JPH0610526B2 - 流動床燃焼方法及び装置 - Google Patents

流動床燃焼方法及び装置

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JPH0610526B2
JPH0610526B2 JP2215122A JP21512290A JPH0610526B2 JP H0610526 B2 JPH0610526 B2 JP H0610526B2 JP 2215122 A JP2215122 A JP 2215122A JP 21512290 A JP21512290 A JP 21512290A JP H0610526 B2 JPH0610526 B2 JP H0610526B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、流動床反応器に関し、より詳しくは流動床反
応器の固形物再循環装置において、ガスの逆流を防止す
る方法及び装置に関する。
〈従来の技術〉 流動床反応器、例えばガス化器、蒸気発生器、燃焼装置
その他は広く知られている。これらの装置においては、
空気は化石燃料、例えば石炭と石炭の燃焼の結果として
発生した硫黄のための吸収材とを含む粒状材料の床を経
て流れ、床を流動状にすると共に、比較的低い温度にお
いて燃料の燃焼を促進する。同伴された粒状の固形物
は、床の外部において分離され、床に再循環される。流
動床によって発生した熱は、多くの利用分野において利
用され、その結果として、高熱の放出、硫黄の高吸収、
窒素酸化物の低放出及び燃料の変通性などの好ましい組
合せが実現される。
最も典型的な流動床反応器は、粒状材料の床が比較的高
密度であり、また明確に規定された上面すなわち区別さ
れた上面を有するもので、「バブリング」流動床と称さ
れている。
バブリング流動床による燃焼効率の改善と汚染物質の排
出制御、並びに作動のターンダウンを更に進めるため
に、「循環」流動床工程を利用した流動床反応器が開発
された。この工程によると、流動床の密度は、普通のバ
ブリング流動床の密度よりも相当に低く、空気の速度
は、典型的なバブリング流動床の場合の速度よりも高速
であり、また床を通過する煙道ガスは、相当な量の粒状
の固形物を同伴し、実質的にこれらの固形物によって飽
和されている。
また循環流動床は、固形物の再循環が比較的高いため燃
料の熱放出パターンを感知しなくなり、それにより温度
の変動が最小となり、従って窒素酸化物の生成量が減少
することによって特徴付けられる。更に、固形物の再循
環量が高いので、固形物の高再循環を確保するようにガ
スを固形物から分離させるために使用される機械的装置
の効率が改善される。その結果として硫黄の吸着及び燃
料の滞留時間が増大するため、吸着剤及び燃料の消費が
減少する。これを実現するには、固形物の流量を制限し
たり集収効率を低減させたりしないループシール装置を
備える必要がある。灰燃料を高くするなどの他の状況又
は設計においては、分離装置から延長するディップレッ
グに向って上方に空気／ガス流を向けることによって集
収効率を実現することも必要となりうる。
現用されている多くの循環床の設計は、固形物の再循環
率を制御することによって負荷を制御する或るアプロー
チにおいて、これは、ループシールからの、即ち外部の
分離装置の排出口と流動床の再循環入口との間に配され
たシール装置からの固形物のインベントリーを減少させ
ることによって実現される。しかし、これを実現するに
は、再循環装置から固形物を除去するための水冷される
スクリューのような計量型の冷却器が通常必要とされる
ので、下流側の取扱い装置が必要されることと相まっ
て、機構上の複雑さが増大し、コスト高となる。
本出願人の米国特許第４７８１５７４号（特許日、１９
８８年１１月１日）によれば、前記の問題点に対処する
ために、サイクロン分離器の分離固形物の出口に空気ソ
ースを配置し、分離固形物の流れの方向と反対の方向に
おいて空気をサイクロン分離器中に排出する。空気は、
固形物の或る部分量を同伴しており、サイクロン分離器
を経て熱回収域に返送される。この手法によると、余分
な多くのコストを必要とせずに固形物のインベントリー
を管理できるが、サイクロン分離器の作動に支障を生ず
る。
〈発明が解決しようとする課題〉 従って、本発明の目的は、流動床方式において集収効率
及び再循環率を制御する制御方法及びそのための装置を
提供することにある。
本発明の別の目的は、再循環率を所望のように比較的高
い値に増大させたり比較的低い値に減少させたりできる
ようにする前記の制御方法及びそのための装置を提供す
ることにある。
本発明の更に別の目的は、計量装置及び下流側の取扱い
装置を不要とする前記の制御方法及びそのための装置を
提供することにある。
本発明の更に別の目的は、流動床装置の内部において固
形物のインベントリーの管理が達せられるようにする前
記の制御方法及びそのための装置を提供することにあ
る。
本発明の更に別の目的は、或る選定された作動パラメー
ターの下でのサイクロン分離器の作動が実質的に影響さ
れないようにする前記の制御方法及びそのための装置を
提供することにある。
〈課題を解決するための手段〉 本発明によれば、前記の目的を達成するために、サイク
ロン分離器からの分離された固形物を受けるようにシー
ル容器中に形成された２つの室に空気を供給する。容器
を通る分離済みの固形物の流れの方向と反対の方向にお
いて前記室中に空気を供給する。一方の室は、分離器の
ディップレッグと整列して、このディップレッグの下方
に配され、他方の室は、該一方の室を囲んでいる。各々
の通路を通る空気は、必要に応じて別々に調節すること
ができる。
本発明の前述の目的及びその他の目的並びに利点は、添
付図面を参照とした以下の詳細な説明によって一層明ら
かとなろう。
〈実施例〉 図面を参照して、１０は一般に流動床反応容器を表わ
し、この反応容器１０の底部には、反応容器１０の外側
に配された供給源のような図示しない供給源からの空気
又はガスを受けいれるための空気プレナム１２が配設さ
れている。穿孔板ないしはグレート１４は、プレナム１
２からの加圧された空気又はガスが反応容器１０を通っ
て上向きに流れうるように、プレナム１２と反応容器１
０の下端部との間のインターフェースに設けられてい
る。比較的微細な燃料粒子例えば石炭並びに燃料の燃焼
の間に発生する硫黄を周知のように吸収するための吸収
材、例えば石灰石であってよい粒状材料を床に導入する
ための入口ないしは給送口１６は、反応容器１０の側部
壁の１つを通って形成されている。プレナム１２からの
空気又はガスは、反応容器１０中の粒状材料を流動化
し、ガス状の燃焼生成物と合体され、後述するように、
煙道ガスを生成する。
サイクロン分離器１８は、反応容器１０に近接して配置
され、ガス通路２０によってこの反応容器１０に連結さ
れている。ガス通路２０は、反応容器１０の後部壁の上
部に形成された開口から、サイクロン分離器１８の上部
に形成された入口まで延在している。サイクロン分離器
１８は、反応容器１０中の流動床から、煙道ガス及びこ
れに同伴された粒状材料を受けいれ、慣用される仕方で
作動して、サイクロン分離器１８中に生じた力によって
煙道ガスから粒状材料を分離する。
分離された煙道ガスは、熱回収域２４の下流側端に連結
した吸込みファン２６の作用下に、ダクト２２を経て熱
回収域２４に流入する。分離器１８からの分離された固
形物は、分離器１８の出口に連結されてディップレッグ
２８に流入する。
シール容器３０は、反応容器１０の近傍において、分離
器１８の下方に配設してあり、ディップレッグ２８を受
けいれる。グレート３４は、ディップレッグ２８からの
分離された固形物を受入れるための上部室３６と下部室
３８とにシール容器３０を区画するために、シール容器
３０の下部中に配設されている。第１，２図に示すよう
に円筒状の隔壁４０は、ディップレッグ２８のすぐ下方
に延長する中央部のプレナム３８ａとこのプレナム３８
ａを囲むプレナム３８ｂとに下部室３８を区画するため
に、この下部室３８中に配設されている。配管４２，４
４は、図示しないソース例えば反応容器１０の外側に配
されたソースから空気又はガスを導入するために、プレ
ナム３８ａ，３８ｂにそれぞれ連結されている。空気又
はガスはグレート３６を経て上方に流れ、後述するよう
に上部室３６中の分離された粒状材料を流動化する。
弁４６，４８は、配管４２，４４中に、これらを通る空
気又はガスの流量を制御するためにそれぞれ設けられて
いる。ダクト５０は、シール容器３０からの粒状材料が
反応容器１０の内部に、そしてその内部に配された流動
床中に移行するように、シール容器３０を反応容器１０
に連結している。
作用について説明すると、入口１６からの粒状材料（燃
料）は、反応容器１０に導入され、吸収材料も必要に応
じて同様に導入することができる。加圧された空気又は
ガスは、空気プレナム１２に入り、グレート１４を通過
し、反応容器１０中の粒状材料中に進入し、粒状材料を
流動化する。
点火バーナー等（図示しない）は、反応容器１０中に配
設してあり、粒状材料（燃料）を着火させるために燃焼
される。粒状材料の温度が比較的高いレベルに到達する
と、入口１６からの追加の燃料は、反応容器１０に排出
される。
反応容器１０中の粒状材料は、反応容器１０中の熱によ
って自己燃焼し、空気とガス状燃焼生成物との混合物
（以下に「煙道ガス」と称する）は、反応容器１０を上
方に通過し、反応容器中の比較的微細な粒状材料を同
伴、すなわち浄化する。空気プレナム１２及びグレート
１４を経て反応容器１０の内部に導入される空気又はガ
スの速度は、反応容器１０中の粒状材料の大きさに従っ
て設定されるので、各室中に循環流動床が形成される。
即ち、流動床中において粒状材料の大部分の同伴ないし
は浄化が生ずる程度まで粒状材料が流動化される。即
ち、炉の上部に移行する煙道ガスは、粒状材料によって
大部分飽和される。飽和した煙道ガスは、反応容器１０
の上部に至り、ダクト２０中に排出され、サイクロン分
離器１８に流入する。分離器１８では、固体の粒状材料
は、煙道ガスから分離され、ディップレッグ２８を経て
シール容器３０に流入する。分離器１８からの清浄にさ
れた煙道ガスは、ダクト２２を経て後処理のために熱回
収域２４に供給される。
空気又はガスは、配管４２，４４を経て、プレナム室３
８ａ，３８ｂに供給され、グレート３４を通過し、シー
ル容器３０中の分離された固形物を多少流動化する。分
離済みの粒状固形物は、通常シール容器３０からダクト
５０及び反応容器１０の後部壁を経て、反応容器１０中
の他の流動床に入り、そこで反応容器１０中の他の固形
物と混合される。
プレナム室３８ａ，３８ｂへの空気流又はガス流は、サ
イクロン１８からシール容器３０を経て反応容器１０に
至る分離済みの固形物の流れを制御すると共に、前述し
た通常の流れの方向と反対の方向に反応容器１０からダ
クト５０を経て分離器１８に向う煙道ガスの逆流をシー
ルするように、弁４６，４８によってそれぞれ制御する
ことができる。プレナム室３８ａに入る空気流又はガス
流は、プレナム室３８ｂに入る流れと無関係に、弁４２
によって制御できるので、プレナム室３８ｂへの空気流
又はガス流に対して相対的に、プレナム室３８ａへの空
気流又はガス流が増大すると、再循環率は減少し、同様
に、プレナム室３８ｂへの空気流又はガス流に対して相
対的に、プレナム室３８ａへの空気流又はガス流が減少
すると、再循環率は増大する。またプレナム室３８ａへ
の空気量又はガス流は、サイクロン分離器１８の作動に
干渉又は影響しないように注意深く制御できる。即ち、
分離器１８から反応容器１０への固形物の流入量は、弁
４６，４８の開度を変えることによって、所望の特別の
負荷に従って再循環率を調節するように必要に応じて間
接的に制御できる。そのため高価で複雑な計量装置又は
下流側の取扱い機器の使用を必要とせずに、反応器の負
荷を変えることが可能となり、それによって装置のコス
トが際立って減少する。
前述した実施例は、バランスされた通風方式に係るもの
であるが、配管４２，４４に入る空気又はガスを加圧す
ることによって強制通風操作を利用するようにしてもよ
い。
本発明をその特定の実施例について以上に説明したが、
本発明は、前述した実施例以外にもいろいろと変形して
実施できるので、前述した特定の構成は、単なる例示に
過ぎず、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による流動床燃焼装置を示す概略配列
図、第２図は、第１図の２−２線に沿って切断して示す
横断面図である。 １８……サイクロン分離器（分離手段）、２４……熱回
収域（熱回収ユニット）、２８……ディップレツグ、３
０……シール容器、４２，４４……配管、５０……ダク
ト（返却手段）。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流動床からの煙道ガスと同伴された粒状材
    料との混合物を受けて該煙道ガスから該同伴された粒状
    材料を分離する分離手段と、分離された該煙道ガスを該
    分離手段から熱回収ユニットに移行させる手段と、シー
    ル容器と、該分離手段から該シール容器に分離済みの粒
    状材料を移行させるためのディップレッグと、該シール
    容器から該流動床に分離済みの粒状材料を返却する返却
    手段と、空気又はガスを該シール容器に導入して該シー
    ル容器中の分離された粒状材料を流動化し、該流動床か
    ら該ディップレッグを経て該分離手段に向う分離された
    粒状材料の逆流に対してシールするための空気又はガス
    導入手段と、を有し、該空気又はガス導入手段は、該デ
    ィップレッグからの分離された粒状材料の流路と整列さ
    れた通路中において空気又はガスを該シール容器に導入
    するための第１の配管と、該第１の配管からの空気又は
    ガスの該流路を囲む該シール容器の領域に空気又はガス
    を導入するための第２の配管とを備えている流動床燃焼
    装置。
  2. 【請求項２】流動床燃焼装置を制御する制御方法におい
    て、煙道ガスと同伴された粒状材料との混合物を流動床
    から受け、同伴された粒状材料を該煙道ガスから分離
    し、分離済みの煙道ガスを該分離手段から熱回収ユニッ
    トに移行させ、分離済みの粒状材料を該分離手段からシ
    ール容器に移行させ、分離済みの該粒状材料を該シール
    容器から該流動床に戻し、空気又はガスを該シール容器
    に導入して該シール容器中の分離済みの粒状材料を流動
    化し、分離済みの粒状材料の該流動床から該分離手段へ
    の逆流に対してシールする各工程を含み、前記の導入す
    る工程が、該シール容器からの分離済みの粒状材料の流
    路に整列された通路中において、空気又はガスを該シー
    ル容器に導入する工程と、該通路を囲む該シール容器の
    領域に空気又はガスを導入する工程とを含む制御方法。
JP2215122A 1989-08-18 1990-08-16 流動床燃焼方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0610526B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US395864 1989-08-18

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