JPH03500195A - 圧力を加えて作動できる流動化ベツド燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力を加えて作動できる流動化ベッド燃焼装置この発明は、燃焼室と、これの後 方にｒ２置され、煙道ガス通路の中に配置される塵分離器と、燃焼用空気通路の 中に存する空気圧縮機とを有し、この空気圧縮機が、同じ軸で、電気機械と、煙 道ガス通路の中に配置される膨張タービンとに連結される、圧力を加えて作動で きる流動化ベット燃焼装置に関する。

このような流動化ベッド燃焼装置は２ドイツ連邦共和国第３５３６４５１号明細 書に開示され、これでは、作動中に、高い温度菫ましくは燃焼室温度を有する煙 道ガスが、膨張タービンを介して導かれ、これが、同じ軸で、少くとも１つの継 手を介して、空気通路の中に配置される空気圧縮機と、空気機械とに連結される 。電気機械は、空気圧縮機のための駆動電動機として、または発電機として運転 できる。この種の燃焼装置は、燃焼室の中で解放された熱が、持分に応じて、多 くの伝熱面からなる装置の中で、蒸気発生のためにまたは置去る煙道ガスの加熱 のために使用されるから、常に、ガスおよび蒸気の組合せのタービン過程におい て作動される。

流動化ベッドの中を主として支配する約８５０°の反応温度の調節のために、ま た、煙道ガスにおける環境を汚染する有害物質例えばＮＯｘの形成を考慮して、 流動化ベッド燃焼装置の燃焼室は、蒸気発生装置の水・蒸気回路の中にはめ込ま れる。これのために必要な熱交換器および伝熱面は、煙道ガスにおける比較的高 い飛行虚成分に基いて、燃焼室における高い反応温度と結び付いて、強く侵食な いし摩耗するおそれがある。

この発明の基礎となっている課題は、流動化ベッド燃焼装置の燃焼室の中に熱交 換器および伝熱面が配置されず、それにも拘わらず、有害物質との結び付きを最 小にするに決定的な反応条件を保持するように、圧力を加えて作動できる流動化 ベッド燃焼装置を設備的に構成することにある。

この課題の解決のため、この発明によれば、塵分離器の後方で、煙道ガス通路か ら、煙道ガスの部分量を燃焼室の中に戻すための、少くとも１つの制御できる通 路を分岐させたこと、が提供される。

流動化ベッドの中への煙道ガスの部分量の戻しによって、煙道ガス通路における 通路分岐点を支配する煙道ガスの温度に依存して、通路の中に設けられる煙道ガ スの量の制御によって達成される、有害物質との結び付きを最小にするに決定的 な反応温度が、流動化ベッドの中で達成できる。この方法によれば、流動化ベッ ドおよびその燃焼室壁における。水・蒸気回路から流過する伝熱面ないし熱交換 器による燃焼室の冷却が、除去でき、この際に、流動化ベッド燃焼装置において 解放されるすべての熱は、燃焼室から流出する煙道ガスによって、運び去られる 。煙道ガス戻しのために設けられる通路は、塵分離器の後方で、種々に配置でき る。

それで、煙道ガス戻し通路を、膨張タービンの後方で煙道ガス通路に、空気圧縮 機の前方で燃焼用空気通路に連結すれば、目的に適する。

それに反して、煙道ガス戻し通路を、膨張タービンの前方で煙道ガス通路に、空 気圧縮機の後方で燃焼用空気通路に連結し、煙道ガス戻し通路に圧力上昇用送風 機を具備することも、目的に適する。

代りとして、静止した流動化ベッドが、その上方に存する自由空間を有する場合 に、煙道ガス戻し通路で、膨張タービンの前方の煙道ガス通路を自由空間に連結 させることも、目的に適する。戻される煙道ガスを、燃焼室の中で、流動化ベッ ドから退去する煙道ガスに混入することによって、有害物質の形成特にＮＯｘの 形成を抑制するような影響が与えられる。

煙道ガス戻し通路の配備に対する最後に述べた２つの可能性に関して、別の制御 できる煙道ガス戻し通路を、膨張タービンの後方で煙道ガス通路に、空気圧縮機 の前方で燃焼用空気通路に連結することも、さらに目的に適する。

これらの上述したすべての可能な配備は、もっばら電気エネルギを、発電機とし て運転される電気機械を介して入手するに、一様に適する。しかしながら、一定 の配置の煙道ガス戻し通路の挿入は、戻される煙道ガスの量をできるだけ小さく 保持して、同時に、一定の温度水準の一定の熱量を、予め与えられた目的に、例 えば蒸気発生、遠隔熱または処理熱に、用意する必要がある場合に、考慮に入れ られる。

煙道ガス戻し通路が膨張タービンの後方で分岐される場合には、熱交換器を、膨 張タービンの後方で、かつ煙道ガス戻し通路の分岐の前方で、煙道ガス通路の中 に配置することが、目的に適する。この熱交換器を介して、低い温度水準の比較 的大きな熱量が、特に遠隔熱用意のために進出しできる。

煙道ガス戻し通路が膨張タービンの前方で分岐される場合に対しては、熱交換器 を、流動化ベッド燃焼装置の塵分離器と膨張タービン入口の間に、望ましくは煙 道ガス戻し通路の分岐点と膨張タービン入口の間に、および膨張タービンの前方 で分岐する煙道ガス戻し通路の中に、またはそのいずれかに、配置することが、 目的に適する。このような熱交換器配備によれば、その都度の高い温度水準の大 きなおよび小さなまたはそのいずれかの熱量を、蒸気発生のために又は処理熱と して、単独で、または膨張タービン後方で着手される熱追出しと組合わせて、準 備することも可能である。

膨張タービンの前方および後方またはそのいずれかに配置される熱交換器の挿入 によれば、目的の熱を、流動化ベッド燃焼装置の燃焼室における直接の熱使用の 補充として追出すことも、可能である。熱交換器の侵食ないし摩耗のおそれは、 直接に流動化ベッド燃焼装置の燃焼室の中に配置されるものと比べて、前方の塵 分離器によって回避される。

この発明は、添付図面と連結した多くの実施例に関して、以下に詳しく説明され る。

第１図は、煙道ガス戻し通路を膨張タービンの後方で煙道ガス通路から分岐させ た。圧力を加えて作動できる流動化ベッド燃焼装置の構成図である。

第２図は、煙道ガス通路における膨張タービンの前方および後方またはそのいず れかに熱交換器を１２１した。第１図に似た構成図である。

第３図は、煙道ガス戻し通路を、膨張タービンの前方で煙道ガス通路から分岐さ せ、それぞれ１つの熱交換器を、煙道ガス戻し通路の中に、および膨張タービン の後方の煙道ガス通路の中に配置した。別の圧力を加えて作動できる流動化ベッ ド燃焼装置の構成図である。

第４図は、煙道ガス戻し通路を、膨張タービンの前方から分岐させ、静止の流動 化ベッドに存する自由空間に連通させた、さらに別の、圧力を加えて作動できる 流動化ベッド燃焼装置の構成図である。

第１図によれば、圧力を加えて作動できる流動化ベッド燃焼装置は、熱交換器お よび伝熱面を有しない燃焼室１を有し、これには、燃料送入部２、燃焼用空気送 入部３．灰分送出部４．および煙道ガス退出部５が備えられ、その煙道ガス通路 ６の中には、！！分離器７、および、膨張タービン８が後続する。膨張タービン ８は、電気機械１０と、および燃焼用空気道ｍ１１の中に配置される空気圧縮機 １２と、同じ軸９で、２つの継手１３を介して連結され、ここで、燃焼用空気通 路１１は、燃焼用空気送入部３と連通ずる。電気機械１０は１作動状態に依存し て、電動機としてまたは発電機として運転され、その際に、電動機としての運転 は、先ず第１に、始動の場合に必要である。膨張タービン８から出発する煙道ガ ス通路６からは、弁１４によって制御できる煙道ガス戻し通路１５が分岐し、こ れは、空気圧縮機１２の前方に存する燃焼用空気通路１１に連通ずる。

燃焼用空気は、燃焼用空気通路１１を通して、空気圧縮機１２によって、外界か ら吸引され、所要の圧力に圧縮され、燃焼用空気送入部３の装置を通して、流動 化ベッド燃焼室１に送入され、その際に、膨張タービン８から出発する膨張させ られた煙道ガスの部分量が、空気圧縮機１２の前方で、吸引された燃焼用空気に 混入される。流動化ベッド燃焼装置の燃焼室１における反応温度で、環境を汚染 する有害物質の形成に関し影響を与える、戻し煙道ガスの部分量は、流動化ベッ ド燃焼室１から運び去られる熱および膨張タービン８から送出され膨張させら九 た煙道ガスの比エネルギから決定する。第１図による流動化ベッド燃焼装置の使 用は。

電気エネルギを、もっばら１発電機として運転される電気機械１０を介して入手 すべきときに、いつでも採用される。戻される煙道ガスの量をできるだけ小さく 保持するためには、および煙道ガスで運び去られる熱を種々の目的に利用するた めには、過程の経過において。

熱の追出しが達成できる。

第１図に匹敵できる構成図を示す第２図によれば、煙道ガス通路２６の中に、膨 張タービン２８の前方および後方またはそのいずれかに、それぞれ熱交換器３６ ．３７が配置され、これで、高い温度水準の小さな熱量３６が、蒸気発生または 処理熱供給のために追出され、および低い温度水準の大きな熱量３７が、遠隔熱 供給のために追出され、或いはそのいずれかが達成される。

第１図および第２図による実施例の代りとして、対応する第３図では、煙道ガス 戻し通路５５は、塵分離器４７と膨張タービン４８の間で、煙道ガス通路４６か ら分岐できる。弁５４によって制御できるこの煙道ガス戻し通路５５は、空気圧 縮機５２と、圧力を加えられて作動できる流動化ベッド燃焼装置の燃焼室４１の 中における燃焼用空気送入のための装置１４３との間に存する。ｆＰＡ焼用空気 通路５１に連通し、戻し通路５５の中には、熱交換器５６および圧力上昇用送風 機５８が配置される。熱追出しのために設けられる別の熱交換器５７は、煙道ガ ス通路４６において、膨張タービン４８の後方に設けられる。この構成図に対応 して、流動化ベッド燃焼室４１の中に戻される煙道ガス部分量は、膨張タービン ４８の前方で、煙道ガス通路４６から取出され、熱交換器５６の中で冷却され、 圧力上昇用送風機５８においてそのガス圧を高めたのちに、燃焼用空気通路５１ の中に導かれ、空気圧縮機５２で圧縮された燃焼用空気に混入される。膨張ター ビン４８の前方に配置される熱交換器５６を介して、高い温度水準の大きな熱量 が、供給でき、膨張タービン４８の後方に配置される熱交換器５７を介して、比 較的大きいけれども低い温度水準である熱量が供給される。

第３図の代りとして、第４図による可能性によれば。

塵分離器６７を膨張タービン６８の間で、煙道ガス通路６６から分岐した煙道ガ ス戻し通路７５は、空気圧縮機７２および燃焼用空気送入のための装置６３に連 結された、圧縮された燃焼用空気を導く空気通路７１から分離されて。

圧力を加えられて作動できる流動化ベッド燃焼装置の燃焼室６１に送入される。

この際に、煙道ガス戻し通路７５は、流動化ベッド６１′の上方に存する流動化 ベッド燃焼室６１の自由空間６１’に連通し、それで、流動化ベッドの中で経過 する燃焼過程に影響を与えることなしに、流動化ベッド燃焼室の中に煙道ガスの 部分量を戻すことができる。

第３図および第４図に記載さ九た実施例には１次の可能性もそれぞれ存する。す なわち、場合によっては。

弁で制御できる煙道ガス戻し通路５９．７９　（通路を点線で図示）が配置され て、これは、膨張タービン４８．６８の後方の煙道ガス通路４６．６６と、空気 圧縮機５２．７２の前方の煙道ガス通路５１．７１とに連結される。熱追出しの ために設けられた熱交換器の配備に関して、構成図に図示したものでは、例えば 蒸気発生、遠隔熱供給。

処理熱供給のための要求が満たされるが、別の可能性も存して、これが、圧力を 加えて作動できる流動化ベッド燃焼装置の燃焼室の外部に、すなわち塵分離器の 後方で、１１１Ｍタービンの前方および後方またはそのいずれかの煙道ガス通路 の中に、および煙道ガス戻し通路の中に、またはそのいずれかに１個々にまたは 組合わせて、配置される。

完備のために、流動化ベッド燃焼の場合の煙道ガス戻しが知られてい、ることは 認められるが、これは、燃焼室壁伝熱面における良好な熱伝達のために、流動化 ベッドの流動化の程度を保持すべきときに、化学量論的に正しい割合の部分負荷 区域における燃焼のために、取入れられる燃料の量に対して取入れるべき機素の 割合を、低減させるに役立つ、それに反して、この発明による煙道ガス戻しは、 流動化ベッド燃焼室における温度調整のためだけに達成される。

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″− 田野揖′４Ｆ鰯失 国際調査報告 ＰＣＴ／ＥＰ　１５８１００Ｂ０６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．燃焼室と、これの後方に配置され、煙道ガス通路の中に配置される塵分離器 と、燃焼用空気通路の中に存する空気圧縮機とを有し、この空気圧縮機が、同じ 軸で、電気機械と、煙道ガス通路の中に配置さる膨脹タービンとに連結される、 圧力を加えて作動できる流動化ベッド燃焼装置において、塵分離器（７，２７， ４７，６７）の後方で、煙道ガス通路（６，２６，４６，６６）から、煙道ガス の部分量を燃焼室（１，２１，４１，６１）の中に戻すための、少くとも１つの 制御できる通路（１５，３５，５５，７５）が分岐すること、を特徴とする燃焼 装置。 ２．煙道ガス戻し通路（１５，３５）が、膨脹タービン（８、２８）の後方で煙 道ガス通路（６，２６）に、空気圧縮機（１２、３２）の前方で燃焼用空気通路 （１１，３１）に連結される、請求項１に記載の燃焼装置。 ３．煙道ガス戻し通路（５５）が、膨脹タービン（４８）の前方で煙道ガス通路 （４６）に、空気圧縮機（５２）の後方で燃焼用空気通路（５１）に連結され、 圧力上昇用送風機（５８）を備える、請求項１に記載の燃焼装置。 ４．静止した流動化ベッド（６１′）が、その上方に存する自由空間（６１′′ ）を備える場合に、煙道ガス戻し通路（７５）が、膨脹タービン（６８）の前方 の煙道ガス通路（６６）を自由空間（６１′′）に連結させる、請求項１に記載 の燃焼装置。 ５．別の制御できる煙道ガス戻し通路（５９，７９）が、膨脹タービン（４８， ６８）の後方で煙道ガス通路（４６，６６）に、空気圧縮機（５２，７２）の前 方で燃焼用空気通路（５１，７１）に連結される、請求項３または４に記載の燃 焼装置。 ６．煙道ガス通路（２６，４６，６６）における熱交換器（３７，５７，７７） が、膨脹タービン（２８，４８，６８）の後方に、かつ煙道ガス戻し通路（３５ ，５９，７９）の分岐点の前方に配置される、請求項１、２および５のいずれか １項に記載の燃焼装置。 ７．煙道ガス通路（２６）における熱交換器（３６，５６，７６）が、流動化べ ッド燃焼装置の塵分離器（２７）と膨脹タービン入口（２８）の間に、望ましく は煙道ガス戻し通路の分岐点と膨脹タービン入口の間に、および膨脹タービン（ ４８，６８）の前方で分岐する煙道ガス戻し通路（５５，７５）の中に、または そのいずれかに、配置される、請求項１、３、４および６のいずれか１項に記載 の燃焼装置。