(57)【要約】本発明は、流動層反応炉内の微粒固体の運搬方法と、これに相当する設備とに関するものである。第１のガスまたは混合ガスは、中央管（３）を通して下方から反応炉（１）の混合チャンバ（７）に注入され、この中央管（３）は、流動化用ガスが供給されることで流動化する固定環状流動層（10）によって、少なくとも部分的に包囲されている。第１のガスまたは混合ガスのガス速度と、環状流動層（10）の流動化用ガス速度とが調整されることによって、粒子フルード数は中央管（３）では１〜100になり、環状流動層（10）では0.02〜２になり、混合チャンバ（７）では0.3〜30になる。
2006511326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層式反応炉（１）中の微粒固体を運搬する方法において、第１のガスまたは混合ガスを、ガス供給管（３）を通して下方から反応炉（１）の混合チャンバ（７）に注入し、該ガス供給管（３）は、流動化用ガスの供給によって流動化する固定環状流動層（10）によって、少なくとも部分的に包囲し、第１のガスまたは混合ガスのガス速度と、環状流動層（10）の流動化用ガスの速度とを調整することによって、前記ガス供給管（３）における粒子フルード数を１〜100とし、前記環状流動層（10）では0.02〜２とし、前記混合チャンバ（７）では0.3〜30とすることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記ガス供給管（３）の粒子フルード数は1.15〜20とし、具体的には約８とすることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、前記環状流動層（10）の粒子フルード数は0.115〜1.15とし、具体的には約0.15とすることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、前記混合チャンバ（７）の粒子フルード数は0.37〜3.7とし、具体的には約1.8または約３とすることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、前記反応炉（１）の固体層の高さを調整することによって、前記環状流動層（10）を、前記ガス供給管（３）の上部開口端を超えるまで伸ばし、固体を第１のガスまたは混合ガスに常時導入し、ガス流によって、前記ガス供給管（３）の開口領域上方に設けられた前記混合チャンバ（７）へ運ぶことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、物質、とりわけセメントなどの加熱した固体を、運搬中に反応炉（１）で冷却することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記反応炉（１）に注入したガスまたは混合ガスを、特に処理中の固体を加熱することなく、冷却することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６および７に記載の方法において、前記ガス供給管（３）を通して注入する混合ガスおよび／または流動化用ガスは、100℃より低温で、具体的には約50℃の空気とすることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれかに記載の方法において、水などの冷却媒体を、前記環状流動層（10）および／または混合チャンバ（７）に注入することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、固体は前記反応炉（１）で加熱することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項10に記載の方法において、チタン含有鉱石、酸化鉄、または他の金属酸化物を含む固形体を、前記固体として使用することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項10または11に記載の方法において、約900℃の水素や排ガスなどの加熱したガスを、前記ガス供給管（３）を通して前記反応炉（１）の環状流動層（10）に供給し、さらに／あるいはランス（12）などを通して前記混合チャンバ（７）に供給することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項10ないし12のいずれかに記載の方法において、特に天然ガスなどの燃料を、前記ガス供給管（３）を通して前記反応炉（１）の環状流動層（10）に供給し、さらに／あるいはランス（12）などを通して前記混合チャンバ（７）へ供給し、前記反応炉（１）内の圧力を0.8〜10バールとすることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項10ないし13のいずれかに記載の方法において、酸化鉄を含有する固体を少なくとも１つの予備加熱工程において少なくとも部分的に加熱し、さらに／あるいは焼成して、下流の還元工程で還元し、前記固体は、急速加熱炉の役割を果たす前記反応炉（１）によって、前記少なくとも１つの予備加熱工程から前記下流の還元工程へ運搬することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項14に記載の方法において、前記反応炉（１）からの排ガスは、循環流動層および／またはベンチュリ型予熱器を有する炉を備えた前記少なくとも１つの予備加熱工程へ送ることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項14または15に記載の方法において、燃料を、急速加熱炉の役割を果たす前記反応炉（１）に供給し、予備加熱工程処理は実質的に前記反応炉（１）の廃熱で行うことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１ないし16のいずれかに記載の方法において、前記反応炉（１）から放出される固体の実際の放出口温度を測定し、放出口温度の設定値との関連を含め、前記測定した実際の放出口温度に基づいて、冷却用または加熱用のガスや混合ガス、冷却媒体、および／または燃料の供給量を変更することを特徴とする方法。
【請求項１８】
特に請求項１ないし17のいずれかに記載の方法を使用し、流動層反応炉を構成する反応炉（１）を含む、微粒固体の運搬用設備において、前記反応炉（１）はガス供給機構を有し、該ガス供給機構は、該機構を少なくとも部分的に包囲している固定環状流動層（10）から混合チャンバ（７）まで、該機構を通過するガスが固体を運ぶよう、構成されていることを特徴とする設備。
【請求項１９】
請求項18に記載の設備において、前記ガス供給機構はガス供給管（３）を有し、該ガス供給管は、前記反応炉（１）の下方領域から該反応炉（１）の混合チャンバ（７）に向かって上方に実質的に垂直に延びていて、前記ガス供給管（３）は、固定環状流動層（10）が形成されている環状槽によって、少なくとも一部分が包囲されていることを特徴とする設備。
【請求項２０】
請求項19に記載の設備において、前記ガス供給管（３）は反応炉（１）の断面積を基準としてほぼ中央に配置されていることを特徴とする設備。
【請求項２１】
請求項18ないし20のいずれかに記載の設備において、具体的にはサイクロン（９）、高温ガス式電気集塵装置またはバッグフィルタなどの、固体を分離する分離装置が前記反応炉（１）の下流に設けられていることを特徴とする設備。
【請求項２２】
請求項19ないし21のいずれかに記載の設備において、前記反応炉（１）の環状槽には、該槽を上部流動層領域（10）と下部ガス分配チャンバ（４）とに分割するガス整流板（５）が設けられていて、該ガス分配チャンバ（４）は、流動化用ガス用の供給導管（６）に接続されていることを特徴とする設備。
【請求項２３】
請求項19ないし22のいずれかに記載の設備において、前記反応炉（１）は、ガス供給導管（３）に通じる少なくとも１つの燃料および／または冷却媒体用の供給導管（６）、さらに／あるいは、環状槽に通じる少なくとも１つの供給導管（６）を備えることを特徴とする設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動層式反応炉内の微粒固体の運搬方法と、これに相当する設備とに関するものである。
【０００２】
かかる方法および設備は、様々な気固化合に関する各種の応用分野で利用される。例えば、ブリケット状海綿鉄を製造するために還元される鉄鉱石は、様々なブリケットプレスに供給・分配できるよう、約50ｍの高さまで運搬する必要がある。また、鉄鉱石の直接還元またはチタン含有鉱石のガス還元では、加熱した初期物質を処理炉に供給するために重力を利用する。これを行なうには、まず、鉱石を相当の高さまで運搬する必要がある。
【０００３】
微粒固体は通常、気圧によって運搬される。つまり、固体は運搬パイプに投入されると上昇する気流によって搬送され、運搬パイプの上端から排出される。通常の構成形状では、運搬パイプの断面は固体投入点下部に引き込まれていて、上向きに円錐形状に広がったベンチュリ管形になっている。ガス運搬媒体は、固体がガス供給導管に落下しないように、高速度で狭い断面域を流れる。ここで要求される高速度は侵食の原因となりかねず、あるいは、損傷しやすい固体であれば粒子焙焼の原因となりかねない。他の不利点は、固体が比較的大きければ、ガスが高速度であるにもかかわらず、固体はガスの流動に逆行して、くびれた断面領域に落下してガス供給導管を塞いでしまうことである。
【０００４】
また同時に、固体は、通常は圧縮外気などの、使用する運搬ガスに応じて、また炉壁との接触によって、運搬中に冷却または加熱される。そのため、後続の固体処理を行う前に、下流工程の温度調整がしばしば必要となる。
【０００５】
固定流動層を備えた反応炉も知られていて、この炉におけるガスおよび固体の速度は極めて低い。しかし、かかる反応炉は、固体を相当な高さまで運搬するのに適していない。
【発明の説明】
【０００６】
そこで本発明は、より緩やかな輸送を可能とし、ガス注入口と固体投入口との間の直接熱移動を確実にする微粒固体運搬方法を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明によれば、本目的は上述の方法によって解決する。すなわち、第１のガスまたは混合ガスを、好適には中央に配置されたガス供給管（中央管）を介して、下方から反応炉の混合チャンバ領域に注入する。中央管は、流動化用ガスの供給によって流動化する固定環状流動層によって少なくとも部分的に包囲し、管中の第１のガスまたは混合ガスのガス速度と、環状流動層の流動化用ガスの速度とを調整することで、中央管における粒子フルード数は１〜100とし、環状流動層では0.02〜２とし、混合チャンバでは0.3〜30とする。
【０００８】
本発明による方法を用いれば、ガス供給導管の閉塞や運搬導管の極度の損耗を生じることなく、固体を驚異的に緩やかに、相当の高さにわたって運搬可能となる。固体は、流動化用ガスの供給によって固定流動層内で流動化する。第１のガスまたは混合ガスは、中央管の上部領域を通過するときに、環状流動層と呼ばれる環状固定流動層から混合チャンバへ固体を運び、そこから固体は垂直に上方へと運搬されて運搬導管を通過する。これに応じて、第１のガスまたは混合ガスおよび流動化用ガスのガス速度を調整することで、混合チャンバ内で発生する懸濁物の固体負荷を、例えば最大でガス１kgにつき固体30kgまで可変である。中央管通過後の第１のガスまたは混合ガスの流動速度が低下する結果、さらに／あるいは炉壁の１つへ衝突する結果、固体は混合チャンバの懸濁物から分離して固定環状流動層へ落下し、非沈殿固体の残存部は第１のガスまたは混合ガスと共に混合チャンバから排出される。この環状流動層と混合チャンバとの間での固体循環、混合チャンバ内の懸濁物の大きな固体負荷、そして中央管上部領域における強い乱流が、ガスと固体との間の熱移動において理想的な状態をもたらし、それによって諸媒体の温度が理論上の溶解温度の摂氏数度以内にまで近づく。本発明による方法の他の利点は、第１のガスまたは混合ガスおよび流動化用ガスの流動速度を変更することで、処理量を要求基準に迅速、容易かつ確実に適応させられることである。
【０００９】
とりわけ効果的で緩やかに固体を反応炉へ運搬することを確実にするために、第１の混合ガスおよび流動化用ガスのガス速度を可能な限り流動層に合わせて調整し、微小粒子フルード数（Frp）を中央管では1.15〜20とし、特に約８とし、環状流動層では0.115〜1.15とし、特に約0.15とし、そして混合チャンバでは0.37〜3.7とする。運搬導管の断面は混合チャンバより小さくてよいため、運搬導管中の粒子フルード数はその分大きくなるが、同様の0.37〜3.7が好ましい。この場合、粒子フルード数は各々次の式で定義される。
2006511326.tif 000003
ｕ＝ガス流動の有効速度m/s
ｐｓ＝固体粒子密度kg/m３
ｐｆ＝流動化用ガスの有効濃度kg/m３
ｄｐ＝反応炉運転時の反応生成物の粒子（またはその際に形成される粒子）の平均径m
ｇ＝重力定数m/s２
この式を用いる場合、ｄｐは使用原料の平均径（ｄ_50）を示すのではなく、反応炉の運転時に生成される反応生成物の平均径のことであり、使用原料（一次粒子）の平均径とは両方向において著しく異なる。また、熱処理中には、平均径が例えば３〜10μmの極微粒材料から、平均径が20〜30μmの（二次）粒子を生成することも可能である。一方、鉱石などいくつかの材料は、熱処理中に焼成される。本発明では、二次粒子の平均径が約10μm〜15mmの固体を微粒子材料と呼ぶ。
【００１０】
本発明の着想によれば、例えばガス速度を選択し、固体質量流量と第１のガスまたは混合ガスの流量との比を選択することによって、反応炉内の固体層の高さを調整し、環状流動層を、中央管の上部開口端を具体的には数mmから数cm超えるまで延ばす。これによって、固体は常に、第１のガスまたは混合ガスの噴流によって導入され、ガス流によって中央管の開口領域上方の混合チャンバへと運ばれる。これは反応炉内の固体運搬に極めて有効である。
【００１１】
特定の用途においては、固体を反応炉で冷却することが著しく有用であることが判明した。例えば、約600℃のセメントを固体として使用してよく、後続の処理を行う前の、炉内での運搬中に、400℃以下、具体的には約380℃に冷却してよい。例えば下流のガス流式電気集塵装置で浄化される固体の場合、供給される固体の量に関係なく、反応炉に供給されるガスの冷却も必要となる。したがって、ガスの冷却は、固体が熱くならないようにして行うのがよい。これと同様に、固体の冷却はガスを加熱せずに行うのがよい。
【００１２】
固体またはガスの極めて効果的な冷却は、中央管から注入される混合ガスおよび流動化用ガスを反応炉内で100℃以下、具体的には約50℃で空気冷却することで達成できる。また運搬中に固体を更に冷却するために、例えば水など、温かい固体に触れると即座に環状流動層および／または混合チャンバ中で完全に蒸発してしまう液体冷却媒体を注入してもよい。その結果、ガスや固体の温度は、必要に応じて調整可能となる。液体冷却媒体は管から環状流動層上あるいは層の中に注入可能であり、そこで温かい固体に触れて蒸発する。用途によっては、１流体または２流体ノズルや、水蒸気や圧縮空気などの気体噴霧媒体を用いて、冷却媒体を反応炉に噴霧注入する必要もある。
【００１３】
上述のもののほか、用途によっては、固体を炉内で加熱する必要もある。例えば、三酸化二鉄（Fe2O3）を水素で還元する場合、またはチタン含有鉱石をガス還元する場合は、酸化雰囲気中で乾燥させ予備加熱した材料を、還元工程に、可能な限り高温状態で導入しなくてはならない。微粒海綿鉄をブリケット化してブリケット状海綿鉄にするには、処理中に海綿鉄を冷やすことなく固体を適切な高さまで運搬する必要もある。
【００１４】
本発明の実施例によれば、湿潤粒状固体は反応炉において乾燥させ、その乾燥に要する熱は、好ましくは第１のガスまたは混合ガスによって供給する。この方法は、多湿状態で流動化不能な固体に対しても、可能である。湿潤固体は、その後ただちに、環状流動層中で、混合チャンバから沈殿した乾燥済みの温かい固体によって包囲し、これによって加熱し乾燥させる。次いで固体は、中央管中の依然として温かいガスまたは混合ガスによって運搬し、これによってさらに加熱する。このようにして、表面水分だけでなく（表面水分の有無に拘らず）結晶の水分も加熱によって固体から除去する。
【００１５】
この目的を達成するため、例えば約900℃の水素や排ガスなどの、加熱したガスまたは混合ガスを、中央管を介して反応炉の環状流動層に供給し、さらに／あるいはランスなどを介して混合チャンバに供給することが有用であると判明している。仮に第１のガス、混合ガス、または環状流動層の流動化用ガスが酸素を含む場合には、特に天然ガスなどの燃料を反応炉に追加供給してもよい。これによって、少なくとも、炉壁の放熱および／または内燃による運搬にガスを使用することで起こる温度の損失を補い、あるいは、理論上の混合温度以上で固体を加熱する。これに関し、反応炉を0.8〜10バールの圧力下で、特に好ましくは大気圧下で運転することが有利であることが判明している。
【００１６】
本発明によると、反応炉には１つだけでなくそれ以上の固体流を導入可能であり、様々な固体流を様々な温度にすることも可能である。その場合、反応炉は同時に混合炉の役割も果たし、混合炉においては、高温の固体流を低温の第２の固体流で冷却することも可能である。
【００１７】
また、２つ以上の環状流動層を、例えば異なる温度状態で、所望の間隔をおいて、並列または直列に接続することも可能である。
【００１８】
本発明による方法は特に、酸化鉄を含有する固体を少なくとも１つの予備加熱工程において少なくとも部分的に加熱し、さらに／あるいは焼成して、下流工程の還元工程で還元するのにも適している。固体は急速加熱炉の役割を果たす反応炉によって、少なくとも１つの予備加熱工程から下流の還元工程へと運搬され、これによって、天然ガスの内燃などによって加熱される。
【００１９】
エネルギー活用の改善のために、反応炉からの排ガスは、少なくとも１つの予備加熱工程へ送るのが好ましい。長い保持時間を要する鉱石の場合には、この予備加熱工程には、循環流動層を有する反応炉を設けるとよく、短い保持時間で済む鉱石の場合には、ベンチュリ型予熱器を設けるとよい。このようにして、燃料を、急速加熱炉の役割を果たす反応炉にのみ供給し、予備加熱工程処理は実質的に反応炉の廃熱で行うことが可能である。予備加熱した固体がバケット・エレベータなどによって、時として相当の熱を損失した状態で還元工程へと運搬される公知の方法と比べると、本発明では、反応炉を急速加熱炉として用いれば、固体を運搬中にさらに加熱することも可能である。還元工程に導入される固体が高温であれば、予備還元工程処理を非常に簡略化できるという効果が得られる。
【００２０】
好適な実施例によれば、反応炉から放出される固体の実際の放出口温度を測定する。放出口温度の設定値との関連を含め、測定した実際の放出口温度に基づいて、特に液体冷却媒体および／または燃料に送る、冷却あるいは加熱ガスや混合ガスの供給量を変更できる。固体に後続の処理を行うための最適温度は、このような方法で、処理中に迅速かつ確実に調整可能である。
【００２１】
本発明による設備は、上述の方法を使用するのにとりわけ適していて、固体の運搬用の流動層炉を構成する反応炉を有し、反応炉にはガス供給機構が設けられていて、この機構を通って流れるガスは、ガス供給機構を少なくとも部分的に包囲する固定環状流動層から、混合チャンバへ、固体を運ぶ。好ましくは、このガス供給機構は混合チャンバまで延びている。しかし、ガス供給機構は、環状流動層の表面下までで終端させてもよい。そしてガスを例えば外側口から環状流動層に注入し、その流速を利用して、環状流動層から混合チャンバへと固体を運ぶ。
【００２２】
本発明の好適な特徴によれば、ガス供給機構は中央管を含み、これは反応炉の下方領域から上方にほぼ垂直に延びている。中央管は、固定環状流動層が形成される槽によって、少なくとも部分的に環状に包囲されている。環状流動層は環状である必要はなく、中央管が環状流動層によって少なくとも部分的に包囲されている限り、中央管および反応炉の形状に応じて、幾分異なる形状の環状流動層としてもよい。
【００２３】
言うまでもなく、２つ以上の寸法や形状が異なるもしくは同一の中央管を反応炉に設けてもよい。ただし、少なくとも中央管の１つは、反応炉の断面積を基準としてほぼ中央に配置されているのが好ましい。
【００２４】
分離装置を反応炉の下流に設けておけば、後続の処理の前に、運搬に使用したガスまたは混合ガスから固体を分離することができる。分離装置としては、例えばサイクロン、高温ガス式電気集塵装置、バッグフィルタなどが利用可能である。
【００２５】
固体の流動および固定流動層の形成を確実にするために、反応炉の環状槽には、槽を上部流動層領域と下部ガス分配チャンバとに分割するガス整流板が設けられている。ガス分配チャンバは流動化用ガスの供給導管に接続されている。ガス分配チャンバに代えて、パイプで構成されるガス分配器を用いてもよい。
【００２６】
固体またはガスの、後続の処理に必要な温度を調整するために、中央管に通じる、燃料または水などの適切な液体冷却媒体用の供給導管を、反応炉に備えてもよく、このような供給導管は、環状槽および／または混合チャンバにつながっている。
【００２７】
本発明によると、反応炉の環状流動層および／または混合チャンバには、固体および／または流体の流れをそらすための手段を設けてもよい。例えば、中央管と炉壁との中間の直径を有する環状堰を環状流動層に設けてよく、堰の上端は処理中に積層される固体層のレベルより上に突出させ、堰の下端はガス整流板等とは隔てて配置する。これにより、混合チャンバから炉壁付近に降り落ちる固体は、まず堰の下端を必ず通過し、その後、中央管のガス流によって混合チャンバへ戻される。こうして環状流動層内で固体の入れ替えがなされ、環状流動層における固体の一定保持時間がより長く確保できる。
【００２８】
本発明の開発、利点および応用の可能性を以下の実施例の説明および図面によって明らかにする。記載および／または図示するすべての特徴は、それ自体あるいはいかなる組み合わせにおいても、特許請求の範囲に包含されていることや技術背景の参考文献に拘らず、本発明の要旨を構成する。
【好適な実施例の詳細な説明】
【００２９】
図示する方法は微粒固体の運搬にとりわけ適していて、固体は供給導管２を通って反応炉１に導入される。反応炉１は例えば円筒状であり、中央管３を有し、この管は反応炉の縦軸とほぼ同軸上に配置され、反応炉１の炉底から実質的に垂直に上方に延びている。
【００３０】
反応炉１の炉底領域には環状ガス分配チャンバ４が設けられていて、その上部は、穴を有するガス整流板５で塞がれている。供給導管６はガス分配チャンバ４につながっている。
【００３１】
流動層チャンバ７とそれに隣接する運搬導管13を形成する反応炉１の垂直上方領域には排出導管８が設けられていて、図中ではサイクロンとして構成されている分離装置９につながっている。運搬導管13の断面は混合チャンバ７に比較して縮小してもよく、また、可能な限り、混合チャンバ７より著しく長くする。
【００３２】
固体が供給導管２を通って反応炉１に導入されると、中央管３を環状に包囲する環状流動層10と呼ばれる層がガス整流板５上に形成される。供給導管６を介してガス分配チャンバ４に注入される流動化用ガスは、ガス整流板５を通過して環状流動層10を流動化させ、固定流動層を形成する。このとき反応炉１に供給されるガスの速度を調整し、これによって、環状流動層10における粒子フルード数を約0.15とし、混合チャンバ７および運搬導管13では、約1.8または約３とする。
【００３３】
さらに固体を環状流動層10に供給することで、反応炉１内の固体の層11は固体が中央管３の開口部に流入するぐらいまで積層する。同時に、ガスまたは混合ガスが中央管３から反応炉１に注入される。反応炉１に供給されるガスの速度は、中央管３中の粒子フルード数が約８になるように調整されるのが好ましい。ガスが高速度であるため、中央管を流れるガスは、上部開口領域を通過するときに固体を固定環状流動層10から混合チャンバ７へと運ぶ。
【００３４】
環状流動層10の層11が中央管３の上端を超えて積層するため、固体は、この上端から中央管３へと流入し、集中的に混合された懸濁物が生成される。中央管３の上端部は、平坦でもよく、波形やのこぎり状でもよく、あるいは、中央管３には横方向の吸入口があるとよい。ガス噴流が膨張することによって、さらに／あるいは炉壁の１つへ衝突することによって、流速が減衰する結果、運ばれた固体は急速に失速し、その一部分は再び環状流動層10に落下する。沈降しなかった分の固体は、ガス流と共に運搬導管13および導管８を通って反応炉１から排出される。その結果、固定環状流動層10および混合チャンバ７の反応領域間で固体循環が起こり、良好な熱移動が確保される。後続の処理を行う前に、導管８から放出された固体はサイクロン９中でガスまたは混合ガスから分離される。
【００３５】
反応炉１に運搬された固体を加熱するために、中央管３および／またはガス分配チャンバ４に移動したガスまたは混合ガスに予熱を加えてもよい。また、中央管３やガス分配チャンバ４および／または、図中に参照符号12で示すランス装置などを介して環状流動層10や混合チャンバ７に燃料を供給してもよく、反応炉１の内燃によって局所的に温度が高まることなく固体を均一に加熱できる。
【００３６】
一方、反応炉１に運搬された固体を冷却するために、冷却ガスや冷却混合ガスを中央管３および／またはガス分配チャンバ４に供給してもよい。「冷却」とは固体の温度に関して所望の冷却効果を得ることを意図しているのは言うまでもない。また、水などの冷却媒体を中央管３やガス分配チャンバ４および／または、ランス装置12を介して供給してもよく、それにより反応炉１に運搬された固体の温度はさらに低下する。
【００３７】
反応炉１から排出される固体の温度は、調整装置によって意図的に変更可能である。これを行なうには、固体の実際の放出口温度を導管８などで測定して、設定変更可能な放出口温度に基づき、反応炉１に供給する燃料や冷却媒体の量を調整する。
【００３８】
以下、本発明を３つの実施例を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３９】
（酸化状態における熱移動による三酸化二鉄（Fe2O3）またはチタン含有鉱石の運搬）
図面に相当する設備において、985℃の三酸化二鉄（Fe2O3）65.7t/hを、運搬し酸化雰囲気中で可能な限り乾燥させるため、反応炉に供給した。なお反応炉１には、導管６を介した1000Nm３/hの空気と、中央管３を介した12,300Nm３/hの空気とを、50℃の温度で運搬媒体として供給し、中央管３には、注入した空気が環状流動層10に流れ込む直前に、532Nm３/hの天然ガスを燃料として混ぜた。温度が1000℃で65.7t/hの三酸化二鉄（Fe2O3）は、導管８を介して反応炉から排出した。
【００４０】
粒子フルード数が約３の混合チャンバ７の流動状態では、最大温度でなくとも天然ガスの内燃が可能であった。このようにして、炉壁の放熱や固体の低温運搬用空気との混合によって、反応炉１の温度を低下させることなく、むしろ導管８内で15℃もの固体温度の上昇が達成できた。
【００４１】
その結果、下流還元工程における固体の流動化に使用した還元ガスの温度を、技術的実行限界範囲以下の1000℃に維持できた。本実施例では固体は反応炉１において約46ｍの高さまで運搬した。
【００４２】
同様に、チタン含有鉱石の酸化状態での乾燥と平行しての運搬も可能であった。本実施例では、内燃用に天然ガスを、環状流動層10上部のランス装置12から反応炉１、すなわち混合チャンバ７に直接注入した。
【００４３】
本実施例では、環状流動層10中の粒子フルード数が約0.15となり、中央管３中では約８となるよう、ガス速度を設定した。
【実施例２】
【００４４】
（海綿鉄の運搬および加熱）
図面に相当する設備において、約650℃の微粒海綿鉄68t/hを供給導管２から反応炉１に供給した。
【００４５】
900℃の水素40,000Nm３/hを、鉄鉱石の上流還元工程から、中央管３を介して反応炉１に供給し、さらに室温の水素750Nm３/hをガス分配チャンバ４を介して反応炉１に供給した。本実施例では、環状流動層10中の粒子フルード数が約0.15となり、混合チャンバ７中では約1.8となり、中央管３中では約８となるよう、ガス速度を設定した。
【００４６】
この方法によって、微粒海綿鉄を反応炉１内で約50ｍの高さまで運搬でき、同時に、海綿鉄ブリケットを製造するためにプレス加工で下流ブリケット製造を行うのに必要な温度まで、海綿鉄を加熱できた。
【実施例３】
【００４７】
（セメントの運搬および冷却）
図面に相当する設備において、約600℃の微粒セメント68t/hを供給導管２から反応炉１に供給した。
【００４８】
また、中央管３を介した運搬媒体としての6,250Nm３/hの空気と、ガス分配チャンバ４を介した流動化用の750Nm３/hの空気とを、それぞれ50℃の温度で反応炉１に供給した。本実施例では、環状流動層10中の粒子フルード数が約0.15となり、混合チャンバ７中では約1.8となり、中央管３中では約８となるよう、ガス速度を設定した。運搬ラインでの温度は510℃であることが確認された。
【００４９】
さらに約20℃の水2600kg/hをランス装置12から反応炉１に供給した。このようにして、運搬ラインの終わり、つまり導管８におけるセメントの温度を、下流工程において高温ガス式電気集塵装置で行なう脱塵に必要な温度である380℃にすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
本発明の実施例による方法および設備の処理過程を示す唯一の図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  反応炉
２  固体用供給導管
３  中央管（ガス供給管）
４  ガス分配チャンバ
５  ガス整流板
６  流動化用ガス用供給導管
７  混合チャンバ
８  導管
９  分離装置（サイクロン）
10  （固定）環状流動層
11  環状流動層10の層
12  ランス装置
13  運搬導管
【図１】
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【国際調査報告】
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