JPH0311361B2 - - Google Patents

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JPH0311361B2
JPH0311361B2 JP57046720A JP4672082A JPH0311361B2 JP H0311361 B2 JPH0311361 B2 JP H0311361B2 JP 57046720 A JP57046720 A JP 57046720A JP 4672082 A JP4672082 A JP 4672082A JP H0311361 B2 JPH0311361 B2 JP H0311361B2
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JP
Japan
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furnace
reheater
fluidized bed
superheater
tube
Prior art date
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Application number
JP57046720A
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English (en)
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JPS58164902A (ja
Inventor
Yukya Ito
Takumi Someya
Kenichi Kashiwabara
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP4672082A priority Critical patent/JPS58164902A/ja
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  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、流動層内に過熱器管を有する過熱
器流動床炉と、流動層内に再熱器管を有する再熱
器流動床炉との両方を内蔵し、各流動床炉の周囲
が水冷壁で構成された流動床式再熱ボイラに関す
る。
一般に流動層燃焼では、伝熱管の材質や燃料に
よる伝熱管に対する障害などの問題から許容され
る最高層温度(tBmax)と、安定した燃焼を得る
ために必要な最低層温度(tBmin)とが存在す
る。また、層温度は燃料供給量にほぼ比例し、そ
の関係は、第2図の曲線で表わされる。
舶用の推進用再熱タービンは、ふつう前進ター
ビンと後進タービンとから構成され、前進タービ
ンはさらに高圧、中圧および低圧タービンから成
る。前進時、高圧タービンの排気は、ボイラの再
熱器で加熱された後、中圧タービンへ入り、低圧
タービンを経て復水器へいく。一方、後進時は、
後進タービンに入つた蒸気は、そこで仕事をした
後、そのまま復水器へいき、再熱器を通さない。
また、後進時の最大蒸発量は、前進時のそれとほ
ぼ同程度である。このため、このような蒸気プラ
ントでは、高負荷でボイラが非再熱状態で運転さ
れることになる。
以上は、舶用の推進用タービンについて説明し
たが、舶用タービンの前進時のように、高圧ター
ビンの排気をボイラの再熱器で加熱した後、これ
を中圧タービンから低圧タービンへ送る使用状態
を主使用状態と称し、後進時のように、後進ター
ビンを出た排気をそのまゝ復水器へ送り、再熱器
を通さない使用状態を副使用状態と称するものと
すると、舶用推進タービンの駆動を目的とするよ
うな蒸気プラントは、主使用状態と副使用状態と
が常に操縦弁によつて切換可能の状態に置かれた
プラントと称することができる。
流動層内に過熱器管を有する過熱器流動床炉
と、流動層内に再熱器管を有する再熱器流動床炉
との両方を内蔵し、各流動床炉の周囲が水冷壁で
構成された従来の流動床式再熱ボイラを、再熱状
態から非再熱状態に、すなわち前進状態から後進
状態にかえたとき、次のような問題がある。
再熱状態では、再熱器炉へは再熱器の必要収熱
に加え、周囲の収熱量に相当する燃料を供給して
いる。ところが、非再熱状態になると、再熱器炉
への燃料供給が止まり、再熱器の収熱はもちろ
ん、周壁での収熱もなくなる。周壁での収熱がな
くなると、そこでの蒸発量が減少する。このとき
のボイラの全蒸発量を再熱時とかわらないものに
しようとすると、再熱器周壁の蒸発量の減少分を
過熱器炉で負担せねばならない。このためには、
過熱器炉への燃料供給量を増加する必要があり、
その結果層温度が上昇する。その状態を第2図に
よつて説明すると、いま、再熱時の過熱器炉の層
温度をA′点で設計しておくと、非再熱時になつ
たときD′点となり、層温度がtBmaxを越える。非
再熱時の過熱器炉の層温度をtBmaxに抑えようと
すると、再熱時の温度をtBmaxより低い温度、た
とえばtBOで設計しておかねばならない。すなわ
ち、A″点が設計点であり、このときの層温度の
特性は曲線となる。一方、tBminはきまつてい
るので、過熱器炉への最低必要燃料供給量は
である。
いまかりに、再熱器炉の周壁での収熱がないも
のとすると、はじめから過熱器炉にはボイラのほ
ぼ全蒸発量に相当する量の燃料が供給されている
ので、プラントの運転が再熱状態から非再熱状態
にかわつても、過熱器炉への燃料供給量の増加が
ほとんどなく、同炉の層温度の上昇はほとんどな
い。そこで、過熱器炉の層温度は、再熱時、非再
熱時を問わずtBmaxで設計しておけばよく、層温
度の負荷特性は、第2図の曲線で表わされる。
このときの、過熱器炉への最低必要供給燃料量は
OBである。図で明らかなように、>であ
り、再熱器炉の周壁に収熱がある場合は、そうで
ない場合にくらべて再熱時の運転範囲が小さくな
る欠点がある。
流動床燃焼では、一般的に層温度を上げると、
燃焼効率が向上する傾向にある。従来装置におけ
るように、再熱器炉周壁で収熱がある場合は、再
熱時の層温度をtBmaxでなく、tBOで設計する必要
があるので、燃焼効率が低いところで設計するこ
とを余儀なくされるという欠点がある。
また、再熱器炉の周壁での収熱があると、ボイ
ラ制御上、次のような問題がある。再熱器出口蒸
気温度は、プラント効率およびボイラ・タービン
の高温強度上の問題から、ある一定範囲に制御す
る必要がある。流動床式再熱ボイラの再熱蒸気温
度制御は、ふつう再熱器炉への燃料供給量の調節
と、再熱蒸気温度の上昇分を減温するための温調
緩熱器を併用しておこなわれる。再熱器周壁で収
熱がある場合、この方式で再熱蒸気温度制御をお
こなうと、再熱器炉への燃料供給量をかえたと
き、蒸気温度だけでなく、蒸発量もかわる。ま
た、プラントの運転が、再熱状態から非再熱状態
にかわつたとき、再熱器炉への燃料供給量が止ま
り、その瞬間、同炉での蒸発量が急激に減る。こ
の場合、蒸発量変化は蒸気圧力変化となつてあら
われてくる。蒸気圧力は、負荷側の要求およびボ
イラ安全上から、過熱器出口蒸気圧力を一定範囲
に制御する必要がある。
さらに、再熱器炉の周壁に収熱がある場合に
は、蒸気圧力制御は、過熱器炉および再熱器炉へ
の燃料供給量を同時に調節することによつておこ
なわねばならない。ところが、再熱器炉への燃料
供給量をかえると、蒸気量と再熱蒸気温度の両方
がかわるので、ボイラの制御が複雑になる。
本発明は、上記の諸欠点を解消することを目的
として提案したもので、その要旨とするところ
は、流動層内に過熱器管を有する過熱器流動床炉
と、流動層内に再熱器管を有する再熱器流動床炉
との両方を内蔵し、各流動床炉の周囲が水冷壁で
構成されて主使用状態と副使用状態との両使用状
態を切替可能とした流動床式再熱ボイラであつ
て、主使用状態時の蒸気は上記過熱器管および再
熱器管を通して供給され、副使用状態時の蒸気は
上記過熱器管を通して再熱器管を通さないで供給
されるものにおいて、再熱器流動床炉の周囲の水
冷壁を耐火炉材で被覆することによつて該炉の水
冷壁での収熱をなくしたことにある。
以下、第1図に示す実施例および第2図の層温
度特性曲線により、本発明装置の構成を具体的に
説明する。
本発明にかゝる流動床式再熱ボイラは、過熱器
炉Rと再熱器炉Sとを内蔵する。過熱器炉Rは、
過熱器管3を有する流動層2と、過熱器管5を有
する流動層6をそなえる。再熱器炉Sは、再熱器
管21を有する流動層22をそなえる。過熱器炉
Rおよび再熱器炉Sはいずれも水冷壁構造である
が、再熱器炉Sはその炉内側周壁を耐火炉材23
で被覆してある。
流動床炉に供給された燃料は、層内で大部分が
燃焼する。燃焼ガスは、過熱器炉Rでは、層内過
熱器管3,5および層内周壁7,9,10と熱交
換し、フリーボード1,4へ出ていき、また再熱
器炉Sでは、層内再熱器管21だけと熱交換し、
層内周壁とは熱交換をおこなわずにフリーボード
24に出ていく。各フリーボードの燃焼ガスは、
ふく射室31で合流し、合流した燃焼ガスは、ス
クリーン管30、第1過熱器29、蒸発管群2
8、節炭器26などの各伝熱面を通過し、熱交換
をおこなつた後、ボイラから出ていく。
蒸気ドラム27または水ドラム25の水は、降
水管(図示しない)を下降し、管寄8,11に入
り、燃焼ガスによる加熱のため汽水混合物とな
り、蒸発管7,9,10,12,13を上昇し、
蒸気ドラム27に戻る。前進時、蒸気ドラム27
を出た飽和蒸気は、順次、第1過熱器29、第2
過熱器の過熱器管3および第3過熱器の過熱器管
5を経て過熱蒸気となり、高圧タービン16に入
り、そこで仕事をする。高圧タービン16の排気
は、再熱器の再熱器管21に導かれて加熱された
後、順次、中圧タービン17、低圧タービン18
に入り、各タービンで仕事をし、復水器19へい
く。後進時は、第3過熱器を出た過熱蒸気は、後
進タービン20に入り、そこで仕事をした後、そ
のまま再熱器をとおらずに復水器19へいく。前
進時は、前進用操縦弁15が開、後進用操縦弁1
4は閉であり、後進時はこの逆である。
本発明では、再熱器炉の周壁10,12,13
の再熱炉部を耐火炉材で被覆し、同炉周壁での収
熱をなくした。こうすることにより、再熱器炉で
の収熱は、はじめからないので、前述のようにボ
イラの運転状態が再熱から非再熱状態にかわつて
も、過熱器炉への燃料供給量の増加がなく、過熱
器炉の層温度の上昇はほとんどない。そこで、過
熱器炉の層温度の負荷特性は、第2図の曲線で
表わされ、層温度は、再熱、非再熱にかかわらず
最大負荷時、tBmaxで設計すればよい。このとき
の、過熱器炉への最小必要燃料供給量はであ
り、再熱器炉周壁で収熱がある場合のにくら
べると、<となり、再熱時のボイラの運転
可能範囲は<となり、広くなる。また、
再熱状態の最大負荷時の層温度を、再熱器炉周壁
で収熱がある場合のように、tBmaxより低い温度
tBOにする必要がないので、燃焼効率を下げるこ
となくボイラを設計できるという利点がある。
再熱器は本来、再熱蒸気の加熱をする装置であ
り、蒸発量とは独立のものである。そこで本発明
では、再熱器炉の内周壁を耐火炉材で被覆し、周
壁での収熱をなくし、蒸発とは切り離すことによ
り、再熱器炉へ供給された燃料の熱量の大部分が
再熱蒸気の加熱に使用され、ボイラの全蒸発量に
対する寄与率を小さくした。こうすることによ
り、再熱器炉への燃料供給量をかえたとき、加熱
量変化による蒸発量変化に対する影響が小さくな
り、そのまま再熱蒸気の加熱量の変化となつてあ
らわれる。このように、蒸気圧力(蒸発量)と蒸
気温度との相互間の相互干渉を小さくすることに
より、ボイラの制御がやりやすくなるという利点
がある。
また、再熱器炉を別置の耐火壁構造にすると、
断熱効果を上げるために耐火炉材が必然的に厚く
なる。舶用のように振動などの条件がきびしい場
所でボイラを使用する場合、耐火炉材が厚いと、
当然に脱落が亀裂がおこりやすくなる。耐火炉材
に亀裂がおこると、燃焼ガスが外面ケーシングに
しみ出し、そこで鋼材が低温腐食をおこし、ケー
シングが破孔する。流動床ボイラでは、燃焼用空
気は、流動媒体を流動させるための圧力が必要で
あるので、層内が高圧(1000mmH2O以上)にな
る。このため、ケーシングが破孔すると、燃焼ガ
スが炉外にもれ危険である。
上記問題を解消するため、本発明では、再熱器
炉は過熱器炉と同様に、メンプレンウオール構造
の水冷壁とし、ボイラ本体に組込み、炉内側に耐
火炉材を被覆した。この構造にすると、断熱のた
めの耐火炉材が薄くてすみ、脱落、亀裂がおこり
にくくなる。また、万一、耐火炉材に亀裂が発生
しても、外側がメンプレンウオール構造であるた
め、燃焼ガスによる低温腐食がおこらない。した
がつて、燃焼ガスが炉外にもれることはない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の配置態様を示す断面図、
第2図は層温度に関する特性曲線図である。 R……過熱器炉、S……再熱器炉、1,4,2
4……フリーボード、2,6,22……流動層、
3,5……過熱器管、7,9,10,12,13
……蒸発管、8,11……管寄、14……後進用
操縦弁、15……前進用操縦弁、16……高圧タ
ービン、17……中圧タービン、18……低圧タ
ービン、19……復水器、20……後進タービ
ン、21……再熱器管、23……耐火炉材、25
……水ドラム、26……節炭器、27……蒸気ド
ラム、28……蒸発管群、29……第1過熱器、
30……スクリーン管、31……ふく射室。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 流動層内に過熱器管を有する過熱器流動床炉
    と、流動層内に再熱器管を有する再熱器流動床炉
    との両方を内蔵し、各流動床炉の周囲が水冷壁で
    構成されて主使用状態と副使用状態との両使用状
    態を切替可能とした流動床式再熱ボイラであつ
    て、主使用状態時の蒸気は上記過熱器管および再
    熱器管を通して供給され、副使用状態時の蒸気は
    上記過熱器管を通して再熱器管を通さないで供給
    されるものにおいて、再熱器流動床炉の周囲の水
    冷壁を耐火炉材で被覆することによつて該炉の水
    冷壁での収熱をなくしたことを特徴とする流動床
    式再熱ボイラ。
JP4672082A 1982-03-23 1982-03-23 流動床式再熱ボイラ Granted JPS58164902A (ja)

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JP4672082A JPS58164902A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 流動床式再熱ボイラ

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JP4672082A JPS58164902A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 流動床式再熱ボイラ

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JPS58164902A JPS58164902A (ja) 1983-09-29
JPH0311361B2 true JPH0311361B2 (ja) 1991-02-15

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ID=12755171

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JP4672082A Granted JPS58164902A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 流動床式再熱ボイラ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5844021B1 (ja) * 2012-10-11 2016-01-13 エイメック フォスター ウィーラー エナージア オサケ ユキチュア 流動層熱交換器

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