(57)【要約】【課題】クリンカ発生が流動層内の滞留部に生じていることに着目し、投入管の出口部に生じやすい滞留を防止して、耐久性にすぐれ、冷却ガスの増加による反応効率の低下もない、実用上きわめて有効な流動層投入管出口部の滞留防止方法及び装置を提供する。【解決手段】底部から吹き込まれる流動ガスによって、燃料となる石炭の粉体等を流動させながら反応させる流動層反応炉において、流動層内に粉体等を投入する投入管の出口部に、滞留防止用ガスを噴射させる噴射ガス管を接続し、その噴射ガス管の途中に開閉制御弁を設けて、滞留防止用のガスを連続的又は間欠的に噴射させるようにし、又、滞留防止用ガスとして、流動ガスを利用し得るようにした。【選択図】            図１
2004150744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部から吹き込まれる流動ガスによって、燃料となる石炭の粉体等を流動させながら反応させる流動層反応炉において、流動層内に粉体等を投入する投入管の出口部に、滞留防止用ガスを連続的又は間欠的に噴射させるようにしたことを特徴とする流動層投入管出口部の滞留防止方法。
【請求項２】
上記の滞留防止用ガスとして、流動ガスを利用したことを特徴とする請求項１に記載の流動層投入管出口部の滞留防止方法。
【請求項３】
底部から吹き込まれる流動ガスによって、燃料となる石炭の粉体等を流動させながら反応させる流動層反応炉において、流動層内に粉体等を投入する投入管の出口部に、滞留防止用ガスを噴射させる噴射ガス管を接続し、その噴射ガス管の途中に開閉制御弁を設けたことを特徴とする流動層投入管出口部の滞留防止装置。
【請求項４】
上記噴射ガス管に、流動ガス管の分岐管を接続したことを特徴とする請求項３に記載の流動層投入管出口部の滞留防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、底部から吹き込まれる流動ガスによって、燃料となる石炭の粉体等を流動させながら反応させる流動層反応炉において、流動層内に粉体等を投入する投入管の出口部の滞留を防止する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の流動層反応炉の概要を示す説明図である。
【０００３】
図中１は、流動層反応炉で、その下部に設けられた風室２内には、酸素を含有した空気等の流動ガス３が流動ガス管４を介して供給されている。
５は風室２を区画する床で、その床５には多数のノズル６が設けられ、風室２内に供給された流動ガス３は、ノズル６によって流動層反応炉１の流動層７に噴出されるようになっている。８は燃料となる石炭の粉体９等を流動層反応炉１の流動層７内に投入する投入管で、その途中には開閉弁１０が設けられている。
【０００４】
投入管８を介して流動層反応炉１の流動層７内に粉体９等が投入されると、投入された粉体９等は、ノズル６から噴射される流動ガス３によって流動層７内で流動させられながら反応し、反応によって生成した反応ガス１１は流動層反応炉１の上端より抽出され、後段のガスタービン等に供給されるようになっている。但し、流動層内への粉体等の投入装置はごく一般的な構成であるため、参考となる先行技術文献情報は特にない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の流動層反応炉１においては、炉内の高温を維持した状態で流動層７内に粉体９等を投入する場合、特に投入管８が上流側で気密にされ、バッチ式で粉体９等が投入されることが多いため、投入管８の出口部に滞留部１２を生じやすく、炉内の温度によっては滞留部１２の温度が粉体９等の溶融点である１３００℃〜１５００℃以上に上昇し、滞留部１２に滞留した粉体９等が溶融してクリンカ発生を生じる恐れがあった。
【０００６】
そのため従来は、投入管８の内面に対する粉体９等の溶着性を考慮して、投入管８の内面を円滑にすることができ、粉体９等が溶着しにくいメタルとして、例えば１０００℃近辺でも十分に耐える耐食性のあるステンレス（ＳＵＳ３１０Ｓ）やインコネル等の高価な材料よりなる投入管８を使用するか、ステンレスやインコネル等のメタルを内貼りした投入管８を使用する対策がとられていた。
【０００７】
また、他の方法としては、投入管８の内面を面冷却する方法もあるが、その場合には、投入管８を二重管とし、その内管と外管の間に空気や不活性ガス等の冷却ガスを流して、投入管８の出口部の温度を８００℃程度以下まで下げて滞留を防止する対策がとられていた。
【０００８】
しかしながら、従来の対策においては、投入管８として使用する材料の許容温度による耐久性の問題や、投入管８の内面の面冷却に必要な冷却ガスを多量に必要とするため、流動層７内に流入する冷却ガスの増加により、反応効率が低下すると言う問題点があった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決することを課題とするもので、クリンカ発生が流動層内の滞留部に生じていることに着目し、投入管の出口部に生じやすい滞留を防止して、耐久性にすぐれ、冷却ガスの増加による反応効率の低下もない、実用上きわめて有効な流動層投入管出口部の滞留防止方法及び装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、底部から吹き込まれる流動ガスによって、燃料となる石炭の粉体等を流動させながら反応させる流動層反応炉において、流動層内に粉体等を投入する投入管の出口部に、滞留防止用ガスを連続的又は間欠的に噴射させるようにしたことを特徴とする流動層投入管出口部の滞留防止方法とした。
【００１１】
これにより、投入管の出口部に生じやすい滞留の発生は効果的に防止され、耐久性がよく、滞留防止用ガスの使用量も少くてすみ、長期間安定した良好な反応効率を維持することができ、運転コストも安価となる。
【００１２】
また、請求項２の発明は、上記の滞留防止用ガスとして、流動ガスを利用したことを特徴とする、請求項１に記載の流動層投入管出口部の滞留防止方法とした。
【００１３】
これにより、滞留防止用ガスとして専用のガスを使用しなくても、流動ガスを利用して、請求項１の方法よりもさらに経済的に滞留の発生を防止することができる。
【００１４】
また、請求項３の発明は、底部から吹き込まれる流動ガスによって、燃料となる石炭の粉体等を流動させながら反応させる流動層反応炉において、流動層内に粉体等を投入する投入管の出口部に、滞留防止用ガスを噴射させる噴射ガス管を接続し、その噴射ガス管の途中に開閉制御弁を設けたことを特徴とする流動層投入管出口部の滞留防止装置とした。
【００１５】
これにより、噴射ガス管の途中に設けた開閉制御弁を制御するだけで、投入管の出口部に生じやすい滞留の発生は、噴射される滞留防止用ガスによって効果的に防止され、耐久性がよく、長期間安定した良好な反応効率を維持することができ、運転コストも安価となり、構造もきわめて簡単で安価に製作することができる。
【００１６】
また、請求項４の発明は、上記噴射ガス管に、流動ガス管の分岐管を接続したことを特徴とする請求項３に記載の流動層投入管出口部の滞留防止装置とした。
【００１７】
これにより、滞留防止用ガスとして専用のガスを使用しなくても、流動ガスを利用して、請求項３の装置よりもさらに経済的に滞留の発生を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の流動層投入管出口部の滞留防止方法及び装置の１実施形態について、図１により説明する。
【００１９】
図１は本発明の１実施形態に係る流動層投入管出口部の滞留防止方法及び装置を適用した流動層反応炉の概要を示す説明図である。
【００２０】
図中、図２に示す従来の流動層反応炉の概要を示す説明図に対応して、同一部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２１】
図１に示す１実施形態においては、流動層７内に粉体９等を投入する投入管８の出口部に、滞留防止用ガス１３を噴射させる噴射ガス管１４が、その先端を投入管８の出口部に生じやすい滞留部１２に臨むように接続されており、その噴射ガス管１４の途中には、手動又は制御機器等によって開閉される開閉制御弁１５が設けられている。
【００２２】
なお、投入管８はステンレスやインコネル等の材料よりなるものを使用したり、ステンレスやインコネル等のメタルを内貼りした投入管を使用する必要はなく、また、投入管８を二重にしてその内管と外管の間に空気や不活性ガス等の冷却ガスを流して投入管８の内面を面冷却したりする必要もなく、投入管８の内面は安価な耐火材が使用されている。
【００２３】
上記のように構成された本発明の１実施形態においては、開閉制御弁１５を開にして滞留防止用ガス１３を噴射ガス管１４から連続的又は間欠的に噴射させると、滞留防止用ガス１３は滞留部１２の生じやすい投入管８の出口部に噴射され、滞留が効果的に防止されることになる。
【００２４】
この時、噴射ガス管１４から噴射される滞留防止用ガス１３を連続的に噴射させる流量や、間欠的に噴射させるタイミング等は、運転状況や滞留の生じやすさ等に応じて任意に設定することができ、場合によっては、連続噴射と間欠噴射を組み合せることも可能であり、使用する滞留防止用ガス１３の使用量は、従来、投入管８の内面の面冷却に必要な冷却用ガスの使用の約１／２〜１／１０程度の量で充分である。
【００２５】
また、開閉制御弁１５の開閉は、手動でも自動でも行うことができるが、滞留部１２にクリンカが発生すると、流動層反応炉１の操業に重大な支障をきたすので、クリンカが発生する原因となる滞留はできるだけ早期に防止するよう最適に制御することが望ましいことは言うまでもない。
【００２６】
なお、図中点線で示したライン１６は流動ガス管４の分岐管であり、分岐管１６の先端は図示のように噴射ガス管１４に接続されている。
【００２７】
このように、流動ガス管４の分岐管１６を噴射ガス管１４に接続しておけば、滞留防止用ガス１３として流動ガス３を有効に利用することができ、別途専用の滞留防止用ガス１３を使用しなくてもよいので、きわめて経済的である。
【００２８】
但し、場合によっては、流動ガス３と滞留防止用ガス１３とを混合させて、噴射ガス管１４から噴射させてもよく、必要に応じて分岐管１６の途中にも開閉制御弁１５を設けてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る流動層投入管出口部の滞留防止方法は、底部から吹き込まれる流動ガスによって、燃料となる石炭の粉体等を流動させながら反応させる流動層反応炉において、流動層内に粉体等を投入する投入管の出口部に、滞留防止用ガスを連続的又は間欠的に噴射させるようにしたので、投入管の出口部に生じやすい滞留の発生は効果的に防止され、耐久性がよく、滞留防止用ガスの使用量も少くてすみ、長期間安定して良好な反応効率を維持することができ、運転コストも安価となる。
【００３０】
また、請求項２に係る流動層投入管出口部の滞留防止方法は、請求項１のものにおいて、上記の滞留防止用ガスとして、作動ガスを利用したので、滞留防止用ガスとして専用のガスを使用しなくても、流動性ガスを利用して、請求項１の方法よりもさらに経済的に滞留の発生を防止することができる。
【００３１】
また、請求項３に係る流動層投入管出口部の滞留防止装置は、底部から吹き込まれる流動ガスによって、燃料となる石炭の粉体等を流動させながら反応させる流動層反応炉において、流動層内に粉体等を投入する投入管の出口部に、滞留防止用ガスを噴射させる噴射ガス管を接続し、その噴射ガス管の途中に開閉制御弁を設けて構成したので、噴射ガス管の途中に設けた開閉制御弁を制御するだけで、投入管の出口部に生じやすい滞留の発生は、噴射される滞留防止ガスによって効果的に防止され、耐久性がよく、長期間安定した良好な反応効率を維持することができ、運転コストも安価となり、構造もきわめて簡単で安価に製作することができる。
【００３２】
また、請求項４に係る流動層投入管出口部の滞留防止装置は、請求項３に記載のものにおいて、上記噴射ガス管に、流動ガス管の分岐管を接続して構成したので、滞留防止用ガスとして専用のガスを使用しなくても、流動ガスを利用して、請求項３の装置よりもさらに経済的に滞留の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る流動層投入管出口部の滞留防止方法及び装置を適用した流動層反応炉の概要を示す説明図である。
【図２】従来の流動層反応炉の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
１    流動層反応炉
２    風室
３    流動ガス
４    流動ガス管
５    床
６    ノズル
７    流動層
８    投入管
９    粉体
１０  開閉弁
１１  反応ガス
１２  滞留部
１３  滞留防止用ガス
１４  噴射ガス管
１５  開閉制御弁
１６  分岐管
【図１】
2004150744.tif 000003
【図２】
2004150744.tif 000004