JP2657857B2 - 横方向出口チャンバ付き一体化再循環熱交換器を備える流動床燃焼装置及び方法 - Google Patents

横方向出口チャンバ付き一体化再循環熱交換器を備える流動床燃焼装置及び方法

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    • F23C2206/10—Circulating fluidised bed
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    • F23C2206/10—Circulating fluidised bed
    • F23C2206/103—Cooling recirculating particles

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流動床燃焼装置及びそ
の操作方法に関する。より詳細には、再循環熱交換器を
装置の炉区域と一体的に形成した、かような流動床燃焼
装置およびその操作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】流動床燃焼装置はよく知られており、石
炭などの化石燃料、及び石炭の燃焼の結果として生成さ
れる硫黄酸化物の吸着剤を含む粒状材料の床を空気が通
過することで該床を流動化し、かつ比較的低温度で燃料
の燃焼を促進する炉区域を備えている。この型の燃焼装
置は、水が流動床と熱交換関係で送られることで蒸気を
発生する蒸気発生器でしばしば使用され、高い燃焼効率
及び燃料融通性が得られ、硫黄吸着が高く、窒素酸化物
排出が少ない。
【０００３】この型の燃焼装置の炉区域に使われる最も
典型的な流動床は、一般に「バブリング」流動床と呼ば
れ、粒状材料の床は比較的高密度で、その上面は他との
区別が明確である。他の型の燃焼装置では「循環」流動
床が使われ、その流動床密度は典型的なバブリング流動
床より低く、流動化空気の速度は同じかまたはそれ以上
であり、流動床を通過する煙道ガスは、実質的に飽和し
てしまうほどに多量の微粒固体を随伴する。
【０００４】循環流動床は内外部の固体の再循環が比較
的高いことを特徴とするため、流動床は燃料熱の放出パ
ターンに影響されず、温度変化は最小限に抑えられ、故
に硫黄の排出を低レベルに安定させることができる。高
い外部の固体の再循環は、炉区域出口にサイクロン分離
器を配置することにより、流動床からの煙道ガス及びそ
れに随伴する固体を受けることで達成される。固体は分
離器内で煙道ガスから分離され、煙道ガスは熱回収領域
へ送られる。一方、固体は炉に再循環され戻される。こ
の再循環により分離器の効率は改良され、その結果、硫
黄吸着剤の有効使用及び燃料滞留時間が増加し、硫黄吸
着剤及び燃料の消費が低減できる。
【０００５】この型の流動床、特に循環型の流動床の運
転においては、考慮すべきいくつかの重要点がある。例
えば、煙道ガス及び随伴固体は、吸着剤による適切な硫
黄捕捉が行われる特定の温度（通常約１６００゜Ｆ（約
８７１℃））で炉区域内に維持されなければならない。
その結果、熱回収領域へ送られる煙道ガスの最大熱容量
（ヘッド）とサイクロンを通って炉区域に再循環される
分離固体の最大熱容量は、この温度によって制限され
る。再熱操作を必要とせず、過熱操作のみを必要とする
サイクルにおいて、炉区域出口での煙道ガスの熱量によ
り、通常、分離器の下流側の蒸気発生器の熱回収領域で
使用されるのに必要な熱量が十分に供給される。故に、
再循環固体の熱量は不要となる。
【０００６】しかしながら、硫黄捕捉を伴う循環流動床
を使用する蒸気発生器及び過熱と同様再加熱が必要とさ
れるサイクルでは、炉区域出口での煙道ガスから取得さ
れる存在熱は十分ではない。同時に、炉サイクロン再循
環回路内の熱は、蒸気発生器操作で必要とされる熱より
も多い。このようなサイクルでは、再循環固体が炉区域
に再導入される前に、再循環固体中の熱が利用できるよ
うに設計しなければならない。
【０００７】このように余分の熱容量を提供するため
に、再循環熱交換器は、時々、分離器固体出口と炉区域
の流動床との間に配置される。再循環熱交換器は熱交換
表面を備え、分離器からの分離固体を受け、固体が炉区
域に再導入される前に、比較的高い熱移動速度で固体か
ら熱交換表面へ熱を移動するよう機能する。次いで、熱
変換表面からの熱は、冷却回路に移動され、再熱及び／
または過熱操作に供される。
【０００８】再循環熱交換器内の熱移動量を制御する最
も単純な方法は、該交換器内の固体の高さを変えること
である。しかしながら、例えば、熱移動に無関係な理由
により、流動床固体の最小深さあるいは最小圧力が求め
られるときなどに再循環床の高さを選ぶ十分な自由度が
得られないことがある。この場合、再循環固体の一部を
分流するための「プラグ」バルブ、すなわち「Ｌ」バル
ブを用いて、再循環熱交換器内に熱を与えないよう熱移
動を制御してもよい。分流路及び熱交換器路からの固体
を次いで再合流させるか、または各流れを直接、炉区域
に経路付けて、再循環経路は完成される。この態様にお
いて、存在する単位負荷に対して、熱交換器表面への適
切な熱移動が達成される。しかしながら、この型の装置
は、固体システム内での可動部品の使用及び／または曝
気装置を伴う外部固体流導管の設置が要求され、装置に
相当のコストがかかる。
【０００９】これらのコストを節約するために開発され
た一つの装置が、本発明の譲受人により１９８９年６月
２６日付で出願された米国特許願第３７１、１７０号に
開示されている。この装置によれば、再循環熱交換器
は、分離固体を受け、該分離固体を分配し、炉区域内の
流動床へ戻すために設けられる。再循環熱交換器は、装
置の炉区域の外部に配置され、分離器から排出された固
体を受ける１個の入口チャンバを備える。さらに入口チ
ャンバからの固体を受ける２個の別のチャンバを備え
る。これらのチャンバで固体は流動化され、さらに該チ
ャンバの１個は固体からの熱を奪うための熱交換表面を
備える。これらのチャンバ内の固体は、オーバーフロー
堰により決められた所定の高さを越えると、出口チャン
バ内に流入する。次いで、出口チャンバ内に流入した固
体は炉区域内の流動床へ排出され戻される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この型
の操作にはいくつかの問題点がある。例えば、炉区域か
らの分離固体が分離器の出口へ逆流するのを防ぐ専用の
構造がない。さらに、熱交換器表面を得る空間が限られ
ている。また炉区域内の圧力変動が外部熱交換器に伝わ
り、その結果、運転が不安定になる。さらに、固体は１
個の排出管を通して熱交換器から炉区域の比較的小さな
領域に向けられるので、固体の均一な混合あるいは分配
に適さない。さらにまた、固体存在量あるいは炉負荷を
制御するための設備がない。
【００１１】本発明の目的は、燃焼装置の炉区域と一体
に配置した再循環熱交換器を利用し、分離固体が炉に再
循環される前に分離固体から熱を除去するための流動床
燃焼装置及び方法を提供することにある。
【００１２】また、本発明の別の目的は、再循環熱交換
器内に、分離固体から熱を除去し、炉区域温度を制御す
るための熱交換表面を備え、装置と関連している流体回
路へ追加の熱を供給する上記の型の装置及び方法を提供
することにある。
【００１３】さらに、本発明の別の目的は、煙道ガス温
度を下げることなく、分離固体から熱を除去する上記の
型の装置及び方法を提供することにある。
【００１４】またさらに、本発明の別の目的は、燃焼装
置の熱回収領域内で熱交換表面の必要性を減少する上記
の型の装置及び方法を提供することにある。
【００１５】さらに本発明の別の目的は、分離固体を再
循環熱交換器内の上部領域から炉壁の下部内の開口を通
って下方に早く送り込み、固体と空気との混合物を炉内
に送入する上記の型の装置及び方法を提供することにあ
る。
【００１６】また本発明の別の目的は、比較的広い空間
を再循環熱交換器表面として備える上記の型の装置及び
方法を提供することにある。
【００１７】またさらに、本発明の別の目的は、始動
時、停止時、作動単位、低負荷条件の際に、いかなる熱
変換表面上をも通過することなく、分離固体を直接炉区
域に案内するための直通バイパスチャンバを再循環熱交
換器が備える上記の型の装置及び方法を提供することに
ある。
【００１８】またさらに、本発明の別の目的は、Ｊバル
ブが分離器からの分離固体を受け、Ｊバルブからバイパ
スチャンバへ直結される上記の型の装置及び方法を提供
することにある。
【００１９】さらにまた、本発明の別の目的は、炉区域
への分離固体の均一な分配を保証し、熱交換効率を増加
させる横断方向の出口チャンバを再循環熱交換器が備え
る上記の型の装置及び方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記の目的及び他の目的
を達成するために、本発明の流動床燃焼装置は、囲方体
と、該囲方体内に炉区域及び再循環熱交換区域を規定す
る手段と、各該区域内に形成された流動床と、該炉区域
内の該流動床からの煙道ガス及び随伴流状材料の混合物
を受け、かつ該煙道ガスより該随伴粒状材料を分離する
分離区域と、該分離材料を前記分離区域から前記再循環
熱交換区域へと通過させる手段とを備え、前記再循環熱
交換区域は、前記通過させる手段から前記分離材料を受
けるためのバイパス通路と、出口チャンバと、熱交換区
画と、前記分離材料から熱を除去するために該熱交換区
画内に配設された熱交換手段と、前記分離材料を前記バ
イパス通路から前記熱交換区画を通って前記出口チャン
バへ、あるいは前記バイパス通路から直接前記出口チャ
ンバへ選択的に指向させる手段と、前記分離材料を前記
炉区域へと通過させるために前記出口チャンバを前記炉
区域に接続する手段とを備えることを特徴とする。ま
た、本発明の流動床燃焼方法は、囲方体内に炉区域及び
再循環熱交換区域を形成する工程と、該再循環熱交換区
域内にバイパス区画及び熱交換区画を形成する工程と、
該炉区域内の可燃材料の床を流動化する工程と、該炉区
域から煙道ガスと随伴材料の混合物を排出する工程と、
該煙道ガスから該随伴材料を分離する工程と、該分離材
料を前記バイパス区画へと通過させる工程と、該分離材
料から熱を除去するために該分離材料を前記バイパス区
画から前記熱交換区画へと通過させ、次いで、該材料を
熱交換区画から前記炉区域へと通過させるために全負荷
条件下に応答する工程と、前記分離材料を直接前記バイ
パス区画を通って前記炉区域へと該分離材料から熱を除
去することなしに通過させるために始動時及び／又は低
負荷条件下に応答する工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
【実施例】発明の目的、特徴及び利点等、上記した発明
の簡単な説明は、添付図面とともに以下の本発明の実施
例に対する詳細な説明を参照すればさらに明確となろ
う。
【００２２】図は、蒸気発生に用いる本発明の流動床燃
焼装置を示す。該装置は、参照番号１０で略示される直
立水冷囲包体を含み、該囲包体は前壁１２、後壁１４及
び２枚の側壁１６ａ、１６ｂを有する（図２、図３参
照）。囲包体１０の上部は屋根１７で囲包され、該囲包
体１０の下部は床１８を含む。
【００２３】複数の空気分配ノズル２０を、囲包体１０
の下部に伸長する板２２に見られる開口部に対応して設
ける。該板２２は床１８から離隔され、空気プレナム２
４を規定する。後述するように、該空気プレナム２４は
外部空気源（図示せず）より空気を受け、該空気を囲包
体１０の各部に板２２を通して選択的に分配するように
なっている。
【００２４】参照番号２５で略示される石炭供給装置
は、前壁１２に隣接して設けられ、燃料を含む粒状材料
を囲包体１０に導入する。該粒状材料は、板２２を通し
て上方に通過する際にプレナム２４からの空気により流
動化される。該空気は燃料の燃焼を促進し、結果として
生じる燃焼ガスと空気の混合物（以下「煙道ガス」と称
す）は、強制対流によって前記囲包体内を上昇し、固体
の一部を随伴して、直立囲包体１０内に一定の高さで固
体密度減少カラムを形成する。この一定の高さより上で
は、実質的に密度は一定に保たれる。
【００２５】サイクロン分離器２６は囲包体１０に近接
して伸長し、該囲包体１０の後壁１４に設けられた出口
から分離壁を貫通して設けられた入口まで延長するダク
ト２８を経由して該囲包体１０と接続されている。１個
の分離器のみ参照されているけれども、分離器２６の背
部にさらに追加の分離器（図示されず）を設けてもよい
と解される。
【００２６】分離器２６は後述する態様に従い、囲包体
１０からの煙道ガス及び随伴粒状材料を受け、慣用の態
様で動作して、該分離器内で生ずる遠心力により煙道ガ
スから粒状材料を分離する。実質的に固体を含まない分
離煙道ガスは、分離器２６の直上に位置するダクト３０
を経由して参照番号３２で略示される熱回収区域へ送ら
れる。
【００２７】該熱回収区域３２は、囲包体３４を備え
る。該囲包体３４は、垂直区画３６により再熱器３８を
収容する第一通路と、一次過熱器４０を収容する第２通
路に分割される。上述の第２通路に位置する上部区画４
２ａ及び熱回収区域３２の下部に位置する下部区画４２
ｂを有する節炭器が設けられる。開口３６ａは区画３６
の上部に設けられ、過熱器４０、節炭器区画４２ａ及び
４２ｂを含む通路へガスの一部を流すことができる。再
熱器３８、過熱器４０、節炭器区画４２ａ及び４２ｂ
は、全て煙道ガスが囲包体３４を通過する際にガスの経
路内に伸長する複数の熱交換管で形成される。煙道ガス
は２本の平行な通路内の再熱器３８、過熱器４０、節炭
器区画４２ａ及び４２ｂを通過した後、出口４４を通じ
て囲包体３４から排出される。
【００２８】図１に示されるように、床１８及び板２２
は、後壁１４を越えて延長され、１対の垂直に伸長して
いる離隔した平行隔壁５０及び５２が床１８から上方に
伸長している。該隔壁５０の上部は参照番号５０ａで示
されるように、壁１４に向かって曲げられ、密閉境界を
形成し、参照番号５０ｂで示されるように、さらに隔壁
５２に向かって曲げられ、その上端部は後壁に隣接し
て、後壁からわずかに曲げ戻されて伸長し、再度、密閉
境界を形成する。数個の開口は壁１４及び隔壁５０を貫
通して設けられ、後述するように、固体流れ経路を確立
する。
【００２９】前壁１２及び後壁１４は、炉区域５４を規
定し、隔壁５０及び５２は熱変換区域５６を規定し、さ
らに後壁１４及び隔壁５０は出口チャンバ５８を規定す
る。複数の熱交換管６０は、後で詳述するように熱交換
区域５６内に設けられる。
【００３０】床１８及び板２２は、出口チャンバ５８及
び熱交換区域５６を貫通して伸長し、板２２の伸長部分
は追加のノズル２０を備えている。故にプレナム２４も
また出口チャンバ５８及び後述の態様にてそこに配置さ
れたノズル２０へ空気を導入するための熱交換区域５６
の下方に伸長する。
【００３１】分離器２６の下部はホッパー２６ａを備え
ている。該ホッパー２６ａは、参照番号６６で略示され
る入口「Ｊ」バルブに接続されているディップレッグ６
４に接続される。入口導管６８はＪバルブ６６の出口を
熱交換区域５６へ接続し、分離器２６から分離固体を熱
交換区域５６へ送る。さらにＪバルブ６６は慣用の態様
で機能し、炉区域５４から分離器２６への固体の逆流を
防止する。参照番号６８ａ（図２）は、分離器２６の後
に設置された追加の分離器に関連した入口導管を参照す
るが図示はしない。
【００３２】図２、図３に示されるように、熱交換区域
５６は、第１の横断方向に離隔した１対の隔壁７０及び
７２、第２の同様な１対の隔壁７４及び７６により、３
個の区画室５６ａ、５６ｂ及び５６ｃを形成する。第１
バイパス通路（バイパス区画）７８ａは隔壁７０及び７
２の間に規定され、第２バイパス通路（バイパス区画）
７８ｂは隔壁７４及び７６の間に規定される。熱交換管
６０は、３個の離隔した管群６０ａ、６０ｂ及び６０ｃ
に分割され、それぞれ区画室５６ａ、５６ｂ及び５６ｃ
内に配置される。さらに後述する理由により、開口７０
ａ、７２ａ、７４ａ及び７６ａが、隔壁７０、７２、７
４及び７６の下部に各々設けられる。隔壁７０、７２、
７４及び７６はさらに、プレナム２４を熱交換器５６
ａ、５６ｂ及び５６ｃの直下に伸長している３個の区域
２４ａ、２４ｂ及び２４ｃに各々分割し、バイパス通路
７８ａ及び７８ｂの下に伸長している２個の区域２４ｄ
及び２４ｅに各々分割する。ダンパーなど（図示せず）
の手段が、個々の区域２４ａ、２４ｂ及び２４ｃへ空気
を選択的に分配するために設けられてもよいと解され
る。
【００３３】４個の水平に離隔した開口５０ａ（図２、
図３、図４）は区画室５６ａ、５６ｂ及び５６ｃを規定
する隔壁５０の各部位を貫通して形成する。さらに開口
５０ｂはバイパス通路７８ａ及び７８ｂを規定する隔壁
５０の各部位に形成され、開口５０ａよりも高い位置に
て伸長する（図３、図４）。６個の離隔した開口１４ａ
（図１、図２、図４）は、後壁の下部に形成され、開口
５０ａ及び５０ｂの下に伸長する。
【００３４】前壁１２、後壁１４、側壁１６ａ及び１６
ｂ、隔壁５０及び屋根１７、熱回収囲包体３４を規定す
る壁、これらすべては図５に例示するように薄膜型の壁
面で形成されている。図示されるように、各壁は、垂直
に伸長する気密関係に配設された複数のひれ付管８０に
より形成され、隣接するひれ付管はその全長にわたり接
合される。
【００３５】蒸気ドラム８２（図１）は囲包体１０の上
に位置し、図示されてはいないけれども、複数のヘッダ
ー（分配主管）が上記の種々の壁端に配設されてもよい
と解される。参照番号８４で略示されるように、上記の
水管壁を形成する管８０を通り、接続フィーダー（供給
管）、上昇管、ヘッダー（分配主管）、蒸気ドラム８２
と共に蒸気や水の流れ回路を構成するために複数の降下
管、パイプ等が利用されている。サイクロン分離器２６
の境界壁、熱交換管６０、及び再熱器３８と過熱器４０
を形成する管は、節炭器区画４２ａ及び４２ｂが供給水
を受け、該供給水を蒸気ドラム８２へ排出する際に蒸気
冷却される。こうして、水は所定の順序で下降管及びパ
イプ８４を含む流れ回路内を通過し、水は蒸気に転化
し、蒸気は炉区域５４内で粒状材料の燃焼により生成す
る熱で加熱される。
【００３６】運転中、粒状燃料材料及び吸着材料（以後
「固体」と称す）は供給装置２５を通して炉区域５４内
に導入される。また、吸着材料は炉壁１２、１４、１６
ａ及び１６ｂの１つまたはそれ以上の開口を通して独立
して導入されてもよい。外部源からの空気は、十分な圧
力で炉区域５４の下方に伸長するプレナム２４に導入さ
れる。該空気は十分な量でかつ十分な速度で、炉区域５
４に配設されるノズル２０を通過して炉区域内で固体を
流動化する。
【００３７】着火バーナーなど（図示せず）が固体内の
燃料材料に着火する為に備えられ、着火後、炉区域５４
内で燃料材料は熱により自己燃焼する。空気と燃焼によ
り生成するガスとの混合物（以後「煙道ガス」と称す）
は、炉区域５４を上方向に通過し、固体の大部分を飛沫
同伴すなわち浄化する。空気プレナム２４を経由し、ノ
ズル２０を通って、炉区域５４の内部に導入される空気
の量は、循環流動床が形成されるよう固体の大きさに応
じて決定される。すなわち固体は、実質的な煙道ガスの
飛沫同伴すなわち浄化が達成される程度まで流動化され
る。故に、炉区域５４の上部内に通過する煙道ガスは固
体により実質的に飽和され、流動床の密度は炉区域５４
の下部において比較的高く、炉区域の高さ全体にわたり
高位置になるほど低下し、炉区域上部では実質的に一定
であり、比較的低くなるような分布になっている。
【００３８】炉区域５４の上部において飽和した煙道ガ
スはダクト２８に出て、サイクロン分離器２６内に流入
する。各分離器２６において、固体は煙道ガスから分離
され、固体は分離器よりディップレッグ６４を通過し、
Ｊバルブ６６、導管６８ａ及び６８ｂを経由して熱交換
区域５６内に注入される。浄化された煙道ガスは分離器
２６からダクト３０を経由して排出され、熱回収区域３
２へ通され、囲包体３４を通り、かつ再熱器３８、過熱
器４０、節炭器区画４２ａ及び４２ｂを横切った後、出
口４４から外部装置に出される。
【００３９】図２及び図３を参照すると、流れを矢印で
示すように、導管６８ａ及び６８ｂからの分離固体は、
熱交換区域５６内において各々通路７８ａ及び７８ｂに
入り、かつ隔壁７０、７２、７４及び７６の開口７０
ａ、７２ａ、７４ａ及び７６ａを経由して、各々熱交換
区画室５６ａ、５６ｂ及び５６ｃ内に流入する。この動
きを促進するために、空気は区画室５６ａ、５６ｂ及び
５６ｃの下のプレナム区域２４ａ、２４ｂ及び２４ｃ内
に各々導入され、対応するノズル２０を通って各々前記
区画室内に排出される。一方、プレナム区域２４ｄ及び
２４ｅ内への空気流れは遮断される。空気は十分な量で
かつ十分な速度であり、区画室５６ａ、５６ｂ及び５６
ｃ内の固体を流動化し、かつ熱交換管６０ａ、６０ｂ及
び６０ｃを横切ってほぼ上方向に固体を運搬し、それぞ
れ、図４に流れを矢印で示すように、開口５０ａを経由
して、後壁１４と隔壁５０の間に規定された出口チャン
バ５８内に出される。固体は、チャンバ５８を通って下
方に通過する際に混合し、壁１４内の下部開口１４ａを
通って通過し、炉区域５４に戻る。
【００４０】必要に応じて、炉区域５４及び熱交換区域
５６からの消費固体を排出するためにドレイン管などが
板２２に設けられてもよい。
【００４１】供給水は、水管壁の管８０及び蒸気ドラム
８２を備える上記流れ回路に所定の順序で導入され、循
環し、蒸気に変換され、該蒸気は再熱及び過熱される。
この目的で、熱交換器５６内で固体から除去された熱
が、再熱及び／または全体過熱あるいは部分過熱を提供
するために使用されてもよい。たとえば、管群６０ａ、
６０ｂ及び６０ｃが、初期過熱、中間過熱及び最終過熱
などの異なる加熱過程を提供するために機能してもよ
い。
【００４２】上記の運転中、バイパス通路７８ａ及び７
８ｂ内または該通路下方には導入空気がないかもしくは
希少であるので、固体の流れは該通路を通ることは、ほ
とんどない。
【００４３】初期始動時及び低負荷条件下では、プレナ
ム区域２４ａ、２４ｂ及び２４ｃへの流動化空気の流れ
は遮断され、かつプレナム区域２４ｄ及び２４ｅへの空
気の流れが開かれる。その結果として、熱交換器区域５
６ａ、５６ｂ及び５６ｃ内の固体が落ち込み、こうし
て、この容量分がさらに流れるのを密閉する。故に導管
６８ａ及び６８ｂからの固体は、直接バイパス通路７８
ａ及び７８ｂを各々通り、かつ開口５０ｂを通って出口
チャンバ５８内へと通過する。先の態様のように、炉区
域５４に開口１４ａを経由して通過する前に、固体はチ
ャンバ５８内で混合する。通路７８ａ及び７８ｂは熱交
換管を含んでいないため、始動運転及び低負荷運転は、
管群６０ａ、６０ｂ及び６０ｃを熱い再循環固体に曝す
ことなく行うことができる。
【００４４】本発明の装置によれば、結果としていくつ
かの利点が得られる。例えば、分離器２６から排出され
る分離固体が炉区域５４に再導入される前に、分離煙道
ガスの温度を低下することなく、分離固体から熱が除去
される。さらに、再循環熱交換器を追加加熱を行うよう
機能させながら、分離ガスは装置内の流体を大幅に加熱
するために十分な温度を有する。さらにまた、始動状態
あるいは低負荷状態で、管群６０ａ、６０ｂ及び６０ｃ
への適切な冷却蒸気流れを達成するまで、再循環固体は
Ｊバルブ６６から炉区域５４へ直接送られる。さらに、
熱交換区域５６は炉区域５４と一体に形成され、図５に
図示される全溶接された境界壁を流れる冷却流体の飽和
温度で運転する。さらに、炉に戻る分離固体の流れは、
プレナム区域２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及び２４
ｅからの流動化空気の流れを制御することにより、正確
にかつ迅速に達成することができる。さらになお、熱交
換管を収容するために区画室５６ａ及び５６ｃ内に、比
較的広い空間が設けられる。
【００４５】上記において、本発明の範囲から逸脱する
ことなく数種の変形が可能であると解される。例えば、
壁１４及び隔壁５０内の開口の数は特定の設計の要求に
従って変えてもよい。さらに、熱交換区域５６内で固体
から除去された熱を炉区域あるいは節炭器等の装置内の
流体を加熱するのに利用してもよい。また、全高にわた
り一定密度である循環移動様式床、またはバブリング床
などの他形式の床を炉内に用いてもよい。またさらに、
過熱、再熱及び／または節炭器表面あるいはこれらの組
み合わせなどを一連の熱回収装置に設けてもよい。さら
に、再循環熱交換器内のバイパス経路の数及び／または
位置を変えてもよい。また分離器の数及び大きさを蒸気
発生器の容量及び経済的な考慮により変えてもよい。例
えば、再循環熱交換器を収容する囲包体の中央部及び両
端部にそれぞれ位置してもよい対応する数のバイパス経
路を、３個の分離器に設けてもよい。
【００４６】他の変形、変更及び代替は上記の開示に含
まれているものであり、場合によっては本発明のいくつ
かの特徴が他の特徴から独立して実施されることがあ
る。したがって、特許請求の範囲は本発明の範囲を逸脱
しない限りにおいて広く解釈できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置を示す概略図である。
【図２】図１の線２−２に沿う部分略示断面図である。
【図３】図２の線３−３に沿う断面図である。
【図４】図２の線４−４に沿う拡大断面図である。
【図５】図１の装置の囲包体の壁の一部の部分拡大斜視
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・ディー・スチーヴンス アメリカ合衆国ニュージャージー州 07006，ノース・コールドウェル，スト ウニーブルック・ドライブ・４ (72)発明者 ジャスティン・ピー・ウィンキン アメリカ合衆国ニュージャージー州 08801，アナンデイル，ウェストチェス ター・テラス・71 (56)参考文献 特開 平１−184301（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流動床燃焼装置であって、囲方体と、該
    囲方体内に炉区域及び再循環熱交換区域を規定する手段
    と、各該区域内に形成された流動床と、該炉区域内の該
    流動床からの煙道ガス及び随伴流状材料の混合物を受
    け、かつ該煙道ガスより該随伴粒状材料を分離する分離
    区域と、該分離材料を前記分離区域から前記再循環熱交
    換区域へと通過させる手段とを備え、前記再循環熱交換
    区域は、前記通過させる手段から前記分離材料を受ける
    ためのバイパス通路と、出口チャンバと、熱交換区画
    と、前記分離材料から熱を除去するために該熱交換区画
    内に配設された熱交換手段と、前記分離材料を前記バイ
    パス通路から前記熱交換区画を通って前記出口チャンバ
    へ、あるいは前記バイパス通路から直接前記出口チャン
    バへ選択的に指向させる手段と、前記分離材料を前記炉
    区域へと通過させるために前記出口チャンバを前記炉区
    域に接続する手段とを備えることを特徴とする流動床燃
    焼装置。
  2. 【請求項２】 流動床燃焼方法であって、囲方体内に炉
    区域及び再循環熱交換区域を形成する工程と、該再循環
    熱交換区域内にバイパス区画及び熱交換区画を形成する
    工程と、該炉区域内の可燃材料の床を流動化する工程
    と、該炉区域から煙道ガスと随伴材料の混合物を排出す
    る工程と、該煙道ガスから該随伴材料を分離する工程
    と、該分離材料を前記バイパス区画へと通過させる工程
    と、該分離材料から熱を除去するために該分離材料を前
    記バイパス区画から前記熱交換区画へと通過させ、次い
    で、該材料を熱交換区画から前記炉区域へと通過させる
    ために全負荷条件下に応答する工程と、前記分離材料を
    直接前記バイパス区画を通って前記炉区域へと該分離材
    料から熱を除去することなしに通過させるために始動時
    及び／又は低負荷条件下に応答する工程とを含むことを
    特徴とする流動床燃焼方法。
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4015031A1 (de) * 1990-05-10 1991-11-14 Kgt Giessereitechnik Gmbh Verfahren zum thermischen regenerieren von in giessereien anfallenden altsanden, sowie zur behandlung der im sandkreislauf anfallenden staeube
ES2067227T5 (es) * 1991-04-18 2002-04-01 Siemens Ag Generador de vapor continuo con un tiro de gas vertical que consta de tubos dispuestos sensiblemente de manera vertical.
US5505906A (en) * 1991-05-31 1996-04-09 A. Ahlstrom Corporation Cleaning of high temperature high pressure (HTHP) gases
FR2690512B1 (fr) * 1992-04-27 1994-09-09 Stein Industrie Réacteur à lit fluidisé circulant comportant des échangeurs extérieurs alimentés par la recirculation interne.
US5237963A (en) * 1992-05-04 1993-08-24 Foster Wheeler Energy Corporation System and method for two-stage combustion in a fluidized bed reactor
US5239946A (en) * 1992-06-08 1993-08-31 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed reactor system and method having a heat exchanger
EP0667945B2 (en) * 1992-11-10 2002-01-02 Foster Wheeler Energia Oy Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed reactor system
CA2148597C (en) * 1992-11-10 2000-10-03 Timo Hyppanen Method and apparatus for transporting solid particles from one chamber to another chamber
US5332553A (en) * 1993-04-05 1994-07-26 A. Ahlstrom Corporation Method for circulating solid material in a fluidized bed reactor
US5345896A (en) * 1993-04-05 1994-09-13 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for circulating solid material in a fluidized bed reactor
US5406914A (en) * 1992-11-10 1995-04-18 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed reactor system
US5341766A (en) * 1992-11-10 1994-08-30 A. Ahlstrom Corporation Method and apparatus for operating a circulating fluidized bed system
US5840258A (en) * 1992-11-10 1998-11-24 Foster Wheeler Energia Oy Method and apparatus for transporting solid particles from one chamber to another chamber
US5390612A (en) * 1993-03-01 1995-02-21 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed reactor having a furnace strip-air system and method for reducing heat content and increasing combustion efficiency of drained furnace solids
US5339774A (en) * 1993-07-06 1994-08-23 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed steam generation system and method of using recycled flue gases to assist in passing loopseal solids
US5347954A (en) * 1993-07-06 1994-09-20 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system having an improved pressure seal
US5546875A (en) * 1993-08-27 1996-08-20 Energy And Environmental Research Center Foundation Controlled spontaneous reactor system
US5537941A (en) * 1994-04-28 1996-07-23 Foster Wheeler Energy Corporation Pressurized fluidized bed combustion system and method with integral recycle heat exchanger
US5735682A (en) * 1994-08-11 1998-04-07 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system having an improved loop seal valve
US5526775A (en) * 1994-10-12 1996-06-18 Foster Wheeler Energia Oy Circulating fluidized bed reactor and method of operating the same
US5682828A (en) * 1995-05-04 1997-11-04 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed combustion system and a pressure seal valve utilized therein
US5784975A (en) * 1996-12-23 1998-07-28 Combustion Engineering, Inc. Control scheme for large circulating fluid bed steam generators (CFB)
JPH10253011A (ja) * 1997-03-13 1998-09-25 Hitachi Zosen Corp 燃焼装置
US7047894B2 (en) * 1999-11-02 2006-05-23 Consolidated Engineering Company, Inc. Method and apparatus for combustion of residual carbon in fly ash
CA2389660C (en) * 1999-11-02 2007-10-02 Consolidated Engineering Company, Inc. Method and apparatus for combustion of residual carbon in fly ash
DE10254780B4 (de) * 2002-11-22 2005-08-18 Alstom Power Boiler Gmbh Durchlaufdampferzeuger mit zirkulierender atmosphärischer Wirbelschichtfeuerung
DE10300838A1 (de) * 2003-01-10 2004-07-22 Alstom Power Boiler Gmbh Zirkulierender Wirbelschichteaktor
FR2850156B1 (fr) * 2003-01-16 2005-12-30 Alstom Switzerland Ltd Installation de combustion avec recuperation de co2
CN103712206B (zh) * 2013-12-20 2016-01-20 济南永泉节能环保科技有限公司 高温烟气发生设备
CN105546524A (zh) * 2015-12-11 2016-05-04 重庆生息节能技术有限公司 生物质燃烧工艺
US10429064B2 (en) * 2016-03-31 2019-10-01 General Electric Technology Gmbh System, method and apparatus for controlling the flow direction, flow rate and temperature of solids

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3893426A (en) * 1974-03-25 1975-07-08 Foster Wheeler Corp Heat exchanger utilizing adjoining fluidized beds
US4165717A (en) * 1975-09-05 1979-08-28 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Process for burning carbonaceous materials
DE2624302A1 (de) * 1976-05-31 1977-12-22 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur durchfuehrung exothermer prozesse
US4227488A (en) * 1978-10-03 1980-10-14 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed unit including a cooling device for bed material
US4704084A (en) * 1979-12-26 1987-11-03 Battelle Development Corporation NOX reduction in multisolid fluidized bed combustors
US4338283A (en) * 1980-04-04 1982-07-06 Babcock Hitachi Kabushiki Kaisha Fluidized bed combustor
US4828486A (en) * 1980-04-04 1989-05-09 Babcock Hitachi Kabushiki Kaisha Fluidized bed combustor and a method of operating same
US4469050A (en) * 1981-12-17 1984-09-04 York-Shipley, Inc. Fast fluidized bed reactor and method of operating the reactor
CA1225292A (en) * 1982-03-15 1987-08-11 Lars A. Stromberg Fast fluidized bed boiler and a method of controlling such a boiler
FI842098A (fi) * 1984-05-25 1985-11-26 Ahlstroem Oy Cirkulerande virvelbaeddsreaktor samt foerfarande foer reglering av dess funktion.
US4594967A (en) * 1985-03-11 1986-06-17 Foster Wheeler Energy Corporation Circulating solids fluidized bed reactor and method of operating same
DE3688007D1 (de) * 1985-06-12 1993-04-22 Metallgesellschaft Ag Verbrennungsvorrichtung mit zirkulierender wirbelschicht.
US4617877A (en) * 1985-07-15 1986-10-21 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed steam generator and method of generating steam with flyash recycle
JP2521253B2 (ja) * 1985-10-18 1996-08-07 ヤマハ発動機株式会社 フロントフオ−ク廻りの配線支持構造
US4682567A (en) * 1986-05-19 1987-07-28 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed steam generator and method of generating steam including a separate recycle bed
US4665864A (en) * 1986-07-14 1987-05-19 Foster Wheeler Energy Corporation Steam generator and method of operating a steam generator utilizing separate fluid and combined gas flow circuits
SE455726B (sv) * 1986-12-11 1988-08-01 Goetaverken Energy Ab Forfarande vid reglering av kyleffekten i partikelkylare samt partikelkylare for pannor med cirkulerande fluidiserad bedd
US4694758A (en) * 1986-12-16 1987-09-22 Foster Wheeler Energy Corporation Segmented fluidized bed combustion method
US4709662A (en) * 1987-01-20 1987-12-01 Riley Stoker Corporation Fluidized bed heat generator and method of operation
US4761131A (en) * 1987-04-27 1988-08-02 Foster Wheeler Corporation Fluidized bed flyash reinjection system
DE3715516A1 (de) * 1987-05-09 1988-11-17 Inter Power Technologie Wirbelschichtfeuerung
US4896717A (en) * 1987-09-24 1990-01-30 Campbell Jr Walter R Fluidized bed reactor having an integrated recycle heat exchanger
FI85909C (fi) * 1989-02-22 1992-06-10 Ahlstroem Oy Anordning foer foergasning eller foerbraenning av fast kolhaltigt material.
US4947804A (en) * 1989-07-28 1990-08-14 Foster Wheeler Energy Corporation Fluidized bed steam generation system and method having an external heat exchanger

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