JPS628682B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、流動層を形成する流化材中に粒状の
固体燃料を供給して燃焼させる流動層加熱装置に
関する。流動層加熱装置は次のような利点によ
り、工業用加熱装置として、ひんぱんに使用され
ている。 (1) 加熱炉内での固体粒子の混合、固体粒子と流
体間の接触が非常によい。 (2) 加熱炉の熱容量が大きく、流動層内温度が均
一に保持できる。 (3) 固体粒子を連続的に処理できる。 まず、従来の流動層加熱装置を第１図に基づい
て説明する。加熱炉１の下部に炉床２が配置さ
れ、炉床２の下部には風箱３が形成され、炉床２
には分散器４が設置されている。又、炉床２の上
部に固体燃料を供給するために加熱炉１に固体燃
料供給管５が取付けられ、さらに、固体燃料供給
管５の上部側の加熱炉１には、炉床２の上部に形
成される流動層６に石灰等のような被加熱物を供
給する被処理物供給管７及び、処理後の被処理物
を排出する被処理物排出管８が設けられている。
加熱炉１の上部には排ガス等を排出するガス排出
管９が取付けられている。 又、加熱炉１の下部には風箱３に空気を送る空
気管１０が取付けられている。 固体燃料として幅広い粒径分布の石炭が固体燃
料供給管５から炉床２の上部の流動層６内に供給
され、空気管１０から送られて来た空気を風箱３
から分散器４を介して流動層６内へ噴出させる。
又、被処理物供給管７から粒径の小さい石灰が供
給される。流動層６で石炭が燃焼し石灰が加熱さ
れて焼成され、粒径の小さい石炭、石灰は上昇ガ
スとともに加熱炉１内を上昇し、ガス排出管９か
ら排出される。粒径の大きい石灰は被処理物排出
管８から排出される。この流動層加熱装置におい
て、燃料として石灰等の固体燃料を用いており、
加熱炉内で固体燃料の燃焼を完結させることがで
きず、このため被処理物当りの燃料消費量が増加
する欠点があつた。 この要因としては次のような点が挙げられる。 (1) 液体燃料または気体燃料に較べて、石炭等の
固体燃料は燃焼速度が遅く、必要燃焼時間が大
きい。 (2) 微粉の固体燃料が燃焼用空気または燃焼ガス
に同伴されて燃焼が完結しない間に系外に飛び
出してしまう。 (3) 被処理物がセメント原料の如く、粒径が小さ
く且つ、吸熱反応を伴う場合は、微粉の固体燃
焼と燃焼用空気の混合接触を該被処理物に阻害
されるため燃焼が進まず、特に加熱炉上方部に
おける微粉の固体燃料の燃焼は抑制される。 そこで本発明は、石灰等の固体燃料を燃料とし
て使用する流動層加熱装置において加熱炉内にお
ける固体燃料の燃焼を向上させ、加熱炉内で燃焼
を完結させることを目的としてなされたものであ
り、本発明は加熱炉の下方に炉床が配置され、同
炉床に空気を導入する分散器が設けられ、前記炉
床の下部に風箱が配置され、前記炉床の上部に固
体燃料供給管、被処理物供給管及び被処理物排出
管を設け、前記加熱炉上部にガス排出管を取付け
てなる流動層加熱装置において、前記炉床を鉛直
壁を介して少なくとも２段の高低差を設けて形成
し、高位の炉床と低位の炉床の下に配置される前
記風箱を互いに区割して独立させ、かつ同各風箱
を夫々独立の空気管に接続してなることを特徴と
する流動層加熱装置を提供している。 本発明が提供する流動層加熱装置によれば、炉
床を鉛直壁を介して高低差を設けて配置し、高位
と低位との夫々の炉床の下部に夫々独立した風箱
を配置し、夫々の炉床の分散器から流量、流速等
を各炉床上の流動層に見合つた大きさに調節され
て噴射されるので、粒径の大きい固形分が高位の
炉床上のを移動し低位の炉床上へ落下し、低位の
炉床の分散器から導入される空気流は、炉床が低
位となつているため、直上し粒径の大きい固形分
を浮遊させるため、粒径の大きい固形分の反応も
促進される。 又、本発明は、加熱炉の下方に炉床が配置さ
れ、同炉床に空気を導入する分散器が設けられ、
前記炉床の下部に風箱が配置され、前記炉床の上
部に固体燃料供給管、被処理物供給管及び被処理
物排出管を設け、前記加熱炉上部にガス排出管を
取付けてなる流動層加熱装置において、前記炉床
を鉛直壁を介して少なくとも２段の高低差を設け
て形成するとともに、高位の炉床を低位の炉床に
向つて漸次低くなるよう傾斜させ、前記高位の炉
床と低位の炉床の下に配置される前記風箱を互い
に区割して独立させ、かつ同各風箱を夫々独立の
空気管に接続してなることを特徴とする流動層加
熱装置を提供しており、この装置によれば、高位
の炉床を下位の炉床に向つて傾斜下降させること
により、流動層中の粒径の大きい固形分が高位の
炉床に沿つて下位の炉床上に移動するため、下位
の炉床の分散器からの流速の大きい空気を噴出さ
せて混合させることにより、粒径の大きい固形分
の処理がさらに確実に短時間で行なうことができ
る。 さらに本発明は、加熱炉の下方に炉床が配置さ
れ、同炉床に空気を導入する分散器が設けられ、
前記炉床の下部に風箱が配置され、前記炉床の上
部に固体燃料供給管、被処理物供給管及び被処理
物排出管を設け、前記加熱炉上部にガス排出管を
取付けてなる流動層加熱装置において、前記炉床
を鉛直壁を介して少なくとも２段の高低差を設け
て形成し、高位の炉床と低位の炉床の下に配置さ
れる前記風箱を互いに区割して独立させ、かつ同
各風箱を夫々独立の空気管に接続するとともに、
前記加熱炉上部に上昇ガス速度を低下させる断面
が大きくなつた拡大部を形成したことを特徴とす
る流動層加熱装置を提供しており、これによれ
ば、流動層上方で上昇気流の流速を低下させてい
るので、未燃分が流動層上方に滞留している時間
が長くなり完全燃焼しやすくなるので、未燃分が
排出されるということが防止できる。 さらに又、本発明は、加熱炉の下方に炉床が配
置され、同炉床に空気を導入する分散器が設けら
れ、前記炉床の下部に風箱が配置され、前記炉床
の上部に固体燃料供給管、被処理物供給管及び被
処理物排出管を設け、前記加熱炉上部にガス排出
管を取付けてなる流動層加熱装置において、前記
炉床を鉛直壁を介して少なくとも２段の高低差を
設けて形成し、高位の炉床と低位の炉床の下に配
置される前記風箱を互いに区割して独立させ、か
つ同各風箱を夫々独立の空気管に接続してなると
ともに、前記低位の炉床の上部側の前記分散器近
傍に粗大粒径の固体の排出管を設置したことを特
徴とする流動層加熱装置を提供するものであり、
低位の炉床の上部に粗大粒径の固体を排出する排
出管により、粗大粒径の固体を排出して、粗大粒
径の固体量をコントロールでき、固体と空気との
接触をより効果的に行ない、処理効率を高め、流
動層自体の処理時間を短縮させたものである。 次に本発明を実施例に基づいて説明する。 まず第２図に示す第１の実施例を具体的に説明
する。 加熱炉１の下部中央部に低位の炉床１２が、低
位の炉床１２の外周側で上方位置には鉛直壁１１
を介して上位の炉床１３が配置され、各炉床１
２，１３の下部には夫々独立した風箱１４，１５
が形成され、各炉床１２，１３には分散器１６，
１７が設置されている。又、炉床１３の上部に固
体燃料を供給するために加熱炉１に固体燃料供給
管５が取付けられ、さらに、固体燃料供給管５の
上部側の加熱炉１には、炉床１２，１３の上部に
形成される流動層６に石灰等のような被加熱物を
供給する被処理物供給管７、及び処理後の被処理
物を排出する被処理物排出管８が設けられてい
る。加熱炉１の上部には排ガス等を排出するガス
排出管９が取付けられている。又、加熱炉１の下
部には夫々の風箱１４，１５に空気を送る空気管
１８，１９が取付けられている。 石炭等の固体燃料は固体燃料供給管５から流動
層６内に供給され、燃焼用空気は空気管１８，１
９から夫々独立した風箱１６，１７に入り、夫々
の分散器１４，１５を通つて流動層６内に吹き込
まれる。この場合、燃焼用空気の中の１部を２次
燃焼空気として上位炉床１３より上方に位置した
加熱炉１に取付けられた空気管から吹き込むこと
もある。 分散器１４，１５から吹き込まれた燃焼用空気
は層内の固体粒子を浮遊させると共に固体燃料の
燃焼に消費される。 一方、加熱炉１内における被処理材料は被処理
物供給管７から供給され、固体燃料の燃焼熱によ
つて熱処理されて被処理物排出管８から排出され
る。 この場合、被処理材料がセメント原料の如く、
微粒子であるものは、その全与を燃焼排ガスに同
伴させてガス排出管１３に連繋されたサイクロン
等の分離装置（図示していない）で燃焼排ガスと
分離して取出される。 固体燃料供給管５から供給された最大粒子径が
１〜10mmである粒度分布を有する固体燃料は層内
で加熱されて、直ちに着火し、固体燃料の中の小
粒子群は加熱炉１周辺部の炉床１３上の流動層６
内において分散器１５から吹き込まれる燃焼用空
気によつて燃焼され、大粒子群は分散器１５から
吹き込まれる燃焼用空気によつて燃焼され、大粒
子群は分散器１５から吹き込まれる燃焼用空気に
よつて浮遊され、且つ燃焼しながら、炉内中心部
の炉床１２上に移動されて分散器１４から吹き込
まれる燃焼用空気によつて燃焼されるので、固体
燃料供給管から供給される。最大粒子径１〜10mm
（好ましくは４〜６mm）以下の粒度分布を有する
固体燃料を加熱炉１内でほとんど完全に燃焼する
ことができる。分散器１４が配置されている炉床
１２の断面積は供給する固体燃料の粒度、燃焼性
によつて決める必要がある。 次に第３図に示す第２の実施例に基づいて説明
する。 本例は第１の実施例における炉床１３を炉床１
２に向けて傾斜下降させたものであり、その他の
構造は第１の実施例と同様であり、説明は省略す
る。又、作用効果においても、本例は、第１の実
施例と同じ作用効果を奏し、ここでは、第１の実
施例では得られない作用効果だけについて説明す
る。 炉床１３は炉床１２に向つて傾斜（傾斜角度３
〜10度）下降しているので固体燃料中の大粒子群
は炉床１３に沿つて下降し効果的に炉床１２上へ
移動され、分散器１４から吹き込まれる燃焼用空
気によつて浮遊させて燃焼することができ、第１
の実施例のもの以上に大粒子群の燃焼効果が良く
なる。 さらに次に、第４図に示す第３の実施例に基づ
いて説明する。 本例は、第２の実施例における加熱炉１の上部
（フリーボード）に、拡大部２０を設けたもので
あり、その他は、第２の実施例の構造と同じであ
り、説明は省略する。又、作用効果も第２の実施
例が奏する作用効果の他に次のような作用効果が
生じる。 すなわち、拡大部２０ではガス速度が遅くな
り、渦流が生ずるので燃焼用空気または燃焼排ガ
スに同伴される燃え残つた微粉燃料の燃焼が進行
され微粉燃料の完全燃焼がより確実となる。 なお、拡大部２０は供給する固体燃料の粒度お
よび拡大部２０への入口ガス速度によつても異る
が拡大部のガス速度が1.2〜0.3ｍ／secになるよ
うに拡げることが好ましい。又、拡大部２０を有
するものは、熱衝撃等によつて微粉化しやすい固
体燃料または微粉を多く含む固体燃料を燃焼させ
るのに特に有効である。 又、次に第５図に示す第４の実施例に基づいて
説明する。 本例は、第３の実施例において、炉床１２の上
部に、固体排出管２１を設けたものであり、その
他は第３の実施例と同じ構造であり、説明は省略
する。又、本例は、第３の実施例が奏する作用効
果に、さらに次のような作用効果が付加される。
炉床１２上で燃焼する大粒子群の中の粗大粒子を
加熱炉１のもつ分級作用によつて選択的に排出す
れば炉床１２上の大粒子群と分散器１４から吹き
込まれる燃焼用空気の接触が改善されて大粒子群
の燃焼が効果的に進行される。 以上本発明を第１〜第４の実施例に基づいて具
体的に説明したが、本発明は、これらの実施例に
限定されるものではなく、例えば、加熱炉１に取
付けられる固体燃料供給管５、被処理物供給管
７、被処理物排出管８、空気管１８，１９、固体
排出管２１は１個所だけに限らず、又、加熱炉１
に２次空気導入管を設けてもよく、さらには、加
熱炉１の中心軸上に炉床１２を配置しているが、
加熱炉１の底面のどの位置に配置することもでき
る。 次に第１、第２の実施例により本発明の効果を
説明する。 実験例 １ 第２の実施例の流動層加熱装置（内径0.3ｍ×
高さ４ｍ、炉床１２の内径0.15×高さ0.2ｍ、分
散器；多孔板）を用い、発熱量6300kcal／Kgの太
平洋炭を燃焼させて燃焼温度900℃で石灰石の仮
焼を行つた。この場合の石炭供給量は12〜15Kg／
ｈとし、粒度９mm以下、５mm以下、１mm以下の３
種の石炭を燃焼させたが安定で且つ良好な燃焼が
得られた。 この試験結果を表１に示す。

【表】 実験例 ２ 実験例１で使用した装置の頂部から２ｍの区間
を内径0.5ｍに取替えた装置すなわち、第３の実
施例の装置を用いて実験例１と同様の条件で燃焼
を行つた。この結果を表２に示す。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流動層加熱装置の正面断面図、
第２図ないし第５図は第１ないし第４の実施例の
正面断面図である。 １…加熱炉、２，１２，１３…炉床、１１…鉛
直壁、３，１４，１５…風箱、４，１６，１７…
分散器、５…固体燃料供給管、６…流動層、７…
被処理物供給管、８…被処理物排出管、９…ガス
排出管、１０，１８，１９…空気管、２０…拡大
部、２１…固体排出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱炉の下方に炉床が配置され、同炉床に空
   気を導入する分散器が設けられ、前記炉床の下部
   に風箱が配置され、前記炉床の上部に固体燃料供
   給管、被処理物供給管及び被処理物排出管を設
   け、前記加熱炉上部にガス排出管を取付けてなる
   流動層加熱装置において、前記炉床を鉛直壁を介
   して少なくとも２段の高低差を設けて形成し、高
   位の炉床と低位の炉床の下に配置される前記風箱
   を互いに区割して独立させ、かつ同各風箱を夫々
   独立の空気管に接続してなることを特徴とする流
   動層加熱装置。 ２ 加熱炉の下方に炉床が配置され、同炉床に空
   気を導入する分散器が設けられ、前記炉床の下部
   に風箱が配置され、前記炉床の上部に固体燃料供
   給管、被処理物供給管及び被処理物排出管を設
   け、前記加熱炉上部にガス排出管を取付けてなる
   流動層加熱装置において、前記炉床を鉛直壁を介
   して少なくとも２段の高低差を設けて形成すると
   ともに、高位の炉床を低位の炉床に向つて漸次低
   くなるよう傾斜させ、前記高位の炉床と低位の炉
   床の下に配置される前記風箱を互いに区割して独
   立させ、かつ同各風箱を夫々独立の空気管に接続
   してなることを特徴とする流動層加熱装置。 ３ 加熱炉の下方に炉床が配置され、同炉床に空
   気を導入する分散器が設けられ、前記炉床の下部
   に風箱が配置され、前記炉床の上部に固体燃料供
   給管、被処理物供給管及び被処理物排出管を設
   け、前記加熱炉上部にガス排出管を取付けてなる
   流動層加熱装置において、前記炉床を鉛直壁を介
   して少なくとも２段の高低差を設けて形成し、高
   位の炉床と低位の炉床の下に配置される前記風箱
   を互いに区割して独立させ、かつ同各風箱を夫々
   独立の空気管に接続するとともに、前記加熱炉上
   部に上昇ガス速度を低下させる断面が大きくなつ
   た拡大部を形成したことを 特徴とする流動層加熱装置。 ４ 加熱炉の下方に炉床が配置され、同炉床に空
   気を導入する分散器が設けられ、前記炉床の下部
   に風箱が配置され、前記炉床の上部に固体燃料供
   給管、被処理物供給管及び被処理物排出管を設
   け、前記加熱炉上部にガス排出管を取付けてなる
   流動層加熱装置において、前記炉床を鉛直壁を介
   して少なくとも２段の高低差を設けて形成し、高
   位の炉床と低位の炉床の下に配置される前記風箱
   を互いに区割して独立させ、かつ同各風箱を夫々
   独立の空気管に接続してなるとともに、前記低位
   の炉床の上部側の前記分散器近傍に粗大粒径の固
   体の排出管を設置したことを特徴とする流動層加
   熱装置。