JP3488677B2 - 流動層炉 - Google Patents
流動層炉Info
- Publication number
- JP3488677B2 JP3488677B2 JP2000238046A JP2000238046A JP3488677B2 JP 3488677 B2 JP3488677 B2 JP 3488677B2 JP 2000238046 A JP2000238046 A JP 2000238046A JP 2000238046 A JP2000238046 A JP 2000238046A JP 3488677 B2 JP3488677 B2 JP 3488677B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- furnace
- fluidized bed
- box
- granular material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は流動層炉に関し、特
に、従来の分散板方式および散気管方式とは異なる流動
化手段を有する流動層炉に関するものである。
に、従来の分散板方式および散気管方式とは異なる流動
化手段を有する流動層炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】流動層は、最小流動化速度以上の空塔速
度で流体を上向きに流して粉粒体を流動化させるもの
で、流動層内粉粒体は激しく攪拌されているので流動層
内の伝熱速度は大きく、粉粒体の加熱や冷却が容易で層
内温度が均一で、粉粒体の連続的な供給や排出が容易で
あるという多くの利点を有している。この流動層におけ
る流動化手段は、ガス吹き出し方式の点から分散板方式
と散気管方式の２つに大別することができる。
度で流体を上向きに流して粉粒体を流動化させるもの
で、流動層内粉粒体は激しく攪拌されているので流動層
内の伝熱速度は大きく、粉粒体の加熱や冷却が容易で層
内温度が均一で、粉粒体の連続的な供給や排出が容易で
あるという多くの利点を有している。この流動層におけ
る流動化手段は、ガス吹き出し方式の点から分散板方式
と散気管方式の２つに大別することができる。
【０００３】分散板方式流動層炉の一例は、図４（ａ）
に示すように、炉本体２１の下部を多数の小孔２２を有
する分散板２３により上下に仕切って下方をガスの供給
室（風箱）２４とし、分散板２３の上面に仕切板２５を
設け、仕切板２５に沿った拡散移動（図４（ｂ）参照）
によって投入口２６から投入された粉粒体の実質滞留時
間を確保し、分散板２３の小孔２２上にキャップ型のガ
ス吹き出しノズル２７（図４（ｃ）参照）を設けて炉内
の全域にわたりガスの均等分配を可能とし、炉本体２１
と分散板２３とは可撓性の薄鋼板からなるリング２８で
接続して分散板２３の熱膨脹を吸収し、リング２８によ
り風箱２４と流動層部２９間のガスシールを可能として
いる。
に示すように、炉本体２１の下部を多数の小孔２２を有
する分散板２３により上下に仕切って下方をガスの供給
室（風箱）２４とし、分散板２３の上面に仕切板２５を
設け、仕切板２５に沿った拡散移動（図４（ｂ）参照）
によって投入口２６から投入された粉粒体の実質滞留時
間を確保し、分散板２３の小孔２２上にキャップ型のガ
ス吹き出しノズル２７（図４（ｃ）参照）を設けて炉内
の全域にわたりガスの均等分配を可能とし、炉本体２１
と分散板２３とは可撓性の薄鋼板からなるリング２８で
接続して分散板２３の熱膨脹を吸収し、リング２８によ
り風箱２４と流動層部２９間のガスシールを可能として
いる。
【０００４】分散板はその上で流動する粉粒体の重量を
支えるのに十分な強度を有するものでなければならな
い。実際に稼働している流動層炉、例えば、鉄カーバイ
ドの製造のための流動層炉は、直径が約４０フィート
（１２．２ｍ）で流動層高が約１２フィート（３．６６
ｍ）にも達するものが使用されており、係る流動層炉の
場合、高温のため部材の許容応力が低下し、さらに分散
板２３の上から数百トンの鉄鉱石の重量および振動が作
用するので、下部にサポートを設けても分散板２３は極
めて厚い板としなければ鉄鉱石の重量に耐えることはで
きない。分散板がこのように極厚円板体であれば、その
分散板を支持するために流動層炉の構造は複雑・高価な
ものとならざるを得ない。例えば、特開平１−１６９２
１５号公報には、図５に示すように、水管３１と水管３
１を接続する板（分散板に相当するもの）３２を上方に
湾曲させ、この湾曲板３２に小孔３３を設け、湾曲板３
２の下方の風箱３４内のガスを小孔３３を経て上方に吐
出して湾曲板３２上に流動層３５を形成する流動層燃焼
装置が記載されている。この公報に記載された装置の場
合、分散板を湾曲させることにより、平板状のものに比
して分散板の機械的強度は多少高まるが、湾曲した分散
板が流動層を形成する粉粒体の大きな圧力を支持しなけ
ればならない点に変わりはない。
支えるのに十分な強度を有するものでなければならな
い。実際に稼働している流動層炉、例えば、鉄カーバイ
ドの製造のための流動層炉は、直径が約４０フィート
（１２．２ｍ）で流動層高が約１２フィート（３．６６
ｍ）にも達するものが使用されており、係る流動層炉の
場合、高温のため部材の許容応力が低下し、さらに分散
板２３の上から数百トンの鉄鉱石の重量および振動が作
用するので、下部にサポートを設けても分散板２３は極
めて厚い板としなければ鉄鉱石の重量に耐えることはで
きない。分散板がこのように極厚円板体であれば、その
分散板を支持するために流動層炉の構造は複雑・高価な
ものとならざるを得ない。例えば、特開平１−１６９２
１５号公報には、図５に示すように、水管３１と水管３
１を接続する板（分散板に相当するもの）３２を上方に
湾曲させ、この湾曲板３２に小孔３３を設け、湾曲板３
２の下方の風箱３４内のガスを小孔３３を経て上方に吐
出して湾曲板３２上に流動層３５を形成する流動層燃焼
装置が記載されている。この公報に記載された装置の場
合、分散板を湾曲させることにより、平板状のものに比
して分散板の機械的強度は多少高まるが、湾曲した分散
板が流動層を形成する粉粒体の大きな圧力を支持しなけ
ればならない点に変わりはない。
【０００５】このように、分散板方式は大径の高温流動
層炉の流動化手段としては、強度的に不利であると言え
る。
層炉の流動化手段としては、強度的に不利であると言え
る。
【０００６】一方、散気管方式流動層炉の一例は、図６
に示すように、外部の反応ガス供給管（図示せず）に接
続された垂直上昇管４１に主管４２を接続し、主管４２
に複数の枝管４３を接続してグリッド状パイプを形成
し、枝管４３に図７に示すようなガス吹き出しノズル４
４を枝管４３の長手方向（紙面直角方向）に多数取り付
け、ガス吹き出しノズルから吹き出されるガスにより図
６に示すような流動層４５を形成する方式である。垂直
上昇管４１の一部、主管４２および枝管４３は、操業中
は流動層４５内に埋没しており、これらの管体は流動層
を形成する粉粒体の圧力を受けるので、その圧力に耐え
るだけの強度を備えている必要がある。そのためには管
体の厚みを厚くするか又は管体材料として高温用高強度
材料を使用しなければならず、設備コストが上昇すると
いう不都合な点がある。
に示すように、外部の反応ガス供給管（図示せず）に接
続された垂直上昇管４１に主管４２を接続し、主管４２
に複数の枝管４３を接続してグリッド状パイプを形成
し、枝管４３に図７に示すようなガス吹き出しノズル４
４を枝管４３の長手方向（紙面直角方向）に多数取り付
け、ガス吹き出しノズルから吹き出されるガスにより図
６に示すような流動層４５を形成する方式である。垂直
上昇管４１の一部、主管４２および枝管４３は、操業中
は流動層４５内に埋没しており、これらの管体は流動層
を形成する粉粒体の圧力を受けるので、その圧力に耐え
るだけの強度を備えている必要がある。そのためには管
体の厚みを厚くするか又は管体材料として高温用高強度
材料を使用しなければならず、設備コストが上昇すると
いう不都合な点がある。
【０００７】ところで、ガス吹き出しノズル下３００mm
程度は流動化により動いているが、それより下部にあ
り、炉内底面上に堆積している粉粒体４６は炉の操業中
も殆ど流動せず、静止に近い状態にあり、その温度も上
部の流動状態にある粉粒体に比して低い（この粉粒体を
本明細書では「不動部粉粒体」という）。そして、操業
停止時に炉温を下げるために、冷却に必要な量（流動化
しない程度）の冷却ガスを垂直上昇管４１に導入し、枝
管４３のガス吹き出しノズルから吹き出すと、冷却に伴
って、垂直上昇管４１と不動部粉粒体４６が収縮しよう
とする。ところが、主管４２と枝管４３の下部の粉粒体
は流動化していないため、不動状態となっている。さら
に、不動部粉粒体４６の熱容量は垂直上昇管４１に比べ
てはるかに大きいので不動部粉粒体４６の冷却速度は遅
く、垂直上昇管４１の収縮量に比べて不動部粉粒体４６
の収縮量は小さい。このように両者の収縮量が異なるの
で、垂直上昇管４１は十分に収縮できずに不動部粉粒体
４６から引張応力を受けることになる。これを避けるた
めには、流動化に必要な大量の冷却ガスを流すことによ
って粉粒体の流動状態を保ちつつ管体を完全に冷却する
必要がある。しかし、そのためには冷却ガスのコストが
莫大なものになる。
程度は流動化により動いているが、それより下部にあ
り、炉内底面上に堆積している粉粒体４６は炉の操業中
も殆ど流動せず、静止に近い状態にあり、その温度も上
部の流動状態にある粉粒体に比して低い（この粉粒体を
本明細書では「不動部粉粒体」という）。そして、操業
停止時に炉温を下げるために、冷却に必要な量（流動化
しない程度）の冷却ガスを垂直上昇管４１に導入し、枝
管４３のガス吹き出しノズルから吹き出すと、冷却に伴
って、垂直上昇管４１と不動部粉粒体４６が収縮しよう
とする。ところが、主管４２と枝管４３の下部の粉粒体
は流動化していないため、不動状態となっている。さら
に、不動部粉粒体４６の熱容量は垂直上昇管４１に比べ
てはるかに大きいので不動部粉粒体４６の冷却速度は遅
く、垂直上昇管４１の収縮量に比べて不動部粉粒体４６
の収縮量は小さい。このように両者の収縮量が異なるの
で、垂直上昇管４１は十分に収縮できずに不動部粉粒体
４６から引張応力を受けることになる。これを避けるた
めには、流動化に必要な大量の冷却ガスを流すことによ
って粉粒体の流動状態を保ちつつ管体を完全に冷却する
必要がある。しかし、そのためには冷却ガスのコストが
莫大なものになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の技術の
有するこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、高温の大径流動層炉として使用するに
適した、軽量で、優れた強度特性を備え、不動部粉粒体
を流動する粉粒体の圧力支持媒体として積極的に利用し
た新規な流動層炉を提供することにある。
有するこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、高温の大径流動層炉として使用するに
適した、軽量で、優れた強度特性を備え、不動部粉粒体
を流動する粉粒体の圧力支持媒体として積極的に利用し
た新規な流動層炉を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、流動層を形成する粉粒体の圧力を主として
炉内底部の不動部粉粒体で受けるように、不動部粉粒体
上に反応ガスを吐出する散気ボックスを載置し、散気ボ
ックス上に流動層を形成し、散気ボックスを支持する垂
直上昇管の一部を伸縮部材で構成することとしている。
その結果、伸縮部材の緩衝作用により、流動層を形成す
る粉粒体の圧力は散気ボックスを載置した不動部粉粒体
が支えるようになる。
に本発明は、流動層を形成する粉粒体の圧力を主として
炉内底部の不動部粉粒体で受けるように、不動部粉粒体
上に反応ガスを吐出する散気ボックスを載置し、散気ボ
ックス上に流動層を形成し、散気ボックスを支持する垂
直上昇管の一部を伸縮部材で構成することとしている。
その結果、伸縮部材の緩衝作用により、流動層を形成す
る粉粒体の圧力は散気ボックスを載置した不動部粉粒体
が支えるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明の要旨は、炉内
に投入された粉粒体原料を炉内に導入した反応ガスによ
り流動させつつ反応を行って粉粒体製品を製造する流動
層炉であって、反応ガスを供給する垂直上昇管を炉内底
部に配置し、該垂直上昇管に連通する散気ボックスを炉
内水平方向に設置し、上記垂直上昇管の一部を伸縮部材
で構成し、垂直上昇管から上記散気ボックス内空間を経
て炉内に反応ガスを吐出させて散気ボックス上に流動層
を形成し、炉内底面上に不動部粉粒体を有し、上記散気
ボックスを該不動部粉粒体上に載置したことを特徴とし
ている。
に投入された粉粒体原料を炉内に導入した反応ガスによ
り流動させつつ反応を行って粉粒体製品を製造する流動
層炉であって、反応ガスを供給する垂直上昇管を炉内底
部に配置し、該垂直上昇管に連通する散気ボックスを炉
内水平方向に設置し、上記垂直上昇管の一部を伸縮部材
で構成し、垂直上昇管から上記散気ボックス内空間を経
て炉内に反応ガスを吐出させて散気ボックス上に流動層
を形成し、炉内底面上に不動部粉粒体を有し、上記散気
ボックスを該不動部粉粒体上に載置したことを特徴とし
ている。
【００１１】散気ボックスからガスを吐出する方法とし
ては、複数のガス導管を散気ボックスを上下方向に貫通
するように配置し、散気ボックス内にあるガス導管側部
にガス吸入口を設け、散気ボックス外にあるガス導管頂
部にガス吹き出しノズルを設けることが好ましい。
ては、複数のガス導管を散気ボックスを上下方向に貫通
するように配置し、散気ボックス内にあるガス導管側部
にガス吸入口を設け、散気ボックス外にあるガス導管頂
部にガス吹き出しノズルを設けることが好ましい。
【００１２】また、流動状態を安定させるため、ガス導
管側部に設けるガス吸入口の径を小径とすることによ
り、ガス吸入口を反応ガスが通過するときに適度の圧力
損失を発生させることが好ましい。具体的には、ガス導
管側部に設けるガス吸入口を通過するときの反応ガスの
圧力損失が、流動層を形成する反応ガスの全圧力損失の
２０〜３０％の数値となるように、該ガス吸入口の径を
定めることが好ましい。
管側部に設けるガス吸入口の径を小径とすることによ
り、ガス吸入口を反応ガスが通過するときに適度の圧力
損失を発生させることが好ましい。具体的には、ガス導
管側部に設けるガス吸入口を通過するときの反応ガスの
圧力損失が、流動層を形成する反応ガスの全圧力損失の
２０〜３０％の数値となるように、該ガス吸入口の径を
定めることが好ましい。
【００１３】また、散気ボックスがバリヤとなって散気
ボックス上の反応ガスの炉内底部へのガス流れが遮断さ
れる構造であることが好ましい。
ボックス上の反応ガスの炉内底部へのガス流れが遮断さ
れる構造であることが好ましい。
【００１４】また、不動部粉粒体が耐火断熱材料である
ことが好ましい。
ことが好ましい。
【００１５】さらに、粉粒体原料が含鉄粉粒体原料であ
ることが好ましい。
ることが好ましい。
【００１６】上記のように構成される本発明の流動層炉
によれば、炉内に投入された粉粒体原料は、散気ボック
スから吐出される反応ガスと反応することにより所定組
成の粉粒体製品となる。この反応中において流動層を形
成する粉粒体の圧力は、散気ボックスを介して不動部粉
粒体に伝達されるが、散気ボックスは伸縮部材を有する
垂直上昇管によって支持されているので、伸縮部材の緩
衝作用により流動層を形成する粉粒体の圧力は実質的に
炉内底部の不動部粉粒体が支えるようになる。その結
果、流動層の粉粒体圧力を支えるために散気ボックスお
よび垂直上昇管の厚肉・高強度化を図る必要がない。操
業停止時において、流動化に必要なガス量以下の冷却ガ
スを流す場合においても、垂直上昇管と不動部粉粒体の
冷却速度の違いに起因する収縮量の差は伸縮部材が吸収
するので、垂直上昇管に過大な引張応力がかかることは
ない。
によれば、炉内に投入された粉粒体原料は、散気ボック
スから吐出される反応ガスと反応することにより所定組
成の粉粒体製品となる。この反応中において流動層を形
成する粉粒体の圧力は、散気ボックスを介して不動部粉
粒体に伝達されるが、散気ボックスは伸縮部材を有する
垂直上昇管によって支持されているので、伸縮部材の緩
衝作用により流動層を形成する粉粒体の圧力は実質的に
炉内底部の不動部粉粒体が支えるようになる。その結
果、流動層の粉粒体圧力を支えるために散気ボックスお
よび垂直上昇管の厚肉・高強度化を図る必要がない。操
業停止時において、流動化に必要なガス量以下の冷却ガ
スを流す場合においても、垂直上昇管と不動部粉粒体の
冷却速度の違いに起因する収縮量の差は伸縮部材が吸収
するので、垂直上昇管に過大な引張応力がかかることは
ない。
【００１７】また、散気ボックスを上下方向に貫通する
複数のガス導管は散気ボックスの強度を補強する部材と
なるので、散気ボックスの板厚を減少することが可能で
ある。
複数のガス導管は散気ボックスの強度を補強する部材と
なるので、散気ボックスの板厚を減少することが可能で
ある。
【００１８】さらに、散気ボックスがバリヤとなって散
気ボックス上の反応ガスの炉内底部へのガス流れを遮断
すれば、不動部粉粒体の化学反応が抑制され、不動部粉
粒体の性状が変化せず、容積変化が小さくなるので好ま
しい。
気ボックス上の反応ガスの炉内底部へのガス流れを遮断
すれば、不動部粉粒体の化学反応が抑制され、不動部粉
粒体の性状が変化せず、容積変化が小さくなるので好ま
しい。
【００１９】この点で、不動部粉粒体は、高温に耐え、
機械的強度が十分で、温度の急変にも強くて、反応ガス
の侵食にも抵抗性を有している、耐火断熱材料とするこ
とが好ましい。
機械的強度が十分で、温度の急変にも強くて、反応ガス
の侵食にも抵抗性を有している、耐火断熱材料とするこ
とが好ましい。
【００２０】また、粉粒体原料が含鉄粉粒体原料であれ
ば、製鉄、製鋼用の原料として好適である還元鉄または
鉄カーバイドを安価に製造することができる。すなわ
ち、炉内に投入された含鉄粉粒体原料は、散気ボックス
から吐出される反応ガスと反応することにより、還元鉄
または鉄カーバイドとなる。例えば、鉄カーバイドを製
造する場合は、反応ガスとして、還元ガス（水素ガス）
と炭化ガス（例えば、メタンガス）が使用され、流動層
炉に投入された含鉄粉粒体原料は、散気ボックスから吐
出される適当な速度と温度の還元ガスおよび炭化ガスに
より散気ボックス上に流動層を形成し、含鉄粉粒体原料
は所定時間還元および炭化ガスと反応することにより、
所定炭化率の鉄カーバイド製品となって流動層炉から排
出される。
ば、製鉄、製鋼用の原料として好適である還元鉄または
鉄カーバイドを安価に製造することができる。すなわ
ち、炉内に投入された含鉄粉粒体原料は、散気ボックス
から吐出される反応ガスと反応することにより、還元鉄
または鉄カーバイドとなる。例えば、鉄カーバイドを製
造する場合は、反応ガスとして、還元ガス（水素ガス）
と炭化ガス（例えば、メタンガス）が使用され、流動層
炉に投入された含鉄粉粒体原料は、散気ボックスから吐
出される適当な速度と温度の還元ガスおよび炭化ガスに
より散気ボックス上に流動層を形成し、含鉄粉粒体原料
は所定時間還元および炭化ガスと反応することにより、
所定炭化率の鉄カーバイド製品となって流動層炉から排
出される。
【００２１】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１
（ａ）は、本発明の流動層炉の縦断面図、図１（ｂ）は
図１（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。この流動層炉１は
縦方向に配した仕切板２によって４分割されている。３
は粉粒体原料の投入口であり、投入口３から炉内に投入
された原料は入口側分割室４ａから、分割室４ｂ、分割
室４ｃを経て出口側分割室４ｄに達し、製品の排出口５
から排出される。６は反応ガスを供給する垂直上昇管で
あって、垂直上昇管６は炉外にある反応ガス供給管（図
示せず）に接続されている。垂直上昇管６は炉内水平方
向に設置された扇形の散気ボックス７に連通している。
この垂直上昇管６の一部は伸縮自在の伸縮部材８で構成
されている。垂直上昇管６から散気ボックス７内空間を
経て炉内に反応ガスを吐出させるために、散気ボックス
７を上下方向に貫通するように複数のガス導管９が配置
されている。図１（ｃ）に拡大して示すように、散気ボ
ックス７内にある各ガス導管９の側部にはガス吸入口１
０が設けられており、散気ボックス７外にある各ガス導
管９の頂部にはガス吹き出しノズル１１が設けられてい
る。１２は不動部粉粒体（未反応の粉粒状の鉄鉱石）で
あり、散気ボックス７は不動部粉粒体１２上に載置され
ている。
（ａ）は、本発明の流動層炉の縦断面図、図１（ｂ）は
図１（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。この流動層炉１は
縦方向に配した仕切板２によって４分割されている。３
は粉粒体原料の投入口であり、投入口３から炉内に投入
された原料は入口側分割室４ａから、分割室４ｂ、分割
室４ｃを経て出口側分割室４ｄに達し、製品の排出口５
から排出される。６は反応ガスを供給する垂直上昇管で
あって、垂直上昇管６は炉外にある反応ガス供給管（図
示せず）に接続されている。垂直上昇管６は炉内水平方
向に設置された扇形の散気ボックス７に連通している。
この垂直上昇管６の一部は伸縮自在の伸縮部材８で構成
されている。垂直上昇管６から散気ボックス７内空間を
経て炉内に反応ガスを吐出させるために、散気ボックス
７を上下方向に貫通するように複数のガス導管９が配置
されている。図１（ｃ）に拡大して示すように、散気ボ
ックス７内にある各ガス導管９の側部にはガス吸入口１
０が設けられており、散気ボックス７外にある各ガス導
管９の頂部にはガス吹き出しノズル１１が設けられてい
る。１２は不動部粉粒体（未反応の粉粒状の鉄鉱石）で
あり、散気ボックス７は不動部粉粒体１２上に載置され
ている。
【００２２】不動部粉粒体１２は散気ボックス７上に形
成される流動層を構成する粉粒体の圧力を支えるもので
あり、化学変化をせず、温度変化による容積変化の小さ
いものであることが好ましい。そのために、不動部を構
成する粉粒体が反応ガスと反応して凝集・粗大化した
り、炉内壁に固着したりすることがないように、散気ボ
ックス７がバリヤとなって散気ボックス７上の反応ガス
の炉内底部へのガス流れが遮断される構造であることが
好ましい。本実施例では、散気ボックス７と、流動層炉
１の内壁面および仕切板２の壁面との間には、伸縮性シ
ール部材１３が介装されており、シール部材１３によっ
て実質的に炉内上下方向のガス流れが遮断されている。
また、シール部材１３によって散気ボックス７の水平方
向の熱伸びを吸収できる。さらに、不動部粉粒体の材料
として、シリカ（ＳｉＯ2） 、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、
ジルコニア（ＺｒＯ2）、 スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、
炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）などの
耐火断熱材料は、不活性物質であって、不動部粉粒体の
材料として好適である。
成される流動層を構成する粉粒体の圧力を支えるもので
あり、化学変化をせず、温度変化による容積変化の小さ
いものであることが好ましい。そのために、不動部を構
成する粉粒体が反応ガスと反応して凝集・粗大化した
り、炉内壁に固着したりすることがないように、散気ボ
ックス７がバリヤとなって散気ボックス７上の反応ガス
の炉内底部へのガス流れが遮断される構造であることが
好ましい。本実施例では、散気ボックス７と、流動層炉
１の内壁面および仕切板２の壁面との間には、伸縮性シ
ール部材１３が介装されており、シール部材１３によっ
て実質的に炉内上下方向のガス流れが遮断されている。
また、シール部材１３によって散気ボックス７の水平方
向の熱伸びを吸収できる。さらに、不動部粉粒体の材料
として、シリカ（ＳｉＯ2） 、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、
ジルコニア（ＺｒＯ2）、 スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、
炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）などの
耐火断熱材料は、不活性物質であって、不動部粉粒体の
材料として好適である。
【００２３】また、伸縮性シール部材を介装する代わり
に、散気ボックス７の側面にガス吹き出しノズルを設
け、粉粒体を流動化させることによって熱伸びの拘束を
なくすことも可能である。
に、散気ボックス７の側面にガス吹き出しノズルを設
け、粉粒体を流動化させることによって熱伸びの拘束を
なくすことも可能である。
【００２４】以上のように構成される流動層炉におい
て、以下のようにして粉粒体製品を製造することができ
る。例えば、鉄カーバイドを製造する場合、粉粒状の鉄
鉱石が投入口３から入口側分割室４ａに投入される。炉
外の反応ガス供給管（図示せず）から垂直上昇管６に
は、適切な温度（約６００〜７００℃）で適切な圧力
（約４〜５kg／cm2） の還元および炭化ガス（水素とメ
タンの混合ガス）が供給されており、垂直上昇管６から
散気ボックス７内に供給された上記組成の反応ガスはガ
ス吸入孔１０からガス導管９内を経てガス吹き出しノズ
ル１１から炉内に吐出される。ノズル１１から吐出され
る適度の圧力のガス流により粉粒状の鉄鉱石は流動層１
４を形成する。かくして、入口側分割室４ａにおいて、
流動状態下において還元および炭化処理を施された粉粒
状の鉄鉱石は、所定時間後、分割室４ａと４ｂとの間の
流動層高差により仕切板２の下部の連絡口（図示せず）
を経て分割室４ｂに移動する。そして、分割室４ｂ、４
ｃおよび４ｄにおいて順次還元および炭化処理を施され
て所定の炭化率に達した鉄カーバイド製品は排出口５か
ら排出される。そして、この鉄カーバイド製品は、製品
クーラー（図示せず）で一定温度以下（約１００℃以
下）に冷却されて、電気炉等の製鋼原料として使用され
る。
て、以下のようにして粉粒体製品を製造することができ
る。例えば、鉄カーバイドを製造する場合、粉粒状の鉄
鉱石が投入口３から入口側分割室４ａに投入される。炉
外の反応ガス供給管（図示せず）から垂直上昇管６に
は、適切な温度（約６００〜７００℃）で適切な圧力
（約４〜５kg／cm2） の還元および炭化ガス（水素とメ
タンの混合ガス）が供給されており、垂直上昇管６から
散気ボックス７内に供給された上記組成の反応ガスはガ
ス吸入孔１０からガス導管９内を経てガス吹き出しノズ
ル１１から炉内に吐出される。ノズル１１から吐出され
る適度の圧力のガス流により粉粒状の鉄鉱石は流動層１
４を形成する。かくして、入口側分割室４ａにおいて、
流動状態下において還元および炭化処理を施された粉粒
状の鉄鉱石は、所定時間後、分割室４ａと４ｂとの間の
流動層高差により仕切板２の下部の連絡口（図示せず）
を経て分割室４ｂに移動する。そして、分割室４ｂ、４
ｃおよび４ｄにおいて順次還元および炭化処理を施され
て所定の炭化率に達した鉄カーバイド製品は排出口５か
ら排出される。そして、この鉄カーバイド製品は、製品
クーラー（図示せず）で一定温度以下（約１００℃以
下）に冷却されて、電気炉等の製鋼原料として使用され
る。
【００２５】以上の還元および炭化反応中において、散
気ボックス７は不動部粉粒体１２上に載置されているの
で、流動層１４を形成する粉粒状の鉄鉱石の圧力は散気
ボックス７を介して不動部粉粒体１２が受けることにな
る。散気ボックス７は伸縮部材８を有する垂直上昇管６
によって支持されているので、伸縮部材８の緩衝作用に
より流動層１４を形成する粉粒状の鉄鉱石の圧力は実質
的に不動部粉粒体１２が支えるようになる。そこで、流
動層１４の粉粒体圧力を支えるために散気ボックス７お
よび垂直上昇管６の厚肉・高強度化を図る必要がない。
伸縮部材８は温度変動に伴って発生する伸縮を吸収する
ことができる部材であればよく、例えば、伸縮を容易に
して熱応力を緩和するために波形断面を有する輪状の部
材とすることができる。
気ボックス７は不動部粉粒体１２上に載置されているの
で、流動層１４を形成する粉粒状の鉄鉱石の圧力は散気
ボックス７を介して不動部粉粒体１２が受けることにな
る。散気ボックス７は伸縮部材８を有する垂直上昇管６
によって支持されているので、伸縮部材８の緩衝作用に
より流動層１４を形成する粉粒状の鉄鉱石の圧力は実質
的に不動部粉粒体１２が支えるようになる。そこで、流
動層１４の粉粒体圧力を支えるために散気ボックス７お
よび垂直上昇管６の厚肉・高強度化を図る必要がない。
伸縮部材８は温度変動に伴って発生する伸縮を吸収する
ことができる部材であればよく、例えば、伸縮を容易に
して熱応力を緩和するために波形断面を有する輪状の部
材とすることができる。
【００２６】操業停止時において、垂直上昇管６と不動
部粉粒体１２の冷却速度の違いに起因する収縮量の差は
伸縮部材８が吸収するので、垂直上昇管６に過大な引っ
張り応力がかかることはない。
部粉粒体１２の冷却速度の違いに起因する収縮量の差は
伸縮部材８が吸収するので、垂直上昇管６に過大な引っ
張り応力がかかることはない。
【００２７】また、散気ボックス７を上下方向に貫通す
る複数のガス導管９が散気ボックス７の強度を補強する
部材となるので、散気ボックス７の板厚を減少すること
が可能である。
る複数のガス導管９が散気ボックス７の強度を補強する
部材となるので、散気ボックス７の板厚を減少すること
が可能である。
【００２８】また、流動状態を安定させるため、ガス導
管９の側部に設けるガス吸入口１０の径を小径とするこ
とにより、ガス吸入口１０を反応ガスが通過するときに
適度の圧力損失を発生させることが好ましい。具体的に
は、ガス導管９の側部に設けるガス吸入口１０を通過す
るときの反応ガスの圧力損失が、流動層１４を形成する
反応ガスの全圧力損失の２０〜３０％の数値となるよう
にガス吸入口１０の径を定めることが好ましい。例え
ば、ガス吹き出しノズル１１から炉内に吐出されるガス
の圧力が２kg／cm2 であり、このガスが流動層１４を
形成した後にその圧力が１kg／cm2 になるとすれば、ガ
ス吸入口１０を通過するときの反応ガスの圧力損失が
０．２〜０．３kg／cm2 になるようにガス吸入口１０の
径を定めるのが好ましい。このように、反応ガスがガス
吸入口１０を通過するときに適度の圧力損失が発生する
ため、各ガス吹き出しノズル１１間の流量の偏りを抑制
し、安定した流動層を形成することができる。そして、
この場合、ガス吸入口１０に吸入されるときのガス圧力
は、２．２〜２．３kg／cm2 にするのが好ましい。
管９の側部に設けるガス吸入口１０の径を小径とするこ
とにより、ガス吸入口１０を反応ガスが通過するときに
適度の圧力損失を発生させることが好ましい。具体的に
は、ガス導管９の側部に設けるガス吸入口１０を通過す
るときの反応ガスの圧力損失が、流動層１４を形成する
反応ガスの全圧力損失の２０〜３０％の数値となるよう
にガス吸入口１０の径を定めることが好ましい。例え
ば、ガス吹き出しノズル１１から炉内に吐出されるガス
の圧力が２kg／cm2 であり、このガスが流動層１４を
形成した後にその圧力が１kg／cm2 になるとすれば、ガ
ス吸入口１０を通過するときの反応ガスの圧力損失が
０．２〜０．３kg／cm2 になるようにガス吸入口１０の
径を定めるのが好ましい。このように、反応ガスがガス
吸入口１０を通過するときに適度の圧力損失が発生する
ため、各ガス吹き出しノズル１１間の流量の偏りを抑制
し、安定した流動層を形成することができる。そして、
この場合、ガス吸入口１０に吸入されるときのガス圧力
は、２．２〜２．３kg／cm2 にするのが好ましい。
【００２９】さらに、散気ボックス７がバリヤとなって
散気ボックス７上の反応ガスの炉内底部へのガス流れを
遮断することによって、不動部粉粒体１２の化学反応が
抑制され、その性状が変化せず、容積変化が小さくなる
ので好ましい。
散気ボックス７上の反応ガスの炉内底部へのガス流れを
遮断することによって、不動部粉粒体１２の化学反応が
抑制され、その性状が変化せず、容積変化が小さくなる
ので好ましい。
【００３０】図２は、本発明の流動層炉の別の例を示す
縦断面図であり、この流動層炉は１室であり、散気ボッ
クス７ａは円板状である。
縦断面図であり、この流動層炉は１室であり、散気ボッ
クス７ａは円板状である。
【００３１】図３は、本発明の流動層炉のさらに別の例
を示す縦断面図であり、この流動層炉も１室であるが、
円板状の散気ボックス７ｂの中央部には粉粒体製品の排
出管１５が炉底に向けて設置されている。このように、
粉粒体製品の排出部を炉底に設ければ、後続する設備
（例えば、製品クーラー）へ接続するための配管等の付
属設備を炉下の空間に設置することができるので、全体
設備のコンパクト化を図ることができる。
を示す縦断面図であり、この流動層炉も１室であるが、
円板状の散気ボックス７ｂの中央部には粉粒体製品の排
出管１５が炉底に向けて設置されている。このように、
粉粒体製品の排出部を炉底に設ければ、後続する設備
（例えば、製品クーラー）へ接続するための配管等の付
属設備を炉下の空間に設置することができるので、全体
設備のコンパクト化を図ることができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明は上記のとおり構成されているの
で、次の効果を奏する。
で、次の効果を奏する。
【００３３】請求項１記載の発明によれば、流動層を形
成する粉粒体の圧力は散気ボックスを介して不動部粉粒
体が受け、散気ボックスは伸縮部材を有する垂直上昇管
によって支持されているので、伸縮部材の緩衝作用によ
り流動層を形成する粉粒体の圧力は実質的に不動部粉粒
体が支えるようになる。そこで、流動層を形成する粉粒
体の圧力を支えるために散気ボックスおよび垂直上昇管
の厚肉・高強度化を図る必要がない。また、操業停止時
において、垂直上昇管と不動部粉粒体の冷却速度の違い
に起因する収縮量の差は伸縮部材が吸収するので、垂直
上昇管に過大な引張応力がかかることはない。
成する粉粒体の圧力は散気ボックスを介して不動部粉粒
体が受け、散気ボックスは伸縮部材を有する垂直上昇管
によって支持されているので、伸縮部材の緩衝作用によ
り流動層を形成する粉粒体の圧力は実質的に不動部粉粒
体が支えるようになる。そこで、流動層を形成する粉粒
体の圧力を支えるために散気ボックスおよび垂直上昇管
の厚肉・高強度化を図る必要がない。また、操業停止時
において、垂直上昇管と不動部粉粒体の冷却速度の違い
に起因する収縮量の差は伸縮部材が吸収するので、垂直
上昇管に過大な引張応力がかかることはない。
【００３４】請求項２記載の発明によれば、ガス導管が
散気ボックスの強度を補強する部材となるので、散気ボ
ックスの板厚を減少することが可能である。
散気ボックスの強度を補強する部材となるので、散気ボ
ックスの板厚を減少することが可能である。
【００３５】請求項３記載の発明によれば、反応ガスが
ガス吸入口を通過するときに適度の圧力損失が発生する
ため、各ガス吹き出しノズル間の流量の偏りを抑制し、
安定した流動層を形成することができる。
ガス吸入口を通過するときに適度の圧力損失が発生する
ため、各ガス吹き出しノズル間の流量の偏りを抑制し、
安定した流動層を形成することができる。
【００３６】請求項４記載の発明によれば、不動部粉粒
体の化学反応が抑制され、不動部粉粒体の性状変化がな
く、その容積変化が小さくなるので、不動部粉粒体が圧
力支持媒体として、より有効に機能する。
体の化学反応が抑制され、不動部粉粒体の性状変化がな
く、その容積変化が小さくなるので、不動部粉粒体が圧
力支持媒体として、より有効に機能する。
【００３７】請求項５記載の発明によれば、流動層の粉
粒体圧力の支持媒体として好適な不動部粉粒体を提供す
ることができる。
粒体圧力の支持媒体として好適な不動部粉粒体を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の流動層炉の一実施例の縦
断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、図
１（ｃ）はガス導管を含む散気ボックスの一部拡大断面
図である。
断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、図
１（ｃ）はガス導管を含む散気ボックスの一部拡大断面
図である。
【図２】本発明の流動層炉の別の実施例の縦断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の流動層炉のさらに別の実施例の縦断面
図である。
図である。
【図４】図４（ａ）は従来の分散板式流動層炉の縦断面
図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、図４
（ｃ）はガス吹き出しノズルを含む分散板の一部拡大断
面図である。
図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、図４
（ｃ）はガス吹き出しノズルを含む分散板の一部拡大断
面図である。
【図５】図５（ａ）は従来の流動層炉の分散板の平面
図、図５（ｂ）はその分散板の断面図である。
図、図５（ｂ）はその分散板の断面図である。
【図６】図６（ａ）は従来の散気管式流動層炉の横断面
図、図６（ｂ）はその縦断面図である。
図、図６（ｂ）はその縦断面図である。
【図７】図６の流動層炉の垂直上昇管と主管の一部を示
す拡大側面図であり、枝管については断面を示す。
す拡大側面図であり、枝管については断面を示す。
１…流動層炉
２…仕切板
３…投入口
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…分割室
５…排出口
６…垂直上昇管
７、７ａ、７ｂ…散気ボックス
８…伸縮部材
９…ガス導管
１０…ガス吸入口
１１…ガス吹き出しノズル
１２…不動部粉粒体
１３…シール部材
１４…流動層
１５…排出管
Claims (5)
- 【請求項１】 炉内に投入された粉粒体原料を炉内に導
入した反応ガスにより流動させつつ反応を行って粉粒体
製品を製造する流動層炉であって、反応ガスを供給する
垂直上昇管を炉内底部に配置し、該垂直上昇管に連通す
る散気ボックスを炉内水平方向に設置し、上記垂直上昇
管の一部を伸縮部材で構成し、垂直上昇管から上記散気
ボックス内空間を経て炉内に反応ガスを吐出させて散気
ボックス上に流動層を形成し、炉内底面上に不動部粉粒
体を有し、上記散気ボックスを該不動部粉粒体上に載置
したことを特徴とする流動層炉。 - 【請求項２】 複数のガス導管を散気ボックスを上下方
向に貫通するように配置し、散気ボックス内にあるガス
導管側部にガス吸入口を設け、散気ボックス外にあるガ
ス導管頂部にガス吹き出しノズルを設けたことを特徴と
する請求項１記載の流動層炉。 - 【請求項３】 ガス導管側部に設けるガス吸入口を通過
するときの反応ガスの圧力損失が流動層を形成する反応
ガスの全圧力損失の２０〜３０％の数値となるように該
ガス吸入口の径を定めることを特徴とする請求項２記載
の流動層炉。 - 【請求項４】 散気ボックスがバリヤとなって散気ボッ
クス上の反応ガスの炉内底部へのガス流れが遮断される
構造であることを特徴とする請求項１、２または３記載
の流動層炉。 - 【請求項５】 不動部粉粒体が耐火断熱材料であること
を特徴とする請求項１、２、３または４記載の流動層
炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000238046A JP3488677B2 (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 流動層炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000238046A JP3488677B2 (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 流動層炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002048479A JP2002048479A (ja) | 2002-02-15 |
| JP3488677B2 true JP3488677B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=18729812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000238046A Expired - Fee Related JP3488677B2 (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 流動層炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3488677B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114130341A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-03-04 | 北京科技大学 | 一种常压下输送床连续合成氮化铝粉末装置及方法 |
-
2000
- 2000-08-07 JP JP2000238046A patent/JP3488677B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002048479A (ja) | 2002-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4226830A (en) | Fluidized bed reactor | |
| US2447306A (en) | Fluid heater | |
| JP4088803B2 (ja) | ガス化装置から廃熱ボイラの移行部にある耐火内張り | |
| US2698171A (en) | Heat transfer method and apparatus using segregated upwardly and downwardly flowing fluidized solids | |
| JPS6116499B2 (ja) | ||
| JPS62210048A (ja) | 非酸化物粉末の製造方法 | |
| JP3488677B2 (ja) | 流動層炉 | |
| JPH0233030A (ja) | 通気管の放出制御装置 | |
| US4213938A (en) | Fluid bed reactor | |
| EA000664B1 (ru) | Устройство с циркуляционным кипящим слоем для химических и физических процессов | |
| US10525430B2 (en) | Draft tube fluidized bed reactor for deposition of granular silicon | |
| KR101424161B1 (ko) | 해면 철을 제조하기 위한 장치 및 프로세스 | |
| US3227527A (en) | High temperature reactor | |
| JPS617388A (ja) | 粉末固体燃料ガス化反応炉 | |
| AU700460B2 (en) | Fluidized bed reactor with gas distributor and baffle | |
| CN101687163B (zh) | 用于处理可流化物质的流化床反应器和为此使用的方法 | |
| US5879638A (en) | Fluidized bed reactor with gas distributor | |
| JP3197527B2 (ja) | 還元鉄または鉄カーバイド製造用散気管式多室分割型流動層炉 | |
| JP2997259B1 (ja) | 還元鉄または鉄カーバイド製造用散気管式多室分割型流動層炉 | |
| US2678812A (en) | Pebble heater apparatus | |
| US4625792A (en) | Recuperative heat exchanger | |
| US5339538A (en) | Fluid bed material transfer method | |
| CN210367564U (zh) | 一种气化炉 | |
| JP2004198011A (ja) | 流動層反応炉 | |
| US3607128A (en) | Axial flow reaction tower |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081031 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091031 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091031 Year of fee payment: 6 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101031 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |