JPH0343524B2 - - Google Patents
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- JPH0343524B2 JPH0343524B2 JP61178979A JP17897986A JPH0343524B2 JP H0343524 B2 JPH0343524 B2 JP H0343524B2 JP 61178979 A JP61178979 A JP 61178979A JP 17897986 A JP17897986 A JP 17897986A JP H0343524 B2 JPH0343524 B2 JP H0343524B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
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- F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
- F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は、流動床式反応器を操作する方法に関
し、特に、流動床内での燃料の燃焼によつて熱を
発生するようにした流動床式反応器の操作方法に
関する。
し、特に、流動床内での燃料の燃焼によつて熱を
発生するようにした流動床式反応器の操作方法に
関する。
＜従来の技術＞
流動床式反応器、燃焼器またはガス化装置は、
すでに周知である。そのような装置においては、
石炭等の化石燃料と石炭の燃焼によつて生じる硫
黄吸着剤とを含む粒状物質の床に空気を導いて、
床を流動化し、比較的低温での燃料の燃焼を促進
する。蒸気発生器におけるように流動床によつて
発生される熱を用いて水を蒸気に変換する場合、
流動床方式は、高い熱放出量、高い硫黄吸着率、
低い窒素酸化物発生量および燃料の融通性などの
利点を提供する。
すでに周知である。そのような装置においては、
石炭等の化石燃料と石炭の燃焼によつて生じる硫
黄吸着剤とを含む粒状物質の床に空気を導いて、
床を流動化し、比較的低温での燃料の燃焼を促進
する。蒸気発生器におけるように流動床によつて
発生される熱を用いて水を蒸気に変換する場合、
流動床方式は、高い熱放出量、高い硫黄吸着率、
低い窒素酸化物発生量および燃料の融通性などの
利点を提供する。
最も典型的な流動床式燃焼装置は、一般に、バ
ブリング型（気泡流型）流動床と称される。この
ような流動床においては、粒状物質の床が有孔空
気分配板によつて支持され、該分配板の多数の孔
を通して粒状物質層へ燃焼維持空気が導入され、
粒状物質を膨脹させ、浮遊流動化状態とする。反
応器が蒸気発生器である場合には、反応器の壁
は、多数の伝熱管によつて形成される。流動床内
での燃焼によつて生じた熱は、伝熱管を通つて循
環する水などの伝熱媒体へ伝達される。伝熱管
は、通常、発生した蒸気から水を分離するための
蒸気ドラムを含む自然水の循環回路に接続されて
いる。蒸気は、発電のためのタービンまたは他の
蒸気使用部署へ送給される。
ブリング型（気泡流型）流動床と称される。この
ような流動床においては、粒状物質の床が有孔空
気分配板によつて支持され、該分配板の多数の孔
を通して粒状物質層へ燃焼維持空気が導入され、
粒状物質を膨脹させ、浮遊流動化状態とする。反
応器が蒸気発生器である場合には、反応器の壁
は、多数の伝熱管によつて形成される。流動床内
での燃焼によつて生じた熱は、伝熱管を通つて循
環する水などの伝熱媒体へ伝達される。伝熱管
は、通常、発生した蒸気から水を分離するための
蒸気ドラムを含む自然水の循環回路に接続されて
いる。蒸気は、発電のためのタービンまたは他の
蒸気使用部署へ送給される。
燃焼効率、汚染物質の発生量の制御および流動
床による作動の停滞（ターンダウン）を改善する
試みとして、高速流動床のプロセスを用いる流動
床式反応器が開発されている。このプロセスによ
れば、流動床の密度は、固形分５〜20容積％とな
り、これは、バブリング流動床の場合の通常の値
である30容量％に比べて著しく低い値である。こ
のように低密度の高速流動床を形成されるのは、
粒状物質の粒度が小さく、固形物の単位時間当り
の処理量が高いからであり、そのためには、固形
物の循環速度を高くしなければならない。高速流
動床の速度範囲は、固形物の終端速度即ち自由落
下速度と、それ以上の速度では流動床が気力輸送
ラインと化してしまう或る速度（単位時間当り処
理量の関数）との間にある。固形物の各々の循環
流量に対しても、それ以上では流動床が気力輸送
の状態と化する上限速度が存在する。
床による作動の停滞（ターンダウン）を改善する
試みとして、高速流動床のプロセスを用いる流動
床式反応器が開発されている。このプロセスによ
れば、流動床の密度は、固形分５〜20容積％とな
り、これは、バブリング流動床の場合の通常の値
である30容量％に比べて著しく低い値である。こ
のように低密度の高速流動床を形成されるのは、
粒状物質の粒度が小さく、固形物の単位時間当り
の処理量が高いからであり、そのためには、固形
物の循環速度を高くしなければならない。高速流
動床の速度範囲は、固形物の終端速度即ち自由落
下速度と、それ以上の速度では流動床が気力輸送
ラインと化してしまう或る速度（単位時間当り処
理量の関数）との間にある。固形物の各々の循環
流量に対しても、それ以上では流動床が気力輸送
の状態と化する上限速度が存在する。
高速流動床に必要とされる固形物の高循環は、
燃料の熱放出パターンに対して流動床を不感知性
とするので、燃焼器やガス化装置内の温度変化を
最少限とし、従つて窒素酸化物の発生を抑制す
る。また、高い固形物の装入量は、固形物の再循
環のために固形物からガスを分離するために用い
られる機械的な装置の効率を高める。その結果、
硫黄吸着剤および燃料の滞留時間が延長され、従
つて、吸着剤および燃料の消費量が節減される。
更に、高速流動床は、その固有の特性として、通
常のバブリング型流動床に比べて、停滞（ターン
ダウン）が大きくなる。
燃料の熱放出パターンに対して流動床を不感知性
とするので、燃焼器やガス化装置内の温度変化を
最少限とし、従つて窒素酸化物の発生を抑制す
る。また、高い固形物の装入量は、固形物の再循
環のために固形物からガスを分離するために用い
られる機械的な装置の効率を高める。その結果、
硫黄吸着剤および燃料の滞留時間が延長され、従
つて、吸着剤および燃料の消費量が節減される。
更に、高速流動床は、その固有の特性として、通
常のバブリング型流動床に比べて、停滞（ターン
ダウン）が大きくなる。
しかしながら、高速流動床方式にも問題がない
わけではない。例えば、高速流動床方式に用いら
れる粒状の燃料および吸着剤は、比較的微細でな
ければならず、従つて、前記粒状材料をより微細
に破砕し、乾燥しなければならないので、処理費
用が高くなる。また、硫黄の十分な吸着に必要と
される床の高さが従来のバブリング式の流動床の
場合に比べて大きく、それもまた、設備コストお
よび運転コストを増大させる要因となる。
わけではない。例えば、高速流動床方式に用いら
れる粒状の燃料および吸着剤は、比較的微細でな
ければならず、従つて、前記粒状材料をより微細
に破砕し、乾燥しなければならないので、処理費
用が高くなる。また、硫黄の十分な吸着に必要と
される床の高さが従来のバブリング式の流動床の
場合に比べて大きく、それもまた、設備コストお
よび運転コストを増大させる要因となる。
＜発明が解決しようとする課題＞
本発明の目的は、広範囲の粒度の燃料および吸
着剤粒子を用いることができる、流動床式反応器
の操作方法を提供することにある。
着剤粒子を用いることができる、流動床式反応器
の操作方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、比較的低い床の高さで十
分な硫黄の吸着が達成されるようにする流動床式
反応器の操作方法を提供することにある。
分な硫黄の吸着が達成されるようにする流動床式
反応器の操作方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、粒状物質によつて飽
和された流動床式ボイラー内にガスコラム（ガス
柱）が形成されるようにする流動床式反応器の操
作方法を提供することである。
和された流動床式ボイラー内にガスコラム（ガス
柱）が形成されるようにする流動床式反応器の操
作方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、ガスコラム中の粒状
物質を収集し、それと実質的に同量の粒状物質を
流動床へ戻してガスコラムを飽和状態に維持する
ようにする流動床式反応器の操作方法を提供する
ことである。
物質を収集し、それと実質的に同量の粒状物質を
流動床へ戻してガスコラムを飽和状態に維持する
ようにする流動床式反応器の操作方法を提供する
ことである。
本発明の他の目的は、ボイラー炉内に収容され
た粒状物質の量が従来のバブリング式の流動床に
比べて多くなるようにする流動床式反応器の操作
方法を提供することである。
た粒状物質の量が従来のバブリング式の流動床に
比べて多くなるようにする流動床式反応器の操作
方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、流動床内に導入する
空気量を変更することによつて流動床の温度が変
更されるようにする流動床式反応器の操作方法を
提供することである。
空気量を変更することによつて流動床の温度が変
更されるようにする流動床式反応器の操作方法を
提供することである。
本発明の他の目的は、流動床およびガスコラム
に冷却表面を接触させるようにする流動床式反応
器の操作方法を提供することである。
に冷却表面を接触させるようにする流動床式反応
器の操作方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、バブリング式の流動
床と高速流動床との両方の作動原理と利点を組入
れた流動床式反応器の操作方法を提供することで
ある。
床と高速流動床との両方の作動原理と利点を組入
れた流動床式反応器の操作方法を提供することで
ある。
＜課題を解決するための手段＞
上記の目的を達成するために、本発明によつ
て、比較的粗大な固形燃料の粒子と比較的微細な
固形燃料の粒子と硫黄吸着性の粒子とを燃焼のた
めに容器に導入し、これらの粒子の流動化及び前
記燃焼の維持のため、該容器中にかつ前記粒子を
通して空気を導入し、比較的微細な粒子を帯同す
るには足りるが比較的粗大な粒子を帯同するには
足りないように、前記空気の速度を制御して、前
記容器の下部に、比較的粗大な前記粒子によつて
区別された流動床を形成する工程を含み、かくて
前記空気及び帯同された比較的微細な前記粒子が
ガス状の燃焼生成物と混合して生成した混合物が
前記容器の上部に上昇し、前記混合物から比較的
微細な前記粒子を分離し、分離された比較的微細
な前記粒子を前記容器に返却し、使用済みの前記
粒子を該容器から排出し、該容器に導入されかつ
該容器に返却される比較的微細な前記粒子が前記
混合物中のガスを飽和させるに足る量よりも過剰
となるように比較的微細な前記粒子の量を制御し
て、比較的微細な前記粒子の一部分を比較的粗大
な前記粒子の前記区別された流動床中に集積させ
る各工程から成ることを特徴とする流動床式反応
器を操作する方法が提供される。
て、比較的粗大な固形燃料の粒子と比較的微細な
固形燃料の粒子と硫黄吸着性の粒子とを燃焼のた
めに容器に導入し、これらの粒子の流動化及び前
記燃焼の維持のため、該容器中にかつ前記粒子を
通して空気を導入し、比較的微細な粒子を帯同す
るには足りるが比較的粗大な粒子を帯同するには
足りないように、前記空気の速度を制御して、前
記容器の下部に、比較的粗大な前記粒子によつて
区別された流動床を形成する工程を含み、かくて
前記空気及び帯同された比較的微細な前記粒子が
ガス状の燃焼生成物と混合して生成した混合物が
前記容器の上部に上昇し、前記混合物から比較的
微細な前記粒子を分離し、分離された比較的微細
な前記粒子を前記容器に返却し、使用済みの前記
粒子を該容器から排出し、該容器に導入されかつ
該容器に返却される比較的微細な前記粒子が前記
混合物中のガスを飽和させるに足る量よりも過剰
となるように比較的微細な前記粒子の量を制御し
て、比較的微細な前記粒子の一部分を比較的粗大
な前記粒子の前記区別された流動床中に集積させ
る各工程から成ることを特徴とする流動床式反応
器を操作する方法が提供される。
＜実施例＞
本発明の方法は、自然水循環式蒸気発生装置１
０（第１図）の一部分を構成する流動床式ボイラ
ー（反応器）に関連して説明する。
０（第１図）の一部分を構成する流動床式ボイラ
ー（反応器）に関連して説明する。
蒸気発生装置１０は、給水パイプ１４から水を
受け、複数の蒸気パイプを通して発生蒸気を排出
するための、蒸気ドラム１２を備えている。
受け、複数の蒸気パイプを通して発生蒸気を排出
するための、蒸気ドラム１２を備えている。
流動床ボイラー１８は、蒸気ドラム１２に近接
して配置されており、直方体の炉２４を構成する
前壁２０Ａ、前壁と平行にこれから隔だてて配置
された後壁２０Ｂ、および前壁および後壁に対し
垂直に延長した両側の側壁２２（図には一方の側
壁だけが示されている）を備えている。
して配置されており、直方体の炉２４を構成する
前壁２０Ａ、前壁と平行にこれから隔だてて配置
された後壁２０Ｂ、および前壁および後壁に対し
垂直に延長した両側の側壁２２（図には一方の側
壁だけが示されている）を備えている。
ボイラー１８の壁２０Ａ，２０Ｂ，２２は、垂
直方向の細長いバー、即ちフインによつて互いに
連結された多数の垂直管によつて形成され、ひと
続きの気密構造を構成している。この種の構造は
周知であるため図は省略し、また、ここで詳しく
説明するを避ける。壁２０Ａ，２０Ｂ，２２の各
管の端部は、後述する目的のために水平配置の下
方ヘツダー２６および上方ヘツダー２８に接続さ
れている。
直方向の細長いバー、即ちフインによつて互いに
連結された多数の垂直管によつて形成され、ひと
続きの気密構造を構成している。この種の構造は
周知であるため図は省略し、また、ここで詳しく
説明するを避ける。壁２０Ａ，２０Ｂ，２２の各
管の端部は、後述する目的のために水平配置の下
方ヘツダー２６および上方ヘツダー２８に接続さ
れている。
炉２４の上方部分をボイラー１８に隣接して配
置された分離部３２に連通させるために、後壁２
０Ｂを構成している管（図示せず）の幾つかを後
方へ折曲げることによつて、該後壁の上方部分に
開口３０が形成されている。分離部３２の下方部
分は、サイクロン分離器３４によつて構成され
る。サイクロン分離器３４は、同軸に配された筒
状部分３５を有し、この筒状部分は、ボイラー１
８から分離器３４に流入するガスのための環状流
路を分離器３４の壁部と一緒に形成している。こ
のガスは、この環状流路即ち環状室内を渦巻状に
流れ、帯同している固形物を遠心力によつて分離
する。ガス成分はその後に分離部３２の上方部分
へ上昇する。一方、分離された固形分は、分離器
３４の下方ホツパー部分へ落下し、後に詳述する
ように再循環導管３６を通してボイラー１８内へ
戻される。
置された分離部３２に連通させるために、後壁２
０Ｂを構成している管（図示せず）の幾つかを後
方へ折曲げることによつて、該後壁の上方部分に
開口３０が形成されている。分離部３２の下方部
分は、サイクロン分離器３４によつて構成され
る。サイクロン分離器３４は、同軸に配された筒
状部分３５を有し、この筒状部分は、ボイラー１
８から分離器３４に流入するガスのための環状流
路を分離器３４の壁部と一緒に形成している。こ
のガスは、この環状流路即ち環状室内を渦巻状に
流れ、帯同している固形物を遠心力によつて分離
する。ガス成分はその後に分離部３２の上方部分
へ上昇する。一方、分離された固形分は、分離器
３４の下方ホツパー部分へ落下し、後に詳述する
ように再循環導管３６を通してボイラー１８内へ
戻される。
分離部３２に隣接して熱回収囲い３８が形成さ
れており、該囲いの上方壁部分には、分離部３２
からの清浄ガスを受取るための開口３９が形成さ
れている。熱回取囲い３８内のガス流路内に一対
の過熱器４０Ａ，４０Ｂが配置されている。過熱
器４０Ａ，４０Ｂは、ガスから熱を回収するため
に慣用の態様で蒸気を通すための流体回路を形成
するように連結された複数の管から成つている。
れており、該囲いの上方壁部分には、分離部３２
からの清浄ガスを受取るための開口３９が形成さ
れている。熱回取囲い３８内のガス流路内に一対
の過熱器４０Ａ，４０Ｂが配置されている。過熱
器４０Ａ，４０Ｂは、ガスから熱を回収するため
に慣用の態様で蒸気を通すための流体回路を形成
するように連結された複数の管から成つている。
熱回取囲い３８中のボイラーバンクは、後述す
る条件の下に水ドラム４４へ水を移送するため
に、蒸気ドラム１２を水ドラム４４に接続する一
連の平行管４２によつて構成されている。管４２
に隣接してガス通路が設けられ、ガス出口４５が
設けられている。
る条件の下に水ドラム４４へ水を移送するため
に、蒸気ドラム１２を水ドラム４４に接続する一
連の平行管４２によつて構成されている。管４２
に隣接してガス通路が設けられ、ガス出口４５が
設けられている。
分離部３２の上方部分および熱回取囲い３８を
構成する壁も、垂直方向の細長いバー、即ちフイ
ンによつて互いに連結された多数の垂直管によつ
て形成され、ボイラー１８を形成する壁と同様の
一続きの壁状の構造を形成している。これらの壁
の上端は、複数の水平配置の上方ヘツダー４６に
接続され、下端は、複数の水平配置の下方ヘツダ
ー４８（図には１つだけが示されている）に接続
されている。
構成する壁も、垂直方向の細長いバー、即ちフイ
ンによつて互いに連結された多数の垂直管によつ
て形成され、ボイラー１８を形成する壁と同様の
一続きの壁状の構造を形成している。これらの壁
の上端は、複数の水平配置の上方ヘツダー４６に
接続され、下端は、複数の水平配置の下方ヘツダ
ー４８（図には１つだけが示されている）に接続
されている。
図には示されていないが、下降管等を含む水流
回路が、蒸気ドラム１２および／または水ドラム
４４をヘツダー２６，２８，４６，４８に接続す
るために設けられており、蒸気ドラム１２、水ド
ラム４４、ボイラー１８の壁、分離部３２の壁お
よび熱回取囲い３８の壁を通る水及び蒸気の流通
回路を構成している。これは慣用の構成であるか
ら、これ以上の説明は不要である。
回路が、蒸気ドラム１２および／または水ドラム
４４をヘツダー２６，２８，４６，４８に接続す
るために設けられており、蒸気ドラム１２、水ド
ラム４４、ボイラー１８の壁、分離部３２の壁お
よび熱回取囲い３８の壁を通る水及び蒸気の流通
回路を構成している。これは慣用の構成であるか
ら、これ以上の説明は不要である。
ボイラーの下方部分には、強制送風機等の慣用
の手段によつて適当な空気供給源（図示せず）か
らボイラー１８内へ加圧空気を導入するための充
気室５０が配設されている。
の手段によつて適当な空気供給源（図示せず）か
らボイラー１８内へ加圧空気を導入するための充
気室５０が配設されている。
有孔空気分配板５２は、ボイラー１８の燃焼室
の下方部分において、充気室５０の上方に支持さ
れている。充気室５０を通して導入された空気
は、空気分配板５２を通つて上昇する。必要なら
ば、この空気は、空気予熱器（図示せず）によつ
て予備加熱しておくことができ、空気流量制御ダ
ンパーによつて適当に流量を調節することができ
る。空気分配板５２は、一般に粉砕石炭と該石炭
の燃焼によつて生じる硫黄を吸着するための石灰
石またはドロマイトとから成る粒状物質の床５４
を支持するようになされている。
の下方部分において、充気室５０の上方に支持さ
れている。充気室５０を通して導入された空気
は、空気分配板５２を通つて上昇する。必要なら
ば、この空気は、空気予熱器（図示せず）によつ
て予備加熱しておくことができ、空気流量制御ダ
ンパーによつて適当に流量を調節することができ
る。空気分配板５２は、一般に粉砕石炭と該石炭
の燃焼によつて生じる硫黄を吸着するための石灰
石またはドロマイトとから成る粒状物質の床５４
を支持するようになされている。
ボイラー１８の壁２０Ａ，２０Ｂ，２４の下方
部分の内面は、空気分配板５２の上方に一定の高
さ範囲に亘つて耐火材５６または他の適当な断熱
材によつて内張りされている。
部分の内面は、空気分配板５２の上方に一定の高
さ範囲に亘つて耐火材５６または他の適当な断熱
材によつて内張りされている。
燃料分配器５８は、粒状の燃料（粉砕石炭）を
床５４の上面に導入するために前壁２０Ａを貫通
して延設されている。粒状の吸着剤および／また
は追加の粒状の燃料を床５４上へ分配するために
他の分配器を必要に応じて壁２０Ａ，２０Ｂ，２
２に設けることができる。
床５４の上面に導入するために前壁２０Ａを貫通
して延設されている。粒状の吸着剤および／また
は追加の粒状の燃料を床５４上へ分配するために
他の分配器を必要に応じて壁２０Ａ，２０Ｂ，２
２に設けることができる。
使用ずみの燃料および吸収剤を床５４から外部
設備へ排出するための排出管６０が、空気分配板
５２に設けられた開口に整合して充気室５０を貫
通して延長している。
設備へ排出するための排出管６０が、空気分配板
５２に設けられた開口に整合して充気室５０を貫
通して延長している。
後述する目的のために二次空気をボイラー内へ
導入するための多数の空気ポート６２が床５４か
ら所定の高さのところで、側壁２２に穿設されて
いる。必要ならば、追加の空気ポートを壁２０
Ａ，２０Ｂにも、また、いろいろな異なる高さの
ところに穿設することができる。
導入するための多数の空気ポート６２が床５４か
ら所定の高さのところで、側壁２２に穿設されて
いる。必要ならば、追加の空気ポートを壁２０
Ａ，２０Ｂにも、また、いろいろな異なる高さの
ところに穿設することができる。
蒸気発生装置１０の作動に当つては、空気を充
気室５０内へ導入することによつて床５４内の粒
状物質の一部分を着火させる。若干量の始動用石
炭を分配器５８を通して導入し、床５４の粒状物
質の上面に分散させる。床５４内の石炭および始
動用石炭を床５４内に配設されたバーナ（図示せ
ず）によつて点火する。石炭の燃焼が進むにつれ
て、比較的高い圧力および速度で追加の空気を充
気室５０へ導入する。別法として、床５４を充気
室５０内に配置したバーナによつて加熱すること
もできる。充気室５０を通して導入される一次空
気は、炉２４の下方部分内の燃焼が下完全燃焼と
なるように、完全燃焼に必要な総空気量より少な
い量とする。従つて、炉２４の下方部分は、還元
状態のもとで作動し、完全燃焼に必要な残りの空
気は空気ポート６２を通して供給される。充気室
５０を通して供給される空気量の範囲は、完全燃
焼に必要な量の40％〜90％とすることができ、残
りの空気（60％〜10％）はポート６２を通して供
給する。このように、空気ポート６２を設けたこ
とにより、流動床の上方に空気ポート６２を通し
てオーバーフアイア（「火炎の上方の」の意味）
空気が放出されるため、空気送給フアンの所要動
力が小さくてすみ、流動床の圧力変動によつて生
じる機械的な応力が減少する。更に、特に燃焼反
応を含む固形物とガスとの間の反応の大部分がオ
ーバーフアイア空気ポート６２の下方でのみ生じ
るので、一酸化炭素および炭化水素の放出量を最
少限にする。この利点に加えて、空気を２段階で
供給し、オーバーフアイア空気の割合を著しく高
くしたことによつて、窒素酸化物の放出量が減少
する。更に、壁面が還元ガスに露呈される、オー
バーフアイア空気より下方、およびその他の腐蝕
し易い個所には、好ましくは高い伝導性の耐火材
を用いることができるなどの効果を奏する。
気室５０内へ導入することによつて床５４内の粒
状物質の一部分を着火させる。若干量の始動用石
炭を分配器５８を通して導入し、床５４の粒状物
質の上面に分散させる。床５４内の石炭および始
動用石炭を床５４内に配設されたバーナ（図示せ
ず）によつて点火する。石炭の燃焼が進むにつれ
て、比較的高い圧力および速度で追加の空気を充
気室５０へ導入する。別法として、床５４を充気
室５０内に配置したバーナによつて加熱すること
もできる。充気室５０を通して導入される一次空
気は、炉２４の下方部分内の燃焼が下完全燃焼と
なるように、完全燃焼に必要な総空気量より少な
い量とする。従つて、炉２４の下方部分は、還元
状態のもとで作動し、完全燃焼に必要な残りの空
気は空気ポート６２を通して供給される。充気室
５０を通して供給される空気量の範囲は、完全燃
焼に必要な量の40％〜90％とすることができ、残
りの空気（60％〜10％）はポート６２を通して供
給する。このように、空気ポート６２を設けたこ
とにより、流動床の上方に空気ポート６２を通し
てオーバーフアイア（「火炎の上方の」の意味）
空気が放出されるため、空気送給フアンの所要動
力が小さくてすみ、流動床の圧力変動によつて生
じる機械的な応力が減少する。更に、特に燃焼反
応を含む固形物とガスとの間の反応の大部分がオ
ーバーフアイア空気ポート６２の下方でのみ生じ
るので、一酸化炭素および炭化水素の放出量を最
少限にする。この利点に加えて、空気を２段階で
供給し、オーバーフアイア空気の割合を著しく高
くしたことによつて、窒素酸化物の放出量が減少
する。更に、壁面が還元ガスに露呈される、オー
バーフアイア空気より下方、およびその他の腐蝕
し易い個所には、好ましくは高い伝導性の耐火材
を用いることができるなどの効果を奏する。
また、充気室５０から空気分配板５２を通して
導入される高圧、高速の燃焼維持空気は、石炭灰
および使用ずみ石灰石の微粒子を含む比較的微細
な粒子を燃焼生成ガス内に帯同させ、該ガスによ
つて気力輸送させる。この帯同された粒子とガス
の混合物は、炉２４内を上昇して帯同粒子を含有
したガスコラム（ガス柱）を形成し、ボイラー１
８から開口３０を通つて分離部３２内へ流入す
る。
導入される高圧、高速の燃焼維持空気は、石炭灰
および使用ずみ石灰石の微粒子を含む比較的微細
な粒子を燃焼生成ガス内に帯同させ、該ガスによ
つて気力輸送させる。この帯同された粒子とガス
の混合物は、炉２４内を上昇して帯同粒子を含有
したガスコラム（ガス柱）を形成し、ボイラー１
８から開口３０を通つて分離部３２内へ流入す
る。
本発明の１つの特徴によれば、床５４の上方で
炉２４内に形成されるガスコラムを比較的微細な
前記粒子で飽和させる。即ち、ガスに、最大限の
量の粒状物質を帯同させる。この最大限の粒状物
質の帯同量は、流動化空気速度の関数として第２
図のグラフに示されている。第２図を適用する場
合、ガスによつて搬送可能な粒度の床物質の割合
と、比較的粗大な粒子の部分的な分離とを考慮に
入れなければならない。第２図に示されるよう
に、12ft／sec.（3.66ｍ／sec）の流動化空気速度
における粒状物質の帯同量は、ガス１ｂ（0.45
Kg）当り約28ｂ（12.6Kg）であるが、上記の考
慮を算入すると、約10ｂ（4.5Kg）となる。ガス
コラムが粒状物質で飽和される結果として、微細
な粒子が流動化した床５４内に保留される。床５
４の粒状物質の量は、比較的多く、最大容量で作
動している場合、全容積の20％〜30％程度であ
る。
炉２４内に形成されるガスコラムを比較的微細な
前記粒子で飽和させる。即ち、ガスに、最大限の
量の粒状物質を帯同させる。この最大限の粒状物
質の帯同量は、流動化空気速度の関数として第２
図のグラフに示されている。第２図を適用する場
合、ガスによつて搬送可能な粒度の床物質の割合
と、比較的粗大な粒子の部分的な分離とを考慮に
入れなければならない。第２図に示されるよう
に、12ft／sec.（3.66ｍ／sec）の流動化空気速度
における粒状物質の帯同量は、ガス１ｂ（0.45
Kg）当り約28ｂ（12.6Kg）であるが、上記の考
慮を算入すると、約10ｂ（4.5Kg）となる。ガス
コラムが粒状物質で飽和される結果として、微細
な粒子が流動化した床５４内に保留される。床５
４の粒状物質の量は、比較的多く、最大容量で作
動している場合、全容積の20％〜30％程度であ
る。
比較的粗大な粒子は、微細な粒子の一部と一緒
に床５４の下方部分内に堆積し、微細な粒子の残
りの部分はガスコラムを通つて上昇する。ガスコ
ラムの長さに沿つて移動し、ボイラー１８から開
口３０を通つて流出する微細な粒子は、分離部３
４内で燃焼ガスから分離され、再循環導管３６を
通して床５４へ再循環される。この再循環された
微細な粒子と、分配器５８を通して導入される追
加の粒状の燃料とによつて、床５４の上方に飽和
ガスコラムが維持される。
に床５４の下方部分内に堆積し、微細な粒子の残
りの部分はガスコラムを通つて上昇する。ガスコ
ラムの長さに沿つて移動し、ボイラー１８から開
口３０を通つて流出する微細な粒子は、分離部３
４内で燃焼ガスから分離され、再循環導管３６を
通して床５４へ再循環される。この再循環された
微細な粒子と、分配器５８を通して導入される追
加の粒状の燃料とによつて、床５４の上方に飽和
ガスコラムが維持される。
水は、給水パイプ１４を通して蒸気ドラム１２
へ導入され、該ドラム内でドラム内の水と混合す
る。水は、ドラム１２から上述したように、管４
２を通つて下方へ水ドラム４４へ導かれ、下降管
等を通つて、下方ヘツダー２６およびボイラー１
８の壁２０Ａ，２０Ｂ，２２の管内に流入する。
床５４、ガスコラムおよびガスコラムによつて搬
送される粒状物質からの熱によつて、水の一部分
が蒸気に変換され、蒸気と水の混合物がそれらの
管内を上昇し、上方ヘツダー４６内に集められ、
蒸気ドラム１２へ移送される。蒸気と水とは、蒸
気ドラム１２内へ慣用の態様で分離され、分離さ
れた蒸気は蒸気ドラム１２から蒸気パイプ１６を
通して蒸気タービン等へ導かれる。一方、分離さ
れた水は、給水パイプ１４からの新しい給水と混
合し、上述したようにして流体回路を通して再循
環される。炉２４内において、好ましくは多数の
垂直管による仕切壁の形の他の冷却面を利用して
もよい。
へ導入され、該ドラム内でドラム内の水と混合す
る。水は、ドラム１２から上述したように、管４
２を通つて下方へ水ドラム４４へ導かれ、下降管
等を通つて、下方ヘツダー２６およびボイラー１
８の壁２０Ａ，２０Ｂ，２２の管内に流入する。
床５４、ガスコラムおよびガスコラムによつて搬
送される粒状物質からの熱によつて、水の一部分
が蒸気に変換され、蒸気と水の混合物がそれらの
管内を上昇し、上方ヘツダー４６内に集められ、
蒸気ドラム１２へ移送される。蒸気と水とは、蒸
気ドラム１２内へ慣用の態様で分離され、分離さ
れた蒸気は蒸気ドラム１２から蒸気パイプ１６を
通して蒸気タービン等へ導かれる。一方、分離さ
れた水は、給水パイプ１４からの新しい給水と混
合し、上述したようにして流体回路を通して再循
環される。炉２４内において、好ましくは多数の
垂直管による仕切壁の形の他の冷却面を利用して
もよい。
分離部３２からの清浄な熱ガスは、通過器４０
Ａ，４０Ｂおよび管４２を経て流れ、ガスから余
分な熱を除去するとともに、管４２内を流れる水
に熱を与えた後、出口４５を通つて蒸気発生装置
から流出する。充気室５０へ導入される空気が10
気圧程度の比較的高い圧力である場合は、出口３
９からのガスをガスタービン等（図示せず）へ差
向けることができる。
Ａ，４０Ｂおよび管４２を経て流れ、ガスから余
分な熱を除去するとともに、管４２内を流れる水
に熱を与えた後、出口４５を通つて蒸気発生装置
から流出する。充気室５０へ導入される空気が10
気圧程度の比較的高い圧力である場合は、出口３
９からのガスをガスタービン等（図示せず）へ差
向けることができる。
床５４の温度は、第３図のグラフに示すよう
に、蒸気タービンの負荷の変化に応答して、充気
室５０および空気ポート６２を通してボイラーへ
供給される空気の量を変更することによつて所定
の許容値に維持される。第３図の線図は、充気室
５０へ供給される空気量の完全燃焼に必要な理論
空気量に対する百分率及び温度の、負荷の関数と
しての変化を表わしている。第３図に示される曲
線Ａは、ボイラー１８内のガスコラムから開口３
０を通つて流出するガスと帯同される粒状物質と
の混合物の温度と負荷の関係を表わしている。図
からわかるように、温度は、負荷の増大と共に高
められる。
に、蒸気タービンの負荷の変化に応答して、充気
室５０および空気ポート６２を通してボイラーへ
供給される空気の量を変更することによつて所定
の許容値に維持される。第３図の線図は、充気室
５０へ供給される空気量の完全燃焼に必要な理論
空気量に対する百分率及び温度の、負荷の関数と
しての変化を表わしている。第３図に示される曲
線Ａは、ボイラー１８内のガスコラムから開口３
０を通つて流出するガスと帯同される粒状物質と
の混合物の温度と負荷の関係を表わしている。図
からわかるように、温度は、負荷の増大と共に高
められる。
曲線Ｂは、流動床５４の温度と負荷とが実質的
に比例関係にあることを表わしている。曲線Ｃ
は、床５４へ供給される空気量の完全燃焼のため
の理論的な空気量に対する割合（百分率）の、負
荷の変化による変化を表わしている。
に比例関係にあることを表わしている。曲線Ｃ
は、床５４へ供給される空気量の完全燃焼のため
の理論的な空気量に対する割合（百分率）の、負
荷の変化による変化を表わしている。
添付図には具体的に示されていないが、当業者
には明らかなように、他の追加の必要な機器およ
び構造部材が設けられ、それらと上述した各構成
部材とが、完全な作動装置を構成するように組合
わされる。
には明らかなように、他の追加の必要な機器およ
び構造部材が設けられ、それらと上述した各構成
部材とが、完全な作動装置を構成するように組合
わされる。
また、本発明の方法には、発明の範囲から逸脱
することなく、いろいろな変更が可能である。例
えば、ボイラーへ供給する燃料は、上述したよう
な粒状物ではなく、液状またはガス状であつても
よい。
することなく、いろいろな変更が可能である。例
えば、ボイラーへ供給する燃料は、上述したよう
な粒状物ではなく、液状またはガス状であつても
よい。
＜発明の効果＞
以上の説明から分かるように、本発明の方法
は、バブリング流動床方式と高速流動床方式の両
方の作動原理を組入れたものであり、それによつ
て多くの利点をもたらす。例えば、流動床内の粒
状物質の側方混合の量が比較的多いことは、バブ
リング流動床によつて達成される混合とほぼ同じ
である。しかも、高速流動床の場合におけるよう
に、比較的微細な粒子が反応帯域内に保持され、
広範囲の粒度を有する燃料および硫黄吸着剤を利
用することができる。しかも、高速流動床の場合
に比べて、休止時の床の高さを低くすることがで
き、また流動化され膨脹したときの床の高さをよ
り一層低くすることができる。このため、空気送
給フアンの所要動力が小さくてすみ、流動床の圧
力変動によつて生じる機械的な応力が減少する。
は、バブリング流動床方式と高速流動床方式の両
方の作動原理を組入れたものであり、それによつ
て多くの利点をもたらす。例えば、流動床内の粒
状物質の側方混合の量が比較的多いことは、バブ
リング流動床によつて達成される混合とほぼ同じ
である。しかも、高速流動床の場合におけるよう
に、比較的微細な粒子が反応帯域内に保持され、
広範囲の粒度を有する燃料および硫黄吸着剤を利
用することができる。しかも、高速流動床の場合
に比べて、休止時の床の高さを低くすることがで
き、また流動化され膨脹したときの床の高さをよ
り一層低くすることができる。このため、空気送
給フアンの所要動力が小さくてすみ、流動床の圧
力変動によつて生じる機械的な応力が減少する。
また、常時飽和ガスコラムが維持されることに
よつて、粒状物質の循環量が制限されるので、粒
状物質の再循環系による粒状物質の循環流量の積
極的な制御を必要としない。更に、再循環系およ
び流動床のタツプから比較的少量の粒状物質を抽
出することにより、系内の比較的粗大な粒子およ
び比較的微細な粒子の滞留時間をそれらの反応特
性に適合するように調節することができる。
よつて、粒状物質の循環量が制限されるので、粒
状物質の再循環系による粒状物質の循環流量の積
極的な制御を必要としない。更に、再循環系およ
び流動床のタツプから比較的少量の粒状物質を抽
出することにより、系内の比較的粗大な粒子およ
び比較的微細な粒子の滞留時間をそれらの反応特
性に適合するように調節することができる。
第１図は自然循環式蒸気発生装置の一部を構成
する大気圧式流動床燃焼部の概略断面図、第２図
は流動化空気の速度と同形物の帯同量との関係を
示す線図、第３図は負荷と、空気の割合（％）
と、床の温度と、炉の出口温度との関係を示す線
図である。 １８……流動床ボイラー（容器）、５４……床
（区別された流動床）。
する大気圧式流動床燃焼部の概略断面図、第２図
は流動化空気の速度と同形物の帯同量との関係を
示す線図、第３図は負荷と、空気の割合（％）
と、床の温度と、炉の出口温度との関係を示す線
図である。 １８……流動床ボイラー（容器）、５４……床
（区別された流動床）。
Claims (1)
- １ 比較的粗大な固形燃料の粒子と比較的微細な
固形燃料の粒子と硫黄吸着性の粒子とを燃焼のた
めに容器に導入し、これらの粒子の流動化及び前
記燃焼の維持のため、該容器中にかつ前記粒子を
通して空気を導入し、比較的微細な粒子を帯同す
るには足りるが比較的粗大な粒子を帯同するには
足りないように、前記空気の速度を制御して、前
記容器の下部に、比較的粗大な前記粒子によつて
区別された流動床を形成する工程を含み、かくて
前記空気及び帯同された比較的微細な前記粒子が
ガス状の燃焼生成物と混合して生成した混合物が
前記容器の上部に上昇し、前記混合物から比較的
微細な前記粒子を分離し、分離された比較的微細
な前記粒子を前記容器に返却し、使用済みの前記
粒子を該容器から排出し、該容器に導入されかつ
該容器に返却される比較的微細な前記粒子が前記
混合物中のガスを飽和させるに足る量よりも過剰
となるように比較的微細な前記粒子の量を制御し
て、比較的微細な前記粒子の一部分を比較的粗大
な前記粒子の前記区別された流動床中に集積させ
る各工程から成ることを特徴とする流動床式反応
器を操作する方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US76311685A | 1985-08-07 | 1985-08-07 | |
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| JPH0343524B2 true JPH0343524B2 (ja) | 1991-07-02 |
Family
ID=25066920
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP17897986A Granted JPS6237608A (ja) | 1985-08-07 | 1986-07-31 | 流動床式反応器を操作する方法 |
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Patent Citations (3)
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