JPH0810727Y2 - 加圧型流動層ボイラ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は流動層ボイラ等を圧力容器内に収納して燃焼
効率を高めた加圧型流動層ボイラに係り、特に熱回収効
率および熱耐久性を高めた加圧型流動層ボイラに関す
る。

［従来の技術］ 従来、スラリ化した微粉炭にベット材を加え、燃焼空
気で流動化させて燃焼させる流動層ボイラ内を高圧にし
て燃焼を行った場合、燃焼効率の向上すると共に、高圧
の排ガスが得られ、これによって発電効率が向上すると
いった利点を有している。しかしながら、流動層ボイラ
内のみを高圧にすることは強度的にも無理があるため、
流動層ボイラ雰囲気、すなわち、流動層ボイラ自体を圧
力容器内に収容し、圧力容器内を高圧にして流動層ボイ
ラの圧力負荷を低減することで燃焼効率を高めた加圧型
流動層ボイラが提案されている。

第６図は従来の加圧型流動層ボイラの全体図である。
図示するように、この加圧型流動層ボイラａは主に流動
層ボイラｂ、サイクロンｃ、ベット材貯蔵容器ｄ等を密
閉式の圧力容器ｅ内に収容し、この圧力容器ｅ内を約16
〜17気圧の高圧状態にして燃焼を行っている。

この圧力容器ｅは鋼板等を略球形状に溶接して内部中
空に形成されている。

また、流動層ボイラｂは一般に火炉ｆ内にスラリ化し
た微粉炭燃料とベット材ｇとを燃焼空気により流動化さ
せて燃焼させるための流動層形成部ｈを有している。こ
の流動層形成部ｈは底部が開口した火炉ｆの炉底に設け
られる床板ｉ上に形成され、この床板ｉ上には流動化流
体として燃焼空気を流動層に導入するための空気ノズル
ｊが設けられている。従って、床板ｉ上にはベット材ｇ
が投入され、このベット材ｇにスラリ化した微粉炭を供
給すると共に空気ノズルｊから流動化のための燃焼空気
を供給して燃料とベット材ｇとを流動化させて燃焼させ
ることになる。また、流動層ボイラｂの流動層形成部ｈ
には水管ｎが螺旋状に設けてあり、この水管ｎを加熱す
ることで蒸気を発生させ、この発生した蒸気で蒸気ター
ビン（図示せず）等を駆動して発電を行っている。さら
にこの流動層ボイラｂの流動層形成部ｈには流動層と回
収連通管ｋ、環流連通管Ｉで結ばれたベット材貯蔵容器
ｄが設けてあり、このベット材貯蔵容器ｄ内部には流動
層ボイラｂの流動層を形成すべくベット材ｇが貯蔵され
ている。

このベット材貯蔵容器ｄにはベット材貯蔵容器ｄ内の
圧力を調整して流動層のレベルを制御するレベル制御手
段ｍと共にベット材ｇを流動層ボイラｂ内に気流搬送す
るための空気搬送手段ｏが設けてあり、流動層ボイラｂ
内の燃焼度に応じてベット材の回収、環流を行うことで
流動層のレベルを調節して燃焼効率を高めるようになっ
ている すなわち、燃料を少なくした場合はそれに応じて流動
層ボイラｂ内のベット材ｇも少なくするにはレベル制御
手段ｍによってベット材貯蔵容器ｄ内を減圧し、ベット
材ｇを回収連通管ｋを通過させてベット材貯蔵容器ｄ内
に回収することで燃焼効率を高め、また、燃料を多くし
た場合はそれに応じて流動層ボイラｂ内のベット材ｇを
多くするにはレベル制御手段ｍによってベット材貯蔵容
器ｄ内を高圧にし、ベット材ｇを環流連通管１を通過さ
せて流動層ボイラｂ内へ環流している。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、上述したように流動層ボイラ内の流動層の
高さ、すなわちベット材の量はその燃焼量に応じて可変
に調整しているが、特に、レベル制御手段によってベッ
ト材をベット材貯蔵容器内に回収した際に、流動層ボイ
ラ内の燃焼に伴って高温となったベット材がベット材貯
蔵容器内で一時貯溜し、自然冷却させていたため、この
熱が無駄になっていた。また、このように高温となった
ベット材をベット材貯蔵容器内に回収した際にベット材
貯蔵容器及び各連通管が熱膨張を起こし、装置の破損を
招く虞があった。

そこで本考案は、上述した欠点を有効に解決するため
に考案されたものであり、無駄になっていた熱を有効に
回収すると共に、装置の破損を防止することを可能とし
た加圧型流動層ボイラを提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために第１の考案は、燃焼空気が
供給される圧力容器内に、その容器内の燃焼空気でスラ
リ化した微粉炭をベット材と共に流動化させながら燃焼
させる流動層ボイラを設けると共に、この流動層ボイラ
の流動層形成部と回収連通管及び環流連通管を介して接
続され、流動層形成部からベット材の一部を回収あるい
は環流して流動層のレベルを制御するベット材貯蔵容器
を設けた加圧型流動層ボイラにおいて、上記ベット材貯
蔵容器に、これに回収されるベット材から熱を回収する
ための熱交換器を設け、上記流動層ボイラの環流連通管
との接続部に、この連通管を囲繞し、かつ圧力容器内の
燃焼空気の一部を連通管の外周に沿ってボイラ内に流入
させるための空気孔を有する空気チャンバ管を設けて構
成されている。また、第２の考案は、回収連通管及び環
流連通管に、熱膨張を許容するための可撓性継手を介設
して構成されている。

［作用］ 以上の構成により、流動層ボイラで加熱され、ベット
材貯蔵容器に高温となって回収されたベット材の潜熱は
ベット材貯蔵容器に熱交換器を設けることにより、有効
に回収して利用することが可能となった。かつ、流動層
ボイラの環流連通管との接続部に、空気孔を有する空気
チャンバ管を設けることにより、圧力容器内の燃焼空気
の一部が空気孔及び空気チャンバ管を介して連通管の外
周に沿ってボイラ内に流入するため、ボイラ内の環流連
通管が接続されている付近のベット材がその燃焼空気に
より吹き飛ばされるので、環流連通管からベット材を容
易に確実にボイラ内に供給することが可能となる。ま
た、連通管の途中に可撓性継手を介設することにより、
ベット材貯蔵容器及び連通管の熱膨張を許容することが
可能となった。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。

第１図は本考案の一実施例である加圧型流動層ボイラ
１を示したものである。図示するように、この加圧型流
動層ボイラ１は主に流動層ボイラ２、サイクロン３、ベ
ット材貯蔵容器４等を圧力容器５内に収容し、圧力容器
５内が、供給される燃焼空気により約15〜17気圧の高圧
となるように構成されている。

この流動層ボイラ２は例えば図示するように圧力容器
４内に複数のワイヤ６等によって吊り下げられるように
設置してある。そして、下部がテーパ状に狭まった円筒
状の火炉７内にスラリ化した微粉炭燃料とベット材８と
を燃焼空気により流動化させて燃焼させるための流動層
形成部９を有している。この流動層形成部９は底部が開
口した火炉７の炉底に設けられる床板10上に形成され、
この床板10上には流動化流体として圧力容器５内の燃焼
空気を流動層に導入するための空気ノズル11が複数、設
けられている。また流動層ボイラ２の内部には水管12が
螺旋状に設けられており、ボイラ２内の燃焼によって加
熱され、水管12内で発生した蒸気によって蒸気タービン
（図示せず）を駆動して発電を行っている。

この流動層ボイラ２の炉壁2aは第２図および第３図に
示すように金属製の水管13を縦方向に複数並べて形成さ
れ、その上部には温水あるいは蒸気を取り出す蒸気取出
ヘッダ13aが設けられ、また、その下部には水を給水す
る給水ヘッダ13bが設けられている。そして、この蒸気
取出ヘッダ13aには蒸気タービン（図示せず）が接続し
ており、水管13で発生した蒸気によって蒸気タービンを
駆動している。また、炉壁2aを構成する水管13は第３図
に示すように流動層ボイラ２の気密を充分に保つために
フィン14が設られており、このフィン14同志を溶接する
ことで流動層ボイラ２を気密状態に形成している。

流動層ボイラ２の側部には第１図および第４図に示す
ように流動層ボイラ２と同様にベット材８を貯蔵するベ
ット材貯蔵容器４がワイヤ６等で吊り下げられるように
設けられており、流動層ボイラ２の流動層形成部９から
回収連通管15、環流連通管16で接続している。このベッ
ト材貯蔵容器４の壁面4aは、上述した流動層ボイラ２の
炉壁2aのように金属製の水管13を縦方向、或いは斜め方
向に複数並べて熱交換器17を形成している。そして、こ
の熱交換器17の下端には外部から水を供給する給水管18
が設けられ、上端にはベット材貯蔵容器４で温められた
水を給水ヘッダ13に給水するための給水管19が設けら
れ、給水ヘッダ13に接続している。

さらにこのベット材貯蔵容器４には、レベル制御手段
20及びベット材搬送手段21が設けられている。

このベット材搬送手段21はベット材貯蔵容器４の下部
と流動層ボイラ２の流動層9aの側部を直角に接続する金
属製の環流連通管16と、圧力容器５外から圧力容器５を
貫通して環流連通管16の折り曲げ部に接続された空気吹
込管16aと、空気吹込管16aにキャリアガスを吹き込む圧
力ポンプ19で構成され、この圧力ポンプ19によって空気
吹込管16aにキャリアガスを吹き込むことでベット材貯
蔵容器４内のベット材８を環流連通管16より流動層ボイ
ラ２内に気流搬送している。

また、レベル制御手段20はベット材貯蔵容器４の上端
部に接続されると共に、ベット材貯蔵容器４内を大気開
放するために圧力容器５を貫通して外部に延出して設け
られた圧力管22と、圧力管22の経路に接続された分岐管
23と、ベット材貯蔵容器４内の空気圧を規制する制御弁
24,25と、分岐管23に接続された圧力ポンプ26によって
構成されている。そして、この圧力ポンプ25によって圧
力管22を介してベット材貯蔵容器４内を昇圧したり、制
御弁24によってベット材貯蔵容器４内を大気開放してベ
ット材貯蔵容器４内の減圧することで流動層ボイラ２か
らベット材貯蔵容器４へのベット材８の回収あるいは、
ベット材貯蔵容器４から流動層ボイラ２へのベット材８
の環流を行って流動層ボイラ２内のベット材８の量、す
なわち流動層9aレベルを調整している。

一方、第４図に示すようにベット材貯蔵容器４と流動
層ボイラ２とを結ぶ環流連通管16の途中にはベット材貯
蔵容器４および環流連通管16の熱膨張を許容する可撓性
継手27が設けてある。

この可撓性継手27は環流連通管16と共に回収連通管15
にも設けられているが、同様な構造のため説明の便宜
上、環流連通管16についてのみ詳述する。

図示するように環流連通管16を分割し、分割したベッ
ト材貯蔵容器４側の連通管部材16bには他方の連通管部
材16cの内径よりやや径小の滑り管28が連通管部材16aの
長さ方向に露出するように延出して設けられ、この滑り
管28の他端部は他方の連通管部材16cの端部に摺動自在
に挿通しており、熱膨張あるいは熱収縮による上下の移
動を許容している。さらに、この露出した滑り管28の外
側にはこれを覆うように可撓性の蛇腹29が設けてあり、
ベット材８が可撓性継手27を通過する際に外部にこぼれ
ないように形成してある。また、流動層ボイラ２の環流
連通管16との接続部30には、環流連通管16を囲繞し、か
つ圧力容器５内の燃焼空気の一部を環流連通管16の外周
に沿ってボイラ１内に流入させるための空気孔35を有す
る空気チャンバ管31が設けられている。すなわち、空気
チャンバ管31と環流連通管16とが２重管として形成さ
れ、さらにこの空気チャンバ管31は補強板32によって強
固に補強されている。

他方、圧力容器５は第５図に示すように鋼板等を略円
筒形状に溶接して内部中空に形成されている。そして、
その胴体周囲33には補強リブ34が円周方向及び縦方向に
設けられており、圧力容器５の強度を高めている。

次に、本考案の作用について説明する。

給水管18からにベット材貯蔵容器４内の熱交換器17お
よび流動層ボイラ２の水管13に水を給水し、加圧型流動
層ボイラ１の運転を開始する。そして電気需要等が高ま
り、流動層ボイラ２の燃焼負荷が上昇したならば、流動
層ボイラ２に投入する燃料を量を増やして高燃焼させる
ことになるが、その際に、投入した燃料の量に応じて流
動層9aのレベルすなわちベット材８の量も同様に増やす
必要がある。そのためには、まず、流動層ボイラ２内の
流動層9aを流動化させ、分岐管23の制御弁22を開いた
後、圧力ポンプ26によって空気を吹き込んでベット材貯
蔵容器４内を昇圧すると、ベット材貯蔵容器４内のベッ
ト材８は環流連通管16を介して流動層ボイラ２内の流動
層形成部９に移動し始め、所望のレベルになるまでこの
操作を行う。この時、空気搬送手段21である空気吹込管
16aに圧力ポンプから空気を吹き込むことのよってベッ
ト材８の移動がさらに容易となる。また、圧力容器５内
の燃焼空気の一部が空気孔35及び空気チャンバ管31を介
して環流連通管16の外周に沿ってボイラ１内に流入する
ため、ボイラ１内の環流連通管16接続部付近のベット材
８がその燃焼空気により吹き飛ばされるので、ベット材
８を容易に確実にボイラ１内に供給することが可能とな
り、ベット材の環流を確実に行える。

次に、流動層ボイラ２の燃焼負荷が低くなった場合に
は流動層ボイラ２内に投入する燃料を減らすことにな
り、同様にベット材８の量も減らすことによって燃焼効
率を高める。そのためには、まず分岐管23の制御弁25を
閉じた後、圧力管22の制御弁21を徐々に開くいてベット
材貯蔵容器４内を大気開放するとベット材貯蔵容器４内
は減圧し、圧力均衡のために流動層ボイラ２内の燃焼に
伴って加熱されたベット材８が回収連通管15を介してベ
ット材貯蔵容器４内に流れ始め、流動層ボイラ２内の流
動層9aのレベルが徐々に低くなる。そして流動層9aのレ
ベルが所望の高さになったなら制御弁24を閉じてベット
材８の移動を停止させる。

このように、ベット材貯蔵容器４内のベット材８の移
動はベット材貯蔵容器４内の圧力を流動層ボイラ２内の
圧力より高く昇圧することによって環流し、また流動層
ボイラ２内の圧力より低く減圧することによって回収し
て流動層ボイラ２内の流動層9aのレベルを調整してい
る。

そして、流動層ボイラ２内の燃焼に伴って加熱され、
ベット材貯蔵容器４内に回収されたベット材８はベット
材貯蔵容器４に設けられた熱交換器17に冷却されること
になる。他方、ベット材８の熱を奪って温められた水は
給水管19より流動層ボイラ２の給水ヘッダ13bに送ら
れ、蒸気となって蒸気取出ヘッダ13aより取り出され、
蒸気タービン等の駆動源として利用される。

また、上述したように加熱されたベット材８が回収連
通管15を介してベット材貯蔵容器４内に回収されると、
これに伴って回収連通管15、ベット材貯蔵容器４及び環
流連通管16が熱膨張を引き起こす、しかしながら、これ
らの熱膨張は可撓性継手27によって許容されることにな
り、その応力は各連結部の強度を干渉することがない。

なお、この可撓性継手27は本実施例では回収連通管15
および環流連通管16の垂直部に用いたが、空気吹込管16
aや圧力管22等の他の熱膨張、熱収縮の影響を受ける箇
所に備えても良いことは勿論である。

また、ベット材貯蔵容器４の壁面に設けられた熱交換
器17は第４図に示すようにベット材貯蔵容器４を二重殼
構造とし、その間隙に水などの熱媒体を流すように構成
したり、ベット材貯蔵容器４内のベット材８内に螺旋状
に水管を設ければ、さらに熱交換効率が向上することに
なる。

［考案の効果］ 本考案は次の如き優れた効果を有する。

（１）回収された加熱ベット材の潜熱を有効に利用する
ことによりエネルギ効率が向上すると共に、ベット材の
環流を確実に行える。

（２）熱膨張を許容する可撓性継手を備えたことによ
り、装置の破壊を防止し耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す全体図、第２図は流動
層ボイラの炉壁構造を示す縦横破断斜視図、第３図は同
上の一部断面拡大図、第４図は環流連通管の可撓性継手
部を示す拡大断面図、第５図は圧力容器を示す破断斜視
図、第６図は従来の圧力型流動層ボイラの全体図であ
る。 図中１は加圧型流動層ボイラ、２は流動層ボイラ、４は
ベット材貯蔵容器、５は圧力容器、８はベット材、９は
流動層形成部、9aは流動層、15,16は連通管、17は熱交
換器、27は可撓性継手である。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼空気が供給される圧力容器内に、その
   容器内の燃焼空気でスラリ化した微粉炭をベット材と共
   に流動化させながら燃焼させる流動層ボイラを設けると
   共に、該流動層ボイラの流動層形成部と回収連通管及び
   環流連通管を介して接続され、該流動層形成部からベッ
   ト材の一部を回収あるいは環流して流動層のレベルを制
   御するベット材貯蔵容器を設けた加圧型流動層ボイラに
   おいて、上記ベット材貯蔵容器に、これに回収されるベ
   ット材から熱を回収するための熱交換器を設け、上記流
   動層ボイラの環流連通管との接続部に、該連通管を囲繞
   し、かつ圧力容器内の燃焼空気の一部を連通管の外周に
   沿ってボイラ内に流入させるための空気孔を有する空気
   チャンバ管を設けたことを特徴とする加圧型流動層ボイ
   ラ。
2. 【請求項２】上記回収連通管及び環流連通管に、熱膨張
   を許容するための可撓性継手を介設した請求項１記載の
   加圧型流動層ボイラ。