JP2781464B2 - 加圧循環流動床反応器 - Google Patents
加圧循環流動床反応器Info
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
- B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
- B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
- B01J8/006—Separating solid material from the gas/liquid stream by filtration
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/08—Vortex chamber constructions
- B04C5/081—Shapes or dimensions
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
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- B04C5/28—Multiple arrangement thereof for parallel flow
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
- F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
- F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
- F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
-
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- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景と要約 加圧流動床反応器は、例えば、米国特許第4,869,207
号明細書に示されているように既知である。これらの反
応器においては、反応器室を含む圧力容器が過圧、すな
わち1500.12mmHgまたはそれ以上の圧力、そして好まし
くは、約6000.48mmHgないし1200.96mmHg（燃焼器用）に
維持されるが、とはいえ、この圧力は一つの施設から別
の施設にわたり、または一つの施設において実質的に変
化する。しかしながら、このような加圧反応器の非常に
重要なコストは、特に、泡立ち反応器よりも多量の固体
（solids）を有する循環流動床反応器のための圧力容器
それ自体である。圧力容器の容積が増大するにつれて、
そのコストは線形的よりもむしろ幾何学的に急騰する。
それゆえに、圧力容器を可能な最小のサイズに維持する
ことが望ましい。しかしながら、圧力容器の内部に慣用
のサイクロン分離器が反応器室と共に使用されれば、か
なりの浪費されるスペースが発生し、従って、慣用のサ
イクロンを収容するために、慣用の容器を比例してより
大きく製造しなければならない。もしもサイクロンが圧
力容器外に配置されれば、高温の煙道ガスを反応器室か
らサイクロン分離器まで導き、かつサイクロン分離器粒
子再循環導管と反応器室との間に導くためにシールを設
けなければならない。
号明細書に示されているように既知である。これらの反
応器においては、反応器室を含む圧力容器が過圧、すな
わち1500.12mmHgまたはそれ以上の圧力、そして好まし
くは、約6000.48mmHgないし1200.96mmHg（燃焼器用）に
維持されるが、とはいえ、この圧力は一つの施設から別
の施設にわたり、または一つの施設において実質的に変
化する。しかしながら、このような加圧反応器の非常に
重要なコストは、特に、泡立ち反応器よりも多量の固体
（solids）を有する循環流動床反応器のための圧力容器
それ自体である。圧力容器の容積が増大するにつれて、
そのコストは線形的よりもむしろ幾何学的に急騰する。
それゆえに、圧力容器を可能な最小のサイズに維持する
ことが望ましい。しかしながら、圧力容器の内部に慣用
のサイクロン分離器が反応器室と共に使用されれば、か
なりの浪費されるスペースが発生し、従って、慣用のサ
イクロンを収容するために、慣用の容器を比例してより
大きく製造しなければならない。もしもサイクロンが圧
力容器外に配置されれば、高温の煙道ガスを反応器室か
らサイクロン分離器まで導き、かつサイクロン分離器粒
子再循環導管と反応器室との間に導くためにシールを設
けなければならない。
親特許出願は代表的には渦室またはその内部のガスス
ペースの四辺形横断面を有する明確に非円形のサイクロ
ン分離器を含む。本発明によれば、明確に非円形の１個
または複数個のサクロン分離器が加圧流動床反応器と組
み合わせて設けられたとき、サイクロン分離器を圧力容
器の内部に直接に取り付けることができるので、最小の
サイズの圧力容器を使用することが可能であり、従っ
て、サイクロン分離器用のシールを必要としない加圧流
動床反応器の経済的な構造を使用可能であるはるかにコ
ンパクトな装置が提供される。
ペースの四辺形横断面を有する明確に非円形のサイクロ
ン分離器を含む。本発明によれば、明確に非円形の１個
または複数個のサクロン分離器が加圧流動床反応器と組
み合わせて設けられたとき、サイクロン分離器を圧力容
器の内部に直接に取り付けることができるので、最小の
サイズの圧力容器を使用することが可能であり、従っ
て、サイクロン分離器用のシールを必要としない加圧流
動床反応器の経済的な構造を使用可能であるはるかにコ
ンパクトな装置が提供される。
本発明による加圧流動床反応器におけるサイクロン分
離器のコンパクトな装置はさらに別の利点を有してい
る。この分離器のコンパクトな性質のために、セラミッ
クフィルタ要素、例えば、セラミックキャンドルフィル
タまたはハネカムフィルタを反応器室およびサイクロン
分離器と同じ圧力容器内に（例えば、サイクロン分離器
の下方または上方に）取り付けることが可能であるその
他の構造体のための付加的な余地が得られ、それにより
第２圧力容器をガス濾過のために設ける必要がなく、そ
れにより完成した装置のコストが実質的に低減する。
離器のコンパクトな装置はさらに別の利点を有してい
る。この分離器のコンパクトな性質のために、セラミッ
クフィルタ要素、例えば、セラミックキャンドルフィル
タまたはハネカムフィルタを反応器室およびサイクロン
分離器と同じ圧力容器内に（例えば、サイクロン分離器
の下方または上方に）取り付けることが可能であるその
他の構造体のための付加的な余地が得られ、それにより
第２圧力容器をガス濾過のために設ける必要がなく、そ
れにより完成した装置のコストが実質的に低減する。
本発明によれば、次の要素を備えている加圧流動床反
応器が提供される。すなわち、２バールよりも高い圧力
に耐えることができ、かつ頂部と底部とを有する円形の
横断面を有する圧力容器と、容器を２バールよりも高い
圧力に加圧する装置と、側壁部と天井とを含む圧力容器
の内部に形成された反応器室と、流動化ガスを反応器室
中に導入する装置と、燃料を反応器室中に供給する装置
と、高温の燃焼ガスを反応器室から離れるように導くた
めの装置と、圧力容器の内部に配置された遠心分離器と
を備えている。この遠心分離器は高温の燃焼ガスを反応
器室から離れるように導くための装置と接続された入口
と、燃焼ガスを分離器から圧力容器外に導くガス出口
と、分離器から分離された固体粒子を反応器室に再循環
させる戻しダクトとを有している。この遠心分離器は内
部のガススペースを形成する明確に非円筒形の壁部を有
する垂直の渦室を備え、このガススペースは1.15よりも
大きいか、またはそれと等しい円形度（circularity）
を有する明確に非円形の横断面を有している。
応器が提供される。すなわち、２バールよりも高い圧力
に耐えることができ、かつ頂部と底部とを有する円形の
横断面を有する圧力容器と、容器を２バールよりも高い
圧力に加圧する装置と、側壁部と天井とを含む圧力容器
の内部に形成された反応器室と、流動化ガスを反応器室
中に導入する装置と、燃料を反応器室中に供給する装置
と、高温の燃焼ガスを反応器室から離れるように導くた
めの装置と、圧力容器の内部に配置された遠心分離器と
を備えている。この遠心分離器は高温の燃焼ガスを反応
器室から離れるように導くための装置と接続された入口
と、燃焼ガスを分離器から圧力容器外に導くガス出口
と、分離器から分離された固体粒子を反応器室に再循環
させる戻しダクトとを有している。この遠心分離器は内
部のガススペースを形成する明確に非円筒形の壁部を有
する垂直の渦室を備え、このガススペースは1.15よりも
大きいか、またはそれと等しい円形度（circularity）
を有する明確に非円形の横断面を有している。
ガススペースは、代表的には、四辺形の横断面を有
し、サイクロン分離器は実質的に平坦なパネルから製造
されている。
し、サイクロン分離器は実質的に平坦なパネルから製造
されている。
遠心分離器は第１遠心分離器を備えることができ、か
つ前述したように第１分離器と同じ基本的な構成部分を
有する第２分離器を設けることができる。分離器を反応
器室の両側に配置し、反応器室の一つの側壁部と連結す
ることができ、または反応器室の同じ側に相互に隣接す
るように配置し、または一方を他方の上に配置すること
ができる。もしも分離器の一方が他方の分離器上に配置
され、かつもしも一方の分離器のガス出口が上方に排出
すれば、他方（上側の分離器）がガスを下方に排出し、
それにより、ガス出口と接続される共通の充気室が設け
られることが好ましい。多数の実質的に同じ分離器を反
応器室の両側にグループをなして（例えば、組をなし
て）取り付けることができる。反応器室は第１横断面積
を有し、かつ分離器の各々はそのガススペースの第２横
断面積を有し、かつこれらの横断面積を実質的に等しく
することができる。
つ前述したように第１分離器と同じ基本的な構成部分を
有する第２分離器を設けることができる。分離器を反応
器室の両側に配置し、反応器室の一つの側壁部と連結す
ることができ、または反応器室の同じ側に相互に隣接す
るように配置し、または一方を他方の上に配置すること
ができる。もしも分離器の一方が他方の分離器上に配置
され、かつもしも一方の分離器のガス出口が上方に排出
すれば、他方（上側の分離器）がガスを下方に排出し、
それにより、ガス出口と接続される共通の充気室が設け
られることが好ましい。多数の実質的に同じ分離器を反
応器室の両側にグループをなして（例えば、組をなし
て）取り付けることができる。反応器室は第１横断面積
を有し、かつ分離器の各々はそのガススペースの第２横
断面積を有し、かつこれらの横断面積を実質的に等しく
することができる。
圧力容器を加圧する装置は該容器の内部を加圧するた
めに該容器の頂部に加圧された酸素を含むガスを導入す
る装置を備えることができ、加圧ガスの流れもまた流動
化ガスを反応器室にその底部において供給する装置を備
えている。その他の加圧機構も使用することができる。
複数個のオメガパネルを反応器室内にその全長に沿って
延びるように設けることができ、かつ分離器をオメガパ
ネルに平行に反応器室の長手方向の側に取り付けること
ができる。
めに該容器の頂部に加圧された酸素を含むガスを導入す
る装置を備えることができ、加圧ガスの流れもまた流動
化ガスを反応器室にその底部において供給する装置を備
えている。その他の加圧機構も使用することができる。
複数個のオメガパネルを反応器室内にその全長に沿って
延びるように設けることができ、かつ分離器をオメガパ
ネルに平行に反応器室の長手方向の側に取り付けること
ができる。
この反応器は、さらに、複数個のセラミック濾過装
置、例えば、圧力容器の内部の支持構造体に取り付けら
れ、かつ汚れたガスの入口と清浄なガスの出口と灰出口
とを有するキャンドルフィルタ、モノリシックフィル
タ、またはハネカムフィルタを備えることができ、汚れ
たガスの入口は分離器ガス出口と接続されている。明細
書および請求の範囲に使用されている「セラミック濾過
装置」なる用語は、慣用のセラミックキャンドルフィル
タ、モノリシックフィルタ、またはハネカムフィルタ、
または高温のガス、例えば、流動床反応器からの煙道ガ
スから粒子を濾過可能である将来開発される改良された
フィルタを意味する。セラミック濾過装置を収容するた
めに、いくつかの異なる装置を使用することができる。
一つの装置においては、分離器が反応器室の一辺に沿っ
て取り付けられ、反応器室の一つの側壁部と連結され、
かつガス出口が下方に導かれ、かつ支持構造体およびセ
ラミック濾過装置が反応器室の分離器と同じ側壁部に、
分離器の下方に取り付けられ、濾過装置のフィルタがほ
ぼ水平方向に延びている。
置、例えば、圧力容器の内部の支持構造体に取り付けら
れ、かつ汚れたガスの入口と清浄なガスの出口と灰出口
とを有するキャンドルフィルタ、モノリシックフィル
タ、またはハネカムフィルタを備えることができ、汚れ
たガスの入口は分離器ガス出口と接続されている。明細
書および請求の範囲に使用されている「セラミック濾過
装置」なる用語は、慣用のセラミックキャンドルフィル
タ、モノリシックフィルタ、またはハネカムフィルタ、
または高温のガス、例えば、流動床反応器からの煙道ガ
スから粒子を濾過可能である将来開発される改良された
フィルタを意味する。セラミック濾過装置を収容するた
めに、いくつかの異なる装置を使用することができる。
一つの装置においては、分離器が反応器室の一辺に沿っ
て取り付けられ、反応器室の一つの側壁部と連結され、
かつガス出口が下方に導かれ、かつ支持構造体およびセ
ラミック濾過装置が反応器室の分離器と同じ側壁部に、
分離器の下方に取り付けられ、濾過装置のフィルタがほ
ぼ水平方向に延びている。
別の一つの装置によれば、分離器が反応器室の一辺に
沿って取り付けられ、反応器室の一つの側壁部と連結さ
れ、ガス出口が上方に導かれ、かつ支持構造体およびセ
ラミック濾過装置が反応器室の天井の上方および分離器
の上方に取り付けられている。
沿って取り付けられ、反応器室の一つの側壁部と連結さ
れ、ガス出口が上方に導かれ、かつ支持構造体およびセ
ラミック濾過装置が反応器室の天井の上方および分離器
の上方に取り付けられている。
さらに別の一つの装置によれば、分離器が反応器室に
より規定された容積の内部に取り付けられ、ガス出口が
上方に導かれ、かつ支持構造体およびセラミック濾過装
置が反応器室の天井の上方および分離器の上方に取り付
けられている。別の態様として、キャンドルフィルタま
たはモノリシックフィルタを反応器室の第１辺に設けら
れた汚れたガスの入口に垂直に配置することができ、灰
出口を反応器室の反対側の第２辺に配置することがで
き、下向きに傾斜した床が第１辺から第２辺まで延びて
いる。この状態においては、キャンドルフィルタまたは
モノリシックフィルタを異なる長さに形成することがで
き、第１辺に隣接したフィルタを短くし、かつ第２辺に
隣接したフィルタを長く形成することができる。
より規定された容積の内部に取り付けられ、ガス出口が
上方に導かれ、かつ支持構造体およびセラミック濾過装
置が反応器室の天井の上方および分離器の上方に取り付
けられている。別の態様として、キャンドルフィルタま
たはモノリシックフィルタを反応器室の第１辺に設けら
れた汚れたガスの入口に垂直に配置することができ、灰
出口を反応器室の反対側の第２辺に配置することがで
き、下向きに傾斜した床が第１辺から第２辺まで延びて
いる。この状態においては、キャンドルフィルタまたは
モノリシックフィルタを異なる長さに形成することがで
き、第１辺に隣接したフィルタを短くし、かつ第２辺に
隣接したフィルタを長く形成することができる。
本発明の一つの目的は、圧力容器の内部に収容された
１個または複数個のサイクロン分離器を含むコンパクト
な加圧再循環流動床反応器にして、セラミック濾過装置
をも収容することができ、それによりフィルタ用の別個
の圧力容器を設ける必要をなくした流動床反応器を提供
することにある。本発明のこの目的およびその他の目的
は、本発明の詳細な説明と添付した請求の範囲とを調査
することにより明らかになろう。
１個または複数個のサイクロン分離器を含むコンパクト
な加圧再循環流動床反応器にして、セラミック濾過装置
をも収容することができ、それによりフィルタ用の別個
の圧力容器を設ける必要をなくした流動床反応器を提供
することにある。本発明のこの目的およびその他の目的
は、本発明の詳細な説明と添付した請求の範囲とを調査
することにより明らかになろう。
図面の簡単な説明 第１図は本発明による一実施例の加圧流動床反応器を
部分的に横断面で示しかつ部分的に立面図で示した縦断
面図、 第２図は第１図の反応器を２−２線に沿って裁った横
断面図、 第３図は反応器の僅かに異なる実施例のみを示した第
２図の横断面図と同様な図、 第４図は圧力容器それ自体を点線で示した第３図の反
応器を上面から見た斜視図、 第５図、第７図、第９図および第11図は本発明による
反応器のいくつかの異なる実施例を略図で示した側面
図、一方、第６図、第８図および第10図は第５図、第７
図および第９図のそれぞれの横断面略図、 第12図は遠心分離器からのガス出口を連結する異なる
装置を示した第11図の変型の詳細横断面図、 第13図は所定の圧力容器の直径に対する反応器室の横
断面積を最適化するための計算に使用するための反応器
室とサイクロン分離器と圧力容器との間の種々の寸法関
係を示す本発明による反応器の別の一実施例の断面図、 第14図はサイクロン分離器ガス出口と隣接した圧力容
器に取り付けられたガスフィルタ要素を示す本発明によ
る別の実施例の反応器の側面略図、 第15図はセラミックフィルタキャンドルまたはモノリ
スの形態の個々のフィルタ要素を示す第14図の反応器の
詳細図、 第16図は本発明による反応器のさらに別の一実施例の
みのための第14図の詳細図と同様な図、かつ 第17図は本発明による加圧循環流動床反応器の最終の
実施例の側面略図である。
部分的に横断面で示しかつ部分的に立面図で示した縦断
面図、 第２図は第１図の反応器を２−２線に沿って裁った横
断面図、 第３図は反応器の僅かに異なる実施例のみを示した第
２図の横断面図と同様な図、 第４図は圧力容器それ自体を点線で示した第３図の反
応器を上面から見た斜視図、 第５図、第７図、第９図および第11図は本発明による
反応器のいくつかの異なる実施例を略図で示した側面
図、一方、第６図、第８図および第10図は第５図、第７
図および第９図のそれぞれの横断面略図、 第12図は遠心分離器からのガス出口を連結する異なる
装置を示した第11図の変型の詳細横断面図、 第13図は所定の圧力容器の直径に対する反応器室の横
断面積を最適化するための計算に使用するための反応器
室とサイクロン分離器と圧力容器との間の種々の寸法関
係を示す本発明による反応器の別の一実施例の断面図、 第14図はサイクロン分離器ガス出口と隣接した圧力容
器に取り付けられたガスフィルタ要素を示す本発明によ
る別の実施例の反応器の側面略図、 第15図はセラミックフィルタキャンドルまたはモノリ
スの形態の個々のフィルタ要素を示す第14図の反応器の
詳細図、 第16図は本発明による反応器のさらに別の一実施例の
みのための第14図の詳細図と同様な図、かつ 第17図は本発明による加圧循環流動床反応器の最終の
実施例の側面略図である。
図面の詳細な説明 本発明による例示的な加圧循環流動床反応器の一実施
例を第１図および第２図に全般的に符号10で示してあ
る。反応器10は内部に反応室12ならびに１個またはそれ
以上の（第１図および第２図においては、例えば、２
個）の遠心分離器（サイクロン）13とを含む圧力容器11
を備えている。代表的には特殊鋼で製造された圧力容器
11は、横断面（第２図から理解されるように）において
円形であり、あつ２バールよりも高い過圧（例えば、約
８−16バール）に耐えることができる。容器11は頂部14
と底部15とを有している。
例を第１図および第２図に全般的に符号10で示してあ
る。反応器10は内部に反応室12ならびに１個またはそれ
以上の（第１図および第２図においては、例えば、２
個）の遠心分離器（サイクロン）13とを含む圧力容器11
を備えている。代表的には特殊鋼で製造された圧力容器
11は、横断面（第２図から理解されるように）において
円形であり、あつ２バールよりも高い過圧（例えば、約
８−16バール）に耐えることができる。容器11は頂部14
と底部15とを有している。
容器11を２バールよりも高い圧力（例えば、８−16バ
ール）に加圧するための装置が設けられている。容器11
が圧密であるから、該容器の全内容積が本質的に加圧ガ
ス16の圧力に達するので、加圧された酸素を含むガスを
容器11の頂部14における管路16（第１図参照）を通して
押し込むことにより加圧を行うことができる。もしもガ
ス16が酸素を含むガスであれば、反応器室12の内部に燃
焼ガスおよび／または流動化ガスを供給するために、ガ
ス16を反応器室12の中に上方に流すように使用してもよ
い。別の態様として、またはそれに加えて、反応器室12
内に流動床を維持するための流動化ガスを導入するため
に、導管17を室12の底部（第１図参照）に設けることが
できる。また、燃料を反応器室12の中に供給（第１図に
符号18で略図で示した）し、かつ反応器室12にその他の
材料、例えば、符号19で略図で示したような汚染物吸収
用吸着剤（石灰石）を送るための慣用の装置が設けられ
ている。この燃料は石炭、油、バイオマス、または代表
的には、固体の微粒の形態の炭素含有燃料または水素含
有燃料、または燃料を、例えば、水および吸着剤と混合
することにより製造されたスラリーとすることができ
る。また、第１図に符号20で略図で示したように、反応
器室12からの慣習的な灰の排出が行われる。
ール）に加圧するための装置が設けられている。容器11
が圧密であるから、該容器の全内容積が本質的に加圧ガ
ス16の圧力に達するので、加圧された酸素を含むガスを
容器11の頂部14における管路16（第１図参照）を通して
押し込むことにより加圧を行うことができる。もしもガ
ス16が酸素を含むガスであれば、反応器室12の内部に燃
焼ガスおよび／または流動化ガスを供給するために、ガ
ス16を反応器室12の中に上方に流すように使用してもよ
い。別の態様として、またはそれに加えて、反応器室12
内に流動床を維持するための流動化ガスを導入するため
に、導管17を室12の底部（第１図参照）に設けることが
できる。また、燃料を反応器室12の中に供給（第１図に
符号18で略図で示した）し、かつ反応器室12にその他の
材料、例えば、符号19で略図で示したような汚染物吸収
用吸着剤（石灰石）を送るための慣用の装置が設けられ
ている。この燃料は石炭、油、バイオマス、または代表
的には、固体の微粒の形態の炭素含有燃料または水素含
有燃料、または燃料を、例えば、水および吸着剤と混合
することにより製造されたスラリーとすることができ
る。また、第１図に符号20で略図で示したように、反応
器室12からの慣習的な灰の排出が行われる。
本発明による反応器10の一つまたは複数個の遠心分離
器13は、例えば、親特許出願に示されている通りであ
る。すなわち、各々の分離器13は明確に非円形の横断面
を有する渦室または内部ガススペース21を形成する明確
に非円筒形の壁部22を有する垂直の渦室21（第１図参
照）を有している。スペース21は、代表的には、１より
も大きい円形度を有し、好ましくは、1.1よりも大き
く、さらに好ましくは、1.15と等しいか、またはそれよ
りも大きい円形度を有している。好ましい構造は、第１
図および第２図に例示したように、室21のための四辺形
（例えば、正方形）横断面であり、分離器13は、主とし
て、実質的に平坦なパネルで構成されている。この構造
はよりコンパクトなスペースを提供するのみでなく、ま
た分離器13を慣用の円形の分離器よりも安価に構成する
ことが可能になる。
器13は、例えば、親特許出願に示されている通りであ
る。すなわち、各々の分離器13は明確に非円形の横断面
を有する渦室または内部ガススペース21を形成する明確
に非円筒形の壁部22を有する垂直の渦室21（第１図参
照）を有している。スペース21は、代表的には、１より
も大きい円形度を有し、好ましくは、1.1よりも大き
く、さらに好ましくは、1.15と等しいか、またはそれよ
りも大きい円形度を有している。好ましい構造は、第１
図および第２図に例示したように、室21のための四辺形
（例えば、正方形）横断面であり、分離器13は、主とし
て、実質的に平坦なパネルで構成されている。この構造
はよりコンパクトなスペースを提供するのみでなく、ま
た分離器13を慣用の円形の分離器よりも安価に構成する
ことが可能になる。
また、各々の分離器13はその内部スペース内に渦探知
器23を有し、かつ分離された固体粒子を分離器13から反
応器室12に再循環させるための戻しダクト24を有してい
る。ガス出口25が室21から渦探知器23と同軸をなすよう
に設けられ、第１図および第２図に例示した実施例にお
いては、ガス出口導管25が圧力容器11の頂部14を貫通し
た適切なシールを通して延びている。
器23を有し、かつ分離された固体粒子を分離器13から反
応器室12に再循環させるための戻しダクト24を有してい
る。ガス出口25が室21から渦探知器23と同軸をなすよう
に設けられ、第１図および第２図に例示した実施例にお
いては、ガス出口導管25が圧力容器11の頂部14を貫通し
た適切なシールを通して延びている。
慣行的に行われているように、反応器室12の内部の燃
焼からの熱を回収しかつ構成部分の長い寿命を維持する
ために、反応器10の構成部分のために種々の水冷パネル
を設けることができる。例えば、反応器室12の長手方向
寸法28（室12の幅寸法29に垂直）に平行な慣用の構造の
オメガパネル27を反応器室12からの熱を回収するために
設けることができる。また、慣用の水冷パネルを分離器
13と組み合わせて設けることができ、例えば、パネル22
は親特許出願に記載されているような水管で構成されて
いる。
焼からの熱を回収しかつ構成部分の長い寿命を維持する
ために、反応器10の構成部分のために種々の水冷パネル
を設けることができる。例えば、反応器室12の長手方向
寸法28（室12の幅寸法29に垂直）に平行な慣用の構造の
オメガパネル27を反応器室12からの熱を回収するために
設けることができる。また、慣用の水冷パネルを分離器
13と組み合わせて設けることができ、例えば、パネル22
は親特許出願に記載されているような水管で構成されて
いる。
第１図および第２図の実施例においては、二つのサイ
クロン分離器13が反応器室12の一つの長手方向の壁部28
上に並んで取り付けられている。これは一実施例にすぎ
ず、その他の多数の構造もまた実施可能である。例え
ば、第３図および第４図は本発明による別の反応器10′
を示し、反応器10′がサイクロン分離器の数を除いて、
反応器10と全く同じであり、それゆえに、第３図および
第４図の符号は第１図および第２図の符号と匹敵する構
成部分について全く同じである。
クロン分離器13が反応器室12の一つの長手方向の壁部28
上に並んで取り付けられている。これは一実施例にすぎ
ず、その他の多数の構造もまた実施可能である。例え
ば、第３図および第４図は本発明による別の反応器10′
を示し、反応器10′がサイクロン分離器の数を除いて、
反応器10と全く同じであり、それゆえに、第３図および
第４図の符号は第１図および第２図の符号と匹敵する構
成部分について全く同じである。
第５図ないし第12図はサイクロン分離器の異なる構成
を除いて第１図ないし第４図の実施例と同じ基本的な構
成部分を有する本発明のその他の実施例を例示してい
る。例えば、第５図は過圧に維持された圧力容器34の内
部に反応器室33を有する反応器32を示し、反応器32の上
側部分36が反応器32の主燃焼部分33よりも狭くなるよう
に、サイクロン35が反応器33の両側に配置され、上側部
分36が実際には高温の燃焼ガスを水平な矢印で示すよう
に反応器室33から離れてサイクロン35の中に導く装置の
一部分を備え、ガスの出口が垂直の矢印で示すように分
離器35の頂部に設けられている。各々の構造体35は単一
の長方形のサイクロン、または複数個の四辺形のサイク
ロンを備えている。
を除いて第１図ないし第４図の実施例と同じ基本的な構
成部分を有する本発明のその他の実施例を例示してい
る。例えば、第５図は過圧に維持された圧力容器34の内
部に反応器室33を有する反応器32を示し、反応器32の上
側部分36が反応器32の主燃焼部分33よりも狭くなるよう
に、サイクロン35が反応器33の両側に配置され、上側部
分36が実際には高温の燃焼ガスを水平な矢印で示すよう
に反応器室33から離れてサイクロン35の中に導く装置の
一部分を備え、ガスの出口が垂直の矢印で示すように分
離器35の頂部に設けられている。各々の構造体35は単一
の長方形のサイクロン、または複数個の四辺形のサイク
ロンを備えている。
第７図および第８図の実施例においては、反応器37は
両側にサイクロン39を有する反応器室38を有している。
しかしながら、これらのサイクロン39は第５図および第
６図のサイクロン35よりも僅かに異なる構造を有し、反
応器室38は全長を通じて一定の横断面積を有している。
構成部分38、39は圧力容器40の内部に構成されている。
第９図および第10図の実施例においては、反応器42が圧
力容器43を有し、圧力容器43内には、片側に単一のサイ
クロン45を有する反応器室44が配置されている。
両側にサイクロン39を有する反応器室38を有している。
しかしながら、これらのサイクロン39は第５図および第
６図のサイクロン35よりも僅かに異なる構造を有し、反
応器室38は全長を通じて一定の横断面積を有している。
構成部分38、39は圧力容器40の内部に構成されている。
第９図および第10図の実施例においては、反応器42が圧
力容器43を有し、圧力容器43内には、片側に単一のサイ
クロン45を有する反応器室44が配置されている。
第11図は内部に反応器室50を備え、かつ一方が他方の
上に設けられ、かつ各々がそれ自体の高温ガス入口52を
有する２個のサイクロン51を有する圧力容器49を備えて
いる反応器48を例示している。サイクロン51が垂直に積
み重ねられているので、その他の実施例のある実施例の
場合よりもより小さい容積のサイクロンを設けることが
できる。この実施例のガス出口は、両方共、それぞれの
サイクロン51から上方に延びている。
上に設けられ、かつ各々がそれ自体の高温ガス入口52を
有する２個のサイクロン51を有する圧力容器49を備えて
いる反応器48を例示している。サイクロン51が垂直に積
み重ねられているので、その他の実施例のある実施例の
場合よりもより小さい容積のサイクロンを設けることが
できる。この実施例のガス出口は、両方共、それぞれの
サイクロン51から上方に延びている。
第12図はこの場合には上側サイクロン51′が該サイク
ロンから下方に延びるガス出口53′を有しているのに対
して、下側サイクロン51からのガス出口53が上方に延び
ることを除いて、反応器48の類似の反応器48′の横断面
詳細図である。ガス出口53、53′は共通の充気室54と連
絡している。充気室54は圧力容器49の加圧された内部55
の残部から分離され、かつ圧力容器49と密封係合してい
る導管56を通過し、かつサイクロン51、51′からの高温
のガスを粒子フィルタ、またはその他の慣用の装置に導
く。
ロンから下方に延びるガス出口53′を有しているのに対
して、下側サイクロン51からのガス出口53が上方に延び
ることを除いて、反応器48の類似の反応器48′の横断面
詳細図である。ガス出口53、53′は共通の充気室54と連
絡している。充気室54は圧力容器49の加圧された内部55
の残部から分離され、かつ圧力容器49と密封係合してい
る導管56を通過し、かつサイクロン51、51′からの高温
のガスを粒子フィルタ、またはその他の慣用の装置に導
く。
第13図は特定の直径の圧力容器61用の反応器室の最適
化されたサイズを数学的に計算することができる方法を
例示する目的のための寸法指示を有する圧力容器60を略
図で例示している。圧力容器61は内径Ｄを有し、一方、
圧力室62は幅寸法Ｗと長さ寸法Ｌとを有している。複数
個のサイクロン分離器63が圧力室62の各々の側に設けら
れ、ｘ個の分離器63が設けられ、各々の分離器は辺の寸
法ｄを有する正方形の横断面を有するものとして示して
ある。
化されたサイズを数学的に計算することができる方法を
例示する目的のための寸法指示を有する圧力容器60を略
図で例示している。圧力容器61は内径Ｄを有し、一方、
圧力室62は幅寸法Ｗと長さ寸法Ｌとを有している。複数
個のサイクロン分離器63が圧力室62の各々の側に設けら
れ、ｘ個の分離器63が設けられ、各々の分離器は辺の寸
法ｄを有する正方形の横断面を有するものとして示して
ある。
第13図から明らかであるように、反応器室62の横断面
積はＬ×Ｗであり、一方、サイクロン63の渦室の面積は
ｘ（この場合には、８）×d2である。反応器室62の面積
が渦室63の面積と等しいことが望ましいので、次の方程
式が正確である。
積はＬ×Ｗであり、一方、サイクロン63の渦室の面積は
ｘ（この場合には、８）×d2である。反応器室62の面積
が渦室63の面積と等しいことが望ましいので、次の方程
式が正確である。
従って、ｘとＤの所望の値を代入することにより、反
応器室62の最大の面積を数学的に計算することができ
る。勿論、最大の反応器室の面積は必ずしも使用されな
い。しかしながら、その他の要素、例えば、圧力容器の
入口および出口、種々の付属品等の位置決めのためのよ
り経済的なかつ費用効率の良い解決方法が得られるの
で、反応器室62に対する最大サイズの計算が多くの場合
に価値がある。
応器室62の最大の面積を数学的に計算することができ
る。勿論、最大の反応器室の面積は必ずしも使用されな
い。しかしながら、その他の要素、例えば、圧力容器の
入口および出口、種々の付属品等の位置決めのためのよ
り経済的なかつ費用効率の良い解決方法が得られるの
で、反応器室62に対する最大サイズの計算が多くの場合
に価値がある。
本発明はまた、さらに特定すると、遠心分離器の出口
から排出されたガスを、例えば、米国特許第5,114,581
号および第4,793,292号明細書に示されたセラミックフ
ィルタ装置を使用することにより濾過するための別個の
圧力容器をなくす能力を提供する点で有利である。この
ような装置はフィルタ装置に必要なスペースを減らしか
つフィルタ装置を圧力容器の内部に直接に取り付けるこ
とを可能にするより大きいフィルタ面積／容積比を提供
し、本発明による圧力容器と四辺形のサイクロンとの特
定の組合わせがセラミックフィルタを反応器室およびサ
イクロンと同じ圧力容器の内部に取り付けることを可能
にするために十分な内部スペースを提供する。
から排出されたガスを、例えば、米国特許第5,114,581
号および第4,793,292号明細書に示されたセラミックフ
ィルタ装置を使用することにより濾過するための別個の
圧力容器をなくす能力を提供する点で有利である。この
ような装置はフィルタ装置に必要なスペースを減らしか
つフィルタ装置を圧力容器の内部に直接に取り付けるこ
とを可能にするより大きいフィルタ面積／容積比を提供
し、本発明による圧力容器と四辺形のサイクロンとの特
定の組合わせがセラミックフィルタを反応器室およびサ
イクロンと同じ圧力容器の内部に取り付けることを可能
にするために十分な内部スペースを提供する。
第14図および第15図は、セラミックフィルタ要素を含
む本発明による加圧循環流動床反応器の一実施例を略図
でかつ僅かにより詳細に示す。圧力容器66の内部には、
反応器室67と、該反応器室の一方の側または反対の側に
取り付けられた一つまたはそれ以上の四辺形横断面を有
するサイクロン68と、サイクロン68から延びる粒子再循
環導管69と、セラミックフィルタ装置71に通じるサイク
ロン68からのガス出口70が設けられている。セラミック
フィルタ装置71の個々のフィルタは第15図において符号
72で示してあり、かつその一方の側（導管70と連絡す
る）に汚れたガスの入口74を有し、かつ圧力容器66に沿
って延びる清浄なガス出口76と連絡しかつさらに別の処
理装置（例えば、反応器からの熱エネルギを回収するた
めのタービン）と連絡する清浄ガス室75をその反対側に
有する支持構造体73によりほぼ水平方向に取り付けられ
て延びる状態で示してある。例えば、フライアッシュま
たはその他の粒子のための灰出口77が汚れたガス室74の
底部に設けられている。灰出口77はフィルタ72を通過す
るガスから分離された粒子を処理するために設けられて
いる。粒子は、代表的には、フィルタ72を、例えば、米
国特許第5,242,472号明細書に示されている（この明細
書の図面には示さず）慣用の方法で逆流洗浄することに
より除去される。
む本発明による加圧循環流動床反応器の一実施例を略図
でかつ僅かにより詳細に示す。圧力容器66の内部には、
反応器室67と、該反応器室の一方の側または反対の側に
取り付けられた一つまたはそれ以上の四辺形横断面を有
するサイクロン68と、サイクロン68から延びる粒子再循
環導管69と、セラミックフィルタ装置71に通じるサイク
ロン68からのガス出口70が設けられている。セラミック
フィルタ装置71の個々のフィルタは第15図において符号
72で示してあり、かつその一方の側（導管70と連絡す
る）に汚れたガスの入口74を有し、かつ圧力容器66に沿
って延びる清浄なガス出口76と連絡しかつさらに別の処
理装置（例えば、反応器からの熱エネルギを回収するた
めのタービン）と連絡する清浄ガス室75をその反対側に
有する支持構造体73によりほぼ水平方向に取り付けられ
て延びる状態で示してある。例えば、フライアッシュま
たはその他の粒子のための灰出口77が汚れたガス室74の
底部に設けられている。灰出口77はフィルタ72を通過す
るガスから分離された粒子を処理するために設けられて
いる。粒子は、代表的には、フィルタ72を、例えば、米
国特許第5,242,472号明細書に示されている（この明細
書の図面には示さず）慣用の方法で逆流洗浄することに
より除去される。
第15図から理解されるように、加圧空気が圧力容器66
の頂部に符号78で示すように導入され、符号79で例示し
たように流動化空気が上方に流れるように反応器室67の
まわりを通過し、かつ処分すべき灰が反応器室67の底部
の導管81を通して除去される。本発明の教旨を利用し
て、容器66の内部に設けられた実質的に最適のサイズの
反応器により発生したガスのすべてを効果的に濾過する
ために反応器の圧力容器66の内部に十分なフィルタ面積
を設けることにより、高い費用効果が得られる。
の頂部に符号78で示すように導入され、符号79で例示し
たように流動化空気が上方に流れるように反応器室67の
まわりを通過し、かつ処分すべき灰が反応器室67の底部
の導管81を通して除去される。本発明の教旨を利用し
て、容器66の内部に設けられた実質的に最適のサイズの
反応器により発生したガスのすべてを効果的に濾過する
ために反応器の圧力容器66の内部に十分なフィルタ面積
を設けることにより、高い費用効果が得られる。
第16図は第14図および第15図の反応器の僅かに異なる
変型を例示している。この実施例においては、第14図お
よび第15図の実施例の構成部分に匹敵する構成部分はダ
ッシュを付した同じ符号により示してある。反応器65′
と反応器65との間の主な差異は、サイクロン68′からの
ガス出口70′が上向きであり、かつセラミックフィルタ
装置71′の個々のフィルタ72′が反応器室67′およびサ
イクロン68′の上方に取り付けられていることにある。
変型を例示している。この実施例においては、第14図お
よび第15図の実施例の構成部分に匹敵する構成部分はダ
ッシュを付した同じ符号により示してある。反応器65′
と反応器65との間の主な差異は、サイクロン68′からの
ガス出口70′が上向きであり、かつセラミックフィルタ
装置71′の個々のフィルタ72′が反応器室67′およびサ
イクロン68′の上方に取り付けられていることにある。
第17図はサイクロンおよびセラミックフィルタが異な
る位置に配置されている本発明による加圧循環流動床反
応器80の別の一実施例を例示している。
る位置に配置されている本発明による加圧循環流動床反
応器80の別の一実施例を例示している。
第17図は加圧容器82の内部に配置されるのみでなく、
また反応器室83それ自体により規定された容積の内部に
配置されたサイクロン81を略図で例示しており、反応器
室83の頂部付近の高温のガスが入口84からサイクロン81
の中に流入し、粒子が分離されたガスがガス出口85から
渦室の内部に流入し、一方、分離した粒子が導管86を通
って反応器室83の底部へ再循環せしめられる。サイクロ
ン81は全体を符号88で示した細長い（例えば、キャンド
ルまたはモノリシック）フィルタのための汚れたガス入
口である充気室87を形成する支持部材86に取り付けられ
ている。キャンドルフィルタまたはモノリシックフィル
タ88が傾斜した床89の上方に取り付けられ、かつ支持板
90により頂部が支持された状態で垂直に延びている。清
浄なガスの充気室91が汚れたガスの充気室87としてのフ
ィルタ88の反対側に設けられている。この実施例におい
ては、充気室87から入口94に最も近い細長いフィルタ93
が最も短く、かつフィルタは段々に長くなっており、最
も長いフィルタ95が反応器83の第１フィルタ93から反対
側に配置されているフィルタ88により分離された粒子の
ための灰放出導管96が反応器83の入口94の反対側に配置
されている。
また反応器室83それ自体により規定された容積の内部に
配置されたサイクロン81を略図で例示しており、反応器
室83の頂部付近の高温のガスが入口84からサイクロン81
の中に流入し、粒子が分離されたガスがガス出口85から
渦室の内部に流入し、一方、分離した粒子が導管86を通
って反応器室83の底部へ再循環せしめられる。サイクロ
ン81は全体を符号88で示した細長い（例えば、キャンド
ルまたはモノリシック）フィルタのための汚れたガス入
口である充気室87を形成する支持部材86に取り付けられ
ている。キャンドルフィルタまたはモノリシックフィル
タ88が傾斜した床89の上方に取り付けられ、かつ支持板
90により頂部が支持された状態で垂直に延びている。清
浄なガスの充気室91が汚れたガスの充気室87としてのフ
ィルタ88の反対側に設けられている。この実施例におい
ては、充気室87から入口94に最も近い細長いフィルタ93
が最も短く、かつフィルタは段々に長くなっており、最
も長いフィルタ95が反応器83の第１フィルタ93から反対
側に配置されているフィルタ88により分離された粒子の
ための灰放出導管96が反応器83の入口94の反対側に配置
されている。
フィルタ88を定期的に洗浄するための逆流洗浄パルス
装置を全般的に示してある。逆流洗浄パルスユニット92
は、符号97で示すように導入され、そして開口されたと
きにフィルタ88を逆流洗浄する加圧ガスを使用するパル
ス弁である。各々の弁92の一端部は容積98に対して開口
され、一方、他端部はフィルタ88の内部のために開かれ
る。フィルタ88を包囲する圧力と比較して弁92を包囲す
る容積98内のガス圧力は、逆流洗浄の目的のために充分
である。この装置は反応器80の殻体および外側加圧タン
クに貫通する圧縮ガス管路をなくしたので、極めて有利
である。
装置を全般的に示してある。逆流洗浄パルスユニット92
は、符号97で示すように導入され、そして開口されたと
きにフィルタ88を逆流洗浄する加圧ガスを使用するパル
ス弁である。各々の弁92の一端部は容積98に対して開口
され、一方、他端部はフィルタ88の内部のために開かれ
る。フィルタ88を包囲する圧力と比較して弁92を包囲す
る容積98内のガス圧力は、逆流洗浄の目的のために充分
である。この装置は反応器80の殻体および外側加圧タン
クに貫通する圧縮ガス管路をなくしたので、極めて有利
である。
本発明の好ましい一実施例によれば、加圧循環流動床
反応器は第13図に示すように一つまたはそれ以上の全般
的に同じ分離器を備え、かつ前記反応器室が第１横断面
積を有し、かつ前記の一つまたはそれ以上の分離器の各
々がそのガススペースの第２横断面積を有し、かつ好ま
しい実施例によれば、前記第１横断面積は前記第２横断
面積の合計と実質的に等しい。従って、前記圧力容器の
内径がＤであり、各々の分離器のガス室の各々の辺の長
さがｄであり、前記反応器室の長さがＬであり、かつそ
の幅がＷであれば、圧力容器の特定の直径Ｄに対する反
応器室の最適の面積は次の方程式を解くことにより決定
することができる。
反応器は第13図に示すように一つまたはそれ以上の全般
的に同じ分離器を備え、かつ前記反応器室が第１横断面
積を有し、かつ前記の一つまたはそれ以上の分離器の各
々がそのガススペースの第２横断面積を有し、かつ好ま
しい実施例によれば、前記第１横断面積は前記第２横断
面積の合計と実質的に等しい。従って、前記圧力容器の
内径がＤであり、各々の分離器のガス室の各々の辺の長
さがｄであり、前記反応器室の長さがＬであり、かつそ
の幅がＷであれば、圧力容器の特定の直径Ｄに対する反
応器室の最適の面積は次の方程式を解くことにより決定
することができる。
この反応器室をさらにコンパクトにするために、遠心
分離器および反応器室が複数個のガス密に組み立てられ
た管で製造された冷却される壁部を有する蒸気発生器の
役目をするときに、同じ蒸気発生回路と接続されること
が好ましい。
分離器および反応器室が複数個のガス密に組み立てられ
た管で製造された冷却される壁部を有する蒸気発生器の
役目をするときに、同じ蒸気発生回路と接続されること
が好ましい。
従って、本発明によれば、コンパクトでありかつ費用
効果の高い効率的な加圧循環流動床反応器が提供される
ことが理解されよう。本発明が現在最も実用的であると
考えられることと、その最も好ましい実施例をこの明細
書に示し、かつ記載したが、当業者には、多数の変型を
本発明の範囲内で実施することができ、本発明の範囲は
すべての同等の構造および装置を包含するように添付し
た請求の範囲の最も広い解釈を与えられるべきであるこ
とが明らかであろう。
効果の高い効率的な加圧循環流動床反応器が提供される
ことが理解されよう。本発明が現在最も実用的であると
考えられることと、その最も好ましい実施例をこの明細
書に示し、かつ記載したが、当業者には、多数の変型を
本発明の範囲内で実施することができ、本発明の範囲は
すべての同等の構造および装置を包含するように添付し
た請求の範囲の最も広い解釈を与えられるべきであるこ
とが明らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イサクソン，ユハニ フィンランド国 エフアイエヌ − 33720 タムペレ，カンスレリンカツ 14，タムペレーン テクノロギアケスカ ス ヘルミア (72)発明者 プロボル，スチーブン アメリカ合衆国 92186 カリフォルニ ア州サン ディエゴ，ピー．オー．ボッ クス 85480，アフルストロム ピロパ ワー コーポレーション 気付 (72)発明者 プルッキネン，テウボ アメリカ合衆国 92186 カリフォルニ ア州サン ディエゴ，ピー．オー．ボッ クス 85480，アフルストロム ピロパ ワー コーポレーション 気付 (56)参考文献 特開 平５−507548（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−60318（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01J 8/00 - 8/46 F23C 11/02
Claims (14)
- 【請求項１】加圧循環流動床反応器にして、 円形の横断面を有し、かつ1500.12mmHgよりも高い圧力
に耐えることができ、かつ頂部と底部とを有する圧力容
器と、 前記容器を1500.12mmHgよりも高い圧力に加圧するため
の装置と、 側壁部と天井とを含む前記圧力容器の内部に形成された
反応器室と、 流動化ガスを前記反応器室中に導入する装置と、 燃料を前記反応器室中に供給する装置と、 高温の燃焼ガスを前記反応器室から離れるように導くた
めの装置と、 前記圧力容器の内部に配置された第１遠心分離器とを備
え、前記第１遠心分離器は高温の燃焼ガスを前記反応器
室から離れるように導くための前記装置と接続された入
口と、前記第１遠心分離器からのガスを前記圧力容器外
に導くガス出口と、前記第１遠心分離器から分離された
固体粒子を前記反応器室に再循環させるための戻しダク
トとを有し、前記第１遠心分離器は内部のガススペース
を形成する明確に非円筒形の壁部を有する垂直の渦室を
備え、前記ガススペースが1.15よりも大きいか、または
それと等しい円形度をもった明確に非円筒形の横断面を
有する反応器において、 前記反応器がさらに前記圧力容器の内部に取り付けられ
た第２遠心分離器を備え、前記第２遠心分離器が高温の
燃焼ガスを前記反応室から離れるように導くための前記
装置と接続された入口と、前記第２遠心分離器からのガ
スを前記圧力容器外に導くガス出口と、前記第２遠心分
離器から分離された固体粒子を前記反応器室に再循環さ
せるための戻しダクトとを有し、前記第２遠心分離器が
さらに内部のガススペースを形成する明確に非円筒形の
壁部を有する垂直の渦室を備え、前記ガススペースが1.
15よりも大きいか、またはそれと等しい円形度を有する
明確に非円形の横断面を有し、または、 前記圧力容器の内部の支持構造体内に取り付けられ、か
つ汚れたガスの入口と、清浄なガスの出口と、灰出口と
を有する複数個の個々のフィルタを含むセラミック濾過
装置を備え、前記の汚れたガスの入口が第１遠心分離器
のガス出口と接続され、 かつ前記第１遠心分離器および前記第２遠心分離器また
は前記セラミック濾過装置が前記反応器室の同じ側に一
方が他方の上に配置されていることを特徴とする加圧循
環流動床反応器。 - 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の加圧循環流動床
反応器にして、前記反応器が第１遠心分離器と、第２遠
心分離器とを備え、前記第１遠心分離器と第２遠心分離
器とが実質的に同じである加圧循環流動床反応器。 - 【請求項３】請求の範囲第２項に記載の加圧循環流動床
反応器にして、 前記第１遠心分離器のガス出口が下方に排出し、 前記第２遠心分離器のガス出口が上方に排出し、 かつ 遠心分離器が該分離器からの前記ガス出口と接続された
共通の充気室を有している加圧循環流動床反応器。 - 【請求項４】請求の範囲第１項に記載の加圧循環流動床
反応器にして、前記反応器が一方が他方の上に配置され
た第１分離器と、セラミックフィルタ装置とを備え、 前記第１分離器が前記反応器室の一辺に沿って取り付け
られ、反応器室の一つの側壁部と連結され、前記第１分
離器のガス出口が下方に導かれ、かつモノリシックフィ
ルタまたはハネカムフィルタを含む前記セラミックフィ
ルタ装置が前記第１分離器の下方に取り付けられている
加圧循環流動床反応器。 - 【請求項５】請求の範囲第１項に記載の加圧循環流動床
反応器にして、前記反応器が一方が他方の上に配置され
た第１分離器と、セラミックフィルタ装置とを備え、 前記第１分離器が前記反応器室の一辺に沿って取り付け
られ、反応器室の一つの側壁部と連結され、前記第１分
離器のガス出口が上方に導かれ、かつ前記セラミックフ
ィルタ装置が前記第１分離器の上方に取り付けられてい
る加圧循環流動床反応器。 - 【請求項６】請求の範囲第５項に記載の加圧循環流動床
反応器にして、モノシリックフィルタ要素またはハネカ
ムフィルタ要素を含む前記セラミックフィルタ装置が前
記反応器室の天井の上方に取り付けられている加圧循環
流動床反応器。 - 【請求項７】請求の範囲第１項に記載の加圧循環流動床
反応器にして、前記反応器が一方が他方の上に配置され
た第１分離器と、セラミックフィルタ装置とを備え、 前記第１分離器が前記反応器室により規定された容積の
内部に取り付けられ、かつ前記第１分離器のガス出口が
上方に導かれ、かつ 前記支持構造体および前記フランジが前記反応器室の天
井の上方および前記分離器の上方に取り付けられている
加圧循環流動床反応器。 - 【請求項８】請求の範囲第７項に記載の加圧循環流動床
反応器にして、 前記フィルタが細長くかつ前記の天井の上方に垂直に配
置され、かつ セラミックフィルタ装置の前記の汚れたガスの入口が反
応器室の第１の側に配置され、かつ セラミックフィルタ装置の前記灰出口が前記反応器室の
反対側の第２の側に配置されている加圧循環流動床反応
器。 - 【請求項９】請求の範囲第８項に記載の加圧循環流動床
反応器にして、 前記セラミックフィルタ装置がさらに前記第１の側から
前記第２の側まで延びる下方に傾斜した床を備え、かつ 前記の細長いフィルタが異なる長さを有し、前記の第１
の側と隣接したフィルタが短く、かつ前記の第２の側と
隣接したフィルタが長く形成されている加圧循環流動床
反応器。 - 【請求項１０】請求の範囲第１項に記載の加圧循環流動
床反応器にして、前記圧力容器を加圧するための前記装
置が前記容器を加圧するために加圧された酸素を含むガ
スを前記容器の頂部に導入する装置を備え、前記の加圧
ガスの流れが反応器室の底部において流動化ガスを前記
反応器室に供給する装置をも備えている加圧循環流動床
反応器。 - 【請求項１１】加圧循環流動床反応器にして、 横断面が円形であり、かつ1500.12mmHgよりも高い圧力
に耐えることができ、かつ頂部と底部とを有する圧力容
器と、 前記容器を1500.12mmHgよりも高い圧力に加圧する装置
と、 側壁部と天井とを含む前記圧力容器の内部に形成された
反応器室と、 流動化ガスを前記反応器室中に導入する装置と、 燃料を前記反応器室中に供給する装置と、 高温の燃焼ガスを前記反応器室から離れるように導くた
めの装置と、 前記圧力容器の内部に配置された第１遠心分離器とを備
え、前記第１遠心分離器は高温の燃焼ガスを前記反応器
室から離れるように導くための前記装置と接続された入
口と、前記第１分離器からのガスを前記圧力容器外に導
くガス出口と、前記第１遠心分離器から分離された固体
粒子を前記反応器室に再循環させるための戻しダクトと
を有し、前記第１遠心分離器がさらに内部のガススペー
スを形成する明確に円筒形でない壁部を有する垂直の渦
室を備え、前記ガススペースが1.15よりも大きいか、ま
たはそれと等しい円形度を有する明確に非円形の横断面
を有する反応器において、 前記反応器がさらに前記圧力容器の内部に取り付けられ
た１個またはそれ以上のほぼ同じ遠心分離器を備え、前
記の同じ遠心分離器が高温の燃焼ガスを前記反応器室か
ら離れるように導くための前記装置と接続された入口
と、前記の同じ分離器からのガスを前記圧力容器外に導
くガス出口と、前記の同じ分離器から分離された固体粒
子を前記反応器室に再循環させるための戻しダクトとを
有し、前記の同じ分離器がさらに内部のガススペースを
形成する明確に円筒形でない壁部を有する垂直の渦室を
備え、前記ガススペースが1.15よりも大きいか、または
それと等しい円形度を有する明確に非円形の横断面を有
し、 前記反応器室が第１横断面積を有し、 前記の同じ分離器の各々がそのガススペースの第２横断
面積を有し、かつ 前記第１横断面積が前記第２横断面積の合計と実質的に
等しい加圧循環流動床反応器。 - 【請求項１２】請求の範囲第11項に記載の加圧循環流動
床反応器にして、 Ｄが前記圧力容器の直径であり、ｄが各々の分離器のガ
ス室の各々の辺の長さであり、かつＬおよびＷが前記反
応器室の長さおよび幅であれば、 圧力容器の特定の直径Ｄに対する反応器室の最適化され
た面積が次の方程式を解くことにより決定される加圧循
環流動床反応器。 - 【請求項１３】請求の範囲第11項に記載の加圧循環流動
床反応器にして、 Ｄが前記圧力容器の内径であり、ｄが各々の分離器のガ
ス室の各々の辺の長さであり、ＬおよびＷが前記反応器
室の長さおよび幅であり、かつｘが分離器の数であれ
ば、 圧力容器の特定の直径Ｄに対する反応器室の最適化され
た面積が次の方程式を解くことにより決定される加圧循
環流動床反応器。 - 【請求項１４】請求の範囲第11項に記載の加圧循環流動
床反応器にして、 前記反応器室が長さと幅とを有し、 前記反応器がさらに前記反応器室内に設けられ、かつ反
応器室の全長に沿って延びる複数個のオメガパネルを備
え、かつ 前記の同じ分離器が前記オメガパネルに平行な前記反応
器室の長手方向の側壁部に沿って前記反応器室の幅の両
側に取り付けられている加圧循環流動床反応器。
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