JPH0451723B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、反応装置、ボイラ等に用いられる加
熱手段である流動床燃焼炉に関する。

（従来の技術） 反応装置に用いられる従来の流動床燃焼炉を第
９図に基づいて説明する。

加熱炉９１内には一定粒度の粒子からなる流動
材９８が予め投入されており、この流動材９８内
には被加熱媒体が流れている反応管９２等が挿入
されている。送風機９３及び燃料供給設備９４か
らは排ガス発生炉９５に装備されているバーナ９
５ａへ燃焼用空気及び燃料が送られ、ここで燃料
を燃焼させる。燃焼後の排ガスはプレナムチヤン
バ９６に送られ、プレナムチヤンバ９６に送られ
た排ガスは、多孔ノズル板９７から噴出され、流
動材９８を流動化させる。即ち、流動材９８を加
熱炉９１内に一定量投入し、下方から多孔ノズル
板９７を経て気体を通気してゆくと、気体のある
通気量で粒子の上下運動が激しくなり、多数の気
泡の周りは粒子が気泡の跡を埋めるように流下す
る流動床を形成する。この流動床は、流動床内温
度が均一で、かつ、熱伝達率が大きいので流動床
に各種の反応管９２等の被加熱体を挿入すること
により均一な加熱が可能となる。

流動材９８を流動化させた排ガスは、フリーボ
ード部１０１から、ライン１０２を通つて外部ダ
スト捕集器９９に入り、外部ダスト捕集器９９で
気体とダストに分離れさる。捕集ダストはダスト
戻り管１００を経て、再度流動床内へ投入され
る。一方、ダストが除去されてクリーンとなつた
排ガスは、熱回収ガスタービン等のプロセスへ抽
気されてゆく。

（従来技術の問題点） 従来の流動床燃焼炉には、次のような欠点があ
る。

(1) 流動材９８は、外部ダスト捕集器９９でダス
トとして気体から分離するため排ガスとともに
一旦外部へ抽気することにより、捕集された流
動材９８の温度が下がり、熱損失が起こる。

(2) 流動床燃焼炉の外部にダスト回収装置が設け
らりているため、設備が大規模となる。

(3) 外部ダスト捕集器９９で捕集されたダスト
は、自重落下だけでは粒子移動は困難であるの
で、捕集されたダストを再度流動床へ投入する
ためスクリユウコンベア等の機械的な搬送手
段、あるいは気体搬送手段等の移送装置を加え
る必要がある。

(4) できるだけ熱損失を避けるため、ライン１０
２外部ダスト捕集器９９及びダスト戻り管１０
０に耐火材内張構造、保温構造を施行する必要
がある。

(5) 流動材９８の堆積によるライン１０２の閉鎖
を防ぐため、排ガスの流速を大きくする必要が
ありこのため圧力損失が大きくなる。

(6) ダストを搬送させるために、機械的な移送装
置を利用した場合、充分な耐熱をもつた機種を
選定する必要があり、機械的な搬送装置の選定
が困難である。

また特開昭50−59273号公報に、流動床燃焼炉
内の上部フリーボード部に、サイクロン型粒子分
離装置を設けた燃焼炉が示されているが、この装
置でも、燃焼排ガスがもつ熱量の流出を防ぐこと
ができず、大幅な熱損失の減少は期待できなかつ
た。

（目的） 本発明は、従来の流動床燃焼炉の上記(1)〜(6)の
問題点を解決するとともに、熱損失の大幅減少を
可能とすることを目的としてなされたものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、焼成排ガスとダストを分離するサイ
クロン式セパレータをフリーボード部に設けた流
動床燃焼炉において、上記サイクロン式セパレー
タの軸芯部に反応管等の被加熱体を挿通し、同被
加熱体の外側に同心上に内筒及び外筒を設け、同
内筒の上部に燃焼排ガスの排出口を設け、同外筒
の下部に捕集ダストの排出口を設け、同外筒の入
口からはいつた燃焼排ガスが同内筒の下端部に到
達するまで下向き流れを形成し、その後同内筒下
端部から前記燃焼排ガス排出口に向けて上向き流
れとなるような燃焼排ガスの流路を形成させたこ
とを特徴とする流動床燃焼炉を提供する。

（本発明の作用） 本発明が提供する流動床燃焼炉によれば、フリ
ーボード部内のサイクロン式セパレータで流動床
から飛散する流動材を捕集し、捕集した流動材を
サイクロン式セパレータの下部の排出口から直接
流動床に落下させる。

実施例 １ 第１図〜第３図に示す、反応装置用として用い
られる実施例１から説明する。

加熱炉１は、多孔ノズル板７で仕切られ、多孔
ノズル板７の上部は流動材８により流動床が形成
され、下部はプレナムチヤンバ６が設けられてい
る。加熱炉１の上部中央から流動床まで下方に延
びる反応管２が配置されている。プレナムチヤン
バ６，はバーナ５ａを備えた排ガス発生炉５と連
通している。排ガス発生炉５は、燃料供給設備
４、送風機３と連通している。流動床の上部のフ
リーボード部１０の流動床からの流動材８の飛散
量が少ない場所に、反応管２の中心軸を通ように
サイクロン式セパレータ９が配置されている。サ
イクロン式セパレータ９は、外筒１３、内筒１
４、流動材８を含んだ排ガスを外筒１３内接線方
向に流入させるため外筒１３に対して接線方向に
設けられた入口管１５及び外筒１３下方に設けら
れた捕集流動材を流動床に戻す排出機構１６から
構成されている。

加熱炉１内には一定粒度の粒子からなる流動材
８が予め投入される。送風機３及び燃料供給設備
４からは排ガス発生炉５に装備されているバーナ
５ａへ燃焼用空気及び燃料が送られ、ここで燃料
を燃焼させる。燃焼後の排ガスはプレナムチヤン
バ６に送られ、プレナムチヤンバ６に送られた排
ガスは、多孔ノズル板７から噴出され、流動材８
を流動化させて流動床を形成する。この流動床
は、流動床内温度が均一で、かつ、熱伝達率が大
きいので流動床に各種の反応管２の被加熱体を挿
入することにより均一な加熱が可能となる。

流動材８を流動化させた排ガスは、流動床から
飛散する流動材８を含みフリーボード部１０に至
り、入口管１５から外筒１３内に接線方向に旋回
しながら流入する。外筒１３内に流入した排ガス
は外筒１３と内筒１４との間を上方から下方へと
流れる。排ガス中の流動材８は、旋回力により外
筒１３の内壁へ押しやられ、下方の排出機構１６
へ内壁を伝わつて落下し、排出機構１６から外筒
１３外部下方の流動床へ直接落下する。流動材８
が分離された排ガスは、内筒１４の下端部１４ａ
で反転し、反応管２と内筒１４との間を通つて、
例えばガスタービン等の次のプロセスへ抽気され
る。

なお、サイクロン式セパレータ９は耐火材、耐
熱材を不要とする加熱炉１内の温度に適した耐熱
材料を使用することにより、軽量化、コンパクト
化をはかつている。又、外筒１３の下部の排出機
構１６からも排ガスが流入し、流動材８の捕集効
率を劣化させる恐れがあるので、排出機構１６の
開口面積は捕集された流動材８が排出さるのに必
要な最少値を選定し、かつ、捕集された流動材８
の一部を排出機構１６の上に堆積保持することに
より、完全なシールが可能となる。

本流動床燃焼炉によると、次のような効果が得
られる。

(1) フリーボード部１０にサイクロン式セパレー
タ９を備えているため、流動床から飛散した流
動材８は、排ガスと共にサイクロン式セパレー
タ９に入り、ここで排ガスから分離され、流動
材８は再び流動床へ戻されるので流動材８の補
給が不必要となる。

(2) 流動床から飛散した流動材８は、フリーボー
ド部１０内のサイクロン式セパレータ９で排ガ
スから分離されるので、流動材８を加熱炉１か
ら外へ出す必要がなく、流動材８のもつ顕熱を
直接回収したこととなり、熱損失の回避が可能
となり、捕集された流動材８は、サイクロン式
セパレータ９の排出機構１６から自重落下で直
接流動床へ戻すことができ、流動材８の移送装
置が不要となり、さらに、サイクロン式セパレ
ータ９からの熱損失が防止できる。

実施例 ２ 第４図・第５図に示す、反応装置用として用い
られる実施例２を説明する。

加熱炉４１は、多孔ノズル板４７で仕切られ、
多孔ノズル板４７の上部は流動材４８により流動
床が形成され、下部はプレナムチヤンバ４６が設
けられている。加熱炉４１の上部中央から流動床
まで下方に延びる反応管４２が配置されている。
プレナムチヤンバ４６はバーナ４５ａを備えた排
ガス発生炉４５と連通している。排ガス発生炉４
５は、燃料供給設備４４、送風機４３と連通して
いる。流動床の上部のフリーボード部５０の流動
床からの流動材４８の飛散量が少ない場所に、反
応管４２が中心軸を通ようサイクロン式セパレー
タ４９が配置されている。サイクロン式セパレー
タ４９は、外筒５３、内筒５４、流動材４８を含
んだ排ガスを外筒５３内に流入させるため外筒１
３で開口した流入口５５、外筒１３下方に設けら
れた捕集流動材を流動床に戻す排出機構５６及び
流入口５５から入る排ガスに旋回力を与える旋回
羽根５７から構成されている。

加熱炉４１内には一定粒度の粒子からなる流動
材４８が予め投入される。送風機４３及び燃料供
給設備４４からは排ガス発生炉４５に装備されて
いるバーナ４５ａへ燃焼用空気及び燃料が送ら
れ、ここで燃料を燃焼させる。燃焼後の排ガスは
プレナムチヤンバ４６に送られ、プレナムチヤン
バ４６に送られた排ガスは、多孔ノズル板４７か
ら噴出され、流動材４８を流動化させて流動床を
形成する。この流動床は、流動床内温度が均一
で、かつ、熱伝達率が大きいので流動床に各種の
反応管４２の被加熱体を挿入することにより均一
な加熱が可能となる。

流動材４８を流動化させた排ガスは、流動床か
ら飛散する流動材４８を含みフリーボード部５０
に至り、流入口５５から旋回羽根５７により旋回
力が与えられて、外筒５３内に流入する。外筒５
３内に流入した排ガスは外筒５３と内筒５４との
間を上方から下方へと流れる。排ガス中の流動材
４８は、旋回力により外筒５３の内壁へ押しやら
れ、下方の排出機構５６へ内壁を伝わつて落下
し、排出機構５６から外筒５３外部下方の流動床
へ直接落下する。流動材４８が分離された排ガス
は、内筒５４の下端部５４ａで反転し、反応管４
２と内筒５４との間を通つて、例えばガスタービ
ン等の次のプロセスへ抽気される。

本流動床燃焼炉によると、次のような効果が得
られる。

(1) フリーボード部５０にサイクロン式セパレー
タ４９を備えているため、流動床から飛散した
流動材４８は、排ガスと共にサイクロン式セパ
レータ４９に入り、ここで排ガスから分離さ
れ、流動材４８は再び流動床へ戻されるので流
動材４８の補給が不要となる。

(2) 流動床から飛散した流動材４８は、フリーボ
ード部５０内のサイクロン式セパレータ４９で
排ガスから分離されるので、流動材４８を加熱
炉４１から外へ出す必要がなく、流動材４８の
もつ顕熱を直接回収したこととなり、熱損失の
回避が可能となり、捕集された流動材４８は、
サイクロン式セパレータ４９の排出機構５６か
ら自重落下で直接流動床へ戻すことができ、流
動材４８の移送装置が不要となり、さらに、サ
イクロン式セパレータ４９からの熱損失が防止
できる。

実施例 ３ 第６図に示す、反応装置用として用いられる実
施例２を説明する。

本実施例３は、実施例１あるいは実施例２で説
明したサイクロン式セパレータの外筒下部および
排出機構を改良したものであり、実施例１あるい
は実施例２と同一部分の説明は、省略する。

反応管６２が中心軸を通る外筒６９下部に底板
容器６３を取り付け、底板容器６３には排出孔６
３ａが設けられている。底板容器６３は外筒６９
の中心に向かつて傾斜した部分と傾斜した部分の
下端の水平に設けられる部分とからなり、排出孔
６３ａは、傾斜した部分に穿孔されている。

この実施例によれば、実施例１あるいは実施例
２が奏する作用・効果のほかに、次の作用・効果
が得られる。

サイクロン式セパレータで捕集された流動材は
一旦外筒６９の下部に堆積され、サイクロン式セ
パレータの内圧に対して外圧が高いので排出孔６
３ａからガスが入り込み、堆積した流動材を流動
化させ、流動材を、排出孔６３ａから外部へ排出
する。流動材の流出量が増すと流入ガスが減少
し、流動化が緩和され流出量が減少し、再びガス
が増加する。これの繰り返しにより、流動材を、
略定量的に排出する。

排出孔６３ａは、底板容器６３の傾斜した部分
に穿孔されているため、排出孔６３ａ自体は外広
がりの方向となつており、穿孔のためのドリルが
立てやすく、工作が楽である。

なお、排出孔６３ａからの流入ガスは微小であ
り流動材でシールでき、捕集効率の低下をきたさ
ない。

実施例 ４ 第７図・第８図に示す、反応装置用として用い
られる実施例３を説明する。

本実施例４は、実施例３と同様に、実施例１あ
るいは実施例２で説明したサイクロン式セパレー
タの外筒下部および排出機構を改良したものであ
り、実施例１あるいは実施例２と同一部分の説明
は、省略する。

反応管７２が中心軸を通る外筒７９下部に底板
８１を取り付け、底板８１には一次排出孔８２が
設けられている。一次排出孔８２の下方には流動
材充填管８３が装着され充填管４３の下部には二
次排出孔８４が設けられている。

この実施例によれば、実施例３と同じように、
実施例１あるいは実施例２が奏する作用・効果の
ほかに、次の作用・効果が得られる。

サイクロン式セパレータで捕集された流動材は
一旦外筒７９の下部に堆積され、サイクロン式セ
パレータの内圧に対して外圧が高いので二次排出
孔８４からガスが入り込み、堆積した流動材を流
動化させ、堆積流動材を充填管８３へ落下させ、
一部は二次排出孔８４から外部へ排出する。流動
材の流出量が増すと流入ガスが減少し、流動化が
緩和されて、充填管８３内の流動材のみ排出さ
れ、その後、一時的にサイクロン式セパレータか
らの流出は停止する。これの繰り返しにより、流
動材を略定量的に排出する。

なお、二次排出孔８４は一次排出孔８２に比べ
小さいので、二次排出孔８４からの入り込みガス
は微小であり、ほとんど充填管８３内の流動材で
シールでき、捕集効率の低下をきたさない。

以上、本発明を四つの実施例に基づいて説明し
たが、本発明はこの実施例だけに限定れさるもの
ではない。

本発明は、流動床に伝熱管を配置した流動床ボ
イラにも適用でき、また、流動床に直接燃料を供
給して流動床で燃焼れせるものにも適用できる。

（発明の効果） 本発明によれば、次のような効果が得られる。

(1) 流動床から飛散する流動材を再び流動床へ戻
すことにより流動材の補給が不要となる。

(2) 流動材を加熱炉外に出さないので流動材のも
つ顕熱を直接回収することができ、熱損失の回
避ができる。

(3) 捕集された流動材は自重落下で流動床上部へ
戻すことができ、流動材の搬送のための移送装
置の設置が不要となる。

(4) サイクロン式セパレータが加熱炉内に装着さ
れているため、サイクロン式セパレータからの
熱損失が防止できる。

(5) サイクロン式セパレータの内部で、外筒の入
口からはいつた焼焼排ガスが同内筒の下端部に
到達するまで下向き流れを形成し、その後同内
筒下端部から前記燃焼排ガス排出口に向けて上
向き流れとなるような燃焼排ガスの流路を形成
させたことにより、流動材を燃焼排ガスから確
実に分離できる。

(6) サイクロン式セパレータの軸芯部に反応管等
の被加熱体を挿通し、同被加体の外側に同心状
に内筒及び外筒を設けた構造としたことによ
り、伝熱性能が著しく向上するとともに、伝熱
特性に優れた被加熱体をコンパクトな構造でフ
リーボード部に配置でき、従つて、燃焼排ガス
流れを妨害する恐れはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１を示す図、第２図
は第１図中の部の拡大図、第３図は第２図中の
−矢視図、第４図は実施例２を示す図、第５
図は第４図中の部の拡大図、第６図は実施例３
を示す図、第７図は実施例４を示す図、第８図は
第７図中の−矢視図、第９図は従来の流動床
燃焼炉を示す図である。 １，４１，９１……加熱炉、２，４２，６２，
７２，９２……反応管、３，４３，９３……送風
機、４，４４，９４……燃料供給設備、５，４
５，９５……排ガス発生炉、６，４６，９６……
プレナムチヤンバ、７，４７，９７……多孔ノズ
ル板、８，４８，８８……流動材、９，４９……
サイクロン式セパレータ、１０，５０，１０１…
…フリーボード部、１３，５３，６９，７９……
外筒、１４，５４……内筒、１５……入口管、１
６，５６……排出機構、５５……流入口、５７…
…旋回羽根、６３……底板容器、８１……底板、
８２……一次排出孔、８３……充填管、８４……
二次排出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 焼焼排ガスとダストを分離するサイクロン式
   セパレータをフリーボード部に設けた流動床燃焼
   炉において、上記サイクロン式セパレータの軸芯
   部に反応管等の被加熱体を挿通し、同被加熱体の
   外側に同心状に内筒及び外筒を設け、同内筒の上
   部に燃焼排ガスの排出口を設け、同外筒の下部に
   捕集ダストの排出口を設け、同外筒の入口からは
   いつた燃焼排ガスが同内筒の下端部に到達するま
   で下向き流れを形成し、その後同内筒下端部から
   前記燃焼排ガス排出口に向けて上向き流れとなる
   ような燃焼排ガスの流路を形成させたことを特徴
   とする流動床燃焼炉。