JPH0236877B2 - Ryudoshoshikinetsukokankioyobisonosadohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流動床式熱交換器に関し、特に、流
動床内で粒状燃料を燃焼させることによつて熱を
発生するようにした熱交換器に関する。

流動床の使用は、熱を創生する効率的な手段と
して古くから認められている。通常の流動床装置
においては、例えば硫黄含有分の高歴青炭のよう
な燃料と、その燃料石炭の燃焼によつて放出され
る硫黄を吸着するための吸着材との混合物を包含
した粒状物質を支持する有孔板またはグリツド
（格子）を通して空気が送りこまれる。床をとお
して空気が吹上げられることによつて床は、沸騰
する液体のように挙動し、燃料の燃焼を促進す
る。このような構成の基本的な利点は、熱伝達率
が比較的高いこと、床温度が実質的に均一である
こと、比較的低い温度で燃焼すること、石炭の取
扱いが容易であること、腐食およびボイラの付着
物が少いこと、およびボイラサイズを小さくする
ことができることなどである。

流動床式燃焼過程においては、石炭および吸着
材が適当な供給器、噴射器などによつて連続的に
床内へ導入され、石炭灰および使用ずみ吸着材
は、通常重力式ドレン管を通して床の下方部分か
ら排出される。ドレン管の入口は、上記有孔支持
板に形成された排出開口に整合されており、ドレ
ン管の末端は、スクリユウ式冷却器またはコンベ
アベルトに連通している。しかしながら、使用石
炭の粒子寸法が比較的広範囲に亘るような装置に
おいては、比較的重い石炭灰粒子がドレン管の上
部区域へ移動する傾向があり、不可能ではないに
しても、流動化させにくい稠密区域が生じる。そ
の結果、石炭灰の重い粒子は、ドレン管を通して
排出されず、ドレン管の詰まりを生じ、そのため
に床の作動効率を著しく低下させることになる。

更に、流動床の作動においては、伝熱効率をで
きるだけ高めるために、床内の材料のレベル（高
さ）をきめ細く制御することが望ましい。補給材
料が常時導入される流動床においては、ドレン管
が詰まり易いと、床内の材料のレベルを正確に制
御することは困難である。また、ドレン管を通し
ての排出を常時制御するとともに、比較的軽い吸
着材粒子を流動床内に保持し、比較的重い石炭灰
粒子だけをドレン管を通して排出させるようにす
ることが望ましい。このようにして、吸着材は、
石炭の燃焼によつて生じる硫黄をより多く吸収す
るように、より長い時間流動床内に保持され、従
つて、常時導入される新しい吸着材の量を少くす
ることができる。吸着材の損失は、床の流動作用
および吸着材同志のこすり合いにより吸着材が微
小粒子に破砕されることと、微小吸着材が流動化
用ガス（空気）に帯同されて煙道を通して運び去
られることとによつてもたらされる、床の通常作
動における許容範囲の損失にとどめられる。

従つて、本発明の目的は、全部の石炭を流動化
させ、石炭灰がドレン管を詰まらせるのを防止す
るようにした流動床式熱交換器およびその作動方
法を提供することである。

本発明の他の目的は、石炭灰はドレン管を通し
て排出させるが、吸着材は排出させないようにし
た流動床式熱交換器およびその作動方法を提供す
ることである。

本発明の更に他の目的は、流動床のレベル（高
さ）を正確に制御するようにした流動床式熱交換
器およびその作動方法を提供することである。

略述すれば、本発明の流動床式熱交換器は、粒
状材料の流動床を支持する有孔板と、圧縮空気源
に接続したドレン管を備えている。圧縮空気をド
レン管を通して吹上げてドレン管の上方の流動床
の材料内へ流入させ、それによつて石炭灰の重い
粒子が堆積するのを防止する。また、この空気の
吹上げは、ドレン管への入口の上方の流動床内に
ほぼ円錐状の低密度区域（粒状材料の密度が低い
区域）を創生し、それだけ、ドレン管の上方領域
においては粒状材料を支持する支持力が小さくな
る。従つて、流動床内の比較的重い粒子が該低密
度区域に向つて移動し、ドレン管内へ沈下する。
ドレン管を通して吹上げる圧縮空気の流れは、吸
着材の比較的軽い粒子を浮揚させて上方へ押上げ
る分離空気スクリーンを構成し、一方、比較的重
い石炭灰粒子は、ドレン管内を上昇する圧縮空気
を通つて重力により下方へ流下せしめられるよう
に選定する。かくして、ドレン管への入口周辺の
流動床内の区域からは材料の堆積が排除され、軽
い吸着材粒子は流動床内に保持され、重い石炭灰
粒子はドレン管を通つて常時、自由に排出され
る。石炭灰粒子は、重力により自由に流下するの
で、比較的一定の流量で排出される。従つて、流
動床内へ導入する粒状材料の流量は、流動床のレ
ベル（高さ）を正確に制御するように調節するこ
とができる。

以下に、添付図を参照して、本発明の実施例を
説明する。

第１図を参照すると、例えばボイラ、燃焼器、
プロセス反応器などのような流動床式熱交換器の
主要部を構成する囲い体６が示されている。囲い
体６は、前壁８と、後壁１０と、両側壁１２（図
には１つだけが示されている）とから成つてい
る。各壁は、多数の平行な垂直フイン付管１４
を、周知の態様でそれらのフインを介して溶接す
ることによつて形成されたものである。囲い体６
の上方部分は、便宜上ここには図示されていない
が、周知のように、対流部と、頂壁と、燃焼生成
ガスを排出させるための出口とから成つている。

粒状材料の床１８は、囲い体即ち熱交換器６内
に配設され、熱交換器の下方部分に水平に延設し
た有孔板２０上に支持される。有孔板２０は多数
の孔２１を有している。床１８は、例えば歴青炭
のような燃料と、燃料の燃焼によつて放出される
流黄を吸着するための石灰石のような吸着材との
混合物から成るものとすることができる。

有孔板２０の真下に空気充満室２２が設けられ
ており、弁２６の制御により充満室２２へ外部供
給源（図示せず）から空気を導入するための空気
導入管２４が充満室２２に接続されている。弁２
６は、慣用のものであつてよく、ここでは詳細に
説明する必要はない。始動に当つて床１８に最初
に着火するための床着火バーナ２８は、有孔板２
０のすぐ上のところで前壁８を貫通して設けられ
ている。

３つの床上材料供給器３０，３２，３４が側壁
１２を貫通して設けられている。供給器３０，３
２，３４は、導入ダクトなどから粒状石炭を受取
り、弁または他の流れ制御器によつて制御され、
石炭粒子を床１８の上面の上へ供給する。供給器
３０，３２，３４は、重力排出によつて作動させ
てもよく、あるいはスプレツダ式供給器またはそ
れに類するものであつてもよい。供給器３０，３
２，３４と同じ供給器を前壁８、後壁１０および
他方の側壁１２の全部またはどれかに設けてもよ
く、吸着材を床１８上へ供給するための同様な供
給器および制御器も設けることができる。

１対の水平ヘツダー４０が前壁８および後壁１
０を構成する管１４に接続されており、別の１対
の水平ヘツダー４２が両側壁１２を構成する管１
４に接続されている。ヘツダー４０，４２と同様
なヘツダー（図示せず）が壁８，１０，１２の管
の上端にも接続されている。かくして、加熱すべ
き流体は、壁８，１０，１２を通して順次に、ま
たは同時併行的に通流させ、周知の態様で流動床
から熱を吸収するようにすることができる。

第２図に詳細に示されるように、空気充満室を
貫通して延設されたドレン管４３は、本発明によ
れば、外側管４４と、該外側管内に同心的に配設
されて喉部を画定する内側管４６と、外側管と内
側管の上端の間に固定された斜切カラー４８を備
えたものとする。カラー４８の上縁は、有孔板２
０の下面と同じ高さとし、粒状石炭灰のための漸
次細くなる先細状の入口を形成するようにする。
この入口は、有孔板２０に形成した開口４９に整
合させて配置する。斜切カラー４８は、例えば内
側管４６の外周面に螺着させ、外側管４４に溶接
するなどして任意の適当な手段によつて固定する
ことができる。外側管４４は、有効板２０の下面
から垂下させた環状フランジ５０に螺着または他
の適当な手段によつて連結し、それによつて支持
する。内外管４６，４４は、空気充満室２２の底
壁５２を貫通して下方へ延長させ、底壁５２を貫
通したところで該底壁５２の下面から垂下させた
環状フランジ５６と外側管４４との間に介設した
カラー５４によつて案内されるようにする。内外
管４６，４４の下端には、内側管４６の下端から
半径方向外方へ張出す平坦な環状板５８を溶接ま
たは他の適当な手段によつて固定する。環状板５
８には、外側管４４より半径方向外方に対応する
部位でナツト・ボルト６３のような締着具を通す
ための複数のボルト孔６２を穿設してある。ナツ
ト・ボルト６３により圧縮空気導入管組立体６４
をフランジ５８に連結する。

圧縮空気導入管組立体６４は、圧縮空気源（図
示せず）に接続される側方入口６８を有する圧縮
空気導入管６６を備えており、導入管６６への圧
縮空気の流れは弁７０によつて制御される。導入
管６６は、複数のボルト孔７４を有する半径方向
に張出した上方フランジ７２を備えており、孔７
４を用いることによつてナツト・ボルト６３によ
りフランジ７２を環状板即ちフランジ５８に連結
することができる。導入管６６内に同心的に内側
管７６を配設する。内側管７６の上端には、複数
の孔８０を有するラツパ型に拡開した切頭円錐板
７８が設けられている。切頭円錐板７８は、排出
される石炭灰粒子が通ることができる中央孔８１
を有している。切頭円錐板７８の上端にはフラン
ジ７２の上に載る、外方に張出したフランジ８２
が設けられている。フランジ８２には、孔７４と
整列する孔８４が穿設されており、ナツト・ボル
ト６３によつてフランジ８２をフランジ７２と５
８の間に締着することができる。内側管７６の下
端からは下方環状フランジ８６が導入管６６を越
えて半径方向外方に延長しており、導入管６６
と、内側管７６と、切頭円錐板７８と協同して環
状の空気充満室８８を画定するようになされてい
る。

石炭灰の排出量を制御するために内側管７６の
下端に例えば回転送給器９０のような適当な装置
を固定する。図示の回転送給管の代りに、スクリ
ユウ式送給器などの他の適当な排出器を使用する
こともできる。

作動に当つては、流動化用空気導入管２４の弁
２６を開放して空気を充満室２２を通し、有孔板
即ち空気分配板２０の孔２１を通して上向きに吹
込む。次いで、着火バーナ２８を点火して床内の
材料を、燃焼が始まり、比較的重い石炭灰が生じ
始める所定の温度に達するまで加熱する。この時
点で供給器３０，３２，３４から粒状燃料を供給
し、吸着材を他の供給器（図示せず）から必要に
応じて床１８の上面の上へ供給する。

このようにして床１８が流動化され、所定の高
い温度に達したならば、着火バーナ２８を消し、
供給器３０，３２，３４を通して粒状燃料を所定
の供給割合で床の上面の上へ供給し続ける。水な
どの加熱すべき流体は、ヘツダー４０，４２へ通
し、そこから同時併行的に、または順次に壁８，
１０，１２を構成する管１４を通して通流させ、
流動床からの熱を吸収させた後外部装置へ送給
し、更に処理する。

圧縮空気は、弁７０を操作することによつて圧
縮空気導入口６８を通して環状空気充満室８８へ
導入する。圧縮空気は、切頭円錐板７８の孔８０
を通つて、内側ドレン管４６によつて画定される
喉部に流したとき増速され、そこから直接流動床
１８内を貫通して上昇し、ドレン管４３の上方の
流動床内にほぼ円錐状の低密度領域（粒状材料の
稀薄な領域）を創生する。ドレン管４３の上方に
吹上がる空気の量は、流動床１８の他のどの領域
よりも多い。その結果、ドレン管４３の上方の床
材料は、ドレン管への入口周辺に堆積するのを防
止される。更に、流動床１８の材料は、ドレン管
４３の上方の低密度領域に向つて移動してくる。
しかも、内側ドレン管４６の直径と、圧縮空気源
からの空気の流量は、ドレン管４３を通して吹上
げられる空気が比較的重い石炭灰粒子から比較的
軽い吸着材粒子を分離する空気スクリーンを画定
するように選定されている。かくして、流動床１
８の粒状材料がドレン管４３の上方の低密度領域
内へ移動してくると、比較的軽い吸着材粒子は吹
上げられるドレン管からの圧縮空気流によつて比
較的重い石炭灰粒子はドレン管４３内へ流下し、
そこから回転送給器９０によつて排出される。

吸着材粒子は流動床１８の流動動作による粒子
同志の衝突およびこすり合いによつて微小粒子に
破砕されることによる一定量の粉砕が生じ、その
結果、微小吸着材粒子が流動化用空気によつて連
行され、煙道を通して運び去られる。かくして、
吸着材粒子は、煙道ガスから除去され、石炭灰粒
子は、連続的にドレン管４３を通して排出され、
追加の石炭および吸着材が、材料の連続的循環を
維持し、流動床１８内に常時一定の材料の高さを
維持するように流動床の上部へ連続的に補給され
る。ドレン管４３内への石炭灰粒子の粒入は、ド
レン管への入口周辺の堆積物によつて不規則に制
限または阻止されることなく自由に生じるので、
比較的一定の流量である。従つて、流動床１８の
高さを正確に制御することができるように、流動
床へ供給すべき粒状材料の供給割合を調節するこ
とができる。流動床からの吸着材の除去割合を増
大させたい場合は、ドレン管４３を通しての圧縮
空気の流量を減少させて、比較的軽い吸着材が比
較的重い石炭灰粒子と共にドレン管を通つて落下
するようにすることができる。このようにドレン
管４３を通して流動床内へ吹上げる圧縮空気の量
を調節することによつて、ドレン管を通つて落下
する粒子の粒子寸法を制御することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明
は、これに限定されるものではなく、その精神お
よび範囲から逸脱することなく、いろいろな変型
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流動床式熱交換器の立断面
図、第２図は第１図のドレン管の拡大断面図であ
る。 図中、２０は有孔板、２２は空気充満室、２４
は空気導入管、２８は着火バーナ、３０，３２，
３４は材料供給器、４３はドレン管、４８は斜切
カラー、４９は開口、６４は圧縮空気導入管組立
体、６６は導入管、７６は内側管、７８は切頭円
錐板、８８は空気充満室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料と吸着材を含む粒状材料の床を支持する
   ための有孔板と、該粒状材料を流動化させるため
   に該有孔支持板の孔を通して空気を導入するため
   の空気導入手段と、該床内に燃焼を開始させ比較
   的重い燃料灰を生じさせるための燃焼開始手段
   と、該床へ追加の粒状材料を導入するための材料
   導入手段と、該床内に入口を有しており、使用ず
   みの粒状材料を該床から排出させるためのドレン
   管とを有する流動床式熱交換器において、 前記吸着材粒子を流動床内に保持させ、比較的
   重い燃料灰粒子を前記ドレン管内へ落下させるた
   めの分離手段を設けたことを特徴とする流動床式
   熱交換器。 ２ 有孔支持板およびドレン管を有する流動床式
   熱交換器を作動させる方法において、 燃料と吸着材を含む粒状材料を流動床へ供給
   し、 前記有孔支持板を通して流動化用空気を流動床
   へ供給し、 流動床内で燃焼を開始して、比較的重い燃料灰
   粒子を生じさせ、 吸着材を流動床内に保持したままにして、燃料
   灰粒子を前記ドレン管を通して排出させることか
   ら成る、流動床式熱交換器作動方法。