JPS6240601B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は概していわゆる流動化床燃焼に係り、
かつ特に流動化床ボイラ装置のある種の新規かつ
有用な改良及び同装置を完成しかつ操作するため
の方法に係る。 様々な種類の化石燃料の如き可燃材料が、ボイ
ラの如き流動化床装置に於いて流動化床へ水の如
き熱交換流体を熱交換関係に通して水から蒸気を
得る熱を発生させるために燃焼させられている。
流動化床燃焼はよく知られており、かつ、1975年
６月に米国カリフオルニア州アシロマーに於いて
開催された流動化に関する国際会議で発表された
米国オハイオ州コロンブス市バテレのエツチ・ナ
ツク（H.Nack）氏等による“流動化床燃焼概観
（Fluidized−Bed Combustion Review）”で述べ
られているように、広い範囲の開発の主題になつ
ている。 典型的には、流動化床燃焼ボイラは燃焼室を有
し、同室に於いて、燃料の燃焼を促進するのに石
炭の如き粒状燃料が粒状材料の流動化床へ空気を
通すことによつて同床へ導入される。流動化床は
一般に不活性粒子を有しかつ同床は燃焼させられ
るべき燃料中の硫黄またはその他の望ましくない
添加物を吸収するのにまたはそれらと反応するの
に役立つドロマイト、石灰石またはその他の材料
をも有することがある。流動化床はしばしば非常
に浅く、その中に熱交換管が埋設されて、該管を
通つている水へ加熱された粒子から熱を伝達する
ようになつている。そのほかに、水の通る管が流
動化床の上の空間内に配置される場合もある。 流動化床燃焼は一般に816乃至927℃．（1500乃
至1700〓．）の温度に於いて作用するが、これは
在来の非流動化床ボイラに見られるよりもきびし
くない状態であり、従つて亜酸化ちつ素ガスはか
なり減らされる。このような流動化床燃焼ボイラ
は燃料に予め空気を混合するのを省きかつ低温状
態に達し、従つて冷却表面にスラグの沈積するの
を無くすると同時に同表面に非常に高い熱伝達率
を付与するから、石炭の如き固体燃料に対して特
に非常に有用である。 焼却炉及びボイラの如き様々な在来の流動化床
燃焼装置の操作に際して、熱出力、即ち装置の性
能を高めるために、流動化床の一部分は、例え
ば、焼却炉内の流動化床の、米国特許第3702595
号に説明されている如き再循環、及び重ねられた
流動化床配置に於ける石炭及び固体吸収材料から
成る流動化床の、例えば、米国特許第3905336号
に説明されている如き再循環、及び流動化床装置
内の、例えば米国特許第3910235号に於ける如き
内部再循環の如き様様な方法によつて、再循環さ
せられる。 然し、熱交換管が流動化床内へ挿入される場合
には特にであるが、既知の流動化床ボイラ及びそ
れらボイラの作動している圧力状態に関わるある
種の問題がある。すなわち、こうした熱交換管は
流動化床粒子の流れを妨げ、採用される温度状態
に於いて困難な管支持上の問題を起こし、かつ流
動化床内に死点を生じさせることによつて流動化
を制限する。こうした装置の流動化は固体の床を
通る空気の速度を増すことによつて改善されるけ
れども、こうすれば細かい流動化床粒子が流動化
床から運び去られる傾向が生じるという点で更に
問題が起こる。流動化床粒子の過度の流出を防ぐ
のに、大形粒子、即ち、約100乃至150ミクロン程
度の普通の平均粒度範囲に較べて約500ミクロン
程度の、かつ典型的には、300乃至450ミクロン程
度の平均粒度を有する粒子が流動化床に採用され
ている。然し、大形粒子が採用されれば、大形粒
子は重量当りの表面積が小さいために熱伝達率が
低下し、かつまた流動化床に不安定な流れ状態が
生じてその結果として大きい泡が形成されること
になり、従つて接触効率及び燃焼効率が低下す
る。従つて、ほとんどの流動化床ボイラには、折
衷案が採用されて、速度、粒度、作動圧力、及び
流動化床内に配置される熱交換管の種類、数及び
形が特定のボイラに所望される熱効率に対して妥
協に達するように釣合わされる。 在来の流動化床ボイラの他の欠点は、温度及び
特に作動容量の如き種々のパラメータを制御する
のを可能ならしめる制御点の数が比較的少ないこ
とである。そのほかに、全容量を増すための最近
の提案には複数の流動化床を相互に重ねることが
含まれているけれども、同提案によるある種の流
動化床はその容量を制御し難い。しかも、こうし
た重ね配置は単に鉛直方向寸法によつてきびしく
制限されるだけではなくて、特に高い作動温度に
かんがみ支持構造の点でも制限されることにな
り、こうした総ての点がこの提案の実用可能性を
制限している。 他の提案には、熱交換管を内部に有する室へ流
動化床粒子を通すことが含まれている。然し、こ
れらの管は流れを妨げる傾向があり、更に重要な
ことは、固体とガスとの連続混合体ではなくてガ
スの泡のような層がこれらの管の表面にでき、従
つて、同一温度に於いてはガスよりも固体接触に
よつて遥かに多量の熱が伝達されるから、熱伝達
効率を実質的に下げる。 更にまた、在来の装置は破砕作業中に生じる細
粉、即ち細かく摩砕された固体燃料（例えば石
炭）の粒子を利用することができない。従つて、
効率は細粉が煙道ガスに伴なつて失なわれるかま
たは全然使用されない程度まで更に下げられる。 従つて、本発明は上で指摘した諸問題を解決せ
んとするものである。 上記の目的を達成するために、本発明は以下の
点を特徴とする流動化燃焼床の燃焼及び熱伝達方
法を提供する。即ち、流動化燃焼床から該流動化
燃焼床の構成材料の一部分を引出すことと、 この引出された部分を、内部に流れを妨害する
もののない垂直な熱交換装置の室内へ導入して該
熱交換装置の熱交換媒体と熱交換関係を保つて該
熱交換装置の前記室内を流動させることとを含
み、この場合、該熱交換装置を通る該構成材料の
引出された部分の流れは、該燃焼床の粒状構成材
料の速度よりも速くまた該燃焼床の粒状構成材料
の密度よりも低い密度とし、 次に前記引出された部分を前記室から前記流動
化燃焼床へ戻すこと。 本発明は、また、上記方法を実施するのに直接
使用される流動化燃焼床及び熱伝達装置をも提供
する。即ち、この装置は、支え部材上にほぼ支え
られ且つ該支え部材により流動化ガス媒質を給供
される粒状物質から成る流動化床を有する燃焼室
と、可燃燃料を前記流動化床へ導入するための入
口とを有する流動化燃焼床及び熱伝達装置にし
て、 実質上壁で囲まれかつ内部には流れを妨害する
もののない室を有し該壁内を熱交換流体が流れて
いる実質上垂直な熱交換装置と、 前記流動化燃焼床から該流動化燃焼床の構成材
料の一部分を引き出してこれを前記熱交換装置の
下端付近から流動化された状態で導入する構成材
料導入装置であつて、該流動化燃焼床の粒状物質
の密度よりも低い密度で且つ該流動化燃焼床の粒
状物質の速度よりも速い速度で該熱交換装置の室
内を流すために構成材料導入装置と、 前記熱交換装置内を流れた前記の流動化された
材料を前記流動化燃焼床へ戻す装置とを有し、 前記の流動化された材料の引出された部分が前
記流動化燃焼床から前記熱交換装置内の前記室を
通つて再び前記燃焼室内の前記流動化燃焼床へ循
環し、よつて前記の流動化された材料の前記熱交
換装置内の室を通つて流れている前記の引出され
た部分の有する熱が前記熱交換装置内の室の前記
壁を通して前記熱交換流体へ伝達されるようにな
つている。 好適に具現されれば、流動化床の熱交換装置へ
流入しかつ通る前記部分は流動化床に隣接する比
較的静止した部分から熱交換装置へ流入する。 本発明の一実施態様によれば、引出しダクトが
該静止した部分と熱交換装置とを連通させ、かつ
熱交換装置への流入量は熱交換装置の入口を通る
固体の流量を変えかつガスと共に添加燃料を熱交
換装置へ導入するようになつているノズル弁装置
によつて制御される。あるいはまた、前記静止し
た部分はノズル弁装置によつて制御される熱交換
装置入口に直接に隣接する位置に配置される。 本発明による方法及び装置の好適実施例では、
流動化床からの加熱された粒状物質及びまだ反応
させられていない燃料粒子、例えば石炭、は熱交
換冷却表面を内部に全然有していないのが好まし
い流動化床の外部に作られた圧力差を使用するこ
とによつて流動化床から除去される。除去は熱交
換装置の底に於いて同装置へ空気を導入すること
によつて達成される。引出された流動化床材料は
上向きに第１鉛直熱交換室内へ、次に、アーチ形
接触室によつて連結された下向き第２戻り熱交換
室へ通され、かつ同第２室の好ましくは流動化床
の直上に配置された出口から流動化床へ再導入さ
れて、未燃焼及び（または）添加燃料粒子の燃焼
が両熱交換室内に於いて遂行される。 本発明のもう一つの実施態様によれば、両熱交
換室の壁間には、熱が伝達されかつ燃焼が進むに
従つて熱交換室内の如何なる与えられた点に於い
ても実質的にかつ概して均等な温度状態が断面積
を横ぎつて維持されるような最短距離が画定され
ている。流動化床粒子は第１鉛直熱交換室内を上
向きに流されている時には第２熱交換室内を下向
きに流れている間よりも濃厚な相内にある。従つ
て、流動化床の高い部分を引出しかつその粒子を
流動化床から熱交換装置内の流れの妨げられない
室内へ先ず上向き鉛直方向にかつ次いで下向き方
向に流動させて固体の高い循環流量を維持するこ
とによつて、比較的コンパクトなボイラ及び同ボ
イラを操作する方法が提供されることができて、
制御可能な高い効率が得られる。 煙道ガスには微細な固体粒子を流動化床から上
方へ運ぶ傾向がある程度あるから、流動化床の上
方に配置された過熱器及び（または）補助熱交換
装置は単に補助熱を捕えるのに役立つだけではな
くて、冷却された粒子と加熱された粒子との有効
な混合を維持するために粒子を流動化床へはね返
らせる粒子の衝突障害物にもなる。微細な粒子の
うち粒子衝突障害物を通過した部分は高架サイク
ロンの如き粒子集め装置によつて集められ、かつ
次いで異なる再循環装置によつて流動化床へ直接
に戻される。 本発明の上記の構成及び実施態様によれ得られ
る効果を挙げれば以下の通りである。 (1) ボイラ部分の熱交換装置を流動化床から分離
しかつ実質的に全然妨げられずに内部を流体が
流れる熱交換装置を設けることによつて、熱伝
達効率を比較的高くさせることが出来る。 熱交換装置を通る流れの密度を制御するため
の装置を設けることによつて、燃焼部分の作用
温度は亜酸化ちつ素生成を予め決められた低い
程度に維持するようにかつ一切のスラグ化を防
ぐように制御可能である。 (2) 熱交換装置内を循環させられてしまつた粒子
を流動化床へ再導入することによつて、燃料の
燃焼によつて加熱されている粒子と冷却されて
再導入された粒子の緊密な混合によつて流動化
床内の温度が制御可能である。 (3) そのほかに、流動化床の一部分の上向きに流
れるのを可能ならしめるように鉛直に延びてい
る熱交換装置を設けることによつて、熱交換装
置内に約95％の空隙があるように粒状物質の密
度が比較的低ければ、赤熱粒子の有する熱の一
部が放射によつて熱交換装置へ伝達され、従つ
てボイラ部分へ伝達される熱の量が増す。 (4) 添加燃料及び可燃ガスを熱交換装置へ導入す
ることによつて、本発明によるのでなければ使
用出来ない燃料粒子が本発明によつて効率的に
燃焼させられることができることである。その
ほかに、本発明による熱交換装置内のこのよう
な燃焼によつて、添加燃料の燃焼の結果、補助
熱が放射によつて同熱交換装置へ伝達される。
更にまた、熱交換装置内を進行しつつ燃焼して
いる添加燃料は熱交換装置内の流れ通路全体に
亘つて、即ち入口から出口まで、温度を実質的
に均等にさせるのを助ける。 (5) 更に、熱交換装置の入口及びガス入口を調節
するノズル弁を熱交換装置及び引出しダクト双
方に設けることによつて、装置の作動パラメー
タに対する制御点数が多くなる。 (6) かつまた、熱交換装置の壁を約0.46メートル
（約1.5フイート）と約1.22メートル（約４フイ
ート）との間の距離に相距てることによつて、
熱交換装置内の温度状態が同装置内の如何なる
鉛直方向位置に於いても流れ通路を横ぎつて本
質的に均等にされる。 (7) 補助熱交換装置を流動化床の上方に設けるこ
とによつて、単に上昇煙道ガスの有する熱が補
助熱交換装置内の熱交換流体へ伝達されるだけ
ではなくて、煙道ガスに伴なつて上昇する傾向
を持つている軽い燃料粒子が補助熱交換装置に
衝突して流出を阻まれる。 また、前掲の米国特許第3910235号に比較する
と、本発明は、流動化燃焼床の粒状構成材料の一
部を引出してこれを垂直な熱交換装置の熱交換媒
体と熱交換関係を保つて流動させることにより熱
交換効率を高めている点で改良されている。ま
た、米国特許第3702595号に比べると、本発明
は、流動化燃焼床の粒状構成材料の一部を引出し
てこれを、該米国特許におけるように装置の外部
を通すのではなく、熱交換装置内へ直接導入しか
つそれを通して流動させる点で、外気への熱損失
が防止されるという改良点がある。さらに、米国
特許第3905336号に比較すると、本発明は、重ね
られた複数の流動化床を不要とし、また、流動化
床内の熱交換管を不要とし、流動化燃焼床の粒状
構成材料の一部を引出しこれを熱交換装置内を通
すことによつて、比較的コンパクトな装置で高い
熱交換効率を得ることが出来るという改良点があ
る。 本発明は次に単に解説の目的で本発明の好適な
特定実施例に就いて説明される。然し、本発明の
係る技術分野に精通せる人々によつて気付かれる
ことになるように、本発明の図示流動化燃焼床及
び熱交換装置並びにそれを操作する方法は本発明
の精神及び範囲を逸脱することなしに様々に改変
されても構わない。更に、かつ特に、本発明の高
流量固体再循環装置及び方法を定義する際に、
“流れ”なる用語はチヨーク速度、即ち、本技術
分野において知られ、かつジヨン・ウイレイ・エ
ンド・ソンズ・インコーポレーテツド（John
Wiley and Sons Inc.）によつて1969年に刊行さ
れ、本明細書に引用によつて採入れられているく
にいだいぞう及びオクテーブ・レベンズピール
（Octave、Levenspiel）両氏の“流動化工学
（Fluidization Engineering）”の第385乃至387ペ
ージに更に明確に説明されているように、鉛直流
れを維持するに必要な最低ガス速度よりも高い速
度に於いて作動する流れを意味している。 次に本発明の好適実施例を詳しく説明する。 諸図において、同じ参照数字は同様な部分を表
わしている。第１図及び第２図には燃料を導入す
るための装置を有する燃料入口装置１４と併せて
ボイラ壁即ち容器壁１２を有する流動化床式二重
ボイラの実施例が全体的に１０にて示されてい
る。燃料入口装置１４は化石燃料のような燃料油
または石炭粒子の如き粒状燃料またはそれらの何
らかの組合せの如き燃料を注入するための如何な
る在来供給装置を有しても構わない。従つて、例
えば、燃料入口装置１４は粒状石炭を導入するた
めのねじ式供給装置、または、好ましくは、全流
動化床に亘り分布可能に粒子を投入する散布スト
ーカを有しても構わない。 ボイラ１０は可燃成分を有する流動化ガス（酸
素含有ガス、好ましくは空気）を圧力下に導入す
るための空気入口１６をも有しており、同入口は
流動化床を補う成分を流動化するように燃焼室へ
連結されている。この目的のために、ボイラ１０
は床板１７、同床板から上へ延びている（好まし
くは剛固な）仕切部材１９及び同部材によつて支
えられた多孔分布板２０によつて形成されて多数
の（数字記号を付けられていない）空気分散室を
形成する柱状室１８を有している。分布板２０は
ここにはボイラの下部断面の大部分を横ぎつてい
るように図示されているが、後に更に詳しく説明
されるように一端に於いて傾けられていても構わ
ない。 流動化ガスは燃焼床成分を流動化するのに分布
板２０によつて、全体を２２に示されている流動
化燃焼室へ分散可能に、入口１６から空気分散室
へ各々通じている入口導管１６ａを通して柱状室
１８へ導入される。ここに例示されているよう
に、流動化床は流動化床燃焼室２２内に粒状物体
の流動化燃焼床を形成するのに同流動化床へ導入
された石炭、タールサンド、天然ガス等の如き固
体粒状またはその他の燃料を併せて、砂の如き不
活性耐火材料及び、好ましくは、燃料中の望まし
くない成分（特にSO₂）を吸収するかまたは同成
分と反応する材料、例えばドロマイトまたは石炭
石粒子またはこれらの成分の何らかの組合せ、を
有しても構わない。分布板２０は流動化燃焼床の
粒状構成材料をほぼ支え、且つこれに流動化ガス
媒質を供給する支え部材を構成する。 上記好適実施例にあつて、流動化床燃焼室２２
は同室内に熱交換管を全然有していないけれど
も、こうした管が流動化床を例えば冷却するため
にもしも所望されるならば同流動化床へ挿入され
ても構わない。本発明の一特徴によれば、第２図
に略図で示されているように、流動化床は分布板
２０を通して流動化ガスが導入されることによつ
て、流動化床成分のうち分布板２０の直上の部分
のようには乱されない静止部分２４を一端に有し
ている。そのほかに、界面２６が流動化床の流動
化部分と不係合室２８との間に画定される。 有利には、不係合室２８は流動化床の直上に配
置されて、熱交換管即ち過熱器管３０が室２８内
に放射熱交換関係に配置されている。すなわち、
不係合室２８は燃焼流動化床上方の空間であり、
これを通つて、燃焼流動化床からの高温のガスが
微細粒子と共に上昇する。過熱器管３０は単に、
界面２６から上昇するガス及び粒子によつて加熱
されるべき水蒸気を収容するだけではなくて、ガ
スによつて運ばれる微細粒子の上昇運動に対する
衝突障害物としても役立つ。やはり有利には、ボ
イラ１０はやはり室２８内に配置された上方熱交
換管３２即ち給水加熱器を燃焼床及び過熱器管３
０よりも上に有している。管３２は典型的には、
流動化床から上昇するガスによつて熱交換関係に
加熱されるべき水を後に更に詳しく説明されるよ
うに収容し、かつ過熱器管３０のように、上昇微
細粒子に対する補助衝突障害物になる。 サイクロン形ガス固体分離器の如きガス固体分
離器３４が不係合室２８内に管３０及び３２より
も上に配置されて、これらの衝突障害物を越えて
上方へ流れている非常に微細な固体粒子を受ける
ようになつている。有利には、ガス固体分離器３
４はこのように受けられて分離された微細に粉砕
された固体を固体戻し管路３６へ通して出口３８
へ向け、従つてこれらの固体は流動化床へ直接に
戻される。更に有利には、固体戻し管路３６の出
口は流動化床へ導入されるべき燃料を余熱する助
けになるように燃料入口装置１４に近く隣接して
配置されている。 ボイラ１０は水蒸気−水分離器ボイラドラム４
０、入口１６を通して導入された空気を加熱する
のに分離器３４から煙道ガスを受ける煙道ガス空
気加熱器４２、及び同加熱器へ連続されかつ煙突
及びろ過器（図示せず）へ通じている煙道ガス出
口４４をも有している。出口４４は煙道ガスを排
出する前に灰捨てホツパ（図示せず）を通して浮
遊灰を除去するのに空気スライド４６を有してい
る。ボイラは給水の如き熱交換流体をボイラ装置
へ導入するための入口４８をも有している。入口
４８は給水加熱器３２からドラム４０へ通じてい
る出口ヘツダ５２を有する同加熱器の入口ヘツダ
５０へ連結されている。過熱器管３０の進入管５
４はドラム４０へ連結されかつ同過熱器管からの
出口ヘツダ５６を有しており、同ヘツダは過熱さ
れた水蒸気の出口でありかつ例えば蒸気タービン
へ通じている。そのほかに、総て更に詳しく後述
されるように、熱交換流体管路５８が、ボイラド
ラム４０から泥ドラム６０へ延びている。泥ドラ
ム６０は水中のかす、すなわち、固体含有物、を
泥状に沈殿させるためのものである。ここに例示
されているように、本発明による高流量固体再循
環装置はＵ字形に曲げられた引出しダクト６２を
有し、同ダクトの入口は漏斗形入口部材６１によ
るなどして流動化床の静止部分２４と直通され
て、粒状材料が流動化床から前記引出しダクトへ
直接に引出されることができるようになつてい
る。引出しダクト６２は熱交換装置７０へ更に詳
しく後述されるように粒状材料を導入するため
の、第６図に示されている漏斗形出口部材６３を
も有している。引出しダクト６２は燃焼部分と熱
交換装置７０との間の流動化粒子の循環流を実質
的に制御できるように、静止部分２４の、第１図
及び第２図の平面に垂直な平面内における断面積
に較べて概して狭い断面積を有している。 従つて、ダクト６２は概して円形の断面積を有
しても構わず、また入口部材６１は第２図に示さ
れているように先細にされかつ同図に垂直な方向
にも先細にされ、これにより、静止部分２４を去
る流動化された粒状材料の密度を増すようになつ
ている。出口部材６３は熱交換装置７０の底に配
置された多孔分布板６８の全面へ流れを分布させ
るべく上向き流れの方向に末広形にされている。
然し、ここに例示されているようにこの上向き末
広形にされるのは熱交換装置の通路がダクト６２
の直径とほぼ同じ幅にされることができるから、
第２図の平面に垂直な方向においてだけである。 ボイラ１０は可燃成分を有するガス、例えば空
気、またはもしも所望されるならば空気と天然ガ
スまたはその他の燃料の如き燃料との混合体を更
に詳しく後述されるように導入するための入口６
４をも有している。そのほかに、引出しダクト６
２内に於いて調節可能な調節可能ノズル６６が、
入口６４を通るガス流量を変えることと併せてノ
ズル６６が鉛直に動かされることによつて熱交換
装置７０内の固体の循環流量を制御するようにダ
クト６２内に於いて作動可能である。添加燃料が
入口６４または別個の燃料入口を通るガスと共に
導入されても構わない。 好適に具現されれば、ノズル６６及び空気入口
６４は米国特許第2630352号に記載されている如
きプラグ式弁または噴射式円錐形弁を有する一体
の調節可能ノズル弁として形成される。従つて、
同弁は導入されるガス及び添加燃料を通すことの
できる中空中心管、並びに上向き流れ室７２へ通
じている開口６３ａの大きさを制御する頭部を有
している。あるいはまた、ノズル６６の代りに滑
り弁を使用できる。 熱交換装置７０は鉛直な上向き流れ室７２、ア
ーチ形屋根室７４及び下向き流れ室７６を有して
いる。両流れ室７２及び７６はウエブによつて共
に結合された一連の熱交換管８８を有する標準ボ
イラウエブ壁即ち炉壁パネル（全体を８７で図示
されている）で構成されている。管８８で形成さ
れた一連の仕切壁８６が粒状材料の運搬流に対す
る一連の概して平行なスロツト即ち熱交換通路を
各室の両壁間に画定するべく管８８から成る両壁
８７に垂直に同両壁間に相距てられて配置されて
いる。第１図は壁で仕切られた室の略図を示して
いる。室７４のアーチ形屋根も結合されたウエブ
形熱交換パネルすなわち壁８７で構成され、かつ
両室７２及び７４それぞれのウエブパネル間の熱
交換流体を連通させるのに役立つ。然し、第１図
に示されているように、各仕切壁８６のアーチ形
室７４内にある部分には同室の壁部分にある管８
８へ通じている導管８６ａが形成され従つて同部
分は熱交換管を含まない小さい部分しか画定して
いない。 従つて、熱交換流体回路５８から、熱交換流体
は、管８８を通つて循環している流体から固体を
分離する泥ドラム６０の一つを通り、次いで同流
体は室７２，７４及び７６の壁を形成している管
８８を経てヘツダ７８の一つへ達し、同ヘツダは
加熱された流体をボイラドラム４０へ運ぶ。この
目的のために、泥ドラム６０は各壁８７にあつて
平行に延びている熱交換管８８へ熱交換流体を送
り込むべくこれらの管と流体連通状態にこれらの
管全部の下に延びている。そのほかに、渡り部材
９０及び９２が上向き流れ室７２の内壁８７の管
８８と下向き流れ室７６の内壁の管との間、及び
室７６の内外両壁間をそれぞれ流体連通させ、従
つて熱交換流体は室７２及び７６の中を上方へ流
れかつ一方のヘツダ７８を通つて分離器ドラム４
０へ入る。理解されるべきは、ヘツダに連結され
た各管８８から進入するのを可能ならしめるべく
ヘツダに形成された孔が多過ぎて同ヘツダを弱め
るのを防ぐために、２個のヘツダ７８が使用され
ても構わないことである。然し、構造を弱める危
険なしに全部の管を通すべく１個の大きいヘツダ
７８を使用しても構わない。 熱交換流体は直上に説明された諸導管を通つて
自然に循環することになるけれども、この流れを
特に流れ始めの間に助けるためにポンプ５９が流
体管路５８の途中に配置されている。その上、仕
切壁８６と整合させられかつ同数の渡り部材９０
が室７６の内壁８７の全部の管８８の底に連結さ
れたヘツダ９４へ通じており、また、やはり仕切
壁８６と整合させられかつ同数の渡り部材９２が
ヘツダ９４から室７６の外壁８７の全部の管８８
の底に連結されたヘツダ９６へ通じている。 引出しダクト内及びスロツトのある室７２，７
４及び７６の中を循環している粒子が下方に流動
化床燃焼室２２へ戻されることができるように、
流れ室７６は不係合室２８へ、好ましくは、流動
化床燃焼室２２の直上へ吐き出す固体出口（全体
を８０に示されている）を有している。すなわ
ち、出口８０は熱交換装置７０内を流れた流動化
された粒状材料を流動化燃焼床へ戻す装置を構成
する。 第１図及び第２図に示されている出口８０は静
止部分２４を覆う位置に示されているけれども、
理解されるべきは、この出口から吐き出される流
れの中の粒子が室２２及び静止部分２４から上昇
しているガスと混合する故に室２２へ落下する傾
向を持つことになることである。然し、好適に具
現されれば、出口８０は第４図に示されているよ
うに室２２の概して上方に配置される。 前記ノズル６６から熱交換装置７０の室７２の
下端へガスが吹き込まれてこの室７２内を上昇
し、これに伴なつて、流動化燃焼床の粒状構成材
料の一部分が引出しダクト６２を通つて熱交換装
置７０の室７２の下端から該室７２内に流入し
て、上昇するガスにより該室内を上方に運ばれ
る。しかしながら、該室７２内で熱交換管８８の
表面沿いに上昇する粒子は該管８８との接触によ
り生じる摩擦抵抗と粒子自体の重力との影響を受
けるので、室７２内の粒状材料の上昇速度はガス
の見かけの上昇速度の約半分、すなわち、2.135
ｍ／分、程度となる。このことは、粒状材料と熱
交換管８８との接触時間が長くなることを意味
し、従つて、粒状材料の有する熱が熱交換管８８
へ効率良く伝達されることを意味する。 引出しダクト６２は流動化床燃焼室２２からの
固体粒状材料を流動化する（即ち同材料の密度を
制御する）のを助ける流動化空気入口即ち通気空
気入口８２をも有している。理解されるべきは、
この入口８２は流れ室７２へ流入する流動化され
た粒状材料の密度の制御を可能ならしめるための
補助制御点になることである。 有利には、静止部分２４の方へかつそこから熱
交換装置７０へ流動化床成分の流れるのを容易な
らしめるために、分布板２０は、特に比較的浅い
（約15センチメートル＝６インチよりも浅い）流
動化床の場合には、静止部分２４の方へ下方に少
し傾けられても構わない。あるいはまた、分布板
２０は水平に配置され、この分布板に静止部分２
４の方へ下方に傾けられた１条以上のみぞが形成
されても構わない。然し、理解されるべきは、ほ
とんどの適度に深い（即ち約15センチメートル＝
６インチ以上の）流動化床において、しかも、分
布板２０が傾けられていない場合に同床の頂上表
面が勾配、即ち息角を静止部分２４へ向けて有す
るようになすことである。 第３図は熱交換装置７０の平面図を更に詳しく
示しており、同装置に於いて上向き流れ室７２及
び下向き流れ室７６は約61センチメートル（２フ
イート）の厚さ（即ち対向両壁８７間の距離）及
び約1.83メートル（６フイート）の幅（即ち仕切
壁８６間の間隔）を各々有する多数の熱交換通路
８４を有して、室７２内を上方へ、室７４内を横
方向にかつ室７６内を下方へ流れている燃焼煙道
ガスと粒状物体との間に熱交換関係を作つてい
る。上向き、頂上及び下向き流れ通路及び室は多
数の平行整合流れ通路として図示されている。然
し、理解されるべきは、これらの室内の上記の如
き流れ通路内の流れが妨げられない限り、様々な
寸法、形状及び大きさの室が採用されても構わな
いことである。 通路８４は室７２，７４または７６内の如何な
る点に於いても熱交換通路の断面を横ぎる（即ち
同通路の中心と隣接壁との間の）熱勾配を大きく
させるような大きい断面積を有するべきではな
い。従つて、この断面積は、各室内の与えられた
如何なる点に於いても高流量で固体が循環して流
れている間、断面（即ち厚さ）を横ぎつて実質的
に均等な高温状態の維持されるのを可能ならしめ
るように制限されるべきである。この断面積の寸
法が大き過ぎれば、流れ通路の中心部にある流動
化された粒子が有効な熱伝達を可能ならしめるに
は不十分に接触することになるので、実質的に均
等な温度状態は妨げられることになる。 従つて、ここに具現されているように、各熱交
換通路８４の厚さは３室７２，７４及び７６全体
に亘つて少くとも約15センチメートル（半フー
ト）であるが約1.22メートル（４フイート）より
も大きくはない。その上、各通路８４の幅は約
1.83メートル（６フイート）よりも大きくはな
い。通路の幅の1.83メートル（６フイート）なる
寸法は、熱伝達を最適にするべく熱交換通路８４
全体に亘つて流れる粒子及びガスを均等に分布さ
せる板６８へダクト６２の出口から漏斗形出口６
３を経由して流れている材料が均等に分布される
のを可能ならしめるものとして選定したものであ
る。 開放通路を通つて流れているガスが熱交換装置
７０を通る粒子全部を押しかつ壁に於ける重力及
び摩擦の組合わされた作用に打勝つ傾向を持つの
で、約15センチメートル（半フート）よりも小さ
い厚さでは熱交換壁８６に隣接して粒状物質を循
環させるのに不十分であるから、各通路８４の厚
さの上記限定は特に有用であることも理解される
べきである。同様に、約1.22メートル（４フイー
ト）よりも大きい幅で熱交換壁に隣接している粒
状物質が流れ室７２，７４及び７６を通つて流れ
ているガスによつて押されないので熱伝達効率を
下げることになる。かつまた、実際問題として、
幅が更に狭ければ、破損した管８８を修理するの
に人が通路８４へはいることができなくなり、従
つてその部分全部が切離されなければならなくな
る。均等な温度状態を維持するのは、熱交換表面
に近い流れが熱交換通路の中心に於ける流れより
もほんの少しだけしか低い温度にならず、従つ
て、表面に於ける熱伝達が増進されかつそれ故に
効率が高まるから、特に有利である。 本発明の装置及び方法に於いて信頼されるの
は、引出しダクト６２から引出されかつ上向き、
頂上及び下向きの流れ室（それぞれ７２，７４及
び７６）を通つて流れるように導入された流動化
床粒状物質が流れている間の有効な熱交換であ
る。流動化床燃焼室２２には、流動化空気または
可燃ガス、未燃焼の、または燃焼している燃料粒
子、並びに随意には不活性耐火粒子及び吸収剤粒
子から成る粒子の搬送流がない。熱交換装置７０
の室７２，７４及び７６の中に連続流れ状態があ
る。同装置７０は好適な形で図示されて、アーチ
形室及び下向き流れ室を有しているけれども、こ
れらの室は本発明の装置の好適ではあるが不可欠
な実施例ではない。 有利には、流動化床成分のうち熱交換装置７０
を通つて循環している部分に伴なわれて含まれる
ことのある未燃焼燃料と、空気入口６４及び（ま
たは）空気入口８２を通して導入された添加ガス
によつて熱交換装置７０へ導入された添加燃料と
の燃焼に基因して熱交換装置７０内で燃焼が起こ
る。好適に具備されれば、熱交換装置７０に加え
られる固体燃料は、熱交換装置内に於いて急速に
燃焼することができるように、通常は比較的小さ
い粒子の形にされる。この小さい固体燃料の添加
は、同固体燃料の摩砕によつて作られた細粒が熱
交換装置内に於いて効率的に燃焼させられ、こう
した燃焼によつて発生した熱が大きい粒子と較べ
て小さい粒子の方が単位質量当りの表面積が大き
いことにより、熱交換管８８へ効率的に伝達され
るという利点をもたらす。理解されるべきは、こ
れらの細かい粒子が完全燃焼の起こる前に流動化
床から吹飛ばされる傾向を持つので、普通には流
動化床式ボイラに使用されないことである。その
上、熱交換装置７０を通つて進行しつつ燃焼して
いる粒子は同装置全体に亘つて、即ち板６８に於
ける入口から出口８０まで、温度を一層均等にす
る傾向があり、その間熱交換壁へ熱を放射して余
分の熱を伝達する。 以上に説明された実施例に於いて、熱交換管が
流動化床燃焼室２２内に配置されるように図示さ
れていないが、その理由は本発明の好適実施例の
ように構成すれば燃焼開始が一層迅速になるから
である。燃焼は循環なしに開始されることができ
て、流動化床に挿入された冷却管による熱の損失
がないので、粒状固体は速やかに加熱される。 ボイラ１０は迅速な燃焼開始または燃焼を可能
ならしめるほかに数多の利点を有してる。すなわ
ち、ボイラは、調節可能ノズル６６を単に変える
ことによつて、熱交換装置７０全体に亘つて流れ
状態にある流動化床材料の循環速度を変えること
により熱交換装置７０内の仕切壁及び管８８へ伝
達される熱交換装置７０内の仕切壁及び管８８へ
伝達される熱の伝達率を制御して、ボイラ容量を
迅速に低下または増大させることが出来る。この
熱伝達率の制御は、従来の流動化床熱交換ボイラ
に於いては流動化床の部分へ流れる空気を止めて
同床の機能を低下せしめることによつて調節を実
施しなければならないから、容易には達成され得
ない。 その上、既知の流動化床燃焼ボイラの高さは圧
力降下にかんがみて制限されるのが普通であり、
従つて流動化床内に埋められることのできる冷却
表面の広さに制限がある。然し、こうした制限は
本発明による装置には存在しない。なぜなら、本
発明の装置では、熱伝達媒質に曝される冷却表面
の広さが熱交換装置内の循環速度及び固体濃度を
変えることによつて同装置に於ける圧力降下を増
すことなしに変えられ得るからである。熱交換装
置７０全体に亘る圧力降下は流動化床燃焼室２２
に於ける圧力降下よりも大きくはなく、かつ静止
部分２４に於ける流動化粒子の静落差は熱交換装
置に於ける圧力降下よりも大きく、従つて所望の
循環速度にさせるのに必要な圧力勾配を付与す
る。 本発明の装置では、遥かに広い粒子粒度範囲を
採用することができ、表面積が大きいために高い
熱伝達率が達成される点で特に好適な小さい粒度
の採用が可能となり、また、ドロマイト、石灰石
及びその他の吸収剤または反応材料が採用される
場合も小さい方の粒度を用いて、燃料汚染を伴な
う反応速度に影響を与えるようにすることも出来
る。典型的な粒度は最小約40ミクロンから450ミ
クロンまでの範囲でよく、かつ典型的な流動化床
に於いてはしばしば約250乃至450ミクロンの範囲
内にあるが、本発明の装置は熱伝達率を高くする
平均粒度として約40ミクロンから150ミクロンま
での範囲に於いて効率的にかつ好ましく作動する
ことができる。 本発明の装置は、流れを本質的に妨げられずか
つ有利には内部の温度状態を実質的に均等にされ
る熱交換装置を採用し、ガスが熱交換装置を通つ
て流れる間に燃焼させられることによつて、熱伝
達効率を非常に高くすることもできる。例えば、
スロツトのある室が縦1.83メートル（６フイー
ト）、横0.61メートル（２フイート）の寸法を有
する場合に、通路の中心と壁面に近い粒子との間
の温度勾配即ち温度差は、壁面が約260℃（500
〓）でありかつ作用温度が約816乃至927℃（1500
乃至1700〓）である場合に約5.6℃（10〓）であ
ることになる。これは、固体を運ぶガスの上向き
流れに逆らう摩擦抵抗及び重力によつて固体が壁
に沿つて高度に循環させられるためである。 作動の際に、加熱された流動化床燃焼室２２を
形成するべく空気が柱状室１８及び分布板２０を
通して空気入口１６から室２２内へ導入されてい
る状態で、室２２内の不活性粒状固体を速やかに
加熱するために同室へ注入される天然ガスまたは
軽燃料の如き通常の燃料を採用することによつ
て、燃焼が開始される。熱交換装置７０にある
1.83メートル（６フイート）×0.61メートル（２
フイート）の各熱交換通路８４に対応する流動化
床寸法は（通路８４の幅に相当する）1.83メート
ル（６フイート）の厚さ×4.27メートル（14フイ
ート）の幅（入口１４から静止部分２４までの距
離）と約0.61メートル（２フイート）の深さとを
有している。然し、流動化床のこの大きさ及び深
さは装置の大きさに応じて勿論変えられる。流動
化床粒子は、ボイラ内の圧力降下が毎平方センチ
メートル当り約0.07キログラム（１ポンド／平方
インチ）であり、かつ空気加熱器４２によつて約
399℃（750〓）に予熱され空気入口１６へ導入さ
れた空気が大気圧よりも毎平方センチメートル当
り約0.07キログラム（１ポンド／平方インチ）高
い状態で、約560乃至1200キログラム／立方メー
トル（35乃至75ポンド／立方フート）または概し
て約800キログラム／立方メートル（50ポンド／
立方フート）の密度を有しても構わない。 作動が一旦開始されたら、やはり空気加熱器４
２によつて予熱された空気が静止部分２４から粒
状材料を流動化させるために、そして、静止部分
２４からＵ字形に曲げられた引出しダクト６２を
通る粒子の流れを圧力差によつて発生させるため
に、大気圧よりも約0.105キログラム／平方セン
チメートル（1.5ポンド／平方インキ）高い圧力
に於いて空気入口８２を通して導入される。やは
り加熱器４２によつて予熱された空気も空気入口
６４及び調節可能ノズル６６を通して導入され、
ノズル６６は引出しダクト６２へ導入された粒状
材料が運搬流れ状態を可能ならしめるように配置
される。 既述の如く、燃焼は上向き運搬流れ中に生じて
熱が総ての熱交換管８８へ伝達される。粒状材料
は上方の頂上室７４へ移動し、同室を横方向に通
りかつ次いで下方の室７６へ入り、同室に於いて
同材料は加速重力によつて低密度相となり、次い
で出口８０から不係合室２８へ戻される。大部分
の粒子は再循環させられるように流動化床へ戻さ
れて、不係合室２８内の圧力が典型的には大気圧
よりも約0.0175乃至0.035キログラム／平方セン
チメートル（１／４乃至１／２ポンド／平方イン
チ）高い状態である。流動化床へ戻された粒子は
次いで熱交換装置７０へ再循環させられる。速や
かな循環及びそれ故に熱交換率及び熱伝達の速や
かな制御は調節可能ノズル６６の位置と、移動流
れを制御するべく導入される空気の流量、即ち熱
交換装置７０内に発生させられる圧力降下とによ
つて可能にされる。この意味で、引出しダクト６
２、空気入口６４、調節可能ノズル６６等が本発
明装置の構成材料導入装置を構成すると云うこと
が出来る。 不係合室２８へ吐出された粒状材料の大部分は
流動化床燃焼室２２内へ落下し、その間微細粒子
は上昇しかつ衝突障害物としての過熱器管３０ま
たは給水加熱器３２に衝突し、従つて逆に流動化
床へ落下する。非常に微細な粒子は上昇して給水
加熱器３２を通り、そこでサイクロン形ガス固体
分離器３４によつて集められかつ固体戻し管３６
を通して流動化床へ出口３８を経て戻され、同出
口に於いて入口１４によつて室２２へ導入される
燃料を予熱する。煙道ガスは空気予熱器４２及び
煙道ガス出口４４を通過し、その後にろ過器及び
煙突を通して排出される。 入口４８を通して導入され最初には水（例え
ば、ボイラ流体出口５６へ連結された蒸気タービ
ン発電機またはその他の蒸気駆動される装置から
復水された蒸気も含む）である熱交換流体は入口
５０を経て予熱器３２を通つてドラム４０へ流れ
込む。加熱された水はドラム４０から管路５８を
通つて泥ドラム６０へ流れ、そこから上へ多数の
熱交換管８８を通つて、概して水と水蒸気との混
合体としてドラム４０へ戻る。ドラム４０から蒸
気は進入管５４を通つて過熱器管３０へかつそれ
から出口５６を経由して蒸気タービンまたはその
他の蒸気駆動される装置へ流れる。 熱交換装置７０は第２図に略図で示されてい
る。改良された熱交換装置の典型的実例として、
ボイラドラム４０は70キログラム／平方センチメ
ートル（1000ポンド／平方インチ）の蒸気圧力を
有しかつ熱交換装置７０は（分布板６８とアーチ
形室７４との間の）約9.15メートル（30フイー
ト）の鉛直上向き流れ長さ及び（アーチ形室７４
と出口８０との間の）約5.49メートル（18フイー
ト）の鉛直下向き流れ長さとを有する0.61メート
ル（２フイート）×1.83メートル（６フイート）
の熱交換通路８４毎に約538℃（1000〓）に於け
る毎時約22500キログラム（50000ポンド）の水蒸
気量に定格づけられている。流動化床全体の循環
は発生させられる蒸気１キログラム当り20キログ
ラム（１ポンド当り20ポンド）の固体循環量にさ
れて装置内に於ける固体の全滞留時間が約５秒か
ら60秒までの範囲内にある。この熱交換装置の各
部位Ａ−Ｈ（第２図参照）に於ける熱伝達率、固
体集中密度及び見かけのガス速度が一層明確に次
表に示されている。

【表】

【表】 流動化燃焼床の粒状構成材料の速度と密度とを
決定する方法は当業者に周知なことであるが、一
例を挙げれば、該燃焼床の粒状構成材料の速度は
燃焼床への空気の供給量と燃焼床の作動温度とを
測定することにより決めることが出来、また、密
度は流動化燃焼床の前後差圧を測定することによ
り決定することが出来る。この方法は熱交換装置
７０を通る粒状構成材料の引出された部分の流速
と密度を決めるに当つても採用可能である。より
具体的に数字で示せば、流動化燃焼床における粒
状構成材料の密度は480〜1600Kg／m³（30〜
100lb／f³）で、速度は0.6ｍ〜2.4ｍ／sec（２〜
8ft／sec）であり、熱交換装置７０内における粒
状構成材料の密度は160Kg／m³（10lb／ft³）まで
で、速度は4.5〜15ｍ／sec（15〜50ft／sec）程
度である。 上記の如く、１平方センチメートル当り約70キ
ログラム（１平方インチ当り約1000ポンド）の蒸
気を発生する典型的作動の際に、入口４８に於い
て進入する給水の温度は172℃（334〓）であるこ
とになり、ドラム４０へ進入する前に加熱器３２
に於いて252℃（485〓）に予熱される。熱交換装
置７０へ進入して熱交換装置内にある水の温度は
285℃（545〓）であることになる。ボイラドラム
４０から出た蒸気は過熱器管３０に於いて約538
℃（1000〓）に過熱される。流動化床燃焼室２２
の温度は高硫黄イリノイ炭の粒子が使用されれば
843℃（1550〓）であることになり、かつ８０に
於ける出口温度は782℃（1440〓）であると同時
に板６８に於ける進入温度は838℃（1540〓）で
あり、熱交換装置７０全体に亘る全温度差は約56
℃（100〓）である。分離器３４へ進入する煙道
ガスは511℃（952〓）の温度を有し、かつ入口１
６及び６４に於ける予熱された空気は399℃（750
〓）の温度を有している。列挙されたこれらの状
態は90％を越える高い熱効率に於いて装置が作動
するのを可能ならしめる。 循環しているガス−固体混合体の質量速度対熱
伝達率が検討された結果判明している点は、上向
きに移動している粒子の熱伝達率が増し、他方で
再循環装置内を下向きに流れている粒子の熱伝達
率が下向きに加速する力及び上向きに加速する力
にそれぞれ原因して密度に差の生ずる故に低下さ
せられることである。第１上向き流れ室及び第２
下向き流れ室の両者の上端を連結しているアーチ
形室即ち屋根室も同室内の接線方向の力及び固体
の濃度に基因して熱伝達率に影響を及ぼすけれど
も、全体では比較的一定な熱伝達率が熱交換装置
７０全体に亘つて達成されることが判明すること
になる。 次に第４図を参照すれば、本発明のもう一つの
実施例が示されており、同図に於いて下向き流れ
室７６の出口８０は排出される運搬流れを流動化
床燃焼室２２へ直接に吐出するようになつてい
る。この目的のために、９８で示されている弯曲
延長部が下向き流れ室７６の内壁８７の端に形成
されており、かく形成されることによつて出口８
０が鉛直な出口平面を画定している。 従つて、室７６から排出される粒状物質は第４
図に示されているように水平に吐出されることに
なる。従つて、重い方の粒子は室２２へ直接に落
下することになり、一方、室２２から上昇してい
るガスによつて運ばれる傾向をもつ軽い方の粒子
は総て、過熱器管３０及び給水加熱器３２によつ
て形成された衝突障害物に衝突して落下すること
になる。 この実施例のもう一つの特徴によれば、過熱器
管３０は室２２の直上に配置され３０ａで示され
た短いピツチの部分を有し、かつ同部分の近接し
て相距てられた熱交換管が分布板２０に平行な方
向に延びている。従つて、これらの近接して相距
てられた管は上向きに流れる粒状物質に対する実
質的な衝突障害物として役立つことになる。その
上、かつここに好適に具現されているように、管
３０が流体を送り込むヘツダ５６ａから流体を送
られかつ出口ヘツダ５６へ通じている短ピツチ熱
交換管３０ａは出口８０に隣接して配置されてい
る。こうすれば、出口８０から水平に向けられる
流れは短ピツチ熱交換管３０ａの表面にたまつた
粒子を吹き飛ばす傾向を持つことになる。 第４図には、熱交換流体を上向き流れ室７２の
壁８７へ通すための代替装置も示されている。こ
こに具現されているように、導管９１が泥ドラム
６０をヘツダ９４へ直接に連結し、かく連結する
ことによつて、上向き流れ室７２の熱交換管８８
へ既述の如くつながれる渡り部材９０を不要にす
る。 次に第５図を参照すれば、装置全体が加圧され
て使用されるのを可能ならしめる実施例が示され
ている。この目的のために、壁１２は燃料及びそ
の他の補給可能な流動化床成分を周知の装置（図
示せず）によつて導入される加圧可能容器の壁で
ある。第５図に示されている構成によれば、先の
実施例の引出しダクト６２の代りに、改変された
静止部分２４′が上向き流れ室７２への入口６３
a′を形成する入口部材６３′の直下に形成されて
おり、同入口は実質的に既述の如く、ノズル弁６
６′によつて制御される。尚、６０′は上記泥ドラ
ム６０と同様の作用を行う泥ドラムであり、５
８′は泥ドラム６０′へ水を給送する流体管路であ
る。理解されるべきは、ダツシユ記号を付けられ
た数字で表わされている諸要素が外観はやや異な
るけれども実質的には、第１図乃至第４図に於け
るそれぞれの対応部分と機能が同様なことであ
る。然し、加圧されたボイラ内の煙道ガスは、例
えば、ガスタービンを運転するのに利用されてい
るから、第１図、第２図及び第４図には３２に示
されている給水加熱器は燃焼室の上方には配置さ
れない。むしろ、給水加熱器は、最高の作動効率
を得るために、煙道ガスによつて運転される装置
を流れ方向に越えて配置される。また、第５図の
実施例では、過熱器３０′は下向き流れ室７６の
外壁沿いに配置され、短ピツチ過熱器管３０a′の
みが流動化燃焼床の上方に配置されて、微小粒子
の上昇、飛散を防止する衝突障害物を構成してい
る。 作動は、入口６４′を通して空気が導入されか
つ入口６３a′を開くようにノズル弁６６′の位置
が調節された時に室２２内の粒状物質が静止部分
２４′を直接に通つて入口６３a′へ流れることを
除けば、第１図、第２図及び第４図の実施例と本
質的に同じである。 要するに、本発明の作動方法によつて、比較的
一定な熱伝達率が、ノズル弁の調節によつて作動
温度及び容量が適切に制御されている状態で熱交
換装置７０内で得られる。従つて、同装置のパラ
メータ、特に容量は、流動化床へ導入される燃
料、熱交換装置へ導入されるガスと燃料及び引出
しダクトへ導入されるガス並びに流動化床へ導入
される流動化ガスを制御する弁を制御することで
熱交換室内の固体粒子の密度を主として制御する
ことによつて制御される。 本発明は本明細書及び図面に図示説明された特
定の実施例に限られない。従つて、例えば、熱交
換装置の入口端はノズル弁を含めて、流動化床内
に配置されることができて、粒状物質が熱交換通
路へ直接に流れ込むようにノズル弁及び空気／燃
料入口が流動化床の分布板の下から操作可能であ
るようにされる。 また、本発明は燃焼熱を水蒸気メタン起質装
置、エチレン分解装置に於ける如く概して熱交換
態様に流体へ伝達するための如何なる熱伝達機構
にも適用され得る。更に、熱交換装置７０は一酸
化炭素及び水素を反応させて炭化水素にする如き
如何なる発熱反応装置とも併用され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した流動化燃焼及び熱伝
達装置の鉛直断面略図、第２図は第１図装置の１
部を略図で示す部分断面図、第３図は第１図の３
−３線に沿う拡大部分断面図、第４図は本発明の
他の実施例を示した、第２図と概して同様な部分
断面図、第５図は本発明の更に他の実施例を示し
た、第２図と概して同様な部分断面図、そして第
６図は第１図の６−６線に沿つた部分断面図、で
ある。 １０…流動化床式二重ボイラ、１２…ボイラ壁
即ち容器壁、１４…燃料入口装置、１６…空気入
口、２０…分布板、２２…流動化床燃焼室、６２
…引出しダクト、６４…空気の如きガスを導入す
るための入口、６６…ノズル、７０…熱交換装
置、７２…上向き流れ室、７４…屋根室、７６…
下向き流れ室、８０…固体出口、８６…一連の仕
切壁、８７…標準ボイラウエブ壁即ち炉壁パネ
ル、８８…一連の熱交換管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流動化燃焼床から流動化燃焼床の粒状構成材
   料の一部分を引出すことと、この引出された部分
   を内部に流れを妨害するもののない垂直な熱交換
   装置７０の室内へ導入して該熱交換装置の熱交換
   媒体と熱交換関係を保つて該熱交換装置の前記室
   内を流動させることとを含み、該熱交換装置を通
   る該構成材料の引出された部分の流れは、該燃焼
   床の粒状構成材料の速度よりも速くまた該燃焼床
   の粒状構成材料の密度よりも低い密度とし、次に
   前記引出された部分を前記室から前記流動化燃焼
   床へ戻すこと、とを特徴とする流動化燃焼床の燃
   焼及び熱伝達方法。 ２ 前記引出された部分の燃焼を前記熱交換装置
   ７０の室内でも継続させ、かつ、該室の横断方向
   に実質的に均等な燃焼温度分布を該室内に確立す
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記熱交換装置７０の底からガスを導入し
   て、該熱交換装置を通る前記引き出された部分の
   流れを前記燃焼床の粒状構成材料の速度よりも速
   くまた該燃焼床の粒状構成材料の密度よりも低い
   密度にする特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の方法。 ４ 前記熱交換装置内を流れた前記流動化燃焼床
   の構成材料の前記一部分を前記流動化燃焼床へ下
   向に向けて再導入する特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ５ 支え部材上にほぼ支えられ且つ該支え部材に
   より流動化ガス媒質を供給される粒状物質から成
   る流動化床を有する燃焼室と、可燃燃料を前記流
   動化床へ導入するための入口とを有する流動化燃
   焼床及び熱伝達装置にして、 実質上壁で囲まれかつ内部には流れを妨害する
   もののない室を有し該壁内を熱交換流体が流れて
   いる実質上垂直な熱交換装置７０と、 前記流動化燃焼床から該流動化燃焼床の構成材
   料の一部分を引き出してこれを前記熱交換装置の
   下端付近から流動化された状態で導入する構成材
   料導入装置であつて、該流動化燃焼床の粒状物質
   の密度よりも低い密度で且つ該流動化燃焼床の粒
   状物質の速度よりも速い速度で該熱交換装置の室
   内を流すための構成材料導入装置６２，６４，６
   ６；６３′，６３a′，６４′，６６′と、 前記熱交換装置７０内を流れた前記の流動化さ
   れた材料を前記流動化燃焼床へ戻す装置８０とを
   有し、 前記の流動化された材料の引出された部分が前
   記流動化燃焼床から前記熱交換装置内の前記室を
   通つて再び前記燃焼室内の前記流動化燃焼床へ循
   環し、よつて前記の流動化された材料の前記熱交
   換装置内の室を通つて流れている前記の引出され
   た部分の有する熱が前記熱交換装置内の室の前記
   壁を通して前記熱交換流体へ伝達されるようにな
   つていることを特徴とする流動化燃焼床及び熱伝
   達装置。 ６ 前記構成材料導入装置が前記熱交換装置の前
   記室内へ上向きにガスを導入する装置を含んでい
   る特許請求の範囲第５項記載の流動化燃焼床及び
   熱伝達装置。 ７ 前記熱交換装置の前記室内を通る流動化され
   た材料の、上向き流の温度分布が該室のどの高さ
   位置における該上向き流の横断面においても実質
   的に均等であるように該室の断面積が設定されて
   いる特許請求の範囲第５項又は第６項記載の流動
   化燃焼床及び熱伝達装置。