JPH0518005B2 - - Google Patents

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JPH0518005B2
JPH0518005B2 JP62070525A JP7052587A JPH0518005B2 JP H0518005 B2 JPH0518005 B2 JP H0518005B2 JP 62070525 A JP62070525 A JP 62070525A JP 7052587 A JP7052587 A JP 7052587A JP H0518005 B2 JPH0518005 B2 JP H0518005B2
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JP
Japan
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enclosure
bed
effluent gas
beds
furnace section
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JP62070525A
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Antoonio Garushiiamarooru Fuan
Jerarudo Arisuton Mitsucheru
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Foster Wheeler Energy Corp
Original Assignee
Foster Wheeler Energy Corp
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Publication date
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Publication of JPH0518005B2 publication Critical patent/JPH0518005B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0015—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type
    • F22B31/003—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type with tubes surrounding the bed or with water tube wall partitions
    • F22B31/0038—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements or dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type with tubes surrounding the bed or with water tube wall partitions with tubes in the bed

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、流動床式蒸気発生装置に関し、特
に、複数の積重された流動床を用いて熱を発生す
るようにした蒸気発生装置に関する。
＜従来の技術＞ 流動床は熱伝達率を向上し、しかもボイラー
（すなわち、炉、または熱交換器）の腐触、異物
の付着及び二酸化硫黄の放出を減少させるという
利点を有するので効率的な熱源として確認されて
いる。典型的な流動床装置においては粒状材料の
床に下から空気を吸込んで粒状材料を膨張させ、
浮遊、すなわち流動状態とする。しかしながら、
床へ吹込む空気の量は床を流動化状態に維持する
のに十分な量でなければならないが、だからとい
つて、過度の量の粒状材料を床から上方へ吹飛ば
してしまうほどの多量の空気を吹込んではならな
いので、流動床に対して熱交換関係をなして通さ
れる水に投入される熱入力の範囲には自ずから限
度がある。
この欠点は、本出願人の米国特許第3823693号
に開示された熱交換装置、すなわち、蒸気発生装
置によつて大部分克服される。同特許の構成にお
いては、熱交換装置の炉区域は、各々流動床を収
容する複数の上下に積重された隔室によつて構成
されている。加熱すべき流体（通常は水）は、流
動床に対して熱交換関係をなして下から上へ通さ
れて徐々に加熱される。更に、各床からの流出ガ
スの対流熱を利用するために各床の上方領域内に
対流表面を設定する管束が配置されている。各床
から流出してくる流出ガスから粒状材料が分離さ
れ、最下段の床へ再循環される。再下段の床は、
粒状材料中の残留炭素を焼却する再循環隔室とし
て機能する。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、各隔室の断面積には、溶接作業
などのために各管の間に設けなければならない間
隔や、種々の燃料用件によつて制約が課せられる
ので、各隔室の上方に管束を収容するのに利用し
うる空間は比較的小さい。従つて、管束によつて
提供される対流表面が制限されるので、その単位
面積当りの流出ガスの質量流量、従つて、各床の
上方での熱伝達係数が十分なものとはならない。
また、再循環床は、再循環されてくる粒状材料中
の残留炭素を燃料とし、新しい燃料の供給を受け
ないので、再循環床には燃料の変動または蒸気発
生装置の出力の変動に起因する熱入力の望ましく
ない変動がしばしば生じる。しかも、再循環隔室
内の粒状材料の保有量及び流動化空気の速度を制
御する手段が講じられていないので、床内の熱量
を制御することができないという問題もある。
従つて、本発明の目的は、積重型流動床の利点
を亨受し、しかもなお、最適な大きさの対流熱伝
達表面を提供するようにした流動床式蒸気発生装
置を提供することである。
本発明の他の目的は、熱入力の望ましくない変
動を防止するために再循環床へ新しい燃料を供給
するようにした流動床式蒸気発生装置を提供する
ことである。
本発明の更に他の目的は、再循環床の粒状材料
の保有量及び流動化速度を制御するようにした流
動床式蒸気発生装置を提供することである。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明は上記目的を達成するためになされたも
ので、その要旨は、蒸気発生装置であつて、該装
置は炉区域と、粒状燃料材料の複数の上下に離隔
した床を前記炉区域内にて受け入れる手段と、該
床を流動化させ、かつ前記燃料材料の燃焼を促進
させるために前記床へ空気を導入する手段と、前
記床の各々に追加の燃料を導入する手段とを備
え、該床の各々から流出ガスが該床の上方領域へ
上昇しており、該装置は前記床の前記上方領域か
ら流出ガスを排出できるように、開口を内部に有
する１個の前記炉区域の境界壁と、該炉区域に隣
接して配設された熱回収囲包体と、前記上下に離
隔した床の最下側部に延びる前記囲包体内にて粒
状燃料材料の床を受け入れる手段と、前記囲包体
内にて該燃料材料を流動化し、かつ該燃料材料の
燃焼を促進させるために前記囲包体内の前記床へ
空気を導入する手段と、前記囲包体内の前記流動
化された床へ追加の燃料材料を追加する手段とを
備え、前記境界壁は、前記炉区域と前記囲包体と
の間の共通壁として作用し、その結果、該囲包体
は前記排出されたガスを受け入れ、該囲包体から
の流出ガスは前記炉区域からの流出ガスと結合
し、該囲包体の高さが該炉区域の高さよりも大き
く、その結果、該囲包体内の流出ガスが前記炉区
域の高さより大きい距離を前記囲包体を通して上
昇しており、さらに、前記装置は前記囲包体から
の前記結合した流出ガスを受け取り、かつ該結合
した流出ガスから随伴された固形粒子を分離する
ために前記囲包体に隣接して配設された手段と、
前記囲包体内の流動化された床へ分離した固定粒
子を噴出する手段とを備える蒸気発生装置にあ
る。
＜実施例＞ 本発明の叙上及びその他の目的及び利点は、添
付図を参照して記述する以下の好ましい実施例の
説明から一層明らかになろう。
図に示される本発明の流動床式蒸気発生装置
は、前壁１２と、後壁１４と、両側壁１６（図に
は一方の側壁だけが示されている）とによつて画
定された室１０内に上下に積重した形に形成され
た３個の主流動床隔室Ａ，Ｂ，Ｃを備えた炉区域
を有する。各床隔室Ａ，Ｂ，Ｃの細部については
後述する。
後壁１４から後方へ離隔して追加の壁１８が配
設され、室１０に隣接して室２０を形成する。壁
１８に隣接して１対のサイクロン分離器２２，２
４が配設され、それぞれダクト２６，２８を介し
て室２０に連通する。
３個の水平な穿孔空気分配板３０が壁１２，１
４の間で上下方向に間隔を置いて配設され、それ
ぞれ床隔室Ａ，Ｂ，Ｃ内に伸びる。空気入口３２
（断面で示されている）は、各床隔室Ａ，Ｂ，Ｃ
へ連関し、各空気分配板３０の下方に延びる充気
室３４内へ側壁１６を通して伸びる。結果とし
て、空気は、各床隔室Ａ，Ｂ，Ｃへ分配され、そ
の流量は、ダンパー等（図示せず）によつて制御
される。
外部供給源から粒状燃料を受容し、各床隔室
Ａ，Ｂ，Ｃ内へ慣用の態様で供給するための３個
の散布器３６（燃料供給器）が各床隔室Ａ，Ｂ，
Ｃに連通するようにそれぞれ異なる高さのところ
で前壁１２に取付けられている。散布器３６は、
外部源から粒状燃料を受け取り、かつ慣用の態様
にて各床隔室へこの粒状燃料を排出するようにな
されている。粒状燃料の燃焼の結果として発生す
る硫黄を吸着するために石灰石等の吸着剤を各床
隔室Ａ，Ｂ，Ｃへ供給する落としパイプ等（図示
せず）を慣用の態様にて設けることができること
を理解されたい。故に、粒状材料が各床隔室Ａ，
Ｂ，Ｃ内にて粒状材料の床を形成し、各床は、分
配板３０を通して各床内へ吹上げられる空気によ
つて流動化される。
各分配板３０の直ぐ上に、かつ、各床隔室Ａ，
Ｂ，Ｃ内に形成される流動板内に、管束３８が配
設されている。各管束は、流動床からの熱により
蒸気化させるための水を慣用の態様で循環される
ための循環系（図示せず）に接続されている。適
切なヘツダー、下降管等（図示せず）が、水また
は蒸気を循環させるために設けることができ、床
内にて発生した熱をこの水、または蒸気に移動さ
せることを理解されたい。
各床隔室Ａ，Ｂ，Ｃ内で発生した流出ガスを室
１０から室２０へ排出できるように後壁１４にそ
れぞれ異なる高さの位置に３個の開口４０が形成
されている。室２０の下方部内には、床隔室Ａ，
Ｂ，Ｃと同様の床隔室Ｄが設けられ、床隔室Ｄに
も、床隔室Ａ，Ｂ，Ｃと関連して、上述の態様に
て機能し、床隔室Ｄに関連した空気入口３２、充
気室３４、散布器３６及び管束３８が設けられて
いる。また、床隔室Ｄ内にはこの隔室内の粒状材
料の量を制御するために慣用の態様で作動する堰
４１が設けられている。
隔室Ａ，Ｂ，Ｃから開口４０を通つて室２０に
流入したガスと、隔室Ｄからのガスとは、室２０
内で混合し、自然対流により室２０の上方部分へ
上昇し、その後、ダクト２６，２８を通つてそれ
ぞれサイクロン分離器２２，２４内へ流出する。
サイクロン分離器２２，２４は慣用の態様で作
動し、その内部で随伴された固形粒状材料をガス
から分離する。粒状材料を除去された比較的清浄
なガスは、分離器２２から出口ダクト４２を通し
て外部の熱回収領域（図示せず）へ通過し、分離
器２４からの比較的清浄なガスは、出口ダクト４
４を通してダクト４２へ通過する。熱回収領域
は、ガスからも熱を吸収するための複数の管束を
含み、これらの管束を通つた後、ガスは管状の空
気加熱器、集塵袋、吸引フアン及び排気筒を通過
する。これらの構成部品はすべて慣用のものであ
るから、ここには図示しない。
各分離器２２，２４は、流出ガスから分離され
た微粒子を収集し、それらを注入管４６，４８へ
通すホツパー部を備えており、それらの粒子は注
入管４６，４８を通して床隔室Ｄへ戻される。隔
室Ｄ内の粒子は、この隔室へ散布器３６によつて
供給される新しい燃料粒子と混合し、その混合体
が、上述のように流動床隔室Ａ，Ｂ，Ｃ内の粒状
燃料と同様の態様で流動化され、燃焼される。
各壁１２，１４，１６，１８は、慣用の態様で
接続された複数の垂直管によつて形成され、蒸気
ドラム５０及び上記壁の端部にて、例えば参照番
号５２によつて示されるヘツダーや複数の管（そ
の内、２個が示されている）を含む循環流体回路
の一部を形成することを理解されたい。この型式
の構成は慣用であるから、これ以上詳しく説明し
ない。
操作にあたり、空気を各床隔室Ａ，Ｂ，Ｃ内に
配設された各流動床へ通して各床を流動化し、空
気の流量の速度及び割合は、床内の粒状燃料を流
動化させ、経済的な燃焼、すなわち床の単位面積
当りの高い放熱率を達成するのに十分に高く、か
つ、床から過度の量の微細燃料粒子を飛散させな
いように、そして、吸着剤による硫黄除去を行う
のち十分な時間だけ燃焼生成ガスを床内に滞留さ
せるように十分に低いレベルに調節されることを
理解されたい。各流動床内を通過した後、加熱さ
れた空気は、床からの燃焼生成物と結合し、その
結果生ずる混合物、すなわちガス（以下、「流出
ガス」と称す）は、壁１４の開口４０を通つて流
出し、熱回収室２０へ流入する。床隔室Ｄからの
流出ガスは、隔室Ａ，Ｂ，Ｃからのガスと共に、
室２０内を自然対流により上昇してダクト２６，
２８を通つてそれぞれ分離器２２，２４内へ流入
する。
流出ガス中に随伴される固形燃料及び吸着剤粒
子は、分離器２２，２４内でガスから分離され、
このガスはダクト４０，４２を通して熱回収領域
へ排出される。フライアツシユ、未反応燃料及び
吸着剤を含む分離された粒子は、隔室Ｄ内の流動
床へ注入され、この床内で隔室Ｄに連関した散布
器３６によつて供給される新しい燃料と混合す
る。一旦、隔室Ｄ内に定常状態を維持するのに十
分な粒状材料の保有量が得られたならば、隔室Ｄ
内の粒状材料の保有量がそれ以上に増大しないよ
うに、空気入口３２から各床隔室Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
へ送られる空気の速度を調整し、かつ床隔室Ｄ内
の粒状材料の量を堰４１によつて慎重に制御す
る。
本発明の上記構成によつて得られる利点は下記
の通りである。
第１に、本発明の構成では、粒状材料の搬送及
び取扱いに要する装置が最小限にされるので、蒸
気発生装置全体の製造コストを相当に安くする。
第２に、室２０内の流出ガスは室２０の全高に亘
つて上昇しなければならないので、滞留時間が長
く、従つて、床隔室Ａ，Ｂ，Ｃからの高温ガスの
周期的な流入によつて燃焼を促進するのに足る高
い温度に維持される。第３に、室２０内に流入し
てきた残留二酸化硫黄は、ガスが室２０内を上昇
する間に微細な吸着剤粒子と反応するので、硫黄
の最大限の捕捉効率が達成され、二酸化硫黄の排
出量を規制するための吸着剤の必要量が最小限で
すむ。第４に、本発明は上記各利点を確保するよ
うに床隔室Ｄの上方に極めて背の高い自由空間部
を形成することを可能にする。第５に、床隔室Ｄ
の床、すなわち再循環床へ追加の新しい燃料が導
入されるので再循環床の熱入力が実質的に一定に
保たれる。また、再循環床の粒状材料の保有量及
び空気の流動化速度は、該床内に定常状態を維持
するように制御される。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、
本発明はそれに限定されるものではなく、その範
囲から逸脱することなくいろいろな変更が可能で
あることを理解されたい。例えば、ある状況にお
いて、床隔室Ｄ内に熱交換管束を設ける必要がな
く、その場合は、管束による熱の除去以外、床隔
室Ｄは上述の態様で作動する。
【図面の簡単な説明】
添付図は、本発明の蒸気発生装置の概略縦断面
図である。 図中、Ａ，Ｂ，Ｃは流動床を収容する床隔室、
Ｄは再循環床隔室、１０は室、１２，１６，１８
は壁、１４は境界壁（壁）、２０は熱回収囲包体
（室）、２２，２４はサイクロン分離器、３０は穿
孔空気分配板、３６は散布器（燃料供給器）、３
８は管束、４０は開口、４６，４８は注入管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸気発生装置にあつて、該装置は炉区域と、
    粒状燃料材料の複数の上下に離隔した床を前記炉
    区域内にて受け入れる手段と、該床を流動化さ
    せ、かつ前記燃料材料の燃焼を促進させるために
    前記床へ空気を導入する手段と、前記床の各々に
    追加の燃料を導入する手段とを備え、該床各々か
    ら流出ガスが該床の上方領域へ上昇しており、 該装置は前記床の前記上方領域から流出ガスを
    排出できるように、開口を内部に有する１個の前
    記炉区域の境界壁と、該炉区域に隣接して配設さ
    れた熱回収囲包体と、前記上下に離隔した床の最
    下側部に延びる前記囲包体内にて粒状燃料材料の
    床を受け入れる手段と、前記囲包体内にて該燃料
    材料を流動化し、かつ該燃料材料の燃焼を促進さ
    せるために前記囲包体内の前記床へ空気を導入す
    る手段と、前記囲包体内の前記流動化された床へ
    追加の燃料材料を追加する手段とを備え、前記境
    界壁は、前記炉区域と前記囲包体との間の共通壁
    として作用し、その結果、該囲包体は前記排出さ
    れたガスを受け入れ、該囲包体からの流出ガスは
    前記炉区域からの流出ガスと結合し、該囲包体の
    高さが該炉区域の高さよりも大きく、その結果、
    該囲包体内の流出ガスが前記炉区域の高さより大
    きい距離を前記囲包体を通して上昇しており、 さらに、前記装置は前記囲包体からの前記結合
    した流出ガスを受け取り、かつ該結合した流出ガ
    スから随伴された固形粒子を分離するために前記
    囲包体に隣接して配設された手段と、前記囲包体
    内の流動化された床へ分離した固形粒子を噴出す
    る手段とを備える蒸気発生装置。
JP62070525A 1986-05-19 1987-03-26 別個の再循環床を有する流動床式蒸気発生装置 Granted JPS62272007A (ja)

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US864349 1986-05-19

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