JPH0217761B2 - - Google Patents

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JPH0217761B2
JPH0217761B2 JP56500868A JP50086881A JPH0217761B2 JP H0217761 B2 JPH0217761 B2 JP H0217761B2 JP 56500868 A JP56500868 A JP 56500868A JP 50086881 A JP50086881 A JP 50086881A JP H0217761 B2 JPH0217761 B2 JP H0217761B2
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steam
temperature
heat
turbine
combustion
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BATSUTERU DEV CORP ZA
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Publication of JPH0217761B2 publication Critical patent/JPH0217761B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22GSUPERHEATING OF STEAM
    • F22G5/00Controlling superheat temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0084Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • General Preparation And Processing Of Foods (AREA)
  • Devices For Medical Bathing And Washing (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

請求の範囲 1 蒸気発生装置において蒸気を発生させ、過熱
装置において蒸気の流量とは独立して希望温度ま
で蒸気を過熱する方法において、 (A) 比較的微小の粒体を流動ガス中に浮遊させた
浮遊層燃焼装置において燃料の燃焼から熱を発
生させ; (B) 前記燃料の燃焼熱を前記燃焼装置中の微小
の、浮遊層粒体へ伝導させ、 (C) 蒸気を発生させるために前記の微小の、浮遊
層粒体から熱が得られるように前記の加熱され
た微小の浮遊層粒体の選定した第1の部分を前
記蒸気発生装置を通して、かつ接触するよう導
き、 (D) 蒸気を過熱するために前記の微小の、浮遊層
粒体から熱が得られるよう前記の加熱された微
小の浮遊層粒体の選定した第2の部分を過熱装
置を通じて、かつ接触するよう導き、 (E) 過熱蒸気の希望する温度を得るために、前記
燃焼装置で発生した熱の量と、蒸気発生装置と
過熱装置とを通して導かれる第1と第2の部分
の相対量を調整する、段階を含む蒸気を発生、
過熱する方法。
2 請求の範囲第1項に記載の方法において、浮
遊層燃焼装置が比較的粗い粒体より構成され、そ
こを通して前記微小の、浮遊層粒体の少なくとも
ある一部分が通過する安定し稠密な流動層をさら
に含む蒸気を発生、過熱する方法。
3 請求の範囲第1項、または第2項に記載の方
法において、前記の微小の、浮遊層粒体の第1と
第2の部分が蒸気発生装置と過熱装置とから前記
燃焼装置へ再循環される、蒸気を発生、過熱する
方法。
4 請求の範囲第3項に記載の方法において、前
記第1と第2部分が微小の浮遊層粒体の概ね全量
を含んでいる蒸気を発生、過熱する方法。
5 請求の範囲第3項に記載の方法において、前
記第1と第2の部分が相互に別個である蒸気を発
生、過熱する方法。
6 請求の範囲第3項に記載の方法において、前
記微小の浮遊層粒体の選定した第3の部分が蒸気
再加熱装置を通り、かつ接触するよう導かれ、燃
焼装置へ戻される蒸気を発生、過熱する方法。
7 請求の範囲第3項に記載の方法において、前
記微小の浮遊層粒体の選定した第4の部分が過熱
装置と蒸気発生装置とをバイパスし、直接燃焼装
置へ戻される蒸気を発生、過熱する方法。
8 請求の範囲第3項に記載の方法において、流
動ガスが蒸気発生装置と過熱装置とにおいて、加
熱された微小の浮遊層粒体を一時的に流動させ該
粒体の前記装置中での滞留時間を増加させるもの
である蒸気を発生、過熱する方法。
9 蒸気の流量とは独立して希望状態まで蒸気を
発生、過熱する装置において、 (A) 燃料の燃焼から熱を発生させる燃焼装置と、 (B) 前記燃焼装置の外部にある別個の蒸気発生装
置と蒸気過熱装置と、 (C) 前記燃焼装置から燃焼熱をとり出し、その熱
を蒸気発生装置、または過熱装置へ伝導するた
めのある量の微小粒体と、 (D) 前記微小粒体が加熱されように燃焼装置中で
浮遊させる手段と、 (E) その後加熱された微小粒体の所定量を、独立
して蒸気発生装置あるいは過熱装置へ導き、該
装置へ独立して前記加熱された、微小の浮遊層
粒体から熱が供給されるようにする手段と、 (F) 前記蒸気発生装置と過熱装置とから微小粒体
を燃焼装置へ再循環させる手段と、 (G) 希望する状態が得られるように、前記燃焼装
置で発生する熱の量と、前記蒸気発生装置と過
熱装置とを通して循環する加熱された微小粒体
の相対量とを調整する手段と;を含む蒸気を発
生、過熱する装置。
10 請求の範囲第9項に記載の装置において、
燃焼装置が、さらに比較的粗い粒体よりなる安定
した稠密流動層を含む蒸気を発生、過熱する装
置。
11 請求の範囲第9項、または第10項に記載
の装置において、 (H) 別個の再熱装置と、 (I) 前記の加熱された微小粒体の所定量を独立し
て前記再熱装置を通して導く手段と、 (J) 前記再熱装置から燃焼装置へ微小粒体を再循
環させる手段と、 (K) 蒸気発生装置と過熱装置を再循環する量に対
して再熱装置を通して再循環する加熱された微
小粒体の相対量を調整する手段と、をさらに含
む蒸気を発生、過熱する装置。
12 請求の範囲第11項に記載の装置におい
て、 (L) 蒸気発生装置、過熱装置、あるいは再熱装置
を通過することなく加熱された微小粒体を燃焼
装置から直接該燃焼装置へ再循環させる手段を
さらに含む蒸気を発生、過熱する装置。
背景技術 電力事業に対して極めて関心事となる問題は大
型の蒸気発電プラントを周期的に負荷することに
よつてもたらされる。即ち、200MW以上で、典
型的には蒸気条件が538℃(1000〓)、168Kg/cm2
(2400psi)以上の発電プラントでの蒸気タービン
では蒸気温度が変化しうるその速度に厳しい制限
がある。蒸気温度を変化させるときは常に、ター
ビンケーシングとロータでの金属の大きな質量が
新たな温度均衡に到達するまでに時間がかかる。
その遷移状態でタービンに永久的な損傷をもたら
しうる熱応力が発生する。通常のガス、油、ある
いは石炭だきボイラ、特に微粉炭だきボイラにお
いては、極めて限定された負荷範囲、典型的には
定格容量の約2/3以上では一定蒸気温度を提供す
る。
低負荷運転、あるいは始動中、蒸気温度は設計
レベルより149℃(300〓)以上低く、停止あるい
は負荷減少させる前にタービンを冷却し、かつ再
負荷前にはタービンを再加熱するために長い時間
を必要とする。これは効率の低下、蒸気のダンピ
ングおよび熱による周期的損傷を与える可能性の
ある点で費用がかさむことになる。
発明の開示 本発明は、高温始動、暖機始動を含め、全体の
負荷範囲にわたつて最終蒸気温度がタービンに適
合しうるような蒸気ボイラを設計する新規な試み
を提供する。
本発明の目的は蒸気の流速とは独立して一定温
度即ち制御された温度で過熱蒸気を提供する方法
を提供することである。
また、本発明の目的は可変負荷で作動する蒸気
タービンに過熱蒸気を提供することである。
本発明の別の目的は蒸気発生装置において蒸気
発生、蒸気の過熱および蒸気の再熱のために提供
される熱の相対量を制御する方法を提供すること
である。
本発明のさらに別の目的は、可変負荷での作動
時、ならびに始動および停止作業中に単一、ある
いは多数の再熱段階を備えた蒸気タービンの必要
に応じて一定、あるいは制御された温度で過熱蒸
気を提供することである。
本発明のさらに別の目的は蒸気量要件とは独立
して制御された温度の過熱蒸気を提供し、かつ低
負荷、あるいは停止時間後蒸気タービンをより効
率的に始動させるような蒸気発生装置とその発生
装置を作動させる方法とを提供することである。
上述の目的によれば、本発明は燃焼装置を作動
し、該燃焼装置から蒸気発生装置、蒸気過熱装置
および蒸気再熱装置に提供される熱の相対量を制
御し、過熱蒸気の温度が蒸気の流量とは独立して
希望レベルにまで制御できるようにする方法であ
る。この方法は、流動ガス中に比較的微小の粒体
を浮遊させた形式の、浮遊床燃焼装置での燃料の
燃焼から熱を発生させ、燃焼熱を浮遊床の微小の
粒体へ伝熱させ、蒸気発生装置、蒸気過熱装置お
よび蒸気再熱装置を通して微小粒体の独立した流
路を提供することによつて該流路が平行の要素と
して作用するようにし、希望する相対量で微小粒
体から熱が蒸気発生装置、過熱装置および再熱装
置へ供給されるように独立した前記流路を通して
所定量の微小粒体を導くことを含む。各流路要素
へ伝達される実際の熱は燃焼装置で発生し微小粒
体に伝熱される熱の全体量を制御し、かつ各熱交
換要素を通して導かれる微小粒体の量を調整する
ことにより制御される。
本発明による方法は熱交換要素を通して希望比
率で微小な浮遊床粒体を燃焼装置へ循環させ、再
熱し、再循環させる過程を含むことが好ましい。
さらに、本発明による方法は、前記の浮遊床粒
体の他に、比較的粗い粒体よりなる稠密な流動層
を有する形式のマルチソリツド(multisolid)流
動床燃焼装置の使用を含むことが好ましく、前記
粗い粒体は燃焼装置中で安定しており、そこへ再
循環する浮遊床粒体の一部が循環される。
ある場合には、前記微小浮遊床粒体の所定量部
分は全ての熱交換要素をバイパスする。別の場合
には、前記粒体の所定量部分が熱交換要素の中の
2個、あるいは3個全て、例えば蒸気発生装置と
過熱装置の双方を通つて再循環し、一方、第2の
所定量部分が例えば過熱装置のような、熱交換要
素の中の1個のみを再循環する。熱交換要素を通
る平行で制御された流路の提供が本発明の特徴で
あつて、このため操作者は所期使用目的での量や
温度(圧力も含め)に対して蒸気要件を合せるこ
とができる。本発明は発電用蒸気タービンで使用
するのに特に適合している。
燃焼装置からのガスは微小浮遊粒体が熱交換要
素に入る前に該粒体から分離される。したがつ
て、これらのガスは蒸気タービンプラントでの節
炭器あるいはその他の対流熱交換装置で通常の方
法で使用される。
【図面の簡単な説明】
第1図は電力事業に使用される、従来の通常の
蒸気発生装置の概略線図、 第2図は新規な方法を実施する上で使用する本
発明による蒸気発生装置の概略線図、 第3図は従来の蒸気発生装置と本発明との蒸気
温度に対する負荷率の影響を比較したグラフ、 第4図は本発明によればごく近似して追随可能
な理想的な停止時および始動時に得られる条件を
示す一連のグラフである。
発明を実施するための最良の形態 蒸気発電プラントにおいて、発電装置を回転さ
せるタービンへ過熱蒸気を供給するために水管ボ
イラが使用されている。第1図に概略的に示すよ
うに、水は、ボイラ1の内壁を形成している熱交
換チユーブ5を通過し、ボイラバーナ6からの熱
により蒸発する。近接した火焔からの輻射熱が熱
交換の主要なメカニズムである。
通常のボイラにおいては、ボイラの下部で蒸発
した蒸気は熱交換チユーブを通り、蒸気発生区画
とバーナとの概ね上方にある過熱装置構造体2へ
入る。過熱装置2は細長い蛇絞状熱交換器であつ
て、主としてボイラの燃焼装置により発生した高
温ガスの対流により加熱される。勿論過熱装置の
目的は蒸気温度をタービンの所要レベルまで上昇
させることである。蒸気温度が過熱装置を構成す
る材料の物性により規定される安全上限を越えな
いように制御された割合で水が過熱装置へ噴射さ
れる。前記過熱装置の近くに位置した管状の熱交
換器である再熱装置3は、蒸気が低圧タービン7
でさらに膨張する前に、高圧タービン4から排出
した蒸気を再加熱する目的を有する。また、低圧
タービンから排出した蒸気は再循環するため凝縮
器8へ送られる。
タービンが定格負荷で作動している限りは、前
述の装置は典型的には538℃(1000〓)、168Kg/
cm2(2400psi)のオーダで、緊密に制御された状
態で十分な蒸気を提供できる。実際にはタービン
が定格の約70%以上で負荷されている場合に、前
述の装置は適正に使用される。
しかしながら、負荷が低いときとか、例えば夜
間とか週末のように間欠的あるいは周期的にター
ビンが完全に停止した場合、前述のボイラはその
構造上ある種の問題に遭遇する。特に、従来のボ
イラの熱発生装置、過熱装置、再熱装置(以下熱
交換要素と綜合的に称することとする)は焔およ
び高温ガスから一連の熱伝導関係にある。この配
置では比較的狭い負荷範囲でのみタービンに一定
温度の蒸気を提供できるものである。第3図を参
照すれば、従来技術による装置で提供される蒸気
温度はタービン負荷に合せるにはボイラの燃焼率
に直接関係することが判る。このことは、蒸気発
生装置と過熱装置との伝熱のあり方を考慮すれば
説明がつく。低負荷状態では、蒸気要件が低下
し、ボイラの燃焼率も低下する。したがつて、利
用可能な熱も比例的に減少するが、焔温度はごく
わづか低下するのみである。このことは輻射熱に
より蒸気発生装置へ伝達される熱は燃焼率に比例
して減少せず、対流により過熱装置を加熱する相
対量の残留熱が著しく減少し、過熱蒸気温度を低
化させることを意味する。負荷サイクルにわたつ
て燃焼率を減少させることによつてもたらされる
蒸気温度の変化が第3図から判る。蒸気温度変化
を減少させるために、一般にボイラは定格の約70
%で希望する条件において蒸気を発生させるよう
設計されており、高負荷で蒸気温度が上昇しよう
とする傾向は過熱装置へ水を噴射することにより
抑えられる。この方法は一般に過熱戻しと云われ
ている。例えば第3図において、ボイラは70%負
荷で538℃(1000〓)まで蒸気を過熱するよう設
計してよく、このため温度を下げるための過熱戻
し制御が使用されていないとすれば、全負荷状態
で593℃(1100〓)の蒸気温度をもたらす。した
がつて、約70%以上の負荷においては、この設計
は好ましい538℃(1000〓)の蒸気温度を提供す
るが、約70%以下の負荷では残念ながら蒸気温度
は538℃(1000〓)以下となる。
蒸気の温度が前述のような低負荷時設計レベル
以下まで著しく減少すると、タービンの温度を減
少させ、次いで再負荷時に温度を上げるには長時
間が必要となる。このためには、タービンのロー
タとケーシングに大きな慣性が必要で、かつそれ
らの熱応力を避ける必要がある。ボイラの熱慣性
を許容するためには、蒸気の必要量に見合わない
燃料率でボイラを作動させる必要があるため、通
常のボイラにおいては負荷の主要な変化中での蒸
気温度の制御は悪化する。ボイラの停止中、蒸気
温度の維持を確実にするためボイラは蒸気の必要
量を越えた速度で燃焼させねばならない。ボイラ
の始動時間中、所要蒸気温度に到達しかつ圧力を
発生させる双方の目的でボイラを再度過燃焼させ
ねばならない。前述の温度変化、効率の低下、な
らびに熱による周期的な損傷はエネルギが無駄に
なり、費用がかかる点で高くつくことになる。
本発明は熱交換要素を直列配置した通常のボイ
ラの設計によつて起因する諸問題を排除しようと
する。本発明は並列関係で配置した外部熱交換要
素を具備した浮遊床燃焼装置を使用する。前記浮
遊床燃焼装置は「流動」床であつて、比較的微小
の粒体が流動ガス中に浮遊し、その下部区画で燃
料が燃焼され、燃料の燃焼からの熱は燃焼区画を
通過している浮遊粒体に伝達される。本発明にお
いては、浮遊微小粒体は流動ガスによつて燃焼装
置から運び出され、サイクロン中に捕捉され、そ
の後所定量が熱交換要素へ導かれる。例えば節炭
器のような対流伝熱区画には粒体と分離されたガ
スが使用される。微小粒体は希望する相対量が熱
交換要素を通して再循環され、燃焼装置に戻さ
れ、再加熱され、再循環する。
浮遊床燃焼装置は、本明細書で参考に引用して
いる米国特許第4084545号に示された方法を実施
するようにされたマルチソリツドの流動床装置で
あることが好ましい。本発明において前記のマル
チソリツド流動床を使用する上で有用な情報は前
記特許に含まれているので、ここでは必要以上の
詳細説明は繰返さない。しかしながら要約すれ
ば、マルチソリツドの流動層の作動は第1の空間
区画に比較的微小な固体の層粒体要素からなる浮
遊層を形成し、前記第1の空間区画内でのさらに
限定された空間に、実質的に塊にならず、かつそ
の中で摩擦しないよう流動床装置において長期的
な物理的、化学的安定性をもつ材料から基本的に
構成される比較的大きい固体の層粒体要素を含む
稠密な流動層を形成し、微小な粒体要素に対して
例えばサイクロンセパレータや粒体貯槽を通り、
前記第1の空間区画から前記のより限定された空
間区画での稠密な流動層を通る再循環通路を提供
し、前記のより限定された空間区画での稠密な流
動層により大きい粒体要素が保持され、一方微小
な粒体要素が前記流動層を通つて循環侵透しより
大きい粒体要素と混るような割合で前記流動層装
置を作動することを含む。燃焼装置として使用さ
れれば、例えば粒体石炭、あるいは石油のような
燃料は前記稠密な層の底部に導入されるか、ある
いは石炭塊が該流動層の上方へ導入され、石灰石
のような吸着材が前記稠密層の上方あるいは下方
に添加されSO2を捕集する。
前述の特許においては、稠密層の上方あるいは
燃焼装置の外側に熱交換チユーブを配置すること
によつて燃料の燃焼から熱を回収することが示さ
れている。本発明は、蒸気発生装置、蒸気過熱装
置および蒸気再熱装置への相対伝熱を制御するた
めに後者の方の実施例を利用している。
マルチソリツド流動層の好適使用法は、本発明
の実施に使用した装置の概略図である第2図を参
照すれば最もよく理解される。単一粒体を使用し
た浮遊層の作動は稠密な流動層による効果を除い
ては流動層付きの場合と同様である。燃焼装置1
0は、例えば前述の米国特許第4084545号に説明
されているようなマルチソリツド流動層である。
比較的大きな粒体要素は分配プレート27を通し
て流動ガスにより稠密層12で流動する。前記稠
密層は、比較的微小の粒体が一時的に保持されて
いる比較的大きな浮遊層11の内部に含まれてい
る。微小粒体は流動ガス14中に飛散しており、
最終的には燃焼装置の頂部から排出され、サイク
ロン15に捕集される。次いで、該微小粒体は蒸
気発生装置17、過熱装置18、蒸気再熱装置1
9、あるいは分岐配管30を通り、再循環用脚部
21を介して燃焼装置の稠密層へ戻される。
この新規な方法の作動につき以下説明する。粒
状石炭、石油あるいはその他の燃料は13におい
て燃焼装置中へ噴射され、稠密層12で概ね燃焼
する。燃焼熱は稠密層のより大きな粒体と、微小
な浮遊層の粒体とに伝熱され、微小粒体の方は稠
密層を循環し、稠密層のより大きな粒体と混合す
ることによつて熱伝導するに十分な時間稠密層に
保持される。その滞留時間の経過後、高温の浮遊
微小粒体は燃焼装置から吹出され、サイクロン1
5に捕集される。次いで高温の微小粒体は、弁1
6あるいは該微小粒体の流量を制御するその他の
装置によつて熱交換要素17,18および19を
通し、所定量に計量される。管路26を通して水
が蒸気発生装置17へ入り、その中の熱交換コイ
ルを通過して、高温の浮遊微小粒体と接触し、該
粒体は蒸気発生装置を通過し、管路20を介して
再循環用管脚部21へ出ていく。勿論、高温の微
小粒体が熱交換チユーブを介して水を加熱し蒸気
に変換する。熱交換チユーブと接触している微小
粒体からの伝熱は31で入る流動ガスの噴射を制
御することにより制御される。
次いで、蒸気発生装置17からの蒸気は過熱装
置へ送られ、そこで温度と圧力が上昇し、次に管
路23を介して高圧蒸気タービン25へ進む。蒸
気過熱用の熱も、熱交換チユーブと接触して過熱
装置18を通過し管路28を介して再循環用管脚
部21へ出ていく高温浮遊粒体からえられる。
また高圧タービン25からの排出蒸気も、管路
24を介して再熱装置19へ戻されるならば同じ
ように再加熱できる。高温浮遊粒体は再熱装置を
通して所定の割合で計量され、該粒体は管路29
を介して再循環用管脚部21へ出ていく前に蒸気
を加熱し、加熱された蒸気は管路22を介して低
圧蒸気タービン32に送られ、そこでさらに膨張
する。前記熱交換要素のいづれをも通過すること
なく微小粒体を循環させるために分岐管30も使
用できる。
弁16を介して蒸気発生装置17、過熱装置1
8および再熱装置19の各々へ入る高温微小粒体
の量を制御することにより、そのために前記熱交
換要素中において得られる熱の量も制御される。
熱交換要素は前述した通常のボイラ設計とは対照
的に並列に配置されている。この状態において、
燃焼率と蒸気の流量とは減少しうるが、蒸気発生
装置と過熱装置とを通して循環する微小粒体の相
対量を制御することにより過熱蒸気の温度は一定
に(あるいは希望するいづれのレベルに)保持で
きる。熱分配のこの新規な方法を用いることによ
り、当該分野で周知の伝熱方法を用いて温度制御
が容易に行える。
第4図を参照すれば、タービンの出力を低下さ
せ、8時間タービンを停止し、次いで再始動して
タービンを全負荷させたい場合の、仮定的である
が割に利用される負荷サイクルを使用して、前述
した本発明の利点を知ることができる。特に第4
A図においては、タービンプラントが停止する前
に、タービン出力(KW)を例えば呼称出力の20
%まで低下させ、次いで負荷を解放して回転装置
速度(約6rpm)まで下げれるようにする。これ
らの変化を行わせるには(第4B図参照)ボイラ
中の蒸気圧力は呼称値に維持し、一方タービンの
制御弁により蒸気の流量を呼称値の約20%にまで
下げることが好ましい。タービンプラントが停止
させられると、低圧タービンを冷却しうる少量の
蒸気の流れは別として蒸気の流れは停止する。タ
ービンが回転を落すとボイラ停止弁が閉鎖する。
しかしながら、徐冷ならびに熱による周期的な損
傷を排除するように高温状態でタービン負荷を解
放するよう蒸気温度は呼称値に保持しておくこと
が好ましい。
再始動時、蒸気の小さな流れを開始させドレイ
ン等を清浄にし、停止時間にある程度の圧力が失
われているのでボイラ圧力を回復させる。次いで
蒸気温度を設計値に近づかせ、タービンの温度に
合わせて、タービンを回転装置につなぎ、所定速
度まで上げ同調させる。タービンプラントを安定
させるために少量の負荷をかける。一旦安定した
作動が設定されると、一定温度あるいはタービン
条件により規定される温度で蒸気の流量を上げる
ことによりタービンプラントを全負荷にする。
先に述べたように、この理想的な作動状態は電
力要件に合致しない燃焼率でボイラを燃焼するの
みで通常の水管ボイラでも達成できるが、ボイラ
を損傷させることになる。これに反して、マルチ
ソリツドの流動床を使用する本発明の新規な方法
では、高温の微小粒体の循環速度と燃焼率とを操
作することにより必要蒸気条件と負荷とを独立し
て満足させることができる。第4C図に示すよう
に、タービンプラントの停止時間中燃焼率は負荷
よりも速く低下して伝熱用の(浮遊微小粒体の)
層温度を低下させることにより蒸気への伝熱が温
度要件に沿つて減少する。蒸気発生速度と蒸気温
度との間の均衡は、蒸気発生装置、過熱装置およ
び再熱装置での微小粒体の相対的な流量を慎重に
選択することにより保持される。蒸気の低流量に
おいて一定温度を維持するには、全体熱必要量
と、冷却時微小粒体によつて供給される熱との間
の差異を埋合すよう燃焼率を変えるだけである。
タービンプラントの停止中、全体の蒸気回路
は、本装置に対して安全作動範囲内である事実上
一定の温度におかれている。再始動時、蒸気圧を
上げるために燃焼率を増加させ、高温の微小粒体
を適当な熱交換要素に分岐させることにより必要
なときのみ過熱用の熱を供給する。この段階で、
燃焼率は一時的にタービンからの熱必要量を越
え、超過した熱が微小粒体を加熱する。微小粒体
が安定状態レベルにまで加熱されるや、燃焼率は
ボイラ出力と見合せることが可能である。
従来技術のボイラと本発明とを比較すれば、本
発明では蒸気発生装置と過熱装置とへ供給される
熱の相対量を独立して制御することが判る。この
ため蒸気の流量とは独立して蒸気温度のアウトプ
ツトを制御できる。第3図は低負荷で温度を維持
できる点で顕著な相違を示している。曲線Aは、
従来技術のボイラの曲線に対し本発明によるアウ
トプツトを表わしている。本発明による方法での
設計においては、いづれの負荷に対しても蒸気温
度は一定に保持できる。
さらに、本発明による方法では過熱装置や再熱
装置を過熱させる危険もなく燃焼率を急速に増加
させることができるので、従来技術のボイラに対
してより急速な始動が可能となる。次いで熱交換
要素を選択的に加熱するか、あるいは微小粒体を
熱交換要素から分岐させ燃焼装置へ直接循環させ
微小粒体温度を上昇させることができる。蒸気発
生用チユーブおよび過熱用チユーブへ燃焼熱が直
接加えられる従来技術のポイラにおいては、蒸気
が発生し過熱装置と再熱装置とを通過するまで、
始動時から燃焼率を徐々に増加させればならな
い。しかし、そのときまでに高温ガス温度によつ
て該チユーブは熱的に損傷を受ける可能性があ
る。さらに、従来技術では、停止中、タービンは
極めて低温にあるので、タービン中での熱応力を
さけるため蒸気温度の増加速度とか、即ち再始動
を変調させていかねばならない。このように、過
熱装置、再熱装置、ならびにタービンへの損傷を
さけるために、まづ始動時きめ細かいバランスを
保たねばならない。発生した熱を十分制御しつづ
けるためにこの始動時油あるいはガス燃料を度々
使用する。本発明はこのことを排除し、したがつ
て再始動時石炭のみを使用することができる。
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