JPH06249409A - 加圧流動層ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 媒体容器内での媒体粒子のアグロメレーショ
ン化を防止し、媒体容器からの媒体粒子移送を負荷変化
速度に対して精度よく調節すること。 【構成】 燃焼炉１内の流動媒体は移動層降下管２１と
その下端と媒体容器１１の空塔部１３に開孔して接続さ
れた気流輸送管２３と気流輸送管２３下部に設けられた
気流輸送管２３より断面積の大きい流動層部５０を設け
ると、流動層部５０内で媒体粒子中の未燃石炭粒子は燃
焼され、媒体容器１１内に残存する未燃石炭粒子量は著
しく低減できる。これは前記流動層部では媒体粒子およ
び未燃石炭粒子濃度滞留時間が増加するため、未燃石炭
粒子の燃焼が促進される。これにより、媒体容器に移送
された媒体粒子中の未燃石炭粒子量が減少し、媒体容器
内の媒体は過度に温度上昇して溶融することを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスタービン、スチーム
タービンを駆動して複合発電を行う石炭の加圧流動層燃
焼炉に関し、特に負荷変化時に必要な媒体容器内の媒体
溶融固化を防止するための流動層高制御装置を備えた加
圧流動層燃焼炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加圧流動層燃焼炉では流動層高を増減さ
せて負荷変化に対応させることができる。すなわち、負
荷の減少に対しては燃焼炉内の流動媒体を炉内から抜き
出して別置きの媒体容器に貯蔵し、逆に、負荷の増加に
対しては該媒体容器から流動媒体を燃焼炉内に供給し、
燃焼炉内に配置された伝熱管の流動媒体による埋没深さ
を変化させて、その伝熱面積を増減させて蒸気の発生量
を変化させている。従来、例えば特開平１−２１７１０
８号公報には流動媒体を燃焼炉内から媒体容器に抜き出
すために一端部を流動層燃焼炉の底部に開孔し、他の端
部を燃焼炉空塔部に貫通して媒体容器上部のダスト分離
機に開孔した流動媒体の吸引導管を設けて流動層燃焼炉
と媒体容器を連結し、さらに媒体容器を流動層燃焼炉よ
り圧力の低い加圧容器外部空間とバルブを有する導管を
介して接続した手段が示されている。上記手段において
貯蔵容器と外部空間を結ぶ導管のバルブを調整して開く
ことによって調整容器内の圧力が燃焼炉内より低くな
り、吸引導管を通って燃焼炉内のガスとともに流動媒体
が炉内媒体容器内へ抜き出される。

【０００３】しかしながら、上記公報によれば媒体容器
内において流動媒体が溶融、アグロメレーション化する
という問題が発生する。これは流動媒体中に含まれる未
燃石炭粒子が媒体容器内に充満していることと、流動媒
体の燃焼炉への供給のために設けられた媒体容器下部の
導管から流動媒体と酸素濃度の高いガスが媒体容器内に
逆流し、未燃石炭粒子が容器内で断続的に燃焼し、過度
に温度上昇して流動媒体が溶融したものと推定される。
特に媒体容器内では、媒体粒子および未燃石炭粒子は固
定層の状態で長時間保管されることから、部分的に温度
上昇を招く恐れがある。

【０００４】このような背景から媒体容器下部の導管か
ら流動媒体と酸素濃度の高いガスが媒体容器内に逆流す
ることを防止するために本発明者らは図２に示すように
流動媒体粒子の抜き出し、移送手段が移動層と気流相の
組み合わせであることを特徴とする加圧流動層ボイラを
提案した（特開平４−１１０５０９号公報等）。この加
圧流動層ボイラは圧力容器１０１内の燃焼炉１の流動層
３に媒体粒子の移動層下降管２１を開孔して設ける。さ
らに移動層下降管２１の下端を媒体容器１１の空塔部１
３に開孔して接続し媒体粒子移送のためのガス上昇流を
有する気流輸送管２３とし、媒体粒子を重力による下降
流れの移動層および気流輸送ガスによる気流相によって
移送しようとしたものである。

【０００５】しかしながら本発明者らの上記発明でも媒
体容器１１内において流動媒体が溶融、アグロメレーシ
ョン化するという問題が発生している。これは前記特開
平１−２１７１０８号公報に示したように流動媒体の燃
焼炉への供給のために設けられた媒体容器下部の導管か
ら流動媒体と酸素濃度の高いガスが媒体容器内に逆流す
ることはないものの、流動媒体中に含まれる未燃焼石炭
粒子量は減少することなく媒体容器内に充満する。その
結果、未燃石炭粒子が媒体容器内で断続的に燃焼し、過
度に温度上昇して流動媒体が溶融したものと推定され
る。以上のような、媒体容器１１内での媒体粒子の溶融
固化を回避するために媒体容器１１内に不活性ガス、例
えば、窒素ガス等を供給する方法が採用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術の加圧
流動層ボイラでは媒体容器１１内において流動媒体が溶
融、アグロメレーション化するという問題点についての
解決策がなかった。そこで、本発明の目的は、媒体容器
内での媒体粒子のアグロメレーション化を防止し、媒体
容器からの媒体粒子移送を負荷変化速度に対して精度よ
く調節することのできる加圧流動層ボイラを提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成により達成される。すなわち、媒体容器への流動媒
体の抜き出しおよび媒体容器からの流動媒体の返送によ
って燃焼炉の流動層の高さを変化させて負荷制御する加
圧流動層燃焼ボイラにおいて、燃焼炉内流動媒体を媒体
容器へ抜き出すための気流搬送を利用した配管系の一部
として流動媒体を空気流により流動させる流動層部を設
けた加圧流動層ボイラである。ここで、燃焼炉の流動媒
体を媒体容器へ抜き出すための気流搬送を利用した配管
系は、いかなる構成のものでもよいが、燃焼炉流動層部
に一端が接続される流動媒体を下降させながら移動させ
る移動層下降管と移動層下降管の他端と媒体容器の空塔
部との間に接続される流動媒体を気流により上昇させな
がら輸送する気流輸送管と気流輸送管下部に設けられた
未燃燃料を燃焼させる流動層部とからなる構成とするこ
とができる。

【０００８】

【作用】燃焼炉の流動媒体を媒体容器へ抜き出すための
気流搬送を利用した配管系の一部である流動層部内で媒
体粒子中の未燃石炭粒子は燃焼され、媒体容器内に残存
する未燃石炭粒子量は著しく低減できる。これは前記流
動層部では媒体粒子および未燃石炭粒子濃度滞留時間が
増加するため、未燃石炭粒子の燃焼が促進されるためで
ある。これにより、媒体容器に移送された媒体粒子中の
未燃石炭粒子量が減少し、媒体容器内の媒体が過度に温
度上昇して溶融することがなくなる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図面と共に説明する。図
１に示す本実施例の装置は流動層燃焼炉１、媒体容器１
１、サイクロン４１および本発明のかかわる媒体輸送
管、機器が収納された圧力容器１０１等からなる。流動
層燃焼炉１にはその底部に燃焼用空気８を導入する分散
板２が設けられ、その上に流動媒体が充満した流動層３
が形成される。該流動層３内の流動媒体は分散板２を通
って供給された燃焼用空気８によって気泡７を発生して
燃焼炉１内で流動層３を形成する。給炭管９によって流
動層燃焼炉１内に供給される石炭１０は燃焼炉１内で燃
焼される。流動層燃焼炉１内には伝熱管４が配列されて
いるので、石炭１０の燃焼熱を吸収して伝熱管４内でス
チームを発生する。

【００１０】流動層燃焼炉１の側壁底部には移動層下降
管２１が開孔して設けられ、該移動層下降管２１は傾斜
状態から垂直方向に延長されＬ字形状のバルブ２２とな
り、未燃石炭粒子除去用の流動層部５０に接続してい
る。Ｌバルブ２２にはコントロールバルブ２０を経てエ
アレーションガス１９が供給される。流動層部５０の上
部には媒体粒子を媒体容器１１に移送する気流輸送管２
３が接続されている。また、流動層部５０の底部には分
散板５１が設置され、該分散板５１の上部には媒体粒子
と未燃石炭粒子の流動層が形成される。分散板５１の下
部からは流動化用と気流輸送用を兼ねた空気２４がコン
トロールバルブ２５で調整され、供給される。

【００１１】一方、媒体容器１１はその下端が円錐状に
絞られ移動層管１４となり、移動層管１４はＬバルブ１
５を介して流動層燃焼炉１の側壁底部に開孔して接続さ
れている。Ｌバルブ１５にはコントロールバルブ１８を
経てエアレーションガス１７が供給される。媒体容器１
１には流動層燃焼炉１から抜き出された流動媒体が蓄積
される。また、燃焼炉空塔部６と媒体容器空塔部１３は
バルブ３２を備えた導管３１で接続される。また、燃焼
炉空塔部６にはサイクロン４１が接続され、燃焼ガス中
の微粒子が除去されてクリーンなガス４４として次工程
のガスタービン（図示せず）に供給される。分離された
微粒子は導管４２を通って系外に排出される。

【００１２】上記した装置において、燃焼炉１の圧力は
１０〜２０気圧、燃焼温度は８００〜９００℃、燃焼炉
１の空塔ガス速度は０．５〜１．５ｍ／ｓの範囲が採用
される。流動媒体および流動層内脱硫剤として最大径３
ｍｍ程度の石灰石粒子が用いられる。そして、この装置
においてスチーム発生量の制御は次のようにして行うこ
とができる。例えば、燃焼炉１内の流動層３が伝熱管４
群をすべて埋没させる高さ５にある状態から流動媒体を
移動層下降管２１、Ｌバルブ２２、流動層部５０、気流
輸送管２３を通して媒体容器１１に抜き出し、移送する
と燃焼炉１内の流動層３の高さは５’の位置に減少し、
伝熱管４群の一部が流動層３から露出し、流動層３内に
埋没した伝熱管４の伝熱面積が低下してスチーム発生量
を減少させることができる。

【００１３】この際、流動層部５０内の媒体粒子および
未燃石炭粒子は流動化用兼気流輸送用の空気２４によっ
て流動化しながら、未燃石炭粒子のみが燃焼される。流
動層部５０内の温度は流動層燃焼炉１から流入される媒
体粒子が高温のため８００〜９００℃になる。その結
果、媒体粒子中に含まれる未燃石炭粒子は流動層部５０
内で容易に燃焼され、未燃石炭粒子が減少した媒体粒子
は流動層部５０の上部から気流輸送管２３に導かれ、さ
らには媒体容器１１内に移送される。ここで、気流輸送
管２３内のガス流速は通常、５〜２０ｍ／ｓであり、ま
た流動層部５０内の空塔速度は０．５〜１．５ｍ／ｓで
ある。

【００１４】以上により媒体容器１１内に含まれる未燃
石炭粒子は０．１重量％以下になり、従来方式に比べて
未燃石炭粒子の割合は１０％以下にすることができる。
その結果、媒体容器１１内で媒体粒子が局所的に温度上
昇することがなく、媒体粒子の溶融固化トラブルも解消
できる。逆に、燃焼炉１内の流動層３が高さ５’にある
状態から媒体容器１１内の流動媒体を移動層管１４、Ｌ
バルブ１５を通して燃焼炉１に戻すことによって伝熱管
４群をある水準まで流動層３の高さを高くすることによ
り、伝熱管４の伝熱面積を増加させることによってスチ
ーム発生量を所望に増加させることができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、媒体容器内で媒体の溶
融固化の問題が解消され、不活性ガス量が低減できるこ
とからユーティリティコストの低減が可能となり、信頼
性のある加圧流動層ボイラが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の加圧流動層燃焼炉を示す構
造図である。

【図２】 従来技術の加圧流動層燃焼炉を示す構造図で
ある。

【符号の説明】

１…流動層燃焼炉、２、５１…分散板、３、１２…流動
層、４…伝熱管、６…燃焼炉空塔部、１０…石炭、１１
…媒体容器、１３…媒体容器空塔部、１４…移動層管、
１７、１９…エアレーションガス、２１…移動層下降
管、２３…気流輸送管、４１…サイクロン、５０…流動
層部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野中 公大 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 小笠原 正孝 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 大木 勝弥 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 媒体容器への流動媒体の抜き出しおよび
   媒体容器からの流動媒体の返送によって燃焼炉の流動層
   の高さを変化させて負荷制御する加圧流動層燃焼ボイラ
   において、 燃焼炉内流動媒体を媒体容器へ抜き出すための気流搬送
   を利用した配管系の一部として流動媒体を空気流により
   流動させる流動層部を設けたことを特徴とする加圧流動
   層ボイラ。
2. 【請求項２】 燃焼炉の流動媒体を媒体容器へ抜き出す
   ための気流搬送を利用した配管系は、燃焼炉流動層部に
   一端が接続される流動媒体を下降させながら移動させる
   移動層下降管と移動層下降管の他端と媒体容器の空塔部
   との間に接続される流動媒体を気流により上昇させなが
   ら輸送する気流輸送管と気流輸送管下部に設けられた未
   燃燃料を燃焼させる流動層部とからなることを特徴とす
   る請求項１記載の加圧流動層ボイラ。