JPS6199005A - 流動床による燃焼方法 - Google Patents

流動床による燃焼方法

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JPS6199005A
JPS6199005A JP60222903A JP22290385A JPS6199005A JP S6199005 A JPS6199005 A JP S6199005A JP 60222903 A JP60222903 A JP 60222903A JP 22290385 A JP22290385 A JP 22290385A JP S6199005 A JPS6199005 A JP S6199005A
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    • B01J8/005Separating solid material from the gas/liquid stream
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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    • F23C10/10Fluidised 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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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】 〈発明の背景〉 本発明は、流動床式反応器を操作する方法ぽ関し、特に
1反応器の反応効率を改善する方法に関する。
燃焼器、ガス化装置、蒸気発生装置などの形で流動床式
反応器を使用することは熱を発生するための効率的な手
段として認められている。このような反応器の操作にお
いては、不活性材料と、硫黄含有量の高い歴青炭のよう
な燃料と、歴青炭の燃焼によって生じる硫黄酸化物を吸
収するための吸収材との混合物を包含した粒状材料床を
通し−て空気が吹上げられ、それによって粒状材料床が
流動化され、燃料の燃焼を促進する。このような構成の
基本的な利点は、熱伝達率が高いこと、床の温度が実質
的に均一であること、比較的低温での燃焼が可能である
こと、燃料の取扱いが容易であること、腐蝕および炉壁
の付着物が少ないこと、反応炉のサイズを小型化するこ
とができることなど多数ある。
しかしながら、流動床法においては、床へ供給される空
気の量および速度を、床を流動状態に維持するのに十分
な値としなければならない。その結果、床の粒状材料の
一部分が床を通り抜ける空気によって連行され、そのよ
うな連行された材料には未反応の燃料および吸収材が含
まれている。
ある種の方法においては、燃焼生成ガスおよびそれに帯
同された粒状材料と共に床から吹上げられる空気を集塵
装置等へ通してガスがら固形粒子を分離し1粒子を廃棄
するが、あるいは流動床の処理プロセスに接続されてい
ない外部の装置へ通す。
しかしながら、このようにして廃棄される粒状材料には
相当量の未反応粒子が包含されているので、プロセスの
潜在的反応効率を低下させることとなる。
また、他の流動床法においては、上記分離された未反応
燃料を含む固形粒子を床内へ戻して未反応の燃料を床内
の燃料と共に燃焼させる試みがなされている。しかしな
がら、やはり燃料は未反応の状態で床から運び去られる
ので、最適の燃料燃焼が達成されず、反応器内の燃料の
粒度および灰の包含量に関して許容範囲が狭い。
〈発明の概要〉 従って1本発明の目的は、流動床の反応効率を増大させ
る態様で流動床を利用して熱を発生させる方法を提供す
ることである。
本発明の他の目的は1粒状燃料および粒状硫黄吸収材が
流動床を通して吹上げられる空気によって連行されるこ
となく、流動床内に保持されるようにすることを特徴と
する上記方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、補助循環粒子を流動床内へ導
入し、流動床の他の粒状材料より先に吹上げられ上昇ガ
ス柱(柱状の上昇ガス流)を飽和させることによって粒
状燃料および硫黄吸収材を床内に封じ込めるようにする
ことを特徴とする上記方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、上記補助循環粒子は、粒状燃
料および硫黄吸収材に代って空気により連行されるのに
十分小さく、しかもなお、床内へ再循環されるためにダ
スト分離器に捕捉されるのに十分大きい粒度であること
を特徴とする上記方法を提供することである。
略述すれば、本発明は、硫黄吸収材および粒状可燃材料
から成る床を多孔板上に載置し、核球を流動化させ、可
燃材料の燃焼を促進するために該多孔板を通して床内へ
空気を導入し、可燃材料の燃焼ガスを排出させることか
ら成る流動床操作方法において、前記硫黄吸収材料およ
び可燃材料の粒度より小さい粒度の追加の粒状物質を前
記床へ導入し、該追加の粒状彷質が前記燃焼ガスに連行
されて床から運び出され、硫黄吸収材料および可燃材料
は該床内に保持されるようにすることを特徴とする流動
床操作方法を提供する。
〈実施例の説明〉 本発明の叙上およびその他の目的ならびに利点は、以下
に添付図を参照して記述する本発明の詳細な説明から一
層明らかになろう。
第1図において、10は流動床式燃焼器または反応器で
あり、ハウジング12を有し、ハウジング12内にはハ
ウジングを上側室即ちフリーボード領域16と下側室1
8とに分割する空気分配板14が配設されている。空気
は、入口2oがら下側室18内へ導入され、分配板14
を通り上側室16内へ上向きに吹込まれる。参照番号2
2によって総体的に示された粒状材料床は、分配板14
上に載置されており、破砕石炭(燃料)と、燃料の燃焼
によって生じる硫黄酸化物を吸収するための硫黄吸収材
として使用する粒状の石灰石またはドロマイトと、以下
に詳述する目的のための補助粒状物質との混合物である
外部供給源(図示せず)から床22への石炭および石灰
石の補給は、上側室16に連通した導入管23を通して
行なわれるが、別法として1粒状燃料を散布型供給器に
よって床へ供給し、吸収材料は、ハウジングの全幅に亘
って幾つかの部位から床の上に落下させるようにしても
よい。
床22を通って上昇する空気は、燃焼生成ガスと混合す
る。以下、この混合ガスを単に「ガス」と称することと
する。通常、追加の空気が、床がら吹上げられた比較的
粗大な粒子が落下する位置より高い位置にある導入管2
4を通して供給される。ガスは、1対の熱交換器25.
26を被って上昇し、ハウジング12の上部に設けられ
た1対の排出口28.30を通って流出する。燃料とし
て歴青炭を用いる場合は、通常、燃焼用空気の論理的所
要量の50%を導入管2oを通して導入し、理論的所要
量の70%を導入管24を通して導入する。各熱交換器
25.26は、ガスからの熱を流体に伝達するために入
口から出口へ流体(通常は水)を循環するために蛇行状
に配設された熱交換管パネルから成っている。この構成
は慣用のものであるから、これ以上詳しく説明する必要
はない。
ガスは、上側室16を通って上昇する際、床22内の粒
状材料の位置部分(未反応の燃料および吸収材)を連行
する。このような粒状材料は、ガスに連行され床から運
び去られなければ、本来床内で反応すべきものである。
本発明によれば、粒状材料および吸収材の粒度より小さ
く、しかもなお、後述するようにサイクロンやその他の
型式の分離器に収集されるのに十分に小さい粒度の補助
粒状物質を床22へ供給する。この補助粒状物質は1粒
状材料および吸収材の粒度より小さい粒度とされた鉱石
等の小塊1球状粒子または粒団であってよい。これらの
小塊粒状物質は、床内の粒状燃料および吸収材より先に
上昇ガス流によって連行されてガス流を飽和させ。
それによって粒状燃料および吸収材料を床内に封じ込め
るように粒状および量を選定される。例えば、補助粒状
物質は、その粒子密度が150Qb/ ft’ (24
00kg / rn’ )である場合、125pmの平
均粒度を有する粒子とすることができる。その結果、粒
状燃料および吸収材は床内に留まり、補助粒状物質だけ
が、床から上昇するガスに連行され。
上側室16の上方を通り、熱交換器25.26を横切っ
て排出口28,30から流出する。排出口28.30か
らガスおよびそれに連行された補助粒状物質は、それぞ
れハウジング12に隣接された1対のサイクロン分離器
32.34へ流入する。
分離器32.34は、低速集塵器またはその他の任意の
設計のものであってよく、補助粒状物質をガスから分離
する。ガスは、導管36を通って追加の熱交換器(図示
せず)へ通される6分離された補助粒状物質(以下、「
小粒子」と称する)は。
分離器32.34の下部から流出し、導管38゜40を
通して流動床22へ戻される。燃料とじて歴青炭が用い
られる場合は、ハウジング12の下方部分内の粒子対ガ
スの重量比は、ガス流の12ft/ s (3,7m 
/ s )の見かけ速度においてほぼ30対1に維持す
ることができる。導入管22を通して空気が追加された
後は、見かけ速度が30ft/ S (9,1m/ s
 )近くになり、粒子対重量比は12対1近くになる。
見かけ速度と粒子対ガスの重量比との関係は、第2図の
グラフに示されている。
本発明によれば、幾つかの利点が得られる。例えば、補
助粒状物質即ち小粒子は、粒状燃料および吸収材のほと
んどのものより小さい粒度であるから、上側室16を通
って上昇するガスに連行され、燃料および吸収材は、効
率的な働きをする床22内に留まる。これによって、未
反応燃料および吸収材のガス流による連行、従って床か
らの排出を実質的に回避し、それによって床の燃料の燃
焼および効率を改善し、燃料の粒度および床内の灰含有
量に関する反応器の許容範囲を増大する。
また、−酸化炭素を発生する燃料が床内に留められるの
で、−酸化炭素ガスにそれが空気中の酸素分子と反応し
て燃焼し二酸化炭素となる時間を与えるので、−酸化炭
素の放出が最少限に抑制される。
更に、循環する小粒子が流動床より低い温度で床へ戻さ
れてくるので、床内に最適の熱バランスを維持すること
ができる。また、小粒子は、補給する必要がない。他の
材料、特に硫黄吸収材は、泡立ち状態の流動床を形成し
、床内の攪拌混合を良好にし、比較的粗大な燃料および
吸収材粒子が分離するのを防止する。
熱交換器25.26の位置する領域における補助粒状物
質の存在は、熱伝達率を高め、熱交換器への熱伝達は、
慣用の粉末石炭炊きボイラーの炉内における平均的熱吸
収率と同様の率で行なわれる。
床は、燃料の可燃部分をガス化させるのにちょうど必要
とされるだけの量の空気または酸素含有ガスで流動化さ
せてもよく、あるいは、完全燃焼が必要とされる場合は
、導入管24を通して追加の空気または酸素含有ガスを
導入することができる、このような段階的燃焼により窒
素酸化物の発生を抑制することができる。
また、必要ならば1部分負荷での操作も可能である。そ
の場合、燃料および空気の供給量を減少させ、導入管2
0および24を通してそれぞれ流動床および上側室16
へ供給する空気量の割合を変更し、床の熱発生量を変更
することによって流動床の温度を狭い範囲内に維持する
本発明の反応器を上記発生装置として使用する場合は、
ハウジング12は、多数の平行フィン付伝熱管を並置関
係に連結して成るパネル状の気密囲壁によって構成する
ことができ、それらの囲壁の伝熱管を通して順次に、あ
るいは同時平行的に水を通流させることができる。また
、慣用の自然循環方式を用いて水を囲壁に通流させるこ
とができる。
本発明による補助粒状物質の種類は、その物理的特性お
よび化学的特性が特定の操作条件に最も適するように選
択することができる。補助粒状物質の種類を変えること
によって、床の設計を、反応器のハードウェアを変える
必要なしに、広い範囲の異なる特性の燃料に適合させる
ことができる。
また、ここに例示された反応器をモジュール型として複
数の反応器を連結し、特に大容量の蒸気発生装置として
使用するための大型ボイラーを構成することもできる。
以上、本発明の詳細な説明したが、本発明は、これに限
定されるものではなく、本発明の精神および範囲から逸
脱することなく、いろいろな変更、改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に従って操作される反応器の概略
図、第2図は本発明の方法における2つのパラメータの
関係を示すグラフである。 10・・流動床式反応器、12・・ハウジング、14・
・空気分配板、16・・上側室、18・・下側室、20
.24・・空気導入管、23・・粒状材料導入管。 10・・・流動床式反応器 12・・・ハウジング 14・・・空気分配板 16・・・上側室 18・・・下側室 20.24・・・ 空気導入管 23・・・粒状材料導入管 特許出願人  フォスター・ホイーラー・エナージイ・
コーポレイション

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 硫黄吸収材および粒状可燃材料から成る床を多孔板上に
    載置し、該床を流動化させ、可燃材料の燃焼を促進する
    ために該多孔板を通して床内へ空気を導入し、可燃材料
    の燃焼ガスを排出させることから成る流動床操作方法に
    おいて、前記硫黄吸収材料および可燃材料の粒度より小
    さい粒度の追加の粒状物質を前記床へ導入し、該追加の
    粒状物質が前記燃焼ガスに連行されて床から運び出され
    、硫黄吸収材料および可燃材料は該床内に保持されるよ
    うにすることを特徴とする流動床操作方法。
JP60222903A 1984-10-22 1985-10-08 流動床による燃焼方法 Granted JPS6199005A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US663533 1984-10-22
US06/663,533 US4597774A (en) 1984-10-22 1984-10-22 Method for improving the operation of a fluidized bed

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6199005A true JPS6199005A (ja) 1986-05-17
JPH0240922B2 JPH0240922B2 (ja) 1990-09-13

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