JPH05231612A - 煙道ガスバイパス装置を備えた流動床反応装置及び該装置の操作方法 - Google Patents

煙道ガスバイパス装置を備えた流動床反応装置及び該装置の操作方法

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JPH05231612A
JPH05231612A JP9136091A JP3609191A JPH05231612A JP H05231612 A JPH05231612 A JP H05231612A JP 9136091 A JP9136091 A JP 9136091A JP 3609191 A JP3609191 A JP 3609191A JP H05231612 A JPH05231612 A JP H05231612A
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    • F23C10/10Fluidised 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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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に低負荷時に熱回収領域において、煙道ガ
スの温度を上昇させ、大寸度の過熱器及びその他の高価
な温度制御装置を不要とする。 【構成】 炉区域4の下方領域より煙道ガスを導管38
a,38b、塵回収器40及びガス導入導管42を通し
て熱回収領域8へ直接移送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は流動床反応装置及び該装
置を操作する方法に関し、更に詳細には煙道ガスの一部
を熱回収領域へ道通させるために煙道ガスバイパス装置
を設けたかような反応装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】気化装置、蒸気発生装置、燃焼装置等の
流動床反応器はよく知られている。これらの装置におい
ては、石炭などの化石燃料及び石炭の燃焼の結果として
発生するイオウのための吸着剤を含む粒状材料の床を通
して空気が通され、床を流動化し比較的低温にて燃料の
燃焼を促進する。随伴された粒状固体は床の外部で分離
され、床へ戻される。流動床にて生成された熱は、蒸気
の発生などの種々の適応において利用され、その結果高
い熱放出、大きなイオウ吸収、低い窒素酸化物類の放出
及び燃料融通性などの魅力的組合せを生ずる。
【0003】最も代表的な流動床反応器は「バブリン
グ」流動床と通常称せられており、この流動床では粒状
材料の床が比較的高密度で明白に分離した上面を有す
る。
【0004】他の型式の流動床反応器は「循環」流動床
を利用し、この流動床では流動床密度が代表的バブリン
グ流動床の密度より充分低く、空気速度がバブリング床
の速度より大であり、床を通過する煙道ガスが粒状固体
の相当量を随伴し、実質的に粒状固体で飽和される。
【0005】また、循環流動床は比較的速い固体循環に
より特徴付けられており、流動床は燃料熱放出パターン
に対し鈍感とされ、従って温度変動が最少となり、故に
放出が低レベルに安定化する。速い固体再循環により、
固体再循環のため気体を固体から分離するのに使用する
機械的装置の効率が改善され、結果として生ずるイオウ
吸収剤及び燃料の滞溜時間の上昇により吸着剤及び燃料
の消費が減少される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の型式の流動床反応器、特に循環式の流動床反応器に関
連していくつかの問題が確かに存在する。たとえば、特
に循環式流動床反応器は最大限のイオウ補捉並びに固体
安定化のため相当正密な狭い温度範囲内においてほぼ等
温条件下に機能するよう設計せねばならない。比較的低
負荷にて操作する際には、炉区域を去り熱回収領域に入
る煙道ガス温度は大幅に下降するので上述の温度範囲に
維持することは非常に困難である。炉出口煙道ガスは、
下流対流熱交換面の効率が悪化し、故に更に手のこんだ
余分の熱交換面が必要とされる程度まで冷却される。よ
り大きく、かつ高価な過熱器及び/又は再熱面が必要と
なることに加えて、かような改変過熱器の設計ではまた
全負荷における不所望なほど大きな温度調整要件が生ず
る。再循環固体流温度流量制御装置、可変外部熱交換器
及び他の高価な温度制御装置が操作中に許容温度を維持
するために反応器において用いられてきた。しかし、こ
れらの部品の追加によりまた装置のコスト及び複雑さが
加わる。
【0007】故に、本発明の一目的は前述の技術の上記
欠点を克服する流動床反応装置、及び該装置の制御方法
を提供することにある。
【0008】本発明の他の目的はより高い煙道ガス温度
と熱回収領域へ、特に低負荷にて与える上記型式の反応
装置及び方法を提供することにある。
【0009】本発明の更に他の目的は低負荷にて通常必
要とされる通常の大きな過熱器面及び/又は他の高価な
温度制御装置が排除される上記型式の反応装置及び方法
を提供することにある。
【0010】本発明の更に他の目的は熱交換表面の効率
が上昇する上記型式の反応装置及び方法を提供すること
にある。
【0011】本発明の更に他の目的は適当な装置温度が
達成される上記型式の反応装置及び方法を提供すること
にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】これらの目的及び他の目
的を遂行するため、本発明の流動床反応装置は反応装置
の炉区域と熱回収領域との間で作動する煙道ガスバイパ
ス装置を備える。1個又は2個以上の導管が密度のある
床の上方において炉区域の下部領域から反応装置の熱回
収領域へ直接煙道ガスの一部を導通する。上記1個又は
2個以上の導管を通り、熱回収領域において受け取りれ
る比較的熱い煙道ガスは、特に低負荷にて蒸気/再熱温
度を高める。
【0013】本発明によれば、流動床反応装置の熱回収
領域内において煙道ガス温度を上昇させる方法であっ
て、炉区域の下方領域において固体粒状燃料材料を燃焼
させて該燃焼により形成される煙道ガスの一部を前記炉
区域の上方領域へ上昇させ、該上方領域から煙道ガスの
前記一部を前記熱回収領域へ移送し、前記炉区域の前記
下方領域から前記煙道ガスの残りの部分を前記熱回収領
域へ直接移送する各工程を含む方法が提供される。
【0014】更に本発明によれば、流動床反応装置の装
置操作条態を適合化するための方法であって、上部及び
下部領域を規定する炉区域において燃料を燃焼し、該燃
焼により生じた煙道ガスを受理するための熱回収領域を
設け、蒸気を製造するため前記炉区域及び前記熱回収区
域と熱交換関係に水を通過させ、前記下部領域から前記
熱回収区域へ前記煙道ガスの一部を直接移送して前記熱
回収区域で前記煙道ガスの温度を上昇させる各工程を含
む方法が提供される。
【0015】
【実施例】添付図面の図1を特に参照すると、参照番号
2は炉区域4と、分離区域6と、熱回収領域8と、煙道
バイパス組立体10とを含む流動床反応器を概略的に示
す。炉区域4は直立囲包体12と、この囲包体の下方端
部にて配設された空気プレナム12aとを含み、外部源
から空気を受け取る。空気分配器14は囲包体12の下
方端部と空気プレナム12aとの間の境界にて設けら
れ、プレナムからの加圧された空気が囲包体12を通し
て上方に通過できるようしている。粒状材料の密度のあ
る床15は空気分配器14上に支持され、1以上の入口
16は囲包体12の前壁を通して床上に粒状材料を導入
するために設けられ、排水管17は床15からの消費さ
れた粒状材料を排出するために空気分配器14の開口に
整合する。粒状材料は石炭と吸着材料、例えば石灰石の
比較的細かい粒子とを含むことができ、公知の態様にて
石炭の燃焼の間、発生されるイオウを吸着する。プレナ
ム12aからの空気は床15内の粒状材料を流動化す
る。
【0016】囲包体12の壁は垂直に延びる関係にて配
設される複数の水管(図示せず)を含み、しかも流回路
(図示せず)は水を蒸気に交換するために管を通して水
が通過するよう設けられることを理解されたい。囲包体
12の壁の構成は慣用なので、壁についてこれ以上詳細
に記載しない。
【0017】分離区域6は囲包体10に隣接して設けら
れ、かつダクト20によって囲包体10に接続される1
以上のサイクロン分離器18を含み、ダクト20は囲包
体12の後壁の上方部分に形成された開口から分離器1
8の上方部分に形成された入口開口に延びる。分離器1
8は囲包体12内の流動床15から煙道ガス及び随伴さ
れた粒状材料を受け入れ、分離器内にて創出される遠心
力により、煙道ガスから粒状材料を引き離すよう慣用の
態様にて操作する。分離された煙道ガスはダクト22を
経由して熱回収領域8内に入りこれを通過する。
【0018】熱回収領域8は過熱器26と、再熱器28
と、節炭器30とを収容する囲包体24を含み、これら
全ては、囲包体24を通過するガス通路に延びる複数の
交換管(図示せず)によって形成される。過熱器26、
再熱器28及び節炭器30は全て、炉区域12の壁を形
成する管より延びる流体流回路(図示せず)に接続さ
れ、さらに加熱するために加熱された水又は蒸気を受け
入れる。ガスは過熱器26、再熱器28及び節炭器30
を通過した後、囲包体24の後壁に形成された出口32
より排出する。
【0019】分離器18からの分離された固体はこの分
離器の下方端部に接続されたホッパー18a内を通過
し、そしてこのホッパーの出口に接続された下降脚33
内へ通過する。下降脚33は比較的小さな流動化された
シールポット34内に延び、シールポット34は後述の
理由から、炉区域4の下方部分に延びる排出導管36を
有する。
【0020】本発明の煙道バイパス組立体10は2個の
ガス抽出導管38a,38bと、塵回収器40と、ガス
導入導管42とを含む。ガス抽出導管38a,38bは
直立囲包体12に整合し、かつ炉区域4のほぼ下方領域
に連通する。導管38a,38bは炉区域4内で密度の
ある床15のほぼ上方の領域まで選択的にさらに延ばし
てもよいということを理解されたい。導管38a,38
bもまた塵回収器40に整合し、その結果、炉ガスの一
部は導管38a,38bに入り、これらの導管を通過
し、塵回収器40内に排出される。導管38a,38b
の各々は組立体10を通して材料の通路をろ過するため
に、又はそれとは別に制御するために格子または他の手
段(図示せず)を含んでもよいということを理解された
い。適切なダンパー46a,46bもまた各々ガス抽出
導管38a,38b内に含まれ、煙道バイパス組立体1
0を通して炉の煙道ガス通路を制御し、及び/又は防止
する。
【0021】塵回収器40は導管38a,38bを通し
て炉区域4から煙道ガス及び随伴された粒状材料を受け
入れる1以上の分離器(図示せず)を含んでもよく、煙
道ガスから粒状材料を引き離す慣用の態様にて操作す
る。分離された粒状材料は塵回収器40の下方端部に接
続されたホッパー40a内を通過し、次にこのホッパー
の出口に接続される下降脚48内を通過する。下降脚4
8は噴出ライン50に接続され、空気圧によって排出導
管36内へ粒状材料を導入し、及び/又は密度のある床
15内へ囲包体12の壁より延びる。分離された煙道ガ
スは塵回収器40を通してガス導入導管42内を上昇す
る。
【0022】ガス導入導管42は熱回収領域8の上方部
分にて囲包体24の壁と整合する。組立体10を通過す
る炉ガスは、導管42の上方端部を通して熱回収領域8
の一部に入る。
【0023】操作にあたり、入口16からの粒状材料は
囲包体12の下方領域に導入され、吸着材料もまた必要
に応じて同様の態様にて導入されてもよい。外部源から
加圧された空気は空気プレナム12a、空気分配器1
4、そして囲包体12内の粒状材料の床15へと通過
し、粒状材料を流動化する。
【0024】点火バーナー(図示せず)等が囲包体12
内に配設され、粒状燃料材料を点火するのに燃される。
材料の温度が比較的に高いレベルに達する時、入口16
より追加の燃料が囲包体12内へ排出される。
【0025】囲包体12内の材料は炉区域4の熱によっ
て自己燃焼し、燃焼による空気とガス状生成物との混合
物は(「煙道ガス」としても参照される)は自然対流に
よって囲包体12を通して上昇し、囲包体内の比較的細
かい粒状材料を随伴、すなわち浄化する。空気プレナム
12aを経由して空気分配器14を通して導入され、囲
包体12内部へ導入される空気の速度は囲包体12内の
粒状材料の寸度に従って確立され、その結果循環流動床
が形成される。すなわち、粒状材料は床内の粒状材料の
相当な随伴、すなわち浄化が達成される程度に流動化さ
れる。故に、囲包体12の上方領域内に通過する煙道ガ
スは粒状材料で実質的に飽和される。囲包体12の上方
領域内へ通過する飽和された煙道ガスはダクト20より
出て行き、サイクロン分離器18へ通過する。
【0026】比較的熱い煙道ガスが炉4の下方領域から
その上方領域へ上昇するにつれて、熱エネルギーは囲包
体12の水管(図示せず)に放射、すなわち伝導され
る。分離区域6と熱回収領域8とへ通過する炉区域4の
上方領域内の煙道ガスは温度低下を経験するであろう。
この温度低下は反応器2が低い燃料負荷にて操作される
時、特に重要となり得る。
【0027】一旦、煙道ガスが炉区域8の上方領域から
分離器18へ通過するならば、固体粒状材料は煙道ガス
から分離され、固体粒状材料はホッパー18aを通して
通過し、下降脚33を経由してシールポット34内へ噴
出される。分離器8からの清浄な煙道ガスは出口38を
通して外部設備に出る前にダクト22を経由して過熱器
26、再熱器28及び節炭器30に通すため熱回収領域
8に出る。
【0028】囲包体12を通して上昇する煙道ガスの一
部は、密度のある床15の少し上方で、囲包体12の下
方領域内の1以上の選択された抽出箇所にて、塵回収器
40へ直接導入するための煙道ガスバイパス組立体10
の導管38a,38bによってさえぎられる。塵回収器
40内では、固体粒状材料は煙道ガスから分離され、固
体粒状材料はホッパー40aを通過し、下降脚48を経
由して噴出ライン50へ噴出される。その際、粒状材料
は空気圧によって追加燃焼のために密度のある床15へ
再導入される。塵回収器40からの清浄な煙道ガスはガ
ス導入導管42を通過し、熱回収領域8内へ出る。煙道
バイパス組立体10を通して熱回収領域の上方部分への
比較的熱い煙道ガスの導入は、ダンパー46a,46b
の調節によって注意深く調整され得る。煙道バイパス組
立体10を通過する比較的熱い煙道ガスは、ダクト22
からの煙道ガスと結合し、前述のように、過熱器26、
再熱器28及び節炭器30を通過する。
【0029】水は節炭器30を通して蒸気ドラム(図示
せず)に通され、次に炉区域4の壁に通され、流動床1
5内にて熱交換されて蒸気を発生する。この際、蒸気は
流体流回路(図示せず)を通過し、熱回収領域8内の過
熱器26、再熱器28及び節炭器30を通過する。従っ
て、蒸気は、例えば蒸気タービンのような外部設備に排
出される前に熱回収領域8を通過する熱いガスから追加
の熱を受け取る。
【0030】前述の内容から、いくつかの利点が結果と
して生ずるのは明らかである。煙道ガス組立体を通して
熱回収領域へ比較的熱い煙道ガスをバイパスすることに
より一般的に熱回収領域内にてより高いガス温度及び、
それが故に特に低負荷にて高められた蒸気温度が提供さ
れる。反応器の低負荷運転時に維持するのが特に困難で
ある反応器の等温条件は煙道バイパス組立体によって経
済的に、かつ効率的に維持され、かつ調整され得る。さ
らに、より大きくかつ高価な過熱器及び/又は再熱器表
面への必要性は排除され、かつ熱交換面下流の効率は増
大される。
【0031】いくつかの変形は発明の範囲から離れるこ
となく前述の内容にてなされ得る。例えば、1個又は何
個でもガス抽出導管は装置の要求によって設けられるこ
とができ、ここでは、図示のために2個の導管38a,
38bが記載されるということを熟慮されたい。また、
抽出箇所の選択及び個数とこれによるガス抽出導管の位
置決め及び個数は反応器の特殊な設計要件によって変更
することができる。
【0032】修正、変形及び代用の範囲は前記開示内容
内に意図され、いくつかの場合本発明のいくつかの特徴
は他の特徴の対応する使用なしに採用されるであろう。
従って、特許請求の範囲は広く、かつ本発明の範囲に一
致する態様にて解釈されるのが適当である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置を示す垂直部分概略図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料を含む固体粒状材料を含有し、上方
    領域及び下方領域を有する炉区域と、熱回収区域と、前
    記炉区域へ充分な速度で空気を導入し前記粒状材料を流
    動化して前記燃料の燃焼若しくはガス化を維持し、煙道
    ガスを製造する空気導入手段とを備え、該煙道ガスの一
    部は前記炉区域の前記上方領域へ上昇し、前記煙道ガス
    を前記炉区域の前記上方領域から前記熱回収区域へ向け
    るための手段と、前記煙道ガスの残りの部分を前記炉区
    域の前記下方領域から前記熱回収区域へ向けるための煙
    道ガスバイパス手段とを備える流動床反応装置。
  2. 【請求項2】 流動床反応装置の熱回収領域内において
    煙道ガス温度を上昇させる方法であって、炉区域の下方
    領域において固体粒状燃料材料を燃焼させて該燃焼によ
    り形成される煙道ガスの一部を前記炉区域の上方領域へ
    上昇させ、該上方領域から煙道ガスの前記一部を前記熱
    回収領域へ移送し、前記炉区域の前記下方領域から前記
    煙道ガスの残りの部分を前記熱回収領域へ直接移送する
    各工程を含む方法。
  3. 【請求項3】 流動床反応装置の装置操作状態を適合化
    するための方法であって、上部及び下部領域を規定する
    炉区域において燃料を燃焼し、該燃焼により生じた煙道
    ガスを受理するための熱回収領域を設け、蒸気を製造す
    るため前記炉区域及び前記熱回収区域と熱交換関係に水
    を通過させ、前記下部領域から前記熱回収区域へ前記煙
    道ガスの一部を直接移送して前記熱回収区域内で前記煙
    道ガスの温度を上昇させる各工程を含む方法。
JP3036091A 1990-03-01 1991-03-01 煙道ガスバイパス装置を備えた流動床反応装置及び該装置の操作方法 Expired - Lifetime JPH0823401B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/489,314 US5022893A (en) 1990-03-01 1990-03-01 Fluidized bed steam temperature enhancement system
US489,314 1990-03-01

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Publication Number Publication Date
JPH05231612A true JPH05231612A (ja) 1993-09-07
JPH0823401B2 JPH0823401B2 (ja) 1996-03-06

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ID=23943334

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3036091A Expired - Lifetime JPH0823401B2 (ja) 1990-03-01 1991-03-01 煙道ガスバイパス装置を備えた流動床反応装置及び該装置の操作方法

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US (1) US5022893A (ja)
EP (1) EP0444927A3 (ja)
JP (1) JPH0823401B2 (ja)
CA (1) CA2037243A1 (ja)

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