JPS6354504A - 循環流動床反応器及びその操作方法 - Google Patents
循環流動床反応器及びその操作方法Info
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- JPS6354504A JPS6354504A JP62134754A JP13475487A JPS6354504A JP S6354504 A JPS6354504 A JP S6354504A JP 62134754 A JP62134754 A JP 62134754A JP 13475487 A JP13475487 A JP 13475487A JP S6354504 A JPS6354504 A JP S6354504A
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- F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、２つのステージ、すなわち循環流動床反応
ステージと、流動床の下流にあるサイクロニック反応ス
テージとを有する改良された、循環性の、すなわち定常
（ｆａｓｔ）な、流動床反応器、及び該反応器の操作方
法に関する。さらに詳細に言うと、この発明は、流動床
反応室及びサイクロニック反応容器の寸法か実質的に減
少した２ステ一ジ循環流動床反応器に関する。
ステージと、流動床の下流にあるサイクロニック反応ス
テージとを有する改良された、循環性の、すなわち定常
（ｆａｓｔ）な、流動床反応器、及び該反応器の操作方
法に関する。さらに詳細に言うと、この発明は、流動床
反応室及びサイクロニック反応容器の寸法か実質的に減
少した２ステ一ジ循環流動床反応器に関する。
この発明は特定の用途、とりわけ断熱流動床燃焼器、流
動床ボイラー、及び圧縮熱気発生器を有する。この明細
書においで、「断熱燃焼器」とは内部冷却手段を有さな
い流動床燃焼器を意味し、「ボイラー」は、ボイラー、
スーパーヒーター、蒸発器及び／又はエコノマイザ−熱
交換表面の形態にある、内部熱吸収手段を有する流動床
燃焼器を意味する。断熱流動床燃焼器の温度は通常、燃
焼に必要な化学量論量よりも実質的に過剰な圧縮空気を
用いることによって制御される。−方、流動床ボイラー
は過剰な空気をほとんど必要とじないので、流動床中に
熱吸収手段を必要とする。対照的に、流動床気化器は、
化学量論量よりも少ない空気を用いる。
動床ボイラー、及び圧縮熱気発生器を有する。この明細
書においで、「断熱燃焼器」とは内部冷却手段を有さな
い流動床燃焼器を意味し、「ボイラー」は、ボイラー、
スーパーヒーター、蒸発器及び／又はエコノマイザ−熱
交換表面の形態にある、内部熱吸収手段を有する流動床
燃焼器を意味する。断熱流動床燃焼器の温度は通常、燃
焼に必要な化学量論量よりも実質的に過剰な圧縮空気を
用いることによって制御される。−方、流動床ボイラー
は過剰な空気をほとんど必要とじないので、流動床中に
熱吸収手段を必要とする。対照的に、流動床気化器は、
化学量論量よりも少ない空気を用いる。
流動床中での個体粒子の流動化状態は粒子の直径及び流
動ガス速度に主として依存する。最小流動化速度を超え
る比較的低い流動ガス速度においては、粒子の床はいわ
ゆる「発泡」状態にある。歴史的に、「流動床」という
語は、発泡状態における操作を意味した。この流動の態
様は、木質的に明確な上部表面を有し、送気ガス中に床
粒子（固体）か法外に運搬されることかほとんどない、
比較的密度の高い床によって特徴づけられ、従って固体
の再循環は一般的に不要である。発泡状態におけるより
も高い流動ガス速度においで、床の上部表面は活発に拡
散して固体の法外への運搬（キャリーオーバー）かさか
んになり、従っで、床中の固体の量を一定にするために
、例えばサイクロン分離器のような粒子分離器を用いた
固体の再循環が必要になる。
動ガス速度に主として依存する。最小流動化速度を超え
る比較的低い流動ガス速度においては、粒子の床はいわ
ゆる「発泡」状態にある。歴史的に、「流動床」という
語は、発泡状態における操作を意味した。この流動の態
様は、木質的に明確な上部表面を有し、送気ガス中に床
粒子（固体）か法外に運搬されることかほとんどない、
比較的密度の高い床によって特徴づけられ、従って固体
の再循環は一般的に不要である。発泡状態におけるより
も高い流動ガス速度においで、床の上部表面は活発に拡
散して固体の法外への運搬（キャリーオーバー）かさか
んになり、従っで、床中の固体の量を一定にするために
、例えばサイクロン分離器のような粒子分離器を用いた
固体の再循環が必要になる。
キャリーオーバーされる固体の量は流動ガス速度及びキ
ャリーオーバーか起きる床上の距離に依存する。もしこ
の距離が移送遊離高さよりも大きい場合には、あたかも
流動ガスが固体で「飽和」しているかのようキャリーオ
ーバーは一定のレベルに維持される。
ャリーオーバーか起きる床上の距離に依存する。もしこ
の距離が移送遊離高さよりも大きい場合には、あたかも
流動ガスが固体で「飽和」しているかのようキャリーオ
ーバーは一定のレベルに維持される。
流動ガス速度か発泡状態における速度を超えると、床は
「乱気」状態になり、最後に「定常」、すなわち「循環
］状態になる。床中に一定の固体量か保たれ、流動ガス
速度が乱気状態の速度を超えると、狭い速度範囲におい
て床密度は急激に減少する。明らかに、床中の固体の量
が一定に保たれるならば、固体の再循環、すなわち復帰
は、「飽和」状態におけるキャリーオーバーと等しくな
くてはならない。
「乱気」状態になり、最後に「定常」、すなわち「循環
］状態になる。床中に一定の固体量か保たれ、流動ガス
速度が乱気状態の速度を超えると、狭い速度範囲におい
て床密度は急激に減少する。明らかに、床中の固体の量
が一定に保たれるならば、固体の再循環、すなわち復帰
は、「飽和」状態におけるキャリーオーバーと等しくな
くてはならない。
上述した急激な減少におけるよりも低い流動ガス速度に
おいては、「飽和」キャリーオーバーよりも明らかに高
い率て流動床に復帰する固体の床密度に対する影響は現
われない。発泡又は乱気状態においで、飽和キャリーオ
ーバーよりも高い率で固体を加えると、単に流動床を含
む容器か連続的に充填されるたけであり、流動密度は実
質的に一定に保たれる。しかしながら、循環状態におけ
るよりも高い流動ガス速度においては、流動密度は固体
循環率の明らかな関数になる。
おいては、「飽和」キャリーオーバーよりも明らかに高
い率て流動床に復帰する固体の床密度に対する影響は現
われない。発泡又は乱気状態においで、飽和キャリーオ
ーバーよりも高い率で固体を加えると、単に流動床を含
む容器か連続的に充填されるたけであり、流動密度は実
質的に一定に保たれる。しかしながら、循環状態におけ
るよりも高い流動ガス速度においては、流動密度は固体
循環率の明らかな関数になる。
循環流動床は、高速度流動ガスと単位床体積当たりの大
きな固体表面との密接な接触を可能にする。さらに、ス
リップ速度（即ち、固体流動ガス相対速度）は、通常の
流動床に比較して循環流動床において高い。従っで、循
環流動床燃焼器から排出される燃焼ガス中の粒子含量は
一般的に極めて高い。循環流動床燃焼器中て起きる燃焼
過程は、従来の流動床燃焼器におけるよりも一般的によ
り激しく、高い燃焼速度を有する。さらに、循環流動床
中ての固体の再循環率か高いので、温度はこのような燃
焼器の全高にわたって実質的に均一である。
きな固体表面との密接な接触を可能にする。さらに、ス
リップ速度（即ち、固体流動ガス相対速度）は、通常の
流動床に比較して循環流動床において高い。従っで、循
環流動床燃焼器から排出される燃焼ガス中の粒子含量は
一般的に極めて高い。循環流動床燃焼器中て起きる燃焼
過程は、従来の流動床燃焼器におけるよりも一般的によ
り激しく、高い燃焼速度を有する。さらに、循環流動床
中ての固体の再循環率か高いので、温度はこのような燃
焼器の全高にわたって実質的に均一である。
従来の循環流動床燃焼器は、カスの表面速度が流動床平
均粒子の終速度よりも何倍も高い速度において作動する
。従っで、燃焼器から排出される燃焼産物ガス中の粒子
含量及び下流のサイクロン粒子分離器に入る粒子の量は
非常に多い。このような従来のサイクロン粒子分離器で
は、その高さは直径の約３倍であり、従っで、循環流動
床燃焼器から随伴される固体を除去することを意図する
、大きな直径を有する分離器は通常非常に背か高く嵩ぼ
る。このような大型の陶器性錐体状サイクロン粒子分離
器は従来の循環流動床燃焼システムの全コストの有意な
部分を占める。
均粒子の終速度よりも何倍も高い速度において作動する
。従っで、燃焼器から排出される燃焼産物ガス中の粒子
含量及び下流のサイクロン粒子分離器に入る粒子の量は
非常に多い。このような従来のサイクロン粒子分離器で
は、その高さは直径の約３倍であり、従っで、循環流動
床燃焼器から随伴される固体を除去することを意図する
、大きな直径を有する分離器は通常非常に背か高く嵩ぼ
る。このような大型の陶器性錐体状サイクロン粒子分離
器は従来の循環流動床燃焼システムの全コストの有意な
部分を占める。
従来の循環流動床反応器によってもたらされる利点は先
に列挙したように多くあるにもかかわらず、循環流動状
態にある床を維持するために必要な率で、随伴される固
体を再循環するために必要な極めて大型のサイクロン粒
子（ガス−固体）分離器が、このような反応器の広範囲
な商業的利用に対して大きな経済的障壁となっている。
に列挙したように多くあるにもかかわらず、循環流動状
態にある床を維持するために必要な率で、随伴される固
体を再循環するために必要な極めて大型のサイクロン粒
子（ガス−固体）分離器が、このような反応器の広範囲
な商業的利用に対して大きな経済的障壁となっている。
従来の循環流動床燃焼ボイラーは、燃焼器の随伴領域に
おいで、垂直な（すなわち、流れに対して平行な）熱交
換管裏張壁を採用しているものとして知られている。こ
のような燃焼器は通常固体を多く含んだガスからの熱の
移動に主として依存し、必要な大きな熱移動表面を収容
するに極めて大きな内部体積を必要とする。
おいで、垂直な（すなわち、流れに対して平行な）熱交
換管裏張壁を採用しているものとして知られている。こ
のような燃焼器は通常固体を多く含んだガスからの熱の
移動に主として依存し、必要な大きな熱移動表面を収容
するに極めて大きな内部体積を必要とする。
従来の流動床燃焼器におけるフリーボード領域に設置さ
れた管裏張壁熱移動表面は、流動床中に完全に浸漬され
た熱移動表面の熱伝導係数よりも小さな熱伝導係数を有
する。さらに、その熱伝導係数は主として２つのパラメ
ーター、すなわち、（ａ）流動ガス速度及び（ｂ）送気
ガス中の粒子濃度、すなわち粒子負荷に依存する。後者
のパラメーターは流動ガス速度及び平均粒子径に強く依
存する。従来の循環流動床燃焼器にお＆Ｊる上昇ガス流
中の粒子濃度はおよそガス速度の３．５乗ないし４．５
乗に正比例し、流動床平均粒径の３．０乗におよそ反比
例する。上昇ガス流中の粒子濃度のこチ れらの２つのバゾメーターの強い影響を注意することは
、フリーボード領域における従来の合理的な管裏張壁熱
移動表面を達成することに役立ち、正規の及び減少した
ボイラー能力における燃焼温度の制御を容易にする。そ
れにもかかわらず、従来の流動床燃焼ボイラーに対し、
合理的な熱伝導係数を有し、流動ガス速度及び流動床平
均粒径にそれほど強く依存することなく正規及び減少し
た能力における燃焼温度の制御することかできることが
求められている。
れた管裏張壁熱移動表面は、流動床中に完全に浸漬され
た熱移動表面の熱伝導係数よりも小さな熱伝導係数を有
する。さらに、その熱伝導係数は主として２つのパラメ
ーター、すなわち、（ａ）流動ガス速度及び（ｂ）送気
ガス中の粒子濃度、すなわち粒子負荷に依存する。後者
のパラメーターは流動ガス速度及び平均粒子径に強く依
存する。従来の循環流動床燃焼器にお＆Ｊる上昇ガス流
中の粒子濃度はおよそガス速度の３．５乗ないし４．５
乗に正比例し、流動床平均粒径の３．０乗におよそ反比
例する。上昇ガス流中の粒子濃度のこチ れらの２つのバゾメーターの強い影響を注意することは
、フリーボード領域における従来の合理的な管裏張壁熱
移動表面を達成することに役立ち、正規の及び減少した
ボイラー能力における燃焼温度の制御を容易にする。そ
れにもかかわらず、従来の流動床燃焼ボイラーに対し、
合理的な熱伝導係数を有し、流動ガス速度及び流動床平
均粒径にそれほど強く依存することなく正規及び減少し
た能力における燃焼温度の制御することかできることが
求められている。
上述した管裏張壁熱移動表面を有する従来の循環流動床
燃焼器ボイラーのフリーボード領域の高さは表面ガス速
度の０．５乗に正比例し、表面の熱伝導係数に反比例す
る。また、粒子負荷及び熱伝導係数は表面ガス速度のあ
らゆる変化に対し正比例する。後者の事実は、例えば、
表面ガス速度が減少すると、一定の能力の従来の燃焼器
においてはフリーボード高さを増す必要が生じる。同様
に、このような燃焼器の能力を増大するためには、フリ
ーボード高さを増さなければならず、このため、このよ
うな高能力燃焼器を構築するコストが増加する。
燃焼器ボイラーのフリーボード領域の高さは表面ガス速
度の０．５乗に正比例し、表面の熱伝導係数に反比例す
る。また、粒子負荷及び熱伝導係数は表面ガス速度のあ
らゆる変化に対し正比例する。後者の事実は、例えば、
表面ガス速度が減少すると、一定の能力の従来の燃焼器
においてはフリーボード高さを増す必要が生じる。同様
に、このような燃焼器の能力を増大するためには、フリ
ーボード高さを増さなければならず、このため、このよ
うな高能力燃焼器を構築するコストが増加する。
はとんどの従来の循環流動床燃焼器と対照的に、コーレ
ンハーグの米国特許第４，４６９，０５０号（譲受人は
本願出願人と同じ）に開示された燃焼器では、随伴され
た粒子性床材料、未燃焼燃料、灰、ガス等が直接サイラ
フロン粒子分離器に移送されない。随伴された固体及び
ガスは燃焼室の上部の円筒状の領域、すなわち、延長さ
れたフリーボード領域に上昇し、ここでさらに燃焼が起
きる。この円筒状の上部ルフィーポート領域には等間隔
の接線ノズルの垂直の列が設けられている。
ンハーグの米国特許第４，４６９，０５０号（譲受人は
本願出願人と同じ）に開示された燃焼器では、随伴され
た粒子性床材料、未燃焼燃料、灰、ガス等が直接サイラ
フロン粒子分離器に移送されない。随伴された固体及び
ガスは燃焼室の上部の円筒状の領域、すなわち、延長さ
れたフリーボード領域に上昇し、ここでさらに燃焼が起
きる。この円筒状の上部ルフィーポート領域には等間隔
の接線ノズルの垂直の列が設けられている。
この接線方向に供給される二次空気は、乱気サイクロン
を創製するのに必要な、少なくとも約０．６のスウィル
数（Ｓｗｉｒｌ ｎ＋ｕ＋ｂｅｒ （Ｓ））及び少なく
とも約］８，０００のレイノルズ数（Ｒｅｙｎｏｌｄｓ
ｎｕｍｂｅｒ （Ｒｅ））を達成するのに十分な速度
て供給され、また、円筒状の」二部領域の幾何学的特徴
もこれを達成するように設計される。
を創製するのに必要な、少なくとも約０．６のスウィル
数（Ｓｗｉｒｌ ｎ＋ｕ＋ｂｅｒ （Ｓ））及び少なく
とも約］８，０００のレイノルズ数（Ｒｅｙｎｏｌｄｓ
ｎｕｍｂｅｒ （Ｒｅ））を達成するのに十分な速度
て供給され、また、円筒状の」二部領域の幾何学的特徴
もこれを達成するように設計される。
この乱気サイクロンは米国特許第４．４６９．０５０号
に記載された燃焼器が、１立方メートル１時間当たり１
５０万キロ力ロリー以上の熱量を放出することを可能に
し、それによって燃焼速度を有意に増加させる。直接的
な結果としで、この燃焼器の「室」寸法は従来技術の燃
焼器よりも有意に小さい。本質的に、その下流のサイク
ロン粒子分離器と比較しで、燃焼室は陶器で裏張された
管のように見える。
に記載された燃焼器が、１立方メートル１時間当たり１
５０万キロ力ロリー以上の熱量を放出することを可能に
し、それによって燃焼速度を有意に増加させる。直接的
な結果としで、この燃焼器の「室」寸法は従来技術の燃
焼器よりも有意に小さい。本質的に、その下流のサイク
ロン粒子分離器と比較しで、燃焼室は陶器で裏張された
管のように見える。
燃焼室に比べて大きなサイクロン粒子分離器は、これを
排除することによってシステムを改善しようとする動機
を生みだした。これはコーレンバーグの米国特許第４．
４５７．２８９号（譲受人は本願出願人と同じ）におい
て開示された循環流動床燃焼器においで、外部固体再循
環ループの全てを排除し、「内部再循環」を採用するこ
とによって排除された。これを達成するために、「スロ
ート」（ｔｈｒｏａｔ）が燃焼器の円筒上の上部領域に
挿入され、外部サイクロン分離器か排除された。
排除することによってシステムを改善しようとする動機
を生みだした。これはコーレンバーグの米国特許第４．
４５７．２８９号（譲受人は本願出願人と同じ）におい
て開示された循環流動床燃焼器においで、外部固体再循
環ループの全てを排除し、「内部再循環」を採用するこ
とによって排除された。これを達成するために、「スロ
ート」（ｔｈｒｏａｔ）が燃焼器の円筒上の上部領域に
挿入され、外部サイクロン分離器か排除された。
米国特許第４，４５７，２８９号に開示された燃焼器は
分離したサイクロン粒子分離器を必要としないので米国
特許第４，４６９，０５０号や他の従来の燃焼器よりも
構築する費用が有意に易い。しかしながら、とりわけ固
体石炭粒子を燃焼させる際に、他の燃焼器に比べて粒子
捕捉効率か低いことか示された。さらに、米国特許第４
，４５７，２８９号に開示された燃焼器では、場合によ
っては、固体石炭粒子及び従来のイオウ吸収剤の対流時
間は、石炭中のあらゆるイオンを捕捉するための最適時
間よりも短い。
分離したサイクロン粒子分離器を必要としないので米国
特許第４，４６９，０５０号や他の従来の燃焼器よりも
構築する費用が有意に易い。しかしながら、とりわけ固
体石炭粒子を燃焼させる際に、他の燃焼器に比べて粒子
捕捉効率か低いことか示された。さらに、米国特許第４
，４５７，２８９号に開示された燃焼器では、場合によ
っては、固体石炭粒子及び従来のイオウ吸収剤の対流時
間は、石炭中のあらゆるイオンを捕捉するための最適時
間よりも短い。
粒子性材料を燃焼するための従来の非循環及び循環流動
床反応器においで、燃焼すべき材料は、通常燃料灰、石
灰及び／又は砂のようなイオウ吸収剤である粒子性材料
の床の中又は上に供給されている。
床反応器においで、燃焼すべき材料は、通常燃料灰、石
灰及び／又は砂のようなイオウ吸収剤である粒子性材料
の床の中又は上に供給されている。
上述した従来の循環流動床反応器から大きく離脱したこ
の発明は、流動床反応（例えば燃焼）ステージ及びそれ
に続くサイクロニック反応（例えばサイクロニック燃焼
）ステージとを有する２ステ一ジ循環流動床反応器を提
供することによって従来技術の先に列挙した問題及び欠
点を克服した。反応ガス（例えば空気）の小部分が流動
床の下に流動ガスとして供給され、一方、ガスの大部分
はサイクロニック反応ステージに供給される。
の発明は、流動床反応（例えば燃焼）ステージ及びそれ
に続くサイクロニック反応（例えばサイクロニック燃焼
）ステージとを有する２ステ一ジ循環流動床反応器を提
供することによって従来技術の先に列挙した問題及び欠
点を克服した。反応ガス（例えば空気）の小部分が流動
床の下に流動ガスとして供給され、一方、ガスの大部分
はサイクロニック反応ステージに供給される。
この大部分のガスは強い乱気のサイクロンを創製するよ
うに、垂直な円筒上のサイクロニック反応室に接線的に
供給され、それによっで、反応は流動床及びサイクロニ
ック反応室の両方においで、有意に増加した速度て起き
る。流動床ステージ中に随伴される固体はサイクロニッ
ク反応容器内に運搬され、ここでガスと分離されて流動
床中にリサイクルされる。
うに、垂直な円筒上のサイクロニック反応室に接線的に
供給され、それによっで、反応は流動床及びサイクロニ
ック反応室の両方においで、有意に増加した速度て起き
る。流動床ステージ中に随伴される固体はサイクロニッ
ク反応容器内に運搬され、ここでガスと分離されて流動
床中にリサイクルされる。
この発明の目的は、流動床の下流の円筒状の、陶器で裏
張されたサイクロニック反応室中で少なくとも約０．６
のスウィル数と少なくとも約１８．０００のレイノルズ
数とを有し、それによって有意に改善された反応速度を
与え、流動床からサイクロニック反応室へ循環するガス
及び固体の体積か有意に減少された、サイクロニック反
応ステージを用いた循環流動床反応器を提供することで
ある。従っで、この発明の反応器の寸法は、従来の循環
流動床反応器よりも有意に小さい。特に、この発明にお
ける流動床のフリーボード領域の高さ及び内径並びにサ
イクロニック反応室の高さ及び内径は、同一能力の従来
の循環流動床反応器の流動床フリーボード領域及びサイ
クロン粒子分１ｌＩｌ器と比較して有意に小さい。
張されたサイクロニック反応室中で少なくとも約０．６
のスウィル数と少なくとも約１８．０００のレイノルズ
数とを有し、それによって有意に改善された反応速度を
与え、流動床からサイクロニック反応室へ循環するガス
及び固体の体積か有意に減少された、サイクロニック反
応ステージを用いた循環流動床反応器を提供することで
ある。従っで、この発明の反応器の寸法は、従来の循環
流動床反応器よりも有意に小さい。特に、この発明にお
ける流動床のフリーボード領域の高さ及び内径並びにサ
イクロニック反応室の高さ及び内径は、同一能力の従来
の循環流動床反応器の流動床フリーボード領域及びサイ
クロン粒子分１ｌＩｌ器と比較して有意に小さい。
この発明のさらなる目的は所望のレベルに反応を完了さ
せるのに必要な流動ガス滞留時間がより短い反応器を提
供することである。この発明によると、約１５０万キロ
カロリー／ＩＩ３・時間を超える比熱放出が可能である
と信じられる。
せるのに必要な流動ガス滞留時間がより短い反応器を提
供することである。この発明によると、約１５０万キロ
カロリー／ＩＩ３・時間を超える比熱放出が可能である
と信じられる。
上述の利点により、この発明の循環流動床反応器の寸法
が有意に小さくなり、従って構築するコストが低くなる
。これは、この発明を断熱燃焼器及びボイラーの用途に
用いたときにそうである。例えば、この発明に従って構
築された燃焼器に必要な内部体積は数分の１であり、ボ
イラー用では、燃焼ステージのために必要な熱伝導表面
積は少なくとも約３〜５分の１である。
が有意に小さくなり、従って構築するコストが低くなる
。これは、この発明を断熱燃焼器及びボイラーの用途に
用いたときにそうである。例えば、この発明に従って構
築された燃焼器に必要な内部体積は数分の１であり、ボ
イラー用では、燃焼ステージのために必要な熱伝導表面
積は少なくとも約３〜５分の１である。
この発明のさらなる目的は、高い低減速度を有し、従来
のシステムよりも始動か容易な改良されたボイラーシス
テムを提供することである。この点に関し、この発明の
さらなる目的は冷却流動床中の固体を冷却しこれを燃焼
ステージに再循環させＣ戻すことによっ°Ｃ燃焼ステー
ジから熱を除去するための、循環流動床に隣接した分離
した冷却流動床を提供することである。冷却流動床は好
ましくは発泡状態に流動化されており、効果的な熱移動
のために必要な熱交換表面積を有意に減少させる目的で
、発泡流動床中に浸漬された蒸発器、スーパーヒーター
及び／又はエコノマイザ−コイルを有する。このような
全システム（隣接する発泡流動床熱交換器を有する循環
流動床）においで、さらなる目的は、従来の循環流動床
反応器の上部領域（上記空間）において用いられていた
垂直の熱交換管裏張壁を排除し、それによってこのよう
なシステムを構築するコストを有意に減少させることで
ある。
のシステムよりも始動か容易な改良されたボイラーシス
テムを提供することである。この点に関し、この発明の
さらなる目的は冷却流動床中の固体を冷却しこれを燃焼
ステージに再循環させＣ戻すことによっ°Ｃ燃焼ステー
ジから熱を除去するための、循環流動床に隣接した分離
した冷却流動床を提供することである。冷却流動床は好
ましくは発泡状態に流動化されており、効果的な熱移動
のために必要な熱交換表面積を有意に減少させる目的で
、発泡流動床中に浸漬された蒸発器、スーパーヒーター
及び／又はエコノマイザ−コイルを有する。このような
全システム（隣接する発泡流動床熱交換器を有する循環
流動床）においで、さらなる目的は、従来の循環流動床
反応器の上部領域（上記空間）において用いられていた
垂直の熱交換管裏張壁を排除し、それによってこのよう
なシステムを構築するコストを有意に減少させることで
ある。
これらの目的を達成するために、この明細書において具
体化され広範囲に記載されるこの発明の循環流動床燃焼
反応器の操作方法は、（ａ）粒子性材料の流動床を含む
実質的に囲包された燃焼反応器てあっで、実質的に垂直
な燃焼室と該燃焼室に隣接する円筒状のサイクロニック
燃焼容器を有し、燃焼室及びサイクロニック燃焼容器の
それぞれの上部が導管を介して連結されており、それら
のそれぞれの下部領域が操作的に連結され、前記燃焼容
器がその頂部においてそれと実質的に共心的な円筒状の
出口スロートを有するものを提供し、（ｂ）燃焼室に可
燃物質を供給し、（ｃ）燃焼室中の物質の小部分を燃焼
するために粒子性材料及び循環状態にある物質を流動化
するのに十分な速度で、燃焼室の底部にある複数の開口
を介して反応器に圧縮空気の第１の流れを提供し、それ
によって粒子性床材料、燃焼産物ガス及び未燃焼物質が
燃焼室から連続的に随伴されて外に出、導管を介してサ
イクロニック燃焼室に導かれるようにし、（ｄ）容器中
の可燃性物質の大部分のサイクロニック燃焼のために容
器の円筒状の内部側壁中の複数の開口を介して反応器中
に圧縮空気の第２の流れを接線方向に供給し、この場合
に第２の流れの供給並びに容器の構造及び操作が、容器
中に少なくとも１つの逆流領域を有する乱気サイクロン
を創製し、それによって燃焼容器中の燃焼速度を増加さ
せるために少なくとも約０．６のスゥイル数と少なくと
も約１８，０００のレイノルズ数をもたらすようにし、
（ｅ）反応器中の粒子性材料及び未燃焼物質の実質的に
全てを反応器中に保持しなから、発生した燃焼産物ガス
をサイクロニック燃焼容器の出口スロートを介して反応
器から排出させ、（ｆ）サイクロニック燃焼容器の下部
領域中のあらゆる粒子性材料及び未燃焼物質を回収し、
これらを燃焼室の下部領域に戻し、そして（ｇ）燃焼室
及びサイクロニック燃焼容器にそれぞれ入る第１及び第
２の空気流を制御することによっで、かつ、燃焼室及び
燃焼容器中の粒子性床材料及び燃焼すべき物質の流れを
制御することによって反応器中の燃焼過程を制御するこ
とを含む。
体化され広範囲に記載されるこの発明の循環流動床燃焼
反応器の操作方法は、（ａ）粒子性材料の流動床を含む
実質的に囲包された燃焼反応器てあっで、実質的に垂直
な燃焼室と該燃焼室に隣接する円筒状のサイクロニック
燃焼容器を有し、燃焼室及びサイクロニック燃焼容器の
それぞれの上部が導管を介して連結されており、それら
のそれぞれの下部領域が操作的に連結され、前記燃焼容
器がその頂部においてそれと実質的に共心的な円筒状の
出口スロートを有するものを提供し、（ｂ）燃焼室に可
燃物質を供給し、（ｃ）燃焼室中の物質の小部分を燃焼
するために粒子性材料及び循環状態にある物質を流動化
するのに十分な速度で、燃焼室の底部にある複数の開口
を介して反応器に圧縮空気の第１の流れを提供し、それ
によって粒子性床材料、燃焼産物ガス及び未燃焼物質が
燃焼室から連続的に随伴されて外に出、導管を介してサ
イクロニック燃焼室に導かれるようにし、（ｄ）容器中
の可燃性物質の大部分のサイクロニック燃焼のために容
器の円筒状の内部側壁中の複数の開口を介して反応器中
に圧縮空気の第２の流れを接線方向に供給し、この場合
に第２の流れの供給並びに容器の構造及び操作が、容器
中に少なくとも１つの逆流領域を有する乱気サイクロン
を創製し、それによって燃焼容器中の燃焼速度を増加さ
せるために少なくとも約０．６のスゥイル数と少なくと
も約１８，０００のレイノルズ数をもたらすようにし、
（ｅ）反応器中の粒子性材料及び未燃焼物質の実質的に
全てを反応器中に保持しなから、発生した燃焼産物ガス
をサイクロニック燃焼容器の出口スロートを介して反応
器から排出させ、（ｆ）サイクロニック燃焼容器の下部
領域中のあらゆる粒子性材料及び未燃焼物質を回収し、
これらを燃焼室の下部領域に戻し、そして（ｇ）燃焼室
及びサイクロニック燃焼容器にそれぞれ入る第１及び第
２の空気流を制御することによっで、かつ、燃焼室及び
燃焼容器中の粒子性床材料及び燃焼すべき物質の流れを
制御することによって反応器中の燃焼過程を制御するこ
とを含む。
この発明の方法は、供給される全圧縮空気が燃焼のため
に必要な量よりも化学量論的に過剰である、断熱的態様
で行なうことかできる。あるいは、流動床中に床から熱
を除去するための熱交換表面か提供される非断熱的態様
て行なうこともできる。
に必要な量よりも化学量論的に過剰である、断熱的態様
で行なうことかできる。あるいは、流動床中に床から熱
を除去するための熱交換表面か提供される非断熱的態様
て行なうこともできる。
この発明のさらなる具体例における循環流動床燃焼反応
器の操作方法は、（１） （ａ）循環状態に流動化され
た粒子性材料の流動床を含む実質的に垂直な燃焼室と、
（ｂ）燃焼室に隣接し、第１の熱交換表面を有する第１
の冷却室と、（ｃ）第２の熱交換表面を有する第２の冷
却室てあっで、その底部において第１の冷却室の底部と
共通の発泡流動床を有するものと、（ｄ）第２の冷却室
に隣接し、これと操作的に連結され、かつ燃焼室と操作
的に連結された、実質的に垂直て円筒状のサイクロニッ
ク燃焼容器であってその頂部に実質的に共心的に配置さ
れた円筒状の出口スロートを有するものを具備する実質
的に囲包された燃焼反応器を提供し、（２）燃焼室中の
循環流動床の温度を制御するために発泡流動床から固体
を燃焼室中の循環流動床中に流れさせ、（３）燃焼室に
可燃性物質を供給し、（４）燃焼室中の物質の小部分を
燃焼するために粒子性材料及び循環状態にある物質を流
動化するのに十分な速度で、燃焼室の底部にある複数の
開口を介して反応器に圧縮空気の第１の流れを提供し、
それによって粒子性床材料、燃焼産物ガス及び未燃焼物
質か燃焼室から連続的に随伴されて上昇して燃焼室を出
て第１の冷却室に入るようにし、（５）生成ガス及び随
伴される固体を下向きに第１の冷却室を通過させ、第１
の熱交換表面を介してそれから熱を除去し、随伴された
固体を発泡流動床に入れ、（６）第１の冷却室からのガ
スを第２の冷却室に通過させ、第２の熱交換表面を介し
てガスから熱を奪いながらガスに第２の冷却室を」二昇
させ、（７）第２の冷却室を上昇するガス中の未燃焼物
質を含む固体を随伴させ、ガス及び随伴された固体を第
２の冷却室からサイクロニック燃焼容器の上部領域を通
過させ、（８）容器中の可燃性物質の大部分のサイクロ
ニック燃焼のために容器の円筒状の内部側壁中の複数の
開口を介して反応器中に圧縮空気の第２の流れを接線方
向に供給し、この場合に第２の流れの供給並びに容器の
構造及び操作が、容器中に少なくとも１つの逆流領域を
有する乱気サイクロンを創製し、それによって燃焼容器
中の燃焼速度を増加させるために少なくとも約０．６の
スゥイル数と少なくとも約１８．０００のレイノルズ数
をもたらすようにし、（９）反応器中の粒子性材料及び
未燃焼物質の実質的に全てを反応器中に保持しながら、
発生した燃焼産物ガスをサイクロニック燃焼容器の出口
スロートを介して反応器から排出させ、（１０）サイク
ロニック燃焼容器の下部領域中のあらゆる粒子性材料及
び未燃焼物質を回収し、これらを燃焼室の下部領域に戻
し、そして（１１）燃焼室及びサイクロニック燃焼容器
にそれぞれ入る第１及び第２の空気流を制御することに
よっで、かつ、燃焼室及び燃焼容器中の粒子性床材料及
び燃焼すべき物質の流れを制御することによって反応器
中の燃焼過程を制御することを含む。
器の操作方法は、（１） （ａ）循環状態に流動化され
た粒子性材料の流動床を含む実質的に垂直な燃焼室と、
（ｂ）燃焼室に隣接し、第１の熱交換表面を有する第１
の冷却室と、（ｃ）第２の熱交換表面を有する第２の冷
却室てあっで、その底部において第１の冷却室の底部と
共通の発泡流動床を有するものと、（ｄ）第２の冷却室
に隣接し、これと操作的に連結され、かつ燃焼室と操作
的に連結された、実質的に垂直て円筒状のサイクロニッ
ク燃焼容器であってその頂部に実質的に共心的に配置さ
れた円筒状の出口スロートを有するものを具備する実質
的に囲包された燃焼反応器を提供し、（２）燃焼室中の
循環流動床の温度を制御するために発泡流動床から固体
を燃焼室中の循環流動床中に流れさせ、（３）燃焼室に
可燃性物質を供給し、（４）燃焼室中の物質の小部分を
燃焼するために粒子性材料及び循環状態にある物質を流
動化するのに十分な速度で、燃焼室の底部にある複数の
開口を介して反応器に圧縮空気の第１の流れを提供し、
それによって粒子性床材料、燃焼産物ガス及び未燃焼物
質か燃焼室から連続的に随伴されて上昇して燃焼室を出
て第１の冷却室に入るようにし、（５）生成ガス及び随
伴される固体を下向きに第１の冷却室を通過させ、第１
の熱交換表面を介してそれから熱を除去し、随伴された
固体を発泡流動床に入れ、（６）第１の冷却室からのガ
スを第２の冷却室に通過させ、第２の熱交換表面を介し
てガスから熱を奪いながらガスに第２の冷却室を」二昇
させ、（７）第２の冷却室を上昇するガス中の未燃焼物
質を含む固体を随伴させ、ガス及び随伴された固体を第
２の冷却室からサイクロニック燃焼容器の上部領域を通
過させ、（８）容器中の可燃性物質の大部分のサイクロ
ニック燃焼のために容器の円筒状の内部側壁中の複数の
開口を介して反応器中に圧縮空気の第２の流れを接線方
向に供給し、この場合に第２の流れの供給並びに容器の
構造及び操作が、容器中に少なくとも１つの逆流領域を
有する乱気サイクロンを創製し、それによって燃焼容器
中の燃焼速度を増加させるために少なくとも約０．６の
スゥイル数と少なくとも約１８．０００のレイノルズ数
をもたらすようにし、（９）反応器中の粒子性材料及び
未燃焼物質の実質的に全てを反応器中に保持しながら、
発生した燃焼産物ガスをサイクロニック燃焼容器の出口
スロートを介して反応器から排出させ、（１０）サイク
ロニック燃焼容器の下部領域中のあらゆる粒子性材料及
び未燃焼物質を回収し、これらを燃焼室の下部領域に戻
し、そして（１１）燃焼室及びサイクロニック燃焼容器
にそれぞれ入る第１及び第２の空気流を制御することに
よっで、かつ、燃焼室及び燃焼容器中の粒子性床材料及
び燃焼すべき物質の流れを制御することによって反応器
中の燃焼過程を制御することを含む。
」二連した方法に加え、この発明はまた、（ａ）粒子性
材料の流動床を含む実質的に囲包された燃焼反応器であ
っで、実質的に垂直な燃焼室と該燃焼室に隣接する円筒
状のサイクロニック燃焼容器を有し、燃焼室及びサイク
ロニック燃焼容器のそれぞれの上部が導管を介して連結
されており、それらのそれぞれの下部領域か操作的に連
結され、前記燃焼容器がその頂部においてそれと実質的
に共心的な円筒状の出口スロートを有するものと、（ｂ
）燃焼室に可燃物質を供給するための手段と、（ｃ）燃
焼室中の物質の小部分を燃焼するために粒子性材料及び
循環状態にある物質を流動化するのに十分な速度で、燃
焼室の底部にある複数の開口を介して反応器に圧縮空気
の第１の流れを提供し、それによって粒子性床材料、燃
焼産物ガス及び未燃焼物質が燃焼室から連続的に随伴さ
れて外に出、導管を介してサイクロニック燃焼室に導か
れるようにするための手段と、（ｄ）容器中の可燃性物
質の大部分のサイクロニック燃焼のために容器の円筒状
の内部側壁中の複数の開口を介して反応器中に圧縮空気
の第２の流れを接線方向に供給し、この場合に第２の流
れの供給並びに容器の構造及び操作が、容器中に少なく
とも１つの逆流領域を有する乱気サイクロンを創製し、
それによって燃焼容器中の燃焼速度を増加させるために
少なくとも約０．６のスゥイル数と少なくとも約１８，
０ロロのレイノルズ数をもたらすようにするための手段
と、（ｅ）反応器中の粒子性材料及び未燃焼物質の実質
的に全てを反応器中に保持しなから、発生した燃焼産物
ガスをサイクロニック燃焼容器の出口スロートを介して
反応器から排出させるための手段と、（ｆ）サイクロニ
ック燃焼容器の下部領域中のあらゆる粒子性材料及び未
燃焼物質を回収し、これらを燃焼室の下部領域に戻すた
めの手段とを具備する循環流動床反応器も提供する。
材料の流動床を含む実質的に囲包された燃焼反応器であ
っで、実質的に垂直な燃焼室と該燃焼室に隣接する円筒
状のサイクロニック燃焼容器を有し、燃焼室及びサイク
ロニック燃焼容器のそれぞれの上部が導管を介して連結
されており、それらのそれぞれの下部領域か操作的に連
結され、前記燃焼容器がその頂部においてそれと実質的
に共心的な円筒状の出口スロートを有するものと、（ｂ
）燃焼室に可燃物質を供給するための手段と、（ｃ）燃
焼室中の物質の小部分を燃焼するために粒子性材料及び
循環状態にある物質を流動化するのに十分な速度で、燃
焼室の底部にある複数の開口を介して反応器に圧縮空気
の第１の流れを提供し、それによって粒子性床材料、燃
焼産物ガス及び未燃焼物質が燃焼室から連続的に随伴さ
れて外に出、導管を介してサイクロニック燃焼室に導か
れるようにするための手段と、（ｄ）容器中の可燃性物
質の大部分のサイクロニック燃焼のために容器の円筒状
の内部側壁中の複数の開口を介して反応器中に圧縮空気
の第２の流れを接線方向に供給し、この場合に第２の流
れの供給並びに容器の構造及び操作が、容器中に少なく
とも１つの逆流領域を有する乱気サイクロンを創製し、
それによって燃焼容器中の燃焼速度を増加させるために
少なくとも約０．６のスゥイル数と少なくとも約１８，
０ロロのレイノルズ数をもたらすようにするための手段
と、（ｅ）反応器中の粒子性材料及び未燃焼物質の実質
的に全てを反応器中に保持しなから、発生した燃焼産物
ガスをサイクロニック燃焼容器の出口スロートを介して
反応器から排出させるための手段と、（ｆ）サイクロニ
ック燃焼容器の下部領域中のあらゆる粒子性材料及び未
燃焼物質を回収し、これらを燃焼室の下部領域に戻すた
めの手段とを具備する循環流動床反応器も提供する。
次にこの発明の現在のところ好ましい具体例について詳
細に説明する。それらの実施例は添付の図面に描かれて
いる。
細に説明する。それらの実施例は添付の図面に描かれて
いる。
この発明の循環流動床反応器の１つの好ましい具体例か
第１図に示されている。図示のように、この発明の反応
器は、例えば、参照番号１て広く示される燃焼器を有す
る。この発明のこの具体例では、その下部領域１１に粒
子性物質の流動床を含む流動床燃焼室ｌＯを有する。粒
子性の床材料は好ましくはフライアッシュ、砂、石灰及
び／又は不活性材料の微粒子である。
第１図に示されている。図示のように、この発明の反応
器は、例えば、参照番号１て広く示される燃焼器を有す
る。この発明のこの具体例では、その下部領域１１に粒
子性物質の流動床を含む流動床燃焼室ｌＯを有する。粒
子性の床材料は好ましくはフライアッシュ、砂、石灰及
び／又は不活性材料の微粒子である。
粒子性床材料は、支持面１３を介して延びる複数の流動
化ノズル１２を介する流れとして供給される、例えば空
気のような圧縮された酸素含有ガスて循環流動状態に流
動化される。燃焼器の最大操作能力においで、開口１２
を介して供給される空気は、燃焼器に供給される全空気
、すなわち、燃焼過程に必要な空気の約５０％未満、さ
らに好ましくは約１５〜３５％未満であることが好まし
い。以下に詳細に述べるように、この発明の主たる目的
、すなわち、従来の循環流動床燃焼器に比べて燃焼器ｌ
の寸法を有意に小さくするということは、有意に少量の
空気を流動化空気としで、すなわちノズル１２を介して
供給することによって主として達成される。すなわち、
燃焼器１に供給される全空気量の５０％を超える量の空
気を流動化空気としてこの発明に従って供給することも
できるが、燃焼器ｌの寸法を小さくてきる程度は、流動
化空気として燃焼器１に供給される空気の量を減らず程
度に比例して増える。
化ノズル１２を介する流れとして供給される、例えば空
気のような圧縮された酸素含有ガスて循環流動状態に流
動化される。燃焼器の最大操作能力においで、開口１２
を介して供給される空気は、燃焼器に供給される全空気
、すなわち、燃焼過程に必要な空気の約５０％未満、さ
らに好ましくは約１５〜３５％未満であることが好まし
い。以下に詳細に述べるように、この発明の主たる目的
、すなわち、従来の循環流動床燃焼器に比べて燃焼器ｌ
の寸法を有意に小さくするということは、有意に少量の
空気を流動化空気としで、すなわちノズル１２を介して
供給することによって主として達成される。すなわち、
燃焼器１に供給される全空気量の５０％を超える量の空
気を流動化空気としてこの発明に従って供給することも
できるが、燃焼器ｌの寸法を小さくてきる程度は、流動
化空気として燃焼器１に供給される空気の量を減らず程
度に比例して増える。
圧縮空気の供給源、例えばツロワー（図示せず）は好ま
しくは第１図に示すように支持面１３の下のプリナムチ
ャンハ−１５に空気を供給する。チャンバー１５は空気
のノズル１２に供給する。必要ならば、不融材料及び／
又は塊状死灰等の廃物を燃焼室１０から除去するために
支持面１３を介して別の導管（図示せず）か延びる。
しくは第１図に示すように支持面１３の下のプリナムチ
ャンハ−１５に空気を供給する。チャンバー１５は空気
のノズル１２に供給する。必要ならば、不融材料及び／
又は塊状死灰等の廃物を燃焼室１０から除去するために
支持面１３を介して別の導管（図示せず）か延びる。
燃焼器１はさらに燃焼器、好ましくは燃焼室ｌＯの下部
領域１１に可燃性物質を供給するための手段を有する。
領域１１に可燃性物質を供給するための手段を有する。
ここて具体化するように、このような手段は適当な従来
の機械的又は気圧的供給機構１７のいずれであってもよ
い。ガス、液体及び／又は固体粒子を含み得る可燃性物
質は、燃焼室ｌＯの下部領域１１の床の中又は上に供給
することがてきる。可燃性物質は、流動化ガス中の利用
できる遊離の酸素によって制限される程度に部分的に燃
焼する。未燃焼燃料、あらゆるガス状揮発性物質及び粒
子性床材料の一部は流動化ガス送気ガスによって上向き
に運搬され（すなわち、随伴され）て燃焼室１０の上部
領域１６に至り、導管１４を介して接線方向に上部領域
１６を出、隣接するサイクロニック燃焼容器２０の上部
領域１８に入る。
の機械的又は気圧的供給機構１７のいずれであってもよ
い。ガス、液体及び／又は固体粒子を含み得る可燃性物
質は、燃焼室ｌＯの下部領域１１の床の中又は上に供給
することがてきる。可燃性物質は、流動化ガス中の利用
できる遊離の酸素によって制限される程度に部分的に燃
焼する。未燃焼燃料、あらゆるガス状揮発性物質及び粒
子性床材料の一部は流動化ガス送気ガスによって上向き
に運搬され（すなわち、随伴され）て燃焼室１０の上部
領域１６に至り、導管１４を介して接線方向に上部領域
１６を出、隣接するサイクロニック燃焼容器２０の上部
領域１８に入る。
循環流動床から上昇するガスによって輸送される粒子の
量は、ガス流速の３乗ないし４乗に比例する関数である
ことが一般に知られている。
量は、ガス流速の３乗ないし４乗に比例する関数である
ことが一般に知られている。
従っで、より大きな固体反応表面は（ａ）上昇ガス流中
の最大の固体飽和を維持する、及び（ｂ）サイクロニッ
ク燃焼容器２０の上部領域１８中への所望の随伴を与え
るのに十分な所望のレベルに流動化ガスの垂直速度を増
大させることによって達成される。ある特定の灰粒径分
布を有するいずれの固体燃料にとっても、この垂直ガス
速度は上述したように十分に大きくなければならないが
、後述するように、この領域中の極めて高い灰濃度の故
に燃焼室ｌＯの上部領域１６の陶器裏張の強度の腐食か
引き起こされるほど大きくてはならない。
の最大の固体飽和を維持する、及び（ｂ）サイクロニッ
ク燃焼容器２０の上部領域１８中への所望の随伴を与え
るのに十分な所望のレベルに流動化ガスの垂直速度を増
大させることによって達成される。ある特定の灰粒径分
布を有するいずれの固体燃料にとっても、この垂直ガス
速度は上述したように十分に大きくなければならないが
、後述するように、この領域中の極めて高い灰濃度の故
に燃焼室ｌＯの上部領域１６の陶器裏張の強度の腐食か
引き起こされるほど大きくてはならない。
上部領域１８の内表面は、以下てより詳細に述べるよう
に、渦流を達成するために円筒状をしている。
に、渦流を達成するために円筒状をしている。
この発明によると、圧縮ガス、例えば空気の第２の流れ
を、サイクロニック燃焼容器２０の上部領域１８に開口
１９、好ましくは対向して配置された少なくとも２つの
開口１９を介して接線的に供給するための手段が提供さ
れている。さらに好ましくは、複数の開口１９か」一部
領域１８中のアクリゲートポイント（ａｇｇｒｅｇａｔ
ｅ ｐｏｉｎｔ）に設けられる。第１図に示すように、
１つの有利な具体例においては、対向して配置された複
数の開口か」一部領域１８にわたって垂直に間隔をあけ
て配置される（第１図に示される断面図は必然的に開口
の１つの垂直列のみを描いている）。
を、サイクロニック燃焼容器２０の上部領域１８に開口
１９、好ましくは対向して配置された少なくとも２つの
開口１９を介して接線的に供給するための手段が提供さ
れている。さらに好ましくは、複数の開口１９か」一部
領域１８中のアクリゲートポイント（ａｇｇｒｅｇａｔ
ｅ ｐｏｉｎｔ）に設けられる。第１図に示すように、
１つの有利な具体例においては、対向して配置された複
数の開口か」一部領域１８にわたって垂直に間隔をあけ
て配置される（第１図に示される断面図は必然的に開口
の１つの垂直列のみを描いている）。
ここで具体化するように、圧縮空気の供給源、例えば従
来のツロワー（図示せず）が例えば従来の垂直なマニホ
ールド（図示せず）に第２の空気流を供給する。この発
明の１つの好ましい具体例では、燃焼器の最大能力にお
いで、第２の空気流か燃焼過程に必要な全空気流の約６
５％〜８５％を構成する。
来のツロワー（図示せず）が例えば従来の垂直なマニホ
ールド（図示せず）に第２の空気流を供給する。この発
明の１つの好ましい具体例では、燃焼器の最大能力にお
いで、第２の空気流か燃焼過程に必要な全空気流の約６
５％〜８５％を構成する。
この発明においで、上部領域１８において乱気サイクロ
ンを創製するために必要な、少なくとも約０．６のスゥ
イル数（Ｓ）と少なくとも約１８，０００のレイノルズ
数（Ｒｅ）を与えるように、第２の空気流が十分な速度
で供給され、サイクロニック燃焼容器２０の上部領域１
８の内部表面の幾何学的特徴か形成されていることか重
要である。好ましくは、上部領域１日は、最大の反応器
能力で操作した際にスゥイル数及びレイノルズ数のこれ
らの最低値を生みたずように構成され、操作される。−
方、スウィル数及びレイノルズ数は容器２０を介する許
容てきない圧力降下をもたらすような値を超えてはなら
ない。
ンを創製するために必要な、少なくとも約０．６のスゥ
イル数（Ｓ）と少なくとも約１８，０００のレイノルズ
数（Ｒｅ）を与えるように、第２の空気流が十分な速度
で供給され、サイクロニック燃焼容器２０の上部領域１
８の内部表面の幾何学的特徴か形成されていることか重
要である。好ましくは、上部領域１日は、最大の反応器
能力で操作した際にスゥイル数及びレイノルズ数のこれ
らの最低値を生みたずように構成され、操作される。−
方、スウィル数及びレイノルズ数は容器２０を介する許
容てきない圧力降下をもたらすような値を超えてはなら
ない。
この乱気サイクロンは、燃焼器１に約１５０万ｋｃａｌ
／ｍ３・時間の比熱放出値を与えることができ、それに
よって燃焼速度か有意に増加される。その結果、この発
明における室ｌＯ及び容器２０の寸法は、従来の循環流
動床燃焼器フリーボード領域及びホットサイクロン分離
器とそれぞれ比較して有意に小さくすることかできる。
／ｍ３・時間の比熱放出値を与えることができ、それに
よって燃焼速度か有意に増加される。その結果、この発
明における室ｌＯ及び容器２０の寸法は、従来の循環流
動床燃焼器フリーボード領域及びホットサイクロン分離
器とそれぞれ比較して有意に小さくすることかできる。
サイクロニック燃焼容器２０には、上部領域１８の円筒
状の内部表面と実質的に共心的に配置された円筒状の出
口スロー１−２１が設けられている。出口スロー）〜２
１及び容器２０の上部領域１８の内部は、上記した必要
なスゥイル数及びレイノルズ数を与えるために、適用可
能なガス速度と共にある幾何学的特徴を有していなけれ
ばならない。これらの特徴は以下に記載するし、一般的
に”Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｗｉｒｌｉｎｇ
Ｆｌｏｗｓ： Ａ Ｒｅｖｉｅｗ″（上述）及びその中
で記載された文献に述べられており、これらの文献はこ
の明細書に組み入れられたものとする。
状の内部表面と実質的に共心的に配置された円筒状の出
口スロー１−２１が設けられている。出口スロー）〜２
１及び容器２０の上部領域１８の内部は、上記した必要
なスゥイル数及びレイノルズ数を与えるために、適用可
能なガス速度と共にある幾何学的特徴を有していなけれ
ばならない。これらの特徴は以下に記載するし、一般的
に”Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｗｉｒｌｉｎｇ
Ｆｌｏｗｓ： Ａ Ｒｅｖｉｅｗ″（上述）及びその中
で記載された文献に述べられており、これらの文献はこ
の明細書に組み入れられたものとする。
燃焼器ｌ中ての燃料燃焼の大部分は、もろい灰を生みた
ず融解点よりも低い温度においてサイクロニック燃焼容
器２０の上部領域１８中の乱気サイクロン中で起きるこ
とか好ましい。
ず融解点よりも低い温度においてサイクロニック燃焼容
器２０の上部領域１８中の乱気サイクロン中で起きるこ
とか好ましい。
上部領域１８の断面積及び長さ、接線的開口１９の断面
積及び円筒状の出口スロート２１の直径か適当に選択さ
れるならば（下記参照）、上部領域１８中の乱気サイク
ロン及びそれに伴うその中に形成された大きな内部逆流
領域は、最小の固体以外の固体が出口スロー）−２１を
介して上部領域１８から出ることを効果的に防止する。
積及び円筒状の出口スロート２１の直径か適当に選択さ
れるならば（下記参照）、上部領域１８中の乱気サイク
ロン及びそれに伴うその中に形成された大きな内部逆流
領域は、最小の固体以外の固体が出口スロー）−２１を
介して上部領域１８から出ることを効果的に防止する。
第１図に示す具体例において１粒子性床材料及びあらゆ
る未燃焼燃料は容器２０の下部領域２２に集められ、重
力により降下してポート２３を介して燃焼室１０の下部
領域１１に戻る。このようにしで、感知できる量の灰を
有する燃料が燃焼されたならば、下部領域１１の床の高
さは一貫して増加する。その結果、これらの固体をしば
しば排出することか必要である。容器２０の下部領域２
２に回収され流動化されない固体は重力床として降下し
、ポート２３を介するあらゆるガス流を効果的に除外す
る。
る未燃焼燃料は容器２０の下部領域２２に集められ、重
力により降下してポート２３を介して燃焼室１０の下部
領域１１に戻る。このようにしで、感知できる量の灰を
有する燃料が燃焼されたならば、下部領域１１の床の高
さは一貫して増加する。その結果、これらの固体をしば
しば排出することか必要である。容器２０の下部領域２
２に回収され流動化されない固体は重力床として降下し
、ポート２３を介するあらゆるガス流を効果的に除外す
る。
容器２０の」二部領域１Ｂが、少なくとも約０．６のス
ゥイル数と少なくとも約１８，０００のレイノルズ数を
達成するように設計され操作され、かつ、燃焼器出口ス
ロート２Ｉの直径（Ｄｅ）と」一部領域１８の直径（Ｄ
ｏ）との比率、すなわち、Ｄｅ／Ｄ。
ゥイル数と少なくとも約１８，０００のレイノルズ数を
達成するように設計され操作され、かつ、燃焼器出口ス
ロート２Ｉの直径（Ｄｅ）と」一部領域１８の直径（Ｄ
ｏ）との比率、すなわち、Ｄｅ／Ｄ。
（ここでＸとする）が約０．４ないし約０．７、好まし
くは約０．５ないし約０．６の範囲内にあるならば、操
作中、上部領域１８は、共心的なドーナツ状の再循環領
域を３つも形成する、大きな内部逆流領域をもたらす。
くは約０．５ないし約０．６の範囲内にあるならば、操
作中、上部領域１８は、共心的なドーナツ状の再循環領
域を３つも形成する、大きな内部逆流領域をもたらす。
このような再循環領域は、従来のサイクロン燃焼器の分
野（すなわち、流動床を含まない）において一般に知ら
れており、このような現象の一般的な説明は」−記した
Ｃｏｌ１ｌｂｕｓｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｗｉｒｌｉｎｇ
Ｆｌｏｗｓ： Ａ ｒｅｖｉｅｗ″に記載されている
。このようなサイクロニック流は、」一部領域１８中に
おいて固体をガスから分離する働きをする。非常に高い
レベルの」二部領域１８中の乱気流は有意に改善された
燃焼強度をもたらし、そして改良された固体−ガス熱交
換の結果、サイクロニック燃焼容器２０の全体にわたる
実質的に均一な温度を与える。
野（すなわち、流動床を含まない）において一般に知ら
れており、このような現象の一般的な説明は」−記した
Ｃｏｌ１ｌｂｕｓｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｗｉｒｌｉｎｇ
Ｆｌｏｗｓ： Ａ ｒｅｖｉｅｗ″に記載されている
。このようなサイクロニック流は、」一部領域１８中に
おいて固体をガスから分離する働きをする。非常に高い
レベルの」二部領域１８中の乱気流は有意に改善された
燃焼強度をもたらし、そして改良された固体−ガス熱交
換の結果、サイクロニック燃焼容器２０の全体にわたる
実質的に均一な温度を与える。
」ユ述したように、容器２０は比率Ｘが約０．４ないし
約０．７の範囲にあるように構築されるべきである。Ｘ
の値か大きいほど容器２０を介する圧力降下が小さく、
スウィル数が大きいので一般的にＸの値が大きいことが
好ましい。しかしながら、Ｘの値が約０．７を超えると
、十分なガス−固体分離を与えるのに十分な内部逆流領
域か形成されない。
約０．７の範囲にあるように構築されるべきである。Ｘ
の値か大きいほど容器２０を介する圧力降下が小さく、
スウィル数が大きいので一般的にＸの値が大きいことが
好ましい。しかしながら、Ｘの値が約０．７を超えると
、十分なガス−固体分離を与えるのに十分な内部逆流領
域か形成されない。
この発明の流動床反応器は「循環」すなわち「定常」流
動状態に流動化されるけれども、これは従来の循環流動
床反応器と基本的に以下の点て異なる。（ａ）例えば粒
子性床材料、未燃焼燃料、灰等の流動化固体な送気ガス
から分離するために大きなサイクロン粒子分離器を用い
る必要かない。（ｂ）燃焼室１０の」二部領域１７を介
してサイクロニック燃焼容器２０に至るガス流が有意に
少ないので、これらを小型化てきる。大きなサイクロン
分離器を必要としないこと並びに室１０及び容器２０の
寸法が小さいことにより、この発明に従って構築される
反応器システムの大きさ及びコストが有意に減少される
。
動状態に流動化されるけれども、これは従来の循環流動
床反応器と基本的に以下の点て異なる。（ａ）例えば粒
子性床材料、未燃焼燃料、灰等の流動化固体な送気ガス
から分離するために大きなサイクロン粒子分離器を用い
る必要かない。（ｂ）燃焼室１０の」二部領域１７を介
してサイクロニック燃焼容器２０に至るガス流が有意に
少ないので、これらを小型化てきる。大きなサイクロン
分離器を必要としないこと並びに室１０及び容器２０の
寸法が小さいことにより、この発明に従って構築される
反応器システムの大きさ及びコストが有意に減少される
。
操作においては、可燃性物質か燃焼室１０に供給される
。任意的に、ガス状又は液状燃料については、可燃性物
質の全て又は一部が好ましくは接線的開口１９を介して
サイクロニック燃焼容器２０に直接供給される。
。任意的に、ガス状又は液状燃料については、可燃性物
質の全て又は一部が好ましくは接線的開口１９を介して
サイクロニック燃焼容器２０に直接供給される。
圧縮空気の第１の流れが、可燃性物質の一部を室１０中
で燃焼させるために、粒子性床材料及び可燃性物質を循
環状態に流動化するのに十分な速度で流動化ノズル１２
を介して室１０に供給される。粒子性床材料、燃焼生成
ガス及び未燃焼物質の実質的な部分が連続的に室１０か
ら随伴されて出、接線的導管１４を介してサイクロニッ
ク燃焼容器２０に至る。
で燃焼させるために、粒子性床材料及び可燃性物質を循
環状態に流動化するのに十分な速度で流動化ノズル１２
を介して室１０に供給される。粒子性床材料、燃焼生成
ガス及び未燃焼物質の実質的な部分が連続的に室１０か
ら随伴されて出、接線的導管１４を介してサイクロニッ
ク燃焼容器２０に至る。
圧縮空気の第２の流れは、容器２０中の未燃焼物質の大
部分、例えば約５０％以上、好ましくは約６５％ないし
８５％、のサイクロニック燃焼のために開口１９を介し
て接線的に容器２ｏの上部領域１８の円筒状の内部側壁
中に供給される。
部分、例えば約５０％以上、好ましくは約６５％ないし
８５％、のサイクロニック燃焼のために開口１９を介し
て接線的に容器２ｏの上部領域１８の円筒状の内部側壁
中に供給される。
少なくとも１つの内部逆流領域を有する乱気サイクロン
を創製するために、少なくとも約０．６のスゥイル数と
少なくとも約１８，０００のレイノルズ数を与えるよう
に第２の空気流が供給され、容器２０が構築され操作さ
れ、それによって容器２０内での燃焼速度が増大される
。
を創製するために、少なくとも約０．６のスゥイル数と
少なくとも約１８，０００のレイノルズ数を与えるよう
に第２の空気流が供給され、容器２０が構築され操作さ
れ、それによって容器２０内での燃焼速度が増大される
。
反応器ｌ中て生成された燃焼生成ガスはサイクロニック
燃焼容器中の出口スロート２１を介して反応器から出る
。実質的に全ての粒子性床材料及び未燃焼物質が燃焼生
成ガスから分離され、容器２０中に保持され、下部領域
２２中て回収され、好ましくは重力によってポート２３
を介して室１０の下部領域１１に再循環される。あるい
は、室１０から容器２０に送気ガスが入ることを防止す
ることかできるあらゆる従来の固体移送機構を、室１０
に固体を再循環させるために用いることができる。
燃焼容器中の出口スロート２１を介して反応器から出る
。実質的に全ての粒子性床材料及び未燃焼物質が燃焼生
成ガスから分離され、容器２０中に保持され、下部領域
２２中て回収され、好ましくは重力によってポート２３
を介して室１０の下部領域１１に再循環される。あるい
は、室１０から容器２０に送気ガスが入ることを防止す
ることかできるあらゆる従来の固体移送機構を、室１０
に固体を再循環させるために用いることができる。
この発明の流動床燃焼器１の鍵となる利点は、室１０の
上部領域１６及び容器２０の上部領域１８のそれぞれの
断面積が、従来の同一能力の循環流動床燃焼器の上部領
域、すなわちフリーボード領域及びサイクロン粒子分離
器のそれぞれの断面積よりも有意に小さいということで
ある。
上部領域１６及び容器２０の上部領域１８のそれぞれの
断面積が、従来の同一能力の循環流動床燃焼器の上部領
域、すなわちフリーボード領域及びサイクロン粒子分離
器のそれぞれの断面積よりも有意に小さいということで
ある。
これによりこの発明の流動床燃焼器を構築するためのコ
ストを有意に節約することができる。
ストを有意に節約することができる。
上述した寸法の減少は、例えば、従来の流動床の設計基
準を、所望の能力の例えば２５％て操作するように燃焼
室１０及び容器２０の寸法を決定するために適用するこ
とによって達成することかてきる。すなわち、室１０の
」一部領域１６及び容器２０の上部領域１８の寸法は、
従来の循環流動床燃焼器のフリーボード領域及びサイク
ロン粒子分離器のそれぞれの、所望の能力の例えば２５
％のみをもたらす空気流を取扱うように選択することか
できる。この寸法の有意な減少は、容器２０をサイクロ
ン粒子分離器及びサイクロニック燃焼器の両方として用
いることによって可能になった。先の例を続けると、燃
焼室１０及び容器２０の寸法を、従来の空気流の２５％
のみを取扱うような大きさにする場合には、従来の空気
流の残りの７５％は、容器２０中の可燃性物質の大部分
のサイクロニック燃焼のために開口１９を介してサイク
ロン燃焼容器２０に第２の空気流として接線的に供給さ
れる。
準を、所望の能力の例えば２５％て操作するように燃焼
室１０及び容器２０の寸法を決定するために適用するこ
とによって達成することかてきる。すなわち、室１０の
」一部領域１６及び容器２０の上部領域１８の寸法は、
従来の循環流動床燃焼器のフリーボード領域及びサイク
ロン粒子分離器のそれぞれの、所望の能力の例えば２５
％のみをもたらす空気流を取扱うように選択することか
できる。この寸法の有意な減少は、容器２０をサイクロ
ン粒子分離器及びサイクロニック燃焼器の両方として用
いることによって可能になった。先の例を続けると、燃
焼室１０及び容器２０の寸法を、従来の空気流の２５％
のみを取扱うような大きさにする場合には、従来の空気
流の残りの７５％は、容器２０中の可燃性物質の大部分
のサイクロニック燃焼のために開口１９を介してサイク
ロン燃焼容器２０に第２の空気流として接線的に供給さ
れる。
従っで、流動化空気ノズル１２を介して燃焼器１に供給
される空気と、接線的開口１９を介してサイクロニック
燃焼容器２０に供給される空気の相対量を選択すること
によっで、この発明に従っで、接線的導管１４を介して
室ｌＯから容器２０に流れる空気の体積を減少させるこ
とか可能になり、それによっで、従来の循環流動床燃焼
器のフリーボード領域及びサイクロン分離器の対応する
断面積に比較しで、上部領域１６及び１日の断面積を比
例的に減少させることかできる。
される空気と、接線的開口１９を介してサイクロニック
燃焼容器２０に供給される空気の相対量を選択すること
によっで、この発明に従っで、接線的導管１４を介して
室ｌＯから容器２０に流れる空気の体積を減少させるこ
とか可能になり、それによっで、従来の循環流動床燃焼
器のフリーボード領域及びサイクロン分離器の対応する
断面積に比較しで、上部領域１６及び１日の断面積を比
例的に減少させることかできる。
図示のように、第１図に示す具体例は熱い燃焼ガスの発
生のための断熱的な、すなわち、燃焼室１０又はサイク
ロニック燃焼容器２ｏから熱を全く除去しない燃焼器を
含んでいてもよい。熱いガスはこの分野において知られ
ているように、工程熱源として用いられ又はボイラーを
加熱するために供給される。このような断熱的燃焼器は
、燃焼される燃料の加熱値に応じて過剰な空気の存在下
で作動する。
生のための断熱的な、すなわち、燃焼室１０又はサイク
ロニック燃焼容器２ｏから熱を全く除去しない燃焼器を
含んでいてもよい。熱いガスはこの分野において知られ
ているように、工程熱源として用いられ又はボイラーを
加熱するために供給される。このような断熱的燃焼器は
、燃焼される燃料の加熱値に応じて過剰な空気の存在下
で作動する。
サイクロニック燃焼容器２０の燃焼温度は、燃料と空気
との比率を制御することによって制御される。場合によ
って異なる、室ｌＯと容器２０との温度差は、粒子性床
材料の適当な平均粒径を維持することによっで、及び室
ＩＯ中ての流動化空気の表面速度を制御して用いられる
粒子性燃料のための所望の温度変化を維持するのに十分
な室１０及び容器２０中での平均粒子懸濁密度を与える
ことによって制御される。
との比率を制御することによって制御される。場合によ
って異なる、室ｌＯと容器２０との温度差は、粒子性床
材料の適当な平均粒径を維持することによっで、及び室
ＩＯ中ての流動化空気の表面速度を制御して用いられる
粒子性燃料のための所望の温度変化を維持するのに十分
な室１０及び容器２０中での平均粒子懸濁密度を与える
ことによって制御される。
第１１図は、第１図に示す燃焼器ｌの燃焼室１０の上部
領域１６とサイクロニック燃焼容器２０の上部領域１８
における流動床粒子性材料の粒子負荷（ｋｇ／■３）を
、室１ｏの底部からノズル１２を介して流動化空気とし
て導入される空気の、燃焼器中への全空気流に対する分
数（η）の関数としで、室１０及び容器２ｏの温度差（
ΔＴ）か２８℃、５６℃及び８４°Ｃである場合につい
て示したグラフである。このグラフは６３７１ｋｃａｌ
／ｋｇの低加熱値（ＬＨＶ）を有し、空気化学量論係数
（α）か３．３であるオハイオビチューメン石炭につい
で、第１図の断熱的燃焼器の出口スロート２１を介する
燃焼器１から出る送気ガスの温度が１５００°Ｆである
と仮定した計算に基づいている。
領域１６とサイクロニック燃焼容器２０の上部領域１８
における流動床粒子性材料の粒子負荷（ｋｇ／■３）を
、室１ｏの底部からノズル１２を介して流動化空気とし
て導入される空気の、燃焼器中への全空気流に対する分
数（η）の関数としで、室１０及び容器２ｏの温度差（
ΔＴ）か２８℃、５６℃及び８４°Ｃである場合につい
て示したグラフである。このグラフは６３７１ｋｃａｌ
／ｋｇの低加熱値（ＬＨＶ）を有し、空気化学量論係数
（α）か３．３であるオハイオビチューメン石炭につい
で、第１図の断熱的燃焼器の出口スロート２１を介する
燃焼器１から出る送気ガスの温度が１５００°Ｆである
と仮定した計算に基づいている。
第１１図かられかるように、η ＝ ０．２５では、従
来の公知技術を用いで、例えば平均粒径及び流動化空気
表面速度を制御することによっで、粒子負荷を約３１ｋ
ｇ／ｍ３及び約２１ｋｇ／ｍ’にそれぞれ維持すること
によって室ｌＯと容器２ｏとの温度差を５６℃又は８４
°Ｃに保つことができることかわかる。
来の公知技術を用いで、例えば平均粒径及び流動化空気
表面速度を制御することによっで、粒子負荷を約３１ｋ
ｇ／ｍ３及び約２１ｋｇ／ｍ’にそれぞれ維持すること
によって室ｌＯと容器２ｏとの温度差を５６℃又は８４
°Ｃに保つことができることかわかる。
この発明の方法はまた、経済的観点から、燃焼のために
必要とする過剰の空気の量が少なく、従って流動床中に
熱吸収手段を必要とする、ボイラー用にも用いることか
できる。この発明の１具体例においては、このような熱
吸収手段は燃焼室１０の上部領域１６に熱交換表面を設
けることによって達成される。例えば第１図に破線て示
されるように、熱交換表面は熱交換管配列２５を含んて
いてよい。この管配列は、この分野において知られた、
垂直な管壁を包含する、いずれの適当な寸法、形状及び
配列のものであってよい。好ましくは、熱交換管配列２
５は工程熱源又は従来のボイラー用途のためのボイラー
ドラム（図示せず）に操作的に連結される。熱交換冷却
媒体は、例えば水又は空気のような、従来の液状又は気
状のいずれの適当な媒体であってもよい。
必要とする過剰の空気の量が少なく、従って流動床中に
熱吸収手段を必要とする、ボイラー用にも用いることか
できる。この発明の１具体例においては、このような熱
吸収手段は燃焼室１０の上部領域１６に熱交換表面を設
けることによって達成される。例えば第１図に破線て示
されるように、熱交換表面は熱交換管配列２５を含んて
いてよい。この管配列は、この分野において知られた、
垂直な管壁を包含する、いずれの適当な寸法、形状及び
配列のものであってよい。好ましくは、熱交換管配列２
５は工程熱源又は従来のボイラー用途のためのボイラー
ドラム（図示せず）に操作的に連結される。熱交換冷却
媒体は、例えば水又は空気のような、従来の液状又は気
状のいずれの適当な媒体であってもよい。
ボイラー用では、燃焼器１（第１図）からの廃棄ガスは
、従来から知られた態様により好ましくはボイラーの対
流管バンクに供給される。
、従来から知られた態様により好ましくはボイラーの対
流管バンクに供給される。
第１図の具体例においで、熱交換管配列２５か室ｌＯの
上部領域１６に設けられるならば、サイクロニック燃焼
容器２０の燃焼温度は、サイクロニック燃焼容器２ｏの
上部領域１８におけるある接線的空気流速においで、ブ
リナム１５を介する流動化空気流の速度を制御すること
によって制御される。これにより、ひいては、接線的導
管１４を介する上部領域１６から」一部債域１８への固
体粒子のキャリーオーバーか制御され、従っで、熱交換
管配列２５の熱交換係数か変化する。
上部領域１６に設けられるならば、サイクロニック燃焼
容器２０の燃焼温度は、サイクロニック燃焼容器２ｏの
上部領域１８におけるある接線的空気流速においで、ブ
リナム１５を介する流動化空気流の速度を制御すること
によって制御される。これにより、ひいては、接線的導
管１４を介する上部領域１６から」一部債域１８への固
体粒子のキャリーオーバーか制御され、従っで、熱交換
管配列２５の熱交換係数か変化する。
第１図に示す具体例においで、任意的な熱交換管配列２
５を用い、容器２ｏ中の接線的空気流及び室１０のノズ
ル１２を介する流動化空気流を逓減的に減少させること
によっで、ｉ ｎｏｔ未満の燃焼器能力が達成される。
５を用い、容器２ｏ中の接線的空気流及び室１０のノズ
ル１２を介する流動化空気流を逓減的に減少させること
によっで、ｉ ｎｏｔ未満の燃焼器能力が達成される。
第１２図は、第１図に示す、熱交換管配列２５を用いた
具体例についで、容器２ｏの温度（本質的にスロート２
工から出る送気ガスの温度）と室ｌＯの温度（本質的に
上部１６の温度）の差（’Ｃ）（ΔＴ）を室ｌＯの上部
領域中の送気ガス中の流動床粒子性材料の粒子負荷（ｋ
ｇ／ｍ３）の関数として示したグラフである。このクラ
ブはＬＨＶが６３７１ｋｃａｌ／ｋｇ 、 ａか１．２
５のオハイオビチューメン石炭についで、熱交換管配列
２５が設けられた第１図の燃焼器のスロート２１から出
る送気ガスの温度が１５５０°Ｆであると推定した計算
に基づいて作成された。
具体例についで、容器２ｏの温度（本質的にスロート２
工から出る送気ガスの温度）と室ｌＯの温度（本質的に
上部１６の温度）の差（’Ｃ）（ΔＴ）を室ｌＯの上部
領域中の送気ガス中の流動床粒子性材料の粒子負荷（ｋ
ｇ／ｍ３）の関数として示したグラフである。このクラ
ブはＬＨＶが６３７１ｋｃａｌ／ｋｇ 、 ａか１．２
５のオハイオビチューメン石炭についで、熱交換管配列
２５が設けられた第１図の燃焼器のスロート２１から出
る送気ガスの温度が１５５０°Ｆであると推定した計算
に基づいて作成された。
第１２図かられかるように、粒子負荷をそれぞれ５０ｋ
ｇ／ｍ”ないし１５ｋｇ／■３の間で変化させることに
より、室１０と容器２０との間で２５℃ないし８４°Ｃ
という非常に広い範囲の温度差を達成することかできる
。このような温度差は、流動化空気として導入される全
空気の分数（上述）であるη値に依存するのてはなく、
粒子負荷Ｚに依存する。従っで、このような燃焼器は、
粒子負荷が例えば少なくとも１５ｋｇ／ｍ’ 、特定の
燃焼器デザインについての温度差（ΔＴ）限界か１．５
００Ｆであるならば、η≦２５％とし、室１０内の空気
流の表面速度を比較的小さくするように設計することが
できる。
ｇ／ｍ”ないし１５ｋｇ／■３の間で変化させることに
より、室１０と容器２０との間で２５℃ないし８４°Ｃ
という非常に広い範囲の温度差を達成することかできる
。このような温度差は、流動化空気として導入される全
空気の分数（上述）であるη値に依存するのてはなく、
粒子負荷Ｚに依存する。従っで、このような燃焼器は、
粒子負荷が例えば少なくとも１５ｋｇ／ｍ’ 、特定の
燃焼器デザインについての温度差（ΔＴ）限界か１．５
００Ｆであるならば、η≦２５％とし、室１０内の空気
流の表面速度を比較的小さくするように設計することが
できる。
第２図及び第３図に関し、これらの図は、高いボイラー
低減率か望まれるボイラー用に特に適したこの発明の１
具体例を描いたものである。第１図に示されるのと同−
又は実質的に同一の部材には同様な参照番号か付しであ
る。第１図に示す具体例と第２図及び第３図に示す具体
例とを区別する構造及び操作特徴のみを以下に記載する
。
低減率か望まれるボイラー用に特に適したこの発明の１
具体例を描いたものである。第１図に示されるのと同−
又は実質的に同一の部材には同様な参照番号か付しであ
る。第１図に示す具体例と第２図及び第３図に示す具体
例とを区別する構造及び操作特徴のみを以下に記載する
。
詳細に述べると、第２図及び第３図に示される具体例は
、燃焼室１０の領域１１に隣接し、下部領域１１を連通
する開口４１を有する仕切３０によってそこから分離さ
れた冷却流動床４０（熱交換器を有する）を有する。冷
却流動床４０は粒子性材料の通常の（すなわち、発泡）
流動床を含み、さらに、例えば水又は水蒸気、圧縮空気
のような他の冷却流体を含む例えばここでは熱交換管配
列４２として示されるような熱交換表面を有する。床４
０は支持面中の開口４４を介してプレナム４３から供給
される第３の圧縮空気によって流動化される。
、燃焼室１０の領域１１に隣接し、下部領域１１を連通
する開口４１を有する仕切３０によってそこから分離さ
れた冷却流動床４０（熱交換器を有する）を有する。冷
却流動床４０は粒子性材料の通常の（すなわち、発泡）
流動床を含み、さらに、例えば水又は水蒸気、圧縮空気
のような他の冷却流体を含む例えばここでは熱交換管配
列４２として示されるような熱交換表面を有する。床４
０は支持面中の開口４４を介してプレナム４３から供給
される第３の圧縮空気によって流動化される。
流動床４０は、第２図及び第３図を参照して後述するよ
うに、開口４１を介して下部領域１１から床４０に流入
する粒子性材料及びその他の固体を包含する。燃焼はま
た、流動床４０中でも起きる。熱交換管配列４２は流動
床４０を冷却する冷却コイルとして機能する。冷却され
た固体及び燃焼ガスは、下部領域１１に含まれる循環流
動床から床４０を分離する仕切３０中の開口４５及び４
６をそれぞれ介して床４０を出、反応器室ｌＯの下部領
域１１に再び入る。固体はこの中で再び流動化される。
うに、開口４１を介して下部領域１１から床４０に流入
する粒子性材料及びその他の固体を包含する。燃焼はま
た、流動床４０中でも起きる。熱交換管配列４２は流動
床４０を冷却する冷却コイルとして機能する。冷却され
た固体及び燃焼ガスは、下部領域１１に含まれる循環流
動床から床４０を分離する仕切３０中の開口４５及び４
６をそれぞれ介して床４０を出、反応器室ｌＯの下部領
域１１に再び入る。固体はこの中で再び流動化される。
管配列４２を通過する流体は好ましくは例えば従来のボ
イラードラム（図示せず）から供給され、加熱されて部
分的に蒸発された後、ボイラードラムに戻される。管配
列４２を通過する流体はまた、通常、超加熱のための水
蒸気又は圧縮空気を発生させるための空気を含む。
イラードラム（図示せず）から供給され、加熱されて部
分的に蒸発された後、ボイラードラムに戻される。管配
列４２を通過する流体はまた、通常、超加熱のための水
蒸気又は圧縮空気を発生させるための空気を含む。
発泡流動床４０から燃焼室１０の下部領域１１中の循環
流動床への固体の移動は好ましくは、ポート４８を介し
て下部領域１１に固体を再注入するための高い再注入速
度能力を有する特別に設計された固体再注入チャネル４
７（第３図参照）によって行なわれる。再注入チャネル
４７はその下に別に供給される流動化ノズル（図示せず
）を有し、固体再注入速度はこれらのノズルを介する空
気供給の量を制御することによって制御される。
流動床への固体の移動は好ましくは、ポート４８を介し
て下部領域１１に固体を再注入するための高い再注入速
度能力を有する特別に設計された固体再注入チャネル４
７（第３図参照）によって行なわれる。再注入チャネル
４７はその下に別に供給される流動化ノズル（図示せず
）を有し、固体再注入速度はこれらのノズルを介する空
気供給の量を制御することによって制御される。
流動床４０は任意的に２又は３以上の分離した床から成
っていてもよく、これらは所望により内部連結されてい
てもされていなくてもよく、それぞれが別の管配列を有
していてもよい。
っていてもよく、これらは所望により内部連結されてい
てもされていなくてもよく、それぞれが別の管配列を有
していてもよい。
このボイラー例がいかにして低減率を改良するのかをよ
りわかりやすくするために、冷たい状態から始動して最
大負荷の状態にし、さらに所望のレベルまで低減するた
めの好ましい操作を説明する。
りわかりやすくするために、冷たい状態から始動して最
大負荷の状態にし、さらに所望のレベルまで低減するた
めの好ましい操作を説明する。
下部領域ｌｌ中の流動床面の」；又は下に位置する点火
バーナー（図示せず）を、第１の（流動化）空気流（ノ
ズル１２）を流すとともに始動する。この際、第２の空
気流（ノズル１９）、冷却床流動化空気流（ノズル４４
）及び固体再注入空気流は閉じておく。燃焼器の室１０
内の陶器及びその内部空間温度が固体燃料の添加温度よ
りも高くなったら燃料を燃焼室ｌＯに供給する。
バーナー（図示せず）を、第１の（流動化）空気流（ノ
ズル１２）を流すとともに始動する。この際、第２の空
気流（ノズル１９）、冷却床流動化空気流（ノズル４４
）及び固体再注入空気流は閉じておく。燃焼器の室１０
内の陶器及びその内部空間温度が固体燃料の添加温度よ
りも高くなったら燃料を燃焼室ｌＯに供給する。
固体燃料が点火され、その結果燃焼器の排出ガス温度か
意図するレベルにまで上った後、点火バーナーを停止し
、この時点から高い過剰の空気の下で、最小の設計され
た能力よりも低い能力を有する断熱的流動床燃焼器か始
動される。
意図するレベルにまで上った後、点火バーナーを停止し
、この時点から高い過剰の空気の下で、最小の設計され
た能力よりも低い能力を有する断熱的流動床燃焼器か始
動される。
過剰の空気を意図するレベルにまで下げるために燃料供
給速度を上げ、燃焼温度を一定に保つために冷却床流動
化空気及びチャネル４７を介する固体再注入空気流を始
動させ、必要な速度に維持する。この時点から、燃焼器
は、対応する設計パラメーターで設計する最小の能力て
作動する。
給速度を上げ、燃焼温度を一定に保つために冷却床流動
化空気及びチャネル４７を介する固体再注入空気流を始
動させ、必要な速度に維持する。この時点から、燃焼器
は、対応する設計パラメーターで設計する最小の能力て
作動する。
装置の能力を上げるために、この時点で第２の空気流（
ノズル１９）を徐々に増し、同時に固体燃料供給速度を
上げ、燃焼温度を一定に維持するためにチャネル４７を
介する固体再注入空気流速もそれに対応して高める。第
２の空気流速がその最大の設計レベルに達すると、燃焼
器はその最大負荷（１００％能力）を有するものと考え
られる。
ノズル１９）を徐々に増し、同時に固体燃料供給速度を
上げ、燃焼温度を一定に維持するためにチャネル４７を
介する固体再注入空気流速もそれに対応して高める。第
２の空気流速がその最大の設計レベルに達すると、燃焼
器はその最大負荷（１００％能力）を有するものと考え
られる。
この時点においで、ガス出口温度が所望の、すなわち設
計されたレベルにあるならば、第２の空気流及び燃料速
度をさらに上げることなく、最も経済的な燃料燃焼を得
るために必要な燃料−空気率に従って維持する。
計されたレベルにあるならば、第２の空気流及び燃料速
度をさらに上げることなく、最も経済的な燃料燃焼を得
るために必要な燃料−空気率に従って維持する。
反応器の最小能力、すなわち、所望の低減率は、点火バ
ーナーが停止される時点までの上述した操作を逆にたど
れば得ることかできる。すなわち、所望の燃料−空気率
を維持したまま第２の空気流（ノズル１９）を完全に停
止するまで減少させる。同時に、固体再注入空気を比例
して減少させて燃焼温度を一定に維持する。その結果、
冷却流動床４０を介する固体の循環は、燃焼器の設計さ
れた最小能力に対応して最小レベルに減少される。同様
に、床４０と熱交換管４２との間の熱交換過程も低減す
る。
ーナーが停止される時点までの上述した操作を逆にたど
れば得ることかできる。すなわち、所望の燃料−空気率
を維持したまま第２の空気流（ノズル１９）を完全に停
止するまで減少させる。同時に、固体再注入空気を比例
して減少させて燃焼温度を一定に維持する。その結果、
冷却流動床４０を介する固体の循環は、燃焼器の設計さ
れた最小能力に対応して最小レベルに減少される。同様
に、床４０と熱交換管４２との間の熱交換過程も低減す
る。
要するに、第２図に示す具体例において高い低減率を得
るための鍵となる特徴は、燃料−空気率及び燃焼温度を
必要なレベルに維持するように冷却流動床熱交換表面４
２を燃焼過程から徐々に取り去る（ただし物理的にでは
ない）ことである。
るための鍵となる特徴は、燃料−空気率及び燃焼温度を
必要なレベルに維持するように冷却流動床熱交換表面４
２を燃焼過程から徐々に取り去る（ただし物理的にでは
ない）ことである。
さらに、上述したボイラー低減率の改良は。
従来の循環流動床ボイラーに比べてさらなる利点を有す
る。すなわち、以下の理由により、循環流動床から過剰
の熱を吸収するために半分以下の熱交換表面しか必要と
しないことである。（ａ） 流動床４０中に浸漬される
管表面４２は熱交換過程に完全に露出される。これに対
し、従来の循環流動床ボイラーの燃焼室の上部領域中の
垂直な管裏張壁では、管表面の５０％だけが熱交換過程
に用いられる。（ｂ）このようなシステムにおける流動
床熱交換係数は、ガスかダストを多量に含んでいる場合
であってもガスよりも大きく、従っで、従来の循環流動
床ボイラーの燃焼室を規定する垂直な管裏張壁における
熱交換係数よりも大きい。後者は、部分的には、分離し
た流動床４０を用いることによって最適の流動化速度を
採用することが可能であり、流動床４０か例えば微粒子
状の灰や石灰のような小さな粒子を含むという事実に基
づく。
る。すなわち、以下の理由により、循環流動床から過剰
の熱を吸収するために半分以下の熱交換表面しか必要と
しないことである。（ａ） 流動床４０中に浸漬される
管表面４２は熱交換過程に完全に露出される。これに対
し、従来の循環流動床ボイラーの燃焼室の上部領域中の
垂直な管裏張壁では、管表面の５０％だけが熱交換過程
に用いられる。（ｂ）このようなシステムにおける流動
床熱交換係数は、ガスかダストを多量に含んでいる場合
であってもガスよりも大きく、従っで、従来の循環流動
床ボイラーの燃焼室を規定する垂直な管裏張壁における
熱交換係数よりも大きい。後者は、部分的には、分離し
た流動床４０を用いることによって最適の流動化速度を
採用することが可能であり、流動床４０か例えば微粒子
状の灰や石灰のような小さな粒子を含むという事実に基
づく。
第１３図は、第２図に示す燃焼器ｌの燃焼室ｌＯの上部
領域１６とサイクロニック燃焼容器２０の上部領域１８
における流動床粒子性材料の粒子負荷（ｋｇ／ｍ３）を
、室１０の底部からノズル１２及び４４を介して流動化
空気として導入される空気の、燃焼器中への全空気流に
対する分数（η）の関数としで、室１０及び容器２０の
温度差（ΔＴ）が２０℃、５０℃及び８４℃である場合
について示したグラフである。このグラフは６３７１ｋ
ｃａｌ／ｋｇの低加熱値（１，）ＩＶ）を有し、空気化
学量論係数（α）か１．２５であるオハイオビチューメ
ン石炭についで、燃焼器ｌの出口スロート２１を介する
燃焼器ｌから出る送気ガスの温度か１５５０’Ｆである
と仮定した計算に基づいている。
領域１６とサイクロニック燃焼容器２０の上部領域１８
における流動床粒子性材料の粒子負荷（ｋｇ／ｍ３）を
、室１０の底部からノズル１２及び４４を介して流動化
空気として導入される空気の、燃焼器中への全空気流に
対する分数（η）の関数としで、室１０及び容器２０の
温度差（ΔＴ）が２０℃、５０℃及び８４℃である場合
について示したグラフである。このグラフは６３７１ｋ
ｃａｌ／ｋｇの低加熱値（１，）ＩＶ）を有し、空気化
学量論係数（α）か１．２５であるオハイオビチューメ
ン石炭についで、燃焼器ｌの出口スロート２１を介する
燃焼器ｌから出る送気ガスの温度か１５５０’Ｆである
と仮定した計算に基づいている。
第１３図かられかるように、η −０，２５ては、従来
の公知技術を用いで、例えば平均粒径及び流動化空気表
面速度を制御することによっで、粒子負荷を約７５ｋｇ
／ｍ３及び約４４ｋｇ／ｍ３にそれぞれ維持することに
よって室１０と容器２０との温度差を５０°Ｃヌは８４
℃に保つことができることがわかる。
の公知技術を用いで、例えば平均粒径及び流動化空気表
面速度を制御することによっで、粒子負荷を約７５ｋｇ
／ｍ３及び約４４ｋｇ／ｍ３にそれぞれ維持することに
よって室１０と容器２０との温度差を５０°Ｃヌは８４
℃に保つことができることがわかる。
この発明のもう１つの具体例においては、隣接する冷却
流動床４０（第２図）を用い、さらに燃焼室１０の上部
領域１６に熱交換表面を設置することによって流動床か
ら熱を吸収する。例えば第２図の破線（任意的であるこ
とを示す）て示されるように、熱交換表面は熱交換管配
列２５を含んでいてよい。管配列２５の構成及び燃焼器
１の他の特徴との相互作用は第１図に関して」−述した
のと回しである。
流動床４０（第２図）を用い、さらに燃焼室１０の上部
領域１６に熱交換表面を設置することによって流動床か
ら熱を吸収する。例えば第２図の破線（任意的であるこ
とを示す）て示されるように、熱交換表面は熱交換管配
列２５を含んでいてよい。管配列２５の構成及び燃焼器
１の他の特徴との相互作用は第１図に関して」−述した
のと回しである。
第４図ないし第７図は過度に高い又は大きな装置を必要
とすることなく高い能力を達成するためのこの発明のさ
らなる具体例を示す。この具体例は、」−記した他の具
体例よりも大きな熱移動を伴う。第１図及び第２図に示
したものと同−又は実質的に同一の要素には同様な参照
番号が付しである。
とすることなく高い能力を達成するためのこの発明のさ
らなる具体例を示す。この具体例は、」−記した他の具
体例よりも大きな熱移動を伴う。第１図及び第２図に示
したものと同−又は実質的に同一の要素には同様な参照
番号が付しである。
この具体例では、燃焼室ＩＯはこの発明の他の具体例に
おける燃焼室１０と実質的に同一に構成され機能する。
おける燃焼室１０と実質的に同一に構成され機能する。
好ましくは室１０中には熱交換表面か存在せず、導管１
４は熱交換表面を含む実質的に垂直な冷却室５０の頂部
に上部領域１６から延びる。図示のように、熱交換表面
は好ましくは従来の熱交換管裏張壁５１を含む。入［１
ヘツダー５２及び出口へツタ−５４か管裏張壁５１に設
けられている。任意的に、室１０の上部領域１６もまた
同様な熱交換管裏張壁（図示せず）を含んでいてもよい
。
４は熱交換表面を含む実質的に垂直な冷却室５０の頂部
に上部領域１６から延びる。図示のように、熱交換表面
は好ましくは従来の熱交換管裏張壁５１を含む。入［１
ヘツダー５２及び出口へツタ−５４か管裏張壁５１に設
けられている。任意的に、室１０の上部領域１６もまた
同様な熱交換管裏張壁（図示せず）を含んでいてもよい
。
燃焼生成ガス並びにその中に随伴される粒子性床材料及
び未燃焼可燃物質は導管１４を介して室１０を出、第２
の室５０を通って送気ガスとともに降下する。室５０の
底部には発泡状態、すなわち非循環状態に流動化された
流動床６０が存在する。好ましくは、管衷張壁８０が流
動床６０を囲包し収容する。
び未燃焼可燃物質は導管１４を介して室１０を出、第２
の室５０を通って送気ガスとともに降下する。室５０の
底部には発泡状態、すなわち非循環状態に流動化された
流動床６０が存在する。好ましくは、管衷張壁８０が流
動床６０を囲包し収容する。
第４図に最もよく示されるように、流動床６０はオーバ
ーフロー開口（第４図の矢印Ａ）を介しで、室１０と室
５ｏとの間てガスは連通されないか固体は連通される。
ーフロー開口（第４図の矢印Ａ）を介しで、室１０と室
５ｏとの間てガスは連通されないか固体は連通される。
流動床６ｏの垂直方向の高さを制御することにより、異
なる量の床材料か床６０から壁６２を越えて室１ｏの下
部領域１１に入る。流動床６０の垂直方向の高さは床９
０の下のノズル９１を介する流動化空気流を制御するこ
とによって達成することかできる。生成ガス、粒子性床
材料及び未燃焼可燃性物質が冷却室５０を介して通過す
る際に起きる熱交換の結果、壁６２を越えて下部領域１
１に入る固体は室１０中の固体よりも低い温度を有する
。従っで、室ｌＯ内の温度は部分的には壁６２を越えて
室１０に入る固体の量を制御することによって調節でき
る。
なる量の床材料か床６０から壁６２を越えて室１ｏの下
部領域１１に入る。流動床６０の垂直方向の高さは床９
０の下のノズル９１を介する流動化空気流を制御するこ
とによって達成することかできる。生成ガス、粒子性床
材料及び未燃焼可燃性物質が冷却室５０を介して通過す
る際に起きる熱交換の結果、壁６２を越えて下部領域１
１に入る固体は室１０中の固体よりも低い温度を有する
。従っで、室ｌＯ内の温度は部分的には壁６２を越えて
室１０に入る固体の量を制御することによって調節でき
る。
冷却室５０に隣接して実質的に垂直な第２の冷却室７０
か設けられている。室５０及び７０は共通の内部管裏張
壁５１Ａを有する。壁５］Ａは好ましくは管間に延びる
フィンを有する管シートとして構成され、その頂部から
流動床６０の頂部の丁度上まては実質的に非透過性とし
、それより下は管間にフィンを有さない。そうすること
によっで、室５０の下部領域から第２の冷却室７０への
ガスの通過か可能になる。このように、冷却室５０の下
部領域ては、流動床６０上で室５０を通って降下するガ
スか有効にＵターンし、室７０の底部にある流動床６０
上の第２の冷却室７０に入る。
か設けられている。室５０及び７０は共通の内部管裏張
壁５１Ａを有する。壁５］Ａは好ましくは管間に延びる
フィンを有する管シートとして構成され、その頂部から
流動床６０の頂部の丁度上まては実質的に非透過性とし
、それより下は管間にフィンを有さない。そうすること
によっで、室５０の下部領域から第２の冷却室７０への
ガスの通過か可能になる。このように、冷却室５０の下
部領域ては、流動床６０上で室５０を通って降下するガ
スか有効にＵターンし、室７０の底部にある流動床６０
上の第２の冷却室７０に入る。
第２の冷却室７０内では、燃焼生成ガスが上向きに流れ
接線方向の導管７１を介して室７０の」二部領域からサ
イクロニック燃焼容器２０の上部領域１８に入る。容器
２は上述したこの発明の他の具体例における容器２０と
実質的に同一に構成され機能する。すなわち、容器２０
の底部で回収された固体は重力によりポート２３を介し
て室１０の上部領域１１に再循環される（第５図及び第
６図参照）。あるいは、例えば、非機械的基のような同
様な従来の装置もまた用いることができる。
接線方向の導管７１を介して室７０の」二部領域からサ
イクロニック燃焼容器２０の上部領域１８に入る。容器
２は上述したこの発明の他の具体例における容器２０と
実質的に同一に構成され機能する。すなわち、容器２０
の底部で回収された固体は重力によりポート２３を介し
て室１０の上部領域１１に再循環される（第５図及び第
６図参照）。あるいは、例えば、非機械的基のような同
様な従来の装置もまた用いることができる。
上昇流チャネル７２が室７０内又はこれに隣接して設′
＆Ｊられる。ここで具体化するように、チャネル７２は
、好ましくは図示のような管裏張壁を有する内部壁５１
Ｂ（第５図及び第６図）を提供することによって形成さ
れる。壁５１Ｂはその上端か開口しており、粒子性床材
料及び未燃焼可燃性物質を包含する流動床固体かチャネ
ル７２に入る（第５図の矢印Ｂによって示されるように
）ことを可能にするための下部開口を有する。チャネル
７２の底部には空気輸送状態に流動化するための流動化
ガスノズル７３が設けられている。ヂャネル７２中の固
体はこのように流動化ガス中を上昇し、チャネル７２の
開口上端から出て室７０の」一部領域に入る（第５図の
矢印Ｃによって示される）。この時点においで、これら
の上昇した固体は室７０内の上昇ガスによって随伴され
、導管７１を介して室７０から運び出される。上昇ガス
の速度は、従っで、チャネル７２の頂部から出る固体の
このようなキャリーオーバーを可能にする十分な大きさ
を有していなければならない。好ましくは、このような
速度は、接線方向の導管７１を介して燃焼容器２０に入
る粒子性固体の速度が、導管１４を介して燃焼室ｌＯか
ら出る粒子性固体の速度と実質的に同しか又はこれより
大きくなるように十分大きく、またチャネル７２はその
ように構成され操作される。
＆Ｊられる。ここで具体化するように、チャネル７２は
、好ましくは図示のような管裏張壁を有する内部壁５１
Ｂ（第５図及び第６図）を提供することによって形成さ
れる。壁５１Ｂはその上端か開口しており、粒子性床材
料及び未燃焼可燃性物質を包含する流動床固体かチャネ
ル７２に入る（第５図の矢印Ｂによって示されるように
）ことを可能にするための下部開口を有する。チャネル
７２の底部には空気輸送状態に流動化するための流動化
ガスノズル７３が設けられている。ヂャネル７２中の固
体はこのように流動化ガス中を上昇し、チャネル７２の
開口上端から出て室７０の」一部領域に入る（第５図の
矢印Ｃによって示される）。この時点においで、これら
の上昇した固体は室７０内の上昇ガスによって随伴され
、導管７１を介して室７０から運び出される。上昇ガス
の速度は、従っで、チャネル７２の頂部から出る固体の
このようなキャリーオーバーを可能にする十分な大きさ
を有していなければならない。好ましくは、このような
速度は、接線方向の導管７１を介して燃焼容器２０に入
る粒子性固体の速度が、導管１４を介して燃焼室ｌＯか
ら出る粒子性固体の速度と実質的に同しか又はこれより
大きくなるように十分大きく、またチャネル７２はその
ように構成され操作される。
燃焼室ｌＯの内部断面積は従来の循環流動床燃焼器のフ
リーボード領域よりも有意に小さく、通常４ないし５分
の１である。
リーボード領域よりも有意に小さく、通常４ないし５分
の１である。
第４図ないし第７図に示した具体例の操作においで、導
管１４を介する燃焼生成ガス中の所望の粒子性固体負荷
を与えるために、室１０内では表面ガス速度は非常に大
きい。第１の冷却室５０内ての下向きの表面ガス速度は
燃焼室１０内のそれよりも小さく、管裏張壁５１Ａ、８
０又は冷却室５０内に設置された他のいずれの熱交換表
面を損傷する腐食を引き起こすのに十分なほど大きくは
ない。このことは第２の冷却室７０中の上昇表面ガス速
度についても同しである。
管１４を介する燃焼生成ガス中の所望の粒子性固体負荷
を与えるために、室１０内では表面ガス速度は非常に大
きい。第１の冷却室５０内ての下向きの表面ガス速度は
燃焼室１０内のそれよりも小さく、管裏張壁５１Ａ、８
０又は冷却室５０内に設置された他のいずれの熱交換表
面を損傷する腐食を引き起こすのに十分なほど大きくは
ない。このことは第２の冷却室７０中の上昇表面ガス速
度についても同しである。
導管１４を介して第１の冷却室５０に入る燃焼生成ガス
は固体粒子を非常に多く含み（すなわち粒子性固体負荷
か高い）、それによっで、燃焼室１０中のガス速度が幾
分低いにもかかわらず管裏張壁５１Ａ、８０と共に高い
熱伝導係数を与える。
は固体粒子を非常に多く含み（すなわち粒子性固体負荷
か高い）、それによっで、燃焼室１０中のガス速度が幾
分低いにもかかわらず管裏張壁５１Ａ、８０と共に高い
熱伝導係数を与える。
第２の冷却室７０を上昇する燃焼生成ガスは接線方向の
導管７１を介してサイクロニック容器２０に入るガスに
対し、所望の粒子性固体負荷、すなわち、容器２０を所
望の燃焼温度に維持するように選択される負荷を与える
のに十分な速度を有する。このような負荷は上述したよ
うに、室７０中の上昇ガスの速度及びチャネル７２の頂
部から出る粒子性固体の量によって制御される。
導管７１を介してサイクロニック容器２０に入るガスに
対し、所望の粒子性固体負荷、すなわち、容器２０を所
望の燃焼温度に維持するように選択される負荷を与える
のに十分な速度を有する。このような負荷は上述したよ
うに、室７０中の上昇ガスの速度及びチャネル７２の頂
部から出る粒子性固体の量によって制御される。
第１及び第２の冷却室５０．７０中のガスによって運ば
れる固体の一部はガスから分離して発泡流動床６０に落
ちる。床中に積もる廃棄物及び灰は、従来と同様に、導
管８５及び】００を介して定期的に除去される。床６０
中の流動床材料の量は、上述のように、床６０から燃焼
室１０の下部領域１１に床材料をオーバーフローさせる
ことによって所望のレベルに保たれる。
れる固体の一部はガスから分離して発泡流動床６０に落
ちる。床中に積もる廃棄物及び灰は、従来と同様に、導
管８５及び】００を介して定期的に除去される。床６０
中の流動床材料の量は、上述のように、床６０から燃焼
室１０の下部領域１１に床材料をオーバーフローさせる
ことによって所望のレベルに保たれる。
燃焼は、第１図及び第２図の具体例について記載したよ
うに、燃焼室１０及びサイクロニクク燃焼容器２０中で
起き、主たる燃焼は容器２０中で起きる。例えば、１つ
の好ましい具体例においては、燃焼器工に供給される全
空気の約７０％を超える空気が容器２０中の接線方向の
空気人口１９を介して供給される。
うに、燃焼室１０及びサイクロニクク燃焼容器２０中で
起き、主たる燃焼は容器２０中で起きる。例えば、１つ
の好ましい具体例においては、燃焼器工に供給される全
空気の約７０％を超える空気が容器２０中の接線方向の
空気人口１９を介して供給される。
第４ないし第７図に示す燃焼器の能力は、第１図及び第
２図の具体例について上記したのと同様にして１０ｏｚ
能力から低減することができ、また、その逆も可能であ
る。
２図の具体例について上記したのと同様にして１０ｏｚ
能力から低減することができ、また、その逆も可能であ
る。
上述したように、第４図ないし第７図に示す具体例では
、第１の冷却室５０内の燃焼生成ガス速度は燃焼室ｌＯ
のガス表層速度よりも小さい。
、第１の冷却室５０内の燃焼生成ガス速度は燃焼室ｌＯ
のガス表層速度よりも小さい。
しかしながら、室５０中のガス速度はいずれの内部熱交
換表面についても腐食の問題を発生させるほどには高く
ない。第８図及び第９図に示すまた別の具体例では、第
１の冷却室５０における熱交換表面は、熱交換管裏張壁
８０と、室の内側に設置された曲がった管状熱交換コイ
ル８１の両方を含む。この具体例では、第１の冷却室の
高さを低くすることができ、よりコンパクトな熱交換前
面を利用する。導管１４を介して燃焼室１０を出る、随
伴される粒子を多量に含む燃焼ガスは、自然な水の循環
のために１２度ないし１５度に傾斜した屈曲コイル８１
の間を降下する。この熱交換コイル配列はガスに対して
最も障害になりにくく、熱交換コイルか水平に配列され
ている場合に比べで、一定のガス速度において室の断面
積を実質的に増大させる必要がない。さらに、このよう
な水平管配列は水の自然な循環を与えない。−方、コイ
ル８１を完全に垂直に配列すると管が何本も必要であり
、極めて大きなヘッダーを必要とする。
換表面についても腐食の問題を発生させるほどには高く
ない。第８図及び第９図に示すまた別の具体例では、第
１の冷却室５０における熱交換表面は、熱交換管裏張壁
８０と、室の内側に設置された曲がった管状熱交換コイ
ル８１の両方を含む。この具体例では、第１の冷却室の
高さを低くすることができ、よりコンパクトな熱交換前
面を利用する。導管１４を介して燃焼室１０を出る、随
伴される粒子を多量に含む燃焼ガスは、自然な水の循環
のために１２度ないし１５度に傾斜した屈曲コイル８１
の間を降下する。この熱交換コイル配列はガスに対して
最も障害になりにくく、熱交換コイルか水平に配列され
ている場合に比べで、一定のガス速度において室の断面
積を実質的に増大させる必要がない。さらに、このよう
な水平管配列は水の自然な循環を与えない。−方、コイ
ル８１を完全に垂直に配列すると管が何本も必要であり
、極めて大きなヘッダーを必要とする。
第１０図にはサイクロニック燃焼室内での高められた粒
子分離効率を有するこの発明のさらなる具体例が示され
ている。後述するものを除き、燃焼器１の構造及び操作
は第１図に示したものと実質的に同一であり、第１図に
示した部材と同−又は実質的に同一の部材には同様な参
照番号が付しである。
子分離効率を有するこの発明のさらなる具体例が示され
ている。後述するものを除き、燃焼器１の構造及び操作
は第１図に示したものと実質的に同一であり、第１図に
示した部材と同−又は実質的に同一の部材には同様な参
照番号が付しである。
上述したように、サイクロニック燃焼容器２０はまたガ
ス−固体分離機能を行なう。すなわち、容器２０の下部
領域２２は、上部領域１８中の回転流によってガスから
分離された粒子性固体を回収するために、下側が狭くな
った形状（例えばホッパーとして）をしている。固体は
一団となって容器２０の内表面上を滑り、燃焼室１０の
下部領域１１中の流動床にポート２３を介して戻る。
ス−固体分離機能を行なう。すなわち、容器２０の下部
領域２２は、上部領域１８中の回転流によってガスから
分離された粒子性固体を回収するために、下側が狭くな
った形状（例えばホッパーとして）をしている。固体は
一団となって容器２０の内表面上を滑り、燃焼室１０の
下部領域１１中の流動床にポート２３を介して戻る。
サイクロン分離の分野においで、従来のサイクロン粒子
分離器の有効な作動は、分離器の底部にある粒子回収ホ
ッパーを介する、分離器内を上昇するガス（空気）漏れ
によって妨害されることが知られている。このようなサ
イクロン分離器の底部へのガス漏れは、それか大きいと
、分離器中に上向きに移動するガス流を与え、これはサ
イクロン粒子分離効率をゼロにし得る。
分離器の有効な作動は、分離器の底部にある粒子回収ホ
ッパーを介する、分離器内を上昇するガス（空気）漏れ
によって妨害されることが知られている。このようなサ
イクロン分離器の底部へのガス漏れは、それか大きいと
、分離器中に上向きに移動するガス流を与え、これはサ
イクロン粒子分離効率をゼロにし得る。
この発明の燃焼器でも、このような不所望のガス漏れは
、サイクロニック燃焼容器２０の粒子分離効率を低下さ
せ得る。分離効率は、漏れたガスが容器の中心領域を通
って容器２０を上昇する場合に最もひどく損なわれる。
、サイクロニック燃焼容器２０の粒子分離効率を低下さ
せ得る。分離効率は、漏れたガスが容器の中心領域を通
って容器２０を上昇する場合に最もひどく損なわれる。
漏れたガスが中心領域を上昇することを防止するために
、第１０図に示す具体例では、その直径か出口スロート
２１と同しかやや小さな陶器製のカラム８２か実質的に
中心的に垂直に配置されている。カラム８２は容器の中
心領域から容器２０の底部に漏れる全てのガスを中心か
ら遠ざかる方向にそらすように機能する。
、第１０図に示す具体例では、その直径か出口スロート
２１と同しかやや小さな陶器製のカラム８２か実質的に
中心的に垂直に配置されている。カラム８２は容器の中
心領域から容器２０の底部に漏れる全てのガスを中心か
ら遠ざかる方向にそらすように機能する。
ガスそらせカラム８２は明らかにここで開示したこの発
明の全ての具体例及び米国特許第４．４５７，２８９号
に開示された発明の具体例の全てに用いることができる
。例えば、第４図ないし第７図に示した具体例のサイク
ロニック燃焼容器２０に設置することができる。
明の全ての具体例及び米国特許第４．４５７，２８９号
に開示された発明の具体例の全てに用いることができる
。例えば、第４図ないし第７図に示した具体例のサイク
ロニック燃焼容器２０に設置することができる。
特許請求の範囲及びその均等物から逸脱することなく、
上記したこの発明の具体例に種々の修飾又は変更を加え
ることができることは当業者にとって明らかであろう。
上記したこの発明の具体例に種々の修飾又は変更を加え
ることができることは当業者にとって明らかであろう。
例えば、この発明を流動床燃焼器の分野に用いた場合に
ついて説明したが、この発明は例えば種々の化学１程及
び合金工程のような、流動床反応器か用いられる他の用
途にも適用することかできる。
ついて説明したが、この発明は例えば種々の化学１程及
び合金工程のような、流動床反応器か用いられる他の用
途にも適用することかできる。
第１図はこの発明に従って構成された断熱循環流動床反
応器の模式的な垂直断面図である。 第２図はこの発明に従って構成された循環流動床反応器
の模式的な垂直断面図である。 第３図は第２図に示す循環流動床反応器のＡ−Ｂ−Ｃ−
Ｄで切断した模式的平面断面図である。 第４図はこの発明のさらなる具体例に従った循環流動床
反応器の模式的垂直断面図である。 第５図、第６図及び第７図は第４図に示す循環流動床反
応器のさらなる模式的垂直断面図である。 第８図及び第９図は第４図ないし第７図に示す反応器に
用いるのに適した、代替的な熱交換管配列のそれぞれ模
式的前部断面図及び頂部断面図である。 第１０図はこの発明のさらなる具体例に従って構成され
た循環流動床反応器の模式的垂直断面図である。 第１１図ないし第１３図は、この発明の具体例に従った
３つの燃焼器における、粒子負荷を流動化空気として供
給される空気の割合に対してプロワ）〜したものである
。 ｌ・・・燃焼器、１０・・・燃焼室、１２・・・ノズル
、１１・・・下部領域、１４・・・導管、１６・・・上
部領域、２０・・・サイクロニック燃焼容器、２１・・
・スロート、２３・・・ポート、３０・・・仕切、８１
・・・熱交換管、８２・・・ガスそらせカラム 出願入代理人弁理土鈴江武彦 ｓ１図 第２図 第３図 ｉＩ９図 ８５図 「θＬ ｔｍ１０図
応器の模式的な垂直断面図である。 第２図はこの発明に従って構成された循環流動床反応器
の模式的な垂直断面図である。 第３図は第２図に示す循環流動床反応器のＡ−Ｂ−Ｃ−
Ｄで切断した模式的平面断面図である。 第４図はこの発明のさらなる具体例に従った循環流動床
反応器の模式的垂直断面図である。 第５図、第６図及び第７図は第４図に示す循環流動床反
応器のさらなる模式的垂直断面図である。 第８図及び第９図は第４図ないし第７図に示す反応器に
用いるのに適した、代替的な熱交換管配列のそれぞれ模
式的前部断面図及び頂部断面図である。 第１０図はこの発明のさらなる具体例に従って構成され
た循環流動床反応器の模式的垂直断面図である。 第１１図ないし第１３図は、この発明の具体例に従った
３つの燃焼器における、粒子負荷を流動化空気として供
給される空気の割合に対してプロワ）〜したものである
。 ｌ・・・燃焼器、１０・・・燃焼室、１２・・・ノズル
、１１・・・下部領域、１４・・・導管、１６・・・上
部領域、２０・・・サイクロニック燃焼容器、２１・・
・スロート、２３・・・ポート、３０・・・仕切、８１
・・・熱交換管、８２・・・ガスそらせカラム 出願入代理人弁理土鈴江武彦 ｓ１図 第２図 第３図 ｉＩ９図 ８５図 「θＬ ｔｍ１０図
Claims (29)
- （１）粒子性材料の流動床を含む実質的に囲包された燃
焼反応器であって、実質的に垂直な燃焼室と該燃焼室に
隣接する円筒状のサイクロニック燃焼容器を有し、燃焼
室及びサイクロニック燃焼容器のそれぞれの上部が導管
を介して連結されており、それらのそれぞれの下部領域
が操作的に連結され、前記燃焼容器がその頂部において
それと実質的に共心的な円筒状の出口スロートを有する
ものを提供し、 燃焼室に可燃物質を供給し、 燃焼室中の物質の小部分を燃焼するために粒子性材料及
び循環状態にある物質を流動化するのに十分な速度で、
燃焼室の底部にある複数の開口を介して反応器に圧縮空
気の第１の流れを提供し、それによって粒子性床材料、
燃焼産物ガス及び未燃焼物質が燃焼室から連続的に随伴
されて外に出、導管を介してサイクロニック燃焼室に導
かれるようにし、 容器中の可燃性物質の大部分のサイクロニック燃焼のた
めに容器の円筒状の内部側壁中の複数の開口を介して反
応器中に圧縮空気の第２の流れを接線方向に供給し、こ
の場合に第２の流れの供給並びに容器の構造及び操作が
、容器中に少なくとも１つの逆流領域を有する乱気サイ
クロンを創製し、それによって燃焼容器中の燃焼速度を
増加させるために少なくとも約０．６のスゥイル数と少
なくとも約１８，０００のレイノルズ数をもたらすよう
にし、 反応器中の粒子性材料及び未燃焼物質の実質的に全てを
反応器中に保持しながら、発生した燃焼産物ガスをサイ
クロニック燃焼容器の出口スロートを介して反応器から
排出させ、 サイクロニック燃焼容器の下部領域中のあらゆる粒子性
材料及び未燃焼物質を回収し、これらを燃焼室の下部領
域に戻し、そして 燃焼室及びサイクロニック燃焼容器にそれぞれ入る第１
及び第２の空気流を制御することによって、かつ、燃焼
室及び燃焼容器中の粒子性床材料及び燃焼すべき物質の
流れを制御することによって反応器中の燃焼過程を制御
することを含む、循環流動床燃焼反応器の操作方法。 - （２）前記第２の空気流は最大の操作能力において反応
器に供給される全空気の約６５％ないし約８５％を含む
特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （３）前記燃焼すべき物質は固体の可燃性材料を包含す
る特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （４）反応器に供給される全圧縮空気は燃焼に必要な化
学量論量よりも過剰である特許請求の範囲第３項記載の
方法。 - （５）前記燃焼すべき物質は液状の可燃性材料を包含す
る特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （６）前記燃焼すべき物質は気体状の可燃性材料を包含
する特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （７）前記液状又は気体状材料は前記サイクロニック燃
焼容器に直接供給される特許請求の範囲第５項又は第６
項記載の方法。 - （８）前記燃焼室の上部領域に、ここから熱を除去する
ための熱交換表面を設ける工程をさらに含む特許請求の
範囲第１項記載の方法。 - （９）圧縮空気の前記第２の流れを供給するための前記
複数の開口は前記容器の前記側壁に沿って実質的に垂直
に、間隔をあけて配置される特許請求の範囲第１項記載
の方法。 - （１０）反応器中に位置し、前記燃焼室の下部領域に隣
接する分離した第２の流動床であって、実質的に垂直に
延びる仕切によって前記燃焼室中の流動床から分離され
、発泡状態に流動化されるものを提供する工程と、 流動化された粒子性材料が前記仕切の第１の開口を介し
て前記燃焼室から前記第２の流動床に流れることを許容
する工程と、 流動化された粒子性材料を前記仕切中の第２の開口を介
して前記第２の流動床から前記燃焼室中の流動床へ流れ
ることを許容する工程と、前記第２の流動床から熱を除
くために、前記第２の流動床中に浸漬された熱交換表面
を提供する工程とをさらに含む特許請求の範囲第１項記
載の方法。 - （１１）前記第２の流動床から除去された熱をボイラー
又は工程熱源に供給する工程を含む特許請求の範囲第１
０項記載の方法。 - （１２）燃焼室とこれに隣接するガス−固体分離器とを
有し、前記燃焼室が可燃性材料と圧縮空気の第１の流れ
によって循環状態に流動化される粒子性材料の床とを含
み、前記第１の圧縮空気の流れによって前記粒子性材料
、燃焼生成ガス及び未燃焼物質の実質的な部分が随伴さ
れて上昇し前記燃焼室を出て前記ガスから前記随伴され
た粒子性材料を分離するために前記ガス−固体分離器に
入り、分離された粒子性材料が前記燃焼室に戻るように
構成され、前記ガス−固体分離器が実質的に円筒状の内
部表面を有する、実質的に垂直な流動床燃焼反応器の操
作方法において、 前記分離器に含まれる未燃焼物質のサイクロニック燃焼
のために、前記分離器の内表面中の複数の開口を介して
前記分離器中に圧縮空気の第２の流れを接線方向に導入
することによって、前記分離器中に少なくとも１つの内
部逆流領域を有するガス、未燃焼物質及び粒子性材料の
乱気サイクロニック流を創製し、前記第２の空気流及び
前記分離器の前記内表面の形状が、前記分離器中に少な
くとも約０．６のスゥイル数と少なくとも約１８，００
０のレイノルズ数とを与えるようにし、前記室及び前記
分離器中への前記第１及び第２の流れをそれぞれ制御す
ることによって、かつ、前記室及び前記容器への粒子性
床材料及び可燃性物質の流れを制御することによって、
前記室中で可燃性物質の小部分を燃焼し、前記分離器中
で可燃性物質の大部分を燃焼し、そして 前記室及び前記分離器中で発生した燃焼生成ガスが、実
質的に全ての前記粒子性材料及び未燃焼物質を前記分離
器内に保持したまま前記分離器の頂部に設けられ前記分
離器と実質的に共心的な円筒状の出口スロートを介して
前記分離器から出ることを許容することを特徴とする方
法。 - （１３）粒子性材料の流動床を含む実質的に囲包された
反応器であって、実質的に垂直な室と該室に隣接する円
筒状の容器を有し、該室及び該容器のそれぞれの上部が
導管を介して連結されており、それらのそれぞれの下部
領域が操作的に連結され、前記燃焼容器がその頂部にお
いてそれと実質的に共心的な円筒状の出口スロートを有
するものを提供し、 前記反応器に物質を供給し、 前記室中の物質の小部分を反応させるために粒子性材料
及び循環状態にある物質を流動化するのに十分な速度で
、前記室の底部にある複数の開口を介して反応器に圧縮
空気の第１の流れを提供し、それによって粒子性床材料
、反応生成物ガス及び未反応物質が前記室から連続的に
随伴されて外に出、導管を介して前記容器に導かれるよ
うにし、 前記容器中の物質の大部分の反応のために容器の円筒状
の内部側壁中の複数の開口を介して反応器中に圧縮空気
の第２の流れを接線方向に供給し、この場合に第２の流
れの供給並びに容器の構造及び操作が、容器中に少なく
とも１つの逆流領域を有する乱気サイクロンを創製し、
それによって容器中の反応速度を増加させるために少な
くとも約０．６のスゥイル数と少なくとも約１８，００
０のレイノルズ数をもたらすようにし、 反応器中の粒子性材料及び未反応物質の実質的に全てを
反応器中に保持しながら、発生した反応生成ガスを前記
容器の出口スロートを介して反応器から排出させ、 前記容器の下部領域中のあらゆる粒子性材料及び未反応
物質を回収し、これらを前記室の下部領域に戻し、そし
て 前記室及び前記容器にそれぞれ入る第１及び第２の空気
流を制御することによって、かつ、前記室及び前記容器
中の粒子性床材料及び反応すべき物質の流れを制御する
ことによって反応器中の所望の反応過程を維持すること
を含む、循環流動床反応器の操作方法。 - （１４）反応器の内側が陶器によって裏張りされている
特許請求の範囲第１項、第１２項又は第１３項のいずれ
か１項に記載の方法。 - （１５）前記空気の第２の流れは、反応器に供給される
全圧縮空気の約６５％ないし８５％を占める特許請求の
範囲第１項又は第１２項に記載の方法。 - （１６）前記ガスの第２の流れは、反応器に供給される
全反応促進ガスの約５０％を超える特許請求の範囲第１
３項記載の方法。 - （１７）前記ガスの第２の流れは、反応器に供給される
全反応促進ガスの約６５％ないし約８５％を占める特許
請求の範囲第１３項記載の方法。 - （１８）前記サイクロニック燃焼容器の底部から延び、
十分な高さを有する、垂直に延びる実質的に円筒上のそ
らせカラムを設けて前記燃焼室の前記下部領域から前記
容器に入るあらゆるガスを前記容器の中心軸から遠ざか
る方向にそらせる工程をさらに含み、前記カラムは前記
出口スロートの内径と実質的に同一か又は幾分小さな直
径を有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （１９）（ａ）循環状態に流動化された粒子性材料の流
動床を含む実質的に垂直な燃焼室と、（ｂ）燃焼室に隣
接し、第１の熱交換表面を有する第１の冷却室と、（ｃ
）第２の熱交換表面を有する第２の冷却室であって、そ
の底部において第１の冷却室の底部と共通の発泡流動床
を有するものと、（ｄ）第２の冷却室に隣接し、これと
操作的に連結され、かつ燃焼室と操作的に連結された、
実質的に垂直で円筒状のサイクロニック燃焼容器であっ
てその頂部に実質的に共心的に配置された円筒状の出口
スロートを有するものを具備する実質的に囲包された燃
焼反応器を提供し、 燃焼室中の循環流動床の温度を制御するために発泡流動
床から固体を燃焼室中の循環流動床中に流れさせ、 燃焼室に可燃性物質を供給し、 燃焼室中の物質の小部分を燃焼するために粒子性材料及
び循環状態にある物質を流動化するのに十分な速度で、
燃焼室の底部にある複数の開口を介して反応器に圧縮空
気の第１の流れを提供し、それによって粒子性床材料、
燃焼産物ガス及び未燃焼物質が燃焼室から連続的に随伴
されて上昇して燃焼室を出て第１の冷却室に入るように
し、 生成ガス及び随伴される固体を下向きに第１の冷却室を
通過させ、第１の熱交換表面を介してそれから熱を除去
し、随伴された固体を発泡流動床に入れ、 第１の冷却室からのガスを第２の冷却室に通過させ、第
２の熱交換表面を介してガスから熱を奪いながらガスに
第２の冷却室を上昇させ、第２の冷却室を上昇するガス
中の未燃焼物質を含む固体を随伴させ、ガス及び随伴さ
れた固体を第２の冷却室からサイクロニック燃焼容器の
上部領域を通過させ、 容器中の可燃性物質の大部分のサイクロニック燃焼のた
めに容器の円筒状の内部側壁中の複数の開口を介して反
応器中に圧縮空気の第２の流れを接線方向に供給し、こ
の場合に第２の流れの供給並びに容器の構造及び操作が
、容器中に少なくとも１つの逆流領域を有する乱気サイ
クロンを創製し、それによって燃焼容器中の燃焼速度を
増加させるために少なくとも約０．６のスゥイル数と少
なくとも約１８，０００のレイノルズ数をもたらすよう
にし、 反応器中の粒子性材料及び未燃焼物質の実質的に全てを
反応器中に保持しながら、発生した燃焼産物ガスをサイ
クロニック燃焼容器の出口スロートを介して反応器から
排出させ、 サイクロニック燃焼容器の下部領域中のあらゆる粒子性
材料及び未燃焼物質を回収し、これらを燃焼室の下部領
域に戻し、そして 燃焼室及びサイクロニック燃焼容器にそれぞれ入る第１
及び第２の空気流を制御することによって、かつ、燃焼
室及び燃焼容器中の粒子性床材料及び燃焼すべき物質の
流れを制御することによって反応器中の燃焼過程を制御
することを含む、循環流動床燃焼反応器の操作方法。 - （２０）（ａ）粒子性材料の流動床を含む実質的に囲包
された燃焼反応器であって、実質的に垂直な燃焼室と該
燃焼室に隣接する円筒状のサイクロニック燃焼容器を有
し、燃焼室及びサイクロニック燃焼容器のそれぞれの上
部が導管を介して連結されており、それらのそれぞれの
下部領域が操作的に連結され、前記燃焼容器がその頂部
においてそれと実質的に共心的な円筒状の出口スロート
を有するものと、 （ｂ）燃焼室に可燃物質を供給するための手段と、 （ｃ）燃焼室中の物質の小部分を燃焼するために粒子性
材料及び循環状態にある物質を流動化するのに十分な速
度で、燃焼室の底部にある複数の開口を介して反応器に
圧縮空気の第１の流れを提供し、それによって粒子性床
材料、燃焼産物ガス及び未燃焼物質が燃焼室から連続的
に随伴されて外に出、導管を介してサイクロニック燃焼
室に導かれるようにするための手段と、 （ｄ）容器中の可燃性物質の大部分のサイクロニック燃
焼のために容器の円筒状の内部側壁中の複数の開口を介
して反応器中に圧縮空気の第２の流れを接線方向に供給
し、この場合に第２の流れの供給並びに容器の構造及び
操作が、容器中に少なくとも１つの逆流領域を有する乱
気サイクロンを創製し、それによって燃焼容器中の燃焼
速度を増加させるために少なくとも約０．６のスゥイル
数と少なくとも約１８，０００のレイノルズ数をもたら
すようにするための手段と、 （ｅ）反応器中の粒子性材料及び未燃焼物質の実質的に
全てを反応器中に保持しながら、発生した燃焼産物ガス
をサイクロニック燃焼容器の出口スロートを介して反応
器から排出させるための手段と、 （ｆ）サイクロニック燃焼容器の下部領域中のあらゆる
粒子性材料及び未燃焼物質を回収し、これらを燃焼室の
下部領域に戻すための手段とを具備する循環流動床燃焼
反応器。 - （２１）粒子性床材料及び未燃焼物質を回収し前記燃焼
室の下部領域に戻すための手段は、前記燃焼室の下部領
域中のポートと連通する開口を有するホッパーを含む特
許請求の範囲第２０項記載の反応器。 - （２２）前記燃焼室の上部領域から熱を除去するための
熱交換表面を該上部領域中にさらに含む特許請求の範囲
第２０項記載の反応器。 - （２３）圧縮空気の前記第２の流れを供給するための前
記複数の開口は前記容器の前記側壁に沿って実質的に垂
直に、間隔をあけて配置される特許請求の範囲第２０項
記載の反応器。 - （２４）反応器中に位置し、前記燃焼室の下部領域に隣
接する分離した第２の流動床であって、実質的に垂直に
延びる仕切によって前記燃焼室中の流動床から分離され
、発泡状態に流動化されるものと、 流動化された粒子性材料が前記仕切の第１の開口を介し
て前記燃焼室から前記第２の流動床に流れることを許容
するための手段と、 流動化された粒子性材料を前記仕切中の第２の開口を介
して前記第２の流動床から前記燃焼室中の流動床へ流れ
ることを許容するための手段と、 前記第２の流動床から熱を除くための、前記第２の流動
床中に浸漬された熱交換表面をさらに含む特許請求の範
囲第２０項記載の反応器。 - （２５）（ａ）粒子性材料の流動床を含む実質的に囲包
された反応器であって、実質的に垂直な室と該室に隣接
する円筒状の容器を有し、該室及び該容器のそれぞれの
上部が導管を介して連結されており、それらのそれぞれ
の下部領域が操作的に連結され、前記燃焼容器がその頂
部においてそれと実質的に共心的な円筒状の出口スロー
トを有するもと、 （ｂ）前記反応器に物質を供給するための手段と、 （ｃ）前記室中の物質の小部分を反応させるために粒子
性材料及び循環状態にある物質を流動化するのに十分な
速度で、前記室の底部にある複数の開口を介して反応器
に圧縮空気の第１の流れを提供し、それによって粒子性
床材料、反応生成物ガス及び未反応物質が前記室から連
続的に随伴されて外に出、導管を介して前記容器に導か
れるようにするための手段と、 （ｄ）前記容器中の物質の大部分の反応のために容器の
円筒状の内部側壁中の複数の開口を介して反応器中に圧
縮空気の第２の流れを接線方向に供給し、この場合に第
２の流れの供給並びに容器の構造及び操作が、容器中に
少なくとも１つの逆流領域を有する乱気サイクロンを創
製し、それによって容器中の反応速度を増加させるため
に少なくとも約０．６のスゥイル数と少なくとも約１８
，０００のレイノルズ数をもたらすようにするための手
段と、 （ｅ）反応器中の粒子性材料及び未反応物質の実質的に
全てを反応器中に保持しながら、発生した反応生成ガス
を前記容器の出口スロートを介して反応器から排出させ
るための手段と、 （ｆ）前記容器の下部領域中のあらゆる粒子性材料及び
未反応物質を回収し、これらを前記室の下部領域に戻す
ための手段とを含む、循環流動床反応器。 - （２６）前記熱交換表面と操作的に連結されたボイラー
手段をさらに含む特許請求の範囲第２２項又は第２４項
に記載の流動床反応器。 - （２７）前記サイクロニック燃焼容器の底部から延び、
十分な高さを有する、垂直に延びる実質的に円筒上のそ
らせカラムであって前記燃焼室の前記下部領域から前記
容器に入るあらゆるガスを前記容器の中心軸から遠ざか
る方向にそらせる、その直径が前記出口スロートの内径
と実質的に同一か又は幾分小さいものをさらに含む特許
請求の範囲第２０項記載の流動床反応器。 - （２８）前記そらせカラムの頂部は円錐台状をしている
特許請求の範囲第２７項記載の流動床反応器。 - （２９）循環状態に流動化された粒子性材料の流動床を
含む実質的に垂直な燃焼室と、 燃焼室に隣接し、第１の熱交換表面を有する実質的に垂
直な第１の冷却室と、 第２の熱交換表面を有する実質的に垂直な第２の冷却室
であって、その底部において第１の冷却室の底部と共通
の発泡流動床を有するもの第２の冷却室に隣接し、これ
と操作的に連結され、かつ燃焼室と操作的に連結された
、実質的に垂直で円筒状のサイクロニック燃焼容器であ
ってその頂部に実質的に共心的に配置された、燃焼生成
ガスを反応器から出すための円筒状の出口スロートを有
し、前記燃焼室及び前記第１の冷却室のそれぞれの上部
領域が導管によって連結され、前記燃焼室及び前記第１
の冷却室のそれぞれの下部領域が固体が流通するように
連結され、前記第１の冷却室と前記第２の冷却室のそれ
ぞれの底部領域が固体及びガスが流通するように開口し
ており、前記第２の冷却室及び前記サイクロニック燃焼
容器がポートを介して連結されるものと、燃焼室中の循
環流動床の温度を制御するために発泡流動床から固体を
燃焼室中の循環流動床中に流れさせるための手段と、 燃焼室に可燃性物質を供給するための手段 と、 燃焼室中の物質の小部分を燃焼するために粒に十分な速
度で、燃焼室の底部にある複数の開口を介して反応器に
圧縮空気の第１の流れを提供し、それによって粒子性床
材料、燃焼産物ガス及び未燃焼物質が燃焼室から連続的
に随伴されて上昇して燃焼室を出て前記導管を介して前
記第１の冷却室に入るようにするための手段と、 第２の冷却室を上昇するガス中の未燃焼物質を含む固体
を随伴させ、ガス及び随伴された固体を第２の冷却室か
ら前記ポートを介してサイクロニック燃焼容器の上部領
域を通過させるための手段と、 容器中に少なくとも１つの逆流領域を有する乱気サイク
ロンが創製され、それによって燃焼容器中の燃焼速度を
増加させるために少なくとも約０．６のスゥイル数と少
なくとも約１８，０００のレイノルズ数をもたらすよう
に構成された容器の中の可燃性物質の大部分のサイクロ
ニック燃焼のために容器の円筒状の内部側壁中の複数の
開口を介して反応器中に圧縮空気の第２の流れを接線方
向に供給するための手段と、 サイクロニック燃焼容器の下部領域中のあらゆる粒子性
材料及び未燃焼物質を回収し、これらを燃焼室の下部領
域に戻すための手段と、 燃焼室及びサイクロニック燃焼容器にそれぞれ入る第１
及び第２の空気流を制御することによって、かつ、燃焼
室及び燃焼容器中の粒子性床材料及び燃焼すべき物質の
流れを制御することによって反応器中の燃焼過程を制御
するための手段とを含む、実質的に囲包された循環流動
床燃焼反応器。
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