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KR100244591B1 - 유동층 시스템 및 그에 사용되는 유동화 노즐 - Google Patents

유동층 시스템 및 그에 사용되는 유동화 노즐 Download PDF

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KR100244591B1
KR100244591B1 KR1019930006707A KR930006707A KR100244591B1 KR 100244591 B1 KR100244591 B1 KR 100244591B1 KR 1019930006707 A KR1019930006707 A KR 1019930006707A KR 930006707 A KR930006707 A KR 930006707A KR 100244591 B1 KR100244591 B1 KR 100244591B1
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nozzle
fluid
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space
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KR1019930006707A
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파잘리바스 압둘랄리 이크발
Original Assignee
잭 이. 데온즈
포스터 휠러 에너지 코퍼레이션
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Publication date
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Abstract

본 발명은 유동층 시스템 및 그에 사용되는 유동화 느즐에 관한 것으로써, 플레이트가 밀폐공간에 배치되어 있고 미립자 물질을 지지하도록 되어 있고, 유동화 노즐은 공기 및 물을 받아들이고, 미립자 물질을 유동화 시키고 냉각 시키기 위하여 공기 및 물을 미립자 물질로 향하게 하기 위한 플레이트에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.

Description

유동층 시스템 및 그에 사용되는 유동화 노즐
제 1 도는 본 발명의 여럿의 노즐을 나타내는 유동층반응기의 수직 단면도,
제 2 도는 명확함을 위해 층 물질이 생략되어 있는 제 1 도의 노즐의 확대수직 단면도,
제 3 도는 제 2 도의 선 3-3 을 따른 단면도,
제 4 도는 제 2 도와 유사하지만 제 2 도의 노즐의 또다른 구체적 실시예를 나타낸 도면,
제 5 도는 본 발명의 노즐을 이용하는 유동층 스트리퍼/냉각기의 평면도 이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,70 : 밀폐공간 12,72 : 전면벽
14,74 : 후면벽 16,76,78 : 측벽
18 : 튜브 24 : 플레이트
28 : 댐퍼 30, 40 : 파이프
42,92,92a,92b,92c : 밸브 36, 60 : 노즐
84 : 배출구 90,90a,90b,90c : 덕트
본 발명은 유동층 시스템 및 그에 사용되는 유동화 노즐, 특히 여럿의 노즐을 통하여 공기 및 물의 주입에 의해 유동화되고 냉각되는 밀폐공간에서 미립자 물질층을 가지는 유동층 시스템에 관한 것이다.
기화기, 스팀 발생기, 연소기 등과 같은 유동층 반응기는 잘 공지되어 있다. 이러한 장치에서는 가압공기 또는 다른 유동화 매체가 여럿의 노즐을 거쳐 석탄과 같은 화석연료 및 석탄의 연소결과 생성되는 황의 흡착제를 포함하는 미립자 물질층을 통해 지나가서 층을 유동화 시키고 비교적 저온에서 연료의 연소를 촉진시킨다.
함유된 미립자 고체물질은 통상 유동층의 외부에서 분리되어 유동층으로 재순환된다. 유동층에 의해 생성된 열은 스팀발생과 같은 여러 응용에 사용되어져 높은 열 방출, 높은 황 흡수, 낮은 질소 산화물 방출 및 연료 융통성 등의 우수한 조합이 되게 해 준다. 그러나 유동층 반응기는 반응기에서의 비교적 미세한 입자의 부피를 허용안되는 레벨까지 증가하는 것을 방지하기 위하여 입자크기 분포를 포함하는 여럿의 변수의 조심스런 제어가 필요하다.
또한 바람직하지 않은 온도변화 및 유동층 물질의 응김을 방지하도록 유동층 온도가 제어되어야만 한다. 입자크기 분포는 종종 반응기로 부터 비교적 미세한 입자를 제거하고, 그 입자를 2차 유동층의 공기흐름을 제거하고 이를 반응기로 재순환 시킴에 의해 제어된다. 이러한 기술의 예는 본 발명의 양수인에게 양도된 미국특허 제 4,828,912 호에 공개되어 있다. 이러한 2차 유동층은 또한 냉각기능도 수행하며 가끔 ＆quot;스트리퍼/냉각기＆quot;라고 불린다. 반응기의 노영역의 이웃에 위치한 스트리퍼/ 냉각기는 제거된 미립자물질의 더 미세한 부분의 재순환 및 제거되지만 비재순환된 미립자 물질로 부터의 열의 제거를 수행할 수 있다. 이러한 타입의 장치에서는 스트리퍼/ 냉각기는 배출파이프를 통해 노영역으로 부터 미립자 물질을 받아 들이고 공기가 스트리퍼/ 냉각기의 첫번째 영역을 통해 불어넣어져서 노영역으로 회수된 미립자 물질의 더 미세한 부분의 일부를 제거하거나 함유한다.
스트리퍼/ 냉각기에 남아있는 미립자 물질은 그 다음 통상 냉각기 영역으로 보내지고 거기서 시스템으로 부터 방출시키기 전에 미립자 물질도 열교환용의 물/ 스팀을 통과시키거나 또는 미립자 물질을 통해 공기를 불어넣음에 의해 열이 미립자 물질로 부터 제거된다. 공기가 비재순환 미립자로 부터 열을 제거하기 위해 사용되면 공기는 예열된 연소지지공기로써 노영역으로 종종 회수된다.
그러나 괴량의 비교적 미세한 재를 발생하는 연료가 사용되거나 또는 비교적 다량의 비교적 미세한 흡착제가 비교적 높은 황함량을 가진 연료와 함께 사용되어야 하는 것과 같은 경우에는 스트리퍼/냉각기에서 제거되고 노영역으로 회수된 비교적 미세한 입자물질이 노영역의 미세물질의 부피 또는 상부 노부하를 허용할 수 없을 정도로 높은 수준으로 증가한다.
상부 노에서의 과량의 부하 때문에 더 고가의 스트리퍼/냉각기 및 분리기를 필요로 하고 및/또는 노가 비효율적인 화학양론적 조건에서 작동되도록 되어야 한다. 스트리퍼/냉각기의 냉각기 영역에서 미립자 물질을 냉각시키는데 사용된 방법이 미립자 물질을 통해 공기를 불어 넣는 것인 경우 이 상부 노부하는 더 악화된다.
고냉각율을 얻기 위하여 냉각기 영역을 통한 공기속도 및 흐름속도는 비교적 높아야 한다. 그러나 높은 공기속도 및 흐름속도는 이 공기가 연소지지 공기로 사용될 때 노영역으로 회수된 미세물질이 더 많아지게 하고 또한 상부 노부하를 증가시킨다. 문제를 더 악화시키는 것은 미연소탄소의 연소때문에 스트리퍼/냉각기의 비교적 높은 온도에 의해 야기된 스트리퍼/냉각기의 미립자 물질의 응김을 방지하기 위하여 냉각기 영역의 높은 공기속도도 역시 필요하다. 이러한 염려를 완화하기 위하여 면적상으로 스트리퍼/냉각기를 크게하는 것은 허용될 수 없을 만큼의 많은양의 연소공기가 스트리퍼/냉각기에서 사용되어 적절한 공정제어요건을 위해 적당한 양보다 더 적은 양의 공기를 내보내기 때문에 도움이 안된다. 따라서 유동층 반응기 및 스트리퍼/냉각기의 개선된 온도제어를 위해 현저한 필요성이 대두된다. 따라서 본 발명의 목적은 층물질이 냉각유체에 의해 직접 냉각되는 유동층 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 분사된 냉각유체를 층물질로 분산시키기 위해 여럿의 분사노즐이 설치된 상기 타입의 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 온도변화가 감소되는 상기 타입의 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 응김물질의 형성을 방지하는 상기 타입의 유동층 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 미립자 물질을 유동화시키고 냉각시키기 위하여 분사된 냉각유체를 공간으로 부터 미립자 물질층을 포함하는 밀폐공간으로 주입하는 상기 타입의 분사노즐을 제공하는 것이다. 상기 여러 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 유동층 시스템은 연소되고 냉각되는 미립자 물질층을 지지하는 분산기 플레이트를 포함한다. 여럿의 노즐이 상기 플레이트상에 장착되고 공기를 층에 분산시키기 위하여 플레이트 하부에 위치한 공간으로 부터 공기 흐름을 받아들인다. 미립자 물질층을 유동화시키고 냉각시키기 위하여 층으로 배출된 노즐로 냉각유체도 역시 주입된다. 본 발명의 목적, 특징 및 잇점 및 상기 간단한 설명은 첨부도면을 참고로 바람직한 구체적인 실시에 의해 더 상세히 설명되지만 꼭 그것으로 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 유동층 반응기는 도면의 제 1 도에 도시되어 있고 전면벽(12), 후면벽(14), 하나가 도면부호＆quot;16＆quot;으로 나타내어진 두개의 측벽으로 구성된 밀폐공간을 포함한다. 각 벽은 평행하게 간격을 두어 배치되어 있으며 전 튜브길이에 대해 뻗어 있는 여럿의 가늘고 긴 핀(20)에 의해 연결되어 있고 통상의 방법으로 튜브의 직경적으로 반대면에 연결된 여럿의 수직으로 뻗어 있는 튜브(18)에 의해 형성될 수 있다.
밀폐공간(10)의 상부 부분은 편의상 도시하지 않았지만 그것은 대류영역, 지붕 및 통상의 방법으로 연소가스를 배출하기 위한 배출구로 구성되어 있음을 알아야 한다. 도면부호 ＆quot;22＆quot;로 나타낸 미립자 물질층은 밀폐공간 (10)내에 배치되어 있고 밀폐공간의 하부에 수평으로 뻗어 있는 다공성 플레이트 또는 그리드(24)상에 얹혀있다. 밀립자 물질층(22)은 연료물질의 연소에 의해 방출되는 황을 흡수하기 위한 역청탄, 석회석 같은 흡착제와 같은 분리된 입자 혼합물로 구성되어 있다. 공기공간(26)은 플레이트(24)바로밑에 설치되어 있고 주입도관(26a)이 댐퍼(28)셋트의 제어하에 외부소스(도시안됨)로 부터 상기 공기공간까지 공기와 같은 가압가스를 분산시키기 위해 상기 공간을 통해 설치되어 있다.
상부층 공급기(29)는 전면벽(12)을 통해 뻗어 있고, 주입도관등(도시안됨)으로 부터 석탄 미립자를 주입하도록 되어 있다. 공급기(29)는 중력배출에 의해 작동할 수 있으며 살포기 타입 공급기 또는 그와 유사한 장치로 구성될 수도 있다. 공급기(29)는 층(22)으로 흡착제를 배출하기 위하여 설치될 수도 있다. 배출파이프(30)는 후면벽(14)을 통해 뻗어 있으며 층(22)의 하부와 통해 있는 밀폐공간(10)의 내부와 일치하는 주입구단부(30a)를 가지고 있다. 따라서 배출파이프(30)는 사용된 층 물질을 받아 들이고 밀폐공간(10)으로 부터 유동층 스트리퍼/냉각기, 스크류 냉각기, 콘베이어벨트 등(도시안됨)까지 층물질을 배출하는 기능을 한다. 이 배출은 중력에 공기로 행해질수도 있다. 통상의 방법으로 첫 가동 동안에 처음으로 소등하기 위하여 층 소등버너(32)가 설치되어 있으며 추가의 버너(도시안됨)가 이 목적을 위하여 도관(26a)에 설치될 수 있다. 한쌍의 수평헤더(34a)가 각각 전면벽(12) 및 후면벽(14)을 형성하는 튜브(18)와 유체소통상태로 연결되어 있으며 또다른 수평의 헤더(34b)가 측벽(16)을 형성하는 튜브(18)와 유체 소통상태로 연결되어 있다.
유사한 헤더가 다른 측벽의 양단부와 전면벽(12)와 후면벽(14)의 상부단부가 통하여진 상태로 설치되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서 가열되어질 유체가 통상의 방법으로 유동층으로 부터 열을 뺏기 위하여 전면벽(12), 후면벽(14) 및 측벽(16)을 통하여 연속적으로 또는 동시에 가열될 수 있다.
도면부호＆quot;36＆quot;으로 나타내어진 여럿의 노즐이 플레이트(24)에 형성된 개구를 통해 뻗어 있으며 플레이트(24)에 의해 지지되어 진다. 따라서 공간(26)으로부터 온 공기는 각 노즐(36)의 하단부로 들어가고 노즐의 전 길이를 통해서 위로 통과하고 그 수평 배출부로 부터 층(22)으로 배출된다.
노즐의 부분은 두개의 노즐(36)과 관련하여 부호＆quot;40＆quot;으로 나타내어진 유체라인 또는 파이프가 설치되어 있다. 파이프(40)는 하기 기술되는 바와 같이 밀폐공간(10) 밑으로 부터 노즐에 유체를 배출하기 위한 해당 노즐(36)까지 뻗어 있다. 밸브(42)는 유체의 흐름을 각 노즐(36)로 제어하기 위해 각 파이프(40)에 연결되어 있다.
노즐(36)의 상세한 모양은 제 2 도 및 제 3 도에 나타내어져 있다. 각 노즐(36)은 플레이트(24)의 해당개구를 통해 뻗어 있고 공간(26)으로 부터 공기를 받아 들이기 위해 플레이트(24) 하부로 돌출해 있는 외부나삿니가 나있는 하부 수직부(36)와 플레이트위로 부터 유동층(22) (제 1 도 참조)으로 뻗어 있는 상부 수직부(36b) 및 상부 노즐부(36b)의 상단부를 통해 형성된 개구와 통해있는 배출부(36c)에 의해 형성된다.
배출부(36c)는 수평에 대해 약간의 각을 가지고서 하부로 뻗어 있고 개방 말단부를 가진다.
따라서 공기는 배출부(36c)로 들어가서 그 개방단부를 통하여 유동층(22)으로 방출되기전에 노즐부(36a) (36b)를 통해 위로 이동한다(제 1 도 참조). 상부링부재(46)는 상부노즐부(36b)에 고정되어 있고 노즐(36)을 나타낸 위치에 위치시키기 위하여 플레이트(24)의 상부면에 놓여진다. 외부나삿니가 있는 너트 또는 슬리브(48)가 플레이트(24)바로밑에 뻗어 있고 나삿니가난 하부노즐부(36a)와 나사물림상태로 되어 있다.
노즐(36)이 플레이트(24)의 개구를 통해 삽입된 후 슬리이브(48)는 노즐(36)을 나타낸 위치에 고정시키기 위하여 플레이트의 하부면에 맞물릴때 까지 외부나삿니가 난 하부노즐부(36a) 위쪽으로 전진할 수 있다. 노즐(36)은 필요에 따라 플레이트에 용접될 수 있다.
파이프(40)를 받아들이는 노즐(36)에 관해서 보면, 파이프는 노즐부(38a) (38b)의 전길이에 대해 수직으로 뻗어 있고 노즐부(38b) (38c)의 연결부에서 굽어있으며 노즐부(38c)의 전길이에 대해 수평으로 뻗어 있다. 배출헤드(40a)는 파이프(40)로 부터 물과 같은 냉각유체를 받아 들이고 하기 설명되는 바와 통상의 방법으로 하나 이상의 상대적으로 미세한 스트림에 방출한다. 파이프(40)의 직경은 노즐(36)의 내경보다 작고 두개의 축선상으로 간격을 둔 지주어셈블리(50) (52)에 의해 노즐과 동축 상태로 지지되어 있다. 제 3 도에 나타난 바와같이 지주 어셈블리(50)는 파이프(40)의 외부면과 노즐(36)의 내벽사이에 뻗어 있고 통상의 방법으로 거기에 연결되어 있는 3개의 방사상으로 뻗어 있는 지주부재(50a) (50b) (50c)로 구성되어 있다.
지주어셈블리(52)는 지주어셈블리(50)과 동일하므로 상세히 나타내지 않았다. 조작시 유동층이 연소되고 충분히 작동이 되면 공기같은 가압가스는 각 노즐(36)의 하부(36a)를 통해 위로 통과하기 전에 덕트(26a), 개방댐퍼(28) 및 공간(26)을 통한다. 파이프(40)가 없는 노즐(36)의 경우는, 공기가 층(22)의 물질을 유동화시키고 냉각하기 위하여 배출부(36c)의 단부로 부터 플레이트(24)쪽으로 약간 하부로 뻗어 있는 흐름 스트림에 방출되기 전에 노즐부(36b) (36c)를 통해 지나간다(제 1 도 참조).
파이프(40)가 노즐(36)에 위치하면, 공간(26)으로 부터 온 공기가 파이프(40)와 하부노즐부(36a)의 내벽사이의 환상의 공간을 통해 상부로 통해 지나가며 계속해서 상부 노즐부(36b)를 통해 위로 통과하며 이어서 배출노즐부(36c)로 통한다. 물과 같은 냉각유체는 노즐(36)과 결합된 각 파이프(40)로 주입되며 배출헤더(40a)로 부터 외부로 방출되기 전에 밸브(42)의 제어하에 파이프로 흘러들어 간다. 노즐부(36c)의 배출공기는 배출유체를 둘러싸고 그후 유체를 통상의 방법으로 분사하거나 또는 기계적으로 세분하여 여럿의 비교적 미세한 물방울로 만든다. 생성혼합물은 노즐부(36c)의 단부로 부터 배출되어 플레이트쪽으로 약간 밑쪽으로 뻗어있는 흐름스트림에 있는 층으로 통과한다(제 1 도 참조).
유체는 층(22)에 있는 비교적 뜨거운 미립자 물질의 냉각을 더 많이 시키게 되고 공기는 상기 미립자 물질을 유동화 시키기 위하여 층을 통해 지나가고 그후 자연대류에 의해 일반적으로 상부방향에 있는 밀폐공간(10)을 통해 지나간다. 그후 노즐부(38c) 바로 상부에 뻗어 있는 층(22)의 미립자 물질의 부분은 냉각되고 유동화되며, 노즐부와 플레이트(24)의 상부면 사이에서 뻗어있는 미립자물질 부분은 정지 또는 정체상태로 남아 있다.
제 1 도에서 나타낸 바와같이 노즐(36)은 그 수평 배출부(36c)가 후면벽(14)쪽을 향하도록 배향되어 있다. 도면에서 명백한 것은 아니지만 배출부(38c)는 배출파이프(34)쪽을 향하도록 할 수 있다는 것을 알 수 있다.
이러한 배향 때문에 미립자 물질의 우수한 분산, 냉각, 혼합 및 배출이 되도록 미립자 물질의 순환이 되도록 하는 운동량이 층물질에 부여된다.
가열된 물과 같은 유체가 헤더(34a) (34b)로 통해져서 그후의 공정을 위한 외부장치로 보내지기 전에 유동층으로 부터 유체에 열을 가하기 위하여 벽(12) (14) (16)을 형성하는 튜브(18)를 통하여 동시에 또는 순차적으로 지나간다. 상기와 같은 결과로 상기와 같은 방법으로 층(22)의 미립자 물질로 공기 및 유체를 배출하면 유동화 및 우수한 냉각이 얻어진다. 또한 유동화 및 냉각이 노즐(36)에 의해 배출되는 유동화 공기의 양 및 속도, 파이프(40)가 있는 노즐(36)의 수 및, 밸브(42)에 의해 제어되는 노즐(36)에 의해 배출되는 냉각유체의 양을 제어함으로써 정확하게 제어될 수 있다. 따라서 밀폐공간(10)의 온도변화는 감소되고 응집형성도 방지된다. 제 4 도의 구체적 실시는 제 2 도의 것과 유사하며 같은 도면부호를 부여한 제 2 도의 구체적 실시의 여러 부분을 포함한다. 제 4 도에 따르면, 노즐(36)가 같은 방법으로 반응기 밀폐공간(12)에 설치되도록 노즐(60)이 설치되어 있다. 이 목적으로 각 노즐(60)은 제 2 도 및 제 3 도의 구체적 실시의 노즐부(36a) (36b)와 동일한 하부 수직부(60a) 및 상부 수직부(60b)를 가지고 있으며 후자의 구체적 실시와 같은 부분을 사용하여 같은 방법으로 플레이트(24)에 장착되어 있다. 배출헤더(62)는 공지된 방법으로 수직부(60b)의 상단부에 연결되어 있으며, 배출부(60b)로 부터 뻗어 있으며 그 외부 둘레주위에 형성된 방사상으로 뻗어 있는 배출 개구(62a)의 열을 가진 속이 빈 원형의 헤더의 형태로 되어 있으며, 상기 각 열은 여럿의 원주상으로 간격을 둔 개구에 의해 형성되어 있다.
노즐(60)은 냉각유체를 상기 기술된 방법으로 노즐로 공급하기 위한 파이프(40)를 받아 들인다. 파이프(40)는 헤더의 상부면와 하부면 사이의 약 중간 레벨에서 배출헤더(62)의 축선상의 점에서 끝나고, 유체를 배출하기 위한 개방상단부를 가지고 있다. 노즐(60)의 조작시, 공간(제 1 도 참조)으로 공급된 공기는 노즐(60)을 통해 상부로 지나가고, 헤더(62)로 부터 여럿의 각상으로 간격을 둔 방사상으로 뻗어 있는 흐름 스트림에 있는 층(22)으로 배출된다. 따라서, 제 4 도의 구체적 실시에 따르면, 공기 및 물은 층을 유동화 시키고 양호한 냉각을 이루기 위하여 균일하고 대칭적인 흐름패턴의 층(22) (제 1 도 참조)으로 배출된다. 상기 구체적 실시에서 처럼 파이프(40)는 필요한 만큼의 우수한 냉각을 얻기 위하여 노즐(60)의 전체 또는 일부에 설치될 수 있다. 본 발명의 노즐(36) (60)은 제 5 도의 평면도에서 일반적으로 나타낸 유동층 스트리퍼/냉각기와 같은 2차 유동층에서 사용될 수도 있다. 스트리퍼/냉각기는 바닥 및 지붕(도시안됨)뿐만 아니라 전면벽(72), 후면벽(74), 두개의 측벽(76) (78)에 의해 형성된 사각형의 밀폐공간(70)에 의해 형성된다. 전형적으로 스트리퍼/냉각기는 제 1 도에 나타낸 반응기와 같은 유동층 반응기를 사용하며 여기서는 밀폐공간(10)이 측벽(78)을 통하여 설치된 주입구(78a)에 연결된 적합한 덕트 같은 것을 통하여 반응기로 부터 비교적 뜨거운 미립자 물질을 받아 들인다. 결합된 반응기가 스팀 발생 목적으로 사용되는 경우에는 벽(72) (74) (76) (78)은 상기 기술된 것과 같은 여럿의 헤더외 흐름회로와 결합된 여럿의 열교환튜브에 의해 형성된다.
수직격벽(80)이 측벽(78)으로 부터 밀폐공간의 지붕과 바닥사이에 뻗어 있으며 그 단부가 벽(76)으로 부터 간격을 둔 상태로 있다.
유사하게, 수직격벽(82)은 측벽(78)으로 부터 밀폐공간의 지붕과 바닥사이에서 뻗어 있으며 그 단부가 벽(78)으로 부터 간격을 둔 상태로 있다.
따라서 밀폐공간(70)은 세개의 챔버(70a) (70b) (70c)로 나누어지며 챔버(70a)는 주입구(78a)와 통해 있으며 배출구(84)가 챔버(70c)의 코너에 설치되어 있다.
수평으로 뻗어 있는 다공성의 플레이트(도시되어 있지 않지만 제 1 도의 플레이트(24)와 동일함)는 밀폐공간(70)의 하부에 배치되어 있으며 밀폐공간의 바닥으로 부터 간격을 두어서 상기 후자의 실시예에서도 역시 기술된 댐퍼의 제어하에 공기를 받아 들이기 위한 공간을 한정 한다.
여럿의 노즐이 플레이트의 구멍을 통하여 설치되어 있고 그 위에 지지된 미립자 물질속으로 윗쪽으로 뻗어 있으며 예로써 제 4 도의 구체적 실시의 노즐(60)이 도시되어 있다. 노즐(60)은 제 4 도의 구체적 실시예와 관련하여 기술된 방법으로 플레이트(24)의 구멍에 고정되어 있으며 아홉개의 노즐이 냉각유체원에 연결되어 있다.
이목적으로 덕트(90)가 밀폐공간(70) 이웃에 설치되어 있으며 밸브(92)의 제어하에 외부소스로 부터 물과 같은 냉각유체를 받아 들인다.
도관(90)은 측벽(76)을 통하여 각각 챔버(70a) (70b) (70c)로 뻗어 있는 세개의 분지된 덕트(90a) (90b) (90c)로 갈라져 있으며 그것들은 아홉개의 노즐(90)과 관련된 파이프(40) (제 4 도 참조)에 연결되어 있다.
밸브(92a) (92b) (92c)가 상기 분지라인을 따라서 파이프(40) 및 관련 노즐(60)로 냉각유체의 흐름을 제어하기 위하여 분지덕트(90a) (90b) (90c)에 설치되어 있다.
제 5 도의 스트리퍼/냉각기의 작동시 제 1 도의 반응기로 부터 오는 것과 같은 미립자 물질이 주입구(78)을 통해 챔버(70a)로 주입되며 다공성 플레이트 상에 지지되며 격벽(80) (82)의 단부에 이웃하는 공간을 통하여 각각 챔버(70b) (70c)로 이동한다.
공기는 다공성 플레이트 밑의 공간으로 주입되며 노즐(60)을 통과한다. 밸브(92)의 제어하에 물이 도관(90) 및 분지도관(90a) (90b) (90c)을 통하여 예로써 나타낸 각 챔버(70a) (70b) (70c)의 세개의 노즐로 구성된 파이프(40)를 갖춘 노즐(60)로 주입된다.
유체는 각 노즐(60)과 관련된 배출헤더(62)의 상부에서 배출되며 따라서 상기 기술된 바와같이 노즐을 통하여 지나가는 공기에 의해 분사된다.
그렇게 하여 분사된 물은 각 챔버(70a) (70b) (70c)의 미립자 물질을 냉각시키며 공기는 미립자 물질을 유동화 시키는데 기여하며 밀폐공간(70)에 설치된 적합한 배출구등(도시안됨)을 통하여 나가는 비교적 미셉분을 제거한다.
밀폐공간(70)에 남아 있는 비교적 거칠은 물질은 배출구(84)를 통하여 밀폐공간으로 부터 배출될 수 있으며 그것은 비교적 미세한 제거된 물질과 함께 필요하면 재사용될 수 있다. 예를들면, 미세물질은 제 1 도의 반응기의 유동층으로 재순한 될 수 있다. 그렇게하여 본 발명의 유동층 반응기, 스트리퍼/냉각기 및 노즐은 여러 잇점을 가진다. 예를들면, 밀폐공간(12)(70)의 층물질은 공기 및 밀폐공간을 통해서 균일하게 분산되는 분사된 물에 의해 직접 냉각될 수 있다. 또한 그 결과 얻어지는 우수한 냉각은 온도변이 및 반응기 및 스트리퍼/냉각기에서의 응집의 형성을 방지한다. 또한 스트리퍼/냉각기는 상기 냉각 및 유동화의 결과로써 캐패시티의 증가라는 잇점을 누릴 수 있다. 또한 노즐은 냉각유체의 균일 한 분산을 제공한다. 또한 노즐로 부터의 공기 및 유체 배출패턴은 미립자 물질의 어떠한 역류를 방지한다. 본 발명의 본질을 벗어남이 없이 상기에서 여러변형이 가능함을 알아야 한다. 예를들면 노즐(36) (60)의 수 및 특정 위치 및 그들의 특정방향은 상기 목적 및 결과가 얻어지는 한 변화될 수 있다. 또한 유체는 필요에 따라 모든 노즐(36) 또는 선택된 노즐에 상기 언급된 방법으로 주입될 수 있다. 또한 유체는 노즐(36)로 부터 배출되는 공기에 의해 분사될 필요는 없다. 또한 본 발명의 노즐은 J-밸브, 시일포트 등과 같은 다른 유동층 시스템에서도 사용될 수도 있다.
또한 물공급 파이프트는 분리된 부분으로 조립될 수 있고 통상의 방법으로 같이 연결될 수도 있다.
다른 변형, 변화 및 치환이 상기 기술에서 의도될 수 있으며 어떤 경우에는 본 발명의 몇몇 특징이 다른 특징의 해당 사용없이 채용될 수 있다. 따라서 첨부된 특허청구범위와 일치되는 형태로 해석되어야 할것이다.

Claims (13)

  1. 밀폐공간 ;
    미립자물질을 상기 밀폐공간으로 주입하기 위한 장치;
    밀폐공간에 위치되어 있고 상기 미립자 물질을 지지하도록 된 플레이트 ;
    가스를 받아 들이기 위한 상기 플레이트밑에 위치한 공간 ;
    상기 공간으로 부터 공기를 받아 들이기 위한 상기 플레이트에 의해 지지되는 여럿의 노즐 ;
    미립자 물질을 유동화하고 냉각하기 위하여 공기 및 유체를 미립자 물질로 향하게 하는 노즐로 공기와 혼합시키기 위해 냉각유체를 공급하기 위한 각 노즐과 결합된 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 유동층 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 및 유체가 노즐로 부터 배출되기 전에 노즐에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 유동층 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기가 상기 유체를 분사시키는 것을 특징으로 하는 유동층 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    냉각유체를 공급하기 위한 장치가 상기 노즐을 통해 공기의 경로에서 상기 냉각 유체를 받아 들이고 배출하기 위한 파이프로 구성된 것을 특징으로 하는 유동층 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템이 유동층 반응기이고 상기 미립자 물질이 반응기에서 연소되는 연료를 포함하는 것을 틀징으로 하는 유동층 연소 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템이 스트리퍼/냉각기이고 상기 밀폐공간을 상기 미립자 물질을 받아 들이기 위한 여럿의 구획으로 나누기 위한 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유동층 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 구획에 배치된 여럿의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 시스템.
  8. 미립자 물질을 받아들이기 위한 밀폐공간 ;
    상기 밀폐공간에 위치하고 상기 미립자 물질을 지지하도록 된 플레이트 ;
    공기를 받아 들이기 위한 상기 플레이트밑에 위치한 공간 ; 을 가진 유동층 시스템에 사용되며,
    상기 공간으로 부터 공기를 받아 들이기 위한 상기 플레이트에 의해 지지된 관형 부분 및 ;
    공기와 혼합하기 위하여 노즐로 냉각유체를 공급하기 위한 장치로 구성되어 있으며.
    미립자 물질을 유동화 시키기 위하여 공기 및 유체를 상기 플레이트를 통하여 미립자 물질로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 유동화 노즐.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공기 및 유체가 노즐에서 배출되기 전에 상기 노즐에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 유동화 노즐.
  10. 제 8 항에 있어서,
    냉각유체를 공급하기 위한 장치가 상기 노즐을 통하여 공기의 경로에서 냉각유체를 받아들이고 배출하기 위한 파이프로 구성된 것을 특징으로 하는 유동화 노즐.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 노즐이 공기를 받아 들이기 위한 수직의 관형 부분과, 상기 유체 및 공기를 받아 들이기 위한 상기 관형부분과 통하는 배출부로 구성되어 있으며,
    상기 배출부는 상기 수직관형부의 축선과 각을 이루며 뻗어 있는 흐름 스트림에 상기 유체 및 공기를 배출하기 위한 적어도 하나의 배출개구를 가진것을 특징으로 하는 유동화 노즐.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 배출부가 상기 수직 관형부와 통해있고, 하부방향으로 각이져서 뻗어 있는 관형 배출부의 형태로 되어 있고, 상기 유체 및 공기가 상기 관형배출부의 단부로 부터 배출되는 것을 특징으로 하는 유동화 노즐.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 배출부가 원주상으로 간격을 둔 상태의 외부주위에 형성된 여럿의 방사상으로 뻣어 있는 배출개구를 가진 원형의 배출헤더의 형태인 것을 특징으로 하는 유동화 노즐.
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