JPH04187233A - 流動床装置の予熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流動床改質炉等の流動床装置の予熱方法に係り
、特に運転開始時に流動床（流動媒体）を短時間で予熱
してより早く運転流動床温度にし得るようにした流動床
装置の予熱方法に関する′ものである。

〔従来の技術〕

従来か□ら、流動床改質炉等の流動床装置においては、
運転開始時の流動床の予熱は、第４図（Ａ）〜（Ｃ）に
示すような方法で行われている。

第４図（Ａ）に示す方法は、空気室６に設けた予熱バニ
ナｌにより空気供給口５がら空気室６に取り入れた空気
を加熱して高温空気とし、ガス分散板４を通して流動室
７に導入して流動媒体を流動化させつつ流動床Ｆを加熱
して予熱する方法である。なお、予熱バーナ１の代わり
に別途設けた熱風発生炉により高温空気を得てこれを空
気室６に供給して予熱する場合もある。

第４図（Ｂ）に示す方法は、空気供給口５がら空気を取
り入れて空気で流動床Ｆを形成させ、流動床Ｆの上部か
ら予熱バーナ２で熱ガスを吹き込んで流動床Ｆを予熱す
る方法である。

第４図（Ｃ）に示す方法は、前記第４図（Ａ、）による
方法と、流動床Ｆに臨ませて取付けた層内バーナ３から
液体燃料や気体燃料を流動床Ｆ中に供給して燃焼させる
方法を組み合わせて流動床Ｆを予熱する方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような予熱方法では予熱時間を多
く必要とし流動床装置の正規運転に入るまでの時間が長
いという問題かある。また、このような方法で予熱時間
を短くしようとすると次のような不都合がある。

第４図（Ａ）の予熱方法では、予熱時間を短くするため
には流動媒体に加える熱量を多くする必要がある。この
ために予熱バーナ１の容量を大きくせねばならない。ま
た、予熱バーナ１の燃焼ガス温度を高（する方法かある
が、この方法ではガス供給通路やガス分散板４に耐高温
の材料（耐熱材料）を用いる必要がある。また、燃焼ガ
ス量を多くする方法もあるがガス分散板４の圧力損失が
多くなる。圧力損失が多くなると高揚程のブロワ−か必
要となり動力も多く必要になる。

第４図（Ｂ）の予熱方法では、前記と同様に予熱バーナ
２の容量を大きくせねばならず、前記と同様な問題があ
る。また、この方法の場合には流動床Ｆの上部から加熱
するため流動床Ｆを加熱するよりも排ガスとして損失す
る熱量が多くなり予熱効率が低いものとなる。

第４図（Ｃ）の予熱方法では、同様に予熱バーナ１およ
び層内バーナ３の容量を大きくする必要があり同様な問
題がある。そして、この方法では層内バーナ３から液体
又は気体燃料を供給した場合、流動床Ｆ内て燃焼する量
よりも上部のフリーボード部で燃焼する量か多くなり、
予熱効率か低くなる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
流動床を効率良く予熱することかでき、かつ、短時間で
予熱して、早期に正規運転に入れるようにした流動床装
置の予熱方法を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、流動媒体を流動
化させて流動床を予熱する流動床装置の予熱方法におい
て、先ず高温空気により流動媒体を流動化させて流動床
を所定温度に加熱し、次いで低着火温度の固型燃料を該
流動床中へ供給して燃焼させることにより流動床を更に
加熱して流動床の予熱を行うようにしたものである。

〔作　用〕

予熱初期は流動媒体が高温空気によって流動化され流動
床が形成されて流動床が予熱される。そして流動床温度
が低着火温度の固型燃料の着火可能な温度に到達すると
固型燃料が流動床中に供給されて高温空気により流動床
中で均等に燃焼に供される。しかして、本発明では、こ
の固型燃料として一般の固型燃料よりも着火温度の低い
燃料が用いられ、前記高温空気による初期の予熱段階の
早い時期に低温度状態でこの低着火温度の固型燃料が供
給される。そして、この固型燃料の供給、燃焼により予
熱時の熱量が増加され流動床はより早く昇温され予熱時
間か短縮される。

本発明では、低着火温度の固型燃料としては、ポリエチ
レン（着火温度約３５０°Ｃ）、ポリプロピレン（同４
００〜４８０°Ｃ）、ＡＢＳ樹脂（間約４７０°Ｃ）等
からなり、粒径が１〜３ｍｍ程度のプラスチック燃料が
好適に用いられる。また、プラスチック燃料は発熱量が
高い上、燃焼してもアッシュが出ず、その処理設備が不
要であるという利点がある。この場合、特に廃プラスチ
ックから成型した燃料を用いると省エネルギーからも好
ましい。また、本発明ではこのような固型燃料を用いる
ことにより流動床内で流動媒体の流動化作用により流動
床中に均等に拡散されて流動床内で徐々に、かつ、均等
に燃焼し、局部加熱が防止されて効率よく流動床が予熱
される。

このように、本発明では、高温空気の温度を高くしたり
、高温ガス量を増加させる必要はない。

このため高温空気分散部の圧損が大きくなるようなこと
もない。

〔実施例〕

以下、図面に基づき、本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図は本発明方法が適用される流動床装
置としての流動床改質炉の全体構成を示すものであり、
第１図は縦断正面図、第２図は第１図の■〜■線矢視断
面図である。

両図において、１０は炉体であり、流動室７０内には炉
体１０の炉底１０ａ上にガス分散部２０が設置され、そ
の上方の流動室７０内にはガス分散部２０と所定の距離
をおいて上下に複数本（本実施例では上下４段）の伝熱
管としての触媒管８０が流動室７０を横断して配置され
ている。運転していないときには炉底１０ａから所定高
さ上方位置に上面を位置させて流動媒体１００が充填（
静置）されている。なお、第１．２図には流動媒体１０
０が流動化して流動床Ｆを形成している状態を示してい
る。流動媒体１００は、例えば粒径が０．３〜０．８ｍ
ｍのアルミナ粒子が用いられる。流動室７０の上方のフ
リーボード７０ａには燃焼排ガス取出管９０が取付けら
れている。９０ａは排ガス排出管である。

ガス分散部２０は次のように構成されている。

流動室７０内において各々空気供給ヘッダ３１から分岐
された複数本（本実施例では４本）の大径の空気管３０
が炉底１０ａ上に載置されて等間隔で配置されて取付け
られており、各々の空気管３０は空気供給ヘッダ３１側
の一端側を炉体１０に固定され、他端側は自由端とされ
ている。なお、この自由端側は閉塞されている。そして
、それぞれの空気管３０には、その軸線方向に等間隔で
多数の空気分散管４０が上方へ突出されて取付けられて
いる。一方、各々の空気管３０の上側には一端側をガス
燃料供給ヘッダ５１から分岐され、前記空気管３０より
も小径の複数本（本実施例では４本）のガス燃料管５０
が前記空気分散管４０の頭上に間隔をおいてスペーサに
載置された状態で配置されて取付けられている。この各
々のガス撫料管５０もヘッダ５１側を炉体１０に固定さ
れ、他端側は自由端とされている。そして、各々のガス
燃料管５０には、その長手方向に沿って、前記隣合う空
気分散管４０の間にそれぞれ位置されて多数のガス燃料
分散管６０が下方に向けて突出されて取付けられている
。

それぞれのガス燃料分散管６０には所定数のガス燃料噴
出口（図示せず）が設けられ、それぞれの空気分散管４
０には空気噴出口（図示せず）が所定数設けられており
、ガス燃料噴出口は空気噴出口よりも所定距離だけ下方
に位置されている。

一方、流動床改質炉の側方には、固型燃料ホッパ１１０
が設置され、その下部排出口には燃料取出用のロータリ
バルブ１１１が取付られている。

１１０ａは固型燃料供給コンベヤである。ロータリバル
ブ１１．１の排出口には複数本（この場合３本）の固型
燃料輸送管１１２が分岐されて取付けられており、それ
ぞれの他端側は流動室７０内に開口されて接続されてい
る。そして、この固型燃料輸送管１１２の流動室７０内
へ開口する供給口１１２、ａはガス燃料管５０の上部位
置で、かつ、流動床Ｆの底部に位置するように設けられ
ている。

ロータリバルブ１１１下方位置においてそれぞれの固型
燃料輸送管１１２には圧縮空気供給用の空気ノズ・ル１
１３か取付けられている。

このように構成された流動床改質炉の予熱方法を説明す
る。

運転停止時にあっては流動室７０の底部に流動媒体１０
０が上面を所定高さに位置されて充填されて静止した状
態となっている。そして、運転開始時には先ず流動媒体
１００の予熱作用が行われる。即ち、空気ヘッダ３１へ
例えば熱風発生炉のような予熱炉で発生された例えば９
００〜１０００°Ｃの高温空気を供給すると、この高温
空気は空気ヘッダ３１から複数に分岐した各々の空気管
３０内に流入し、さらに空気管３０に取付げられた多数
の空気分散管４０へ流れ込み、その空気噴出口から流動
室７０内へ排出され、流動媒体１００を流動化させて流
動床Ｆを形成させて流動媒体１００の粒子を加熱するこ
とにより流動床Ｆの初期予熱を行う。このような高温空
気による初期予熱は流動床Ｆの温度が第３図に示すよう
に固型燃料の着火温度以上ど′なる温度ＴＩ、例えば燃
料がポリエチレンの固型・燃料であ・る場合にはその着
火温度は約３５０°Ｃである故、Ｔ１が３５０°Ｃ以上
に達する・まで行われる。”　　　　　　□このような
初期予熱作業が終了すると、図示していない流動床温度
検出計により前記固型燃料着火温度Ｔ、が検知され、こ
れに基づいてロータリバルブ１［１が回転されると共に
空気ノズル１１３から圧縮空気が供給されて固型燃料ホ
ッパ１１０内のポリエチレン固型燃料が複数本の輸送管
１１２によって流動床Ｆ中に供給されて燃焼され、後期
予熱作業か行われる。この後期予熱は初期予熱の高温空
気による予熱に加えて固型燃料の燃焼による予熱が行わ
れる。即ち、ポリエチレン固型燃料は前記のようにして
約３５０°Ｃ迄に予熱されて高温状態となっている流動
床Ｆにより着火されて燃・焼され、これにより流動床温
度は第３図に曲線Ａ２で示すように高温空気のみによる
予熱曲線Ａ１に比べて急激に上昇する。このとき、固型
燃料は流動床Ｆ中に流動床Ｆの下方に位置した複数個所
（本実施例で、は３個所）の供給口１１２ａから供給さ
れ、流動化状態にある流動床Ｆ中で拡散されて均等に燃
焼され効率良く予熱が行われる。

そして、この上昇温度が本来の流動床加熱用熱源として
の都市ガス等のガス燃料の着火温度Ｔ２、例えば６００
°Ｃに達した時点でロータリバルブ１１１の回転および
空気ノズル１１３への圧縮空気の供給を停止させて固型
燃料の供給を中止すると共に流動床温度検出計の検知に
より図示していないガス燃料供給弁が開かれて都市ガス
等のガス燃料がガス燃料ヘッダ５１へ供給され、ガス燃
料ヘッダ５１から複数本分岐されたガス燃料管５０の各
々にガス燃料が流入し、さらに多数のガス燃料分散管６
０内へそれぞれ流入し、そのガス燃料噴出口からガス燃
料噴出口回りの流動媒体１００中へ供給され、これを流
動化させる。このとき、前記初期予熱時に高温空気によ
りガス燃料噴出口内に粒子の進入か防がれているためガ
ス燃料は円滑に供給噴出される。そして、このガス燃料
の燃焼により流動床Ｆが所定の改質作用可能な温度Ｔ３
に、例えば８００°Ｃにまで加熱されるとこの温度Ｔ３
に到った時点で触媒管８０内に改質原料、例えば都市ガ
ス等の炭化水素系燃料とスチームが供給され、以後、正
規の改質運転が行われる。なお、流動床温度がＴ２から
Ｔ３に達する間はガス燃料による加熱が行われるため短
時間で予熱が行われる。

このようにして予熱が効率良く行われ、予熱時間が短縮
される。

なお、以上の実施例では予熱時に固型燃料の燃焼により
、温度がＴ２に到った時点で固型燃料の供給を止めて本
来の流動床加熱用熱源としてのガス燃料を供給するよう
にしたが、温度が改質原料供給可能温度Ｔ３に到るまで
、固型燃料の供給を続行させておいても良い。このよう
にすれば温度Ｔ２からＴ３に達する時間は更に短縮され
る。

また、改質原料供給可能な温度Ｔ３に到るまでガス燃料
は併用せずに固型燃料のみによって昇温させるようにし
ても良い。

ここで、第３図において、従来の高温空気のみで所定の
流動床温度Ｔ３とする場合は曲線Ａ１のように温度が変
化し予熱時間が長く、ｔ３時間必要とする。これに対し
て、本発明方法では前記曲線Ａ１の途中の固型燃料着火
温度Ｔ、に達した時点（時間ｔｏ）で固型燃料の供給を
開始して燃焼させることにより熱量がさらに付加されて
温度は曲線Ａ２のように急激に上昇し所定温度Ｔ３にす
る時間ｔ、は著しく短くされる。実験によると、従来方
法の高温空気のみによる予熱時間ｔ３が約６時間必要で
あったものか、本発明方法では温度Ｔ２から本来の加熱
用熱源としてのガス燃料を使用したときで、ｔ２が約３
，５時間となり大幅な短縮が確認された。

本発明では、低着火温度の固型燃料として、前記のポリ
エチレン（着火温度約３５０°Ｃ）の他、ポリプロピレ
ン（同４００〜４８０°Ｃ）、ＡＢＳ樹脂（間約４７０
°Ｃ）等のプラスチック燃料を用いることができる。こ
れらは高発熱量を有しているため、加熱昇温用に有利で
ある。また、燃焼してもアッシュ（灰）が発生しないの
でその処置装置も不要である。この燃料は廃プラスチッ
ク等から成型して粒径ｌ〜３ｍｍ程度の固型燃料として
用いると経済的であり、かつ、流動床Ｆ中で前記の蓬り
均等に拡散させて効率良く燃焼させることができる。

前記のように所定の改質温度Ｔ３になった流動床Ｆは第
１．２図に示すように流動化して所定の層高となってお
り、これが触媒管８０に接触したりまたは触媒管８０が
流動床Ｆにより埋没されたりすることにより触媒管８０
が均等に加熱され、下部供給管８１から触媒管８０内へ
供給される例えば都市ガス等の炭化水素系燃料とスチー
ムとが触媒の作用で均等に加熱され、水素ガスや一酸化
炭素ガスにされて上段触媒管８０の上部排出管８２から
取り出され、水素ガスは燃料電池等に利用れる。燃焼排
ガスはフリーボード７０ａを上昇し排ガス取出管９０へ
吸引され排ガス排出管９０ａから取り出される。

なお、以上の実施例では流動床装置が流動床改質炉であ
る場合を示したが、本発明では、流動床装置が、加熱さ
れた流動床と伝熱管とを接触させて流動床の熱を伝熱管
に伝える流動床ボイラや、加熱された流動床中で廃棄物
等を燃焼・焼却する流動床焼却炉であってもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明では、予熱時に低着火温度
の固型燃料を用いることにより、より低い温度で着火さ
せて燃焼させ、予熱時の熱量を増加させて流動床をより
早く昇温させることかでき、かつ、燃料は固型燃料であ
る故、流動床中で均一に拡散されることによって燃焼が
効率よく行われ、予熱効率よく昇温させることかでき、
予熱時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明が実施される流動床装置と
しての流動床改質炉の一実施例を示し、第１図は流動床
改質炉の全体構成を示す縦断正面図、第２図は第１図の
■〜■線矢視断面図、第３図は流動床の昇温変化を示す
グラフ、第４図（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ従来の予熱方
法を示す流動床装置の概略縦断面図である。 １０・・・炉体、ｌＯａ・・・炉底、２ｏ・・・ガス分
散部、３０・・・空気管、４ｏ・・・空気分散管、５０
・・・ガス燃料管、６ｏ・・・ガス燃料分散管、７０・
・・流動室、８ｏ・・・触媒管、１００・・・流動媒体
、１１０・・・固型燃料ホッパ、１１１・・・ロータリ
バルブ、１１２・・・固型燃料輸送管、１１’２ａ・・
・固型燃料供給口、Ｆ・・・流動床。 特許出願人　　宇部興産株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）流動媒体を流動化させて流動床を予熱する流動床
   装置の予熱方法において、先ず高温空気により流動媒体
   を流動化させて流動床を所定温度に加熱し、次いで低着
   火温度の固型燃料を該流動床中へ供給して燃焼させるこ
   とにより流動床を更に加熱して流動床の予熱を行うこと
   を特徴とする流動床装置の予熱方法。