JPH07117203B2 - 燃料が粒子状材料の流動床の中で燃焼される燃焼室を有する発電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は、燃料が粒子状材料の流動床の中で燃焼される
燃焼室を有する発電装置にかかわり、床材料は普通、同
時に硫黄吸収剤である。燃焼は大気圧力に近い圧力、ま
たはかなり高い圧力で行なわれることができる。あとの
場合、圧力は2MPa以上になる。燃焼室の中に発生した燃
焼ガスは、次いで燃焼室に燃焼空気を供給する圧縮機
と、電気回路網に電流を送り出す発電機を駆動する一つ
以上のタービンに利用される。高い圧力で燃焼する発電
装置は普通、国際的名称「PFBC装置」を与えられ、用語
「PFBC」は英語の表現「Pressurised Fluidised Bed Co
mbustion」の略語である。そのような装置では、燃焼室
と、普通また燃焼ガスの清浄装置が圧力容器の中に含ま
れている。

ロ．従来の技術 上記した如き、燃料が粒子状材料の流動床の中で燃焼さ
れる燃焼室を有する発電装置にあっては、燃焼室の壁は
大きな力を受ける。燃焼室を取り囲む圧力容器内の空所
と、燃焼室内側の空所との間には作動中に圧力差が生じ
る。これは、一方では、燃焼室の底部における流動床材
料を流動化するために供給する空気がノズルにおいて抵
抗を受けることに起因して生じ、他方では、この空気が
流動床内で抵抗を受けることに起因して生じる。この圧
力差は0.1Mpa（1.0バール）の大きさ程度である。燃焼
室の側壁は10×20m²の大きさを有するので、燃焼室の壁
に作用する力は非常に大きくなる。また、流動床は大き
な重量を有し且つ温度は750℃〜950℃と高い。燃焼室の
内側と外側との間の圧力差によって生じる力は、燃焼室
を囲んで備えられた骨組によって吸収されるようになっ
ている。骨組の温度を約300℃以下に保持して、骨組の
温度を劣化させないようにするために、燃焼室の壁はそ
の内側に絶縁材料の層を備え、また、燃焼空気によって
骨組を冷却するという構成が提案されている。

ハ．発明が解決しようとする課題 燃焼室の壁の内側に絶縁材料の層を備えて、燃焼室を囲
んで備えられた骨組の温度を低く（300℃以下に）保持
しようとする構成において、流動床材料がこの絶縁材料
を腐食させてしまうという問題があった。

本発明は、この絶縁材料の層を覆い板で覆うことによっ
て、絶縁材料が流動床材料によって腐食されることを防
止するようになった発電装置を提供することを目的とす
る。

本発明は、また、この覆い板を簡単に交換できるように
構成された発電装置を提供することを目的とする。

本発明は、更に、別々の覆い板が相互に可動に配置さ
れ、燃焼室の部分の熱的な膨張又は収縮運動が、これら
覆い板の間の接合部のところで吸収されるようになった
発電装置を提供することを目的とする。

ニ．課題を解決するための手段 後で説明される本発明の実施例に用いられている符号を
参考のために付記して記述すると、本発明は、燃料が粒
子状材料の流動床の中で燃焼される燃焼室３を有する発
電装置において、 前記燃焼室３の壁41はその内側に絶縁材料の層45を備え
ており、この内側の絶縁材料の層45は複数の覆い板71に
よって保護されており、これら覆い板71は、第１の固定
部材75,77によって、互いに他に対して可動に配置され
且つ前記壁41に固定されており、この第１の固定部材7
5,77は、前記燃焼室３の壁41に取り付けられた第２の固
定部材61,63に固定されていることを特徴とする、燃料
が粒子状材料の流動床の中で燃焼される燃焼室を有する
発電装置を提供するものである。本発明の実施例によれ
ば、絶縁物は保護されているので、よい熱絶縁性を有す
る無機物の繊維材料を使用することができる。絶縁層を
通る固定部材の間には、フランジを燃焼室の空所の方へ
向けたＵ形部分が使用されている。これら部分は、三角
形、正方形、長方形、または六角形の地帯をつくつてい
る。フランジを有する覆い板はこれらの地帯の上に使用
され、板のフランジはＵ形部分のフランジの間に置かれ
ている。

覆い板は、覆い板の角に重なり、そして燃焼室の壁に接
合される板としてつくられた、固定機素によつて保持さ
れる。固定点で、壁は絶縁層を貫通する棒またはスリー
ブを備えている。固定機素はくさびによつて棒に接続さ
れる。その代わりに、固定機素に接続された棒がスリー
ブを通つて延び、そしてナツトまたはくさびによつて固
定されてもよい。弾力ある機素が、前記ナツトまたはく
さびと燃焼室の壁との間に使用される。

ホ．発明の作用・効果 本発明によれば、燃焼室を囲む骨組を熱から保護するた
めの、燃焼室の壁の内側に備えられた絶縁材料の層は、
複数の覆い板によって、流動床材料から保護されてお
り、絶縁材料が流動床材料によって腐食される危険はな
くなり、取り換えることが大変な作業及び費用となる絶
縁材料の層の寿命を長くする利点をもたらす。更に、本
発明によれば、覆い板は簡単に交換することが可能であ
り、検査期間中に摩耗した覆い板を容易に且つ迅速に取
り換えることができる。また、本発明によれば、温度の
変化によってもたらされる燃焼室の部分の移動が、複数
の覆い板の間の接合部によって吸収されるようにされる
ので、温度の変化による燃焼室の部分の損傷は生じない
ようにされる。

ヘ．実施例 図面で、１は圧力容器、３は燃焼室、そして５は、圧力
容器１の内側に置かれたサイクロン型ガス清浄器を示
す。ただ一つのサイクロン５が示されているが、実際に
は清浄装置は、直列に接続されたサイクロンの、複数個
の並列の群を含んでいる。燃焼室３の中に発生した燃焼
ガスは、導管７を通つてサイクロン５に、そしてそこか
ら導管９を通つてタービン11に通される。タービン11は
圧縮機13を駆動し、圧縮機は、導管15を経て、圧力容器
１の中の空所17に、2MPa以上にのぼる圧力を有する圧縮
された燃焼空気を供給する。タービン11はまた発電機19
を駆動し、発電機は、電気供給回路網にエネルギーを送
り出す。発電機19はまた、始動電動機として利用される
ことができる。タービン−圧縮機の部分11,13は、既知
の技術によつて多くの異なる様式に造られることができ
る。プラントは、例えスウエーデン特許出願第8502301
−８号｛ヨーロツパ出願第86106080、４号（ASEA−STAL
ABにより1986年５月２日出願）に相当｝、および出版
物第433740号づきのスウエーデン特許第8205748−０号
（日本出願第187659/83号に相当）に開示された型式の
燃料送給装置（図示せず）と灰放出装置、ならびに他の
在来の補助装置を含んでいる。

燃焼室３は、それぞれ垂直と水平のビーム23と25の骨組
21によつて囲まれている。燃焼室３と骨組21の両方は、
縦と横のビーム27と29を含むビーム装置からつるされて
いる。ビーム27は圧力容器１の壁に取り付けられるか、
または支柱（図示せず）によつて支えられる。骨組21と
燃焼室３は、別個の振り子によつてビーム27と29からつ
るされて、それらの間の動きを可能にしている。燃焼室
３は、空気ノズルを有する底31を含んでいる。これらノ
ズルを通して、燃焼室の空所33は、粒子状床材料の流動
化のためと、床に供給される燃料を燃焼させるために空
気を供給される。底31は、消費された床材料が空所35の
中に落下し、そして放出導管37を通して引き出されるこ
とができるほどまばらである。空所35は、引き出される
床材料を冷却するために冷却空気を空所35に供給する穴
を有する、管状コイル39を含んでいる。

燃焼室３は、第２図、第５図、および第６図から明らか
なように、気密の壁41を含んでいる。底31のノズルの中
と流動床の中の抵抗のために、圧力差が燃焼室３の回り
の空所17と、燃焼室の空所33の間に生じる。圧力差は0.
1MPaにもなる。長さ10メートル、高さ10メートル以上の
燃焼室の壁41は、非常に大きな力を受ける。これらの力
を吸収するために、本発明によれば燃焼室３本体は、こ
れらの力を吸収するために燃焼室から分離した骨組21に
よつて囲まれている。骨組と燃焼室３は、力を吸収する
多くの棒43によつて結合され、それらは燃焼室３の壁の
上の圧力差によつて生じる力を骨組21に移す。燃焼室の
壁41は周囲の燃焼空気によつて冷却され、そしてその内
側に絶縁層45を備えているにもかかわらず、それは骨組
21よりかなり高い温度に加熱され、そして骨組21より多
く膨張する。燃焼室３と骨組21の間の垂直と横の両方向
の動きを吸収できるようにするために、棒43は骨組21と
壁41に、それらの端で関節式に取り付けられ、こうして
すべての方向に角運動することができる。

第２図による実施例では、骨組のビーム25は出張り49を
有するブラケツト47を備え、壁41は出張り51を備え、そ
して棒43はフオーク状端片53を備えている。

端片53と出張り49と51はそれぞれ、スパイダー55によつ
て相互に接続され、こうしてすべての方向に角運動させ
るカルダン継手にしている。多くの他の型式の関節式接
続、例えば玉継手を使用することができる。

燃焼室の壁41はその内側を、無機物の繊維材料から成る
絶縁物45を保護する薄板金で覆われている。この金属の
表面57は、互いに動くことのできる多くの薄板の部分か
ら成り、こうして薄板機素の中の座屈と、いかなる著し
い応力もなしに、熱膨張で動くことができるようにす
る。諸図面から明らかなように、薄板の表面は、棒63に
よつて燃焼室の壁41に固定接続された多くの板61から成
つている。板61は、長方形または正方形の形に適当に置
かれている。板61は、二つの隣接して置かれた板61を相
互に接続するＵ形部分67のための四つのＵ形案内（第４
図参照）をつくる、上に溶接された山形鋼65を備えてい
る。部分67のフランジは、燃焼室の空所33の方に内方へ
向けられている。これらの部分67は一端で板61に溶接さ
れ、そして部分67が自由に延ばされることができるよう
に、山形鋼65の間に、隣接する板のＵ形案内の中で軸線
方向に自由に動くことができる。板61の間には、絶縁物
45を適所に保持する十字形の保持器69が置かれている。
フランジ73を有する正方形（長方形）の覆い板71は、絶
縁材料85の全表面がその薄板金で覆われるように、フラ
ンジ73を部分67でつくられた溝の中に置かれている。第
６図による実施例では、覆い板71は固定板75によつて保
持され、スリーブ77は棒63の上を滑る。棒63とスリーブ
77は、固定くさび83のための溝穴79と81をそれぞれ含ん
でいる。第６図に示すように、壁41は、いつしよに溶接
された板41aと冷却管41bから成る冷却される仕切壁とし
て造られている。その代わりに、第７図に示すように、
棒63は管状であり、そして固定板75は、管87と壁41を通
りそしてナツト88によつて固定されるボルト86によつ
て、壁41に接合されてもよい。ナツト88と壁41の間に
は、覆い板71を弾力的に取り付けるばね、例えば板ばね
89またはいくつかのカツプばねがある。第５図に示すよ
うに、覆い板71はフランジ73の間を絶縁材料85で満たさ
れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、PFBC発電装置の概略図を示し、 第２図は、燃焼室の壁と周囲の支持骨組の外方部分を通
る、第１図の線Ａ−Ａにおける断面図を示し、 第３図は、燃焼室の内側から見た燃焼室の壁の図を示
し、 第４図は、壁の覆い板が取り付けられていない、相当す
る図を示し、 第５図は、第３図の線Ｂ−Ｂにおける燃焼室の壁を通る
断面図を示し、 第６図と第７図は、二つの代わりの実施例の、第３図の
線Ｃ−Ｃにおける燃焼室の壁を通る断面図を示す。 図面の符号１は「圧力容器」、３は「燃焼室」、５は
「サイクロン型ガス清浄器」、7,9,15は「導管」、11は
「タービン」、13は「圧縮機」、17は「圧力容器の中の
空所」、19は「発電機」、21は「骨組」、23,25,27,29
は「ビーム」、31は「燃焼室の底」、33は「燃焼室の空
所」、35は「床の下の空所」、37は「放出導管」、39は
「管状コイル」、41は「燃焼室の壁」、41a,61は
「板」、41bは「冷却管」、43,63は「棒」、45,85は
「絶縁物の層」、47は「ブラケツト」、49,51は「出張
り」、53は「フオーク状端片」、55は「スパイダー」、
61は「板」、65は「山形鋼」、67は「Ｕ形部分」、69は
「十字形の保持器」、71は「覆い板」、73は「覆い板の
フランジ」、75は「固定装置」、「固定部材」、「固定
機素」または「固定板」、77は「スリーブ」、79,81は
「溝穴」、83は「くさび」、86は「棒」または「ボル
ト」、87は「スリーブ」または「管」、88は「ナツ
ト」、89は「板ばね」を示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料が粒子状材料の流動床の中で燃焼され
   る燃焼室（３）を有する発電装置において、 前記燃焼室（３）の壁（41）はその内側に絶縁材料の層
   （45）を備えており、この内側の絶縁材料の層（45）は
   複数の覆い板（71）によって保護されており、これら覆
   い板（71）は、第１の固定部材（75,77）によって、互
   いに他に対して可動に配置され且つ前記壁（41）に固定
   されており、この第１の固定部材（75,77）は、前記燃
   焼室（３）の壁（41）に取り付けられた第２の固定部材
   （61,63）に固定されていることを特徴とする、燃料が
   粒子状材料の流動床の中で燃焼される燃焼室を有する発
   電装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の発電装置にお
   いて、複数のＵ形部分（67）が、そのフランジを前記燃
   焼室（３）の空所（33）の方に内方に向けて複数の前記
   第１の固定部材（75,77）の間に延びており、複数の前
   記覆い板（71）は複数の前記Ｕ形部分（67）間に画成さ
   れた地帯を覆っており、前記覆い板（71）の側部におけ
   る機素（73）が前記Ｕ形部分（67）のフランジの間に倒
   れて延びていることを特徴とする、燃料が粒子状材料の
   流動床の中で燃焼される燃焼室を有する発電装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の発電装置にお
   いて、前記第１の固定部材（75,77）の部材（75）は異
   なる覆い板（71）の角に重なってこれら覆い板（71）を
   互いに連結しており、且つ前記第２の固定部材（61,6
   3）にも重なっており、該第２の固定部材（61,63）は前
   記第１の固定部材（75,77）の部材（75）を前記燃焼室
   （３）の壁（41）に連結していて、前記覆い板（71）を
   前記Ｕ形部分（67）に対して保持していることを特徴と
   する、燃料が粒子状材料の流動床の中で燃焼される燃焼
   室を有する発電装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第２項記載の発電装置にお
   いて、前記覆い板（71）の前記機素（73）は、前記Ｕ形
   部分（67）の前記フランジの間に倒れて延びる、前記覆
   い板（71）のフランジ（73）から成ることを特徴とす
   る、燃料が粒子状材料の流動床の中で燃焼される燃焼室
   を有する発電装置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第２項記載の発電装置にお
   いて、前記Ｕ形部分（67）は、前記燃焼室の壁から延び
   る棒（63）またはスリーブのための穴を有する板（61）
   に接続されることを特徴とする、燃料が粒子状材料の流
   動床の中で燃焼される燃焼室を有する発電装置。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第５項記載の発電装置にお
   いて、前記覆い板（71）の角に重なり、そして前記覆い
   板（71）を適所に保持する前記固定部材（75）は、前記
   棒（63）に適合するスリーブ（77）に接続され、前記ス
   リーブ（77）の中の溝穴（81）と前記棒（63）を通るく
   さび（83）は、これらを互いについて固定することを特
   徴とする、燃料が粒子状材料の流動床の中で燃焼される
   燃焼室を有する発電装置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第５項記載の発電装置にお
   いて、前記固定部材（75）は、燃料室の壁（41）の外側
   のナット（88）またはくさびのような固定部材によっ
   て、スリーブ（87）を通る棒（86）に連結されているこ
   とを特徴とする、燃料が粒子状材料の流動床の中で燃焼
   される燃焼室を有する発電装置。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第７項記載の発電装置にお
   いて、弾力のある機素（89）が、前記ナット（88）また
   は前記くさびと、前記燃焼室の壁（41）の間に置かれる
   ことを特徴とする、燃料が粒子状材料の流動床の中で燃
   焼される燃焼室を有する発電装置。