JPH11512814A

JPH11512814A - 熱伝達面に対する浮遊固体粒子の有害成分による攻撃を減少させる方法および装置

Info

Publication number: JPH11512814A
Application number: JP10500253A
Authority: JP
Inventors: ハイパネン，ティモ
Original assignee: フォスターホイーラーエナージアオサケユキチュア
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: PL330293A1; EP0901597B1; CN1221482A; CA2256893C; FI962332A; CZ295707B6; ES2155253T3; CN1134608C; US6293781B1; CZ397398A3; FI102316B1; FI102316B; FI962332A0; CA2256893A1; ATE198649T1; DE69703885D1; JP3417952B2; AU3034597A; PL185470B1; EP0901597A1

Abstract

(57)【要約】流動床反応装置における熱伝達室内の熱伝達面に対する浮遊固体粒子の有害成分による攻撃を減少させる方法および装置である。本発明によれば、内部で固体粒子から成る床１６’が装置系を循環される希釈室１６が提供される。この希釈室は、前記固体粒子の流れに含まれる熱伝達面４６に有害な不純物を不活性化させ、および（または）該流れから該不純物を分離するために、熱伝達室１８の粒子の流れの上流側に配置される。固体粒子は反応室からその固体粒子の有害成分を掃除するための希釈室を経て熱伝達室内へ排出される。

Description

【発明の詳細な説明】熱伝達面に対する浮遊固体粒子の有害成分による攻撃を減少させる方法および装置発明の分野本発明は、特に流動床反応装置の熱伝達室における熱伝達面に対する浮遊固体粒子（solid particle suspension）の有害成分による攻撃を減少させる方法と装置に関するものである。本発明は、循環流動床反応装置において特に固体粒子からの熱の回収に適用されるが、他の流動床反応装置に適用することもできる。このような循環流動床反応装置は、固体粒子から成る流動床を内部に有する燃焼室のような反応室すなわち処理室と、この処理室との間で固体粒子が流通し、内部に熱伝達面を有する熱伝達室（ＨＴＣ）とを含む。熱伝達室は各種方法と位置で処理室に連結され、両室間で固体粒子の交換が行われる。熱伝達室は、或る特別な場合には処理室自体の内部に形成することもできる。発明の背景循環流動床反応装置のような流動床反応装置は、燃焼処理、熱伝達処理、化学処理および冶金的処理のような各種の異なる処理で使用される。典型的に燃焼処理または他の発熱処理で発生した熱は、熱伝達面を使用することで流動床の固体粒子から回収される。熱伝達面は回収した熱を水または蒸気のような媒体に伝え、この媒体が反応装置から熱を運ぶ。典型的には、熱伝達面は、処理室の内部か、処理室の後のガス通路内に構成された対流部の内部、または循環流動床反応装置の場合は粒子分離装置の内部に配置される。付加的な熱伝達面が、処理室の一部であってもよい独立熱伝達室（ＨＴＣ）の内部か、処理室に隣接した分離室の内部、または循環流動床反応装置の場合は固体粒子再循環装置系の一部分の内部に配置されることが多い。典型的には、熱伝達室はバブリング（bubbling：泡立ち状）流動床であり、処理室から熱伝達室へ高温固体粒子の連続した流れを導く入口手段と、熱伝達室から排出された固体粒子を処理室へ連続して再循環させる出口手段とを含む。腐食は、熱伝達面を設計するときに常に考慮しなければならない要因である。腐食性物質を使用したり発生するような処理に使用される流動床反応装置に熱伝達面が使用されるときは、特に重要である。この例は、例えば塩化物のような腐食性の非常に強い不純物を含有するストロー油（straw）またはＲＤＦのような難燃性燃料である。さらに腐食性不純物は流動床材料中にも存在しており、したがって熱伝達室の熱伝達面と接触することになって、その熱伝達面の急速な腐食をもたらす。例えば、流動床材料中の塩素は熱伝達面に塩化物腐食を引き起こす。腐食問題は、例えば、「後燃え」（afterburning）によって熱伝達室内の温度が高いときに特に激しくなり、後燃えは、熱伝達室が処理室に直接連結されている場合に容易に生じ得る。熱伝達室内での後燃えや他の化学処理は還元環境をもたらすことにもなり、これにおいてはＣＯ腐食が容易に発生する。塩化物の付着と共に還元状態は強い腐食作用の影響を特に与え易い。金属廃物に基づく腐食および侵食は、バブリング流動床全体の問題であり、最小限に止めるために多くの努力が払われている。腐食に対する通常の対処法は、金属表面およびその温度を変化させることである。或る種の例では、クロマイジング、窒化、または炭化タングステンの被覆のような表面処理が有効である。あらゆる腐食のメカニズムは温度に依存するので、熱伝達面の腐食は該表面を装置系における適当位置に配置することで或る程度避けられる。しかしながら、異なる位置および異なる処理ステージで状態および温度は変化するので、表面温度は必ずしも利用できるとは限らない。また作動温度を選ぶとき、特定の装置系の各々に存在する腐食性不純物を考慮しなければならない。処理において別の燃料のように異なるパラメータを使用すると、それらの不純物が変化することになり得る。それ故に、実際の腐食性不純物の濃度を低下させることで腐食の危険性を最低限に止める方法が非常に望まれている。発明の目的本発明の目的は、外部熱伝達室における浮遊固体粒子の有害成分による、熱伝達面に対する攻撃のための前記欠点が最小限に抑えられた流動床反応装置の方法と装置を提供することである。特に本発明の目的は、不純物に起因する腐食が最小限に抑えられた流動床反応装置から熱を回収する方法と装置を提供することである。発明の概要本発明は、流動床反応炉の熱伝達室における熱伝達面に対して浮遊固体粒子の有害成分による腐食を減少させる改良された方法および装置を提供する。本発明は特に、内部に配置された固体粒子で構成された（流動）床、前記固体粒子の（流動）床を流動化させる手段、反応室出口および反応室入口を有してなる処理室すなわち燃焼室のような反応室と、内部に配置された固体粒子から成る床（bed）、前記固体粒子から成る床を流動化させる手段、前記固体粒子から成る床と少なくとも部分的に接触される熱伝達面、前記反応室出口に連結された熱伝達室入口、および反応室入口に連結された固体粒子のための熱伝達室出口を有してなる熱伝達室とを含む流動床反応装置に適用できる。本発明の好ましい実施態様によれば、新規な方法は、前記反応室から前記反応室出口を通して固体粒子を排出する段階と、前記排出された固体粒子を内部に固体粒子から成る床を有する希釈室に導入する段階と、前記希釈室の固体粒子から成る床の熱伝達面に有害な不純物を不活性化する、および（または）（and/orの意味）固体粒子から成る床から分離する段階と、前記希釈室からその希釈室出口を通して固体粒子を排出する段階と、前記希釈室から排出された固体粒子を前記熱伝達室入口を通して前記熱伝達室へ導入する段階と、前記熱伝達室から前記熱伝達室出口を通して前記固体粒子を排出する段階と、前記熱伝達室から排出された固体粒子を前記反応室入口を通して前記反応室へ再循環させる段階とを含む。これにより腐食発生成分のような有害成分は、希釈室を通って前進する浮遊固体粒子から分離され、および（または）希釈室を流動する間に不活性化される。有害なガスまたは微細固体粒子の成分はフラッシングガス（払拭ガス）により払拭することで容易に分離でき、フラッシングガスはそれと同時に希釈室内の固体粒子から成る床を流動化させることに使用できる。フラッシングガスは、不活性ガス、または固体粒子から成る床内で化学反応物質を含むガスであってよい。このようにして空気または他の酸素含有ガスは酸化反応を引き起こすために使用できる。希釈室内の掃除または化学反応に必要な遅滞時間は、最適結果を得るように制御できる。この遅滞時間は、例えば流動床の密度、固体粒子の流動速度、または希釈室内の流動床の体積を制御することによって調整される。本発明の他の観点によれば、反応室および熱伝達室を有し、さらに、内部に配置された固体粒子から成る床と、希釈室の前記固体粒子から成る床において、熱伝達面に有害な不純物を不活性化させる、および（または）不純物を固体粒子から成る床から分離するための手段と、固体粒子を反応室から前記希釈室へ導くために前記反応室出口と流体連通状態にある希釈室入口と、固体粒子を前記希釈室から前記熱伝達室へ導くために前記熱伝達室入口と流体連通状態にある希釈室出口とを有する希釈室を付加的に有する流動床反応装置が提供される。必要であれば、希釈室は、たとえ熱伝達室と共通のハウジング内に配置されるとしても、熱伝達室に隣接して水平に配置できる。これにより、固体粒子はオーバーフローして、または、中間移動室を通って希釈室から熱伝達室へ流れるように構成できる。本発明の他の実施態様によれば、この希釈室は熱伝達室の直上に配置できる。これにより、希釈室は開口を有して、固体粒子がその開口を通って熱伝達室へ流下させるようにできる。希釈室および熱伝達室はこれにより実質的に小さな水平断面を有して共通のハウジング内に配置できる。本発明の更に他の観点によれば、熱伝達室を使用して流動床反応装置の固体粒子から熱を回収する改良された方法が提供され、この方法は、処理室から熱伝達室へ固体粒子を連続導入し、また熱伝達室から処理室へ前記固体粒子を連続して排出する段階と、熱伝達面によって熱伝達室内の前記固体粒子から熱を回収する段階と、処理室出口から熱伝達面領域の入口へ至る前記固体粒子の移動を少なくとも２秒遅滞させる段階とを含む。本発明によれば熱伝達室を使用して流動床反応装置の固体粒子から熱を回収する改良された装置も提供され、この装置は、処理室から熱伝達室へ固体粒子を連続して導入し、また熱伝達室から処理室へ前記固体粒子を連続して排出する手段と、前記固体粒子から熱を回収する熱伝達面、および回収した熱を熱伝達室から伝達する手段と、処理室出口から熱伝達面領域の入口へ至る前記固体粒子の移動を少なくとも２秒間遅滞させる手段とを含む。本発明によれば、固体粒子の移動の遅滞は希釈室と称する別室によって行われ、この別室を通って固体粒子は熱伝達室へ送られる。この望ましい遅滞は熱伝達室内の特別な構造によって与えられることもでき、この構造は全体的に固体粒子を減速し、熱伝達面領域へ流入する固体粒に実質的に均一な流れを与える。例えば、熱伝達室は水平または垂直な有孔プレートによって第１部分および第２部分に分割され、この有孔プレートは熱伝達面が第２部分に位置するように配置される。したがって第１部分は本明細書で希釈室または希釈ゾーンと称する中間収容部分として機能し、固体粒子は実熱伝達ゾーンへ進入する前にこの希釈室に数秒間滞留する。希釈室および希釈ゾーンは共通語の「希釈空間」と呼ばれることもある。前記希釈空間の主目的は、前記固体粒子からの有害不純物すなわち腐食誘発成分の除去を促進することである。それ故に前記希釈空間は、前記不純物の化学反応を高めるため、および（または）前記不純物およびその反応生成物を払拭すなわち除去するために、流動化ガスによって払拭するのが好ましい。希釈は大半の例では温度の低下作用を有するが、後燃えのような発熱反応が希釈室で行なわれるならば、温度が上昇するだろう。同時に流動化ガスでもあるフラッシングガスは好ましい実施態様によれば空気または他のいずれかの酸素含有ガスとされる。何故なら、例えば一酸化炭素および硫黄元素は酸化されてそれぞれ二酸化炭素および亜硫酸ガスとなり、これらはガス体として流動床材料から除去できるからである。望まれるならば、フラッシングガスは不活性ガスとされることができる。ＮａＣｌ、ＨＣｌ、ＫＣｌまたはＺｎＣｌ₂などの揮発性塩素化合物、およびアルカリ物質はフラッシングガスによって床材料から除去できる。十分な遅滞時間によって、望まれる化学反応および一掃はほぼ完遂できる。望まれる遅滞時間は処理室における処理に依存する。希釈空間は、遅滞時間が十分な時間、例えば２〜１５秒となるように寸法を定められる。定常状態において、希釈空間内の固体粒子の体積がＶで、固体粒子が密度ｒおよび粒子群流速（ mass flow rate）Ｑ_mを有するとすれば、希釈空間内の固体粒子の（平均）遅滞時間Ｔは、Ｔ＝Ｖ＊ｒ／Ｑ_m で表される。希釈空間内の固体粒子の密度は、或る程度流動化ガスの流速に依存する。流動化ガス流速を低下することで、固体粒子の密度は増大し、またこれにより遅滞時間Ｔは前記式によって長くなる。しかしながら、同時に流動化ガスの作用は有害不純物の化学反応を向上させ、固体粒子からの反応生成物の払拭は低減する。それ故に、フラッシングガスの流速の低下は、希釈空間の作動を制御するために有効手段とならない。適当な化学反応を維持し、また上方へ向かって流動する粒子から成る床の掃除状態を保持する一方、粒子から成る床の密度を増大することで、流動化は床の下部だけで減少され、その上部では正常速度に保持される。上部の流動化は壁部の高い垂直位置に配置したノズル、またはグリッド上方の高さに達したノズルによって達成できる。希釈空間内の固体粒子の密度が一定であると仮定すれば、遅滞時間は粒子群流速Ｑ_mおよび内部の固体粒子の定常状態の体積Ｖに依存するだけである。定常状態においては、希釈空間へ流入する粒子群流速はそこから流出する粒子群流速に等しい。前記体積Ｖが一定であるように希釈空間が構成されているならば、希釈空間へ流入する粒子群流速Ｑ_mは単独で遅滞時間Ｔを決定する。流動床材料が堰を超えてオーバーフローすることで排出される希釈空間は、一定体積Ｖの構造の一例である。例えばこのような希釈空間を備えた熱伝達室が循環流動床の再循環装置系の一部であるなら、その装置系の循環量は粒子群流速Ｑ_m および遅滞時間Ｔを決定する。このような構造は、最高の流速Ｑ_mのときに遅滞時間Ｔが依然として十分な値であるように寸法を定められる場合に満足できる。低い粒子群流速Ｑ_mの状態では、遅滞時間Ｔは長くなり、したがって有害不純物の一層良好な希釈が行われる。出口流速および内部の固体粒子の体積およびその密度が一定であるならば、希釈空間内での遅滞時間Ｔは一定である。希釈空間内の固体粒子の体積をその最大値にする１つの方法は、利用できる入口粒子群流量よりも出口粒子群流量を小さくして、過剰固体粒子を直接に反応室へ戻すことである。一定の遅滞時間は、例えば流動化ガスによって床密度および出口流量を一定に保持することで与えることができる。同様に、出口流量が制御できるならば、遅滞時間の調整を行える希釈空間が提供される。燃焼装置の燃料のような処理パラメータが変化されるときには、制御可能な遅滞時間は有用である。欠点として、この形式の装置系は遅滞時間と熱伝達室における熱伝達率との間に関係を有している。或る限度以下の粒径を有する固体材料だけを熱伝達ゾーンへ導入するという分別室の機能も希釈室に付加することができる。この分別は機械的分離装置または流動化ガスによって行い得る。分別装置として使用される室は粗い材料のための排出通路を別途備えていなければならない。図面の簡単な説明本発明の上述および他の目的、特徴および接着剤または利点は、添付図面を参照する以下の説明から明白となろう。図１は、本発明による希釈室を含む循環流動床反応装置の概略横断面図である。図２は、本発明の他の代表的な実施形態による希釈室を含む流動床反応装置の下部の概略横断面図である。図３、図４は、本発明の他の代表的な実施形態による希釈室を含む他の流動床反応装置の概略断面図である。発明の詳細な説明図２〜図４において、図１と同じ符号は同じ部品を示している。しかしながら、図２の符号は数字の前に「２」を付加し、また図３および図４の符号はそれぞれ「３」または「４」が数字の前に付加されている。本発明の方法および装置はまず、反応室１２と、粒子分離装置１４と、希釈室１６と、熱伝達室１８とを有する循環流動床反応装置１０に関連して説明される。希釈室１６および熱伝達室１８は共通のハウジング１９内に形成されている。固体粒子２０の流動床が反応室１２の内部に備えられている。固体粒子２０を急速に流動させるために、流動化ガスを導くためのグリッド（格子）２２および風箱２４のような手段が反応室の底部に備えられている。煙道ガスに乗って固体粒子が反応室から排出されるように反応ガス出口２６が反応室１２の上部に備えられている。固体粒子は粒子分離装置１４内でガスから分離され、ガスはガス出口２８および対流部３０を通って排出される。ガスから分離された固体粒子は戻りダクト３２を通り、また希釈室入口３４を通って希釈室１６の下部へ流入する。固体粒子は戻りダクト３２の最下部内に、下方へ向かって流動する粒子から成る床３２’として集められる。希釈室１６内の固体粒子から成る床１６’に導かれた粒子は、希釈室底部のグリッド３６を通して導入された流動化ガスによって固体粒子から成る床を経て上方へ送られる。この流動化ガスは同時に、固体粒子から成る床から有害化合物を除去するためのフラッシングガスの作用をなす。この流動化ガスは固体粒子から成る床の密度を制御するのにも使用できる。密度が高まるにつれて希釈室での固体粒子の遅滞時間は長くなる。希釈室１６および熱伝達室１８は隔壁３８で隔離されており一方の室から他方の室へ固体粒子が自由流動することは防止されている。希釈室出口を形成している自由通路４０は、固体粒子が希釈室１６からオーバーフローして排出されるように隔壁上方に備えられている。ガスも通路４０を通って希釈室から排出される。定常状態において、材料は、希釈室に流入する材料と同じ流量で希釈室１６から通路４０を通って排出される。材料は希釈室に滞留する間、グリッド３６を通って供給されるガスによって掃除される。希釈室１６内、および戻りダクト３２の底部内の固体粒子は、粒子分離装置の下部と反応室との間のガスシールとして作用する。隔壁３８の上端すなわちリムの垂直高さをこれより高く、または低くして、これによって通路４０の高さおよび希釈室１６内の床体積を制御することができる。大きな床体積は小さな床体積よりも長い遅滞時間を与える。希釈室から排出される固体粒子は、清浄化されることで有害化合物が「存在し無い」状態とされており、また恐らく活性有害化合物の不活性化が行われている。したがって、きれいな粒子が希釈室１６と熱伝達室１８との間に配置された中間移動室４２に流入する。固体粒子は中間移動室４２内をその下部に備えられて熱伝達室１８と連通されている開口４４へ向かって降下する。開口４４は熱伝達室１８の下部へ至る入口を形成している。熱伝達面４６が熱伝達室１８に配置されている。熱伝達室の床１８’に導入された固体粒子は、グリッド４８を通して導入された流動化ガスによって流動化され、熱伝達室出口５０を通ってオーバーフローすることで流出され、この出口は同時に反応室入口を形成していて、反応室の下部に開口している。熱伝達室から排出されたガスは、排出と同時に反応室内へ導入される。希釈室からのガスが別の導管を通して排出されないのであれば、そのガスもまた同じ出口を通して排出される。定常状態では、熱伝達室に導入された材料は同じ流量で熱伝達室出口５０を通して排出される。図１の構造において、希釈室内の固体粒子の体積は、隔壁３８の上端によって定められるように、実質的に一定している。したがって、遅滞時間すなわち希釈空間を通過するために要する時間は反応装置の循環速度によって強く決定される。有害不純物の希釈に関しては、本発明によれば流動化ガスの流速を変化させ、これにより希釈室の床における粒子の遅滞時間に影響する床の密度を変化させることにより、ある程度の制御可能性が与えられる。図１の実施形態では、熱伝達室１８の一部分で流動を停止させ、これにより固体粒子が希釈室１６から床１８’の頂部において開口すなわち熱伝達室出口５０へ直接に流動できるようにすることが可能である。図２は、流動床反応室２１２の下部における内部固体粒子循環系に連結された共通ハウジング２１９内の希釈室２１６および熱伝達室２１８を示している。固体粒子は反応室出口２２６を通して希釈室２１６へ直接導かれる。図２に示された実施形態では、希釈室に流入する固体粒子の流速は反応室内の固体床材料の流体力学に依存する。固体粒子は希釈室内を下方へ流動し、隔壁２３８の下部に備えられた開口２３４を通して希釈室から排出される。排出された固体粒子は、熱伝達室２１８に隣接した固体粒子から成る床の頂部へ直接に導かれる。出口開口２５０は熱伝達室２１８からオーバーフローさせることで固体粒子を反応室２１２の下部へ導く。図３は本発明の他の実施形態の概略図を示し、これによれば希釈室３１６が熱伝達室３１８と共通のハウジング３１９内に形成されている。ハウジング３１９は、流量均衡装置（すなわち水平有孔プレート３５２）によって上部と下部に分割されている。熱伝達面３４６は、ハウジングの下部３１８でその内部の固体粒子から成る床１８’内に備えられている。上部は希釈ゾーンを形成している。流量均衡装置３５２は上部と下部との間、すなわち希釈ゾーンおよび熱伝達ゾーンの間での粒子の実質的な混合を防止する。流量均衡装置３５２は希釈ゾーン３１６から熱伝達ゾーン３１８への固体粒子の定常流れも防止し、また熱伝達室内にデッドゾーンが形成されるのを防止する。固体材料は隔壁３５６の下部に備えられている開口３５４を通して熱伝達室から隣接する垂直移動通路３５８へ排出され、この通路は入口３５０によって反応室の下部に連通されている。熱伝達通路３５８内の床を流動化させる手段３６０’は固体粒子を上方へ向けて持ち上げ、固体粒子が熱伝達室から反応室へ移動されるように保証する。熱伝達室３１８に導入された流動化ガスは流量均衡装置３５２の開口を通って上側の希釈室３１６へ流入し、そこにおいてフラッシングガスとして作用する。固体材料は、図３の実施形態では、反応室壁に備えられた反応室出口開口３２６を通して希釈室３１６へ導入され、そこから有孔プレート３５２を通って熱伝達室へ流入する。有孔プレート３５２の目的は、粒子の乱流の最大振幅を弱め、また熱伝達室へ至る固体粒子の実質的に一様な流れを形成することである。希釈室３１６の作動は、開口３２６を都得る固体の流量と、手段３６０と３６０’で与えられる流動化ガスの流速によって決定される。通路３５８内の固体の高さは常に開口３５０の縁までであるが、通路３５８内の流動速度を低下させることで、内部の固体密度は増大される。したがって、希釈室３１６内の固体の体積およびそこにおける遅滞時間は増大する。この理由により、熱伝達室３１８および希釈室３１６内の固体の静圧は常に通路３５８内の固体の静圧と釣り合わされる。希釈室３１６内の流動化率を増大させることで、その内部の固体の高さは相応に増大されるが、遅滞時間は増大しない。何故なら、希釈室内の固体密度が同時に低下するからである。しかしながら、流動速度の増大は有害不純物の払拭を増大させることによって希釈室の作動に積極的に影響を与える。遅滞時間Ｔは、開口３２６を通る固体流速の増大によって減少される。しかしながら、摩擦作用によって希釈室内の固体の高さは均衡状態よりも高くなって、遅滞時間Ｔの減少を或る程度釣り合わせる。最終的に通路３５８を通る最大流速となり、最大流入流速によって希釈室は充満される。したがって、図３に示された構造は、下限によって遅滞時間の自己釣り合いを図る。図３に示された実施形態は、これに代えて垂直有孔プレートにより水平ハウジングが２つの水平方向に隣接した室、すなわち希釈室および熱伝達室に分割されて実現されることができる。図４は、ハウジング４１９を備え、希釈室４１６およびそれに隣接して連結されてた熱伝達室４１８を有している循環流動床反応装置の反応室４１２の下部のさらに他の概略図である。希釈室４１６は共通のハウジング４１９内で熱伝達室４１８の上側に配置されている。固体材料は、下部にガスシール４６２を有する戻りダクト４３２によって希釈室４１６へ流入される。図４の装置系は、希釈室４１６が充満状態、すなわち上部に備えられている開口４６４の閻魔で充填された状態で作動され、前記開口はその開口を通して反応室４１２へ固体粒子を流入させる。希釈室４１６の底部にはフラッシングガスを供給する手段４３６が配置され、フラッシングガスは希釈室内の固体粒子から成る床を通り、また開口４６４を通って反応室へ流れる。希釈室には出口通路４６８へ流動化ガスを供給する手段４６６が配置され、固体粒子を制御された速度で希釈室から排出させ、前記粒子を熱伝達室４１８へ至る入口４４４へ向けて導くようにする。手段４６６により供給される流動化ガスによって、制御可能な量の固体粒子が出口通路４６８を通り、堰４７０を越えて第２通路４７２へ排出され、この第２通路は固体粒子を熱伝達室４１８へ導く。堰４７０の高さは、流動化ガスによらなければ固体粒子が第１通路４６８から第２通路４７２へ排出されることがないようにされるのが好ましい。熱伝達室は熱伝達面４４６と、熱伝達室から開口４５０を通して反応室へ至る固体粒子の排出を保証するために流動化ガスを与えるための手段４４８とを備えている。前記したとおり、この装置系における希釈室からの粒子排出流量は、流速Ｑ_m を決定する。Ｑ_mはしたがって制御可能であり、希釈空間内の固体体積は一定しており、図４は遅滞時間が制御可能な装置系を示している。本発明はその好適実施形態と共に示唆に説明されたが、さまざまな変更が本発明の範囲内で可能であることを理解すべきである。したがって、上述で示された実施例を組み合わせ、固体粒子を外部の固体粒子循環系から戻りダクトを経て、および（または）処理室から直接に、内部の固体粒子循環系から希釈室へ導くことが可能である。高負荷（high load）の状態では、固体粒子は単独にまたは主に戻りダクトを通して導入されることができ、また反応室内の低い位置に備えられた出口開口はオーバーフローして余分に排出された固体粒子を反応室へ戻すように逆向きに再循環させる開口として機能できる。低負荷（low load）の状態では、固体粒子は単独にまたは主として内部循環系から反応室壁の低い位置に備えられている出口開口を通して導入されることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９８年５月１８日【補正内容】請求の範囲１．内部に配置された固体粒子から成る床、前記固体粒子の前記床を流動化させる手段、反応室出口（２２６，３２６）および反応室入口（２５０，３５０，４５０）を有してなる処理室すなわち燃焼室のような反応室（２１２，３１２，４１２）と、内部に熱伝達面を有しておらず、前記反応室出口と連通されると共に、内部に固体粒子から成る床を有する第１室と、内部に配置された固体粒子から成る床、前記固体粒子から成る床を流動化させる手段、前記固体粒子から成る床と少なくとも部分的に接触される熱伝達面（２４６，３４６，４４６）、熱伝達室入口、および反応室入口に連結された熱伝達室出口を有する熱伝達室（２１８，３１８，４１８）を含んでなり、これにより固体粒子は反応室から前記反応室出口（２２６，３２６）を通して排出され、第１室へ導入され、固体粒子は第１室から熱伝達室へ導入され、固体粒子は熱伝達室から反応室入口（２５０，３５０，４５０）を通して反応室へ再循環されるようになされている、流動床反応装置における熱伝達面に対する浮遊固体粒子の有害成分による攻撃を減少させる方法であって、前記固体粒子を第１室の上部に配置されている入口を通してその第１室の中へ、その内部の固体粒子から成る床の頂部へ導くと共に、固体粒子を前記第１室からその下部に配置されている出口を通して排出する段階と、前記第１室内の固体粒子から成る床に含まれる熱伝達面に対して有害な不純物を不活性化する、および（または）固体粒子から成る床から分離するために、フラッシングガスを第１室の少なくとも一部分へ導入する段階と、第１室から出口（２２６，３２６，４６４）を通して反応室へフラッシングガスを排出する段階とを含むことを特徴とする方法。２．請求項１に記載された方法であって、フラッシングガスが第１室内で酸化反応を起こす空気のような酸素含有ガスであることを特徴とする方法。３．請求項１に記載された方法であって、フラッシングガスが第１室内の固体粒子から成る床を流動化させる流動化ガスであることを特徴とする方法。４．請求項１に記載された方法であって、反応室から熱伝達室へ流れる固体粒子から不純物を分離し、および（または）不純物を不活性化するのに十分な時間を与えるために、第１室内の固体粒子の遅延時間を制御することで、反応室出口から第１室を通って熱伝達室入口へ流れる固体粒子の遅滞時間が制御されることを特徴とする方法。５．請求項４に記載された方法であって、第１室内の固体粒子から成る床の密度を制御することで遅滞時間が制御されることを特徴とする方法。６．請求項４に記載された方法であって、第１室内の固体粒子から成る床の体積を制御することで遅滞時間が制御されることを特徴とする方法。７．請求項１に記載された方法であって、反応室出口から熱伝達室入口へ至る固体粒子の流れの中の腐食性化合物を不活性化するフラッシングガスが第１室へ導入されることを特徴とする方法。８．請求項１に記載された方法であって、反応室から排出された固体粒子が、有孔プレート（３５２）により第１室を形成する第１ゾーン（３１６）と熱伝達室を形成する第２ゾーン（３１８）とに分割されたハウジング（３１９）の第１ゾーンにおける粒子から成る床の頂部に導かれることを特徴とする方法。９．請求項１に記載された方法であって、第１室内の固体粒子の遅滞時間が２秒より長く、２〜１５秒であるのが好ましいことを特徴とする方法。１０．請求項１に記載された装置であって、第１室（２１６，３１６，４１６）内の固体粒子の流動方向がその頂部から底部へ向かうことを特徴とする装置。１１．請求項１に記載された装置であって、熱伝達室（２１８，４１８）内の固体粒子の流動方向がその底部から頂部へ向かうことを特徴とする装置。１２．請求項１に記載された装置であって、熱伝達室（３１８）内の固体粒子の流動方向がその頂部から底部へ向かうことを特徴とする装置。１３．内部に配置された固体粒子から成る床、前記固体粒子から成る床を活性化させる手段、反応室出口（２２６，３２６）および反応室入口（２５０，３５０，４５０）を有する処理室すなわち燃焼室のような反応室（２１２，３１２，４１２）と、内部に熱伝達面を有しておらず、前記反応室出口と連通されると共に、内部に固体粒子から成る床を有する第１室と、内部に配置された固体粒子から成る床、前記固体粒子から成る床を活性化させる手段、前記固体粒子から成る床と少なくとも部分的に接触する熱伝達面（２４６，３４６，４４６）、前記第１室に連通された熱伝達室入口、および反応室入口に連結された熱伝達室出口を有する熱伝達室（２１８，３１８，４１８）とを含んで構成された流動床反応装置であって、第１室（１６）が、上部に配置された固体粒子のための第１室入口と、下部に配置された固体粒子のための出口と、第１室の固体粒子から成る床の、熱伝達面に有害な不純物を不活性化する、および（または）その流動床から不純物を分離するために、第１室の少なくとも一部分にフラッシングガスを導入する手段と、第１室から反応室へフラッシングガスを排出するための開口（２２６，３２６，４６４）とを有していることを特徴とする流動床反応装置。１４．請求項１３に記載された流動床反応装置であって、反応室から熱伝達室へ流れる固体粒子から不純物を分離し、および（または）不純物を不活性化するのに十分な時間を与えるために、第１室内の固体粒子の遅延時間を制御することで、反応室出口から第１室を通って熱伝達室入口へ流れる固体粒子の遅滞時間を制御する手段を含むことを特徴とする流動床反応装置。１５．請求項１４に記載された流動床反応装置であって、第１室内の遅滞時間を制御する手段が、第１室内の固体粒子から成る床の固体粒子の密度を制御するために、前記床の流動を制御する手段を含んでいることを特徴とする流動床反応装置。１６．請求項１４に記載された流動床反応装置であって、第１室内の遅滞時間を制御する手段が、第１室内の固体粒子から成る床の体積を制御するための手段を含んでいることを特徴とする流動床反応装置。１７．請求項１３に記載された流動床反応装置であって、第１室および熱伝達室が共通のハウジング内に備えられ、このハウジングは前記第１室を前記熱伝達室から隔離する隔壁（２３８，３５８）を有していることを特徴とする流動床反応装置。１８．請求項１３に記載された流動床反応装置であって、第１室（３１６）および熱伝達室（３１８）が水平有孔プレート（３５２）により２つの室に分割された共通のハウジング（３１９）ないに重ねて備えられていることを特徴とする流動床反応装置。１９．請求項１３に記載された流動床反応装置であって、第１室（４１６）と熱伝達室（４１８）との間に移動室（４７２）が配置され、第１室と移動室との間の壁（４７０）は、固体粒子が移動室の上部へ流れることを可能にしており、移動室と熱伝達室との間の壁（４７０）はその下部に熱伝達室入口を形成する少なくとも１つの開口（４４４）を有しており、固体粒子が移動室の下部から熱伝達室の下部へ流れるようにしたことを特徴とする流動床反応装置。２０．請求項１３に記載された流動床反応装置であって、熱伝達室（２１８）は反応室の下部に隣接して配置されると共に、反応室と共通の壁部を有しており、前記共通壁部は熱伝達室出口および反応室入口を形成する開口（２５０）を有しており、固体粒子が前記熱伝達室から反応室へ流れることができるようになされていることを特徴とする流動床反応装置。２１．請求項２０に記載された流動床反応装置であって、前記共通壁部の前記開口（２５０）は、固体粒子が熱伝達室の固体粒子から成る床の頂部から反応室へとオーバーフローして流れるようにする高さに配置されていることを特徴とする流動床反応装置。２２．請求項１３に記載された流動床反応装置であって、垂直移送導管（３５８）が熱伝達室出口（３５４）と下部に位置した反応室入口（３５０）との間に配置され、固体粒子を熱伝達室から反応室へ移送するようになされたことを特徴とする流動床反応装置。２３．請求項１３に記載された流動床反応装置であって、第１室から反応室へフラッシングガスを排出するための手段（２２６，３２６，４６４）を含むことを特徴とする流動床反応装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims

【特許請求の範囲】１．内部に配置された固体粒子から成る床、前記固体粒子の前記床を流動化させる手段、反応室出口（２６）および反応室入口（５０）を有してなる処理室すなわち燃焼室のような反応室（１２）と、内部に配置された固体粒子から成る床、前記固体粒子から成る床を流動化させる手段（４８）、前記固体粒子から成る床と少なくとも部分的に接触される熱伝達面（４６）、前記反応室出口（２６）に連結された熱伝達室入口（４４）、および反応室入口に連結された固体粒子のための熱伝達室出口（５０）を有してなる熱伝達室（１８）とを含んで構成された、流動床反応装置における熱伝達面に対する浮遊固体粒子の有害成分による攻撃を減少させる方法であって、前記反応室から前記反応室出口（２６）を通して固体粒子を排出する段階と、前記排出された固体粒子を、内部に固体粒子から成る床（１６’）を有する希釈室（１６）に導入する段階と、前記希釈室の固体粒子から成る床（１６’）の熱伝達面に有害な不純物を不活性化する、および（または）前記床から分離する段階と、前記希釈室からその希釈室出口（４０）を通して固体粒子を排出する段階と、前記希釈室から排出された固体粒子を前記熱伝達室入口（４４）を通して前記熱伝達室（１８）へ導入する段階と、前記熱伝達室（１８）から前記熱伝達室出口（５０）を通して前記固体粒子を排出する段階と、前記熱伝達室（１８）から排出された固体粒子を前記反応室入口（５０）を通して前記反応室（１２）へ再循環させる段階とを含むことを特徴とする方法。２．請求項１に記載された方法であって、フラッシングガスが希釈室内の固体粒子から成る床から有害ガス生成物を一掃するために、希釈室の少なくとも一部分に導入されることを特徴とする方法。３．請求項２に記載された方法であって、フラッシングガスが希釈室内で酸化反応を起こす空気のような酸素含有ガスであることを特徴とする方法。４．請求項２に記載された方法であって、フラッシングガスが希釈室内の固体粒子から成る床を流動化させる流動化ガスであることを特徴とする方法。５．請求項１に記載された方法であって、反応室出口から希釈室を通って熱伝達室入口へ流れる固体粒子の遅滞時間が、反応室から熱伝達室へ流れる固体粒子から不純物を分離し、および（または）不純物を不活性化するために十分な時間を与えるように制御されることを特徴とする方法。６．請求項５に記載された方法であって、希釈室内の固体粒子の遅延時間を制御することで、反応室出口から希釈室を通って熱伝達室入口へ流れる固体粒子の遅滞時間が制御されることを特徴とする方法。７．請求項６に記載された方法であって、希釈室内の固体粒子から成る床の密度を制御することで遅滞時間が制御されることを特徴とする方法。８．請求項６に記載された方法であって、希釈室内の固体粒子から成る床の体積を制御することで遅滞時間が制御されることを特徴とする方法。９．請求項１に記載された方法であって、反応室出口（２６）から熱伝達室入口（４４）へ至る固体粒子の流れの中の腐食性化合物を不活性化するフラッシングガスの流れが希釈室（２６）へ導入されることを特徴とする方法。１０．請求項１に記載された方法であって、固体粒子が、希釈室の上部に配置された希釈室入口（２２６）を通って希釈室（２１６）内の固体粒子から成る床の頂部へ導かれ、希釈室内の固体粒子から成る床から希釈室の下部に配置された希釈し出口（２３４）を通って排出されることを特徴とする方法。１１．請求項１に記載された方法であって、固体粒子が、希釈室入口（３４）を通って希釈室（１６）の内部の固体粒子から成る床に導入され、希釈室内の固体粒子から成る床から希釈室の上部に配置された希釈室出口（４０）を通って排出されることを特徴とする方法。１２．請求項１に記載された方法であって、固体粒子は有孔プレート（３５２）により第１ゾーン（３１６）および第２ゾーン（３１８）に分割されたハウジング（３１９）の第１ゾーンにおける粒子から成る床の頂部に反応室から排出され、前記第２ゾーンが内部に熱伝達面（３４６）を有していることを特徴とする方法。１３．請求項５に記載された方法であって、希釈室内の固体粒子の遅滞時間が２秒より長く、２〜１５秒であるのが好ましいことを特徴とする方法。１４．内部に配置された固体粒子から成る床、前記固体粒子の（流動）床を活性化させる手段、反応室出口（２６）および反応室入口（５０）を有する処理室すなわち燃焼室のような反応室（１２）と、内部に配置された固体粒子から成る床、前記固体粒子から成る床を活性化させる手段、前記固体粒子から成る床と少なくとも部分的に接触する熱伝達面（４６）、前記反応室出口に連結された熱伝達室入口（４４）、および反応室入口に連結された固体粒子のための熱伝達室出口（５０）を有する熱伝達室（１８）とを含んで構成された、流動床反応装置における熱伝達面に対する浮遊固体粒子の有害成分による攻撃を減少させる装置であって、内部に配置された固体粒子から成る床（１６’）と、希釈室の前記固体粒子から成る床において、熱伝達面に有害な不純物を不活性化させる、および（または）不純物を床から分離するための手段（３６）と、固体粒子を反応室から前記希釈室へ導くために前記反応室出口（２６）と流体連通状態にある希釈室入口（３４）と、固体粒子を前記希釈室から前記熱伝達室（１８）へ導くために前記熱伝達室入口（３４）と流体連通状態にある希釈室出口（４０）とを有する希釈室（１６）をさらに含むことを特徴とする装置。１５．請求項１４に記載された装置であって、前記希釈室が内部の固体粒子の遅滞時間を制御するための手段をさらに含むことを特徴とする装置。１６．請求項１５に記載された装置であって、希釈室内の遅滞時間を制御する手段が、前記床の固体粒子濃度を制御するために希釈室内の固体粒子から成る床の流動化を制御する手段を含んでいることを特徴とする装置。１７．請求項１５に記載された装置であって、希釈室内の遅滞時間を制御する手段が、希釈室内の固体粒子から成る床の体積を制御する手段を含んでいることを特徴とする装置。１８．請求項１４に記載された装置であって、希釈室および熱伝達室が共通したハウジング（１９）に備えられ、このハウジングは前記希釈室（１６）と前記熱伝達室（１８）とを隔離する隔壁（３８）を有していることを特徴とする装置。１９．請求項１８に記載された装置であって、隔壁（３８）が垂直堰を有し、該堰は希釈室（１６）から熱伝達室（１８）へ固体粒子が堰を越えて流れるようにしていることを特徴とする装置。２０．請求項１４に記載された装置であって、希釈室（３１６）および熱伝達室（３１８）が共通したハウジング（３１９）内に重ねて備えられ、該ハウジングは有孔プレート（３５２）によって２つの室に分割されていることを特徴とする装置。２１．請求項１４に記載された装置であって、垂直有孔プレートで２つの室に分割された共通ハウジング内に希釈室および熱伝達室が隣接して備えられたことを特徴とする装置。２２．請求項１４に記載された装置であって、希釈室（２１６）内の固体粒子の流動方向がその底部から頂部へ向かうことを特徴とする装置。２３．請求項１４に記載された装置であって、希釈室（２１６）内の固体粒子の流動方向がその頂部から底部へ向かうことを特徴とする装置。２４．請求項１４に記載された装置であって、熱伝達室（１８，２１８，４１８）内の固体粒子の流動方向がその底部から頂部へ向かうことを特徴とする装置。２５．請求項１４に記載された装置であって、熱伝達室（３１８）内の固体粒子の流動方向がその頂部から底部へ向かうことを特徴とする装置。２６．請求項１４に記載された装置であって、希釈室（４１６）と熱伝達室（４１８）との間に移動室（４７２）が配置され、希釈室と移動室との間の壁（４７０）が堰を形成して、該堰が希釈室の頂部から壁を越えて移動室の上部へ固体粒子の流れることを可能にしており、移動室と熱伝達室との間の壁（４７０）はその下部に希釈室出口および熱伝達室入口を形成する少なくとも１つの開口（４４４）を有しており、固体粒子が移動室の下部から熱伝達室の下部へ流れることができるようになされていることを特徴とする装置。２７．請求項１４に記載された装置であって、熱伝達室（１８，２１８）は反応室の下部に隣接して配置されると共に、反応室と共通の壁部を有しており、前記共通壁部は熱伝達室出口および反応室入口を形成する開口（５０，２５０）を有しており、固体粒子が前記熱伝達室から反応室へ流れることができるようになされていることを特徴とする装置。２８．請求項２７に記載された装置であって、前記共通壁部の前記開口（５０，２５０）は、固体粒子が熱伝達室の固体粒子から成る床の頂部から反応室へとオーバーフローして流れるようにする高さに配置されていることを特徴とする装置。２９．請求項１４に記載された装置であって、垂直移送導管（３５８）が熱伝達室出口（３５４）と下部に位置した反応室入口（３５０）との間に配置され、固体粒子を熱伝達室から反応室へ移送するようになされたことを特徴とする装置。３０．請求項１４に記載された装置であって、希釈室から反応室へフラッシングガスを排出するための手段（２２６，３２６，４６４）を含むことを特徴とする装置。