JP2807218B2 - 熱交換装置およびその運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、珪石、石灰石およ
び鉄粉などの粉粒材料を熱媒体とし、この熱媒体を、焼
成炉などからのダストを含む高温の排ガスが供給される
一方の流動層熱交換機と、常温の空気などである低温の
被加熱ガスが供給される他方の流動層熱交換機との間で
循環させて、前記ダストを含む高温の排ガスの顕熱を低
温の被加熱ガスによって回収する熱交換装置およびその
運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、典型的な従来技術の熱交換装
置１を示す簡略化した断面図であり、この従来技術はた
とえば特開昭５４−１３９１６０号公報に示されてい
る。熱交換装置１は、高温の排ガスを流動用気体として
用いる第１流動層熱交換器４と、低温の被加熱ガスを流
動用気体として用いる第２流動層熱交換器５とを有し、
これらの２塔の流動層熱交換器４，５間で熱媒体を循環
させて、高温の排ガスから熱回収して低温の被加熱ガス
を加熱する。前記高温の排ガスは、たとえばロータリキ
ルンなどの焼成炉から排出されるダストを含む約１００
０℃の排ガスであり、また前記低温の被加熱ガスは常温
の空気である。

【０００３】各流動層熱交換器４，５には、複数の分散
板６ａ〜６ｄ；６ｅ〜６ｈがそれぞれ設けられ、各分散
板６ａ〜６ｄ；６ｅ〜６ｈ上には、各分散板との間に熱
媒体が通過することができる隙間をあけて、各分散板６
ａ〜６ｄ；６ｅ〜６ｈ毎に複数の隔壁７がそれぞれ設け
られ、熱媒体は各分散板６ａ〜６ｄ；６ｅ〜６ｈ上を水
平方向に移動することができる。各分散板６ａ〜６ｄ；
６ｅ〜６ｈの各端部には、交互に位置を違えて溢流管９
ａ〜９ｄ；９ｅ〜９ｈが設けられ、これらの溢流管９ａ
〜９ｄ；９ｅ〜９ｈによって、各分散板６ａ〜６ｄ；６
ｅ〜６ｈ上の熱媒体は上段から下段へ移動することがで
きる。

【０００４】第１流動層熱交換器４の上部には、排ガス
排出口１０と熱媒体供給口１１とが設けられ、その下部
には排ガス供給口１２と熱媒体排出口１３とが設けられ
る。第２流動層熱交換器５の上部には、被加熱ガス排出
口１４と熱媒体供給口１５とが設けられ、その下部に
は、被加熱ガス供給口１６と熱媒体排出口１７とが設け
られる。第１流動層熱交換器４の熱媒体排出口１３から
排出される熱媒体は、第１熱媒体輸送路１８によって、
第２流動層熱交換器５の熱媒体供給口１５へ供給され、
第２流動層熱交換器５の熱媒体排出口１７から排出され
る熱媒体は、第２熱媒体輸送路１９によって、第１流動
層熱交換器４の熱媒体供給口１１へ供給される。第１お
よび第２熱媒体輸送路１８，１９は、バケットコンベア
または空気輸送管などによって実現される。

【０００５】第２熱媒体輸送管１９によって第２流動層
熱交換器５の熱媒体排出口１７から第１流動層熱交換器
４の熱媒体供給口１１へ供給された熱媒体は、排ガス供
給口１２から供給される高温の排ガスによって流動化さ
れ、矢符Ａ１〜Ａ９で示されるように、熱媒体供給口１
１、分散板６ａ、溢流管９ａ、分散板６ｂ、溢流管９
ｂ、分散板６ｃ、溢流管９ｃ、分散板６ｄ、および溢流
管９ｄを経て蓄熱し、熱媒体排出口１３へ導かれる。ま
た最下段の分散板６ｄから最上段の分散板６ａを通過し
て顕熱が回収された排ガスは、排ガス排出口１０から排
出される。

【０００６】上述のようにして第１熱媒体輸送路１８に
よって第１流動層熱交換器４の熱媒体排出口１３から第
２流動層熱交換器５の熱媒体供給口１５へ供給された高
温の熱媒体は、被加熱ガス供給口１６から供給される低
温の被加熱ガスによって流動化され、矢符Ｂ１〜Ｂ９で
示されるように、熱媒体供給口１５、分散板６ｅ、溢流
管９ｅ、分散板６ｆ、溢流管９ｆ、分散板６ｇ、溢流管
９ｇ、分散板６ｈ、および溢流管９ｈを経て顕熱が回収
され、熱媒体排出口１７へ導かれて、前記第２熱媒体輸
送路１９によって再び第１流動層熱交換器４の熱媒体供
給口１１へ供給される。

【０００７】このようにして熱媒体は、一連の循環を繰
り返しながら第１流動層熱交換器４内で高温の排ガスか
ら顕熱を回収し、第２流動層熱交換器５へ導かれて低温
の被加熱ガスを加熱する。第２流動層熱交換器５におい
て、最下段の分散板６ｈから最上段の分散板６ｅを通過
して加熱された被加熱ガスは、被加熱ガス排出口１４か
ら排出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
では、各溢流管９ａ〜９ｈを通過する熱媒体の流量を制
御するための手段が設けられていない。各溢流管９ａ〜
９ｈのうちたとえば第１流動層熱交換器４の最上段に設
けられる溢流管９ａについて説明すると、図１７に拡大
して示すように、本来、溢流管９ａ内に流動状態に応じ
た適度の高さの熱媒体の滞留層２１を形成し、溢流管９
ａの上開口部２２からの熱媒体の流入量と、溢流管９ａ
の下開口部２３からの熱媒体の流出量とが均衡する必要
があるが、実際には、流入量および流出量の量的および
時間的変動が異なるために、流出量が流入量よりも大き
くなる場合が生じ、溢流管９ａ内の滞留層２１を形成す
る熱媒体の総重量が、均衡状態であった前記適度の高さ
の滞留層２１を形成する熱媒体の総重量よりも減少し
て、溢流管９ａ内の圧力損失が小さくなり、排ガスが溢
流管９ａ内を高速で上昇するいわゆるショートパスが生
じる。

【０００９】このように溢流管９ａによってガスがショ
ートパスすると、溢流管９ａ内に上開口部２２から熱媒
体が流入できなくなり、また、上段の流動層の分散板６
ａを通過するガス流量が減少するので、分散板６ａ上の
ガス空塔速度が低下し、流動層の安定性が低下し、被加
熱ガスの温度および流量が安定せず、さらには流動化停
止に至る場合が生じるという問題がある。また排ガス供
給口１２から第１流動層熱交換器４内に供給される排ガ
スがダストを含有しているので、そのダストは熱媒体と
ともに第１熱媒体輸送路１８によって第２流動層熱交換
器５内へ供給されてしまい、したがって第２流動層熱交
換器５の被加熱ガス排出口１４から排出される高温の被
加熱ガス中に前記ダストが混入してしまうという問題が
ある。

【００１０】したがって本発明の目的は、ダストを含む
排ガスから熱回収して、温度および流量が安定し、かつ
ダストを含まない清浄な高温のガスを得ることができる
ようにした熱交換装置およびその運転方法を提供するこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、分散板上の熱媒体を第１ガスによって流動化して、
熱媒体の気密排出手段を介して接続される複数段の流動
層を形成する第１流動層熱交換器と、分散板上の熱媒体
を第２ガスによって流動化して、熱媒体の気密排出手段
を介して接続される複数段の流動層を形成する第２流動
層熱交換器とを含み、第１流動層熱交換器の最下段の流
動層と、第２流動層熱交換器の最上段の流動層とが、熱
媒体の気密排出手段によって接続され、第２流動層熱交
換器の最下段の流動層と、第１流動層熱交換器の最上段
の流動層とが熱媒体の気密排出手段を介して接続されて
熱媒体の循環経路が形成され、前記気密排出手段のいず
れか１つの熱媒体の流量は、予め定める値に設定され、
残余の全ての各気密排出手段が排出する熱媒体の流動層
の圧力損失をそれぞれ検出する圧力損失検出手段と、圧
力損失検出手段の出力に応答し、検出された圧力損失が
予め定める値になるように、その検出された圧力損失を
有する流動層からの熱媒体を排出する気密排出手段の流
量を制御する手段とを含むことを特徴とする熱交換装置
である。本発明に従えば、第１流動層熱交換器は、第１
ガスによって分散板上の熱媒体を流動化して、複数段の
流動層を形成し、各流動層は気密排出手段を介して順次
的に接続され、熱媒体は各流動層間を上段から下段へ移
動することができる。また第２流動層熱交換器は、第２
ガスによって分散板上の熱媒体を流動化して、複数段の
流動層を形成し、各流動層は気密排出手段を介して接続
され、熱媒体は各流動層間を上段から下段へ移動するこ
とができる。このような第１流動層熱交換器の最下段の
流動層と第２流動層熱交換器の最上段の流動層とは、気
密排出手段によって接続されるとともに、第２流動層熱
交換器の最下段の流動層と第１流動層熱交換器の最上段
の流動層とは、気密排出手段によって接続される。第１
流動層熱交換器内で最下段の流動層を形成する熱媒体
は、気密排出手段を介して第２流動層熱交換器の最上段
の流動層に導かれ、この第２流動層熱交換器の最上段の
流動層を形成する熱媒体は、気密排出手段を介して最下
段の流動層に導かれる。さらに第２流動層熱交換器の最
下段の流動層を形成する熱媒体は、気密排出手段を介し
て第１流動層熱交換器の最上段の流動層に導かれ、この
第１流動層熱交換器の最上段で流動層を形成する熱媒体
は、気密排出手段を介して最下段の流動層に導かれ、こ
のようにして第１および第２流動層熱交換器間で熱媒体
の循環経路が形成される。前記複数の気密排出手段のう
ちいずれか１つは、熱媒体の流量が予め定める値に設定
される。また残余の全ての気密排出手段が排出する熱媒
体の流動層の圧力損失は、圧力損失検出手段によってそ
れぞれ検出される。ここに、流動層の圧力損失とは、流
動層だけによる圧力損失と、その流動層が形成される分
散板による圧力損失をも含むものとのいずれであっても
よい。この残余の全ての気密排出手段は、流量制御手段
によって熱媒体の排出流量が制御される。このような制
御は、前記圧力損失検出手段の出力に基づいて、検出さ
れた圧力損失が予め定める値になるように、各気密排出
手段から排出される熱媒体の流量を増加させ、または減
少させて、各流動層による圧力損失が前記予め定める値
に保たれるように制御を行う。前記第１ガスは、たとえ
ば焼成炉などから排出されるダストを含む高温の排ガス
であり、また第２ガスは常温の空気が用いられてもよ
い。このような第２ガスは、被加熱ガスであって、前記
第１ガスから熱回収して加熱されるべきガスである。し
たがって、第１流動層熱交換器内では、第１ガスから顕
熱が熱媒体に回収され、この熱媒体は最上段の流動層か
ら最下段の流動層に移動して第２流動層熱交換器の最上
段の流動層に導かれ、さらにこの最上段の流動層の熱媒
体は最下段の流動層に導かれる。この第２流動層熱交換
器内では、各流動層によって熱媒体の顕熱が第２ガスに
よって回収され、第２ガスが加熱される。このような第
１および第２流動層熱交換器間には、気密排出手段が介
在されるので、第１流動層熱交換器からダストを含む第
１ガスが第２流動層熱交換器に導かれることが防がれ、
第２流動層熱交換器内の第２ガスにダストが混入しな
い。このようにしてダストを含む排ガスから熱回収して
清浄な高温のガスを得ることができる。しかも各流動層
の圧力損失が圧力損失検出手段によってそれぞれ検出さ
れ、この検出された圧力損失に基づいて、流量制御手段
は各気密排出手段の流量を制御するように構成されるの
で、各流動層の層厚を一定に保ち、第１ガスから熱回収
した熱媒体によって加熱される第２ガスの温度および流
量を安定させることができる。

【００１２】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
本発明の構成に加えて、熱媒体の循環経路の途中には、
熱媒体の貯留部と、その貯留部からの熱媒体を供給／遮
断する開閉弁とを有する熱媒体供給源と、熱媒体供給源
に並行に設けられ、もう１つの開閉弁が介在される側路
とが、介在されることを特徴とする。本発明に従えば、
熱媒体の循環経路の途中には、熱媒体供給源と側路とが
介在される。前記熱媒体供給源は、一定量の熱媒体が貯
留される貯留部と、この貯留部から前記循環経路に熱媒
体を供給し、または遮断する開閉弁とを有する。前記側
路にももう１つの開閉弁が介在されており、たとえば運
転開始時などのように、第１および第２流動層熱交換器
内に熱媒体が存在しない状態から熱媒体を供給するとき
には、熱媒体供給源の開閉弁を開いて貯留部から熱媒体
を供給し、第１および第２流動層熱交換器の各流動層に
よる圧力損失が予め定める値になるまで、熱媒体を供給
することができる。また運転中に熱媒体の消耗などによ
って熱媒体を補給するときには、熱媒体供給源の開閉弁
を開き、貯留部から熱媒体を徐々に補給することができ
る。このようにして各流動層の圧力損失が予め定める値
に達し、連続運転する場合には、側路から循環経路内に
熱媒体を供給し、また運転中に循環経路内の熱媒体が少
なくなったときには、熱媒体供給源から第１ガスを放散
または漏洩させずに熱媒体を補給することができるの
で、供給量の相違によって熱媒体供給源と側路とを使い
分けて効率よく熱媒体を供給し、または補給することが
できる。また、運転停止時には側路の開閉弁を閉じて、
貯留部に熱媒体を貯留するように貯留部下の開閉弁を閉
じて、各流動層の熱媒体を排出し、貯留部に貯留するよ
うにすることができる。

【００１３】請求項３記載の本発明は、請求項１または
２記載の構成に加えて、第１および第２ガスのいずれか
一方が含塵ガスであり、この含塵ガスが用いられる第１
および第２のいずれか一方の流動層熱交換器の最下段の
流動層から第１および第２のいずれか他方の流動層熱交
換器に気密排出手段を介して排出される熱媒体の流路に
は、その流路の上端部寄りに、その流路内の流速が前記
最下段の流動層の空塔速度ｕｂを超える速度となるよう
に圧縮ガスを吐出する圧縮ガス供給手段が設けられるこ
とを特徴とする。本発明に従えば、含塵ガスが用いられ
る第１および第２流動層熱交換器のいずれか一方の最下
段の流動層から、第１および第２流動層熱交換器のいず
れか他方に気密排出手段を介して排出される熱媒体の流
路の上端部寄りには、圧縮ガス供給手段が設けられる。
この圧縮ガス供給手段は、前記流路の流速が、前記熱媒
体が排出される第１および第２流動層熱交換器のいずれ
か一方の最下段の流動層の空塔速度ｕｂを超える速度と
なるように圧縮ガスを吐出し、これによって前記一方の
流動層熱交換器から流路を介して前記他方の流動層熱交
換器にダストが熱媒体とともに輸送されることが防がれ
る。第１および第２ガスのいずれか一方に含塵ガスが用
いられるとき、第１および第２ガスのいずれか他方はた
とえば空気が用いられる。先ず第１ガスとして含塵ガス
を用いる場合には、第１流動層熱交換器内の分散板上
で、この含塵ガスによって熱媒体が流動化され、含塵ガ
スによって加熱される。このようにして加熱された熱媒
体は、前述したように気密排出手段を介して第２流動層
熱交換器に導かれる。この第２流動層熱交換器には、第
２ガスである空気が供給され、第２流動層熱交換器内の
分散板上で熱媒体が前記空気によって流動化され、熱媒
体の顕熱を空気によって回収することができる。このよ
うに第１流動層熱交換器には第１ガスとして含塵ガスを
供給し、また第２流動層熱交換器には第２ガスとして空
気を供給したとき、熱媒体は第１および第２流動層熱交
換器間を循環して含塵ガスから顕熱を回収し、第２ガス
である空気を加熱することができる。したがって第２ガ
スは第１ガスと直接に接触せず、熱媒体によって加熱さ
れるので、第２流動層熱交換器から排出される第２ガス
にはダストが含まれず、清浄な高温のガスを得ることが
できる。また第１ガスとして清浄な空気を用い、第２ガ
スとして含塵ガスを用いる場合も、第１および第２流動
層熱交換器間を熱媒体を循環させて、第２流動層熱交換
器によって第２ガスである含塵ガスから顕熱を回収して
加熱された熱媒体が第１流動層熱交換器に導かれ、第１
ガスである清浄な空気を熱交換して加熱し、ダストを含
まない高温で清浄なガスを得ることができる。

【００１４】請求項４記載の本発明は、請求項３記載の
発明の構成において、圧縮ガス供給手段による圧縮ガス
の吐出速度は、熱媒体の流路内の流速が流動層の空塔速
度ｕｂの１．２〜３．０倍に選ばれることを特徴とす
る。本発明に従えば、前記圧縮ガスの吐出速度が空塔速
度ｕｂの１．２〜３．０倍に選ばれる。このような圧縮
ガスの吐出速度が空塔速度ｕｂの１．２倍以下なら、ダ
ストを完全に除去することができず、含塵ガスから熱媒
体を介して昇温された清浄なガス中にダストが混入して
しまう。また圧縮ガスの吐出速度が空塔速度ｕｂの３．
０倍以上であれば、その圧縮ガスがショートパスしてし
まい、熱媒体の安定した排出が困難となる。そのため、
圧縮ガスの吐出速度が空塔速度ｕｂの１．２〜３．０倍
に選び、清浄な空気へのダストの混入を確実に防ぐこと
ができる。

【００１５】請求項５記載の本発明は、請求項１〜４の
いずれかに記載の発明において、第１および第２流動層
熱交換器は、複数段の流動層をそれぞれ有し、各流動層
は、その断面積が最小流動化速度ｕｍｆ以上となるよう
に、第１および第２ガスの温度が熱媒体との熱交換によ
って低くなるにつれて小さく形成されることを特徴とす
る。本発明に従えば、第１および第２流動層熱交換器の
各流動層は、第１および第２ガスが最小流動化速度ｕｍ
ｆ以上となるようにして、第１および第２ガスの温度が
低くなるにつれて小さく形成される。このような構成に
よって、第１および第２流動層熱交換器の各分散板上
で、熱媒体を確実に流動化させて、第１および第２ガス
と充分に熱交換させることができる。第１および第２ガ
スの低い温度の流動層の断面積を第１および第２ガスの
高い温度の流動層の断面積より小さくし、これによって
装置を小形化することができる。また、第１および第２
ガスの供給量を第１および第２ガスの温度に応じて大き
く変化させずに安定した流動層を形成し、充分に熱交換
を行わせることができる。

【００１６】請求項６記載の本発明は、請求項５記載の
発明の構成において、第１ガスの温度は、第２ガスの温
度を超える値であり、第１および第２流動層熱交換器
は、複数段の流動層をそれぞれ有し、第１流動層熱交換
器の流動層の断面積は、上段が下段よりも小さく形成さ
れ、第２流動層熱交換器の流動層の断面積は、下段が上
段よりも小さく形成されることを特徴とする。本発明に
従えば、第１流動層熱交換器の上段の流動層の断面積は
下段の流動層の断面積よりも小さく選ばれるので、下段
の流動層で熱交換してガス温度が低下した上段流動層に
おいても、適切な空塔速度にして、安定した流動層を形
成することができる。このような第１流動層熱交換器に
供給される第１ガスは、たとえば焼成炉から排出される
ダストを含む高温の排ガスであり、このような高温の第
１ガスは先ず下段の流動層を形成して熱媒体を加熱し、
この下段の流動層に供給される熱媒体は上段の流動層に
おいて、前記下段の流動層で熱交換して温度が低下した
第１ガスと熱交換する。したがって上段の流動層を形成
する予熱後の熱媒体が下段の流動層に供給され、この下
段における熱媒体は、高温の第１ガスとの熱交換によっ
てさらに温度が上昇し、高温の熱媒体が第２流動層熱交
換器の上段の流動層に導かれる。この第２流動層熱交換
器では、上段の流動層の断面積が下段の流動層の断面積
よりも大きく、したがって流動層の温度に対応した適切
な空塔速度に選ぶことができるので、それぞれ安定した
流動層を形成することができる。第２流動層熱交換器に
供給される第２ガスは、たとえば常温の空気であり、こ
のような温度の低い第２ガスによって下段の流動層で熱
交換し、予熱された第２ガスは第１流動層熱交換器の下
段の流動層から導かれる前記高温の熱媒体と熱交換して
昇温される。したがって上段の流動層で熱交換した高温
のダストを含まない第２ガスを得ることができる。

【００１７】請求項７記載の本発明は、請求項１〜６の
いずれかに記載の発明に加えて、第１ガスの顕熱を第２
ガスによって回収する熱交換装置であって、第１流動層
熱交換器からの熱交換後の第１ガスの温度を検出する第
１ガス温度検出手段と、第１ガス温度検出手段の出力に
応答し、予め設定された温度になるように、検出される
第１ガスの温度が高くなるにつれて、前記１つの気密排
出手段による熱媒体の流量を大きく制御するもう１つの
制御手段とを含むことを特徴とする。本発明に従えば、
第１流動層熱交換器からの第１ガスの温度を検出する第
１ガス温度検出器とを、第１ガス温度検出器によって検
出される第１ガスの温度が高くなるにつれて前記各気密
排出手段のいずれか１つによる熱媒体の流量を大きく制
御する制御手段とが設けられる。このような制御手段に
よって、１つの気密排出手段による熱媒体の流量が大き
くなると、この気密排出手段によって排出された熱媒体
が供給される流動層の圧力損失が大きくなるので、その
流動層に対応して設けられる制御手段によって圧力損失
検出手段の出力に応答して、予め定められた圧力損失と
なるように、気密排出手段の流量が大きくなるように制
御される。このようにして各流動層の圧力損失が大きく
なると、順次的に気密排出手段の流量が大きく設定さ
れ、熱媒体の循環量が増加する。したがって第１流動層
熱交換器に導入される第１ガスの温度が高くなったと
き、熱媒体の循環量を増加して第１流動層熱交換器の熱
回収を増加させて第１ガスの熱交換後の温度を予め定め
る値に制御することができる。このようにして一定温度
の熱媒体を第２流動層熱交換器の上段の流動層へ導き、
第２流動層熱交換器からの第２ガスの温度を大きく変動
させることなしに第１流動層熱交換器に導入される第１
ガスの温度変化に対処することができる。

【００１８】請求項８記載の本発明は、請求項１〜６の
いずれかに記載の発明の構成に加えて、第１ガスの顕熱
を第２ガスによって回収する熱交換装置であって、第２
流動層熱交換器からの熱交換後の第２ガスの温度を検出
する第２ガス温度検出手段と、第２ガス温度検出手段の
出力に答し、予め設定された温度になるように、検出さ
れる第２ガスの温度が低くなるにつれて、前記１つの気
密排出手段による熱媒体の流量を大きく制御するもう１
つの制御手段とを含むことを特徴とする。本発明に従え
ば、第２ガス温度検出手段によって第２流動層熱交換器
からの第２ガスの温度が検出され、この第２ガスの温度
が低くなるにつれて制御手段は１つの気密排出手段によ
る熱媒体の流量が大きくなるように制御する。したがっ
て第１流動層熱交換器での回収熱量が増加し、熱媒体の
顕熱が増加するので、第２流動層熱交換器の回収熱量も
増加し、これによって第２流動層熱交換器からの第２ガ
スの温度を高くすることができる。

【００１９】請求項９記載の本発明は、請求項８記載の
発明の構成に加えて、第２ガスの流量を検出する第２ガ
ス流量検出手段をさらに含み、前記もう１つの制御手段
は、第２ガス温度検出手段の出力に応答し、予め設定さ
れた温度になるように、第２ガス流量検出手段によって
検出される流量が大きくなるにつれて、前記１つの気密
排出手段による熱媒体の流量を大きく設定することを特
徴とする。本発明に従えば、第２流動層熱交換器からの
第２ガスの流量が第２ガス流量検出手段によって検出さ
れ、この第２ガス流量検出手段によって検出された流量
が大きくなるにつれて、１つの気密排出手段としてたと
えば第１流動層熱交換器の上段の流動層から下段の流動
層に熱媒体を導く気密排出手段による熱媒体の流量、ま
たは第２流動層熱交換器の上段の流動層から下段の流動
層に導く気密排出手段による熱媒体の流量を、第２ガス
温度検出手段による検出温度が予め定める値になるよう
に、設定する。このようにして第２流動層熱交換器から
排出される第２ガスの流量をも監視して、第２ガスの流
量が増加したときに、その第２ガスの温度が低くならな
いように制御することができる。

【００２０】請求項１０記載の本発明は、請求項１〜９
のいずれかに記載の発明の構成に加えて、第１ガスおよ
び第２ガスのいずれか一方が含塵ガスであり、この含塵
ガスが用いられる第１および第２のいずれか一方の流動
層熱交換器の最上段の流動層に、いずれか他方の流動層
熱交換器の最上段からの前記いずれか他方のガスから粉
塵を捕集して導く粉塵捕集手段が設けられることを特徴
とする。本発明に従えば、第１および第２ガスのいずれ
か一方が含塵ガスであり、説明の都合上、第１ガスを含
塵ガスとし、第２ガスを空気などの清浄な非含塵ガスで
あると仮定する。含塵ガスである第１ガスは、第１流動
層熱交換器に供給されて、熱媒体によって顕熱が回収さ
れる。顕熱を回収した高温の熱媒体は、第２流動層熱交
換器の上段の流動層に導かれ、下段の流動層へ熱媒体が
順次的に導かれてダストを含まない第２ガスと熱交換
し、その第２ガスが加熱される。第２流動層熱交換器の
最上段から排出される第２ガスは、粉塵捕集手段によっ
てその第２ガス中に含まれるダストが捕集された後、た
とえば後続する熱需要設備に導かれる。このような第２
ガスにダストが含まれるのは、第１流動層熱交換器内で
各流動層を第１ガスが通過したとき、第１ガス中のダス
トが各流動層の熱媒体に付着し、あるいは熱媒体ととも
に第１流動層熱交換器に供給され、第１流動層熱交換器
から排出される熱回収後の第１ガス中に含まれるダスト
に比べて僅かであっても、第２流動層熱交換器から排出
される第２ガス中にダストが侵入してしまい、このよう
なダストを含む熱媒体を第１および第２流動層熱交換器
間で循環させるためである。このような粉塵捕集手段は
第１ガスに粉塵が含まれ、第２ガスに粉塵が含まれない
場合に限らず、第２ガスに粉塵が含まれ、第１ガスに粉
塵が含まれない場合も同様に、粉塵が含まれない第１ガ
スと熱媒体とが交流接触する第１流動層熱交換器から排
出される熱交換後の第１ガス中の粉塵を捕集するために
設けられる。このようにして含塵ガスとの熱交換に用い
られた熱媒体によって持ち込まれたダストを除去し、清
浄な高温のガスを得ることができる。

【００２１】請求項１１記載の本発明は、分散板上の熱
媒体を第１ガスによって流動化して、熱媒体の気密排出
手段を介して接続される複数段の流動層を形成する第１
流動層熱交換器と、分散板上の熱媒体を第２ガスによっ
て流動化して、熱媒体の気密排出手段を介して接続され
る複数段の流動層を形成する第２流動層熱交換器とを含
み、第１流動層熱交換器の最下段の流動層と、第２流動
層熱交換器の最上段の流動層とが、熱媒体の気密排出手
段によって接続され、第２流動層熱交換器の最下段の流
動層と、第１流動層熱交換器の最上段の流動層とが熱媒
体の気密排出手段を介して接続されて熱媒体の循環経路
が形成され、各流動層の圧力損失をそれぞれ検出する圧
力損失検出手段と、圧力損失検出手段の出力に応答し、
検出された圧力損失が予め定める値となるように、その
検出された圧力損失を生じている流動層から熱媒体を排
出する気密排出手段の流量を制御する制御手段とを設
け、熱媒体が圧力損失の予め定める値を生じる量未満だ
け分散板上に存在し、または熱媒体が分散板上に存在し
ない状態で、前記循環経路の途中に、熱媒体を供給して
ゆき、全ての流動層の各圧力損失が前記予め定める値に
なったとき、熱媒体の供給を停止し、次に、全ての気密
排出手段のうちの１つのみを、前記圧力損失の検出によ
って制御せずに、流量を予め定める値に設定し、かつ残
余の全ての気密排出手段を、前記圧力損失の検出によっ
て制御することを特徴とする熱交換装置の運転方法であ
る。本発明に従えば、第１および第２流動層熱交換器の
各分散板上に熱媒体が予め定める値の圧力損失を生じる
量未満だけ存在し、または熱媒体が分散板上に存在しな
い状態では、制御手段によって循環経路の途中から熱媒
体を供給してゆき、全ての流動層の各圧力損失が予め定
める値になったとき、前記熱媒体の供給を停止して、１
つの気密排出手段だけを流量が予め定める値になるまで
制御し、残余の全ての気密排出手段は各流動層の圧力損
失の検出値によって制御する。前記１つの気密排出手段
の流量を第１または第２流動層熱交換器から排出される
熱交換後の第１または第２ガスの温度に基づいて設定す
ることによって、第１および第２ガスを希望する温度付
近とすることができる。このようにして熱媒体の循環量
を予め設定した状態で、各流動層の圧力損失の検出値に
基づいて、第１および第２流動層熱交換器から排出され
る第１および第２ガスの温度管理を行うことができる。
したがって運転開始時には、熱媒体を第１および第２流
動層熱交換器の各分散板上に供給して流動層を形成し、
全ての流動層が形成された後は、各流動層の圧力損失を
一定にして、熱媒体の流量によって第１および第２ガス
の温度を制御することができるので、運転開始時から円
滑にかつ短時間で第１および第２ガスの温度を安定さ
せ、ダストを含む第１および第２ガスのいずれか一方か
ら熱回収して、第１および第２ガスのいずれか他方を加
熱し、清浄な高温ガスを得ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
熱交換装置４１を示す系統図である。熱交換装置４１
は、分散板４２ａ，４２ｂ上の熱媒体を第１ガスによっ
て流動化して、熱媒体の第１気密排出手段４３を介して
接続される複数段の流動層４４ａ，４４ｂを形成する第
１流動層熱交換器４５と、分散板４６ａ，４６ｂ上の熱
媒体を第２ガスによって流動化して、熱媒体の第２気密
排出手段４７を介して接続される複数の流動層４８ａ，
４８ｂを形成する第２流動層熱交換器４９と、第１流動
層熱交換器４５の最下段の流動層４４ｂおよび第２流動
層熱交換器４９の最上段の流動層４８ａを接続して、第
１流動層熱交換器４５の最下段の流動層４４ｂから熱媒
体を第２流動層熱交換器４９の最上段の流動層４８ａに
導く第３気密排出手段５０と、第２流動層熱交換器４９
の最下段の流動層４８ｂおよび第１流動層熱交換器４５
の最上段の流動層４４ａを接続し、第２流動層熱交換器
４９の最下段の流動層４８ｂから熱媒体を、第１流動層
熱交換器４５の最上段の流動層４４ａに導く第４気密排
出手段５１とを含む。

【００２３】前記熱交換装置４１はさらに、第１〜第４
気密排出手段４３，４７，５０，５１によって排出され
る熱媒体の流動層４４ａ，４８ａ，４４ｂ，４８ｂの各
圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２，ΔＰ３，ΔＰ４を、それぞれ
検出する第１〜第４圧力損失検出手段５２〜５５と、第
１〜第３圧力損失検出手段５２〜５４の出力に応答し、
検出された圧力損失ΔＰ１〜ΔＰ３が予め定める値ΔＰ
１ａ〜ΔＰ３ａになるように、その検出された圧力損失
ΔＰ１〜ΔＰ３を有する流動層４４ａ，４８ａ，４４ｂ
からの熱媒体を排出する第１〜第３気密排出手段４３，
４７，５０の流量を制御する第１〜第３制御手段５６〜
５８と、第１〜第４気密排出手段４３，４７，５０，５
１のうち、いずれか１つの気密排出手段である第４気密
排出手段５１によって排出される熱媒体の流量を、予め
定める値に設定する流量設定手段６０とを含む。

【００２４】第１流動層熱交換器４５は、直円筒状の円
筒部６３と、円筒部６３の下端部に連なる逆円錐台状の
円錐台部６４と、円筒部６３の上端開口部を塞ぐ上蓋部
６５とを有する炉体６６と、円錐台部６４に形成され、
第１ガスが供給されるガス供給部６７とを備える。これ
らの炉体６６およびガス供給部６７は、キャスタブル耐
火物から成る。

【００２５】炉体６６内の空間は、前記２つの分散板４
２ａ，４２ｂによって上部熱交換室６８と、下部熱交換
室６９と、風箱７０とに仕切られる。ガス供給部６７に
は、第１ガスとしてたとえば焼成炉からの約１０００℃
のダストを含む排ガス、すなわち含塵ガスが供給され、
ガス供給部６７に供給された第１ガスは円錐台部６４内
の風箱７０に導かれる。各分散板４２ａ，４２ｂには、
複数の透孔７１ａ，７１ｂがそれぞれ形成され、前記ガ
ス供給部６７から風箱７０内に導かれた第１ガスは、下
段の分散板４２ｂの透孔７１ｂを経て下部熱交換室６９
内へ噴出し、さらに上段の分散板４２ａの透孔７１ａを
経て上部熱交換室６８に噴出する。このようにして各分
散板４２ａ，４２ｂの透孔７１ａ，７１ｂを介して噴出
する高温の第１ガスによって熱媒体を流動化して、前記
流動層４４ａ，４４ｂをそれぞれ形成することができ
る。前記熱媒体は、熱によって変質および摩耗しないも
のが好ましく、たとえば粒径１〜５ｍｍの硅砂、石灰石
および鉄粉などが用いられる。

【００２６】第２流動層熱交換器４９は、直円筒状の円
筒部７３と、円筒部７３の下端部に連なる逆円錐台状の
円錐台部７４と、円筒部７３の上端開口部を塞ぐ上蓋部
７５とを有する炉体７６と、円錐台部７４に形成され、
たとえば常温の空気である第２ガスが供給されるガス供
給部７７とを有する。

【００２７】炉体７６内の空間は、前記２つの分散板４
６ａ，４６ｂによって上部熱交換室７８と、下部熱交換
室７９と、風箱８０とに仕切られる。前記ガス供給部７
７に第２ガスが供給されると、この第２ガスは円錐台部
７４の風箱８０内に導かれ、下段の分散板４６ｂの透孔
８１ｂを通過して下部熱交換室７９内に噴出し、さらに
上段の分散板４６ａの透孔８１ａを通過して上部熱交換
室７８内に噴出し、各分散板４６ａ，４６ｂ上の熱媒体
を流動化して前記流動層４８ａ，４８ｂをそれぞれ形成
する。

【００２８】前記第１流動層熱交換器４５の上段の流動
層４４ａを形成する熱媒体は、シュート１０６、第１気
密排出手段４３およびシュート１０７を介して下段の流
動層４４ｂに導かれる。また第２流動層熱交換器４９に
おいて、上段の流動層４８ａを形成する上段の分散板４
６ａ上の熱媒体は、シュート１０９、前記第２気密排出
手段４７およびシュート１１０を介して下段の分散板４
６ｂ上に導かれる。

【００２９】第１流動層熱交換器４５の下段の分散板４
２ｂ上で流動層４４ｂを形成する熱媒体は、シュート８
３、前記第３気密排出手段５０およびシュート８４によ
って、第２流動層熱交換器４９の上段の分散板４６ａ上
に形成される流動層４８ａに、その界面よりも上方から
投入される。第２流動層熱交換器４９の下段の分散板４
６ｂ上で流動層４８ｂを形成する熱媒体は、シュート８
５、前記第４気密排出手段５１、シュート８６、輸送手
段８７、熱媒体供給源９０、およびシュート８８を介し
て、第１流動層熱交換器４５の上段の流動層４４ａにそ
の界面よりも上方から投入される。輸送手段８７の上端
部には、熱媒体投入シュート８９を介して熱媒体を供給
する熱媒体供給源９０が設けられ、熱媒体を前記シュー
ト８８に供給することができる。

【００３０】図２は、熱媒体供給源９０の具体的構成を
示す正面図である。熱媒体供給源９０は、前記輸送手段
８７より熱媒体が投入される熱媒体供給口９１を有する
供給管路９２と、供給管路９２を介して供給される熱媒
体を、供給管路９２が連なる一端部から他端部に向けて
移送するたとえばスクリューコンベアによって実現され
る移送手段９３と、供給管路９２から移送手段９３の一
端部に供給された熱媒体を一定量だけ貯留する貯留部で
ある貯留ホッパ９４と、移送手段９３の他端部から熱媒
体を前記熱媒体投入シュート８９に導くバイパスシュー
ト９５と、熱媒体投入シュート８９に介在され、運転開
始時に熱媒体を投入する際、および熱媒体を少量だけ補
給する際に開放して熱媒体投入シュート８９の熱媒体の
通過を許容し、熱媒体の非供給時には、熱媒体投入シュ
ート８９を遮断する開閉弁である第１開閉弁９６と、前
記バイパスシュート９５に介在され、第１および第２流
動層熱交換器４５，４９間の熱媒体の循環経路を形成し
て連続運転する際に、移送手段９３によって連続的に熱
媒体を第１流動層熱交換器４５に供給するために、バイ
パスシュート９５の熱媒体の通過を許容し、または遮断
する第２開閉弁９７と、移送手段９３の前記一端部と、
貯留ホッパ９４とを接続するシュート９９に介在され、
移送手段９３およびバイパスシュート９５によって熱媒
体を供給する際には、シュート９９を遮断して熱媒体の
貯留ホッパ９４への通過を遮断し運転停止時に熱交換装
置内の熱媒体を貯留する際には、前記シュート９９を開
放して供給管路９２からの熱媒体をシュート９９を介し
て貯留ホッパ９４に導く第３開閉弁９８とを有する。

【００３１】前記貯留ホッパ９４は、直円筒状の円筒部
１０１と、円筒部１０１の下端部に連なり、逆円錐台状
の円錐台部１０２と、円筒部１０１の上端部を塞ぎ、前
記シュート９９が接合される上蓋部１０３とを有し、こ
のような貯留ホッパ９４内に貯留される熱媒体を、所望
した分だけ前記第１開閉弁９６を開いて運転開始時、第
１流動層熱交換器４５に供給し、または熱媒体消耗時に
徐々に補給することができるように構成される。

【００３２】上記の熱媒体供給源９０の動作をまとめる
と、下記の表１のとおりである。

【００３３】

【表１】

【００３４】本発明の実施の他の形態として、前記移送
手段９３は、スクリューコンベアに代えて前記貯留ホッ
パ９４が設けられる一端部よりも他端部側が低くなるよ
うに傾斜した中空のシュートを用いるようにしてもよ
い。

【００３５】図３は、第１流動層熱交換器４５の下段の
分散板４２ｂ付近の拡大断面図である。前記第１流動層
熱交換器４５の炉体６６の一部を構成する円筒部６３に
は、前述したように複数の透孔７１ｂを有する分散板４
２ｂが設けられる。このような分散板４２ｂの各透孔７
１ｂを下から上へ通過して噴出する第１ガスによって、
分散板４２ｂ上には所定の層高の流動層４４ｂが形成さ
れる。

【００３６】円筒部６３の炉壁には、図１に示すように
前記上段の流動層４４ａの界面１１１よりも上方のフリ
ーボート部に臨んで開口する熱媒体投入口１１２ａが形
成される。この熱媒体投入口１１２ａには、前記シュー
ト８８が接続され、輸送手段８７によって下から上へ輸
送されてきた熱媒体が再び前記シュート８８を介して熱
媒体投入口１１２ａから上段の流動層４４ａに投入さ
れ、あるいは運転開始時においては熱媒体供給源９０の
熱媒体投入シュート８９から前記シュート８８を介して
熱媒体が投入される。このように熱媒体投入口１１２ａ
を流動層４４ａの界面１１１よりも上方に設けるのは、
熱媒体がスムースに流動層４４ａに投入できるためで、
加えて、熱媒体投入口１１２ａの付着閉塞を防止できる
ためでもある。

【００３７】また円筒部６３の炉壁は、図３に示すよう
に下段の流動層４４ｂの界面１１１よりも下方で前記流
動層４４ｂに臨んで開口する熱媒体排出口１１３が形成
される。この熱媒体排出口１１３には、前記シュート８
３が接続され、第３気密排出手段５０およびシュート８
４を介して流動層４４ｂを形成する熱媒体を気密に第２
流動層熱交換器４９の上段の流動層４８ａ上に導くこと
ができる。このような第１流動層熱交換器４５から第２
流動層熱交換器４９への熱媒体の移送時において、第１
流動層熱交換器４５には粉塵を含む第１ガスが供給され
るので、その粉塵は熱媒体とともに第２流動層熱交換器
４９に導かれてしまう恐れがある。そのため、前記シュ
ート８３には、圧縮ガス供給手段１１４からダストを含
まない清浄なガスが供給される。この圧縮ガスはたとえ
ば清浄な空気であり、シュート８３内の空塔速度ｕ
₀は、分散板４２ｂ上の空塔速度ｕｂの１．２〜３倍程
度に選ばれ、これによってシュート８３内にダストが流
入することが防がれ、熱媒体だけを通過させることがで
きる。このような圧縮ガス供給手段１１４からの圧縮ガ
スは、シュート８３に形成される圧縮ガス供給部１１５
の供給口１１６からシュート８３内に噴射され、その圧
縮ガスは前記分散板４２ｂ上の流動層４４ｂに向けて放
出される。このように圧縮ガス供給手段１１４によって
圧縮ガス供給部１１５の供給口１１６からシュート８３
に供給された圧縮ガスが流動層４４ｂ側に導かれるの
は、シュート８３ともう１つのシュート８４との間に第
３気密排出手段５０が介在され、これによってシュート
８３からシュート８４へのガスの通過が遮断されている
からである。

【００３８】図４は、第１気密排出手段４３の具体的構
成を示す拡大断面図である。前記第１気密排出手段４３
は、第１流動層熱交換器４５の上段の流動層４４ａを形
成する熱媒体を下段の流動層４４ｂに導くシュート１０
６と１０７との間に介在され、ケーシング１２１内で矢
符Ａ方向に回転駆動されるロータ１２２が設けられるロ
ータリバルブ１２３と、前記ロータ１２２を矢符Ａ方向
に所定の回転速度で回転駆動するモータ１２４とを有す
るロータリフィーダによって実現される。

【００３９】ケーシング１２１は、上段の流動層４４ａ
側のシュート１０６のフランジ１２５にボルトおよびナ
ットなどによってフランジ接合されるフランジ１２６を
有する流入部１２７と、流入部１２７に連なり、前記ロ
ータ１２２が矢符Ａ方向に回転可能に収納され、ロータ
１２２の水平な回転軸線と同軸をなす直円柱状のロータ
収納空間１２８を有するロータ収納部１２９と、ロータ
収納部１２９に連なり、ロータ１２２によって熱媒体が
導かれ、下段の流動層４４ｂ側のシュート１０７のフラ
ンジ１３０のボルトおよびナットなどによってフランジ
接合されるフランジ１３１を有する流出部１３２とを有
する。

【００４０】ロータ１２２は、前記モータ１２４によっ
て矢符Ａ方向に回転駆動される回転軸１３３と、この回
転軸１３３に周方向に等間隔をあけて放射状に設けられ
る複数のブレード１３４とを有する。このようなロータ
１２２の各ブレード１３４は、回転軸線から最も離れた
最外周部の端面１３５が、ロータ収納部１２９の内周面
１３６と熱媒体を噛込まずに回転し得る程度の僅かな間
隔をあけて形成されており、これによって上段の流動層
４４ａ側のシュート１０６から下段の流動層４４ｂ側の
シュート１０７に熱媒体だけを導き、ガスの通過を遮断
することができる。

【００４１】前記ロータ１２２は、上段の流動層４４ａ
側のシュート１０６から流入部１２７内に導かれる熱媒
体およびガスのうち、原料だけを周方向に隣接する各ブ
レード１３４間の貯留空間１３７内に貯留し、ロータ１
２２の回転によってその貯留空間１３７が流出部１３２
内の空間に臨んだとき、貯留空間１３７内の熱媒体が流
出部１３２内に落下し、こうしてガスを通過させずに熱
媒体だけを下流側へ排出することができる。ロータ１２
２の回転時に、前記ロータ収納部１２９の内周面１３６
と各ブレード１３４との間に熱媒体が噛込むことを防止
するために、流入部１２７のロータ１２２の回転方向下
流側である矢符Ａ方向下流側の壁部１３８は、矢符Ａ方
向とは逆方向に突出する噛込み防止片１３９が一体的に
形成される。このような噛込み防止片１３９は、いわゆ
る邪魔板として設けられ、粒径の大きな熱媒体の噛込み
を防止することができる。

【００４２】前記第２〜第４気密排出手段４７，５０，
５１もまた、上記の第１気密排出手段４３と同様な構成
を有し、重複を避けて説明は省略する。

【００４３】図５は、本発明の実施の他の形態の第１気
密排出手段４３ａを示す拡大断面図である。本実施の形
態の第１気密排出手段４３ａは、第１流動層熱交換器４
５の上段の流動層４４ａからシュート１０６を経て供給
される熱媒体によるマテリアルシールによってガスの通
過を遮断し、熱媒体だけを下段の流動層４４ｂ側のシュ
ート１０７に導くＬバルブ１４１と、このＬバルブ１４
１内に堆積した熱媒体を押すための押出し手段１４２と
を含む。Ｌバルブ１４１は、大略的にＬ状に屈曲した筒
体であって、上方に立上る立上り部１４３と、立上り部
１４３の下端部にほぼ直角に屈曲して連なり、水平に延
びる水平部１４４と、水平部１４４の前記立上り部１４
３が連なる長手方向一端部とは反対側の他端部からほぼ
直角に屈曲して下方に延びる立下り部１４５とを有す
る。立上り部１４３の上端部にはフランジ１４６が形成
され、このフランジ１４６はシュート１０６の下端部に
形成されるフランジ１２５と、ボルトおよびナットなど
によってフランジ接合される。また立下り部１４５の下
端部ではフランジ１４７が形成され、このフランジ１４
７はシュート１０７の上端部に形成されるフランジ１３
１と、ボルトおよびナットなどによってフランジ接合さ
れる。このようなＬバルブ１４１は、たとえば耐火構造
であって、各シュート１０６，１０７間に気密に接続さ
れる。

【００４４】上方のシュート１０６からＬバルブ１４１
の立上り部１４３内に供給された熱媒体は、水平部１４
４において立下り部１４５内の空間に臨む角部１４８か
ら上方に安息角φ_rを成す安息面１４９を形成して堆積
している。このようにしてＬバルブ１４１内の水平部１
４４から立上り部１４３にわたって堆積した熱媒体によ
ってマテリアルシールされ、上方のシュート１０６から
下方のシュート１０７へのガスの通過が防がれる。

【００４５】このような状態で熱媒体だけを排出するた
めに、立上り部１４３の内壁面１４３ａには、熱媒体の
安息面１４９に向けてガスを噴射するノズル部材１５０
が水平部１４４とほぼ平行に設けられる。このノズル部
材１５０に供給されるガスは、たとえばノズル部材１５
０用に独立して設けられるブロア１５１からの常温の空
気であり、ノズル部材１５０とブロア１５１との間に介
在される流量調整弁２００を開閉動作させて、ガス噴出
量の調整を容易に行うことができるように構成される。
また、仮想線２０５で示すように、ブロア１５１の代わ
りに圧縮空気を電磁弁２０６の開閉により間欠的に噴射
するように構成してもよい。前記ノズル部材１５０とブ
ロア１５１とを含んで、前記押出し手段１４２を構成し
ている。このようなノズル部材１５０から噴射されるガ
スの噴射量の設定は、後述するように、上段の流動層４
４ａによる圧力損失に基づいて決定される。残余の第２
〜第４気密排出手段４７，５０，５１もまた、上記の第
１気密排出手段４３ａと同様に構成されてもよい。

【００４６】図６は、本発明の実施のさらに他の形態の
第１気密排出手段４３ｂを示す拡大断面図である。本実
施の形態の第１気密排出手段４３ｂは、上記のノズル部
材１５０に代えて、押圧棒１５２が設けられる。この押
圧棒１５２は直円柱状の耐熱性金属または成形された耐
火物から成り、水平部１４４と平行な軸線方向に駆動シ
リンダ１５３によって駆動され、駆動シリンダ１５３と
押圧棒１５２とを含んで、押出し手段１５４を構成して
いる。この駆動シリンダ１５３はたとえば複動高気圧シ
リンダであって、Ｌバルブ１４１内で安息角φ_rを成す
安息面１４９を形成して堆積した熱媒体を、押出棒１５
２が立上り部１４３の内壁面１４３ａからストロークＳ
Ｒだけ突出することによって、水平部１４４内の熱媒体
を押圧し、これによって安息面１４９が破壊されて熱媒
体が角部１４８を超えて立下り部１４５側へ押出され、
下方のシュート１０７内へ落下する。このような駆動シ
リンダ１５３のストロークＳＲおよび作動周期は、上記
の図５に示す押出し手段１４２と同様に、上段の流動層
４４ａによる圧力損失に基づいて決定される。このよう
な押圧棒１５２を用いる押出し手段１５４を採用した場
合には、前述の図５に示されるノズル部材１５０による
押出し手段１４２を採用した場合に比べて、押出し手段
１５４は、押圧棒１５２によってＬバルブ１４１内に堆
積した熱媒体を押出すだけであるので、下段の流動層４
４ｂへ導かれる熱媒体の温度が低下するという不具合が
生じない。しかしながら駆動シリンダ１５３へ作動圧を
供給するための空気圧源を別途に必要とし、構成が大形
化してしまうという問題もある。残余の第２〜第４気密
排出手段４７，５０，５１もまた、上記の第１気密排出
手段４３ｂと同様に構成されてもよい。

【００４７】図７は、第１〜第４気密排出手段４３，４
７，５０，５１の動作を制御するための制御装置１６１
の電気的構成を示すブロック図である。制御装置１６１
は、各圧力損失設定値ΔＰ１ａ，ΔＰ２ａ，ΔＰ３ａ，
ΔＰ４ａおよび温度設定値Ｔ１ａを設定する設定手段１
６２と、各流動層４４ａ，４８ａ，４４ｂ，４８ｂによ
る圧力損失を検出する第１〜第４圧力損失検出手段５２
〜５５と、第２流動層熱交換器４５から排出されるガス
の温度Ｔ１を検出する温度検出器１６３と、中央演算処
理装置（略称ＣＰＵ）によって実現される制御手段１６
４と、制御手段１６４からの制御信号に応答して、第１
〜第４気密排出手段４３，４７，５０，５１にそれぞれ
備えられるモータ１２４，１６５，１６６，１６７に駆
動電力を供給して駆動する駆動手段１６８〜１７１とを
含む。

【００４８】同一のキー入力手段によって圧縮および流
量の設定値を入力することができるため、前記流量設定
手段６０は、設定手段１６２に含まれてもよく、個別で
あってもよい。

【００４９】前記制御手段１６４は、設定手段１６２に
よって設定された圧力損失設定値ΔＰ１ａ〜ΔＰ４ａ
と、第１〜第４圧力損失検出手段５２〜５５からの圧力
損失検出値ΔＰ１〜ΔＰ４とを比較して、圧力損失検出
値ΔＰ１〜ΔＰ４が圧力損失設定値ΔＰ１ａ〜ΔＰ４ａ
未満であれば、対応する駆動手段１６８〜１７１を減速
または停止するよう制御信号を出力し、各圧力損失検出
値ΔＰ１〜ΔＰ４が各圧力損失設定値ΔＰ１ａ〜ΔＰ４
ａを超過すると、各駆動手段１６８〜１７１を増速また
は起動するよう制御信号を出力する。前記設定手段１６
２によってたとえば圧力損失設定値ΔＰ４ａに代えて温
度設定値Ｔ１ａを設定したきには、制御手段１６４は温
度設定値Ｔ１ａと温度検出器１６３による検出温度Ｔ１
とを比較して、温度検出値Ｔ１が温度設定値Ｔ１ａ未満
であれば減速信号または停止信号を駆動手段１７１に出
力し、また温度検出値Ｔ１が温度設定値Ｔ１ａを超えた
ときには増速信号または駆動信号を駆動手段１７１に出
力する。駆動手段１７１は、前述のように制御手段１６
４が温度検出器１６３からの温度検出値Ｔ１と設定手段
１６２による温度設定値Ｔ１ａとを比較した結果、出力
される増速信号、駆動開始信号、減速信号および停止信
号にそれぞれ応答して第４気密排出手段５１のモータ１
６７の回転速度を制御する。このような温度検出器１６
３による温度検出値Ｔ１および第１〜第４圧力損失検出
手段５２〜５５のいずれの検出値を採用するかは、設定
手段１６２によって切換えるようにしてもよく、さらに
温度検出器１６３および第１〜第４圧力損失検出手段５
２〜５５の全ての検出値を採用して比較判定し、第１〜
第４気密排出手段４３，４７，５０，５１の作動ボタン
をプログラム化しておき、そのプログラムに従って制御
手段１６４からの制御信号を各駆動手段１６８〜１７１
に選択的に出力して、第１〜第４気密排出手段４３，４
７，５０，５１を制御するようにしてもよい。

【００５０】図８は、熱交換装置４１の動作を説明する
ためのフローチャートである。ステップａ１で運転が開
始され、ステップａ２で熱媒体供給源９０によってシュ
ート８８に熱媒体が投入される。この熱媒体の投入にあ
たっては、前述の図２に関連して述べたように、貯留ホ
ッパ９４の上方に設けられる第３開閉弁９８は閉じた状
態で熱媒体投入シュート８９に介在される第１開閉弁９
６を開いて貯留ホッパから熱媒体を供給する。第２開閉
弁９７は開いた状態で、流動層４４ａ，４４ｂ，４８
ａ，４８ｂに順次所定量の熱媒体が滞留し、第４気密排
出手段５１が排出を開始すれば、第１開閉弁９６を閉じ
熱媒体の供給を停止するとともに、第４気密排出手段５
１から排出された熱媒体は輸送手段８７を介して移動手
段９３、バイパスシュート９５および熱媒体投入シュー
ト８９を経てシュート８８から第１流動層熱交換器４５
の上段の分散板４２ａ上に連続して投入する。このとき
第１〜第４圧力損失検出手段５２〜５５は検出動作を開
始しており、第１〜第４気密排出手段４３，４７，５
０，５１もまた、排出動作を開始している。

【００５１】このような状態で、前記熱媒体供給源９０
は、熱媒体の供給動作を継続し、ステップａ３で制御手
段１６４は第１〜第４圧力損失検出手段５２〜５５から
の各圧力損失検出値ΔＰ１〜ΔＰ４に基づいて、各圧力
損失検出値ΔＰ１〜ΔＰ４が設定手段１６２によってそ
れぞれ設定される圧力損失設定値ΔＰ１ａ〜ΔＰ４ａと
なるように第１〜第４気密排出手段４３，４７，５０，
５１による熱媒体の供給量を制御する。

【００５２】このような運転開始時における熱交換装置
４１の立上げは、前記熱媒体供給源９０による熱媒体の
供給動作に先立って、第１流動層熱交換器４５にはガス
供給部６７からダストを含む高温の排ガスが供給され、
また第２流動層熱交換器４９には、ガス供給部７７から
ブロアによって一定の流量で被加熱ガスとして常温の空
気が供給される。

【００５３】輸送手段８７によって前記熱媒体供給源９
０から供給された熱媒体は、第１流動層熱交換器４５の
上段の流動層４４ａ、下段の流動層４４ｂ、第２流動層
熱交換器４９の上段の流動層４８ａおよび下段の流動層
４８ｂをこの順序で循環して、第２流動層熱交換器４９
から排出される被処理ガスの温度が徐々に上昇する。こ
のようにして各圧力損失検出手段５２〜５５による圧力
損失検出値ΔＰ１〜ΔＰ４が圧力設定値ΔＰ１ａ〜ΔＰ
４ａになるように、第１〜第４気密排出手段４３，４
７，５０，５１による排出量を制御する。

【００５４】ステップａ４で、第１〜第４圧力損失検出
手段５２〜５５による圧力損失検出値ΔＰ１〜ΔＰ４
が、圧力損失設定値ΔＰ１ａ〜ΔＰ４ａに達したか否か
が判断される。これらの圧力損失設定値ΔＰ１ａ〜ΔＰ
４ａは、たとえば３００ｍｍＡｑに設定されており、達
していれば次のステップａ５に移り、達していなければ
ステップａ３に戻る。ステップａ５では、流量設定手段
６０によって第４気密排出手段５１による流量を設定す
る。このような設定流量で排出する気密排出手段は、第
４気密排出手段５１以外の第１〜第３気密排出手段４
３，４７，５０のいずれか１つを選択して、前記第４気
密排出手段５１に代えて設定流量で排出動作させるよう
にしてもよい。

【００５５】このようにして定常運転を継続した後、ス
テップａ６で運転が終了すると、制御手段１６４による
第１〜第４気密排出手段４３，４７，５０，５１による
排出動作が解除されるとともに、第１〜第４圧力損失検
出手段５２〜５５による圧力損失の検出動作が解除さ
れ、全ての動作が終了する。

【００５６】上記のステップａ５において、第４気密排
出手段５１による流量は流量設定手段６０によって設定
するようにしたけれども、本発明の実施の他の形態とし
て、第１流動層熱交換器４５の排出管路に温度検出器１
６３を設けて、この温度検出器１６３による検出温度Ｔ
１が高くなるほど第４気密排出手段５１によって、第２
流動層熱交換器４９の下段の流動層４８ｂから第１流動
層熱交換器４５の上段の流動層４４ａに供給される熱媒
体の流量Ｑ４を増加するようにして、検出温度Ｔ１が設
定値Ｔ１ａになるように制御してもよい。なお図９は、
第１流動層熱交換器４５の排出管路の温度Ｔ１と第４気
密排出手段５１によって排出される熱媒体の流量Ｑ４と
の関係を示す。

【００５７】また本発明の実施の他の形態として、第２
流動層熱交換器４９の排気管路に温度検出器２０を設け
て、第２流動層熱交換器４９から排出されるガスの温度
Ｔ２を検出し、この温度Ｔ２が高くなるにつれて、第２
流動層熱交換器４９の上段の流動層４８ａから下段の流
動層４８ｂに導かれる熱媒体の流量Ｑ３を減少させるよ
うにして、検出温度Ｔ２が設定値Ｔ２ａになるように制
御してもよい。なお図１０は、第２流動層熱交換器４９
の排出管路の温度Ｔ２と第２気密排出手段４７によって
排出される熱媒体の流量Ｑ３との関係を示す。

【００５８】図１１は、本発明の実施のさらに他の形態
の熱交換装置４１ａを示す系統図である。前述の実施の
形態では、第１〜第４圧力損失検出手段５２〜５５は、
各流動層４４ａ，４４ｂ，４８ａ，４８ｂの各界面より
も上方のフリーボート部の空間と、各分散板４２ａ，４
２ｂ，４６ａ，４６ｂよりも下方側の空間との間の差圧
に基づいて、各流動層４４ａ，４４ｂ，４８ａ，４８ｂ
および各分散板４２ａ，４２ｂ，４６ａ，４６ｂによる
圧力損失を流動層による圧力損失として検出するように
したけれども、本発明の実施のさらに他の形態として、
各分散板４２ａ，４２ｂ，４６ａ，４６ｂの上面近傍部
分と各流動層４４ａ，４４ｂ，４８ａ，４８ｂの界面よ
りも上方の空間との間の差圧を測定して、流動層４４
ａ，４４ｂ，４８ａ，４８ｂによる圧力損失を検出する
ように構成されてもよい。このように流動層だけによる
圧力損失に基づいて第１〜第４気密排出手段４３，４
７，５０，５１による流量が制御されるので、各分散板
４２ａ，４２ｂ，４６ａ，４６ｂにそれぞれ形成される
透孔７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂの目詰まりの影響
が含まれず、正確に流動層による圧力損失を検出し、こ
れによって各流動層４４ａ，４４ｂ，４８ａ，４８ｂに
よる層高を制御して、ガスと熱媒体との交流接触時間を
制御して、所定の温度に制御することができる。

【００５９】図１２は、本発明の実施のさらに他の形態
の熱交換装置４１ｂを示す系統図である。上記の各実施
の形態の輸送手段８７は、バケットコンベアによって実
現するようにしたけれども、本発明の実施のさらに他の
形態では、空気輸送管１７５と、この空気輸送管１７５
の下端部から空気を供給するブロア１７６と、空気輸送
管１７５に介在され、第２流動層熱交換器４９の下段の
流動層４８ｂから熱媒体を負圧によって吸引するエジェ
クタ１７７と、空気輸送管１７５の上端部が接続される
捕集サイクロン１７８と、この捕集サイクロン１７８に
よって捕集された熱媒体が導かれるシュート８８に介在
される気密排出手段１７９とによって構成される輸送手
段１８０が設けられる。前記気密排出手段１７９は、予
め定める一定の流量で排出動作されてもよく、あるいは
第４気密排出手段５１の排出量に等しい流量で排出動作
させるようにしてもよい。

【００６０】このような輸送手段１８０によれば、ブロ
ア１７６から空気輸送管１７５内に供給された加圧空気
によってエジェクタ１７７内には負圧が発生し、この負
圧によって第２流動層熱交換器４９の下段の流動層４８
ｂからシュート８５および第４気密排出手段５１によっ
てシュート８６に排出された熱媒体を、短時間で捕集サ
イクロン１７８に導き、ブロア１７６によって空気輸送
管１７５内に供給された空気は外部へ排気され、捕集サ
イクロン１７８によって捕集された熱媒体だけをシュー
ト８８から第１流動層熱交換器４５の上段の分散板４２
ａ上に投入することができる。このようにして熱媒体は
空気輸送管１７５内を短時間で輸送されるので、放熱量
が少なくて済み、熱回収効率を向上することができる。

【００６１】図１３は、本発明の実施のさらに他の形態
の熱交換装置４１ｃを示す系統図である。なお、前述の
実施の形態と対応する部分には同一の参照符を付す。本
実施の形態では、第２流動層熱交換器４９の上部に、排
気を導く排気管１８３が設けられ、この排気管１８３の
上端部には捕集サイクロン１８４が接続され、捕集サイ
クロン１８４によって捕集された熱媒体は、シュート１
８５によって前述の輸送手段８７に供給される。そのた
めシュート１８５には、気密排出手段１８６が設けられ
る。このような構成によって、第２流動層熱交換器４９
から排出されるガス中に含まれる微細な粉粒状の熱媒体
を捕集サイクロン１８４によって捕集して、再び輸送手
段８７に供給して第１流動層熱交換器４９に戻すことが
でき、これによって熱媒体の消費量を低減することがで
き、また後続する被加熱ガス消費設備への熱媒体の漏洩
をなくし、あるいは少なくすることができる。また輸送
手段８７に代えて、図１２に示す輸送手段１８０を用い
てもよく、これによって熱回収効率を向上させることが
できる。

【００６２】図１４は、本発明の実施のさらに他の形態
の熱交換装置４１ｄを示す系統図である。なお、前述の
実施の形態と対応する部分には同一の参照符を付す。本
実施の形態の熱交換装置４１ｄは、第１流動層熱交換器
４５ｄでは、上段の流動層４４ａを形成する円筒部６３
ａの空塔断面積が下段の流動層４４ｂを形成する円筒部
６３ｂの空塔断面積よりも小さく形成され、また第２流
動層熱交換器４９ｄでは、下段の流動層４８ｂを形成す
る円筒部７３ｂの空塔断面積が上段の流動層４８ａを形
成する円筒部７３ａの空塔断面積よりも小さく形成され
る。このように第１流動層熱交換器４５ｄにおいては、
上段の流動層４４ａが下段の流動層４４ｂよりも断面積
が小さくなるように構成されるので、各流動層４４ａ，
４４ｂの温度に対応した適切な空塔速度に選ぶことがで
き、安定した流動層を形成して熱媒体の流量を安定さ
せ、第１および第２流動層熱交換器４５ｄ，４９ｄの温
度を安定させることができる。また第２流動層熱交換器
４９ｄにおいては、上段の流動層４８ａが下段の流動層
４８ｂよりも断面積が大きく形成されるので、各流動層
４８ａ，４８ｂの温度に対応した適切な空塔速度に選ぶ
ことができ、安定した流動層を形成して熱媒体の流量を
安定させ、第１および第２流動層熱交換器４５ｄ，４９
ｄの温度を安定させることができる。以上のような構成
によって安定した高い熱回収効率を達成することができ
る。

【００６３】図１５は、本件発明者の実験による流動層
の段数と出口ガス温度との関係を示すグラフである。横
軸は流動層の段数を示し、縦軸は各熱交換器の出口ガス
温度を示す。第１流動層熱交換器４５に供給される第１
ガスは、重油を燃焼した５０００Ｎｍ³／時×１０００
℃のダストを含む排ガスであり、第２流動層熱交換器４
９に供給される第２ガスは、５０００Ｎｍ³／時×２０
℃の空気であり、熱媒体は硅砂を用いた。第１および第
２流動層熱交換器は同一構造とし、流動層の段数を増加
させながら熱媒体の流量を実線は６０００ｋｇ／時、一
点鎖線は７５００ｋｇ／時、破線は９０００ｋｇ／時に
それぞれ変化させて第１流動層熱交換器から排出される
第１ガスの温度Ｔ_GOと、第２流動層熱交換器４９から排
出される第２ガスの温度Ｔ_AOとを流動層の段数毎に測定
した。同図からもあきらかなように、流動層の段数を増
加するほど、また熱媒体の流量を増加するほど被加熱ガ
スである第２ガスの温度は高くなり、第１ガスの温度は
低くなることが確かめられた。このように、流動層の段
数を１段から４段にすることによって、第２ガスの温度
Ｔ_AOは約３００°上昇させることができ、また第１ガス
の温度Ｔ_GOは約３００°低くなり、また熱媒体の流量を
増加すると、第１ガスの温度Ｔ_GOは低下するが、第２ガ
ス温度温度Ｔ_AOは上昇し、熱回収効率が向上することが
確認できた。

【００６４】本発明の他の形態として、上述の形態にお
いて、各炉体６６，７６および貯留ホッパ９４は、角形
であってもよい。

【００６５】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、第１流
動層熱交換器内では、第１ガスから顕熱が熱媒体に回収
され、この熱媒体は最上段の流動層から最下段の流動層
に移動して第２流動層熱交換器の最上段の流動層に導か
れ、さらにこの最上段の流動層の熱媒体は最下段の流動
層に導かれる。この第２流動層熱交換器内では、各流動
層によって熱媒体の顕熱が第２ガスによって回収され、
第２ガスが加熱される。このような第１および第２流動
層熱交換器間には、気密排出手段が介在されるので、第
１流動層熱交換器からダストを含む第１ガスが第２流動
層熱交換器に導かれることが防がれ、第２流動層熱交換
器内の第２ガスにダストが混入しない。このようにして
ダストを含む排ガスから熱回収して清浄な高温のガスを
得ることができる。しかも各流動層の圧力損失が圧力損
失検出手段によってそれぞれ検出され、この検出された
圧力損失に基づいて、流量制御手段は各気密排出手段の
流量を制御するように構成されるので、各流動層の層厚
を一定に保ち、第１ガスから熱回収した熱媒体によって
加熱される第２ガスの温度および流量を安定させること
ができる。

【００６６】請求項２記載の本発明によれば、連続的に
熱媒体を供給する場合には、側路から循環経路内に熱媒
体を供給し、また運転中に循環経路内の熱媒体が少なく
なったときには、熱媒体供給源から第１ガスを放散また
は漏洩させずに熱媒体を補給することができるので、供
給量の相違によって熱媒体供給源と側路とを使い分けて
効率よく熱媒体を供給し、または補給することができ
る。

【００６７】請求項３記載の本発明によれば、第２ガス
は第１ガスと直接に接触せず、熱媒体によって加熱され
るので、第２流動層熱交換器から排出される第２ガスに
はダストが含まれず、清浄な高温のガスを得ることがで
きる。また第１ガスとして清浄な空気を用い、第２ガス
として含塵ガスを用いる場合も、第１および第２流動層
熱交換器間を熱媒体を循環させて、第２流動層熱交換器
によって第２ガスである含塵ガスから顕熱を回収して加
熱された熱媒体が第１流動層熱交換器に導かれ、第１ガ
スである清浄な空気を熱交換して加熱し、ダストを含ま
ない高温で清浄なガスを得ることができる。

【００６８】請求項４記載の本発明によれば、熱媒体の
排出管路に噴出する圧縮ガスの排出管路内の流速が流動
層の空塔速度ｕｂの１．２〜３．０倍に選ばれるので、
清浄な空気へのダストの混入を確実に防ぐことができ
る。

【００６９】請求項５記載の本発明によれば、第１およ
び第２流動層熱交換器の各分散板上で、熱媒体を確実に
流動化させて、第１および第２ガスと充分に熱交換さ
せ、第１および第２ガスの高い温度の流動層における第
１および第２ガスの空塔速度に基づいて、残余の流動層
の断面積を決定する必要がなくなり、これによって装置
を小形化して、第１および第２ガスの供給量を第１およ
び第２ガスの温度に応じて大きく変化させずに充分に熱
交換を行わせることができる。

【００７０】請求項６記載の本発明によれば、第１流動
層熱交換器の上段の流動層の断面積は下段の流動層の断
面積よりも小さく選ばれるので、各流動層の温度に対応
した適切な空塔速度にすることができるので、安定した
流動層を形成できる。これにより熱媒体の流量が安定
し、第１および第２ガスの温度を安定させることができ
る。このような第１流動層熱交換器に供給される第１ガ
スは、たとえば焼成炉から排出されるダストを含む高温
の排ガスであり、このような高温の第１ガスは先ず下段
の流動層を形成して熱媒体を加熱し、この下段の流動層
に供給される熱媒体は上段の流動層において、前記下段
の流動層で熱交換して温度が低下した第１ガスと熱交換
する。したがって上段の流動層を形成する予熱後の熱媒
体が下段の流動層に供給され、この下段における熱媒体
は、高温の第１ガスとの熱交換によってさらに温度が上
昇し、このようにして下段の流動層は上段の流動層より
も温度が高くなり、高温の熱媒体が第２流動層熱交換器
の上段の流動層に導かれる。

【００７１】この第２流動層熱交換器では、上段の流動
層の断面積が下段の流動層の断面積よりも大きく、各流
動層の温度に対応した適切な空塔速度にすることができ
るので、安定した流動層を形成できる。これにより熱媒
体の流量が安定し、第１および第２ガスの温度を安定さ
せることができる。第２流動層熱交換器に供給される第
２ガスは、たとえば常温の空気であり、このような温度
の低い第２ガスによって下段の流動層で熱交換し、予熱
された第２ガスは第１流動層熱交換器の下段の流動層か
ら導かれる前記高温の熱媒体と熱交換して昇温される。
したがって上段の流動層の温度は下段の流動層の温度よ
りも高く、このようにして流動層において熱交換した高
温のダストを含まない第２ガスを得ることができる。

【００７２】請求項７記載の本発明によれば、制御手段
によって、１つの気密排出手段による熱媒体の流量が大
きくなるので、この気密排出手段によって排出された熱
媒体が供給される流動層の圧力損失が大きくなり、この
圧力損失は圧力損失検出手段によって検出され、その流
動層に対応して設けられる制御手段によって圧力損失検
出手段の出力に応答して、圧力損失の設定値になるよう
に気密排出手段の流量が大きくなるように制御される。
このようにして各流動層の圧力損失が一定となるよう
に、順次的に気密排出手段の流量が大きく設定され、熱
媒体の循環量が増加する。

【００７３】したがって第１流量層熱交換器からの第１
ガスの温度が高くなったとき、熱媒体の循環量を増加し
て第１流動層熱交換器での熱回収量を増加して熱媒体を
第２流動層熱交換器の上段の流動層へ導き、第２流動層
熱交換器からの第２ガスの温度を大きく変化させること
なしに第１流動層熱交換器から排出される第１ガスの温
度変化をなくすことができる。

【００７４】請求項８記載の本発明によれば、第２ガス
温度検出手段によって第２流動層熱交換器からの第２ガ
スの温度が検出され、この第２ガスの温度が低くなるに
つれて制御手段は１つの気密排出手段による熱媒体の流
量が大きくなるように制御する。したがって第１流動層
熱交換器での熱回収量が増加し、これによって第２流動
層熱交換器からの第２ガスの温度を高くすることができ
る。

【００７５】請求項９記載の本発明によれば、第２流動
層熱交換器から排出される第２ガスの流量をも監視し
て、第２ガスの流量が増加してガス温度が低下したら、
１つの気密排出手段による熱媒体の流量が大きくなるよ
うに制御して、第１流動層熱交換器での熱回収量を増加
させる。これによって、第２ガスの流量が増加したとき
に、その第２ガスの温度が低くならないように制御する
ことができる。

【００７６】請求項１０記載の本発明によれば、粉塵捕
集手段は第１ガスに粉塵が含まれ、第２ガスに粉塵が含
まれない場合に限らず、第２ガスに粉塵が含まれ、第１
ガスに粉塵が含まれない場合も同様に、粉塵が含まれな
い第１ガスと熱媒体とが交流接触する第１流動層熱交換
器から排出される熱交換後の第１ガス中の粉塵を捕集す
ることができるので、含塵ガスとの熱交換に用いられた
熱媒体によって持ち込まれたダストを除去し、清浄な高
温のガスを得ることができる。

【００７７】請求項１１記載の本発明によれば、各流動
層の圧力損失を一定に制御しつつ、循環する熱媒体の流
量によって第１および第２ガスの温度を制御することが
できるので、運転開始時から円滑にかつ短時間で第１お
よび第２ガスの温度を安定させ、ダストを含む第１およ
び第２ガスのいずれか一方から熱回収して、第１および
第２ガスのいずれか他方を加熱し、清浄な高温ガスを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の熱交換装置４１を示す
系統図である。

【図２】熱媒体供給源９０の具体的構成を示す正面図で
ある。

【図３】第１流動層熱交換器４５の下段の分散板４２ｂ
付近の拡大断面図である。

【図４】第１気密排出手段４３の具体的構成を示す拡大
断面図である。

【図５】本発明の実施の他の形態の第１気密排出手段４
３ａを示す拡大断面図である。

【図６】本発明の実施のさらに他の形態の第１気密排出
手段４３ｂを示す拡大断面図である。

【図７】第１〜第４気密排出手段４３，４７，５０，５
１の動作を制御するための制御装置１６１の電気的構成
を示すブロック図である。

【図８】熱交換装置４１の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図９】本発明の実施の他の形態の第１流動層熱交換器
４５から排出されるガスの温度と第４気密排出手段５１
の流量との関係を示すグラフである。

【図１０】本発明の実施のさらに他の形態の第２流動層
熱交換器４９から排出されるガスの温度と上段の流動層
４８ａから下段の流動層４８ｂへの熱媒体の流量との関
係を示すグラフである。

【図１１】本発明の実施のさらに他の形態の熱交換装置
４１ａを示す系統図である。

【図１２】本発明の実施のさらに他の形態の熱交換装置
４１ｂを示す系統図である。

【図１３】本発明の実施のさらに他の形態の熱交換装置
４１ｃを示す系統図である。

【図１４】本発明の実施のさらに他の形態の熱交換装置
４１ｄを示す系統図である。

【図１５】本件発明者の実験による流動層の段数と出口
ガス温度との関係を示すグラフである。

【図１６】典型的な従来技術の熱交換器１を示す簡略化
した断面図である。

【図１７】図１６に示す第１流動層熱交換器４の最上段
の溢流管９ａ付近の拡大断面図である。

【符号の説明】

４１，４１ａ〜４１ｄ 熱交換装置 ４２ａ，４２ｂ；４６ａ，４６ｂ 分散板 ４３，４３ａ，４３ｂ 第１気密排出手段 ４４ａ，４４ｂ；４８ａ，４８ｂ 流動層 ４５，４５ｄ 第１流動層熱交換器 ４７ 第２気密排出手段 ４９，４９ｄ 第２流動層熱交換器 ５０ 第３気密排出手段 ５１ 第４気密排出手段 ５２ 第１圧力損失検出手段 ５３ 第２圧力損失検出手段 ５４ 第３圧力損失検出手段 ５５ 第４圧力損失検出手段 ５６ 第１制御手段 ５７ 第２制御手段 ５８ 第３制御手段 ５９ 第４制御手段 ６０ 設定手段 ８７，１８０ 輸送手段 ９０ 熱媒体供給源

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分散板上の熱媒体を第１ガスによって流
   動化して、熱媒体の気密排出手段を介して接続される複
   数段の流動層を形成する第１流動層熱交換器と、 分散板上の熱媒体を第２ガスによって流動化して、熱媒
   体の気密排出手段を介して接続される複数段の流動層を
   形成する第２流動層熱交換器とを含み、 第１流動層熱交換器の最下段の流動層と、第２流動層熱
   交換器の最上段の流動層とが、熱媒体の気密排出手段に
   よって接続され、 第２流動層熱交換器の最下段の流動層と、第１流動層熱
   交換器の最上段の流動層とが熱媒体の気密排出手段を介
   して接続されて熱媒体の循環経路が形成され、前記気密
   排出手段のいずれか１つの熱媒体の流量は、予め定める
   値に設定され、 残余の全ての各気密排出手段が排出する熱媒体の流動層
   の圧力損失をそれぞれ検出する圧力損失検出手段と、 圧力損失検出手段の出力に応答し、検出された圧力損失
   が予め定める値になるように、その検出された圧力損失
   を有する流動層からの熱媒体を排出する気密排出手段の
   流量を制御する手段とを含むことを特徴とする熱交換装
   置。
2. 【請求項２】 熱媒体の循環経路の途中には、 熱媒体の貯留部と、その貯留部からの熱媒体を供給／遮
   断する開閉弁とを有する熱媒体供給源と、 熱媒体供給源に並行に設けられ、もう１つの開閉弁が介
   在される側路とが、介在されることを特徴とする請求項
   １記載の熱交換装置。
3. 【請求項３】 第１および第２ガスのいずれか一方が含
   塵ガスであり、 この含塵ガスが用いられる第１および第２のいずれか一
   方の流動層熱交換器の最下段の流動層から第１および第
   ２のいずれか他方の流動層熱交換器に気密排出手段を介
   して排出される熱媒体の流路には、その流路の上端部寄
   りに、その流路内の流速が前記最下段の流動層の空塔速
   度ｕｂを超える速度となるように圧縮ガスを吐出する圧
   縮ガス供給手段が設けられることを特徴とする請求項１
   または２記載の熱交換装置。
4. 【請求項４】 圧縮ガス供給手段による圧縮ガスの吐出
   速度は、熱媒体の流路内の流速が流動層の空塔速度ｕｂ
   の１．２〜３．０倍に選ばれることを特徴とする請求項
   ３記載の熱交換装置。
5. 【請求項５】 第１および第２流動層熱交換器は、複数
   段の流動層をそれぞれ有し、各流動層は、その断面積が
   最小流動化速度ｕｍｆ以上となるように、第１および第
   ２ガスの温度が熱媒体との熱交換によって低くなるにつ
   れて小さく形成されることを特徴とする請求項１〜４の
   いずれかに記載の熱交換装置。
6. 【請求項６】 第１ガスの温度は、第２ガスの温度を超
   える値であり、 第１および第２流動層熱交換器は、複数段の流動層をそ
   れぞれ有し、 第１流動層熱交換器の流動層の断面積は、上段が下段よ
   りも小さく形成され、第２流動層熱交換器の流動層の断
   面積は、下段が上段よりも小さく形成されることを特徴
   とする請求項５記載の熱交換装置。
7. 【請求項７】 第１ガスの顕熱を第２ガスによって回収
   する熱交換装置であって、 第１流動層熱交換器からの熱交換後の第１ガスの温度を
   検出する第１ガス温度検出手段と、 第１ガス温度検出手段の出力に応答し、予め設定された
   温度になるように、検出される第１ガスの温度が高くな
   るにつれて、前記１つの気密排出手段による熱媒体の流
   量を大きく制御するもう１つの制御手段とを含むことを
   特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換装
   置。
8. 【請求項８】 第１ガスの顕熱を第２ガスによって回収
   する熱交換装置であって、 第２流動層熱交換器からの熱交換後の第２ガスの温度を
   検出する第２ガス温度検出手段と、 第２ガス温度検出手段の出力に応答し、予め設定された
   温度になるように、検出される第２ガスの温度が低くな
   るにつれて、前記１つの気密排出手段による熱媒体の流
   量を大きく制御するもう１つの制御手段とを含むことを
   特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換装
   置。
9. 【請求項９】 第２ガスの流量を検出する第２ガス流量
   検出手段をさらに含み、 前記もう１つの制御手段は、 第２ガス温度検出手段の出力に応答し、予め設定された
   温度になるように、第２ガス流量検出手段によって検出
   される流量が大きくなるにつれて、前記１つの気密排出
   手段による熱媒体の流量を大きく設定することを特徴と
   する請求項８記載の熱交換装置。
10. 【請求項１０】 第１ガスおよび第２ガスのいずれか一
    方が含塵ガスであり、この含塵ガスが用いられる第１お
    よび第２のいずれか一方の流動層熱交換器の最上段の流
    動層に、いずれか他方の流動層熱交換器の最上段からの
    前記いずれか他方のガスから粉塵を捕集して導く粉塵捕
    集手段が設けられることを特徴とする請求項１〜９のい
    ずれかに記載の熱交換装置。
11. 【請求項１１】 分散板上の熱媒体を第１ガスによって
    流動化して、熱媒体の気密排出手段を介して接続される
    複数段の流動層を形成する第１流動層熱交換器と、 分散板上の熱媒体を第２ガスによって流動化して、熱媒
    体の気密排出手段を介して接続される複数段の流動層を
    形成する第２流動層熱交換器とを含み、 第１流動層熱交換器の最下段の流動層と、第２流動層熱
    交換器の最上段の流動層とが、熱媒体の気密排出手段に
    よって接続され、 第２流動層熱交換器の最下段の流動層と、第１流動層熱
    交換器の最上段の流動層とが熱媒体の気密排出手段を介
    して接続されて熱媒体の循環経路が形成され、各流動層
    の圧力損失をそれぞれ検出する圧力損失検出手段と、 圧力損失検出手段の出力に応答し、検出された圧力損失
    が予め定める値となるように、その検出された圧力損失
    を生じている流動層から熱媒体を排出する気密排出手段
    の流量を制御する制御手段とを設け、 熱媒体が圧力損失の予め定める値を生じる量未満だけ分
    散板上に存在し、または熱媒体が分散板上に存在しない
    状態で、前記循環経路の途中に、熱媒体を供給してゆ
    き、 全ての流動層の各圧力損失が前記予め定める値になった
    とき、熱媒体の供給を停止し、 次に、全ての気密排出手段のうちの１つのみを、前記圧
    力損失の検出によって制御せずに、流量を予め定める値
    に設定し、かつ残余の全ての気密排出手段を、前記圧力
    損失の検出によって制御することを特徴とする熱交換装
    置の運転方法。