JPS5913644B2 - 発熱工程の実施方法 - Google Patents

発熱工程の実施方法

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JPS5913644B2
JPS5913644B2 JP52057538A JP5753877A JPS5913644B2 JP S5913644 B2 JPS5913644 B2 JP S5913644B2 JP 52057538 A JP52057538 A JP 52057538A JP 5753877 A JP5753877 A JP 5753877A JP S5913644 B2 JPS5913644 B2 JP S5913644B2
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    • C22B1/02—Roasting processes
    • C22B1/10—Roasting processes in fluidised form
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排出された固形物質を還流させるようにした
流動床反応装置にて、供給材料の可燃成分をほぼ化学量
論的に燃焼させ、この燃焼熱を取出すようにした発熱工
程の実施方法に関するものである。
炭素含有物質の燃焼又は硫化鉱の焙焼といった発熱工程
においては、多数の他の装置と共に、流動床反応炉も使
用されており、それらの発熱工程は上述の方法に従って
実施されている〔英国特許第７８４５９５号明細書；ジ
エー、アール、ブレース著「フルイダイゼイション ア
ンド イツツアプリケイション ツウ コウル トリー
トメント アンド アライド プロセシーズ」（Ｆｌｕ
ｉｄｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎｔｏ Ｃｏａｌ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ａ１１
ｉｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）ＡＩＣｈＥシンポジウム
シリーズ１４１．７０巻（１９７４年）２１〜２６頁；
デー、エル、ケアイルンズ等著「デザイン オブ ア
フルイダイズ゛ド ベッド コンｉくスチョン ボイラ
ー フォア インダストリアル スチーム ジエネレイ
ションＪ （Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ Ｆｌｕｉｄ
ｉｚｅｄ ＢｅｄＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｂｏｉｌｅｒ
ｆｏｒ ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＳｔｅａｍ Ｇｅｎｅ
ｒａｔｉｏｎ）ＡＩＣｈＥシンポジウムシリーズ１２６
．６８巻（１９７２年）、２５９〜２６６頁；オースト
ラリア国特許第１６４，４２９号明細書を参照〕。
これら公知の方法は、炭素含有物質の燃焼に関する限り
、次の諸欠点を有している。
即ち、圧力損失を然るべき限界以内に保持するためには
流動床の高さを比較的低くしなければならないこと、冷
却面が反応炉の下部領域に存在するために流動床におい
て固体物質の横方向での混合が妨げられて温度分布が不
均一になること（過熱、クラスト又は皮殻形成が起こる
こと）、反応炉を実際に要求されかつしばしば変更され
る出力に完全に適応させ得ないことである。
反応炉を適応させるには、実際には、温度低下（これは
燃焼条件や流動化条件の悪化と結びついている）又は個
々の反応炉ユニットの運転停止を余儀なくされる。
また、流動床における温度を上昇又は低下させるために
、第１の流動床から排出された固体材料を第２の流動床
にて加熱又は冷却した後に温度調節用の適当なロック室
及び浴出手段を通して第１の流動床に還流させる装置か
公知である（米国特許第３，９２１，５９０号明細書）
。
この装置によれば、例えば、第１の流動床では燃焼を行
ない、そこから流動化された固体材料を排出して第２の
流動床に供給し、ここで冷却した後に第１の流動床に還
流させる。
この公知の装置を使用した場合、燃焼が行なわれる第１
の流動床における圧力損失がその流動床自体の状態に起
因して非常に大きいことが矢へである。
このことから、流動化用ガスの圧力を十分に高くしなけ
ればならず、従ってそのガスの圧縮に大量のエネルギー
消費を伴なう。
その上、流動床から排出された固体材料の冷却に用いら
れる流動化用ガスは、単に燃焼工程で発生する廃ガス量
の増大をもたらすだけで工程の経費節減には寄与しない
。
オーストラリア国特許第１６４，４２９号明細書による
流動床における硫化鉱の焙焼方法では、特に、要求され
る総量の酸素の存在で硫黄が自然燃焼するために温度分
布が不可避的に不均一になってしまう。
この結果、冶金学的に好ましくない性質を有する焼鉱か
生じる。
本発明の目的は、公知の、特に上述の諸欠点を除去し、
要求される出力に適応可能でありかつ設備費及び運転経
費の増大を伴なわないで実施できる方法を提供すること
にある。
この目的は、次のようにして達成される。
即ち、冒頭に述べた方法において、 （ａ） 酸素含有ガスを２分流にして互いに異なる高
さ位置にて供給し、そのうちの少なくとも一分流を二次
ガスとして１つのレベルもしくは上工具なるレベルから
供給して燃焼を行ない、（ｂ） 流動化用ガスと前記
二次ガスとの容量比を１：２０〜２：１に調節し、 （ｃ） 流動化用ガスと前記二次ガスとの割合及びガ
ス速度を、二次ガス導入口より上方領域において、平均
懸濁密度が１０〜４０ｋｇ／ｒｎ”になるような条件の
流動床を形成するように調節し、（ｄ） 前記供給材
料の大部分を前記二次ガス導入口より下方であって、取
付物が殆んど存在しない領域に供給し、 （ｅ） 前記流動床反応装置と分離装置と還流手段と
を含む循環系から固形物質を取出し、 （ｆ） この取出された固形物質を流動床冷却装置に
おいて、直接又は間接の熱交換により冷却し、（ｇ）
この冷却された固形物質の少なくとも一部分を前記流
動床反応装置へ還流させてその装置内の温度を一定に調
節し、そして、 （ｈ） 前記流動床冷却装置から排出された高温廃ガ
スを前記二次ガスとして前記流動反応装置へ導入するこ
と、 をそれぞれ工程として具備させるこさによって達成され
る。
本発明において適用される流動床の原理は、従来の古典
的な流動床の原理とは相違する。
即ち、古典的な流動床の場合、下方の密度の大きい相と
上方のガス空間とがこれらの境界における急激な密度変
化によって明白に分離又は区別されるが、本発明の流動
床の場合、境界層が明確に認められない分布状態にある
。
換言すれば、本発明においては、反応装置の内部では、
固形物質の濃度が下方から上方へ絶えず低下しており、
密度の大きい相とこの上方の粉塵空間との間には急激な
密度変化は存在しない。
本発明による運転条件は、フルード及びアルキメデス数
（Ｋｅｎｎｚａｈｌｅ ｖｏｎ Ｆｒｏｕｄｅ ｕｎｄ
Ａｒｃｈｉｍｅｄｅｓ）に基いて次のように規定される
：及び この場合 ここで Ｕ：ガスの相対速度（ｍ／５ｅｃ） Ａｒ：アルキメデス数 ρｇ：ガスの密度（ｋｇ／ｍ’） ρに＝固形物質粒子の密度（ｋｇ／ｍ） ｄｋ：球形粒子の直径（ｍ） シ：動粘度（、、”／Ｓｅｃ） ｇ：重力定数（ｍ／Ｓｅタ ） 本発明による方法は、燃焼工程を極めて一定な温度にお
いて高い処理能力で実施できることによって特徴づけら
れる。
このことは、炭素含有材料の燃焼工程の場合にはＮＯｘ
生成及び灰分の性質について、また油頁岩（”（５１ｓ
ｃｈｉｅｆｅｒ）の場合には例えばその浸出性又は水力
学的性質について、更に焙焼工程の場合には生成物の冶
金学的性質について夫々非常に重要である。
この場合、冷却された固形物質の還流量を制御すること
によってのみ温度を一定に保持することができ、流動床
反応装置の運転条件の変更や懸濁密度等の変更は不必要
である。
燃焼率及び調節された燃焼温度に応じて、再循環量を増
大又は減少させる。
燃焼温度は、本発明による方法の場合、非常に低い温度
（即ち発火限界温度より高いがそれにごく近い温度）か
ら、非常に高い温度（即ち燃焼残渣の軟化によって、又
は不活性流動床材料を使用する場合にはこの材料によっ
て限界づけられる温度）まで任意に調節できる。
実際上、燃焼温度ははゾ４５０〜１，２００℃の温度範
囲にある。
本発明の特に利点は、種々の理由から有利である低い燃
焼温度の場合でさえ非常に安定な定温保持が可能である
とともに、通常は高い燃焼温度で行ない得るとされるは
ゾ化学量論的な燃焼も可能であることにある。
可燃成分の燃焼により発生する熱の取出しは、主として
固体物質の流出側に接続された流動床冷却装置で行なわ
れるので、流動床反応装置に備えられかつ十分に高い懸
濁密度を前提とする冷却レジスター（Ｋ’ｕ旧ｒｅｇｉ
ｓ ｔｅｒ 爲の伝熱は二次的な意義しか有しない。
従って、本発明による方法の別の利点は、流動床反応装
置の二次ガス導入口付近より上方領域における懸濁密度
を低く保持することが可能であり、この結果流動床反応
装置全体における圧力損失が比較的少なくなることにあ
る。
流動床冷却装置における熱の回収は、約４００〜５００
ワツト／ｍの範囲における極めて高い伝熱が得られる条
件下で行なえるが、これは、流動床冷却装置が固形物質
の冷却に最適な条件下、特に高い密度（懸濁密度）の下
に運転可能であるためである。
後燃焼、過熱、腐蝕等による悪影響は、燃焼反応炉中に
通常の冷却手段を備える場合に考慮しなければならない
のに対して、本発明による方法の場合は不必要である。
高い懸濁密度（従って大きい圧力損失）を有する流動床
冷却装置の運転には、もちろん高圧の流動化用ガスを必
要とする。
流動床反応装置及び流動床冷却装置に夫々流動化用ガス
として供給すべきガスの量的な割合を約４＝１〜１：１
、好ましくは２．５〜１に調節できることからして、高
圧ガスの需要量は平均約３０％又はそれ以下という比較
的価かな割合でしかない。
流動床反応装置に流動床冷却装置からのものではない二
次ガスを供給する場合は３０係以下である。
燃焼に必要な酸素含有ガスの約７０係又はそれより適当
に多い量を、圧力損失の低い流動床反応装置に通常より
はずっと低い圧力で導入することができる。
流動床冷却装置から排出された高温廃ガスを二次ガスと
して流動床反応装置へ導入することにより、熱利用効率
を高めることができ、従って運転経費を著しく低下させ
ることができる。
流動床冷却装置に通す冷媒は任意に選択できるが、一般
に液体の伝熱媒体を用い得る。
特に蒸気発生の下に水によって冷却するのか望ましい。
。流動床反応装置の燃焼温度は、流動床冷却装置か
らの冷却された固形物質の少なくとも一部分を還流する
ことによって、例えばこの冷却された物質の必要な分流
を流動床反応装置に直接導入することによって調節でき
る。
流動床反応装置を出た廃ガスは廃熱ボイラーによりそれ
自体公知の方法で冷却するが、例えば空気輸送路（ｐｎ
ｅｕｍａｔｉｓｃｈｅ ）７許ｄｅｒｓｔｒｅｃｋｅ）
又は懸濁熱交換器段階に供給される冷却された固体物質
の導入によって冷却することが特に有利で・ある。
この固体物質は次いで再び廃ガスから分離された後、流
動床冷却装置に還流される。
これによって、廃ガスの保有熱も結局は流動床冷却装置
へ伝達される。
本発明による方法の特に好ましい構成においては、冷却
された固形物質を、一方では分流させて直接に、他方で
は廃ガスの冷却後に間接的に流動床反応装置に導入する
。
流動床反応装置からは、燃焼温度のまま固形物質を流動
床冷却装置に再び供給する。
供給材料の可燃成分の燃焼に必要な酸素含有ガス全体を
少なくとも２分流に分け、互いに異なる高さから導入す
ると、燃焼を少なくさも２段階で行なうことができる。
これにより“軟（ｗｅ １ｃｈ） ”燃焼、即ち局部的
な過熱現象が生じることなしに燃焼状態が保持される。
この結果、クラストの形成を無くすると共に酸化窒素の
生成も１００ｐＩ］ｍ以下に抑制できる。
反応装置の二次ガス導入口より下方領域の空間にはでき
るだけ取付物又は組込体が存在しないようにするのが望
ましいが、これは、導入された材料は瞬間的に良好に分
布されるからである。
このため、高熱の流動床材料との混合が迅速に行なわれ
、従って材料を良好に発火させることができる。
かくして、予め例えば、平均粒径が３０〜２５０μで大
きな表面積を有する微粒子として材料を供給すれば、反
応時間を短かくすることができる。
燃焼に用いる流動床反応装置は、断面が長方形、正方形
、円形のいずれでもよい。
またその下方領域は円錐形にしてもよいが、このように
すれば、特に反応装置の断面が大きい場合や不活性ガス
を流動化用ガスとして用いる場合に有利である。
流動床反応装置の二次ガス導入口より上方領域における
ガス速度は、常圧の場合、通常５ｍ／秒であるが、１５
ｍ／秒まで高めることができる。
流動床反応装置の直径対高さの比は、ガスの滞留時間が
０．５〜８．０秒、好ましくは１〜４秒に保たれるよう
に選ぶべきである。
流動化用ガスとしては、廃ガスの性質を害することのな
いガスであれば、殆んどすべてのガスを任意に用いるこ
とができるが、例えば、還流された煙道ガス（廃ガス）
、窒素や水蒸気のような不活性ガスが適する。
しかしながら、燃焼を強力に行なうためには、供給すべ
き酸素含有ガスを分流させて流動床反応装置に流動化用
ガスとして供給することが有利である。
本発明による方法は次のようにして実施することかでき
る： （１） 流動化用ガスとして不活性ガスを用いるため
には、酸素を含有した燃焼ガスを二次ガスとして少なく
とも２つの異なる高さ位置で導入すべきである。
（２） 流動化ガスとして酸素を含有するガスを用い
る場合、二次ガスは１つの高さ位置で導入すれば十分で
ある。
もちろん、この場合も、二次ガスを分流させて複数の高
さ位置において夫々導入することができる。
二次ガスに対する流動化ガスの容量比を約１：２０乃至
２：１の範囲になる値に調節するのがよい。
この比か小さいと、反応装置の下部空間において炭素含
有物質の均一な分散ができなくなる。
その結果、局部的な過熱が生ずる。
また、この比が大きいと、二段階燃焼が良好に行なえず
、ＮＯｘが多く生成するのを抑制することができなくな
る。
なお二次ガスを導入する夫々の高さ位置の面（即ち導入
面）内に複数の二次ガス導入口を設けることか有利であ
る。
本発明による好ましい構成においては、流動化用ガスが
流動床反応装置の全高さに対して３０％以下でかつ流動
化用ガスの導入口より少なくとも１ｍ上方の位置で二次
ガスを導入する。
このことは、二次ガスを複数の高さ位置で供給する場合
、最上方の二次ガス導入口に適用される。
このような二次ガス導入口の高さは、一方では第１の燃
焼段階において可燃成分と酸素含有ガス（これは流動化
用ガス又は二次ガスとして下方の平面において導入され
る）との反応がほぼ完全に行なわれるのに十分な広さの
空間を提供するとともに、他方では二次ガス導入口より
上方の空間において残りの燃焼が完全に進行するのに十
分に広い反応帯域を確保する可能性を与える。
一般に、流動床反応装置の壁部に冷却面を設けることが
有利である。
反応装置内の自由空間にも冷却面を設けることができる
か、これは二次的な意義しかなく、また場合によっては
、例えば燃料の発熱量か低い時は完全に省略される。
冷却面は、管と管との間隔が少なくとも１５０ｍ１Ｋ、
好ましくは２５０〜５００１１ｔ１１Ｌでありかつ内部
を流れる単流により冷却される管壁によって構成される
べきである。
この場合、腐蝕を最少にするために、各管の管軸をガス
−固形物質懸濁物の流動方向に平行に配置しなければな
らない。
流動床反応装置から排出される固形物質は、これが順次
質流する多数の冷却室を有する流動床冷却装置に導入し
、順次接続された冷却レジスターに浸し、冷媒と向流的
に導ひいて冷却することが特に有利である。
これにより、燃焼熱を比較的僅かな量の冷媒に与えてこ
の冷媒を過熱し、経済的に使用可能な水蒸気を発生させ
る。
炭素含有物質を燃焼させる場合、廃ガス中の硫黄含有量
を低くするため、微粒の脱硫剤（例えば石灰、ドロマイ
ト等）の存在で燃焼を進行させることが好ましい。
脱硫剤は、固体の炭素含有物質とはゾ同じ粒度を有して
いるべきであるが、これにより後者と一緒に簡単な方法
で供給される。
しかし、脱硫剤の供給は、廃ガスを還流される固形物質
により冷却する場合に限り、この固体物質と一緒に行な
うことができる。
本発明による方法で温度を一定にすることができるか、
これは、脱硫を行なう場合に、脱硫剤がその活性（従っ
て硫黄に対する吸着能）を保持するという点に関して積
極的な効果を示す。
この利点は、脱硫剤を非常に細かい粒状のもの（微粒状
）にすることで一層確実なものとし得る。
何故ならば、表面積に対する容積の比が、主として拡散
速度によって決まる硫黄の結合速度に対して特に有効と
なるからである。
本発明による構成においてはまた、空気の代りに酸素に
富む空気を使用することと、加圧下（好ましくはゲージ
圧２０気圧までの圧力下）に置くことの少なくとも一方
の条件で燃焼工程を実施するときには、反応装置が上述
の寸法であれば出力（工率）を上昇させることができる
。
流動床反応装置への材料供給に際しては、通常、１個ま
たは数個のランスを通して、例えば圧縮空気によって材
料を吹き込むのが最も好ましい。
供給用のランスを使用すると横方向での混合が良く行な
われるので、比較的少ない数のランスで十分であり、小
形の流動床冷却装置唯１つのランスでも十分である。
本発明による方法は、あらゆる種類の石炭、石炭の洗浄
廃物、レトルト残渣、油頁岩、燃料油などの炭素含有材
料、並びにこれらの混合物の燃焼に特に適している。
燃焼油を炭素含有材料として用いる場合には、例えば微
粒状の砂、石灰又はドロマイト或いは他の鉱物物質から
なる補助流動床が必要である。
本発明による方法はさらに、種々の硫化鉱や鉱石濃縮物
の焙焼に用いられる。
供給材料に燃焼残渣となる成分が含まれる限り流動床冷
却装置を貫流した後に固形物質の過剰量を流動床反応装
置−流動床冷却装置系から除去する。
次に本発明を実施例につき添付図面を参照して更に詳細
に説明する。
第１図において、１は流動床反応炉、２は同反応炉の廃
ガス排出側に接続された廃熱ボイラー、３は電気集塵装
置、４は酸素含有ガスの予熱器、５は４つの冷却室を有
する流動床冷却器を示す。
可燃成分を含む固形物質をランス６を通して圧縮ガス流
により流動床反応炉１に導入する。
この反応炉においては、その流動床の形成保持のために
、導管７を通して流動化用ガスを、他方導管８を通して
二次ガスを夫々吹込む。
かくして得られる流動状態下で、供給された材料の可燃
成分を２段階で十分に燃焼させる。
燃焼した固形物質の大部分をガスと共に流動床反応炉１
から排出してサイクロン分離器９に導ひき、ここでガス
から分離する。
廃ガスは、次いで廃熱ボイラー２に送り、ここで次の集
塵工程に好適な温度にまで冷却した後、電気集塵装置３
に導ひいて浄化する。
さらに廃ガスを酸素含有ガスの予熱器４を経て煙突（図
示せず）に送る。
予熱器４で予熱された酸素含有ガスのうち、一部分を二
次ガスとして導管８から、一部分を流動化用ガスとして
導管７から、更に一部分を反応炉１に供給される材料の
圧送ガスとして導管６から夫々流動床反応炉１に導入す
る。
サイクロン分離器９で分離された固形物質は流動床の保
持のために導管１０から流動床反応炉１へ還流させる。
同時に、流動床反応炉１から導管１１を経て固形物質を
取出して流動床冷却器５へ導入し、この冷却器内に順次
接続された４つの冷却室を順次貫流させる。
なお、これら各冷却室には冷却レジスター１２が浸され
ている。
固体物質が冷却器５を通過する際に、その顕熱のうち、
一部分は冷却レジスター１２に導入された給水の蒸気化
に使用され、また一部分は導管１３から供給される流動
化用ガスに与えられる。
発生した水蒸気は他の適当な目的に利用する。
流動床冷却器５からは冷却された固形物質を排出手段１
４によって取出すが、その一部分は導管１５を経て流動
床反応炉１に還流させる。
またその過剰分（これは是常運転における供給材料の不
燃残渣量に相当する）を導管１６から排出する。
流動床冷却器５の４つの冷却室から出る加熱されたガス
は同冷却器のフード下に集まる。
この加熱されたガスを予熱器４から送られてくるガス流
の一部分と合流させ、導管８を経て二次ガスとして流動
床反応炉１に導入する。
第１図の場合と同様、第２図においても、１は流動床反
応炉、３は電気集塵装置、５は４つの冷却室を備えた流
動床冷却器を夫々示す。
固形物質、流動化用ガス及び二次ガスの導管６゜７．８
による導入、燃焼、燃焼の終った固形物質の排出及び分
離は、第１図で示したものと同様である。
一方、導管１１によって流動床冷却器５に入った固形物
質は、やはり蒸気発生と二次ガスの加熱とに利用されて
冷却された後、排出手段１４を通って冷却器５を出る。
またその一部分は導管１６を経て系外に取出される。
残りの固形物質を前述の場合とは異なり２つに分流させ
、１分流は導管１５を経て流動床反応炉１に直接導入す
る。
また他の分流は、電気集塵装置３に通じる廃ガス導管１
８へ導管１７から流入せしめ、ここで懸濁物の形成下に
廃ガスの冷却に使用し、更に電気集塵装置３に導入して
ガスから分離する。
この分離された固形物質は、導管１９を通って導管２０
に入り、サイクロン分離器９から導管２０を経て流出し
てくる廃ガス流を予冷して自らは熱を吸収する。
固形物質は次いで別のサイクロン分離器２１に導入して
ここでガスから分離し、下降管２２を経て流動床反応炉
１に導入する。
第２図に示す運転態様では、流動床反応炉１に導入する
流動化用ガスの予熱は行なわない。
また、流動床冷却器５からの二次ガスは、導管２３から
の加熱されていない酸素含有ガスと合流させて酸素濃度
を増してから、導管８を通って流動床反応炉１に導入す
る。
第３図では、第２図と比較して、電気集塵装置３の後に
酸素含有ガスの予熱器４を接続した点のみ異なり、更に
予熱器４で加熱された酸素含有ガスの一部分を流動床冷
却器５からの二次ガスに合流させている。
次に上述の実施例の具体例を述べる。
具体例 １ （第１図参照） 底面積がＩ Ｘ １ ｍ、高さが１２ｍであり、かつ冷
却面を具備しない流動床反応炉を用い、炭質頁岩を空気
で燃焼させた。
そして発熱量Ｈｕ＝７６０Ｋｃａｌ／７に９（３，２Ｍ
Ｊ／ ｋｙ ）、平均粒径０．２ｍｍの炭質頁岩を７
ｔ ／ ｈの割合で、２５０℃、７０ＯＮｍ７ｈの空気
流により導管６から流動床反応炉１に圧送した。
流動化用ガスとして、２５０℃の空気を１４，００ Ｏ
Ｎｍンｈの流量で導管７から流動床反応炉１に導入した
。
また、二次ガスとして、２６８℃に加熱した空気を４．
２０ＯＮｍンｈの流量で導管８を経て流動床反応炉１に
導入した。
流動床反応炉１内における平均懸濁密度は、二次ガス導
入口８より下方では２００ ｋｇ／ ｍ’であり、それ
より上方では１５ｋｇ／ｍ″であった。
流動床反応炉１、サイクロン分離器９及び導管１０から
なる循環系全体としての温度は８００℃であった。
流動床反応炉１からは高熱の不燃固形物質を導管１１に
よって１７．６ｔ／ｈの流量で取出して流動床冷却器５
に送入した。
この冷却器は、４つの冷却室と、これら冷却室内に浸さ
れかつ８２ｍ′の冷却面を有する連続した冷却レジスタ
ー１２とを具備していた。
２８０℃に加熱されかつ流動床反応炉１に二次ガスとし
て供給される流量２，５０ＯＮｒｎ／ｈの空気を流動化
用ガスとして使用した。
冷却された固形物質は流動床冷却器５から１００℃で排
出した。
この排出された固形物質の一部分を１１．６ ｔ／ ｈ
の割合で、導管１５を経て流動床反応炉１へ還流させ、
これにより循環系の温度を８００℃に調節した。
流動床冷却器５において、平均材料濃度を５００ｗｍと
した場合、伝熱係数は４００ Ｗ／ｍ”・℃であったが
、３．５・ｉ ｏ’ｗが冷却レジスター１２の冷却面に
伝達され、これにより６０バールの飽和蒸気が発生した
。
サイクロン分離器９から排出された廃ガスを次いで廃熱
ボイラー２で３００℃に冷却した。
この廃ガスは更に電気集塵装置３を経て予熱器４に達し
、ここで５０℃の空気６，４０ＯＮｍ／ｈを２５０℃に
加熱し、自らの温度は１５５℃に低下した。
この加熱された空気のうち、１，７０ＯＮｒＩＬ／ｈは
二次ガスとして、４，００ｏＮｉ７ｈは流動化用ガスと
して、更に７０ＯＮｍンｈは輸送（圧送）ガスとして用
いた。
具体例 ２ （第２図参照） 前記具体例１と同様な流動床反応炉を使用したが、ここ
では、二次ガス導入口より上部の炉壁に２０ｍ′の冷却
面を備え、黄鉄鉱を空気で燃焼させた。
発熱量Ｈｕ ＝ １．５３０ ＫｃａＡ／ｋＰ（６，４
ＭＪ／に９）、Ｓ含有量４７重量％、平均粒径０．０８
ｍｍの黄鉄鉱を３．１ｔ／ｈの流量で、３０ＯＮｍ／ｈ
の空気流により導管６から火格子の０．２ｍ上方位置に
おいて導入した。
流動床反応炉１には、流動化用ガスとして２，５０ Ｏ
Ｎｍ／ｈの空気を導管７から導入し、また二次ガスとし
て４．４０ ＯＮｍ’／ｈの空気を導管８から導入した
。
平均懸濁密度は、二次ガス導入口より下方においては１
５０ Ｋ９／ ｒｒｒ”であり、それより上方では２０
ｋｇ／ｒｒｌであった。
導管１１を経て単位時間肖り１７．２ ｔの流量で焼鉱
（主としてＦｅ２０３）を流動床冷却器５に導入し、こ
こで冷却した。
この冷却器は、４つの冷却室と、これら冷却室内に浸さ
れかつ６８ｍ”の冷却面を有する連続した冷却レジスタ
ー１２とを備えていた。
流動床材料の流動化のため、３００℃に加熱された１、
７０ＯＮｍンｈの空気流を導管８から二次ガスとして流
動床反応炉１に供給した。
そして排出手段１４を経て排出された焼鉱の温度はｉｏ
ｏ℃であった。
このようにして排出された焼鉱のうち、２．５ｔ／ｈは
導管１５を経て流動床反応炉１に直接導入した。
残りの１２．５ｔ／ｈは導管１１を経て廃ガス導管１８
に導入し、これにより廃ガスを、酸の露点を考慮したと
きの許容温度である３５０℃に冷却した。
電気集塵装置３で分離された固形物質は導管１９を経て
ガス導管２０に合流させ、次いでサイクロン分離器２１
で再分離した後、下降管２２を経て最終的に流動床反応
炉１へ還流させた。
この還流により、流動床反応炉１、サイクロン分離器９
及び還流導管１０からなる循環系は９００℃の温度に保
持された。
また導管１６を経て単位時間当り２．２ｔの過剰の焼鉱
を取出した。
その残留した硫黄含有量は０．５重量％であった。
流動床冷却器５の懸濁密度は５００ｋｇ／ｍであリ、ま
た４００■へｉ・℃の伝熱係数で、３．４・１０６■の
エネルギーが伝達され、６０バールの飽和款気が発生し
た。
流動床反応炉１の冷却面においては、９０ Ｗ／ｍ’て
の伝熱係数で単位時間当り１．２・１０６Ｗの熱量に相
当する６０バールの飽和蒸気が発生した。
１鉄鉱の焙焼によって、単位時間当り発生する全書量は
５．６・１０６Ｗであり、このうち４．６・１０６■が
飽和蒸気の発生に利用された。
具体例 ３ （第３図参照） 前記具体例１と同様な流動床反応炉を用い、沼を空気で
燃焼させた。
流動床材料としては平均料径０．１〜０．２ ｍｍの石
灰石を用いた。
ランス６を経て、発熱量が９．８００ Ｋｃ ａ４／に
９（４１ＭＪ／ｋｇ）、Ｓ含有量３．４重量係の燃料油
０．７３ｔ／ｈを導入し、他方流動化用ガスとして３．
７０ＯＮｍンｈの流量で１６５℃の空気を、また二次ガ
スとして４，８００ＮｒｒＩ／ｈの流量で２２０’Ｃの
空気を使用した。
流動床反応炉１内の平均懸濁密度は、二次ガス導入口よ
り下方においては１５０ ｋｇ／ ｍ３であり、それよ
り上方では１５ｋｙ’ｒｒｌであった。
流動床反応炉１、サイクロン分離器９及び導管１０から
なる循環系全体の温度は８５０℃であった。
流動床材料は導管１１を経て３７．９ｔ／ｈの割合で排
出し、次いで、４つの冷却室と、これら冷却室に浸され
かつ１５９ｍｊの冷却面を有する連続した冷却レジスタ
ー１２とを備えた流動床冷却器５に導入した。
ここで、流動床材料は８・１ｏ６Ｗ相当の熱量を放出し
て６０バールの飽和蒸気を発生させ、自らは１００℃に
冷却された。
流動化用ガスの流量が２，３０ ＯＮｍ’／ｈである場
合には、流動床冷却器における懸濁密度は５，５００
ｋｇ／ ｍｒあり、伝熱係数は４００Ｗ／ｍ・℃であっ
た。
上記循環系の温度調節のため、流動床冷却器５から排出
される固形物質のうちの一部分を１１．９ｔ ／ ｈの
割合で導管１５から流動床反応炉１に還流させた。
また冷却された固形物質の他の一部分を２６ｔ／ｈの流
量で廃ガスの冷却に用いた。
この固形物質流は、６８ｋｇ／ｈの石灰流と共に導管１
７からガス導管１８に導入した。
これにより、廃ガスを２００℃に冷却し、他方これに応
じて固形物質を加熱した。
固形物質及び廃ガスは予備分離器を備えた電気集塵装置
３に導入してここで分離し、分離された固形物質は導管
１９を通ってガス導管２０に導入し、ここで反応炉から
の廃ガスにより４１０℃に予熱した。
次いでサイクロン分離器２１で再び固形物質とガスとを
分離し、分離された固形物質を導管２２から流動床反応
炉１に供給した。
電気集塵装置３から排出された廃ガスはなお２００℃の
温度を有した状態で後続の予熱器４に入り、ここで空気
を１６５℃に加熱すると同時に自らは１２０℃に冷却さ
れた。
廃ガス中の硫黄含有量は、脱硫率９０％に相当した。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は冷
却された固形物質を単に流動床反応炉に還流させるよう
に構成した場合の工程系統図、第２図及び第３図は冷却
された固形物質のうぢ一部分を直接に流動床反応炉に、
他の一部分を間接的に（即ち廃ガスの冷却に用いた後に
）流動床反応炉に還流させるように構成した場合の工程
系統図である。 なお図面に用いられている符号において、１は流動床反
応炉、２は廃熱ボイラー、３は電気集塵装置、４は予熱
器、５は流動床冷却器、９はサイクロン分離器、１２は
冷却レジスター、２１はサイクロン分離器である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 排出された固形物質を還流させるようにした流動床
    反応装置にて、供給材料の可燃成分をほぼ化学量論的条
    件下で燃焼させ、この燃焼熱を取出すようにした発熱工
    程の実施方法において、（ａ） 酸素含有ガスを２分
    流にして互いに異なる高さ位置にて供給し、そのうちの
    少なくとも一分流を二次ガスとして１つのレベルもしく
    は上工具なるレベルから供給して燃焼を行ない、（ｂ）
    流動化用ガスと前記二次ガスとの容量比を１：２０
    〜２：１に調節し、 （ｃ） 流動化用ガスと前記二次ガスとの割合及びガ
    ス速度を、二次ガス導入口より上方領域において、平均
    懸濁密度が１０〜４０ｋｇ／ｍ”になるような条件の流
    動床を形成するように調節し、（ｄ） 前記供給材料
    の大部分を前記二次ガス導入口より下方であって、取付
    物が殆んど存在しない領域に供給し、 （ｅ） 前記流動床反応装置と分離装置と還流手段と
    を含む循環系から固形物質を取出し、 （ｆ） この取出された固形物質を流動床冷却装置に
    おいて、直接又は間接の熱交換により冷却し、（ｇ）
    この冷却された固形物質の少なくとも一部分を前記流
    動床反応装置へ還流させてその装置内の温度を一定に調
    節し、そして、 （ｈ） 前記流動床冷却装置から排出された高温廃ガ
    スを前記二次ガスとして前記流動床反応装置へ導入する
    ことを特徴とする方法。 ２ 流動床反応装置から排出される廃ガスを、冷却され
    た固形物質の導入によって冷却することを特徴とする特
    許請求の範囲の前記第１項記載の方法。 ３ 冷却された固形物質の一分流を直接に流動床反応装
    置に導入し、他の分流を廃ガスの冷却に使用した後に間
    接的に前記流動床反応装置に導入することを特徴とする
    特許請求の範囲の前記第１項又は第２項記載の方法。 ４ 供給すべき酸素含有ガスの一分流を流動化用ガスと
    して流動床反応装置に導入することを特徴とする特許請
    求の範囲の前記第１項〜第３項のいずれか１項に記載の
    方法。 ５ 最上方の二次ガス導入口を、流動床反応装置の全高
    さに対し３０％以内の高さ位置でかつ流動化用ガスの導
    入口より少なくとも１ｍ高い位置に設けることを特徴と
    する特許請求の範囲の前記第１項〜第４項のいずれか１
    項に記載の方法。 ６ 固形物質が貫流しかつ順次接続された複数の冷却室
    と、この冷却室内に浸されかつ互いに接続された冷却レ
    ジスターとを有する流動床冷却装置に固形物質を導入し
    、ここで冷媒と向流的に導ひいて冷却することを特徴と
    する特許請求の範囲の前記第１項〜第５項のいずれか１
    項に記載の方法。 ７ 炭素含有材料を微粒状の脱硫剤の存在で燃焼させる
    ことを特徴とする特許請求の範囲の前記第１項〜第６項
    のいずれか１項に記載の方法。 ８ 酸素に富む空気によって燃焼を行なうことを特徴と
    する特許請求の範囲の前記第１項〜第７項のいずれか１
    項に記載の方法。 ９ 加圧下に、好ましくはゲージ圧２０気圧までの圧力
    下で燃焼を行なうことを特徴とする特許請求の範囲の前
    記第１項〜第８項のいずれか１項に記載の方法。
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