JP2000104902A - 流動層燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低負荷時から安定燃焼までの立上り時には、
空気供給口を通しての未燃粒子の流入を阻止して安定燃
焼までの迅速な移行を可能とするとともに、負荷運転時
においては燃焼炉内の流動層における燃焼を安定的に保
持して局所的な温度上昇を回避し、クリンカの発生量を
低減し得る流動層燃焼装置を提供する。 【解決手段】 燃料及び流動材を、多孔板上で流動層を
形成して燃焼させるようにした流動層燃焼装置におい
て、上記空気供給口に設けられて同空気供給口の開度を
制御する制御弁を備え、上記空気供給口と、空気孔が形
成された隔壁を隔てて風箱を設けて、同風箱内と上記空
気供給口とを上記空気孔を介して連通し、上記制御弁
は、その先端面が上記隔壁の上面に当接したとき上記空
気供給口を閉塞するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体、スラリー状
等の流動状の燃料を、流動材を用いることにより、流動
層燃焼炉内で安定燃焼させるようにした流動層燃焼装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３には、流動状の燃料を、流動材を用
いて燃焼炉にて燃焼させる流動層燃焼装置の従来の１例
が示されている。

【０００３】図３において、１は流動層燃焼設備で、次
のように構成されている。即ち、５は燃焼炉、４は炉内
燃焼用空気８が供給されている炉内用風箱であり、上記
燃焼炉５と炉内用風箱４とは多数の炉内用細孔２が穿設
された炉内用多孔板３によって仕切られている。

【０００４】２４は上記燃焼炉の側部に設けられた循環
粒子混合室であり、同混合室２４には、後述するサイク
ロン１４にて捕獲された粒子１３を冷却するための外部
熱交換器２１が設けられている。２２は同熱交換器２１
の伝熱管である。２３は外部燃焼用空気２０が導入され
ている外部熱交用風箱で、同風箱２３と上記循環粒子混
合室２４との間は、多数の外部熱交用細孔１７が穿設さ
れた外部熱交用多孔板１８によって仕切られている。

【０００５】また、上記燃焼炉５の上部に設けられたガ
ス出口通路５１には燃焼炉５内から飛散した粒子１３を
捕獲するためのサイクロン１４が設けられている。１５
は上記サイクロン１４の下部開口に連通されたシールポ
ットである。

【０００６】上記シールポット１５は、上記粒子１３を
流動化するための流動化媒体１６により粒子を流動化す
るものであり、同シールポット１５の粒子出口は粒子戻
り管５３を介して上記燃焼炉５内の下部に連通されてい
る。また上記シールポット１５からは粒子管５２が分岐
されて、粒子１３の一部を上記循環粒子混合室２４内に
循環させるようになっている。２５は上記粒子管５２を
開閉するバルブである。

【０００７】１０は上記燃焼炉５の下部に設けられた燃
焼灰抜き出し用の抜き出し管、１２は同抜き出し管１０
に接続されるホッパ、１１ａは同抜き出し管１０を開閉
するバルブ、１１ｂは上記ホッパ１２の底部に設けられ
たホッパ開閉用のバルブである。

【０００８】１９は上記燃焼炉５内の下部と循環粒子混
合室２４を有する上記外部熱交換器２１との間の上記炉
内用多孔板３の上部位置に同多孔板３と直角方向に設け
られた隔壁で、同隔壁１９には、外部熱交換器２１を通
った外部熱交用空気２０を燃焼炉５内に噴出させるため
の四角形状の空気噴出孔２６が穿設されている。

【０００９】上記流動層燃焼設備１の稼動時において、
燃焼炉５内の炉内用多孔板３上には燃料６及び石灰石、
砂等の流動材７が供給される。一方、炉内用風箱４には
炉内燃焼用空気８が供給され、同空気８は上記炉内用細
孔２を通って燃焼炉５内に導かれる。

【００１０】また、外部熱交用風箱２３には外部熱交用
空気２０が供給され、同空気２０は外部熱交用細孔１７
を通って循環粒子混合室２４に入り、ここで後述するよ
うに、循環粒子１３が混入され、空気噴出孔２６から燃
焼炉５内に噴出される。

【００１１】そして上記燃焼炉５内においては、上記炉
内燃焼用空気８及び外部熱交用空気２０により、上記燃
料６及び流動材７は上記炉内多孔板３上で流動層９を形
成し、燃料の燃焼がなされる。

【００１２】燃焼ガスは燃焼炉５の上部から流出し、ガ
ス出口通路５１を経てサイクロン１４に入り、ここで燃
焼ガス中の粒子１３が捕獲された後、系外（使用先）へ
送出される。上記サイクロン１４で捕獲された粒子１３
は、シールポット１５に入り、ここで流動化媒体１６に
よって流動化された後、粒子戻り管５３を通って燃焼炉
５内に戻され再燃焼される。

【００１３】またサイクロン１４で捕獲された粒子１３
の一部は、バルブ２５の開弁によって粒子管５２を通
り、外部熱交換器２１の循環粒子混合室２４に入る。こ
の粒子１３は、外部熱交換器２１の伝熱管２２内を流れ
る冷却媒体によって冷却された後、外部熱交用空気２０
とともに空気噴出孔２６から燃焼炉５へ戻される。この
冷却された粒子１３と燃焼炉５へ戻すことにより、炉内
温度は設定温度（８５０℃程度）に保持される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図３に示
される従来の流動層燃焼装置においては、炉内燃焼用空
気８と外部熱交用空気２０とが、同時に燃焼炉５の流動
層９内に供給されるように構成されているため、次のよ
うな問題点を有している。

【００１５】即ち、低負荷から安定燃焼までの立上り時
において、流動層９に供給される炉内燃焼用空気８と外
部熱交用空気２０とは、流動層９内の燃料６及び流動材
７の流動化を促進しており、これによって未燃炭等を含
む微小な未燃粒子が空気噴出孔２６を通って燃焼炉５の
後流側であるシールポット１５側に飛散するため燃焼炉
５内での安定燃焼への移行に時間を要し、また空気噴出
孔を通って熱交換器２１側へも上記未燃粒子が飛散し熱
交換器２１に損傷の発生をもたらす。

【００１６】さらに、上記従来のものにあっては、燃焼
炉内に上記のような流動化が過度になされる部位が局所
的に発生すると、この部位の燃焼が極度に進行して、燃
焼温度が上昇しクリンカの発生が多くなるという問題点
も抱えている。

【００１７】本発明の目的は低負荷時から安定燃焼まで
の立上り時には、空気供給口を通しての未燃粒子の流入
を阻止して安定燃焼までの迅速な移行を可能とするとと
もに、負荷運転時においては燃焼炉内の流動層における
燃焼を安定的に保持して局所的な温度上昇を回避し、ク
リニカの発生量を低減し得る流動層燃焼装置を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するもので、その要旨とする第１の手段は、
燃料と流動材とを燃焼炉の多孔板上に導入し、同多孔板
を経て燃焼用空気を導入するとともに、上記燃焼炉から
還流され熱交換器により冷却された粒子と２次空気とを
燃焼炉側部の空気供給口から燃焼炉内に供給することに
より、上記燃料及び流動材を、上記多孔板上で流動層を
形成して燃焼させるようにした流動層燃焼装置におい
て、上記空気供給口に設けられて同空気供給口の開度を
制御する制御弁を備えたことを特徴とする流動層燃焼装
置にある。

【００１９】また、第２の手段は、上記第１の手段にお
いて、上記空気供給口と、空気孔が形成された隔壁によ
り仕切られた風箱を設けて、同風箱内と上記空気供給口
とを上記空気孔を介して連通し、上記制御弁は、その先
端面が上記隔壁の上面に当接したとき上記空気供給口を
閉塞するように構成されてなる。

【００２０】上記手段によれば、低負荷時から安定燃焼
までの、多量の空気を必要とした立上り期間では、制御
弁によって空気供給口を閉じることにより、燃焼炉内の
未燃粒子が空気供給口を通って熱交換器に流入し、これ
の損傷等をもたらすのが阻止される。また、上記未燃粒
子がシールポット等の後流側の部位に流入して安定燃焼
までに時間を要することが無くなる。

【００２１】また、かかる立上り期間においては、空気
供給口を閉じて熱交換器を経た２次空気を供給すること
なく、燃焼用空気の空気量増減により燃焼炉の流動層内
の燃焼状態を制御するので、スムーズに安定燃焼に移行
することが可能となる。

【００２２】また、安定燃焼移行後においては、制御弁
により空気供給口の開度を制御するので、熱交換器を経
た２次空気及び粒子の量を適正に制御することができ、
これによって燃焼炉内の燃料を流動層で均一に分散する
ことができ、安定燃焼が保持される。

【００２３】また、風箱内の空気を隔壁の空気孔から空
気供給口内に供給するようにしたので、この空気によっ
て空気供給口及びその近傍の粒子を流動化することがで
き、これによって循環粒子を空気とともに円滑に流動層
へ供給することができる。

【００２４】さらに、上記制御弁の先端面を平滑な面に
形成して隔壁の上面に当接させるようにしたので、同先
端面が確実に上記上面に当接されて、粒子の噛み込みが
回避される。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下図１〜図２を参照して本発明
の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の実施
形態に係る流動層燃焼装置の構成を示す要部断面図、図
２は粒子制御弁装着部の拡大図である。

【００２６】図１〜図２において、１は流動層燃焼設備
で、以下の構成からなる。即ち、５は筒状に形成された
燃焼炉、４は同燃焼炉５の下方に設けられて炉内燃焼用
空気８が供給されている炉内用風箱であり、上記燃焼炉
５と炉内用風箱４とは多数の炉内用細孔２が穿設された
炉内用多孔板３によって仕切られている。

【００２７】２４は上記燃焼炉５の側部に設けられた循
環粒子混合室であり、同混合室２４には、後述するサイ
クロン１４にて捕獲された粒子１３を冷却するための外
部熱交換器２１が設けられている。２２は同熱交換器２
１の伝熱管である。２３は上記熱交換器２１の下方に設
けられて、外部燃焼用空気２０が導入されている外部熱
交用風箱で、同風箱２３と上記循環粒子混合室２４との
間は、多数の外部熱交用細孔１７が穿設された外部熱交
用多孔板１８によって仕切られている。

【００２８】また、上記燃焼炉５の上部に設けられたガ
ス出口通路５１には燃焼炉５内から飛散した粒子１３を
捕獲するためのサイクロン１４が設けられている。１５
は上記サイクロン１４の下部開口に連通されたシールポ
ットである。上記シールポット１５は、上記粒子１３を
流動化するための流動化媒体１６により同粒子１３を流
動化するものであり、同シールポット１５の粒子出口は
粒子戻り管５３を介して上記燃焼炉５内の下部に連通さ
れている。

【００２９】また上記シールポット１５の入口部からは
粒子管５２が分岐されて、粒子１３の一部を上記循環粒
子混合室２４内に循環させるようになっている。２５は
上記粒子管５２を開閉するバルブである。

【００３０】１０は上記燃焼炉５の下部に設けられた燃
焼灰抜き出し用の抜き出し管、１２は同抜き出し管１０
に接続されるホッパ、１１ａは同抜き出し管１０を開閉
するバルブ、１１ｂは上記ホッパ１２の底部に設けられ
たホッパ開閉用のバルブである。以上の構成は図３に示
される従来のものと同様である。

【００３１】次に本発明の特徴とする構成につき説明す
る。３３は上記隔壁であり、上記燃焼炉５の側部と上記
外部熱交換器２１が設けられた循環粒子混合室２４とを
仕切るものである。２６は上記上部隔壁に設けられた空
気噴出孔であり、同空気噴出孔２６を介して上記燃焼炉
５の下部即ち流動層９の形成部と上記循環粒子混合室２
４とが連通されている。

【００３２】２７は上記空気噴出孔２６の下方に設けら
れた隔壁用風箱、２９は同隔壁用風箱２７と上記空気噴
出孔２６とを仕切る隔壁用多孔板である。同多孔板２９
には上記隔壁用風箱２７内と空気噴出孔２６とを連通す
る複数の隔壁細孔２８が穿設されている。

【００３３】３０は上記上部隔壁３３内に設けられた粒
子制御弁である。同粒子制御弁３０は上記上部隔壁３３
内に上記空気噴出孔２６と直角方向に往復動可能に設け
られて、上記空気噴出孔２６を開閉しあるいはその開度
を調整するようになっている。また、同粒子制御弁３０
は、この実施形態では、板状に形成され、その頭部３４
の端面が上記隔壁用多孔板２９の板面（上面）に当接し
たとき、上記空気噴出孔２６を確実に閉じるよう、同端
面を平滑面に形成している。さらに、上記粒子制御弁３
０はその上部の周面をシール部材５４によって気密にシ
ールされて流体の漏洩を防止している。

【００３４】３１は循環粒子制御装置であり、上記粒子
制御弁３０に連結されて同粒子制御弁３０を上下に往復
駆動し、空気噴出孔２６の開度を制御するものである。

【００３５】上記のように構成された流動層燃焼装置の
稼動時において、上記燃焼炉５内の炉内用多孔板３上に
は、燃料６及び石灰石、砂等の流動材７が供給される。
一方、炉内用風箱４には炉内燃焼用空気８が供給され、
同空気８は上記炉内用細孔２を通って燃焼炉５内に導か
れる。

【００３６】また、外部熱交用風箱２３には外部熱交用
空気２０が供給され、同空気２０は外部熱交用細孔１７
を通って循環粒子混合室２４に入り、ここで後述するよ
うに、循環粒子１３が混入される。そして、後述する動
作により粒子制御弁３０が所定の開度に開かれると、上
記粒子１３が混入した外部熱交用空気２０は空気噴出孔
２６を通って燃焼炉５内に噴出される。

【００３７】そして上記燃焼炉５内においては、上記炉
内燃焼用空気８及び外部熱交用空気２０により、上記燃
料６及び流動材７は上記炉内多孔板３上で流動層９を形
成し、燃料の燃焼がなされる。

【００３８】燃焼ガスは燃焼炉５の上部から流出し、ガ
ス出口通路５１を経てサイクロン１４に入り、ここで燃
焼ガス中の粒子が捕獲された後、系外（使用先）へ送出
される。上記サイクロン１４で捕獲された粒子１３は、
シールポット１５に入り、ここで流動化媒体１６によっ
て流動化された後、粒子戻り管５３を通って燃焼炉５内
に戻され再燃焼される。

【００３９】上記燃焼炉５内の温度が設定温度（例えば
８５０℃）付近になると、バルブ２５が開かれて、シー
ルポット１５内の粒子１３の一部は粒子管５２を通って
循環粒子混合室２４に入る。そして循環粒子混合室２４
内の粒子１３は、外部熱交用空気２０によって流動化さ
れて外部熱交換器２１の伝熱管２２によって冷却された
後、後述するように、粒子制御弁３０の開弁により、上
記外部熱交用空気２０とともに空気噴出孔２６に供給さ
れる。

【００４０】上記稼動時において、未燃粒子の発生量の
多い低負荷時から安定燃焼状態になるまでの期間は、上
記粒子制御弁３０は、循環粒子制御装置３１によって下
降せしめられて、その頭部３４の端面が隔壁用多孔板２
９の上面に当接することにより上記空気噴出孔２６が閉
じられる。従って、この期間では上記炉内用細孔２を通
った炉内燃焼用空気８が燃焼炉５内に供給され、上記の
ようにして燃料６と流動材７とによる流動層９を形成
し、燃焼がなされる。

【００４１】かかる燃焼時には、上記粒子制御弁３０に
よって空気噴出孔２６が閉じられているため、燃焼炉５
内の未燃炭等の未燃粒子が空気噴出孔２６を通って外部
熱交換器２１に流入しこれの損傷をもたらすのが阻止さ
れる。また、これによって、上記未燃粒子が循環粒子混
合室２４及び粒子管５２を通ってシールポット１５に飛
散するのが阻止され、安定燃焼までに時間を要するのが
回避される。

【００４２】また、かかる低負荷時から安定燃焼までの
多量の空気量を必要としない立上り期間では、空気噴出
孔を閉じることにより、外部熱交用空気２０を供給する
ことなく、炉内燃焼用空気８の空気量増減により流動層
９内の燃焼状態を制御するので、スムーズに安定燃焼に
移行することができる。

【００４３】安定燃焼状態になったら、上記循環粒子制
御装置３１によって粒子制御弁３０を開く。これによ
り、燃焼炉５内には上記炉内燃焼用空気８に加えて外部
熱交用空気２０が空気噴出孔２６を通って供給され、充
分な量の空気で以って上記のような流動層９の形成によ
る完全燃焼がなされる。

【００４４】上記運転時において、粒子制御弁３０によ
って空気噴出孔２６の開度を制御するように構成したの
で、外部熱交換器２１側から燃焼炉５の流動層９内に供
給される外部熱交用空気２０及び粒子の量を適正に制御
することができ、これによって燃焼炉５内の燃料６を流
動層９で均一に分散することができ、安定燃焼が保持さ
れる。

【００４５】また、上記稼動時において、隔壁用風箱２
７内の隔壁用風箱空気３２を隔壁用多孔板２９の隔壁用
細孔２８から空気噴出孔２６内に供給するので、この空
気３２により空気噴出孔２６内及びその近傍の粒子を流
動化することができ、これによって循環粒子混合室２４
内の粒子１３を外部熱交用空気とともに円滑に流動層へ
供給することができる。

【００４６】さらに、上記粒子制御弁３０は、その頭部
３４の端面を平滑な面に構成しているので、同制御弁３
０の閉塞時に上記端面が隔壁用多孔板２９の上面に確実
に当接させることができ、これによって粒子１３の噛み
込みを回避できる。

【００４７】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
本発明によれば、２次空気及び粒子を燃焼炉内に供給す
る空気供給口の開度を制御弁により調整可能としたの
で、低負荷時から安定燃焼までの、多量の空気を必要と
しない立上り期間では、制御弁によって空気供給口を閉
じることにより、燃焼炉内の未燃粒子が空気供給口を通
って熱交換器に流入し、これの損傷等をもたらすのが阻
止されるとともに、上記未燃粒子が後流のシールポット
等に流入して安定燃焼への移行時間を長びかせることが
回避され、短時間で安定燃焼に移行できる。

【００４８】また、上記立上り期間においては、空気供
給口を閉じて熱交換器を経た２次空気を供給することな
く、燃焼用空気の空気量増減により燃焼炉の流動層内の
燃焼状態を制御するので、スムーズに安定燃焼に移行す
ることが可能となる。

【００４９】また、安定燃焼移行後においては、制御弁
により空気供給口の開度を制御するので、熱交換器を経
た２次空気及び粒子の量を適正に制御することができ、
これによって燃焼炉内の燃料を流動層で均一に分散する
ことができて、安定燃焼が保持され、燃焼炉内における
局所的な温度上昇及びこれによるクリンカの発生が防止
される。

【００５０】また、風箱内の空気を隔壁の空気孔から空
気供給口内に供給するようにしたので、この空気によっ
て空気供給口及びその近傍の粒子を流動化することがで
き、これによって循環粒子を空気とともに円滑に流動層
へ供給することができる。

【００５１】さらに、上記制御弁の先端面を平滑な面に
形成して隔壁の上面に当接させるようにしたので、同先
端面が確実に上記上面に当接されて、粒子の噛み込みを
回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る流動層燃焼装置の構成
を示す要部断面図。

【図２】上記実施形態における粒子制御弁装着部近傍の
要部断面図。

【図３】従来の流動層燃焼装置を示す図１応当図。

【符号の説明】

１ 流動層燃焼設備 ２ 炉内用細孔 ３ 炉内用多孔板 ４ 炉内用風箱 ５ 燃焼炉 ６ 燃料 ７ 流動材 ８ 炉内燃焼用空気 １３ 粒子 １４ サイクロン １５ シールポット １６ 流動化媒体 １７ 外部熱交用細孔 １８ 外部熱交用多孔板 ２０ 外部熱交用空気 ２１ 外部熱交換器 ２２ 伝熱管 ２３ 外部熱交用風箱 ２４ 循環粒子混合室 ２５ バルブ ２６ 空気噴出孔 ２７ 隔壁用風箱 ２８ 隔壁用細孔 ２９ 隔壁用多孔板 ３０ 粒子制御弁 ３１ 循環粒子制御装置 ３２ 隔壁用風箱空気 ３３ 上部隔壁 ３４ 頭部 ５１ ガス出口通路 ５２ 粒子管 ５３ 粒子戻り管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料と流動材とを燃焼炉の多孔板上に導
   入し、同多孔板を経て燃焼用空気を導入するとともに、
   上記燃焼炉から還流され熱交換器により冷却された粒子
   と２次空気とを燃焼炉側部の空気供給口から燃焼炉内に
   供給することにより、上記燃料及び流動材を、上記多孔
   板上で流動層を形成して燃焼させるようにした流動層燃
   焼装置において、上記空気供給口に設けられて同空気供
   給口の開度を制御する制御弁を備えたことを特徴とする
   流動層燃焼装置。
2. 【請求項２】 空気孔が形成された隔壁により上記空気
   供給口と仕切られた風箱を設けて、同風箱内と上記空気
   供給口とを上記空気孔を介して連通し、上記制御弁は、
   その先端面が上記隔壁の上面に当接したとき上記空気供
   給口を閉塞するように構成されてなる請求項１記載の流
   動層燃焼装置。