特許 5871995 燃焼発電プラントのための空気予熱の方法および燃焼発電プラントを含むシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5871995

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】燃焼発電プラントのための空気予熱の方法および燃焼発電プラントを含むシステム

(51)【国際特許分類】

   F23L 15/00 20060101AFI20160216BHJP

   F28D 11/02 20060101ALI20160216BHJP

【ＦＩ】

   F23L15/00 A

   F28D11/02

【請求項の数】13

【外国語出願】

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-127801(P2014-127801)

(22)【出願日】2014年6月23日

(65)【公開番号】特開2015-4507(P2015-4507A)

(43)【公開日】2015年1月8日

【審査請求日】2014年6月23日

(31)【優先権主張番号】13/923,936

(32)【優先日】2013年6月21日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503416353

【氏名又は名称】アルストム テクノロジー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】ウェイ ジャン

【審査官】 渡邉 洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−３５５９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２３７４０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６４−０８８０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２３５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２０６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５２７３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０６１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２５８３９３８（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｌ１５／００−１５／０４

Ｆ２８Ｄ１１／００−１１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼発電プラントにおいて、燃焼用空気流と還元塔ガス流および酸化塔ガス流との間で熱を伝達するための熱交換器であって、該熱交換器は、
前記燃焼用空気流を受け取るための第１の入口と、前記燃焼用空気流を排出するための第１の出口と、前記還元塔ガス流および酸化塔ガス流を受け取るための第２の入口と、前記還元塔ガス流および酸化塔ガス流を排出するための第２の出口とを有する、ハウジングと、
該ハウジング内に配置されたロータと、
該ロータに配置された熱交換エレメントであって、前記熱交換器は、少なくとも２つのセクタ、すなわち前記燃焼用空気流を受け取るために機能する第１のセクタと、該第１のセクタと向き合って配置されておりかつ前記還元塔ガス流、前記酸化塔ガス流、または、前記酸化塔ガス流および前記還元塔ガス流の両方を受け取るために機能する第２のセクタとを含む、熱交換エレメントと、
前記第１のセクタと前記第２のセクタとの間に配置された加圧された層であって、該加圧された層は、前記燃焼用空気流、前記還元塔ガス流および前記酸化塔ガス流よりも高い圧力である、加圧された層と、
を備え、
前記第２のセクタは、３つのセクタに分割されており、そのうち２つのセクタは、酸化塔ガス流を受け取るように機能し、そのうち１つのセクタは、還元塔ガス流を受け取るように機能し、前記還元塔ガス流を受け取るように機能する１つのセクタは、前記酸化塔ガス流を受け取るように機能する２つのセクタによって包囲されており、前記酸化塔ガス流の圧力は、前記還元塔ガス流の圧力よりも高いことを特徴とする、熱交換器。

【請求項2】

前記加圧された層は、ガス処理ユニットからのベントガス、酸化塔ユニットからの酸化塔ガス流、または、ベントガスおよび酸化塔ガス流の両方を受け取るように機能する、請求項１記載の熱交換器。

【請求項3】

前記ロータは、ロータポストを中心にして回転する、請求項１又は２記載の熱交換器。

【請求項4】

前記熱交換器は、再生式空気予熱器である、請求項１から３のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項5】

前記加圧された層は、前記第２のセクタにおいて受け取られた酸化塔ガス流よりも高い圧力にある加圧された酸化塔ガス流を含む、請求項１から４のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項6】

熱交換器を通過する燃焼用空気流と還元塔ガス流および／または酸化塔ガス流との間のガス漏れを低減する方法であって、該方法は、
請求項１から５のいずれか１項記載の熱交換器を提供し、
前記還元塔ガス流および／または前記酸化塔ガス流から取り出された熱によって前記熱交換器の一部を加熱し、
前記還元塔ガス流および／または前記酸化塔ガス流からその熱を取り出す前記熱交換器の部分によって前記燃焼用空気流を加熱することを特徴とする、方法。

【請求項7】

燃焼発電プラントにおいて、燃焼用空気流と還元塔ガス流および酸化塔ガス流との間で熱を伝達するための熱交換器であって、該熱交換器は、
前記燃焼用空気流を受け取るための第１の入口と、前記燃焼用空気流を排出するための第１の出口と、前記還元塔ガス流および酸化塔ガス流を受け取るための第２の入口と、前記還元塔ガス流および酸化塔ガス流を排出するための第２の出口とを有する、ハウジングと、
該ハウジング内に配置されたロータと、
該ロータに配置された熱交換エレメントと、を備え、
前記熱交換器は、少なくとも２つのセクタ、すなわち、前記燃焼用空気流を受け取るために機能する第１のセクタと、前記第１のセクタと向き合って配置されておりかつ前記還元塔ガス流、前記酸化塔ガス流、または、前記還元塔ガス流および前記酸化塔ガス流の両方を受け取るために機能する第２のセクタと、を含み、前記燃焼用空気流の圧力は前記酸化塔ガス流の圧力よりも高く、
前記第２のセクタは、３つのセクタに分割されており、そのうち２つのセクタは、酸化塔ガス流を受け取るように機能し、そのうち１つのセクタは、還元塔ガス流を受け取るように機能し、前記還元塔ガス流を受け取るように機能する１つのセクタは、前記酸化塔ガス流を受け取るように機能する２つのセクタによって包囲されており、前記酸化塔ガス流の圧力は、前記還元塔ガス流の圧力よりも高いことを特徴とする、熱交換器。

【請求項8】

前記ロータは、ロータポストを中心にして回転する、請求項７記載の熱交換器。

【請求項9】

熱交換器を通過する燃焼用空気流と還元塔ガス流および／または酸化塔ガス流との間のガス漏れを低減する方法であって、該方法は、
請求項７又は８記載の熱交換器を提供し、
前記還元塔ガス流および／または前記酸化塔ガス流から取り出された熱によって前記熱交換器の一部を加熱し、
前記還元塔ガス流および／または前記酸化塔ガス流からその熱を取り出す前記熱交換器の部分によって前記燃焼用空気流を加熱することを特徴とする、方法。

【請求項10】

請求項１から５のいずれか１項記載の熱交換器を含むケミカルルーピングシステム。

【請求項11】

複数の２セクタ空気予熱器、複数の４セクタ予熱器、または、２セクタ空気予熱器と４セクタ予熱器との組合せを含む、請求項１０記載のケミカルルーピングシステム。

【請求項12】

請求項７又は８記載の熱交換器を含むケミカルルーピングシステム。

【請求項13】

複数の２セクタ空気予熱器、複数の４セクタ予熱器、または、２セクタ空気予熱器と４セクタ予熱器との組合せを含む、請求項１２記載のケミカルルーピングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃焼発電プラントのための空気予熱の方法、および燃焼発電プラントにおける空気予熱を可能にするシステムに関する。本開示は、燃焼発電プラントにおける空気予熱を可能にするシステムを有するケミカルルーピング設備にも関する。

【0002】

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
本発明の主体は、米国エネルギー省（ＤＯＥ）との研究契約である契約番号ＤＥ−ＦＥ０００９４８４に基づいて開発された。米国政府は、本発明において何らかの権利を有する。

【背景技術】

【0003】

ケミカルルーピングは、石炭、バイオマスおよびその他の燃料などの燃料を燃焼する発電プラントにおいて利用することができる近年開発されたプロセスである。ケミカルルーピングプロセスは、既存の発電プラントまたは新規の発電プラントにおいて実施することができ、他の利点の中でも特に、プラント寸法の縮小、エミッションの減少、およびプラント運転効率の増大の観点から、将来性のある改善を提供する。

【0004】

図１は、酸化塔４および還元塔６を有するケミカルルーピングシステム２を示している。酸化塔４において、硫化カルシウム（ＣａＳ）または金属（“Ｍｅ”と示されている）などの固体酸素キャリヤが、空気から取り出された酸素によって酸化させられる。例えば、硫化カルシウムは酸化塔４において硫酸カルシウムに酸化させられる。主に窒素、少量の酸素およびその他のガス種を含む、酸素除去された空気は、酸化塔から排気として放出される。次いで、硫酸カルシウムは還元塔６へ搬送され、還元塔６において、硫酸カルシウムは、酸素の放出とともに硫化カルシウムに還元される。放出された酸素は、還元塔６に供給される燃料を燃焼させるために使用される。還元塔６における燃料の燃焼は、主に二酸化炭素と、少量の水およびその他のガス種（排ガス）とを生成する。還元塔６からの還元された硫化カルシウムは、酸化塔４へ排出される。

【0005】

要するに、ケミカルルーピングシステムは、高温プロセスを利用し、この場合、カルシウムベースまたは金属ベースの化合物などの固体が、酸化塔（または空気反応塔）と称される第１の反応塔と、還元塔（または燃料反応塔）と称される第２の反応塔との間を“ループ”させられる。酸化塔では、酸化塔内へ噴射された空気からの酸素が、酸化反応において固体によって捕捉される。次いで、捕捉された酸素は、酸化された固体によって還元塔へ搬送され、例えば石炭などの燃料の燃焼および／またはガス化のために利用される。還元塔における還元反応の後、もはや捕捉された酸素を有さない固体は、酸化塔へ戻され、再び酸化させられる。このサイクルが繰り返される。

【0006】

ケミカルルーピングシステムでは、酸化塔から出たガスは、少量の酸素およびその他のガス種とともに主に窒素を含んでおり、還元塔から出たガスは、少量の水およびその他のガス種とともに主に二酸化炭素を含んでいる。酸化塔からの排ガスは、その熱エネルギが利用された後、空気中へベントされる。還元塔からの排ガスは、さらなる浄化のためにガス処理ユニットへ搬送され、最後に、高純度二酸化炭素となる。

【0007】

酸化塔は空気によって流動化されており、還元塔は、循環させられた高濃度二酸化炭素によって流動化されているので、両排ガス流からの回収熱によって空気を予熱することが望ましい。排ガス流から得られた熱によって、酸化塔へ供給される空気を予熱するために、空気予熱器が使用される。

【0008】

様々なタイプの空気予熱器が存在する。プレートおよび管タイプの空気予熱器は、空気側とガス側との間の漏れを生じないが、通常、その低い熱回収効率により、より小さな用途において使用される。高い熱回収効率を有する回転再生タイプ空気予熱器は、主に、発電所規模の発電プラントにおいて利用される。しかしながら、このような回転再生式空気予熱器における漏れは不可避である。漏れを最小限に減じるために特別の設計手段が要求される。

【0009】

図２Ａおよび図２Ｂは、概して、慣用の空気予熱器１０、特に、回転再生式空気予熱器１０を示している。空気予熱器１０は、ハウジング１４に回転可能に取り付けられたロータ１２を有する。ロータ１２は、ロータポスト１８からロータ１２の外周に向かって半径方向外方へ延びた隔壁１６を有する。隔壁１６は、熱交換エレメントバスケットアセンブリ２２を収容するために、それらの間に室２０を形成している。各熱交換バスケットアセンブリ２２は、一般的に熱交換エレメント４２と称される、熱伝達面の特別に形成されたシートの所定の有効熱伝達面積（通常は数千平方フィートのオーダである）を有する。

【0010】

慣用の回転再生式空気予熱器１０では、煙道ガス流２８と、燃焼用空気流３４とは、ロータ１２のそれぞれの反対の側からロータ１２に進入し、熱交換エレメントバスケットアセンブリ２２に収容された熱交換エレメント４２上を実質的に反対方向に通過する。特に、低温空気入口３０および冷却された煙道ガス出口２６は熱交換器の第１の側（概して低温端部４４と称される）に配置されているのに対し、高温煙道ガス入口２４および加熱された空気出口３２は、空気予熱器１０の第１の側とは反対側の第２の側（概して高温端部４６と称される）に配置されている。セクタプレート３６は、ロータ１２の上面および下面に隣接してハウジング１４を横切って延びている。第２のプレート３６は、空気予熱器１０を空気セクタ３８と煙道ガスセクタ４０とに分割している。

【0011】

図２Ａおよび図２Ｂに示された矢印は、ロータ１２を通る煙道ガス流２８および燃焼用空気流３４の移動方向、ならびにロータ１２の回転方向を示している。図２Ａおよび図２Ｂに示したように、煙道ガス流２８は高温煙道ガス入口２４を通って進入し、煙道ガスセクタ４０に配置された室２０に取り付けられた熱交換エレメントバスケットアセンブリ２２における熱交換エレメント４２に熱を伝達する。次いで、煙道ガス流２８から伝達された熱によって加熱された熱交換エレメントバスケットアセンブリ２２は、空気予熱器１０の空気セクタ３８へ回転させられる。次いで、熱交換エレメントバスケットアセンブリ２２からの熱は、低温空気入口３０を通って進入する燃焼用空気流３４に伝達される。今や冷却された煙道ガス流２８は、冷却された煙道ガス出口２６を通って予熱器１０から出るのに対して、今や加熱された燃焼用空気流３４は、空気出口３２を通って予熱器１０から出る。

【0012】

図２Ｃを参照すると、ロータ１２が、ハウジング１４の内部にはまり込むように寸法決めされていることが見て取れる。しかしながら、ロータ１２とハウジング１４との間の空間によって内部空隙９５が形成されている。高温煙道ガス入口２４と加熱された空気出口３２との間の差圧により、空気セクタ３８（図２Ｂ）における燃焼用空気流３４の一部は、内部空隙９５を介して空気予熱器１０の煙道ガスセクタ４０内へ進入し、これにより、煙道ガス流２８を空気で汚染する。特に、図２Ｄに示したように、燃焼用空気流３４の一部は、空気セクタ３８から煙道ガスセクタ４０へ第１の経路ＬＧ１に沿って流れる。加えて、煙道ガス流２８の複数の部分は、第２の経路ＬＧ２に沿って高温煙道ガス入口２４から直接に、冷却された煙道ガス出口２６へ内部空隙９５を通って流れることにより、ロータ１２をバイパスし、これにより、空気予熱器１０の効率を低下させる。同様に、燃焼用空気流３４の他の複数の部分は、第３の経路ＬＧ３に沿って低温空気入口３０から直接に、加熱された空気出口３２へ内部空隙９５を通って流れることにより、ロータ１２をバイパスし、空気予熱器１０の効率をさらに低下させる。

【0013】

第１の経路ＬＧ１に沿った空気セクタ３８から煙道ガスセクタ４０への燃焼用空気流３４の漏れ（概して空気漏れと称される）は、発電プラント排気流における煙道ガス体積を増大させる。その結果、空気予熱器１０の下流における機器において圧力降下が増大し、これにより、誘引通風（ＩＤ）ファン（図示せず）などの構成部材における補助電力消費を増大させる。同様に、空気漏れによる煙道ガス体積の増大は、例えば湿式煙道ガス脱硫（ＷＦＧＤ）ユニット（図示せず）またはその他の煙道ガス浄化機器などのその他の発電プラント構成部材のための寸法および／または能力要求を高める。その結果、発電プラントの建設、運転およびメンテナンスに関連するコストが空気漏れにより実質的に増大される。

【0014】

さらに、二酸化炭素（ＣＯ₂）捕捉のためのガス処理ユニット（図示せず）が装備された発電プラントでは、漏れ減少はさらに一層有益である。例えば、ガス処理ユニットを設計するとき、空気漏れが考慮される必要がある。空気漏れを補償するためにガス処理ユニットを大型化することは高価である。加えて、ガス処理ユニットにおけるガス圧縮機は、空気漏れにより、より多くのガス流を圧縮する必要があり、このことは、さらに、補助電力需要を増大させる。

【0015】

慣用の空気予熱器１０に関連した前記問題を考慮し、空気セクタ３８から煙道ガスセクタ４０への燃焼用空気流３４の漏れを最小限に減じるために空気予熱器１０において一連のシールを使用することなどによって、空気漏れを減じるための試みにおいて幾つかのステップが取られてきた。図３Ａを参照すると、例えば、慣用の空気予熱器１１０は、ハウジング１１４に取り付けられたロータ１１２を有する。ロータ１１２は、ロータポスト１１８を有し、ハウジング１１４の内部にはまり込むように寸法決めされている。空気漏れを最小限に減じるために、シール２２０，２２２，２２４，２２６，２２８および２３０が設けられている。シール２２０，２２２，２２４，２２６，２２８および２３０は、ハウジング１１４の内面から内方へロータ１１２に向かって延びており、煙道ガスセクタ４０（図２Ｂ）における煙道ガス流２８内へ進入する、空気セクタ３８（図２Ｂ）における燃焼用空気流３４の量を減じるために、内部空隙１９５内の空間に配置されている。特に、図３Ａおよび図３Ｂに示したように、シール２２２および２２４は、高温煙道ガス入口１２４を通じて煙道ガス流２８を受け取るプレナム“Ａ”を画成している。同様に、シール２２０および２３０は、プレナム“Ｂ”を画成しており、このプレナム“Ｂ”から、ロータ１１２を通過した煙道ガス流２８が、冷却された煙道ガス出口１２６を通じて排出される。さらに、シール２２０および２２８は、低温空気入口１３０を通じて燃焼用空気流３４を受け取るプレナム“Ｃ”を画成しており、シール２２２および２２６は、プレナム“Ｄ”を画成しており、このプレナム“Ｄ”から、ロータ１１２を通過した空気流３４は、加熱された空気出口１３２を通じて排出される。シール２２０および２２２は、プレナム“Ｅ”も画成しているのに対し、シール２２４および２２６はプレナム“Ｆ”を画成している。シール２２８および２３０の間にはロータポスト１１８が配置されており、シール２２８および２３０は、図３Ａおよび図３Ｂに示したように、プレナム“Ｇ”をも形成している。

【0016】

つまり、空気漏れを減じるための努力において、慣用の空気予熱器１１０は、シール２２０，２２２，２２４，２２６，２２８および２３０を有している。空気加熱器漏れは、大部分が、低温状態から高温状態に加熱された後のロータのたわみによるものである。ロータの高温端部は、ロータの低温端部よりも軸方向にたわみ、したがって、シールの間のそれぞれの間隙は異なり、これは、例えば、それぞれプレナム“Ｆ”および／または“Ｇ”を通じた、プレナム“Ｄ”および／または“Ｃ”からそれぞれプレナム“Ａ”および／または“Ｂ”への漏れに寄与する。ここで、例えば第１の経路ＬＧ１（図３Ｃ）に沿った空気漏れを図３Ｄおよび図３Ｅを参照しながらさらに詳細に説明する。

【0017】

図３Ｄは、慣用の３セクタ再生式空気予熱器３１０の平面図である。３セクタ再生式空気予熱器３１０では、シール３３２，３３４および３３６が設けられており、空気予熱器３１０の内部を３つのプレナム３６０，３６２および３６４に分割している。特に、プレナム３６０は、一次空気（ＰＡ）プレナム３６０であり、概して、３つのプレナム３６０，３６２および３６４の最も高い圧力レベルを有する。プレナム３６２は、二次空気（ＳＡ）プレナム３６２であり、概して、３つのプレナム３６０，３６２および３６４の二番目に高い圧力レベルを有しており、プレナム３６４は、煙道ガス（ＦＧ）プレナム３６４であり、３つのプレナム３６０，３６２および３６４の最も低い圧力レベルを有している。つまり、ＰＡプレナム３６０における圧力はＳＡプレナム３６２およびＦＧプレナム３６４における圧力よりも高く、ＳＡプレナム３６２における圧力は、ＦＧプレナム３６４における圧力よりも高いが、ＰＡプレナム３６０における圧力よりも低く、ＦＧプレナム３６４における圧力はＰＡプレナム３６０およびＳＡプレナム３６２の圧力よりも低い。

【0018】

図３Ｅは、慣用の４セクタ再生式空気予熱器４１０の平面図である。４セクタ再生式空気予熱器４１０では、シール４３２，４３３，４３４および４３５が設けられており、空気予熱器４１０の内部を４つのプレナム４６０，４６２，４６３および４６４に分割している。プレナム４６０は、ＰＡプレナム４６０であり、概して、４つのプレナム４６０，４６２，４６３および４６４の最も高い圧力レベルを有する。プレナム４６２および４６３は、等しい圧力（および概して４つのプレナム４６０，４６２，４６３および４６４の二番目に高い圧力レベル）を有するＳＡプレナム４６２，４６３であるのに対し、プレナム４６４はＦＧプレナム４６４であり、４つのプレナム４６０，４６２，４６３および４６４の最も低い圧力レベルを有している。

【0019】

図３Ｄおよび図３Ｅでは、点線の矢印（“Flow”で示されている）は、より高圧のプレナムから比較的低圧のプレナムへのガス流を示している。特に、慣用の３セクタ再生式空気予熱器３１０では、図３Ｄに示したように、空気漏れは、ＰＡプレナム３６０およびプレナム３６２の両方からＦＧプレナム３６４内へ生じる。同様に、慣用の４セクタ再生式空気予熱器４１０では、図３Ｅに示したように、空気漏れは、両ＳＡプレナム４６２および４６３からＦＧプレナム４６４内へ生じる。概して、前記予熱器は、４つのセクタ（プレナム）を有しており、煙道ガスは最も大きなセクタを流過するのに対し、一次空気および二次空気は３つの他のより小さなセクタを通過する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

シールを使用しているにもかかわらず、空気漏れを防止するように設計されたシールの追加にもかかわらず、慣用の空気予熱器においては依然として空気漏れが生じる。したがって、空気漏れが実質的に低減されたおよび／または有効に最小限に減じられた空気予熱器を開発することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0021】

第１のガス流と第２のガス流との間で熱を伝達するための熱交換器であって、該熱交換器は、
ハウジングであって、第１のガス流を受け取るための第１の入口プレナムと、第１のガス流を排出するための第１の出口プレナムと、第２のガス流を受け取るための第２の入口プレナムと、第２のガス流を排出するための第２の出口プレナムとを有しており、第１のガス流は燃焼用空気流を含み、第２のガス流は還元塔ガス流および酸化塔ガス流を含む、ハウジングと、
該ハウジング内に配置されたロータと、
該ロータに配置された熱交換エレメントであって、前記熱交換器は、少なくとも２つのセクタ、すなわち燃焼用空気流を受け取るために機能する第１のセクタと、第１のセクタと向き合って配置されておりかつ還元塔ガス流、酸化塔ガス流または酸化塔ガス流および還元塔ガス流の両方を受け取るために機能する第２のセクタとを含む、熱交換エレメントと、
第１のセクタと第２のセクタとの間に配置された加圧された層であって、該加圧された層は、前記燃焼用空気流、前記還元塔ガス流および前記酸化塔ガス流よりも高い圧力である、加圧された層と、
を備える熱交換器が、ここに開示される。

【0022】

熱交換器を通過する第１のガス流と第２のガス流との間のガス漏れを低減する方法であって、該方法は、
熱交換器を提供し、該熱交換器は、
ハウジングであって、該ハウジングは、第１のガス流を受け取るための第１の入口プレナムと、第１のガス流を排出するための第１の出口プレナムと、第２のガス流を受け取るための第２の入口プレナムと、第２のガス流を排出するための第２の出口プレナムとを有し、第１のガス流は燃焼用空気流を含み、第２のガス流は還元塔ガス流および酸化塔ガス流を含む、ハウジングと、
該ハウジング内に配置されたロータと、
該ロータに配置された熱交換エレメントであって、前記熱交換器は、少なくとも２つのセクタ、すなわち燃焼用空気流を受け取るために機能する第１のセクタと、第１のセクタと向き合って配置されておりかつ還元塔ガス流、酸化塔ガス流または還元塔ガス流および酸化塔ガス流の両方を受け取るために機能する第２のセクタとを含む、熱交換エレメントと、
第１のセクタと第２のセクタとの間に配置された加圧された層であって、該加圧された層は、燃焼用空気流、還元塔ガス流および酸化塔ガス流よりも高い圧力である、加圧された層と、を備え、
還元塔ガス流および／または酸化塔ガス流から取り出された熱によって熱交換器の一部を加熱し、
還元塔ガス流および／または酸化塔ガス流からその熱を取り出す熱交換器の部分によって燃焼用空気流を加熱する方法も、ここには開示される。

【0023】

第１のガス流と第２のガス流との間で熱を伝達するための熱交換器であって、該熱交換器は、
ハウジングであって、第１のガス流を受け取るための第１の入口プレナムと、第１のガス流を排出するための第１の出口プレナムと、第２のガス流を受け取るための第２の入口プレナムと、第２のガス流を排出するための第２の出口プレナムとを有し、前記第１のガス流は、燃焼用空気流を含み、前記第２のガス流は、還元塔ガス流または酸化塔ガス流を含む、ハウジングと、
該ハウジング内に配置されたロータと、
該ロータに配置された熱交換エレメントと、を備え、
前記熱交換器は、少なくとも２つのセクタ、すなわち、燃焼用空気流を受け取るために機能する第１のセクタと、第１のセクタと向き合って配置されておりかつ還元塔ガス流、酸化塔ガス流または酸化塔ガス流および還元塔ガス流の両方を受け取るために機能する第２のセクタと、を含み、前記燃焼用空気流の圧力は前記酸化塔ガス流の圧力よりも高い、第１のガス流と第２のガス流との間で熱を伝達するための熱交換器もここに開示される。

【0024】

熱交換器を通過する第１のガス流と第２のガス流との間のガス漏れを低減する方法であって、該方法は、
熱交換器を提供し、該熱交換器は、
ハウジングであって、第１のガス流を受け取るための第１の入口プレナムと、第１のガス流を排出するための第１の出口プレナムと、第２のガス流を受け取るための第２の入口プレナムと、第２のガス流を排出するための第２の出口プレナムとを有し、第１のガス流は燃焼用空気流を含み、第２のガス流は、還元塔ガス流、酸化塔ガス流、または還元塔ガス流および酸化塔ガス流の両方を含む、ハウジングと、
該ハウジング内に配置されたロータと、
該ロータに配置された熱交換エレメントと、を備え、
前記熱交換器は、少なくとも２つのセクタ、すなわち燃焼用空気流を受け取るために機能する第１のセクタと、第１のセクタと向き合って配置されておりかつ還元塔ガス流、酸化塔ガス流または還元塔ガス流および酸化塔ガス流の両方を受け取るために機能する第２のセクタと、を含み、燃焼用空気流の圧力は酸化塔ガス流の圧力よりも高く、
還元塔ガス流および／または酸化塔ガス流から取り出された熱によって熱交換器の一部を加熱し、
還元塔ガス流および／または酸化塔ガス流からその熱を取り出す熱交換器の部分によって燃焼用空気流を加熱する、熱交換器を通過する第１のガス流と第２のガス流との間のガス漏れを低減する方法もここに開示される。

【0025】

ここに開示された熱交換器を含むケミカルルーピングシステムもここに開示される。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】酸化塔および還元塔を有するケミカルルーピングシステムを示している。

【図2A】慣用の再生式空気予熱器を示している。

【図2B】慣用の再生式空気予熱器の別の図を示している。

【図2C】ハウジング内にはめ込むように寸法決めされたロータを示している。

【図2D】予熱器における漏れ経路を示している。

【図3A】漏れを最小限に減じるためにシールを使用することによって形成された空気予熱器におけるプレナムを示している。

【図3B】漏れを最小限に減じるためにシールを使用することによって形成された空気予熱器におけるプレナムの別の図である。

【図3C】空気予熱器における漏れを減じる１つの形式を示している。

【図3D】図３Ｃの空気予熱器における漏れを減じるためのプレナムを示している。

【図3E】図３Ｃの空気予熱器における漏れを減じるためのプレナムを示している。

【図4A】開示された再生式空気予熱器を示している。

【図4B】慣用の再生式空気予熱器の別の図を示している。

【図5】空気予熱器のガス側から空気側へ熱を伝達するための４つのセクタを有する空気予熱器の１つの実施の形態を示している。

【図6】空気予熱器の空気側からガス側への漏れを減じる空気予熱器における加圧された層の１つの実施の形態を示している。

【図7】空気予熱器の空気側からガス側への漏れを減じる空気予熱器における加圧された層の別の実施の形態を示している。

【図8】空気予熱器の空気側からガス側への漏れを減じる空気予熱器における加圧された層の１つの実施の形態を示している。

【図9】ここで詳述された空気予熱器を有するケミカルルーピング発電プラントを示している。

【発明を実施するための形態】

【0027】

詳細な説明
ここでは予熱器が開示され、予熱器は、２つ以上のセクタを有し、これらのセクタにおいて、酸化塔排ガスおよび還元塔排ガスがガスセクタを通過する間に、予熱される必要がある酸化塔への空気（金属または硫化カルシウムを酸化させるためにこの空気から酸素が得られる）が空気セクタを通過する。１つの実施の形態では、予熱器は、３つ以上のセクタ、特に少なくとも４つのセクタを有し（すなわち４セクタ予熱器である）、これらのセクタにおいて、予熱される空気は、最も大きなセクタを通じて搬送されるのに対し、３つのより小さなセクタは、これらを通って高温の排ガスを搬送するために使用される。３つのセクタのうちの２つは、酸化塔からの高温の排ガスを搬送するために使用されるのに対し、残りのセクタは、還元塔からの高温の排ガスを搬送するために使用される。高温の排ガス（煙道ガスとも称される）を搬送するセクタを含む予熱器の側は、“ガス側”と称されるのに対し、酸化塔へ空気を搬送するセクタを含む予熱器の側は、予熱器の“空気側”と称される。燃焼後に酸化塔から出てくる煙道ガス流は、酸化塔ガス流と称され、燃焼後に還元塔から出てくる煙道ガス流は、還元塔ガス流と称される。

【0028】

１つの実施の形態では、酸化塔排ガスを搬送する２つのセクタは、還元塔排ガスを搬送するセクタの両側に配置されている。これらのセクタにおけるガス圧力が注意深く設計されている、すなわち、還元塔ガスセクタにおける圧力が酸化塔ガスセクタにおける圧力以下であるならば、この配列は、還元塔排ガスを搬送するセクタから、酸化塔排ガスを搬送するセクタへの二酸化炭素漏れの可能性を最小限に減じ得る。これは、二酸化炭素が大気中へ排出される可能性を最小限に減じる。なぜならば、酸化塔排ガスは、主に窒素および酸素を含んでいるからである（図１）。酸化塔排ガス流への空気汚染は、この配列の結果として生じ得るが、これは、問題を惹起しない。

【0029】

図４Ａおよび図４Ｂは、概して回転再生式空気予熱器１００を示している。空気予熱器１０００は、ハウジング１００４に回転可能に取り付けられたロータ１００２を有する。ロータ１００２は、ロータポスト１００８からロータ１００２の外周に向かって半径方向外方へ延びた隔壁１００６を有する。隔壁１００６は、熱交換エレメントバスケットアセンブリ１０２２を収容するために、それらの間に室１０２０を形成している。各熱交換バスケットアセンブリ１０２２は、一般的に熱交換エレメント１０４２と称される、熱伝達面の特別に形成されたシートの所定の有効熱伝達面積（通常は数千平方フィートのオーダである）を有する。

【0030】

回転再生式空気予熱器１０００では、煙道ガス流１０２８（図４Ａにそれぞれ流れ１０２８Ａおよび１０２８Ｂとしてここでは示されている、酸化塔および還元塔からの排気を含む）と、燃焼用空気流１０３４とは、ロータ１００２のそれぞれ反対の側からロータ１００２に進入し、熱交換エレメントバスケットアセンブリ１０２２に収容された熱交換エレメント１０４２上を実質的に反対方向に通過する。特に、低温空気入口１０３０および冷却された煙道ガス出口１０２６は熱交換器の第１の側（概して低温端部１０４４と称される）に配置されているのに対し、高温煙道ガス入口１０２４および加熱された空気出口１０３２は、空気予熱器１０００の第１の側とは反対側の第２の側（概して高温端部１０４６と称される）に配置されている。セクタプレート１０３６は、ロータ１００２の上面および下面に隣接してハウジング１００４を横切って延びている。セクタプレート１０３６は、空気予熱器１０００を空気セクタ１０３８と煙道ガスセクタ１０４０とに分割している。

【0031】

図４Ａおよび図４Ｂに示された矢印は、ロータ１００２を通る煙道ガス流１０２８および燃焼用空気流１０３４の移動方向、ならびにロータ１００２の回転方向を示している。図４Ａおよび図４Ｂに示したように、（ここでは酸化塔ガス流としても知られる、酸化塔からの）煙道ガス流１０２８Ａと、（ここでは還元塔ガス流としても知られる、還元塔からの）煙道ガス流１０２８Ｂとは、高温煙道ガス入口１０２４を通って進入し、煙道ガスセクタ１０４０に配置された室１０２０に取り付けられた熱交換エレメントバスケットアセンブリ１０２２における熱交換エレメント１０４２に熱を伝達する。次いで、煙道ガス流１０２８から伝達された熱によって加熱された熱交換エレメントバスケットアセンブリ１０２２は、空気予熱器１０００の空気セクタ１０３８へ回転させられる。次いで、熱交換エレメントバスケットアセンブリ１０２２からの熱は、低温空気入口１０３０を通って進入する燃焼用空気流１０３４に伝達される。今や冷却された煙道ガス流１０２８は、冷却された煙道ガス出口１０２６を通って予熱器１０００から出るのに対して、今や加熱された燃焼用空気流１０３４は、空気出口１０３２を通って予熱器１０００から出る。

【0032】

前に詳述したように、（酸化塔および還元塔から出てくる）排ガスと、酸化塔における（金属および／または硫化カルシウムを酸化させるために使用される）空気との混合が、予熱器において生じる恐れがある。混合を最小限に減じるために、それぞれのセクタの間に配置されたシールを用いることができる。

【0033】

図５は、４つのセクタに分割された予熱器１０００の平面図を示している。（図４Ａおよび図４Ｂに関連した）図５は、４つのセクタ、すなわち、予熱器１０００を通じて空気（すなわち燃焼用空気流１０３４）を酸化塔へ搬送するための第１のセクタ２００２と、酸化塔からの排ガス（以下酸化塔ガス流という）を搬送するための第２のセクタ２００４および第４のセクタ２００８と、還元塔からの排ガス（以下還元塔ガス流）を搬送するための第３のセクタ２００６とに分割されている。還元塔ガス流１０２８Ｂを搬送する第４のセクタ２００６は、酸化塔ガス流１０２８Ａを搬送する２つのセクタ２００４および２００８の間に位置している。（太線によって示された）図５における矢印は、差圧によって生ぜしめられかつセクタ２００２，２００４，２００６および２００８の間で生じる漏れの方向を示している。それぞれのセクタにおける圧力は、第１のセクタ２００２から第２および第４のセクタ２００４および２００８それぞれに向かって全ての漏れが生じるように選択されている。第２および第４のセクタ２００４および２００８からの漏れは、セクタ２００６に向かって生じる。

【0034】

燃焼用空気流１０３４（図４Ａ参照）は、予熱器１０００の第１のセクタ２００２に進入する。セクタ２００２における燃焼用空気流１０３４の圧力Ｐ₁は、セクタ２００４および２００８における酸化塔ガス流１０２８Ａの圧力Ｐ₂よりも高い。圧力Ｐ₁は、また、セクタ２００６における還元塔ガス流１０２８の圧力Ｐ₃よりも高い。セクタ２００６における還元塔ガス流１０２８Ｂの圧力Ｐ₃は、セクタ２００４および２００８における酸化塔ガス流１０２８Ａの圧力Ｐ₂以下である。言い換えれば、圧力Ｐ₁は圧力Ｐ₂よりも高く、圧力Ｐ₂自体は圧力Ｐ₃以上である。１つの実施の形態では、Ｐ₂は、Ｐ₃よりも高いかまたはほぼ等しいことができる。

【0035】

煙道ガス流の圧力（すなわち酸化塔ガス流または還元塔ガス流の圧力）よりも高い燃焼用空気流圧力の使用は、還元塔流に存在する二酸化炭素が燃焼用空気流を汚染することを防止する。燃焼用空気流から酸化塔ガス流および還元塔ガス流への漏れは最小限に減じられる。燃焼用空気流１０３４からの空気による酸化塔ガス流１０２８Ａおよび還元塔ガス流１０２８Ｂの汚染は、ケミカルルーピングシステム、および予熱器から出てくる排気流に対する損傷を生じない。Ｐ₃と等しいかまたはそれよりも高くなるようにＰ₂を選択することによって、セクタ間で生じる、差圧によって引き起こされる全ての漏れは、酸化塔ガス流１０２８Ａから還元塔ガス流１０２８Ｂへ向かう方向で生じる。

【0036】

既に前に詳述したように、酸化塔ガス流１０２８Ａおよび還元塔ガス流１０２８Ｂによるそれぞれのバスケットアセンブリ１０２２の加熱時に、バスケットは次いで空気予熱器１０００の空気セクタ１０３８へ回転させられる。次いで、熱交換エレメントバスケットアセンブリ１０２２からの熱は、低温空気入口１０３０を通じて進入する燃焼用空気流１０３４へ伝達され、これにより、燃焼用空気流１０３４は、酸化塔（図示せず）に進入する前に予熱される。

【0037】

１つの実施の形態（図示せず）では、還元塔ガス流１０２８Ｂは流れ抵抗装置（または絞り装置）を通じて搬送されてもよく、この装置は、運転中に酸化塔ガス流の圧力よりも常に低くなるように還元塔ガス流の圧力を調節する。酸化塔ガス流と還元塔ガス流との間の差圧信号によって制御されるダンパは、このような流れ絞り装置の一例である。

【0038】

図６に示された１つの実施の形態では、予熱器１０００は、セクタ２００２と、セクタ２００４，２００６および２００８との間に配置された加圧された層２０１２を有してもよい。１つの実施の形態では、空気予熱器の入口側（１０２８Ａ）または出口側（図示せず）からの酸化塔ガス流１０２８Ａは、加圧され、第１のセクタ２００２において使用される圧力Ｐ₁よりも高い圧力Ｐ₄で、加圧された層２０１２内へ排出されてもよい。セクタの間で差圧により引き起こされる漏れは、図６に実線の矢印で示されている。圧力Ｐ₁よりも高い圧力Ｐ₄を利用することにより、酸化塔ガス流は、加圧された層２０１２からセクタ２００２（このセクタを通って燃焼用空気流が搬送される）内へ漏れる。酸化塔ガス流は、加圧された層２０１２から、酸化塔ガス流が通過搬送されるセクタ２００４および２００８へも漏れる。漏れは、セクタ２００４および２００８から、還元塔ガス流が通過搬送されるセクタ２００６へも生じる。燃焼用空気流を搬送するセクタと、酸化塔ガス流および還元塔ガス流を搬送するセクタとの間に配置された加圧された層の使用は、燃焼用空気流が酸化塔ガス流または還元塔ガス流内へ漏れることを防止する。

【0039】

１つの実施の形態では、ガス処理ユニット（ＧＰＵ）からのベントガスが、加圧された層に供給するために利用されてもよい。ガス処理ユニットは、還元塔ガスを浄化し、浄化された二酸化炭素を、製品品質要求に従う圧力に圧縮する。空気排出基準によって許容される二酸化炭素およびその他のエミッションを含む少量の浄化されていないガスは、大気中へベントされる。このガスはベントガスと称される。図７および図８は、ガス処理ユニット（図示せず）からのベントガスの全てまたは一部が、空気予熱器の空気側から予熱器のガス側への漏れを防止するために、加圧された層２０１２へ搬送される実施の形態を示している。図７は、ガス処理ユニットからのベントガスが、ベントガスを空気予熱器の加圧された層２０１２へ搬送する前にベントガスを加熱するために選択的なブースタファン２０１４および選択的なヒータ２０１６へ方向付けられることを除き、図６における空気予熱器と同様の空気予熱器１０００を示している。図７の空気予熱器は、４つのセクタを有し、その機能は図６に関連して前に説明されており、再び繰り返し説明しない。

【0040】

ベントガスは、発電プラントからの許容されたエミッションである。加圧された層２０１２を加圧するために利用されるベントガスは最終的に燃焼用空気流および還元塔ガス流を通じて大気中へ排出されるが、このことは、発電プラントからのエミッション全体を増大しない。

【0041】

図８は、（還元塔ガス流を搬送する）セクタ２００６と向き合って配置された（燃焼用空気流を搬送する）セクタ２００２を含む２セクタ空気予熱器１０００を示している。ＧＰＵからのベントガスによって加圧された、加圧された層２０１２は、セクタ２００２と、セクタ２００６との間に配置されている。加圧された層２０１２におけるベントガスは、燃焼用空気流の圧力または還元塔ガス流の圧力よりも高い圧力であり、ひいては、空気セクタ２００２から還元塔ガス流セクタ２００６への漏れを防止する。差圧によって引き起こされる漏れは、図８に太字の矢印で示したように、加圧された層２０１２から、セクタ２００２およびセクタ２００６内へ生じる。図８において、ガス処理ユニットからのベントガスが、ベントガスを空気予熱器の加圧された層２０１２へ搬送する前にベントガスを加熱するために選択的なブースタファン２０１４および選択的なヒータ２０１６へ方向付けられる。

【0042】

１つの実施の形態では、上に詳述された空気予熱器１０００を使用する１つの形式において、システムは、上に詳述した空気予熱器の１つ以上を含むことができる。１つの実施の形態では、システムは、１つ以上の予熱器、特に２つ以上の予熱器を用いることができる。図９は、燃焼を補助するために酸化塔に供給される空気を予熱するための２つの予熱器を含むシステムを示している。図９において、システム３０００は、酸化塔３００４と流体接続した還元塔３００２を含む。硫化カルシウムは酸化塔３００４において酸化させられて硫酸カルシウムを形成し、この硫酸カルシウムは、次いで、還元塔３００２へ搬送され、還元塔３００２において硫化カルシウムへ再び還元される。還元塔３００２からの硫化カルシウムは、還元塔底部出口３０１４を通じて酸化塔３００４へ充填される。還元塔３００２と酸化塔３００４との間で硫化カルシウムおよび硫酸カルシウムを往復搬送するための搬送設備が存在しているが、図９には詳細に示されていない。石炭は還元塔３００２へ充填され、還元塔３００２において、硫酸カルシウムから放出された酸素を用いて燃焼させられる。

【0043】

還元塔３００２および酸化塔３００４からの煙道ガスはそれぞれ別々に粒子分離器３００６および３００８へ排出され、粒子分離器から、分離された粒子は再びそれぞれの反応塔（すなわち還元塔または酸化塔）へ再充填される。セパレータ３００６からのガス（主に二酸化炭素）および分離器３００８からのガス（主に窒素）は、それぞれのバックパス熱交換器３０２２および３０２０へそれぞれ排出される。熱交換器３０２０および３０２２において、蒸気が発生され、この蒸気は蒸気サイクル３０３８において利用される。次いで、それぞれの煙道ガスは、空気予熱器３０２４および３０２６へ排出され、空気予熱器において、空気を加熱するために利用され、この空気は次いで酸化塔３００４へ充填される。硫黄およびその他の粒子が硫黄および粒子除去システム３０２８および３０３０においてそれぞれの煙道ガスからそれぞれ除去された後、硫黄および粒子は、大気への排出のための煙突３０３６へ排出される。酸化塔からの二酸化炭素煙道ガスは、煙突３０３６へ排出される前に２つの付加的なステップを受ける。空気予熱器３０２８からの二酸化炭素は、煙道ガス凝縮器３０３２へ排出され、次いで、煙突３０３６から排出される前にガス処理ユニット３０３４へ排出される。ここには示されていないが、酸化塔および／または還元塔からの煙道ガスは両方とも２つの流れに分割されてもよく、これらの流れはそれぞれ、空気予熱器３０２４および３０２６へ供給することができる。

【0044】

１つの実施の形態では、空気予熱器３０２４および３０２６は、２セクタ空気予熱器であることができる（図８参照）か、または両方とも４セクタ予熱器であることができる（図７参照）。１つの実施の形態では、空気予熱器のうちの一方が２セクタ空気予熱器であることができるのに対し、空気予熱器のうちの一方は４セクタ空気予熱器であることができる。典型的な実施の形態では、空気予熱器の両方が２セクタ空気予熱器である。

【0045】

ここで再び図９を参照すると、両予熱器３０２４および３０２６が２セクタ予熱器（図８参照）である場合、空気は空気入口を通じて両セクタへ排出される。予熱器３０２４においては、還元塔ガス流は空気予熱器のガス側へ充填されるのに対し、ＧＰＵからのベントガスはライン４００２を通じて、加圧された層へ充填される。予熱器３０２６においては、酸化塔ガス流は空気予熱器のガス側へ充填される。ベントガスは、予熱器の空気側から予熱器のガス側への漏れを防止する。この形式において、還元塔または酸化塔からの煙道ガスを利用して空気を予熱するために、２つの２セクタ空気予熱器をケミカルルーピングシステムにおいて使用することができる。

【0046】

再び図９を参照すると、一方の予熱器が２つのセクタを有するのに対して、他方の予熱器が３つのセクタを有する形式で２つの予熱器３０２４および３０２６を使用することが可能である。この実施の形態では、熱交換器３０２２から出てくる還元塔ガス流は２つの流れ４００４および４００６に分割される。一方の流れ４００６は、２セクタ空気予熱器である空気予熱器３０２４へ充填される。他方の流れ４００４は、他方の予熱器３０２６へ充填される。予熱器３０２６は４セクタ予熱器（図７参照）であり、この場合、酸化塔ガス流は２つのセクタ２００４および２００８へ充填されるのに対し、還元塔ガス流４００４はセクタ２００６へ充填される。加熱される空気は、図９に示したように、両空気予熱器３０２４および３０２６へ充填される。燃焼用空気流は、それぞれの空気予熱器の空気側へ充填されるのに対し、還元塔ガス流および酸化塔ガス流は、ガス予熱器の空気側におけるセクタと向き合ったセクタへ充填される（すなわち、ガス側へ充填される）。ＧＰＵからのベントガスは、ライン４００２を通じて、加圧された層へ充填される。ベントガスは、予熱器の空気側から予熱器のガス側への漏れを防止する。すなわち、図示したように、２セクタ予熱器は、酸化塔用の空気を加熱するために４セクタ予熱器に関連して使用されてもよい。

【0047】

ここで詳述したような空気予熱器の使用は多くの利点を有する。予熱器のガス側から空気側への漏れが最小限に減じられる。還元塔ガス流から酸化塔ガス流および燃焼用空気流への二酸化炭素漏れも、最小限に減じられる。同様に、予熱器の空気側からガス側への同様の漏れも最小限に減じられる。

【0048】

様々な要素、構成要素、領域、層および／又はセクションを説明するために本明細書において“第１”、“第２”、“第３”などの用語が使用されるが、これらの要素、構成要素、領域、層および／又はセクションはこれらの用語によって限定されるべきでないことが理解される。これらの用語は、１つの要素、構成要素、領域、層又はセクションを別の要素、構成要素、領域、層又はセクションから区別するためだけに使用される。つまり、以下で説明される“第１の要素”、“構成要素”、“領域”、“層”又は“セクション”は、ここでの開示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層又はセクションと称することができる。

【0049】

本明細書において使用される用語は、特定の実施の形態を説明するためだけのものであり、限定することを意図したものではない。ここで使用される場合、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、単数の記載は複数も含むことが意図されている。“含む”および／又は“含んでいる”、又は“有する”および／又は“有している”は、本明細書で使用される場合、言及された特徴、領域、整数、ステップ、作動、要素および／又は構成要素の存在を特定するが、１つ以上のその他の特徴、領域、整数、ステップ、作動、要素、構成要素および／又はそれらのグループの存在又は付加を排除しないことがさらに理解される。

【0050】

さらに、“下側の”又は“下部”および“上側の”又は“上部”などの相対的な用語は、ここでは、図面に例示されたような、１つの要素の、別の要素に対する関係を説明するためにここでは使用されることがある。相対的な用語は、図示された向きに無和江、装置の様々な向きを含むことが意図されている。例えば、図面のうちの１つにおける装置が反転されると、他の要素の“下側”にあると説明されていた要素は、今度は他の要素の“上側”に向きづけられることになる。従って、“下側”という典型的な用語は、図面の特定の向きに応じて、“下側”および“上側”の向きの両方を含むことができる。同様に、図面のうちの１つにおける装置が反転されると、他の要素の“下”又は“下方”にあると説明されていた要素は、今度は他の要素の“上”に向きづけられることになる。“下”又は“下方”という典型的な用語は、上下の両方の向きを含むことができる。

【0051】

そうでないことが定義されない限り、本明細書において使用される全ての用語（技術用語および科学用語）は、本開示が属する技術の分野における当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されたような用語は、関連技術およびこの開示の文脈における意味と一貫する意味を有するものと解されるべきであり、ここにそのように明示的に定義されない限り、理想化された又は過剰に形式的な意味に解されることはない。

【0052】

理想化された実施の形態の概略的な例示である横断面図を参照して、典型的な実施の形態がここで説明される。これにより、例えば、製造技術および／又は公差の結果としての例示の形状からのずれが予測される。つまり、ここに説明された実施の形態は、ここに例示されたような領域の特定の形状に限定されると解されるべきではなく、例えば製造から生じる形状のずれを含む。例えば、平坦として例示又は説明された領域は、通常、粗いおよび／又は非線形の特徴を有してよい。さらに、例示された鋭角は、丸みづけられていてよい。つまり、図示された領域は、本質的に概略的であり、それらの形状は、ある領域の正確な形状を例示しようとするものではなく、本願の請求項の範囲を限定しようとするものではない。

【0053】

および／またはという用語は、ここでは“および”と“または”の両方を意味するために使用されている。例えば、“Ａおよび／またはＢ”は、Ａ、ＢまたはＡおよびＢを意味すると解釈される。“含む”というつなぎ言葉は、“から実質的に成る”および“から成る”というつなぎ言葉を包含しており、“含む”と置き換えることができる。

【0054】

様々な典型的な実施の形態を参照して発明を説明したが、発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が加えられてよく、前記実施の形態の要素の代わりに均等物が代用されてよいことが理解されるであろう。加えて、発明の基本的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を発明の開示に適応させるために、多くの変更がなされてよい。従って、本発明を実施するために考えられた最良の形態として開示された特定の実施の形態に発明は限定されないが、発明は、添付の請求項範囲に該当する全ての実施の形態を含むことが意図されている。

【符号の説明】

【0055】

４ 酸化塔、 ６ 還元塔、 １０ 空気予熱器、 １２ ロータ、 １４ ハウジング、 １６ 隔壁、 １８ ロータポスト、 ２０ 室、 ２２ 熱交換エレメントバスケットアセンブリ、 ２６ 煙道ガス出口、 ２８ 煙道ガス流、 ３０ 低温空気入口、 ３４ 燃焼用空気流、 ３６ 第２のプレート、 ３８ 空気セクタ、 ４０ 煙道ガスセクタ、 ４２ 熱交換エレメント、 ４６ 高温端部、 ９５ 内部空隙、 ＬＧ１ 第１の経路、 ＬＧ２ 第２の経路、 ＬＧ３ 第３の経路、 １１２ ロータ、 １１４ ハウジング、 １１８ ロータポスト、 ２２０，２２２，２２４，２２６，２２８，２３０ シール、 ３１０ ３セクタ再生式空気予熱器、 ３３２，３３４，３３６ シール、 ３６０，３６２，３６４ プレナム、 ４１０ ４セクタ再生式空気予熱器、 ４３２，４３３，４３４，４３５ シール、 ４６０，４６２，４６３，４６４ プレナム、 １０００ 空気予熱器、 １００２ ロータ、 １００４ ハウジング、 １００６ 隔壁、 １００８ ロータポスト、 １０２０ 室、 １０２２ 熱交換バスケットアセンブリ、 １０２８，１０２８Ａ，１０２８Ｂ 煙道ガス流、 １０３２ 腔出口、 １０３４ 燃焼用空気流、 １０３６ セクタプレート、 １０３８ 空気セクタ、 １０４０ 煙道ガスセクタ、 １０４２ 熱交換エレメント、 １０４４ 低温端部、 １０４６ 高温端部、 ２００２ 第１のセクタ、 ２００４ 第２のセクタ、 ２００６ 第３のセクタ、 ２００８ 第４のセクタ、 ２０１２ 加圧された層、 ２０１４ ブースタファン、 ２０１６ ヒータ、 ３００ システム、 ３００２ 還元塔、 ３００４ 酸化塔、 ３００６，３００８ 粒子分離器、 ３０１４ 還元塔底部出口、 ３０２０，３０２２ バックパス熱交換器、 ３０２４，３０２６ 空気予熱器、 ３０２８，３０３０ 硫黄および粒子除去システム、３０３２ 煙道ガス凝縮器、 ３０３４ ガス処理ユニット、 ３０３６ 煙突、 ３０３８ 蒸気サイクル、 ４００２ ライン、 ４００４，４００６ 流れ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】