JPH04503400A - 固形燃料からの脱ガス若しくは部分脱ガスのための方法及び装置 - 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】 固形燃料からの脱ガス若しくは部分脱ガスのための方法及び装置 本発明は、反応器中の固形燃料からの脱ガス若しくは部分脱ガスのための方法及 び装置に関し、この場合、脱ガス若しくは部分脱ガスに必要な熱エネルギーは炉 中で生じる。

固形燃料で運転される大型炉装置からの一酸化窒素放出を減少させるために主燃 焼帯にいわゆる還元帯を後接することは公知であり、この還元帯に還元剤、特に 還元ガスが、主燃焼帯中で形成された一酸化窒素の還元のために導入される。こ の場合には必要な還元ガスは、−次燃料から分岐された相応する燃料量を脱ガス ないしはガス化することによっても得ることができる（ドイツ連邦共和国特許出 願公開第３４　１３　５６４号明細書）、このことによって、付加的なエネルギ ー及び物質、例えば天然ガスを使用する場合に比較的高い還元剤の供給費用を下 げることができる。

全固形燃料がその燃焼前に脱ガスされるか又は部分脱ガスされる（ドイツ連邦共 和国特許出願公開＄３６１４　４９７号明細書）場合に、−酸化窒素放出のさら なる低下は達成され、この場合、再度、遊離された揮発性成分の部分を直接、還 元剤として使用することができる。全ての燃焼すべき固形燃料の脱ガス若しくは 部分脱ガスによって火室温度は有利に影響を及ぼされ、このようにして主燃焼帯 中の一酸化窒素濃度は減少し、この場合、脱ガスされた固形燃料若しくは部分脱 ガスされた固形燃料中に残雪した残余窒素のみが主燃焼帯に到達し、かつ、より 減少した程度で一酸化窒素形成が生じる。還元帯中で現在公知の水準によって主 燃焼帯中で形成された一酸化窒素の相対的含量が減少されるため、主燃焼帯中で 既に低い一酸化窒素形成は特に有利に全一酸化窒素放出に影響を及ぼす。

さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第３６１４４９７号明細書には、固形燃料 用の脱ガス装置を大型炉装置、例えば発電所ボイラーの煙道ガス流中に直接配置 し、かつこのようにして固形燃料の脱ガスに必要な熱エネルギーを大型炉装置の 煙道ガスから放出させることが提案されている。上記配置の場合には当然ことな から、２つの装置、即ち大型炉装置及び脱ガス装置の同時の運転のみが可能であ り、この場合、その上２つの装置は相互に影響を及ぼす、従って２つの装置の運 転条件は相互に無関係に変更することはできず、かつ従ってそれぞれの装置に最 適に調整することはできない。さらに脱ガス装置のこのような配置は、既に経済 的な理由から新規装置の場合のみに可能である。

従って、固形燃料を脱ガスするための簡単かつ経済的な方法並びに該方法の実施 に適当な、殊にそれぞれの運転状態、例えば炉装置の運転状態とは十分に無関係 に固形燃料の脱ガスに最適な条件で運転することができる装置を提示するという 課題は、本発明の基礎になっている。

上記課題は、冒頭に記載の橿原の方法の場合には本発明によれば、必要な熱エネ ルギーが脱ガス反応器と高温ガス−熱伝達装置との少な（とも１つの共通の分離 面による間接的な熱交換により脱ガス反応器中に伝達されること並びに反応器及 び高温ガス−熱伝達装置が物質的に分離された流動層として運転されることによ って解決される。

従って本発明の特徴は、高温ガス−流動層−熱伝達装置を用いた流動層脱ガスと 、隔壁の両面で有効な流動層からの熱伝達の利点を有する少なくとも１つの、有 利には複数の平行な熱伝達性隔壁による２つの流動層空間の物質的な分離との組 合せであり、この場合、２つの流動層はさらに別の装置のそれぞれの運転条件、 例えば炉装置の運転条件とは十分に無関係に運転することができる。

有利には脱ガス反応器の流動層は高温ガス−熱伝達装置の流動層より僅かな流動 速度で運転される。このことによってより総じて僅かな流動の流れ及びより僅か な流動層−固有必要量が生じる。

本発明のもう１つの別の特徴によれば、脱ガス反応器の流動層のための流動化剤 として該流動層中で得られた、再循環されたガスが固形物分離、冷却及び圧力上 昇後に使用される。

原理的に高温ガス−流動層−熱伝達装置に、炉装置の運転とは無関係に、場合に よっては任意の随時使用できる高温のガスは熱媒体として供給することができる 。しかしながら炉装置との結合の場合には有利に高温ガス−熱伝達装置の流動層 の該炉装置の高温の煙道ガスの一部が熱媒体及び流動化剤として供給される。

高温ガス−熱伝達装置の流動層のための層材料として微粒状の良好に熱を伝導す る材料、特に砂及び／又はフライアッシュが適当である。

高温ガス−熱伝達装置の流動層自体が流動層炉として運転されることは特に有利 である。このことによって固形燃料の脱ガスは、外来発生の高温ガス並びに炉装 置の運転とは全く無関係に行なうことができる。

高温ガス−熱伝達装置が独立の流動層炉として運転される場合には、流動層炉の ための燃料として、脱ガス反応器からの脱ガスされた燃料を使用することが有利 である。

流動層炉中で必要な脱ガスされた燃料は直接、例えば機械的に脱ガス反応器から 流動層炉中に供給することができる。しかしながら、本発明の別の特徴によれば 脱ガス反応器から流動層炉中への燃料搬入は有利に空気によって行なわれ、この 場合、流動ガスとして不活性ガスと酸素担体とからの混合物が使用される。

流動層炉の脱ガスされた固形燃料の使用によっても該流動層炉でも一酸化窒素放 出を十分に減少させることができる。

不活性ガスと酸素担体ないしは該担体の酸素含量との量比については、不活性ガ ス−酸素混合物中に含有された酸素の含量は流動層炉の酸素要求量に適合するこ とができ、従って該炉の熱効率を調整することもできるし、必要な流動の流れを 調整することもできる。

不活性ガスとして有利に流動層炉の再循環された煙道ガスは使用される。

最終的に脱ガス反応器が微細に粉砕された固形物を用いて、付加的な不活性な層 材料なしで運転されている一方で、流動層炉は有利には、その粒度が脱ガスされ た固形燃料の粒度より大きい不活性な層材料を用いて運転される。このことによ って流動層炉中で燃焼する固形物粒子の移動速度が減少され、かつ総じて流動層 炉の全長にわたる、より良好な温度分布及びより良好な熱伝達が達成される。

本発明による方法を実施するための装置は、高温ガス−熱伝達装置ないしは流動 層炉が脱ガス反応器中に配置されていることを特徴とし、この場合、該熱伝達装 置ないしは該炉の壁は良好に熱伝導する材料からなる。高温ガス−熱伝達装置な いしは流動層炉と脱ガス反応器の２つの流動層は、個別の供給システム及び廃棄 物処理システムを有している。

有利には高温ガス−熱伝達装置ないしは流動層炉の流動層空間は、脱ガス反応器 中での物質的な区分のためのそれぞれ個別の隔壁を有する数個の共通して供給可 能かつ廃棄物処理可能である流動室に分割されている。このことによって、脱ガ ス反応器の全横断面にわたって均一な、脱ガスすべき固形物への熱伝達が達成さ れる。

脱ガス反応器中に配置されかつ１個若しくは数個の相互に平行に配置された垂直 な室からなる流動層炉を有する装置は、室が脱ガス反応器の流動層中にノズル底 （Ｄｕｅｓｅｎｂｏｄｅｎ）の上方まで浸漬していること及び室の下部に噴射ノ ズルが、不活性ガス−酸素混合物を脱ガスされた燃料と一緒に脱ガス反応器から 流動層炉中の室中に導入するために配置されていることを特徴とし、この場合、 脱ガスすべき新しい燃料での脱ガス反応器への装入は流動層表面の領域内で行な われる。

脱ガス反応器中に配置された流動層炉を有する別の装置の場合には脱ガス反応器 への装入は下方から行なわれ、かつ脱ガスされた燃料は流動層表面の領域内で除 去される。１本若しくは数本の還流路によって、脱ガスされた燃料の一部が室な いしは流動層炉の室中に供給される。室ないしは流動層炉の室への１本若しくは 数本の還流路の合流点前に噴射ノズルが、脱ガスされた燃料を室ないしは流動層 炉の室中に空気によって添加しかつ供給するために装備されている。

本発明による方法及び本発明による装置は有利に、炉装置、例えば蒸気ボイラー の微粉炭燃焼装置に必要な固形燃料を脱ガスするために使用され、この場合、脱 ガス反応器中で得られたガスの一部は同時に炉の主燃焼帯に後接された還元帯に 還元ガスとして導入される。脱ガスされた固形燃料及び還元ガスは最小限可能な 冷却をもって炉装置に供給される。この使用の場合については高温ガス−熱伝達 装置ないしは流動層炉並びに脱ガス反応器の流動層は火室圧力を超える僅かな過 剰圧力、例えば１００ミリバールで運転することができる。

脱ガス反応器中で得られた過剰量のガスは装置から除去することができ、かつ繰 返し使用することができる。さらに原理的に、本発明による方法及び本発明によ る装置は組合せ地理工程に組入れられ、この場合、脱ガス反応器中で得られたガ スないしは過剰量のガスはガスタービン燃焼室に供給される。この場合には流動 層はガスタービンの運転条件に適合させた、より高い過剰圧力で運転しなければ ならない。

第１〜４図の場合には、本発明による装置の可能な形態が水平断面で示されてい る。

第５図、ＩＦ５図の場合ｔこは、本発明による、脱ガス反応器中に配置された流 動層炉を備えた装置の可能な実施態様が概略的に示されている。

図１で示された例によって高温ガス−熱伝達装置ないしは流動層炉２は管状シス テムとして形成されている場合に、脱ガス反応器ｌの横断面図について特に均一 な温度分布が達成され、この場合、導管２ａは相互に均等な間隔で配置されてい るつ図２の例の場合には高温ガス−熱伝達装置ないしは流動層炉２は、平行な室 壁３を有する数個の、間隔をおいて相並んで配置された流動室２ａに区分される 。

１１３図及び第４図は、高温ガス−熱伝達装置ないしは流動層炉２の配置及び、 図４の例の場合には付加的に熱伝導板５を有する、熱伝導性材料からなる隔壁３ によって分離されている脱ガス反応器ｌの配置の別の可能性を示している。

第５図及び１１６図による実施例の場合には、脱ガスすべき固形燃料は燃料供給 管１１によって脱ガス反応器１の流動層１２中に導入される。脱ガスされた燃料 は導管１３によって排出され、かつ、例えば大型炉装置中で燃焼される。固形燃 料の脱ガスに必要な熱エネルギーは、脱ガス反応器ｌ中に配置された流動層炉２ 中で、脱ガス反応器１中で脱ガスされた固形燃料が燃焼することによって発生し 、かつ、熱伝導性物質からなる隔壁２１によって脱ガス反応器ｌ中に伝達される 。

流動層炉２は数個の相互に平行に配置された垂直な室に分割されている。しかし ながら、第５図及び第６図の例の場合には図示の簡略化のためにそれぞれ流動層 炉２の１室のみが記入されている。

脱ガス反応器１中に含有されたガスはフィルターシステム５中での固形燃料分離 後に導管Ｉ４によって排出される。該ガスは例えば、還元剤として直接、脱ガス された固形燃料で点火される大型炉装置の別の一酸化窒素減少のために使用する ことができる。

上記ガスの一部は導管１５によって分岐され、かつ場合によっては別のガス精製 装置７、送麗機４及びノズルシステム１６によって流動化ガスとして脱ガス反応 器ｌ中に再儂環される。

脱ガスされた燃料の流動層炉２中への搬入は、流動層炉２の各室への入口に配置 された、図では概略的にしか示されていない噴射ノズル２６によって空気により 行なわれ、この場合、運搬ガス及び流動化ガスとして同様にして導管２５によっ て供給される不活性ガス及び／又は燃焼用空気は使用される。不活性ガスとして 有利に流動層炉２の煙道ガス排気管２３からの煙道ガスが使用される。この場合 には煙道ガスと燃焼用空気との比は、流動層炉２の酸素要求量に相応して調整す ることができる。

Ｌ！Ｊ５図の例の場合には流動層炉２の室は流動層１２中に達しており、この場 合、流動層炉２の流動層２２中への脱ガスされた燃料の搬入は噴射ノズルの吸引 作用によって脱ガス反応器１の流動層１２のノズル底１７の上方の領域から直接 行なわれる。この場合には、脱ガスすべき新しい固形燃料での脱ガス反応器１へ の装入は、該反応器の流動層１２の表面の領域内で行なわれる。

第６図の例の場合には脱ガスすべき新しい固形燃料での脱ガス反応器ｌへの装入 は、燃料供給管１１によって下方からノズル底１７を通して行なわれる。脱ガス された固形燃料の流動層炉２への還流は、上記の例の場合には還流路１８及び６ によって脱ガス反応器１の流動層１２の表面の領域から流動層炉２中へと下方か ら行なわれる。しかし、脱ガスされた固形燃料の流動層炉２中への導入は、上に ある還流路によって上方からも行なうことができる。脱ガスされた燃料の流動層 炉２中への還流及び添加を促進するためにノズル１９によって付加的な運搬ガス は還流路１８．６に導入され、この場合、付加的な運搬ガスとして有利に不活性 ガスが使用される。燃料の流動層炉２中への直接の搬入は、ノズル２６によって 導入される不活性ガス−酸素担体混合物と一緒に行なわれる。この場合には酸素 要求量を充たすために有利に、例えば流動層炉２中の流動速度を低下させるため に酸素担体として酸素で濃縮された燃焼用空気を使用することもできるし、流動 層炉を加圧下で運転しかつ圧縮された燃焼用空気を導入することもできる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．脱ガス反応器中で固形燃料を脱ガスするか若しくは部分脱ガスする方法にお いて、必要な熱エネルギーを脱ガス反応器と高温ガスー熱伝達装置との共通の少 なくとも１つの分離面による間接的な熱交換によって脱ガス反応器中に伝達させ ること並びに脱ガス反応器及び高温ガスー熱伝達装置を物質的に分離された流動 層として運転することを特徴とする脱ガス反応器中の固形燃料の脱ガス若しくは 部分脱ガスの方法。
2. ２．脱ガス反応器の流動層を高温ガスー熱伝達装置の流動層より僅かな流動速度 で運転する、請求項１記載の方法。
3. ３．脱ガス反応器の流動層のための流動化剤として脱ガス反応器中で得られたガ スを使用する、請求項１又は２記載の方法。
4. ４．高温ガスー熱伝達装置の流動層のための層材料として良好な熱伝動性の材料 、特に砂及び／又はフライアッシュを使用し、かつ流動化剤及び熱媒体として高 温の煙道ガスを、脱ガスされた固形燃料で運転される炉装置から高温ガスー熱伝 達装置中に導入する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. ５．高温ガスー熱伝達装置が流動層炉である、請求項１から３までのいずれか１ 項に記載の方法。
6. ６．流動層炉のための燃料として、脱ガス反応器からの脱ガスされた燃料を使用 する、請求項５記載の方法。
7. ７．脱ガスされた燃料を直接税ガス反応器から除去し、かつ流動層炉中に導入し 、この場合、流動層炉中への燃料搬入を空気によって行ない、かつ運搬ガス及び 流動化ガスとして不活性ガスー燃焼用空気混合物を使用する、請求項６記載の方 法。
8. ８．不活性ガスと燃焼用空気との混合比を、流動層炉の酸素要求量に相応して調 整する、請求項７記載の方法。
9. ９．不活性ガスとして流動層炉からの煙道ガスを再循環させる、請求重７又は８ 記載の方法。
10. １０．流動層炉中で、粒度が脱ガスされた固形燃料の粒度より大きい不活性な層 材料を使用する、請求項５から９までのいずれか１項に記載の方法。
11. １１．高温ガスー熱伝達装置ないしは流動層炉（２）が脱ガス反応器（１）中に 配置されており、高温ガスー熱伝達装置ないしは流動層炉（２）及び脱ガス反応 器（１）にそれぞれ個別の供給システム及び廃素物処理システムが取り付けられ ており、かつ高温ガスー熱伝達装置ないしは流動層炉（２）と脱ガス反応器（１ ）との間の壁（３）が熱伝導性材料からなる、請求項１から１０までのいずれか １項に記載の方法を実施するための装置。
12. １２．高温ガスー熱伝達装置ないしは流動層炉（２）が数個の、共通して供給可 能かつ廃素物処理可能な流動室（２ａ）に分割されている、請求項１１記載の装 置。
13. １３．流動室（２ａ）が相互に間隔をおいて平行に配置された管である、請求項 １２記載の装置。
14. １４．流動室（２ａ）が、平行な室壁（３）を有する間隔をおいて相並んで配置 された室である、請求項１２記載の装置。
15. １５．１個若しくは数個の相互に平行に配置された垂直な室からなる流動層炉（ ２）が脱ガス反応器（１）中に配置されており、燃料供給管（１１）が脱ガスす べき固形燃料の脱ガス反応器（１）の流動層表面の領域内への導入のために装備 されており、流動層炉（２）の室が脱ガス反応器（１）の流動層（１２）中に浸 漬して配置されており、かつ該室の下方に噴射ノズル（２６）が、不活性ガスー 燃焼用空気混合物を脱ガス反応器（１）からの脱ガスされた燃料と一緒に流動層 炉（２）の室中に導入するために装備されている、請求項６記載の方法を実施す るための装置。
16. １６．１個若しくは数個の相互に平行に配置された垂直な室からなる流動層炉（ ２）が脱ガス反応器（１）中に配置されており、燃料供給管（１１）が、脱ガス すべき固形燃料を脱ガス反応器（１）のノズル底（１７）の領域内へ導入するた めに装備されており、１個若しくは数個の還流路（１８、６）が、脱ガスされた 固形燃料を脱ガス反応器（１）の流動層表面の領域から流動層炉（２）中に供給 するために装備されており、かつ還液路（１８、６）の中に噴射ノズル（１９、 ２６）が、流動層炉（２）の室中に脱ガスされた固形燃料を空気によって供給す るためかないしは不活性ガス若しくは不活性ガスー酸素混合物を脱ガスされた燃 料と一緒に導入するために装備されている、請求項６記載の方法を実施するため の装置。