JPH04501168A - ガス化処理または燃焼処理にて分離された固体物質から熱を回収する方法および装置 - 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】 ガス化処理または燃焼処理にて分離された固体物質から熱を回収する方法および 装置 本発明は、燃焼やガス化処理のような高温処理および／または高温ガスの浄化処 理にて排出された固体物質から熱を回収する方法および装置に関する。特に本発 明は、回収した熱を高温処理にて再使用することに係わり、更に詳しくはガス化 処理や燃焼処理で生じた灰から熱を回収するのに適しているのである。

燃焼やガス化処理にて生じた灰の取扱いには問題がある。その１つとして高温の 灰は貯蔵される前に冷却されねばならない。またその他として灰、特に冷却後の 微細な灰粒子の拡散が環境の障害を引き起こす。

微細な灰を燃焼室の内部中たは別個の凝集手段の内部に於けるような加熱手段に よって凝集させることによって微細な灰の発生を免れ、これによりガス化処理や 燃焼処理で排出される灰をいっそう収容し易くするような努力が払われてきた。

燃料を乾燥させるのに灰を使用することも示唆されてきた。例えばスウェーデン 国特許願第８５０Ｊ５６３−４号は燃焼室に燃料を給送する前に高温の灰を燃料 と混合することを開示している。この場合、燃料に含有されているであろう水分 は灰に吸収されるか蒸発される。燃料は乾燥され、通常の乾燥物質を処理するよ うに構成された装置に於いて容易に取り扱えるようになる。しかしながら同時に 、処理にて循環される灰の量は大量になり、エネルギー経済性の点て望まれるこ とではない。

ドイツ連邦共和国特許明細書第ＤＥ−３１０１８４７号に開示されているように 、貯蔵に適した灰を受け入れるようにするために、灰に水を混ぜて灰を冷却し且 つ凝集させるようになす努力も払われてきた。この開示に於いては、冷却水が問 題を引き起こしている。何故ならば、水の温度が低く、その熱を使用することか コントローラーに何だからである。水の冷却方法および量によって灰の冷却水の 温度は一般に２００″Ｃより低い。この水は蒸気回路に付与するには冷た過ぎる 。他方、この冷却水の温度はボイラー水の温度からそれほど大きく違わない。そ れ故に冷却水は妥当な寸法の手段によってボイラー水の加熱に使用することはで きない。水を排出しその熱を使用しないことは熱経済性の点で良い解決策ではな い。

ガス化および燃焼処理に必要とされる固体物質は乱されないようにして燃焼室内 に給送され、各種の物質が燃焼室全体の横断面に対してできるだけ均一に分配さ れるようになされることが必要である。乾燥した微細な物質を例えば加圧されて いる燃焼室内に給送するにはいっそう複雑化した装置が必要とされる。燃焼室内 へ給送する前に配管を通して乾燥物質を搬送することは、エネルギーを消費する とともに困難である。例えば、微細な石炭の搬送は汚れを生じるとともに、石炭 微粉は明らかに爆発性を存している。

上述した欠点を避けるために、燃焼室へ給送するより前に石炭を湿潤させること が示唆されてきた。フィンランド国特許明細書第８６５２１７号は水をスラック と混ぜる方法を開示している。水はスラックと混合されてポンプ推進できる程度 の質量体を形成するようになされる。

この石炭ペーストはポンプによって推進できるのであり、燃焼段階に対して直接 に追加される処理剤を必要としないのである。

本発明の目的は、高温処理で排出された固体物質から熱を回収する方法を提供す ることである。この方法は、上述した方法よりも熱回収の点で優れている。本発 明の他の目的は、排出された固体物質を更に他の処理に好適　′な形態にする方 法を提供することである。

本発明の更に他の目的は、燃焼やガス化の反応装置へ給送物質を給送する前にガ ス化や燃焼処理を受けるその給送物質を処理する改良された方法を提供すること である。

上述した目的を達成するために、高温処理から分離された高温の固体物質から熱 を回収する本発明の方法は、固体物質は媒体として働く流体と熱交換接触するよ うになされて、熱を固体物質からこの流体へ伝達するようになされること、およ びこのようにして加熱された流体が処理される給送物質と混合されて、処理室へ 導かれる前のその給送物質を湿潤させ且つ予熱させるようにすること、を特徴と する。

本発明による熱回収装置は、高温処理された固体物質の出口に接続される熱交換 器と、この熱交換器と接続された混合室とを含んでいて、この混合室が燃焼やガ ス化処理を行う反応装置と連通されることを特徴とする。熱交換器は導管を通し て反応装置の燃焼室および／または高温ガスの浄化手段に接続され、固体物質を その処理室から熱交換器へ搬送する。更にこの熱交換器は、例えば水のような流 体をその熱交換器内部へ導くための手段と、流体の冷却作用によって冷却された 固体物質を熱交換器から排出するための手段とを備えている。この熱交換器は導 管を通して混合器に接続され、加熱された流体を熱交換器から混合室へ導くよう になされる。混合室はまた例えば石炭のような成る種の処理のための給送物質を 混合室へ導くための手段と、流体および給送材料のこのように形成された混合物 を反応装置へ導くための導管とを備えている。

本発明は、ガス浄化手段で連続して分離されるフライアッシュのようなガス化や 燃焼処理で生じる灰から熱を回収するのに好適である。本発明はまた、流動床反 応装置の燃焼室から排出される流動床物質から熱を回収するのにも好適である。

この流動床物質は一般に主として灰を、そして砂のような不活性物質を含んでな る。流動床物質はまた、処理室に給送された硫黄結合用カルシウム化合物のよう な成る種の添加剤をも含む。流動床物質は反応装置から連続的或いは間欠的に除 去されて、反応装置内部に適当な処理状態を保持するようにされる。排出される べき物質は高温なので、それを更に処理する前に冷却しなければならない。

本発明の方法によれば、熱交換媒体として使用される流体は水であるのが好まし い。給送物質と混合されて高温処理室へ給送されるように十分に適用できる。処 理内容および温度に応じてその他の何れかの流体も使用できる。

本発明によれば高温固体物質は、例えば反応装置の燃焼室の下方に配置された水 タンクのような解放された流体タンクの中へ、或いは閉じた水タンクの中へ導か れることができる。閉じた水タンクの中では、高温固体物質は水を気化させるよ うに作用し、水は蒸発された形態としてそこから導かれることができる。蒸気は 例え長い距離であっても容易に搬送されることができる。この蒸気が例えばスラ ックのような冷えた給送物質と接触されると、石炭粒子の表面上に凝縮して、燃 焼室へ給送するのに適当な石炭ペーストを形成するようになる。

液体は取り出された固体物質と直接或いは間接的に熱交換接触されるようになさ れることができる。水と燃焼処理から取り出された灰との間の熱回収は直接熱交 換によって行えるのが好ましい。何故ならば、灰によって汚された水はその後で 処理すべき給送物質の湿潤化に直接に利用され、処理へ戻されるからである。従 って、水の浄化にはまったく問題が生じないのである。直接熱交換によって生じ た湿った灰は汚染する問題を生じることなく貯蔵室へ搬送されることができる。

内部で石炭がガス化すなわち燃焼されるガス化装置もしくはボイラーに関して本 発明を応用する場合には、加熱された液体または恐らく蒸気が、処理および取扱 いの容易な石炭ペーストを形成するような程度とされるのが好ましい状態となる ように、石炭と混合される。石炭の湿度を１５〜５０％に高める、二とが例え長 い距離でもポンプ推進による搬送を容易となし、例え加圧された燃焼室の内部と いえども簡単に給送することができるようになる。給送は本当に簡単な手段によ って行えるのである。

水分含有量を高めると、石炭による汚染が防止され、爆発する可能性がかなり低 減されるのである。

本発明は以下に例を挙げて添付図面を参照して更に詳細に説明される。添付図面 では、 第１図は、本発明の実施例を示す概略図、そして第２図は、本発明の第２の実施 例を示す概略図である。

第１図の実施例は、流動床反応装置ｌの加圧された燃焼室２から除去された灰か ら熱回収するのに、そしてその他のあり得る流動床物質から熱回収するのに応用 される。この実施例では熱回収する媒体として水が使用される。加熱された水は 更にまた流動床反応装置の燃料の温度および組成を調整するために使用されるの である。

流動床は流動化させるガス、例えば空気を底部グリッド４に形成されている開口 を通して燃焼室内部へ導入することによって流動床反応装置ｌの燃焼室２の内部 に維持される。勿論ながら流動化させるガスは燃焼室の底部に配置された空気ノ ズルのようなその他の一般に使用されている空気給送手段によって給送されるこ とができる。

処理ガスはガス排出バイブ５によって燃焼室の上部から排除される。例えば石炭 のような燃料は導管３を通して燃焼室の内部へ導入される。燃焼室は必要ならば 幾つかの燃料給送導管を配備されることができる。更に燃焼室は、流動床のため の物質や添加剤を処理室へ導入するための図面には示していない各種導管を備え ることができる。

流動床から排出される灰およびその他の物質は排出手段６によって燃焼室の底部 から取り出される。燃焼室から排出された灰はチャンネル７を経て熱交換器８へ 導かれる。この熱交換器はチャンバー９を有している。第１図の実施例ではこの チャンバー内で灰が導管１０を流れる液体と間接的に熱交換接触される。この液 体は例えば水とされることができる。この冷却された灰はチャンバー９から導管 １１を通り、更に減圧バルブを通して貯蔵タンクへ運ばれる。

これに代えて灰は液体と直接的に熱交換接触されて、その灰が例えば水によって 部分的に満たされたチャンバー内に流入できるようになされることが可能である 。この冷却された灰は例えばスクリューコンベヤによって水から除去される。

熱交換器で加熱された水は導管１３を通して混合室１４内へ導かれ、そこで水は 燃料１５と混合される。この燃料は粉砕された石炭かスラックとされ得る。加熱 された水は、好ましくは燃料の水分含有量が１５〜２０％にまで高められて容易 にポンプ推進することのできるペーストが例えば石炭で形成されるようになる程 度に燃料と混合されるのである。混合室は導管３によって流動床反応装置に接続 される。

本発明は加圧されない燃焼もしくはガス化処理にも加圧される燃焼もしくはガス 化処理にも応用される。加圧された燃焼室からの灰の給送は加圧状態にて加圧さ れた熱交換器へ給送するように簡単に構成することかできる。

冷却されると灰は減圧バルブを通して貯蔵タンク１２へ容易に給送できる。

成る種の応用に於いては、減圧バルブを燃焼室と熱交換器との間に配置して大気 圧の下で灰の冷却を行うように構成するのが好ましいとされる。

第２図の方法では、本発明はフライアッシュから熱回収するように応用される。

流動床反応装置２からのガスは手段１６に於いて浄化される。フライアッシュは 導管７を経て熱交換器８へ導かれる。先の実施例と同様に、この灰の熱は液体に 回収される。この液体は混合室１４へ導入され、処理室へ給送されるべき燃料を 湿潤させ且つ予熱するようになす。

特に、フライアッシュが保有する熱は利用するのが困難である。何故ならば、フ ライアッシュの量が僅かであり、フライアッシュが保有する熱量は例ターば反応 装置の底部に溜まった灰の熱量よりも小さいからである。本発明による方法はこ のフライアッシュの熱の利用をも今や可能にするのである。

本発明は上述した例とするじれに限定することを意図していない。むしろ、添付 の請求の範囲の欄に記載されている範囲から逸脱せずに変更し応用することがで きるのである。

平成３年１０月１４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．燃焼やガス化処理のような高温処理から、および／または高温ガスの浄化処 理から分離された固体物質から熱を回収する方法であって、固体物質は媒体とし て働く流体と熱交換接触されて、熱を固体物質からこの流体へ伝達するようにな されること、およびこのようにして加熱された流体が処理される給送物質と混合 されて、処理室へ導かれる前のその給送物質を湿潤させ且つ予熱させるようにす ること、を特徴とする固体物質から熱を回収する方法。 ２．請求の範囲第１項に記載された方法であって、流動床反応装置にて行われる 燃焼やガス化処理で取り出された固体物質から熱が回収されることを特徴とする 固体物質から熱を回収する方法。 ３．請求の範囲第２項に記載された方法であって、流動床反応装置の底部から取 り出されるべき固体物質から熱が回収されることを特徴とする固体物質から熱を 回収する方法。 ４．請求の範囲第２項に記載された方法であって、流動床反応装置の後で行われ るガス浄化処理で分離されたフライアッシュから熱が回収されることを特徴とす る固体物質から熱を回収する方法。 ５．請求の範囲第１項に記載された方法であって、加圧された燃焼やガス化処理 により生じた灰から熱が回収されることを特徴とする固体物質から熱を回収する 方法。 ６．請求の範囲第２項に記載された方法であって、流動床反応装置から排出され た流動床物質から熱が回収されることを特徴とする固体物質から熱を回収する方 法。 ７．請求の範囲第１項に記載された方法であって、固体物質が熱伝達媒体と間接 的に熱交換接触されることを特徴とする固体物質から熱を回収する方法。 ８．請求の範囲第１項に記載された方法であって、固体物質が液体と直接的に熱 交換接触されることを特徴とする固体物質から熱を回収する方法。 ９．請求の範囲第１項に記載された方法であって、固体物質が水を加熱するため の水と熱交換接触されることを特徴とする固体物質から熱を回収する方法。 １０．請求の範囲第９項に記載された方法であって、燃焼やガス化処理で取り出 された灰が水と熱交換接触されて、その灰を冷却し且つその水が加熱され、その 後にその水が燃焼やガス化処理に使用される燃料と混合されるようになされるこ とを特徴とする固体物質から熱を回収する方法。 １１．請求の範囲第９項に記載された方法であって、固体物質が閉じた容器内で 水と混合されてその水を蒸発させ、しかる後にその蒸気が燃料と接触されてその 表面に凝縮するようになされることを特徴とする固体物質から熱を回収する方法 。 １２．請求の範囲第９項に記載された方法であって、水がスラックや粉砕された 石炭と混合されて石炭ベーストを作り出すようになされることを特徴とする固体 物質から熱を回収する方法。 １３．請求の範囲第９項に記載された方法であって、高温の水が石炭と混合され てその石炭の水分含有量を１５〜５０％に高めるようになすことを特徴とする固 体物質から熱を回収する方法。 １４．請求の範囲第９項に記載された方法であって、高温の水が石炭と混合され てその石炭をポンプ推進に適した形態となすことを特徴とする固体物質から熱を 回収する方法。 １５．請求の範囲第２項に記載された方法であって、固体物質が加圧された流動 床反応装置から加圧された熱交換器へ導かれ、そこで固体物質が液体と熱交換接 触されるようになされることを特徴とする固体物質から熱を回収する方法。 １６．燃焼やガス化処理を行う反応装置（１）から排出された固体物質および／ または高温ガスの浄化手段（１６）から排出された固体物質から熱を回収する装 置であって、 −導管（７）を経て反応装置（１）の燃焼室（２）および／またはガス浄化手段 （１６）に接続されて、内部に固体物質を受け入れるようになされており、また 、内部に液体を受け入れる手段（１０）を備え且つ内部で冷やされた固体物質を 排出する手段（１１）を備えている熱交換器（８）と、 −導管（１３）を経て熱交換器（８）に接続され、その熱交換器にて加熱された 液体を受け入れるようになされており、また反応装置へ導かれるべき給送物質を 内部へ受け入れるための手段（１５）および内部で形成された液体と給送物質と の混合物を反応装置へ導くための導管（３）を備えている混合室（１４）と、を 含んで構成されたことを特徴とする固体物質から熱を回収する装置。 １７．請求の範囲第１６項に記載された装置であって、熱交換器（８）が固体物 質から液体へ熱を伝達するために液体と固体物質とが直接的に熱交換接触される ようになされる室を含んで構成されていることを特徴とする固体物質から熱を回 収する装置。 １８．請求の範囲第１６項に記載された装置であって、熱交換器が固体物質から 液体へ熱を伝達するために液体と固体物質とが間接的に熱交換接触されるように なされるチャンバー（９）を含んで構成されていることを特徴とする固体物質か ら熱を回収する装置。 １９．請求の範囲第１６項に記載された装置であって、熱交換器（８）が内部で 発生した蒸気を混合室（１４）へ搬送するために閉じたチャンバー（９）と導管 （１３）とを含んで構成されていることを特徴とする固体物質から熱を回収する 装置。 ２０．請求の範囲第１６項に記載された装置であって、熱交換器（８）が導管（ ７）を経て流動床反応装置の底部の灰を排出させるための手段（６）へ接続され ていることを特徴とする固体物質から熱を回収する装置。 ２１．請求の範囲第２０項に記載された装置であって、流動床反応装置が加圧さ れていることを特徴とする固体物質から熱を回収する装置。 ２２．請求の範囲第１６項に記載された装置であって、熱交換器（８）が導管（ ７）を通してフライアッシュ分離器に接続されていることを特徴とする固体物質 から熱を回収する装置。