JPS59132935A - 粉状供給固体を流動床炉に注入する方法および装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動床燃焼炉の床に固体を供給するための方法
と装置とに係るものであシ、特に流動床・における細か
い供給固体の滞留時間を延長するように紙力・因供給固
体を給送する方法と装置とに係るものである。

現在の流動床燃焼システムにおいては流動床内又は流動
床より上に配置したノズル又は開口を通して供給固体を
放出するのが典型的である。燃焼空気は流動化空気とし
て働き、そして流動床の下の空気プレナムへ供給される
！流動化空気は空気プレナムから床支持多孔板を通って
流動床に、その流動床内の供給固体を流動化する流速で
入っていく。供給固体は硫黄酸化物吸着剤と硫黄含有炭
素燃料とから成る。燃焼は流動床とその上のフリーボー
ド領域内で生じる。燃焼煙道ガスは流動床炉の頂部を通
って７）ノーボード領域を出る。

典型的な流動床の空気式搬送供給システムにおいては多
孔の床支持板よｐ上で流動床の底近くに放出ノズルを配
置している。供給固体搬送空気とは放出ノズルによシ流
動床内へ放出される。搬送空気は放出ノズルから流動床
を通って上昇し、その結果局所的に増大した空気速度を
つくシ、そして細かい供給固体を伴出する。細かい供給
固体は流動床を通って上方へ運ばれ、そして細かい供給
固体は流動床内で流動している供給固体と完全に混合す
ることなく流動床より上のフリーボード領域に流出して
し捷う。細かい供給固体の急速なこの流出は流動床内の
細かい供給固体の滞留時間を減少する。不十分な混合と
微油時間の減少のため細かい供給固体は流動床内で完全
に反応させられない。

細かい供給固体を流動床空気と、そして流動床内の粗め
供給固体と完全に混合することが、とシも直さず流動床
内での細かい供給固体の滞留時間を延長するとと＼なり
、そして完全な反応を容易にすることになる。

発明の要約 本発明による流動床炉の供給固体は細かい微粒子部分と
粗い粗粒子部分とに分けられる。粗粒子部分は床内の空
気式燃料搬送システムで又は法外の給送システムで流動
床へ供給される。微粒子部分と流動化空気とは微粒子取
入領域へ供給され、この領域で微粒子部分と流動化空気
とは完全に混合される。この供給固体の微粒子部分と流
動化空気との完全混合物は床支持板を通って上昇して流
動床に入る。

流動床へ流動化空気を供給する前に流動化空気と細か力
供給固体とを混合することは完全且つ均一な混合を保証
する。更に、流動床より上のフリーボード領域へ流動床
を通して搬送空気を流すことによる細かい供給固体の急
速な流動床外への流出は激減する。

本発明による流動床システムｉｏは詔１図に最もよく示
されている。流動床炉１８において流動床室１６はフリ
ーボード領域４０の下にある。炉１８の室は床支持板３
８より上の燃焼域と床支持板３８より下の流動空気入口
領域とに分けられる。

この流動空気入口領域は多孔板格子板３４の土の粒子取
入領域２４と多孔格子板３４の下の空気取入領域２８と
に分けられる。粉砕した硫黄含有炭素燃料を５０メソン
スクリーンのような分離手段により粗粒子部分と微粒子
部分とに分ける。好ましい実施例における燃料は石炭で
ある。硫黄含有炭素燃料は石炭、石油コークスそして無
道粉炭て・ある。石炭の粗粒子部分は空気式搬送システ
ム１９によるか、又は第２図に示すように法外の燃料供
給装置の供給ノズル２０によって炉１８内の流動床１６
へ供給される寸では石炭の粗粒子部分は一時的に貯蔵所
１４内に貯蔵されている。

微粒子部分は別の貯蔵所２２に一時的に貯蔵され、そこ
からノズル２６を通して微粒子取入口に注入する。流動
化空気は入口３０を通して空気プレナム２８に入り、そ
して下方の多孔格子板３４の多数の空気口３２を通って
上昇して微粒子取入領域２４に入る。下方の多孔格子板
３４は、流動化空気が微粒子取入領域２４に入るとき流
動化空気を均一に分布するだけの圧力降下をつくる。注
入された微粒子と流動化空気とは微粒子取入領域２４内
で徹底的に混合される。

微粒子と流動化空気との混合物の上昇速度を微粒子の伴
出速度よシも大きくして流動化空気が微粒子を流動床へ
運ぶことを確実ならしめている。

各ノズルを微粒子取入領域２４の中心の仮想円の接線方
向に向けて配置したノズル２６を通して微粒子を粒子取
入領域２４に注入するのが好捷しい。

この微粒子の接線方向の注入は第５図に示されている。

微粒子と流動化空気との混合は上方多孔格子板３８の空
気孔３６を通って上昇して流動床１６に入る。上方多孔
格子板３８は水冷され、そして下方の多孔格子板３４よ
シも圧力降下が小さいように設計されているのが好捷し
い。上方多孔格子板３８は流動床１６を支持しておシい
そして微粒子取入領域２４と流動床１６との間の隔・壁
を構成している。空気口３６における流動化空気と微粒
子との混合物の上昇速度は床上の粒子の最終速度よシも
大きく流動床炉１８の作動中床上の粒子が微粒子取入領
域２４に重力落下しなめようにＬ７ている。

微粒子取入領域２４内での微粒子と流動化空気との徹底
的な混合は、微粒子が一様に分布して流動床１６に入る
ことを保証している。これは、床内の空気式供給システ
ムの搬送空気にのせられて微粒子が分離させられる事態
をなくす。

流動床１６内で粉炭が消耗させら・れると、粉炭の粒度
は小さくなシ、そして軽くなって流動床１６からフリー
ボード領域４０へ運ばれていけるようになる。のせて運
ばれている粉炭のあるものは流動床１６に戻り、その他
のものはフリーボード領域４０内で完全に消耗させられ
ろ。残）の僅かな部分は灰のような他の粒状物と一緒に
、燃焼煙道ガスにのせられ、そしてガヌ出口４２を通っ
てル動床炉１８から運び出される。

ガヌ出口４２を通る煙道カスは粒子フィルターを通る。

このフィルタは煙道ガスからそれにのっている粒状物を
分離して、その粒状物を流動床炉へ戻す。通常はサイク
ロンセパレータである粒子フィルター４４は典型的には
流動床炉１８を出る煙道ガス流内に配置されて煙道ガス
にのせられている粒状物を取除く。再循環物質として知
られているこの粒状物質は、灰と流動床１６から分離さ
せられた未燃焼炭素粒子である。この分離粒子は直接又
は間接に再循環ライン４６を通して流動床１６へ再循環
される。粒子フィルタ４４の下流の集塵装置の部分は図
には示していない。

ペッドドレン装置を設けて流動床の高さを所定レベルに
維持し、そして石炭の灰粒子や消費した硫黄酸化物の吸
着剤のような不必要な物質を連続的に又は定期的に流動
床から放逐する。複数のベッドドレンパイプ４８が微粒
子取入れ領域２４と空気プレナム２８とを通して又はそ
れかの周シに配置されている。ベッドドレンパイプ４８
は上方にのびて流動床１６に入シ、それにより流動床１
８の外側との間の流通路をつくシ、それを通してベッド
ドレン物質な取除くことができる。ベッドドレンパイプ
４８を通して取除かれるベッドドレン物質は石炭灰、消
費した硫黄酸化物の吸着剤、未反応の硫黄酸化物の吸着
剤、そして未燃焼の炭素粒子である。ベッドドレン物質
は廃棄物として処理されるか又は米国特許第４　、３２
９　、３２４号に開示された粉砕装置５０にて粉砕され
、そして微粒子取入領域２４へ再注入される。粉砕され
たペッドトレン物質は第１図において、微粒子取入れ領
域２４への再注入前に貯蔵部２２内の燃料の微粒子部分
と混合されるものとして示されて論る。

硫黄酸化物の吸着剤をノズル５４を通して貯蔵部５２か
ら流動床１６へ注入する。第２図に示す別の実施例では
、粉砕した硫黄酸化物の吸着剤を分離装置５６によシ粗
粒子部分と微粒子部分とに分ける。粒い石灰石の吸着剤
部分は、ノズル５４を通して流動法王６へ注入するまで
貯蔵部５２内に一時的に収容される。細かい石灰石吸着
剤部分は貯蔵部５８に一時的に貯えておいて、そこから
ノズル２６を通して微粒子取入れ領域２４に注入しても
よい。

第３図の別の実施例においては硫黄酸化物の吸着剤を粉
砕装置６０内で粉砕し、それから貯蔵部５８に一時的に
貯え、そこからノズル２６を通して微粒子取入れ領域２
４に注入する。

燃焼を生じ乙に必要とされる最ｚＪｚレベル以下に浮遊
微粉炭の濃度を維持することにより微粒子取入れ領域２
４内での燃焼を防止している。石炭の微粒子部分は典型
的に全石炭供給量の２０係以下であり、そして粒子が小
さいということで非常に反応し易い。微粒子取入れ領域
での石炭の濃度を００２５キログラム／立方メートル（
０，０２５オンス／立方フイート）以下に維持すること
により、例えガス温度が２３２°Ｃから２８８°Ｃ（４
５０″Ｆから５５０″Ｆ′）の範囲にあっても（この温
度範囲は典型的な範囲である）、微粒子取入れ領域では
燃焼は発生しないことが保証される。石炭濃度は燃焼を
維持するに必要とされる約０．０６キログラム／立方メ
ートル（０，０６オンス／立方フイート）の下方点火１
ノミツト以下となっているからである。− 別の仕方として、不活性固体を微粉炭と流動化空気とに
混合することによシ微粒子取入れ領域２４内での燃焼を
抑止することができる。これは、再循環物質のような不
活性物質、粉砕したドレン固体又は粉砕した硫黄酸化物
の沈着剤を微粒子部分とあらかしめ混合し、その混合物
を微粒子取入れ領域２４へ注入することによシ達成され
る。

本発明の一応用例は、ノズル２６を通して微粒子取入れ
領域２４へ注入する前に粉砕装置６２内で石炭を粉砕す
る第４図に示すような微粒子物質として粉炭だけを燃焼
することである。粉炭を燃焼するとき、粗粒子部分は主
として硫黄酸化物の吸着剤から成っている。微粒子取入
れ領域２４内の燃焼抑制は、不活性固体を粉炭と混合す
ることによシ達成される連続作動において、約０．４０
キログラム／立方メートル（０，４０オンズ／立方フイ
ート）の不活性物質の濃度が流動床炉内の典型的ペッド
ドレンと再循環流量とに基づいて得られる。この不活性
物質の濃度は、粉炭と空気との空気との典型的な化学量
論的混合物の燃焼の抑制に必要とされる実験的なそして
実際のデータによる最小不活性物質濃度０．２０キログ
ラム／立方メートル（２０オンズ／立方フイート）を越
えている。

流動床１６の底を横切って一様に注入するとき粉炭は、
床内空気式搬送システムにおける粉炭又は法外給炭シス
テムにおける粉炭よシも更に均一にそして更に完全に燃
焼し、それにより燃焼効率を増大する。微粒子取入れ領
域２４に粉炭を注入ずろことは流動床１６を貫通する空
気式搬送ラインを不要とし、それによシガスのバイパス
を排除ずろ。ガスのバイパスが生じるのは、多孔格子板
３８を上昇通過する流動化空気が石炭供給ノズルで放出
された搬送空気と一緒になって、その混合物が流動床１
６を急速に上昇通過するときである。

流動床炉の制御された停止中微粒子注入を終らせ、それ
から流動化空気流を停止して流動床を冷ます。流動化空
気流の停止時に流動床の固体は上方の多孔格子板３８に
落ち、流動床の固体の一部分は空気口３６を通って下方
の多孔格子板３４の上に重力で落下する。微粒子取入れ
領域２４は始動時に流動床固体の大部分を追放する。こ
れは、落込んだ流動床を再流動化し、そして微粒子取入
れ領域２４に重力落下した落込んだ流動床の部分を運ぶ
に十分なだけ流動化空気を増大して空気口３６を通して
流動床１６に入れそれから微粒固体を微粒子取入れ領域
２４へ注入することにより達成されろ。

燃料を粗い部分および又は細かい部分に分けること、又
は硫黄酸化物の吸着剤を粗い部分又は細かい部分に分け
ること又はそれらの組合せは本発明において予想されて
いることである。又、燃料の微粒子部分又は硫黄酸化物
の吸着剤の微粒部分を粉砕することも本発明で予想して
いることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って流動床へ供給する前に細かい
供給固体と流動化空気とを混合する流動床システムを表
わす略図である。 第２図は第１図の流動床システムの一部分を表わす略図
で、−別の実施例を示している。 第３図は第１図の流動床システムの一部分を表わす略図
で、別の実施例を示している。 第４図は第１図の流動床シヌテムの一部分を表わず略図
で、別の実施例を示している。 第５図は第１図において線５−５に沿う細かい粒子の取
入れ領域の横断面図であって、細かい供給固体の接線方
向の注入を示している。 １４・・貯蔵所、１６・・流動床呈、１８・・流動床炉
、２０・・供給ノズル、２４・・粒子取入領域、２６・
・ノズル、２８・・空気取入領域、３４・・多孔格子板
、３６・・空気孔、３８・・床支持板、４０・・スリー
ボード領域、４２・・ガス出口、４４・・粒子フィルタ
、４８１１・ベッドドレンパイプ、５０．６２・・粉砕
装置、５４・・ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　（ａＪ　　流動床へ直接に粉状供給固体の粗い
   部分を通し、： （ｂｌ　　流動化空気を流動床を通して上昇させ：そし
   て （Ｃ１流動化空気を流動床を通して上昇させる前に流動
   化空気と粉状供給固体の細かい部分とを混合する 諸段階を備えろことを特徴とする粗す部分と細かｂ部分
   との両方を含む粉状供給固体を流動床炉に注入する方法
   。 （２）流動化空気と粉状供給固体の細かめ部分とを混合
   する前記の段階が、それぞれ仮想円に対し接線方向に向
   けられている複数の流れとなってｂる流動化空気に細か
   い粒状の供給固体を注入することを含む特許請求の範囲
   第１項に記載の粉状供給固体を流動床炉に注入する方法
   。 （３）供給固体が粉炭である特許請求の範囲第１項に記
   載の粉状供給固体を流動床炉に注入する方法。 （４）供給固体が粉炭と石灰石である特許請求の範囲第
   １項に記載の粉状供給固体を流動床炉に注入する方法。 （５）細かｒ部分が粉炭であり、そして粗い部分が石灰
   石である特許請求の範囲第１項に記載の粉状供給固体を
   流動床炉に注入する方法。 （６）細かい部分が、粉炭、粉状石灰石、再循環物質、
   粉状のベッドドレン物質そしてそれの混合物から本質的
   に成る群から選択された特定の物質である特許請求の範
   囲第１項に記載の粉状供給固体を流動床に注入する方法
   。 （７１（ａｌ　　粉状供給固体を細かい部分と粗い部分
   とに分離し： （ｂｌ　　粗い部分を直接流動床へ通し：（Ｃ）流動化
   空気を流動床を通して上昇させ；そして （ｄ）　　流動化空気を流動床を通して上昇させる前に
   流動化空気と細かい部分とを混合する諸段階を備えた粉
   状供給固体を流動床に注入する方法。 （８）流動化空気と細かい部分とを混合する前記の段階
   が、それぞれ仮想円に対する接線方向に向けられている
   複数の流れとなっている流動化空気の中へ紙力・い供給
   固体を注入することを含む特許請求の範囲第７項に記載
   の粉状供給固体を流動床に注入する方法。 （９）供給固体が粉炭である特許請求の範囲第７項に記
   載の粉状供給固体を流動床に注入する方法。 ００）供給固体が粉炭と石灰石である特許請求の範囲第
   ７項に記載の粉状供給固体を流動床に注入する方法。 αυ　細かい部分が粉炭であり、そして粗い部分が石灰
   石である特許請求の範囲第７項に記載の粉状供給固体を
   流動床に注入する方法。 ０２）細かい部分が、粉炭、粉状の石灰石、再循環物質
   、粉砕したベットドレン物質そしてそれの混合物から本
   質的に成る群から選択された特定の物質である特許請求
   の範囲第７項に記載の粉状供給固体を流動床に注入する
   方法。 ０３）室を含むハウジングと、第１の空気ディストリビ
   ュータと、粗い供給固体の供給手段と、第２の空気ディ
   ストリビュータと、細かい供給固体の供給手段と、流動
   化空気注入手段とを備え、前記の第１の空気ディストリ
   ビュータは前記の室を水平方向にのびて前記の室を第１
   の空気ディス）　ＩＪピユータより上の燃焼区域と第１
   の多孔格子板よシ下の入口区域とに分け、前記の粗い供
   給固体の供給手段は粗い供給固体を燃焼区域へ供給（−
   １前記の第２の空気ディストリビュータは水平方向に空
   気入口区域を横切ってのびて一様な空気分布を確立し、
   第１の空気プレナムは前記の第２空気デイストリビユー
   タの下に、そして第２の空気プレナムは前記の第２空気
   デイストリビユータの上につくられ、前記の細かい供給
   固体の供給手段は細かい供給固体を第２の空気プレナム
   に注入し、そして流動化空気注入手段は流動化空気を第
   １の空気プレナムへ注入し、それによシ流動化空気は第
   １の空気プレナムから上昇して第２空気デイストリビユ
   ータを通って第２空気プレナムに入シ、そこで流動化空
   気は細かい供給固体と流動化空気との混合物が第１の空
   気ディストリビュータを通って上昇して燃焼区域に入る
   ようにしたことを特徴とする粉状供給固体を流動床炉に
   注入する装置。 ０４）細かい供給固体を第２の空気プレナムへ注入する
   前記の細かい供給固体の供給手段が、第２空気プレナム
   の中心の仮想円に対し接線方向にそれぞれが向いている
   複数のノズルである特許請求の範囲第１３項に記載の粉
   状供給固体を流動床に注入する装置。 α５）粗い供給固体を流動床へ供給する前記の粗い供給
   固体の供給手段が供給固体を細かい部分と粗い部分とに
   分離する手段を備えている特許請求の範囲第１３項に記
   載の粉状供給固体を流動床炉に注入する装置。 （１６）粗い供給固体を流動床へ供給する前記の粗い供
   給固体の供給手段が硫黄酸化物吸着剤を流動床へ供給す
   る手段を更に備えている特許請求の範囲第１３項に記載
   の粉状供給固体を流動床炉に注入する装置。