JPH03505779A - 石炭焚流動層燃焼装置の運転方法ならびに流動層燃焼装置 - 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】 石炭焚流動層燃焼装置の運転 方法ならびに流動層燃焼装置 本発明は、粉砕された石炭が流動層で供給され、層材料で燃焼される、石炭焚流 動層燃焼装置の運転方法に関する。さらに、本発明は、石炭を供給するための運 搬区間および運転中に層材料からなる流動層が堆積するノズル孔底を有する流動 層燃焼装置に関する。

石炭を水蒸気発生８よび／または発電のｔ；め流動層燃焼装置中で燃焼すること は公知技術水準である（Ｓｉｅｍｅｎｓ　−Ｅ　ｎｅｒｇｉｅｔｅｃｈｎｉｋ　 ％第２巻（１９８０年）、７号、第２３１頁〜２３５頁）。この場合、２つの重 要な利点が生じる。第一に、流動層中での燃焼は比較的低い温度で行なわれるの で、乾式および湿式脱灰を有する公知燃焼装置に比べて酸化窒素の生成が比較的 僅かである。第二に、流動層中での燃焼は使用される石炭の品質に対する要求が 比較的僅かである。つまり比較的粗大に粉砕された、高い灰含有量を有する石炭 も容易に燃焼することができる。この場合、灰”とは、石炭に含まれている、砂 、ローム、塩類、金属化合物等のような不燃性物質を表わす。

流動層燃焼装置の運転の際には、流動層特異の粒度に粉砕された石炭が使用され る。この石炭は流動層中へ、しかもたいていは流動層の上方に配置された自由空 間を経て導入される。次いで、石炭は層材料との均一な混合物で燃焼される。こ の層材料は、あらかじめ石炭により流動層に入った砂および灰粒子により、まｔ ；移動する石炭粒子によっても形成される。

この場合、殊に不連続的な灰抽出の際に、煙道ガスによるフライアッシュ搬出に 基づき、流動層は微細粒層材料が減少するのが不利であると立証された。粗大粒 成分は不断に増加し、長い運転時間では流動層のノズル孔底上に沈積する。これ が再び、支持空気を供給するための個々のノズル孔の閉塞をもたらす。これは、 空気が僅かにまたは全く通過しない局所的に異なる帯域ならびに空気通過量の高 い帯域が生じる結果となる。それにより、発生した熱をたとえば熱交換器系を経 て導出するのに必要な流動層の温度均一性が著しく損なわれる。これに加えて、 流動層燃焼装置の自由空間中、空気通過量の高い範囲の上方に熱流束（Ｔ　ｅｍ ｐ−ｅｒａｔｕｒｓｔｒａｅｈｎｅ）が形成する。これにより、灰の軟化点以上 の温度を有する長く延びた細い作業路が生じる。その結果として、自由空間にた とえばクラスター状のスラグ化物が形成する。これらのスラグ化物により、流動 層燃焼装置が必然的に閉塞しうる。従って、スラグ沈積物が生成しえないように するため、全流動層にわたりできるだけ均一な温度分布が重要である。

本発明の課題は、石炭焚流動層燃焼装置を長時間にわたり問題なく運転すること の可能な、冒頭に記載し！二種類の方法を記載することである。ざらにスラグの 形成を長時間にわたって回避することのできる冒頭に記載した種類の流動層燃焼 装置が記載される。

最初に挙げた課題は、本発明によれば、層材料の一部を流動層の下方範囲から連 続的または不連続的に抽出し、その後とくに冷却し、次いで所定の、流動層特異 の最大粒度にまで調製し、それから流動層に戻すことによって解決される。

２番目に挙げた課題は、本発明によれば、ａ）流動層の下部に存在する層材料の 一部を抽出するための搬出装置、 ｂ）とくに、搬出装置に後接された、抽出された層材料を冷却するための灰冷却 器、 Ｃ）過剰の層材料用抽出口および ｄ）調製されｔ；層材料を流動層中へ運搬するための運搬装置を特徴とする。

本発明による提案は、流動層燃焼装置の層材料の最適粒度帯をもはや従来のよう に供給される新しい石炭の粉砕によって調節することなく、これを（とくに連続 的に）層材料の後処理を可能にすることを目指す。

この場合、層材料の後処理は簡単に、必要な粒度帯に調節されており、従って微 細粒両分を分離するふるい装置を用いて行なうことができる。この場合、望まし くはふるい装置を通過しない粗大粒両分は破砕装置または殊に磨砕装置中で粉砕 され、破砕された形で改めてふるい装置に供給される。ふるい分けの代りに、原 則的には風ふるい分けを実施することもできる。所定の最大粒度はたとえば３〜 ４ｍｍであってもよい。

本発明によれば最適の流動層粒度帯の１１節はもはや供給される石炭によって行 なわれないので、たんに流動層に供給される石炭の比較的粗い磨砕だけが必要で あるにすぎない。石炭の後処理および粉砕費の節約とともに、粗大粒状石炭の使 用は、微細に磨砕された石炭に比べて供給される石炭の自由表面が全体で比較的 小さいというもう１つの利点を生じる。これによって、流動層上方の自由空間中 への石炭搬入の際、石炭の小部分だけがこの自由空間中への搬入の間既にガス化 するにすぎない。その結果、自由空間温度は比較的低いままであるので、スラグ 形成増強の問題はもはや起きない。

さらに、流動層上方の自由空間中での新しい燃料（石炭）のガス化を減少するの は、本発明のｌ実施形に従い、調製されて戻される層材料（灰分）を燃料（石炭 ）と別個に流動層中へ導入しないで、あらかじめこの燃料と混合することによっ て達成される。これによって、石炭供給の除冷たい不活性材料（灰、砂等）の割 合が増加し、これにより燃料搬入の間自由空間内の温度降下が達成される。

燃焼中に、石炭の粗大粒分は、流動層のノズル孔底にまで徐々に移動する。ここ で、既述したよ−うに抽出され、次いで調製される。この場合、有利には単位時 間あｔ；り常に、粗大粒として石炭により流動層に供給される量よりも大きい量 の層材料（主として灰分）が抽出される。こうして、流動層・ノズル孔底上での 粗大粒の沈積は確実にさけられる。

過剰の層材料用抽出口は、原則的にはノズル孔底にまたはふるい装置の前に配置 されていてもよい。しかし、過剰の層材料の抽出口は運搬路中で層材料の調製装 置の後に配置されているのが望ましい。これは、ここで抽出された材料をバンカ ー中で中間貯蔵し、次いでさらに処理する場合に有利である。この場合、該材料 は流動層中でさらに処理するために既に調製されている。

本発明は全体として、流動層燃焼装置中で異なる発熱量を有する石炭を、調製お よび粉砕に大きな要求なしに問題なく燃焼することを可能にする。

本発明および他の実施形を、次に図に暗示した流動層燃焼装置の実施形につき詳 述する。

図は、上方のレベルが矢印２によって示されている流動層２０を有する、石炭焚 流動層燃焼装置で運転されるボイラｌを示す。流動層２０用の支持空気ｌは、導 管３によりエアボックス３０に供給される。空気はここから、ノズル孔底９中に 配置されている分配ノズル孔４により流動層２０の層材料中へ導入される。この 事例では、この層２０は石炭粒子、石炭からの灰からなる混合物、従って石炭と 燃焼および不燃焼残分からなる混合物である。流動層２０中に発生した熱は、こ こで直接に、ノズル孔底９の上方に存在する、たとえば熱交換媒体として空気ま たは水を用いる熱交換器系５により導出される。この熱は、図示されてないガス タービンまたは蒸気タービンの作動剤を加熱するｔ；めに使用することができる 。運転中、流動層２０はたとえば８５０℃の温度を有する。重要なのは、灰およ び石炭粒子からスラグが生成して、ボイラｌ中および／まＩ；は煙道ガス路中に 沈積することのないようにするため、運転の間流動層中どこでもできるだけ均一 な温度分布が生じることである。微細粉塵または微細法で負荷された燃焼装置か らの煙道ガスｇは、差当り流動層２０の上方に設けられた自由空間６を通過する 。

次いで該煙道ガスは、たとえば９５０°Ｃで、抽出ロアを通りここに図示されて ない粉塵および有害物分離装置に供給される。煙道ガスはここから、（図示され てない）熱交換器、たとえば蒸気発生器に入る。

粉砕されｔ；、比較的粗大粒状の（粗く磨砕された）新しい石炭には、運搬区間 ８により流動層レベル２の上方で自由空間６中へ、ｔ；とえば供給機または遠心 機（図示されてない）を用いて導入される。その代りに、導入は流動層２０の運 転中に、たとえば吹込みまたは他の公知技術によって行なうこともできる。

流動層２０中に、空気の吹込みによって、存在する大きい粒子と小さい粒子との 上記混合が生じる。垂直方向移動および重力によって、流動層の下部には主とし て大きい粒子が存在する。

流動層２０のノズル孔底９の範囲内にたまる層材料ａは、搬出装置、主としてノ ズル孔底９に配置された抽出口９ａおよび天川またはパケットホイールｌＯを用 いて抽出される。重複の理由から、若干のかかる搬出装置９ａ、１０が存在して いてもよい。抽出は望ましくは連続的に行なわれる。次いで、抽出された層材料 ａ（主として灰）は、たとえば放置する際の自然冷却によるかまたはこの場合の ように、灰冷却器１１中での強制冷却によって冷却される。

抽出され、次いで冷却された層材料ａ（すべての可能な粒子大きさまたは粒度を 包含する）は、それから所定の流動層特異の最大粒度に調製する装置１２．１３ に供給される。この所定の最大粒度（これはさらに処理してもよい）は、たとえ ば４１１１１に達しうる。もちろん、他の粒度を前与することもでき；これは存 在するかまたは調節すべき運転パラメータによる。ここでは、調製装置はふるい 装置、破砕装置１３、たとえば灰クラッシャおよび運搬導管１４を包含する。ふ るい装置１２は、微細粒画分ａ′、しかも例では４＋＊ｍより小さい粒度を有す る画分と、粗大粒画分Ａ′、例では４ｍｍより大きい粒度を有する画分とを分離 する。粗大粒画分Ａ′は破砕装置１３に供給される。その出口は、導管】４によ りふるい装置１２の入口に接続されている。調製中に、ふるい装置１２を通過し ない粗大粒画分Ａ′は抽出され、灰クラッシャ１３中で破砕され、次に導管１４ により改めてふるい装置１２に供給される。とくに、単位時間あたり抽出され、 調製される層材料ａ′の量は、単位時間あたり石炭Ｋにより供給される、石炭中 に含有されている灰量よりも大きい。

要求される粒度に応じて調製された層材料ａ′は、適当な運搬装置によって流動 層２０中へ搬入される。

ここではこれは、運搬装置を用い運搬路１８、たとえばコンベヤベルトで行なわ れる。空気力運搬も可能である。層材料ａ′は望ましくは運搬区間８中の混合室 １９中で新しい石炭にと混合される。調製された材料ａ′はこの石炭にと一緒に 自由空間６を経て流動層２０中へ案内される。もちろん、材料ａ′は、記入され ているように、石炭にと別個に流動層２０に投与することもできる。

過剰な材料ａ″は、ふるい装置１２の後方の灰抽出口又は灰ゲート装置１６によ り装置から抽出される。この灰ゲート装置１６は望ましくは制御可能に構成され ており、たとえばモータを用いて移動調節可能である抽出は、石炭にの灰含量お よび運搬ならびにゲート装置１０における搬出速度を考慮して、流動層２０のレ ベル２が一定の高さに保たれるように行なわれる。

排出されｔ；材料ａ＃は、砂または灰バンカー中に蓄積される。該材料は場合に より再使用する、つまり混合室１９中の石炭Ｋにあとで供給することもできる。

灰ゲート装置１６は、他の個所に、たとえば調製されてない層材料ａの抽出のた めにふるい装置１２の前に配置されていてもよい。しかしここで、既にあとでの 再使用のＩ；めの適正最大粒度の材料ａ′が調製されるという利点を有する。

記載した調製に基づき、流動層２０内部で層材料に要求される０ないしたとえば ４ｔｘｍまでの粒度帯を不断にほぼ維持しうろことが保証されている。新しい石 炭自体の調製および粉砕には大きな要求はされない。比較的粗大粒の石炭Ｋを使 用することができ、これによって調装置および粉砕費が節約される。

国際調査報告 −一−１−−＾−自一一、ａ−ｐｃ’Ｔ’／Ｉ″Ｉｙ　　Ｑｎ／ｎｌ’１）（Ａ 国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．破砕された石炭Ｋが流動層（２０）に供給され、層材料で燃焼される、石炭 焚流動層燃焼装置の運転方法において、層材料の一部を、流動層（２０）の下方 範囲から連続的または不連続的に抽出し、その後とくに冷却し、次いで所定の流 動層特異の最大粒度にまで調製し、それから流動層（２０）に戻すことを特徴と する石炭焚流動層燃焼装置の運転方法。
2. ２．戻された層材料（ａ′）を、流動層（２０）中へ供給する前に石炭（Ｋ）と 混合する、請求項１記載の方法。
3. ３．単位時間あたり抽出され、調製される層材料（ａ′）の量が、石炭（Ｋ）と 共に供給され、該石炭中に含まれている灰分量よりも大きい、請求項１または２ 記載の方法。
4. ４．抽出された層材料（ａ）が調製の際にふるい分けされて、微細粒画分（ａ′ ）および粗大粒画分（Ａ′）が生じ、その際粗大粒画分（Ａ′）は、所定の流動 層特異の最大粒度よりも大きい粒度を有し、粗大粒画分（Ａ′）は破砕し、抽出 された他の層材料（ａ）と一緒にふるい分けされる、請求項１から３までのいず れか１項記載の方法。
5. ５．石炭（Ｋ）を供給するための運搬区間（８）および運転中に層材料からなる 流動層（２０）が堆積するノズル孔底（ａ）を有する流動層燃焼装置において、 ａ）流動層（２０）の下部に存在する層材料（ａ）の一部を抽出するための搬出 装置（９ａ，１０）、ｂ）とくに搬出装置（９ａ，１０）に後接された、抽出し た層材料（ａ）を冷却するための灰冷却器（１１）、 ｃ）層材料（ａ）を所定の流動層特異の最大粒度に調製するための装置（１２， １３） ｄ）過剩の層材料（ａまたはａ′）用抽出口（１６）、ｅ）調製された層材料（ ａ′）を流動層（２０）中へ運搬するための運搬装置（１５，１８）を有するこ とを特徴とする流動層燃焼装置。
6. ６．層材料（ａ）の調製装置（１２，１３）が、微細粒画分（ａ′）および粗大 粒画分（Ａ′）をふるい分けするふるい装置（１２）を包含する、請求項５記載 の装置。
7. ７．ふるい装置（１２）に破砕装置（１３）が所属されていて、該破砕装置にふ るい装置（１２）によりふるい分けされた粗大粒画分（Ａ′）が供給可能であり 、かつその出口がふるい装置（１２）の入口に接続されている、請求項６記載の 装置。
8. ８．運搬装置（１５，１８）がコンベヤベルト（１８）を包含する、請求項５か ら７までのいずれか１項記載の装置。
9. ９．調製された層材料（ａ′）が石炭（Ｋ）と混合しうる混合室（１９）が設け られている、請求項５から８までのいずれか１項記載の装置。
10. １０．過剩の層材料（ａまたはａ′）用抽出口（１６）が、運搬路中で層材料（ ａ）の調製装置（１２，１３）の後に配置されている、請求項５から９までのい ずれか１項記載の装置。
11. １１．搬出装置（９ａ，１０）が、ノズル孔底（９）中に配置されている少なく とも１つの排出口（９ａ）を包含する、請求項５から１０までのいずれか１項記 載の装置。
12. １２．ノズル孔底（９）の上方に熱交換器系（５）が配置されている、請求項５ から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. １３．所定の流動層特異の最大粒度が約３〜４ｍｍである、請求項５から１２ま でのいずれか１項記載の装置。