へと接続し、空気がプレナム区域６２ｂから
冷却器区域７６内の粒状材料中を通過した後に、該空気
を炉区域１２へと向ける。
【００４５】バッフル８２と同様の、千鳥状配列された
複数のＵビームバッフル９０は、排気管８８内に延長
し、排気管８８中の空気流を部分的にブロックする。バ
ッフル９０の開放面は、冷却区域７６に向かっており、
以下に説明されるように、排気管８８中を流れる空気か
ら同伴粒状材料を分離する。
【００４６】操作において、粒状燃料材料及び吸着剤
は、炉区域１２内へと導入され、板３８（図１）上に蓄
積する。外部源からの空気は、空気導管４１を経てプレ
ナム４０内へ通過し、更に板３８及びノズル４２を通っ
て、板上の粒状材料内へと通過し、床３６を流動化す
る。
【００４７】床３６内の粒状燃料材料に着火するため
に、着火バーナー（図示せず）等が着火される。床３６
内の材料の温度が所定水準に到達すると、追加の粒状材
料が床３６の上方部分上に連続的に排出される。空気は
燃料の燃焼を促進し、空気の速度は、床３６の最低流動
化速度を越えて、バブリング、循環、又はハイブリッド
流動床のいずれかを形成するように、ダンパー４１ａに
よって制御される。
【００４８】燃料が燃焼し、吸着剤粒子が反応される
と、ノズル４２からの空気の継続的な流入は、未燃焼燃
料、一部燃焼燃料、及び完全燃焼燃料、並びに未反応吸
着剤、一部反応吸着剤、及び完全反応吸着剤を含む粒状
材料の均一な流動床を創生する。
【００４９】空気と気体燃焼生成物との混合物は、床３
６中を上方に通過し、床内の比較的微細な粒状材料を同
伴つまり浄化する。結果として生じる煙道ガスの混合物
は、開口２０ａを通って炉区域を出て分離区域１４内へ
と通過する前に、対流によって炉区域１２内を上方に通
過する。分離器１４ａは、慣用の態様にて煙道ガスから
同伴粒状材料を分離するように機能する。分離粒状材料
つまり分離された固体は、重力によってホッパー１４ｂ
内へと落下し、そこからディップレッグ４４を経て床３
６内へと噴射されて戻される。比較的清浄な煙道ガス
は、出口２８ａを経て反応器を出る前に、開口２６ａを
通って熱回収区域１６内へと通過し、該区域内を通過す
る。
【００５０】ダンパー６４ａ（図２）は、所望に応じて
開放され、プレナム区域６２ａを経てストリッパー／冷
却器４６のストリッパー区域７４内へと空気を導入し、
炉区域１２内の床３６から導管７８を経てストリッパー
区域７４への粒状材料の流れを促進する。ダンパー６４
ａの制御下において、追加の空気がプレナム区域６２ａ
内へと導入され、該空気は板６０を通って上方に通過
し、ストリッパー区域７４内へと流れる粒状材料を流動
化する。ストリッパー区域７４内へと導入される空気の
速度は、ダンパー６４ａによって注意深く制御され、ス
トリッパー区域７４内への材料の流れの程度、粒状材料
の流動化の程度、結果としての粒状材料の高さ、及び粒
状材料からストリップされ、ストリッパー区域７４中を
上方に通過する際に空気によって同伴される比較的微細
な粒状材料の量を制御する。
【００５１】空気及び同伴された比較的微細な粒状材料
が、炉区域１２内への再循環のために排気管８０に向け
て動く際には、混合物は、複数のＵビームバッフル８２
の千鳥状配列のために、曲がりくねった通路を通過しな
ければならない。バッフル８２の千鳥状配列は、空気を
強制的にバッフル８２の周囲に曲がりくねらせる。しか
しながら、同伴微細粒状材料は、直線的に流れ易く、バ
ッフルの開放面と係合すると、ストリッパー区域７４内
の粒状材料の床内へと重力によって落下して戻り、空気
から分離され易い傾向がある。
【００５２】ダンパー６６ａは所望によって開放され、
空気をプレナム区域６２ｂ内へと導入し、該空気は、板
６０及びノズル６８を通って上方へ通過し、冷却器区域
７６内の粒状材料を流動化し、ストリッパー区域７４か
ら冷却器区域７６への、ストリップされず、バッフルに
よって分離される粒状材料の流れを促進する。ノズル６
８は、空気をドレンパイプ７０に向けて、また仕切り壁
８４及び８６の周囲に排出するように向けられ、該仕切
り壁は、冷却器区域７６内における排出前の粒状材料の
滞留時間を増加させるように機能する。空気の速度、従
って冷却器区域７６内への材料の流れの程度、流動化の
程度、及び結果としての冷却器区域７６内の材料の高さ
は、ダンパー６６ａの位置を変化させることによって必
要に応じてそれぞれ制御される。
【００５３】冷却器区域７６内へと排出される空気は、
該区域に含有される粒状材料から熱を除去し、炉区域１
２内における燃焼二次空気としての使用のために排気管
８８に向かって流れるが、冷却器区域７６からのこの加
熱空気は、他の方法でも使用され得ることが理解され
る。
【００５４】排気管８８に包含されるＵビームバッフル
９０は、Ｕビームバッフル８２と同様の態様にて作用
し、空気中の同伴粒状材料を分離する。空気は炉区域１
２へと通過し、分離粒状材料は冷却器区域７６内へと落
下して戻る。冷却器区域７６内の粒状材料は、ドレンパ
イプ７０によって反応器１０から除去される。
【００５５】
【発明の効果】よって、本発明の装置がいくつかの利点
を提供することが判る。例えば、再循環率が粒状材料の
一部を除去してそれが炉区域内へと再循環されて戻るの
を防ぐことによって減少されるため、流動床炉内の粒状
材料の再循環は、比較的小型のストリッパー／冷却器に
よって達成され得る。加えて、ストリッパー／冷却器か
ら炉区域内へ再循環して戻される粒状材料の量を減少さ
せることによって、反応器の上方炉区域の負荷は増加さ
れず、それにより反応器の化学量論的条件を改善し、並
びに燃焼煙道ガスから同伴粒状材料を分離するために必
要な分離器区域の寸法及び費用を減少させる。
【００５６】更に、炉区域内へと再循環されるストリッ
パー／冷却器からの同伴粒状材料の量を制御することが
できることにより、ストリッパー／冷却器内への空気の
流れ及び速度を増加させることができ、ストリッパー／
冷却器内における粒状材料の凝集を防ぎ、ストリッパー
／冷却器の冷却器区域の冷却効率を増加させることがで
きる。
【００５７】発明の範囲から逸脱することなしに、改変
がなされてもよいことが理解される。例えば、水平ダク
ト７８は、床３６から下方に延長する略垂直ダクトによ
って置換され、ストリッパー／冷却器が炉区域１２の下
方に配置されてもよい。
【００５８】他の変更及び置換が、前述の開示において
意図され、ある場合においては、発明のいくつかの特徴
が他の特徴の対応する使用なしに用いられることもあ
る。従って、添付請求項は、広く発明の範囲に一致して
態様にて解釈されることが適当である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の流動床反応器及びストリッパー
／冷却器の断面図である。
【図２】図２は図１の２−２線から見た横断面図であ
る。
【図３】図３は図２の３−３線から見た横断面図であ
る。
【符号の説明】
１０ 反応器 １２ 炉区域 １４ 分離区域 １６ 熱回収区域 ４６ ストリッパー／冷却器 ７４ ストリッパー区域 ７６ 冷却器区域 ８２ Ｕビームバッフル ９０ Ｕビームバッフル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−2178106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−141408（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流動床反応器であって、該反応器は、 炉区域と、 該炉区域内に粒状材料の床を形成するための手段と、 前記炉区域に隣接して配置される容器と、 該容器内に粒状材料の床を形成するための手段と、 加圧ガスを受理するための第一及び第二のプレナムを備
    える第一及び第二区域に前記容器を分割するための隔壁
    とを備え、該加圧ガスは該第一及び第二区域内の粒状材
    料中を通過して、該粒状材料を冷却し、その比較的微細
    な部分を同伴し、前記反応器はさらに、 前記粒状材料を、前記炉区域内の前記床から前記第一区
    域へと通過させるために、該炉区域内の該床を該容器内
    の該第一区域へ接続する第一通路と、 前記第一区域から気体を搬出するための第一流れ通路を
    規定する第一通気路と、 前記第一流れ通路内に配置され、前記第一区域からのガ
    スに同伴される粒状材料の一部を分離する第一分離器区
    域と、 前記粒状材料を前記第一区域から前記第二区域へと通過
    させるために、該第一区域を該第二区域へ接続する第二
    通路と、 前記第二区域から気体を搬出するための第二流れ通路を
    規定する第二通気路と、 前記第二流れ通路内に配置され、前記第二区域からのガ
    スに同伴される粒状材料の一部を分離する第二分離器区
    域とを備える流動床反応器。
  2. 【請求項２】 流動床反応器の操作方法であって、該方
    法は、 前記反応器内に形成した粒状材料の床から容器の第一区
    域へ粒状材料を通過させる工程と、 前記容器の前記第一区域内の粒状材料を通してガスを通
    過させ、該粒状材料を冷却し、該ガス中に該粒状材料の
    比較的微細な部分を同伴させる工程と、 前記第一区域内のガスを分離器区域中に通過させて、該
    第一区域内のガスから前記同伴粒状材料の一部を除去す
    る工程と、 前記容器から前記第一区域内のガスを除去する工程と、 前記容器の前記第一区域からの前記粒状材料を、該容器
    の第二区域へ通過させる工程と、 前記容器の前記第二区域内の前記粒状材料を通してガス
    を通過させ、該粒状材料を冷却し、該ガス中に該粒状材
    料の比較的微細な部分を同伴させる工程と、 前記第二区域内のガスを分離器区域中に通過させて、該
    第二区域内のガスから同伴粒状材料の一部を除去する工
    程と、 前記容器から前記第二区域内のガスを除去する工程とを
    含む、流動床反応器の操作方法。
  3. 【請求項３】 流動床反応器であって、該反応器は、 炉区域と、 該炉区域内に粒状材料の第一の床を形成するための手段
    と、 炉区域に隣接して配置され、内部に支持された板を有す
    るストリッパー区域と、 炉区域の下方部分とストリッパー区域の下方部分とを接
    続し、炉区域からストリッパー区域へと粒状材料の一部
    を通過させる手段とを備え、該通過した粒状材料の一部
    は前記板上に支持され、前記反応器はさらに、 前記ストリッパー区域内の前記板及び粒状材料を通して
    空気を通過させ、粒状材料の比較的微細な部分を同伴さ
    せるための手段と、 ストリッパー区域内に配置され、前記空気中の同伴粒状
    材料と衝突して、該同伴粒状材料の一部を該空気から分
    離し、ストリッパー区域内の粒状材料内へ重力によって
    落下させて戻すための、複数の離隔バッフル部材と、 ストリッパー区域の上方部分と炉区域の上方部分とを接
    続し、ストリッパー区域から炉区域へと前記同伴粒状材
    料の残りの部分を同伴する空気を通過させる手段とを備
    える流動床反応器。
  4. 【請求項４】 流動床反応器の操作方法であって、該方
    法は、 炉区域内に粒状材料の第一の床を形成する工程と、 炉区域の下方部分とストリッパー区域の下方部分とを接
    続し、炉区域からストリッパー区域へと粒状材料の一部
    を通過させる工程と、 ストリッパー区域内の上方部分に粒状材料を支持する工
    程と、 ストリッパー区域内の粒状材料を通して上方へ空気を通
    過させ、粒状材料の一部を同伴させる工程と、 空気と同伴粒状材料との混合物を、ストリッパー区域内
    で複数の離隔バッフルに向けて上方に指向し、同伴粒状
    材料を該バッフルに衝突させ、該同伴粒状材料の一部を
    該空気から分離して、ストリッパー区域内の粒状材料内
    へ重力によって落下させて戻す工程と、 ストリッパー区域の上方部分と炉区域の上方部分とを接
    続し、ストリッパー区域から炉区域へと前記同伴粒状材
    料の残りの部分を同伴する空気を通過させる工程とを含
    む、流動床反応器の操作方法。
JP5258386A 1992-10-16 1993-10-15 バッフル装置を使用する流動床反応器及びその操作方法 Expired - Lifetime JP2631947B2 (ja)

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