JPH062809A - 加圧流動層ボイラーの燃焼空気供給方法 - Google Patents

加圧流動層ボイラーの燃焼空気供給方法

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JPH062809A
JPH062809A JP16503092A JP16503092A JPH062809A JP H062809 A JPH062809 A JP H062809A JP 16503092 A JP16503092 A JP 16503092A JP 16503092 A JP16503092 A JP 16503092A JP H062809 A JPH062809 A JP H062809A
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JP
Japan
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combustion air
fluidized bed
pressure
bed boiler
pressure chamber
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Application number
JP16503092A
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English (en)
Inventor
Shinobu Nakamura
忍 中村
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は負荷変動に対する燃焼空気の
応答性を向上させた新規な加圧流動層ボイラーの燃焼空
気供給方法を提供するものである。 【構成】 本発明は圧力容器内に、流動層ボイラを格納
した加圧流動層ボイラーの燃焼空気供給方法において、
上記圧力容器と流動層ボイラ間を仕切り板で区画して複
数の圧力室を形成すると共に、該仕切り板に、各圧力室
間の圧力を均一化するためのスリットを形成し、他方、
上記圧力室のいずれかに直接、燃焼空気を供給する燃焼
空気供給管を接続すると共に、該燃焼空気供給管が接続
された圧力室内の燃焼空気を直接、上記流動層ボイラの
燃焼空気入口に供給することを特徴としている。

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流動層ボイ
ラを格納した加圧流動層ボイラーの燃焼空気供給方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の加圧流動層ボイラーを用い
た複合発電システムの原理を示したものである。図示す
るように、この加圧流動層ボイラ複合発電システムは圧
力容器a内に、サイクロンbを備えた流動層ボイラcを
格納し、この流動層ボイラc内部で石炭などの燃料と石
灰石などの脱硫剤を流動媒体(ベッド材)と共に流動さ
せて効率良く燃焼させ、発生した蒸気によって発電機d
を駆動するものである。すなわち、燃焼効率を向上させ
るためには高圧の燃焼空気が必要となってくるが、この
流動層ボイラcは高圧に弱い構造をしているため、これ
を圧力容器a内に格納することでボイラ躯体内外の差圧
を小さくしたものである。
【0003】この加圧流動層ボイラ複合発電システムを
簡単に説明すると、石炭は6mm以下に粉砕されて脱硫
剤とともに流動層ボイラc内へ供給され、石炭、脱硫
剤、灰等の混合物であるベット材により、コンプレッサ
ーeからの高圧空気で高層高(約4m)の流動層fが形
成される。石炭は流動層fの中で空気と攪拌され、1.
2〜1.6MPa(12〜16kgf/cm2 )程度の
加圧下で効率良く燃焼する。また、燃焼時に発生するS
2 は層f内で脱硫材により吸収され、燃焼温度が低い
ことからNOxの発生を抑えることができる。層f内で
発生した熱は高い伝熱特性を持つ流動層内伝熱管gによ
り蒸気として回収され、蒸気タービンhを駆動する。そ
の後、燃焼排気ガスはボイラcから約860〜870
℃,1.1〜1.5MPa(11〜15kgf/c
2 )で排出され、サイクロンbで脱じんされた後、ガ
スタービンiを駆動する。このガスタービンiは燃焼用
空気コンプレッサーeを駆動すると共に、余剰動力で発
電機jを駆動し、ガスタービンiをでた排気ガスは必要
に応じて煤塵が排出規制以下に低減され、熱交換器kで
熱回収された後煙突lから排出されることになる。ま
た、ボイラcの負荷調整は圧力内に供給する空気量と、
ベッド材貯蔵容器mとボイラ間でベッド材の出し入れす
ることにより流動層fの高さを変化させて行うことにな
る。例えば、負荷を減少する場合には燃焼空気の圧力を
高めると共に、バルブnを開いてベッド材貯蔵容器m内
の圧力を外部へ逃がし、吸引管oを通してベット材をボ
イラcから吸い込んで層高を低くし、反対に、負荷を高
める場合には燃焼空気を減少させる共に、供給管のLバ
ルブpの空気量を調整してベッド材貯蔵容器mからボイ
ラcへベッド材を送り込み、層高を高くすることで達成
される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、この流動層ボイラcは高圧に耐えられるように圧
力容器a内に入れられており、燃焼空気は一端、圧力容
器a内に充満した後、ボイラc下部の燃焼空気入口Qか
らボイラc内に入っていくため、負荷変動に対して流動
層ボイラc内に供給される燃焼空気はボリュームチャン
バー(空気溜め)効果による2〜3分の応答遅れが生じ
ていた。特に、このボリュームチャンバー効果は圧力容
器の容積が大きくなるほど顕著なものとなっていた。
【0005】そこで、本発明は上述した問題点を有効に
解決するために案出されたものであり、その主な目的は
負荷変動に対する応答性を向上させた新規な加圧流動層
ボイラーの燃焼空気供給方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、圧力容器内に、流動層ボイラを格納した加
圧流動層ボイラーの燃焼空気供給方法において、上記圧
力容器と流動層ボイラ間を仕切り板で区画して複数の圧
力室を形成すると共に、該仕切り板に、各圧力室間の空
気を流通させるためのスリットを形成し、他方、上記圧
力室のいずれかに直接、燃焼空気を供給する燃焼空気供
給管を接続すると共に、該燃焼空気供給管が接続された
圧力室内の燃焼空気を直接、上記流動層ボイラの燃焼空
気入口に供給するものである。
【0007】
【作用】本発明は上述したように、圧力容器内の圧力室
を仕切り板によって区画したことにより、燃焼空気が直
接供給される圧力室の容積が小さくなるため、ボリュー
ムチャンバー効果による影響が小さくなって負荷変動に
対する燃焼空気供給の応答性が向上する。また、圧力容
器内を区画する仕切り板に複数のスリットを形成したこ
とにより、各圧力室間で空気の流通が行なわれて差圧が
徐々に小さくなるため、圧力容器内に格納されている流
動層ボイラーと圧力室との差圧許容作用に大きな影響を
与える虞がなくなる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
【0009】図1は、本発明に係る加圧流動層ボイラ発
電システムの一実施例を示したものである。図示するよ
うに、この加圧流動層ボイラは圧力容器1内に、流動層
ボイラ2が格納されており、高圧の燃焼空気によって効
率の良い燃焼を行うようになっている。
【0010】この流動層ボイラ2は竪型のボイラー躯体
3に、サイクロン4とベッド材貯蔵容器5を備えたもの
であり、ボイラー躯体3底部にはベッド材貯蔵容器5か
ら供給されるベッド材に石炭などの燃料や石灰石等の脱
硫材を混合した流動層6が形成され、ボイラー躯体3の
下部の燃焼空気入口8から供給される高圧の燃焼空気に
よって流動層6を流動させて燃焼を行うと共に、発生し
た燃焼排気ガス中の灰塵をサイクロン4で荒取りするよ
うになっている。そして発生した燃焼排気ガスはタービ
ン18を回して流動層ボイラ2に燃焼空気を供給するコ
ンプレッサー13を駆動した後、脱硝処理19などによ
ってクリーンガス化され、排出されることになる。
【0011】このベッド材貯蔵容器5はLバルブ7を備
えた吸引管8を介してボイラー躯体3の底部に連結され
ており、負荷変動に応じてベッド材を吸引または供給し
て流動層6の層高を自在に調整することができるように
なっている。
【0012】また、ボイラー躯体3の側壁には冷却水が
流通する伝熱管9が設けられており、ボイラー躯体3内
の燃焼で発生した熱によって蒸気を発生し、タービン1
0を回し、発電機11を駆動するようになっている。
【0013】また、圧力容器1とボイラー躯体3との間
に形成されている圧力室12には仕切り板16が形成さ
れており、この仕切り板16によって圧力室12は上部
圧力室14と下部圧力室15に区画されている。また、
この仕切り板16には多数のスリット17が形成されて
おり、圧力室12内の燃焼空気が流通することができる
ようになっている。また、上部圧力室14の側壁には燃
焼空気供給管20が接続され、コンプレッサー13から
供給される加圧燃焼空気を上部圧力室14内に供給する
ようになっている。さらに、上部圧力室14とボイラー
躯体3に燃焼空気入口8間には燃焼空気導入管21が接
続されており、上部圧力室14内の燃焼空気を燃焼空気
入口8に直接、導入するようになっている。
【0014】次に、本発明の作用を説明する。
【0015】ボイラー負荷が上昇してコンプレッサー1
3から供給される燃焼空気の量が増大すると、図1に示
すように、燃焼空気供給管20から供給された加圧燃焼
空気は先ず上部圧力室14に流れ、上部圧力室14内の
圧力を高めると同時に燃焼空気導入管21の開口端部よ
りこれを通過して、ボイラー躯体3の燃焼空気入口8に
直接流れ、高圧の燃焼空気として利用されることにな
る。従って、燃焼空気の滞留時間も短くなって負荷上昇
に対する燃焼空気供給の応答性が向上することになる。
すなわち、上部圧力室14の容積は圧力室12の略半分
であるため、上部圧力室14内における燃焼空気の滞留
時間も短いものとなり、ボリュームチャンバー効果によ
る影響が小さくなるためである。また、この瞬間、上部
圧力室14側の圧力が高くなって下部圧力室15側との
間には差圧が生ずることになるが、やがて燃焼空気導入
管21に流れなかった上部圧力室14側の高圧の燃焼空
気の一部が徐々に仕切り板16に形成された多数のスリ
ット17を通過して下部圧力室15にも流れてくること
になり、下部圧力室15内の圧力が徐々に上昇すること
になる。そして、下部圧力室15の圧力が上昇して上部
圧力室14と均一となると、空気の流れが停止する。こ
の時、下部圧力室15内の圧力空気はその殆どがそのま
ま下部圧力室15内に停滞した状態となり、下部圧力室
15側に位置しているボイラー躯体3へ加わる圧力を許
容する働きを成すことになる。そして、以後さらにボイ
ラー負荷が上昇しても同様な燃焼空気の流れにより、負
荷上昇に対する応答性が向上することになり、また、こ
の場合も下部圧力室15と上部圧力室14との差圧が徐
々に減少し、やがて平衡状態となる。
【0016】次に、上記とは反対に、ボイラー負荷が低
下してコンプレッサー13から供給される燃焼空気の量
が減少すると、上部圧力室14内の圧力が瞬時に低下
し、ボイラー躯体3の燃焼空気入口8に直接流れる燃焼
空気量も急激に減少することになるため、負荷上昇時と
同様に、負荷低下時に対する応答性も速くなる。また、
この瞬間、上部圧力室14側より下部圧力室15側の圧
力が高くなって反対の差圧が生ずることなるが、やがて
下部圧力室15側の圧力空気の一部が徐々に仕切り板1
6に形成された多数のスリット17を通過して上部圧力
室14側に流れて下部圧力室15内の圧力を徐々に低下
させることになり、両圧力室14,15の差圧が小さく
なって平衡状態となる。
【0017】このように、本発明は圧力容器1内を仕切
り板16によって区画し、圧力室12の容積を小さくし
たことにより、ボリュームチャンバー効果による影響が
小さくなって負荷変動に対する燃焼空気供給の応答性が
向上する。また、圧力容器1内部を区画する仕切り板1
6に複数のスリット17を形成したことにより、各圧力
室14,15の差圧が徐々に小さくなるため、ボイラー
躯体3との差圧許容作用に大きな影響を与える虞がなく
なる。また、燃焼空気は高温となったボイラー躯体3の
上半分を通過してくるため、ボイラー躯体3からの放熱
により予熱されて供給されることになり、ボイラー躯体
3内での燃焼効率を高めることができるといった二次的
な効果も生ずることになる。また、仕切り板16は単に
圧力室12を区画するだけではなく、ボイラー躯体3や
ベッド材貯蔵容器5自体を支持するといった働きも兼ね
備えることになる。
【0018】次に、図2は本発明の変形実施例を示した
ものである。図2(A)は燃焼空気供給配管20を下部
圧力室15側に接続し、上記燃焼空気導入管21を廃止
したものである。本実施例でも上記実施例と同様に、負
荷変動に対する燃焼空気供給の応答性を向上させること
ができる。しかも、本実施例では上記実施例のような空
気予熱効果といった二次的な効果は生じないが、燃焼空
気導入管21が不要となり、上記実施例に比較して製造
コストが安くなるといった利点を有することになる。ま
た、図2(B)は圧力室12内に2枚の仕切り板16
a,16bを上下多段に設け、圧力室12内を上圧力室
12a、中圧力室12b、下圧力室12cといった3つ
の圧力室に区画すると共に、下圧力室12cに燃焼空気
供給配管20を接続したものである。本実施例では、上
記第一の実施例に比較して燃焼空気が直接供給される圧
力室12の容積がさらに小さくなるため、負荷変動に対
する燃焼空気供給応答性がさらに向上することになり、
また、仕切り板16を二枚にすることにより、ボイラー
躯体3等の支持も強化することができる。さらに、図2
(A)は図2(B)の中圧力室12b側に燃焼空気供給
配管20を接続するとと共に、中圧力室12bと燃焼空
気入口8間に上記燃焼空気導入管21を接続したもので
あり、上述したような空気予熱効果を利用したものであ
る。また、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
なく、図2(D)に示すように、多数の仕切り板16を
設け、必要に応じて圧力室12を多数に区画しても良
く、また、必要に応じて燃焼空気供給配管20の接続位
置も任意に設定しても良い。
【0019】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、加圧流動
層ボイラの負荷変動に対する空気供給量の応答性を向上
させることができるといった優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す説明図である。
【図2】本発明の他の変形実施例を示す説明図である。
【図3】加圧流動層ボイラ複合発電システムの従来例を
示す説明図である。
【符号の説明】
1 圧力容器 2 流動層ボイラ 8 燃焼空気入口 12 圧力室 14 上部圧力室 15 下部圧力室 16 仕切り板 17 スリット 20 燃焼空気供給管 21 燃焼空気導入管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力容器内に、流動層ボイラを格納した
    加圧流動層ボイラーの燃焼空気供給方法において、上記
    圧力容器と流動層ボイラ間を仕切り板で区画して複数の
    圧力室を形成すると共に、該仕切り板に、各圧力室間の
    空気を流通させるためのスリットを形成し、他方、上記
    圧力室のいずれかに直接、燃焼空気を供給する燃焼空気
    供給管を接続すると共に、該燃焼空気供給管が接続され
    た圧力室内の燃焼空気を直接、上記流動層ボイラの燃焼
    空気入口に供給することを特徴とする加圧流動層ボイラ
    ーの燃焼空気供給方法。
JP16503092A 1992-06-23 1992-06-23 加圧流動層ボイラーの燃焼空気供給方法 Pending JPH062809A (ja)

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