JPH0133722B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 石灰石のような吸収剤を用いる流動化床脱硫機
を有する石灰燃焼機は公知である。しかし、これ
らの従来装置は、充分に満足でなかつた。これら
は、吸収剤の不充分な使用、吸収剤の不経済な不
充分な使用を犠牲にしない限りは不充分なイオウ
除去、および入手可能な多数の吸収剤の使用不可
能を特徴としている。軟質石灰石の使用は、破砕
および充分に反応する前に吹き飛ばされる結果と
なり、硬質石灰石の使用は反応性を低下する硫酸
塩被覆をもたらした。また従来装置で排出される
大きな粒子寸法の石灰石は、設計に当り水蒸気チ
ユーブ間隔を増大せねばならずボイラーのコスト
を上昇した。

流動化床燃焼機で石炭を燃焼しようとする努力
は、多くの流動化床で既に認められている通り、
ターンダウン（最高能力以下での燃焼）および始
動時の予熱の問題に遭遇している。ターンダウン
に対する一つの試みは、複数の燃焼装置を用い、
かつ全体として１個またはそれ以上の燃焼機を休
止することである。他の試みは、１つの燃焼機を
何回も休止および稼動することである。このよう
な試みは、良好なハードウエアーを必要とする
か、拙劣であるか、燃焼の全能力と休止との条件
の間で殆んど調節できないか、好ましくない低タ
ーンダウン比であるか、操業再開に時間を要する
実用的でない休止になるか、またはこれらの幾つ
かを必要としている。従来法は、休止中に床冷却
の目的で過剰空気を用いることは教示していな
い。

本発明は (a) (i) 流動化燃焼用の空気もしくは酸素供給口
を有する流動化床燃焼帯域下部支持体；およ
び開口を有する流動化床燃焼帯域上部支持
体；より規定される流動化床燃焼帯域、 (ii) 前記流動化床燃焼帯域下部支持体を下流端
とし、これと、開口を有する貯蔵帯域下部支
持体とにより規定される貯蔵帯域であつて前
記燃焼帯域と連通し、かつ、不活性材料を貯
蔵するための前記貯蔵帯域、 (iii) 前記流動化床燃焼帯域上部支持体を上流端
とし、これにより規定される流動化床処理帯
域であつて前記流動化床燃焼帯域と連通する
前記流動化床処理帯域、 からなり、かつ鉛直方向上方に(ii)，(i)，(iii)の順
で延びる一体化ハウジング、 (b) 前記流動化床燃焼帯域中の流動化燃焼によつ
て発生する熱を除去するために前記燃焼帯域下
部支持体の上方に間隔を置いて離れて並んだ、
流体を運ぶための導管を有する熱移動手段、 (c) 前記流動化床燃焼帯域中に有する燃料を含む
不活性材料が流動していないときには前記熱移
動手段と接触しない深さであることからなる不
活性材料からなる流動化床、 (d) 前記流動化床燃焼帯域から前記貯蔵帯域に前
記不活性材料を移送する移送手段であつて前記
燃焼帯域における前記移送手段の開口の下部の
位置が前記熱移動手段の最下段の近傍下方にあ
る前記移送手段、 (e) 前記貯蔵帯域から前記流動化床燃焼帯域に前
記不活性材料を移送する手段、 (f) 前記流動化床処理帯域中に存在する脱硫床で
あつて吸収剤を含む前記脱硫床、 (g) 前記貯蔵帯域内、かつ、前記流動化床燃焼帯
域下部支持体の下方に設けられた予熱バーナで
あつて前記不活性材料を予熱する前記予熱バー
ナ、 (h) 前記流動化床燃焼帯域への燃料の導入手段で
あつて、その開口の位置が前記流動化床燃焼帯
域上部支持体の下、充分な距離であり、前記流
動化床燃焼帯域から前記貯蔵帯域への前記不活
性材料移送手段の前記燃焼帯域における開口位
置よりも下方にある前記燃料導入手段、 からなる流動化床燃焼および処理装置である。

本発明において、(a)の流動化床燃焼帯域下部支
持体とは第１図では金属製分配板２１２である。
金属製分配板２１２，２１０（貯蔵帯域下部支持
体）および分配板２１４（流動化床燃焼帯域上部
支持体）によつて(a)の一体化ハウジングが規定さ
れる。この一体化ハウジングは２０２を含む。(a)
(ii)の貯蔵帯域下部支持体の開口とはバブルキヤツ
プ２１８である。燃焼帯域下部支持体の有する酸
素供給口および燃焼帯域上部支持体の有する開口
はそれぞれバブルキヤツプ２２４，２４６であ
る。(b)の熱移動手段は水蒸気チユーブ（導管）２
３４およびその中を通る流体（例えば水）よりな
る。(c)の不活性材料とは例えば砂である。(d)の流
動化床燃焼帯域から貯蔵帯域に不活性材料を移送
する手段とは下行管２８０である。(e)の貯蔵帯域
から流動化床燃焼帯域へ不活性材料を移送する手
段とは上行管２６４である。(f)の吸収剤は例えば
生石灰を含み、燃料燃焼時に発生する二酸化硫黄
や硫化水素のような硫黄分を吸収する。(g)の予熱
バーナは２２３である。

本発明では次のような優れた作用効果を有する
ものである。即ち、燃焼機の始動時において、よ
り少ない熱量で効率よく床を所定の温度に加熱で
きるとともに、床が所定温度に達した後の熱出力
の増大作動時にも床温度を極力低下させることな
く運転が円滑に行える。しかも、この時、予熱バ
ーナ２２３を有する貯蔵帯域、燃焼帯域および脱
硫帯域は一体化ハウジングに納められているため
完全な断熱が可能となり、熱放散が少なくなる。
燃焼機としての運転時の熱効率を高く維持できる
ことは勿論のこと、始動がスムーズに効率よく行
われる。また、装置全体がコンパクトで設置スペ
ースをとらないことはいうまでもない。

前記始動時の効率よい運転は具体的には次のよ
うにして行うことができる。即ち、燃焼床の床材
料を貯蔵帯域下部支持体である分配板２１０のバ
ブルキヤツプ２１８および燃焼帯域下部支持体で
ある分配板２１２のバブルキヤツプ２２４を介し
て流動化用空気を与えて流動化させた状態で下行
管２６６によつて貯蔵帯域へ移動させてチユーブ
２３４が全くカバーされなくなるまで、床材料を
下行、減少させて前記流動化用空気の供給を停止
する。このとき下行管２６６の燃焼床における開
口位置の下部がチユーブ２３４の最下段の位置よ
りも下方にあるので、燃焼床の床材料はチユーブ
２３４に接触しなく、チユーブ２３４の下方位置
まで確実に下行する。そして、予熱バーナ２２３
を始動すると、予熱バーナ２２３から出る熱ガス
がバブルキヤツプ２２４から燃焼床の床材料を所
定温度に加熱（予熱）する。この時、燃焼床に石
炭などの燃料を所定容量供給して、燃焼させると
予熱を補助でき、素早く始動可能となる。燃料の
投入位置は燃焼床の前記下行管２６６の開口位置
よりも下方であるので、石炭は残留床の中に投入
されて、この床中で燃焼されるので床材料の加熱
効率が非常によい。なお、石炭をこの位置で投入
することにより、運転中においても、石炭は床材
料と確実に混合されて床材料との混合がよく、微
粒石炭であつても床から飛散する粒子が少なくな
ることとあいまつて燃焼効率を向上させることが
できる。石炭を床上部から投入すると床材料との
混合が充分に行われず、燃焼が不充分となるの未
燃石炭が床から飛散してしまい、燃焼効率が低下
する。微細石炭では特にこの飛び出しが著しくな
る。

そして、本発明では、このようにこの予熱時に
は、床は流動化させない状態で予熱を行うことが
できるので、チユーブ２３４は床と接触しておら
ず、床材料から熱を奪うことがない。また、流動
化されていないときに、床材料を加熱することに
より、床材料から熱損失する表面積が低減する。
したがつて、より小さい熱量で迅速に床材料の予
熱が行えるとともに、予熱バーナ２２３も小さな
容量のものとすることができる。そして、このよ
うに、床が所望の温度に達して予熱が完了した
後、燃焼機は熱出力を増大させて正規の運転には
いるが、この時、分配板２１０のバブルキヤツプ
２１８から流動化空気を吹き込み、上行管２６４
を作動させて、貯蔵帯域の床材料を燃焼床へ吹き
込むとともに燃料としての石炭を供給して、床材
料とチユーブ２３４との接触を徐々に増大して床
からの熱損失を増大させてゆくのである。このと
き、この貯蔵帯域から燃焼床に供給される床材料
は前記予熱時に燃焼された予熱バーナ２２３によ
つて既に貯蔵帯域中で加熱されているので、その
床材料を燃焼床に供給したときに、床温度の低下
が極力押さえられ、燃焼機の熱出力増大が円滑に
行われる。

そして、本発明において砂等の不活性材料を流
動化床として使用することにより安定した燃焼を
形成できる。これに対して、石炭等の燃焼灰を流
動化床として使用した場合は灰の粒度、硬さ等が
一定しないため安定した燃焼が形成できないた
め、これらは流動化媒体としては適さない。ま
た、石灰石を流動化媒体として使用することは可
能であるが、石灰石は脱硫剤であるのでそれ自体
反応して摩耗するため流動化媒体としては硬度が
充分でない。また、燃焼帯域で脱硫を行わなくと
も脱硫帯域のみで脱硫を充分達成できるため、燃
焼達成での脱硫は不要である。

また、本発明では燃料を含み、砂等からなる流
動化床燃焼帯域中の流動化床の深さは流動化して
いないときには導管２３４と接触しない深さであ
り、流動化させるときはバブルキヤツプ２１８か
ら空気を吹き込み、上行管２６４から床材料を燃
焼帯域へ移動させて行い、同時にウインドボツク
ス２２２からの空気または酸素をバブルキヤツプ
２２４から供給することにより行う。流動化によ
つて燃料を含む砂等が導管にはねかかるようにし
て接触させる。流動化床燃焼帯域に導入する空気
または酸素の供給量を大きくすれば、流動化は大
きくなり燃料および砂の実質的な深さは大きくな
り、導管と燃料および砂との接触面積は大きくな
る。このように、流動化床燃焼帯域に導入する空
気または酸素の供給量を変えることにより、燃料
を含む不活性材料（砂等）の流動化深さを変え
て、熱移動手段と燃料を含む不活性材料との全接
触面積を変えて熱移動量を変えるという操作を簡
単な方法でできるものである。なお、空気または
酸素の供給量を変えるという操作は瞬時に行うこ
とができ、この結果熱移動量を瞬時に変えられ
る。

また、この熱移動手段として働く導管は流動化
床の表面の変動押さえるバツフルとしても働く。
即ち、この導管なしに流動化燃焼させた場合、流
動化床の表面の変動を有効に押さえることができ
ないため、多量の未燃カーボンの飛沫が燃焼生成
ガスとともに脱硫床に入つてしまうという欠点が
従来あつた。本発明ではこの導管を流動化床の上
方に設けることによつてバツフルとしても働くよ
うにして、前記石炭供給位置を充分に下方位置に
設けたこととあいまつて未燃カーボンの飛沫の飛
散を有効に防止した。

このように本発明では、予熱を最小の熱量で効
率よく、円滑に行え、予熱を終了して熱出力を増
大させる場合にも貯蔵帯域で予熱時に同時に加熱
された床材料が燃焼帯域に供給されるので、熱出
力増大が円滑に行われる。そして、運転時では、
燃焼帯域中の浅い流動化床と流動化床の上方に配
置した熱移動手段によつて負荷の変化に有効に追
随して蒸気を発生させることができる。

また、貯蔵帯域、燃焼帯域および脱硫帯域を上
流から下流にかけて順次直列に鉛直方向に伸びる
一体化ハウジングに収容したので、装置がコンパ
クトになり、設置スペースをとらないとともに、
装置の断熱が完全に行えるので、予熱時または運
転時に熱放散が少なく、熱効率が良い燃焼脱硫機
を得ることができる。

本発明で、もし流動化床に入るガスが固体への
衝突により流入ガスが固体を破砕しない程度に妨
げられるとき、もし固体が適当に大きな床中磨耗
速度を有するとき（“適当に大きな”とはミクロ
チツプ生成速度が硫酸カルシウムのような被覆の
生成速度より大きいことを意味する）、もし流動
床に容易に破砕されない材料（バラスト）が充分
に含まれて所望の床深さを維持するとき、もしオ
ーバーフロー手段を与えて床の深さを規制して磨
耗が床での吸収運動により非常に小さな粒子（ミ
クロチツプ）の一定の脱落を生ずるとき、もし所
望の反応量を処理するように算出された速度で固
体を加えたときには、ガス（石炭燃焼の生成物）
が非常に大きな効率で床装置中で固体物質（例え
ば石灰石）と反応することが判明した。床中磨耗
で形成した粒子は、従来技術に記載のように表面
摩擦効果により作られ非常に微細（例えば直径３
ミクロン）である（“Experimental and
Engineering support of the FBC program”
DL Kearns外、Westinghouse Rabs、合衆国E.
P.A.への月報No.14、契約68−02−2132、1977年
１月参照）。バツフルなしの分配板孔で放出され
るガスが、随伴粒子を相互に打ち合い、粒子を粉
砕し、大部分が床にとどまれない程小さいが有効
にSO₂を吸収しない程大きい広範な粒子寸法を作
るのに充分な程早く移動する。

この発明により、もし床材料を貯蔵する２つの
帯域を与え一方の部分は燃焼帯域の上部の冷却チ
ユーブの下方の実際の流動化床燃焼帯域でありそ
して別の貯蔵帯域におよびこれから床材料を第１
帯域からおよびこれに移送させてそれぞれ材料の
レベルを冷却チユーブ以下に低下させるか材料の
レベルを冷却チユーブに上昇させ、床材料のレベ
ルがチユーブの下のときはそれを通して過剰空気
を吹き込み、チユーブの下の深さは第１貯蔵帯域
は深さが大きくなくても流動化床燃焼機として操
業できるようにして床の冷却を達成すれば、上述
の従来法の欠点がなくなることが判明した。この
発明は、予熱、従来困難であつた他の要求（大型
かつ高価な燃焼機の使用および好ましくない煤煙
および未燃焼炭化水素の生成）を非常に改善する
外に、各種のエネルギー源（ガス、液体、固体お
よび電力を含む）で実際の予熱が行える利点を有
している。

この発明により、上流側の流動化帯域（緩漫で
マトリツクス材料が床を離れない）で吸収剤の存
在または存在なしに燃焼させ（通常は一次空気か
らの酸素中で）、かつ下流側の流動化帯域で吸収
剤（例えば石灰石）で処理することにより、重要
な最適条件の改善された融通性を与えることが可
能となつた。燃焼帯域は、各種の石炭で高温度で
高い燃料およびシステム効率でかつ水チユーブの
不当な火床側腐蝕なしに（石灰石の不存在に基因
する）に操業できる。このことは、それぞれの床
で用いる燃料対空気比および特定の固体内容材料
および寸法を最適化できる。このような方法での
燃焼は、一酸化炭素およびチツソ酸化物の除去を
最適化できる。燃焼床を灰分融点以下の最高可能
温度でかつ燃焼床またはその下流での過剰空気の
存在下で操業するとき、燃焼効率は最高になる。
燃焼床を同様に高温で操業し、かつ揮発成分を伴
つた酸化チツソを炭化物および小量の過剰酸素の
存在下に、下流床で化学的に分子状チツソに還元
して、NO_xの生成を最小化できる。同様に1430
〓以上の温度で過剰空気で燃焼させることで一酸
化炭素生成を最小化できる。過剰空気の存在下に
1550±50〓で下流床を操業して亜硫酸ガス除去を
最高にできる。揮発成分を伴うNO_xの還元に必
要な炭化物の存在は、燃焼床で還元雰囲気中での
石炭燃焼により促進される。燃焼帯域で吸収剤を
用いないで、不当な火床側腐蝕なしにチユーブを
高温に加熱できる。高い加熱流体温度で追加のシ
ステム効率が得られる。

第１図に図示的に、符号２００で３床式流動化
燃焼−脱硫装置が示されている。金属ハウジング
２０２が、低比重耐火材および高比重耐火材の層
２０４および２０６を取囲んで支持体２０８に載
つている全体の装置を包囲している。金属製分配
板２１０，２１２および２１４がハウジング内部
を横切つて、それぞれ下部砂貯蔵床、中央燃焼床
および上部脱硫床の底部を規定する。

下部砂貯蔵床はその下方にウインドボツクス２
１６により高圧供給部を有し、ウインドボツクス
を通して流動化空気は分酸板２１０の下側の床に
入る。多数のバツブルキヤツプ２１８が分配板２
１０から延び（その上には図示してない断熱板が
あつてホツトスポツトを避ける）、膨脹ジヨイン
ト２１９でその場に保持されている。キヤツプ２
１８の上のハウジング壁を通つて、粗大灰分癈棄
パイプ２２０が延び出し、これは過剰の床物質を
バツグハウスホツパーに運ぶ。

中央燃焼床は、その下に中央床に流動化燃焼空
気供給用高圧部２２７を有している。多数のバツ
ブルキヤツプ２２４が、分配板２１２および水ジ
ヤケツト２２５を通つて延び、後者は分配板２１
２を冷却して彎曲するのを防止する。断熱材層２
２８が、それぞれのキヤツプ２２４を囲む分配板
２１２の上にあり、かつ石（実際は直径3/8″〜
1″のサイズの混合粗石英）の層２３０が断熱材を
カバーしている。同様な断熱材の層２２９を、水
ジヤケツト２２５の底部に固定してある。断熱材
は、ジヤケツト２２５中の水への熱損失をカツト
する。バツブルキヤツプ２２４の上に石炭供給パ
イプ２３２があつて、バツブルキヤツプ２２４の
直ぐ上で燃焼床底部に石炭を沈着させる。石炭の
床下部供給で原料中に微細石炭を用いることがで
き、床上部供給では微細石炭は燃焼することなく
床から追い出される。床上部供給は、砂が水蒸気
チユーブ２３４の頂部までカバーしている充満状
態でない限り床の操業を困難にする。低い砂のレ
ベルで、床上部供給により石炭は水蒸気チユーブ
上に落下し、直ぐに未燃焼石炭の集塊が蓄積す
る。中部床での低い砂レベルでの操業不能は、後
述する好ましいターンダウンおよび始動法を用い
て避けられる。

上部脱硫床は、その下側に開口二次空気パイプ
２３６を有し、パイプには下向きに30゜の角度で
傾斜して二次空気を上部床下側に拡散する２列の
穴２３８およびパイプ底部にパイプに入つてくる
粒子を追い出すための第３列の穴２４０を有して
いる。パイプ２３６の上に水ジヤケツト２４２が
あつて、分配板２１４を冷却して彎曲するのを防
止する。バツフル２４４（１個だけ示してある）
は、損傷の原因となる局部的ホツトポストを避け
るのに充分な高速に循環冷却水を保つのに役立つ
ている。多数のバツブルキヤツプ２４６が、ジヤ
ケツト２４２および分配板２１４を通つて延びて
いる。断熱材の層２４８が各キヤツプ２４６を取
り囲む分配板２１４の上にあり、石の層２５０
（石２３０と同じ材料）が、断熱材２４８および
キヤツプ２４６をカバーしている。同様の断熱材
の層２４９を、水ジヤケツト２４２の底部に固定
する。断熱材は、中央床の断熱材の分配板および
水ジヤケツトに対するのと同じ目的である。（石
２５０の目的は、バツブルキヤツプ２４６から出
てくるガスを分配板上で横方向に拡散させて、ガ
スを石灰石粒子が粉砕されるのを防ぐのに充分な
低速で上部床に逃がすことである。上部床の上に
３列のチユーブ２５２があつて、粒子を偏向させ
て床に戻している。中間列の各チユーブは、下列
の管に対応して直ぐ上に位置させているが、上列
の各チユーブは下側の２列の垂直ピツチ線の隣接
対の中間に位置させてある。この配置で、チユー
ブを介して任意の角度での通り抜け開口ラインの
可能性を避けて、床から放出されるどんな粒子で
も床から離れる前にチユーブの一本と接触して、
その速度およびフリーボードに入り込もうとする
のを減少させる（同様にチユーブ列を第２の燃焼
床の上に置くのも有用である）。チユーブ２５２
は、ロツド２５６によりハウジング２０２から支
持されている穴明きシート（１個のみ図示）２５
４により、その両端近くでかつ縦方向に間隔を置
いて支持されている。チユーブ２５２の上に石灰
石供給パイプ２５８が延びて、石灰石を脱硫床に
チユーブ２５２の上部列の直ぐ上のレベルまで沈
積させる。石灰石はパイプ２５８のＴ型出口２５
９からチユーブ２５２の組立物の間隙（図示せ
ず）を通つて落下する。この間隙がないと若干の
石灰石粒子はチユーブ組立物を通過するには大き
過ぎる。石灰石落下管２６０は、石灰石ポツト
（第８図参照）と協働して石灰石のレベルをチユ
ーブ２５２の直ぐ上に維持して廃石灰石を運び去
る。熱脱硫ガスは、パイプ２６２を通りボイラー
に運ばれてその残留熱を与え、次いで上部床から
出てくる灰分または他の粒子を除去するバツグハ
ウスから最後に煙突に行く。

上行管２６４および下行管２６６は、予熱およ
びターンダウンのために床材料を下部床から中央
床にまたはその逆に移動させる。上行管組立物２
６４は、上行パイプ２６８を含み、これはドア２
７０を作動具２７２（これはハウジング２０２の
外部に取付けてあるので点線で示してある）で開
放したとき、床材料を下部床から取り上げチユー
ブ２７４からの加圧空気によりドア２７６を通つ
て中央床に吹き込まれる、ドアは非使用時には重
力により閉鎖されて床材料で上向パイプの閉塞を
防止するが、下部床から強制的に上昇する床材料
に応答して開口する。100％の能力で燃焼機を操
業するための床材料の通常のレベルは、第１図に
示すように最上位の水蒸気チユーブの直ぐ上であ
る。床材料が急激に方向転換するときは、Ｔ型取
付け具２７８および２７９を用いてパイプの摩耗
を減少する。

下行管組立物２６６は、下行パイプ２８０を含
み、ドア２８２が作動具２８４（これも同じく点
線で示してある）で開放されたとき、中央床から
パイプに入つてきた床材料を供給スクリユウで下
部床に供給する。通常の操業には、下行パイプ２
８０は床材料で充満され圧力シールとして作用し
て加圧部２２７からの空気は床材料がパイプを降
下できないようにする。床材料が鋭角的に曲ると
きは、Ｔ型取付け具２８１を設ける。

第１図の構造の詳細に関しては、各ボイラーチ
ユーブ２３４は水流入管に接続した端部に取付け
たノズル２８８（第２図）を有している。ノズル
の目的は、水が各水蒸気チユーブに流れて単に静
水圧が最大である最下部チユーブに流れることが
ないようにする。もしチユーブに水が流れない
と、そのチユーブは過熱される。ノズルでの流れ
に対する主な抵抗は、すべてのチユーブについて
同じノズルでの圧力降下であるから、下部のチユ
ーブは実質上流れの容易さを与えることはない。

第３図は、中央分配板におけるバブルキヤツプ
２２４を示している。バブルキヤツプ２２４は、
ニツプル２９０とキヤツプ２９２を含んでいる。
ニツプル２９０は、分配板の穴および水ジヤケツ
ト２２５のチユーブ（第３図に示さず、上部床の
バブルキヤツプの均一構造を示す第４図を参照）
を通つて取付けられる。キヤツプの直ぐ下で、ニ
ツプル２９０に放射状に間隔をおいた４個の穴２
９４（３個を示してある）がある。キヤツプ２９
２は環状シヨルダー２９６を有し、これはバーナ
ーを切つたとき、穴２９４の上で傘として働き砂
（または上部床では石灰石および砂）が穴に落ち
込みかつ下の床に落下するのを防止する。実際
は、上部床では石２５０が砂および石灰石の落下
を防止するので、この落下はあまり大きな問題で
はない。シヨルダー２９６の直径は、シヨルダー
の下側外縁から１つの穴２９４の内側底表面への
角度α（第３図）が砂（また石灰石）の息角より
小さいように選択する（息角は粒状物の堆積物が
それを載せているベースとなす角度である）。第
１図の装置で用いた砂の息角は37゜である。角度
αは実際には、穴２９４の直径から粒子直径を減
じ次にシヨルダー端部から穴２９４の底部に引い
た線から粒子直径を減じたとき（第３図）シヨル
ダー直径が息角より小さな角度になるように選択
して計算される。角度αはこのようにして計算さ
れ、粒子の単一層が穴の一つに落ち込まないこと
が判明した。

バブルキヤツプ２１８および２４６は、寸法以
外はバブルキヤツプ２２４と同様である。すべて
のバブルキヤツプは、それぞれの分配板から取外
し自在で容易に交換できる。上部床の各バブルキ
ヤツプ２４６は、水ジヤケツト２４２のチユーブ
２９８（第４図）を通して取り付けフエルール３
００によりくさび止めした。半カツプル２５１を
ニツプル２９０の底部に螺合して穴に固定した。
フエルール３００および半カツプル２５１を除
き、バブルキヤツプ２４６はチユーブ２９８およ
びジヤケツト２４２から相対的に弧立させてバブ
ルキヤツプを分配板より熱くして、始動時にバブ
ルキヤツプに集積するタールまたは他の揮発性物
質を燃焼させる。この揮発分燃焼作用はバブルキ
ヤツプの寿命を短縮するので、分配板を交換する
ことなくバブルキヤツプの易交換性は、著るしく
有利である。

第５図は、下部分配板２１０の膨脹性ジヨイン
ト２１９を示す。ジヨイント２１９はＬ型部材３
０２を含み、これは分配板２１０の外側下面にボ
ルト３０４（１個のみ示す）でルーズにボルト止
めしてある。アングル３０６が、ハウジング２０
２に固定されかつ耐火材層２０４および２０６を
通つて分配板２１０とＬ型部材３０２との間隙に
内側に延びている。アングル３０６は、Ｌ型部材
３０２のように図面の平面と垂直方向に分配板２
１０の長さだけ延びている。しかし、間隔のある
ソーカツト３０８（１個のみ示す）をアングル３
０６に行い加熱に応答してアングルの、特にアン
グルの外側端縁での横方向膨脹を許容する。バー
ナーの作動中、分配板２１０が第５図の矢印方向
に膨脹したとき、アングル３０６の外側端縁はボ
ルト３０４と間隔がありこれに応じて分配板２１
０およびＬ型部材３０２の各外側端縁は耐火材２
０６と間隔があるので、この膨脹に対する余裕が
ある。したがつて、ジヨイント２１９は分配板の
彎曲を防止する。ジヨイントを通るガスの漏洩を
最小にするに充分に緊密であるが、アングルに関
して分配板およびＬ型部材が自由横方向移動でき
るに充分なルーズさで、ボルト３０４は分配板２
１０およびＬ型部材３０２を固定する。ジヨイン
ト２１９は、少なくとも３つの側面で分配板２１
０をハウジング２０２に固定する。別のジヨイン
ト２１９またはハウジング壁の溝が、第４の側面
に設けられる。

第６図は、燃焼−脱硫機２００の水循環システ
ムの一部を示している。供給水は返還パイプ３２
８でシステムに入り、循環ポンプ３１２によりパ
イプ３１４を通つて、水蒸気チユーブ２３４用の
入口管（第６図に示したバーナーの反対側にある
ので図示せず）に送られ、水蒸気チユーブ２３４
から出口管３１６、戻りパイプ３１８に送られ
る。水蒸気は出口管３１６で水から分離され、供
給パイプ３２０を通つて出て行く。パイプ３２２
は水の一部を循環ポンプから水ジヤケツト２４２
に運び上部分配板を冷却する。水はパイプ３２４
を通つてジヤケツト２４２から出て出口管３１６
を経てパイプ３１８に戻る。パイプを示してない
が、同様な配置が水ジヤケツト２２５にもある。
燃焼−脱硫機２００の横に設けた別の装置である
水蒸気ドラム３２６は、システムに水を供給して
燃焼機での水蒸気発生で失はれた水を補給しポン
プ３１２用の充分な水が常にあるようにする。水
蒸気ドラム３２６は、供給水パイプ３２８および
ポンプ３１２に水を供給する出口パイプ３３０を
含んでいる。フロートバルブ３３２は、ドラム中
の水が一定レベル以下になつたときは何時でも追
加の水がパイプ３２８を通つて水蒸気ドラムに入
るようにする。パイプ３３４を用いて、緊急停止
時に水蒸気チユーブ２３４を水で満たしてチユー
ブの過熱を防止する。ソレノイドバルブ３３６
は、この停止中自動的に水を供給する。パイプ３
３８は水蒸気ドラムを供給パイプ３２０に抽気し
て、水蒸気ドラム３２６中での水蒸気圧力の蓄積
または水蒸気の減圧を防止する。燃焼−脱硫機２
００の水の回路は、ボイラー（図示せず）の水回
路と平行である。返還水をパイプ３２８に運ぶパ
イプはボイラーの水入口にも連結し、パイプ３２
０に連結したロードへの水蒸気ラインはボイラー
の水蒸気出口にも連結する。

燃焼−脱硫機２００への石炭供給システムにつ
いては、第７図に可変速スクリユー供給機３４
８、石炭乾操機３４０、クラツシヤー３４２、回
転空気遮断機３６８および石炭ポツト３４４が示
されている。石炭ビン３４６からの石炭は、スク
リユー供給機３４８を通過して乾燥機３４０にシ
ユート３４１を通つて入り、そこから断面が一部
半円形の樋３５０に落下し、その中に各端にホイ
ール３５３（１個のみ示す）を有する回転シヤフ
ト３５２が設けられ、２個のホイールの間にはバ
ー３５４が延びている。バー３５４の１個は小さ
な横ピン３５６（長さ１インチ）を有し、バーは
１／４インチの間隙を有して石炭の大きな塊に沿つ
てかきまわすが石炭の小さいものおよび微粉は捕
まえない。樋３５０の基部に熱空気ダクト３５８
を設け、熱空気（500〜700〓）を有孔分配板３５
９を通して樋３５０に導入して小さな粒子を流動
化しかつ大きなものに衝突するジエツトで加熱す
る。この空気は、先ず燃焼床のコイル（図示せ
ず）を通過させて加熱する。カバー３６０が樋３
５０を包囲している。ベント３６１が、熱空気お
よび石炭から放出されるガスを逃がす。大きなサ
イズのもののみ（例えばストーカー石炭、１ 1/4
×1/4インチ）を供給しているときは塊の撹拌に
より、回転組立物は石炭の粗大塊の乾燥を促進
し、水分のポケツト（これはこの方法以外では石
炭片の間に残る）を排除する。乾燥機を粗大およ
び微細石炭の両者を含む石炭（例えば小塊および
粉体、１ 1/2×28メツシユ）の乾燥に用いたとき
は、ピン３５６のかきまぜ運動は粗大塊（これは
微細炭程よく乾燥する必要がない）を除去し、残
留する石炭は流動化状態で乾燥される。15％まで
の石炭水分は乾燥機で取扱はれるが、樋中での石
炭の比較的長い滞留時間（代表的には15秒）は乾
燥用空気が比較的大量の石炭の表面に到達して石
炭への熱移動を促進するので、石炭−ガス爆発点
以下の空気を用いる。スクリユー供給機３４８の
反対側の樋３５０の側部は、出口リツプ３６２で
水平半径の下側15゜の半径の端部であり、乾燥石
炭をパイプ３６４に向けそこから粉砕機３４２
（粒子直径95％は1/2インチ以下、50％は８メツシ
ユ以上に石炭を粉砕するように設計）次いで回転
空気遮断機３６８に送る。ベント３６９は空気遮
断機の上流での圧力蓄積を防止し、大気中に通じ
ている。粉砕石炭の塊は、次いで空気遮断機３６
８から石炭ポツト３４４に落とす。石炭ポツト３
４４は、その中に有孔分配板３７０を設け、その
下に空気入口パイプ３７２がポツトに入り流動化
用空気を分配板３７０を通して指向させている。
石炭出口パイプ３７４が、分配板３７０の上でポ
ツトから延び径違い継手３７５によりポツトに連
結されている。空気噴出チユーブ３７６を径違い
継手３７５に向けて空力学的にパイプ３７４を通
つて石炭を燃焼−脱硫機の石炭供給パイプ２３２
（第１図）に運ぶのを助ける。

石炭ポツトの目的は、石炭供給速度の変動（こ
れは回転空気バルブが各ポケツトを空にしたとき
に起きる）を平静化させることである。このよう
な変動は、石炭供給ラインでの閉塞の見込みを増
大して、システムの信頼性を低下し、かつ比較的
大きな石炭（1/2インチまで）を１ 1/4インチの
直径のパイプ３７４中を閉塞なしに移送させる能
力を低下させる、したがつて、このような塊に調
和するにはより大きなパイプ３７４が必要となつ
てくる。しかし大きな石炭パイプは大量の移送用
空気を必要とし、床の高さが最小のとき床を通る
噴出を増大することにより燃焼機の操業に悪影響
する。この噴出は石炭供給において微粉炭（28メ
ツシユ以下）を伴つて、バーナーの燃焼効率に悪
影響する。石炭出口流速の変動は、次のようにし
て低減できる。石炭ポツトを急激な流動化が起き
るような寸法にする、即ちポツトを通る流動化用
空気の速度を石炭の最小流動化速度の少なくとも
３倍になるように設計する。このことは石炭粒子
を石炭ポツトの床レベルの上の空間に飛ばし、径
違い継手３７５の近辺に飛んだ粒子を石炭パイプ
３７４次に燃焼−脱硫機２００に吹き込む。流動
化なしでは、石炭供給速度は、流入材料の変動で
不可避的に起きる床の高さの僅かの変化で大きく
変化するが、流動化で径違い継手への供給速度
は、変動とは無関係な床からの飛散に左右される
ようである。ジエツト噴出チユーブ３７６は、そ
れなしでは径違い継手３７５で起きる蓄積の可能
性を排除することでスムースな流れを与えるのを
助長する。

石炭ポツトは、石炭流をそれぞれ同じ寸法の床
面積に供給する多数の小さな、等量供給流に分割
するのに用いられる。このような流れ分割は、床
面積が10平方フイート以上の流動化床燃焼機に必
要である。石炭ポツトは、ポツトの周囲に、それ
ぞれ径違い継手３７５、パイプ３７４および噴出
チユーブ３７６の同一の組立物の所要数の出口
（10平方フイート当り１個）を置くことで流れ分
割機能は達成できる。

同等のさらに好ましい設計は、回転空気遮断機
３６８を供給スクリユー３４８と乾燥機３４０の
間に移して、ベント３６１で乾燥機を離れる加熱
空気を石炭が流動化床燃焼機に送る前にパイプ３
７２で石炭ポツトに入る石炭移送用空気として用
いることができる。このことは、乾燥機排気ガス
を大気中放出に伴う熱損失および燃料損失が避け
られかつ大気放出システムで必要とする粒子捕捉
システムの必要性も避けられる。

第８図は、石炭ポツト３４４と類似の石灰石ポ
ツト３７８を示している。ポツト３７８は、ポツ
トハウジング３８２内に下向き中央に延びている
直立パイプ３８０を介して、石灰石下行管２６０
と連結している。ハウジング３８２内には、直立
パイプ３８０の開口の下に有孔分配板３８４が設
けてある。分配板３８４の上にあるオリフイス板
３８６は、ハンドル３８８およびネジ付シヤフト
３９０により垂直に調節自在になつていて直立パ
イプ３８０からハウジング３８２中への開口寸法
を調節する。直立パイプ３８０の開口３８１の上
レベルにある出口継手３９２は、ハウジング３８
２を石灰石排出パイプ３９４に連結している。空
気噴出チユーブ３９６は、空気を出口継手に噴出
させて廃石灰石のパイプ３９４を通つてバツグハ
ウスホツパー（図示せず）への空力移送を助け
る。分配板３８４の下にある空気入口パイプ３９
８は、分配板を通つて流動化用空気を送る。ハウ
ジング３８２は、支持体４００の上に載せてあ
る。石灰石ポツトは、石炭ポツトと類似の機能を
有して閉塞抵抗性で小さなパイプ中を固体を移送
する。これはまた吸収剤を、床温度（例えば1550
〓）から廃吸収剤をバツグハウスに安全に移送す
るのに充分な低温（400〓以下）に冷却する。さ
らに直立パイプ３８０を圧力シールとして用い
て、石灰石ポツトの圧力を廃吸収剤をバツグハウ
スホツパーに移送するに充分な圧力（代表的には
1psiに）に高めるので、高温の直立パイプでの機
械的シールを必要としない（Walker外、
Combustion，Feb 1979，P.31によれば、床減速
冷却器と称するこのような機能を果す装置は現在
はない）。

50万BTU／hr／ft²のエネルギー入力を与える
ようにした具体例の寸法および他の仕様は、次の
通りである。水蒸気圧力は、15psigまたはそれ以
下。中央分配板２１０の水平面積は、エネルギー
入力1000万BTU／hrに対し20ft²（３フイート２
インチ×６フイート４インチ）である。充満した
とき下部床は、深さ７インチ（沈静時）で平均粒
子寸法20メツシユ（850μ）の砂を用いる。中央
床は深さ６インチから11.5インチまで変化し、下
部床と同じ寸法の砂を用いる。上部床は深さ６イ
ンチで、90％は６メツシユ、50％は10メツシユ以
上の砂および−5/8＋5/16インチの石灰石チツプ
を用いる。石灰石はイリノイ州、モンマウスの
ザ・モンマウス・ストン・カンパニーのタイプ
1360を用いる。石炭は、ペンシルバニア州、シツ
ピングポートのペツグスランコールカンパニーの
寸法１ 1/4インチ×1/4インチ、イオウ含有量３
１／４％、熱量13750BTU／ポンドのペツグスラン
ストーカー瀝青炭である。バブルキヤツプ２２４
の頂部と水蒸気チユーブ２３４底部との距離は、
６インチである。これにより、石炭供給パイプで
の噴出なしに燃焼機は操業される。中央床の床材
料の深さがバブルキヤツプ２２４の頂部から測定
して３インチ以下のとき、噴出が起きる。中央床
の深さを最底の３インチよりは６インチにする手
段は、操業中の床材料の不注意による損失に基ず
く噴出に対し安全性を与える。

中央床のフリーボードは30インチで、上部床の
フリーボードは18インチである。このフリーボー
ド寸法は、砂および吸収剤の損失を防止するよう
に選択した。燃焼−脱硫機２００の全体の高さ
は、100インチである。バブルキヤツプ２１８，
２２４および２４６は、すべて中心間隔３インチ
で16個／ft²を用いた。バブルキヤツプは、床全
体の均一な流動化のために第３図に示すよりは壁
に接近して設ける。上部床のバブルキヤツプ用の
ニツプルは１インチ（IPS）でキヤツプは１イン
チ（NPT）で、２個の下側の床ではそれぞれ1/2
インチである。シヨルダー２９６は、直径1.9イ
ンチである。上部床のニツプル２９３とチユーブ
２９８の間隙２９１は、約0.1インチである。中
央分配板の穴２９４は直径0.192インチで、上部
分配板の穴は直径0.400インチである。石英２５
０はキヤツプ２４６の頂部の上２インチの深さに
堆積している。石炭供給パイプ２３２は１本のみ
示してあるが、実際は２本でそれぞれ10ft²の床
面積上に中心的に設けた。供給パイプ２３２は１
1/4インチIPS、水蒸気チユーブ２３４は１ 1/2
インチOD、第二次空気パイプ２３６（１本のみ
図示）は４インチODである。穴２３８は両側に
沿つて中心間隔７インチで1/2インチで、穴２４
０は中心間隔3.5インチで1/4インチである。水蒸
気チユーブは、水平方向に6.5インチのピツチお
よび水平から30゜の方向で2.8インチピツチの間隔
を有している。石灰石供給パイプ２５８は１ 1/2
インチODである。チユーブ２５２は3/4インチ
ODである。チユーブ２５２の中心線は１ 3/8イ
ンチ間隔で、その列の中心線も１ 3/8インチ間隔
である。上行パイプ２６８、下行パイプ２８０お
よび石灰石下行管２６０は、２インチIPSであ
る。ターンダウン比は30：１である。予熱機２２
３はプロパン燃焼ダクトヒーターで燃焼−脱硫機
の加熱能力の15％を有している。耐火材２０４は
密度50ポンド／ft³および厚さ2.5インチ、耐火材
２０６は密度140ポンド／ft³および厚さ1.5インチ
を有している。石炭ポツトについては、空気入口
パイプ３７２は1.5インチIPS、空気噴出チユーブ
３７６は3/8インチチユーブ、出口継手３７５は
2.5インチ×１ 1/4インチ偏心異径管である。石
灰石ポツトについては、空気入口パイプ３９８は
1.5インチIPS、空気噴出チユーブ３９６は3/8イ
ンチチユーブ、出口継手３９２は2.5インチ×1.5
インチ偏心異径管、出口パイプ３９４は1.5イン
チIPSである。

材料については、上行パイプ２６８、下行パイ
プ２８０、石灰石下行管２６０およびチユーブ２
５２は３１６ステンレス鋼製である。二次空気パ
イプ２３６、石炭供給パイプ２３２およびバブル
キヤツプのニツプルは３０４ステンレス鋼製であ
る。ハウジング２０２、ボイラーチユーブ２３
４、水ジヤケツト２２５および２４２，３個の分
配板全部および石灰石ポツトは炭素鋼製である。
バブルキヤツプのキヤツプは３０４ステンレス鋼
製である。空気噴出チユーブ３７６および３９８
は銅製である。砂を供給して、中央床を約11.5イ
ンチの深さに満たした。平均粒子直径20メツシユ
（850μ）に粉砕したタイプ1360石灰石を、供給パ
イプ２５８を通して供給して上部床を約６インチ
の深さに満たした。

冷たい燃焼機の始動には、次のような予熱が必
要である。流動化用空気をウインドボツクス２１
６を通してブロワー（図示せず）から供給し、中
央床（予じめ床材料で充満しているものとする）
を下行管組立物２６６を経て床レベルが下行管の
入口の下になるまで排出して、ボイラーチユーブ
２３４が床材料でカバーされないようにした（残
留材料は深さ約６インチ）。バブルキヤツプ２１
８を通過するウインドボツクスからの空気は、下
行管により沈積した床材を散布するように働き、
上行管または下行管が作動中のとき、貯蔵床を通
つて下部床材料の均一な散布を保持する。中央床
の床レベルが６インチに降下したとき、流動化用
空気を停止する。水循環ポンプは始動する。分配
板２１２の下で間隔をおいて中央床を均一に加熱
する予熱機２２３を始動する。予熱バーナー中で
発生した焔は、バーナーから出る前に二次空気で
約1700〓に冷却して、バブルキヤツプ２２４が過
熱されるのを防止する。予熱バーナー２２３から
出る熱ガスは、中央床の床材料を約１時間で約
1000〓に加熱し、次いで石炭を流動化して１分間
加えて予熱をさらに助け、床が約1350〓に達する
まで15分またはそれ以上予熱を再開する。ボイラ
ーチユーブは中央床の材料と接触していないの
で、チユーブは床材料から熱を奪うことはなく、
流動化されていないとき（固定床）床材料を加熱
するので、床材料から熱損失する表面積は低減し
て床材料は小さな予熱機で加熱できる。

中央床が1350〓に達したとき、プロパン燃焼予
熱機を休止する。ブロワーからの流動化燃焼空気
を、ウインドボツクス２２２およびバブルキヤツ
プ２２４を通して供給して中央床を流動化する。
流動化燃焼空気はバルブ（図示せず）によりコン
トロールして、床面積1ft²当り110scfmの空気流
を与える（これは1550〓の上部床で約7.5フイー
ト／秒の表面速度になる）。石炭供給スクリユー
３４８および入口パイプ３７２で石炭ポツトと石
灰石回転供給機出口とに空気を送る空気コンプレ
ツサー（図示せず）を始動してから、石炭をビン
３１６からスクリユー供給機３４８、乾燥機３４
０、粉砕機３４２、回転空気遮断機３６８、石炭
ポツト３４４を通つてパイプ３７４を介して中央
床に供給する。石炭は、熱床材料と混合して燃焼
する。流動化は石炭を石炭供給パイプから分布さ
せて床と全体的な混合を生じさせる。燃焼石炭か
ら放散される熱は、中央床が所望温度1800〓に達
するまで床を加熱する。（低灰分溶融点の石炭を
用いるときはクリンカー化を避けるために低温に
する必要があり、高灰分溶融点を有する難燃、非
反応性燃料では高温の温度設定をする。）一部は
床材料がはねかかる水蒸気チユーブ２３４の冷却
効果により、一部はスクリユー供給機のスピード
を調節して中央床の燃料／空気比を変えることで
中央床温度をコントロールするように働く中央床
の熱電対の効果により、中央床がより高温になら
ないようにする。代表的には、この条件下で燃焼
機は、100％過剰空気で操業される。

石炭供給と同時に、石灰石の上部床への供給を
所定のCa／Ｓ比で開始する。−5/8＋5/16インチ
の石灰石チツプを、石灰石ビン（図示せず）から
回転供給機を通して流し、パイプ２５８を通して
上部床に空力移送する。石灰石の供給速度は、所
定のCa／Ｓ比を与えるために石炭スクリユー供
給機３４８にスピードを連動させた石灰石回転供
給機のスピードで決定できる。

中央床から出てくるガスは、バブルキヤツプ２
４６および上部床を通過して、パイプ２６２で燃
焼−脱硫機２００を離れる。上部床の温度が、脱
硫効率が最高の温度である上部床設定ポイント
1550〓に達したとき、上部床の熱電対は燃焼空気
ブロワーの調節バルブ（図示せず）を開放させ
て、二次空気を二次空気パイプ２３６を通して中
央床のフリーボード２３７に流す。二次空気流速
は、連続的に調節して上部床温度を1550〓に維持
する。

灰分、吸収剤および炭素の小粒子を含む中央床
に保持されるのに小さすぎる固体は、バブルキヤ
ツプ２４６を通つて吹き飛ばされ上部床に捕捉さ
れ、そこで上部床から吹き飛ばされダクト２６２
から出てゆく前に、短時間炭素の小粒子の燃焼は
継続される。

上部床で吹き飛ばすのに大きすぎる粒子は、上
部床レベルを上昇させて石灰石オーバーフローパ
イプで除去されるべき過剰材料を生じる。

もし、床が所望の床温度に達した後に、システ
ムの水蒸気圧力が所望値以下であれば、燃焼機は
次のようにして熱出力を自動的に増大するように
する。上行管２６４を作動させて、下部床からの
床材料を中央床に吹き込む。これは床材料と水蒸
気チユーブ２３４との接触を徐々に増大して床か
ら熱損失を増加し、中央床の温度を一時的に低下
させる。供給温度を予じめ設定したポイントに維
持するために、中央床温度センサーは石炭供給ス
クリユーの石炭供給速度を上昇させる。この処理
を継続して、水蒸気チユーブが完全にカバーされ
るまで床レベルを石炭供給速度に沿つて上昇させ
る。この点で、約2/3の燃焼熱が水蒸気チユーブ
で除去され残りの熱はボイラーで除去され、中央
床での過剰空気は５〜30％である。上行管は中央
床の急冷を避けるのに充分な緩漫さで供給材料を
吹き込まねばならず、即ち流入材料の冷却効果を
解消するのに充分な早さに石炭供給速度を増大さ
せる。

燃焼−脱硫機２００はこの状態でその最大能力
での操業を、下行管２６６が作動して中央床の材
料を徐々に貯蔵床に移送させて水蒸気チユーブ２
３４への熱伝達を減少させ終局的には中央床熱電
対に感応して石炭供給速度を減少する設定ポイン
トP₂に水蒸気圧力が達するまで継続する。水蒸
気チユーブへの熱伝達の低下は、水蒸気圧力の降
下、遂には設定ポイントP₂以下になる。このと
き、下行管２６６は停止する。大部分の状態で
は、燃焼機は平衡状態で、石炭供給速度、床の深
さおよび水蒸気出力は、すべて一定に保たれてい
る。

ある状態の下、例えば大量の貯蔵水蒸気がシス
テムにあり水蒸気圧力が燃焼速度の変動に応答し
て極めてゆつくり変化するときは、下行管は長時
間作動していて大量の床材料が貯蔵床に移送され
て、最後にはP₂より低い低設定ポイントP₁以下
に水蒸気圧力は低下する。この状態で上行管２６
４は、最終的に中央床レベルが水蒸気出力が水蒸
気要求量と合致し、水蒸気圧力がP₁とP₂との間
になるまで作動する。この状態では、水蒸気の需
要が一定である限り中央床レベルをさらに調節す
る必要はない。しかし、もし水蒸気圧力が何れか
の設定ポイントを通るように水蒸気需要が変動す
ると、システムが再び平衡に達するまで上行管ま
たは下行管を作動させる。この方法で、燃焼−脱
硫機は、連続的に全能力から約50％の能力まで調
節できる。この操業を、“調節モード”と称する。

もし水蒸気需要が50％レベル以下に低下する
と、中央床での材料の深さのそれ以上の減少は、
水蒸気出力をさらに低減するのは不可能で、事実
上下行管２６６の入口が中央床材料の深さ６イン
チ以下の除去を防止しない限り達成できない。こ
の場合、水蒸気圧力は上昇し続けて遂に設定ポイ
ントP₄（P₂より高い）を越えて、燃焼−脱硫機の
休転をもたらす。休転は、石炭供給機３４８、乾
燥機３４０、粉砕機３４２、回転空気遮断機３６
８および石灰石供給機を閉じることで行はれる。
石炭パイプ３７４および石灰石パイプ２５８中の
固体をなくするのに充分な時間の15秒後、移送用
空気コンプレツサーおよび燃焼空気ブロワーを閉
じる。燃焼−脱硫機２００は、水蒸気圧力が設定
ポイントP₃（P₂とP₄との中間）以下に低下するま
で休止し、この点で休転したときと逆の順序で始
動させる。水蒸気能力が定格能力の50％以下であ
る限り、燃焼−脱硫機２００は水蒸気圧力がP₃
とP₄との間を変動するとき開閉サイクルを継続
する。この操業モードを“サイクリングモード”
と称する。サイクリングモードにおいて、燃焼−
脱硫機は石炭が容易に着火する温度以下に冷却す
る前、１時間までの時間休止する。全能力の2/3
の石炭供給速度での設定ポイントに床を加熱し直
すのに、約３分間の操業が必要である。このこと
は、全体として30：１のターンダウンが達成され
ることを意味している。もし水蒸気需要が平均し
て１時間またはそれ以上について全能力の1/30以
下であれば、中央床の温度センサーは床が再着火
点以下であることを感知し、予熱機を用いて最低
着火温度に床が戻るまで装置への石炭供給を行は
ない。もし必要ならば、より大規模の断熱材を中
央の周囲全体に用いて、30：１以上のターンダウ
ンを達成できる。

調節モードにおける別の操業モードは、燃焼空
気流を石炭供給速度に連動させることである。こ
れは過剰空気したがつて煙突熱損失を最小にして
システムの熱的効率を向上できるが、空気流を全
体を通じて一定にする上述の方法よりはさらに複
雑なコントロールが必要である。

低NOモードと称する他の操業モードは、亜化
学量論的に（代表的には0.85の平衝比で）操業す
る燃焼床を有するように配置するが、上部床は僅
かに過剰空気レベル（例えば３％）で操業し、か
つ空力混合機（図示せず）を通して脱硫床の上に
三次空気を加えて燃焼−脱硫機出口で空気20〜30
％を含む雰囲気にすることである。上部床の上の
フリーボードを大きくして一酸化炭素を含む未燃
焼炭化水素を適当に燃焼させる必要がある。この
方法の目的は、燃焼機より放出されるNOを最小
にしながら、SO₂，COおよび他の炭化水素に関
する大気汚染特性および燃焼効率を良好にするこ
とである。亜化学量論的条件下での燃焼床の操業
は、石炭粒子の燃焼速度を低下し、燃焼床および
脱硫床の炭素含有量を増加する。Beer外、“NO
Reduction by char in Fluidized
Combustion”，Proc of the 5th conf on
Fluidized Bed Combustion、ワシントンD.
C.1977年12月は、床での少量の炭素の存在は、流
動床から放出されるNOレベルを著るしく減少さ
せるに充分であることを示している。Horio外、
“Ａ Model Study of the Development of
Low NO_x Fluidized−Bed Coal Combustor”，
Proc of the 5th Conf on Fluidized Bed
Combustion、ワシントンD.C.1977年12月は２段
流動化床燃焼機は、特にNOと炭素との混合に有
効で、NOを化学的に還元し分子状チツソを生じ
ることを示している。上部床での酸素レベルは、
高酸素雰囲気が好ましい脱硫および低酸素雰囲気
が好ましいNO還元の両者の要求に合致するよう
に最適にしなければならないが、小量の酸素（代
表的には３％過剰空気）の存在はNO還元処理で
許容できる。

サイクリングモードでは低過剰空気でシステム
を操業することは不可能であるから、この方法で
低NOレベルを得ることはサイクリングモードで
は達成できない。

システムでの固体蓄積または減少の速度に応じ
て、周期的にシステムの各種部分を固体量につい
てチエツクし、次のような適当な対策を取らねば
ならない。

大粒子の鉱物質が石炭とともに供給されない限
り、中央床での粗大粒子の蓄積は通常認められな
い。この場合、燃焼機を周期的に能力低下させ、
下行管を作動させて上部床の６インチ以上の全部
の床材料を下部床に吹き込み、下部床での７イン
チ以上の全部の材料をオバーフロー２２０で除去
する。粗大材料は床に戻すか、過剰分全部を廃棄
のためバツグハウスホツパーに投棄する。貯蔵床
を除去サイトとしての使用で、流動化空気をウイ
ンドボツクス２１６で下部床をオーバーフローパ
イプ２２０のバルブが開く低温になるまで燃焼−
脱硫機に入れて、過剰材料を床温度（約1800〓）
から移送および貯蔵に安全な温度（400〓以下）
に冷却する。

過剰材料の除去完了後、燃焼機は定常操業を再
開する。

上部床で床の高さが４インチの許容できる最低
レベル以下に低下したときは何時でも、90％６メ
ツシユ以下、50％10メツシユ以上の粗大砂の追加
で最適深さの６インチに満たす。またもし上部床
の高さが９インチの許容できる最高の深さを越え
ると、移送用空気をパイプ３９８で石灰石ポツト
３７８に入れて分配板３８４の上の粒子を流動化
して石灰石ポツトに入つている材料を石灰石ポツ
トからバツグハウスに吹き飛ばす。オリフイス３
８６を調節して床材料が石灰石ポツトに入る速度
を制限して、熱すぎる材料の石灰石ポツトからの
流れを防止しかつ下行管２６０および直立パイプ
３８０に存在する材料の圧力シーリング効果を破
壊する石灰石ポツトでの過剰圧力の蓄積を防止す
る。上部床の深さが所望の高さまで減少したと
き、石灰石ポツトへの流動化空気を閉じ、直立パ
イプ３８０および下行管２６０を充満状態のまま
または再充満し、その後はサイクルを反覆する必
要があるまで上部床から材料は除去しない。

周期的な注意の必要な他の領域はバツグハウス
の袋で、これは標準的な袋清浄法の任意の１つで
蓄積粉塵を清浄にしなければならない。バツグハ
ウス清浄中は燃焼機を一時的に休止するのが好ま
しいが、満床状態でさえも、中央床が石炭着火点
以下に冷却される前にバツグハウスの清浄を行う
ことはできる。残留物が集められるときは、バツ
グハウスホツパーも周期的に空にすべきであり、
ボイラー内のセツトリングチヤンバーも清浄され
る。

長時間即ち１時間以上の燃焼機の休止は、その
設定ポイント温度で操業している中央床で開始す
べきで、これにより石炭供給スクリユーを単に止
めて床中の石炭を燃やしてしまう。石炭を燃焼さ
せてないと、次の再開時にクリンカー化が起き
る。燃焼空気および循環水ポンプ３１２は、冷却
剤流を止めたとき水蒸気チユーブの彎曲、歪を避
けるのに充分に燃焼機が冷却するまで閉じずにお
く。

Ca／Ｓ比は石灰石供給速度の適当な調節で充
分に大きくして、燃焼により発生したSO₂全部を
吸収するに充分なミクロチツプを少なくとも作ら
ねばならない（単位時間当りの量で測定する）、
もしそうでないと床は能力低下する。磨耗が粒子
表面を削取るよりも早い速度で粒子の硫酸塩硬化
が起きるとき、能力低下は起きる。硫酸塩硬化は
磨耗速度を低下させ、一層の硫酸塩硬化を生じて
結局は磨耗が停止したときにのみサイクルは終
る。一旦床が能力低下すると、吸収効率はCa／
Ｓ比を大きくしない限り著るしく低下する。

能力低下の回複は、床出口のミクロチツプの雲
密度の低下および同時に下部床深さの増大速度の
向上で達成できる。どちらかの効果を用いて、吸
収剤供給速度を上昇させて能力低下を防止でき
る。別法としては、単にCa／Ｓ比を最低要求よ
り安全な余地を与えるに充分な高さに設定して、
磨耗速度に対する何らの手段なしに能力低下を避
けられる。

理想的には、極めて軟質の吸収剤を用いて、吸
収剤が床に止るには小さ過ぎるようになるまで磨
耗を続ける代りに、粒子が硫酸塩硬化しないよう
にする。供給吸収剤の粒子寸法が大きいと磨耗を
促進し、使用できなかつた吸収剤の使用も可能に
なる。吸収剤寸法の上限は、吸収剤が存在しない
間隙が床に生じるように吸収剤の粒子が大き過ぎ
て数が少ないときに起きる。この場合SO₂ガスは
この間隙を通つて逃げて吸収効率を低下させる。

硬質の吸収剤粒子は完全に磨耗せず、最終的に
硫酸塩硬化し、特に小さくなるにつれて起きる。
硬化した粒子は床に残り、オバーフロー２６０で
床を離れる前に通常量のSO₂（化学量論的量の1/
３）を吸収する。これら粒子で除去されたSO₂は、
能力低下を避けるのに要するミクロチツプ生産量
を減少させるが、もし極めて軟質の石灰石を用い
て粒子の硫酸塩硬化が起きないときよりは、全石
灰石必要量は大きい。

硬質吸収剤を用いた場合には、吸収剤自身が吸
収剤およびバラストの両者として働く。

最も好ましい具体例の修正、変更については、
耐火材層２０４および２０６を、中間密度の単一
の耐火材または大型装置では水冷壁に代えること
ができる。二次空気パイプ２３６は、バツグハウ
スの前のサイクロンから集めた未燃焼炭素のよう
な固体を再注入するよう設計することもできる。
石２５０は、他の材料例えばステンレス鋼球また
は他の構造例えば床に入るガスの速度を粒子の粉
砕を防ぐに充分な低速に減少させるバブルキヤツ
プ上に設けた反転チヤンネルで代えることもでき
る。上部床上のバツフルチユーブ２５２は、特に
幾つかの追加フリーボードを用いると除去するこ
とができる。このことは、中部床上のバツフルチ
ユーブについても同じである。見通しのできる開
口を防止する他の形状のバツフルも好ましい態様
の代りに用いることができる。

下行管２６６は、中央床分配板組立物を通り貯
蔵床の最大床レベルの直ぐ上のトリクルバルプに
終つている垂直直立パイプで代えることができ
る。下行管を作動させるには、中央床材料が重力
で所望の速度で貯蔵床に流れるのに充分な高さで
あるが、直立パイプに床材料がなくなりその圧力
シール特性を失う速度以下の所定量にトリクルバ
ルブを開口する。下行管が作動していないとき
は、トリクルバルブは閉鎖位置に戻しておく。こ
の別の下行管機構の使用で、好ましい下行管組立
物に示したスクリユー供給機の必要性はなくなる
が、正しく作動するようにトリクルバルブ開口の
より注意深い調節が必要であり、これは中央床の
大きな粒子の存在のためにある程度の機能不良の
対象である。

好ましい具体例のバブルキヤツプの設計は考え
られる多数の中の一つで同一の機能を果す多くの
バブルキヤツプが従来技術に示され、普通に入手
可能なものから容易に好ましい設計のものが組立
てられる。

下部分配板２１０は、上部分配板と同様に水冷
構造または彎曲を防止する他の機構例えば分配板
の端部でベロースを用いるもので彎曲を防止でき
る。分配板は第１図に示すようにケーシング内側
のアングルに取付ける代りに、ケーシングを越え
て延び出しかつケーシングの外側に取付けたフラ
ンジにより漏洩に対しシールするように設計する
こともできる。

燃焼−脱硫機２００を用いて高圧水蒸気を発生
させるときは、分配板冷却に別の方法を用いるこ
ともできる。例えば、別の冷却ループを用いて水
を別のポンプで分配板を通して水−水熱交換機に
循環させてから分配板に戻してもよい。水−水熱
交換機の他端は、ボイラー供給水で冷却する。こ
の方法は分配板の過熱を防止して、その熱膨脹お
よび彎曲傾向を最小にし、かつ分配板の圧力レベ
ル、これに応じて構造的要求を最小にして重量お
よびコストを低下できる。水蒸気ドラム３２６は
任意であり、その代りに入口パイプ３２８および
フロートバルブ組立物３３２を直接に出口管３１
６のケーシングに取付けられる。もし小量の過熱
しか要しなければ、過度チユーブを上部床のフリ
ーボードに、また大量の過熱が必要なときは第１
図と同様なモジユールを別に設ける。後者の場
合、過熱チユーブはチユーブ２３４と同じ位置に
分配板に関して設ける。

他のタイプの石炭供給機、例えば検量ベルト供
給機が用いられる。もし中間水分の石炭を用いれ
は、粉砕機中で石炭を乾燥する乾燥空気の通る空
気送入粉砕機と協同して、石炭乾燥機を用いなく
てもよい。石炭乾燥機３４０の撹拌機は、図示以
外のものでよく例えば１個または１対の螺旋を横
ピン３５６の代りに用いられる。特に1/4インチ
以下のものを含まぬ石炭では横ピン３５６は任意
である。乾燥機に入る空気の温度は、熱平衡的に
調節して水分に関係なく約200〓の最適石炭出口
温度にする。これは石炭過熱のおそれがなく、休
転中の石炭乾燥機での発火を避けられる。乾燥機
の空気入口温度を700〓以上に上昇させて、水分
15％以上の石炭を乾燥できる。乾燥機への熱は、
好ましい具体例に示したように中央床のパイプか
らよりも、別のダクトバーナーから導くこともで
きる。

石灰石ポツトで回転バルブを直立パイプ３８０
中に置き、移送用空気が目的とするバツグハウス
ホツパーへの代りに上部床へ逃げるのを防止でき
る。回転バルブは、オーバーフローパイプ２６０
および直立パイプ中での材料の圧力シール効果に
代つて、システムを取扱いにくくなくし、石灰石
ポツトでより高圧を用いられこれに応じて石灰石
ポツトとバツクハウスホツパーとの距離を大きく
できる。

空気噴出パイプ３９６および３７６は任意であ
る。石炭ポツト３４４も任意で、石炭を中に落下
させてから石炭を燃焼−脱硫機に吹き込む単純な
移送パンで置き換えることもできる。１個以上の
石炭供給パイプを用いるシステムでは、移送片を
断面円形に作りかつ中央に設けた回転散布機で供
給される多数の石炭出口パイプをその周辺に有し
ている。

好ましい具体例の燃焼−脱硫機２００は、1000
万BTU／hrの能力を有している。実際上、この
デザインは100万BTU／hrの商業的サイズから
100億BTU／hrまでの発電所用サイズまで広範囲
のサイズに適している。水蒸気チユーブ２３４の
水蒸気条件は、用途に左右される。熱効率の利用
のために最高の水蒸気温度および圧力が望まれる
発電所では、超臨界圧で1200〓もの高い水蒸気温
度が得られる。これは通常のオイルおよび石炭ボ
イラーおよび流動化床燃焼機の温度を約200〓越
えており、このようなシステムでの燃料消費を５
〜10％だけ節減する外にボイラー寿命を延長しか
つ保全性を改良する。John Stringer，
“Materials for Fluidized Bed Combustors”
3rd Annual Conference on Materials for
Coal Conversion and Utilization，NBSメリラ
ンド州ゲチスバーグ、1978年10月号P.154に示さ
れるように、従来の実用ボイラーの最高水蒸気温
度を制限していた火床側腐蝕の機構は、流動化床
燃焼機には存在しない、その理由は主として通常
の高温燃焼機で放出されるアルカリは低温流動化
床システムでは存在しないからである。しかし、
流動化床燃焼機でも、水蒸気チユーブをコートす
る硫酸カルシウムの存在のために火床側腐蝕を経
験している。この形態の腐蝕は、燃焼−脱硫機の
水蒸気チユーブに隣接して砂の使用（吸収剤より
も）で排除でき、腐蝕生成硫酸塩被覆を排除し
て、火床側腐蝕以外の要因で決定される温度でボ
イラーを操業することができる。大型のシステム
では、燃焼機はモジユールで建設して、非常に大
きなスパンに基づく水蒸気チユーブおよび分配板
のオーバーストレスを避けることができる。シス
テムの能力を増大するには、床の断面積を1ft²／
50万BTU／hrまで増加しなければならない。燃
焼機の高さは、高圧供給部２２７，２３７および
上部床上のフリーボードにおける横方向速度を床
材料の同伴を避けるのに充分な低速に保つように
増大される。パイプ直径は、燃焼機の能力と比例
して増大させる。但し石炭供給パイプは、常に直
径約１ 1/4インチで床面積10ft²当りパイプ１本
である。もし水蒸気パイプが石炭入口平面で充分
に広い間隔で配置されて石炭粒子がパイプと衝突
することなく床に直接注入されるならば、大きな
石炭粒子および大きな石炭供給パイプまたはスプ
レツダーで床上部供給が用いられる。バブルキヤ
ツプ寸法およびボイラーチユーブは、直径を大き
くしないが、第１図の装置のスパンより大きなス
パンを用いるときは、水蒸気チユーブ直径は大き
くして強度をある程度増強する。

任意の等級、イオウ含有量、水分、ケーキ化特
性または灰分量の、任意のタイプの石炭が用いら
れる。大量の不活性物質を含む廃燃料例えば屑石
炭または貝岩も、屑コークスのような非反応性燃
料のように燃焼させることもできる。石炭の場
合、全部または若干の水蒸気チユーブを中央床の
はねかえり部の外に移動させることもでき、これ
は床の深さが最低値のときチユーブが床材料がは
ねかえるのを避けるのに充分なだけ、チユーブ２
３４を離すか上昇させて達成される。木材チツ
プ、その外石油および天然ガスを含む他の燃料も
用いられる。これらの燃料では、燃料を床に短か
い間隔で注入する方法を用いねばならず、このよ
うな方法は従来公知である。これら燃料用の手段
は、操業すべき装置が何時でも燃料の価格または
入手可能性の変動で燃料のタイプの切換えを可能
にする。燃焼−脱硫機２００での石油の燃焼は、
この燃料を普通のボイラーで、特に石油が高イオ
ウ含有レベルのとき燃焼するのが好ましい。NO
のレベルもスクラバーを用いることなく減少で
き、最高の水蒸気温度も火床側腐蝕なしに上昇で
きる。

燃焼−脱硫機２００は、ボイラーの火床内に設
けることも、第１図に示すように分離した装置と
して建設することもできる。この場合、燃焼−脱
硫機２００を固定燃料のみで操業し、何時でもガ
スまたは石油燃料を必要とするとき煙パイプ２６
２をボイラーから除きその場所にガスまたは石油
バーナーを取り付けることにより、燃焼−脱硫シ
ステムの多種燃料性能を与えることができる。こ
れは中央床にガスまたは石油を加える場合に比較
して水蒸気容量および熱効率を低下するが、全シ
ステムの信頼性を高める。

ドロマイトを含む広範なタイプの石灰石が適し
ており、全体の炭酸カルシウムの約半分が易粉砕
性のものが適当に用いられる。予じめ10ミクロン
またはそれ以下に粉砕した生石灰よりなりシリカ
セメント材料で結合した合成吸収剤も用いられ
る。

床の寸法、水蒸気チユーブの形状、バブルキヤ
ツプの間隔、または燃焼−脱硫機に用いる材料の
限定はないが、最適条件を離れると、性能に有害
となる傾向がある。特に、大きな中央床深さを用
いるとバブリングの激しさが大きくなり、これに
より燃焼効率を向上する手段例えばフリーボード
の高さを大きくする、フライアツシユの再注入ま
たは別の炭素燃尽室の使用および燃焼用空気の予
熱が必要となる。脱硫床の床深さを大きくしても
大きな影響はなく、実際には脱硫および脱窒は改
善され、上部床の上にははねかえり防止バツフル
を用いる限りフリーボードの必要性は大きく増加
しない。

始動は中央床の温度1100〓に達するまでプロパ
ンバーナーを燃焼させ、その点で予熱バーナーを
消して通常の石炭供給を開始して行はれる。予熱
を助ける短時間の石炭添加工程は省略できる。

流動化および混合がすべての条件下で充分で、
熱いスポツトまたは彎曲が避けられる限り、砂お
よび吸収剤の粒度は変え得る。もし適当な注意を
して低速での未流動化および極端な高速での過剰
炭素損失が防止できれば、単位面積当りの熱放散
量を±25％まで変化できる。フライアツシユの再
注入を用いて炭素利用率を改善し脱硫を助長で
き、再注入粒子は一次または二次空気流に注入す
る。

既に上記した以外の石炭寸法も用いられるが、
過剰の微粒子（28メツシユ以下）は、高燃焼効率
を得るのが著るしく困難でかつ上部分配板の閉塞
を生じる。

燃焼−脱硫機２００は、チユーブ２３４内で他
の流体例えばオーブンに用いる空気、または圧縮
空気の加熱に用いられ、圧縮空気は発電に用いる
または電気および熱の発生の共同装置のガスター
ビンの駆動に用いられる。

操業の他のバリエーシヨンは、USP4051791の
“石炭燃焼装置”の炭化物（char）燃焼機とし
て、第１図の燃焼−脱硫機を用いることである。
第９図は燃焼−脱硫機のシステムでの使用を示
し、４００は熱分解機、４０２は炭化物サイクロ
ン、４０４は燃焼−脱硫機、４０６は灰分サイク
ロン、４０８はアフターバーナーである。石炭お
よび石灰石を、ライン４１２を通つて熱分解機４
００に空力供給する。石炭は、熱分解機４００で
熱分解されて微細炭化物（４メツシユ以下）にな
りかつ硫化水素を含む揮発成分を作る。石灰石は
熱分解機で〓焼されて生石灰（CaO）を生じ、揮
発成分中の硫化水素を次の反応で吸収する： H₂S＋CaO→CaS＋H₂O (1) 次いで硫酸カルシウムは、炭化物および揮発成
分とともにライン４１４で炭化物サイクロン４０
２に導かれ、そこでガスを固体分から分離してか
らライン４１６で燃焼−脱硫機４０４（これは貯
蔵床を有し水蒸気チユーブ２３４を除いた第１図
の燃焼−脱硫機でよい）の燃焼段階４１８に送ら
れる。炭化物サイクロン１０２からのガスは、ラ
イン４２０でアフターバーナー４０８に運ばれ
る。次いで炭化物は、1800ないし2000〓、好まし
くは1900〓で操業する燃焼段階４１８で燃焼され
る。硫化カルシウムは、燃焼段階で過剰空気によ
り次の反応で再び生石灰に酸化される： CaS＋3/2O₂→CaO＋SO₂ (2) 生石灰の再生で放出される亜硫酸ガスおよび炭
化物燃焼で放出される亜硫酸ガスは、燃焼−脱硫
機４０４の脱硫段階４２２（1450ないし1600〓の
直ぐ上、好ましくは1550〓で操業、1600〓以上で
はSO₂吸収効率は著るしく低下する）で生石灰で
吸収される： CaO＋SO₂＋1/2O₂→CaSO₄ (3) 反応(3)での生石灰は、石灰石としてライン４２
４で脱硫段階４２２に、石炭中の最初のイオウ量
に比例しかつ所望の脱硫の程度に応じて加えられ
る。燃焼−脱硫機４０４から吹き飛ばすには粗大
すぎる廃吸収剤は、脱硫段階４２２からライン４
２６を通つて廃棄場所または灰分ホツパー（図示
せず）に除去する。廃吸収剤はCaOおよびCaSO₄
の混合物で、殆んどさらに処理することなく廃棄
できる不活性材料である。

残留吸収剤は床４２２から分離し、灰分サイク
ロン４０６または燃焼機の下流に設けアフターバ
ーナー４０８を取付けてある粒子コレクター（図
示せず）でシステムから除去する。

大部分がCaOよりなる燃焼床中の材料は、ライ
ン４２８を通つて熱分解機に循環し、そこで反応
(1)でCaSに変換させる。したがつて、燃焼床と熱
分解機とを何回も循環後非反応性になつた石灰石
量を補給するだけの新鮮な石灰石を、ライン４１
２を通つて熱分解機に供給する。循環流が硫黄キ
ヤリアーとして働き実際に硫黄をシステムから除
去しない範囲では、もし石灰石がその反応性を残
しておればこの補給はゼロである。反対に、脱硫
床４２２に添加した吸収剤は、反応(3)により実際
にシステムから硫黄を除去する。燃焼床で部分的
に消費した吸収剤は廃棄せずに、ライン４３０を
通つて上部脱硫床に向けそこでライン４２６を通
して廃棄する前にSO₂吸収に用いる。

熱燃焼ガスおよび灰分は、ライン４３２を通つ
て脱硫床から灰分サイクロン４３４に送られそこ
で灰分は除去し、ガスはライン４３４を経てアフ
ターバーナー４０８に行つて、炭化物サイクロン
４０２からの揮発成分と混合して極めて高温（例
えば3000〓）で燃焼される。

1900〓近辺の温度での燃焼床の操業に伴う一つ
の問題は、吸収剤が何回も循環した後に反応性が
低下する焼結およびある種の石炭の灰分でのクリ
ンカー化が起きることである。

したがつて、燃焼床は1650〜1800〓の低温範囲
でこれらの問題を避けかつアルカリ放出の低下お
よび火床側腐蝕問題の緩和の利益があるが、燃焼
床での硫化カルシウムの生石灰への転換効率はこ
の低温度では低下するけれども、熱分解機に戻す
ように転換するには充分である。他の問題は、も
し温度が低すぎるとCaSがCaOの代りにCaSO₄に
変換し、CaSO₄はCaSと共晶物を形成してクリン
カーになることである。移送部でH₂Sの形成で生
じる大量のCaSの移送を避けるには、後処理部４
３６をシステムに加える。部分的に消費した吸収
剤をライン４３０で脱硫床に送る代りに、吸収剤
をライン４３８で後処理部４３６に送り、そこで
例えば熱炭酸水で処理してCaS不含石を得る（G.
P.Curra外、“The Conoco Coal Prouess for
Hot Desul furization of Fuel Ges：Ａ
Progress Report”Conoco Coal Development
Co、の“Proceediugs of Fourth Internationel
Confereuce on Fluidized−Bed Combustion”
1975年12月９−11日バージニア州スクリーン、
Mitre Corp P.P.239〜263参照）、後処理される
吸収剤の量は比較的少ないので、後処理は高温度
再生に対し経済的に有利な別法でなければならな
い。

後処理を用いても用いなくても、燃焼−脱硫機
４０４は埋設チユーブで間接冷却するよりは燃焼
機空気（ライン４４０より入る）に加えた過剰空
気（代表的には150％）で燃焼機を冷却する断熱
流動床燃焼機として操業するのが好ましい。ライ
ン４４２で加えた二次空気は、燃焼床４１８から
入る空気を脱硫床を最高に操業する温度に冷却す
る。

吸収剤の再生に関する情報は、USP3870480に
記載されているので参照されたい。

第９図のシステムの燃焼脱硫機４０４の一つの
変更は、床を燃焼空気に過剰空気を加えて断熱流
動床燃焼機として操業する代りに、燃焼機４１８
で冷却空気を運ぶ埋設チユーブを用いることであ
る。この変更で、炭化物燃焼機４０４および灰分
サイクロンの寸法を小さくできる。しかし、この
変更を選ぶには、チユーブが非常に熱くなり腐蝕
される事実を考慮に入れなければならない。

他の変更は、循環パイプ４２８を除去して、石
灰石を一回通過でシステムに供給する。これは材
料取扱いを単純化するが、もし反応器を用いれば
後処理反応器４３６で処理すべき残留物の量を増
大する。

第９図のそれぞれの説明では、耐磨耗性吸収剤
が必要であり、そうでないと燃焼部４１８から吸
収剤が排出されるか、または炭化物サイクロン４
０２をバイパスする程小さくこの場合は吸収剤は
CaSとしてアフターバーナー４０８および附属の
炉を通過して最終的に炉出口で集められる固体残
留物を汚染し、これはさらに処理しなくては土地
埋立てに適していない。耐磨耗性吸収剤の使用
は、適当な材料の入手性に限度がありコストを上
昇させる。普通に行うように、もし同じ吸収剤を
ライン４１２および４２４の両方に用いれば、脱
硫床４２２での吸収剤の耐磨耗性は、床の能力低
下をもたらして吸収剤消費速度を上昇させるが吸
収効率を低下させる、これは水蒸気発生に用いた
ときの燃焼−脱硫機２００について説明した通り
である。もし別の脱硫床（図示せず）をライン４
２０中に挿入すれば、これらの問題は避けられか
つ粉砕性吸収剤を水蒸気発生に用いた燃焼−脱硫
機に用いるのと同じ方法で用いられる。吸収剤は
熱分解機４００の代りに別の脱硫機に加え、これ
からライン４１６で燃焼−脱硫機４０４に廃吸収
剤は流入する。別の脱硫機では、炭化物サイクロ
ンを離れる揮発成分は容器底部で分配板に入り、
容器頂部の出口から出てゆく。吸収剤の流れは反
対方向で、向流反応を与える。脱硫機は、固定床
条件を与えるに充分に大きな寸法にして反応器で
の磨耗、粉砕を最小にする。

他の組合せも当業者には自明である。例えば別
の脱硫機をライン４２０に組入れたシステムで
は、第３の分配板および床を燃焼機４０４に加え
るのが有用である。炭化物は第９図のように下部
床で燃焼され、吸収剤（主としてCa／Ｓ）は中
央床でCaOに変換され、SO₂の除去（反応３）は
一番上の床で達成される。この方法で、燃焼床の
空気チユーブの火床側腐蝕は最少にされる、その
理由は既述の通り火床側腐蝕を促進するチユーブ
の近くの吸収剤が除去されるからである。

この発明は、単一床燃焼機にも有用である。こ
の装置では、流動化速度は、最小流動化速度の５
〜10倍の範囲である（二床式では流動化速度は最
小流動化速度の２〜４倍である）。

この発明は別の脱硫床なしの燃焼機または石炭
以外の燃焼にも有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の最も好ましい具体例の
断面図である。第２図は第１図の具体例で用いた
ノズルおよび水蒸気チユーブの断面図である。第
３図は第１図の具体例の中央分配板組立物に取付
けたバブルキヤツプの一部の断面図である。第４
図は第１図の具体例の上部分配板組立物部および
バブルキヤツプの部分断面側面図である。第５図
は第１図の具体的で下部分配板を取付けるのに用
いた膨脹ジヨイントの断面図である。第６図は第
１図の具体例の水循環システムの図示図である。
第７図は石炭を粉砕、乾燥しかつ第１図の具体例
に移送する装置の部分断面側面図である。第８図
は第１図の具体例から石灰石を除去する石灰石ポ
ツトの断面側面図である。第９図は石炭燃焼、脱
硫システムの系統図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) (i) 流動化燃焼用の空気もしくは酸素供
   給口を有する流動化床燃焼帯域下部支持体；
   および開口を有する流動化床燃焼帯域上部支
   持体；より規定される流動化床燃焼帯域、 (ii) 前記流動化床燃焼帯域下部支持体を下流端
   とし、これと、開口を有する貯蔵帯域下部支
   持体とにより規定される貯蔵帯域であつて前
   記燃焼帯域と連通し、かつ、不活性材料を貯
   蔵するための前記貯蔵帯域、 (iii) 前記流動化床燃焼帯域上部支持体を上流端
   とし、これにより規定される流動化床処理帯
   域であつて前記流動化床燃焼帯域と連通する
   前記流動化床処理帯域、 からなり、かつ鉛直方向上方に(ii)，(i)，(iii)の順
   で延びる一体化ハウジング、 (b) 前記流動化床燃焼帯域中の流動化燃焼によつ
   て発生する熱を除去するために前記燃焼帯域下
   部支持体の上方に間隔を置いて離れて並んだ、
   流体を運ぶための導管を有する熱移動手段、 (c) 前記流動化床燃焼帯域中に有する燃料を含む
   不活性材料が流動していないときには前記熱移
   動手段と接触しない深さであることからなる不
   活性材料からなる流動化床、 (d) 前記流動化床燃焼帯域から前記貯蔵帯域に前
   記不活性材料を移送する移送手段であつて前記
   燃焼帯域における前記移送手段の開口の下部の
   位置が前記熱移動手段の最下段の近傍下方にあ
   る前記移送手段、 (e) 前記貯蔵帯域から前記流動化床燃焼帯域に前
   記不活性材料を移送する移送手段、 (f) 前記流動化床処理帯域中に存在する脱硫床で
   あつて吸収剤を含む前記脱硫床、 (g) 前記貯蔵帯域内、かつ、前記流動化床燃焼帯
   域下部支持体の下方に設けられた予熱バーナで
   あつて前記不活性材料を予熱する前記予熱バー
   ナ、 (h) 前記流動化床燃焼帯域への燃料の導入手段で
   あつて、その開口の位置が前記流動化床燃焼帯
   域上部支持体の下、充分な距離であり、前記流
   動化床燃焼帯域から前記貯蔵帯域への前記不活
   性材料移送手段の前記燃焼帯域における開口位
   置よりも下方にある前記燃料導入手段、 からなる流動化床燃焼および処理装置。 ２ 前記貯蔵帯域に固体出口手段を設けた特許請
   求の範囲第１項記載の流動化床燃焼および処理装
   置。 ３ 燃料導入手段が石炭導入手段である特許請求
   の範囲第１項記載の流動化床燃焼および処理装
   置。