JP3091245B2 - 流動床反応装置 - Google Patents

流動床反応装置

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JP3091245B2 JP03042660A JP4266091A JP3091245B2 JP 3091245 B2 JP3091245 B2 JP 3091245B2 JP 03042660 A JP03042660 A JP 03042660A JP 4266091 A JP4266091 A JP 4266091A JP 3091245 B2 JP3091245 B2 JP 3091245B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体微粉燃料を循環
流動床内で燃焼するために、その下部領域に１次空気、
２次空気および上記固体燃料をそれぞれ供給するための
導管が設けられた流動燃焼室と、この流動燃焼室の内部
又は外部に設けられた固体分の分離手段と、上記流動燃
焼室の上部領域を上記分離手段に結合するための通路
と、上記分離手段から上記流動燃焼室の下部領域に上記
固体分を戻すための戻し手段とを有する反応装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】固体微粉燃料を循環流動床内で燃焼する
この種の反応装置は公知であり、その詳細は例えば、ド
イツ特許２５３９５４６号およびこれと対応する米国特
許４１６５７１７に記載されている。
【０００３】ところで特に大断面を有する流動燃焼室の
場合は、この流動燃焼室の特に上部領域で、出来るだけ
一様な気体および固体の分布を得ることが困難である。
【０００４】しかしながら上記微粉燃料の良好な燃焼を
得るために、また煙道ガスからの効果的な脱硫黄を行う
ために、さらには全く総体的な事柄であるが、エネルギ
ーの良好な利用を図るために、上記固体および気体のほ
ぼ一様な分布が望ましい。なお冷却された壁への熱伝導
は、周知のごとく確かにすぐれて上記固体の濃度に左右
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
み、流動燃焼室の断面積がたとえ大きくても、上記流動
燃焼室内にできるだけ一様な流れ分布を、またそれと同
時にできるだけ一様な気体の分布と、固体との分布とを
得られるような反応装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記反応装置
において、ほぼ垂直に延びる少くとも１つの隔壁を上記
流動燃焼室の上部領域に配してこの流動燃焼室を少くと
も２つの部分燃焼室に分けると共に、これらの部分燃焼
室のそれぞれに通路を介して結合されかつ固体分の戻し
手段を持った固体分の分離手段を上記各部分燃焼室に付
属させるようにして反応装置を構成した。
【０００７】なおこの場合に重要なことは、上記部分燃
焼室のそれぞれと、その内部又は外部にある上記固体分
の分離手段、例えば集塵器とが結合されて、ほぼ同一の
流れ分布が上記部分燃焼室内に生じることである。
【０００８】また上記隔壁は、上記部分燃焼室の水平断
面が相互にほぼ等しくなるように設けられるのがよい。
かくして上記流動燃焼室下部領域からの上昇流は、一般
的に付加的損失を生むことなく、ほぼ一様な分布を上記
部分燃焼室内に形成する。
【０００９】さらに１枚の隔壁（又は複数の隔壁）を配
するだけではなく、上記固体分の分離手段から出る気体
流を例えばフラップやシャッタのごとき制御手段で制御
するのは特定目的のために有利である。このようにする
と、上記隔壁によって形成された部分燃焼室の各内部に
同一の流れ状態が生じると同時に、気体および固体のよ
り改善された一様分布も生じる。
【００１０】上記流動燃焼室の特に上部領域にある隔壁
については、種々の構造の設計を考えることができる。
なお上記上部領域では、部分燃焼室間の有害な交差流を
できるだけ妨げるために、上記壁は完全に又は過度に気
体を遮断できるように形成される。他方上記流動燃焼室
の下部領域では、上記隔壁に少くとも１つの大きな開口
が設けられる。かくして上記下部領域では、一様でない
状態を早期に除くために、流れは水平成分をも持って運
動することが可能である。
【００１１】補足的に熱を運び去るために、上記隔壁に
は冷却面を設けることが有利である。さらに燃焼用空気
を上記部分燃焼室内に導入するために、分配器付きの少
くとも１つの供給導管を上記隔壁内に設けることが提案
される。すなわち外部からの２次空気がやや得られにく
い領域でも、燃焼用空気の流れはこれによって改善され
る。また上記隔壁から、燃料供給導管および／又は化学
薬品供給導管、例えばカルシウム化合物供給導管をも突
出させることができる。なお上記化学薬品は、邪魔な気
体成分を周知の方法で拘束する。
【００１２】
【実施例】以下本発明の実施例につき図１〜図９を参照
しながら説明する。なお図は略図で重要部分のみが示さ
れている。
【００１３】図１に示す反応装置は、流動燃焼室１と、
その中央に直立する隔壁２とを有する。なおこの隔壁２
によって２つの部分燃焼室１ａ、１ｂが図２にも示すよ
うに形成される。
【００１４】またこれらの部分燃焼室１ａ、１ｂの上端
からそれぞれ延びる通路３ａ、３ｂは、気体流から固体
分を分離する分離手段４ａ、４ｂに通じる。なおこれら
の分離手段は集塵器の形状をしている。
【００１５】上記集塵器４ａ、４ｂ内の気体は導管５
ａ、５ｂを経て排出され、他方分離された固体分は、各
戻し導管６ａ、６ｂを経て流動燃焼室１の下部領域に戻
される。
【００１６】上記流動燃焼室１の下端には火格子８が設
けられ、この火格子８を通して下から１次空気が吹込ま
れる。かくして固体微粉燃料が流動燃焼室１内で舞い上
り、燃焼される。
【００１７】上記微粉燃料、特に微粉炭は燃料供給導管
９、１０を経て供給される。また２次空気は、図では単
に２つの導管１１、１２で表わされているにすぎない
が、多数の２次空気供給導管を経て流動燃焼室１に吹込
まれる。
【００１８】上記２次空気供給導管１１、１２と、上記
火格子８との間の流動燃焼室１は下方に向け狭められて
いる。また流動燃焼室１の壁には冷却管を設けることが
できるが、簡略のため図には描かれていない。
【００１９】図１および図２に示すごとく上記隔壁２
は、上方では流動燃焼室１のカバー１５を超えて延び、
また下方では、２次空気供給導管１１、１２の管口とほ
ぼ等しい高さにまで達している。
【００２０】ところで若し一方の部分燃焼室内の微粉燃
料密度が他方の部分燃焼室内のそれよりも高まると、上
記一方の部分燃焼室内の流動抵抗が増大し、流動燃焼室
１下部からの流れがより少ない抵抗を受ける道を選択す
ることになり、上記流れは上記他方の部分燃焼室に優先
して流入することになる。かくして上記密度の不均衡は
敏速に調節され、密度の不均衡という撹乱の発生は減少
する。
【００２１】ここで重要なことは、上記部分燃焼室１
ａ、１ｂのそれぞれが流体工学的に可成り似た形に形成
されることおよび、上記部分燃焼室１ａ、１ｂがそれぞ
れ固体分を分離するための分離手段４ａ、４ｂに繋がる
通路３ａ、３ｂを有することである。
【００２２】上記流動燃焼室１の断面形状や隔壁２の位
置は、特に以上のごとき見地に立って選ばれるから、相
互に断面積のほぼ等しい部分燃焼室１ａ、１ｂが図２に
示すように生じる。なお流動燃焼室１の上部断面は、図
１および２に示すごとく必ずしも矩形である必要はな
い。上記断面は図示を省略したが、１つの隔壁２で仕切
られた多少とも楕円のごとき形状であってもよい。
【００２３】上記隔壁２はエネルギー利用度の改善のた
めに、より広範な課題を解決することができる。１つの
可能性として隔壁２は、図３に示すごとくほぼ垂直に延
びる冷却管１６から成ることができる。なおこの冷却管
１６は給水分配器１７と、蒸気溜１８との間に配設され
るが、特に上記蒸気溜１８は、図１に示すごとく流動燃
焼室１のカバー１５の上方に設けられる。
【００２４】また隣接する冷却管１６は相互に結合され
るため、１つの閉じた隔壁が生じる。なおこの隔壁２
は、図３に示す例では２重に形成される。
【００２５】さらに上記隔壁２は、燃焼用空気を外部か
ら部分燃焼室１ａ、１ｂに供給する際に利用することが
できる。図１および３に示す実施例では、１本の給気管
２０が上記隔壁２の下端に設けられ、送風機からの空気
が外部からこの給気管２０に図示を省略した方法で送り
込まれる。
【００２６】また給気管２０にはノズルが用意され、空
気がこのノズルを経て部分燃焼室１ａ、１ｂ内にて図の
矢印２１のように外に出て、種々な場所に送られる。
【００２７】図示は省略したが、上記部分燃焼室１ａ、
１ｂの希望する随所に空気を供給するため、上記隔壁２
には種々の個所に燃焼用空気のための供給導管を設ける
ことができる。この方法によれば、燃料の非常に強い燃
焼が上記燃焼室内で得られる。なおこの燃焼は、流動燃
焼室１の断面積に左右されることはない。
【００２８】上記給気管２０と対比的な１本の供給導管
（又は複数の供給導管）が、付加的燃料および／又は化
学薬品、例えばカルシウム化合物を上記部分燃焼室内に
送り込み、邪魔な気体成分を拘束するために働らくこと
が可能である。しかし上記供給導管は、明瞭さをよくす
るために図中には記載されていない。
【００２９】図４には隔壁２の正面図、すなわち図１の
Ａ矢視図を示した。図には蒸気溜１８が、排気管１９、
閉じた隔壁２を形成する垂直な冷却管１６、給水分配器
１７への給水口１７ａ、および空気分配器２０への給気
口２０ａと共に略図で示されている。またここで空気分
配器２０の打点は、空気噴出ノズルを表わす。さらに図
４から、上記隔壁２が上記流動燃焼室１の下部領域に一
部分だけ達していることがわかる。また図では、燃料供
給導管および２次空気供給導管は省略された。
【００３０】図５に示す隔壁２ａの例では、隔壁は流動
燃焼室１の狭められた下部領域にまで達している。また
１つの大きな門形状開口２２が、そこに設けられてい
る。
【００３１】このような大きな開口あるいは多数の小さ
な開口は、上記流動燃焼室の下部領域における流れが、
垂直成分だけでなく水平成分をも持つようにするために
必要である。かくして上記流動燃焼室１上部領域の部分
燃焼室１ａ、１ｂ内における固体分の集中が和らげられ
る。
【００３２】図５に示す隔壁２ａは、導管２４から冷却
水を供給されるリング状の冷却水分配器２３を有する。
冷却管１６内に生じた水蒸気は蒸気溜１８に流れ、排気
管１９に排出されてさらに利用される。上記隔壁２ａは
燃焼用空気供給導管、燃料供給導管および／又は化学薬
品供給導管を備えることができるが、図では省略されて
いる。
【００３３】極めて大きな断面を有する非常に大きな流
動燃焼室に対しては、複数の隔壁を使用して多数の部分
燃焼室を設けるのが好ましい。図６では十字に交わる隔
壁２ｂおよび２ｃによって、４つの部分燃焼室２５ａ、
２５ｂ、２５ｃおよび２５ｄが形成される。
【００３４】上記部分燃焼室はそれぞれ連通路２６で１
つの集塵器２４に連通され、また１本の戻し導管がこれ
らの集塵器にそれぞれ付属しているから、集塵器２４で
分離された固体分は、図１に示すと同じ様に上記流動燃
焼室に戻される。
【００３５】次に図７の例では、矩形断面の流動燃焼室
が互いに平行な２枚の隔壁２ｄおよび２ｅによって３つ
の部分燃焼室２５ｅ、２５ｆおよび２５ｇに分割されて
いる。ここでこれら部分燃焼室は、固体分の分離手段２
４をそれぞれ１つではなく２つ宛具備している。なおこ
の分離手段２４は２つ以上であることもできる。また上
記部分燃焼室のそれぞれに属した２つの分離手段２４は
互いに対向して配置されている。
【００３６】上記部分燃焼室は、図６および７に符号Ｘ
で示した最大水平対角線長さを有する。若し大断面を有
しかつ特に適した流動燃焼室にのみ隔壁が使用されるな
ら、この際形成される部分燃焼室の最大水平対角線Ｘは
少くとも３ｍ、特に少くとも５ｍの長さを有する。なお
このような大きさの流動燃焼室は、１００ＭＷを超える
電力を生産する発電所に適する。
【００３７】図８および９に示す流動燃焼室１は、垂直
でかつ冷却管１６を備えると共に、火格子８の下方にま
で延びる１枚の隔壁２ｆにより分割されている。この隔
壁２ｆの下部領域には２つの門形状の開口３０および３
１が設けられ、冷却管１６がこれらの開口に沿って給水
分配器３２にまで延びている。なおこの分配器３２は小
室３３の下方に位置し、１次空気はこの小室から火格子
８を通って上方に向け流れる。
【００３８】ところで図８および９に示す例において
も、蒸気溜１８および給水分配器３２は流動燃焼室１の
外側に配されている。なおこの図では燃料供給導管、２
次空気又は化学薬品供給導管は省略されている。また図
８には、固体分を分離するための分離手段４ａおよび４
ｂから流出し、導管５ａおよび５ｂを経て流出する気体
が集合管３４および送風機３５を通って排出されるよう
に描かれている。さらに制御可能な弁３６および３７を
使用して、付加的に部分燃焼室１ａおよび１ｂ内の流れ
条件をできるだけ一様にする手段も示されている。
【００３９】
【発明の効果】本発明は上述のような構成であるから、
流動燃焼室の断面積がたとえ大きくても、上記流動燃焼
室内にできるだけ一様な流れ分布を、またそれと同時
に、できるだけ一様な燃焼用空気の分布と、微粉燃料と
の分布とを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反応装置の縦断面図。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】冷却管から成る隔壁を過る図１と対応する縦断
面図。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図５】隔壁の変形例を示す図４と対応する断面図。
【図６】十字形隔壁を持った流動燃焼室の断面図。
【図７】互いに平行な２枚の隔壁を持った流動燃焼室の
断面図。
【図８】反応装置の変形例を示す図１と対応する縦断面
図。
【図９】図８に示した反応装置の図４と対応する断面
図。
【符号の説明】
１ 流動燃焼室 ２、２ａ〜２ｆ 隔壁 １ａ、１ｂ、２５ａ〜２５ｇ 部分燃焼室 ３ａ、３ｂ 通路 ４ａ、４ｂ 分離手段 ６ａ、６ｂ 戻し導管 ９、１０ 燃料供給導管 １１、１２ ２次空気供給導管 １６ 冷却管 ２０ 給気管 ２２、３０、３１ 開口 Ｘ 最大水平対角線長さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライナー・ライマー ドイツ連邦共和国6270アイドシュタイ ン・ウンターデルハムバッハ15 (72)発明者 カーレル・フィドラ ドイツ連邦共和国6350バート−ナウハイ ム・フランクフルターシュトラーセ51 (56)参考文献 特開 昭62−123212（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−235903（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−120005（ＪＰ，Ａ) 特表 平１−502356（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23C 10/00 - 10/32

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】固体微粉燃料を循環流動床内で燃焼するた
    めに、その下部領域に１次空気、２次空気および上記固
    体燃料をそれぞれ供給するための導管が設けられた流動
    燃焼室と、この流動燃焼室の内部又は外部に設けられた
    固体分の分離手段と、上記流動燃焼室の上部領域を上記
    分離手段に結合するための通路と、上記分離手段から上
    記流動燃焼室の下部領域に上記固体分を戻すための戻し
    手段とを有する反応装置において、 上記流動燃焼室の上部領域に少くとも１つのほぼ垂直な
    隔壁を設けて上記流動燃焼室を少くとも２つの部分燃焼
    室に分割すると共に、 これらの部分燃焼室のそれぞれに少くとも１つの上記分
    離手段と、この分離手段を上記部分燃焼室に結合する上
    記通路と、上記分離手段から上記部分燃焼室に上記固体
    分を戻すための戻し手段とを付属させ、上記隔壁は少く
    とも１つの給気管を有し、この給気管は燃焼用空気を上
    記部分燃焼室に導入するための分配器を有することを特
    徴とする流動床反応装置。
  2. 【請求項２】上記部分燃焼室の水平断面は相互にほぼ等
    しい請求項１記載の反応装置。
  3. 【請求項３】上記流動燃焼室の上部領域にある隔壁は気
    体を完全に通さないように構成された請求項１又は２記
    載の反応装置。
  4. 【請求項４】上記流動燃焼室の下部領域に延びる隔壁は
    少くとも大きな１つの開口を有する請求項１、２又は３
    記載の反応装置。
  5. 【請求項５】上記隔壁は冷却管を有する請求項１、２、
    ３又は４記載の反応装置。
  6. 【請求項６】上記隔壁は少くとも１つの燃料供給導管を
    有する請求項１〜５のいずれかに記載の反応装置。
  7. 【請求項７】上記隔壁は少なくとも１つの化学薬品供給
    導管を有する請求項１〜６のいずれかに記載の反応装
    置。
  8. 【請求項８】上記部分燃焼室のそれぞれの最大の水平対
    角線長さは少くとも３ｍである請求項１〜７のいずれか
    に記載の反応装置。
  9. 【請求項９】上記流動燃焼室は互いに交叉する２枚の隔
    壁で４つの部分燃焼室に分割される請求項１〜８のいず
    れかに記載の反応装置。
  10. 【請求項１０】上記流動燃焼室は互いに平行な２枚の隔
    壁で３つの部分燃焼室に分割される請求項１〜９のいず
    れかに記載の反応装置。
  11. 【請求項１１】上記流動燃焼室の下部領域は下方に向け
    て狭められている請求項１〜１０のいずれかに記載の反
    応装置。
JP03042660A 1990-02-20 1991-02-14 流動床反応装置 Expired - Lifetime JP3091245B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE4005305.9 1990-02-20
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