JPH04344002A - 加圧ボイラ装置 - Google Patents

加圧ボイラ装置

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JPH04344002A
JPH04344002A JP4033289A JP3328992A JPH04344002A JP H04344002 A JPH04344002 A JP H04344002A JP 4033289 A JP4033289 A JP 4033289A JP 3328992 A JP3328992 A JP 3328992A JP H04344002 A JPH04344002 A JP H04344002A
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧力容器内に配置された
ボイラとボイラ汽水系統に接続された蒸気ドラムとを有
する加圧ボイラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ボイラ
は燃焼過程、高温ガスまたは、例えば、化学反応から得
られる熱から蒸気を発生する。発生された蒸気は次いで
どこかよそで使用される。燃焼装置において、蒸気発生
のために必要とされる熱はボイラの燃焼室内で燃料を燃
焼させることによって発生される。通常の燃料は石炭、
コークス、油、木材、泥炭またはその他の生物燃料また
は、パルプ産業においては、黒液である。
【０００３】水管ボイラにおいては、それを通じて熱が
、例えば、高温煙道ガスから蒸発媒体へ伝達される実伝
熱面は、ボイラの壁面と屋根面とを一般に構成する複数
の管から形成される。水または汽水混合物はボイラ管内
を流れる。実沸騰が生じるこのボイラセクションにおい
て、熱はボイラ管内を流れる水に対し放射によって伝達
される。ボイラ内に配列されるその他の伝熱面において
は、熱は高温ガスが伝熱面と直接接触している間に対流
によって伝達される。
【０００４】水管ボイラにおいて水はそれが蒸発するよ
うな温度に加熱される。ボイラ内の蒸気圧力が高いほど
、蒸発温度は高い。水管ボイラは高度に過熱された高圧
蒸気を発生し得る。水管ボイラの型式は幾つかある。
【０００５】いわゆる自然循環型式のボイラにおいては
、ボイラ即ち蒸発管内の水の循環は、水と蒸気の比重の
差に基づかされる。ボイラ管内で発生されている蒸気は
ボイラ内において汽水流を生じさせる。垂直管または傾
斜管内で上向きに流れる間、蒸気は水も運搬する。これ
ら立ち管はボイラの上方に配置された蒸気ドラムに接続
される。水と蒸気は蒸気ドラム内で互いから分離される
。蒸気ドラムは水とそれによっておそらく同伴される固
体粒子とを、それらが蒸気と共に過熱器まで同伴される
のを防止するため蒸気から可能なかぎり徹底的に分離す
るための手段を設けられる。蒸気は飽和蒸気として、換
言すると、同じ圧力における水の蒸発温度に対応する温
度を以て、蒸気ドラムから排出される。蒸気ドラムから
、蒸気はボイラの上セクションまたは煙道ガス排出ダク
ト内に配置された過熱面のごとき過熱器へ、蒸気を過熱
するため、さらに導かれるのが普通である。立ち管内に
おける最高蒸気圧力は約１８０から２００バールである
。それより高い圧力においては、水と蒸気との比重差が
小さ過ぎるから水の循環は保証され得ない。
【０００６】水は蒸気ドラムから下降管を通じてボイラ
の下セクション内の蒸気発生管の入口へ再循環され、そ
れにより汽水系統内での水の循環は閉じられる。蒸気ド
ラムから蒸気として失われた水は給水によって補償され
る。しばしば、前記給水は凝縮器からの凝縮水のごとき
、ボイラ装置において入手され得る水である。給水は蒸
気ドラム内に導入される。
【０００７】給水は極めて清浄でなくてはならない。蒸
気によって蒸気タービンへ同伴されそしてそれを損傷さ
せ得るスケール形成またはその他物質は特に有害である
。例えば、珪酸塩は蒸気中に溶解しそして特定温度でタ
ービンベーン上に層を形成し、それにより、タービンの
効率を低下させる。塩も沸騰水を発泡させ、それにより
汚い浮きかすが蒸気ドラムから過熱器へ運搬される。 給水中に含まれる酸素も腐食を促進させるから有害であ
る。給水の不純物によって生じる不利益は給水に化学薬
品を添加することによってある程度低減され得る。給水
中の酸素含量は脱気装置を通じて水を導くことによって
低レベルに維持される。もし使用される給水が凝縮水で
はなく、従って事前に浄化されていないならば、それは
蒸留またはイオン交換によって浄化されなくてはならな
い。この追加清浄水もまた蒸気ドラム内に導入される。
【０００８】しかし、塩及びその他の不純物は結局はボ
イラ水系統に溜まる。従って、汚れたボイラ水は時々浄
化されなくてはならない。汚れた、即ち濃縮した水は蒸
気ドラムの底に残る。塩は水分離過程において蒸気より
は主として水に蓄積するからである。汚れた水は蒸気ド
ラムの底に据付けられたパージ弁を通じてそれを吹き出
すことによって蒸気から分離し得る。ほとんどの場合に
おいて、パージ弁の個数は２個であり、その１個は瞬間
吹き出しのためであり、他の１個、実制御弁、は連続吹
き出しのためである。ボイラ内の圧力が高いほど、より
多くの水が蒸気ドラムから吹き出されなくてはならない
。何故ならば、蒸気の塩溶解能力は圧力がより高くなる
ほど増大するからである。ボイラ水質の慎重な制御はボ
イラ管の耐久性に関して第一次的に重要である。
【０００９】高蒸気圧力の故に、ボイラはその運転及び
制御を保証するような装備及びシステムを設けられなく
てはならない。ボイラ内の高圧によって、安全装備の一
部は法令によっても定められる。
【００１０】ボイラの汽水系統は常に十分に水を保有す
ることが保証されなくてはならない。各ボイラは水レベ
ルを探知するための少なくとも二つの信頼できる手段を
設置されなくてはならない。これら手段の少なくとも一
つにおいて、ボイラ内の水レベルは直接視認されなくて
はならない。即ち、水レベル表示器の一つは、ボイラの
水汽空間と直接連絡する水位計でなくてはならない。通
常、水レベル制御はボイラのそばから局部的にそして制
御室からともに可能であるように構成される。普通、蒸
気ドラムの一端は局部的に水レベルを表示する水位計を
装備される。この水位計はガラス管から形成される。ガ
ラス管の端はゴムシールを介してケーシングに結合され
、その一つはボイラ水空間と連通しそして他の一つは蒸
気空間と連通している。前記水位計は２個の弁によって
ボイラから遮断され得る。また、水位計はパージングの
ための第３の弁を設けられ、パージングは通路が詰塞さ
れないことを保証するように時々実施されなくてはなら
ない。今日、水位計はしばしば高長であり、従ってそれ
らはサービスプラットホームから読み取ることが難しい
。そのような場合には、水レベル表示器は蒸気ドラムよ
り低いレベルに特に配置される。また、データは蒸気ド
ラムの他の水レベル表示器から遠隔制御方式によって制
御室へ伝送される。
【００１１】過度の圧力増加を制限するため、ボイラは
安全弁を設置され、それを通じて圧力は安全圧力が到達
されるまで軽減される。安全弁の吹き出し能力は、主締
切弁が最高加熱能力で閉鎖されるとき特定時間内に許容
される以上にボイラ圧力が増すのを防ぐのに十分高くな
くてはならない。ボイラ法規に従って、安全弁は手動軽
減操作可能でなくてはならない。安全弁は、例えば、サ
ービスプラットホームから引張られ得るワイヤロープに
結合されたレバーを設けられ得る。通常、１個の安全弁
が蒸気ドラムに設置される。
【００１２】さらにまた、ボイラは遠くから明瞭に視認
されそして信頼できる圧力計を設置されなくてはならな
い。水レベル表示器及び安全弁と共に、圧力計はボイラ
の安全装備を構成する。また、他の点において、それは
運転制御においても重要な計器である。圧力は蒸気ドラ
ムにおいてのみならずボイラに続いて蒸気管内において
制御される。ボイラの圧力計は通常管状ばね計器であり
、そこにおいて圧力は計器内のベント管内に押し込まれ
る。制御点における圧力が高いほど、ベント管は真っす
ぐに延びる傾向を発揮する。ベント管の自由端の運動は
表示器へ伝達される。また、ボイラはチェック圧力計の
ための固定直径フランジを設けられなくてはならない。 チェック圧力計は、チェック測定が遂行されるとき主圧
力計と関連して、前記固定直径フランジに結合される。
【００１３】さらに、様々の計器及び調整装置が例えば
ボイラの流れ及び温度を制御するためそしてボイラ運転
数値のイメージを作るために使用される。
【００１４】ボイラ装置要員は全ての計器及び弁の状態
を連続的に制御しなくてはならない。シール及びガスケ
ットは起こり得る漏れが発見されないで残ることがない
ように点検されなくてはならない。各運転停止間、最重
要装備のおのおのがその後のあらゆる運転中断を回避す
るために点検さるべきである。注意深い監視と効果的な
整備はボイラ装置の運転可能性に関する極めて重要且つ
必要な局面である。
【００１５】以上の説明から理解され得るように、蒸気
ドラムは、下降管、立ち管及び蒸気排出管に加えて、非
常に多数の高度に重要な計器、弁及び供給手段、例えば
、 給水入口及びその制御弁； 吹出し弁； 蒸気ドラム脱気手段； 水位計及び水レベル表示気； 圧力計及び蒸気ドラム安全弁と連通している。これらの
ほとんどは制御及び整備を必要とする。
【００１６】在来のボイラ装置に加えて、加圧された燃
焼室を有するいわゆる総合発電装置がより一般的になっ
た。後者は発電においてより高い効率を可能にする。例
えば、加圧流動層燃焼は主としてより高い圧力を有する
ことにおいて大気圧下における流動層燃焼と異なる。圧
縮機を通じて圧縮された空気は空気分配グリッドを通っ
て燃焼が生じる流動層反応器内に導かれる。プロセス効
率は煙道ガスがそれを通じて導かれるガスタービンが流
動層反応器の後に接続されるとき増大する。ガスタービ
ンは空気圧縮機を回転させる。また、加圧流動層反応器
は蒸気循環によって冷却される。ガスタービンの後に煙
道ガスから熱を回収するためのボイラが配置される。
【００１７】対応的に、総合ガス化装置内で圧力下の固
体燃料をガス化しそして加圧された製品ガスをガスター
ビン燃焼器内に導くことが可能である。またこの場合に
おいて、蒸気循環手段はガス化装置に接続されそしてガ
スタービンの後のボイラに接続され得る。
【００１８】加圧ボイラ装置の主構成要素は圧力容器内
に配置されるボイラである。従って、例えば、ＰＣＦＢ
プロセスと呼ばれる加圧循環流動層反応器プロセスにお
いては、循環流動層反応器である主構成要素、及び一般
的に粒子分離器、例えば、サイクロンまたは高温ガスフ
ィルタ、は圧力容器内に配列される。ガスタービンによ
って回転される圧縮機は燃焼及び流動化のために必要と
される圧縮空気を作る。運転圧力は、例えば、１０から
３０バール、典型的には１０から１２バールである。最
初に、圧力空気は圧力容器内に導入されて反応器と圧力
容器との間の空間に達し、それにより空気は圧力容器の
壁を比較的低い温度に保つ。その後、空気はグリッドを
通って、燃焼が起こる実流動層反応器内へ導かれる。反
応器からガスによって同伴される固形物の大部分はサイ
クロンまたはフィルタにおいて分離されそして反応器へ
再循環される。
【００１９】加圧流動層燃焼は大気圧プロセスの利点の
全てを有するが、それは同様に幾つかの付加的利点をも
提供する。従来の循環流動層燃焼は安定した容易に制御
され得る燃焼を提供する。高流量と旺盛な混合とによっ
て、材料及び熱伝達は効果的であり、高燃焼効率を生じ
る。硫黄及び窒素の放出量は石灰石の添加、段階化燃焼
及び低燃焼温度の故に低い。循環流動層燃焼は低品質の
燃料を含む様々の燃料にとって好適である。温度は反応
器全体に亙って均等でありそして熱伝達係数は高い。
【００２０】加圧循環流動層燃焼は投資コストの節約を
もたらす。燃焼室の加圧は高い効率／体積比を提供し、
それによりボイラ装置の寸法は従来の装置と比較して非
常に小さくされ得る。さらに、プレハブの比率を増すと
ともに現場における取付けの比率を減らし、これと対応
して総組立て時間を削減することも可能である。
【００２１】加圧循環流動層燃焼装置の運転コストは低
い。ガスタービンを従来の蒸気循環手段に結合すること
は発電効率を増し、それはより少ない燃料によってより
多くの電気の発生を可能にする。
【００２２】ボイラ、循環流動層反応器またはその他の
反応器を圧力容器内に配列すること自体は比較的簡単で
ある。しかし、圧力容器壁は燃料給送、蒸気排出、灰除
去及び各種のその他の付属品のための複数の通し穴を設
けられなくてはならない。既に説明されたように、蒸気
ドラムは非常に多数の各種計器、弁及び送り管並びに吹
出し管路を設けられる。従って、それを圧力容器内に配
置することは合理的とは思われない。他方において、幾
つかの水管または蒸気管、即ち、立ち管または下降管が
ボイラと蒸気ドラムとの間に配列され、そしてそれらの
おのおのが圧力容器壁を貫通するそれ自体の出口を必要
とする。圧力容器壁の通し穴は幾つかの問題を生じる。 それらのために好適な場所を見つけなくてはならず、そ
してそれらはシールを配置されなくてはならない。おの
おの独立した通し穴は、当然、圧力容器の耐久性を減ら
し、従ってそれは通し穴の諸点において補強されなくて
はならない。
【００２３】他方において、もし蒸気ドラムが圧力容器
の内部に配置されるならば、蒸気ドラムの計器及び制御
装置は圧力容器の外部において表示装置及び制御装置に
接続されなくてはならない。
【００２４】ある場合においては、また、圧力容器の寸
法はその内部に配置される蒸気ドラムの寸法に制限を課
する。加圧循環流動層反応器の場合、圧力容器の製作コ
ストは全ボイラ装置のコストの本質的部分を構成する。 ボイラ装置が大きいほど、圧力容器の相対コストは高い
。従って、より大きい蒸気ドラムが圧力容器内に配置さ
れることを可能にするためにのみ圧力容器の寸法を本質
的に増すことは妥当でない。
【００２５】圧力容器の完全に外側に配置された蒸気ド
ラムは、ボイラ装置の高さ方向において圧力容器の上方
に大きな空間を必要とする。これは建物コストを増す。 特に、圧力容器内の立ち管及び下降管によって要求され
る通し穴は、高さ方向における空間の必要性を増大する
。
【００２６】本発明の目的は圧力容器壁の通し穴の個数
が減少された加圧ボイラ装置を提供することである。
【００２７】本発明の別の目的はボイラの改善された制
御及び調整を提供することである。
【００２８】本発明のさらなる目的は圧力容器の内部で
為さるべき点検の回数を減少させることである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】上に言及された諸目的を
達成するため、本発明に基づく加圧ボイラ装置の特徴は
、ボイラの蒸気ドラムは、その主部分が圧力容器の内部
に位置されそして蒸気ドラムの少なくとも一端部が圧力
容器の外部に位置されるように、圧力容器内に配置され
ることである。このようにして、圧力容器の外部に配置
された蒸気ドラムの部分は、ボイラの制御及び調整のた
めの手段、例えば給水管、ブロー管路、水レベル表示器
、圧力計、安全弁及びその他の蒸気ドラム付属品であっ
て燃焼室と直接接触しないもの、を設置され得る。ボイ
ラからの立ち管または下降管と連通している蒸気ドラム
の部分は好ましくは圧力容器の内部に配置される。本発
明の一好的実施例によれば、蒸気ドラムの一端部のみが
圧力容器の外部に配置される。また、蒸気ドラムの両端
部を圧力容器の外部に配置することも可能である。この
場合、蒸気ドラムは圧力容器を貫通するように配置され
る。
【００３０】本発明は好ましくは循環流動層反応器とし
て使用されるボイラに適用され得るが、圧力容器内に配
置されそして蒸気ドラムを設置されるその他のボイラに
も適用され得る。
【００３１】本発明は添付図面を参照して以下例示によ
っていっそう詳細に説明される。
【００３２】
【実施例】図１及び図２は本発明のボイラ装置の一好的
実施例を示し、該ボイラ装置においては循環流動層反応
器の原理に基いて運転する自然循環型ボイラ１２が圧力
容器１０内に配列される。前記圧力容器内に優勢に存在
する圧力は好ましくは７から１０バールである。ボイラ
として機能する循環流動層反応器１０は、反応室即ち燃
焼室１４、その上セクションに接続された粒子分離器１
６及び戻りダクト１８から構成される。
【００３３】前記流動層反応器の底はグリッド２０を設
けられ、それを通過して加圧燃焼及び流動化空気が燃焼
室１４内に導入される。加圧された空気はさらに導管２
４及び２６を通じて二次及び三次空気として燃焼室１４
内に導入される。空気はさらに燃料送り導管３０内に導
管２８を通じて導入される。
【００３４】粒子分離器１６はサイクロンであり、その
上セクションは導管３２を通じて燃焼室１４の上セクシ
ョンと連通している。前記サイクロンの上セクションは
循環流動層反応器からの煙道ガスを排出するため導管３
４と連通している。煙道ガスから分離された固形物は、
前記戻りダクト１８とガスシール３６とを通じて流動層
反応器の下セクションへ戻される。
【００３５】燃焼室１４の下セクションは耐火ライニン
グ３８を設置される。燃焼室１４の底はグリッド２０を
通過して圧力容器１０から灰を導出する灰移転手段４０
を設置される。灰移転手段４０は排出さるべき物の圧力
を低下させるための減圧弁４２を装備される。
【００３６】燃焼室１４の上セクションの壁４４及び屋
根４６は垂直水管壁である。水管壁は垂直の水管がフィ
ンを使用することによって互いに溶接される例えば板状
溶接壁であり得る。かくして、水管壁の諸管は水が蒸発
しそれにより蒸気を発生させるボイラ立ち管として役立
つ。ボイラの上セクションは形成された汽水混合物を収
集するためのコレクタ４８を設けられる。これらコレク
タ４８から、汽水混合物はボイラの上部に配列された水
平の細長い蒸気ドラム５２内に蒸気管５０を通じて導か
れる。蒸気は蒸気ドラム５２の上セクションから蒸気管
５４を通じて過熱器５６内へ導かれ、そこにおいて蒸気
の温度及び圧力が上昇される。蒸気ドラム５２内の圧力
は好ましくは１００から２００バールである。
【００３７】水は蒸気ドラム５２の下セクションから下
降管５８を通じてボイラの下セクションのコレクタ６０
へ導かれ、そこから水はボイラ管へ再循環される。
【００３８】図３は圧力容器内における蒸気ドラム５２
の配置をさらに詳細に図解する。蒸気ドラム５２の主部
分６２は圧力容器１０の内側に配列される。この部分は
コレクタ４８からの蒸気管５０と連通しておりそしてこ
の部分から下降管５８が出発する。過熱器５６に達する
蒸気管５４も蒸気ドラム５２のこの部分と接続されてい
る。
【００３９】圧力容器１０の外側に止どまる圧力ドラム
５２の部分６４は、安全弁６６、排出弁７０を備えた水
位計６８、ブロー管路７２、圧力計７４並びに給水管７
６と接続される。蒸気ドラム５２はフランジ継手７８を
有する圧力容器１０の壁と結合される。
【００４０】本発明に基づくボイラにおいては、圧力容
器１０は蒸気ドラム５２との一接続部を必要とするに過
ぎない。下降管及び立ち管は、もし蒸気ドラム５２が完
全に圧力容器１０の外側に位置するならば必要とするで
あろう圧力容器壁の貫通を必要としない。これに対応し
て、蒸気ドラムの付属品は圧力容器壁を通して接続され
ることを必要としない。このことは、もし蒸気ドラムが
完全に圧力容器の内側に位置するならば、必要とされる
であろう。蒸気ドラムの全ての重要な弁及び計器は圧力
容器１０の外側に据付けられ得る。圧力容器の外側に配
置される蒸気ドラムの部分は熱損失を防止するために断
熱（図示されない）され得る。
【００４１】本発明の主たる利点は、しかし、もし蒸気
ドラムが完全に圧力容器内に配置されたならば圧力容器
が要求されるであろう大きさをそれが必要としないこと
にある。また、蒸気ドラムが圧力容器上に配置されそれ
により高装置構造を必要とするボイラ装置と比較される
とき、本発明による装置構成はより有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による加圧ボイラ装置の概略側面図。
【図２】線Ａ−Ａに沿って取られた図１のボイラ装置の
断面図。
【図３】図１のボイラ装置における蒸気ドラムの拡大図
。
【符号の説明】
１０　　圧力容器 １４　　燃焼室 １６　　粒子分離器 １８　　戻りダクト ３２　　導管 ４８　　コレクタ ５０　　蒸気管 ５２　　蒸気ドラム ５６　　過熱器 ５８　　下降管 ６２　　主部分 ６４　　部分 ６６　　安全弁 ６８　　水位計 ７０　　排出弁 ７２　　ブロー管路 ７４　　圧力計 ７６　　給水管 ７８　　フランジ継手

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　圧力容器内に配置されたボイラ及び前
    記ボイラの汽水系統に接続された蒸気ドラムを有する加
    圧ボイラ装置において、蒸気ドラム（５２）は、その主
    部分（６２）が圧力容器（１０）の内部に位置しそして
    その少なくとも一端部（６４）が圧力容器（１０）の外
    部に位置するように、圧力容器（１０）内に配置される
    ことを特徴とする加圧ボイラ装置。
  2. 【請求項２】　　請求項１に記載された加圧ボイラ装置
    において、前記ボイラからの立ち管及び下降管（５０，
    ５８）が主として接続される蒸気ドラム（５２）の部分
    が圧力容器（１０）の内部に配置されることを特徴とす
    る加圧ボイラ装置。
  3. 【請求項３】　　請求項１に記載された加圧ボイラ装置
    において、制御及び／または調整手段（６６，６８，７
    ０，７２，７４，７６）が接続される蒸気ドラム（５２
    ）の部分が圧力容器（１０）の外部に配置されることを
    特徴とする加圧ボイラ装置。
  4. 【請求項４】　　請求項１に記載された加圧ボイラ装置
    において、蒸気ドラム（５２）の一端部（６４）が圧力
    容器（１０）の壁を貫通していることと、蒸気ドラム（
    ５２）がフランジ継手（７８）によって圧力容器（１０
    ）の壁に結合されていることとを特徴とする加圧ボイラ
    装置。
  5. 【請求項５】　　請求項１に記載された加圧ボイラ装置
    において、蒸気ドラム（５２）が圧力容器（１０）内に
    実質的に水平に配置されていることを特徴とする加圧ボ
    イラ装置。
  6. 【請求項６】　　請求項１に記載された加圧ボイラ装置
    において、ボイラが自然循環型のボイラであることを特
    徴とする加圧ボイラ装置。
JP4033289A 1991-02-20 1992-02-20 加圧ボイラ装置 Expired - Lifetime JPH0769041B2 (ja)

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