JPS6114401B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は粉末状石炭の燃焼に関している。エ
ネルギ源としての石炭の利点は、その歴史的情況
から精密操作を必要としないことである。しか
し、石炭燃焼は最初の取扱い、燃焼廃物の取扱
い、装置の腐蝕および大気汚染の欠点がある。 最近、これらの問題の大部分を解決する流動床
燃焼機が開発された。 灰分の粗大化凝聚を起こさせるためにサイクロ
ンが流動化床ととも用いられる（U.S.P3431892
およびUSP3171369参照）。有害微量元素（例えば
ベリリウム、カドミウムおよび水銀）の放散は、
流動化床ではその極めて低い操業温度により最小
にできる。 通常の流動化床排出ガスの低排出温度は、高温
炉用の熱を供給するために用いられない。もし通
常の流動化床燃焼機を在来のボイラーおよび空調
温暖用炉に取付ければ、このような低温度は多量
の煙突ガスの損失をもたらす。この発明ではコー
クス燃焼機を低温で操業させながらも高排出温度
を有する装置を提供して前記の欠点を克服してい
る。コークス燃焼機温度よりも相当高い排出温度
を得る従来技術はUSP3358624に示され、これは
石炭をコークスと揮発成分に分離する熱分解装
置、過剰空気で冷却したコークス用の燃焼機であ
るが灰分を溶融状態に保ち揮発させずに装置の壁
の上にスラツグを形成させるもの、高排出温度を
与えるための揮発物ならびに第１燃焼機の燃焼生
成物および過剰空気用の第２燃焼機を用いる。 石炭から揮発成分を除去する熱分解装置が長年
月にわたつて多数開発された。この発明で必要な
のは石炭を汚染なしに取扱える熱分解機である。
米国鉱山局で完成した設計〔Bureau of Mines
Report of Investigation7843，（1973）参照〕は
この発明の要求に特に適しているが、そのデザイ
ンを変更して頂部からのガスエントレイメントに
よる代りに固定パイプで固体物質を取り出すよう
にしてある。この変更はKishan B.Mathur，
Nrman Epstein Academic Press，（1974）のス
パウテツド流動化床に示されている。 この発明は簡単な方法で大きな効率、腐蝕、大
気汚染および製品取扱いの問題を非常に減少しか
つ装置の寸法は広範に撰択できる石炭の燃焼法を
可能にする。粉砕した石炭は湿潤また乾燥状態の
何れでも添加物を用いても用いなくても燃焼でき
る。燃焼は静かで均一でかつ精密に制御した燃焼
温度で行われ、ほぼ化学量論的焔温度が酸素の殆
んど過剰なしに達成できる。化学量論的焔温度と
は化学的に反応する成分が化学量論量で存在する
とき燃焼が起こる温度をいう。高い効率で微細な
フライアツシユすらも硫黄とともに除去でき、微
量元素およびNOｘ化合物の生成は最小にでき
る。また装置の腐蝕も最小にできる。既存の装置
に設置することもできる。全体として、この発明
は高温炉および他の燃料用のを変更したボイラー
で公害問題なしに石炭を用いる最低コストの方法
を提供する。 この発明は粉砕した石炭を熱分解してコークス
と揮発性成分を生成し、コークスを揮発性成分か
ら分離し、コークスを化学量論的に過剰の空気で
熱伝達関係で燃焼し、灰分とガス混合物を生成さ
せ、この際空気過剰分は灰分がその溶融温度以
下、の温度になるように撰択し、ガス混合物を灰
分から分離し、その後ガス混合物中の揮発性成分
を燃焼することを特徴としている。 この発明はまたスポーテツド流動化床熱分解
機、流動化床燃焼機、第１サイクロン、第２サイ
クロンおよびアフターバーナーよりなり、熱分解
機は粉砕した石炭を受け入れコークスを燃焼機に
かつガス状物を同伴する固体粒子とともに第１サ
イクロンに排出し、第１サイクロンはガスをアフ
ターバーナーに供給し、燃焼機は燃焼支持用ガス
を受け入れかつガス状物を同伴粒子とともに第２
サイクロンに供給し、第２サイクロンはガス状物
をアフターバーナーに供給するように連結した石
炭燃焼装置を特徴としている。 好ましい態様では、この発明は化学量論的に過
剰の空気を熱分解中のコークスと接触させ、熱分
解機に特定の特性を与え、サイクロンで固体−ガ
ス分離を行い、コークスを固体循環急速流動化床
燃焼機で燃焼させ、燃焼機に特定の特性を与え、
可燃性物の一部をその中で燃焼させて熱分解機で
の熱を与え、温度変動性物質を添加して溶融温度
を変化させ、熱分解機に水を添加し、熱分解機に
吸収材を添加し、油をアフターバーナーに添加す
ることを特徴としている。 硫黄含有量３％、灰分10.5％、熱量
11300BTU／ポンドのイリノイ洲産高揮発性瀝青
炭グレードＢを燃焼した。石炭は炭鉱で乾燥、粉
砕して８メツシユ通過とした。 石炭と石炭石を別々のスクリユーフイーダーか
ら輸送空気用ベンチユリーに落し、２個のベンチ
ユリーは共通ゾーンに排出させて、８メツシユ通
過に粉砕した乾燥石灰石と石炭とを混合石炭−石
灰石供給ライン１０の直前で混合した。この後で
あるが供給ライン１０の前でブリード空気を導入
した。（輸送空気用のコンプレツサーは40Psiの能
力を有し、輸送空気は下記の目的で供給した。ブ
リード空気用のブロワーは2Psiの能力を有してい
た。）石炭、石灰石、輸送空気およびブリード空
気はライン１０から熱分解機１２に入る。 ガス状生成物は耐火材内張りライン１４を移動
して同伴粒子を除去するコークスサイクロン１６
に入る。清浄ガスは耐火材内張りライン１８を通
つてアフターバーナー２０に導入される。熱分解
機１２で作られたコークスの大部分は固定パイプ
２２を通つて導入ライン２４に入る。サイクロン
１６からライン２６を通つて排出されたコークス
も導入ライン２４に入る。（輸送空気用コンプレ
ツサーからの輸送空気と共働している各ライン２
２および２６のベンチユリーは、両者を一緒にし
てＹ型の中の導入ライン２４に吹込む）。ライン
２４から急速流動化床燃焼機２８に排出する。ラ
イン３０を通りブロワー３２からの燃焼用空気が
燃焼機２８に送られる。 燃焼生成物全部、窒素および残留酸素は耐火材
内張りライン３４を通り灰分サイクロン３６に入
り、そこで大部の灰分は廃石灰石とともにライン
４２を経て除去される。流動化床燃焼機２８に残
る残留物（灰分および廃石灰石）の大部分は固定
パイプ４０に入る。固定パイプ４０を離れる残留
物は、灰分サイクロンからライン４２を通つて離
れる残留物と混合され、各ライン４０および４２
は輸送空気と共働するベンチユリーを含み混合さ
れた残留物はライン４４に排出される。熱ガスは
サイクロン３６から耐火材で絶縁したライン４６
を通つて離れ、ライン１８からのガスとアフター
バーナー２０で混合、燃焼する。燃焼高温生成物
はアフターバーナー２０を離れて炉（図示せず）
に入る。 この好ましい態様では10000000BTU／hrのエ
ネルギー出力を与える。入力流量は930ポンド／
hrの石炭輸送空気、1380ポンド／hrのブリード空
気および9010ポンドの燃焼用空気（化学量論の
130％）である。 各ラインは次のパイプであつた。

【表】

【表】 特定の石炭の灰分の溶融点以下の1600〓の熱分
解機温度にするに充分な空気のみを熱分解機に供
給した。 急速流動化床燃焼機２８の上部帯域温度は1750
〓に保持した。（熱分解機および流動化床燃焼機
において、温度は各装置への空気流量を制御する
コントローラーで作動する感知器で維持した。）
もし熱分解機の温度が不当に低下すると少量の揮
発性成分しか生成せず、このことは流動化床燃焼
機でより多量の燃焼を意味し当然過剰の空気の必
要性が増大してアフターバーナーの温度を低下さ
せる。また熱分解機での不当な温度低下は燃料窒
素化合物の分解を少なくしNOｘ化合物の低生産
で石炭燃焼を可能にするというこの発明の利点を
危なくする。他方、熱分解機および流動化床燃焼
機における不当な高温はスラツグ化および構造上
の問題をもたらす。流動化床燃焼機での高温は、
多量の石灰石使用を必要とする。流動化床燃焼機
での低温は多量の石灰石の使用多量の過剰空気の
使用の両者を必要としアフターバーナー温度の好
ましくない低下をもたらす。流量の詳細および輸
送空気の量を次表に示す。

【表】 作業開始には、サーモスタツトが作動して加熱
を命じたとき、空気輸送コンプレツサーおよび空
気ブロワーは始動する。コンプレツサーは予備加
熱中に各ラインを清掃し、一方ブロワーは予熱器
を通して空気を吹き出す。次いで熱分解機１２、
コークスサイクロン１６および流動化床燃焼機２
８用の３台の予熱器が始動する。（各装置に１台
宛取付けてあるどれかのサーモカツプルがすぐ前
の操業で依然として熱いのを感知しない限り）加
熱中の成分が所定の温度（最低操業温度）の1200
〓に達したときスイツチは切れる。予熱器を出て
熱分解機および流動化床燃焼機に入るガスの温度
は1300〓で、コークスサイクロンに入るのは1800
〓である。各装置の温度が上昇したとき、石炭お
よび石灰石の供給を開始する。次いでブロワーの
空気を予熱器から熱分解機および流動化床燃焼機
に再び向ける。室温のブロワー空気をコークスサ
イクロン１６の直後でライン１８に導入し、ライ
ン１８の入口で揮発性成分でそれを加熱する。
（これによりライン１８での好ましくなく凝縮の
他に好ましくない媒の蓄積を防止できる）。ライ
ン１８の末端がサーモカツプルで指示されるよう
に最低操業温度1000〓に達したとき、ライン１８
への空気を遮断する。 ライン２４および４４は水冷しておく。 系を遮断したとき、コンプレツサーはさらに短
時間運転して各ラインを清浄にする。 この発明の精神の範囲内で多くの変更ができる
ことは当業者には明らかである。一例として、コ
ークス燃焼機２８は低速流動化床燃焼機でよい。
また低硫黄石炭を用いれば、シングルゾーン燃焼
機を灰分凝聚温度（1900〜2200〓）で用いて凝聚
を生じさせサイクロンでフライアツシユを効率よ
く除去することができる。微粒子分離機を灰分サ
イクロンの後方およびアフターバーナーの前方で
（例えばサンドベツド濾過機）、あるいは炉または
ボイラーの後方で（例えば各種の低温濾過機）系
に加えることもできる。脱硫室を凝聚燃焼機２８
の後方、コークスサイクロンの前方に単独に装置
の一部として加えてもよい。熱分解は石炭の一部
から直接行うよりは熱い生成物を一部を再循環し
て行える。ランクhrA６または低級の任意の石炭
が用いられる。燃焼用空気を加えるよりは、冷却
用空気または水を燃焼機で熱交換器に通して用い
ることもできる。硫黄化合物捕捉用の吸収材とし
ては石灰、半焼成石灰石またはドロマイトが石灰
石の代りにある。融剤を熱分解機またはコークス
燃焼機供給原料に混合して灰分融点を低下でき
る。ソーダ灰（Na₂O）ホウ砂（B₂O₃）またはカ
リ灰（K₂O）を添加して溶融温度を下げて凝聚傾
向を増大し収集効率を改善できる。逆に、スラツ
グ化防止を望むならば、シリカの添加で溶融点を
上昇させる。所望により、稀釈用ガス例えば水蒸
気また燃焼循環生成物をライン１４に添加してラ
イン１４およびその後方の装置での炭化水素濃度
を低下させて飽和炭化水素の分解および閉塞を防
止する。水を熱分解機に添加して、主として水素
−炭素反応 H₂O＋Ｃ→CO＋H₂ によりコークスの一部をガス化することもでき
る。これによりコークス燃焼機へのコークスを減
少させアフターバーナー２０への揮発性成分を増
大できる。またライン３０からの所要の燃焼用空
気をアフターバーナー２０に送ることができる。
このことは、系の燃料消費を節減し、焔温度およ
び炉出力を増大、焔温度を低下することなく低揮
発成分石炭が使用でき、水性石炭スラリー原料の
使用が可能になり、石炭取扱、貯蔵、輸送が単純
化でき、石炭乾燥の必要性がなくなり、系の大き
さ、コストを低下できる（これはアフターバーナ
ーで加える燃焼用空気を反応器およびサイクロン
を通過しているからである）。 もし採炭したとき、石炭が３％以上の硫黄含有
量になる量で硫化鉄鉱を含むならば、炭鉱で過剰
分を除去しておく。 第１図に示した各装置をさらに詳細に説明す
る。 第２図は熱分解機１２であつて、入口５０、タ
ンク５２、デフレクター５４、固定パイプ出口５
６および上部出口５８よりなつている。熱分解機
１２は高さ12フイート７インチであり、タンク５
２は耐火剤（Tmd×＝1800〓）で裏張りし炭素
鋼の外壁を有している。 操業の際は、先ず熱分解機１２を粉末材料で充
填するが、この新しい系では砂のような任意の非
溶融性物質を用いられる。一定時点で前回に用い
たコークスおよび石灰石を代りに用いる。 熱分解機の内容物および壁は始動中に入口パイ
プ１０から入つて来る燃焼生成物で加熱される。
熱分解機１２の温度が予熱で1200〓になつたと
き、石炭、石灰石、輸送空気およびブリード空気
がライン１０から入口５０に入る。円錐形デフレ
クター５４は始動時にタンク５２を通つて供給原
料が噴出し出口５８から出るのを防止する。コー
クスおよび石灰石の上に入つてくる輸送空気流、
石炭、石灰石およびブリード空気の相互作用でで
きるスポーテツド流動化床によりタンク５２内部
に供給原料は蓄積する。かくて原料はタンク５２
の中心に噴出する。熱分解で生成したコークスは
石灰石とともに円周における下向流により循環し
タンク５２の底部で円周に発散する前に導入流に
より捕捉される。石炭の熱分解は、石炭の流入粒
子が循環するコークスおよび石灰石で加熱された
ときに起こる。流入石炭の各粒子は不活性、非粘
着性のコークスおよび石灰石の数個の粒子で直ち
に包囲される。もし流入する石炭がケーキ化し易
いタイプのときは稀釈効果なしに流入石炭は大き
な〓になるのでこれは重要である。円錐部は僅か
12゜の狭さで循環固体と流入石炭の急速混合を促
進する。流入空気の石炭、コークスおよび揮発性
成分の燃焼は、熱分解機中の固体物質を燃焼によ
り加熱する。1600〓になるだけの空気を供給す
る。〓焼石灰石から生成した石灰（その反応生成
物は廃石灰石と称する）は揮発性成分中の放出硫
黄化合物（主としてH₂S）と反応して廃吸収材
（主としてCaS）を生成しながらガス流を清浄化
する。ガス状生成物と同伴微細コークスおよび石
灰石は上部出口５８を通つて排出されライン１４
を通つてコークスサイクロン１６に行く。 コークスサイクロン１６は、熱分解機１２を離
れるガスから同伴粒子を高効率で除去するように
設計された標準サイクロン分離機である。50フイ
ート／秒の速度でガスはサイクロンの広い頂部に
隣接するサイクロン側部に切線方向に入り、粒子
は外側に旋回し、ライン２６に連結した底部の出
口に落下するまで下降螺旋回する。コンプレツサ
ー（図示せず）からの輸送空気は粒子をサイクロ
ン１６からエジエター作用でライン２６および２
２を通つて排出する。清浄化したガスは、ライン
１８に連結したサイクロン頂部の出口から出て行
く。サイクロン１６は高さ16フイートで３インチ
の断熱耐火材で取囲みボルト止めされた３／４インチ の耐火材充填六角形鋼製ハニカム（Tmax＝1800
〓）で内張りしてあり、外側は炭素鋼ケーシング
である。 ライン２４からのコークスおよび石灰石は、急
速流動化床燃焼機２８（第３図）に入り、そこで
コークスは燃焼する。燃焼機２８は、同心チユー
ブ１００および１０２よりなり、これらチユーブ
は燃焼機の本体を構成しかつチユーブの間で環状
バーナー帯域１０４およびチユーブ１０２内部で
内側チヤンバー１０６を規定する。支柱１０５に
装架した燃焼機基部１０８は、チヤンバー１０６
に上向きに突出する中空円錐形部１０９を有し、
これによりチユーブ１０２と円錐形部１０９との
間にテーパー状環状部１０６ａを規定する。環状
部１０４は2000〓の下部急速流動化床灰分凝聚燃
焼帯域と1570〓の上部急速流動化床脱硫燃焼帯域
とにマニホルド１１３に入つてから周辺スロツト
１１５を通つて環状帯域１０４に入る空気により
分割される。デフレクターリング１１９ａよび１
１９ｂは固体の逆戻りを防止し２つの帯域を規定
するのを助ける。チユーブ１０２は基部１０８の
上に間隔を有し、燃焼機２８の底部で帯域１０４
を環状部１０６ａおよびチヤンバー１０６と連結
する帯域１０７を規定する。円形コークス入口マ
ニホルド１１０は、チユーブ１００の壁の孔を介
して固定しその周りに間隔を置いてある18個のチ
ユーブ１１１によりライン２４をバーナー帯域１
０４に連結している。空気入口１１２はライン３
０を円錐状部１０９の内部でその底部近くに設け
た円形マニホルド１１４と連結し、マニホルド１
１４は円錐状部１０９の孔を介して固定し間隔を
有する24個のエジエクターチユーブ１１６により
帯域１０７に連結する。円錐状部１０９の頂部近
くに環状帯域１０６ａを固定パイプ４０と連通す
る灰分出口パイプ１１７がある。煙突１１８がチ
ヤンバー１１６をライン３４と連結している。バ
ーナー帯域１０４を燃焼機の頂部でチヤンバー１
０６と連結しているのは、12個の等間隔（75゜）
のベーン１２１（第４図）を有するベーン付分離
機１２０である。燃焼機カバー１２２は分離機１
２０および頂部で分離機１２０に連結しているチ
ユーブ１０２の上にある。 燃焼機２８は高さ17フイート８インチである。
チユーブ１００は、３／４インチの耐火材充填六角形 鋼製ハニカムを包囲する厚さ３インチの鋳造可能
耐火材を包囲する厚さ１／４インチの外側鋼製ケーシ ングを有している。チユーブ１０２は３／４インチ耐 火材充填六角形鋼製ハニカムの外壁および３／４イン チの耐火材の内壁よりなつている。外側ハニカム
と内側ハニカムとの間には厚さ３／16インチ、長
さはチユーブ１０２と同じ鋼製チユーブが６イン
チ間隔で熔接してある。スロツト１１５は３／16
インチである。 操業に際しては、燃焼機２８の予熱は、入口１
１２から入る予熱空気で行い燃焼機２８を1200〓
にする。次いでブロワー３２からの燃焼用空気を
直接に入口１１２から燃焼機２８に通す。熱分解
機１２およびコークスサイクロン１６からのコー
クスおよび石灰石は輸送空気で運ばれライン２４
からマニホルド１１０に入り、チユーブ１１１を
通つてバーナー帯域１０４の底部に分配される。
入口１１２からマニホルド１１４に吹き込まれる
空気は、エジエクターノズル１１６から帯域１０
７に分配されそこからコークスおよび石灰石を上
向きにバーナー帯域１０４に吹き上げる。燃焼は
循環固体の熱により着火されて帯域１０４で開始
する。燃焼はコークス、石灰石および燃焼用空気
よりなる急速流動化床の形態で帯域１０４を通し
て上向き方向に継続する。燃焼生成物は18フイー
ト／秒の見掛け速度で上に移動する。燃焼生成
物、過剰酸素および未燃焼コークスは分離機１２
０にと上昇し、分離機はチヤンバー１０６と協同
して普通のサイクロン分離機のように作用し固体
とガスとのマスに旋回作用を生じさせる。灰分、
廃石灰石および若干の未燃焼コークスよりなる旋
回固体はチヤンバー１０６に入りチユーブ１０２
の内壁に沿つて落下してテーパー状環状部１０６
ａに入る。旋回作用により極微細灰分粒子および
燃焼中の石炭のみがバーナーから逃出する。 適当な方法のエジエクターチユーブ１１６から
の空気流によるエジエクター作用は、固体を帯域
１０７に落下させ帯域１０４に未燃焼コークスを
燃焼させるために循環させる。エジエクター作用
に拘らず、固体は環状部１０６ａに低速流動化床
の形態で蓄積する。この床が灰分出口パイプ１１
７のレベルに達すると、パイプ１１７は“せき”
として働き、灰分および廃石灰石よりなる過剰の
固体を抜き出し固定パイプ４０に落とし、そこか
ら固体はライン４０に行き最終的に輸送空気によ
り灰分ホツパー（図示せず）に送られる。 燃焼機２８での化学量論的過剰空気の維持は、
石灰石による脱硫が最少量の吸収材の使用で起き
る1570〓に燃焼機を保持する。微細フライアツシ
ユ粒子の凝聚を最小にするために、環状部１０４
の一部を高温である2000〓で操作するのが好まし
い。燃焼機２８を２０の温度帯域で操業するのが
好ましく、下部帯域を高温にする。 ２つの帯域は、環状部１０４の中間に設けた流
体力学的逆止弁の設置により作られる。逆止弁を
形成する対向リングは、機械的に固体の流れを阻
害して固体移動を遅延させる。流れ阻止作用は、
スロツト１１５からの空気流の導入で強化され、
この空気はガスを最適灰分凝聚温度（2000〓）か
ら最適脱硫温度（1750〓）に冷却するのにも用い
られる。空気入口１１２およびスロツト１１５か
ら入る空気の相対的量は、それぞれの環状急速流
動化床帯域に設けた２個の温度感知器でコントロ
ールされ、下部帯域の感知器は空気入口１１２か
らの空気を制御し下部帯域温度を2000〓に固定
し、上部帯域の感知器はスロツト１１５からの空
気を制御して適当な上部帯域温度を維持する。 灰分サイクロン３６は、コークスサイクロン１
６と同様であり、この２台は平行に連結してあ
る。灰分サイクロン３６は高能率粒子除去用の標
準サイクロン分離機で、一般にサイクロン１６の
耐火材およびケーシングと同じ材料で作つてあ
る。サイクロン３６は高さ15フイート10インチで
頂部近辺の側部に切線方向入口を有している。上
部出口および下部出口の形状は、サイクロン１６
と実質上同じである。操業時には、燃焼機からの
入口速度75フイト／秒の熱ガスは切線方向入口か
ら入つて来る。灰分および廃石灰石は遠心力で旋
回して下降し最終的にライン４２から４４に連結
している底部出口に通過する。輸送空気はこれら
の粒子生成物をライン４２，４４を通つて追い出
す。清浄な燃焼ガス（1570〓）は頂部出口により
離れライン４６からアフターバーナー２０に通過
する。 アフターバーナー２０（第５図）は、ライン１
８を通つてコークスサイクロン１６からの清浄は
可焼性ガスおよびライン４６を通つて灰分サイク
ロン３６から清浄な燃焼ガスの外に窒素および残
留酸素を受け入れる。ライン４６からのガスは入
口１３０から円筒状アフターバーナー２０に軸方
向に入る。加圧下にライン１８からのガスは入口
１３２から切線方向に環状チヤンバー１３４に入
りそこからガスは放射状に入口１３０からのガス
流に導入され、アフターバーナー２０内部で入口
１３０の後方で環状チヤンバー１３４内部に同心
的に取付けた一連の周辺部の入口１３６ａを有す
るリングである分配器１３６により均一に混合さ
れる。操業に際し、入口１３０および１３２から
のガスは、燃焼室１３８で入口１３２からの可燃
性ガスと入口１３０からの未消費酸素との間で燃
焼を開始するのに充分な高温である。 アフターバーナー２０は24インチの開口を通し
て炉（図示せず）に直接に排出する。アフターバ
ーナー２０は炉ケーシングに結合するフランジ１
４２により炉壁の穴に固定される。この態様では
燃焼室は長さ４フイートである。 変形として、図示のようにフランジ１４２ａを
アフターバーナーに取付けて炉に取付けることも
できる。後者の場合、フランジ１４２ａの後方の
アフターバーナーケーシングは除去し、燃焼室１
３８の長さは115フイートである。フランジ１４
２を用いるときは、燃焼はアフターバーナー内部
で本質的に完了するフランジ１４２ａでは、燃焼
は炉内で完了する。フランジ１４２付のアフター
バーナーは燃焼を完全にし、特にボイラーまたは
他の炉の壁が冷たいとき有利である。一方後者で
は小型であり建設が安価である。 始動時に用いる装置は予熱器１５０（第６図）
であり、同じ大きさの２台が熱分解機およびコー
クスサイクロン１６に用いられ、大型のものが燃
焼機２８に用いられる。予熱を必要とするそれぞ
れの始動には、ブロワー３２が空気（60〓）を入
口１５２から各予熱器１５０に送る。空気はベン
付チヤンバー１５４に入りそこで分けられ一部は
軸方向に中心導路１５６を流れ残りはベーン１５
５（約45゜）を通つて外側に旋回して環状包囲室
１５４から燃焼室１５８に入る。天然ガスを入口
１６０からマニホルド１６２に入れそこから環状
包囲室１５４に送り、旋回空気と混合し燃焼室１
５８に設けた点火栓（図示せず）で点火して燃焼
させる。導路１５６を通過する空気は渦流発生機
１６４で旋回させ導路１５６を離れたとき燃焼室
１５８を通る燃焼生成物であるガスと混合する。 ベーン１５５を通過する空気は一次空気でガス
を完全に燃焼するのにほぼ必要な量である。導路
１５６を通つて入る空気は二次空気で燃焼生成物
を予熱に必要な温度まで冷却するのに用いられ
る。この冷却空気なしでは、予熱器１５０を出る
燃焼生成物は高温すぎてライン１０，１４および
４０のパイプに構造的損傷を与える。導路１５６
を通る空気はチユーブ１５６を冷却して燃焼室１
５８の熱ガスの熱により起きる構造的損傷を防止
する。導路１５６および燃焼室１５８はステンレ
ススチール製である。小型の予熱器１５０は長さ
17インチである。入口１６０への天然ガス流量は
200ofh（ft³／hr標準状態）、入口１５２への空気
流量は熱分解機１２用には7200cfhでコークスサ
イクロン１６用には4800cfhである。燃焼機用の
大型予熱器１５０は長さ42インチである。入口１
６０に入る天然ガス流量は1000cfh、入口１５２
への空気流量は36000cfhである。加熱空気は出口
１６６より出て熱分解機１２、コークスサイクロ
ン１６および流動化床燃焼機２８の空気入口に入
る。 第７図に示したのは工場または発電所で用いら
れる燃焼室を示すが、予熱器１５０は図示してな
い。コンプレツサー３１はブロワー３２の隣りに
示してある。各装置は基礎６および８の上に装架
してあるが、止め金および他の支持体は図示して
ない。バルブ（図示せず）を用いて石炭、石灰
石、空気および水原料を統制することができ、中
央制御盤（図示せず）の一人のオペレーターが燃
焼機を効率よく操作できる。微粉石炭、灰分およ
び石灰石貯蔵用ホツパーは図示してない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を示すフロシートである。第
２図は熱分解機の縦断面図、第３図は流動化床燃
焼機の縦断面図、第４図は第３図の５−５に沿つ
た一部断面図、第５図はアフターバーナーの縦断
面図、第６図は予熱器の縦断面図、第７図はこの
発明装置の斜面図。 １０：石炭、石灰石混合物供給ライン、１２：
熱分解機、１６：コークスサイクロン、２０：ア
フターバーナー、２８：流動化床燃焼機、３６：
灰分サイクロン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (i) 石炭を熱分解しコークスと揮発性成分と
   を生成するための手段、 (ii) 該コークスを該揮発性成分から分離するため
   の手段、 (iii) 該コークスを該揮発性成分から分離する前又
   は後の帯域で該揮発性成分と収着剤とを接触お
   よび反応させるための手段、 (iv) 該帯域から燃焼機に反応した収着剤を移送す
   るための手段、 (v) 該コークスを灰および使用済収着剤中で該灰
   の溶融温度以下の温度とするような化学量論的
   過剰の空気で熱伝達関連で燃焼させて、燃焼に
   より灰、使用済収着剤およびガスの混合物を生
   成するための該燃焼機、 (vi) 該ガスの混合物を該灰から分離するための手
   段、および (vii) 該ガスの混合物中で該揮発性成分をその後燃
   焼するための手段、 の組合せからなる石灰燃焼装置。 ２ 該熱分解手段は横方向から縦方向に前進的に
   方向を変えている下部入口通路、熱分解機の縦軸
   の周りを回転した線で規定される円筒状チヤンバ
   ー部、入口通路と円筒状チヤンバー部との間の円
   錐形移動部、円筒状チヤンバー部の上部で円筒状
   チヤンバー部より小さな直径の出口通路、円筒状
   チヤンバー部に設け円筒状チヤンバー部の下部か
   ら出口通路に縦軸に平行な直接の流れを阻止する
   デフレクターおよびデフレクターの手前で円筒状
   チヤンバー部から出ている固定パイプよりなつて
   いる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 該燃焼機は急速固定循環特性を有する流動化
   床燃焼機で燃焼機縦軸の周りで円筒状の第１部分
   およびほぼ円錐形部により規定される中心循環
   室、中心循環室の周りに設けた環状急速流動化床
   室、中心循環室および環状急速流動化床室は第１
   部分下側で連通し、第１部分はほぼ円錐形部で中
   心循環室環状部を規定し、ほぼ円錐形部はそれを
   貫通する多数の空気ジエツトを備え、急速流動化
   床室はその下部周辺の周りで貫通する多数のコー
   クス入口通路を備えている特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ４ 中心循環室および急速流動化床室はその対向
   端部で第１部分の他端の周りで傾斜した多数のベ
   ーンを介して連通して急速流動化床室から中心循
   環室へ遠心力運動により材料の移動を与えて固体
   を第１部分の内壁に向つて投げ、ほぼ円錐形部は
   排出固定パイプを含んでいる特許請求の範囲第３
   項記載の石炭の燃焼装置。 ５ 空気ジエツトが中心循環室から急速流動化床
   室への循環を促進する特許請求の範囲第３項記載
   の石炭の燃焼装置。 ６ 急速流動化床室を下部凝集室および上部脱硫
   室に分割してある特許請求の範囲第３項記載の石
   炭の燃焼装置。 ７ 凝集室と脱硫室とが流動力学的逆止弁で分離
   してある特許請求の範囲第６項記載の石炭の燃焼
   装置。 ８ 熱分解手段が固体循環装置である特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 ９ 該燃焼機がその中にコレクターを含む特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 １０ エジエクター手段が該燃焼機中で循環を促
   進する特許請求の範囲第１項記載の装置。 １１ 該熱分解手段がコークス除去用のスタンド
   パイプを含む特許請求の範囲第１項記載の装置。 １２ 該燃焼機の出口に隣接した部分に循環する
   熱粒子がその周辺に位置するベーンを越えて通過
   し、回転運動を起こし、必要な乾玄高さを低下し
   て過熱粒子の脱出を防止する特許請求の範囲第１
   項記載の装置。 １３ (i) 粉砕し石炭を流動化床熱分解機に導入
   し、 (ii) 該熱分解機中でコークスおよび揮発性成分を
   生成する反応を行なわせ、 (iii) 該熱分解機の下流に収着剤を導入し、該揮発
   性成分と反応させ、脱硫揮発性成分と該揮発性
   成分から抜き取つた硫黄を含む硫黄保持収着剤
   とを生成させ、 (iv) 該コークスを該揮発性成分から分離し、 (v) 該硫黄保持収着剤を該揮発性成分から分離
   し、 (vi) 該コークスを流動化床燃焼機に導入し、 (vii) 灰分温度をその溶融温度以下にするように選
   択した化学量論的過剰の空気を該燃焼機に導入
   し、 (viii) 該化学量論的過剰の空気で該コークスを燃焼
   し、それにより乾操灰とガスの混合物とを生成
   し、 (ix) 該燃焼機の中又は下流で該ガスの混合物を該
   硫黄保持収着剤又は第二収着剤と反応させてガ
   スの脱硫混合物と第二硫黄保持収着剤とを生成
   し、 (x) 該ガスの混合物から該灰を分離し、 () 該ガスの混合物から該第二硫黄保持収着
   剤を分離し、そして () 該脱硫揮発性成分を該ガスの脱硫混合物
   中で燃焼させる、 工程よりなる石灰の燃焼方法。 １４ 化学量論的過剰の空気をコークスと物理的
   に接触させる特許請求の範囲第１３項記載の石炭
   の燃焼方法。 １５ 熱分解機をこれに導入される可燃性物の一
   部を燃焼して加熱する特許請求の範囲第１３項記
   載の石炭の燃焼方法。 １６ ガス混合物中で揮発性成分を燃焼する前に
   稀釈用ガスを揮発性成分に添加する特許請求の範
   囲第１３項記載の石炭の燃焼方法。 １７ 熱分解機に水を添加する特許請求の範囲第
   １３項記載の石炭の燃焼方法。 １８ 予熱空気を揮発性成分の燃焼において添加
   する特許請求の範囲第１７項記載の石炭の燃焼方
   法。 １９ 石炭はイリノイ洲産高揮発分瀝青炭グレー
   ドＢで灰分温度が1600〓である特許請求の範囲第
   １３項記載の石炭の燃焼方法。 ２０ 該揮発性成分が該収着剤によつて脱硫され
   た後該揮発性成分から該コークスを分離する特許
   請求の範囲第１３項記載の方法。 ２１ 該コークスおよび硫黄保持収着剤が該脱硫
   揮発性成分から同時に分離する特許請求の範囲第
   ２０項記載の方法。 ２２ 該灰および第二硫黄保持収着剤が該ガスの
   脱硫混合物から分離される特許請求の範囲第１３
   項記載の方法。