JPH116690A - 熱交換器等の物理的及び／または化学的方法を実施する装置 - Google Patents

熱交換器等の物理的及び／または化学的方法を実施する装置

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JPH116690A
JPH116690A JP10061423A JP6142398A JPH116690A JP H116690 A JPH116690 A JP H116690A JP 10061423 A JP10061423 A JP 10061423A JP 6142398 A JP6142398 A JP 6142398A JP H116690 A JPH116690 A JP H116690A
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downcomer
chamber
particles
inner tube
fluidized bed
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JP10061423A
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Inventor
Dick Gerrit Klaren
クラーレン・ディック・ヘリット
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Bronswerk Heat Transfer BV
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Bronswerk Heat Transfer BV
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
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    • B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
    • B01J8/388—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only externally, i.e. the particles leaving the vessel and subsequently re-entering it
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1881—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with particles moving downwards while fluidised
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D13/00—Heat-exchange apparatus using a fluidised bed

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 加熱される流体と管内を清掃するための流動
床粒子が流れる、上方を向いた管を備えた貯蔵器を有す
る熱交換器である。 【解決手段】 貯蔵器には、貯蔵器の上部室２１から来
て貯蔵器の下部室２５へと搬送される流動床粒子を受け
る外部の下降管２が接続される。下降管２内には、その
下端５が開放され、上端９の直下に下降管２内に循環流
を形成する開口８が形成された小径の内管１が設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、その上端及び下
端において管板内に収容された上方に向けられた管を備
え、その管は上部室と下部室に連通し、粒状物質の流動
床を下部室を介して供給され且つ管内を流通する処理あ
るいは加熱される媒体により準定常の流動状態に維持し
つつ支持する少なくとも一つの分散板が下部室内に設け
られた貯蔵器と、貯蔵器の外側に配置されその上端で分
離器により上部室に接続された下降管の形状で、下降管
の下端が切り替えにより貯蔵器の下部室に連通し得るよ
うな上部室から流動床粒子を供給する手段とを備えた熱
交換器等の物理的及び／または化学的方法を実施する装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような装置は欧州特許公報第０，６
９４，１５２号（図１）から知られている。本願と共に
係属中のオランダ特許出願第１００５５１７号には、流
動床の粒子サーキュレータを改善するために、欧州特許
公報第０，６９４，１５２号の図１の下降管の下端に対
する変形された構造が既に提案されている。このように
変形された下降管は、流動床の粒子を分離器から注入室
へ搬送するための重要な要素を形成している。下降管の
直径を適宜選択することによる特定の所望のプロセスコ
ントロールのために、下降管の下部は粒子の充填層を含
み、充填層はその底部側において充填層の上の振動機の
作用によって支持される流動媒体の供給により破壊され
る。下降管の上部は、下降する粒子群で満たされてお
り、その下降速度は粒子の大きさ及び形状、粒子及び流
動媒体の材質の密度、粘性、及び粒子がないときの下降
管の体積に対する固体粒子群と流動媒体の体積率（間隙
率）に依存している。群からの流動床粒子の供給量が、
充填層から注入室への粒子の放出量に等しければ、平衡
状態が形成され、流動床粒子の下降群と充填層との間の
分離が下降管内の一定の高さで維持される。充填層の全
体高さと流動床粒子の下降群が位置する下降管の残りの
高さに起因する圧力は、下降管の底部における流動媒体
の供給量と相俟って浮遊力を決定し、単位時間当たりの
注入室への流動床粒子の供給量に応答している。異なっ
た（より高い）粘性の流動媒体が選択されると、下降管
の上部における流動床粒子群の下降速度は低下し、粒子
の充填層は再び十分急速には満たされず、充填層の高さ
の低下をもたらし、従って、下降管の残りの部分におけ
る粒子の下降群による圧力と相俟って充填層の全体圧力
の低下をもたらす。この圧力低下により浮遊力の低下を
来し、その結果、下降管の下部から注入室への流動床粒
子の搬送が大幅に減じられる。振動機の作用の増加及び
より多くの流動媒体の供給では、下降管から注入室への
流動床粒子の搬送の増加はほとんどできず、あるいは下
降管内にある粒子のあまりに低い圧力の結果として、下
降管に供給された流動媒体はもはや下降管の下部から注
入室へ流れず、下降管を通って直接分離器へ流れる。こ
の場合、下降管は用をなさず、あるいは流動媒体を欲し
ない方向へと流し、その結果、分離器から下降管への流
動床粒子の供給が完全に遮断され、これらの粒子は分離
器内に貯留してしまう。分離器内の流動媒体と固体粒子
との分離が妨げられ、流動床粒子が流動媒体と共に放出
される。もちろん、粒子が注入室すなわち管内に供給さ
れないので、熱交換管内の流動床粒子の清掃作用は低下
する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題は、下降管
の直径を増加することにより防止される。例えば流動媒
体の粘性が増したことによる下降管内の流動床粒子のわ
ずかな下降速度に拘わらず、十分な粒子が下降管内の充
填層へ供給され、熱交換器の動作が最適化されたとき
に、下降管内の充填層の一定且つ十分な高さが保証され
る。しかしながら、下降管としてより多くの材料が必要
になるばかりでなく、下降管が用をなさなくなるのを防
止するために流動床粒子の充填層の特定の高さが必要で
あるという、最適な動作のための要求を満たさなければ
ならないため、下降管の直径が増していることからより
多くの流動床粒子を充填することとなり、費用のかかる
方法である。結局、その高さだけが、下降管の底部の圧
力すなわち注入室へ搬送するための浮遊力を決定する。
この発明の目的は、上述した問題点を解消することであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、この
目的は、下降管内に自然循環流をもたらす手段を上述し
たタイプの装置の下降管内に設けることによって達成さ
れる。好ましくは、これらの手段は、上端が閉じ且つ下
端が開くと共に、その上端の近傍に分離器の煙突形状の
下端の高さに位置する流出開口が形成された小径の内管
からなる。さらに、様々な変形が請求項３及びそれに続
く請求項に記載されている。これにより、流動媒体の循
環流が下降管と内管との間の環状の空間に形成される。
分離器により分離された流動床粒子と共に充填された流
動媒体の部分流が分離器の底部から引き起こり、これら
の粒子は、通常よりもかなり高い速度で下降管の環状部
を通って充填層の方向へ下方へ搬送され、その後、固体
粒子をわずかに含む流動媒体の部分流は、内管の開口し
た下端あるいは下端の壁の孔を介して分離器の下部へと
再び上方へ流れ、分離された新たな流動床粒子を含んで
再び下降する。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１に示される下降管は、実質的
に分離器または分離装置２０を有しており、分離器２０
を熱交換器の貯蔵器（図示せず）の上部室に連結するた
めのライン２１が接続され、さらに、分離器２０から流
動媒体を放出するための通路２２が接続されている。下
降管２は注入煙突２３を介して分離器２０の下端に接続
されている。下降管２はその下端において傾斜すると共
に流動床粒子の充填層６を支持する閉塞板２４により閉
じられている。閉塞板２４の直上には、下降管２を熱交
換器の貯蔵器の下部室に連結するためのライン２５が下
降管２に接続されている。流動媒体を供給するためのラ
イン２６が充填層６内に延びている。板２４を通って振
動機（図示せず）に接続されるバー２７が延びている。
【０００６】閉塞上端９が注入煙突２３の高さに位置す
る内管１が下降管２内に設けられている。これにより、
下降管２と内管１の壁の間に環状の空間３が形成されて
いる。内管１は、下端が開いて流入開口５を形成してお
り、閉塞カバー９の直下の内管１の壁に多数の開口８が
設けられて流出開口７を形成している。
【０００７】動作中に、環状空間３、流入開口５、内管
１及び流出開口７により形成される流路に自然循環流が
起こり、環状空間３を通る流れにおける点ａ及びｂの間
の下降管２の長さによる圧力差△Ｐａ，ｂが、内管１を
通る流れにおけるものよりも大きくなる。これは、環状
空間３が例えば２０％の流動床粒子４の体積を含み、内
管１内の上方へ向かう流れに粒子４がほとんど存在しな
いという事実によっている。ここで、環状流における粒
子４の重量による浮遊力が環状空間３及び内管１を通る
流動媒体の循環の抵抗圧の全体損失に等しいような循環
流が達成される。粒子が環状空間３を抜けると、流動床
粒子４は下方へ向いた初期の速度で充填層６の方向へ搬
送される。この初期の高い速度のために、内管１を使用
しない場合よりも、充填層６の直上に下降管２の内径に
基づく平均的により高い群速度が実現される。
【０００８】内管１の下端部（流入開口５）は、下降管
２内の充填層６の上に位置することもでき、内管１に接
近する流れはほとんど妨げられることがなく、流動媒体
と流動床粒子４の分離が適性に行われ、その結果とし
て、わずかな粒子４のみが内管１内の流れに沿って上方
へ移動する。内管の上端において、流出開口７がカバー
９によって覆われており、分離器２０からの流動床粒子
４が環状空間３内のみならず内管１内に落下することが
防止され、循環のための圧力差△Ｐａ，ｂに効果的とな
っている。循環は、内管１の流動抵抗を変える、例えば
小さな内径を選択する、流出開口８をより小さくする、
あるいは内管１に一つ以上の絞り板１０を設けることに
より影響を受ける。動作状態を変化させることにより、
充填層の高さが変わる。例えば、清掃作用を向上させる
ために熱交換器の管を通る流動床粒子４の循環を高める
場合には、充填層６の高さは低下する。もちろん、その
逆の場合もある。これは、内管１の流入開口５が充填層
６内まで延びる可能性があることを意味しており、この
場合には、流動媒体の適性な循環はもはや不可能であ
る。
【０００９】図２は、この問題の解消法を提供してい
る。内管１の壁に開口１１及び１２が設けられており、
内管１が充填層６内まで延びているにも拘わらず、それ
らの開口を通って流動媒体の循環が可能となる。これら
の開口は、孔１１あるいはスロット１２の形状を有する
ことができる。内管１を二つの部分に分割して構成する
ことにより、開口１３を実現することも可能である。も
ちろん、孔、スロット及び内管１の一つ以上の断続の組
み合わせも可能である。
【００１０】内管１の開口１１及び１２の上側に例えば
傾斜した縁部１４を設けることが好ましく、これにより
これらの開口を通る流動床粒子４の流通がより困難とな
る。また、内管１の孔あるいはスロットは、開口の上の
傾斜縁部１４の場合と同じ効果が得られるように、例え
ば孔あるいはスロットの上縁を環状空間３の方向に外方
へ曲げる及び／またはこれら孔あるいはスロットの下縁
を内管１の中心方向へ押し込むことにより、変形するこ
ともできる。
【００１１】内管の壁にその長さ方向にわたって分散さ
れた、充填層６による妨害を防止するような適当な内径
の種々の開口を設ければ、環状空間３内における過度に
高い速度の発生が防止され、従って摩耗が減じられる。
これは、自然循環を阻害することなく下降管２内の充填
層６の高さを変える可能性を提供するものであり、最終
的に下降群から流動床粒子４の十分な供給がなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】循環流手段を備えた欧州特許公報第０，６９
４，１５２号に係る装置の下降管を示す図である。
【図２】図１の下降管の構造的な変形を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598033321 ＳＴＡＴＩＯＮＳＷＥＧ 22， 3862 Ｃ Ｇ ＮＩＪＫＥＲＫ， ＴＨＥ ＮＥＴＨ ＥＲＬＡＮＤＳ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その上端及び下端において管板内に収容
    された上方に向けられた管を備え、その管は上部室と下
    部室に連通し、粒状物質の流動床を下部室を介して供給
    され且つ管内を流通する処理あるいは加熱される媒体に
    より準定常の流動状態に維持しつつ支持する少なくとも
    一つの分散板が下部室内に設けられた貯蔵器と、貯蔵器
    の外側に配置されその上端で分離器により上部室に接続
    された下降管の形状で、下降管の下端が切り替えにより
    貯蔵器の下部室に連通し得るような上部室から流動床粒
    子を供給する手段とを備えた熱交換器等の物理的及び／
    または化学的方法を実施する装置であって、 下降管（２）に下降管（２）内に自然循環流を形成する
    手段（１）が設けられたことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 自然循環流を形成する手段は、小径で上
    端（９）が閉じられた内管（１）からなり、内管（１）
    はその下端（５）が開放されると共に上端（９）の近傍
    に貯蔵器（２０）の煙突形状の下端（２３）の高さに位
    置する流出開口（８）が形成されたことを特徴とする請
    求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 内管（１）は、少なくとも一つの絞り板
    （１０）を備えたことを特徴とする請求項１または２に
    記載の装置。
  4. 【請求項４】 開放された下端（５）と上端（９）に近
    接する流出開口（８）との間の内管（１）の壁に付加的
    な開口（１１，１２）が設けられたことを特徴とする請
    求項１または２に記載の装置。
  5. 【請求項５】 付加的な開口（１１，１２）は、外方へ
    傾斜する縁部（１４）が上側に設けられた及び／または
    内方へ傾斜する縁部が下側に設けられたことを特徴とす
    る請求項４に記載の装置。
JP10061423A 1997-03-12 1998-03-12 熱交換器等の物理的及び／または化学的方法を実施する装置 Pending JPH116690A (ja)

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NL1005514A NL1005514C2 (nl) 1997-03-12 1997-03-12 Inrichting voor het uitvoeren van een fysisch en/of chemisch proces, zoals een warmtewisselaar.

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