JP5007242B2 - 燃料の熱化学変換方法及び装置 - Google Patents
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Description
a)中心部の第1燃焼域と、流動生成手段によって第1燃焼域から分離される第2燃焼域とを有し、第1燃焼域には、燃料を供給するための供給口と、炉の底部において供給口と対向する位置に配置され、第2燃焼域内へと燃料流の向きを変えるユニットとが設けられる流動層炉を用意する。
b)供給口から燃料を供給して、底部に向かう方向に燃料流を形成する。
c)第2燃焼域内へと底部上の燃料流の向きを変え、燃料流を本質的に反対方向に誘導する。
d)供給口の周辺において更に燃料流の向きを変え、燃料流を第1燃焼域に還流させる。
されている。流動層炉の底部Bには、方向変更部3が設けられている。方向変更部3は、屋根状または鞍状に設計されており、当該屋根状の表面または当該鞍状の側部は、底部Bに向かう方向において、流動層炉の中心から側壁部へと向かって傾斜している。方向変更部3は、耐熱性金属あるいは耐火性セラミック材料を用いて形成することができる。方向変更部3の下方には、供給パイプ5と複数のノズル6とを備える流体供給部4が設けられている。ノズル6は、誘導すべき流体が、第2燃焼域7のほぼ下方に位置する底部Bの断面方向における角度で誘導されるように構成されている。ノズル6は、好ましくは金属よりなる方向変更部3によって区切られている。流動層炉の作動時には、方向変更部3は高温になる。その結果として、ノズル6を通じて誘導される流体もまた予熱されることになる。供給パイプ5に替えて、供給シャフトや供給チャネルが供給部4に設けられても良い。これらは、特に、流体の更なる予熱が行われるように配置される。第2燃焼域7は、第1燃焼域1に隣接して配置されている。流体は、特定的には、空気や不活性ガス、放射活性ガスといったガスであっても良い。ノズル6は、方向変更部3の下端辺りで開口していることがより好ましい。参照符号8が付されたノズルの開口は、スリット形状、楕円形、あるいは円形であっても良い。
2 プレート
3 方向変更部
4 流体供給部
5 供給パイプ
6 ノズル
7 第2燃焼域
8 ノズルの開口
9 灰堆積域
10 格子
11 除去口
12 フラップ
13 副流動層域
14 外部熱交換器
15 内部熱交換器
16 供給口
17 ガス排出口
18 隙間
B 底部
Claims (30)
- 以下のステップを備える燃料の熱化学変換方法であって、
a)中心部の第1燃焼域(1)と、流動生成手段(2、15)によって第1燃焼域(1)から分離される第2燃焼域(7)とを有し、前記第1燃焼域(1)には、燃料を供給するための供給口(16)と、炉の底部(B)において前記供給口(16)と対向する位置に配置され、前記第2燃焼域(7)内へと燃料流の向きを変えるユニット(3)とが設けられる流動層炉を用意し、
b)前記供給口(16)から燃料を供給して、前記底部(B)に向かう方向に燃料流を形成し、
c)前記第2燃焼域(7)内へと前記底部(B)上の燃料流の向きを変え、前記燃料流を本質的に反対方向に誘導すると共に、ノズル(6)を用いて前記第2燃焼域(7)方向に加速させ、前記第2燃焼域(7)の断面積が前記底部(B)から前記供給口(16)に向かう方向において少なくとも部分的に大きくなっていることにより、前記燃料流の速度を、前記第2燃焼域(7)内で副流動層域(13)が形成されるように、当該断面積の大きな部分で減速し、
d)供給口(16)の周辺において更に燃料流の向きを変え、前記燃料流を前記第1燃焼域に還流させる、熱化学変換方法。 - 熱化学変換中に生成される灰は、前記底部(B)の除去口(11)から除去される、請求項1記載の方法。
- 前記除去口(11)を閉じるために、閉塞手段が設けられる、請求項2記載の方法。
- 前記除去口(11)は、格子(10)によって前記第1燃焼域(1)及び/または前記第2燃焼域(7)から隔てられる、請求項2または3記載の方法。
- 熱化学変換中に生成される排出ガスは、前記供給口(16)の周辺に配置される少なくとも1つのガス排出口(17)から除去される、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記第2燃焼域(7)は、前記第1燃焼域(1)を取り囲む、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 熱化学変換中に生じる熱は、熱交換器(14、15)によって除去され、
前記熱交換器は、前記第2燃焼域(7)を少なくとも部分的に取り囲む、かつ/あるいは、前記第1燃焼域(1)及び第2燃焼域(7)間に設けられる前記流動生成手段の構成要素となる、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 - 前記熱交換器(14、15)は、前記第1燃焼域(1)及び/または前記第2燃焼域(7)から耐火性シールド(2)によって少なくとも部分的に保護される、請求項7記載の方法。
- 前記熱化学変換は、燃焼またはガス化である、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- 前記燃料流の向きを変えるユニット(3)は、屋根形状または錐形状の方向変更手段を備える、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 前記燃料流は、前記ノズル(6)を介して供給される流体によって加速される、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 前記流体は、前記ノズル(6)を介して、前記底部(B)に向かう方向に排出される、請求項11記載の方法。
- 前記流体は、空気、不活性ガス、スモークガス、放射活性ガスよりなる群から選ばれる少なくとも1つのガスである、請求項11または12に記載の方法。
- 前記流体は、石灰水、アンモニア、尿素、石灰石よりなる群から選ばれる少なくとも1つの添加物を含む、請求項11〜13のいずれかに記載の方法。
- 前記流体を予熱するための装置が更に設けられる、請求項11〜14のいずれかに記載の方法。
- 中心部の第1燃焼域(1)と、流動生成手段(2、15)によって第1燃焼域(1)から分離される第2燃焼域(7)とを有する固体燃料の熱化学変換装置であって、
前記第1燃焼域(1)には、燃料を供給するための供給口(16)と、炉の底部(B)において前記供給口(16)と対向する位置に配置され、前記第2燃焼域(7)内へと燃料流の向きを変えるユニット(3)とが設けられ、
前記供給口(16)から前記底部(B)に向かう燃料流は、前記第2燃焼域(7)内へとその向きが変えられて、本質的に反対方向に誘導され、再度、前記供給口(16)の周辺においてその向きが変えられて、前記第1燃焼域に還流され、
前記燃料流の向きを変えるユニット(3)は、方向変更手段を用いて前記第2燃焼域(7)の方向に向けられる燃料流を加速するためのノズル(6)を備え、
前記第2燃焼域(7)の断面積は、前記底部(B)から前記供給口(16)に向かう方向において少なくとも部分的に大きくなっており、前記燃料流の速度は、前記第2燃焼域(7)内で副流動層域(13)が形成されるように、当該断面積の大きな部分で減速されることを特徴とする、熱化学変換装置。 - 前記底部(B)には、熱化学変換中に生成される灰の除去のための除去口(11)が設けられる、請求16記載の装置。
- 前記除去口(11)を閉じるための閉塞手段が設けられる、請求項17記載の装置。
- 前記除去口(11)は、格子(10)によって前記第1燃焼域(1)及び/または前記第2燃焼域(7)から隔てられる、請求項17または18記載の装置。
- 前記供給口(16)の周辺には、熱化学変換中に生成される排出ガスを除去するための少なくとも1つのガス排出口(17)が設けられる、請求項16〜19のいずれかに記載の装置。
- 前記第2燃焼域(7)は、前記第1燃焼域(1)を取り囲む、請求項16〜20のいずれかに記載の装置。
- 熱化学変換中に生じる熱の除去のための熱交換器(14、15)が設けられ、
前記熱交換器は、前記第2燃焼域(7)を少なくとも部分的に取り囲む、かつ/あるいは、前記第1燃焼域(1)及び第2燃焼域(7)間に設けられる前記流動生成手段の構成要素となる、請求項16〜21のいずれかに記載の装置。 - 前記熱交換器(14、15)は、前記第1燃焼域(1)及び/または前記第2燃焼域(7)から耐火性シールド(2)によって少なくとも部分的に保護される、請求項22記載の方法。
- 前記熱化学変換は、燃焼またはガス化である、請求項16〜23のいずれかに記載の方法。
- 前記燃料流の向きを変えるユニット(3)は、屋根形状または錐形状の方向変更手段を備える、請求項16〜24のいずれかに記載の方法。
- 前記燃料流は、前記ノズル(6)を介して供給される流体によって加速される、請求項16〜25のいずれかに記載の装置。
- 前記ノズル(6)は、その排出方向が前記底部(B)を向くように配置される、請求項16〜26のいずれかに記載の装置。
- 前記流体は、空気、不活性ガス、スモークガス、放射活性ガスよりなる群から選ばれる少なくとも1つのガスである、請求項26記載の装置。
- 前記流体は、石灰水、アンモニア、尿素、石灰石よりなる群から選ばれる少なくとも1つの添加物を含む、請求項26または28記載の装置。
- 前記流体を予熱するための装置が更に設けられる、請求項26、28、または29のいずれかに記載の装置。
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