JPH10306283A - 流動床式乾留炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 炉床上に形成される流動床中の燃料を、過熱
ガスで熱分解して熱分解ガスを得るようにした流動床式
乾留炉を提供する。 【解決手段】 本流動床式乾留炉は、炉内２に投入する
燃料ａの投入口６の下方に上端部が設けられ、炉内２を
一方向に下降する傾斜θが形成された炉床７と、炉床７
に配設され、燃料ａと混合されて炉床７上を移動してい
る流動材ｂを炉内２頂部にまで吹き上げる大きさの空筒
速度ｈの流れを炉内２に発生させるノズル群９と、炉内
２頂部にまで吹き上げられた流動材ｂを燃焼生成物とと
もに内部に流入させ、流動材ｂを燃焼生成物から分離し
て、炉床７上端部の上方から炉床７上に排出するサイク
ロン１０とを設けるものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動材に混合した
石炭、重質油類、廃棄物等を、炉内に設けた炉床上で熱
分解して熱分解ガスを得るようにした流動床式乾留炉に
関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭、重質油類、廃棄物等の燃料を、例
えば珪砂等の流動材と混合して、流動床を形成させ、炉
内に設けた炉床上を移動させている間に熱分解を行い、
熱分解ガスを得るようにした流動床式乾留炉において、
流動材を再使用するためには、熱分解後の未燃残渣（以
下チャという）と流動材を分離する必要があり、このた
めにチャが混入した流動材を炉外に取り出し、炉外でチ
ャを分離した流動材を再び炉内に供給し、燃料と混合し
た流動床を形成して再使用するようにした、いわゆる流
動材を外部循環させる外部循環型流動床式乾留炉が採用
されている。

【０００３】図２は、従来の外部循環型流動床式乾留炉
の一例を示す断面図である。図において、０１は炉内に
投入される燃料ａを一時的に貯留するホッパで、同様に
ホッパ０１に投入された流動材ｂが混入された燃料ａ
は、混合物ｃとなって、供給管０２を通って炉０５の中
へ投入される。炉０５内へは、図示しない別の燃焼装置
で生成させた、例えば熱分解ガス、燃料排ガス等の過熱
ガスｄが、炉０５内下端部の炉床０４に配設された複数
のノズル群０６を通して炉０５の下方より上方へ向って
吹き込まれる。

【０００４】炉０５内へ流動材ｂと混合物ｃにされて投
入された燃料ａは、炉床０４上で流動材ｂとさらに混合
されながら、下方から吹き込まれる過熱ガスｄによっ
て、炉床０４上を移動する流動床ｅを形成し、過熱ガス
ｄにより熱分解され、熱分解ガスを発生させる。燃料ａ
が熱分解され、生成された熱分解ガスｆは上昇し、炉０
５の頂部に設けられた排出ダクト０３より炉０５外へ排
出され、回収されて用途に供せられる。

【０００５】また、燃料ａの熱分解後後、未燃残渣物と
して炉床０４上に残留するチャーｇは、炉床０４上を図
の右側である前方へ移動する流動材ｂと共に移動し、炉
床０４前端部に設けた出口０８から流動材ｂと共に炉０
５外へ排出される。炉０５外へ排出されたチャｇは、排
出管０７の途中に介装された分離装置０９により流動材
ｂと分離される。また、チャｇと分離された流動材ｂ
は、空気輸送ブロア０１０により回収管０１１内を移送
され、前述したホッパ０１へ戻され、再び燃料ａと混合
物ｃとなって炉０５の中へ投入される。なお、上述した
分離装置０９は、比重差選別として通常用いられる風力
選別やふるい選別を行うようにした装置を利用し、流動
材ｂとチャｇを分離するようにしている。

【０００６】さらに、空気量が理論空気量以下にされた
過熱ガスｄを、炉０５内下端部の炉床０４に配設された
複数のノズル群０６を通して、炉０５の下方より上方へ
向って吹き込むことによって、前述したように炉床０４
上を移動する燃料ａは、流動材ｂと共に流動床ｅを形成
して熱分解が行われるとともに、炉０５内には、炉０５
内の下方から上方へ向う過熱ガスｄの流れが発生する。
この過熱ガスｄの流速、いわゆる空筒速度ｈは、流動材
ｂがこの過熱ガスｄの流れに乗って、排出ダクト０３か
ら外部へ持っていかれることを防ぐ程度に、十分に小さ
くしている。

【０００７】このような流動床式乾留炉においては、上
述したように、流動材ｂとチャｇとを分離するために、
流動材ｂを一旦炉０５外へ取り出し、チャｇと分離する
ようにした、いわゆる流動材ｂを外部循環させるように
した外部循環型流動床式乾留炉にしているために、特
に、流動材ｂをホッパ０１へ戻す過程において、流動材
ｂの温度が低下し、流動材ｂが再び炉０５内へ投入され
たとき、炉０５内の温度が低下することによる不具合が
発生する。

【０００８】すなわち、温度の低下した流動材ｂが炉０
５に投入されることにより、炉０５内の温度が低下する
と熱分解が十分に行われず、燃料ａの熱分解でタール分
が多く発生してしまうため、目的としている得られる熱
分解ガスｆの量が少くなるという不具合がある。この不
具合を解消するため、炉０５内の温度を高くすることも
考えられるが、このためには、複数のノズル群０６を通
して炉０５内の下方より上方に向って吹き込まれる過熱
ガスｄの温度を高くして、炉０５内をタール分の発生が
少い熱分解を行うことのできる温度に維持する必要があ
り、このために、非常に無駄な熱量が必要となる不具合
が生じる。

【０００９】なお、外部循環型流動床式乾留炉として
は、上述した図２に示したもののほかに、特願平７−３
３２６１４号「流動層ガス化及び熔融燃焼方法ならびに
装置」や、本出願人により提案された特願平８−１５５
２９７号「流動床式の乾燥乾留炉」等があるが、これら
の流動床式乾留炉では、何れも流動材とチャとを分離す
るために、流動材を一旦炉外へ取り出し、チャと分離す
るようにしているため、上述した流動材の温度低下に伴
う不具合が発生するものとなっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の流動床式乾留炉の不具合を解消するため、燃料と混
合されて流動床を形成し、混合された燃料を熱分解して
熱分解ガスを発生させた流動材を、一旦炉の外部へ取り
出すことなく、炉内の熱分解で生成され、混入した燃焼
生成物と分離して、再度炉内へ投入された燃料と混合し
て、炉内に設けた炉床上を移動させている間に燃料の熱
分解を行い、熱分解ガスを得ることができるようにし、
流動材の炉外への取り出しに伴う温度低下を防止するよ
うにした流動床式乾留炉を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の流動
床式乾留炉は、次の手段とした。

【００１２】（１）流動材と混合されて流動床を形成す
る燃料を、下方から吹き上げられてくる過熱ガスで熱分
解して、熱分解ガスを得るようにした流動床式乾留炉の
炉内に、上端部が炉内に投入される燃料の投入口の下方
に配置され、上端部から一方向に下降する傾斜が設けら
れ、上方で流動床を傾斜の下降する方向に移動させるよ
うにした炉床を設けた。

【００１３】なお、炉床に設ける傾斜は、熱分解してい
る流動床が燃料の投入口から傾斜の上端部に継続して投
入され、流動材と混合されて新たに形成される流動床に
押され、傾斜の方向へ、重力の作用により自動的に移動
させることができるような大きさの傾斜角にすることが
好ましい。また、傾斜の上端部は、炉壁の近傍に設け、
対向する炉壁側へ流動床が移動するように炉床を設け
て、移動距離を長くし、燃料が熱分解される時間をでき
るだけ長くなるような炉床にすることが好ましい。

【００１４】（２）炉床を貫通して配設され、炉床上を
熱分解されながら移動する流動床の下方から過熱ガスを
吹き出し、流動床に混入している流動材の一部を、炉内
の頂部近傍にまで吹き上げることのできる空筒速度の流
れを、炉内の下方から上方に向けて発生させる複数体か
らなるノズル群をもうけた。なお、炉内には、炉内の各
位置で略均等になる流速の流れを発生できるように、ノ
ズル群は炉床に略均等に配設することが好ましい。ま
た、ノズル群は灰等の燃焼生成物が詰まり、ノズル孔が
閉鎖されず、または、燃焼生成物が詰まり閉鎖されるよ
うなことがあっても、外部からの操作によって、ノズル
孔に詰まった灰等を除去できる構造のものを採用するこ
とが好ましい。

【００１５】（３）ノズル群からの過熱ガスの吹き出し
による空筒速度の流れにより、炉床上から炉内の頂部付
近まで吹き上げられる流動材と、流動材と共に上昇し、
流動材と混合状態にされた熱分解ガスを含む燃焼生成物
とを、頂部付近に開口させた流入口から内部に流入さ
せ、内部に発生させた旋回流の回転遠心力で、流動材を
熱分解ガスを含む燃焼生成物から分離して、投入口から
炉内に継続して投入される燃料と混合させるように、燃
料が投入される炉床の傾斜の上端部が設けられた投入口
の下方位置の上方から炉床上に、分離された流動材を排
出するようにしたサイクロンを設けた。

【００１６】なお、サイクロンには流動材を分離した熱
分解ガスおよび重量（比重）の小さいチャを炉外へ排出
する排出ダクトを設けることが好ましく、また、排出ダ
クトは、サイクロンの中央に立設し、ノズル群からの過
熱ガスの吹き出しによる空筒速度の流れにより、炉床上
から炉内の頂部付近まで吹き上げられる流動材および流
動材と混合状態にされ、流動材と共に上昇する燃焼生成
物の流れを、排出ダクトの外周縁に沿って流入させて、
この空筒速度の流れにより、排出ダクトのまわりに旋回
流を発生させるようにすることが好ましい。

【００１７】本発明の流動床式乾留炉は、上述の手段と
したので、空筒速度の流れによって、炉床上から炉頂付
近まで吹き上げられた流動材、チャおよび熱分解ガスが
混合している流れは、炉内の頂部付近に設けられたサイ
クロンの流入口からのサイクロンの内部へ流入し、サイ
クロンの内部に発生している旋回流によって、比重の大
きい流動材は、サイクロンの外周内壁に衝突し、炉床上
に継続して投入される燃料の上方に排出するようした流
出口を落下し、回収されて炉内へ戻る。

【００１８】また、従来炉外の分離装置で流動材と分離
されていた、流動材より重量（比重）の小さいチャの大
半は、サイクロンの中央等に立設された排出ダクトよ
り、同様に流動材と分離された熱分解ガスとともに外部
へ排出される。さらに、流動材より粒が大きく、また重
量（比重）も大きいチャは、流動材と共にサイクロンで
回収され、炉内に戻り循環するが、炉床上を移動する流
動床の動きが、炉床に傾斜を設けたことにより活発にな
るため、循環しているうちに流動材に衝突してこわされ
て、粒が小さくなり、また炉床上を移動するときの再燃
焼により重量（比重）もさらに小さくなることから、や
がてサイクロンで流動材から分離されて、熱分解ガスと
ともに排出ダクトから炉外へ排出される様になる。

【００１９】このように、本発明の流動床式乾留炉によ
れば、流動材と流動材より重量（比重）の小さいチャの
殆んどおよび熱分解ガスからなる燃焼生成物とを分離す
る、サイクロンが炉内へ組み込まれているため、分離さ
れた流動材は、炉内を内部循環することになり、温度が
低下することが殆んどなくなり、流動材の温度低下に伴
い生じる炉内の温度低下がなくなる。これにより、炉内
に投入された燃料の炉内における低温度の熱分解により
発生する、タール分の発生が少くなり、目的とする熱分
解ガスを効率良く回収することができる。

【００２０】また、炉内温度を高めるために行われてい
た、過熱ガスの温度を高くするために必要としていた熱
量の供給が少くて済み、特に、過熱ガスの温度を、流動
材の温度低下に伴う炉内温度低下を補償するために、必
要以上に高くするために従来必要としていた熱量の供給
が不要になり、プラント全体としての熱効率を向上させ
ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の流動床式乾留炉の
実施の一形態を図面にもとづき説明する。図１は本発明
の流動床式乾留炉の実施の第１形態を示す図で、図１
（ａ）は側断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢視Ａ−
Ａにおける平面図である。

【００２２】図において、１は本実施の形態の流動床式
乾留炉としての炉、４は炉内２に投入される石炭、重質
油類又は廃棄物等の燃料ａを一時的に貯留するために、
一方の炉壁３の近傍の炉外に設置されたホッパ、５は一
端がホッパ４の下端に連通し、他端に炉壁３を貫通して
炉内４に開口する開口部６が設けられ、ホッパ４に貯留
された燃料ａを炉内２に供給するために設けられた供給
管である。

【００２３】７は炉内２の下方に設置された炉床であ
り、炉床７は、その上端部が前述した供給管５の炉内４
への開口部６の下方になるように配置され、開口部６を
設けた炉壁３と対向する、反対側の炉壁３に向けて、一
様に下降していく傾斜θが設けられている。なお、この
炉床７に設ける傾斜θは、後述するサイクロン１０から
排出される流動材ｂおよび未燃残渣（チャ）ｇと開口部
６から炉内２に投入された燃料ａとが混合して、下方か
ら吹き込まれる過熱ガスｄによって、炉床７上に形成さ
れる流動床ｅが、炉床７の上端部に継続して、順次形成
される流動床ｅに押圧されて他方の炉壁３の方向に、自
動的に移動するような大きさにされている。

【００２４】また、炉床７には多数のノズル８が鉛直方
向に貫通して設けられ、ノズル群９を形成している。こ
のノズル群９は、炉床７に略均等に配設されており、図
示省略した別の燃焼装置で生成した熱分解ガス、又は燃
料排ガス等の過熱ガスｄを炉内２に吹き込み、炉内２の
各位置で略均等になり、炉内２の下方から上方へ向う空
筒速度ｈの流れを発生させるようにしている。

【００２５】また、ノズル群８は、ノズル群９から吹き
出された過熱ガスｄにより、流動床ｅ上の熱分解により
生じた灰等の燃焼生成物が詰まり、ノズル孔が閉鎖され
るようなことがあっても、外部からの操作によって、針
弁等をノズル孔内で作動させ、ノズル孔に詰まった灰等
を除去でき、炉内２への過熱ガスｄの安定供給ができる
とともに、灰等の付着に起因するノズル８の焼損が防止
できるスロットルノズル、又はピントルノズルタイプの
構造のものを採用している。

【００２６】さらに、ノズル群９から炉内２に吹き込ま
れる過熱ガスｄは、炉床上を熱分解しながら移動する燃
料ａと混合された流動材ｂ、および流動材ｂよりも重量
（比重）の小さい、燃料ａが燃焼して生成されたチャｇ
を炉１の頂部付近まで吹き上げることのできる空筒速度
ｈの流れを発生させることができる風量に調整できるよ
うにされている。

【００２７】また、炉内２の上方にはサイクロン１０が
設けられている。サイクロン１０は、炉内２の頂部付近
に流入口１１が設けられるとともに、供給管５の炉内４
への開口部６付近、言葉を代えていえば炉床７の上端部
付近の上方に開口を設けた流出口１２が設けられてい
る。さらに、サイクロン１０の中央部には、水平方向に
設けた流入口１１下端よりも下方に開口が設けられ、炉
天板１４を貫通させた排出ダクト１３が鉛直に立設され
ている。

【００２８】この様に構成された本実施の形態の流動床
式乾留炉では、過熱ガスｄが複数のノズル群ｇを介して
炉内２上方へ向って吹き込まれており、一時的に貯留す
るホッパ４から供給管５を通って供給され、炉内２に投
入された燃料ａは、サイクロン１０で回収され、上方か
ら落下してくる流動材ｂおよび重量（比重）の大きいチ
ャｇと混合しながら、炉床７の上方に過熱ガスｄの下方
からの吹き込みにより流動床ｅを形成して熱分解され
る。

【００２９】また、炉床７は、一方の炉壁３近傍に上端
部を設け、他方の炉壁３近傍まで一様に下降する傾斜θ
を設けた長いパスにされているので、流動床ｅ中の燃料
ａは、炉床７の傾斜θに沿って移動しながら十分な滞留
時間を得て熱分解され、熱分解ガスを発生させる。

【００３０】熱分解されて、流動材ｂと略同等、若しく
は流動材ｂより重量（比重）の小さくなったチャｇは、
サイクロン１０に設けた排出ダクト１３から炉外へ排出
される排出量とノズル群９から炉内２へ供給される過熱
ガスｄ量の調整により、炉内２に発生している十分な大
きさの空筒速度ｈの流れにより、流動材ｅと共に、炉２
の頂部付近まで吹き上げられる。頂部付近まで吹き上げ
られたチャｇ、流動材ｂおよび自らの上昇力で上昇した
熱分解ガスｆは、炉内２の頂部付近に水平方向に開口し
た流入口１１からサイクロン１０内に流入する。

【００３１】サイクロン１０内には、中央部に鉛直に立
設された排出ダクト１３の外周接線方向に流入口１１が
設けられており、流入口１１から流入する流動材ｂ、チ
ャｇを含む熱分解ガスｆ、過熱ガスｄの流れ、および排
出ダクト１３により中央部から外部へ流出する比重の小
さいチャｇを含む熱分解ガスｇ、過熱ガスｆの流れによ
り、排出ダクト１３を中心とする旋回流が発生してお
り、流入口１１より流入した流動材ｂと流動材ｂより形
状が大きく、重量（比重）の大きいチャｇは、遠心分離
により回収される。サイクロン１０で回収された流動材
ｂとチャｇは、流出口１２から排出され、開口部６から
炉内２に投入された燃料ａの上方に落下し、燃料ａと混
合され、再び流動床ｅを形成して炉床７上を移動し、炉
内２を再循環する。

【００３２】また流動材ｂより細かいチャｇは、前述の
通り熱分解ガスｆ、過熱ガスｄと共に、サイクロン１０
の排出ダクト１３より炉外へ排出される。さらに、サイ
クロン１０で回収された流動材ｂおよび粗大チャｇは、
流動床ｅとなって炉床７の傾斜θに沿って移動する内部
循環を繰り返すが、炉床７の傾斜θによって、炉床７上
における流動床ｅの動きが活発にされているため、流動
材ｂとの衝突力が大きく、やがて粗大チャｇも細粒化さ
れて重量が小さくなり、排出ダクト１３より外部へ排出
される。

【００３３】このように、流動材ｂとチャｇの分離が、
サイクロン１０によって完全に行われる様になり、さら
に、この分離を行うサイクロン１０が炉内２へ組み込ま
れているため、流動材ｂは、炉外へ出ることがなく温度
低下を引き起こすことがない。このように、流動材ｂが
炉内２を内部循環するため、炉内２の温度を維持する過
熱ガスｄの温度は、炉内２で行われる燃料ａの熱分解温
度以上に上げる必要が無くなる。さらに、流動材ｂの温
度低下に伴うタール分の発生もなくなり、熱分解ガスの
回収効率が向上する。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の流動床式乾
留炉は、燃料を熱分解して、熱分解ガスを得るようにし
た流動床式乾留炉の炉内に、投入する燃料の投入口を設
けた位置の下方に上端部が設けられ、炉内を一方向に下
降する傾斜が形成された炉床と、炉床に配設され、燃料
と混合されて炉床上を移動している流動材を炉内頂部に
まで吹き上げる大きさの空筒速度の流れを炉内に発生さ
せるノズル群と、炉内頂部にまで吹き上げられた流動材
を熱分解ガスを含む燃焼生成物とともに内部に流入さ
せ、流動材を燃焼生成物から分離して、炉床上端部の上
方から炉床上に排出するサイクロンとを設ける構成にし
た。

【００３５】本発明の流動床式乾留炉は、上述の構成に
より、炉内に発生する空筒速度の流れによって、炉床上
から炉頂付近まで吹き上げられた流動材チャは、炉内の
頂部付近に設けられたサイクロンの流入口からのサイク
ロンの内部へ流入し、サイクロンの内部に発生している
旋回流によって、比重の大きい流動材は、炉床上に継続
して投入される燃料の上方に排出するようにした流出口
から落下し、炉内へ回収される。

【００３６】また、従来、炉外に設けた分離装置で流動
材と分離されていたチャは、サイクロン内で直ちに、若
しくは重量（比重）が小さくなるとともに、順次流動材
から分離され、熱分解ガスとともに外部へ排出される。
このように、混入するチャを分離するために、従来炉外
へ排出する必要のあった流動材を内部循環させるように
したことにより、炉内に投入された燃料が低い温度の熱
分解により、タール分が発生するようなことがなくな
り、この種の乾留炉において、目的とする熱分解ガスを
効率良く回収することができる。

【００３７】また、過熱ガスの温度を高くするために、
必要としていた熱量の供給が少くて済み、特に、過熱ガ
スの温度を、炉外へ排出される流動材の温度低下に伴う
炉内温度低下を補償するために、必要以上に高くするた
めに必要としていた熱量の供給が不要になり、プラント
全体としての熱効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流動床式乾留炉の実施の第１形態を示
す図で、図１（ａ）は側断面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）の矢視Ａ−Ａにおける平面図、

【図２】従来の外部循環型流動床式乾留炉を一部側面図
で示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 炉 ２ 炉内 ３ 炉壁 ４ ホッパ ５ 供給管 ６ 開口部 ７ 炉床 ８ ノズル ９ ノズル群 １０ サイクロン １１ 流入口 １２ 流出口 １３ 排出ダクト １４ 炉天板 ａ 燃料 ｂ 流動材 ｃ 旋回流 ｄ 過熱ガス ｅ 流動床 ｆ 熱分解ガス ｇ チャ ｈ 空筒速度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動材と混合され、流動床を形成する燃
   料を炉床上で熱分解して、熱分解ガスを得るようにした
   流動床式乾留炉において、前記燃料を炉内に投入する投
   入口の下方に上端部が設けられ、前記炉内を一方向に下
   降する傾斜が形成された前記炉床と、前記炉床に配設さ
   れ、前記燃料と混合されて前記炉床上を移動している前
   記流動材を炉内頂部にまで吹き上げる大きさの空筒速度
   を前記炉内に発生させるノズル群と、前記炉内頂部にま
   で吹き上げられた前記流動材を前記熱分解ガスを含む燃
   焼生成物とともに内部に流入させ、前記流動材を前記燃
   焼生成物から分離して、前記上端部の上方から前記炉床
   上に排出するサイクロンとを設けたことを特徴とする流
   動床式乾留炉。