JPS6387507A - 循環流動層装置 - Google Patents

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】 、Ｌノ（産業上の利用分野） コ この発明は、固体粒子を乱流・高速流動化状態あるいは
気流輸送状態に保ち、かつその固体粒子を循環しつつ気
体−同体反応や接触反応などを行う循環流動層装置に関
するものである。

（従来の技術） 流動層は、垂直容器の中で、下方から吹き上げる流体に
より、固体粒子群を空間に浮遊させながら、固体−流体
間の接触を能率よく行わせる装置であって、反応操作の
ほか、乾燥、吸収、吸着など熱移動や、物質移動を伴う
操作に広く利用されており、最近、ガス空塔速度を２〜
１０ｍｈもの高速度領域で操作する粒子循環型の反応装
置が特に固体燃焼の分野で使用されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、この粒子循環型の装置においては、反応装置
の出口で固体粒子を捕集し、その固体粒子を気流式にュ
ーマチック）あるいは機械式のバ”゛） ルブを通して反応装置に還流する操作を伴うが、従来用
いられている装置では上記バルブおよび循、ｉ 現用の粒子だめ（燃焼装置ではこの粒子だめを外２」 部熱交換器と兼用する場合が多い）を反応装置の外部に
設置する必要から装置ならびに操作が複雑になり、放熱
損失が多くなり、さらに、粒子循環速度の制御が困難で
あること、粒子循環系で粒子間の凝集が生じることなど
の欠点があった。

（問題点を解決するための手段） これに対し、この発明は粒子循環型の流動層を二重塔で
構成し、その内側を高速流動化あるいは気流輸送状態、
外側を気泡（濃厚）流動状態に保ち、両者の隔壁底部に
設けた開孔部（粒子循環口）を通して固体粒子を循環す
るように構成して上述した従来法の粒子循環系の欠点を
除去したものである。

すなわち、装置主体を内外二重塔で形成するとともに、
下端に近く内外塔を相互に連通ずる粒子循環口を設けて
、原料中の固体粒子が内外塔間を循環する構成としてな
るものである。

（発明の実施例） この発明の実施例を図面について説明すると、図は、こ
の発明の装置を石炭燃焼ボイラーに設けた場合を示す、
装置主体は、前記したように同心に設けられた内外塔と
して形成され、固体粒子が相互に還流するように構成さ
れている。

内省ｌは、下端に近く周面に外上方に傾斜する短管を突
成して粒子循環口２・・・が形成され、また上端には閉
塞頂面に連なる周面にガス噴出口３・・・が開設されて
いる。そして底部にはガス分散部材４が配設されている
。

外塔５は、底部に白基１周面との間にガス分散部材６が
配設され、その上方に当る内部には燃焼熱の回収および
燃焼温度制御のために熱交換器７が設置され、かつ外部
に通ずる粒子排出口８が付設されている。さらに外塔５
の閉塞頂面と、ガス分散部材６上方に当る外周面には、
装置主体と別に設けられた集塵器９に連なる燃焼ガス排
出管１０および粒子還流管１１が各接続され、また底部
には外塔５を貫いて先端が内塔１底部に開口する原料供
給管１２が配設されている。

以上のように構成された装置主体に連なる上記集塵器９
には、この実施例においては、さらに熱交換器１３、集
塵器１４が接続されている。

以上の構成により、いま石炭を、脱硫が必要な場合は石
灰石などを加え、原料供給管１２を介して内塔１底部に
供給すると、原料は、別に、粒子循環口２・・・を通っ
て還流した固体粒子と共に高ガス速度で流動化しながら
燃焼するが、内省ｌの上端に達した固体粒子はガス噴出
口３・・・から外塔５の内壁に直角あるいは接線方向に
ガスとともに噴射され、大部分の固体粒子は外塔５の底
部に落下して前記還流固体粒子となる。

下方、流動化しながら燃焼した原料は、燃焼ガス排出管
１０を介して集塵器９に導かれ、捕集された粒子は粒子
還流管１１を通って外塔５に戻され、前記還流固体粒子
と共に外塔５のガス分散器６上に貯留される。この場合
、ガス分散器６を介して外塔５の底部は予め、最少流動
化速度の数倍程度までの低ガス速度の濃厚流動状態に保
たれ、この濃厚流動層中に燃焼熱の回収および燃焼温度
制御のため、前記熱交換器７が設置されている。なお、
必要により内省ｌを水冷壁としてもよい。

さて、集塵器９より出た燃焼排ガスは顕熱が熱交換器１
３で回収され、さらに集塵器１４で灰分を除塵されて排
出される。

以上の経過において、装置主体内の内省１と外塔５の間
の固体粒子循環速度は、内省１と外塔５のガス空塔速度
つまりそれぞれの塔内の見掛けの平均流速および外塔５
内の濃厚流動層の高さによって制御することができる。

仮に内省ｌと外塔５のガス空塔速度を一定とした場合、
粒子循環口２からの濃厚流動層高さと固体粒子循環速度
は比例関係にあり、この結果、外塔５の濃厚流動層高さ
を変えることにより循環速度を任意の値に保持すること
ができる。

（発明の効果） この発明は、前記したように装置主体を二重塔で形成し
、濃厚流動化域を介して固体粒子を循環する構造とした
ため、次のような効果がある。すなわち、 （１）二重塔構造として固体粒子の上昇部と下降部を一
体化したことにより装置の構造を単純化し放熱損失を少
なくできるとともに、固体粒子循環用のバルブが不要に
なり、内塔用と外塔用のガス分散器、および開孔部（粒
子循環口）のそれぞれの相対高さの設計、ならびに外塔
の濃厚流動層高さなどを変えることによって循環速度を
任意の値に制御できる。

（２）外塔底部に濃厚流動層を形成することにより固体
粒子の循環を円滑にし粒子の凝集を防ぎ、さらにこの部
分に熱交換器を設置することによって、熱交換器表面の
摩耗を著るしく減少させることができ、内省と外塔の温
度をそれぞれ独立して制御することができる。

（３）また、濃厚流動層を固体粒子が分級可能な状ｆｍ
（通常、最少流動化速度よりわずかに高いガス流速）で
操作することによって、内省に還流する固体粒子の組成
を制御できる。すなわち、濃厚流動層には石炭灰、未燃
チャー、石灰石などが混在しており、流動状態を適切に
設定すれば、相対的に粒子密度が小さい未燃チャーは浮
上性粒子（フロットサム）となって層の上部に存在する
確率が高くなる。反対に石灰石粒子は密度が高いので、
沈降性粒子（ジェットサム）となる。したがって粒子循
環口２を濃厚流動層の上部に設置すれば未燃チャー濃度
が高い粒子群を選択的に内省へ環流することが可能にな
り、−方濃厚流動層下部の粒子排出口８から排出される
固体粒子は廃石灰石（石膏）が主成分になる。

このように、開孔部（粒子循環口）２及び粒子排出口８
の設置高さを適切に設計することにより、装置内を循環
する固体粒子成分及び排出する固体粒子成分のそれぞれ
を任意に制御できる。

この発明は以上の利点を有するが、その利用範囲も上述
した石炭燃焼用に限らず、バイオマスや廃棄物等の燃焼
装置においても同様の効果を期待できる。また、石炭な
どの有機資源のガス化装置に適用する場合には、内省を
ガス化反応器、外塔を燃焼器とし、燃焼熱を固体粒子の
循環によってガス化反応器に移送する。この場合にはガ
ス化ガー、スと燃焼ガスを分層するために内省と外塔の
ガス１１’ｊ！ 、出口を別個に設け、集塵器も別個に設置すること一゛
コ１ が望ましい。

１．） ２二ン　　さらに、濃厚流動層に固体粒子の分級あるい
は造粒等の機能を持たせることじよって製品の品質や密
度、粒径等の制御機能を伴った材料製造装置や各種の固
体処理装置等を実現できる。本発明を触媒の再生機能を
有する接触反応装置に適応することも可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の実施例を示す説明断面図である。 １・・・内省、２・・・粒子循環口、３・・・ガス噴出
口、４．６・・・ガス分散部材、７，１３・・・熱交換
器、８・・・粒子排出口、９，１４・・・集塵器、１２
・・・原料供給管。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体粒子を高速のガス流下で流動化し、かつ固体
   粒子の循環を伴う流動層装置であって、装置主体を、同
   心に設けられた内外二重塔で形成するとともに、上記内
   塔は、底部にガス分散部材、底部又は底部より所定高さ
   に設けられ外塔内に通ずる粒子循環口、さらに上端にガ
   ス噴出口を各有し、また外塔は、底部に同じくガスの分
   散部材、下方適所に粒子排出口、上端ならびに下方適所
   にそれぞれガス排出口、粒子還流口を各有し、かつ内塔
   内底部に原料供給口を具有することを特徴とする循環流
   動層装置。
2. （２）上記外塔底部に貯留した固体粒子層を最少流動化
   速度の数倍程度までの低ガス流速下で流動化し、固体粒
   子の分級機能を持たせることにより、内塔と外塔間を循
   環する固体粒子群ならびに排出する固体粒子群の成分を
   それぞれ制御するようにした特許請求の範囲第１項記載
   の装置。
3. （３）上記外塔内に、内塔を囲む外塔底部から内塔に通
   ずる粒子循環口の上方に当る所要の区域内に、熱交換器
   、または造粒などの機能を有する適宜機構を封入してな
   る特許請求範囲第１項記載の装置。