JPH042843B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は蒸気発生装置に関し、特に該蒸気発生
装置と一体に配置されるガス化用装置によつて発
生させられるほぼイオウを含まない比較的発熱量
の低い生成ガスを燃焼させる装置に関する。

（従来技術） 環境保護庁及び種々の国家機関は化石燃料を使
用する発電所に対し最大許容イオウ酸化物排出レ
ベルを規定した実施基準を制定した。これらの基
準に応じて、スタツクからのガスの浄化設備が設
計されて来ておりこの設備は大気に解放する前に
蒸気発生器流通ガスからのイオウ酸化物を除去し
または洗浄するようになつている。希薄イオウ酸
化物濃度の多量のガスが蒸気発生器の出口に集中
するのでスタツクガス浄化設備は大型で高価なも
のになる。スタツクガスを処理することによりイ
オウ酸化物の排出量を制御する代りに蒸気発生器
での燃焼に先だつて燃料からイオウを除去するこ
とが好ましい。というのはこの段階では処理すべ
きガスの体積が極めて小さいからである。この目
的のために、ガス化工程が改良されておりこの工
程は石灰岩粒子の流動化層において燃料、例えば
粒子状石灰あるいは重質油の部分燃焼を伴う。脱
硫は石灰岩粒子との反応を介して行なわれ、可燃
性オフガスが生じこのオフガスは市販のガスバー
ナーを有する蒸気発生器に導入されて燃焼され
る。

しかし、これらの装置では粒子状石灰の場合に
はサイクロン分離装置に沿つて高温ガスダクトを
設けてガス化装置からの生成ガスを蒸気発生器に
通さなければならない。しかしこの装置は高価で
あり、加えてサイクロン分離装置の効率が不十分
であるため石灰粒子が炉内に入り、これによつて
かなりのカーボンの付着が生じる。それ故、ガス
化用装置はそのカーボンを燃焼させるように設計
しなければならず、この結果装置の効率の低下を
余儀なくさせられるものであつた。

（本発明の目的） 従つて、本発明の目的は蒸気発生装置内での燃
焼の前にイオウが燃料から除去されるような蒸気
発生装置を提供することである。

さらに本発明の目的は蒸気発生装置に通される
ほぼイオウを含まない生成ガスを発生する化学的
に活性のある流動化層が設けられる上述の形式の
装置を提供することである。

さらに本発明の目的はイオウを含まないガスが
ガス化用装置で発生しダクトあるいはサイクロン
分離装置を用いない蒸気発生装置に通される上述
の形式の装置を提供することである。

さらに本発明の目的は、ガス化用装置における
イオウの除去を伴う燃焼と、炉内でのカーボン粒
子を伴うガスの燃料との２段燃焼が達成される上
述の形式の装置を提供することである。

さらに本発明の目的はガス化用装置が蒸気発生
装置と一体に形成され蒸気発生装置と同様な方法
で支持される上述の形式の装置を提供することで
ある。

さらに本発明の目的は、複数のガス化用装置が
蒸気発生装置の炉部分の垂直壁の１つの側に設け
られている上述の形式の装置を提供することであ
る。

（本発明の構成） これらの目的を達成するために、本発明の装置
は垂直な炉部分を含む蒸気発生装置を備えてい
る。複数のガス化用装置はそれぞれ隣接する壁の
１つを備えており、各々の壁は層に導入される燃
料の燃焼の結果発生するイオウの吸着剤の層を支
持する。空気は吸着剤の層を介して通され該吸着
剤を流動化させこの結果、燃料が燃焼する際ほぼ
イオウを含まない生成ガスが発生する。ガス化用
装置は炉部分の内部と連通しており、この結果、
ガス化用装置からの生成ガスは炉部分に通されて
燃焼する。

（実施例の説明） 上述の説明及び本発明のさらに他の目的、特
徴、利点は、以下の図面を伴う本発明の好ましい
実施例の詳細な説明を参照することにより完全に
理解することができると確信する。

特に第１図を参照すれば、本発明に使用される
蒸気発生装置１０は下部炉部分１２、中間部炉部
分１４及び上部炉部分１６を備えている。炉部分
１２，１４，１６を形成する境界壁は前部壁１
８、後部壁２０、及びその前部壁と後部壁との間
に延びる２つの側壁を備えており、その側壁の１
つを参照番号２１で示す。

便宜上概略的に示すが壁１８，２０及び２１は
直径方向反対側から外方に延びる連続したフイン
を有する複数の管から形成されており、隣接する
管のフインは任意の公知の方法、例えば溶接によ
つてガス密封構造を形成しているということ理解
されたい。

前部壁１８と後部壁２０の下部は、それぞれ参
照番号１８ａ及び２０ａで示すように中間部炉部
分１４から内方に傾斜しており、これによつて下
部炉部分１２はホツパの形状を成している。

一体に形成された４つのガス化用装置２２，２
４，２６及び２８は発生装置１０の側部に前部壁
１８と隣接して位置している。ガス化用装置２
２，２４，２６及び２８は垂直壁部分３０，３
２，３４及び３６をそれぞれ備えており、これら
の垂直壁部分は前部壁１８に対して平行に隔置し
た関係で延びてチヤンバ３８を形成している。そ
してこのチヤンバ３８は前部壁の下部に沿つて形
成された耐火性の複数の整列穴４０に連通してい
る。複数のノズル４２は前部壁１８と壁部分３０
及び３２との間に延びる蒸気発生装置ウインドボ
ツクス支持構造４４によつて支持されており、各
ノズルの噴出端は対応する開口４０の中に延びて
いる。

予備器４６は外部供給源から空気を受け入れる
ダクト４８と熱交換関係を有しているとともに予
熱空気をガス化用装置２２，２４，２６及び２８
を包囲するウインドボツクス５０に給送する。こ
れらのガス化用装置は垂直方向に隔置しており、
これによつてウインドボツクス５０からの予熱空
気は後述するようにガス化用装置の床を形成する
格子を介して各ガス化装置の中に入る。一組のダ
ンパ５１がダクト４８内に設けられており、実線
矢印で示すようにこのダクト、ウインドボツクス
５０を介してガス化用装置２２，２４，２６及び
２８に入る空気流れを制御するようになつてい
る。ガス化用装置２２，２４，２６及び２８の構
成及び操作の詳細は後述する。

ダクト５２はダクト４８から分岐してダクト４
８からの空気の一部を前部壁１８の開口４０の中
に及びそれを通過するように方向付し得るような
方法で蒸気発生装置ウインドボツクス支持構造４
４に接続されている。

１組のダンパ５３がダクト５２の中に設けられ
ており、そのダクトを通過する空気流を制御する
ようになつている。

熱回収領域５４は、その領域とガス流れ連通す
る上部炉部分１６に隣接して設けられており、前
室部分５６と対流部分５８とを備えている。

対流部分５８は前部壁６０、後部壁６２及び２
つの側壁６４を備えており、その側壁の１つは第
１図に示されている。後部壁６２、側壁６４及び
前部壁６０の下部部分はすべて、炉部分と同様な
方法でフイン付の相互に連結され垂直に延びる複
数の管から構成されているとともに、スクリーン
開口が壁６０の上部部分に設けられており、その
スクリーン開口は前室部分５６と対流部分５８と
の連通を許容するようになつていることを理解さ
れたい。

また、複数のフイン付の相互に連結された管に
よつて形成された仕切り壁６６が対流部分５８の
中に設けられており、その対流部分５８を前部ガ
ス通路６８と後部ガス通路７０とに分割してい
る。エコノマイザ７２が後部ガス通路７０の下部
に配設されており、１次過熱器７４がそのエコノ
マイザ７２のすぐ上方に配設されている。そし
て、一組の再熱管が前部ガス通路６８が設けられ
ている。

プラテン過熱器７８が上部炉部分１６内に設け
られており、そのプラテン過熱器７８と直接流体
連通する前室部分５６の中には最終過熱器７９が
設けられている。

複数の分割壁（その１つが参照番号８０で示さ
れている。）が上部炉部分１６の中に延びており、
各壁は相互に連結された複数の管によつて形成さ
れている。各分割壁８０は図示のように後部壁２
０の管部分を貫通し、上方に延びて上部炉部分１
６の内部に達している。

ルーフ８２は蒸気発生装置１０の上部に配設さ
れており、前述の方法で接続されたフインを有し
蒸気発生器１０を水平に横切つて延びる複数の管
から構成されている。ルーフ８２は複数の支持部
材８４によつて上部支持構造（図示せず）に頂部
で支持されており、図示のように蒸気発生装置１
０とガス化用装置２２，２４，２６及び２８を含
む全体の構造の下方への熱膨張を許容するように
なつている。

ガス化用装置２２は第２図及び第３図に詳細に
示されており、その他のガス化用装置２４，２６
及び２８はすべて同一の方法で構成配置されてい
ることを理解されたい。ガス化用装置２２はガス
化部分８６と、壁３０に対して隔置した平行関係
で延びる垂直壁９０によつて分割された再生部分
８８を備えている。格子９４はガス化用装置２２
の床を形成しており、ウインドボツクス５０から
の空気を収容しその空気をガス化部分８６及び再
生部分８８に導入する複数のＴ字形状空気分配パ
イプ組立体９６を収容するようになつている。第
３図に詳細に示すように、各パイプ組立体９６は
格子９４の開口を通つて延びる垂直パイプ９６ａ
とその垂直パイプと整合して接続された水平パイ
プ９６ｂを備えている。

粒子石炭供給装置９８（第１図）は各ガス化用
装置２２，２４，２６及び２８の前部垂直壁に支
持されており、各ガス化装置の流動層の上に連続
的に粒子石炭を投入するようになつている。ま
た、複数の石油分配パイプ組立体（図示せず）を
ガス化部分８６の下方の格子９４の他の開口を介
して延設することができ、この場合、各組立体は
ガス化用装置への石油の供給源に接続される。

供給装置１００がガス化用装置２２の側壁を介
して延びており、例えば石灰石のような吸着剤を
ガス化部分８６に供給するようになつている。

分割壁１０２がガス化部分８６に配置されてお
り、ガス化部分８６をチヤンバ８６ａと８６ｂと
に分割している（第３図）。その分割壁１０２は
仕切り９０（第２図）から再生部分８８と反対側
の方向に隔置した領域まで延びており、チヤンバ
８６ａと８６ｂを連通する通路８６ｃ（第２図）
を形成している。

入口スロツト１０６と出口スロツト１０８が仕
切り壁９０に形成されており、入口スロツト１０
６はガス化チヤンバ８６ａを再生部分８８に連通
させ、出口スロツト１０８はガス化チヤンバ８６
ｂを再生部分８８に連通させている。

この構成の結果、石灰石と燃料との混合物はガ
ス化チヤンバ８６ｂから、通路８６ｃを回つて、
ガス化チヤンバ８６ａ及びスロツト１０６を介し
再生部分８８の中に連続的に流れ込み、そしてそ
の再生部分８８からスロツト１０８を介してガス
化チヤンバ８６ｂの中に流れ込んで循環する。

排出用マニホールド１１０は再生部分８８の上
部に連通しており、再生部分で発生したイオウガ
スを外部イオウ回収装置（図示せず）に排出す
る。この目的のために各ガス化装置２２，２４，
２６及び２８からのマニホールド１１０は第１図
に想像線で示すように連結されており、イオウガ
スの単一の供給源を構成する。

ガス化用装置２４，２６及び２８はガス化用装
置２２と同一の方法で構成され操作されるので、
それらについては詳述しない。このような関係
で、ガス化用装置２２，２４，２６及び２８を形
成する水平及び垂直壁部分は上述の他の壁の場合
と同様に水冷される、すなわち上記の水平及び垂
直壁部分は複数の相互に接続されたフイン付水管
によつて形成されるということに注目されたい。

操作において、ガス化用装置２２，２４，２６
及び２８のガス化部分８６の各流動層の温度は、
それらの層に入る燃料を制御することによつて所
定の昇温値（例えば1600〓（約871℃））に維持さ
れる。ウインドボツクス５０からの空気は予備器
４６及びダクト４８を経由し、ほぼ化学量論的な
比率で空気分配パイプ組立体を介して各ガス化用
装置のガス化部分に導入され燃焼及び発熱量を制
限する。

約25％から30％の化学量論的な空気を伴なうガ
ス化部分８６に入る燃料の部分燃焼により十分な
熱が供給され、これによつて燃料が部分的に燃焼
する。石油が使用される場合には、この熱によつ
て残りの石油は蒸発し分解される。この部分燃焼
により硫化水素が形成され、この硫化水素は石灰
石の流動層と反応して硫化カルシウムと水蒸気を
生成する。この工程のガス化生成分はほぼイオウ
を含まずしかもバナジウムを含まない燃料ガスで
あり、ガス化部分８６に上昇して第１図の破線の
矢印で示すように隣り合う壁３０，３２，３４及
び３６の間に形成される空間を経由してガス化部
分から出る。そのガスは、次にチヤンバ３８に入
りノズル４２を通過する。ダクト５２からの２次
空気は開口４０に入り通常の方法でガスを中間部
炉部分１４内で完全燃焼させる。ガス化部分８６
のイオウ保持能力は硫酸塩化した石灰石を連続的
に除去し供給装置１００を通してイオウを含まな
い石灰石を含む材料を補充することにより維持さ
れる。消費した燃料粒子を伴う硫酸塩化した石灰
石はドレンパイプ等（図示せず）の通常の方法で
各ガス化用装置２２，２４，２６及び２８から排
出される。

ウインドボツクス５０からの空気はまたパイプ
組立体９６を介して再生部分に導入され、ガス化
部分８６で形成される硫化カルシウムは上述のよ
うに再生部分８８を介して循環し、硫化カルシウ
ムは高濃度の２酸化イオウを含むオフガスを生成
しながら酸化カルシウムに変化する。硫化カルシ
ウムが好ましくは約1900〓（1038℃）で酸素リツ
チの再生部分９９に移送されると、以下の反応が
起こる。

CaSO₄＋CaS＋O₂→2CaO＋2SO₂ 上述の反応で生成した２酸化イオウは各排出多
岐管１１０を通してガス化用装置２２，２４，２
６及び２８の再生部分８８から出て、上記のよう
に化合し元素イオウの形で外部装置によりガス流
れから回収される。一方、酸化カルシウムはイオ
ウ吸着剤として再使用するためにガス化部分８６
に戻される。

再び第１図を参照すれば、ガス化用装置２２，
２４，２６及び２８からのイオウを含まないガス
の中間部炉部分１４での燃焼の結果として生成す
る燃焼ガスは上昇して上部炉部分１６に送られ前
部ガス通路６８と、後部ガス通路７０から出る前
に熱回収領域５４を通過する。結果として、高温
ガスは予熱器７６及びエコノマイザー７２だけで
なくプラテン過熱器７８及び最終過熱器７９を通
過し、これらの循環路を介して流れる流体を加熱
する。次に、高温ガスは空気予熱器４６を通過し
ダクト４８に入る空気を予熱する。

図面には明確に示されていないが、適当な入口
及び出口ヘツダ、下降管及び導管が設けられてお
り、これによつてルーフだけでなく、各々の上述
の壁と熱交換器の管を流体連通させ、流入する水
を蒸気まで過熱する循環路を構成する。この目的
のために、外部供給源からの給水は、ガス化用装
置２２，２４，２６及び２８の壁から該壁を介し
て分割壁８０に行く前にエコノマイザ７２を通過
し水温が上昇する。その過熱された水はガス化用
装置の壁から炉壁１８，２０及び２１の下部に設
けられた入口ヘツダ（図示せず）に導かれる、す
べての水は壁１８，２０及び２１を通つて連続し
て上方に流れ、蒸気発生器１０の上部に設けられ
た適当なヘツダに収集される前に、臨界点に満た
ない場合にはさらに温度上昇し、臨界点を越えた
場合には少なくとも水の一部は蒸気に変化する。
次に、流体は適当な下降管を通つて下降し、熱回
収領域を通過させられその後ルーフに集められて
これを通過する。ルーフ８２からの流体は適当な
収集ヘツダ等を経由して分離装置（図示せず）に
導かれる。この分離装置は、始動時に、流体の蒸
気部分をその液体部分から分離する。液体部分は
分離装置からドレイン多岐管及びさらに処理を行
う熱回収循環路（図示せず）に導かれ、分離装置
内の流体の蒸気部分は直接１次過熱器７４に導か
れる。この過熱器７４からの流体はスプレーした
状態で保温されその後プラテン過熱器７８及び最
終過熱器７９に導かれ、その後乾燥蒸気の状態で
タービン等に通される。始動後においては、分離
装置は単に移送ヘツダーとして作用する。

本発明の構成は通常の方法で蒸気ドラムを使用
する自然循環装置に対しても同様に適用し得るこ
とを理解されたい。

以上から、イオウを含まない生成物が生成され
この生成物は蒸気発生装置に直接導入される。こ
の場合高温ガス用のダクト配管やサイクロン分離
装置は必要とならない。また、炉はガス化用装置
から出るガスに同伴される一定量のカーボン固体
粒子を受け入れ燃焼させるように設計することが
でき、これによつて、ガス化用装置内でこのカー
ボンを燃焼させる必要がなくなる。

上述の開示内容には修正、変更、代用の自由が
意図されているとともに、ある例においては、本
発明のある一定の特徴が他の特徴を使用すること
なく用いられる。従つて、特許請求の範囲は広
く、ある意味では本発明の精神に従つて理解され
るべきである。

本発明においては、複数のガス化用装置を上下
方向に配列したので、複数のガス化用装置を平面
的に配列する場合（例えば、特開昭57−166404号
公報）に比べて、蒸気発生装置の単息床面積当た
りについて多数のガス化用装置を配列することが
できる。これによつて、複数のガス化用装置の採
用に伴う蒸気発生装置の大型化を回避することが
できる。

さらに、複数のガス化用装置を平面的に配列す
る場合には、各ガス化用装置毎にノズル及び整列
穴が必要になるが、上下方向にガス化用装置を配
列した本発明においては、各ガス化用装置につい
て一組のノズル及び整列穴を共用することがで
き、蒸気発生装置をコンパクトに構成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気発生及びガス化装置の概
略断面図、第２図は、第１図の装置の一部を描い
た拡大断面図、第３図は第２図のライン３−３で
切断した断面図である。 符号の説明、１０……蒸気発生装置、１２……
下部炉部分、１４……中間部炉部分、１６……上
部炉部分、１８……前部壁、２２，２４，２６，
２８……ガス化用装置、５０……ウインドボツク
ス、５２……ダクト、５３……ダンパ、７２……
エコノマイザ、７８……プラテン過熱器、７９…
…最終過熱器、８８……再生部分、９６……パイ
プ組立体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ４つの垂直壁によつて形成された炉部分と少
   なくとも一つの前記垂直壁に形成された複数の開
   口とを備えた蒸気発生装置と、各々の内部が前記
   開口に連通するように前記一つの垂直壁に隣接し
   て延び前記開口を取り囲む複数のガス化用装置
   と、各ガス化用装置に燃料を導入する手段と、各
   ガス化用装置において前記燃料のガス化によつて
   発生するイオウの吸着剤の層を支持する手段と、
   該吸着剤の層に空気を流通させて前記吸着剤を流
   動化させて燃料のガス化の際ほぼイオウを含まな
   い生成物を発生させ、この生成物を前記ガス化用
   装置から前記開口を介して前記炉部分に導入し、
   ガスと未反応カーボンの燃焼を起こさせる手段
   と、前記ガス化用装置と前記蒸気発生装置とを頂
   部で支持する手段とを備えたことを特徴とする蒸
   気発生及びガス化用装置。 ２ 各ガス化用装置がイオウガスを発生する前記
   イオウ含有吸着剤を生成するための手段を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ 前記燃料が前記流動層に導入される石炭であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ４ 前記燃料が前記流動層に噴射される石油燃料
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ５ 前記ガス化用装置が前記炉部分の一つの壁か
   ら隔置しており、ガス化用装置からのガスを収容
   し、そのガスを前記開口に向けるガスチヤンバを
   形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 ６ 前記ガス化用装置からのガスを収容し、該ガ
   スを前記炉部分に導入するようになつており、前
   記ガスチヤンバから前記開口に延びる複数のノズ
   ルをさらに備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第５項記載の装置。 ７ 前記ガス化用装置を取り囲むウインドボツク
   スをさらに備えていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の装置。 ８ さらに空気源と前記空気を前記ウインドボツ
   クスに通過させるダクト手段を備えていることを
   特徴とする特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９ 前記空気が前記ウインドボツクスに通じる前
   に前記炉部分からの燃焼ガスが該空気と熱交換関
   係を有して通過するようにする手段をさらに備え
   たことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
   装置。 １０ 前記炉部分の垂直壁と前記ガス化用装置の
   壁が水を収容し、該水を蒸気に加熱する複数の管
   によつて形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 １１ 前記ガス化用装置が吸着剤再生装置とそれ
   ぞれ一体に形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の装置。