JP6819267B2 - Fluidized bed system - Google Patents

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Description

本開示は、固形物の流動層が形成される流動層室を備えた流動層システムに関する。 The present disclosure relates to a fluidized bed system including a fluidized bed chamber in which a fluidized bed of solids is formed.

粒子状の固形物が収容された流動層室の下方から上方に向けてガスを噴出させることで形成される流動層を用いた流動層システムは、固形物の乾燥、燃焼、ガス化、造粒等様々な分野で利用されている。 A fluidized bed system using a fluidized bed formed by ejecting gas from below to upward in a fluidized bed chamber containing particulate solids is a drying, combustion, gasification, and granulation of solids. It is used in various fields such as.

流動層システムでは、鉛直方向に延在した仕切板を流動層室内に設けることで、固形物の滞留時間を均等化する技術も開発されている(例えば、特許文献1)。 In the fluidized bed system, a technique for equalizing the residence time of solids by providing a partition plate extending in the vertical direction in the fluidized bed chamber has also been developed (for example, Patent Document 1).

特開平10−160348号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-160348

しかし、流動層システムで取り扱う固形物は、大きさ(粒径)にバラツキがある場合がある。この場合、相対的に大きい固形物が仕切板の下方に滞留(堆積)して、仕切板の下方が固形物で閉塞されてしまい、運転ができなくなる。このため、メンテナンス頻度が増加してしまうという問題がある。 However, the solids handled by the fluidized bed system may vary in size (particle size). In this case, relatively large solid matter stays (accumulates) below the partition plate, and the lower part of the partition plate is blocked by the solid matter, so that the operation cannot be performed. Therefore, there is a problem that the maintenance frequency increases.

本開示は、このような課題に鑑み、仕切板の下方に堆積する固形物の単位時間当たりの滞留量を低減することが可能な流動層システムを提供することを目的としている。 In view of such problems, it is an object of the present disclosure to provide a fluidized bed system capable of reducing the amount of solid matter deposited under the partition plate per unit time.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る流動層システムは、第1側壁に設けられる投入口と、該第1側壁と対向する第2側壁に設けられる排出口とを有する流動層室と、前記流動層室内における前記第1側壁と前記第2側壁との間に、該第2側壁との距離が、下記式(A)で示される距離Bの0.8倍〜3倍の範囲内となるように設けられ、底面との連通状態を維持したまま、該流動層室内を上流室と下流室とに区画する仕切板と、を備える。

Figure 0006819267
In order to solve the above problems, the fluidized bed system according to one aspect of the present disclosure has a fluidized bed having an inlet provided on the first side wall and an outlet provided on the second side wall facing the first side wall. The distance between the chamber and the first side wall and the second side wall in the fluidized bed chamber is 0.8 to 3 times the distance B represented by the following formula (A). It is provided so as to be within the range, and is provided with a partition plate for partitioning the fluidized bed chamber into an upstream chamber and a downstream chamber while maintaining a state of communication with the bottom surface.
Figure 0006819267

また、前記流動層室の底面のうち、前記仕切板の鉛直下方から前記第2側壁の鉛直下方までの間に設けられる抜出口を備えてもよい。 Further, the bottom surface of the fluidized bed chamber may be provided with an outlet provided between the vertically lower portion of the partition plate and the vertically lower portion of the second side wall.

仕切板の下方に堆積する固形物の単位時間当たりの滞留量を低減することが可能となる。 It is possible to reduce the amount of solid matter accumulated under the partition plate per unit time.

流動層システムを説明する図である。It is a figure explaining the fluidized bed system. 仕切板と、第2側壁との距離を説明する図である。It is a figure explaining the distance between a partition plate and a 2nd side wall. 下流室における距離の違いによる粒子の移動をシミュレーションした結果を説明する図である。It is a figure explaining the result of simulating the movement of particles by the difference of the distance in a downstream chamber. 距離の違いによる上流室から下流室への質量流量のシミュレーション結果を説明する図である。It is a figure explaining the simulation result of the mass flow rate from the upstream chamber to the downstream chamber by the difference of a distance.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 An embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, other specific numerical values, etc. shown in such an embodiment are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals to omit duplicate description, and elements not directly related to the present disclosure are omitted from the illustration. To do.

(流動層システム100)
図1は、流動層システム100を説明する図である。本実施形態では、流動層システム100が、流動媒体として褐炭を乾燥させる構成を例に挙げて説明する。図1中、ガスの流れを実線の矢印で示し、流動媒体の流れを破線の矢印で示す。図1に示すように、流動層システム100は、導入部110と、流動層部210とを含んで構成される。
(Fluidized Bed System 100)
FIG. 1 is a diagram illustrating a fluidized bed system 100. In the present embodiment, a configuration in which the fluidized bed system 100 dries brown coal as a fluidized medium will be described as an example. In FIG. 1, the gas flow is indicated by a solid arrow, and the flow of a fluid medium is indicated by a broken line arrow. As shown in FIG. 1, the fluidized bed system 100 includes an introduction unit 110 and a fluidized bed unit 210.

(導入部110)
導入部110は、コンベア112と、ホッパ114と、導入管116と、導入バルブ118とを含んで構成される。コンベア112は、褐炭の供給源からホッパ114に褐炭を搬送する。ホッパ114は、コンベア112によって搬送された褐炭を一時的に貯留する。導入管116は、ホッパ114と流動層部210(流動層室220の投入口222a)とを連通する配管である。導入バルブ118は、導入管116に設けられ、導入管116の開度を調整する。
(Introduction part 110)
The introduction unit 110 includes a conveyor 112, a hopper 114, an introduction pipe 116, and an introduction valve 118. The conveyor 112 conveys lignite from the lignite source to the hopper 114. The hopper 114 temporarily stores the lignite conveyed by the conveyor 112. The introduction pipe 116 is a pipe that communicates the hopper 114 and the fluidized bed portion 210 (the inlet 222a of the fluidized bed chamber 220). The introduction valve 118 is provided in the introduction pipe 116 and adjusts the opening degree of the introduction pipe 116.

(流動層部210)
流動層部210は、流動層室220と、流動化ガス供給部230と、伝熱部240と、オーバーフロー部250と、サイクロン260と、仕切板270とを含んで構成される。
(Fluidized bed section 210)
The fluidized bed section 210 includes a fluidized bed chamber 220, a fluidized gas supply section 230, a heat transfer section 240, an overflow section 250, a cyclone 260, and a partition plate 270.

流動層室220は、直方体形状の容器である。流動層室220を構成する第1側壁222には、投入口222aが設けられている。また、流動層室220を構成する側壁のうち、第1側壁222と対向する第2側壁224には、排出口224aが設けられている。投入口222aには、導入管116が接続されており、投入口222aを通じて流動層室220に褐炭が導入される。そして、流動層室220は、導入された褐炭を収容する。 The fluidized bed chamber 220 is a rectangular parallelepiped container. The first side wall 222 that constitutes the fluidized bed chamber 220 is provided with an input port 222a. Further, among the side walls constituting the fluidized bed chamber 220, a discharge port 224a is provided on the second side wall 224 facing the first side wall 222. An introduction pipe 116 is connected to the inlet 222a, and lignite is introduced into the fluidized bed chamber 220 through the inlet 222a. Then, the fluidized bed chamber 220 accommodates the introduced lignite.

流動化ガス供給部230は、流動層室220の底面から流動化ガス(例えば、水蒸気)を供給する。具体的に説明すると、流動化ガス供給部230は、風箱232と、流動管234と、ブロワ236とを含んで構成される。 The fluidized gas supply unit 230 supplies the fluidized gas (for example, water vapor) from the bottom surface of the fluidized bed chamber 220. Specifically, the fluidized gas supply unit 230 includes a wind box 232, a fluidized pipe 234, and a blower 236.

風箱232は、流動層室220の下方に設けられる。風箱232の上部は、第1側壁222の底面としても機能し、通気可能である分散板232aで形成されている。分散板232aは、例えば、褐炭の粒径よりも小さい径の開孔が複数設けられた板や、ノズルを設置した板で構成される。流動管234は、風箱232に接続される。また、流動管234には、流動化ガスを送り込むブロワ236が設けられている。ブロワ236は、流動層室220において褐炭の流動層が好適に形成される流量で、流動管234に流動化ガスを供給する。 The air box 232 is provided below the fluidized bed chamber 220. The upper portion of the air box 232 is formed of a dispersive plate 232a that also functions as the bottom surface of the first side wall 222 and is breathable. The dispersion plate 232a is composed of, for example, a plate provided with a plurality of holes having a diameter smaller than the particle size of brown coal, or a plate provided with a nozzle. The flow pipe 234 is connected to the air box 232. Further, the flow pipe 234 is provided with a blower 236 for feeding the fluidized gas. The blower 236 supplies the fluidized gas to the fluidized pipe 234 at a flow rate at which a fluidized bed of lignite is preferably formed in the fluidized bed chamber 220.

こうして、ブロワ236によって流動層室220内に流動化ガスが供給される。流動化ガスは、流動層室220内で褐炭を流動させて、褐炭の流動層を形成する。また、ブロワ236は、流動化ガスを褐炭と接触させることで褐炭に含まれる水の一部を蒸発させる。 In this way, the fluidized gas is supplied into the fluidized bed chamber 220 by the blower 236. The fluidized gas causes lignite to flow in the fluidized bed chamber 220 to form a fluidized bed of lignite. Further, the blower 236 evaporates a part of the water contained in the lignite by bringing the fluidized gas into contact with the lignite.

伝熱部240は、例えば、熱媒体が流通する配管で構成され、流動層室220内(本実施形態では、後述する上流室272)に配される。伝熱部240は、熱媒体の流通過程において、熱媒体が有する熱で褐炭を加熱する。伝熱部240を備える構成により、流動層室220内において、熱媒体と、流動化ガスとの間で熱交換が行われ、上方に移動する流動化ガスをさらに加熱することができる。したがって、流動化ガスによる褐炭の乾燥がより促進されることとなる。 The heat transfer unit 240 is composed of, for example, a pipe through which a heat medium flows, and is arranged in a fluidized bed chamber 220 (in this embodiment, an upstream chamber 272 described later). The heat transfer unit 240 heats lignite with the heat of the heat medium in the process of distributing the heat medium. With the configuration including the heat transfer unit 240, heat exchange is performed between the heat medium and the fluidized gas in the fluidized bed chamber 220, and the fluidized gas moving upward can be further heated. Therefore, the drying of lignite by the fluidized gas is further promoted.

オーバーフロー部250は、排出口224aに接続されたオーバーフロー管252を含んで構成される。オーバーフロー部250は、排出口224aからオーバーフローした褐炭を外部に送出する。具体的に説明すると、投入口222aを通じて、流動層部210(流動層室220内)に褐炭が導入されると、導入された褐炭の体積分だけ、流動層の体積が増加する。そうすると、褐炭(流動層)が排出口224aからオーバーフローして、オーバーフロー管252を通じて外部に送出される。 The overflow portion 250 includes an overflow pipe 252 connected to the discharge port 224a. The overflow unit 250 sends out the lignite that has overflowed from the discharge port 224a to the outside. Specifically, when lignite is introduced into the fluidized bed portion 210 (inside the fluidized bed chamber 220) through the inlet 222a, the volume of the fluidized bed increases by the volume integral of the introduced lignite. Then, the lignite (fluidized bed) overflows from the discharge port 224a and is sent to the outside through the overflow pipe 252.

サイクロン260は、流動層室220の天井226に形成された通気口226aに接続されている。サイクロン260は、通気口226aを通じて流動層室220から排出された流動化ガスを固気分離する。流動層室220を通過した流動化ガスには、褐炭が含まれている。したがって、サイクロン260を備えることにより、通気口226aを通じて流動層室220から排出された流動化ガス(褐炭を含む)を固気分離する。そして、サイクロン260によって分離された流動化ガスは、外部に排気される。また、サイクロン260によって分離された褐炭は、外部に送出される。 The cyclone 260 is connected to a vent 226a formed in the ceiling 226 of the fluidized bed chamber 220. The cyclone 260 solid-gas separates the fluidized gas discharged from the fluidized bed chamber 220 through the vent 226a. The fluidized gas that has passed through the fluidized bed chamber 220 contains lignite. Therefore, by providing the cyclone 260, the fluidized gas (including lignite) discharged from the fluidized bed chamber 220 through the vent 226a is solid-gas separated. Then, the fluidized gas separated by the cyclone 260 is exhausted to the outside. Further, the lignite separated by the cyclone 260 is sent to the outside.

このように、流動層室220内に未乾燥の褐炭が導入され、流動化ガス供給部230および伝熱部240によって褐炭が加熱され、褐炭から水の一部が蒸発されて除去される。一方、褐炭の流れについて説明すると、投入口222aを通じて、流動層室220に導入された褐炭は、流動層室220内において流動層となり、流動層室220内を移動して、排出口224a、オーバーフロー管252を通じ、流動層室220内から外部に排出される。 In this way, the undried brown coal is introduced into the fluidized bed chamber 220, the brown coal is heated by the fluidized gas supply unit 230 and the heat transfer unit 240, and a part of water is evaporated and removed from the brown coal. On the other hand, to explain the flow of lignite, the lignite introduced into the fluidized bed chamber 220 through the inlet 222a becomes a fluidized bed in the fluidized bed chamber 220, moves in the fluidized bed chamber 220, and flows into the discharge port 224a and overflow. It is discharged from the inside of the fluidized bed chamber 220 to the outside through the pipe 252.

ところで、褐炭は、大きさ(粒径)にバラツキがある。このため、ブロワ236が供給する流動化ガスの流速を、相対的に小さい粒子(以下、「小粒子」と称する)が流動層を形成できるように設定すると、相対的に大きい粒子(以下、「大粒子」と称する)は流動化せず、流動層室220の下部に堆積してしまう。一方、大粒子が流動層を形成できるように流速を設定すると、小粒子が飛散し、通気口226aを通じて外部に排出されてしまう。そこで、ブロワ236は、平均粒径の粒子が流動層を形成できる流速で流動化ガスを供給する。しかし、粒子の大きさによって、流動層室220内の移動速度が異なり、流動層室220内における粒子の滞留時間が異なる。このため、乾燥されずに、排出される褐炭が生じ得る。 By the way, the size (particle size) of lignite varies. Therefore, when the flow velocity of the fluidized gas supplied by the blower 236 is set so that relatively small particles (hereinafter, referred to as “small particles”) can form a fluidized bed, relatively large particles (hereinafter, “small particles”) are set. The "large particles") do not flow and accumulate in the lower part of the fluidized bed chamber 220. On the other hand, if the flow velocity is set so that the large particles can form a fluidized bed, the small particles are scattered and discharged to the outside through the vent 226a. Therefore, the blower 236 supplies the fluidized gas at a flow velocity at which particles having an average particle size can form a fluidized bed. However, the moving speed in the fluidized bed chamber 220 differs depending on the size of the particles, and the residence time of the particles in the fluidized bed chamber 220 differs. Therefore, lignite may be discharged without being dried.

そこで、本実施形態の流動層部210では、流動層室220内に仕切板270を備える。仕切板270は、流動層室220内における第1側壁222と第2側壁224との間に、流動層室220の天井226および底面(分散板232a)から離隔して設けられる。また、仕切板270は、第1側壁222と第2側壁224と略平行に設けられる。仕切板270は、流動層室220を構成する側壁のうち、第1側壁222、第2側壁224以外の両側壁に接続され、流動層室220内を上流室272と、下流室274とに区画する。上流室272は、第1側壁222と仕切板270との間に形成され、下流室274は、仕切板270と第2側壁224との間に形成される。したがって、上流室272内に形成された流動層(褐炭)は、仕切板270の下方を通じて下流室274に移動する。また、本実施形態において、仕切板270は、上流室272より下流室274の方が、水平断面積(容積)が小さくなるように、流動層室220内に設けられる。 Therefore, in the fluidized bed portion 210 of the present embodiment, a partition plate 270 is provided in the fluidized bed chamber 220. The partition plate 270 is provided between the first side wall 222 and the second side wall 224 in the fluidized bed chamber 220, apart from the ceiling 226 and the bottom surface (dispersion plate 232a) of the fluidized bed chamber 220. Further, the partition plate 270 is provided substantially parallel to the first side wall 222 and the second side wall 224. The partition plate 270 is connected to both side walls other than the first side wall 222 and the second side wall 224 among the side walls constituting the fluidized bed chamber 220, and the inside of the fluidized bed chamber 220 is divided into an upstream chamber 272 and a downstream chamber 274. To do. The upstream chamber 272 is formed between the first side wall 222 and the partition plate 270, and the downstream chamber 274 is formed between the partition plate 270 and the second side wall 224. Therefore, the fluidized bed (brown coal) formed in the upstream chamber 272 moves to the downstream chamber 274 through the lower part of the partition plate 270. Further, in the present embodiment, the partition plate 270 is provided in the fluidized bed chamber 220 so that the horizontal cross-sectional area (volume) of the downstream chamber 274 is smaller than that of the upstream chamber 272.

仕切板270を備える構成により、大きさに拘わらず粒子は、仕切板270の下方を通過することとなる。これにより、粒子が、投入口222aから排出口224aまでを最短距離で移動する事態を回避することが可能となる。したがって、滞留時間のバラツキを低減する(滞留時間を均等化(平均化)する)ことができる。 Due to the configuration including the partition plate 270, the particles pass below the partition plate 270 regardless of the size. This makes it possible to avoid a situation in which the particles move from the input port 222a to the discharge port 224a in the shortest distance. Therefore, it is possible to reduce the variation in the residence time (equalize (average) the residence time).

一方、仕切板270を備えると、仕切板270の下方(仕切板270の下端と、分散板232aとの間)に褐炭が詰まることがある。具体的に説明すると、流動化しない大粒子が流動層室220の下部に滞留する。そうすると、大粒子が堆積し、大粒子によって仕切板270の下方が閉塞してしまう。 On the other hand, when the partition plate 270 is provided, lignite may be clogged below the partition plate 270 (between the lower end of the partition plate 270 and the dispersion plate 232a). Specifically, large particles that do not fluidize stay in the lower part of the fluidized bed chamber 220. Then, large particles are deposited, and the large particles block the lower part of the partition plate 270.

そこで、流動層室220の底面(分散板232a)に、抜出口280を設けておき、抜出口280を通じて、流動層室220から大粒子を抜き出す。抜出口280には、抜出管282が接続されており、抜出管282には開閉バルブ284が設けられている。 Therefore, an outlet 280 is provided on the bottom surface (dispersion plate 232a) of the fluidized bed chamber 220, and large particles are extracted from the fluidized bed chamber 220 through the outlet 280. An extraction pipe 282 is connected to the outlet 280, and an opening / closing valve 284 is provided in the extraction pipe 282.

しかし、抜出口280から抜き出す粒子は、乾燥が不十分である。具体的に説明すると、分散板232aの機能確保やメンテナンス等を勘案して、伝熱部240は、分散板232aから所定距離上方に設けられる。このため、流動層室220の下部に堆積した粒子は乾燥が不十分となる。したがって、抜出口280から抜き出す粒子は、乾燥が不十分となる。このため、抜出口280から抜き出す粒子の量を低減する技術が希求されている。 However, the particles extracted from the extraction port 280 are insufficiently dried. Specifically, the heat transfer unit 240 is provided above the dispersion plate 232a by a predetermined distance in consideration of ensuring the function of the dispersion plate 232a, maintenance, and the like. Therefore, the particles deposited in the lower part of the fluidized bed chamber 220 are insufficiently dried. Therefore, the particles extracted from the extraction port 280 are insufficiently dried. Therefore, there is a demand for a technique for reducing the amount of particles extracted from the extraction port 280.

そこで、仕切板270と第2側壁224との距離を工夫して、流動層室220の底部に滞留する粒子の単位時間当たりの滞留量を低減する。 Therefore, the distance between the partition plate 270 and the second side wall 224 is devised to reduce the amount of particles staying at the bottom of the fluidized bed chamber 220 per unit time.

図2は、仕切板270と、第2側壁224との距離を説明する図である。なお、理解を容易にするために、図2中、投入口222a、排出口224a、通気口226a、抜出口280を省略する。図2に示すように、本実施形態において、仕切板270と第2側壁224との距離Rが、下記式(A)で示される距離Bの0.8倍〜3倍の範囲内となるように、仕切板270が流動層室220内に設けられる。

Figure 0006819267
ここで、平均層高Hは、脈動する流動層の高さ(層高)の時間的な平均値である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the distance between the partition plate 270 and the second side wall 224. In addition, in FIG. 2, the inlet 222a, the outlet 224a, the vent 226a, and the outlet 280 are omitted in FIG. 2 for easy understanding. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the distance R between the partition plate 270 and the second side wall 224 is within a range of 0.8 to 3 times the distance B represented by the following formula (A). In addition, a partition plate 270 is provided in the fluidized bed chamber 220.
Figure 0006819267
Here, the average layer height H is a temporal average value of the height (layer height) of the pulsating fluidized bed.

下流室274における粒子の流速を高くすることで、流動層室220の下部に滞留する粒子を排出口224aまで持ち上げる。具体的に説明すると、下流室274における粒子の流速は、下記式(B)を用いて算出される。
粒子の流速=(投入量−抜出量−オーバーフロー量)/(R×L) …式(B)
したがって、距離Rが小さいほど、下流室274における粒子の流速を向上することができる。
By increasing the flow velocity of the particles in the downstream chamber 274, the particles staying in the lower part of the fluidized bed chamber 220 are lifted to the discharge port 224a. Specifically, the flow velocity of the particles in the downstream chamber 274 is calculated using the following formula (B).
Particle flow velocity = (input amount-extraction amount-overflow amount) / (R × L) ... Equation (B)
Therefore, the smaller the distance R, the higher the flow velocity of the particles in the downstream chamber 274.

しかし、距離Rが距離Bの1.0倍(以下、「1.0B」と称する)未満であると、下流室274においてスラッギング(突沸)が生じてしまう。スラッギングが生じると、流動層室220および下流(流動層室220の下流)側の設備に衝撃を与えてしまう。一方、距離Rが距離Bの3.0倍(以下、「3.0B」と称する)を上回ると、気泡が大きくならず、大粒子を持ち上げることができなくなり、大粒子が下流室274の底面に滞留する。 However, if the distance R is less than 1.0 times the distance B (hereinafter referred to as "1.0B"), slugging (burst) occurs in the downstream chamber 274. When slugging occurs, the fluidized bed chamber 220 and the equipment on the downstream side (downstream of the fluidized bed chamber 220) are impacted. On the other hand, when the distance R exceeds 3.0 times the distance B (hereinafter referred to as "3.0B"), the bubbles do not grow and the large particles cannot be lifted, and the large particles become the bottom surface of the downstream chamber 274. Stay in.

図3は、下流室274における距離Rの違いによる粒子の移動をシミュレーションした結果を説明する図である。なお、図3(a)は、距離Rを1.0Bとした場合のシミュレーション結果を示し、図3(b)は、距離Rを3.0Bとした場合のシミュレーション結果を示す。なお、図3中、粒径が500μm以上の大粒子のみを示す。 FIG. 3 is a diagram for explaining the result of simulating the movement of particles due to the difference in distance R in the downstream chamber 274. Note that FIG. 3A shows a simulation result when the distance R is 1.0B, and FIG. 3B shows a simulation result when the distance R is 3.0B. In FIG. 3, only large particles having a particle size of 500 μm or more are shown.

図3(a)に示すように、距離R=1.0Bであると、下流室274の大粒子を排出口224aまで到達させる(持ち上げる)ことができる。一方、図3(b)に示すように、距離R=3.0Bであると、下流室274の流速が低く、大粒子を排出口224aまで到達させることができない。 As shown in FIG. 3A, when the distance R = 1.0B, the large particles in the downstream chamber 274 can reach (lift) the discharge port 224a. On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the distance R = 3.0B, the flow velocity of the downstream chamber 274 is low, and large particles cannot reach the discharge port 224a.

また、下流室274における距離Rを小さくするほど、上流室272から下流室274に移動する大粒子の量が増加する。図4は、距離Rの違いによる上流室272から下流室274への質量流量のシミュレーション結果を説明する図である。なお、図4(a)は、粒径が20μm〜3000μmの粒子の質量流量を示し、図4(b)は、図4(a)における粒径が500μm〜1100μmまでの質量流量の拡大図を示し、図4(c)は、図4(a)における粒径が1100μm〜3000μmまでの質量流量の拡大図を示す。また、図4中、距離R=1.0Bを実線で示し、距離R=3.0Bを破線で示す。 Further, as the distance R in the downstream chamber 274 is reduced, the amount of large particles moving from the upstream chamber 272 to the downstream chamber 274 increases. FIG. 4 is a diagram for explaining the simulation result of the mass flow rate from the upstream chamber 272 to the downstream chamber 274 due to the difference in the distance R. 4 (a) shows the mass flow rate of particles having a particle size of 20 μm to 3000 μm, and FIG. 4 (b) shows an enlarged view of the mass flow rate of particles having a particle size of 500 μm to 1100 μm in FIG. 4 (a). Shown, FIG. 4 (c) shows an enlarged view of the mass flow rate in FIG. 4 (a) having a particle size of 1100 μm to 3000 μm. Further, in FIG. 4, the distance R = 1.0B is shown by a solid line, and the distance R = 3.0B is shown by a broken line.

図4に示すように、距離R=1.0Bでは、平均粒径が500μm以上の大粒子が上流室272から下流室274に移動することが分かる。一方、距離R=3.0Bでは、平均粒径が500μm以上の大粒子がほとんど下流室274に移動しないことが分かった。 As shown in FIG. 4, at a distance R = 1.0B, it can be seen that large particles having an average particle size of 500 μm or more move from the upstream chamber 272 to the downstream chamber 274. On the other hand, at a distance R = 3.0B, it was found that large particles having an average particle size of 500 μm or more hardly moved to the downstream chamber 274.

以上説明したように、距離Rを1.0B以上3.0B以下の範囲内とすることで、流動層室220の底部に滞留する粒子を排出口224aまで効率よく移動させることができる。なお、上記したように、距離Rが短いほど、下流室274の流速が向上するため、距離Rは1.0Bが好ましい。ただし、距離Rが0.8Bであっても、流動層室220の耐久性を維持できる。このため、距離Rは、0.8B以上3.0B以下の範囲内としてもよい。 As described above, by setting the distance R within the range of 1.0B or more and 3.0B or less, the particles staying at the bottom of the fluidized bed chamber 220 can be efficiently moved to the discharge port 224a. As described above, the shorter the distance R, the higher the flow velocity of the downstream chamber 274. Therefore, the distance R is preferably 1.0B. However, even if the distance R is 0.8B, the durability of the fluidized bed chamber 220 can be maintained. Therefore, the distance R may be in the range of 0.8B or more and 3.0B or less.

また、下記式(C)〜式(E)に示すように、下流室274の平均層高H、および、下流室274に供給される単位面積あたりの流動化ガスの流量Qbが等しい場合、距離Rが小さいほど、気泡径Dbは大きくなる。

Figure 0006819267
Further, as shown in the following formulas (C) to (E), when the average layer height H of the downstream chamber 274 and the flow rate Qb of the fluidized gas supplied to the downstream chamber 274 per unit area are equal, the distance The smaller R, the larger the bubble diameter Db.
Figure 0006819267

上記したように、上流室272より下流室274の方が、水平断面積が小さい。すなわち、上流室272より下流室274の方が、距離Rが小さい。したがって、上記式(C)〜式(E)に示すように、下流室274における流動化ガスの気泡の大きさは、上流室272より大きくなる。つまり、下流室274に形成される流動層は、上流室272の流動層より密度が小さい。したがって、煙突効果により、上流室272から下流室274への粒子(褐炭)の移動を促進させることができる。 As described above, the horizontal cross-sectional area of the downstream chamber 274 is smaller than that of the upstream chamber 272. That is, the distance R is smaller in the downstream chamber 274 than in the upstream chamber 272. Therefore, as shown in the above formulas (C) to (E), the size of the bubbles of the fluidized gas in the downstream chamber 274 is larger than that in the upstream chamber 272. That is, the fluidized bed formed in the downstream chamber 274 has a lower density than the fluidized bed in the upstream chamber 272. Therefore, the chimney effect can promote the movement of particles (brown coal) from the upstream chamber 272 to the downstream chamber 274.

また、本実施形態の流動層部210では、上流室272から下流室274に褐炭がスムーズに移動し、また、ほとんどの大粒子を排出口224aから排出することができる。したがって、抜出口280は、流動層室220の底面(分散板232a)のうち、仕切板270の鉛直下方から第2側壁224の鉛直下方の間、好ましくは、仕切板270の真下に設けられるとよい。これにより、仕切板270の下方に粒子が閉塞してしまう事態を回避することができる。 Further, in the fluidized bed portion 210 of the present embodiment, lignite can smoothly move from the upstream chamber 272 to the downstream chamber 274, and most of the large particles can be discharged from the discharge port 224a. Therefore, the outlet 280 is provided on the bottom surface (dispersion plate 232a) of the fluidized bed chamber 220 between the vertically lower portion of the partition plate 270 and the vertical lower portion of the second side wall 224, preferably directly below the partition plate 270. Good. As a result, it is possible to avoid a situation in which the particles are blocked below the partition plate 270.

以上説明したように、本実施形態にかかる流動層システム100によれば、流動層室220内に仕切板270を設け、仕切板270と第2側壁224との距離Rを上記範囲内とすることで、大粒子を排出口224aに導くことができる。これにより、仕切板270の下方への、単位時間当たりの固形物の堆積量を低減することが可能となる。したがって、抜出口280から抜き出される粒子量を低減することができる。 As described above, according to the fluidized bed system 100 according to the present embodiment, the partition plate 270 is provided in the fluidized bed chamber 220, and the distance R between the partition plate 270 and the second side wall 224 is within the above range. Therefore, the large particles can be guided to the discharge port 224a. This makes it possible to reduce the amount of solid matter deposited below the partition plate 270 per unit time. Therefore, the amount of particles extracted from the extraction port 280 can be reduced.

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such embodiments. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, and it is understood that they also naturally belong to the technical scope.

例えば、上記実施形態において、流動媒体として褐炭を例に挙げて説明した。しかし、粒子状の固形物であれば、流動媒体の種類に限定はない。 For example, in the above embodiment, lignite as a fluid medium has been described as an example. However, the type of fluid medium is not limited as long as it is a particulate solid.

また、上記実施形態において、流動層部210が褐炭を乾燥させる構成を例に挙げて説明した。しかし、流動層システム100は、固形物の流動層を形成して、固形物に対して処理(乾燥、燃焼、ガス化、造粒等)を行うことができれば、流動層部210が行う処理に限定はない。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the fluidized bed portion 210 dries brown coal has been described as an example. However, if the fluidized bed system 100 can form a fluidized bed of a solid material and treat the solid material (drying, combustion, gasification, granulation, etc.), the fluidized bed unit 210 can perform the treatment. There is no limit.

また、上記実施形態において、仕切板270が、流動層室220の天井226および底面(分散板232a)から離隔して設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、仕切板270は、底面との連通状態を維持したまま、上流室272と下流室274と区画できれば、形状に限定はない。例えば、仕切板が、天井226から底面まで延在し、上部と下部に孔が設けられた板であってもよいし、下部のみに孔が設けられた板であってもよい。また、仕切板の一部が天井226や底面に接続されていてもよい。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the partition plate 270 is provided apart from the ceiling 226 and the bottom surface (dispersion plate 232a) of the fluidized bed chamber 220 has been described as an example. However, the shape of the partition plate 270 is not limited as long as it can be divided into the upstream chamber 272 and the downstream chamber 274 while maintaining the state of communication with the bottom surface. For example, the partition plate may be a plate extending from the ceiling 226 to the bottom surface and having holes at the upper and lower portions, or a plate having holes only at the lower portion. Further, a part of the partition plate may be connected to the ceiling 226 or the bottom surface.

また、上記実施形態において、流動層部210が抜出口280を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、仕切板270から第2側壁224までの距離Rを、すべての粒子を排出口224aから排出することができる距離Rに設定した場合、抜出口280を省略することができる。 Further, in the above embodiment, the configuration in which the fluidized bed portion 210 is provided with the outlet 280 has been described as an example. However, when the distance R from the partition plate 270 to the second side wall 224 is set to a distance R at which all the particles can be discharged from the discharge port 224a, the extraction port 280 can be omitted.

本開示は、固形物の流動層が形成される流動層室を備えた流動層システムに利用することができる。 The present disclosure can be used in a fluidized bed system including a fluidized bed chamber in which a fluidized bed of solids is formed.

100 流動層システム
220 流動層室
222 第1側壁
222a 投入口
224 第2側壁
224a 排出口
226 天井
232a 分散板(底面)
270 仕切板
272 上流室
274 下流室
280 抜出口
100 Fluidized bed system 220 Fluidized bed chamber 222 1st side wall 222a Input port 224 2nd side wall 224a Discharge port 226 Ceiling 232a Dispersion plate (bottom surface)
270 Partition plate 272 Upstream chamber 274 Downstream chamber 280 Exit

Claims (2)

第1側壁に設けられる投入口と、該第1側壁と対向する第2側壁に設けられる排出口とを有する流動層室と、
前記流動層室内における前記第1側壁と前記第2側壁との間に、該第2側壁との距離が、下記式(A)で示される距離Bの0.8倍〜3倍の範囲内となるように設けられ、底面との連通状態を維持したまま、該流動層室内を上流室と下流室とに区画する仕切板と、
を備えた流動層システム。
Figure 0006819267
A fluidized bed chamber having an inlet provided on the first side wall and a discharge port provided on the second side wall facing the first side wall.
The distance between the first side wall and the second side wall in the fluidized bed chamber is within the range of 0.8 to 3 times the distance B represented by the following formula (A). A partition plate that divides the fluidized bed chamber into an upstream chamber and a downstream chamber while maintaining a state of communication with the bottom surface.
Fluidized bed system with.
Figure 0006819267
前記流動層室の底面のうち、前記仕切板の鉛直下方から前記第2側壁の鉛直下方までの間に設けられる抜出口を備えた請求項1に記載の流動層システム。 The fluidized bed system according to claim 1, further comprising an outlet provided between the bottom surface of the fluidized bed chamber and the vertically lower portion of the partition plate to the vertically lower portion of the second side wall.
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