JP7467888B2

JP7467888B2 - Fluidized Bed Systems

Info

Publication number: JP7467888B2
Application number: JP2019200756A
Authority: JP
Inventors: 志宏劉; 陽介坪井
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2024-04-16
Anticipated expiration: 2039-11-05
Also published as: JP2021074645A

Description

本開示は、粒子の流動層を形成する流動層システムに関する。 The present disclosure relates to a fluidized bed system that forms a fluidized bed of particles.

固体燃料をガス化する技術として、流動層システムが開発されている（例えば、特許文献１）。流動層システムは、流動層炉と、サイクロンとを備える。流動層炉は、高温の流動媒体が収容される収容槽と、収容槽の底面部から流動化ガスを導入するガス導入部とを備える。ガス導入部によって流動化ガスが導入されると、収容槽内において流動媒体の流動層が形成される。そして、収容槽内に固体燃料が投入されると、流動層（流動媒体）が有する熱によって固体燃料がガス化され、ガス化ガスが生成される。生成されたガス化ガスは、少量の流動媒体とともにサイクロンに導入され、サイクロンにおいてガス化ガスから流動媒体が分離される。 A fluidized bed system has been developed as a technology for gasifying solid fuels (for example, Patent Document 1). The fluidized bed system includes a fluidized bed furnace and a cyclone. The fluidized bed furnace includes a storage tank in which a high-temperature fluidized medium is stored, and a gas inlet for introducing a fluidizing gas from the bottom of the storage tank. When the fluidizing gas is introduced by the gas inlet, a fluidized bed of the fluidized medium is formed in the storage tank. When solid fuel is then introduced into the storage tank, the solid fuel is gasified by the heat of the fluidized bed (fluidized medium), and a gasification gas is generated. The generated gasification gas is introduced into the cyclone together with a small amount of fluidized medium, and the fluidized medium is separated from the gasification gas in the cyclone.

特開２０１５－８７０６９号公報JP 2015-87069 A

しかし、特許文献１に記載された技術では、流動層炉の外部にサイクロンが設けられる。このため、流動層システム全体の占有体積が大きくなってしまうという問題があった。 However, in the technology described in Patent Document 1, the cyclone is installed outside the fluidized bed furnace. This causes a problem in that the volume occupied by the entire fluidized bed system becomes large.

本開示は、このような課題に鑑み、小型化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 these issues, the present disclosure aims to provide a fluidized bed system that can be miniaturized.

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、上面部と、底面部と、固体粒子入口が形成された第１側面部と、第１側面部と対向し、固体粒子出口が形成された第２側面部と、第１側面部と第２側面部とに接続される第３側面部と、第１側面部と第２側面部とに接続される第４側面部と、を有し、水平断面が矩形の中空形状であり、固体粒子入口から固体粒子出口に向かって固体粒子が移動する流動層室と、上面と、流動層室の内部空間に設けられる第１内側面および第２内側面と、を有するサイクロン部と、を備え、サイクロン部の第１内側面は、第１上端部と、第１下端部と、第１側端部と、第２側端部と、を有し、サイクロン部の第２内側面は、第２上端部と、第２下端部と、第３側端部と、第４側端部と、を有し、第１内側面の第１上端部および第２内側面の第２上端部は、上面に接続され、第１内側面の第１側端部は、流動層室における第２側面部の内側に接続され、第２内側面の第４側端部は、流動層室における第３側面部の内側に接続され、第１内側面の第２側端部は、第２内側面の第３側端部に接続され、サイクロン部は、さらに、矩形形状であり、第２内側面における第４側端部側に偏って形成される入口と、上面を上下に貫通する管であり、下端に形成された開口が、入口の下端よりも上方に位置する送出管と、送出管と同心の円筒の一部で構成された板部材であり、入口における上下方向に延在する２つの縁部のうちの第３側端部側の縁部に接続される案内部と、を有し、流動層室の第２側面部、流動層室の第３側面部、サイクロン部の第１内側面および第２内側面、ならびに、サイクロン部の上面によって囲繞された空間が流動層室内に形成され、囲繞された空間において固気分離が為される。 In order to solve the above problems, a fluidized bed system according to one aspect of the present disclosure includes a fluidized bed chamber having a top surface portion , a bottom surface portion, a first side surface portion having a solid particle inlet formed therein, a second side surface portion opposing the first side surface portion and having a solid particle outlet formed therein, a third side surface portion connected to the first side surface portion and the second side surface portion, and a fourth side surface portion connected to the first side surface portion and the second side surface portion, and having a rectangular hollow shape in horizontal cross section , in which solid particles move from the solid particle inlet to the solid particle outlet , and a cyclone portion having a top surface and first and second inner surfaces provided in an internal space of the fluidized bed chamber, wherein the first inner surface of the cyclone portion has a first upper end portion, a first lower end portion, a first side end portion, and a second side end portion, and the second inner surface of the cyclone portion has a second upper end portion, a second lower end portion, a third side end portion, and a fourth side end portion, and the first upper end portion of the first inner surface portion and the second upper end portion of the second inner surface portion are connected to the top surface. a first side end portion of the first inner side surface is connected to the inside of the second side surface portion of the fluidized bed chamber, a fourth side end portion of the second inner side surface is connected to the inside of the third side surface portion of the fluidized bed chamber, and a second side end portion of the first inner side surface is connected to the third side end portion of the second inner side surface, and the cyclone section further has an inlet which is rectangular in shape and is formed biased toward the fourth side end portion of the second inner side surface, a delivery pipe which is a pipe vertically penetrating the upper surface and has an opening formed at its lower end which is located higher than the lower end of the inlet, and a guide section which is a plate member constituted by part of a cylinder concentric with the delivery pipe and is connected to an edge portion on the third side end side of two edges extending in the vertical direction at the inlet, and a space surrounded by the second side surface portion of the fluidized bed chamber, the third side surface portion of the fluidized bed chamber, the first inner side surface and the second inner side surface of the cyclone section, and the upper surface of the cyclone section is formed, and solid-gas separation is performed in the surrounded space.

また、サイクロン部の第１内側面の第１上端部および第２内側面の第２上端部は、流動層室の上面部の内側に接続され、流動層室の上面部は、サイクロン部の上面として機能してもよい。
In addition, the first upper end portion of the first inner surface and the second upper end portion of the second inner surface of the cyclone portion may be connected to the inside of the upper surface portion of the fluidized bed chamber, and the upper surface portion of the fluidized bed chamber may function as the upper surface of the cyclone portion.

本開示によれば、小型化することが可能となる。 This disclosure makes it possible to reduce the size.

流動層システムを説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a fluidized bed system. 第２サイクロンの具体的な構成を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a specific configuration of a second cyclone. 図３（ａ）は、第１変形例の第２サイクロンの上面図である。図３（ｂ）は、第２変形例の第２サイクロンの上面図である。図３（ｃ）は、第３変形例の第２サイクロンの上面図である。Fig. 3(a) is a top view of a second cyclone of a first modified example, Fig. 3(b) is a top view of a second cyclone of a second modified example, and Fig. 3(c) is a top view of a second cyclone of a third modified example. 図４（ａ）は、第４変形例の第２サイクロンの上面図である。図４（ｂ）は、第５変形例の第２サイクロンの上面図である。4(a) and 4(b) are top views of a second cyclone according to a fourth and fifth modified examples. 第６変形例の第２サイクロンを説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a second cyclone of a sixth modified example.

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。 One embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the attached drawings. The dimensions, materials, and other specific values shown in the embodiment are merely examples for ease of understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In this specification and drawings, elements having substantially the same functions and configurations are given the same reference numerals to avoid duplicated explanations, and elements not directly related to the present disclosure are not illustrated.

（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。図１に示すように、流動層システム１００は、燃焼炉１１０と、第１配管１１２と、第１サイクロン１２０と、第２配管１２２と、ガス化炉１３０と、第３配管１４０と、第２サイクロン１５０とを含んで構成される。なお、図１中、流動媒体、原料、チャー（残渣）等の固体の流れを実線の矢印で示し、ガスの流れを破線の矢印で示す。 Fluidized Bed System 100
Fig. 1 is a diagram illustrating a fluidized bed system 100. As shown in Fig. 1, the fluidized bed system 100 includes a combustion furnace 110, a first pipe 112, a first cyclone 120, a second pipe 122, a gasification furnace 130, a third pipe 140, and a second cyclone 150. In Fig. 1, the flow of solids such as a fluidized medium, a raw material, and char (residue) is indicated by solid arrows, and the flow of gas is indicated by dashed arrows.

本実施形態において、流動層システム１００は、循環流動層式ガス化システムである。流動層システム１００において流動媒体は、熱媒体として、燃焼炉１１０、第１配管１１２、第１サイクロン１２０、第２配管１２２、ガス化炉１３０、第３配管１４０を循環している。流動媒体は、固体粒子である。 In this embodiment, the fluidized bed system 100 is a circulating fluidized bed gasification system. In the fluidized bed system 100, the fluidized medium circulates as a heat medium through the combustion furnace 110, the first pipe 112, the first cyclone 120, the second pipe 122, the gasification furnace 130, and the third pipe 140. The fluidized medium is solid particles.

燃焼炉１１０は、筒形状であり、上部に第１配管１１２が接続され、下部に第３配管１４０が接続される。燃焼炉１１０には、第３配管１４０を通じて燃料および流動媒体が導入される。燃焼炉１１０では、燃料が燃焼されて、流動媒体が９００℃～１０００℃程度に加熱される。加熱された流動媒体および燃焼排ガスは、第１配管１１２を通じて第１サイクロン１２０に送出される。 The combustion furnace 110 is cylindrical, with a first pipe 112 connected to the top and a third pipe 140 connected to the bottom. Fuel and bed material are introduced into the combustion furnace 110 through the third pipe 140. In the combustion furnace 110, the fuel is combusted and the bed material is heated to about 900°C to 1000°C. The heated bed material and combustion exhaust gas are sent to the first cyclone 120 through the first pipe 112.

第１サイクロン１２０は、第１配管１１２を通じて燃焼炉１１０から導入された流動媒体と燃焼排ガスとの混合物を固気分離する。第１サイクロン１２０で分離された高温の流動媒体は、第１サイクロン１２０の底部とガス化炉１３０とを接続する第２配管１２２を通じて、ガス化炉１３０に導入される。 The first cyclone 120 separates the mixture of the bed material and the combustion exhaust gas introduced from the combustion furnace 110 through the first pipe 112 into solid and gas. The high-temperature bed material separated in the first cyclone 120 is introduced into the gasification furnace 130 through the second pipe 122 that connects the bottom of the first cyclone 120 to the gasification furnace 130.

第２配管１２２を通じて、第１サイクロン１２０から導入された流動媒体は、ガス化炉１３０において、流動化ガス（例えば、水蒸気）によって流動化する。具体的に説明すると、ガス化炉１３０は、収容槽１３２と、風箱１３４とを含んで構成される。 The fluidized medium introduced from the first cyclone 120 through the second pipe 122 is fluidized by a fluidizing gas (e.g., steam) in the gasification furnace 130. Specifically, the gasification furnace 130 includes a storage tank 132 and a wind box 134.

収容槽１３２（流動層室）は、流動媒体を収容する。風箱１３４は、収容槽１３２の下方に設けられる。風箱１３４の上部は、通気可能な分散板で構成されており、収容槽１３２の底面部１３２ａとしても機能する。風箱１３４には、不図示の水蒸気供給部から水蒸気が供給される。風箱１３４に供給された水蒸気は、底面部１３２ａ（分散板）から収容槽１３２内に導入される。したがって、第１サイクロン１２０から導入された高温の流動媒体は、水蒸気によって流動化し、収容槽１３２内において気泡流動層が形成される。 The storage tank 132 (fluidized bed chamber) contains the fluidized medium. The wind box 134 is provided below the storage tank 132. The upper part of the wind box 134 is composed of a breathable dispersion plate, which also functions as the bottom part 132a of the storage tank 132. Steam is supplied to the wind box 134 from a steam supply unit (not shown). The steam supplied to the wind box 134 is introduced into the storage tank 132 from the bottom part 132a (dispersion plate). Therefore, the high-temperature fluidized medium introduced from the first cyclone 120 is fluidized by the steam, and a bubble fluidized bed is formed in the storage tank 132.

また、収容槽１３２には、石炭やバイオマス等の原料が投入される。投入された原料は、流動媒体が有する７００℃～９００℃程度の熱によってガス化され、これによってガス化ガス（合成ガス）が生成される。生成されたガス化ガスは、後述する第２サイクロン１５０で固気分離された後、後段の精製装置で精製される。 In addition, raw materials such as coal and biomass are fed into the storage tank 132. The fed raw materials are gasified by the heat of the bed material (approximately 700°C to 900°C), which produces gasification gas (synthetic gas). The produced gasification gas is separated into solid and gas in the second cyclone 150 (described below), and then refined in a downstream refining device.

そして、ガス化炉１３０において流動化された流動媒体は、ガス化炉１３０と燃焼炉１１０とを接続する第３配管１４０を通じて燃焼炉１１０に戻される。 The fluidized bed material in the gasification furnace 130 is then returned to the combustion furnace 110 through the third pipe 140 that connects the gasification furnace 130 and the combustion furnace 110.

このように、本実施形態にかかる流動層システム１００において、流動媒体は、燃焼炉１１０、第１配管１１２、第１サイクロン１２０、第２配管１２２、ガス化炉１３０、第３配管１４０を、この順に移動し、再度燃焼炉１１０に導入されることにより、これらを循環することとなる。 In this way, in the fluidized bed system 100 of this embodiment, the fluidized medium moves through the combustion furnace 110, the first pipe 112, the first cyclone 120, the second pipe 122, the gasification furnace 130, and the third pipe 140 in that order, and is then introduced back into the combustion furnace 110, thereby circulating through them.

なお、燃焼炉１１０には、第３配管１４０を通じて、ガス化炉１３０において原料がガス化した後に残留した原料の残渣が導入される。したがって、ガス化炉１３０から燃焼炉１１０に導入される残渣が、燃焼炉１１０において燃料として利用される。 The residue of the raw material remaining after the raw material is gasified in the gasification furnace 130 is introduced into the combustion furnace 110 through the third pipe 140. Therefore, the residue introduced from the gasification furnace 130 to the combustion furnace 110 is used as fuel in the combustion furnace 110.

また、第１サイクロン１２０によって分離された燃焼排ガスは、不図示の熱交換器（ボイラ）によって熱交換（冷却）された後、外部に排気される。 The combustion exhaust gas separated by the first cyclone 120 is heat exchanged (cooled) by a heat exchanger (boiler) not shown, and then exhausted to the outside.

第２サイクロン１５０（サイクロン部）は、収容槽１３２内に設けられる。第２サイクロン１５０は、収容槽１３２内で生成されたガス化ガスを固気分離する。 The second cyclone 150 (cyclone section) is provided in the storage tank 132. The second cyclone 150 separates the gasification gas generated in the storage tank 132 into solid and gas.

図２は、第２サイクロン１５０の具体的な構成を説明する図である。本実施形態の図２をはじめとする以下の図では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。なお、図２中、理解を容易にするために、収容槽１３２に形成された第２配管１２２との接続口、第３配管１４０との接続口、原料の投入口の記載を省略する。 Figure 2 is a diagram explaining the specific configuration of the second cyclone 150. In the following figures, including Figure 2 of this embodiment, the X-axis (horizontal direction), Y-axis (horizontal direction), and Z-axis (vertical direction) that intersect perpendicularly are defined as shown. Note that in Figure 2, the connection port to the second pipe 122 formed in the storage tank 132, the connection port to the third pipe 140, and the raw material inlet are omitted from the illustration in order to make it easier to understand.

図２に示すように、収容槽１３２は、水平断面（図２中ＸＹ断面）および鉛直断面（図２中、ＸＺ断面、および、ＹＺ断面）が矩形の中空形状の容器である。収容槽１３２は、底面部１３２ａと、４つの側面部１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅと、上面部１３２ｆとで構成された中空形状の容器である。 As shown in FIG. 2, the storage tank 132 is a hollow container having a rectangular horizontal cross section (XY cross section in FIG. 2) and vertical cross sections (XZ cross section and YZ cross section in FIG. 2). The storage tank 132 is a hollow container composed of a bottom surface portion 132a, four side surfaces 132b, 132c, 132d, and 132e, and a top surface portion 132f.

側面部１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅは、底面部１３２ａの端部（縁部）から鉛直上方に立設している。側面部１３２ｂ（第１側面）は、側面部１３２ｃ（第２側面）および側面部１３２ｅに連続している。側面部１３２ｃは、側面部１３２ｄに連続している。側面部１３２ｄは、側面部１３２ｅに連続している。側面部１３２ｂと側面部１３２ｄとは対向している。側面部１３２ｃと側面部１３２ｅとは対向している。隣り合う側面部、例えば、側面部１３２ｂと、側面部１３２ｃとの為す角は９０度である。上面部１３２ｆは、側面部１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅの上端部に接続される。 The side portions 132b, 132c, 132d, and 132e stand vertically upward from the end (edge) of the bottom portion 132a. The side portion 132b (first side) is continuous with the side portion 132c (second side) and the side portion 132e. The side portion 132c is continuous with the side portion 132d. The side portion 132d is continuous with the side portion 132e. The side portions 132b and 132d face each other. The side portions 132c and 132e face each other. The angle between adjacent side portions, for example, the side portion 132b and the side portion 132c, is 90 degrees. The top portion 132f is connected to the upper ends of the side portions 132b, 132c, 132d, and 132e.

第２サイクロン１５０は、第１側面１６０と、第２側面１７０と、送出管１８０とを含んで構成される。 The second cyclone 150 includes a first side 160, a second side 170, and a delivery pipe 180.

第１側面１６０は、鉛直方向（図２中Ｚ軸方向）に延在した板部材である。第１側面１６０は、側面部１３２ｃと対向して配される。第１側面１６０の上端部１６０ａは、上面部１３２ｆの内側に接続される。第１側面１６０の下端部１６０ｂは、収容槽１３２内に形成される流動層内に配される。第１側面１６０における上端部１６０ａと下端部１６０ｂとを接続する側端部１６０ｃ、１６０ｄのうち、側端部１６０ｃは、側面部１３２ｂの内側に接続される。側端部１６０ｄは、第２側面１７０の側端部１７０ｃに接続される。 The first side surface 160 is a plate member extending in the vertical direction (Z-axis direction in FIG. 2). The first side surface 160 is arranged opposite the side surface portion 132c. The upper end portion 160a of the first side surface 160 is connected to the inside of the upper surface portion 132f. The lower end portion 160b of the first side surface 160 is arranged in the fluidized layer formed in the storage tank 132. Of the side ends 160c and 160d that connect the upper end portion 160a and the lower end portion 160b of the first side surface 160, the side end portion 160c is connected to the inside of the side surface portion 132b. The side end portion 160d is connected to the side end portion 170c of the second side surface 170.

第１側面１６０は、同幅部１６２と、漸減部１６４と、小幅部１６６とを有する。同幅部１６２は、上端部１６０ａから鉛直下方に亘って図２中Ｘ軸方向の長さが実質的に等しい部分である。漸減部１６４は、同幅部１６２に連続しており、鉛直下方に向かうに従って図２中Ｘ軸方向の長さが漸減する部分である。小幅部１６６は、漸減部１６４に連続しており、漸減部１６４から下端部１６０ｂに亘って図２中Ｘ軸方向の長さが実質的に等しい部分である。 The first side surface 160 has an equal width portion 162, a tapered portion 164, and a narrow width portion 166. The equal width portion 162 is a portion whose length in the X-axis direction in FIG. 2 is substantially equal from the upper end portion 160a vertically downward. The tapered portion 164 is continuous with the equal width portion 162, and whose length in the X-axis direction in FIG. 2 gradually decreases as it extends vertically downward. The narrow width portion 166 is continuous with the tapered portion 164, and is a portion whose length in the X-axis direction in FIG. 2 is substantially equal from the tapered portion 164 to the lower end portion 160b.

第２側面１７０は、側面部１３２ｂと対向して配される。第２側面１７０の上端部１７０ａは、上面部１３２ｆの内側に接続される。第２側面１７０の下端部１７０ｂは、収容槽１３２内に形成される流動層内に配される。第２側面１７０における上端部１７０ａと下端部１７０ｂとを接続する側端部１７０ｃ、１７０ｄのうち、側端部１７０ｃは、側端部１６０ｄに接続される。側端部１７０ｄは、側面部１３２ｃの内側に接続される。 The second side surface 170 is disposed opposite the side surface portion 132b. The upper end portion 170a of the second side surface 170 is connected to the inside of the upper surface portion 132f. The lower end portion 170b of the second side surface 170 is disposed in the fluidized bed formed in the storage tank 132. Of the side ends 170c and 170d that connect the upper end portion 170a and the lower end portion 170b of the second side surface 170, the side end portion 170c is connected to the side end portion 160d. The side end portion 170d is connected to the inside of the side surface portion 132c.

第２側面１７０は、屈曲部１７２、１７４を有する板部材である。第２側面１７０の上端部１７０ａから屈曲部１７２までの部分は、鉛直方向に延在している。屈曲部１７２から屈曲部１７４までの部分は、図２中Ｘ軸方向に傾斜している。屈曲部１７４から下端部１７０ｂまでの部分は、鉛直方向に延在している。屈曲部１７２は、同幅部１６２と漸減部１６４との境界に連続している。屈曲部１７４は、漸減部１６４と小幅部１６６との境界に連続している。 The second side surface 170 is a plate member having bent portions 172 and 174. The portion of the second side surface 170 from the upper end portion 170a to the bent portion 172 extends vertically. The portion from the bent portion 172 to the bent portion 174 is inclined in the X-axis direction in FIG. 2. The portion from the bent portion 174 to the lower end portion 170b extends vertically. The bent portion 172 is continuous with the boundary between the uniform width portion 162 and the gradually decreasing portion 164. The bent portion 174 is continuous with the boundary between the gradually decreasing portion 164 and the narrow width portion 166.

したがって、収容槽１３２内において、第１側面１６０、第２側面１７０、側面部１３２ｂ、１３２ｃに囲繞された空間１５２が形成されることになる。この空間１５２が、第２サイクロン１５０の内部空間として機能する。つまり、第２サイクロン１５０は、第１側面１６０、第２側面１７０、側面部１３２ｂ、１３２ｃで構成され、側面部１３２ｂ、１３２ｃは、収容槽１３２と共用していることになる。換言すれば、側面部１３２ｂ、１３２ｃが第２サイクロン１５０の構成として利用されている。 Therefore, a space 152 surrounded by the first side surface 160, the second side surface 170, and the side portions 132b and 132c is formed within the storage tank 132. This space 152 functions as the internal space of the second cyclone 150. In other words, the second cyclone 150 is composed of the first side surface 160, the second side surface 170, and the side portions 132b and 132c, and the side portions 132b and 132c are shared with the storage tank 132. In other words, the side portions 132b and 132c are used as a component of the second cyclone 150.

第２側面１７０における上端部１７０ａから屈曲部１７２までの部分には、開口１７６が形成される。開口１７６は、第２側面１７０の上端部１７０ａから側端部１７０ｄに亘って形成される。また、第１側面１６０の下端部１６０ｂ、第２側面１７０の下端部１７０ｂ、側面部１３２ｂ、１３２ｃによって区画された隙間１５４が形成される。 An opening 176 is formed in the portion of the second side surface 170 from the upper end portion 170a to the bent portion 172. The opening 176 is formed from the upper end portion 170a to the side end portion 170d of the second side surface 170. A gap 154 is also formed, which is defined by the lower end portion 160b of the first side surface 160, the lower end portion 170b of the second side surface 170, and the side portions 132b and 132c.

送出管１８０は、上面部１３２ｆのうち、第１側面１６０、第２側面１７０、側面部１３２ｂ、１３２ｃに囲まれた部分に貫通される。送出管１８０の下端の開口は、開口１７６の下端よりも上方に位置する。送出管１８０は、後段のポンプに接続される。 The delivery pipe 180 penetrates the portion of the upper surface portion 132f that is surrounded by the first side surface 160, the second side surface 170, and the side surface portions 132b and 132c. The opening at the lower end of the delivery pipe 180 is located above the lower end of the opening 176. The delivery pipe 180 is connected to a pump in the subsequent stage.

ポンプによって収容槽１３２内が吸引されると、収容槽１３２のフリーボードに充満しているガス化ガスが開口１７６を通じて、第２サイクロン１５０の空間１５２に導入される。フリーボードは、収容槽１３２における流動層の上方に形成される空間のことである。開口１７６は、第２側面１７０の片側（側面部１３２ｃ側）に偏って形成されている。このため、開口１７６を通じて導入されたガス化ガスは、まず、側面部１３２ｃの内側に沿って流れる。そして、ガス化ガスは、側面部１３２ｂの内側に衝突する。側面部１３２ｂに衝突したガス化ガスは、第１側面１６０の内側に沿って流れ、第２側面１７０の内側に衝突する。このようにして、ガス化ガスは、第２サイクロン１５０の空間１５２内において旋回流となる。 When the storage tank 132 is suctioned by the pump, the gasification gas filling the freeboard of the storage tank 132 is introduced into the space 152 of the second cyclone 150 through the opening 176. The freeboard is a space formed above the fluidized bed in the storage tank 132. The opening 176 is formed biased toward one side (side surface portion 132c side) of the second side surface 170. Therefore, the gasification gas introduced through the opening 176 first flows along the inside of the side surface portion 132c. Then, the gasification gas collides with the inside of the side surface portion 132b. The gasification gas that collides with the side surface portion 132b flows along the inside of the first side surface 160 and collides with the inside of the second side surface 170. In this way, the gasification gas becomes a swirling flow in the space 152 of the second cyclone 150.

そうすると、ガス化ガスとともに導入された流動媒体は遠心力によって、側面部１３２ｂの内側、側面部１３２ｃの内側、第１側面１６０の内側、第２側面１７０の内側に移動される。そして、移動された流動媒体は自重で空間１５２を落下し、隙間１５４を通じて収容槽１３２内の流動層に返送される。一方、流動媒体が取り除かれたガス化ガスは、送出管１８０を通じて外部に送出される。 Then, the fluidized medium introduced together with the gasification gas is moved by centrifugal force to the inside of side portion 132b, the inside of side portion 132c, the inside of first side surface 160, and the inside of second side surface 170. The moved fluidized medium then falls through space 152 under its own weight and is returned to the fluidized bed in storage tank 132 through gap 154. Meanwhile, the gasification gas from which the fluidized medium has been removed is sent to the outside through delivery pipe 180.

以上説明したように、本実施形態の流動層システム１００は、第２サイクロン１５０を収容槽１３２内に設けることにより、収容槽１３２（ガス化炉１３０）の外部に第２サイクロンを備える従来技術と比較して、流動層システム１００を小型化することができる。 As described above, the fluidized bed system 100 of this embodiment can reduce the size of the fluidized bed system 100 by providing the second cyclone 150 inside the storage tank 132, compared to the conventional technology in which the second cyclone is provided outside the storage tank 132 (gasification furnace 130).

また、第２サイクロン１５０を構成する部材を収容槽１３２と共用することで、第２サイクロン１５０の製造コストを低減することが可能となる。つまり、収容槽１３２と、第２サイクロン１５０とで、構成部材を共用することで、第２サイクロン１５０を低コストで製造することができる。 In addition, by sharing the components constituting the second cyclone 150 with the storage tank 132, it is possible to reduce the manufacturing cost of the second cyclone 150. In other words, by sharing the components between the storage tank 132 and the second cyclone 150, the second cyclone 150 can be manufactured at low cost.

さらに、第２サイクロン１５０を構成する部材を収容槽１３２と共用することで、第２サイクロン１５０を収容槽１３２内に強固に固定することが可能となる。 Furthermore, by sharing the components constituting the second cyclone 150 with the storage tank 132, it is possible to firmly fix the second cyclone 150 within the storage tank 132.

また、上述した収容槽１３２（ガス化炉１３０）の外部に第２サイクロンを備える従来技術と比較して、第２サイクロン１５０が収容槽１３２内に設けられるため、第２サイクロン１５０の放熱を防止することができる。したがって、第２サイクロン１５０の放熱を防止するための機構を省略することができ、流動層システム１００を低コストで製造することが可能となる。 In addition, compared to the conventional technology in which the second cyclone is provided outside the storage tank 132 (gasification furnace 130) described above, since the second cyclone 150 is provided inside the storage tank 132, heat radiation from the second cyclone 150 can be prevented. Therefore, a mechanism for preventing heat radiation from the second cyclone 150 can be omitted, making it possible to manufacture the fluidized bed system 100 at low cost.

さらに、上記第２サイクロン１５０は、水平断面が矩形形状である。したがって、第２サイクロン１５０は加工が容易であり、低コストで製造することができる。 Furthermore, the second cyclone 150 has a rectangular horizontal cross section. Therefore, the second cyclone 150 is easy to process and can be manufactured at low cost.

以上、添付図面を参照しながら一実施形態について説明したが、本開示は上記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本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although one embodiment has been described above with reference to the attached drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to the above embodiment. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modified or revised examples within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present disclosure.

例えば、上述した実施形態において、収容槽１３２（流動層室）内において、流動媒体（粒子）が常温より高温である場合を例に挙げて説明した。しかし、流動層室内にサイクロン部（第２サイクロン１５０）が設けられていれば、流動層を形成する粒子の温度に限定はない。例えば、流動層（粒子）が常温であってもよいし、常温未満の温度であってもよい。 For example, in the above-described embodiment, the fluidized medium (particles) in the storage tank 132 (fluidized bed chamber) is at a temperature higher than room temperature. However, as long as a cyclone section (second cyclone 150) is provided in the fluidized bed chamber, there is no limit to the temperature of the particles that form the fluidized bed. For example, the fluidized bed (particles) may be at room temperature or at a temperature lower than room temperature.

また、上記実施形態において、第１側面１６０の上端部１６０ａと、第２側面１７０の上端部１７０ａとが上面部１３２ｆに接続される構成を例に挙げて説明した。しかし、第２サイクロン１５０は、少なくとも側面の一部が収容槽１３２と共用されていればよい。例えば、上端部１６０ａ、１７０ａが上面部１３２ｆと離隔していてもよい。この場合、第２サイクロン１５０には、上端部１６０ａ、１７０ａを封止する上面が設けられる。 In the above embodiment, the upper end 160a of the first side surface 160 and the upper end 170a of the second side surface 170 are connected to the upper surface portion 132f. However, it is sufficient that at least a portion of the side surface of the second cyclone 150 is shared with the storage tank 132. For example, the upper ends 160a, 170a may be separated from the upper surface portion 132f. In this case, the second cyclone 150 is provided with an upper surface that seals the upper ends 160a, 170a.

また、上記実施形態において、第２サイクロン１５０を構成する４つの側面および上面のうち、２つの側面および上面を収容槽１３２と共用する構成を例に挙げて説明した。しかし、第２サイクロン（サイクロン部）は、複数の側面および上面のうち、少なくとも１つの面を収容槽１３２（流動層室）と共用すればよい。 In the above embodiment, an example was given of a configuration in which two of the four side surfaces and the top surface constituting the second cyclone 150 are shared with the storage tank 132. However, it is sufficient that the second cyclone (cyclone section) shares at least one of the multiple side surfaces and top surfaces with the storage tank 132 (fluidized bed chamber).

また、上記実施形態において、水平断面が矩形形状である第２サイクロン１５０について説明した。しかし、第２サイクロン１５０の水平断面の形状に限定はない。 In the above embodiment, the second cyclone 150 has a rectangular horizontal cross section. However, there is no limitation on the shape of the horizontal cross section of the second cyclone 150.

図３は、第１～第３変形例の第２サイクロン２５０、３５０、４５０を説明する図である。なお、図３中、理解を容易にするために、上面部１３２ｆの図示を省略する。図３（ａ）は、第１変形例の第２サイクロン２５０の上面図である。図３（ａ）に示すように、第２サイクロン２５０は、第１側面１６０、第２側面１７０に加えて、第１側面１６０と第２側面１７０との間に、第１側面１６０と第２側面１７０とに連続する第３側面２６０を有している。これにより、第２サイクロン２５０の水平断面（図３（ａ）中ＸＹ断面）の形状を５角形形状とすることができる。このように、第１側面１６０と、第２側面１７０と、第１側面１６０、第２側面１７０の間に設けられる１または複数の側面を有する第２サイクロンとしてもよい。これにより、第２サイクロンの水平断面の形状を多角形形状とすることができる。水平断面の形状を円形状に近づけることにより、第２サイクロン１５０と比較して、固気分離の効率を向上させることが可能となる。 Figure 3 is a diagram for explaining the second cyclones 250, 350, and 450 of the first to third modified examples. In FIG. 3, the illustration of the upper surface portion 132f is omitted for ease of understanding. FIG. 3(a) is a top view of the second cyclone 250 of the first modified example. As shown in FIG. 3(a), the second cyclone 250 has, in addition to the first side surface 160 and the second side surface 170, a third side surface 260 that is continuous with the first side surface 160 and the second side surface 170 between the first side surface 160 and the second side surface 170. This allows the shape of the horizontal cross section (XY cross section in FIG. 3(a)) of the second cyclone 250 to be a pentagonal shape. In this way, the second cyclone may have one or more sides provided between the first side surface 160, the second side surface 170, and the first side surface 160 and the second side surface 170. This allows the shape of the horizontal cross section of the second cyclone to be a polygonal shape. By making the horizontal cross-sectional shape closer to a circle, it is possible to improve the efficiency of solid-gas separation compared to the second cyclone 150.

図３（ｂ）は、第２変形例の第２サイクロン３５０の上面図である。図３（ｂ）に示すように、第２サイクロン３５０は、第１側面１６０、第２側面１７０に代えて、側面３６０を有している。側面３６０は、湾曲した板部材である。側面３６０の側端部３６０ａは、側面部１３２ｂの内側に接続される。側面３６０の側端部３６０ｂは、側面部１３２ｃの内側に接続される。このように、第２サイクロン３５０の水平断面（図３（ｂ）中ＸＹ断面）の形状を円形状に近づけることにより、第２サイクロン１５０と比較して、固気分離の効率を向上させることが可能となる。 Figure 3(b) is a top view of the second cyclone 350 of the second modified example. As shown in Figure 3(b), the second cyclone 350 has a side 360 instead of the first side 160 and the second side 170. The side 360 is a curved plate member. The side end 360a of the side 360 is connected to the inside of the side portion 132b. The side end 360b of the side 360 is connected to the inside of the side portion 132c. In this way, by making the shape of the horizontal cross section (XY cross section in Figure 3(b)) of the second cyclone 350 closer to a circular shape, it is possible to improve the efficiency of solid-gas separation compared to the second cyclone 150.

図３（ｃ）は、第３変形例の第２サイクロン４５０の上面図である。図３（ｃ）に示すように、第２サイクロン４５０は、第１側面１６０、第２側面１７０に代えて、側面４６０を有している。側面４６０は、平板部材である。側面４６０の側端部４６０ａは、側面部１３２ｅの内側に接続される。側面４６０の側端部４６０ｂは、側面部１３２ｃの内側に接続される。つまり、第２サイクロン４５０を構成する４つの側面のうち、３つの側面が収容槽１３２と共用される。これにより、第２サイクロン１５０と比較して、さらに低コストで第２サイクロン４５０を製造することが可能となる。 3(c) is a top view of the second cyclone 450 of the third modified example. As shown in FIG. 3(c), the second cyclone 450 has a side 460 instead of the first side 160 and the second side 170. The side 460 is a flat plate member. The side end 460a of the side 460 is connected to the inside of the side portion 132e. The side end 460b of the side 460 is connected to the inside of the side portion 132c. In other words, of the four side surfaces constituting the second cyclone 450, three side surfaces are shared with the storage tank 132. This makes it possible to manufacture the second cyclone 450 at a lower cost than the second cyclone 150.

図４は、第４、第５変形例の第２サイクロン５５０、６５０を説明する図である。なお、図４中、理解を容易にするために、上面部１３２ｆを省略する。図４（ａ）は、第４変形例の第２サイクロン５５０の上面図である。図４（ａ）に示すように、収容槽５３２は、側面部１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅに加えて側面部５３２ａを有する。側面部５３２ａは、側面部１３２ｂと側面部１３２ｃとの間に設けられる。つまり、収容槽５３２の水平断面（図４（ａ）中ＸＹ断面）の形状は、５角形形状である。これにより、第２サイクロン５５０の水平断面の形状を５角形形状とすることができる。 Figure 4 is a diagram illustrating the second cyclone 550, 650 of the fourth and fifth modified examples. In FIG. 4, the top surface portion 132f is omitted for ease of understanding. FIG. 4(a) is a top view of the second cyclone 550 of the fourth modified example. As shown in FIG. 4(a), the storage tank 532 has a side surface portion 532a in addition to the side surfaces 132b, 132c, 132d, and 132e. The side surface portion 532a is provided between the side surface portions 132b and 132c. In other words, the shape of the horizontal cross section (XY cross section in FIG. 4(a)) of the storage tank 532 is a pentagon. This allows the horizontal cross section of the second cyclone 550 to be a pentagon.

図４（ｂ）は、第５変形例の第２サイクロン６５０の上面図である。図４（ｂ）に示すように、収容槽６３２は、側面部１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅに加えて湾曲面部６３２ａを有する。湾曲面部６３２ａは、側面部１３２ｂと側面部１３２ｃとの間に設けられる。つまり、第２サイクロン６５０の水平断面（図４（ｂ）中ＸＹ断面）の形状を円形状に近づけることができる。 Figure 4(b) is a top view of the second cyclone 650 of the fifth modified example. As shown in Figure 4(b), the storage tank 632 has a curved surface portion 632a in addition to side portions 132b, 132c, 132d, and 132e. The curved surface portion 632a is provided between side portions 132b and 132c. In other words, the shape of the horizontal cross section (XY cross section in Figure 4(b)) of the second cyclone 650 can be made closer to a circular shape.

図５は、第６変形例の第２サイクロン７５０を説明する図である。図５に示すように、第２サイクロン７５０は、案内部７６０を備える。案内部７６０は、送出管１８０と同心の円筒の一部で構成された板部材である。案内部７６０は、開口１７６のうち、側端部１７０ｄ側の縁部１７６ａと対向する縁部１７６ｂに接続される。案内部７６０は、第２サイクロン７５０の空間１５２に設けられる。案内部７６０を備える構成により、ガス化ガスの旋回をスムーズにさせることができる。これにより、固気分離の効率を向上させることが可能となる。 Figure 5 is a diagram illustrating the second cyclone 750 of the sixth modified example. As shown in Figure 5, the second cyclone 750 includes a guide portion 760. The guide portion 760 is a plate member formed of a part of a cylinder concentric with the delivery pipe 180. The guide portion 760 is connected to the edge portion 176b of the opening 176 that faces the edge portion 176a on the side end portion 170d side. The guide portion 760 is provided in the space 152 of the second cyclone 750. The configuration including the guide portion 760 allows the gasification gas to rotate smoothly. This makes it possible to improve the efficiency of solid-gas separation.

また、上記実施形態において、流動層システム１００が、循環流動層式ガス化システムである場合を例に挙げた。しかし、流動層システムは、上面部と、複数の側面部と、底面部とを有する中空形状の流動層室と、流動層室内に設けられ、上端部と、下端部と、上端部と下端部とを接続する２つの側端部とを有し、２つの側端部のうち一方の側端部が流動層室における１の側面部の内側に接続され、他方の側端部が１の側面部とは異なる側面部に接続された側面を有するサイクロン部とを備えれば、構成に限定はない。例えば、流動層システムは、ガス化炉、燃焼炉、焼却炉、または、乾燥炉であってもよい。 In the above embodiment, the fluidized bed system 100 is a circulating fluidized bed gasification system. However, the fluidized bed system is not limited in configuration as long as it includes a fluidized bed chamber having a hollow shape with an upper surface, multiple side surfaces, and a bottom surface, and a cyclone section provided in the fluidized bed chamber, having an upper end, a lower end, and two side ends connecting the upper end and the lower end, one of the two side ends being connected to the inside of one side surface in the fluidized bed chamber, and the other side end being connected to a side surface different from the one side surface. For example, the fluidized bed system may be a gasification furnace, a combustion furnace, an incinerator, or a drying furnace.

本開示は、粒子の流動層を形成する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 fluidized bed systems that form a fluidized bed of particles.

１００流動層システム
１３２収容槽（流動層室）
１３２ａ底面部
１３２ｂ側面部
１３２ｃ側面部
１３２ｄ側面部
１３２ｅ側面部
１３２ｆ上面部
１５０第２サイクロン（サイクロン部）
１６０第１側面
１６０ａ上端部
１６０ｂ下端部
１６０ｃ側端部
１６０ｄ側端部
１７０第２側面
１７０ａ上端部
１７０ｂ下端部
１７０ｃ側端部
１７０ｄ側端部
２５０第２サイクロン（サイクロン部）
２６０側面
３５０第２サイクロン（サイクロン部）
３６０側面
４５０第２サイクロン（サイクロン部）
４６０側面
５５０第２サイクロン（サイクロン部）
７５０第２サイクロン（サイクロン部） 100 Fluidized bed system 132 Storage tank (fluidized bed chamber)
132a Bottom surface portion 132b Side surface portion 132c Side surface portion 132d Side surface portion 132e Side surface portion 132f Top surface portion 150 Second cyclone (cyclone portion)
160 First side surface 160a Upper end portion 160b Lower end portion 160c Side end portion 160d Side end portion 170 Second side surface 170a Upper end portion 170b Lower end portion 170c Side end portion 170d Side end portion 250 Second cyclone (cyclone portion)
260 Side surface 350 Second cyclone (cyclone section)
360 Side 450 Second cyclone (cyclone section)
460 Side 550 Second cyclone (cyclone section)
750 Second Cyclone (Cyclone section)

Claims

a fluidized bed chamber having a top surface portion , a bottom surface portion, a first side surface portion having a solid particle inlet formed therein, a second side surface portion opposite the first side surface portion and having a solid particle outlet formed therein, a third side surface portion connected to the first side surface portion and the second side surface portion, and a fourth side surface portion connected to the first side surface portion and the second side surface portion, the fluidized bed chamber having a hollow shape with a rectangular horizontal cross section , and in which solid particles move from the solid particle inlet to the solid particle outlet ;
a cyclone portion having an upper surface and a first inner surface and a second inner surface provided in an internal space of the fluidized bed chamber;
Equipped with
the first inner surface of the cyclone portion has a first upper end, a first lower end, a first side end, and a second side end;
the second inner surface of the cyclone portion has a second upper end, a second lower end, a third side end, and a fourth side end;
the first upper end of the first inner side surface and the second upper end of the second inner side surface are connected to the upper surface;
The first side end of the first inner surface is connected to the inside of the second side portion of the fluidized bed chamber,
The fourth side end of the second inner surface is connected to an inside of the third side portion of the fluidized bed chamber,
the second side end of the first inner side surface is connected to the third side end of the second inner side surface;
The cyclone section further comprises:
an inlet having a rectangular shape and formed biased toward the fourth side end portion on the second inner surface;
a delivery pipe that passes through the upper surface in the vertical direction and has an opening at a lower end that is located above a lower end of the inlet;
a guide portion which is a plate member formed of a part of a cylinder which is concentric with the delivery pipe and is connected to the edge portion of the inlet which is one of two edges extending in a vertical direction, the edge portion being located on the third end side;
having
A fluidized bed system in which a space surrounded by the second side portion of the fluidized bed chamber, the third side portion of the fluidized bed chamber, the first inner side and the second inner side of the cyclone section, and the top surface of the cyclone section is formed within the fluidized bed chamber, and solid-gas separation is performed in the surrounded space.

the first upper end of the first inner surface of the cyclone portion and the second upper end of the second inner surface of the cyclone portion are connected to an inside of the upper surface of the fluidized bed chamber;
The fluidized bed system of claim 1 , wherein the upper surface of the fluidized bed chamber functions as the upper surface of the cyclone section.