JPH0774681B2 - 反応器と分離器との間の改良された連結を利用する流動床燃焼装置 - Google Patents

反応器と分離器との間の改良された連結を利用する流動床燃焼装置

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JPH0774681B2
JPH0774681B2 JP5039918A JP3991893A JPH0774681B2 JP H0774681 B2 JPH0774681 B2 JP H0774681B2 JP 5039918 A JP5039918 A JP 5039918A JP 3991893 A JP3991893 A JP 3991893A JP H0774681 B2 JPH0774681 B2 JP H0774681B2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流動床燃焼装置に関し、
更に詳細には、分離器へ接続される反応器を含み、反応
器と分離器とを接続するダクトが反応器における炉区域
内に延長するかような装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】反応器が分離器に関連して使用される流
動床燃焼装置はよく知られている。これらの装置におい
て、通常、石炭、木若しくは脱水下水スラッジの形状に
おける粒状燃料の床は反応器の炉区域に設けられる。空
気は粒状燃料の床を通り炉区域における床を流動するた
めに通され、それにより、比較的低温度にて高い燃焼効
率を達成する。しかしながら、この方法は多量の細かい
粒子を同伴する煙道ガスを生じる結果となる。故に煙道
ガスは分離器へ通され、該分離器は煙道ガスから粒子を
分離し、分離された粒子を炉区域の床へと再循環する。
【０００３】流動床燃焼装置は一般に十分に作動し、有
効な燃料燃焼及び使用を許容するようないくつかの利点
を有し、一方、窒素酸化物や硫黄酸化物のような公害物
質に対して低放出レベルを保持する。しかしながら、こ
れらの装置は問題がないわけではない。例えば、装置に
おける分離器の有効性や熱ひずみは、コストのかかる膨
張継手やシールの使用を含む反応器を分離器に接続する
ための複雑でコストのかかる手段の使用を要する。
【０００４】加えて、慣用の流動床燃焼装置において、
反応器と分離器との間の通路は、通常煙道ガスの極度の
温度により、比較的高価、高温度の耐火物張りダクトに
より規定される。このダクトは耐火物材料の費用及び重
量により比較的薄く製造され、環境への極度の熱損失と
いう結果となり、それ故、装置の有効性を減少するか、
又はダクトが比較的厚く形成され、このことが分離器の
体積、重量及び費用へ加わる。たとえダクトが厚い場合
でも、完全な絶縁がダクトの温度を許容できない程度ま
で上げるので、全ての熱損失は防止することができると
は限らない。
【０００５】耐火物張りダクトの使用に関連する更なる
問題は、耐火物材料の早期の破れを除くために装置を可
動させる前に壁を温めるために必要な長期の時間であ
る。この長期の遅れは不都合であると共に工程のコスト
に加わる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】故に本発明の目的は、
ダクトが分離器の効率を上昇させ、装置の熱ひずみを減
少させる上記形式の流動床燃焼装置を提供することにあ
り、該装置において高価な膨張継手若しくはシールの必
要なしに分離器が直接に反応器へ接続できる。
【０００７】更にまた本発明の目的は、ダクトが、装置
の効率を高めるため熱損失が減じられるような態様にお
いて反応器を分離器へ接続するために利用される上記形
式の流動床燃焼装置を提供することにある。
【０００８】更なる本発明の目的は、高価な、高温度の
耐火物張りダクト作業が最小限化される上記形式の流動
床燃焼装置を提供することにある。
【０００９】更にまた本発明の目的は、いかなる相当な
ウォームアップ期間なしに比較的早く蒸気発生装置が使
用できる上記形式の流動床燃焼装置を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】これら及び他の目的の達
成に関して、本発明の装置は、ダクトが反応器と分離器
との間に配置され、かつ反応器の炉区域内に延長する流
動床燃焼装置を含む。ダクトは、出口幅より大きい入口
幅と、ダクトの外側側壁から上方に角度がつく底壁とを
有し、くさび形状である。炉区域内に延長するダクトの
第１の部分は反応器壁をも形成する冷却管により形成さ
れ、炉区域の外側に延長するダクトの第２の部分は分離
器壁をも形成する冷却管により形成される。ダクトの第
１の部分を形成する反応器壁の冷却管は膨張継手若しく
はシールの使用なしにダクトの第２の部分を形成する分
離器の冷却管へ固定される。
【００１１】
【実施例】上記の簡単な記載並びに本発明の更なる目
的、特徴及び利点は、添付図面と関連させた際本発明に
従う、現在好ましいがしかしながら説明のための実施態
様の下記の詳細な記述を参照してより充分認識されるだ
ろう。
【００１２】図１及び図２を参照すれば、参照番号１０
は一般的に、反応器若しくは包囲体１２と分離器１４と
を含む流動床燃焼装置を示す。反応器１２は各々前壁と
後壁１６，１８、側壁２０，２２、屋根２４及び床２６
を有する。空気分配器板２８は反応器１２の低部にて適
当に支持され、反応器をプレナム室３０と炉区域３２と
に分割する。
【００１３】燃料や吸着粒子などの固体は入口３４を経
て炉区域３２へ導入される。追加の入口３６は強制通風
送風器等などの適当な源（図示せず）から空気などの加
圧された酸素含有ガスをプレナム３０へ導入し、分配器
板２８を通して炉区域３２における固体を流動化し、燃
料の燃焼を支持する。図示はされてはいないけれども、
炉区域３２における流動化燃料粒子を燃焼するための慣
用技術が提供され、固体と酸素含有ガスはいかなる慣用
の態様においても２個所以上、２レベル以上にて供給さ
れることができる。
【００１４】分離器１４は、外側円筒体３８と、内側円
筒体若しくは渦流管４０（図２）と、ホッパー区域４２
及び屋根４４とを有するサイクロン分離器である。各々
外側，内側円筒体３８，４０及び屋根４４は、以下に記
載するように、固体と気体とを受理し、分離するための
環状室４６を形成する。ホッパー４２は、いかなる慣用
の態様において外部の装置へ接続されてもよく、若しく
は分離された固体を炉区域３２へ再循環するため炉１２
へ接続されてもよい。加えて、一つの分離器１４が参照
されるけれども、一の若しくはそれ以上の追加の分離器
（図示しない）が反応器１２に接続されてもよく、サイ
クロン分離器以外の分離器が使用されてもよいことが理
解される。使用される分離器の数、寸法及び形式は、と
りわけ燃焼装置の容量と経済的考慮により決定される。
【００１５】反応器１２及び分離器１４の壁は、離隔さ
れ、平行関係にて垂直に延長する冷却管４８（図２）に
より形成され、図４にて最もよく示されるように連続フ
ィン５０は、その全長にわたり隣接管４８の対応する部
分間へ延長し気密壁を形成する。フィン５０は、溶接な
どによるいかなる慣用の形態にて、対応する管４８の間
に固定される。
【００１６】一部が図１において参照番号５２により示
される複数のヘッダーは、上記の種々の壁の端部にて各
々配置される。図面に示されないけれど、従来の流体流
回路は、水若しくは蒸気若しくは水と蒸気との混合物の
ような冷却流体を種々の壁を形成する冷却管４８を通り
循環させるため設けられる。流体流回路はいかなる慣用
形式を取ってもよく、例えば、流体流回路を確立するた
め連結フィーダー、上昇管、ヘッダー等（図示しない）
と共に蒸気ドラムや複数の下降管やパイプを利用しても
よい。
【００１７】ダクト５４は反応器１２と分離器１４との
上部部分を接続し、図２において最もよく示されるよう
に、ダクト５４の部分５４Ａは炉区域３２内へ延長し、
ダクト５４の付加部分５４Ｂは炉区域３２の外側に延長
する。ダクト５４は内側及び外側側壁５６，５８各々
（図２，図４）と、上方及び下方壁６０，６２各々（図
３）とにより形成される。ダクト部分５４Ａと５４Ｂと
は共に入口と出口を有し、側壁５６と５８とは図２，図
４に示されるよう、部分くさび部分を形成するよう配置
され、結果として、ダクト部分５４Ａの入口はダクト部
分５４Ａの出口より大きい幅を有し、ダクト部分５４Ｂ
の入口はダクト部分５４Ｂの出口より大きい幅を有す
る。（ダクト部分５４Ｂの出口幅は、外側側壁５８に直
角に延長し、且つ内側側壁５６と出口端にて交差する線
に沿って測定されることが理解される。） ダクト部分
５４Ａの入口は炉区域３２と流体流連通し、ダクト部分
５４Ｂの出口は分離器１４の環状室４６と流体流連通す
る。ダクト部分５４Ａの出口は、溶接などによるいかな
る慣用手段によって図２と図４に示される領域Ａに沿う
ダクト部分５４Ｂの入口へ直接に接続される。それ故、
ダクト部分５４Ａと５４Ｂとは炉区域３２から分離器１
４の環状室４６へと固体及び気体を向けるための単一の
気密構造体を形成する。図３に示されるように、ダクト
部分５４Ａとダクト部分５４Ｂとの下方壁６０は、好ま
しくはダクト部分５４Ａ，５４Ｂの外側側壁５８と鋭角
を形成し、その角度は好ましくは約３０°である。
【００１８】またダクト５４の壁は連続フィン５０によ
り接続される冷却管４８によって形成される。図２乃至
図４に示されるように、ダクト部分５４Ａは炉区域３２
内へ延長し、反応器１２の側壁２０をも形成する冷却管
４８の一部分によって形成される。図３に最もよく示さ
れるように、反応器側壁２０の上部及び後部部分にて、
側壁２０の交互の冷却管４８は、まず側壁２０の平面か
ら内方に曲げられ、ダクト５４の下方壁６０を形成し、
ついで上方に曲げられ、ダクトの内側側壁５６を形成す
る。上述の態様において曲げられない側壁２０の管４８
の一部分は垂直にとどまり、ダクトの外側側壁５８を形
成する。炉区域３２内に延長するダクト部分５４Ａの上
方壁６２は、好ましくは反応器屋根２４の一部分により
形成されるが、図３に示されるように、内側ダクト壁５
６を形成する冷却管の一部分を反応器側壁２０の平面に
曲げ戻すなどによる他の方法にて形成されてもよい。
【００１９】図２乃至図４にて示されるように、ダクト
部分５４Ｂは分離器１４の冷却管４８から形成される。
これは、円筒体壁の面から、分離器の外側円筒体３８を
形成する管４８の一部分を曲げることにより達成され
る。
【００２０】ダクト５４の内側表面はダクト表面の早期
腐食を防ぐため耐火物６４（図４）で張される。加え
て、炉区域３２内に延長するダクト部分５４Ａの内側側
壁５６及び下方壁６０は共に、内側表面，外側表面いず
れにも沿う耐火物６４を有する。
【００２１】操作にあたり、炉区域３２で燃料は燃焼さ
れ、流動化空気は炉区域３２へ提供され、燃料の燃焼を
支持し、且つ炉区域において材料を流動化する。流動化
空気と随伴された燃焼ガス状生成物との混合物（一般的
に「煙道ガス」と称す）は自然対流により上方に炉区域
３２を通り、燃料，吸着粒子又は燃焼固体生成物のよう
な随伴される固体及び少なくともこれらの一部はダクト
５４を通り、分離器１４の環状室４６へ通過する。
【００２２】炉区域３２内ヘダクト５４を延長すること
により、煙道ガスと随伴された固体はダクト入口へ曲が
るよう強制される。煙道ガスと随伴された固体がダクト
５４へ曲がる際、より重い随伴された固体は煙道ガスか
ら分離し始め、ダクトの外側側壁５８に向けて動き始め
る。故に、ダクト５４は分離器１４の延長部として働ら
き、従って分離器効率を高める。
【００２３】ダクト５４のくさび形状は流体流を合理的
にするために備えられ、比較的狭いダクト出口は、より
よい分離器効率を与える傾向があり、流動床の高固形ス
ループットにより早期腐食から分離器１４の内側円筒体
を保護するための用をもなす。加えて、ダクト５４の角
度をつけた下方壁６０は、更に流体流を合理的にするた
めに備えられ、ダクトの外側側壁５８に向けて煙道ガス
中の固体を動かすためにも働き、それによって分離器効
率を高める。
【００２４】いくつかの他の利点が上述の配置から結果
として生じる。例えば、熱損失は内部耐火物絶縁のため
の要求を最小限に減少する。また、高価な、高温度の耐
火物張りダクト作業の必要性は最小限化される。加え
て、流動床燃焼器は、いかなる相当のウォームアップ期
間なしに比較的すばやく使用に供されることができる。
更にまた、分離器１４の効率は高められ、装置における
熱ひずみを減じ、分離器はコストのかかる膨張継手若し
くはシールの必要なしに直接に炉１２へ接続できる。
【００２５】本発明の範囲から逸脱せずに上述におい
て、いくつかの変形がなされてもよいことが理解され
る。例えば、好ましいけれど、ダクト５４は冷却管４８
により形成される必要はない。加えて、下方壁６０と炉
区域３２内に延長するダクト５４の部分５４Ａの内側側
壁５６は炉側壁２０の面から冷却管４８を曲げることに
より形成される必要はない。また、炉区域３２内に延長
するダクト５４Ａの部分の上方壁６２は反応器屋根２４
の一部分により形成される必要はなく、反応器側壁２０
の面へ内側ダクト壁５６を形成する冷却管の一部分を曲
げ戻すなどによる他の方法で形成されてもよい。更に、
好ましいけれど、ダクト５４はくさび形状とする必要は
なく、ダクトの底壁６０はダクトの外側側壁５８から鋭
角にて延長するは必要はない。更にまた、一般的に不要
だが、膨張継手は反応器１２と分離器１４との接続に使
用されてもよい。
【００２６】他の改変、変更及び置換は上述の開示に意
図され、本発明は特定の実施態様を参照して記載された
が、上述の記載は限定的意味にて解釈される意図ではな
い。開示された実施態様への種々の改変並びに本発明の
別途の応用が上述の明細書と説明によって当業者に示唆
されるであろう。従って、添付請求の範囲は広く、且つ
本発明の真実の範囲と合致する態様において解釈される
のが適当である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流動床燃焼装置の概略図である。
【図２】図１の線２−２に沿った拡大断面図である。
【図３】図１の装置の概略斜視図であり、図示の容易さ
及び明瞭さのため反応器と分離器が結合せずに描かれ、
反応器、分離器及びダクトの部分を形成する冷却管のみ
を示す。
【図４】図２のダクトの部分の拡大部分断面図である。
【符号の説明】
１０ 流動床燃焼装置 １２ 反応器 １４ 分離器 ２８ 空気分配器板 ３０ プレナム室 ３２ 炉区域 ４０ 渦流管 ４６ 環状室 ４８ 冷却管 ５０ 連続フィン ５２ ヘッダー ５４ ダクト ５４Ａ，５４Ｂ ダクト部分 ５６ 内側側壁 ５８ 外側側壁 ６０ 下方壁 ６２ 上方壁 ６４ 耐火物

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流動床燃焼装置において、（ａ）炉区域
    を有する反応器と、（ｂ）燃料粒子を前記炉区域へ導入
    するための手段と、（ｃ）ガス状及び固体燃焼生成物を
    形成するため前記燃料粒子を燃焼するための手段と、
    （ｄ）前記燃料粒子の部分と前記固体燃焼生成物とを随
    伴する煙道ガスを形成するため流動化気体が前記ガス状
    燃焼生成物と結合するよう前記炉区域を前記流動化気体
    で流動化する手段と、（ｅ）前記煙道ガスと前記随伴さ
    れる材料とを受理し、分離するための分離器と、（ｆ）
    前記煙道ガスと前記随伴される材料とを前記炉区域から
    前記分離器へ通過させるため前記分離器へ前記反応器を
    接続するダクトとを備え、前記ダクトの少なくとも一部
    分が前記炉区域内へ延長することを特徴とする流動床燃
    焼装置。
  2. 【請求項２】 炉区域を有する反応器を分離器へ接続す
    るためのダクトであって、（ａ）前記ダクトは入口及び
    出口を有する第一のダクト部分を含み、 前記第一のダクト部分は前記反応器の前記炉区域内へ延
    長し、 前記反応器は冷却管により形成される側壁及び屋根を有
    し、 前記第一のダクト部分は前記反応器側壁を形成する前記
    冷却管の一部分により形成される底壁を有し、 前記反応器側壁を形成する前記冷却管の前記部分は前記
    反応器側壁の面から前記底壁を形成するために前記炉区
    域へ曲げられ、 前記第一のダクト部分は前記第一のダクト部分の前記底
    壁を形成する前記冷却管の一部分により形成される内側
    側壁を有し、 前記第一のダクト部分の前記底壁を形成する前記冷却管
    の前記部分は前記内側側壁を形成するための前記反応器
    屋根へ前記炉区域内にて上方へ曲げられ、（ｂ）前記ダ
    クトは入口と出口とを有する第二のダクト部分を含み、 前記第二のダクト部分の前記入口は前記第一のダクト部
    分の前記出口に固定され、前記第二のダクト部分はこれ
    により前記炉区域を前記分離器と流体流連通とすること
    を特徴とする炉区域を有する反応器を分離器へ接続する
    ためのダクト。
  3. 【請求項３】 炉区域を有する反応器を分離器に接続す
    るためのダクトであって、少なくとも壁の一部分が前記
    反応器を形成し、且つ前記分離器が複数の冷却管によっ
    て形成されるダクトであって、（ａ）前記ダクトは前記
    反応器を形成する前記冷却管の一部分により形成される
    第一のダクト部分を含み、 前記第一のダクト部分は入口端と出口端とを有し、 前記第一のダクト部分の少なくとも一部分は前記炉区域
    内に延長し、（ｂ）前記ダクトは前記分離器を形成する
    前記冷却管の一部分により形成される第二のダクト部分
    を含み、 前記第二のダクト部分は入口端と出口端とを有し、
    （ｃ）前記ダクトは前記第二のダクト部分の前記入口端
    を前記第一のダクト部分の前記出口端へ接続し、前記炉
    区域を前記分離器と流体流連通とすることを特徴とする
    ダクト。
JP5039918A 1992-03-02 1993-03-01 反応器と分離器との間の改良された連結を利用する流動床燃焼装置 Expired - Fee Related JPH0774681B2 (ja)

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US844,073 1992-03-02

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JPH05340510A JPH05340510A (ja) 1993-12-21
JPH0774681B2 true JPH0774681B2 (ja) 1995-08-09

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JP5039918A Expired - Fee Related JPH0774681B2 (ja) 1992-03-02 1993-03-01 反応器と分離器との間の改良された連結を利用する流動床燃焼装置

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EP (1) EP0559388A3 (ja)
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CA (1) CA2089829A1 (ja)

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