KR100271621B1 - 유동상 반응기 시스템 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 관에 의해 형성된 벽 구조물(18, 20, 22)에 의해 한정된 반응기 실(12)과 상기관에 열을 가하도록 상기 관을 통하여 열 전달 매체를 통과시키기 위한 수단을 포함하는 장치인 유동상 반응기 시스템에 관한 것이다. 고체물질의 유동상은 반응기 실(12)에 설정된다. 고체물질 처리실(24)은 반응기실을 한정하는 벽구조물의 외향측 상에 반응기 실에 인접하게 배치되어 예를들면, 고체물질로 부터 열을 회수한다. 처리실은 반응기 실과 공유벽 부분(26)을 공유하며 고체물질의 저속 유동상은 처리실에 제공된다. 공유벽 부분(26)에는 벽 구조물을 형성하는 관들 사이에 형성된 최소한 두개의 입구개구(40)이 설치된다. 본 발명은 또한 순환 유동상 반응기와 그것에 인접한 처리실(24) 사이의 공유벽 부분(26)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 벽의 평면 바깥으로 벽을 형성하는 관의 일부를 절곡하므로서 개구를 형성하는 것을 포함한다.

Description

유동상 반응기 시스템 및 그 제조방법
본 발명은 다수의 관이 형성된 벽 구조물에의해 한정되는 반응기실 및 상기 관을 가열하도록 관을 통하여 열전달 매체를 통과시키기 위한 수단을 포함하는 장치 즉, 유동상 반응기실 시스템에 관한 것이다. 고체물질의 고속 유동상은 반응기실에 설정된다. 고체물질 처리실은 예를들면 고체물질로 부터의 열을 회수하기 위하여 상기 반응기실을 한정하는 벽구조물의 외측상에서 반응기실과 인접하게 배치된다. 처리실은 반응기실과 공유 벽 부분을 가지며 고체물질의 저속 유동상은 처리실에 제공된다.
또한 본 발명은 입자 통과 개구가 유동상 반응기실의 벽구조물에 제공된, 순환 유동상 반응기와 이것에 근접하여 있는 처리실 사이의 공유 벽 부분을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서 처리실은 입자가 처리실로 유입되어 적절한 양으로 순환 유동상에 되돌아올 수 있도록 처리실에 있는 순환 유동상의 입자를 처리하기 위하여 배치될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 처리실과 유동상 반응기실 사이에 튼튼한 벽 구조물을 제공한다.
고속 또는 순환 유동상 반응실는 연소, 열전달, 화학 또는 야금학적 공정에 다양하게 사용된다. 연소공정에서는 석탄, 코우크스, 갈탄, 목재, 폐기물 또는 토탄과 같은 미립자 연료 뿐만 아니라 모래, 재, 황 흡수제, 촉매 또는 금속산화물과 같은 다른 미립자 물질이 유동상의 구성요소가 될 수 있다. 연소실에서의 명목상의 속도는 3.5-10m/s의 범위이지만 더 높을 수 있다.
일반적으로 열은 연소실에 있는 그리고 입자분리기 이후의 개스 통로에 배치된 대류 구역에 있는 열전달 표면에 의해 유동상 연소공정으로 부터 회수된다. 순환 유동상(CFB) 소기 또는 보일러에서 연소실의 외주벽은 일반적으로 수직관이 증발표면을 형성하도록 평평한 판 물질 또는 핀(fins)에 의해 결합되는 멤브레인 벽으로 제조된다. 과열기와 같은 다른 열 전달 장치가 연소실의 상부 및 증기를 과열시키기 위한 대류구역에 있는 프리보드(freeboard)지역에 배치된다.
저부하에서의 과열은 문제를 나타낸다. 연소실 출구의 개스 온도는 부하를 감소시키면서 감소되고 대류구역에 있는 과열기는 소정의 결과를 제공하는데 충분한 성능을 갖지 않는다. 한편, 연소실 내의 프리보드 지역에 배치된 다른 과열기는 비용 및 제어문제를 증가시킨다. 프리보드 지역내의 다른 열 전달 표면은 비연소 연료를 함유하는 연소개스의 온도를 700-750℃로 더 감소시키는데 이것은 NOX및 N2O 환원에 마이너스 영향을 가져온다.
한편, CFB 반응기에서 연소실의 하부에 다른 열 전달 표면을 배치하는 것이 초기에 가능하지는 않았다. 고속 유동상 열 전달 표면의 통상적인 밀집구역은 고온에서 심한 부식 및 침식문제를 야기하는 매우 고속(3.5-10m/s 또는 그이상) 입자 현탁액 유동이 나타났다. 연소실의 그러한 주변물 내에 있는 열 전달 표면은 고가의 내열 물질로 이루어지고 약간의 내부식성을 갖는 물질로 보호된다. 그러한 열 전달 표면은 매우 무겁고 고가이다.
특히 가압적용에서 프리보드 지역에 열 전달 표면을 추가하는 것이 바람직하지 않다. 연소실은 작고, 열 전달 표면들은 서로에 매우 가깝게 배치되며 열 전달 표면은 매우 콤팩트한 배치는 연소실 내에서의 상 물질의 수평혼합물 방지하여 연소효율을 감소시킨다. 또한, 연소실의 크기를 증가시키는 것은 바람직하지 않는데 이는 압력용기의 크기도 증가시킬 필요가 있기 때문이다.
고속 유동상 반응기에서는 연소실내에 고체물질의 내부순환이 있다. 상물질은 연속적인 난류 상.하향 운동을 한다. 입자가 미세하면 할수록 연소실에서 그들이 보다 쉽게 상향 유동한다. 따라서, 고체의 분류는 연소실에서 발생한다. 보다 큰 물체를 포함하는 농축 고체입자 분류물은 연소실의 하부에 형성된다. 농축 고체입자 분류물의 큰 물체는 연소실의 하부에서의 열 전달에 마이너스 효과를 가져오는데 이는 열 전달 효율을 감소시키고 열 전달 표면들 사이의 공간을 방해하는 경향이 있기 때문이다.
연소실의 하부에서 열 회수를 위해서 격벽을 갖는 거품성 저속 유동상을 중앙 연소구역과 감소된 유동 속도를 갖는 외주 열 전달 구역으로 분할하는 것이 US 5,005,528 및 US 4,823,740에 제시되어 있다. 또한, 냉각 표면을 갖는 하나 또는 수개의 포켓을 고속 유동상 반응기의 연소실내에 형성하는 것이 US 5,060,599에 제시되어 있다. 그 포켓들은 분리격벽에 의해 연소실과 분리되는데 상향 개구 마우스를 갖는다. 냉각된 측벽을 따라 하향 유동하는 고체입자만이 포켓으로 유동하도록 가이드 된다.
건설시 뿐만 아니라 그후 격벽이 유동상 연소실의 고온 주변물에 설치될 때 많은 문제가 발생한다. 열과 부식 특히 이들 조합은 열 팽창 및 응력과 같은 문제를 야기하는 경향이 있다. 연소실 내의 어떤 방해물 또는 내부 구조물은 무겁고 고가인 구조물이 사용되어야 한다는 것을 의미하는 내열 물질로 이루어져야 한다. 한편, 냉각된 구조물은 다른 부분들의 열 팽창이 다르다는 것으로 인하여 반응기 구조물에 연결하는 것이 어렵다. 격벽의 지지는 다수의 문제를 야기하는데 이는 구조물들이 무겁고 벽 구조물의 열 팽창 특성이 다르기 때문이다.
본 발명의 목적은 상기한 결점들을 최소화한 유동상 반응기실시스템에서의 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 유동상에서 처리실로 적절한 양의 미립자 물질을 유입하기 위하여 충분한 개방지역을 갖는 튼튼한 구조물을 반응실과 처리실 사이에 갖는 반응실과 결합된 처리실이 구비된 장치, 즉 유동상 반응기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 단단하게 지지된 공유의 벽으로 나뉘어진 처리실을 갖는 유동상 반응기의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, - 다수의 관에 의해 형성된 벽 구조물에 의해 한정된 반응기실 및 상기 관에 열을 가하도록 상기 관을 통하여 열 전달 매체를 통과시키기 위한 수단; - 반응기실에 있는 고체물질의 고속유동상; - 반응기실을 한정하는 벽 구조물의 외측상에 반응기실과 인접하게 배치되고 상기 벽 구조물의 공유의 벽 부분을 반응실과 나누어 갖는 고체물질 처리실; - 처리실에 있은 고체물질의 저속 유동상; - 반응기실의 고속 유동상에서 처리실로 고체물질을 유입시키기 위한, 벽 구조물을 형성하는 관들 사이에 형성된 입구 개구를 최소한 두개 갖는, 반응기실을 한정하는 벽 구조물의 공유 벽 부분을 포함하는 개선부를 포함하는 유동상 반응기실 시스템이 제공된다.
본 발명에 따라서, (a) 제1 수직위치에 있는 공유벽 부분의 평면 바깥으로 관의 제1 부분을 절곡시키고; (b) 제1 수직위치의 위에 있는 제2 수직위치에 있는 공유벽 부분의 평면으로 되돌아가게 공유벽 부분에서 관의 제1 부분을 절곡시키며; (c) 제2 부분의 위치들 사이의 거리가 위치들 사이의 공유벽의 평면에 있는 제1 및 제2 수직위치 위로 연장되도록 한 수개의 수평위치로 (a) 및 (b) 단계를 실시하는 단계를 포함하는, 공유벽 부분이 핀에 의해 서로에 연결된 거의 수직인 증기 발생관의 제1 및 제2 부분이 제공된 평면을 한정하는, 순환 유동상 반응기실과 그것에 인접한 처리실 사이에 공유의 벽 부분을 제조하기 위한 방법이 제공된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 유동상 반응기실과 처리실 사이의 공유벽은 유동상에서 처리실로 입자를 유입시키는데 적합한 개방지역을 갖도록 배치된다. 본 발명에서 벽에는 벽구조물내에서 거의 수직으로 연장하는 냉각도관이 설치된다. 냉각도관은 벽 구조물을 강화시키면서 반응기실이 현가된 지지구조물의 일부를 형성한다. 냉각도관은 벽과 반응기 구조물 사이의 어떤 열 팽창을 거의 제거하면서 벽을 냉각시키고 동시에 반응기실구조물 역시 현가시키므로서 튼튼한 구조물을 형성한다.
그리드 >1m/s, 바람직하게는 >5m/s이상의 명목상 속도를 갖는, 정상적인 대기압 순환 유동상 반응기(CFB)에서의 고체입자 고속 유동상은 반응기실실에 설정되고, <1m/s 바람직하게는 0.2~0.6m/s의 명목상 속도를 갖는 고체입자의 거품상의 처리실에 설정된다.
고체입자의 고속상은 반응기실에서 고체입자의 내부순환을 유도하는데 고체입자는 반응기실의 중간에서는 주로 상향으로 유동하고 그것의 측벽을 따라서는 하향 유동한다. 또한, 고체입자는 반응기실에서 입자의 효과적인 혼합을 야기하면서 수평으로 이동한다. 미세 고체입자들은 주로 유동화 개스에 의해 반응기실의 상부로 유동하고 벽을 따라 하향으로 그리고 반응기실에서 측면으로 유동하는 반면에 조 입자들은 반응기실의 하부에 수집된다.
본 발명에서 측벽 특히, 그것의 공유벽 부분을 따라 또는 향하여 유동하는 보다 미세한 고체 입자들은 공유벽 부분에 제공된 개구를 통하여 처리실로 유입된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 열 전달 표면은 고체물질이 반응기실로 재순환되기 전에 유입된 고체물질을 냉가시키기 위하여 처리실에 배치된다.
처리실 내에서 저속 거품상은 그것으로부터의 고체물질이 반응기실에 있는 고속 유동상으로 재유입되고 새로운 고체물질이 거품상의 상부에 연속적으로 추가될 때 서서히 하향 유동된다.
공유벽 부분에 있는 개구는 그것을 통하여 유동할 수 있도록 소정의 크기보다 더 작은 입자만 허여하는 크기여서 처리실의 고체상 입자의 크기를 조절한다. 처리실의 공유벽 부분은 반응기실의 측벽을 따라있는 큰 면적으로 부터 고체입자를 수집하여 공유벽 부분에 있는 개구를 향하여 고체입자들을 안내 하도록 형성될 수 있다. 공유벽 부분은 경사진 벽 부분의 최하 수준으로 배치된 개구를 향하여 유동하는 입자를 가이드하는 벽 부분을 경사지게 할 수 있다.
본 발명의 가장 바람직한 실시예에서 처리실은 반응기실의 최하부에 인접하게 배치될 수 있다. 어떤 유동상 반응기 시스템에서의 최하부는 하향으로 안쪽으로 경사진 측벽을 가지므로서 본 발명에 따른 공유측벽에 형성된 개구가 경사진 벽에 형성되게 한다.
처리실은 반응기실의 어떤 수직측벽에 근접하게 보다 높은 수준으로 배치될 수 있다. 그러나, 처리실은 반응기실의 측벽 하부절반에 인접하게 배치되는 것이 바람직하다. 보다 높은 수준에서 고체입자 밀도는 일반적으로 정상 대기압 순환 유동상 반응기 시스템의 처리실 용으로 충분한 물질을 제공하기에는 너무 낮다.
CFB의 조건이 허용된다면, 처리실이 당연히 보다 높은 위치에 위치될 수 있다. CFB의 유동화 속도, 입자밀도, 그레인 크기 및 다른 특징들이 유동상의 조건에 영향을 미치며 예를들면, 가압 순환 유동상 반응기에서는 처리실 역시 상부 높이로 위치될 수 있다.
반응기실 벽이 거의 수직인 반응기실의 상부 위치에 처리실이 위치될 경우에는 공유벽 부분이 경사지게 배치될 수 있다. 경사진 공유벽 부분의 상부구역이 공유벽 부분의 하부구역 보다 반응기실의중심에서 더 멀게 하는 방법으로 선택되는 것이 바람직하다. 이것은 공유벽의 상부 또는 하부구역이 반응기실 벽의 일반적인 면에서 떨어져서 절곡되도록 하므로서 달성될 수 있다.
원할경우에는 최적의 제어가능성을 제공하기 위하여 수개의 처리실을 예를들면 둘 이상의 수준으로 형성할 수 있다.
다른 형태의 제어수단을 처리실에 또는 공유벽의 개구에 배치되어 열전달 및 처리실에서 반응기실로 고체물질을 재순환 시키는 것을 제어하게 할 수 있다. 상높이, 유동화 속도 또는 처리실내의 물질 유동을 제어하기 위한 수단이 처리실에서의 열전달을 제어하는데 사용될 수 있다. 상물질의 재순환 제어수단, 예를들면 반응기실로 되돌아가는 과유동에 의해 상높이가 제어될 수 있다. 또한, 상높이는 출구에서 또는 처리실에서 반응기실로 고체물질을 재순환시키고 개구 근처에서 유동화 공기를 제어하므로서 제어될 수 있다. 출구개구는 입구개구의 아래 수준으로 공유벽 부분에 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 반응기실의 벽구조는 개스 밀폐구조물을 형성하는 핀에 의해 연결된 평행한 수직 관으로 이루어지는데 반응기실과 처리실사이의 공유벽 부분 역시 핀에 의해 연결된 평행한 수직관으로 이루어진다. 본 발명에 따른 관들중 몇몇을 절곡시켜 필요한 개구를 형성하도록 하고 본 발명에 따른 개구들 사이에 벽 부분을 형성하도록 절곡되지 않은 다른 관들을 남겨 놓으므로서 벽 부분에 개구가 쉽게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 공유벽 구조물이 적절한 개구지역 및 개구지역을 둘러싸는 공유벽 부분에 적절한 냉각시설을 갖는 것을 보장하기 때문에 단단하고 효과적으로 지지된 벽 부분을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 개구의 위치에 있는 관은 공유벽의 평면 밖으로 그리고 반응기실로 부터 떨어져서 절곡되므로서 공유벽 부분에 개구를 형성한다. 그리고, 적절한 개방지역 및 적절한 냉각시설을 갖도록 하기 위하여 몇개의 개구가 서로로부터 공간진 곳에 제공되어 개구들 사이의 벽 부분을 지지 및 냉각시키는 냉각도관이 벽에 설치되도록 한다.
공유벽의 평면 밖으로 절곡된 관 부분은 처리실의 경계벽 일부를 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 관이 공유벽 부분의 평면 밖으로 그리고 반응기실로 부터 떨어져서 절곡되므로서 공유벽 부분에 개구를 형성시킬 수 있다. 공유벽의 평면 밖으로 절곡된 관 부분은 처리실의 경계벽을 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 둘 이상의 거의 평행한 수직 입구개구가 처리실의 공유벽 부분에 동일한 수평 수준으로 제공될 수 있다. 수직 입구개구의 높이와 폭의 비는 2이상인 것이 바람직하다.
수직 개구부는 서로의 상부에 겹쳐진 개별적 개구의 "개구컬럼(opening column)"이거나 굴뚝(stack) 일 수 있는데 개구의 "개구 컬럼" 또는 굴뚝은 하나의 일체적인 개구로서 작용한다. 개구의 "개구컬럼" 또는 굴뚝은 연속적인 개구지역을 갖는 단일 개구와 기능적으로 비교가능하다.
그러한 방법으로 잘 지지된 공유벽 부분이 제공된다. 서로 일정한 거리내에 최소한 두개의 개구가 배치되어 적절한 양의 냉각 도관이 공유벽 구조물을 지지하고 벽을 냉각시키기 위한 개구들 사이의 벽에 제공될 수 있도록 한다. 냉각된 구조물이 존재할때 벽 구조물은 반응기구조물과 거의 동일한 열 팽창을 가지며 벽을 지지하기 위한 냉각도관 및 벽으로 부터 현가된 다른 가능한 구조물을 갖는다. 개구들 사이의 거리는 수직 입구개구의 높이와 거리의 비가 2이상이 되도록 선택된다.
열전달 표면이 미세입자의 저속 거품 유동상에 배치되는 본 발명에 따른 주요 잇점중 하나는 CFB 반응기와 같은 고속 유동상의 우수한 연소 효율성 및 저방출 그리고 고 열전달 효율성의 잇점 뿐만 아니라 저속 거품상의 저부식 및 침식의 잇점이 조합된다는 것이다. 본 발명은 거품상에서의 저부식을 제공하는데 이는 예를들면 거품상의 입자가 통상의 거품상 시스템과 비교할때 보다 미세한 그레인 크기를 갖도록 하는 CFB에서의 입자 분류에 기인한다.
본 발명의 또다른 잇점은 고속 유동상을 갖는 주 반응기실에서 거품상을 갖는 인접한 처리실로 고온의 고체물질을 이송시키는 것을 간단하게 하므로서 거품상에 배치된 열 전달 표면을 갖는 것으로 부터 열을 회수한다는 것이다. 본 발명에서는 반응기 실의 최상부로 고온의 고체물질을 순환시키고, 물질을 방출시키며 연도개스로 부터 물질을 분리하고, 물질이 반응기실로 재순환 되기전에 개별적인 열 회수 유니트로 부터 열을 회수하는 것이 필요없다.
또한, 본 발명에서는 통상의 반응기 설계에서 처리실을 연결하기 위하여 매우 작은 변경만이 행해진다. 처리실과 반응기실 사이의 본 발명 격벽(공유벽 부분)은 반응기실의 측벽 일부 즉, 반응기실의 관이 단단하게 지지된 구조물이다. 또한, 반응실과 처리실 사이의 벽이 주벽에 연결된 개별적인 격벽이 아니라 주 반응기실 벽의 공유벽 부분이기 때문에 열 팽창문제가 최소화된다. 공유벽은 무거운 내화물질로 완전히 이루어진 초기의 개별적인 격벽과 비교할때 보다 가벼운 구조물이다.
본 발명은 연소, 개스화 또는 고온 개스 세척 또는 냉각공정 즉, 증기생성을 위한 에너지 제공 공정에 사용되는 유동상 보일러에 사용될 수 있다. 보일러에서 측벽은 증기 발생관 또는 예를 들면, 과열기로 이루어진다.
많은 공정에서는 인접한 처리실에 과열기를 배치하는 것이 잇점이 된다.
본 발명의 추가적인 특징 및 잇점은 하기의 도면의 상세한 설명 및 첨부된 특허 청구의 범위에 의해 보다 충분히 이해될 것이다.
제1도는 본 발명의 제1의 바람직한 예시적인 실시예에 따라 구성된 고속 유동상 반응기의 하부를 도시한 개략적인 사시 수직 단면도이다.
제2도는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따라 구성된 고속 유동상 반응기의 하부를 도시한 개략적인 사시 수직 단면도이다.
제3도는 두 개구 주위의 공유벽 부분에 있는 관의 확대 개략 정면도이다.
제4도는 제3도의 AA선에 따른 관의 확대 개략도이다.
제5도는 개구들 주위의 공유벽에 있는 관의 확대 개략 정면도이다.
제6도는 제5도의 AA선 및 BB선에 따른 관의 개략적인 단면도이다.
제1도는 연소실로 유동화 공기를 유입시키기 위한, 연소실(12), 그리드(14) 및 송풍 박스(16)를 갖는 고속 유동상 반응기(10)를 도시한 것이다. 반응기(10)은 경사진 하부부분(20)과 직립의 상부부분(22)을 갖는 측벽(18)을 포함한다.
고체입자의 유동상(도시되지 않음)은 연소실(12)에 형성된다. 고체입자의 상은 그리드(14) 위에서 >3.5m/s, 바람직하게는 >5m/s의 속도를 갖도록 유동화 된다. 따라서, 연도개스의 현탁액 및 고려할 만한 양의 고체입자가 연소실에서 상향으로 유동한다. 본 발명에 따른 처리실(24)은 상부측벽(22)의 외측상에 연소실(12)에 인접하게 배치된다. 연소실(12)과 처리실(24)은 공유하는 하나의 벽 부분(26)을 갖는다. 공유 벽 부분(26)을 포함하는 벽(18)은 멤브레이 판넬 또는 다른 유사한 관 구조물 즉, 제3도에 도시된 바와 같이 핀(36, 38)에 의해 하나가 다른것에 연결된 수직관(28, 30, 32, 34)으로 이루어진다.
동일한 수평 수준으로 있는 수개의 개구(40)는 공유벽 부분(26)에 있는 관형벽에 이루어진다. 제3도에 도시된 바와 같은 개구(40)는 벽의 평면에서 떨어지게 관(30, 32)을 절곡시켜 이루어지고 개구(40)에 대해서의 유사한 방법으로 이루어질 수 있다. 개구(40) 주위의 튜빙, 관 및 핀은 보호가능한 내화층 또는 다른 적절한 물질로 라이닝 되는 것이 바람직하다. 개구(40)는 일반적으로 연소실(12)에서 처리실(24)로 미립자를 이송시키기 위한 적절한 개방 지역을 형성한다. 개구(40)는 저속 거품상의 상부 표면위의 공유벽 부분의 전체 길이를 따라 상호 동일한 거리로 수평으로 배치될 수 있다. 원할 경우 개구가 그룹으로 배치될 수 있는데 그룹 내의 개구사이의 거리는 그룹들 사이의 거리보다 더 적다. 냉각되고 견고하게 지지된 공유벽 부분을 갖도록 하기 위해서는 개구(40)가 2보다 큰 폭과 높이 비를 갖도록 이루어지며 그들이 서로에 공간져 있다. 개구(40)들 사이의 고체벽 부분은 공유벽 부분(26)을 통하여 벽의 평면으로 연장하는 관들을 가지므로서 벽이 견고하게 지지되고 냉각된다. 개구(42)는 처리된 입자를 처리실에서 연소실로 되돌아 복귀시키기 위하여 만들어지고 따라서, 개구(42)가 작용 제어 시스템을 갖거나 유입이 다른 수단에 의해 자동적으로 제어되는 제어가능한 입자 이송 수단으로서 이루어진다.
개구(40, 42)는 제3도 및 제4도에 도시된 배치에 의해 형성될 수 있다. 관 (431, 432, 433 및 434)은 개구(40)의 모서리 관(430)의 위에서, 공유벽 부분의 면으로 부터 떨어져 절곡되어 공유벽 부분이 연소실 구조물을 현가시키는 응력을 수용할 수 있는 단단한 구조물로서 유지되도록 한다. 벽 부분에 적절한 냉각시설을 동시에 유지시키고 연소실에서 처리실로 미립자물질을 이송시키기 위한 적절한 개방지역을 제공하기 위하여 개구 근처에 요구되는 양의 냉각된 구조물이 개구(445) 사이에 제공된다.
처리실의 외부 벽(44)은 냉각판넬로 이루어져서 연소실 벽에 연결된다. 처리실은 개구(40)를 통하여 처리실로 유입되는 고체물질을 냉각시키기 위한 열전달 표면(46)을 포함한다.
고체입자의 저속 거품 유동상은 송풍 박스(50)로 부터 그리드(48)을 통하여 유동상 공기 또는 개스를 유입시키므로서 처리실에 설정된다.
제2도에는 본 발명에 따른 또다른 고속 유동상 반응기(10)가 도시되어 있다. 이 실시예에서 처리실(24)은 연소실(12)의 최하부의 벽 부분에 인접하게 배치된다. 따라서 공유벽 부분(26)은 경사지게 되며 처리실(24)은 부분적으로 경사진 벽 부분 아래에 만들어진다.
제5도 내지 제7도에서 알 수 있는 바와 같이 개구(40, 42)는 이 실시예에서 공유벽 부분(26)의 평면 바깥으로 후향하게 공유벽 부분에 있는 관(52)을 절곡하고 공유벽 부분을 형성하도록 비절곡된 부분을 남겨 놓으므로서 만들어진다. 개구(40)는 인접한 관을 커버하는 내화라이닝 물질에 의해 바람직하게 한정된다. 수개의 개구(40)를 나란히 배치하므로서 적절한 개방지역이 입자를 처리실로 이송시키기 위하여 설정되지만 강성의 벽 구조물을 유지시키기 위하여 공유벽 부분에 충분한 냉각관(45)을 남긴다. 이것은 벽을 지지하도록 공유벽 부분(26)을 통하여 연장하는 관(54)을 배치하고 주변 구조물과 비교하여 동일한 수준으로 열 팽창을 유지하며 구조물에서의 해로운 응력을 피하므로서 달성된다. 개구(40,42) 사이의 관의 수는 구조물의 적절한 냉각 및 견고한 지지가 이루어지도록 결정한다. 내화라이닝에 의해 한정된 개구들 사이의 거리는 개구(40)의 높이와 개구들 사이의 거리 비가 2이상이 되도록 배치된다.
개구(42)에는 챔버실로 냉각된 입자를 제거 가능하게 복귀시키기 위한 수단이 제공되거나 그들의 작용적인 연결로 연소실로의 입자의 복귀를 제어하기 위한 수단을 가질 수 있다. 입자를 복귀 가능하게 제어시키기 위한 수단은 자기 조정 시스템 일 수 있거나 개구(42)를 통하여 입자유동을 갖도록 작용 수단을 포함할 수 있다.
공유벽 구조물은 개구(40,42)가 동일 수직선상이 아니라 개별적으로 배치되도록 설정되는데 그 경우에 개구가 제4도에 되시된 바와 같이 바람직하게 형성되는 것으로 이해 되어야 한다.
공유벽 부분(26)의 평면에서 바깥으로 절곡된 관(52)은 처리실(24)의 벽(60)과 하부(62)를 형성한다. 열전달 표면(46)은 처리실에 배치된다.

Claims (16)

  1. - 다수의 관에 의해 형성된 벽 구조물에 의해 한정된 반응기실 및 상기 관에 열을 가하도록 상기 관을 통하여 열 전달 매체를 통과시키기 위한 수단; - 상기 반응실을 한정하는 벽 구조물의 외측상에 반응실과 인접하게 배치되고 상기 입구개구들을 갖는 고체물질 처리실; - 처리실에 있은 고체물질의 저속 유동상을 포함하는데 - 고체물질 처리실이 반응기 실을 한정하는 벽 구조물의 공유벽 부분을 반응기 실과 나누어가지며, 벽 구조물의 공유벽 부분은 벽 구조물을 형성하는 관들 사이에 형성되고 그들을 통하여 연장하는 최소한 두개의 입구개구를 가지므로서 반응기실에 있는 고속 유동상에서 처리실의 저속 유동상으로 고체물질을 유입시키고; - 벽 구조물이 수직 관의 연속적인 제1 및 제2 부분으로 이루어지며; - 공유벽 부분에 있는 관의 제1 부분이 공유벽 부분의 평면 바깥으로 절곡되어 공유벽 부분에 있는 관의 나머지 제2 부분들 사이의 공유벽 부분에 입구개구를 형성하는 유동상 반응기 시스템.
  2. 제1항에 있어서, - 벽 구조물이 핀에 의해 연결된 수직관들의 연속되는 제1 및 제2 부분으로 이루어지고, - 공유벽 부분에 있는 관들의 제1 부분은 공유벽 부분의 평면 바깥으로 그리고 반응기실로 부터 떨어져서 절곡되어 공유벽 부분의 평면에 있는 관들의 나머지 제2 부분들 사이의 공유벽 부분에 입구개구를 형성하는 유동상 반응기 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 공유벽 부분의 바깥으로 절곡되는 관의 제1부분이 처리실에서 경계벽을 형성하는 유동상 반응기 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 다수의 거의 평행한 수직 입구개구들이 공유벽 부분에서 동일 수평 수준으로 형성되는 유동상 반응기 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 수직 입구개구의 높이 및 폭의 비가 2이상인 유동상 반응기 시.
  6. 제1항에 있어서, 열 전달 표면이 처리실에 있는 고체입자의 저속 유동상에 배치되는 유동상 반응기 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 내화라이닝이 입구개구 주위에 제공되는 유동상에 배치되는 유동상 반응기 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 입구개구가 공유벽의 경사진 부분에 배치되는 유동상에 배치되는 유동상 반응기 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 출구개구가 공유벽 부분을 통하여 형성되어 처리실에서 반응기실로 과유동에 의해 처리된 고체물질을 재순환시키는 유동상에 배치되는 유동상 반응기 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 출구개구가 공유벽 부분의 최하부를 통하여 형성되어 처리실에서 반응기실로 처리된 고체물질을 재순환 시키는 유동상에 배치되는 유동상 반응기 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 제어수단이 처리실에 배치되어 처리실에서 반응기실로의 고체물질의 재순환을 제어하는 유동상에 배치되는 유동상 반응기 시스템.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 제어수단이 출구개구에 배치되어 처리실에서 반응기실로의 고체물질의 재순환을 제어하는 유동상에 배치되는 유동상 반응기 시스템.
  13. 제4항에 있어서, 두 개구들 사이의 거리가 2보다 큰 개구의 높이 및 두개구 사이의 거리사이의 비에 의해 결정되도록 입구개구가 공간져 있는 유동상에 배치되는 유동상 반응기 시스템.
  14. (a) 제1 수직위치에 있는 공유벽 부분의 평면 바깥으로 공유벽 부분에 있는 관의 제1 부분을 절곡시키고; (b) 제1 수직위치의 위에 있는 제2 수직위치에 있는 공유벽 부분의 평면으로 되돌아가게 공유벽 부분에 있는 관의 제1 부분을 절곡시키며; (c) 위치들 사이의 공유벽의 평면에 있는 제1 및 제2 수직위치 위로 연장되도록 제2 위치를 위한 위치들 사이의 거리를 갖는 수개의 수평위치로 (a) 및 (b) 단계를 실시하는 단계를 포함하는, 공유벽 부분이 핀에 의해 서로에 연결된 거의 수직인 증기 발생관의 제1 및 제2 부분이 제공된 평면을 한정하는, 순환 유동상 반응기실과 그것에 인접한 처리실 사이에 공유의벽 부분을 제조하기 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서, 제1 및 제2 위치 사이의 거리와 제1 부분의 폭의 비가 2이상이 되도록 제1 부분의 폭을 선택하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 제1 및 제2 위치 사이의 거리와 제2 부분의 폭의 비가 2이상이 되도록 제2 부분의 폭을 선택하는 단계를 포함하는 방법.
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