JPS58156341A - 急速流動化ベツド式反応方法及び反応炉 - Google Patents
急速流動化ベツド式反応方法及び反応炉Info
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- JPS58156341A JPS58156341A JP57220360A JP22036082A JPS58156341A JP S58156341 A JPS58156341 A JP S58156341A JP 57220360 A JP57220360 A JP 57220360A JP 22036082 A JP22036082 A JP 22036082A JP S58156341 A JPS58156341 A JP S58156341A
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- F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
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- C10J2300/0916—Biomass
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- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/093—Coal
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- F23C2206/00—Fluidised bed combustion
- F23C2206/10—Circulating fluidised bed
- F23C2206/101—Entrained or fast fluidised bed
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- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2206/00—Fluidised bed combustion
- F23C2206/10—Circulating fluidised bed
- F23C2206/103—Cooling recirculating particles
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は反応チェンバの上方領域に形成される乱流ガス
の気柱を利用する改良された循環流動化ベッド式反応炉
、すなわち急速流動化ベッド式反応炉及びその反応方法
に関し、より詳細には、サイクロン粒子分離器を利用す
る急速流動化ベッド式反応炉及びこのようなサイクロン
分離器を使用しない急速流動化ぺ、ド式反応炉に関する
。
の気柱を利用する改良された循環流動化ベッド式反応炉
、すなわち急速流動化ベッド式反応炉及びその反応方法
に関し、より詳細には、サイクロン粒子分離器を利用す
る急速流動化ベッド式反応炉及びこのようなサイクロン
分離器を使用しない急速流動化ぺ、ド式反応炉に関する
。
本発明は、特に、断熱流動化ベッド式燃焼器、流動化ベ
ッド式ゲイラ及び流動化ベッド式ガス化器に通用される
。本明細書中及び奈付の特許請求の範囲において便用さ
れる用諸「断熱燃焼器」は内部に冷却手段を含まない流
動化ベッド式燃焼器を指し、「メイラ」は浸漬式がイラ
。
ッド式ゲイラ及び流動化ベッド式ガス化器に通用される
。本明細書中及び奈付の特許請求の範囲において便用さ
れる用諸「断熱燃焼器」は内部に冷却手段を含まない流
動化ベッド式燃焼器を指し、「メイラ」は浸漬式がイラ
。
過熱器、及び蒸発部の形態をとる内部熱吸収中段、及び
／又＃′ｉ節炭器熱交換表面を言む流動化ぺ、ド式燃ｙ
＃、器を指す０断熱流動化ベッド式燃焼器の温度は、通
常は、燃焼に必要とされる化学を薊上の空気砿よりかな
ル多い加圧空気を便用することにより制御される。これ
に対し、流動化ぺ、ド式がイラは余分な空気を殆ど必要
としないので、流動化ベッド内に熱吸収手段を設けなけ
れはならない。また、冗動化ペッド式ガス化器は、化学
を論上の皺より少ない量の空気を利用する。
／又＃′ｉ節炭器熱交換表面を言む流動化ぺ、ド式燃ｙ
＃、器を指す０断熱流動化ベッド式燃焼器の温度は、通
常は、燃焼に必要とされる化学を薊上の空気砿よりかな
ル多い加圧空気を便用することにより制御される。これ
に対し、流動化ぺ、ド式がイラは余分な空気を殆ど必要
としないので、流動化ベッド内に熱吸収手段を設けなけ
れはならない。また、冗動化ペッド式ガス化器は、化学
を論上の皺より少ない量の空気を利用する。
固体粒子から成る流動化ぺ、ドの流動状態は、第１に粒
子の直径及び流動ガスの速度によって決まる。流動ガス
の速度が最低流動速度より遅く、流動数が約２から１０
の範囲にあるような場合、粒子のベッドは「泡を形式す
る」状態にある。従来より、「流動化ベッド」という用
飴！ｒｉ泡形成方式で作動するものを化す。この流動モ
ードは、一般に、ベッドの密度が比較釣部く、べ、ド上
囲の境界線は不買的に明瞭であり、煙道ガス中における
ベッド構成粒子（固体）の同伴現象すなわち搬送は殆ど
なく、従って固体の再傭壌はｔｌぼ不要であることを％
倣とする。流動ガスの速度が泡形成レベルを越えてさら
に簡くなると、ベッドの上［１１］は徐々にあいまいに
なシ、固体の搬送音が増すので、ぺ、ド内で一定の固体
量を維持するために、粒子分離器、たとえばサイクロン
分離器を使用して固体を再循環することが必要になる。
子の直径及び流動ガスの速度によって決まる。流動ガス
の速度が最低流動速度より遅く、流動数が約２から１０
の範囲にあるような場合、粒子のベッドは「泡を形式す
る」状態にある。従来より、「流動化ベッド」という用
飴！ｒｉ泡形成方式で作動するものを化す。この流動モ
ードは、一般に、ベッドの密度が比較釣部く、べ、ド上
囲の境界線は不買的に明瞭であり、煙道ガス中における
ベッド構成粒子（固体）の同伴現象すなわち搬送は殆ど
なく、従って固体の再傭壌はｔｌぼ不要であることを％
倣とする。流動ガスの速度が泡形成レベルを越えてさら
に簡くなると、ベッドの上［１１］は徐々にあいまいに
なシ、固体の搬送音が増すので、ぺ、ド内で一定の固体
量を維持するために、粒子分離器、たとえばサイクロン
分離器を使用して固体を再循環することが必要になる。
固体返還の童は、流動ガスの速度と、返還が行なわれる
地点とべ、ト０との間の距離とによって決まる。この距
離が伝達鱗除尚さを上回っていれば、流動ガスが固体で
「飽和されている」場合と同様に、返還ｔＦｉ一定のレ
ベルに維持される。
地点とべ、ト０との間の距離とによって決まる。この距
離が伝達鱗除尚さを上回っていれば、流動ガスが固体で
「飽和されている」場合と同様に、返還ｔＦｉ一定のレ
ベルに維持される。
流動ガスの速度が泡形成のレベルを越えると、ベッドは
「乱流」と呼ばれる状態になり、最終的には「急速」す
なわち「循環」状態となる。
「乱流」と呼ばれる状態になり、最終的には「急速」す
なわち「循環」状態となる。
べ、ドにおいて一定の固体量が維持され、且つ流動ガス
の速度が乱流レベルを越えて尚くなると、ぺ、ドの密＃
はメい速度範囲にわたって急直に低くなる。べ、げにお
いて一定の固体量を維持すべきｉ台、固体の再循環すな
わち返還の菫が「１！！和伏感」における返ａ量と４し
くなければならないことは明らかである。
の速度が乱流レベルを越えて尚くなると、ぺ、ドの密＃
はメい速度範囲にわたって急直に低くなる。べ、げにお
いて一定の固体量を維持すべきｉ台、固体の再循環すな
わち返還の菫が「１！！和伏感」における返ａ量と４し
くなければならないことは明らかである。
急激な低下と関連する速度よシ低いとき、「飽和状態」
において返還量よりかな夛多い量で流動化ベッドに戻さ
れる固体のベッド密度に与える影響は目立九ない。泡形
成状態又は乱流状態において飽和状態の返還量を上回る
量で流動化ベッドに固体を付加すると、単に、流動化ベ
ッドを収容する容器が連続的に補充されるだけであり、
流動化ベッドの密度は＃ｌぼ一定のままである。しかし
ながら、急速流動と関連する高速の流動ガスにおいでは
、流動化ベッドの密度は明らかに固体飽和量の関数とし
て変化する。
において返還量よりかな夛多い量で流動化ベッドに戻さ
れる固体のベッド密度に与える影響は目立九ない。泡形
成状態又は乱流状態において飽和状態の返還量を上回る
量で流動化ベッドに固体を付加すると、単に、流動化ベ
ッドを収容する容器が連続的に補充されるだけであり、
流動化ベッドの密度は＃ｌぼ一定のままである。しかし
ながら、急速流動と関連する高速の流動ガスにおいでは
、流動化ベッドの密度は明らかに固体飽和量の関数とし
て変化する。
急速流動化ぺ、ドでは、高速で流動するガスと、ベッド
の単位体積当たシの固体の表向との嶺触がよシ密接とな
る。また、急速流動化ぺ。
の単位体積当たシの固体の表向との嶺触がよシ密接とな
る。また、急速流動化ぺ。
ドは、通常の流動比べ、ドと比べて、スリップ速度（す
なわち固体と流動ガスの相対速度）が比軟的＾い・さら
に、急速流動化ベッド式燃焼器において起ζる燃焼プロ
セスは、従来の流動化ぺ、ド式燃焼器において起こるも
のよシ一般に激しく、燃焼率も高い。さらに、急速流動
化ベッドでは固体の再循環速度が速いため、燃焼器の高
さ全体にわ九る温度は本質的に均一である・ 通常の流動化ベッド式燃焼器に比べ、急速流動化ベッド
式燃焼器の燃焼反応速度が速いため、急速流動化ぺ、ド
式燃焼器の燃焼温度を著しく低下することができる。た
とえば、燃焼領域に熱交換管を挿入することによシ燃焼
温度を下げるようにしても艮い。燃焼温度を低下すると
、（１）ＴＮＮ２２熱交換表面全体を小さくすることが
でき、（２）耐火性ベッドライナを博くすることかで龜
、（３）小型のサイクロン分離器を使用することができ
るので、急速流動化べ、ド式ゲイラを構成するのに景す
るコスト全体を直接的に低減することができる。さらに
、先行技術の燃焼器とは異な９、このような低い燃焼温
度で湿っ九生物量材料を燃焼させることもできる。
なわち固体と流動ガスの相対速度）が比軟的＾い・さら
に、急速流動化ベッド式燃焼器において起ζる燃焼プロ
セスは、従来の流動化ぺ、ド式燃焼器において起こるも
のよシ一般に激しく、燃焼率も高い。さらに、急速流動
化ベッドでは固体の再循環速度が速いため、燃焼器の高
さ全体にわ九る温度は本質的に均一である・ 通常の流動化ベッド式燃焼器に比べ、急速流動化ベッド
式燃焼器の燃焼反応速度が速いため、急速流動化ぺ、ド
式燃焼器の燃焼温度を著しく低下することができる。た
とえば、燃焼領域に熱交換管を挿入することによシ燃焼
温度を下げるようにしても艮い。燃焼温度を低下すると
、（１）ＴＮＮ２２熱交換表面全体を小さくすることが
でき、（２）耐火性ベッドライナを博くすることかで龜
、（３）小型のサイクロン分離器を使用することができ
るので、急速流動化べ、ド式ゲイラを構成するのに景す
るコスト全体を直接的に低減することができる。さらに
、先行技術の燃焼器とは異な９、このような低い燃焼温
度で湿っ九生物量材料を燃焼させることもできる。
以上挙げたように急速流動化ぺ、ド式反応炉により数多
くの利点が得られるにもかかわらず、流動ガスに伴なり
て搬送される固体を、ぺ、ドを急速流動状態に維持する
ために必要な速度で再循環させる丸めに必要とされるき
わめて大きな外部サイクロン分離器及び直径の大きなス
タンド／ダイｌの製造・保守に多額の費用がかかるため
、このような反応炉は広く利用されるに至っていない。
くの利点が得られるにもかかわらず、流動ガスに伴なり
て搬送される固体を、ぺ、ドを急速流動状態に維持する
ために必要な速度で再循環させる丸めに必要とされるき
わめて大きな外部サイクロン分離器及び直径の大きなス
タンド／ダイｌの製造・保守に多額の費用がかかるため
、このような反応炉は広く利用されるに至っていない。
この点に関して、燃焼器の固体・流動ガス同伴領域に（
すなわち、流れに平行に）熱交換管壁を設けた急速流動
化ぺ、ド式燃焼器が先行技術において公知となっている
・このような燃焼６祉、まず第１に、通常は大量の固体
を含むガスからの放射熱の伝達を利用している。
すなわち、流れに平行に）熱交換管壁を設けた急速流動
化ぺ、ド式燃焼器が先行技術において公知となっている
・このような燃焼６祉、まず第１に、通常は大量の固体
を含むガスからの放射熱の伝達を利用している。
しかしながら、このような燃焼器は内容積きわめて大き
くしなければならない上に、急速流動化ベッド式がイ２
においては燃焼反応速度をさらに高めることが望ましい
ため、それに伴なりで燃焼温度が下がシ、製造コストを
低減するために鉱、燃焼器を小型化しなければならない
＠従来、燃焼チェンバ内に乱流気柱を発生させるサイク
ロン燃焼器は、低品質の石炭や、野菜〈ず等を含む様々
な固体材料を燃焼させるために使用されていた。仁のこ
とは、たとえば、エヌ・シレ、ド（Ｎ−８ｙｒ＠ｄ）
、ジェ・エム・ピア（Ｊ−Ｍ４ｅ＠ｒ） 共ｉ ｒ コ
ンパスチアン・イン・スフ−リング・フロラ）ｅニア・
レビュー」（コンパスチアン・アンド・フレーム第２３
＝ｌｌ、１４３〜２ｏｔｅ−ｙ、１９７４年）にも記載
されている。しかしながら、このようなサイクロン燃焼
器は流動化ベッドを使用しない。
くしなければならない上に、急速流動化ベッド式がイ２
においては燃焼反応速度をさらに高めることが望ましい
ため、それに伴なりで燃焼温度が下がシ、製造コストを
低減するために鉱、燃焼器を小型化しなければならない
＠従来、燃焼チェンバ内に乱流気柱を発生させるサイク
ロン燃焼器は、低品質の石炭や、野菜〈ず等を含む様々
な固体材料を燃焼させるために使用されていた。仁のこ
とは、たとえば、エヌ・シレ、ド（Ｎ−８ｙｒ＠ｄ）
、ジェ・エム・ピア（Ｊ−Ｍ４ｅ＠ｒ） 共ｉ ｒ コ
ンパスチアン・イン・スフ−リング・フロラ）ｅニア・
レビュー」（コンパスチアン・アンド・フレーム第２３
＝ｌｌ、１４３〜２ｏｔｅ−ｙ、１９７４年）にも記載
されている。しかしながら、このようなサイクロン燃焼
器は流動化ベッドを使用しない。
従来のサイクロン燃焼器は比熱発生１は大きいが、次の
ような欠点ももっていた。（１）使用可能燃料の粒子サ
イズが０．２５インチに限られる（平均有効直径）；（
２）燃料の含水率は約３〜５嘩に限られる；（３）化学
量論上の燃焼に近い燃焼の場合、融点以下の燃焼温度を
制御することが全くできない；（４）場合によって、耐
火ライニングの浸食が起こる。
ような欠点ももっていた。（１）使用可能燃料の粒子サ
イズが０．２５インチに限られる（平均有効直径）；（
２）燃料の含水率は約３〜５嘩に限られる；（３）化学
量論上の燃焼に近い燃焼の場合、融点以下の燃焼温度を
制御することが全くできない；（４）場合によって、耐
火ライニングの浸食が起こる。
たとえば、ンワーズ（Ｓｏｖａｒｄｓ）の米国特許第４
，０７５，９５３号に記載されている通常の流動化ベッ
ド式ごみ燃却炉システムはうず発生器クロン燃焼器に匹
敵する燃焼特性を示さない。
，０７５，９５３号に記載されている通常の流動化ベッ
ド式ごみ燃却炉システムはうず発生器クロン燃焼器に匹
敵する燃焼特性を示さない。
より詳細には、比熱発生ｉＦｉ、非當に少なく（１立方
メートル蟲た）毎時的０．２Ｘ１０’キロカロリー）、
スワール数〔燃焼器の入力パラメータ及び排出パラメー
タに関して、Ｓ＝（角運動量の入力軸方向流束） ／
（Ｄｏ ／ ２ Ｘ直線運動量の排出軸方向流束）とし
て定義される。ただし、Ｄ・は燃焼器のバーナスロート
直径である）は約０．０７以下である。
メートル蟲た）毎時的０．２Ｘ１０’キロカロリー）、
スワール数〔燃焼器の入力パラメータ及び排出パラメー
タに関して、Ｓ＝（角運動量の入力軸方向流束） ／
（Ｄｏ ／ ２ Ｘ直線運動量の排出軸方向流束）とし
て定義される。ただし、Ｄ・は燃焼器のバーナスロート
直径である）は約０．０７以下である。
同様に、米国特許第４．１５９．０００号に記載される
従来の燃焼炉Ｆｉ接線方向に形成される空気流入口を使
用しているが、従来のサイクロン燃焼器のような燃焼特
性は示さない（たとえば、レイノルズ数、比熱発生ｔは
共に低い）。
従来の燃焼炉Ｆｉ接線方向に形成される空気流入口を使
用しているが、従来のサイクロン燃焼器のような燃焼特
性は示さない（たとえば、レイノルズ数、比熱発生ｔは
共に低い）。
粒子状材料を燃焼させるための従来の、すなわち非循環
流動化ベッド式反応炉においては、燃焼すべき材料は粒
状の材料、通常は砂から成るぺ、ドに供給される。この
ような反応炉の場合、反応炉に供給される粒子状材料の
量と共に、反応炉に供給される加圧空気の量をできる＠
シ広い範囲にわたって変化させることが望ましい。
流動化ベッド式反応炉においては、燃焼すべき材料は粒
状の材料、通常は砂から成るぺ、ドに供給される。この
ような反応炉の場合、反応炉に供給される粒子状材料の
量と共に、反応炉に供給される加圧空気の量をできる＠
シ広い範囲にわたって変化させることが望ましい。
反応炉の流体力学的なバーナ負荷調整比は、最大反応炉
負荷における加圧空気の流れと最小反応炉負荷における
加圧空気の流れとの比として定義されるが、これは、反
応炉を、その負荷範囲を最大限に活用して運転できるか
否かを表わす尺度である。様々に変化する動力条件に対
応できるように反応炉を改良するには、２二１を越える
バーナ負荷調整比を有する流動化ぺ、ド式反応炉が必要
であるが、先行技術ではこの問題について満足できる解
決法は提案されていないＯ たとえば、熱発生のために酸化流動化べ、ドを使用する
非循環流動化ぺ、ド式ボイラが先行技術において公知と
なっている。このような？インの場合、流動化ぺ、ドの
材料からこのべ。
負荷における加圧空気の流れと最小反応炉負荷における
加圧空気の流れとの比として定義されるが、これは、反
応炉を、その負荷範囲を最大限に活用して運転できるか
否かを表わす尺度である。様々に変化する動力条件に対
応できるように反応炉を改良するには、２二１を越える
バーナ負荷調整比を有する流動化ぺ、ド式反応炉が必要
であるが、先行技術ではこの問題について満足できる解
決法は提案されていないＯ たとえば、熱発生のために酸化流動化べ、ドを使用する
非循環流動化ぺ、ド式ボイラが先行技術において公知と
なっている。このような？インの場合、流動化ぺ、ドの
材料からこのべ。
ドに浸漬されている熱交換管表面へ比較的大きな発生熱
が直接に伝達されて、がインの効率が良くなるため、所
望の熱出力を発生するに当たシ、従来のがイン構造に比
べて小型のがインを使用することができる。このような
酸化ａｍ化ベッド式がインを運転する場合、熱交換効率
は本来高いが、どのようながインはバーナ負荷調整比が
低いため、燃料消費量と熱出力を変化させる際の範囲は
必然的にかなり狭くなる。このような欠点があるため、
この橋の酸化流動化ぺ、ド式がインは広く一般に使用さ
れていない◎本発明は、前述のような従来の急速（循環
）流動化べ、Ｐ式反応炉とは大きく異なシ、循環流動化
ぺ、ド式反応炉の上方領域（蒸気空間）内に接線方向に
二次加圧空気を供給して大きな乱流気柱を発生させ、そ
れにより反応速度を著しく筒めることによって、先行技
術の前述のような問題点及び欠点を克服した。本明細書
中及び添付の特許請求の範囲において使用される用＠「
蒸気空間」は、循環流動化ペッド式燃焼器において、先
に燃焼されなかった固体炭素の燃焼に伴なって蒸気の燃
焼が起こる領域を意味する。この領域は、従来技術にお
いては＠ ７１７−が−ド１懺域として知られている。
が直接に伝達されて、がインの効率が良くなるため、所
望の熱出力を発生するに当たシ、従来のがイン構造に比
べて小型のがインを使用することができる。このような
酸化ａｍ化ベッド式がインを運転する場合、熱交換効率
は本来高いが、どのようながインはバーナ負荷調整比が
低いため、燃料消費量と熱出力を変化させる際の範囲は
必然的にかなり狭くなる。このような欠点があるため、
この橋の酸化流動化ぺ、ド式がインは広く一般に使用さ
れていない◎本発明は、前述のような従来の急速（循環
）流動化べ、Ｐ式反応炉とは大きく異なシ、循環流動化
ぺ、ド式反応炉の上方領域（蒸気空間）内に接線方向に
二次加圧空気を供給して大きな乱流気柱を発生させ、そ
れにより反応速度を著しく筒めることによって、先行技
術の前述のような問題点及び欠点を克服した。本明細書
中及び添付の特許請求の範囲において使用される用＠「
蒸気空間」は、循環流動化ペッド式燃焼器において、先
に燃焼されなかった固体炭素の燃焼に伴なって蒸気の燃
焼が起こる領域を意味する。この領域は、従来技術にお
いては＠ ７１７−が−ド１懺域として知られている。
本発明の目的は、反応速度を改良し、反応温度を（必要
に応じて）低下させ、且つ比熱発生量を多くして、先行
技術の循環流動化ベッド式反応炉よシ活発な反応を得る
ために反応炉の円筒形の上方領域において乱流気柱を利
用する循環流動化ベッド式反応炉を提供することにある
。
に応じて）低下させ、且つ比熱発生量を多くして、先行
技術の循環流動化ベッド式反応炉よシ活発な反応を得る
ために反応炉の円筒形の上方領域において乱流気柱を利
用する循環流動化ベッド式反応炉を提供することにある
。
本発明の別の目的は、所望のレベルで反応を完了させる
ために必要な流動ガスの滞留時間が短い反応炉を提供す
ることにある。より祥細には、本発明による流動比べ、
ド式燃焼器においては、１立方メートル当九′り毎時約
１５０万キロカロリーを越える比熱発生量が得られるも
のと考えられる。前述のような利点により、本発明Ｏ循
環流動化ベッド式反応炉は著しく小型化することができ
、製造コストも低減できる。このことは断熱燃焼器、が
イン及びガス比容等０本発明の全ての適用範囲について
いえる。たとえば、本発明に従って構成され九燃焼器に
ついて必要な内部容積は従来の数分の−であり、また、
ゲ約三分の−から五分の−である。
ために必要な流動ガスの滞留時間が短い反応炉を提供す
ることにある。より祥細には、本発明による流動比べ、
ド式燃焼器においては、１立方メートル当九′り毎時約
１５０万キロカロリーを越える比熱発生量が得られるも
のと考えられる。前述のような利点により、本発明Ｏ循
環流動化ベッド式反応炉は著しく小型化することができ
、製造コストも低減できる。このことは断熱燃焼器、が
イン及びガス比容等０本発明の全ての適用範囲について
いえる。たとえば、本発明に従って構成され九燃焼器に
ついて必要な内部容積は従来の数分の−であり、また、
ゲ約三分の−から五分の−である。
本発明の一実施例においては、外部固体分離器（サイク
ロン）を省略することにより、さらにコストの低減をは
かっている。
ロン）を省略することにより、さらにコストの低減をは
かっている。
本発明のさらに別の目的は、含水量が多く且つ様々な大
きさの粒子、たとえば数ｉクロンから数十ミリメートル
（有効直径）の範囲にわたる粒子を含む可燃性材料を燃
焼させる燃焼システムを提供することにある。
きさの粒子、たとえば数ｉクロンから数十ミリメートル
（有効直径）の範囲にわたる粒子を含む可燃性材料を燃
焼させる燃焼システムを提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、大きなバーナ負荷調整比を
有し且つ従来のシステムよシ始動が容易である改良され
たがインシステムを提供することにある。この点に関し
て、本発明の付加的な目的は、循環流動化べ、ド式反応
炉に隣接して、反応炉から排出される同伴搬送固体を再
び反応炉に入る前に冷却する別の流動化ぺ、ド式熱交換
器を提供することにめる。熱交換器は □゛泡形成
方式で流動化され、泡形成流動化ぺ、ド内に浸漬される
メイラ、過熱器、蒸発器及び／又は節炭器コイルを含む
。さらに、有効な伝達状態を得るために、熱交換表面を
着しく小さくすることが必要である。このようなシステ
ム全体（循環流動化ベッド式反応炉及びそれに隣接する
泡形成流動化べ、ド式熱交換器）において、本発明のさ
らに別の目的は、先行技術の循環流動化ベッド式反応炉
の上方領域（蒸気空間）において従来使用されていた垂
直の熱交換管壁をなくして、このようなシステムの製造
コストを大幅に低減することにある。
有し且つ従来のシステムよシ始動が容易である改良され
たがインシステムを提供することにある。この点に関し
て、本発明の付加的な目的は、循環流動化べ、ド式反応
炉に隣接して、反応炉から排出される同伴搬送固体を再
び反応炉に入る前に冷却する別の流動化ぺ、ド式熱交換
器を提供することにめる。熱交換器は □゛泡形成
方式で流動化され、泡形成流動化ぺ、ド内に浸漬される
メイラ、過熱器、蒸発器及び／又は節炭器コイルを含む
。さらに、有効な伝達状態を得るために、熱交換表面を
着しく小さくすることが必要である。このようなシステ
ム全体（循環流動化ベッド式反応炉及びそれに隣接する
泡形成流動化べ、ド式熱交換器）において、本発明のさ
らに別の目的は、先行技術の循環流動化ベッド式反応炉
の上方領域（蒸気空間）において従来使用されていた垂
直の熱交換管壁をなくして、このようなシステムの製造
コストを大幅に低減することにある。
以上Ｏ目的を達成するために、本明細書中にいくつかの
実施例及び広範囲な記載による本発明の趣旨に従えば、
本発明による急速流動化べ、ド式反応炉を運転する方法
は、（１１下方領域と円筒形の内面を有する上方領域と
を有し、粒状の材料から成るベッドを収容するほぼ直立
した流動化ベッド式反応炉を提供する工程と；（２）反
応炉の下方領域に反応させるべき物質を供給する工程と
；（３）下方領域に形成された複数個の開口を介して、
粒状の材料を循環方式で流動化するのに十分な速度で第
１の加圧空気の流れを反応炉に供給することによシ、第
１の加圧空気の流れに伴なって、粒状の材料の少なくと
も一部が上方の上方領域内へ連続的に搬送されるように
する工程と；（４）上方領域の円筒形の内面に形成され
九少なくとも１つの開口（２つ以上の開口を対向して形
成するのが好ましい）を介して第２の加圧空気の流れを
反応炉の上方領域に接線方向に供給する工程と；（５）
反応炉の上方領域において少なくとも約０．６のスワー
ル数と、少すくトモ約１８０００のレイノルズ数（燃焼
器の射出ガス速度及びスロート直径りに関する）とを維
持して、上方領域内に、反応炉の反応速度ｔ−＾める乱
流気柱を発生させ、反応炉の最大運転容量において、第
２の加圧空気の流れの量が、反応炉に供給される加圧量
）気の総量の約５０１６を越えるようにする工程と；（
６）反応炉の上方領域から、乱流気柱Ｏ上方境界に隣接
して形成される出口を介して粒状の材料の一部及び反応
ガスを取除き、粒状の材料の一部を反応ガスから分離し
、分離された粒状の材料を反応炉の下方領域に戻す工程
とから成る。
実施例及び広範囲な記載による本発明の趣旨に従えば、
本発明による急速流動化べ、ド式反応炉を運転する方法
は、（１１下方領域と円筒形の内面を有する上方領域と
を有し、粒状の材料から成るベッドを収容するほぼ直立
した流動化ベッド式反応炉を提供する工程と；（２）反
応炉の下方領域に反応させるべき物質を供給する工程と
；（３）下方領域に形成された複数個の開口を介して、
粒状の材料を循環方式で流動化するのに十分な速度で第
１の加圧空気の流れを反応炉に供給することによシ、第
１の加圧空気の流れに伴なって、粒状の材料の少なくと
も一部が上方の上方領域内へ連続的に搬送されるように
する工程と；（４）上方領域の円筒形の内面に形成され
九少なくとも１つの開口（２つ以上の開口を対向して形
成するのが好ましい）を介して第２の加圧空気の流れを
反応炉の上方領域に接線方向に供給する工程と；（５）
反応炉の上方領域において少なくとも約０．６のスワー
ル数と、少すくトモ約１８０００のレイノルズ数（燃焼
器の射出ガス速度及びスロート直径りに関する）とを維
持して、上方領域内に、反応炉の反応速度ｔ−＾める乱
流気柱を発生させ、反応炉の最大運転容量において、第
２の加圧空気の流れの量が、反応炉に供給される加圧量
）気の総量の約５０１６を越えるようにする工程と；（
６）反応炉の上方領域から、乱流気柱Ｏ上方境界に隣接
して形成される出口を介して粒状の材料の一部及び反応
ガスを取除き、粒状の材料の一部を反応ガスから分離し
、分離された粒状の材料を反応炉の下方領域に戻す工程
とから成る。
本発明の一実施例においては、粒状の材料を反応ガスか
ら分離する工程は隣接するサイクロン分離器において実
施されるが、別の実施例においてはサイクロン分離器を
使用しない。サイクロン分離器を使用しない実ｍ列は、
（１）反応炉の上方領域の少なくとも上方部分を同心的
に取囲み且つ下端において反応炉の下方領域に作用連結
され、反応炉の上方領域の円筒形の内面の上方部分に形
成される環状の間隙が内部へ延出している密閉された環
状チェンバを提供する工程と；（２）反応炉の上方領域
から乱流を形成しながら流れる粒状の材料の少なくとも
一部を遠心力によシ間隙を通して環状チェンバ内に流入
させることによシ、反応炉の上方領域内にある反応ガス
から粒状の材料の−Ｓを分離し、分離された粒状の材料
を重力の作用によシ壌状チェンバの下端を介して反応炉
の下方領域に戻す工程とを除いて、前述の方法と同じで
ある。
ら分離する工程は隣接するサイクロン分離器において実
施されるが、別の実施例においてはサイクロン分離器を
使用しない。サイクロン分離器を使用しない実ｍ列は、
（１）反応炉の上方領域の少なくとも上方部分を同心的
に取囲み且つ下端において反応炉の下方領域に作用連結
され、反応炉の上方領域の円筒形の内面の上方部分に形
成される環状の間隙が内部へ延出している密閉された環
状チェンバを提供する工程と；（２）反応炉の上方領域
から乱流を形成しながら流れる粒状の材料の少なくとも
一部を遠心力によシ間隙を通して環状チェンバ内に流入
させることによシ、反応炉の上方領域内にある反応ガス
から粒状の材料の−Ｓを分離し、分離された粒状の材料
を重力の作用によシ壌状チェンバの下端を介して反応炉
の下方領域に戻す工程とを除いて、前述の方法と同じで
ある。
本発明は、第１の加圧空気の流れによシ流動化される粒
状の材料から成るぺ、ドを収容する直立し良循環流動化
ベッド式反応炉を運転する方法を、（１）粒状の材料の
少なくとも一部を第１の加圧空気の流れに伴なって搬送
することにより、粒状の材料の一部を反応炉の円筒形の
上方領域内に上昇させることと；（２）反応炉の上方領
域内に第２の加圧空気の流れを接線方向に導入すること
により、反応炉の上方領域内に、スワール数が少なくと
も約０．６でアシ且つレイノルズ数が少なくとも約１８
０００である乱流気柱を発生させて、上昇した粒状の材
料の一部を乱流を形成するように流し、反応炉の最大運
転容量において、第２の加圧空気の流量が反応炉に供給
される加圧空気の総量のＦＪ５０−を越えるようにする
ことと；（３）粒状の材料の上昇した部分を反応炉の上
方領域から乱流気柱の下方の位置で、粒状の材料から成
るベッドに戻すこととによシ改良しようとするものであ
る。
状の材料から成るぺ、ドを収容する直立し良循環流動化
ベッド式反応炉を運転する方法を、（１）粒状の材料の
少なくとも一部を第１の加圧空気の流れに伴なって搬送
することにより、粒状の材料の一部を反応炉の円筒形の
上方領域内に上昇させることと；（２）反応炉の上方領
域内に第２の加圧空気の流れを接線方向に導入すること
により、反応炉の上方領域内に、スワール数が少なくと
も約０．６でアシ且つレイノルズ数が少なくとも約１８
０００である乱流気柱を発生させて、上昇した粒状の材
料の一部を乱流を形成するように流し、反応炉の最大運
転容量において、第２の加圧空気の流量が反応炉に供給
される加圧空気の総量のＦＪ５０−を越えるようにする
ことと；（３）粒状の材料の上昇した部分を反応炉の上
方領域から乱流気柱の下方の位置で、粒状の材料から成
るベッドに戻すこととによシ改良しようとするものであ
る。
一般に、本発明の方法は断熱モードで実施され、供給さ
れる加圧空気の総量は、燃焼に必要とされる化学量論上
の量を越えるか、又は化学量編上の童を下回る（すなわ
ち、ガス化状態Ｏとき）０非断熱モードの場合には、流
動化べ。
れる加圧空気の総量は、燃焼に必要とされる化学量論上
の量を越えるか、又は化学量編上の童を下回る（すなわ
ち、ガス化状態Ｏとき）０非断熱モードの場合には、流
動化べ。
ド内にべ、ドから熱を取去る熱交換表面が設けられる。
前述の方法に加え、本発明は、（１）下方領域と円筒形
の内向を有する上方領域とを有し、粒状の材料から成る
べ、ドを収容するほぼ直立した流動化べ、ド式反応チェ
ンバと；（２）反応チェンバの下方領域に反応させるべ
き物質を供給する手段と；（３）下方領域に形成された
複数個の開口を介して、粒状の材料を循環方式で流動化
するのに十分な速度で第１の加圧空気の流れを反応チェ
ンバに供給することによシ、第１の加圧空気の流れに伴
なって粒状の材料の少なくとも一部が上方の上方領域内
へ連続的に搬送されるようにする手段と；（４）円筒形
の内面に形成された少なくとも１つの開口、好ましくは
少なくとも２つの対向する開口を介して、第２の加圧空
気の流れを反応チェンバの上方領域の接線方向に供給し
、第２の加圧空気の流れによって、上方領域内において
少なくとも約０．６のスワール数と、少なくとも約１８
０００のレイノルズ数とを提供して、上方領域内に、反
応チェンバの反応速度を高める乱流気柱を発生させ、反
応炉の最大運転容量において、第２の加圧空気の流れの
量を反応チェンバに供給される加圧空気の総量の約５０
％を越えるようにする手段と；（５）反応チェンバから
、乱流気柱の上方境界に隣接して形成される出口を介し
て排出される粒状の材料と反応ガスとを分離し、分離さ
れた粒状の材料を反応チェンバの下方領域に戻す手段と
を具備する急速流動化（、ド式反応炉も含む。
の内向を有する上方領域とを有し、粒状の材料から成る
べ、ドを収容するほぼ直立した流動化べ、ド式反応チェ
ンバと；（２）反応チェンバの下方領域に反応させるべ
き物質を供給する手段と；（３）下方領域に形成された
複数個の開口を介して、粒状の材料を循環方式で流動化
するのに十分な速度で第１の加圧空気の流れを反応チェ
ンバに供給することによシ、第１の加圧空気の流れに伴
なって粒状の材料の少なくとも一部が上方の上方領域内
へ連続的に搬送されるようにする手段と；（４）円筒形
の内面に形成された少なくとも１つの開口、好ましくは
少なくとも２つの対向する開口を介して、第２の加圧空
気の流れを反応チェンバの上方領域の接線方向に供給し
、第２の加圧空気の流れによって、上方領域内において
少なくとも約０．６のスワール数と、少なくとも約１８
０００のレイノルズ数とを提供して、上方領域内に、反
応チェンバの反応速度を高める乱流気柱を発生させ、反
応炉の最大運転容量において、第２の加圧空気の流れの
量を反応チェンバに供給される加圧空気の総量の約５０
％を越えるようにする手段と；（５）反応チェンバから
、乱流気柱の上方境界に隣接して形成される出口を介し
て排出される粒状の材料と反応ガスとを分離し、分離さ
れた粒状の材料を反応チェンバの下方領域に戻す手段と
を具備する急速流動化（、ド式反応炉も含む。
粒状の材料と反応ガスとを分離する手段は、本発明の一
実施例においてはサイクロン分陥器により構成されるが
、広い意味では、本発明はサイクロン分離器を使用しな
い急速流動化ぺ。
実施例においてはサイクロン分陥器により構成されるが
、広い意味では、本発明はサイクロン分離器を使用しな
い急速流動化ぺ。
ド式反応炉をも含む。サイクロン分離器を使用しない反
応炉は、反応チェンバの上方領域の少なくとも上方部分
を同心的に取囲み且つ下端において反応チェンバの下方
領域に作用連結される密閉された環状チェンバを具備す
る点を除いて前述の反応炉とほぼ同じである。反応チェ
ンバの上方領域の円筒形の内面の上方部分に形成される
環状の間隙は環状チェンバ内へ延出し、乱流を形成しつ
つ流れる粒状の材料の少なくとも一部は反応チェンバの
上方領域から排出され、それによって、粒状の材料は上
方領域内にある反応ガスから分離され、分離された粒状
の材料は遠心力により上方領域から取出されて、重力の
作用により環状チェンバのＴ１を介して反応チェンバの
下方領域内に戻される。
応炉は、反応チェンバの上方領域の少なくとも上方部分
を同心的に取囲み且つ下端において反応チェンバの下方
領域に作用連結される密閉された環状チェンバを具備す
る点を除いて前述の反応炉とほぼ同じである。反応チェ
ンバの上方領域の円筒形の内面の上方部分に形成される
環状の間隙は環状チェンバ内へ延出し、乱流を形成しつ
つ流れる粒状の材料の少なくとも一部は反応チェンバの
上方領域から排出され、それによって、粒状の材料は上
方領域内にある反応ガスから分離され、分離された粒状
の材料は遠心力により上方領域から取出されて、重力の
作用により環状チェンバのＴ１を介して反応チェンバの
下方領域内に戻される。
以下、離村の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
第１図は、本発明による急速（循環）流動化べ、ド式反
応炉の好ましい一実施例を示す。第１図に示すように、
本発明の反応炉は、全体として図中符号１で示される燃
焼器を具備する。
応炉の好ましい一実施例を示す。第１図に示すように、
本発明の反応炉は、全体として図中符号１で示される燃
焼器を具備する。
本発明のこの実施列によれば、燃焼器１は、はぼ直立し
た流動化ベッド式燃焼チェンバ１０を有し、この燃焼チ
ェンバの下方領域１１には粒状材料から成る流動化ベッ
ドがある０下方領域１１の内部にはぼ円錐形に形成され
、下方領域１１の底部の横断面の面積は、図示されてい
るように、上方領域１８の横断面の面積よシ小さいのが
好ましい。以下によシ祥細に説明するように、このよう
な大きさと形状を採用することにより、流動化ガスの流
れが減少し、その結果として「二次」空気が増加するた
め、必要なスワール数を容易に得ることができる０流動
化べ、ドの粒状材料は灰又は砂、もしくは別の不活性材
料であるのが好ましい。
た流動化ベッド式燃焼チェンバ１０を有し、この燃焼チ
ェンバの下方領域１１には粒状材料から成る流動化ベッ
ドがある０下方領域１１の内部にはぼ円錐形に形成され
、下方領域１１の底部の横断面の面積は、図示されてい
るように、上方領域１８の横断面の面積よシ小さいのが
好ましい。以下によシ祥細に説明するように、このよう
な大きさと形状を採用することにより、流動化ガスの流
れが減少し、その結果として「二次」空気が増加するた
め、必要なスワール数を容易に得ることができる０流動
化べ、ドの粒状材料は灰又は砂、もしくは別の不活性材
料であるのが好ましい。
粒状材料は、酸素を含む加圧されたガス（たとえば空気
）によシ急速（傭３Ｊ）流動化方式で流動化される。こ
の加圧ガス（以下「−次」空気という）は、支持表面１
３に設けられた複数の開口１２を通して流れとして供給
される。以 ・。
）によシ急速（傭３Ｊ）流動化方式で流動化される。こ
の加圧ガス（以下「−次」空気という）は、支持表面１
３に設けられた複数の開口１２を通して流れとして供給
される。以 ・。
下でよシ詳細に説明するように、開口１２を介して供給
される一次空気の量は、燃焼チェ７ノ４１０に供給され
る空気の総量、すなわち燃焼に必要とされる空気の総量
の約５０−未満であるのが好ましい。加圧空気源、たと
えば送風機１４は、支持表面１３の下方のプレナムチェ
ンバ１５に空気を供給する◎プレナムチェンバ１５は開
口１２に空気を供給する。漂遊材料及び／又はかたまっ
た灰等の廃棄物を燃焼チェンバ１０から除去するための
導管１６が支持表面１３を貫通して延出している。
される一次空気の量は、燃焼チェ７ノ４１０に供給され
る空気の総量、すなわち燃焼に必要とされる空気の総量
の約５０−未満であるのが好ましい。加圧空気源、たと
えば送風機１４は、支持表面１３の下方のプレナムチェ
ンバ１５に空気を供給する◎プレナムチェンバ１５は開
口１２に空気を供給する。漂遊材料及び／又はかたまっ
た灰等の廃棄物を燃焼チェンバ１０から除去するための
導管１６が支持表面１３を貫通して延出している。
燃焼器１は、燃焼チェンバ１０の下方領域１１に入口１
７を介して可燃性物質を供給する手段番さらに含む。こ
の実施例においては、供給手段は、第１図に示す空気圧
式供給装置２０のような適切な従来の機械式供給機構か
ら構成されている。可燃性物質は急速流動化ぺ、ドの内
部又は上方に導入され、燃焼チェンバｌＯの下方領域１
１において、流動化ガス中の利用可能な自由酸素の童に
従って、完全乾燥、揮発。
７を介して可燃性物質を供給する手段番さらに含む。こ
の実施例においては、供給手段は、第１図に示す空気圧
式供給装置２０のような適切な従来の機械式供給機構か
ら構成されている。可燃性物質は急速流動化ぺ、ドの内
部又は上方に導入され、燃焼チェンバｌＯの下方領域１
１において、流動化ガス中の利用可能な自由酸素の童に
従って、完全乾燥、揮発。
デクレピテーシ、ン及び部分燃焼の各プロセスを経て処
理される。流動比べ、ドの粒状材料。
理される。流動比べ、ドの粒状材料。
燃焼しなかった燃料、揮発性物質が揮発して生じたガス
、固体状炭素及び灰の−ｓ扛、煙道ガスによ）（すなわ
ち煙道ガスと共に）燃焼チェンバ１０の上方領域１８へ
搬送される＠従来の急速流動化ベッド式反応炉とは全く
異なシ１１本発明による急速流動比べ、ド式反応炉は、
煙道ガスに伴って搬送される粒状材料、燃焼しなかった
燃料、固体状炭素、灰、ガス等を固体−ガス分離器（た
とえばサイクロン分離器）内に直接に供給しない。前述
のように、煙道ガスに伴なって搬送される固体及びガス
は上方へ搬送されて、燃焼チェンバ１ｏの上方領域１８
に入り、そこでさらに燃焼が行なわれる。
、固体状炭素及び灰の−ｓ扛、煙道ガスによ）（すなわ
ち煙道ガスと共に）燃焼チェンバ１０の上方領域１８へ
搬送される＠従来の急速流動化ベッド式反応炉とは全く
異なシ１１本発明による急速流動比べ、ド式反応炉は、
煙道ガスに伴って搬送される粒状材料、燃焼しなかった
燃料、固体状炭素、灰、ガス等を固体−ガス分離器（た
とえばサイクロン分離器）内に直接に供給しない。前述
のように、煙道ガスに伴なって搬送される固体及びガス
は上方へ搬送されて、燃焼チェンバ１ｏの上方領域１８
に入り、そこでさらに燃焼が行なわれる。
上昇するガスによシ搬送される粒子の童がガスの流速の
３乗から４乗の関数として決定されることは一般に知ら
れている。従って、（ａ）外側分離サイクロンを使用し
て固体を流動化ベッドに戻す等の方法によシ、上昇する
ガスの流れにおいて固体の最大限の飽和状態を維持する
こと、及び（ｂ）流動化ガスの垂直方向の速度を、流動
化ペッドから上方領域１８内への所望の誘引を十分に提
供するＩ５Ｔ望のレベルまで＾めることによシ、固体反
応狭面を広げることができる。ある特定の灰粒子サイズ
分布を有する燃料について、この垂直方向のガス流速は
前述のように十分に速くなければならないが、耐火ライ
ナを激しく浸食するほど高速にする必要はない。耐火ラ
イナは、後述するように、灰濃度の非常に高い上方領域
１８の内面に設けるのが好ましい。以下によシ詳細に説
明するように、上方領域１８において渦巻き流を得るた
めに、上方領域１８の内面は円筒形である。
３乗から４乗の関数として決定されることは一般に知ら
れている。従って、（ａ）外側分離サイクロンを使用し
て固体を流動化ベッドに戻す等の方法によシ、上昇する
ガスの流れにおいて固体の最大限の飽和状態を維持する
こと、及び（ｂ）流動化ガスの垂直方向の速度を、流動
化ペッドから上方領域１８内への所望の誘引を十分に提
供するＩ５Ｔ望のレベルまで＾めることによシ、固体反
応狭面を広げることができる。ある特定の灰粒子サイズ
分布を有する燃料について、この垂直方向のガス流速は
前述のように十分に速くなければならないが、耐火ライ
ナを激しく浸食するほど高速にする必要はない。耐火ラ
イナは、後述するように、灰濃度の非常に高い上方領域
１８の内面に設けるのが好ましい。以下によシ詳細に説
明するように、上方領域１８において渦巻き流を得るた
めに、上方領域１８の内面は円筒形である。
本発明によれば、加圧空気の第２の流れ（以下「二次」
空気という）を少なくとも１つの開口１９、好ましくは
少なくとも２つの対向して設けられる開口１９を介して
燃焼チェンバ１０の上方領域１８に接線方向に供給する
手段が設けられている。上方領域１８のいくつかの地点
に仮数対の開口１９を設けるのがさらに好ましい。第１
図に示す好ましい実施列においては、わたって、縦に間
隔をおいて形成されている。
空気という）を少なくとも１つの開口１９、好ましくは
少なくとも２つの対向して設けられる開口１９を介して
燃焼チェンバ１０の上方領域１８に接線方向に供給する
手段が設けられている。上方領域１８のいくつかの地点
に仮数対の開口１９を設けるのがさらに好ましい。第１
図に示す好ましい実施列においては、わたって、縦に間
隔をおいて形成されている。
（第１図の横断面図には、６対の開口のうち一方の開口
のみが示されている。） この実施列において、加圧空気源、たとえば送風機１４
は二次空気を、たとえば垂直マニ＆ルド２１に供給する
。以下にさらに詳細に説明するように、二次空気のｔは
、燃焼器１に供給される空気の総量、すなわち反応プロ
セスに必要とされる空気の総量の約５０−を越えている
ことが好ましい。状況によって、たとえば二次空気の温
度が周囲温度を越えるような場合には、二次空気の量が
供給される空気の総量の５０−未満、たとえば約３０％
から４０％となることもある。
のみが示されている。） この実施列において、加圧空気源、たとえば送風機１４
は二次空気を、たとえば垂直マニ＆ルド２１に供給する
。以下にさらに詳細に説明するように、二次空気のｔは
、燃焼器１に供給される空気の総量、すなわち反応プロ
セスに必要とされる空気の総量の約５０−を越えている
ことが好ましい。状況によって、たとえば二次空気の温
度が周囲温度を越えるような場合には、二次空気の量が
供給される空気の総量の５０−未満、たとえば約３０％
から４０％となることもある。
さらに、二次空気が十分な速度で供給されなければなら
ないこと、及び上方領域１８の内面の幾何学的特性は、
上方領域１８内において乱流気柱を形成するＯＫ必要で
ある少なくとも約０．６のスワール数（Ｓ）と、少なく
とも約１８０００のレイノルズ数とを提供するものでな
ければならないことが重要である。本発明の反応炉は、
蛾小の容量（すなわち最大容量の２０−）で運転させた
とき、前述のような最低蝋のスワール数及びレイノルズ
数を提供し、最大容量においてはよシ大きなスワール数
及びレイノルズ数を提供するように構成し且つ運転させ
ることが好ましい。しかしながら、スワール数及びレイ
ノルズ数は、燃焼デエンパ１ｏにおいて許容しえないほ
どの圧力の低下を生じさせるような値を越えてはならな
い。
ないこと、及び上方領域１８の内面の幾何学的特性は、
上方領域１８内において乱流気柱を形成するＯＫ必要で
ある少なくとも約０．６のスワール数（Ｓ）と、少なく
とも約１８０００のレイノルズ数とを提供するものでな
ければならないことが重要である。本発明の反応炉は、
蛾小の容量（すなわち最大容量の２０−）で運転させた
とき、前述のような最低蝋のスワール数及びレイノルズ
数を提供し、最大容量においてはよシ大きなスワール数
及びレイノルズ数を提供するように構成し且つ運転させ
ることが好ましい。しかしながら、スワール数及びレイ
ノルズ数は、燃焼デエンパ１ｏにおいて許容しえないほ
どの圧力の低下を生じさせるような値を越えてはならな
い。
この乱流気柱によシ、本発明の反応炉は、燃焼器として
利用したとき、１立方メートル当たり毎時１５００万キ
ロカロリーを越える高い比熱発生値を達成し、従って、
燃焼効率が着しく向上している。そのため、１立方メー
トル当たり毎時約２０万キロカロリー程度の低い比熱発
生値を有する従来の燃焼器に比べ、本発明の燃焼器は著
しく小型化することができる。
利用したとき、１立方メートル当たり毎時１５００万キ
ロカロリーを越える高い比熱発生値を達成し、従って、
燃焼効率が着しく向上している。そのため、１立方メー
トル当たり毎時約２０万キロカロリー程度の低い比熱発
生値を有する従来の燃焼器に比べ、本発明の燃焼器は著
しく小型化することができる。
燃焼チェンバ１０の上方領域１８の内部は、前述のよう
な必要なスワール数及びレイノルズ数を提供するために
、利用できるガス流速と共に、ある一定の幾何学的特性
を示さなければならない。このような特徴は、この明細
書中にも参考程度に引用した前掲の文献「コンパスチ。
な必要なスワール数及びレイノルズ数を提供するために
、利用できるガス流速と共に、ある一定の幾何学的特性
を示さなければならない。このような特徴は、この明細
書中にも参考程度に引用した前掲の文献「コンパスチ。
ン・イン・スワーりングｅフロウズ：ア・レビュー」に
一般的に説明されている。
一般的に説明されている。
次に、−Ｎとして、容量が１０ｏＯ万キロ力ロリー／時
、燃焼温度（Ｔｃｏｍ）が１２７３°に、二次（ｍＨ力
方向 空％ｏｍｅ （Ｔａｉｒ） カ３１３０Ｋ （周
囲）、比熱発生値（ｘ）が２００万キロ力ロリー／時、
流動化ベッド底面のガス流速（Ｗ□）が２，３ｍ／秒で
ある断熱燃焼器を仮定し、燃料の含水量か５５％である
湿った木の切）〈ずを燃焼させるものとすれば、この燃
焼器を適切に構成し、且つ空気の流れ全体の十分に大き
な部分（ｈ）を接線方向に５すなわち二次空気として燃
焼チェンバ１０内に導入した場合、０．６を越えるスワ
ール数（ト））、１８０００を越えるレイノルズ数（Ｒ
・）及び燃焼チェンバ１０全体にわたる許容限度内の総
圧力低下が得られることがわかる。より詳細には、第１
図を参照して次のように説明することができる。
、燃焼温度（Ｔｃｏｍ）が１２７３°に、二次（ｍＨ力
方向 空％ｏｍｅ （Ｔａｉｒ） カ３１３０Ｋ （周
囲）、比熱発生値（ｘ）が２００万キロ力ロリー／時、
流動化ベッド底面のガス流速（Ｗ□）が２，３ｍ／秒で
ある断熱燃焼器を仮定し、燃料の含水量か５５％である
湿った木の切）〈ずを燃焼させるものとすれば、この燃
焼器を適切に構成し、且つ空気の流れ全体の十分に大き
な部分（ｈ）を接線方向に５すなわち二次空気として燃
焼チェンバ１０内に導入した場合、０．６を越えるスワ
ール数（ト））、１８０００を越えるレイノルズ数（Ｒ
・）及び燃焼チェンバ１０全体にわたる許容限度内の総
圧力低下が得られることがわかる。より詳細には、第１
図を参照して次のように説明することができる。
τ＝燃焼ガスの燃焼チェンバ（１０）内滞留時間 （
６）ｄ−流動化べ、ド底面の直径 （
８）以上のことから、ψが約０．８であり、且つ０．１
１６３ｍ’ ７１．５９４ｍ２＝０．０７３、入口の空
力係数が２、出口の空力係数が４となるように構成され
、作動する断熱燃焼デエンパ１０において燃焼される燃
料について、燃焼器を１００％の容量で運転した場合、
τは０．１４秒となり、ｈＦｉＯ，９５、Ｓは１．８６
、Ｒ・は１８７７２４、そして燃焼器全体における総圧
力の低下は４００■ｗ、ｅ、となることがわかる。この
ような燃焼器を２０−の容量で運転した場合、ＹＯ値が
一定に保たれ且つ入口の空力係数が２、出口の空力係数
が４であるとすれば、τの値は０，７１秒と大きくなシ
、ｈは０．７６５、Ｓ Ｖｉｌ、 ２、Ｒ・は３７６３
０、総圧力の低下は約１６ ｗｍ ｗ、ｃ、となる。
６）ｄ−流動化べ、ド底面の直径 （
８）以上のことから、ψが約０．８であり、且つ０．１
１６３ｍ’ ７１．５９４ｍ２＝０．０７３、入口の空
力係数が２、出口の空力係数が４となるように構成され
、作動する断熱燃焼デエンパ１０において燃焼される燃
料について、燃焼器を１００％の容量で運転した場合、
τは０．１４秒となり、ｈＦｉＯ，９５、Ｓは１．８６
、Ｒ・は１８７７２４、そして燃焼器全体における総圧
力の低下は４００■ｗ、ｅ、となることがわかる。この
ような燃焼器を２０−の容量で運転した場合、ＹＯ値が
一定に保たれ且つ入口の空力係数が２、出口の空力係数
が４であるとすれば、τの値は０，７１秒と大きくなシ
、ｈは０．７６５、Ｓ Ｖｉｌ、 ２、Ｒ・は３７６３
０、総圧力の低下は約１６ ｗｍ ｗ、ｃ、となる。
以上の分析、特に式（１）かられかるように、燃焼温度
を低くすることにより、必要なスワール数を容易に得る
ことができる。この特性を利用すると、本発明に従って
約５００℃から１００ＯＣの範囲内の温度で湿った生物
量材料を燃焼させることかできるので有利である０従米
は、このような材料を燃焼させるために約ｔｏｏｏ℃の
温度が必要であるとされていた。
を低くすることにより、必要なスワール数を容易に得る
ことができる。この特性を利用すると、本発明に従って
約５００℃から１００ＯＣの範囲内の温度で湿った生物
量材料を燃焼させることかできるので有利である０従米
は、このような材料を燃焼させるために約ｔｏｏｏ℃の
温度が必要であるとされていた。
前述の式から明らかであるように、流動化ぺ、ド底面の
横断面面積が上方領域１８の横断面面積より小さくなる
ように燃焼チェンバ１０を構成すると、必要なスワール
数が容易に得られるので好ましい。このことは、特に、
含水量の多い燃料を使用する場合及び圧力の低下を小さ
くすることが望ましい場合に重要である。さらに、流動
化ぺ、ド底面の横断面面積が小さいと、底面のガス流速
を速めることができるため、サイズの大きな粒子を含む
燃料を、このような粒子をべ、ド内において確実に流動
化しつつ燃焼させることができる０ 以上の分析から明らかであるように、本発明に従って燃
焼器を構成する際には、必要なスワール数及びレイノル
ズ数を達成するために、数多くのパラメータを変化させ
る。たとえば、パラメータＸ、Ｙ及びｚｏ値は、システ
ム全体を通して許容限度内の圧力の低下を小さく保たな
ければならないという拘束の下で、必要に応じて調節す
ることができる。この点に関して、燃焼器の最大許容圧
力の低下は、一般に湿った生物量材料の燃焼の場合には
５００〜１０００■ｖ、ｅ、、石炭の燃焼の場合にはこ
れよシ幾分大きい値であることに注意すべきである。し
かしながら、本発明のシステム全体において熱伝達が改
善されているため、石炭の燃焼の場合にも１００１００
Ｏ，ｅ、の圧力降下を達成できるようにすべきであ。
横断面面積が上方領域１８の横断面面積より小さくなる
ように燃焼チェンバ１０を構成すると、必要なスワール
数が容易に得られるので好ましい。このことは、特に、
含水量の多い燃料を使用する場合及び圧力の低下を小さ
くすることが望ましい場合に重要である。さらに、流動
化ぺ、ド底面の横断面面積が小さいと、底面のガス流速
を速めることができるため、サイズの大きな粒子を含む
燃料を、このような粒子をべ、ド内において確実に流動
化しつつ燃焼させることができる０ 以上の分析から明らかであるように、本発明に従って燃
焼器を構成する際には、必要なスワール数及びレイノル
ズ数を達成するために、数多くのパラメータを変化させ
る。たとえば、パラメータＸ、Ｙ及びｚｏ値は、システ
ム全体を通して許容限度内の圧力の低下を小さく保たな
ければならないという拘束の下で、必要に応じて調節す
ることができる。この点に関して、燃焼器の最大許容圧
力の低下は、一般に湿った生物量材料の燃焼の場合には
５００〜１０００■ｖ、ｅ、、石炭の燃焼の場合にはこ
れよシ幾分大きい値であることに注意すべきである。し
かしながら、本発明のシステム全体において熱伝達が改
善されているため、石炭の燃焼の場合にも１００１００
Ｏ，ｅ、の圧力降下を達成できるようにすべきであ。
さらに別の例として、容ｔ （Ｑｅ。ｍ）が７９１万キ
ロ力ロリー／時、燃焼源ＩＩ （Ｔｅｏｍ）が１１２３
０Ｋ。
ロ力ロリー／時、燃焼源ＩＩ （Ｔｅｏｍ）が１１２３
０Ｋ。
上昇接線方向空気の温度（Ｔａｉｒ）が５７３０に、比
熱発生値（ｘ）が２５０万キロ力ロリー／ｍ３／時の非
断熱燃焼器を仮定し、含水量の比較的少ない石炭を燃焼
させるとすると、燃焼器を適切に構成し且つ燃焼チェン
バ１０内に供給される空気の流れ全体の十分に大きな部
分（ｈ）が上方領域１８内に接線方向に導入された場合
、０．６を越えるスワール数（ｓ）、ｔｓｏｏｏを越え
るレイノルズ数（Ｒ・）及び燃焼チェンバ１０全体にわ
たる許容限度内の総圧力低下が得られることがわかる０
よシ詳細には、前述の式に基づけば、ψが０．９４であ
シ、且つ入口の空力係数が２、出口の空力係数が４であ
シ、ｆ −１，８、ｚ Ｗ ３．３、Ｄｏ−１，０６９
ｗａ＝ Ｄ＠、Ｙ＝０．０６７ｍ２１０．８９７ｍ−０
，０７５となるように構成され、作動する非断熱燃焼チ
ェンバ１０内において燃焼される燃料について、燃焼器
を１００％の容量で運転した場合、τは０．３０８秒と
なり、ｈは０．８９．８ｔ１４．７５、Ｒ・は９０００
０、燃焼器の総圧力低下は約３５０■ｗ、ｃ、となる。
熱発生値（ｘ）が２５０万キロ力ロリー／ｍ３／時の非
断熱燃焼器を仮定し、含水量の比較的少ない石炭を燃焼
させるとすると、燃焼器を適切に構成し且つ燃焼チェン
バ１０内に供給される空気の流れ全体の十分に大きな部
分（ｈ）が上方領域１８内に接線方向に導入された場合
、０．６を越えるスワール数（ｓ）、ｔｓｏｏｏを越え
るレイノルズ数（Ｒ・）及び燃焼チェンバ１０全体にわ
たる許容限度内の総圧力低下が得られることがわかる０
よシ詳細には、前述の式に基づけば、ψが０．９４であ
シ、且つ入口の空力係数が２、出口の空力係数が４であ
シ、ｆ −１，８、ｚ Ｗ ３．３、Ｄｏ−１，０６９
ｗａ＝ Ｄ＠、Ｙ＝０．０６７ｍ２１０．８９７ｍ−０
，０７５となるように構成され、作動する非断熱燃焼チ
ェンバ１０内において燃焼される燃料について、燃焼器
を１００％の容量で運転した場合、τは０．３０８秒と
なり、ｈは０．８９．８ｔ１４．７５、Ｒ・は９０００
０、燃焼器の総圧力低下は約３５０■ｗ、ｃ、となる。
このような燃焼器を２０％の容量で運転すると、ＹＣ）
１１が一定に保たれるとすれば、τは１．５４秒となシ
、ｈは０．４４５、Ｓは１．２、Ｒ・は１８０００、燃
焼器の総圧力低下は約１．５ ｗ ｗ、ｅ、となる。
１１が一定に保たれるとすれば、τは１．５４秒となシ
、ｈは０．４４５、Ｓは１．２、Ｒ・は１８０００、燃
焼器の総圧力低下は約１．５ ｗ ｗ、ｅ、となる。
以上の仮定例による比較分析から、次のようないくつか
の結論が得られる。
の結論が得られる。
ｌ）燃焼器内に供給される空気の流れ全体のうち、必要
なスワール数及びレイノルズ数を違して接線方向に導入
されなければならない部分（ｈ）は、二次空気の温度（
Ｔａ１ｒ ）が上がれば、減少させることができる。同
様に、ψの値が大きい燃料（九とえは含水量の少ない燃
料）についても減少させることができる。よシ詳細には
、前述の式から明らかにわかるようＩｃ、 Ｔａ１ｒが
約１５０℃を越え且つψ＝０．９４であるような条件の
下では、前述の燃焼器を２０１６（すなわち非常に少な
い）の容量で運転し九とき、０．６を越えるスワール数
を得るために空気全体の約３０−から５０−程度を二次
空気として供給すれば良い。しかしながら、最大（１０
０％又は約１００９にの）容量においては、約０．５ｆ
ｉ−越えるｈＯ値が必要である。さらに、前述のように
、このような燃焼器の総圧力低下は少ない。
なスワール数及びレイノルズ数を違して接線方向に導入
されなければならない部分（ｈ）は、二次空気の温度（
Ｔａ１ｒ ）が上がれば、減少させることができる。同
様に、ψの値が大きい燃料（九とえは含水量の少ない燃
料）についても減少させることができる。よシ詳細には
、前述の式から明らかにわかるようＩｃ、 Ｔａ１ｒが
約１５０℃を越え且つψ＝０．９４であるような条件の
下では、前述の燃焼器を２０１６（すなわち非常に少な
い）の容量で運転し九とき、０．６を越えるスワール数
を得るために空気全体の約３０−から５０−程度を二次
空気として供給すれば良い。しかしながら、最大（１０
０％又は約１００９にの）容量においては、約０．５ｆ
ｉ−越えるｈＯ値が必要である。さらに、前述のように
、このような燃焼器の総圧力低下は少ない。
２）送風機１４を通過した後Ｏ接線方向の空気の温度（
Ｔａｔｒ）が、周囲温度に近い（たとえば４０℃）場合
、接線方向の空気の童は、１００饅の容量で運転される
燃焼器内に供給される空気の流れの総量の約５０５ｂ１
好ましくは約８０Ｓｔ−越えていなければならない。ま
た、燃焼器の容量を最少（たとえば２０−）にすること
がｉ！ましい場合には、二次空気の量は、燃焼器内に供
給される空気の流れの総量の約５０−を越えていなけれ
ばならない。
Ｔａｔｒ）が、周囲温度に近い（たとえば４０℃）場合
、接線方向の空気の童は、１００饅の容量で運転される
燃焼器内に供給される空気の流れの総量の約５０５ｂ１
好ましくは約８０Ｓｔ−越えていなければならない。ま
た、燃焼器の容量を最少（たとえば２０−）にすること
がｉ！ましい場合には、二次空気の量は、燃焼器内に供
給される空気の流れの総量の約５０−を越えていなけれ
ばならない。
３）上述の項目（１）及び（２）は、空気中における炭
素系燃料の燃焼に関する。空気中又はその他のガス中に
おける前述の材料以外の材料の反応はわずかに異なるで
あろうということは予測できる。しかしながら、約０．
６を越えるスワール数と、約１８０００を越えるレイノ
ルズ数とを維持することが重要であるという条件には賀
わ９はない。
素系燃料の燃焼に関する。空気中又はその他のガス中に
おける前述の材料以外の材料の反応はわずかに異なるで
あろうということは予測できる。しかしながら、約０．
６を越えるスワール数と、約１８０００を越えるレイノ
ルズ数とを維持することが重要であるという条件には賀
わ９はない。
燃料の燃焼は、上方領域Ｊ８内の乱流気柱において融点
よ）低い温度で完？Ｌ、燃料はもろい灰の状態となる。
よ）低い温度で完？Ｌ、燃料はもろい灰の状態となる。
第１図に示すように、本発明の一実施例によれば、燃焼
器１は、燃焼チェンバ１０の頂部の近傍に形成される出
口２２を介して、粒状のペッド材料を上方領域１８から
排出される燃焼ガスから分離する手段をさらに具備する
・この手段は、乱流気柱の上方境界に隣接し、分離した
粒状材料を入口２３を介して燃焼チェンバ１０の下方領
域１１へ戻す。この実施例においては、粒状のべ、ド材
料を燃焼ガスから分離する手段は、燃焼チェンバ１０の
頂部において人口２３と出口２２との間に作用連結され
る適切な１つ（又は複数）の従来のサイクロン分離器２
４を含む。煙道ガスはポート３５を介してサイクロン分
離器２４から排出された後、通常は、状況に応じて処理
用熱供給源又はメイラに送られる〇たとえば、サイクロ
ン分離器２４から排出される排気ガスを焼成炉、ベニヤ
乾燥機等に供給しても艮い。
器１は、燃焼チェンバ１０の頂部の近傍に形成される出
口２２を介して、粒状のペッド材料を上方領域１８から
排出される燃焼ガスから分離する手段をさらに具備する
・この手段は、乱流気柱の上方境界に隣接し、分離した
粒状材料を入口２３を介して燃焼チェンバ１０の下方領
域１１へ戻す。この実施例においては、粒状のべ、ド材
料を燃焼ガスから分離する手段は、燃焼チェンバ１０の
頂部において人口２３と出口２２との間に作用連結され
る適切な１つ（又は複数）の従来のサイクロン分離器２
４を含む。煙道ガスはポート３５を介してサイクロン分
離器２４から排出された後、通常は、状況に応じて処理
用熱供給源又はメイラに送られる〇たとえば、サイクロ
ン分離器２４から排出される排気ガスを焼成炉、ベニヤ
乾燥機等に供給しても艮い。
分離された粒状材料はサイクロン分離器２４から入口２
３に直接に供給せず、サイクロン分離器２４と入口２３
との間に作用連結されるスルース２５に入れるのが好ま
しい。スルース２５ｄ、分離された粒状材料から成る標
準の、すなわち泡形成、流動化ぺ、ドを含む。分離され
た粒状材料は、複数の開口２６を介して供給される加圧
空気により流動化され、入口２３を通りてあふれ出て、
燃焼チェンバ１０の下方領域１１にある流動化ベッド内
に入る。必要に応じて、漂遊する灰材料を取除いても良
い。スルース２５は、ガスが下方領域１１．燃焼チェン
バ１０及びサイクロン分離器２４の間に流れるのを紡ぐ
ための中実の仕切２８を含む６流動化ベツドは液体とし
て作用するので、スルース２５は従来の液体トラップと
同様に作動し、まず第１に、燃焼チェンバ１０に供給さ
れる一次空気及び二次空気が燃焼デエンパ１０の上方領
域１８ｔ−バイパスするのを防ぐ機能を果たす。
３に直接に供給せず、サイクロン分離器２４と入口２３
との間に作用連結されるスルース２５に入れるのが好ま
しい。スルース２５ｄ、分離された粒状材料から成る標
準の、すなわち泡形成、流動化ぺ、ドを含む。分離され
た粒状材料は、複数の開口２６を介して供給される加圧
空気により流動化され、入口２３を通りてあふれ出て、
燃焼チェンバ１０の下方領域１１にある流動化ベッド内
に入る。必要に応じて、漂遊する灰材料を取除いても良
い。スルース２５は、ガスが下方領域１１．燃焼チェン
バ１０及びサイクロン分離器２４の間に流れるのを紡ぐ
ための中実の仕切２８を含む６流動化ベツドは液体とし
て作用するので、スルース２５は従来の液体トラップと
同様に作動し、まず第１に、燃焼チェンバ１０に供給さ
れる一次空気及び二次空気が燃焼デエンパ１０の上方領
域１８ｔ−バイパスするのを防ぐ機能を果たす。
本発明は、多くの不均一な形状の可燃性粒状固体材料、
たとえば木くず、市町村の廃棄−１炭素賞の物ｊ［（石
炭）等に通用することができるが、液体燃料及び気体燃
料についても利用できる。
たとえば木くず、市町村の廃棄−１炭素賞の物ｊ［（石
炭）等に通用することができるが、液体燃料及び気体燃
料についても利用できる。
本発明の上述の実施列は、さらに次のような燃焼が可能
である。たとえば、５００℃から１０００Ｃの温度で生
物蓋燃料を燃焼させることができる０（ｂ）サイクロン
分離器２４の圧力低下は通常は、はぼ３インチ〜６イン
チＷ、ｅ、の範囲にあ）、これを通風機（図示せず）に
より阻止すれば、燃料が供給される燃焼チェンバｌｏ内
の圧力をプラス１気圧又はマイナス１気圧にほぼ維持す
ることができる（このため、燃料給送システムは簡略化
される）。（ｃ）燃焼器１の流動化ベッドは空気圧搬送
ガス流速で回転し、この流速は末熾の流動速度の１０倍
の速さであるので、燃焼器の容量は実際には無限に減少
させることができる。すなわち、減少比は５二１ｔ−越
える。
である。たとえば、５００℃から１０００Ｃの温度で生
物蓋燃料を燃焼させることができる０（ｂ）サイクロン
分離器２４の圧力低下は通常は、はぼ３インチ〜６イン
チＷ、ｅ、の範囲にあ）、これを通風機（図示せず）に
より阻止すれば、燃料が供給される燃焼チェンバｌｏ内
の圧力をプラス１気圧又はマイナス１気圧にほぼ維持す
ることができる（このため、燃料給送システムは簡略化
される）。（ｃ）燃焼器１の流動化ベッドは空気圧搬送
ガス流速で回転し、この流速は末熾の流動速度の１０倍
の速さであるので、燃焼器の容量は実際には無限に減少
させることができる。すなわち、減少比は５二１ｔ−越
える。
本発明の方法ｉ＆イインも応用することができるが、こ
の場合、経済的に見て、燃焼に過剰な空気を多少必要と
し、そのため、流動化ベラ □゛ド（下方領域１１）に
おける熱吸収が必要である０このような実施例において
は、流動化ベッドの容積に対して適正な大きさの熱交換
表面を確保するため、下方領域１１の横断面を四角形と
し且つよシ大型にするのが好ましい。この条件は、特に
燃焼温度が低く及び／又は燃料の含水量が少ないときに
必要である。第１図に点線で示すように、熱交換表面は
、たとえば下方領域１１に設けられる熱交換管機構２９
により構成しても良い０この管機構は、先行技術におい
て良く知られているように、任意の適切なサイズ、形状
、配列（垂直方向の管を含む）とすれば良い。熱交換管
機構２９は、処理用熱供給源又ｆ′ｉ＆インに応用する
場合には従来の２イラドラム（図示せず）に作用連結す
るのが好ましい。
の場合、経済的に見て、燃焼に過剰な空気を多少必要と
し、そのため、流動化ベラ □゛ド（下方領域１１）に
おける熱吸収が必要である０このような実施例において
は、流動化ベッドの容積に対して適正な大きさの熱交換
表面を確保するため、下方領域１１の横断面を四角形と
し且つよシ大型にするのが好ましい。この条件は、特に
燃焼温度が低く及び／又は燃料の含水量が少ないときに
必要である。第１図に点線で示すように、熱交換表面は
、たとえば下方領域１１に設けられる熱交換管機構２９
により構成しても良い０この管機構は、先行技術におい
て良く知られているように、任意の適切なサイズ、形状
、配列（垂直方向の管を含む）とすれば良い。熱交換管
機構２９は、処理用熱供給源又ｆ′ｉ＆インに応用する
場合には従来の２イラドラム（図示せず）に作用連結す
るのが好ましい。
熱交換管機構のための冷却媒体は適切な従来の液体状媒
体又は気体状媒体、たとえば空気であれば艮い。−ベラ
の場合、サイクロン分離器２４から排出される排気ガス
は従来の方式によｐｇイイン流管群に供給されるのが好
ましい。
体又は気体状媒体、たとえば空気であれば艮い。−ベラ
の場合、サイクロン分離器２４から排出される排気ガス
は従来の方式によｐｇイイン流管群に供給されるのが好
ましい。
本発明は、前述のように、反応チェンバの上方領域に乱
流サイクロンを有する急速流動比ベッド式反応炉に適用
されるが、外部にサイクロン分離器を設ける必要がない
ようにすれば、システム全体を著しく小型化し、コスト
の低減をはかることができる。
流サイクロンを有する急速流動比ベッド式反応炉に適用
されるが、外部にサイクロン分離器を設ける必要がない
ようにすれば、システム全体を著しく小型化し、コスト
の低減をはかることができる。
さらに詳細に説明すると、第３図に示す本発明の実施ｆ
ＱＫ従えば、急速流動化ベッド式反応炉２は、下方領域
１１に粒状材料から成る流動化べ、ドを収容するほぼ直
立の流動化ぺ、ド反応チェンバ１ｏを含む。理解しゃす
いようにするため、この実施列において、第１図の実施
例に示される部分と同じ又ははは圏じ部分は第１図と同
じ図中符号にょシ示す。粒状材料Ｆｉ第１図と同じ方法
によシ、第１図と同じ条件の下で急速流動化方式で流動
化され、際遊する材料は前述のように除去される。
ＱＫ従えば、急速流動化ベッド式反応炉２は、下方領域
１１に粒状材料から成る流動化べ、ドを収容するほぼ直
立の流動化ぺ、ド反応チェンバ１ｏを含む。理解しゃす
いようにするため、この実施列において、第１図の実施
例に示される部分と同じ又ははは圏じ部分は第１図と同
じ図中符号にょシ示す。粒状材料Ｆｉ第１図と同じ方法
によシ、第１図と同じ条件の下で急速流動化方式で流動
化され、際遊する材料は前述のように除去される。
反応炉Ｊ ｔｒｉ 、第１図に関連して！５！明したよ
うに可燃性の粒状物質を人口１７を介して反応チェンバ
１０の下方領域１１へ供給する従来の供給装ｆｌｔｊｔ
ｏを含む。
うに可燃性の粒状物質を人口１７を介して反応チェンバ
１０の下方領域１１へ供給する従来の供給装ｆｌｔｊｔ
ｏを含む。
Ｍ１図の実施例の場合と同様に１粒状のべ。
ド材料、燃焼しなかつ九可燃性物質、揮発した気体状物
質、固体炭素及び灰は煙道ガスに伴なわれて反応チェン
バ１０の上方領域１８内に入る。上方領域１８において
は、第１図と同様に、上方領域１８の円筒形の内面の複
数個の開口１９を介して二次空気が接線方向に供給され
る。
質、固体炭素及び灰は煙道ガスに伴なわれて反応チェン
バ１０の上方領域１８内に入る。上方領域１８において
は、第１図と同様に、上方領域１８の円筒形の内面の複
数個の開口１９を介して二次空気が接線方向に供給され
る。
前述のように、二次空気の量は、通常は、反応炉２に供
給される空気の総量の約５０−を越えていなければなら
ず、また、二次空気は、上方領域１８内において、上方
領域１８の内面の幾例学的特性と併せて、少なくとも約
０．６のスワール数及び少なくとも約１８０００のレイ
ノルズ数が得られ、従って、燃焼が＃１ぼ完全に行なわ
れるようなガスの乱流気柱が形成されるような十分な速
度で供給されなければならない＠本発明のこの実施例に
おいては、第１図Ｏ興施例とは異なり、煙道ガスと、煙
道ガスにより上方領域１８へ搬送される固体とを分離す
るのに、従来のサイクロン分離器を使用する必要がない
。すなわち、密閉された環状デエンパ３０み、且つその
下端において、流動化ぺ、ドと連通する供給開口′３１
を介して下方領域１１に作用連結されている◇上方領域
１８の内面の上方部分には、環状チェンバ３ｏと連通す
る壊状の間隙（クリアランス）３２が形成されている。
給される空気の総量の約５０−を越えていなければなら
ず、また、二次空気は、上方領域１８内において、上方
領域１８の内面の幾例学的特性と併せて、少なくとも約
０．６のスワール数及び少なくとも約１８０００のレイ
ノルズ数が得られ、従って、燃焼が＃１ぼ完全に行なわ
れるようなガスの乱流気柱が形成されるような十分な速
度で供給されなければならない＠本発明のこの実施例に
おいては、第１図Ｏ興施例とは異なり、煙道ガスと、煙
道ガスにより上方領域１８へ搬送される固体とを分離す
るのに、従来のサイクロン分離器を使用する必要がない
。すなわち、密閉された環状デエンパ３０み、且つその
下端において、流動化ぺ、ドと連通する供給開口′３１
を介して下方領域１１に作用連結されている◇上方領域
１８の内面の上方部分には、環状チェンバ３ｏと連通す
る壊状の間隙（クリアランス）３２が形成されている。
煙道ガスによシ搬送され、乱流を生じつつ流れる粒状材
料及びその他の粒子状固体物質は、上昇する旋回ガスに
伴なわれて間隙３２に達する。
料及びその他の粒子状固体物質は、上昇する旋回ガスに
伴なわれて間隙３２に達する。
そこで、粒子は強い遠心力の作用を受けて、間隙３２を
通って環状チェンバ３０内に放出され、煙道ガスから有
効に分離される。環状チェンバ３０内にある煙道ガスは
、回転速度がはるかに低いにもかかわらず、回転する流
れを形成する。
通って環状チェンバ３０内に放出され、煙道ガスから有
効に分離される。環状チェンバ３０内にある煙道ガスは
、回転速度がはるかに低いにもかかわらず、回転する流
れを形成する。
この回転する煙道ガスの流れの接線方向の速度は、環状
チェンバ３ｏの午径が大きくなるにつれて急激に低下す
る。その結果、粒子が環状テヱンパｓｏ内に入り、本質
的に上昇するガスの流れが存在しないａ＃伏チェンバの
外壁に近づくにつれて、粒子は遠心力及び重力の影響を
受ける。そのため、粒子は環状チェンバ３０の下端まで
落下し、供給−口３Ｉを介して、流動化ベッドの表面よ
シ下方の反応チェンバ１０の下方領域１１の中に落ちる
〇 接線方向に二次空気を供給する少なくとも１つの開口１
９は、関＠３２内において回転するガスの流れを維持す
るために、上方領域１８の内面の環状の間隙３２の上方
に地山する部分に設けなければならない・少なくとも１
対の対向する開口を設けるのが好ましい。固体密琥の非
常に低い煙道ガスは、第１因に関連して説明しえように
、接線方向又は中心に位置する出口２２を経て反応チェ
ンバ１０の境部から排出される。
チェンバ３ｏの午径が大きくなるにつれて急激に低下す
る。その結果、粒子が環状テヱンパｓｏ内に入り、本質
的に上昇するガスの流れが存在しないａ＃伏チェンバの
外壁に近づくにつれて、粒子は遠心力及び重力の影響を
受ける。そのため、粒子は環状チェンバ３０の下端まで
落下し、供給−口３Ｉを介して、流動化ベッドの表面よ
シ下方の反応チェンバ１０の下方領域１１の中に落ちる
〇 接線方向に二次空気を供給する少なくとも１つの開口１
９は、関＠３２内において回転するガスの流れを維持す
るために、上方領域１８の内面の環状の間隙３２の上方
に地山する部分に設けなければならない・少なくとも１
対の対向する開口を設けるのが好ましい。固体密琥の非
常に低い煙道ガスは、第１因に関連して説明しえように
、接線方向又は中心に位置する出口２２を経て反応チェ
ンバ１０の境部から排出される。
第２図に示す本発明の実施例では、従来の外部サイクロ
ン分Ｓ器を使用しないため、第１図に示す実施例に比べ
て圧力の低下が少ない。
ン分Ｓ器を使用しないため、第１図に示す実施例に比べ
て圧力の低下が少ない。
第１図に示す実施列の場合と同様に、第３図に示す急速
流動化ベッド式反応炉は断熱燃焼器及びがイン、並びに
流動化崎、ド式ガス化装置に利用することができる。ボ
イラに利用する場合には、第１図に関して説明したよう
に、熱交換管機構２９（図中、点線により示す）を反応
チェンバの下方領域１１内に設ける。
流動化ベッド式反応炉は断熱燃焼器及びがイン、並びに
流動化崎、ド式ガス化装置に利用することができる。ボ
イラに利用する場合には、第１図に関して説明したよう
に、熱交換管機構２９（図中、点線により示す）を反応
チェンバの下方領域１１内に設ける。
次に、本発明Ｏさらに別の実施例を示す１ｓ２ａ図及び
第４図に関して説明する。これらの実施例は構造及び運
転の点では第１図及び第３図に示す実施的とほぼ似てい
るが、バーナ負荷調整比は著しく高い・第２ａ図及び第
４図において、！ｓ１図及び第３図に示される部分と同
じ又はほぼ同じ部分は＊１図及び第３図と同じ図中符号
により示す。以下、第２１図及び第４図に示す実施例の
うち、′＃Ｊ１図及び第４図に示す実施ガと明らかに異
なる構造上及び動作上の％黴についてのみ説明する。
第４図に関して説明する。これらの実施例は構造及び運
転の点では第１図及び第３図に示す実施的とほぼ似てい
るが、バーナ負荷調整比は著しく高い・第２ａ図及び第
４図において、！ｓ１図及び第３図に示される部分と同
じ又はほぼ同じ部分は＊１図及び第３図と同じ図中符号
により示す。以下、第２１図及び第４図に示す実施例の
うち、′＃Ｊ１図及び第４図に示す実施ガと明らかに異
なる構造上及び動作上の％黴についてのみ説明する。
第２ａ図及び第４因に示す実施列は、反応チェンバ１０
の下方領域１１にすぐ隣接して配置され且つ下方領域１
１と連通ずるあふれ開口４１を臂する（熱交換器付き）
冷却流動化ぺ。
の下方領域１１にすぐ隣接して配置され且つ下方領域１
１と連通ずるあふれ開口４１を臂する（熱交換器付き）
冷却流動化ぺ。
ド４０を含むａ冷却流動化ペッド４０は粒状材科から成
る通常の（すなわち泡形成）流動化ベッドによシ構成さ
れ、熱交換表面を含む。第２ａ図及び第４図の実施例に
おいては、熱交僕表ｏｋｉは、水又は蒸気、圧縮空気等
の流体が入った熱交換管機構４２として示されている。
る通常の（すなわち泡形成）流動化ベッドによシ構成さ
れ、熱交換表面を含む。第２ａ図及び第４図の実施例に
おいては、熱交僕表ｏｋｉは、水又は蒸気、圧縮空気等
の流体が入った熱交換管機構４２として示されている。
熱交換管機４！Ｆ１４ ｘに入る流体は、従来のゲイン
の蒸気ドラム（図示せず）から供給するのが好ましい。
の蒸気ドラム（図示せず）から供給するのが好ましい。
ベッドは、支持表向の開口４４を介してプレナムチェン
バ４３から供給される三次圧縮空気によう従来の通りに
流動化される。
バ４３から供給される三次圧縮空気によう従来の通りに
流動化される。
流動化ベッドは、サイクロン分離器２４又は場合によシ
環伏デエンパ３０において分離された粒状材料及びその
他の固体により形成されている。従って、それらの固体
はかなシ＾い温度である。熱交換管機構４２は、流動化
ベッドを冷却する冷却コイルとして機能し、冷却された
固体はあふれ開口４１を経てベッドからあふれ、再び反
応デエンパ１０の下方領域１ノに入って、そこで再度流
動化される。熱交換管機構４２ｆ：通過する流体は、そ
の結果として加熱される。
環伏デエンパ３０において分離された粒状材料及びその
他の固体により形成されている。従って、それらの固体
はかなシ＾い温度である。熱交換管機構４２は、流動化
ベッドを冷却する冷却コイルとして機能し、冷却された
固体はあふれ開口４１を経てベッドからあふれ、再び反
応デエンパ１０の下方領域１ノに入って、そこで再度流
動化される。熱交換管機構４２ｆ：通過する流体は、そ
の結果として加熱される。
加熱された流体は、たとえば蒸気発生工程において従来
のがインドラム（図示せず）に供給するのが好ましい。
のがインドラム（図示せず）に供給するのが好ましい。
＃！２ａ図及び第４図に示す実施例は、変形された流動
化ベッドスルース５０をさらに含む０このスルース５０
は、はぼ中実の仕切５４及び５５により３つの区画室５
１．５２及び５３に分割されている。これらの区画室は
、夫々、別個の流動化開口システム６１．６２及び６３
から供給される別個の１１！整可能な加圧流動化空気の
流れにより従来のように流動化される（第２ｂ図も参照
のこと）。開口システム６１．６２及び６３は、夫々、
別個の弁７１．７：１１及び１３により調整される。区
画室５１及び５２は共に、前述のスルース２５（第１図
）と同様に機能して、ガスの交差流れの発生を阻止する
Ｏサイクロッ分離器２４（第２ａ図）又は分離用の環状
チェンバ３０（第４図）から排出される ・分離され
た固体は区画室５２に入り、区画室５１から開口２３を
介して反応デ、ンパ１０の下方領域１１の流動化ベッド
内へあふれ出る。
化ベッドスルース５０をさらに含む０このスルース５０
は、はぼ中実の仕切５４及び５５により３つの区画室５
１．５２及び５３に分割されている。これらの区画室は
、夫々、別個の流動化開口システム６１．６２及び６３
から供給される別個の１１！整可能な加圧流動化空気の
流れにより従来のように流動化される（第２ｂ図も参照
のこと）。開口システム６１．６２及び６３は、夫々、
別個の弁７１．７：１１及び１３により調整される。区
画室５１及び５２は共に、前述のスルース２５（第１図
）と同様に機能して、ガスの交差流れの発生を阻止する
Ｏサイクロッ分離器２４（第２ａ図）又は分離用の環状
チェンバ３０（第４図）から排出される ・分離され
た固体は区画室５２に入り、区画室５１から開口２３を
介して反応デ、ンパ１０の下方領域１１の流動化ベッド
内へあふれ出る。
しかしながら、以下に説明するように、反応チェンバ１
０の流動化ベッドが通常に作動している（全負荷又扛部
分負荷で機能している）とき、区画室５１は流動化され
ず、従って、固体の再循環には全く関与しない〇 通常の作動の場合、区画室５２及び５３は流動化され、
区画室６１Ｆｉ流動化されない。すなわち、弁７２及び
１３ｉｌｔ開き、弁７１は閉鎖している。その結果、図
示されているように、分離された固体は区画室５２に入
り、そこからあふれ出て、冷却流動化ベッド４０に流入
する。
０の流動化ベッドが通常に作動している（全負荷又扛部
分負荷で機能している）とき、区画室５１は流動化され
ず、従って、固体の再循環には全く関与しない〇 通常の作動の場合、区画室５２及び５３は流動化され、
区画室６１Ｆｉ流動化されない。すなわち、弁７２及び
１３ｉｌｔ開き、弁７１は閉鎖している。その結果、図
示されているように、分離された固体は区画室５２に入
り、そこからあふれ出て、冷却流動化ベッド４０に流入
する。
この実施列の反応炉がどのように機能して、バーナ負荷
ｆ１４整比が改善されるかをより良く理解するため、こ
の反応炉を最初に冷却状態から全負荷動作状態とするた
め及び所望のレベルに調整するために必要な手順につい
て説明する。
ｆ１４整比が改善されるかをより良く理解するため、こ
の反応炉を最初に冷却状態から全負荷動作状態とするた
め及び所望のレベルに調整するために必要な手順につい
て説明する。
下方領域１１の上方に配置されるのが好ましい点火バー
ナ（図示せず）がオンされる間、−次空気、二次空気、
三次空気及びスルース空気は遮断される◎燃焼器の耐火
材及びその内部空間の温度が固体燃料の点火温度を越え
た時点で、−次空気、二次空気及びスルー、上空気が部
分的に導入される０この間、スルース５ｏｃｖ区画室５
３は遮断されたままである（弁７３は閉鎖されている、
ｌｉｌ！２ ｂ図）。この瞬間から、反応チェンバ１０
内において断熱流動化べ、ドの燃焼工程が開始され、温
度が再び固体燃料の点火温度を越えると、固体燃料は反
応チェンバ１０内に供給される。固体燃料が点火され、
その結果として排気ガスの温度が上がると、区画室５３
に（弁１３を開くことにより）付加的にスルース空気が
供給され、三次空気の一部も供給される。燃焼温度を上
げ続けるために、この時点で二次空気の流れを徐々に増
すと同時に固体燃料の供給量も増し、点火バーナをオフ
する。排気ガスｏｍ＊が上がシ続ければ、二次空気の流
れ及び燃料供給量をさらに壇すべきである。排気ガスの
温度が所期の最尚レベルに達した時点で、三次空気の施
蓋を蛾大限に達するまで連続的に増加させなければなら
ない。同時に１固体燃料の供給量及び二次空気の流量も
連続的に増加させる。全負荷状態を達成するために、ス
ルースの区−室ＳＸＯ空気流れ弁７１（第２ｂ図）を完
全に遮断されるまで閉鎖する。との時点で、排気ガスの
温度が所望のレベルにあれば、二次空気の流量及び燃料
の供給量をそれ以上増さなくとも良く、最も経済的な燃
料燃焼状態を得るために必要な空燃比に従ってこれらの
量を維持する・この時点で、反応炉は全負荷状１ｌｌ（
１００嘩容量）であると考えることができる。反応炉の
最少容量、すなわちバーナ負荷調整比は、以上概略的に
説明した運転を点火バーナがオフされる時点まで逆の順
序で実行することにより得られる。（所望の燃焼器［Ｋ
応じて弁１１を完全に又は部分的に閉鎖することにより
）区画室ｊＪ内のスルース空気の流れを変えると共に、
三次空気の流れを変えることによ）、燃焼温度を任意の
所望の燃焼器容量（熱交換管機１１１４１０表面が通常
の必要量を越えて、すなわち通常きるように設計されて
いると仮定した場合の最大容量を含む）でさらに制御す
ることができる。
ナ（図示せず）がオンされる間、−次空気、二次空気、
三次空気及びスルース空気は遮断される◎燃焼器の耐火
材及びその内部空間の温度が固体燃料の点火温度を越え
た時点で、−次空気、二次空気及びスルー、上空気が部
分的に導入される０この間、スルース５ｏｃｖ区画室５
３は遮断されたままである（弁７３は閉鎖されている、
ｌｉｌ！２ ｂ図）。この瞬間から、反応チェンバ１０
内において断熱流動化べ、ドの燃焼工程が開始され、温
度が再び固体燃料の点火温度を越えると、固体燃料は反
応チェンバ１０内に供給される。固体燃料が点火され、
その結果として排気ガスの温度が上がると、区画室５３
に（弁１３を開くことにより）付加的にスルース空気が
供給され、三次空気の一部も供給される。燃焼温度を上
げ続けるために、この時点で二次空気の流れを徐々に増
すと同時に固体燃料の供給量も増し、点火バーナをオフ
する。排気ガスｏｍ＊が上がシ続ければ、二次空気の流
れ及び燃料供給量をさらに壇すべきである。排気ガスの
温度が所期の最尚レベルに達した時点で、三次空気の施
蓋を蛾大限に達するまで連続的に増加させなければなら
ない。同時に１固体燃料の供給量及び二次空気の流量も
連続的に増加させる。全負荷状態を達成するために、ス
ルースの区−室ＳＸＯ空気流れ弁７１（第２ｂ図）を完
全に遮断されるまで閉鎖する。との時点で、排気ガスの
温度が所望のレベルにあれば、二次空気の流量及び燃料
の供給量をそれ以上増さなくとも良く、最も経済的な燃
料燃焼状態を得るために必要な空燃比に従ってこれらの
量を維持する・この時点で、反応炉は全負荷状１ｌｌ（
１００嘩容量）であると考えることができる。反応炉の
最少容量、すなわちバーナ負荷調整比は、以上概略的に
説明した運転を点火バーナがオフされる時点まで逆の順
序で実行することにより得られる。（所望の燃焼器［Ｋ
応じて弁１１を完全に又は部分的に閉鎖することにより
）区画室ｊＪ内のスルース空気の流れを変えると共に、
三次空気の流れを変えることによ）、燃焼温度を任意の
所望の燃焼器容量（熱交換管機１１１４１０表面が通常
の必要量を越えて、すなわち通常きるように設計されて
いると仮定した場合の最大容量を含む）でさらに制御す
ることができる。
簡単にいえば、第２ａ図及び＃！４図に示される実施的
により高いバーナ負荷調整比を得ることに関して重畳な
特徴は、冷却流動化ぺ、ドの熱交換管機構４２０表面が
空燃比及び燃焼温度を必要なレベルに保つように徐々に
燃焼工程から（物理的にではなく）抜出されることであ
る。
により高いバーナ負荷調整比を得ることに関して重畳な
特徴は、冷却流動化ぺ、ドの熱交換管機構４２０表面が
空燃比及び燃焼温度を必要なレベルに保つように徐々に
燃焼工程から（物理的にではなく）抜出されることであ
る。
さらに１燃焼チエンバの流動化ベッドが空気圧搬送ガス
速度で作動しくその大部分は再循環する）且つ空気の流
れ全体０５０−よシはるかに少ない（一般に２０−未満
の）量の空気の流れにより流動化されるため、流体力学
的な観点から見たバーナ負荷調整比は、実際には無限で
あシ、５：１を越える。
速度で作動しくその大部分は再循環する）且つ空気の流
れ全体０５０−よシはるかに少ない（一般に２０−未満
の）量の空気の流れにより流動化されるため、流体力学
的な観点から見たバーナ負荷調整比は、実際には無限で
あシ、５：１を越える。
さらに、前述のように／インのバーナ負荷調整比を所望
の値に改善することにより、公知の循環流動化ぺ、ド式
ぎインにないもう１つの利点が得られる。すなわち、循
環流動化ぺ、ドから過剰な熱を吸収するための熱交換表
面が半分以下ですむことである。これは、次の２つの理
由によるものである。（、） ｆｉ動化ベッド４ｏ内に
完全に浸漬される熱交換管機構４２の表面は、管の表面
の５０ＳＬか熱交換工程に使用されない先行技術の循環
流動化ベッド式−インの燃焼チェンバの上方領域の垂直
方向の管壁とは異なシ、全体が熱交換工程にさらされる
。（ｂ）このようなシステムにおける流動化ベッドの熱
交換係数は、轟芥を大量に含むガスに対する熱交換係数
及び先行技術の循環流動化ぺ、ド式がインの燃焼チェン
バを限定する垂直刃□向の管壁の熱交換係数よシ高い。
の値に改善することにより、公知の循環流動化ぺ、ド式
ぎインにないもう１つの利点が得られる。すなわち、循
環流動化ぺ、ドから過剰な熱を吸収するための熱交換表
面が半分以下ですむことである。これは、次の２つの理
由によるものである。（、） ｆｉ動化ベッド４ｏ内に
完全に浸漬される熱交換管機構４２の表面は、管の表面
の５０ＳＬか熱交換工程に使用されない先行技術の循環
流動化ベッド式−インの燃焼チェンバの上方領域の垂直
方向の管壁とは異なシ、全体が熱交換工程にさらされる
。（ｂ）このようなシステムにおける流動化ベッドの熱
交換係数は、轟芥を大量に含むガスに対する熱交換係数
及び先行技術の循環流動化ぺ、ド式がインの燃焼チェン
バを限定する垂直刃□向の管壁の熱交換係数よシ高い。
この（ｂ）の条件は、一部は、別個の流動化ベッド４０
を使用することにより、最適の流動化速度をオυ用でき
ること、甚びに流動化ぺ、ドが飛散灰等の小さな粒子か
ら形成されていることにより得られるものである。
を使用することにより、最適の流動化速度をオυ用でき
ること、甚びに流動化ぺ、ドが飛散灰等の小さな粒子か
ら形成されていることにより得られるものである。
低温で燃焼させなければならない場合には、これを前述
の？インのバーナ負荷調整比を改善させて利用すること
ができ、七の結果として、燃焼器の性能全般にわたって
前述のような効果が達成される。
の？インのバーナ負荷調整比を改善させて利用すること
ができ、七の結果として、燃焼器の性能全般にわたって
前述のような効果が達成される。
以上説明した本発明のいくつかの実施例について、添付
の特許請求の範囲及びそれに相当するものの範囲を逸脱
することなく改変及び変形が可能であることは尚業者に
は明白であろう。
の特許請求の範囲及びそれに相当するものの範囲を逸脱
することなく改変及び変形が可能であることは尚業者に
は明白であろう。
たとえば、本発明を木くず、市町村の廃棄物、炭素質材
料等の粒子状材料を燃焼させる環境において適用するも
のとして説明したが、流動化ぺ、ド式反応炉が、たとえ
ばガス化及び様々なン、 へ 化学的工程や、冶金工程に利用されるような別の環境に
おいて本発明の装置及び方法を適用できることは明らか
である。
料等の粒子状材料を燃焼させる環境において適用するも
のとして説明したが、流動化ぺ、ド式反応炉が、たとえ
ばガス化及び様々なン、 へ 化学的工程や、冶金工程に利用されるような別の環境に
おいて本発明の装置及び方法を適用できることは明らか
である。
第１図は、本発明に従って構成された急速流動化べ、ド
式反応炉の略縦断面図； 第２ａ図は、本発明に従って構成された急速流動化ベッ
ド式がインＯ略縦断面図； 第２ｂ図は、第２ａ図及び第４図に示される変形スルー
スに使用するのに適した流動化空気弁調節機構の略図； 第３図は、本発明の別の実施例に従って構成されたサイ
クロン分離器をもたない急速流動化ベッド式反応炉の略
縦断面図；及び ＪＩＮ４図は、本発明のさらに別の実施例による急速流
動化ベッド式がインの略縦断面図である。 １・・・燃焼器；２・・・急速流動化ぺ、ド式反応炉；
１０・・・燃焼（反応）チェンバ；１１・・・下方領域
；１２・・・開口；１４・・・送風機；１５・・・プレ
ナムチェンバ；１７・・・入口：１８・・・上方領域；
１９・・・開口；２０・・・空気圧式供給装置；２２・
・・流出口；２Ｓ・・・流入口；２４・・・サイクロン
分離器；３０・・・環状チェンバ；Ｓｌ・・・供給開口
；３２・・・間隙；４０・・・冷却流動化ぺ、ド；４３
・・・プレナムチェンバ；４４・・・開口。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦図面の浄書（
内容に変更なし） −第１図 第２ｂ図 第３図 ２２ 第４図 特許庁員官若杉和夫 殿 ■、事件の表示 特願昭５７−２２０３６０号 ２、発明の名称 急速流動化ベッド式反応方法及び反応炉３、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 ヨーク − シップレイ・インコーポレーテツド４代理
人 ２６９
式反応炉の略縦断面図； 第２ａ図は、本発明に従って構成された急速流動化ベッ
ド式がインＯ略縦断面図； 第２ｂ図は、第２ａ図及び第４図に示される変形スルー
スに使用するのに適した流動化空気弁調節機構の略図； 第３図は、本発明の別の実施例に従って構成されたサイ
クロン分離器をもたない急速流動化ベッド式反応炉の略
縦断面図；及び ＪＩＮ４図は、本発明のさらに別の実施例による急速流
動化ベッド式がインの略縦断面図である。 １・・・燃焼器；２・・・急速流動化ぺ、ド式反応炉；
１０・・・燃焼（反応）チェンバ；１１・・・下方領域
；１２・・・開口；１４・・・送風機；１５・・・プレ
ナムチェンバ；１７・・・入口：１８・・・上方領域；
１９・・・開口；２０・・・空気圧式供給装置；２２・
・・流出口；２Ｓ・・・流入口；２４・・・サイクロン
分離器；３０・・・環状チェンバ；Ｓｌ・・・供給開口
；３２・・・間隙；４０・・・冷却流動化ぺ、ド；４３
・・・プレナムチェンバ；４４・・・開口。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦図面の浄書（
内容に変更なし） −第１図 第２ｂ図 第３図 ２２ 第４図 特許庁員官若杉和夫 殿 ■、事件の表示 特願昭５７−２２０３６０号 ２、発明の名称 急速流動化ベッド式反応方法及び反応炉３、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 ヨーク − シップレイ・インコーポレーテツド４代理
人 ２６９
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、下方領域と同筒形の内面を有する上方領域とを有し
、粒状の材料から成るベッドを収容するほぼ直立した流
動化ベッド式反応炉の前言ｒ′下方領域に反応させるべ
き物質を供給する工程と；前記下方領域にある複数個の
開口を介して、前記粒状の材料を循環方式で流動化する
のに十分な速度で第１の加圧空気の流れを前記反応炉に
供給することによシ、前記第１の加圧空気の流れに伴な
って前記粒状の材料の少なくとも一部を上方の前記上方
領域内へ連続的に搬送する工程と；前記円筒形の内面に
ある少なくとも１つの開口を介して第２の加圧を気の流
れを接線方向に前記反応炉の前記上方領域に供給する工
程と；前記上方領域において少なくとも約０６のスワー
ル数と、少なくとも約１８０００のレイノルズ数とを維
持して前記上方領域内に、反応炉の反応速度を高める乱
流気柱を提供し、前記反応炉の最大運転容量において前
記第２の加圧空気の流れの量が、前記反応炉に供給され
る加圧空気の総量の約５０％を超えるようにする工程と
：前記反応炉の前記上方領域から、前記乱流気柱に隣接
して配置される出口を介して前記粒状の材料の一部及び
反応ガスを除去し、前記粒状の材料の一部を前記反応ガ
スから分離し、分離された前記粒状の材料を前記反応炉
の前記下方領域に戻す工程とから成る急速流動化ぺ。 ド式反応方法。 ２、 前記粒状の材料の一部を前記反応ガスから分離す
る工程はサイクロン分離器によシ実施される特許請求の
範囲第１項に記載の急速流動化ベッド式反応方法。 ３、 前記サイクロン分離器と前記反応炉の前記下方領
域との間に作用連結されて、前記サイクロン分離器から
分離された粒状の材料を受取。 シ、前記粒状の材料をあふれ出させて反応炉の前記下方
領域に流入させる流動化ベッドトラ。 グを提供する工程をさらに含み、前記流動化ベッドトラ
ップは、前記反応炉と前記サイクロン分離器との間にガ
スが流入するのを防ぐ中実の仕切を含む特許請求の範囲
第２項に記載の急速流動化ぺ、ド式反応方法。 ４、下方領域と同筒形の内面を有する上方領域とを有し
、粒状の材料から成るベッドを収容するほぼ直立した流
動化ぺ、ド式反応炉の前記下方領域に反応させるべき物
質を供給する工程と；前記下方領域にある複数個の開口
を介して、前記粒状の材料を循環方式で流動化するのに
十分表速度で第１の加圧空気の流れを前記反応炉に供給
することによシ、前記第１の加圧空気の流れに伴なって
前記粒状の材料の少なくとも一部を上方の前記上方領域
内へ連続的に搬送する工程と；前記円筒形の内面にある
少なくとも１つの開口を介して第２の加圧空気の流れを
前記反応炉の前記上方領域に接線方向に供給する工程と
：前記上方領域において少なくとも約０．６のスワール
数と、少なくとも約１８０００のし前記反応炉の反応速
度を高める大きな乱流気柱を提供し、前記反応炉の最大
運転容量において前記第２の加圧空気の流れの量が前記
反応炉に供給される加圧空気の総量の約５０％を越える
ようにする工程と：反応炉の前記上方領域の少なくとも
上方部分を同心的に取囲み且つ下端において反応炉の前
記下方領域に作用連結される密閉された環状チェンバで
、前記円筒形の表面の上方部分に配置される環状の間隙
が前記環状チェンバ内へ延出しているようなものを提供
する工程と；反応炉の前記上方領域から乱流を形成しな
がら流れる粒状の材料の少なくとも一部を前記間Ｗを通
して遠心力によシ前記環状チェンバ内に流入させること
によシ、前記上方領域内にある反応ガスから前記粒状の
材料の一部を分離する工程と：分離された前記粒状の材
料を重力の作用によシ前記環状チェンバの前記下端を介
して反応炉の前記下方領域内に戻す工程とからなる急速
流動化ベッド式反応方法。 ５、流動化ベッドから熱を取去るために、反応炉の前記
下方領域内に浸漬される熱交換表面を提供する工程をさ
らに含む特許請求の範囲第４項に記載の急速流動化ぺ、
ド式反応方法。 ６、反応ガスから分離された粒状の材料の少なくとも一
部を、反応炉の前記下方領域に隣接して配置され、泡形
成方式で流動化され且つ熱除去用の浸漬熱交換表面をそ
の中に有する第２の流動化ぺ、ドに導く工程と、粒状の
材料の一部を前記第２の流動化ぺ、ドからあふれ出させ
て、反応炉の前記下方領域内に流入させる工程とをさら
に含む特許請求の範囲第４項に記載の急速流動化ベッド
式反応方法。 ７、 前記第２の流動化ベッドから取去られた熱をデイ
ラ又は処理用熱供給源に供給する工程を含む特許請求の
範囲第６項に記載の急速流動化ぺ、ド式反応方法。 ８、前記反応炉に供給される加圧空気の総量は、燃焼に
必要とされる化学量論上の量を上回る特許請求の範囲第
４項に記載の急速流動化ぺ、ド式反応方法。 ９、 前記反応炉内において固体燃料又は液体燃料をガ
ス化する工程を含み、前記反応炉に供給される加圧空気
の総量は、燃焼に必要とされる化学量論上の量よシ少な
い特許請求の範囲第４項に記載の急速流動化ベッド式反
応方法。 １０、最大運転容量において、前記反応炉に供給される
加圧空気の約８０％を越える量が前記第２の加圧空気の
流れによシ供給され、前記第２の加圧空気の流れはほぼ
周囲温度に維持される特許請求の範囲第４項に記載の急
速流動化ぺ、ド式反応方法。 １１、前記反応炉のほぼ最少運転容量において、前記反
応炉に供給される加圧空気の少なくとも約３０％が前記
第２の加圧空気の流れによシ供給され、前記第２の加圧
空気の流れは約１５０℃を越える温度に維持される特許
請求の範囲第４項に記載の急速流動化ぺ、ド式反応方法
。 １２、前記第２の加圧空気の流れは、はぼ周囲温度に維
持される特許請求の範囲第４項に記載の急速流動化ベッ
ド式反応方法。 １３．前記反応炉の最小運転容量において、前記反応炉
に供給される加圧空気の約５０チを越える量が前記第２
の加圧空気の流れによシ供給される特許請求の範囲第１
２項に記載の急速流動化べ、ド式反応方法。 １４、前記第２の加圧空気の流れは、前記円筒形の内面
にある複数個の開口を介して接線方向に供給される特許
請求の範囲第４項に記載の急速流動化ぺ、ド式反応方法
。 １５、前記第２の加圧空気の流れは、前記円筒形の内面
に対向して形成される複数対の開口を介して前記反応炉
に接線方向に供給される特許請求の範囲第１４項に記載
の急速流動化ぺ、ド式反応方法。 １６、前記第２の加圧空気の流れは、前記円筒形の内面
に対向して形成される複数対の開口を介して前記反応炉
に接線方向に供給され、前記開口の少なくとも１つは前
記環状の間隙の上方に位置する赫許請求の範囲第４項に
記載の急速１７、前記対向する複数対の開口は前記反応
炉の前記上方領域全体にわたって縦に離間して形成され
る特許請求の範囲第１５項又は第１６項に記載の急速流
動化ぺ、ド式反応方法。 １８、燃焼は前記反応炉内において約５００℃から約１
０００℃の範囲内の温度で行なわれる特許請求の範囲第
４項に記載の急速流動化ベッド式反応方法。 １９、第１の加圧空気の流れによシ流動化される粒状の
材料から成るベッドを含む直立した急速流動化ぺ、ド式
反応方法において、前記粒状の材料の少なくとも一部を
前記第１の加圧空気の流れに伴なって搬送することによ
シ、前記粒状の材料の一部を反応炉の円筒形の上方領域
内まで上昇させることと：反応炉の前記上方領域内に第
２の加圧空気の流れを接線方向に導入することによシ前
記反応炉の前記上方領域内に、スワール数が少なくとも
約０．６であシ且つレイノルズ数が少なくとも約１８０
００である乱流気柱を発生させて、上昇された前記粒状
の材料の一部を乱流を形成するように流し、反応炉の最
大運転容量において、前記第２の加、圧空気の流れの量
が反応炉に供給される加圧空気の総量の約５０チを越え
るようにすることと；前記粒状の材料の上昇された部分
を前記上方領域から、前記乱流気柱の下方の位置で前記
粒状の材料から成るベッドに戻すことから成る急速流動
化ぺ、ド式反応方法・ ２０、 （ａ）下方領域と円筒形の内面を有する上方領
域とを有し、粒状の材料から成るぺ、ドを収容する＃魯
ホ直立した流動化ベッド式反応チェンバと、（ｂ）前記
反応チェンバの前記下方領域に反応させるべき物質を供
給する手段と；（Ｃ）前記下方領域にある複数個の開口
を介して、前記粒状の材料を循環方式で流動化するのに
十分な速度で第１の加圧空気の流れを前記反応チェンノ
々に供給することによシ、前記第１の加圧空気の流れに
伴なって粒状の材料の少なくとも一部が上方の前記上方
領域内へ連続的に搬送されるようにする手段と；（ｄ）
前記円筒形の内面に形成される少なくとも１つの開口を
介して菖２の加圧空気の流れを接線方向に前記反応チェ
ンバの前記上方領域に供給する手段であって、前記第２
の加圧空気の流れは、前記上方領域内において少なくと
も約０．６のスワール数と、少なくとも約１８０００の
レイノルズ数とを提供して、前記上方領域内に、前記反
応チェンバの反応速度を高める乱流のサイクロンを発生
させるように供給され、反応炉の最大運転容量において
、前記第２の加圧空気の流れの量は、前記反応チェンバ
に供給される加圧空気の総量の約５０チを越えるよう表
ものと；（ｅ）前記反応チェンノ櫂から、前記乱流気柱
の上方境界に隣接して配置される流出口を介して排出さ
れる粒状の材料と反応ガスとを分離し、分離された粒状
の材料を前記反応チェンバの前記下方領域に戻す手段と
を具備する急速流動化ぺ、ド式反応炉。 ２１、 前記粒状の材料と反応ガスとを分離する手段
は、前記流出口と、前記反応チェンノ々の前記下方領域
内に配置される流入口との間に作用連結されるサイクロ
ン分離器にょ多構成され、粒状の材料と反応ガスとは前
記流出口を介して前記サイクロン分離器に入ル、分離さ
れた粒状材料は前記流入口を介して前記下方領域に戻る
特許請求の範囲第２０項に記載の急速流動化ベッド式反
応炉。 ２２、前記サイクロン分離器と前記流入口との間に作用
連結されて、前記サイクロン分離器から分離された粒状
の材料を受取シ、粒状の材料をあふれ出させて前記流入
口に流入させる流動化ベッドトラ、プをさらに具備し、
前記流動化べ、ドトラ、グは、前記反応チェンバと前記
サイクロン分離器との間のガスの流れを阻止する中実の
仕切を含む特許請求の範囲第２１項に記載の急速流動化
ぺ、ド式反応炉。 ２３、 （ａ）下方領域と円筒形の内面を有する上方領
域とを有し、粒状の材料から成るべ、ドを収容するほぼ
直立した流動化べ、ド式反応チェンバと：（ｂ）前記反
応チェンバの前記下方領域に反方領域にある複数個の開
口を介して、前記粒状の材料を循環方式で流動化するの
に十分な速度で第１の加圧空気の流れを前記反応チェン
バに供給することによシ、前記第１の加圧空気の流れに
伴なって粒状の材料の少なくとも一部を上方の前記上方
領域内へ連続的に搬送する手段と；（ｄ）前記円筒形の
内面にある少なくとも１つの開口を介して、第２の加圧
空気の流れを前記反応チェンバの前記上方領域に接線方
向に供給する手段で、前記第２の加圧空気の流れは、前
記上方領域内において少なくとも約０．６のスワール数
と、少なくとも約１８０００のレイノルズ数とを提供し
て、前記上方領域内に、前記反応チェンバの反応速度を
高める乱流気柱を発生させるように供給され、反応炉の
最大運転容量において、前記第２の加圧空気の流れの量
は、前記反応チェンバに供給される加圧空気の総量の約
５（ｌを越えるようなものと；前記反応チェンバ
の前記上方領域の少なくとも上方部分を同心的に取囲み
且つ下端において反応チェンバの前記下方領域に作用連
結され、前記上方領域の前記円筒形の内面の上方部分に
設けられる環状の間隙が内部に延出している密閉された
環状チェンバで、前記乱流を形成しつつ流れる粒状の材
料の少なくとも一部は前記間隙を介して反応チェンバの
前記上方領域から排出されて前記環状チェンバに入シ、
それによって、粒状の材料は前記上方領域内にある反応
ガスから分離され、分離された粒状の材料は遠心力にょ
シ前記上方領域から取出されて、重力の作用にょシ前記
環状チェンバの前記下端を介して反応チェンバの前記下
方領域内に戻されるものとを具備する急速流動化ベッド
式反応炉。 冴０反反応チェンバ前記下方領域内に配置されて流動化
ベッドから熱を除去する熱交換表面手段をさらに具備す
る特許請求の範囲第２０項又は第２３項に記載の急速流
動化べ、ド式反応炉・ ２５、粒状の材料の一部をあふれ出させて前記下方領域
内に流入させる開口を有し、泡形成方式で流動化され且
つ前記反応チェンバの前記下方領域に隣接して配置され
て、反応ガスから分離される粒状の材料の少なくとも一
部を受取シ且つ流動化する第２の流動化ベッドと；前記
第２の流動化ぺ、ド内に浸漬されて第２の流動化ぺ、ド
から熱を除去する熱交換表面手段とをさらに具備する特
許請求の範囲第２０項、第２２項又は第２３項に記載の
急速流動化ぺ、ド式反応炉。 ２６、前記反応チェンバの前記上方領域の水平方向の横
断面面積は前記反応チェンバの前記下方領域の水平方向
の横断面面積よシ広い特許請求の範囲第２０項もしくは
第２３項に記載の急速流動化ベッド式反応炉。 ２７、前記反応チェンバの前記下方領域は円錐形に形成
されている特許請求の範囲第２６項に記載の急速流動化
ベッド式反応炉。 ２８、前記第２の加圧空気の流れを前記反応チェノ／？
に接線方向に供給する手段は、前記円筒形の内面の複数
個の開口を含む特許請求の範囲第２０項又は第２３項に
記載の急速流動化ぺ。 ド式反応炉。 ２９ 前記第２の加圧空気の流れを前記反応チェンバ
に接線方向に供給する手段は、前記円筒形の内面に対向
する複数対の開口を含む特許請求の範囲第２８項に記載
の急速流動化ベッド式３０、前記第２の加圧空気の流れ
を前記反応チェンバに接線方向に供給する手段は、前記
円筒形の内面に対向する複数対の開口を含み、前記開口
の少なくともｉつは前記環状の間隙の上方に形成される
特許請求の範囲第２３項に記載の急速流動化ぺ、ド式反
応炉。 ３１、 前記対向する複数対の開口は、反応チェンバ
の前記上方領域全体に縦に離間して形成される特許請求
の範囲第２９項又は第３０項に記載の急速流動化ベッド
式反応炉。 ３２、前記熱交換表面手段に作用連結されるメイラ手段
をさらに具備する特許請求の範囲第３３、前記熱交換表
面手段に作用連結されるメイラ手段をさらに具備する特
許請求の範囲第２５項に記載の急速流動化ベッド式反応
炉。 あ、前記反応チェンバの前記下方領域の少なくとも一部
の横断面は、上から見たとき四角形である特許請求の範
囲第２５項に記載の急速流動化Ｒ，ド式反応炉。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6/331/767 | 1981-12-17 | ||
| US06/331,767 US4469050A (en) | 1981-12-17 | 1981-12-17 | Fast fluidized bed reactor and method of operating the reactor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58156341A true JPS58156341A (ja) | 1983-09-17 |
Family
ID=23295287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57220360A Pending JPS58156341A (ja) | 1981-12-17 | 1982-12-17 | 急速流動化ベツド式反応方法及び反応炉 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4469050A (ja) |
| EP (1) | EP0082673B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58156341A (ja) |
| AU (1) | AU565591B2 (ja) |
| CA (1) | CA1190384A (ja) |
| DE (1) | DE3267944D1 (ja) |
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