CN1286749A - 流动层气化燃烧炉 - Google Patents

Abstract

一种流动层气化燃烧炉,其将气化炉和燃烧炉成一体化,使由气化炉产生的未燃烧碳,在燃烧炉中燃烧,将该燃烧热作为气化热源加以利用,该流动层气化燃烧炉1具有由第1分隔壁2分隔的气化炉3和燃烧炉4。在气化炉3中,由位于炉床的空气扩散装置32,33,形成流动媒体的回旋流,上升流的一部分流入燃烧炉4,燃烧炉4由第2分隔壁分隔成主燃烧室6和热回收室7。在主燃烧室6中,由位于炉床上的空气扩散装置34、35,形成流动媒体的回旋流,上升流的一部分流入热回收室7。

Description

流动层气化燃烧炉

技术领域

本发明涉及将气化流动层炉和燃烧流动层炉一体化的流动层气化燃烧炉。

背景技术

人们进行各种尝试，利用煤碳进行高效率发电。

作为其中的一个方案，提出了图14所示的所谓加压流化床燃烧炉上层循环(topping cycle)。该***首先在流化床气化炉501将煤碳气化。将此时在气化炉501产生的煤碳主体的可燃部分即碳(char)在与气化炉501不同的碳燃烧炉502中燃烧。即在气化炉501中产生的气体和碳的混合物被引入旋风分离器(cyclone)505，在这里将气体和碳分离，将碳送到碳燃烧炉502，将气体送到燃烧器503。另一方面，将流动媒体和碳从气化炉501引入碳燃烧炉502中，在碳燃烧炉502中燃烧碳，将通过碳的燃烧而被加热的流动媒体返回气化炉501。然后，将在气化炉501产生的可燃气体和从碳燃烧炉502产生的燃烧废气在燃烧器503混合燃烧，使温度更加上升，然后引入燃气轮机504。另外，在碳燃烧炉502产生的燃烧废气和灰在旋风分离器506分离，上述燃烧废气被引入燃烧器503，而灰从旋风分离器的底部排出。

通过在上述碳燃烧炉502中碳的燃烧而产生的蒸汽被引入蒸气轮机508后，在余热锅炉509被加热，其后，在碳燃烧炉502中环流。从燃气轮机504排出的燃烧废气经过余热锅炉509，从烟筒511排出。

燃气轮机的入口的气体温度越高，则燃气轮机的效率越高，为了提高整体***的效率，使燃气轮机入口的气体温度保持高温是很重要的。

另一方面，煤碳当种类不同时，气化特性相差很大，一般地，当反应温度越高则气化反应进行的越充分，气化率也高，因此，在采用多种的煤碳作为燃料时，怎样使气化炉的温度稳定，并能维持高温是非常重要的课题。

维持气化炉的温度的方法主要分为2种。一种是对投入气化炉中的燃料的一部分，不但将其气化，而且将其燃烧的方法。另一种是将在气化炉中产生的碳与流动媒体一起引入碳燃烧炉中，将碳燃烧并将流动媒体加热，将被加热的流动媒体返回气化炉的方法。一般地，固体的燃烧反应速度与气体的燃烧反应速度级别(order)相差越大，气体的燃烧速度越快。因此对于前者，供给气化炉的氧气几乎都与在此产生的气体成分发生反应，使气化的效率下降。对于后者，在气化炉中产生的气体为了维持温度而未被消耗，因而气体的回收效率高，碳种类的适应性广。

但是，对于后者的方法，需要一种从气化炉将大量的高热的热媒体在碳燃烧炉中循环的技术，而该技术是包含未燃烧部分的高温粒子的处理(handling)技术，在技术上存在非常难的问题。现在加压流化床燃烧炉上层循环还未达到实用化，是因为包含该未燃烧部分的高温粒子的处理(handling)技术还未完成。

另一方面，人们提出了一种方案，将碳燃烧炉和气化炉相邻近而设置，使得将高温粒子在两者之间的搬运距离尽可能缩短。该技术在气化炉邻近设置碳燃烧炉，在碳燃烧炉的层内设置层内传热管。

放置在流动层内的传热管和热媒体的热传导率如图15所示，如果流动的气体的空塔速度为最低流动所需速度的2倍以上时，则不论流动的强弱，几乎为一定。即在流动层内配置的传热管与空塔速度无关地总是吸收一定量的热量。因此即使在层内产生的热量发生变化，例如伴随着负载变化煤碳供给量变化的情况下，由于传热量一定，因而流动层的温度发生了变化。

在加压流化床燃烧炉上层循环中，将气化炉出口的气体温度和燃烧炉出口气体温度保持为各自的高温是很重要的，在将碳燃烧炉和气化炉相邻而配置的结构中，流动媒体为了将碳燃烧炉和气化炉相互循环而相互关联，这样的层温的变动对***整体的稳定应用带来了致命的影响。

作为抑制具有层内传热管的碳燃烧炉的层温变化的方法，有一种使吹入燃烧炉的流动的气体中的氧气量供给负载而变化，并使燃烧量变化来控制层温的方法。

但是，由氧气量控制决定的燃烧量的控制其对应性很差，且稳定控制很困难，使得层温极不稳定，流动媒体和灰熔化，流动层不能得到维持，使运转变得不可能。

为了使气化炉保持高温，通过在碳燃烧炉燃烧碳将热媒体加热，需要向气化炉供给该高温的热媒体，所以必须使碳燃烧炉的层温很高。但是，当使碳燃烧炉的层温过高时，会产生熔渣，需要将层温控制在所限定的范围内，碳燃烧炉需要具有优良的层温控制功能。

控制碳燃烧室的温度的最容易的方法，是在温度上升时，供给低温的热媒体的方法。例如，为了将层温从950℃下降50℃，下降到900℃，所需的流动媒体的量取决于供给的流动媒体的温度，当供给的流动媒体的温度为400℃时，所需供给的流动媒体的量只要为流动媒体全部量的50/(900-400)=1/10即可。反之，当层的温度比目标值低时，由于只需通过碳的燃烧热即可使层温恢复上升，不需要采用什么措施。

因此，如果有一种看着燃烧炉的层温的变动，根据需要能向碳燃烧炉供给低温的流动媒体的方法，即可容易地实现碳燃烧炉的温度控制。此时，将与供给的流动媒体相同量的流动媒体从碳燃烧炉排出是很重要的。

另一方面，在现有的常压流化床锅炉中，将煤碳在流动层中燃烧，从被加热的流动媒体和燃烧废气回收热。图16是现有的常压的流化床锅炉的一个例子的示意图。流化床锅炉具有被分隔壁600分隔开的燃烧炉601和热回收室602。热回收室602设有用于从流动媒体回收热量的传热面603，熔化室(free board)设有从燃烧气体回收热量的传热面604。通过传热面603、604回收热量产生的蒸汽驱动蒸气轮机605。

煤碳由于碳的种类的不同而特性相差很大，在流动层内的燃烧率也不同，从流动媒体回收的热量和从燃烧气体回收的热量的比例因碳种类的不同而各不相同。

因此，从流动媒体回收热量用的传热面和从燃烧气体回收热量用的传热面的适当配置因煤碳种类而不同，因此在以往，根据碳种类的不同而使锅炉的传热面配置的设计发生改变。另外，不改造锅炉而改变碳种类将受到很大的限制，当想要对碳的种类进行大的改变时，对锅炉的改造则没有余地。其原因是，相对于吸收热量过剩的传热面导致温度下降，使燃烧不良，使燃烧气体的环境特性恶化，反之当传热面不足时，导致温度的上升，成为因灰的熔化而产生熔渣和因流动媒体的凝聚而产生结块的原因。

发明的公开

本发明的目的是为了解决上述的问题，提供一种流动层气化燃烧炉，因为不需要另外设置燃烧炉，且气化炉和燃烧炉为一体，因此所需的空间很少，即使是煤碳等碳的产生量很大的燃料，也可以容易地控制碳的传送量，且不会出现配管内部的闭塞问题，能用简单的设备燃烧碳，并且可将碳的燃烧热作为气化用热源利用，能够容易且正确地进行层温控制，不会产生熔渣，即使是含有不定形状的不燃烧性物质的燃料也能使用，能够采用种类广泛的燃料，效率高，且有害排出物非常少，适用于高标准的环境要求。

本发明的另一个目的是提供一种流动层气化燃烧炉，不改变锅炉的传热面的配置，即不用改造锅炉，是能对应各种碳种类的流化床煤碳锅炉。

为了达到上述目的，本发明的第1方案，其是一种流动层炉，其特征在于，由多个分隔壁分隔成气化炉、燃烧炉的主燃烧室和热回收室；

在上述气化炉和主燃烧室的至少一个中，形成流动媒体的回旋流，在气化炉和主燃烧室之间形成流动媒体的循环流；

进而在上述热回收室和主燃烧室间形成流动媒体的循环流，并在热回收室流动层内配置传热面。

本发明是一种流动层炉，在内部分别通过分隔壁设有功能明确分开的气化室、碳燃烧室和热回收室3个部分，且碳燃烧室和气化室、碳燃烧室和热回收室分别相邻设置。

在热回收室内配置层内传热管，将内部的流动媒体常时冷却。热回收室和碳燃烧室间的分隔壁为垂直，上面大致到流动层上面附近为止，在炉底附近设有开口部。在分隔壁附近的碳燃烧室，形成将流动媒体激烈向上吹的强流动化区域，被向上吹的流动媒体的一部分飞入热回收室。当碳燃烧炉的温度超过设定值上升时，提高热回收室的流动媒体的下降速度，增加从炉底附近的开口部流入碳燃烧室的、被冷却的流动媒体的量，从而能够很快地使碳燃烧炉的温度下降。

在热回收室用于冷却流动媒体而回收的热能，以蒸汽的形式而被回收，可以驱动蒸汽轮机，有效地加以利用。

本发明的第2个方案是一种流动层炉，其特征在于，由第1分隔壁分隔为气化炉和燃烧炉，该第1分隔壁在下部和上部即流动层表面附近具有相互连通的开口，在上述气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；将述第1分隔壁附近区域的流动层，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流；将离开上述第1分隔壁的区域，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流，可燃物被投入该弱流动化区域；上述强流动化区域的上述上升流的一部分，在流动层表面附近成为向着上述弱流动化区域的流动，在气化炉的流动层内形成回旋流，一部分成为反转流，从上述第1分隔壁上部的连通口流入燃烧炉；在介有上述第1分隔壁的上述燃烧炉，进而设有第2分隔壁，以将流动层部分分隔为主燃烧室和热回收室；上述第2分隔壁通过下部的连通口，将主燃烧室和热回收室相互连通，上端部直到流动层表面附近为止，在熔化室部分使主燃烧室和热回收室成一体化；在上述主燃烧室中，在炉床部分设有给流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；将上述第1分隔壁附近区域的流动层，作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，而将第2分隔壁附近区域，作为实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，由此在弱流动化区域产生流动媒体的下降流，该下降流的一部分从第1分隔壁的下部连通口向气化炉回流，在气化炉和主燃烧室之间产生循环流；

在强流动化区域产生流动媒体的上升流，该上升流的一部分成为向着第1分隔壁的弱流动化区域的流动，在主燃烧室流动层内也产生回旋流，一部分成为反转流，越过第2分隔壁进入热回收室；在上述热回收室中，在炉床部分设置向流动层内实质上赋予小的流动速度的空气扩散器，形成弱流动化区域，其结果，从主燃烧室越过第2分隔壁上部进入热回收室的流动媒体在热回收室下降，构成经过该第2分隔壁的下部连通口向主燃烧室回流的循环流，在热回收室流动层内配置传热面。

本发明的第2个方案具有以下作用：

(1)通过将流动层炉的内部用第1分隔壁分隔为气化炉和燃烧炉，气化功能与燃烧功能相分离，作为一个流动层炉而能同时使2个功能独立地工作。

该第1分隔壁在上部的流动层表面附近及下部具有相互连通的开口，在气化炉中，在炉床部分设有给流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器，将上述第1分隔壁附近的流动层，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流；将另一侧的流动层，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流，其结果，在流动层内形成回旋流，在强流动化区域的上升流中，一部分流动媒体成为反转流，通过第1分隔壁上部的连通口流入燃烧炉。

如果在该弱流动化区域中投入可燃物，则可燃物被引入下降流，被回旋流均匀地分散混合，取得充分的停留时间，接受部分燃烧气化作用。而不易气化的碳通过反转流被引入燃烧炉。

另一方面，在第1分隔壁相向侧形成的上述燃烧炉中，还设有第2分隔壁，将流动层部分分隔为主燃烧室和热回收室；该第2分隔壁通过下部的连通口，将主燃烧室和热回收室相互连通，上端部直到流动层表面附近为止，在熔化室(フリ-ボ-ド)部分将主燃烧室和热回收室一体化；在主燃烧室中，在炉床部分设有给流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；将主燃烧室中气化炉的连通口附近的流动层，作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流，并将第2分隔壁即热回收室侧的流动层，作为实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流。

其结果，上升流的一部分成为向着弱流动化区域的流动，在主燃烧室流动层内产生回旋流，一部分越过第2分隔壁流入热回收室。因此来自气化炉的未燃碳被引入燃烧炉内的下降流，被回旋流均匀地分散混合，取得充分的停留时间完全燃烧。并通过向熔化室投入二次空气，能够完全完成燃烧和脱硫反应。

另一方面，产生的热量的一部分通过高温的流动媒体，从第1分隔壁下部的连通口向气化炉回流，作为气化用热源的一部分发挥作用。而另一部分的热量通过高温的流动媒体越过第2分隔壁流入热回收室。

在热回收室中，在炉床部分设置向流动层内实质上赋予小的流动速度的空气扩散器，形成弱流动化区域，从主燃烧室越过第2分隔壁上部进入热回收室的高温的流动媒体在热回收室下降，构成经过该第2分隔壁的下部连通口向主燃烧室回流的循环流，通过在热回收室流动层内配置传热面来回收热量。

由于热回收室是弱流动化区域，层内传热管的磨损少，作为流动媒体可以使用硅沙，石灰石的使用量只要是脱硫反应所需的最少程度即可，所以灰的排出量少，有益于环境。另外，在气化炉和燃烧炉中，通常在650～950℃的范围进行气化或燃烧。

(2)即使投入的可燃物中含有不燃性的不定形物质，因为流动层内的回旋流的方向与不燃物的排出方向一致，且炉床也向着不燃物排出口倾斜，所以不燃物能够容易地排出。

(3)通过将第1分隔壁和第2分隔壁形成向强流动化区域倾倒的倾斜面，可以有利于转换上升流的方向，形成回旋流，而通过在背后的弱流动化区域侧形成垂直面，下降流不会停止，形成流畅的下降流。

(4)通过将气化炉的生成气体和从燃烧炉取出的废气分别引入熔化炉并进行合流，将废气中所含有的可燃性气体和含有可燃成分的微粒子在1200℃以上的高温燃烧，使灰分熔化，能够防止有害气体成分的高温分解、作为废弃物的灰的熔化及重金属种类的熔出。

(5)通过使本发明的流动层气化燃烧炉为耐压构造，或内置于压力容器，在大气压以上的条件下运转，并将取出的废气分别收集，然后引入蒸汽轮机，可以将蒸汽轮机入口温度在1300℃以上运转，能够使发电效率大幅度提高。

向气化炉供给燃料，部分燃烧进行气化，将在产生的未燃碳等中与生成气体相伴的部分，在设置于后段的气体冷却装置中被冷却到600℃以下，例如将造成蒸汽轮机叶片(blade)的高温腐蚀的原因的Na、K等的碱性金属固化或在粒子表面固定化，将该粒子用集尘机收集后，引入燃烧炉使之完全燃烧。

燃烧炉的燃烧废气从压力容器排出后，在设置在后边的气体冷却装置中被冷却至600℃以下，通过该冷却将Na、K等的碱性金属固化或在粒子表面固定化，然后将该粒子用集尘机收集并排出。

将造成高温腐蚀的原因的Na、K除去、成为纯净的燃烧废气，将从上述气化炉3出来后被集尘成为纯净的生成气体引入蒸汽轮机，在1300℃以上的高温燃烧，高效率地驱动蒸汽轮机。蒸汽轮机驱动压缩机、发电机。

另一方面，当可燃物使用煤碳时，与石灰石混合或以别的途径供给，使其产生炉内脱硫反应。即将在气化炉产生的硫化氢H₂S与CaO产生脱硫反应，成为CaS，与生成气体相伴，用集尘机收集，投入主燃烧室。并通过从气化炉经过第1分隔壁上部的连通口的反转流，将包含未燃碳和CaS等引入主燃烧室。在氧气的环境中完全燃烧，CaS变为CaSO₄,与燃烧废气相伴，用集尘机收集，并被排出。

本发明的第3个方案，是一种流动层炉，其特征在于，由第1分隔壁分隔为气化炉和燃烧炉，该第1分隔壁在下部和上部即流动层表面附近具有相互连通的开口，在上述气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；将上述第1分隔壁附近的流动部分，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流；在离开上述第1分隔壁的区域，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流，可燃物被投入该弱流动化区域；

上述强流动化区域的上升流的一部分在流动层表面附近成为向着上述弱流动化区域的流动，在气化炉的流动层内形成回旋流，一部分成为反转流，从上述第1分隔壁上部的连通口流入燃烧炉；在上述燃烧炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；将距离上述气化炉的第1分隔壁很近的区域，作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；在离开上述第1分隔壁的区域，作为实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流，在流动层内形成回旋流，其结果，从气化炉经过分隔壁上部流入燃烧炉的流动媒体，通过燃烧炉内的回旋流，将流动层内下降，未气化成分的碳燃烧，高温的流动媒体的一部分在炉底附近从第1分隔壁下部的连通口向气化炉回流，由此作为气化炉的热分解气化的热源发生作用。

在本发明的第3个方案的气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；将第1分隔壁附近的流动部分，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流；将另一侧的流动层，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流。其结果，在流动层内形成回旋流，强流动化区域的上升流中一部分流动媒体作为反转流，通过第1分隔壁上部连通口流入燃烧炉。

如果在该弱流动化区域中投入可燃物，则可燃物被引入下降流，被回旋流均匀地分散混合，取得充分的停留时间，接受部分燃烧气化作用。而不易气化的碳通过反转流被引入燃烧炉。

另一方面，在与第1分隔壁的相向侧形成的燃烧炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；在距离上述气化炉的第1分隔壁很近的区域，作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；将离开上述第1分隔壁的区域，作为实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流，其结果，上升流的一部分成为向着弱流动化区域的流动，在燃烧炉的流动层内产生回旋流。从气化炉经过分隔壁上部流入燃烧炉的流动媒体，通过燃烧炉内的回旋流，将流动层内下降，未气化成分的碳燃烧，高温的流动媒体的一部分在炉底附近从第1分隔壁下部的连通口向气化炉回流，由此作为气化炉的热分解气化的热源发生作用。

为了产生燃料的热分解气化作用，需要热能，通常在煤碳气化的情况下，利用将煤碳燃烧得到的热能。因此，为了提高气化效率，抑制焦油的产生，需要高温化，而现有情况下是原本尽可能应该转化为气体的煤碳在浪费地燃烧。

在本发明的第3个方案中，如上所述，由于将未气化成分的碳的燃烧热通过高温流动媒体向气化炉回流，该热量的部分能够节约煤碳的燃烧。其结果，能够减少空气的投入量，提高气化效率，增加单位体积的气体产生的热量。

本发明的第4个方案，是一种流动层炉，其特征在于，由同心的第1分隔壁分隔为圆筒形状的气化炉和在其周围形成的圆环形的燃烧炉，该第1分隔壁在上部的流动层表面附近及下部具有相互连通的开口；在上述第1分隔壁所包围的圆筒形状的气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；在中心附近的圆筒状范围的流动层，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；靠近上述第1分隔壁的圆环形范围的流动层，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流，一部分通过上述第1分隔壁上部的连通口流入燃烧炉，一部分作为向着中央的弱流动化区域的流动，在气化炉的流动层内形成回旋流，可燃物被投入该弱流动化区域；在上述第1分隔壁外侧的圆环状的燃烧炉中，沿半径方向设置第2分隔壁，将流动层部分分隔为多个主燃烧室、热回收室。上述第2分隔壁通过下部的连通口，将主燃烧室和热回收室相互连通，上端部直到流动层表面附近为止，在熔化室部分，将主燃烧室和热回收室一体化；在上述主燃烧室中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；位于上述主燃烧室的中央部、与气化炉的连通口附近的流动层，作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流，一部分经过第1分隔壁的下部连通口向气化炉回流，一部分成为第2分隔壁侧的实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，且在该强流动化区域成为上升流，其结果，在主燃烧室流动层内产生回旋流，上升流的一部分越过第2分隔壁上部成为反转流，进入热回收室，在上述热回收室中，在炉床部分设置向流动层内实质上赋予小的流动速度的空气扩散器，形成弱流动化区域，从主燃烧室越过第2分隔壁上部进入热回收室的流动媒体在热回收室下降，构成经过该第2分隔壁的下部连通口向主燃烧室回流的循环流，在热回收室流动层内配置传热面。

在本发明的第4个方案中，将流动层炉的内部用同心的第1分隔壁分隔为圆筒状的气化炉和在其周围形成的圆环状的燃烧炉，从而将气化功能和燃烧功能分离，能够以一个流动层炉同时独立进行2个功能的工作。

该第1分隔壁在上部的流动层表面附近及下部具有相互连通的开口；在上述第1分隔壁所包围的圆筒形状的气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；将中心附近的圆筒状范围的流动层，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；靠近上述第1分隔壁的圆环形范围的流动层，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流。其结果，在流动层内形成回旋流，一部分的流动媒体作为反转流，通过第1分隔壁上部连通口流入燃烧炉。

如果在该弱流动化区域中投入可燃物，则可燃物被引入下降流，被回旋流均匀地分散混合，取得充分的停留时间，接受部分燃烧气化的作用。而不易气化的碳通过反转流被引入燃烧炉。

另一方面，在第1分隔壁外侧的圆环状的燃烧炉中，沿半径方向设置第2分隔壁，将流动层部分分隔为多个主燃烧室、热回收室。上述第2分隔壁通过下部的连通口，将主燃烧室和热回收室相互连通，上端部直到流动层表面附近为止，在熔化室部分，将主燃烧室和热回收室一体化；在上述主燃烧室中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；位于上述主燃烧室的中央部、与气化炉的连通口附近的流动层作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流，一部分经过第1分隔壁的下部连通口向气化炉回流，一部分成为第2分隔壁侧的实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，且在该强流动化区域成为上升流，一部分成为向着弱流动化区域的流动，在主燃烧室流动层内产生回旋流，一部分越过第2分隔壁，流入热回收室。其结果来自气化炉的未燃碳被引入下降流，被回旋流均匀地分散混合，取得充分的停留时间，另外通过向熔化室投入二次空气，能够完全进行燃烧和脱硫反应。

另一方面，产生的热量的一部分通过高温的流动媒体，从第1分隔壁下部的连通口向气化炉回流，作为气化用热源发生作用。而另一部分热量通过高温的流动媒体，越过第2分隔壁，被带到热回收室。

在上述热回收室中，在炉床部分设置向流动层内实质上赋予小的流动速度的空气扩散器，形成弱流动化区域，从主燃烧室越过第2分隔壁上部进入热回收室的流动媒体在热回收室下降，构成经过该第2分隔壁的下部连通口向主燃烧室回流的循环流，通过在热回收室流动层内配置传热面来回收热量。

由于热回收室是弱流动化区域，层内传热管的磨损少，作为流动媒体可以使用硅沙，石灰石的使用量只要是脱硫反应所需的最少程度即可，灰的排出量少，有益于环境。另外，在气化炉和燃烧炉中，在650～950℃的范围进行气化或燃烧。

本发明的第4个方案具有第2个方案中(2)～(5)所列举的作用。

本发明的第5个方案，是一种流动层炉，其特征在于，由同心的第1分隔壁分隔为圆筒形状的气化炉和在其周围形成的圆环形的燃烧炉，该第1分隔壁在上部的流动层表面附近及下部具有相互连通的开口，在上述第1分隔壁所包围的圆筒形状的气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；将中心附近的圆筒状范围的流动层，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；靠近上述第1分隔壁的圆环形范围的流动层，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流，一部分通过上述第1分隔壁上部的连通口流入燃烧炉，一部分作为向着中央的弱流动化区域的流动，在气化炉的流动层内形成回旋流，可燃物被投入该弱流动化区域；在上述燃烧炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；将上述气化炉的第1分隔壁附近区域，作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；将离开第1分隔壁的区域，作为实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流，从气化炉经过分隔壁上部的连通口流入燃烧炉的流动媒体，使流动层内下降，未气化成分的碳燃烧，高温的流动媒体的一部分在炉底附近从第1分隔壁下部的连通口向气化炉回流，由此作为气化炉的热分解气化的热源发生作用。

在本发明的第5个方案中，在第1分隔壁所包围的圆筒形状的气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；在中心附近的圆筒状范围的流动层作为实质上赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；靠近上述第1分隔壁的圆环形范围的流动层作为实质上赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流。其结果，在流动层内形成回旋流，一部分的流动媒体作为反转流，通过第1分隔壁上部连通口流入燃烧炉。

如果在该弱流动化区域中投入可燃物，则可燃物被引入下降流，被回旋流均匀地分散混合，取得充分的停留时间，接受部分燃烧气化的作用。而不易气化的碳通过反转流被引入燃烧炉。

另一方面，在第1分隔壁外侧的圆环状燃烧炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；将上述气化炉的第1分隔壁附近区域作为实质上赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；将离开第1分隔壁的区域作为实质上赋予大的流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流。从气化炉经过分隔壁上部的连通口流入燃烧炉的流动媒体，使流动层内下降，未气化成分的碳燃烧，高温的流动媒体的一部分在炉底附近从第1分隔壁下部的连通口向气化炉回流，由此作为气化炉的热分解气化的热源发生作用。

为了产生燃料的热分解气化作用，需要热能，通常在煤碳气化的情况下，利用将煤碳燃烧得到的热能。因此，为了提高气化效率，抑制焦油的产生，需要高温化，在现有情况下是将应该转化为气体的煤碳尽可能不浪费地燃烧。

在本发明的第5个方案中，如上所述，由于将未气化成分的碳的燃烧热通过高温流动媒体向气化炉回流，该热量的部分能够节约煤碳的燃烧。其结果，能够减少空气的投入量，提高气化效率，增加单位体积的气体产生的热量。

附图的简单说明：

图1是本发明的流动层气化燃烧炉的一个实施例的纵剖面图。

图2是本发明的流动层气化燃烧炉的另一个实施例的纵剖面图。

图3是本发明的流动层气化燃烧炉的另一个实施例的平面图。

图4是余热锅炉和蒸气轮机的组合所使用的本发明的流动层气化燃烧炉的***图。

图5是本发明的将流动层气化燃烧炉在大气压以上的压力条件下运转时的***图。

图6是本发明的圆筒型的流动层气化燃烧炉的一个实施例的纵剖面图。

图7是图6的流动层部分的水平剖面的示意图。

图8是余热锅炉和蒸气轮机的组合所使用的本发明的圆筒型的流动层气化燃烧炉的模式图。

图9是本发明的将流动层气化燃烧炉在大气压以上的压力条件下运转时的***的模式图。

图10是本发明的第1分隔壁和第2分隔壁的详细结构的剖面图。

图11是圆筒型的流动层气化燃烧炉的纵剖面图。

图12是流动层部分的水平剖面的示意图。

图13是本发明的流动层气化燃烧炉的一种的常压流化床煤碳锅炉的实施例的纵剖面图。

图14是现有的加压燃烧炉上层循环的模式图。

图15是表示传热管的热传导率和流动质量速度的关系的图。

图16是现有的流化床煤碳锅炉的简要图。

本发明的最佳实施例：

图1是本发明的流动层气化燃烧炉的纵剖面图。本实施例的流动层炉1的水平剖面大致为矩形。如图1所示，流动层炉1的内部被第1分隔壁2分隔为气化炉3和燃烧炉4。第1分隔壁2设有上部连通口37、下部连通口38，气化炉3和燃烧炉4相互连通。气化炉3设有气体排出口49，产生的气体50从该气体排出口49排出。

另一方面，燃烧炉4进而被第2分隔壁5分隔为主燃烧室6和热回收室7。但是，在上方未被分隔，在熔化室部分，主燃烧室和热回收室一体化，各自的燃烧废气在熔化室部分被混合后，成为燃烧废气52，从气体排出口51被排出外部。在热回收室7埋设有传热面46，可以从流动媒体回收热量。而在第2分隔壁5设有下部连通口40，可以和上部开口部39一起进行主燃烧室6和热回收室7的流动媒体的相互移动。

在气化炉3的下部形成炉床27、28，在炉床27、28的下部设有风箱8、9。流动的气体18、19分别通过13、14被引入风箱8、9。另一方面，炉床27、28分别设有空气扩散器32、33。从空气扩散器32，以实质上给予低的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床27的上方形成弱流动化区域41。从空气扩散器33以实质上给予高流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床28的上方形成强流动化区域42。

由于在气化炉3的流动层内存在2个不同的流动化区域，流动媒体产生在弱流动化区域41下降、在强流动化区域42上升的回旋流。

另一方面，在燃烧炉4中，在主燃烧室6的下部形成炉床29、30，在炉床29、30的下部设有风箱10、11。流动的气体20、21分别通过连接口15、16被引入风箱10、11。另一方面，炉床29、30分别设有空气扩散器34、35。从空气扩散器34，以实质上给予低的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床29的上方形成弱流动化区域43。从空气扩散器35以实质上给予高的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床30的上方形成强流动化区域44。

由于在气化炉6的流动层内存在2个不同的流动化区域，流动媒体产生在弱流动化区域43下降，在强流动化区域44上升的回旋流。

另一方面，在热回收室7的下部也形成炉床31，在炉床31的下部设有风箱12。流动气体22通过连接口17被引入风箱12。在炉床31设有空气扩散器36。从空气扩散器36，以实质上给予低的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床31的上方形成弱流动化区域45。

如上所述，通过将多个流动速度不同的流动化区域组合，产生以下的流动。

即，在气化炉3的流动层中，在弱流动化区域41，流动媒体搭载在下降流55上而下降。而在炉床27附近，转为向着强流动化区域的水平流56，在强流动化区域42又变为上升流57。另一方面，上升流57在流动层表面附近，分解为向着弱流动化区域41的流动58和经过第1分隔壁2的连通口37向着燃烧炉4的反转流59。

因此，在气化炉3的流动层内部形成在弱流动化区域41下降、在强流动化区域42上升的回旋流，而一部分流动媒体通过第1分隔壁上部的连通口37，被引入主燃烧室6。

另一方面，由于在主燃烧室6中，在炉床29的上方也形成弱流动化区域43，在炉床30的上方形成强流动化区域44，因此在主燃烧室6的流动层中，在弱流动化区域43，流动媒体搭载下降流60而下降。在炉床29附近，一部分成为通过第1分隔壁2的下部连通口38的回流67而返回气化炉3，其余则成为向着强流动化区域44的水平流61，在强流动化区域44进而成为上升流62。另一方面，上升流62在流动层表面附近，分解为向着弱流动化区域43的流动63和通过第2分隔壁5的上部开口部39向着热回收室7的反转流64。

因此，在燃烧炉4的流动层内部形成在弱流动化区域43下降、在强流动化区域44上升的回旋气流，而一部分的流动媒体越过第2分隔壁5的上部，被引入热回收室7。

另一方面，在热回收室7，由于形成弱流动化区域45，产生下降流65，流动媒体通过经过第2分隔壁5的下部连通口40的回流66的作用而返回主燃烧室6。这样在气化炉3、燃烧炉4的主燃烧室6、燃烧炉4的热回收室7的流动层中，分别形成内部的回旋流和相互的循环流。

因此，当在气化炉3的弱流动化区域41的上方设置可燃物投入口47，并将可燃物48投入时，被下降流55引入气化炉3的流动层内部，通过回旋流而被均匀地分散混合，部分燃烧而被气化。供给气化炉3的炉床部分的流动气体的氧气含量，被设定为相对于被投入的可燃物48的理论燃烧所需的氧气以下。该流动气体是空气、水蒸汽、氧气、或燃烧废气中的任一种、或者是它们中二个以上的组合。

另一方面，包含未燃碳的流动媒体通过反转流59被引入主燃烧室6，并被下降流60引入流动层内，通过回旋流而被均匀地分散混合，在氧气环境中完全燃烧。如图1所示，根据需要在弱流动化区域43的上方设置燃料投入口68，可以供给辅助燃料69。

另外，在熔化室设有多个喷嘴53，能够根据需要引入二次空气54，使其完全燃烧。

在燃烧炉4的主燃烧室6内通过燃烧产生的热量，一部分由通过第1分隔壁2的下部连通口38的回流67，被引入气化炉3，成为气化热源，另一部分作为越过第2分隔壁上部39的反转流64，进入热回收室7，成为下降流65后，通过从第2分隔壁下部连通口40返回主燃烧室6的流动媒体循环流，被运到热回收室7，通过传热面46被取到外部。

对于这样被投入的可燃物的能量，其一部分成为气体，作为化学能量被取出，而难以气化的成分作为热能可以被有效地高效率回收。

另外，在投入的可燃物中混入有很多的不燃烧成分。因此，在本实施例中，在气化炉3的炉床28和燃烧炉4的炉床29之间设有不燃物排出口23，将不燃物25从该排出口23排出。当在辅助燃料69中混入不燃物时，如本实施例那样，可以在主燃烧室6的炉床30和热回收室7的炉床31之间设有不燃物排出口24，将不燃物25从该排出口24排出。为了使不燃物的排出容易，最好使各个炉床向着不燃物出口，成为下降倾斜面。构成气化炉3和燃烧炉4的边界的第1分隔壁2，在气化炉侧形成向气化炉侧倾倒的倾斜面2a，而在燃烧炉侧为垂直面。在燃烧炉4中，构成主燃烧室6和热回收室7的边界的第2分隔壁5，在主燃烧室侧形成向主燃烧室侧倾倒的倾斜面5a，而在热回收室侧为垂直面。另外，上述倾斜面2a、5a也可以为垂直面。

图2是本发明的流动层气化燃烧炉的另一个纵剖面图。如图2所示，流动层炉1的内部被第1分隔壁2分隔为气化炉3和燃烧炉4。第1分隔壁2设有上部连通口37、下部连通口38，气化炉3和燃烧炉4相互连通。构成气化炉3和燃烧炉4的边界的第1分隔壁2可以具有与第1实施例相同的倾斜面，也可以为垂直面。第2分隔壁5也同样。气化炉3设有气体排出口49，产生的气体50从该气体排出口49排出。

另一方面，燃烧炉4进而被第2分隔壁5分隔为主燃烧室6和热回收室7。但是，在上方未被分隔，在熔化室部分，主燃烧室和热回收室一体化，各自的燃烧废气在熔化室部分被混合后，成为燃烧废气，从气体排出口51被排出外部。在热回收室7埋设有传热面46，可以从流动媒体回收热量。而在第2分隔壁5设有下部连通口40，可以和上部开口部39一起进行主燃烧室6和热回收室7的流动媒体的相互移动。

在气化炉3的下部形成炉床27、28，在炉床27、28的下部设有风箱8、9。流动的气体18a、19a分别通过连接口13、14被引入风箱8、9。另一方面，炉床27、28分别设有空气扩散器32、33。从空气扩散器32，以实质上给予高的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床27的上方形成强流动化区域41a。从空气扩散器33，以实质上给予低的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床27的上方形成弱流动化区域42a。

由于在气化炉3的流动层内存在2个不同的流动化区域，流动媒体在强流动化区域41a上述，在弱流动化区域42a产生下降的回旋流。

另一方面，在燃烧炉4中，在主燃烧室6的下部形成炉床29、30、130a，在炉床29、30、130a的下部设有风箱10、11、111a。流动的气体20a、27a、21a分别通过连接口15、16、116a被引入风箱10、11、111a。另一方面，炉床29、30、130a分别设有空气扩散器34、35、135a。从空气扩散器34、35，以实质上给予高的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床29、30的上方形成强流动化区域162a、62a。从空气扩散器135a，以实质上给予低的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床130a的上方形成弱流动化区域43a。

由于在主燃烧室6的流动层内存在2个不同的流动化区域，流动媒体产生在弱流动化区域44a下降，在强流动化区域43a、43a上升的回旋流。

另一方面，在热回收室7的下部也形成炉床31，在炉床31的下部设有风箱12。流动气体22通过连接口17被引入风箱12。在炉床31设有空气扩散器36。从空气扩散器36，以实质上给予低的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床31的上方形成弱流动化区域45。

如上所述，通过将多个流动速度不同的流动化区域组合，产生以下的流动。

即，在气化炉3的流动层中，在弱流动化区域42a，流动媒体搭载在下降流57a上而下降。而在炉床28附近，转为向着强流动化区域41a的水平流56a，在强流动化区域42a变为上升流55a。另一方面，下降流57a在炉床28附近，分解为向着强流动化区域41a的流动56a和通过第1分隔壁2的连通口38向着燃烧炉4方向的反转流60a。

因此，在气化炉3的流动层内部形成在弱流动化区域42a下降、在强流动化区域41a上升的回旋流，而一部分流动媒体通过第1分隔壁上部的连通口38，被引入主燃烧室6。

另一方面，由于在主燃烧室6中，在炉床29、30的上方也形成强流动化区域43a，在炉床130a的上方形成弱流动化区域44a，因此在主燃烧室6的流动层中，在弱流动化区域44a，流动媒体搭载下降流70a而下降。在流动层表面附近，一部分成为通过第1分隔壁2的上部连通口37的反转流59a而返回气化炉3，其余部分则成为向着弱流动化区域44a的水平流171a，在弱流动化区域44a又成为下降流70a。另一方面，上升流62a在流动层表面附近，分解为向着弱流动化区域44a的流动71a、和通过第2分隔壁5的上部开口部39向着热回收室7的反转流64。

因此，在燃烧炉4的主燃烧室6的流动层内部形成在弱流动化区域44a下降、在强流动化区域43a上升的回旋气流，而一部分的流动媒体越过第2分隔壁5的上部，被引入热回收室7，另一部分的流动媒体通过第1分隔壁2的上部连通口37，被引入气化室3。

另一方面，在热回收室7，由于形成弱流动化区域45，产生下降流65，流动媒体通过经过第2分隔壁5的下部连通口40的回流66的作用而返回主燃烧室6。这样在气化炉3、燃烧炉4的主燃烧室6的流动层中，分别形成内部的回旋流和相互的循环流。在燃烧室4的热回收室7中，形成内部的下降流和在主燃烧室6之间的循环流。

因此，当在气化炉3的弱流动化区域42a的上方设置可燃物投入口47，将可燃物48投入时，被下降流57a引入气化炉3的流动层内部，通过回旋流而被均匀地分散混合，部分燃烧后被气化。供给气化炉3的炉床部分的流动气体的氧气含量，被设定为相对于被投入的可燃物48的理论燃烧所需的氧气以下。该流动气体是空气、水蒸汽、氧气、或燃烧废气中的任一种，或者是它们中的二种以上的组合。

另一方面，包含未燃碳的流动媒体通过反转流60a被引入主燃烧室6，通过回旋流而被均匀地分散混合，在氧气环境中完全燃烧。如图2所示，根据需要在主燃烧室6的上方设置燃料投入口68，可以供给辅助燃料69。

另外，可以在熔化室设有多个喷嘴53，根据需要引入二次空气54，使其完全燃烧。

在燃烧炉4的主燃烧室6内通过燃烧产生的热量，一部分由通过第1分隔壁2的上部连通口37的反转流59a，被引入气化炉3，成为气化热源，另一部分作为越过第2分隔壁上部39的反转流64，进入热回收室7，成为下降流65后，通过从第2分隔壁下部连通口40返回主燃烧室6的流动媒体的循环流，被运到热回收室7，通过传热面46被取到外部。

对于这样被投入的可燃物的能量，其一部分成为气体，作为化学能量被取出，而难以气化的成分作为热能可以被有效高效率地回收。

另外，在投入的可燃物中混入有很多的不燃烧成分。因此，在本实施例中，在气化炉3的炉床28和燃烧炉4的炉床29之间设有不燃物排出口23，将不燃物25从该排出口23排出。当在辅助燃料69中混入不燃物时，如本实施例那样，在主燃烧室6的炉床30和热回收室7的炉床31之间设有不燃物排出口24，将不燃物26从该排出口24排出。为了使不燃物的排出容易，最好使各个炉床向着不燃物出口，成为下降倾斜面。

图3是图1和图2所示的流动层气化燃烧炉的另一个实施例。在图1和图2所示的实施例中，在各个水平剖面上，矩形的气化炉3、主燃烧室6、热回收室7在一条直线上配置，而在图3所示实施例中，是呈直角组合的例子。图3表示本发明的流动层燃烧气化炉的水平剖面图，第1分隔壁2将流动层炉1的内部分隔为气化炉3和燃烧炉4。

另一方面，燃烧炉4进而被第2分隔壁5分隔为主燃烧室6和热回收室7，但与图1的实施例不同的是，第1分隔壁2和第2分隔壁5在同一平面，气化炉3和热回收室7被第3分隔壁70分隔而相邻。但是，第3分隔壁70没有开口部，被完全分离。

对于流动层，与图1的实施例同样地，通过形成不同的流动速度的区域，在气化炉3的流动层中，形成在弱流动化区域41下降，在强流动化区域42上升的循环流，一部分成为反转流，移向主燃烧室6。

另一方面，在主燃烧室6中，同样形成在弱流动化区域43下降、在强流动化区域44上升的循环流，一部分成为反转流64，移向热回收室7，但与图1的实施例不同的是，主燃烧室6的循环流的回旋面与气化炉3的循环流的回旋面成直角。而且主燃烧室6和热回收室7之间的循环流的回旋面与主燃烧室6内的循环流的回旋面也成直角。通过这样的结构，流动层炉1的水平剖面形状更接近正方形，具有制作上和工厂构成上的优点。

图4是余热锅炉和蒸气轮机的组合所使用的本发明的流动层气化燃烧炉的实施例。如图4所示，从气化炉3的气体排出口49排出的生成气体、从燃烧炉4的气体排出口51排出的燃烧废气，被引入熔化燃烧炉101，沿正切方向(切线方向)被吹入圆筒型的一次燃烧室102。在一次燃烧室102和二次燃烧室103中，根据需要被供给辅助燃料104，并被吹入氧气、空气、或它们的混合气体，在1200℃～1500℃以上燃烧。其结果，灰被熔化，而二恶英和PCB等的有害物质在高温下被分解。熔化灰106从排出口105排出后，在水室107急速冷却，成为炉渣(slag)108并被排出。

另一方面，从熔化燃烧炉101排出的高温的燃烧气体在余热锅炉109、废气节热器(economizer)110、空气预热器111被依次冷却，经过集尘机112、引导送风机113，向大气中排出。从空气预热器111排出的燃烧气体中，根据需要在集尘机112之前添加消石灰等的中和剂114。

另一方面，锅炉给水116经过废气节热器110，在余热锅炉109成为过热蒸汽121，驱动蒸气轮机。燃烧用气体115为氧气、空气、或它们的混合气体，在空气预热器111被加热，被供给熔化燃烧炉101、和燃烧炉4的熔化室。还可以用流动气体18～22(未图示)。在层内传热管46得到的蒸汽驱动中压或低压轮机。

从余热锅炉109、废气节热器110、空气预热器111排出的灰117、118可以返回燃烧炉4，这在图中没有特别表示。

另一方面，在集尘机112收集的飞尘119，在包含有挥发的Na、K等的碱性金属盐的情况下，由处理机120被进行药品处理。

图5是本发明的流动层气化燃烧炉在大气压以上的压力条件下运转的实施例。

流动层炉1可以是耐压结构，这在图5中没有图示。但是，将耐热功能和耐压功能分离在构造上有利，因此，在本实施例中，将流动层炉1放置在压力容器201的内部，可以使气化炉3和燃烧炉4在大气压以上运转。

来自燃烧炉4的燃烧气体排出口51、来自气化炉3的生成气体排出口49、气化炉3的可燃物供给口47、燃烧炉4的二次空气供给口53、其它的流动气体供给线、不燃物排出线等将压力容器201贯通。

在本实施例中，向气化炉3供给可燃物48，部分燃烧产生气化。可燃物供给方法除了本图中所述的螺旋(screw)的方法，还可以有空气输送的方法，及在隔离(screen)的状态下供给的方法。

在气化炉3产生的未燃碳等中与生成气体相伴的部分，在设置于后段的气体冷却装置202中被冷却到600℃以下，例如将造成蒸汽轮机叶片(blade)的高温腐蚀的原因的Na、K等的碱性金属固化或在粒子表面固定化，将该粒子用集尘机203收集后，引入燃烧炉4，使之完全燃烧。燃烧炉4的燃烧废气从压力容器201排出后，在设置在后边的气体冷却装置204被冷却至600℃以下，通过该冷却将Na、K等的碱性金属固化或在粒子表面固定化，将该粒子用集尘机205收集并排出。集尘机203、205多采用陶瓷滤波器，但也可以是其它形式的集尘机。

将造成高温腐蚀的原因的Na、K除去、成为纯净的燃烧气体，与从上述气化炉3出来后在集尘机203被集尘成为纯净的生成气体在燃烧器206混合燃烧，由于使各个气体冷却的、带到燃烧器206的热能降低，为了在燃烧器206中高温燃烧，使燃烧器在燃烧炉4的空气过剩率尽可能少的情况下运转，减少燃烧废气量。燃烧器206燃烧所需的氧气用来自另一种途径的氧气207供给燃烧器206。

来自燃烧器206的高温高压的燃烧废气高效率地驱动蒸气轮机209。蒸汽轮机209驱动压缩机210、发电机211。

从蒸汽轮机209出来的废气在热回收装置212被冷却后，被排放到大气中。在本实施例中，如果蒸气轮机叶片的材质好，也可以省略气体冷却装置202、204。

另一方面，当可燃物48使用煤碳时，与石灰石214混合或以别的途径供给，使其产生炉内脱硫反应。即将在气化炉3产生的硫化氢H₂S与CaO产生脱硫反应，成为CaS，与生成气体相伴，用集尘机203收集，投入主燃烧室6。

通过第1分隔壁上部的连通口的反转流，将包含未燃碳和CaS等的流动媒体从气化炉3被引入主燃烧室6。由下降流引入流动层内，被回旋流均匀地分散混合，在氧气的环境中完全燃烧，CaS变为CaSO₄，与燃烧废气相伴，用集尘机205收集，并被排出。当气化炉3的炉内脱硫反应不充分时，可以在从气化炉出来后，设置追加的脱硫反应装置213。

图6是本发明的圆筒型的流动层气化燃烧炉的部分剖面图。图7表示流动层部分的水平剖面。在图6中的流动层部分的垂直剖面与沿图7的a-a的箭头方向的视图相当。在这里，用图6、图7进行说明。

在图6和图7所示的实施例中，与图1所示实施例中的要素(或部件)简要相同或类似的功能的要素(或部件)用同一符号进行说明。

圆筒型流动层炉1的内部被外壁和同心的第1分隔壁2分隔为气化炉3和圆环形的燃烧炉4。该第1分隔壁2设有多个矩形的上部连通口37、多个矩形的下部连通口38，气化炉3和燃烧炉4相互连通。构成气化炉3和燃烧炉4的边界的第1分隔壁2如图10所示(在本图中省略)，在气化炉侧成为向气化炉侧倾斜的倾斜面，在燃烧炉侧为垂直面。在气化炉3设有气体排出口49，生成气体50从该气体排出口49向外部导出。

另一方面，燃烧炉4进而被沿半径方向延伸的多个第2分隔壁5分隔为多个主燃烧室6和多个热回收室7。但是，在上方未被分隔，熔化室部分与主燃烧室和热回收室一体化，各自的燃烧废气在熔化室部分被混合后，成为燃烧废气52，从气体排出口51被排出外部。在热回收室7埋设有传热面46，可以从流动媒体回收热量。而在第2分隔壁5设有下部连通口40，可以和上部开口部39一起进行主燃烧室6和热回收室7流动媒体的相互移动。

在气化炉3的下部形成炉床27，并形成将该炉床27卷绕的圆环形的炉床28。在炉床27、28的下部设有风箱8、9。流动的气体18、19分别通过连接口13、14被引入风箱8、9。

另一方面，炉床27、28分别设有空气扩散器32、33。从空气扩散器32，以实质上给予低的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床27的上方形成弱流动化区域41。从空气扩散器33，以实质上给予高的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床28的上方形成强流动化区域42。

由于在气化炉3的流动层内存在2个不同的流动化区域，产生在周围的圆环形范围的强流动化区域42上升、向中央流入、在中央部的圆筒状范围的弱流动化区域41下降的回旋流。

另一方面，在燃烧炉4中，在主燃烧室6的下部也形成炉床29、30，在炉床29、30的下部设有风箱10、11。流动的气体20、21分别通过连接口15、16被引入风箱10、11。另一方面，炉床29、30分别设有空气扩散器34、35。从空气扩散器34，以实质上给予低的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床29的上方形成弱流动化区域43。从空气扩散器35，以实质上给予高的流动速度，而喷出流动气体，其结果在炉床30的上方形成强流动化区域44。

由于在主燃烧室6的流动层内存在2个不同的流动化区域，产生在弱流动化区域43下降，在强流动化区域44上升的回旋流。

另一方面，在热回收室7的下部也形成炉床31，在炉床31的下部设有风箱12。流动气体22通过连接口17被引入风箱12。在炉床31设有空气扩散器36。从空气扩散器36，以实质上低的流动速度，喷出流动气体，其结果在炉床31的上方形成弱流动化区域45。

如上所述，通过在气化炉3、燃烧炉4的内部将多个流动速度不同的流动化区域组合，产生以下的流动。

即，在气化炉3的流动层中，在弱流动化区域41，流动媒体搭载在下降流55上而下降。而在炉床27附近，转为向着强流动化区域42的水平流56，在强流动化区域42变为上升流57。另一方面，上升流57在流动层表面附近，分解为向着中央的弱流动化区域41的流动58、和通过第1分隔壁2的连通口37向着燃烧炉4的反转流59。

因此，在气化炉3的流动层内部形成在弱流动化区域下降、在强流动化区域上升的回旋流，而一部分流动媒体通过第1分隔壁上部的连通口37，被引入燃烧炉4的主燃烧室6。

另一方面，由于在主燃烧室6中，在连通口37附近形成弱流动化区域43，在炉床30的上方形成强流动化区域44，因此在主燃烧室6的流动层中，在弱流动化区域43，流动媒体搭载在下降流60上而下降。因此，通过反转流59，从气化炉3流入的包括未燃碳的流动媒体也搭载在下降流60上，被引入燃烧炉的内部完全燃烧。

在炉床附近，一部分成为通过第1分隔壁2的下部连通口38的回流67而返回气化炉3，另一部分则成为向着强流动化区域44的水平流61，在强流动化区域44进而成为上升流62。另一方面，上升流62在流动层表面附近，分解为向着弱流动化区域43的流动63、和通过第2分隔壁5的上部空间、向着热回收室7的反转流64。

因此，在燃烧炉4的流动层内部形成在弱流动化区域43下降、在强流动化区域44上升的回旋气流，而一部分的流动媒体越过第2分隔壁5的上部，被引入热回收室7，还有一部分流动媒体从第1分隔壁2的下部的连通口38向气化炉3回流。

另一方面，在热回收室7，由于形成弱流动化区域45，所以产生下降流65，流动媒体通过经过第2分隔壁5的下部连通口40的反转流66的作用而返回主燃烧室6。这样在气化炉3、燃烧炉4的主燃烧室6、燃烧炉4的热回收室7的流动层中，分别形成内部的回旋流和相互的循环流。

因此，当在气化炉3的弱流动化区域41的上方设置可燃物投入口47，将可燃物48投入时，由下降流55引入气化炉3的流动层内部，通过回旋流而被均匀地分散混合，部分燃烧而被气化。供给气化炉3的炉床部分的流动气体的氧气含量，被设定为相对于被投入的可燃物48的理论燃烧所需的氧气以下。该流动气体是空气、水蒸汽、氧气、或燃烧废气中的任一个、或者是它们中2种以上的组合。

另一方面，包含未燃碳的流动媒体通过反转流59被引入主燃烧室6，并被下降流60引入流动层内，通过回旋流而被均匀地分散混合，在氧气环境中完全燃烧。如图5所示，可以根据需要在弱流动化区域43的上方设置燃料投入口68，以供给辅助燃料69。

另外，在熔化室设有多个喷嘴53，根据需要引入二次空气54，使其完全燃烧。

在燃烧炉4的主燃烧室6内通过燃烧产生的热量，一部分由通过第1分隔壁2的下部连通口38的反转流67，被引入气化炉3，成为气化热源，另一部分越过第2分隔壁上部，进入热回收室7，成为下降流65后，通过从下部连通口40返回主燃烧室6的流动媒体循环流，通过热回收室的传热面46被取到外部。

对于这样被投入的可燃物的能量，其一部分成为气体，作为化学能量被取出，而难以气化的成分在燃烧炉4转换为热能，可以被有效高效率地回收。

另外，在投入的可燃物中混入有很多的不燃烧成分。因此，在本实施例中，在气化炉3的炉床28和燃烧炉4的炉床29之间设有不燃物排出口23，将不燃物25从该排出口23排出。当在辅助燃料69中混入不燃物时，同样在第2分隔壁下部附近，在主燃烧室炉床和热回收室炉床之间设有不燃物排出口(未图示)，将不燃物排出。为了使不燃物的排出容易，最好使各个炉床成为向着不燃物出口的下降倾斜面。在燃烧炉4中，构成主燃烧室6和热回收室7的边界的第2分隔壁5(在本图中省略，在图10中用剖面表示)，在主燃烧室侧形成向主燃烧室侧倾倒的倾斜面，而在热回收室侧成为垂直面。

图8和图9是将余热锅炉和蒸气轮机组合所使用的本发明的圆筒型流动层气化燃烧炉的实施例。

如图8所示，从气化炉3的气体排出口49排出的生成气体、从燃烧炉4的气体排出口51排出的燃烧废气，被引入熔化燃烧炉101，沿正切方向(切线方向)被吹入圆筒型的一次燃烧室102。在一次燃烧室102和二次燃烧室103中，根据需要被供给辅助燃料104，并被吹入氧气、空气、或它们的混合气体，在1200℃～1300℃以上燃烧。其结果，灰被熔化，而二恶英和PCB等的有害物质在高温下被分解。熔化灰106从排出口105排出后，在水室107中急速冷却，成为炉渣(slag)并被排出。

另一方面，从熔化燃烧炉101排出的高温的燃烧气体在余热锅炉109、废气节热器(economizer)110、空气预热器111被依次冷却，经过集尘机112、引导送风机113，向大气中排出。从空气预热器111排出的燃烧气体中，根据需要在集尘机112的前面添加消石灰等的中和剂114。

另一方面，锅炉供水116经过废气节热器110，在余热锅炉109成为过热蒸汽121，驱动蒸气轮机。燃烧用气体115为氧气、空气、或它们的混合气体，在空气预热器111被加热，被供给熔化燃烧炉101、和燃烧炉4的熔化室。还可以用流动气体18～22(未图示)。在层内传热管46得到的蒸汽驱动中压或低压轮机。

从余热锅炉109、废气节热器110、空气预热器111排出的灰117、118可以返回燃烧炉4，这在图中没有特别地表示。

另一方面，用集尘机112收集的飞尘119，在含有挥发的Na、K等的碱性金属盐的情况下，由处理机120进行药品处理。

图9是本发明的流动层气化燃烧炉在大气压以上的压力条件下运转的实施例。

流动层炉1可以是耐压结构，这在图9中没有图示。但是，将耐热功能和耐压功能分离在构造上有利，因此，在本实施例中，将流动层炉1放置在压力容器201的内部，可以使气化炉3和燃烧炉4在大气压以上运转。

来自燃烧炉4的燃烧气体排出口51、来自气化炉3的生成气体排出口49、气化炉3的可燃物供给口47、燃烧炉4的二次空气供给口53、其它的流动气体供给线、不燃物排出线等将压力容器201贯通。

在本实施例中，向气化炉3供给可燃物48，部分燃烧而被气化。可燃物供给方法除了本图中所述的螺旋(screw)的方法，还可以有空气输送的方法、及在煤泥(slurry)的状态下供给的方法。

在气化炉3产生的未燃碳等中与生成气体相伴的部分，在设置在后段的气体冷却装置202中被冷却到600℃以下，例如将造成蒸汽轮机叶片高温腐蚀的原因的Na、K等的碱性金属固化或在粒子表面固定化，将该粒子用集尘机203收集后，引入燃烧炉4，使之完全燃烧。燃烧炉4的燃烧废气从压力容器201排出后，在设置在后段的气体冷却装置204中被冷却至600℃以下，通过该冷却将Na、K等的碱性金属固化或在粒子表面固定化，将该粒子用集尘机205收集并排出。集尘机203、205多采用陶瓷滤波器，但也可以是其它形式的集尘机。

将造成高温腐蚀的Na、K除去、成为纯净的燃烧气体，与从上述气化炉3出来后在集尘机203被集尘、成为纯净的生成气体，在燃烧器206混合燃烧，由于使各个气体冷却的、带到燃烧器206的热能降低，为了燃烧器206高温燃烧，使燃烧炉在燃烧炉4的空气过剩率尽可能少的情况下运转，减少燃烧废气量。燃烧器206燃烧所需的氧气，采用另一种途径的氧气207来供给燃烧器206。

来自燃烧器206的高温高压的燃烧废气高效率地驱动蒸气轮机209。蒸汽轮机209驱动压缩机210、发电机211。

从蒸汽轮机209出来的废气在热回收装置212被冷却后，被排放到大气中。在本实施例中，如果蒸汽轮机叶片的材质好，也可以省略气体冷却装置202、204。

另一方面，当可燃物48使用煤碳时，与石灰石214混合或以别的途径供给，在炉内产生脱硫反应。将在气化炉3产生的硫化氢H₂S与CaO产生脱硫反应，成为CaS，与生成气体相伴，用集尘机203收集，投入主燃烧室6。

通过第1分隔壁上部的连通口的反转流，将包含未燃碳和CaS等的流动媒体从气化炉3投入主燃烧室6。由下降流引入流动层内，被回旋流均匀地分散混合，在氧气的环境中完全燃烧，CaS变为CaSO₄，与燃烧废气相伴，用集尘机205收集，并被排出。当在气化炉3的炉内脱硫反应不充分时，利用在从气化炉出来后，追加设置脱硫反应装置213。

图10表示分隔壁的结构的一个例子。

分隔壁301具有倾斜面301a，以便改变在强流动化区域302形成的上升流304的方向，另一方面，在倾斜面301a的相反面为垂直面，越过分隔壁上端的反转流305不停止，成为下降流306，使弱流动化区域303下降。本发明的第1分隔壁、第2分隔壁的任一个都可以是本结构。在图1至图9所示的实施例中，可以不在第1分隔壁、第2分隔壁上形成倾斜面，而为垂直壁。

下面参照图11和图12说明本发明的圆筒型的流动层气化燃烧炉的另一个实施例。图11是圆筒型的流动层气化燃烧炉的纵剖面图。图12表示流动层部分的水平剖面。在图11和图12所示的实施例中，与图6和图7所示实施例中的要素(或部件)具有相同或类似的功能的要素(或部件)用同一符号进行说明。

在本实施例中，圆筒型流动层炉1的内部被外壁和同心的第1分隔壁2分隔为中央部的圆形的燃烧炉4、和其外侧的圆环形的炉部。圆环形的炉部被沿半径方向延伸的多个第2分隔壁5分隔为多个气化炉3和多个热回收室7。第1分隔壁2设有多个矩形的上部连通口37、多个矩形的下部连通口38，气化炉3和燃烧炉4相互连通。

在气化炉3设有气体排出口49，生成气体50从该气体排出口49向外部导出。第1分隔壁2只在流化床部分被分隔为燃烧炉4的主燃烧室6和热回收室7，熔化室部分与燃烧炉4的主燃烧室6和热回收室7一体化，各自的燃烧废气在熔化室部分被混合后，成为燃烧废气52，从气体排出口51被排出外部。在各热回收室7埋设有传热面46，可以从流动媒体回收热量。而在第1分隔壁2设有下部连通口40，可以和上部开口部39一起进行主燃烧室6和热回收室7的流动媒体的相互移动。

在燃烧炉4的下部的中央形成炉床27，并形成将该炉床27卷绕的圆环形的炉床28。在炉床27、28的下部设有风箱8、9。流动的气体18、19分别通过连接口被引入风箱8、9。

另一方面，炉床27、28与图6所示实施例同样地，分别设有空气扩散器32、33。从空气扩散器32喷出以实质上低的流动速度的流动气体，其结果在炉床27的上方形成弱流动化区域41。从空气扩散器33喷出一实质上高的流动速度的流动气体，其结果在炉床28的上方形成强流动化区域42。

由于在燃烧炉4的流动层内存在2个不同的流动化区域，产生在周围的圆环形范围的强流动化区域42上升、向中央流入、在中央部的圆筒状范围的弱流动化区域41下降的回旋流。

另一方面，在气化炉3和热回收室7中，在下部也分别形成炉床29、31，在炉床29、31的下部设有风箱10、12。流动的气体21、22分别通过连接口被引入风箱10、12。另一方面，炉床29、31与图5所示实施例同样地，分别设有空气扩散器34、36。从空气扩散器34喷出以实质上低的流动速度的流动气体，其结果在炉床29的上方形成弱流动化区域43。从空气扩散器36喷出以实质上低的流动速度的流动气体，其结果在炉床31的上方形成弱流动化区域45。

由于上述的结构，形成以下的流动媒体的流动。

即，在气化炉3的流动层中，在弱流动化区域43，流动媒体搭载在弱流动化区域43上而下降。而流动媒体在炉床29附近，通过下部连通口38流入燃烧炉4。

在燃烧炉4的主燃烧室6的流动层内，在弱流动化区域41，流动媒体搭载在弱流动化区域上而下降。而在炉床27的附近，转为向着强流动化区域的水平流，在强流动化区域42又变为上升流。另一方面，上升流57在流动层表面附近，分解为向着中央的弱流动化区域41的流动、和通过第1分隔壁2的连通口37向着气化炉3的反转流及从第1分隔壁2的上部开口39向着热回收室7的反转流。

因此，在燃烧炉4的流动层内部形成在弱流动化区域下降、在强流动化区域上升的回旋流，而一部分流动媒体通过第1分隔壁上部的连通口37和上部开口39，被引入气化炉3和热回收室7。如上所述，流入气化炉3的流动媒体搭载下降流而下降。

另一方面，在热回收室7中，由于形成弱流动化区域45，产生下降流，流动媒体通过经过第1分隔壁2的下部连通口40的反转流的作用而返回主燃烧室6。

因此，当在气化炉3的弱流动化区域43的上方设有可燃物投入口47，投入可燃物48时，通过下降流被引入气化炉3的流动层内部，部分燃烧而被气化。另外在气化炉3的炉床部分的稍微上方形成可燃物投入口47。

可燃物投入口47通常相对于每个气化炉设置一个，但对于大型机，气化炉变大，气化炉内的燃料分散不充分时，分隔气化炉的炉床，将流动的强度部分地改变，例如在气化炉内形成弱流动化区域和强流动化区域，产生内部回旋流，对于促进燃料的分散很有效。

图12是表示将气化炉的炉床分割为发射状的3部分，在中央部设置弱流动化区域43，在两端设置强流动化区域44的例子。此时，可燃物被投入中央的弱流动化区域43，在层内下降的同时进行热分解，被气化，在弱流动化区域43的下部向两侧的强流动化区域44移动。在强流动化区域44中，可燃物的流动转为上升流，再次在层的上方如箭头63所示流入中央的弱流动化区域43侧。

从主燃烧室6流入气化炉3的流动媒体的流动59，大多是将从主燃烧室6热分解、气化所需的热量，以流动媒体作为显热供给气化炉3。因此，主燃烧室6和气化炉3的第1分隔壁的上部开口37为了使开口面积大，最好跨过气化炉前面，当在气化炉内形成弱流动化区域43、强流动化区域44时，将上部开口37只设在弱流动化区域时也有效。因此，通过将热分解、气化不充分的可燃物流入主燃烧室进行燃烧，可以抑制气化率的下降。

另一方面，气化炉3内的包含未燃碳的流动媒体通过下部连通口38，被引入主燃烧室6，通过回旋流而被均匀地分散混合，在氧气环境中完全燃烧。如图11所示，根据需要在气化炉3中弱流动化区域43的上方设置燃料投入口68，可以供给辅助燃料69。

另外，可以在熔化室设有多个喷嘴53，根据需要引入二次空气54，使其完全燃烧。

在燃烧炉4的主燃烧室6内通过燃烧产生的热量，一部分通过经过第1分隔壁2的上部连通口37的流动媒体的流动的作用，被引入气化炉3，成为气化热源，其余部分越过第1分隔壁上部2的上部，进入热回收室7，通过从下部连通口40返回主燃烧室6的流动媒体循环流的作用，经过热回收室的传热面46被取出外部。

对于这样被投入的可燃物的能量，其一部分成为气体，作为化学能量被取出，而难以气化的成分在燃烧炉4转换为热能，可以被有效高效率地回收。

另外，在投入的可燃物中混入有很多的不燃烧成分。因此，在本实施例中，在燃烧炉4的炉床28和气化炉3的炉床29之间设有不燃物排出口23，并在燃烧炉4的炉床28和热回收室7的炉床31之间设有不燃物排出口23，将不燃物25从这些排出口24排出。

如上所述，在主燃烧室6内，中央部的流动速度被抑制为低于周边的流动速度，在周边迅速流动，将流动媒体向上吹，在中央部形成下降移动层，即形成所谓内部回旋流。

通过这样的结构，主燃烧室6侧的高温的流动媒体容易通过第1分隔壁2，流入气化炉3侧，容易供给气化所需的热量，而且能促进在主燃烧室6内由发热反应产生的热的扩散，不易产生局部的高温部，能够抑制结块(agglomeration)的产生。

通过在气化炉3内形成都是较为平缓的流动层，可以抑制未反应碳的飞出，有效地进行气化反应。如果来自主燃烧室6的流动媒体的流入足够多，则气化炉3的流动气体完全不需要含有氧气，此时因为在气化炉3内不发生发热反应，所以完全不会形成结块。

热回收室7也形成比较平缓的流动层，因此当结块有可能产生时，可以采取的方法是将流动气体的氧气浓度下降，或者使气体不含有氧气并流动。

热回收室7的熔化室部可以与主燃烧室6的熔化室部一体化，此时为了促进完全燃烧，可以根据需要吹入二次空气。抑制热回收室7的流动气体的氧气浓度，当热回收室7的上部的氧气浓度几乎为零时，可以将热回收室7的熔化室部与气化炉3的熔化室部一体化。

对于由于可燃物的特性而在炉内蓄积有碳时，按照主燃烧室6的周边、主燃烧室6的中央部、热回收室7、气化炉3的顺序将氧气浓度提高，是一种有效的对策。反之对于未蓄积有碳的可燃物的特性，按照气化炉3、热回收室7、主燃烧室6的中央部、主燃烧室6的周边的顺序将氧气浓度下降，可以进行有效的气化反应。

图13是作为本发明的流动层气化燃烧炉的一种的常压的流化床煤碳锅炉的实施例的示意图。如图13所示，流化床煤碳锅炉的炉内被分隔为气化室401、燃烧室402、热回收室403共3部分，燃料被供给气化室401，进行热分解而被气化。在气化室401邻近设有燃烧室402，在燃烧室402邻近设有热回收室403。在将本发明应用于常压的流化床煤碳锅炉时，熔化室在气化室401、燃烧室402、热回收室403的上部一体化而未被分割。在热回收室403内设有从流动媒体回收热量的传热面406。在熔化室上设有传热面404，该传热面404由沿气体的流动方向按照顺序设置的蒸汽过热器404A、蒸发器404B而构成。在熔化室部的壁面的高度方向和水平方向设有多个二次空气供给喷嘴405A、405B。通过传热面404、406的回收热量而生成的蒸汽被引入蒸汽轮机407，并驱动蒸气轮机。另一方面，从流化床煤碳锅炉排出的燃烧废气经由节碳器408、空气预热器409、袋式除尘器410，从烟筒411排出。从鼓风机412供给的空气被空气预热器409加热后，从流化床锅炉的底部向炉内供给流动气体和燃烧用气体。

气化室401、燃烧室402、热回收室403的流动气体为空气，向气化室401供给的空气量，是所供给的燃料的理论空气量的大约十分之一～十分之二。作为供给气化室401的空气量的标准，是将燃烧产生的热量，与作为气化反应所需的热量和气化的显热从层内取出的热量的总和相比时，其空气量使得上述总和的热量最好比上述燃烧产生的热量多一定的程度。如果是这样的空气量，则可以使得用于维持气化室401的层温的不足的热量，通过从相邻的燃烧室402流入流动媒体的热量来补充，使气化室401的层温控制变得容易。另外，虽然在图中没有表示，气化炉401、燃烧室402、热回收室403的各个流动气体的流量和组成可以独立地控制。作为上述组成，可以考虑是这样一种流动气体，该流动气体在空气中至少加入氧气和水蒸汽中的一种。

气化室401维持在800℃～950℃，在这里被供给的燃料被部分燃烧、热分解、并被气化，未燃气体和通过部分燃烧产生的燃烧气体的混合气体被引入气化室401的上部的熔化室部。另一方面，残留在层内的未反应碳随着气化室401和燃烧室402间的粒子循环，流入燃烧室侧402，在此完全燃烧。供给燃烧室402的空气量比流入此的碳的燃烧所需的理论燃烧空气量多一些。具体来说，通过供给理论燃烧空气量的约110～120％的空气，在高温的层温下促进燃烧，维持脱硫反应和低NO_x燃烧所最适宜的800℃～900℃的温度，根据需要从热回收室403供给适当的低温的流动媒体。

如果在上述的条件下运转，吹入流动层部(气化室401、燃烧室402、热回收室403)的合计的空气有赖于煤碳的特性、特别是燃料比，大约为70％～90％，其余的10％～30％的燃烧反应在熔化室产生。因此，通过设置多个吹向熔化室的二次空气吹入位置，并根据需要改变吹入的位置，可以自由地控制熔化室的温度。

例如，对于层内燃烧率高、可能使熔化室的气体温度下降的煤碳种类，通过向设在熔化室的蒸汽过热器管404A、蒸发器管404B的上部吹入二次空气405B，抑制熔化室的传热管404的回收热量，并能将锅炉出口的燃烧气体温度维持为适当的温度。反之，对于层内燃烧率低的煤碳种类，向设在流动层部的传热管406和设在熔化室的传热管404间的空间吹入二次空气405A，并使之燃烧后，通过在熔化室的传热管的回收热量，可以对层内的回收热量进行补充。对于介于其中间的煤碳种类，可以一边监视锅炉出口的气体温度，一边调节分别吹入设在熔化室的传热管的上侧、下侧的二次空气405A、405B的比例，从而调节到最佳的状态。

通过这种结构，可以减少流化床锅炉装配的面积。对于层内燃烧率高的燃料，当使其在通常的流动层燃烧炉中燃烧时，有时会由于在层内应该回收的热量很多，所需的层内传热面积变大，为配置该层内传热管的流动层部的水平剖面积变大，导致装配的面积增大，而应用本发明的常压流化床煤碳锅炉能抑制层内燃烧，而在熔化室燃烧，因此可以增加传热管中分配给熔化室的传热面的比例，锅炉的形状成为纵长形，水平剖面积减少，能够减少装配的面积。

如上所述，在图1至图13所示实施例中，具有相同作用和功能的结构要素用同一符号表示。

如上述说明的那样，本发明具有以下的效果。

(1)由于部分燃烧气化后，可以将碳完全燃烧，所以即使是不易气化、碳产生量很多的可燃物，也能进行利用，可以充分利用气化熔化***等。

(2)气化炉和燃烧炉一体化，可以很紧凑。

(3)未反应碳的移送简单，控制容易。即，由于气化炉和燃烧炉一体化，对于从气化炉向燃烧炉的碳的移送，不需要配管和L阀等复杂的机械设备，且移送量根据气化炉、燃烧炉相互的流动速度的变化而控制，因此容易实现且很简单。另外，不会出现配管内部的闭塞故障。

(4)因为作为气化炉的气化热源，来自燃烧炉的回流流动媒体的保有热量可以有效地利用，可以减少向气化炉的空气的投入量，提高气化效率，增加单位体积的气体的发热量。

(5)气化炉的燃料分散良好。即，通过气化炉流动层内部的回旋流，不但使燃料引入效果好、滞留时间长，而且因为分散混合好，可以实现均匀的部分燃烧气化，燃料的供给位置也可以减少。

(6)即使是含有不燃物的燃料，也可以加以利用。

(7)通过在大气压以上运转，可以得到更高的效率。即，在现有的加压流化床锅炉中，与蒸汽轮机入口温度为850℃～900℃相比较，通过将煤碳在气化炉中部分燃烧而气化，剩余的可燃部分在燃烧炉中完全燃烧，将分别从炉内排出的生成气体和燃烧废气引入蒸汽轮机中，可以使蒸汽轮机入口的燃烧气体温度在1300℃以上。其结果，可以将送电端效率大幅度提高到42％～46％。

(8)通过使燃烧炉为内部循环流化床锅炉，可以取得以下的效果。

1)可以高效率地回收在燃烧炉产生的热量。

2)对于负荷变化时的控制，可以不需要使流动层的层高变化，可以通过使热回收室的流动速度变化作为简单的对策。

3)由于不需要使流动层的层高变化，所以不需要流动媒体储留槽和移送配管等设备，可使设备简化。

4)即使是负荷变化时，可以控制流动层温度和燃烧气体温度一定，使蒸汽轮机的效率稳定。

5)由于热回收室是弱流动化区域，层内传热管的摩耗少，因此流动媒体可使用硬的硅沙，使灰的排出量减少。

在作为本发明的流动层气化燃烧炉的一种的流化床煤碳锅炉中，即使煤碳种类变化，也可以不必变更或改造锅炉的传热面。

产业上的可利用性

本发明可以应用于将包含都市垃圾和工业垃圾的废弃物、或煤碳等的固体燃料气化燃烧的***。

Claims (39)

1．一种流动层气化燃烧炉，其是一种流动层炉，其特征在于，

由多个分隔壁分隔成气化炉、燃烧炉的燃烧室、热回收室；

在上述气化炉和主燃烧室的至少一个中形成流动媒体的回旋流，在气化炉和主燃烧室之间形成流动媒体的循环流；

而且，在上述热回收室和主燃烧室间形成流动媒体的循环流，在热回收室流动层内配置传热面。

2、一种流动层气化燃烧炉，其特征在于，流动层炉被第1分隔壁分隔为气化炉和燃烧炉，在该第1分隔壁的上下设有连通口，在该气化炉和该燃烧炉的内部设有强流动化区域和弱流动化区域，通过该第1分隔壁组合以使一边的炉的强流动化区域和另一边的炉的弱流动化区域相接；该燃烧炉被第2分隔壁进而分隔为主燃烧室和热回收室，在该第2分隔壁的上下设有连通口，在热回收室的内部形成弱流动化区域，并配置热传递面。

3、一种流动层气化燃烧炉，其是一种流动层炉，其特征在于，由第1分隔壁分隔为气化炉和燃烧炉，该第1分隔壁在下部和上部即流动层表面附近具有相互连通的开口，

在上述气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；

将上述第1分隔壁附近区域的流动层，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流；

将离开上述第1分隔壁的区域，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流，可燃物被投入该弱流动化区域；

上述强流动化区域的上述上升流的一部分，在流动层表面附近成为向着上述弱流动化区域的流动，在气化炉的流动层内形成回旋流，一部分成为反转流，从上述第1分隔壁上部的连通口流入燃烧炉；

在介有上述第1分隔壁的上述燃烧炉，进而设有第2分隔壁，而将流动层部分分隔为主燃烧室和热回收室；

上述第2分隔壁通过下部的连通口，将主燃烧室和热回收室相互连通，上端部直到流动层表面附近为止，在熔化室部分将主燃烧室和热回收室一体化；

在上述主燃烧室中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；

将上述第1分隔壁附近区域的流动层，作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，而将第2分隔壁附近区域，作为实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，其结果，

在弱流动化区域产生流动媒体的下降流，该下降流的一部分从第1分隔壁的下部连通口向气化炉回流，在气化炉和主燃烧室之间产生循环流；

在强流动化区域产生流动媒体的上升流，该上升流的一部分成为向着第1分隔壁的弱流动化区域的流动，在主燃烧室流动层内也产生回旋流，一部分成为反转流，越过第2分隔壁进入热回收室；

在上述热回收室中，在炉床部分设置向流动层内，实质上赋予小的流动速度的空气扩散器，形成弱流动化区域，其结果，从主燃烧室越过第2分隔壁上部进入热回收室的流动媒体，在热回收室下降，构成经过该第2分隔壁的下部连通口向主燃烧室回流的循环流，

并且，在热回收室流动层内配置传热面。

4、根据权利要求3所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，供给上述气化炉的炉床部分的流动气体的氧气含有量，低于在相对于所投入的可燃物的理论燃烧所需的氧气量。

5、根据权利要求3或4所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，供给上述气化炉的炉床部分的流动气体是空气、水蒸汽、氧气、或燃烧废气中的任一种，或它们中2种以上的组合。

6、根据权利要求3至5中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，构成上述气化炉和燃烧炉的边界的第1分隔壁在气化炉侧形成向气化炉侧倾倒的倾斜面，而在燃烧炉侧是垂直面。

7、根据权利要求3至6中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述燃烧炉中，构成主燃烧室和热回收室的边界的第2分隔壁，在主燃烧室侧形成向主燃烧室侧倾倒的倾斜面，而在热回收室侧是垂直面。

8、根据权利要求3至7中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述气化炉和燃烧炉之间的炉床部分设有不燃物排出口。

9、根据权利要求3至7中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述燃烧炉中，在上述主燃烧室和热回收室间的炉床部分设有不燃物排出口。

10、根据权利要求3至7中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述气化炉和燃烧炉间的炉床部分设有不燃物排出口；在上述燃烧炉中，在主燃烧室和热回收室间的炉床部分设有不燃物排出口。

11、根据权利要求8或9或10所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，炉床向着不燃物排出口倾斜下降。

12、根据权利要求3至11中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述燃烧炉中，在熔化室部分投入二次空气。

13、根据权利要求3至12中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述燃烧炉中，在弱流动化区域投入辅助燃料。

14、根据权利要求3至13中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，将从上述气化炉和燃烧炉取出的废气分别引入熔化炉并进行合流，将废气中所含有的可燃性气体和含有可燃成分的微粒子在1200℃以上燃烧，使灰熔化。

15、根据权利要求3至14中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，将上述气化炉和燃烧炉以高于大气压进行运转。

16、根据权利要求3至13中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，将上述气化炉和燃烧炉以高于大气压进行运转，并将取出的废气分别收集，然后引入蒸汽轮机。

17、根据权利要求3至13中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，将上述气化炉和燃烧炉以高于大气压进行运转，并将取出的废气分别冷却后收集，然后引入蒸汽轮机。

18、根据权利要求15至17中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，为了以高于大气压进行运转，将流动层气化燃烧炉内置在压力容器中。

19、一种流动层气化燃烧炉，其是一种流动层炉，其特征在于，由第1分隔壁分隔为气化炉和燃烧炉，该第1分隔壁在下部和上部即流动层表面附近具有相互连通的开口，

在上述气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；

将上述第1分隔壁附近的流动部分，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流；

将离开上述第1分隔壁的区域，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流，可燃物被投入该弱流动化区域；

上述强流动化区域的上述上升流的一部分，在流动层表面附近成为向着上述弱流动化区域的流动，在气化炉的流动层内形成回旋流，一部分成为反转流，从上述第1分隔壁上部的连通口流入燃烧炉；

在上述燃烧炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；

将距离上述气化炉的第1分隔壁很近的区域，作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；

将离开上述第1分隔壁的区域，作为实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流，在流动层内形成回旋流，

其结果，从气化炉经过分隔壁上部的连通口而流入燃烧炉的流动媒体，通过燃烧炉内的回旋流，在流动层内连续下降，未气化成分的碳燃烧，高温的流动媒体的一部分，在炉底附近从第1分隔壁下部的连通口向气化炉回流，由此作为气化炉的热分解气化的热源发生作用。

20、一种流动层气化燃烧炉，其是一种流动层炉，其特征在于，由同心的第1分隔壁分隔为圆筒形状的气化炉和在其周围形成的圆环形的燃烧炉，该第1分隔壁在上部的流动层表面附近及下部具有相互连通的开口；

在上述第1分隔壁所包围的圆筒形状的气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；

将中心附近的圆筒状范围的流动层，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；

将靠近上述第1分隔壁的圆环形范围的流动层，作为实质上被赋予很大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流，一部分通过上述第1分隔壁上部的连通口流入燃烧炉，一部分作为向着中央的弱流动化区域的流动，在气化炉的流动层内形成回旋流，可燃物被投入该弱流动化区域；

在上述第1分隔壁外侧的圆环状的燃烧炉中，沿半径方向设置第2分隔壁，将流动层部分分别分隔为多个主燃烧室和热回收室。

上述第2分隔壁通过下部的连通口，将主燃烧室和热回收室相互连通，上端部直到流动层表面附近为止，在熔化室部分，使主燃烧室和热回收室成一体化；

在上述主燃烧室中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；

位于上述主燃烧室的中央部、并与气化炉的连通口附近的流动层作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流，一部分通过第1分隔壁的下部连通口向气化炉回流，一部分成为第2分隔壁侧的实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，且在该强流动化区域流动媒体成为上升流，其结果，在主燃烧室流动层内产生回旋流，并且，上升流的一部分越过第2分隔壁上部成为反转流，进入热回收室，

在上述热回收室中，在炉床部分设置向流动层内实质上赋予小的流动速度的空气扩散器，形成弱流动化区域，从主燃烧室越过第2分隔壁上部进入热回收室的流动媒体，在热回收室下降，构成通过该第2分隔壁的下部连通口向主燃烧室回流的循环流，在热回收室流动层内配置传热面。

21、根据权利要求20所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，供给上述气化炉的炉床部分的流动气体的氧气含有量，低于在相对于投入的可燃物的理论燃烧所需的氧气量。

22、根据权利要求20或21所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，供给上述气化炉的炉床部分的流动气体是空气、水蒸汽、氧气、或燃烧废气中的任一种，或它们中的2种以上的组合。

23、根据权利要求20至22中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，构成上述气化炉和燃烧炉的边界的第1分隔壁在气化炉侧构成向气化炉侧倾倒的倾斜面，而在燃烧炉侧是垂直面。

24、根据权利要求20至23中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述燃烧炉中，构成主燃烧室和热回收室的边界的第2分隔壁，在主燃烧室侧构成向主燃烧室侧倾倒的倾斜面，而在热回收室侧是垂直面。

25、根据权利要求20至24中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述气化炉和燃烧炉之间的炉床部分设有不燃物排出口。

26、根据权利要求20至24中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述燃烧炉中，在上述主燃烧室和热回收室间的炉床部分设有不燃物排出口。

27、根据权利要求20至24的任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述气化炉和燃烧炉间的炉床部分设有不燃物排出口，并且在上述燃烧炉中，在主燃烧室和热回收室间的炉床部分设有不燃物排出口。

28、根据权利要求25或26或27所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，炉床向着不燃物排出口倾斜下降。

29、根据权利要求20至28中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，其构成是，在上述燃烧炉中，向熔化室部分投入二次空气。

30、根据权利要求20至29中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，其构成是，在上述燃烧炉中，向弱流动化区域投入辅助燃料。

31、根据权利要求20至30中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，将从上述气化炉和燃烧炉取出的废气分别引入熔化炉并进行合流，将废气所包含的可燃性气体和含有可燃成分的微粒子在1200℃以上的高温燃烧，使灰熔化。

32、根据权利要求20至31中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，将上述气化炉和燃烧炉在高于大气压进行运转。

33、根据权利要求20至30中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，将上述气化炉和燃烧炉在高于大气压进行运转，并将取出的废气分别收集，然后引入蒸汽轮机。

34、根据权利要求20至30中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，将上述气化炉和燃烧炉在高于大气压进行运转，并将取出的废气分别冷却后收集，然后引入蒸汽轮机。

35、根据权利要求32至34中任一项所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，为了在高于大气压进行运转，将流动层气化燃烧炉内置在压力容器中。

36、一种流动层气化燃烧炉，其是一种流动层炉，其特征在于，由同心的第1分隔壁分隔为圆筒形状的气化炉和在其周围形成的圆环形的燃烧炉，该第1分隔壁在上部的流动层表面附近及下部具有相互连通的开口，

在上述第1分隔壁所包围的圆筒形状的气化炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；

将中心附近的圆筒状范围的流动层，作为实质上被赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；

将靠近上述第1分隔壁的圆环形范围的流动层，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流，一部分通过上述第1分隔壁上部的连通口流入燃烧炉，一部分作为向着中央的弱流动化区域的流动，在气化炉的流动层内形成回旋流，并且将可燃物投入该弱流动化区域；

在上述燃烧炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；

将上述气化炉的第1分隔壁附近区域作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；

将离开第1分隔壁的区域，作为实质上被赋予大的流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流，

从气化炉通过分隔壁上部的连通口，流入燃烧炉的流动媒体，流动层内持续下降，未气化成分的碳燃烧，高温的流动媒体的一部分，在炉底附近从第1分隔壁下部的连通口向气化炉回流，由此作为气化炉的热分解气化的热源发生作用。

37、一种流动层气化燃烧炉，其是一种流动层炉，其特征在于，由同心的第1分隔壁分隔为具有圆筒形状的气化炉和在其周围形成的圆环形的燃烧炉的炉部，且该第1分隔壁在上部的流动层表面附近及下部具有相互连通的开口，

在上述第1分隔壁所包围的圆筒形状的燃烧炉中，在炉床部分设有向流动层内赋予不同的流动速度的空气扩散器；

将中心附近的圆筒状范围的流动层，作为实质上赋予小流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流；

将靠近上述第1分隔壁的圆环形范围的流动层，作为实质上被赋予大流动速度的强流动化区域，产生流动媒体的上升流，一部分通过上述第1分隔壁上部的连通口流入气化炉，一部分作为向着中央的弱流动化区域的流动，在燃烧炉的流动层内形成回旋流，可燃物被投入该弱流动化区域；

在具有上述第1分隔壁外侧的圆环状的气化炉的炉部，沿半径方向设置第2分隔壁，将流动层部分分别分隔为多个气化炉和热回收室，

在上述气化炉中，在炉床部分设置空气扩散器，流动层作为实质上被赋予小的流动速度的弱流动化区域，产生流动媒体的下降流，流动媒体经过第1分隔壁的下部连通口向燃烧炉回流，

上述燃烧炉内的流动媒体的一部分经过上述第1分隔壁的开口，流入上述热回收室中，在热回收室中，在炉床部分设置向流动层内实质上赋予小的流动速度的空气扩散器，形成弱流动化区域，从主燃烧室进入热回收室的流动媒体在热回收室下降，构成经过上述第1分隔壁的下部连通口向主燃烧室回流的循环流，

且在热回收室流动层内配置传热面。

38、一种流动层气化燃烧炉，其是流动层炉，其特征在于，由多个分隔壁分隔为气化室、燃烧室和热回收室；

在上述气化室和燃烧室的至少一个中，形成流动媒体的回旋流，在气化室和燃烧室之间形成流动媒体的循环流；

并在上述热回收室和燃烧室间形成流动媒体的循环流，在热回收室流动层内配置传热面。

39、根据权利要求38所述的流动层气化燃烧炉，其特征在于，在上述气化室、燃烧室和热回收室的上方的熔化室部，配置从燃烧气体回收热量的传热面。

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