JP6944798B2 - Chemical looping combustion furnace and chemical looping combustion system - Google Patents

Chemical looping combustion furnace and chemical looping combustion system Download PDF

Info

Publication number
JP6944798B2
JP6944798B2 JP2017054451A JP2017054451A JP6944798B2 JP 6944798 B2 JP6944798 B2 JP 6944798B2 JP 2017054451 A JP2017054451 A JP 2017054451A JP 2017054451 A JP2017054451 A JP 2017054451A JP 6944798 B2 JP6944798 B2 JP 6944798B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
carrier particles
supply gas
oxygen carrier
oxidation chamber
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.)
Active
Application number
JP2017054451A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018155467A (en
Inventor
前川 勇
勇 前川
信一 戸田
信一 戸田
五十嵐 実
実 五十嵐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP2017054451A priority Critical patent/JP6944798B2/en
Publication of JP2018155467A publication Critical patent/JP2018155467A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6944798B2 publication Critical patent/JP6944798B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

本発明は、ケミカルルーピング燃焼炉及びケミカルルーピング燃焼システムに関する。 The present invention relates to a chemical looping combustion furnace and a chemical looping combustion system.

ケミカルルーピング燃焼(CLC : Chemical Looping Combustion)システム(以下、CLCシステムと称する。)は、例えば特許文献1に開示されるように、空気反応室と、燃焼反応室と、空気反応室と燃焼反応室とを接続する2本の配管と、前記2本の配管を流通し、空気反応室及び燃焼反応室の間で循環される酸素キャリア粒子とを備える。 Chemical Looping Combustion (CLC) system (hereinafter referred to as CLC system) is, for example, as disclosed in Patent Document 1, an air reaction chamber, a combustion reaction chamber, an air reaction chamber, and a combustion reaction chamber. It is provided with two pipes connecting the two pipes and oxygen carrier particles circulating between the two pipes and circulating between the air reaction chamber and the combustion reaction chamber.

空気反応室と燃焼反応室の内部には、流動層が形成される。空気反応室では、流動層中で、酸素キャリア粒子を空気と反応させて酸化且つ発熱させる。燃焼反応室では、流動層中で、空気反応室で酸化された高温の酸素キャリア粒子により、石炭等の固体燃料を燃焼すると共に酸素キャリア粒子を還元する。これにより固体燃料は、空気に直接接触することなく燃焼されるため、燃焼反応室からの排ガスの成分が、ほぼ二酸化炭素(CO)と水蒸気(HO)のみとなる。 A fluidized bed is formed inside the air reaction chamber and the combustion reaction chamber. In the air reaction chamber, oxygen carrier particles are reacted with air in a fluidized bed to oxidize and generate heat. In the combustion reaction chamber, solid fuel such as coal is burned and oxygen carrier particles are reduced by the high-temperature oxygen carrier particles oxidized in the air reaction chamber in the fluidized bed. As a result, the solid fuel is burned without coming into direct contact with air, so that the components of the exhaust gas from the combustion reaction chamber are almost only carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O).

従ってCLCシステムでは、固体燃料の燃焼に伴って窒素酸化物(NO)が生じるのを防止できると共に、排ガスから二酸化炭素を容易に分離・回収できる。CLCシステムは、火力発電所等の設備の排ガスから二酸化炭素を分離・回収するためのCCS技術の有力候補とされている。 Therefore, in the CLC system, it is possible to prevent the generation of nitrogen oxides (NO x ) due to the combustion of solid fuel, and it is possible to easily separate and recover carbon dioxide from the exhaust gas. The CLC system is considered to be a promising candidate for CCS technology for separating and recovering carbon dioxide from the exhaust gas of equipment such as thermal power plants.

特開2013−194213号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-194213

特許文献1に開示されるCLCシステムでは、その構造上、設備が大型化するおそれがある。また、空気反応室と燃焼反応室とを2本の配管で接続し、各配管内に酸素キャリア粒子を所定の流速で流通させる必要があるため、設備構造が複雑になり、動作信頼性が低下するおそれがある。 In the CLC system disclosed in Patent Document 1, there is a risk that the equipment will be large in size due to its structure. In addition, since it is necessary to connect the air reaction chamber and the combustion reaction chamber with two pipes and allow oxygen carrier particles to flow in each pipe at a predetermined flow velocity, the equipment structure becomes complicated and the operation reliability deteriorates. There is a risk of

そこで本発明は、固体燃料を燃焼するCLCシステムにおいて、設備の大型化を防止すると共に、設備構造の簡素化を図ることで動作信頼性を向上させることを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to improve the operation reliability by preventing the equipment from becoming large in size and simplifying the equipment structure in the CLC system that burns solid fuel.

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係るケミカルルーピング燃焼炉は、内部循環型であって、酸化室と、還元室と、前記酸化室内の下方と前記還元室内の下方とにわたって流動し且つ酸素キャリア粒子を含む流動床と、前記酸化室内と前記還元室内とにわたって前記酸素キャリア粒子を循環させる循環部と、前記酸化室内の上方空間と前記還元室内の上方空間とを仕切り且つ下端が前記流動床内に配置された仕切壁とが内部に形成された単一の炉体を備え、前記酸化室では、外部から供給される酸化性の第1供給ガスにより前記酸素キャリア粒子を流動させながら、第1供給ガスと前記酸素キャリア粒子とを混合して、第1供給ガスにより前記酸素キャリア粒子を酸化し、前記還元室では、外部から供給され且つ非酸化性の第2供給ガスにより、前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子を流動させながら固体燃料と混合して、前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子により前記固体燃料を燃焼すると共に、前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子を還元し、前記循環部は、外部から供給される第2供給ガスにより、前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子を前記還元室へ流通させる第1流路と、外部から供給される第2供給ガスにより、前記還元室で還元された前記酸素キャリア粒子を前記酸化室へ流通させる第2流路とを有する。 In order to solve the above problems, the chemical looping combustion furnace according to one aspect of the present invention is an internal circulation type and flows over an oxidation chamber, a reduction chamber, a lower part of the oxidation chamber and a lower part of the reduction chamber. The fluidized bed containing the oxygen carrier particles, the circulation portion for circulating the oxygen carrier particles between the oxidation chamber and the reduction chamber, the upper space in the oxidation chamber and the upper space in the reduction chamber are partitioned, and the lower end is the said. It is provided with a single furnace body in which a partition wall arranged in the flow bed is formed inside, and in the oxidation chamber, the oxygen carrier particles are made to flow by an oxidizing first supply gas supplied from the outside. , The first supply gas and the oxygen carrier particles are mixed, the oxygen carrier particles are oxidized by the first supply gas, and in the reduction chamber, the second supply gas supplied from the outside and non-oxidizing is used to oxidize the oxygen carrier particles. The oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber are mixed with the solid fuel while flowing, and the solid fuel is burned by the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber, and the oxygen oxidized in the oxidation chamber is burned. The carrier particles are reduced, and the circulation portion is supplied from the outside and a first flow path for circulating the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber to the reduction chamber by a second supply gas supplied from the outside. It has a second flow path for circulating the oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber to the oxidation chamber by the second supply gas.

上記構成によれば、単一の炉体の内部に酸化室、還元室、流動床、循環部、及び仕切壁を形成したことにより、酸化室と還元室とを接続するための配管を省略でき、酸素キャリア粒子量を低減できると共に、酸化室及び還元室をコンパクトに構成できる。また、固体燃料と酸化室で酸化された酸素キャリア粒子とを還元室で混合するための非酸化性の第2供給ガスと同じガスを用いて、循環部に酸素キャリア粒子を流通させるので、酸化室又は還元室から排出される排出ガスの組成に不要な成分が含まれるのを防止できる。よって、固体燃料を燃焼するCLC炉を備えるCLCシステムにおいて、設備の大型化を防止できると共に、設備構造を簡素化し、動作信頼性の低下を防止できる。 According to the above configuration, by forming the oxidation chamber, the reduction chamber, the fluidized bed, the circulation part, and the partition wall inside a single furnace body, the piping for connecting the oxidation chamber and the reduction chamber can be omitted. , The amount of oxygen carrier particles can be reduced, and the oxidation chamber and reduction chamber can be compactly configured. Further, since the oxygen carrier particles are circulated in the circulation portion by using the same gas as the non-oxidizing second supply gas for mixing the solid fuel and the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber in the reduction chamber, oxidation is performed. It is possible to prevent unnecessary components from being included in the composition of the exhaust gas discharged from the chamber or the reduction chamber. Therefore, in a CLC system including a CLC furnace for burning solid fuel, it is possible to prevent the equipment from becoming large in size, simplify the equipment structure, and prevent a decrease in operation reliability.

前記循環部が、前記酸化室と隣接し且つ前記還元室内に配置され、前記流動床の下方から上方に向けて、第2供給ガスが前記循環部内に供給されてもよい。これにより、還元室内の固体燃料の炭素成分が循環部を介して酸化室内に侵入するのが、循環部内に供給される第2供給ガスの流れにより防止され、酸化室から排出される排出ガスの組成に炭素成分が混入するのが防止される。 The circulation portion may be arranged adjacent to the oxidation chamber and in the reduction chamber, and the second supply gas may be supplied into the circulation portion from the lower side to the upper side of the fluidized bed. As a result, the carbon component of the solid fuel in the reduction chamber is prevented from entering the oxidation chamber via the circulation portion by the flow of the second supply gas supplied into the circulation portion, and the exhaust gas discharged from the oxidation chamber is prevented. It prevents carbon components from being mixed into the composition.

前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子が、前記第1流路を通じて、第2供給ガスにより、前記還元室内の前記流動床の上方から前記還元室内に供給され、前記固体燃料が、前記流動床の底部から前記還元室内に供給されてもよい。 The oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber are supplied to the reduction chamber from above the fluidized bed in the reduction chamber by a second supply gas through the first flow path, and the solid fuel flows into the reduction chamber. It may be supplied into the reduction chamber from the bottom of the floor.

これにより、酸化室で酸化された酸素キャリア粒子と固体燃料との接触時間を長く確保できるので、固体燃料の燃焼を促進でき、固体燃料が燃焼途中で生じる一酸化炭素(CO)や水素(H)等の未燃ガスが還元室から排出されるのを防止できる。よって、簡素化された設備構造のCLCシステムにおいても、排出ガスから二酸化炭素を回収し易くできる。 As a result, the contact time between the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber and the solid fuel can be secured for a long time, so that the combustion of the solid fuel can be promoted, and carbon monoxide (CO) and hydrogen (H) generated during the combustion of the solid fuel can be promoted. It is possible to prevent unburned gas such as 2) from being discharged from the reduction chamber. Therefore, even in a CLC system having a simplified equipment structure, carbon dioxide can be easily recovered from the exhaust gas.

前記第1流路は、前記流動床の内部で上下方向に延び、前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子が、第2供給ガスにより、前記流動床の下方から上方に向けて前記第1流路を流通してもよい。これにより、CLC炉の水平方向寸法をコンパクト化し易くできると共に、酸化室で酸化された酸素キャリア粒子を、還元室内の流動床に上方から供給し易くできる。 The first flow path extends in the vertical direction inside the fluidized bed, and the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber are directed by the second supply gas from the lower side to the upper side of the fluidized bed. It may flow through the flow path. As a result, the horizontal dimensions of the CLC furnace can be easily made compact, and the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber can be easily supplied to the fluidized bed in the reduction chamber from above.

前記還元室で還元された前記酸素キャリア粒子が、前記第2流路を通じて、第2供給ガスにより、前記酸化室内の前記流動床中に供給され、第1供給ガスが、前記酸化室の下方から前記酸化室内に供給されてもよい。 The oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber are supplied to the fluidized bed in the oxidation chamber by the second supply gas through the second flow path, and the first supply gas is supplied from below the oxidation chamber. It may be supplied to the oxidation chamber.

このように、第2流路を利用して、還元室で還元された酸素キャリア粒子を酸化室内の流動床中に供給し、第1供給ガスを酸化室の下方から酸化室内に供給することで、酸化室内において、酸素キャリア粒子と第1供給ガスとを混合し易くできる。 In this way, by using the second flow path, the oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber are supplied into the fluidized bed in the oxidation chamber, and the first supply gas is supplied from below the oxidation chamber into the oxidation chamber. , The oxygen carrier particles and the first supply gas can be easily mixed in the oxidation chamber.

前記第2流路は、前記第1流路の下方で水平方向に形成され、前記還元室で還元された前記酸素キャリア粒子が、第2供給ガスにより、前記還元室内の前記流動床中から水平方向に前記第2流路を流通してもよい。これにより、還元室内の流動床中で固体燃料の燃焼と共に還元された酸素キャリア粒子を、酸化室側に供給し易くできる。 The second flow path is formed in the horizontal direction below the first flow path, and the oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber are horizontally formed from the fluidized bed in the reduction chamber by the second supply gas. The second flow path may be circulated in the direction. As a result, the oxygen carrier particles reduced along with the combustion of the solid fuel in the fluidized bed in the reduction chamber can be easily supplied to the oxidation chamber side.

前記第2流路は、前記還元室側から前記酸化室側に向けて、上方に延びた後に下方に延びるように屈曲する屈曲部を有してもよい。これにより、第2流路の屈曲部を利用して、還元室側から酸化室側へ第2流路を通じて固体燃料が流入するのを防止し、酸化室側から排出される排出ガスに炭素成分が混入するのを良好に防止できる。 The second flow path may have a bent portion that extends upward and then bends downward from the reduction chamber side toward the oxidation chamber side. As a result, the bent portion of the second flow path is used to prevent the solid fuel from flowing from the reduction chamber side to the oxidation chamber side through the second flow path, and the carbon component is added to the exhaust gas discharged from the oxidation chamber side. Can be satisfactorily prevented from being mixed.

前記第1流路及び前記第2流路は、互いに区画されていてもよい。これにより、第1流路及び第2流路を物理的に分離でき、第1流路及び第2流路を流通する流動床同士が混合することで還元室側から酸化室側へ第2流路を通じて固体燃料が流入するのを良好に防止できる。 The first flow path and the second flow path may be partitioned from each other. As a result, the first flow path and the second flow path can be physically separated, and the fluidized beds flowing through the first flow path and the second flow path are mixed with each other, so that the second flow flows from the reduction chamber side to the oxidation chamber side. The inflow of solid fuel through the road can be satisfactorily prevented.

第1供給ガスが、空気もしくは酸素富化空気であり、第2供給ガスが、水蒸気もしくは二酸化炭素ガス、あるいは水蒸気と二酸化炭素ガスとの混合気であってもよい。これにより、第1供給ガスと第2供給ガスとを低コストで得ることができると共に、循環部内に酸素キャリア粒子を流通させるための第2供給ガスが還元室内に流れ込んでも、還元室側から排出される排出ガス組成が変化するのを防止でき、当該排出ガスからの二酸化炭素の分離・回収効率が低下するのを防止できる。 The first supply gas may be air or oxygen-enriched air, and the second supply gas may be water vapor or carbon dioxide gas, or a mixture of water vapor and carbon dioxide gas. As a result, the first supply gas and the second supply gas can be obtained at low cost, and even if the second supply gas for circulating oxygen carrier particles flows into the reduction chamber, it is discharged from the reduction chamber side. It is possible to prevent the composition of the exhaust gas to be changed, and it is possible to prevent the efficiency of separating / recovering carbon dioxide from the exhaust gas from being lowered.

本発明の別の態様に係るケミカルルーピング燃焼システムは、上記したいずれかに記載のケミカルルーピング燃焼炉と、前記酸化室内に第1供給ガスを供給する第1供給路と、前記還元室内に第2供給ガスを供給する第2供給路と、前記循環部内に第2供給ガスを供給する第3供給路と、前記第1供給路を流通する第1供給ガスの流量と、前記第2供給路を流通する第2供給ガスの流量とは独立して、前記第3供給路を流通する第2供給ガスの流量を調節可能な流量調節バルブとを備える。 The chemical looping combustion system according to another aspect of the present invention includes the chemical looping combustion furnace according to any one of the above, a first supply path for supplying a first supply gas to the oxidation chamber, and a second supply passage into the reduction chamber. The second supply path for supplying the supply gas, the third supply path for supplying the second supply gas into the circulation section, the flow rate of the first supply gas flowing through the first supply path, and the second supply path. It is provided with a flow rate adjusting valve capable of adjusting the flow rate of the second supply gas flowing through the third supply path independently of the flow rate of the second supply gas flowing through.

これにより、酸化室での酸素キャリア粒子の酸化反応と、還元室での固体燃料の燃焼反応の各反応条件を維持しながら、循環部を流通する酸素キャリア粒子の流量を調節し易くでき、固体燃料を燃焼する内部循環型のCLC炉を最適条件で駆動できる。 As a result, the flow rate of the oxygen carrier particles flowing through the circulation section can be easily adjusted while maintaining the reaction conditions of the oxidation reaction of the oxygen carrier particles in the oxidation chamber and the combustion reaction of the solid fuel in the reduction chamber, and the solid. An internal circulation type CLC furnace that burns fuel can be driven under optimum conditions.

本発明の各態様によれば、固体燃料を燃焼するCLCシステムにおいて、設備の大型化を防止すると共に、設備構造の簡素化を図ることで動作信頼性を向上させることができる。 According to each aspect of the present invention, in a CLC system that burns solid fuel, it is possible to improve the operation reliability by preventing the equipment from becoming large and simplifying the equipment structure.

第1実施形態に係るCLCシステムの概略図である。It is the schematic of the CLC system which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態の変形例に係るCLC炉の部分概略図である。It is a partial schematic view of the CLC furnace which concerns on the modification of 1st Embodiment. 第2実施形態に係るCLCシステムの概略図である。It is the schematic of the CLC system which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態の変形例に係るCLC炉の部分概略図である。It is a partial schematic view of the CLC furnace which concerns on the modification of 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るCLC炉の内部構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the CLC furnace which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態の変形例に係るCLC炉の内部構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the CLC furnace which concerns on the modification of 3rd Embodiment.

以下、各実施形態について、図を参照しながら説明する。 Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るCLCシステム1の概略図である。図1に示すように、CLCシステム1は、CLC炉2、制御装置3、第1熱交換器4、第2熱交換器5、脱水器6、固体燃料供給路R1、第1供給路R2、第2供給路R3、第3供給路R4、第1排出路R5、及び第2排出路R6を備える。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic view of the CLC system 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the CLC system 1 includes a CLC furnace 2, a control device 3, a first heat exchanger 4, a second heat exchanger 5, a dehydrator 6, a solid fuel supply path R1, a first supply path R2, and the like. A second supply path R3, a third supply path R4, a first discharge path R5, and a second discharge path R6 are provided.

CLC炉2は、酸化室2a、還元室2b、流動床2f、循環部2j、及び仕切壁2cが内部に形成された単一の炉体を備える。CLC炉2は内部循環型であり、流動床2fに含まれる酸素キャリア粒子(流動媒体)が、CLC炉2の内部で酸化室2aと還元室2bとを循環する。本実施形態のCLC炉2の内部には、更に炉床2d、複数のノズル2e、及び風箱2g〜2iが形成されている。 The CLC furnace 2 includes a single furnace body in which an oxidation chamber 2a, a reduction chamber 2b, a fluidized bed 2f, a circulation portion 2j, and a partition wall 2c are formed inside. The CLC furnace 2 is an internal circulation type, and oxygen carrier particles (fluid medium) contained in the fluidized bed 2f circulate in the oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2b inside the CLC furnace 2. Inside the CLC furnace 2 of the present embodiment, a hearth 2d, a plurality of nozzles 2e, and a wind box 2g to 2i are further formed.

酸化室2aと還元室2bとは、CLC炉2内で仕切壁2cを隔てて設けられている。酸化室2aでは、外部から供給される酸化性の第1供給ガスにより酸素キャリア粒子を流動させながら、第1供給ガスと酸素キャリア粒子とを混合して、第1供給ガスにより酸素キャリア粒子を酸化する。第1供給ガスは、一例として、空気もしくは酸素富化空気である。本実施形態の第1供給ガスは空気であり、酸化室2aは、酸素キャリア粒子が空気と反応する空気反応室である。 The oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2b are provided in the CLC furnace 2 with the partition wall 2c separated from each other. In the oxidation chamber 2a, the oxygen carrier particles are mixed by the first supply gas and the oxygen carrier particles are mixed while the oxygen carrier particles are made to flow by the oxidizing first supply gas supplied from the outside, and the oxygen carrier particles are oxidized by the first supply gas. do. The first supply gas is, for example, air or oxygen-enriched air. The first supply gas of the present embodiment is air, and the oxidation chamber 2a is an air reaction chamber in which oxygen carrier particles react with air.

還元室2bでは、外部から供給され且つ非酸化性の第2供給ガスにより、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子を流動させながら固体燃料と混合して、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子により固体燃料を燃焼すると共に、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子を還元する。還元室2bは、固体燃料が燃焼反応する燃焼反応室である。固体燃料は、還元室2bに外部から供給される。固体燃料は、本実施形態では石炭であるが、これに限定されない。固体燃料は、例えばバイオマスでもよく、炭素成分を含む固体であればよい。第2供給ガスは、一例として、水蒸気もしくは二酸化炭素ガス、あるいは水蒸気と二酸化炭素ガスとの混合気である。本実施形態の第2供給ガスは、水蒸気である。 In the reduction chamber 2b, the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a are mixed with the solid fuel while flowing by the second supply gas supplied from the outside and non-oxidizing, and the oxygen carriers oxidized in the oxidation chamber 2a. The particles burn the solid fuel and reduce the oxidized oxygen carrier particles in the oxidation chamber 2a. The reduction chamber 2b is a combustion reaction chamber in which the solid fuel undergoes a combustion reaction. The solid fuel is supplied to the reduction chamber 2b from the outside. The solid fuel is, but is not limited to, coal in this embodiment. The solid fuel may be, for example, biomass, or may be a solid containing a carbon component. The second supply gas is, for example, water vapor or carbon dioxide gas, or a mixture of water vapor and carbon dioxide gas. The second supply gas of this embodiment is water vapor.

仕切壁2cは、酸化室2a内の上方空間7と還元室2b内の上方空間8とを仕切っている。仕切壁2cの下端は、流動床2f内に配置されている。これにより上方空間(フリーボード)7,8は、互いに隔離され、上方空間7,8間におけるガスの混合が抑制されている。酸化室2aと還元室2bとの内壁、及び仕切壁2cは、一例として、耐火材あるいは耐熱性の金属材料で構成されている。 The partition wall 2c partitions the upper space 7 in the oxidation chamber 2a and the upper space 8 in the reduction chamber 2b. The lower end of the partition wall 2c is arranged in the fluidized bed 2f. As a result, the upper spaces (freeboards) 7 and 8 are separated from each other, and gas mixing between the upper spaces 7 and 8 is suppressed. The inner wall of the oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2b and the partition wall 2c are, for example, made of a refractory material or a heat-resistant metal material.

炉床2dは、酸化室2aと還元室2bとの下方にわたって配置されている。複数のノズル2eは、炉床2dの上面に分散して配置されている。流動床2fは、炉床2dの上方に配置されている。流動床2fは、酸化室2a内の下方と還元室2b内の下方とにわたって流動する。流動床2fに含まれる酸素キャリア粒子は、鉄を含む。酸素キャリア粒子の主成分は、一例として、酸化室2aで酸化された状態ではFe(酸化第二鉄(III))であり、還元室2bで還元された状態ではFe(四酸化三鉄(II,III))である。酸素キャリア粒子の材質は限定されない。酸素キャリア粒子は、例えばニッケル、銅、マンガン、又はアルミニウム等の金属を含んでいてもよい。 The hearth 2d is arranged below the oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2b. The plurality of nozzles 2e are dispersedly arranged on the upper surface of the hearth 2d. The fluidized bed 2f is arranged above the hearth 2d. The fluidized bed 2f flows downward in the oxidation chamber 2a and downward in the reduction chamber 2b. The oxygen carrier particles contained in the fluidized bed 2f contain iron. As an example, the main component of the oxygen carrier particles is Fe 2 O 3 (ferrous oxide (III)) in the state of being oxidized in the oxidation chamber 2a, and Fe 3 O 4 (in the state of being reduced in the reduction chamber 2b). It is triiron tetroxide (II, III)). The material of the oxygen carrier particles is not limited. The oxygen carrier particles may contain metals such as nickel, copper, manganese, or aluminum.

循環部2jは、酸化室2a内と還元室2b内とにわたって酸素キャリア粒子を循環させる。循環部2jは、第1流路2kと第2流路2lとを有する。第1流路2kと第2流路2lとの各両端は、酸化室2aと還元室2bとにそれぞれ接続されている。循環部2jには、外部から第2供給ガスが供給される。 The circulation unit 2j circulates oxygen carrier particles in the oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2b. The circulation portion 2j has a first flow path 2k and a second flow path 2l. Both ends of the first flow path 2k and the second flow path 2l are connected to the oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2b, respectively. A second supply gas is supplied to the circulation portion 2j from the outside.

第1流路2kは、外部から循環部2j内に供給される第2供給ガスにより、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子を還元室2bへ流通させる。第2流路2lは、外部から循環部2j内に供給される第2供給ガスにより、還元室2bで還元された酸素キャリア粒子を酸化室2aへ流通させる。 In the first flow path 2k, the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a are circulated to the reduction chamber 2b by the second supply gas supplied from the outside into the circulation portion 2j. In the second flow path 2l, the oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber 2b are circulated to the oxidation chamber 2a by the second supply gas supplied from the outside into the circulation portion 2j.

本実施形態では、循環部2jは、酸化室2aと隣接し且つ還元室2b内に配置される。循環部2jには、流動床2fの下方から上方に向けて、第2供給ガスが供給される。また、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子は、第1流路2kを通じて、還元室2b内の流動床2fの上方から還元室2b内に供給される。 In the present embodiment, the circulation unit 2j is arranged adjacent to the oxidation chamber 2a and in the reduction chamber 2b. The second supply gas is supplied to the circulation portion 2j from the lower side to the upper side of the fluidized bed 2f. Further, the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a are supplied into the reduction chamber 2b from above the fluidized bed 2f in the reduction chamber 2b through the first flow path 2k.

具体的にCLC炉2の内部には、案内壁2mが形成されている。案内壁2mは、仕切壁2cに対して還元室2b側に離隔した位置で、上下方向に延びている。案内壁2mは、仕切壁2cとの間で、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子を案内する。一例として案内壁2mの下端は、炉床2dと上方に離隔しながら、仕切壁2cの下端よりも下方に配置されている。第1流路2kは、仕切壁2cと案内壁2mとの間に形成されている。これにより第1流路2kは、流動床2fの内部で上下方向に延びている。酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子は、流動床2fの下方から上方に向けて第1流路2kを流通する。 Specifically, a guide wall 2 m is formed inside the CLC furnace 2. The guide wall 2m extends in the vertical direction at a position separated from the partition wall 2c on the reduction chamber 2b side. The guide wall 2m guides the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a to and from the partition wall 2c. As an example, the lower end of the guide wall 2m is arranged below the lower end of the partition wall 2c while being separated upward from the hearth 2d. The first flow path 2k is formed between the partition wall 2c and the guide wall 2m. As a result, the first flow path 2k extends in the vertical direction inside the fluidized bed 2f. The oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a flow through the first flow path 2k from the lower side to the upper side of the fluidized bed 2f.

第2流路2lは、第1流路2kの下方で水平方向に形成されている。還元室2bで還元された酸素キャリア粒子は、還元室2b内の流動床2f中から水平方向に第2流路2lを流通する。 The second flow path 2l is formed in the horizontal direction below the first flow path 2k. The oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber 2b circulate in the second flow path 2l in the horizontal direction from the fluidized bed 2f in the reduction chamber 2b.

風箱2gは、炉床2dの酸化室2aに対応する領域の下方に設けられている。風箱2hは、炉床2dの還元室2bに対応する領域の下方に設けられている。風箱2iは、炉床2dの循環部2jに対応する領域の下方に設けられている。 The air box 2g is provided below the region corresponding to the oxidation chamber 2a of the hearth 2d. The air box 2h is provided below the region corresponding to the reduction chamber 2b of the hearth 2d. The air box 2i is provided below the region corresponding to the circulation portion 2j of the hearth 2d.

固体燃料供給路R1は、還元室2b内に固体燃料を供給する。固体燃料供給路R1は、還元室2bの下側側部に接続されている。これにより固体燃料は、流動床2fの底部から還元室2b内に供給される。ここで言う流動床2fの底部は、停止中のCLC炉2において、例えば、炉床2dの上面から還元室2b側の流動床2fの層高の1/3までの領域であることが望ましく、炉床2dの上面から還元室2b側の流動床2fの層高の1/5までの領域であることが更に望ましい。 The solid fuel supply path R1 supplies solid fuel into the reduction chamber 2b. The solid fuel supply path R1 is connected to the lower side portion of the reduction chamber 2b. As a result, the solid fuel is supplied into the reduction chamber 2b from the bottom of the fluidized bed 2f. The bottom of the fluidized bed 2f referred to here is preferably a region from the upper surface of the furnace bed 2d to 1/3 of the layer height of the fluidized bed 2f on the reduction chamber 2b side in the stopped CLC furnace 2. It is more desirable that the region is from the upper surface of the hearth 2d to 1/5 of the layer height of the fluidized bed 2f on the reduction chamber 2b side.

第1供給路R2は、第1供給ガスを酸化室2a内に供給する。これにより第1供給ガスは、酸化室2aの下方から酸化室2a内に供給される。第1供給路R2の下流端部は、風箱2gに接続されている。第2供給路R3は、第2供給ガスを還元室2b内に供給する。第2供給路R3の下流端部は、風箱2hに接続されている。第3供給路R4は、第2供給ガスを循環部2j内に供給する。第3供給路R4の下流端部は、風箱2iに接続されている。 The first supply path R2 supplies the first supply gas into the oxidation chamber 2a. As a result, the first supply gas is supplied into the oxidation chamber 2a from below the oxidation chamber 2a. The downstream end of the first supply path R2 is connected to the air box 2g. The second supply path R3 supplies the second supply gas into the reduction chamber 2b. The downstream end of the second supply path R3 is connected to the air box 2h. The third supply path R4 supplies the second supply gas into the circulation unit 2j. The downstream end of the third supply path R4 is connected to the air box 2i.

第1供給路R2の途中には、第1供給路R2を流通する第1供給ガスの流量を調節可能な流量調節バルブV1が設けられている。第2供給路R3の途中には、第2供給路R3を流通する第2供給ガスの流量を調節可能な流量調節バルブV2が設けられている。第3供給路R4の途中には、第3供給路R4を流通する第2供給ガスの流量を調節可能な流量調節バルブV3が設けられている。 A flow rate adjusting valve V1 capable of adjusting the flow rate of the first supply gas flowing through the first supply path R2 is provided in the middle of the first supply path R2. A flow rate adjusting valve V2 capable of adjusting the flow rate of the second supply gas flowing through the second supply path R3 is provided in the middle of the second supply path R3. A flow rate adjusting valve V3 capable of adjusting the flow rate of the second supply gas flowing through the third supply path R4 is provided in the middle of the third supply path R4.

本実施形態では、流量調節バルブV3は、第1供給路R2を流通する第1供給ガスの流量と、第2供給路R3を流通する第2供給ガスの流量とは独立して、第3供給路R4を流通する第2供給ガスの流量を調節することが可能である。また第1供給路R2、第2供給路R3、及び第3供給路R4の各途中には、ガスを流通させるためのブロワ(不図示)が設けられている。 In the present embodiment, the flow rate adjusting valve V3 supplies the third supply independently of the flow rate of the first supply gas flowing through the first supply path R2 and the flow rate of the second supply gas flowing through the second supply path R3. It is possible to adjust the flow rate of the second supply gas flowing through the road R4. Further, a blower (not shown) for circulating gas is provided in the middle of each of the first supply path R2, the second supply path R3, and the third supply path R4.

第1排出路R5は、酸素キャリア粒子の酸化により生じた第1排ガスを酸化室2a外に排出する。第1排出路R5の上流端部は、酸化室2aに接続されている。第1熱交換器4は、第1排出路R5の途中に設けられている。第1熱交換器4は、第1排ガスから熱回収する。 The first discharge path R5 discharges the first exhaust gas generated by the oxidation of the oxygen carrier particles to the outside of the oxidation chamber 2a. The upstream end of the first discharge path R5 is connected to the oxidation chamber 2a. The first heat exchanger 4 is provided in the middle of the first discharge path R5. The first heat exchanger 4 recovers heat from the first exhaust gas.

第2排出路R6は、固体燃料の燃焼により生じた第2排ガスを還元室2b外に排出する。第2排出路R6の上流端部は、還元室2bに接続されている。第2熱交換器5は、第2排出路R6の途中に設けられている。第2熱交換器5は、第2排ガスから熱回収する。 The second exhaust path R6 discharges the second exhaust gas generated by the combustion of the solid fuel to the outside of the reduction chamber 2b. The upstream end of the second discharge path R6 is connected to the reduction chamber 2b. The second heat exchanger 5 is provided in the middle of the second discharge path R6. The second heat exchanger 5 recovers heat from the second exhaust gas.

脱水器6は、第2排出路R6の第2熱交換器5よりも第2排ガスの流通方向下流側に設けられている。脱水器6は、第2排ガスを脱水する。第2排ガスの成分は、第2排ガスが脱水されることで、ほぼ二酸化炭素のみとなる。これにより脱水された第2排ガスは、二酸化炭素として回収される。 The dehydrator 6 is provided on the downstream side in the distribution direction of the second exhaust gas with respect to the second heat exchanger 5 of the second exhaust path R6. The dehydrator 6 dehydrates the second exhaust gas. The component of the second exhaust gas is almost only carbon dioxide due to the dehydration of the second exhaust gas. The second exhaust gas dehydrated by this is recovered as carbon dioxide.

制御装置3は、流量調節バルブV1〜V3に接続されている。本実施形態では、制御装置3は、流量調節バルブV1〜V3を個別に制御する。制御装置3は、一例として、CPU、ROM、及びRAMを備えたコンピュータである。ROMには制御プログラムが格納されている。制御装置3は、制御プログラムに基づいて、流量調節バルブV1〜V3を制御する。 The control device 3 is connected to the flow rate adjusting valves V1 to V3. In the present embodiment, the control device 3 individually controls the flow rate adjusting valves V1 to V3. The control device 3 is, for example, a computer including a CPU, a ROM, and a RAM. The control program is stored in the ROM. The control device 3 controls the flow rate adjusting valves V1 to V3 based on the control program.

CLCシステム1の運転時には、第1供給路R2を通過した第1供給ガスが、風箱2gを経由し、酸化室2aに対応して配置された複数のノズル2eから酸化室2a内に噴出する。第1供給ガスは、酸化室2a内の流動床2fに気泡として混入する。 During operation of the CLC system 1, the first supply gas that has passed through the first supply path R2 is ejected into the oxidation chamber 2a from a plurality of nozzles 2e arranged corresponding to the oxidation chamber 2a via the air box 2g. .. The first supply gas is mixed as bubbles in the fluidized bed 2f in the oxidation chamber 2a.

酸化室2a内において複数のノズル2eから噴出する第1供給ガスにより、酸化室2a側の酸素キャリア粒子は、酸化されて発熱する。この酸素キャリア粒子の酸化により生じた第1排ガスは、上方空間7を通過して酸化室2a外へ排出される。第1供給ガスとして空気を用いた場合、第1排ガスの成分は、ほぼ窒素(N)と酸素(O)のみとなる。なお、酸素キャリア粒子の酸化温度はそれほど高くないため、窒素成分を含む第1供給ガスを用いても、酸素キャリア粒子の酸化によって窒素酸化物が生じるおそれは小さい。 The oxygen carrier particles on the oxidation chamber 2a side are oxidized by the first supply gas ejected from the plurality of nozzles 2e in the oxidation chamber 2a to generate heat. The first exhaust gas generated by the oxidation of the oxygen carrier particles passes through the upper space 7 and is discharged to the outside of the oxidation chamber 2a. When air is used as the first supply gas, the components of the first exhaust gas are almost only nitrogen (N 2 ) and oxygen (O 2 ). Since the oxidation temperature of the oxygen carrier particles is not so high, there is little possibility that nitrogen oxides will be generated by the oxidation of the oxygen carrier particles even if the first supply gas containing a nitrogen component is used.

また、第3供給路R4を通過した第2供給ガスは、風箱2iを経由し、循環部2jに対応して配置された複数のノズル2eから、第1流路2kと第2流路2lとに向けて噴出する。酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子は、仕切壁2cの下方を通って第1流路2kの下端まで移動する。そして、循環部2j内に供給される第2供給ガスの勢いにより、循環部2j内の流動床2fの下方から上方に向けて第1流路2kを流通し、還元室2b内の流動床2fに上方から供給される。 Further, the second supply gas that has passed through the third supply path R4 passes through the air box 2i and is transmitted from the plurality of nozzles 2e arranged corresponding to the circulation portion 2j to the first flow path 2k and the second flow path 2l. It spouts toward. The oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a pass below the partition wall 2c and move to the lower end of the first flow path 2k. Then, due to the momentum of the second supply gas supplied into the circulation unit 2j, the first flow path 2k is circulated from the lower side to the upper side of the fluidized bed 2f in the circulation unit 2j, and the fluidized bed 2f in the reduction chamber 2b is circulated. Is supplied from above.

また、第2供給路R3を通過した第2供給ガスは、風箱2hを経由し、還元室2bに対応して配置された複数のノズル2eから還元室2b内に噴出する。第2供給ガスは、還元室2b内の流動床2fに気泡として混入する。また、固体燃料供給路R1を通過した固体燃料は、流動床2fの底部から還元室2b内に供給される。 Further, the second supply gas that has passed through the second supply path R3 is ejected into the reduction chamber 2b from a plurality of nozzles 2e arranged corresponding to the reduction chamber 2b via the air box 2h. The second supply gas is mixed as bubbles in the fluidized bed 2f in the reduction chamber 2b. Further, the solid fuel that has passed through the solid fuel supply path R1 is supplied into the reduction chamber 2b from the bottom of the fluidized bed 2f.

還元室2b内において複数のノズル2eから噴出する第2供給ガスにより、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子と固体燃料とは混合される。これにより、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子により固体燃料が燃焼されると共に、当該酸素キャリア粒子が還元される。この固体燃料の燃焼と酸素キャリア粒子の還元により生じた第2排ガスは、上方空間8を通過して還元室2b外へ排出される。第2供給ガスとして水蒸気を用いた場合、第2排ガス成分は、ほぼ二酸化炭素と水蒸気のみとなる。 The oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a and the solid fuel are mixed by the second supply gas ejected from the plurality of nozzles 2e in the reduction chamber 2b. As a result, the solid fuel is burned by the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a, and the oxygen carrier particles are reduced. The second exhaust gas generated by the combustion of the solid fuel and the reduction of the oxygen carrier particles passes through the upper space 8 and is discharged to the outside of the reduction chamber 2b. When water vapor is used as the second supply gas, the second exhaust gas components are almost only carbon dioxide and water vapor.

還元室2bで還元された酸素キャリア粒子は、還元室2b内の流動床2fを上方から下方に向けて流動する。そして、第1流路2kの下方に形成された第2流路2lを通じて、酸化室2a内の流動床2f中に供給される。この酸素キャリア粒子は、酸化室2a内の流動床2fを下方から上方に向けて流動した後、仕切壁2cの下方を通って、再び第1流路2kを流通する。 The oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber 2b flow from the upper side to the lower side of the fluidized bed 2f in the reduction chamber 2b. Then, it is supplied into the fluidized bed 2f in the oxidation chamber 2a through the second flow path 2l formed below the first flow path 2k. The oxygen carrier particles flow through the fluidized bed 2f in the oxidation chamber 2a from the lower side to the upper side, and then pass under the partition wall 2c and flow through the first flow path 2k again.

このようにCLC炉2の内部では、循環部2j内に供給される第2供給ガスにより、酸素キャリア粒子の流れが形成されるため、酸化室2a側と還元室2b側とにわたって酸素キャリア粒子が効率よく循環され、固体燃料の燃焼と酸素キャリア粒子の酸化・還元が促進される。 In this way, inside the CLC furnace 2, the flow of oxygen carrier particles is formed by the second supply gas supplied into the circulation portion 2j, so that the oxygen carrier particles are generated over the oxidation chamber 2a side and the reduction chamber 2b side. It is circulated efficiently and promotes the combustion of solid fuel and the oxidation / reduction of oxygen carrier particles.

また、循環部2jに対応して配置された複数のノズル2eから供給される第2供給ガスが、下方から上方に向けて噴出することで、当該第2供給ガスがセパレートガスとして機能し、還元室2b内における未燃焼の炭素成分が酸化室2aに侵入するのが防止される。よってCLC炉2では、酸化室2a内で炭素成分が燃焼して第1排ガスの組成に炭素成分が混入したり、還元室2b内での固体燃料の燃焼率(炭素転換率)が低下するのが、比較的簡素な構成により防止される。このようにCLC炉2は、還元室2b内における未燃焼の炭素成分が酸化室2aに侵入するのを防止するためのセパレータ構造(カーボンセパレータ)を備えている。 Further, the second supply gas supplied from the plurality of nozzles 2e arranged corresponding to the circulation portion 2j is ejected from the lower side to the upper side, so that the second supply gas functions as a separate gas and is reduced. The unburned carbon component in the chamber 2b is prevented from entering the oxidation chamber 2a. Therefore, in the CLC furnace 2, the carbon component is burned in the oxidation chamber 2a and the carbon component is mixed in the composition of the first exhaust gas, or the combustion rate (carbon conversion rate) of the solid fuel in the reduction chamber 2b is lowered. However, it is prevented by a relatively simple configuration. As described above, the CLC furnace 2 is provided with a separator structure (carbon separator) for preventing the unburned carbon component in the reduction chamber 2b from entering the oxidation chamber 2a.

以上に説明したようにCLC炉2では、単一の炉体の内部に酸化室2a、還元室2b、流動床2f、循環部2j、及び仕切壁2cを形成したことにより、酸化室2aと還元室2bとを接続するための配管を省略でき、酸素キャリア粒子量を低減できると共に、酸化室2a及び還元室2bをコンパクトに構成できる。また、固体燃料と酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子とを還元室2bで混合するための非酸化性の第2供給ガスと同じガスを用いて、循環部2jに酸素キャリア粒子を流通させるので、酸化室2a又は還元室2bから排出される排出ガスの組成に不要な窒素酸化物や炭素酸化物等の成分が含まれるのを防止できる。よって、固体燃料を燃焼するCLC炉2を備えるCLCシステム1において、設備の大型化を防止できると共に、設備構造を簡素化し、動作信頼性の低下を防止できる。このためCLCシステム1は、例えば、中小産業規模での産業用発電用の中小型炉や、ゴミ・バイオマスを燃焼するための燃焼炉として有効に利用できる。 As described above, in the CLC furnace 2, the oxidation chamber 2a, the reduction chamber 2b, the fluidized bed 2f, the circulation portion 2j, and the partition wall 2c are formed inside a single furnace body to reduce the oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2a. The piping for connecting to the chamber 2b can be omitted, the amount of oxygen carrier particles can be reduced, and the oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2b can be compactly configured. Further, the oxygen carrier particles are circulated through the circulation portion 2j by using the same gas as the non-oxidizing second supply gas for mixing the solid fuel and the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a in the reduction chamber 2b. Therefore, it is possible to prevent components such as nitrogen oxides and carbon oxides that are unnecessary for the composition of the exhaust gas discharged from the oxidation chamber 2a or the reduction chamber 2b from being included. Therefore, in the CLC system 1 provided with the CLC furnace 2 for burning solid fuel, it is possible to prevent the equipment from becoming large in size, simplify the equipment structure, and prevent the operation reliability from deteriorating. Therefore, the CLC system 1 can be effectively used as, for example, a small and medium-sized furnace for industrial power generation on a small and medium-sized industrial scale, and a combustion furnace for burning garbage and biomass.

また、酸化室2aと還元室2bとを接続するための配管が不要であるため、例えば、配管に酸素キャリア粒子を高速で流通・搬送するために供給するガスや制御が不要になると共に、酸素キャリア粒子との接触によって配管が腐食や摩耗等の不具合を生じる問題を回避できる。これにより、CLCシステム1の制御を簡素化できると共に、CLCシステム1を経済的且つ安定して駆動できる。 Further, since the piping for connecting the oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2b is not required, for example, the gas and control to be supplied for flowing and transporting the oxygen carrier particles to the piping at high speed are not required, and oxygen is not required. It is possible to avoid the problem that the piping is corroded or worn due to contact with the carrier particles. As a result, the control of the CLC system 1 can be simplified, and the CLC system 1 can be driven economically and stably.

また、CLC炉2が内部循環型であるため、酸化室2aと還元室2bとを2本の配管で接続して各配管内に酸素キャリア粒子を所定の流速で流通させた場合に比べて、酸素キャリア粒子の流速を低速に設定できる。よって、循環部2jへの第2供給ガスの供給量を抑えながらCLCシステム1を運転することが可能である。 Further, since the CLC furnace 2 is an internal circulation type, the oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2b are connected by two pipes, and oxygen carrier particles are circulated in each pipe at a predetermined flow velocity, as compared with the case where the oxygen carrier particles are circulated in each pipe. The flow velocity of the oxygen carrier particles can be set to a low speed. Therefore, it is possible to operate the CLC system 1 while suppressing the supply amount of the second supply gas to the circulation unit 2j.

また、循環部2jが酸化室2aと隣接し且つ還元室2b内に配置され、流動床2fの下方から上方に向けて、循環部2jに第2供給ガスが供給されるので、還元室2b内の固体燃料の炭素成分が循環部2jを介して酸化室2a内に侵入するのが、循環部2j内に供給される第2供給ガスの流れにより防止され、酸化室2aから排出される排出ガスの組成に炭素成分が混入するのが防止される。 Further, since the circulation portion 2j is adjacent to the oxidation chamber 2a and is arranged in the reduction chamber 2b, and the second supply gas is supplied to the circulation portion 2j from the lower side to the upper side of the fluidized bed 2f, the inside of the reduction chamber 2b. The carbon component of the solid fuel is prevented from entering the oxidation chamber 2a via the circulation portion 2j by the flow of the second supply gas supplied into the circulation portion 2j, and the exhaust gas discharged from the oxidation chamber 2a. The carbon component is prevented from being mixed in the composition of.

また、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子が、第1流路2kを通じて、第2供給ガスにより、還元室2b内の流動床2fの上方から還元室2b内に供給され、固体燃料が、流動床2fの底部から還元室2b内に供給されることにより、例えば、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子と固体燃料との両方を流動床2fの底部から還元室2b内に供給した場合に比べて、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子と固体燃料との接触時間を長く確保できる。よって、固体燃料の燃焼を促進でき、固体燃料が燃焼途中で生じる一酸化炭素や水素等の未燃ガスが、還元室2bから排出されるのを防止できる。従って、簡素化された設備構造のCLCシステム1においても、第2排ガスから二酸化炭素を回収し易くできる。 Further, the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a are supplied into the reduction chamber 2b from above the fluidized bed 2f in the reduction chamber 2b by the second supply gas through the first flow path 2k, and the solid fuel is supplied. By supplying from the bottom of the fluidized bed 2f into the reduction chamber 2b, for example, when both the oxygen carrier particles oxidized in the oxidizing chamber 2a and the solid fuel are supplied from the bottom of the fluidized bed 2f into the reducing chamber 2b. It is possible to secure a long contact time between the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a and the solid fuel. Therefore, the combustion of the solid fuel can be promoted, and the unburned gas such as carbon monoxide and hydrogen generated during the combustion of the solid fuel can be prevented from being discharged from the reduction chamber 2b. Therefore, even in the CLC system 1 having a simplified equipment structure, carbon dioxide can be easily recovered from the second exhaust gas.

また、第1流路2kが流動床2fの内部で上下方向に延び、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子が、第2供給ガスにより、酸化室2a内の流動床2fの下方から上方に向けて第1流路2kを流通するので、CLC炉2の水平方向寸法をコンパクト化し易くできると共に、酸化室2aで酸化された酸素キャリア粒子を、還元室2b内の流動床2fに上方から供給し易くできる。 Further, the first flow path 2k extends in the vertical direction inside the fluidized bed 2f, and the oxygen carrier particles oxidized in the oxide chamber 2a are moved from the lower side to the upper side of the fluidized bed 2f in the oxide chamber 2a by the second supply gas. Since the first flow path 2k is circulated toward the direction, the horizontal dimension of the CLC furnace 2 can be easily made compact, and the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber 2a are supplied to the fluidized bed 2f in the reduction chamber 2b from above. It can be done easily.

また、還元室2bで還元された酸素キャリア粒子が、第2流路2lを通じて、第2供給ガスにより、酸化室2a内の流動床2f中に供給され、第1供給ガスが、酸化室2aの下方から酸化室2a内に供給されるので、第2流路2lを利用して、還元室2bで還元された酸素キャリア粒子を酸化室2a内の流動床2f中に供給し、第1供給ガスを酸化室2aの下方から酸化室2a内に供給することで、酸化室2a内において、酸素キャリア粒子と第1供給ガスとを混合し易くできる。 Further, the oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber 2b are supplied to the fluidized bed 2f in the oxidation chamber 2a by the second supply gas through the second flow path 2l, and the first supply gas is supplied to the oxidation chamber 2a. Since it is supplied into the oxidation chamber 2a from below, the oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber 2b are supplied into the fluidized bed 2f in the oxidation chamber 2a by using the second flow path 2l, and the first supply gas is supplied. Is supplied into the oxidation chamber 2a from below the oxidation chamber 2a, so that the oxygen carrier particles and the first supply gas can be easily mixed in the oxidation chamber 2a.

また、第2流路2lは、第1流路2kの下方で水平方向に形成され、還元室2bで還元された酸素キャリア粒子が、第2供給ガスにより、還元室2b内の流動床2f中から水平方向に第2流路2lを流通するので、還元室2b内の流動床2f中で固体燃料の燃焼と共に還元された酸素キャリア粒子を、酸化室2a側に供給し易くできる。 Further, the second flow path 2l is formed in the horizontal direction below the first flow path 2k, and the oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber 2b are generated in the fluidized bed 2f in the reduction chamber 2b by the second supply gas. Since the second flow path 2l flows in the horizontal direction from the above, the oxygen carrier particles reduced along with the combustion of the solid fuel in the fluidized bed 2f in the reduction chamber 2b can be easily supplied to the oxidation chamber 2a side.

また、第1供給ガスが空気であり、第2供給ガスが水蒸気であるため、第1供給ガスと第2供給ガスとを低コストで得ることができると共に、循環部2j内に酸素キャリア粒子を流通させるための第2供給ガスが還元室2b内に流れ込んでも、還元室2b側から排出される第2排ガス組成が変化するのを防止でき、第2排ガスからの二酸化炭素の分離・回収効率が低下するのを防止できる。 Further, since the first supply gas is air and the second supply gas is water vapor, the first supply gas and the second supply gas can be obtained at low cost, and oxygen carrier particles can be generated in the circulation portion 2j. Even if the second supply gas for distribution flows into the reduction chamber 2b, it is possible to prevent the composition of the second exhaust gas discharged from the reduction chamber 2b side from changing, and the efficiency of separating and recovering carbon dioxide from the second exhaust gas is improved. It can be prevented from decreasing.

また、CLCシステム1は、第1供給路R2を流通する第1供給ガスの流量と、第2供給路R3を流通する第2供給ガスの流量とは独立して、第3供給路R4を流通する第2供給ガスの流量を調節可能な流量調節バルブV3を備えるので、酸化室2aでの酸素キャリア粒子の酸化反応と、還元室2bでの固体燃料の燃焼反応の各反応条件を維持しながら、循環部2jを流通する酸素キャリア粒子の流量を調節し易くでき、固体燃料を燃焼する内部循環型のCLC炉2を最適条件で駆動できる。 Further, the CLC system 1 distributes the third supply path R4 independently of the flow rate of the first supply gas flowing through the first supply path R2 and the flow rate of the second supply gas flowing through the second supply path R3. Since the flow control valve V3 capable of adjusting the flow rate of the second supply gas is provided, the reaction conditions of the oxidation reaction of the oxygen carrier particles in the oxidation chamber 2a and the combustion reaction of the solid fuel in the reduction chamber 2b are maintained. , The flow rate of the oxygen carrier particles flowing through the circulation unit 2j can be easily adjusted, and the internal circulation type CLC furnace 2 for burning solid fuel can be driven under optimum conditions.

(第1実施形態の変形例)
図2は、第1実施形態の変形例に係るCLC炉12の部分概略図である。図2に示すように、CLC炉12の内部には、補助案内壁2p,2nが形成されている。補助案内壁2pは、案内壁2mに対して、酸化室2a側とは反対側に離隔した位置で、炉床2dから上方に延びている。補助案内壁2pの上端位置は、案内壁2mの下端よりも上方で且つ案内壁2mの上端よりも下方に位置している。
(Modified example of the first embodiment)
FIG. 2 is a partial schematic view of the CLC furnace 12 according to the modified example of the first embodiment. As shown in FIG. 2, auxiliary guide walls 2p and 2n are formed inside the CLC furnace 12. The auxiliary guide wall 2p extends upward from the hearth 2d at a position separated from the guide wall 2m on the side opposite to the oxidation chamber 2a side. The upper end position of the auxiliary guide wall 2p is located above the lower end of the guide wall 2m and below the upper end of the guide wall 2m.

補助案内壁2nは、補助案内壁2pの上端よりも上方で、案内壁2mの酸化室2a側とは反対側の壁面から水平方向に延びた後、補助案内壁2pに対して、酸化室2a側とは反対側に離隔した位置で、下方に向けて延びている。補助案内壁2nの下端は、炉床2dの上方に位置している。 The auxiliary guide wall 2n extends horizontally from the wall surface of the guide wall 2 m opposite to the oxidation chamber 2a side above the upper end of the auxiliary guide wall 2p, and then the oxidation chamber 2a with respect to the auxiliary guide wall 2p. It extends downward at a position separated from the side. The lower end of the auxiliary guide wall 2n is located above the hearth 2d.

第2流路2lは、補助案内壁2p、2nの間を通って延びている。これにより第2流路2lは、還元室2b側から酸化室2a側に向けて、上方に延びた後に下方に延びるように屈曲する屈曲部2qを有する。 The second flow path 2l extends between the auxiliary guide walls 2p and 2n. As a result, the second flow path 2l has a bent portion 2q that bends from the reduction chamber 2b side toward the oxidation chamber 2a side so as to extend upward and then downward.

CLC炉12では、屈曲部2qが、更なる炭素成分侵入防止用のセパレータ構造として機能する。すなわち、第2流路2lが屈曲部2qを有することで、屈曲部2qを利用して、還元室2b側から酸化室2a側へ第2流路2lを通じて固体燃料が流入するのを防止し、酸化室2a側から排出される排出ガス組成に炭素成分が混入するのを一層良好に防止できる。 In the CLC furnace 12, the bent portion 2q functions as a separator structure for further preventing carbon component intrusion. That is, since the second flow path 2l has the bent portion 2q, the bent portion 2q is used to prevent the solid fuel from flowing from the reduction chamber 2b side to the oxidation chamber 2a side through the second flow path 2l. It is possible to better prevent the carbon component from being mixed in the exhaust gas composition discharged from the oxidation chamber 2a side.

(第2実施形態)
第2実施形態について、第1実施形態との差異を中心に説明する。図3は、第2実施形態に係るCLCシステム21の概略図である。図3に示すように、CLCシステム21が備えるCLC炉22の内部には、単一の還元室2bの水平方向両側に、2つの酸化室2aと2つの循環部2jとが配置されている。
(Second Embodiment)
The second embodiment will be described focusing on the difference from the first embodiment. FIG. 3 is a schematic view of the CLC system 21 according to the second embodiment. As shown in FIG. 3, inside the CLC furnace 22 included in the CLC system 21, two oxidation chambers 2a and two circulation portions 2j are arranged on both sides of a single reduction chamber 2b in the horizontal direction.

各酸化室2aには、第1供給路R2と流量調節バルブV1とが設けられる。また各循環部2jには、第3供給路R4と流量調節バルブV3とが設けられる。制御装置3は、全ての流量調節バルブV1〜V3を個別に制御する。以上の構成を有するCLCシステム21においても、第1実施形態のCLCシステム1と同様の効果を期待できる。 Each oxidation chamber 2a is provided with a first supply path R2 and a flow rate adjusting valve V1. Further, each circulation portion 2j is provided with a third supply path R4 and a flow rate adjusting valve V3. The control device 3 individually controls all the flow rate adjusting valves V1 to V3. The CLC system 21 having the above configuration can be expected to have the same effect as the CLC system 1 of the first embodiment.

(第2実施形態の変形例)
図4は、第2実施形態の変形例に係るCLC炉32の部分概略図である。図4に示すように、CLC炉32は、CLC炉22を基本構造にしつつ、2つの第2流路2lが屈曲部2qをそれぞれ有する。このような構成を有するCLC炉32においても、第1実施形態の変形例と同様に、酸化室2a側から排出される排出ガスに炭素成分が混入するのを良好に防止できる。
(Modified example of the second embodiment)
FIG. 4 is a partial schematic view of the CLC furnace 32 according to the modified example of the second embodiment. As shown in FIG. 4, the CLC furnace 32 has a CLC furnace 22 as a basic structure, and two second flow paths 2l each have a bent portion 2q. Even in the CLC furnace 32 having such a configuration, it is possible to satisfactorily prevent the carbon component from being mixed in the exhaust gas discharged from the oxidation chamber 2a side, as in the modified example of the first embodiment.

(第3実施形態)
図5は、第3実施形態に係るCLC炉42の内部構造を示す斜視図である。図5に示すように、CLC炉42は、CLC炉12を基本構造にしつつ、循環部2jに設けられた複数の流通管15を有する。流通管15は、水平方向に間隔をおいて配置され、仕切壁2cの板厚方向に延びて案内壁2mを貫通している。案内壁2mの下端は、炉床2dに接続されている。第1流路2kは、隣接する流通管15の間を通るように形成されている。第2流路2lは、流通管15の内部を通るように形成されている。これによりCLC炉42では、第1流路2k及び第2流路2lが、互いに区画されている。
(Third Embodiment)
FIG. 5 is a perspective view showing the internal structure of the CLC furnace 42 according to the third embodiment. As shown in FIG. 5, the CLC furnace 42 has a plurality of distribution pipes 15 provided in the circulation portion 2j while having the CLC furnace 12 as the basic structure. The distribution pipes 15 are arranged at intervals in the horizontal direction, extend in the plate thickness direction of the partition wall 2c, and penetrate the guide wall 2m. The lower end of the guide wall 2 m is connected to the hearth 2d. The first flow path 2k is formed so as to pass between adjacent distribution pipes 15. The second flow path 2l is formed so as to pass through the inside of the distribution pipe 15. As a result, in the CLC furnace 42, the first flow path 2k and the second flow path 2l are partitioned from each other.

よってCLC炉42では、第1流路2k及び第2流路2lを物理的に分離でき、第1流路2k及び第2流路2lを流通する流動床2f同士が混合することで酸化室2a側から還元室2b側に移動する酸素キャリア粒子に還元室2b側から酸化室2a側に移動しようとする酸素キャリア粒子が混入するのを良好に防止できる。 Therefore, in the CLC furnace 42, the first flow path 2k and the second flow path 2l can be physically separated, and the flow beds 2f flowing through the first flow path 2k and the second flow path 2l are mixed with each other to form the oxidation chamber 2a. It is possible to satisfactorily prevent the oxygen carrier particles moving from the side to the reduction chamber 2b side from being mixed with the oxygen carrier particles trying to move from the reduction chamber 2b side to the oxidation chamber 2a side.

また、第1流路2k及び第2流路2lを互いに区画することで、第1流路2k及び第2流路2lを流通する酸素キャリア粒子の流速を個別に制御し易くできる。例えば、第1流路2kと第2流路2lとに供給する第2供給ガス量を異ならせることで、第1流路2kを流通する酸素キャリア粒子の流速と、第2流路2lを流通する酸素キャリア粒子の流速とを異ならせることができる。一例として、第1流路2kを流通する酸素キャリア粒子の流速を、第2流路2lを流通する酸素キャリア粒子の流速よりも高速に設定することができるが、これに限定されない。これにより、CLC炉42内における流動床2fの循環の設計自由度を高めることができる。 Further, by partitioning the first flow path 2k and the second flow path 2l from each other, the flow velocities of the oxygen carrier particles flowing through the first flow path 2k and the second flow path 2l can be easily controlled individually. For example, by making the amount of the second supply gas supplied to the first flow path 2k and the second flow path 2l different, the flow velocity of the oxygen carrier particles flowing through the first flow path 2k and the flow velocity of the second flow path 2l are circulated. The flow velocity of the oxygen carrier particles can be made different. As an example, the flow velocity of the oxygen carrier particles flowing through the first flow path 2k can be set to be higher than the flow velocity of the oxygen carrier particles flowing through the second flow path 2l, but the flow rate is not limited to this. As a result, the degree of freedom in designing the circulation of the fluidized bed 2f in the CLC furnace 42 can be increased.

(第3実施形態の変形例)
図6は、第3実施形態の変形例に係るCLC炉52の内部構造を示す斜視図である。図6に示すように、CLC炉52は、CLC炉12を基本構造にしつつ、循環部2jに設けられた分離壁2rを有する。案内壁2mの下端は、炉床2dの上方に位置している。分離壁2rは、循環部2jの内部で水平方向に延び、その一端が案内壁2mの下端に接続されている。仕切壁2cの下端は、分離壁2rの上面よりも上方に位置している。これにより、第1流路2kが分離壁2rよりも上方に位置し、第2流路2lが分離壁2rよりも下方に位置するように、第1流路2kと第2流路2lとが、分離壁2rにより分離されている。従ってCLC炉52では、CLC炉42と同様に、第1流路2k及び第2流路2lが互いに区画されている。
(Modified example of the third embodiment)
FIG. 6 is a perspective view showing the internal structure of the CLC furnace 52 according to the modified example of the third embodiment. As shown in FIG. 6, the CLC furnace 52 has a separation wall 2r provided in the circulation portion 2j while having the CLC furnace 12 as a basic structure. The lower end of the guide wall 2 m is located above the hearth 2d. The separation wall 2r extends horizontally inside the circulation portion 2j, and one end thereof is connected to the lower end of the guide wall 2m. The lower end of the partition wall 2c is located above the upper surface of the separation wall 2r. As a result, the first flow path 2k and the second flow path 2l are positioned so that the first flow path 2k is located above the separation wall 2r and the second flow path 2l is located below the separation wall 2r. , Separated by a separation wall 2r. Therefore, in the CLC furnace 52, the first flow path 2k and the second flow path 2l are partitioned from each other as in the CLC furnace 42.

なお図示しないが、分離壁2rの上面と、分離壁2rの下方の炉床2dの上面には、散気管が設けられている。この散気管には、第2供給ガスが供給される。散気管の側面には、複数のノズルが形成されている。散気管に供給された第2供給ガスは、散気管の複数のノズルから循環部2jに供給される。このような構成のCLC炉52においても、CLC炉42と同様の効果を期待できる。 Although not shown, air diffusers are provided on the upper surface of the separation wall 2r and the upper surface of the hearth 2d below the separation wall 2r. A second supply gas is supplied to this air diffuser. A plurality of nozzles are formed on the side surface of the air diffuser. The second supply gas supplied to the air diffuser pipe is supplied to the circulation portion 2j from a plurality of nozzles of the air diffuser pipe. The same effect as that of the CLC furnace 42 can be expected in the CLC furnace 52 having such a configuration.

なお本発明は、各実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、本発明の構成及び方法を変更、追加、又は削除できる。各実施形態及び各変形例は、互いに任意に組み合わせてもよく、例えば1実施形態中の一部構成を、いずれかの実施形態や変形例に適用してもよい。また燃料としては、固体燃料と共に、気体燃料や液体燃料を併用してもよい。 The present invention is not limited to each embodiment and each modification, and the configuration and method of the present invention can be changed, added, or deleted without departing from the spirit of the present invention. Each embodiment and each modification may be arbitrarily combined with each other, and for example, a partial configuration in one embodiment may be applied to any one of the embodiments or modifications. Further, as the fuel, a gas fuel or a liquid fuel may be used in combination with the solid fuel.

また、上記した第1〜第3実施形態と、第1及び第2実施形態の変形例では、循環部2jにおいて、同じノズル2eから噴出させた第2供給ガスにより、第1流路2k及び第2流路2lに酸素キャリア粒子を流通させると共に、還元室2b内の未燃焼の炭素成分が酸化室2a側に侵入するのを防止するものとしたが、第1流路2k及び第2流路2lに酸素キャリア粒子を流通させるための第2供給ガスと、還元室2b内の未燃焼の炭素成分が酸化室2a側に侵入するのを防止するための第2供給ガスとは、別々のノズル2eから噴出させてもよい。 Further, in the above-described first to third embodiments and the modified examples of the first and second embodiments, the first flow path 2k and the first flow path 2k and the first flow path 2k and the second by the second supply gas ejected from the same nozzle 2e in the circulation portion 2j. Oxygen carrier particles are circulated through the two flow paths 2l, and the unburned carbon component in the reduction chamber 2b is prevented from entering the oxidation chamber 2a side. The second supply gas for circulating oxygen carrier particles in 2l and the second supply gas for preventing the unburned carbon component in the reduction chamber 2b from entering the oxidation chamber 2a side are separate nozzles. It may be ejected from 2e.

また、CLC炉の内部中央に単一の還元室2bを配置し、還元室2bを取り囲むように単一の酸化室2aを配置し、還元室2b内に筒状の案内壁2mを配置し、酸化室2aと還元室2bとの間に筒状の仕切壁2cを配置してもよい。案内壁2mは、例えば、部分的に炉床2dに支持されるように配置することができる。この場合、当該CLC炉の鉛直方向断面は、図3に示すCLC炉22の構造とほぼ同様となる。 Further, a single reduction chamber 2b is arranged in the center of the inside of the CLC furnace, a single oxidation chamber 2a is arranged so as to surround the reduction chamber 2b, and a cylindrical guide wall 2m is arranged in the reduction chamber 2b. A cylindrical partition wall 2c may be arranged between the oxidation chamber 2a and the reduction chamber 2b. The guide wall 2m can be arranged, for example, so as to be partially supported by the hearth 2d. In this case, the vertical cross section of the CLC furnace is substantially the same as the structure of the CLC furnace 22 shown in FIG.

R2 第1供給路
R3 第2供給路
R4 第3供給路
V3 流量調節バルブ
1,21 CLCシステム
2,12,22,32、42、52 CLC炉
2a 酸化室
2b 還元室
2c 仕切壁
2f 流動床
2j 循環部
2k 第1流路
2l 第2流路
2q 屈曲部
7 酸化室内の上方空間
8 還元室内の上方空間
R2 1st supply path R3 2nd supply path R4 3rd supply path V3 Flow control valve 1,21 CLC system 2,12,22,32,42,52 CLC furnace 2a Oxidation chamber 2b Reduction chamber 2c Partition wall 2f Flow bed 2j Circulation part 2k 1st flow path 2l 2nd flow path 2q Bending part 7 Upper space in the oxidation chamber 8 Upper space in the reduction chamber

Claims (10)

酸化室と、前記酸化室と隣接する還元室と、前記酸化室内の下方と前記還元室内の下方とにわたって往復して流動し且つ酸素キャリア粒子を含む流動床と、前記酸化室内と前記還元室内とにわたって前記酸素キャリア粒子を循環させる循環部と、前記酸化室内の上方空間と前記還元室内の上方空間とを仕切り且つ下端が前記流動床内に配置された仕切壁とが内部に形成された単一の炉体を備え、
前記酸化室では、外部から供給される酸化性の第1供給ガスにより前記酸素キャリア粒子を流動させながら、第1供給ガスと前記酸素キャリア粒子とを混合して、第1供給ガスにより前記酸素キャリア粒子を酸化し、
前記還元室では、外部から供給され且つ非酸化性の第2供給ガスにより、前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子を流動させながら固体燃料と混合して、前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子により前記固体燃料を燃焼すると共に、前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子を還元し、
前記循環部は、外部から供給される第2供給ガスにより、前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子を前記還元室へ流通させる第1流路と、外部から供給される第2供給ガスにより、前記還元室で還元された前記酸素キャリア粒子を前記酸化室へ流通させる第2流路とを有する、内部循環型のケミカルルーピング燃焼炉。
An oxidation chamber, a reduction chamber adjacent to the oxidation chamber, a flow bed that reciprocates and flows between the lower part of the oxidation chamber and the lower part of the reduction chamber and contains oxygen carrier particles, and the oxidation chamber and the reduction chamber. A single partition wall that partitions the upper space of the oxidation chamber and the upper space of the reduction chamber and whose lower end is arranged in the flow bed is formed inside the circulation portion that circulates the oxygen carrier particles. Equipped with a furnace body
In the oxidation chamber, the oxygen carrier particles are mixed with the oxygen carrier particles while flowing the oxygen carrier particles with the oxidizing first supply gas supplied from the outside, and the oxygen carriers are mixed with the oxygen carrier particles with the first supply gas. Oxidize the particles,
In the reduction chamber, the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber are mixed with the solid fuel while flowing by the second supply gas supplied from the outside and non-oxidizing, and oxidized in the oxidation chamber. The solid fuel is burned by the oxygen carrier particles, and the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber are reduced.
The circulation portion is provided by a first flow path for circulating the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber to the reduction chamber by a second supply gas supplied from the outside, and a second supply gas supplied from the outside. An internal circulation type chemical looping combustion furnace having a second flow path for circulating the oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber to the oxidation chamber.
前記循環部が、前記酸化室と隣接し且つ前記還元室内に配置され、
前記流動床の下方から上方に向けて、第2供給ガスが前記循環部内に供給される、請求項1に記載のケミカルルーピング燃焼炉。
The circulation portion is arranged adjacent to the oxidation chamber and in the reduction chamber.
The chemical looping combustion furnace according to claim 1, wherein the second supply gas is supplied into the circulation portion from the lower side to the upper side of the fluidized bed.
前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子が、前記第1流路を通じて、第2供給ガスにより、前記還元室内の前記流動床の上方から前記還元室内に供給され、
前記固体燃料が、前記流動床の底部から前記還元室内に供給される、請求項1又は2に記載のケミカルルーピング燃焼炉。
The oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber are supplied to the reduction chamber from above the fluidized bed in the reduction chamber by the second supply gas through the first flow path.
The chemical looping combustion furnace according to claim 1 or 2, wherein the solid fuel is supplied from the bottom of the fluidized bed into the reduction chamber.
前記第1流路は、前記流動床の内部で上下方向に延び、前記酸化室で酸化された前記酸素キャリア粒子が、第2供給ガスにより、前記流動床の下方から上方に向けて前記第1流路を流通する、請求項3に記載のケミカルルーピング燃焼炉。 The first flow path extends in the vertical direction inside the fluidized bed, and the oxygen carrier particles oxidized in the oxidation chamber are directed by the second supply gas from the lower side to the upper side of the fluidized bed. The chemical looping combustion furnace according to claim 3, which circulates in a fluidized bed. 前記還元室で還元された前記酸素キャリア粒子が、前記第2流路を通じて、第2供給ガスにより、前記酸化室内の前記流動床中に供給され、第1供給ガスが、前記酸化室の下方から前記酸化室内に供給される、請求項1〜4のいずれか1項に記載のケミカルルーピング燃焼炉。 The oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber are supplied to the fluidized bed in the oxidation chamber by the second supply gas through the second flow path, and the first supply gas is supplied from below the oxidation chamber. The chemical looping combustion furnace according to any one of claims 1 to 4, which is supplied to the oxidation chamber. 前記第2流路は、前記第1流路の下方で水平方向に形成され、前記還元室で還元された前記酸素キャリア粒子が、第2供給ガスにより、前記還元室内の前記流動床中から水平方向に前記第2流路を流通する、請求項5に記載のケミカルルーピング燃焼炉。 The second flow path is formed in the horizontal direction below the first flow path, and the oxygen carrier particles reduced in the reduction chamber are horizontally formed from the fluidized bed in the reduction chamber by the second supply gas. The chemical looping combustion furnace according to claim 5, which flows through the second flow path in the direction. 前記第2流路は、前記還元室側から前記酸化室側に向けて、上方に延びた後に下方に延びるように屈曲する屈曲部を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のケミカルルーピング燃焼炉。 The second flow path according to any one of claims 1 to 6, wherein the second flow path has a bent portion that extends upward and then bends downward from the reduction chamber side toward the oxidation chamber side. Chemical looping combustion furnace. 前記第1流路及び前記第2流路は、互いに区画されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のケミカルルーピング燃焼炉。 The chemical looping combustion furnace according to any one of claims 1 to 7, wherein the first flow path and the second flow path are partitioned from each other. 第1供給ガスが、空気もしくは酸素富化空気であり、第2供給ガスが、水蒸気もしくは二酸化炭素ガス、あるいは水蒸気と二酸化炭素ガスとの混合気である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のケミカルルーピング燃焼炉。 Any one of claims 1 to 8, wherein the first supply gas is air or oxygen-enriched air, and the second supply gas is water vapor or carbon dioxide gas, or a mixture of water vapor and carbon dioxide gas. The chemical looping combustion furnace described in. 請求項1〜9のいずれか1項に記載のケミカルルーピング燃焼炉と、
前記酸化室内に第1供給ガスを供給する第1供給路と、
前記還元室内に第2供給ガスを供給する第2供給路と、
前記循環部内に第2供給ガスを供給する第3供給路と、
前記第1供給路を流通する第1供給ガスの流量と、前記第2供給路を流通する第2供給ガスの流量とは独立して、前記第3供給路を流通する第2供給ガスの流量を調節可能な流量調節バルブとを備える、ケミカルルーピング燃焼システム。
The chemical looping combustion furnace according to any one of claims 1 to 9,
A first supply path for supplying the first supply gas to the oxidation chamber and
A second supply path for supplying the second supply gas to the reduction chamber and
A third supply path for supplying the second supply gas into the circulation section,
The flow rate of the first supply gas flowing through the first supply path and the flow rate of the second supply gas flowing through the third supply path are independent of the flow rate of the second supply gas flowing through the second supply path. A chemical looping combustion system with an adjustable flow control valve.
JP2017054451A 2017-03-21 2017-03-21 Chemical looping combustion furnace and chemical looping combustion system Active JP6944798B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017054451A JP6944798B2 (en) 2017-03-21 2017-03-21 Chemical looping combustion furnace and chemical looping combustion system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017054451A JP6944798B2 (en) 2017-03-21 2017-03-21 Chemical looping combustion furnace and chemical looping combustion system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018155467A JP2018155467A (en) 2018-10-04
JP6944798B2 true JP6944798B2 (en) 2021-10-06

Family

ID=63717975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017054451A Active JP6944798B2 (en) 2017-03-21 2017-03-21 Chemical looping combustion furnace and chemical looping combustion system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6944798B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2891996B1 (en) * 1998-05-20 1999-05-17 川崎重工業株式会社 Fluidized bed partitioning method and apparatus
JP6021371B2 (en) * 2012-03-22 2016-11-09 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Chemical looping combustion system
US9890949B2 (en) * 2015-09-10 2018-02-13 Institute of Nuclear Energy Research, Atomic Energy Council, Executive Yuan, R.O.C. Hydrocarbon fuel reactor for separating and purifying carbon dioxide

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018155467A (en) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2707938C (en) Gasification system flow damping
KR100595042B1 (en) Fuel gasification system
JP3025020B2 (en) Circulating fluidized bed reactor and method of operating the same
US6792895B2 (en) Combustion method and apparatus for NOx reduction
US6139805A (en) Fluidized-bed reactor
JP5256802B2 (en) Gasification furnace structure of gasification equipment
KR102102678B1 (en) Metal particles falling type circulating fluidized bed boiler having a plurality of riser and its operation method
KR102559863B1 (en) incineration device
JPH05501080A (en) A device that reacts gas and powder inside an enclosure.
JP6944798B2 (en) Chemical looping combustion furnace and chemical looping combustion system
CN101627103B (en) Equipment for gasification in fluidized bed
JP3986101B2 (en) Solid-material hot gas cooling device
CA2364400C (en) Fluidized bed incinerator and combustion method in which generation of nox, co and dioxine are suppressed
CS712789A2 (en) Method of fuel combustion and equipment for this method realization
JP7194494B2 (en) Chemical looping combustion system
JP5748784B2 (en) Fluidized bed reactor equipment
KR20110008759A (en) Chemical-looping combustor and combustion method using thereof
JP2775586B2 (en) Method and apparatus for promoting mixing of fluid substances
JP5677931B2 (en) Boiler equipment
JP2019525118A (en) Fluidized bed combustion of carbon-based fuel
US10131856B2 (en) Gasification quench system
JP2905082B2 (en) Fluid material circulation method and apparatus
JP5194646B2 (en) Purification device and boiler
WO2019176685A1 (en) Fluidized bed heat recovery device
RU2005115141A (en) METHOD AND INSTALLATION FOR OBTAINING THERMAL EXTENDED GRAPHITE

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200317

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210302

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210427

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210907

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210913

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6944798

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150