JP2657870B2 - 再循環率制御および逆流封止を持つ一体的再循環熱交換器を有する流動床燃焼装置および方法 - Google Patents

再循環率制御および逆流封止を持つ一体的再循環熱交換器を有する流動床燃焼装置および方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流動床燃焼装置ならびに
その操作方法に関し、さらに詳しく云えば本発明は再循
環熱交換器が装置の炉区域と一体となって形成された流
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】流動床燃焼装置は周知であり、炉区域を
包含するがこの炉区域では石炭のような化石燃料を含め
た粒状材料およびこの石炭の燃焼の結果発生するいおう
の酸化物のための吸着剤の床を通して空気を流動させて
床を流動させ比較的低温度で燃料の燃焼を促進させる。
これらの型の燃焼装置は、水が流動床へ熱交換関係を持
って通されて水蒸気を発生する水蒸気発生器にしばしば
使用され、高度の燃焼効率と燃料融通性、高度のいおう
吸着性および低度の窒素酸化物発生を達成する。
【０００３】これらの型の装置の炉区域に利用されてい
るもっとも典型的な流動床は一般に「バブリング」流動
床と云われるものであって、粒状材料の床が比較的高密
度で充分明確とされた、すなわち分離した上部表面を持
つ。また装置の他の型のものは「循環」流動床を利用す
るものであって、流動床密度が典型的なバブリング床の
それよりも低く、流動させる空気の速度がバブリング床
のそれと同じかまたは大きく、また床を通過する煙道ガ
スが可成の量の微細な粒状固体を実質的にそれで飽和さ
せられる程度にまで付随していることである。
【０００４】循環流動床は比較的高い内部および外部固
体循環を特徴としているが、これは流動床をして燃料熱
放出図式を強め、従って温度バラツキを最小限にし、か
ついおうの発生を低水準に安定化する。前記の高い外部
固体循環はサイクロン分離器を炉区域出口に配置して流
動床から煙道ガスおよびこれの随伴固体を受けることに
より得られる。この固体は分離器内で煙道ガスから分離
され、そしてこの煙道ガスは熱回収区域に行くが固体は
炉内に再循環で戻される。この再循環は分離器の能率を
改善し、いおう吸着剤および燃料滞留時間の能率的使用
の増大は前記吸着剤および燃料の消費を減少させる。
【０００５】これらの型の流動床特に循環流動床の操作
において若干の重要な考慮が存在する。例えば煙道ガス
および付随する固体は、吸着剤による適当ないおう捕捉
と一致して特定の温度（通常約１６００°Ｆ）で炉区域
内に保持しなければならない。この結果、熱回収領域に
向う煙道ガスの最大熱容量（頂部）およびサイクロンを
通して炉区域に循環される分離された固体の最大熱容量
はこの温度によって制限を受ける。過熱要求だけを必要
とし、再熱要求のないサイクルでは炉区域出口における
煙道ガスの熱含量は、分離器の下流に位置する水蒸気発
生器の熱回収領域に使用するのに必要な熱を提供するの
に通常充分である。従って、循環される固体の熱含量は
必要とされない。
【０００６】しかしながら、いおう捕捉ならびに再熱要
求および過熱要求を必要とするサイクルを有する循環流
動床を使用する水蒸気発生器では、炉区域出口における
煙道ガス中に存在する熱は不充分である。同時に、炉サ
イクロン再循環ループにおける熱は水蒸気発生器要求で
必要とされるものよりも過剰である。このようなサイク
ルでは、再循環固体中の熱をこの固体が炉区域に再導入
される前に利用しなければならないように設計をデザイ
ンしなければならない。
【０００７】この特別な熱容量を供給するために場合に
よっては再循環熱交換器を分離器固体出口と炉区域の流
動床との間に位置させる。この再循環熱交換器は熱交換
表面を包含し、分離器から分離された固体を受けると共
に固体が炉区域に再導入される前に固体からの熱を比較
的高い熱伝導速度で熱交換表面に伝達する。次いで熱交
換表面からの熱は冷却回路に伝達され、再熱要求および
（または）過熱要求を供給する。
【０００８】再循環熱交換器中の熱伝導の量を制御する
ためのもっとも簡単な技法は前記交換器中の固体のレベ
ルを変えることである。しかしながら、例えば最小流動
床固体深度または圧力が熱伝導に無関係な理由のために
必要とされる場合のように再循環床の高さの選択におけ
る十分な自由度が利用できない事情がある。この場合、
熱伝導は再循環される固体の一部分の流れを変えて固体
が再循環熱交換器中で熱を失わないようにする「プラッ
グ・バルブ」または「Ｌ−バルブ」を利用することによ
り制御することができる。変更する経路および熱交換路
からの固体は再度合体するかまたはそれぞれの流れを直
接炉区域に向けて循環路を完成する。この方法で存在す
る単位負荷のために熱交換表面に対する熱の適当な伝導
が達成される。しかしながらこれらの型の装置は固体系
内部で可動部品を必要とし、そして（または）通気装置
と連動した外部固体流導管を必要とし、この通気装置は
装置に著しい経費を付加する。
【０００９】これらの経費を軽減するため本発明の譲受
人により１９８９年６月２６日に出願された米国特許出
願第３７１１７０号明細書に記載されている装置が考案
された。この装置によれば分離された固体を受取り、炉
区域の流動床に返送分配するために再循環熱交換器が設
けられている。この再循環熱交換器は装置の炉区域の外
部に位置し、分離器から取出される固体を受取るための
導入室を包含する。この導入室からの固体を受取る他の
二個の追加の室が設けられる。この追加の室で固体は流
動化され、熱交換表面が一個の追加の室に設けられて固
体からの熱を抽出する。この追加の室内の固体はこの追
加の室内のレベルが溢流ダムの高さによって予め定めら
れた高さを超えた際に導出室内に流入される。この導出
室内に入る固体は次いで排出され炉区域内の流動床に戻
される。
【００１０】しかしながら若干の不利益がこの型の操作
に付随する。例えば、炉区域から分離された固体が分離
器の出口に逆流するのを防止するための何等の専用構造
物が存在しない。さらに熱交換器表面に有効な空間が制
限を受け、炉区域における圧力変動が外部熱交換器に伝
達され誤操作を生じることになる。また固体が熱交換器
から炉区域の比較的小さな領域に向うため固体の均一の
混合および分布に対して矛盾することになる。
【００１１】これらの不利益を克服するために、本発明
と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第４８６６５
２号明細書に記載された燃焼装置および方法が考案され
た。この装置では再循環熱交換区域は燃焼装置の炉区域
を収納する囲包体の中に位置される。炉区域内の流動床
からの煙道ガスおよび付随同伴された固体は分離され、
煙道ガスは熱回収区域に送られ、また分離された粒状材
料は再循環熱交換区域に送られる。この再循環熱交換区
域は分離された固体を直接分離器から炉区域に送るため
のバイパス室を包含する。前記の再循環熱交換区域内に
は熱交換チューブが設けられて再循環熱交換区域中の分
離された固体からの熱を流体流れ回路に伝達し、流体を
加熱し、同時に分離された材料の温度を減少させる。こ
の再循環熱交換区域の分離された材料は次いで炉区域内
に戻される。Ｊ−バルブを含むループシールが分離器出
口と再循環熱交換器への入口との間に設けられ炉区域か
らの分離された固体が分離器に逆流するのを防止する。
熱交換管が横方向の入口および出口室の間の比較的大き
な領域に配置された再循環熱交換器からの分離された固
体の均一な分布を確実にして熱交換能率を増大させ、ま
た炉への固体の均一な排出を確実にする。再循環熱交換
器は炉中の圧力変動とは無関係であり、固体は再循環熱
交換器から炉へ高度差により運ばれる。
【００１２】この装置と方法とは先行技術に対して明確
な改善をもたらすが、各サイクロン分離器と再循環熱交
換器との間にあるＪ−バルブは装置に経費を付加するこ
とになった。さらにサイクロン分離器は極めて正確に位
置定めをしなければならず、また使用する分離器の数も
変えることができないため装置の融通性を減じることに
なった。
【００１３】またこれらの型の水蒸気発生器、特に循環
流動床を使用する水蒸気発生器に関連して負荷は固体再
循環速度を調節することにより制御できる。これは前記
のループシールからの固体の数量を減ずることにより達
成できるが、再循環系から固体を除去するために計量冷
却器例えば水冷式スクリューの使用が普通必要となる。
これは下流に位置する処理装置が必要となることに加え
て機械的複雑さと経費が掛ることを産む。１９８８年１
１月１日に発行され、本発明の譲受人に譲渡された米国
特許第４７８１５７４号明細書には、空気源をサイクロ
ン分離器の分離された固体出口に配置することおよび分
離された固体の流れと反対の方向へ空気を分離器中に排
出することにより前記の問題に対処している。この空気
は固体の一部を付随同伴し分離器を通して熱回収領域に
戻されることになる。この技法はさらに大きな経費を掛
けることなく固体の数量を制御することを可能にした
が、分離器の操作を妨害していた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的の一つは、前記した特許出願明細書に記載された型の
流動床燃焼装置ならびに方法であって先行技術に対して
さらに改善をもたらす装置および方法を提供することに
ある。
【００１５】本発明の他の目的は、再循環熱交換器が入
口区画および出口区画の間の比較的大きな領域中に配置
された熱交換表面を含み、再循環熱交換器を通して分離
された固体の均一な分布を確実にして熱交換能率を増大
させそして固体の炉への均一な排出を確実にする前記し
た型の装置および方法を提供することにある。
【００１６】本発明のさらに他の目的は、再循環熱交換
器が炉中の圧力変動と無関係であって固体が再循環熱交
換器から炉へ高度差により運ばれる前記した型の装置お
よび方法を提供することにある。
【００１７】本発明の別な目的は、高価なＪ−バルブお
よび関連した導管の必要性を排除した前記の型の装置お
よび方法を提供することにある。
【００１８】本発明のさらに別な目的は、サイクロン分
離器の数を変えることができる前記の型の装置および方
法を提供することである。
【００１９】本発明のもう一つの目的は、計量手段およ
び下流に位置する処理装置を排除した前記の型の装置お
よび方法を提供することにある。
【００２０】本発明のさらにもう一つの目的は、再循環
熱交換器の入口室から再循環される固体を連続的に除去
することにより再循環速度を制御する前記の型の装置お
よび方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】これら及び他の目的を達
成するために、本発明によれば、囲包体と、囲包体内に
炉区域及び再循環区域を形成する手段と、可燃性粒状材
料を前記炉区域に導入する手段と、前記粒状材料を前記
炉区域内で流動化して粒状材料の燃焼を促進させる手段
と、煙道ガスと同伴する粒状材料との混合物を前記炉区
域から受理し、前記同伴粒状材料を該煙道ガスから分離
する分離手段と、前記分離煙道ガスを受理する熱回収区
域と、前記再循環区域を入口区画と、該入口区画と前記
炉区域との間に延長する熱交換区画と、該入口区画を前
記炉区域に直接接続するバイパス区画とに分割する手段
と、前記熱交換区画内に配置される熱交換手段と、前記
分離粒状材料を、前記分離手段から前記入口区画内へ直
接通過させるための手段と、前記入口区画内の前記分離
粒状材料を流動化し、入口区画から熱交換区画又はバイ
パス区画への分離粒状材料の流れを促進するための手段
と、熱交換区画内の分離粒状材料を流動化し、入口区画
から熱交換区画を通って炉区域への分離粒状材料の流れ
を促進するための第一流動化手段と、バイパス区画内の
分離粒状材料を流動化し、入口区画から直接バイパス区
画を通って炉区域への分離粒状材料の流れを促進するた
めの第二流動化手段と、分離粒状材料が、入口区画から
熱交換区画を通って炉区域へ、若しくは入口区画からバ
イパス区画を通って炉区域へと流れるように、第一及び
第二流動化手段を制御するための制御手段とを備える流
動床燃焼装置が提供される。 また本発明によれば、囲包
体内に炉区域及び再循環熱交換区域を形成する工程と、
可燃性粒状材料を前記炉区域に導入する工程と、前記炉
区域内の粒状材料を流動化して、粒状材料の燃焼を促進
する工程と、煙道ガスと同伴する粒状材料との混合物を
炉区域から通過させる工程と、同伴粒状材料を煙道ガス
から分離する工程と、分離した煙道ガスを熱回収区域に
通過させる工程と、再循環区域を、入口区画と、熱交換
区画と、バイパス区画とに分割する工程と、分離粒状材
料を分離手段から入口区画内部へ直接通過させる工程
と、入口区画内の分離粒状材料を流動化し、入口区画か
ら熱交換区画又はバイパス区画への分離粒状材料の流れ
を促進する工程と、熱交換区画内の分離粒状材料から熱
を除去する工程と、熱交換 区画内の分離粒状材料を流動
化して、入口区画から熱交換区画を通って炉区域への分
離粒状材料の流れを促進する工程と、バイパス区画内の
分離粒状材料を流動化して、入口区画からバイパス区画
を通って炉区域への分離粒状材料の流れを促進する工程
と、分離粒状材料が、入口区画から熱交換区画を通って
炉区域へ、若しくは入口区画からバイパス区画を通って
炉区域へと流れるように、熱交換区画及びバイパス区画
内の分離粒状材料の流動化を制御する工程とを含む、流
動床燃焼方法が提供される。
【００２２】
【実施例】前記の簡単な記載ならびに本発明の他の目
的、特徴および利点は本発明による好適な併し単に例示
的な以下の詳細な記載を添付の図面を参考とすることに
よりさらに明確に理解されよう。
【００２３】図面は水蒸気の発生に使用され、前壁１
２、後壁１４および２個の側壁１６ａおよび１６ｂ（図
２および図３）を備え、一般に参照番号１０で示される
直立水冷囲包体を包含する本発明の流動床燃焼装置を示
している。囲包体１０の上部は屋根１７で囲まれ、下部
は床１８を包含する。
【００２４】複数個の空気分配ノズル２０が囲包体１０
の下部を横切って伸びているプレート２２に形成された
開口部に相当して取付けられる。プレート２２は床１８
より隔離され、外部源（図示しない）から空気を受取
り、以下に記載するように選択的に空気をプレート２２
を通して囲包体１０の一部に分配する。
【００２５】一般に参照番号２５により示される供給装
置が前壁１２に隣接して設けられ粒状の燃料を囲包体１
０中に導入する。吸着剤である石灰石が管２５′を経由
して石灰供給装置の出口管に導入され、さらに囲包体１
０に導入される。石灰および吸着材の混合物の粒状材料
はプレナム２４からプレート２２を通して上方に行くに
つれて空気により流動される。この空気は燃料の燃焼を
促進し、石灰岩は燃料の燃焼により発生したいおうを吸
着する。こうして生じた燃焼ガスと空気の混合物（以下
「煙道ガス」と呼称する）は強制対流によって囲包体中
を上昇し、そして固体の一部を付随同伴して直立囲包体
１０中にある一定の高さまで固体密度が次第に減じたカ
ラムを形成するがこの高さより上部では密度はほぼ一定
となる。
【００２６】サイクロン分離器２６が囲包体１０に隣接
して伸び、囲包体１０の後壁１４に設けられた出口から
分離器壁を通って設けられた入口に伸びるダクト２８を
介して囲包体１０に連絡している。１個の分離器２６に
ついて述べているが、１個またはそれ以上の付加的な分
離器（図示していない）がこの分離器２６の背後に配置
されていてもよい。使用される分離器の数と型とは水蒸
気発生器の容量および経済的考慮から決定される。
【００２７】分離器２６は煙道ガスおよび以下に記載す
る方法で囲包体１０から煙道ガスに同伴された粒状材料
を受取り、慣用の方法で操作して分離器中に生じる遠心
力により煙道ガスから粒状材料を分離する。実質的に固
体を含まない分離された煙道ガスは分離器２６のすぐ上
部に位置するダクト３０を経由して一般に参照番号３２
で示される熱回収区域に送られる。
【００２８】熱回収区域３２は囲包体３４を包含し、こ
れは垂直隔壁３６によって再熱器３８を収納する第１通
路および一次過熱器４０および上部節炭器を収納する第
２通路に分割され、これらの部材はすべて囲包体３４を
通過する煙道ガスの通路に伸びている複数の熱交換管に
より形成されている。隔壁３６の上部には開口部３６ａ
が設けられ、ガスの一部を過熱器４０および上部節炭器
４２を包含する通路に流す。再熱器３８、過熱器４０お
よび上部節炭器４２の二つの平行通路を通過した後でガ
スは出口４６を経て囲包体３４を退去する前に下部節炭
器４４を通過する。
【００２９】図１および図５に示したように、床１８お
よびプレート２２は後壁１４を超えて伸び、垂直に伸び
間隔をおいた平行な隔壁５０および５２が床１８から上
方に伸びている。隔壁５０の上方部分は後壁１４の方に
弯曲して密封された境界を形成し、次いで隔壁５２の方
へ弯曲してその上端部は接近して伸び次いで僅かにそり
曲って別の密封された境界を形成する。後記するように
数個の開口部が壁１４および隔壁５０および５２に設け
られ、固体に対する流路を作っている。
【００３０】前壁１２および後壁１４は炉区域５４（図
１）を形成し、隔壁５０および５２は熱交換器囲包体５
６を形成し、そして後壁１４および隔壁５０は囲包体５
６の出口室５８を形成する。この出口室は隔壁５０の弯
曲部分によりその上方部分で密封されている。弁管５９
が後壁１４の開口部と隔壁５０の開口部とを連絡し、後
記する理由で炉区域５４および熱交換器囲包体５６とを
結ぶ。熱交換器囲包体５６には複数の熱交換チューブ６
０が配置され、この点については詳細に後述する。
【００３１】副囲包体６１が隔壁５２の外表面に取付け
られて入口区画６２を形成する。床１８、プレート２２
およびプレナム２４は室５８、囲包体５６および区画６
２を超えて伸びている。このプレート２２の延長された
部分に付加的なノズル２０が設けられる。
【００３２】分離器２６の下方部分はホッパー２６ａを
包含し、このホッパーはディップレグ６３ａに連絡し、
このレグは直接内部区画２６へ伸びて分離器２６からの
分離された固体を入口区画に移送する。参照番号６３ｂ
および６３ｃ（図２）は分離器２６の後部に配置された
２個の付加的な分離器と組合わされたディップレグに関
する。
【００３３】図２および図３に示すように、一対の隔壁
６４および６５が隔壁５０および５２の間を垂直に伸び
て熱交換器囲包体５６を３個の区画５６ａ，５６ｂおよ
び５６ｃに分割する。
【００３４】図２および図３に熱交換チューブ６０は概
略的に示されており、区画５６ａおよび５６ｃに位置
し、図示するように間隔を置いた２群に分割されて過熱
の温度制御のための空間においてスプレー温度調節ユニ
ット（図示していない）の設置を可能にする。隔壁６４
および６５はまたプレナム２４を３区域２４ａ，２４ｂ
および２４ｃ（図３）に分割し、これらは熱交換器５６
ａ，５６ｂおよび５６ｃの直下に伸びている。ダンパー
その他（図示していない）を設けることもでき、空気を
選択的に個々の区域２４ａ，２４ｂおよび２５ｃに分配
できることが理解できる。
【００３５】図２に一層良く示されるように、間隔をお
いた３個の円筒状隔壁６６ａ，６６ｂおよび６６ｃが区
画６２下部に伸びたプレナム区域２４でディップレグ６
３ａ，６３ｂおよび６３ｃとそれぞれ整合するように配
置される。図５に示したように、導管７０が隔壁６６ａ
に連結され、導管７２は区画６２の下部に伸びているプ
レナム区域２４の隔壁以外の残りの部分に連結し、供給
源（図示していない）からの空気またはガスをそれぞれ
プレナム区域の部分に導入する。空気またはガスは伸び
ている格子２２およびこれと組合わされたノズル２０を
通って上方に流れ後記するように区画６２中の分離され
た材料を流動化する。導管７０および７２にはそれぞれ
２個のバルブ７４および７６が設けられこれらバルブを
通して流れる空気またはガスの流速を制御する。導管７
０および７２そしてバルブ７４および７６と同じ導管と
バルブが隔壁６６ｂおよび６６ｃならびにプレナム２２
の相当する部分にも組合わされることは理解できよう。
【００３６】４個の水平に間隔をあけた開口部５２ａ
（図２）が隔壁５２の下部に設けられて区画６２を囲包
体５６へ連絡し、区画６２からの粒状材料を囲包体５６
の内部に送れるようにする。４個の間隔をあけた開口部
５０ａ（図２および図３）が区画５６ａおよび５６ｃを
形成する隔壁５０の中間部分に形成される。また開口部
５０ｂが区画５６ｂを形成している隔壁５０のその部分
で形成され、開口部５２ａよりも高所において広がって
いる。さらに５個の水平に間隔をあけた開口部１４ａ
（図１，図２および図５）が後壁１４の下部に形成され
る。
【００３７】前壁１２、後壁１４、側壁１６ａおよび１
６ｂ、隔壁５０および５２、屋根１７および熱回収囲包
体３４を形成する壁のすべては膜型の壁から形成され、
この一例は図４に描いた通りである。図示されているよ
うに、各壁は垂直に伸びて気密の状態で隣接する長さ方
向に沿って結合したひれ付き管で配置された複数のひれ
付き管から形成される。
【００３８】蒸気ドラム８０（図１）が囲包体１０の上
部に位置しており、各図には示していないが前記した種
々の壁の端部に複数個のヘッダーが配置されていること
は理解される。さらに複数個の下降管および参照番号８
２および８４でそれぞれ示されるような管を前記した水
管壁を形成する管７８を通る水蒸気および水の流れ回路
も達成するように、結合した供給管、上昇管、ヘッダー
等と共に利用する。サイクロン分離器２６の境界壁、熱
交換器管６０および再加熱器３８および過熱器４０を形
成する管は水蒸気冷却されるが、節炭器４２および４４
は供給水を受けそれをドラム８０に排出する。水はこの
流れ回路を通る予め定められた順序で流れ水を水蒸気に
変え、この水蒸気を炉区域５４において粒状燃料材料の
燃焼により発生する熱により加熱する。
【００３９】操作するに当り、粒状燃料材料および吸着
剤（以後本明細書中で「固体」と呼称する）を供給系２
５を通して炉区域５４に導入する。あるいはまた、吸着
剤を独立して開口部を通して炉壁１２，１４，１６ａお
よび１６ｂに導入してもよい。外部供給源からの空気を
充分な圧力で炉区域５４の下部に伸びているプレナム２
４の部分に導入し、そして空気は炉区域５４に配置され
たノズル２０を通って充分な量と速度で炉区域中の固体
を流動化する。
【００４０】点火バーナー（図示していない）等を設け
て固体中の燃料材料に点火し、次いで燃料材料は炉区域
の熱により自己燃焼させる。空気および燃焼のガス生成
物の混合物（以後本明細書中で「煙道ガス」と称呼す
る）は炉区域５４を通って上方に進みそして固体の大部
分を付随同伴すなわち浄化する。プレナム２４を経由し
てノズル２０を通り炉区域５４の内部に導入される空気
の量は固体の大きさによって決り、循環流動床が形成さ
れる。すなわち固体は実質的な付随同伴すなわちその浄
化が起る範囲で流動化される。このようにして炉区域５
４の上部に送られる煙道ガスは実質的に固体で飽和され
るが、この際の操作は次のようになる。すなわち床の密
度は炉区域の下部において比較的高いがこの炉区域の長
さ全体を通じて高さと共に減少し、炉区域の上部におい
て実質的に一定であるか比較的低い。
【００４１】炉区域５４の上部において飽和した煙道ガ
スはダクト２８中に排出され、次いでサイクロン分離器
２６（複数の場合あり）に送られる。各分離器２６にお
いて固体は煙道ガスから分離され、固体は分離器からデ
ィップレグ６３を経て副囲包体６２に入る。分離器２６
からの清浄化された煙道ガスはダクト３０を経由して熱
回収区域３２に送られ、出口４６から外部装置に排出さ
れる前に囲包体３４、再加熱器３８、過熱器４０および
節炭器４２および４４を通る。
【００４２】ディップレグ６３ａ，６３ｂおよび６３ｃ
からの分離された固体は入口区画６２に入る。導管７０
を経由して空気またはガスが区画６６ａ，６６ｂおよび
６６ｃに注入され、そして空気またはガスは導管７２を
経由して普通は区画６２ａに注入される。空気またはガ
スはプレート２２を通過し、区画６２中の分離された固
体を流動化する。この方法で区画６２へ入る空気または
ガスの流れはバルブ７４および７６により調節され、分
離器２６から区画６２を通り、隔壁５２中の開口部５２
ａを経て区画５６ａおよび５６ｃにそれぞれ入る分離さ
れた固体の流れを調節する。区画５６ａおよび５６ｃの
下にそれぞれ伸びているプレナム区域２４ａおよび２４
ｃ（図３）に空気が送られ次いで相当するノズル２０を
通って後者の区画へと排出される。従って区画５６ａお
よび５６ｃ中の固体は流動化され、排出される前に熱交
換管６０ａおよび６０ｂを横切って一般に上向きに進
み、後者の区画と連繋した開口部５０ａを経て室５８
（図１および図２）に入る。排出する前の室５８中の固
体混合物は後壁１４に形成された下方開口部１４ａを経
て炉区域に戻される。
【００４３】このようにして固体は図５において流れの
矢印で示される方向、すなわち壁５２の下部にある開口
部５２ａから室５６ａおよび５６ｃの下部に入り、次い
で開口部５０ａを経て室５８の上部に入る前に管６０の
上部を横切って流れる。室５８において固体は下向きに
流れ、次いで後壁の下方開口部１４ａを通って排出しそ
して炉区域５４の下部に入る。
【００４４】弁管５９は熱交換囲包体５６中の圧力を等
化し、その結果出口室５８を炉区域５４中の比較的低い
圧力にする。従って出口室５８中の流動化された固体レ
ベルは固体ヘッドの変動をもたらし、これは固体を開口
部１４ａを通って炉区域５４へ運ぶ。
【００４５】ドレインパイプホッパーその他を必要に応
じてプレート２２に設けて炉区域５４および必要に応じ
て熱交換囲包体５６からの消費固体を排出してもよい。
【００４６】供給水は予め定められた順序で前記の流れ
回路に導入され循環されて供給水を水蒸気に変え、そし
てこの水蒸気を再熱または過熱する。この目的のために
熱交換器囲包体５６中で固体から除去した熱が再加熱お
よび（または）完全または部分過熱を提供するために使
用できる。この後者の意味合において、熱交換器区域５
６ａおよび５６ｃのそれぞれにおける２群の管６０ａお
よび６０ｂをそれぞれ中間的および完成された過熱化を
提供するのに使用することができるが、第一次過熱は熱
回収領域３２で行われる。
【００４７】前記の操作の間、流動化空気は熱交換器区
画５６ｂと関連した空気プレナム区域２４ｂに導入され
ないので、前記区画中の分離された固体は流動化しな
い。従って隔壁５０中の開口部５０ｂが開口部５０ａよ
りも高さにおいて優ると云う事実に加えて、若しあれば
ほんの僅かだけ熱交換器区画５６ｂを通る固体の流れが
起る。しかしながら、初期始動および低負荷条件の期
間、プレナム区画２４ｂ従って区画５６ｂへの流動化空
気は働きを始めるが区画２４ａおよび２４ｃ従って区画
５６ａおよび５６ｃへの空気流は終止する。これは熱交
換区画５６ａおよび５６ｃ中の固体を沈堆させその結果
この容量をさらなる流れから封じ込めるが図５で点線矢
印により示したように区画６２からの固体は隔壁５０中
の開口部５０ｂを通して直接熱交換区画５６ｂを通り、
出口室５８を通り炉区域へと送られる。熱交換区画５６
ｂは熱交換管を含まないのでバイパスとして作用し、こ
のため熱交換区画５６ａおよび５６ｃ中の管を熱再循環
固体にさらすことなく始動および低負荷の操作を達成す
ることができる。
【００４８】
【発明の効果】本発明の装置にはいくつかの利点がもた
らされる。例えば熱交換囲包体中の熱交換能率が比較的
高くそして副囲包体および室５８を通して分離された固
体が均一な分布および流れであるので炉区域への固体の
均一な排出が保証される。また分離器からの分離された
固体が直接に副囲包体６２へ導入されるのでＪ−バルブ
および関連した部品の必要性が除去できる。さらにサイ
クロン分離器の位置と数をそれぞれの設計要求に応じて
変えることができる。その上、ディップレグ６３ａおよ
び６３ｃと整合してそれぞれ伸びる隔壁６３ａおよび６
３ｃへの空気およびガスは入口区画６２の残りの部分へ
の流れとは独立してバルブ７４によって調節することが
できる。また隔壁６６ａおよび６６ｃへの空気またはガ
ス流は入口区画を通る分離された固体の流れおよび分布
を改良できるように慎重に制御することができるが、分
離器２６の操作を何等妨害するか悪影響を与えることは
ない。
【００４９】本発明の範囲を逸脱することなく、前記の
装置に若干の任意部品の添加または変更を加えることは
理解されよう。例えばドレインパイプその他（図示して
いない）を備えることができ、これは入口区画６２およ
び熱交換区画５６の下部でプレナム２４から伸び再循環
速度を制御することができる。さらに、区画５６ｂと連
絡する開口部５２ｂおよび開口部５０ａにゲートバルブ
等（図示していない）を設けてこれらの開口部を閉塞
し、その結果普通の操作の間これら開口部を通る分離し
た固体の流れを防止することができる。その上、再循環
熱交換囲包体中の固体から除去した熱を炉区域または節
炭器等の中の系の流体を加熱するために使用することが
できる。また全高にわたり一定の密度を持つ循環輸送態
様の床またはバブリング床等の炉に他の型の床を利用す
ることができる。それに過熱、再熱および（または）節
炭器の表面またはこれらに対する任意の組合わせに直列
の熱回収装置を設けることができる。さらに分離器の数
および（または）位置およびその故に再循環熱交換器中
のバイパス・チャンネルの数を変えることができる。さ
らにまた前記した隔壁および壁中の固体を通すための開
口部の数をそれぞれの設計要求に従って変えることがで
きる。
【００５０】前記した明細書の記載には他の修正、変更
置き換えも意図とするものである。そしてある場合には
本発明のある特徴を相当する他の特徴を使用しないで用
いることもできる。従って本発明の特許請求の範囲を広
くそして本発明の範囲に一致した方法で理解するのが適
当である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の装置を示す概略図面である。
【図２】図２は図１の線２−２に沿って切った拡大断面
図である。
【図３】図３は図２の線３−３に沿って切った拡大断面
図である。
【図４】図４は図１の装置の囲包体の壁の部分を示す拡
大部分斜視図である。
【図５】図５は図２の線５−５に沿って切った拡大断面
図である。
【符号の説明】
１０ 囲包体 ２０ 分配ノズル ２２ プレート ２４ プレナム ２６ サイクロン分離器 ２８，３０ ダクト ３２ 熱回収区域 ３８ 再熱器 ４０ 一次過熱器 ４２ 上部節炭器 ４４ 下部節炭器 ５４ 炉区域 ５９ 弁管 ６０ 熱交換管 ６２ 入口区画 ６３ａ ディップレグ ７０，７２ 導管 ７４，７６ バルブ ７８ ひれ付管 ８０ 水蒸気ドラム

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 囲包体と、 囲包体内に炉区域及び再循環区域を形成する手段と、可燃性粒状材料を前記炉区域に導入する手段と、 前記粒状材料を前記炉区域内で流動化して粒状材料の燃
    焼を促進させる手段と、 煙道ガスと同伴する粒状材料との混合物を前記炉区域か
    ら受理し、前記同伴粒状材料を該煙道ガスから分離する
    分離手段と、 前記分離煙道ガスを受理する熱回収区域と、 前記再循環区域を入口区画と、該入口区画と前記炉区域
    との間に延長する熱交換区画と、該入口区画を前記炉区
    域に直接接続するバイパス区画とに分割する手段と、 前記熱交換区画内に配置される熱交換手段と、 前記分離粒状材料を、前記分離手段から前記入口区画内
    へ直接通過させるための手段と、 前記入口区画内の前記分離粒状材料を流動化し、入口区
    画から熱交換区画又はバイパス区画への分離粒状材料の
    流れを促進するための手段と、 熱交換区画内の分離粒状材料を流動化し、入口区画から
    熱交換区画を通って炉区域への分離粒状材料の流れを促
    進するための第一流動化手段と、 バイパス区画内の分離粒状材料を流動化し、入口区画か
    ら直接バイパス区画を通って炉区域への分離粒状材料の
    流れを促進するための第二流動化手段と、 分離粒状材料が、入口区画から熱交換区画を通って炉区
    域へ、若しくは入口区画からバイパス区画を通って炉区
    域へと流れるように、第一及び第二流動化手段を制御す
    るための制御手段とを備える 流動床燃焼装置。
  2. 【請求項２】 囲包体内に炉区域及び再循環熱交換区域
    を形成する工程と、 可燃性粒状材料を前記炉区域に導入する工程と、 前記炉区域内の粒状材料を流動化して、粒状材料の燃焼
    を促進する工程と、 煙道ガスと同伴する粒状材料との混合物を炉区域から通
    過させる工程と、 同伴粒状材料を煙道ガスから分離する工程と、 分離した煙道ガスを熱回収区域に通過させる工程と、 再循環区域を、入口区画と、熱交換区画と、バイパス区
    画とに分割する工程と、 分離粒状材料を分離手段から
    入口区画内部へ直接通過させる工程と、 入口区画内の分離粒状材料を流動化し、入口区画から熱
    交換区画又はバイパス区画への分離粒状材料の流れを促
    進する工程と、 熱交換区画内の分離粒状材料から熱を除去する工程と、 熱交換区画内の分離粒状材料を流動化して、入口区画か
    ら熱交換区画を通って炉区域への分離粒状材料の流れを
    促進する工程と、 バイパス区画内の分離粒状材料を流動化して、入口区画
    からバイパス区画を通って炉区域への分離粒状材料の流
    れを促進する工程と、 分離粒状材料が、入口区画から熱交換区画を通って炉区
    域へ、若しくは入口区画からバイパス区画を通って炉区
    域へと流れるように、熱交換区画及びバイパス区画内の
    分離粒状材料の流動化を制御する工程とを含む、 流動床
    燃焼方法。
JP4123770A 1991-05-15 1992-05-15 再循環率制御および逆流封止を持つ一体的再循環熱交換器を有する流動床燃焼装置および方法 Expired - Lifetime JP2657870B2 (ja)

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