JPH1089620A - 加圧流動層ボイラにおけるベッド材処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービントリップ時、ベッド材をボイラ
本体から抜出してベッド材貯蔵容器に戻す際に、粉化し
たベッド材をベッド材貯蔵容器へ戻さないようにする。 【解決手段】 ボイラ本体３から抜出したベッド材１０
を灰出し管２８、ベッド材抜出し管３３、ベッド材送給
管３８、ベッド材戻し管４１，４７を介してベッド材貯
蔵容器５の上方に配設したロックホッパ４２へ送給し、
ロックホッパ４２からベッド材貯蔵容器５へ戻し得るよ
うにした加圧流動層ボイラ１において、ロックホッパ４
２の上方へ、集塵ホッパ４５を配設し、ベッド材戻し管
４１の集塵ホッパ４５入口側端部を集塵ホッパ４５の外
周に対し接線方向となるよう接続し、集塵ホッパ４５の
下端とロックホッパ４２の上端をベッド材戻し管４７に
より接続し、ロックホッパ４２下端とベッド材貯蔵容器
５上端をベッド材戻し管４４により接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流動層ボイラ
におけるベッド材処理装置に関し、詳しくは粉化したベ
ッド材をベッド材貯蔵容器へ戻さないようにした加圧流
動層ボイラにおけるベッド材処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年エネルギの有効利用のために、加圧
流動層ボイラが開発されている。

【０００３】而して、従来の加圧流動層ボイラの一例
は、図３に示されており、図中、１は加圧流動層ボイラ
である。該加圧流動層ボイラ１は、圧力容器２を備え、
圧力容器２内には、ボイラ本体３及びサイクロン４並び
にベッド材貯蔵容器５が格納されている。

【０００４】ボイラ本体３は、周囲を伝熱管及びフィン
を接続して形成した炉壁に囲まれて内部に火炉６が形成
されると共に火炉６内には、蒸発器及び過熱器等の伝熱
部７が収納されており、火炉６の下部には、圧力容器２
及びボイラ本体３の炉壁を貫通して火炉６内に燃料を噴
射する燃料噴射ノズル８が配設されている。

【０００５】火炉６の下部に設けた灰出しホッパ９の上
端部近傍には、火炉６内に収納されている、ベッド材１
０を流動化させる圧縮空気ＡＣを圧力容器２から火炉６
内へ吹込むために、多数の噴出孔を有する複数組の散気
管１１が、図３の紙面に対して直交する方向へ所定のピ
ッチで配設されている。なお、ベッド材１０は脱硫剤や
砂等が混合したものである。

【０００６】ボイラ本体３の上端部には、ベッド材１０
の熱により火炉６内で燃料が燃焼することにより生じた
燃焼ガスＧＢを排ガスＧＥとして導入するマニホールド
１２が上方へ向けて延在するよう設けられている。

【０００７】マニホールド１２の上端部近傍には、水平
方向へ延在する排ガス管１３が接続され、排ガス管１３
の先端は、サイクロン４の外周部に、サイクロン４外周
の接線方向へ向けて接続されている。

【０００８】サイクロン４の頂部には、排ガス管１４が
接続され、該排ガス管１４は圧力容器２を貫通して外部
へ延在し、その先端は、ガスタービン１５に接続されて
いる。而して、ガスタービン１５は、マニホールド１２
から排ガス管１３、サイクロン４、排ガス管１４を通っ
て供給された排ガスＧＥにより駆動しうるようになって
いる。

【０００９】又、ガスタービン１５により、ガスタービ
ン１５に対して接続された発電機１６及び圧縮機１７を
駆動し得るようになっており、圧縮機１７で生成された
圧縮空気ＡＣ１は、圧縮空気送給管１８を介して前記圧
力容器２内へ導入し得るようになっている。

【００１０】ベッド材貯蔵容器５の下部には、ベッド材
取出し管１９を介してＬバルブ２０が接続されており、
該Ｌバルブ２０の後端には、後端が圧力容器２に接続さ
れると共に中途部に注入弁２１を備えた圧縮空気注入管
２２が接続されている。

【００１１】又、Ｌバルブ２０の前端には、ベッド材１
０をボイラ本体３へ導入するためのベッド材注入管２３
の後端が接続されており、ベッド材注入管２３の先端は
ボイラ本体３の下部に接続されている。

【００１２】ボイラ本体３の下側部には、ベッド材抜出
し管２４の下端が接続され、ベッド材抜出し管２４の先
端は、ベッド材貯蔵容器５の上端に接続されている。
又、ベッド材貯蔵容器５の上側部近傍には、中途部に内
圧排出弁２６を備えた内圧排出管２７が接続されてい
る。

【００１３】灰出しホッパ９の下部に接続した灰出し管
２８の下端には、Ｌバルブ２９が接続され、Ｌバルブ２
９の後端には、中途部に注入弁３０を備えて圧縮空気Ａ
Ｃ２を送給するようにした圧縮空気注入管３１が接続さ
れている。

【００１４】Ｌバルブ２９の先端には、中途部に抜出し
弁３２を備えたベッド材抜出し管３３を介してロックホ
ッパ３４の上端が接続され、該ロックホッパ３４の下端
には、抜出し弁３５を備えたベッド材抜出し管３６が接
続されている。

【００１５】ベッド材抜出し管３６の下端には、ロック
ホッパ３４からベッド材抜出し管３６を通って下降して
きたベッド材１０を、送風機３７からの圧縮空気ＡＣ３
により送給するためのベッド材送給管３８が接続され、
ベッド材送給管３８は、図示してないベッド材ホッパに
接続されている。

【００１６】ベッド材送給管３８の排出弁３９接続部よ
りもベッド材搬送方向上流側には、中途部に戻し弁４０
を備えたベッド材戻し管４１が接続され、該ベッド材戻
し管４１の先端は、圧力容器２の上方に配設したロック
ホッパ４２の上端に接続されている。

【００１７】ロックホッパ４２の下端には、中途部に戻
し弁４３を備えたベッド材戻し管４４が接続され、該ベ
ッド材戻し管４４は圧力容器２の上鏡板を貫通してその
下端を、ベッド材貯蔵容器５の上端に接続されている。

【００１８】上記加圧流動層ボイラ１を運転する場合に
は、ボイラ本体３内には所定量のベッド材１０が収納さ
れていると共に圧力容器２内に供給された圧縮空気ＡＣ
１は散気管１１を通ってボイラ本体３内に導入され、ボ
イラ本体３内ではベッド材１０が流動化している。

【００１９】又、燃料噴射ノズル８からボイラ本体３内
に噴射された石炭スラリ等の燃料は、ベッド材１０等の
熱により燃焼して燃焼ガスＧＢが生成され、燃焼ガスＧ
Ｂは、火炉６内を上昇しつつ、伝熱部７内や火炉６炉壁
の伝熱管内の流体を加熱して蒸気を生成させ、火炉６を
通ってボイラ本体３からの排ガスＧＥとしてマニホール
ド１２へ排出される。

【００２０】マニホールド１２へ排出された排ガスＧＥ
は、マニホールド１２から排ガス管１３を経てサイクロ
ン４内へ導入され、サイクロン４で石炭燃焼灰や未燃の
石炭粒子を分離され、排ガス管１３を通ってガスタービ
ン１５へ導入され、排ガスＧＥによりガスタービン１５
が駆動される。

【００２１】又、ガスタービン１５が駆動されると、発
電機１６が駆動されて発電が行われると共に圧縮機１７
が駆動され、圧縮機１７で生成した圧縮空気ＡＣ１は、
圧縮空気送給管１８を経て圧力容器２内へ導入される。

【００２２】ボイラ本体３で生成した蒸気は、図示して
ない蒸気タービンの駆動に供せられる。

【００２３】ボイラ負荷が変動した場合には、ボイラ本
体３内のベッド材１０の層高を変える必要がある。

【００２４】すなわち、ボイラ負荷が高くなった場合に
は、注入弁２１を開く。そうすると圧力容器２内の圧縮
空気ＡＣ１は、圧縮空気注入管２２を通ってＬバルブ２
０へ供給され、Ｌバルブ２０からベッド材注入管２３を
経てボイラ本体３内へ導入される。このため、ベッド材
貯蔵容器５内のベッド材１０は、ベッド材取出し管１９
を下降し、Ｌバルブ２０、ベッド材注入管２３を経てボ
イラ本体３内へ導入され、その結果ボイラ本体３内のベ
ッド材１０の層高が高くなる。

【００２５】ボイラ負荷が低くなった場合には、内圧排
出弁２６を開いてベッド材貯蔵容器５を減圧する。そう
すると、ボイラ本体３内とベッド材貯蔵容器５内との間
の圧力差により、ボイラ本体３内のベッド材１０は、ベ
ッド材抜出し管２４からベッド材貯蔵容器５へ抜出さ
れ、ボイラ本体３内のベッド材１０の層高は低くなる。

【００２６】前述の加圧流動層ボイラでは、何等かの原
因によりガスタービン１５がトリップした場合には、燃
料や圧縮空気ＡＣ１の供給が停止され、流動層が形成さ
れなくなり、ボイラ本体３内底部に多量のベッド材１０
が堆積してしまう。このため、トリップ発生後に運転を
再開する場合、ボイラ本体３内底部に堆積したベッド材
１０を抜出して一旦ベッド材貯蔵容器５へ戻す必要があ
る。

【００２７】すなわち、ガスタービン１５がトリップし
た場合には、注入弁３０、抜出し弁３２を開く。そうす
ると、圧縮空気注入管３１を通った圧縮空気ＡＣ２は、
Ｌバルブ２９からベッド材抜出し管３３側へ送給され
る。

【００２８】このため、ボイラ本体３内のベッド材１０
は、散気管１１の間から落下して灰出しホッパ９、灰出
し管２８、Ｌバルブ２９、ベッド材抜出し管３３を経て
ロックホッパ３４に貯留される。

【００２９】所定量のベッド材１０がロックホッパ３４
に貯留されたら、弁３０，３２を閉止し、排出弁３９は
閉止したままで抜出し弁３５、戻し弁４０を開き、送風
機３７を駆動する。このため、ロックホッパ３４内のベ
ッド材１０はロックホッパ３４からベッド材送給管３８
内へ導入され、送風機３７からの圧縮空気ＡＣ３により
ベッド材送給管３８内を圧送され、ベッド材戻し管４１
を経てロックホッパ４２内へ送給される。

【００３０】ロックホッパ３４からロックホッパ４２へ
ベッド材１０が送給されたら、各弁３５，４０を閉止
し、戻し弁４３を開く。このため、ロックホッパ４２内
のベッド材１０は、ベッド材戻し管４４を通ってベッド
材貯蔵容器５へ戻される。

【００３１】なお、運転時の各弁の開閉は、特に記載し
てあるもの以外は閉止されている。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】上述の加圧流動層ボイ
ラ１においては、ベッド材１０をベッド材送給管３８か
らベッド材戻し管４１を経てロックホッパ４２へ圧送す
る際に、ベッド材１０の一部が摩擦により粉化（３００
μｍ以下）し、加圧流動層ボイラ１の次回の起動時にボ
イラ本体３へ供給されるベッド材１０中に粉化した粒子
が増加する。このため、加圧流動層ボイラ１の起動時や
ボイラ負荷変化時にベッド材１０の粉化した粒子は、飛
散灰として排ガスＧＥに同伴され、ボイラ本体３外へ搬
出され、その結果、サイクロン４が詰ったり、ガスター
ビン１５の入口で煤塵濃度が増加する。

【００３３】このため、加圧流動層ボイラ１の運転時に
は、できるだけボイラの負荷変化率を小さくし、微細粒
子が飛散灰としてボイラ本体３外へ同伴されないよう、
運用面での制限も必要となる。

【００３４】更に、ベッド材１０の一部は飛散灰として
ボイラ本体３外へ搬出されるため、ベッド材１０として
使用できる量が減少し、結果として必要な量のベッド材
１０を収納するためには、ベッド材貯蔵容器５の容量を
大きくする必要がある。

【００３５】本発明は上述の実情に鑑み、ガスタービン
トリップ時等にボイラ本体から抜出されてロックホッパ
を通りベッド材貯蔵タンクへ戻されるベッド材中にでき
るだけ粉化したベッド材が混入しないようにすることを
目的としてなしたものである。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ベッド材貯蔵
容器からボイラ本体へ注入されたベッド材をボイラ本体
下部から抜出して管路を介し前記ベッド材貯蔵容器へ戻
し得るようにした加圧流動層ボイラであって、前記管路
の中途部に前記ベッド材貯蔵容器の上方へ位置するよう
集塵ホッパを配設すると共に、前記管路の集塵ホッパ入
口側端部を、集塵ホッパの上端部近傍に集塵ホッパの外
周に対し接線方向へ向くよう接続し、前記集塵ホッパの
下方に前記ベッド材貯蔵容器の上方へ位置するようロッ
クホッパを配設し、前記管路により集塵ホッパの下部近
傍とロックホッパの上部近傍及びロックホッパの下部近
傍とベッド材貯蔵容器の上部近傍を夫々接続したもので
ある。

【００３７】又、本発明においては、管路の集塵ホッパ
入口側接続部よりもベッド材送給方向上流側に、圧縮空
気を供給するラインを接続しても良い。

【００３８】本発明によれば、ベッド材を集塵ホッパの
接線方向へ導入することにより、加圧流動層ボイラの再
起動時に粉化されたベッド材がボイラ本体内へ戻ること
がなく、従って、ボイラ本体から排出される飛散灰が減
少し、その結果、サイクロンに詰りが生じたり、ガスタ
ービンの入口煤塵濃度が高くなるのを防止できる。

【００３９】又、ボイラの負荷変化率を小さくすること
も不要となるため、運用面での制限も不要となり、更に
は集塵ホッパへ導入される際のベッド材の粉化を防止で
き、又更にベッド材貯蔵容器の容量を小さくすることが
できる。

【００４０】更に又、管路の集塵ホッパ入口側接続部よ
りもベッド材送給方向上流側に、圧縮空気を供給するラ
インを接続することにより、ベッド材の粉化の程度に対
応して最適な集塵効率を得ることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しつつ説明する。

【００４２】図１及び図２は本発明の実施の形態の一例
である。なお、図１中、図３に示すものと同一のものに
は同一の符号が付してある。

【００４３】而して、本実施の形態例においては、ロッ
クホッパ４２の上方には、サイクロン形式の集塵ホッパ
４５が配設され、集塵ホッパ４５の下端とロックホッパ
４２の上端は、中途部に戻し弁４６を備えたベッド材戻
し管４７により接続されている。

【００４４】又、ベッド材戻し管４１の集塵ホッパ４５
入口側先端は、図２に示すごとく、集塵ホッパ４５の外
周に対し接線方向となるよう接続されており、ベッド材
戻し管４１の集塵ホッパ４５入口側端部近傍には、中途
部に供給弁４８を備えた圧縮空気供給管４９が接続され
てベッド材戻し管４１へ圧縮空気ＡＣ４を供給し得るよ
うになっており、更に集塵ホッパ４５の頂部には、中途
部に排気弁５０を備えた排気管５１が接続されている。

【００４５】次に本発明の作動について説明する。

【００４６】なお、加圧流動層ボイラ１の通常の運転及
びボイラ負荷変化によるボイラ本体３内のベッド材１０
の層高の調整は図３に示す従来の場合と同様なので説明
は省略する。

【００４７】ガスタービン１５がトリップしたような場
合は、ボイラ本体３内のベッド材１０は、図３に示す従
来の場合と同様にして、ベッド材送給管３８、ベッド材
戻し管４１を圧送される。

【００４８】而して、ベッド材送給管３８、ベッド材戻
し管４１を圧送されたベッド材１０は、本実施の形態例
においては、集塵ホッパ４５に導入される。この場合、
送風機３７により送られて集塵ホッパ４５内へ導入され
る圧縮空気ＡＣ３の量を少くしておくことにより、集塵
ホッパ４５は除塵効率の低いサイクロンとして作用し、
圧送中に粉化したベッド材１０の微細な粒子は、空気と
一緒に集塵ホッパ４５から排気管５１を通り後工程へ送
られ、比較的粒子の大きい状態のベッド材１０が集塵ホ
ッパ４５により集塵され、ベッド材戻し管４７を経てロ
ックホッパ４２へ導入される。なお、この際、集塵ホッ
パ４５の近傍では弁５０，４６は開いており、弁４８，
４３は閉止している。

【００４９】ロックホッパ４２へ所定量のベッド材１０
が収納されたら、弁４６，５０を閉止し、戻し弁４３を
開く。そうすると、ロックホッパ４２内のベッド材１０
は、図３に示す従来の場合と同様にしてベッド材戻し管
４４からベッド材貯蔵容器５へ戻される。

【００５０】ベッド材１０があまり粉化していないよう
な場合に集塵ホッパ４５へベッド材１０を集塵する際に
は、戻し弁４６を閉止し、供給弁４８、排気弁５０を開
く。従って、集塵ホッパ４５内へは、ベッド材戻し管４
１からのベッド材１０を同伴した圧縮空気ＡＣ３の他に
圧縮空気供給管４９からの圧縮空気ＡＣ４が集塵ホッパ
４５内へホッパ接線方向から導入され、その結果、集塵
ホッパ４５内の旋回流が高速となり、集塵効率がアップ
する。このため、空気と共に排気管５１を通って後工程
へ送給されるベッド材１０の量が減少し、大部分の量を
集塵ホッパ４５で回収することができる。

【００５１】又、ベッド材１０を同伴する圧縮空気ＡＣ
３等は、ホッパ接線方向から集塵ホッパ４５内へ導入さ
れるため、ベッド材１０の粉化が防止される。

【００５２】本発明の実施の形態によれば、加圧流動層
ボイラ１の再起動時に３００μｍ以下に粉化したベッド
材１０がボイラ本体３内へ入る量が少なくなるため、ボ
イラ本体３から排出される飛散灰が減少し、その結果、
サイクロン４に詰りが生じたり、ガスタービン１５の入
口煤塵濃度が高くなることがない。

【００５３】又、加圧流動層ボイラ１の負荷上昇時にベ
ッド材１０が飛散灰としてボイラ本体３外へ同伴されな
いようボイラの負荷変化率を小さくするといったことも
不要となるため、運用面での制限も必要なくなり、更に
粉化したベッド材１０はベッド材貯蔵容器５へ戻らない
ため、ベッド材貯蔵容器５の容量を小さくすることがで
きる。

【００５４】更に又、供給弁４８の開度を適宜調整して
集塵ホッパ４５へ導入される圧縮空気ＡＣ４の流量を調
整することにより、ベッド材１０の粉化度に対応して集
塵ホッパ４５の集塵効率を適宜調整することができる。

【００５５】なお、本発明の実施の形態は前述の形態例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。

【００５６】

【発明の効果】本発明の加圧流動層ボイラにおけるベッ
ド材処理装置によれば、請求項１の場合には、 ｉ）加圧流動層ボイラの再起動時又は、負荷上昇時に粉
化されたベッド材がボイラ本体内へ導入されることがな
いため、ボイラ本体から排出される飛散灰が減少し、そ
の結果、サイクロンに詰りが生じたり、ガスタービンの
入口煤塵濃度が高くなるのを防止できる。

【００５７】ｉｉ）加圧流動層ボイラの運転時にベッド
材が飛散灰としてボイラ本体外へ同伴されないようボイ
ラの負荷変化率を小さくするといったことも不要となる
ため、運用面での制限も必要なくなる。

【００５８】ｉｉｉ）粉化したベッド材がベッド材貯蔵
容器へ戻らないため全体として該容器の容量を小さくす
ることができる。

【００５９】ｉｖ）集塵ホッパへ導入される際のベッド
材の粉化を防止できる。等の効果を奏し得られ、請求項
２の場合には、請求項１の効果に加えて圧縮空気の流量
を調節することにより、ベッド材の粉化の程度に対応し
て最適な集塵効率を得ることができる、という優れた効
果を奏し得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加圧流動層ボイラにおけるベッド材処
理装置の実施の形態の一例を示す全体概要図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。

【図３】従来の加圧流動層ボイラにおけるベッド材処理
装置の一例を示す全体概要図である。

【符号の説明】

１ 加圧流動層ボイラ ３ ボイラ本体 ５ ベッド材貯蔵容器 １０ ベッド材 ２８ 灰出し管（管路） ３３ ベッド材抜出し管（管路） ３６ ベッド材抜出し管（管路） ３８ ベッド材送給管（管路） ４１ ベッド材戻し管（管路） ４２ ロックホッパ ４４ ベッド材戻し管（管路） ４５ 集塵ホッパ ４７ ベッド材戻し管（管路） ４９ 圧縮空気供給管（ライン）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベッド材貯蔵容器からボイラ本体へ注入
   されたベッド材をボイラ本体下部から抜出して管路を介
   し前記ベッド材貯蔵容器へ戻し得るようにした加圧流動
   層ボイラであって、 前記管路の中途部に前記ベッド材貯蔵容器の上方へ位置
   するよう集塵ホッパを配設すると共に、 前記管路の集塵ホッパ入口側端部を、集塵ホッパの上端
   部近傍に集塵ホッパの外周に対し接線方向へ向くよう接
   続し、 前記集塵ホッパの下方に前記ベッド材貯蔵容器の上方へ
   位置するようロックホッパを配設し、 前記管路により集塵ホッパの下部近傍とロックホッパの
   上部近傍及びロックホッパの下部近傍とベッド材貯蔵容
   器の上部近傍を夫々接続したことを特徴とする加圧流動
   層ボイラにおけるベッド材処理装置。
2. 【請求項２】 管路の集塵ホッパ入口側接続部よりもベ
   ッド材送給方向上流側に、圧縮空気を供給するラインを
   接続したことを特徴とする加圧流動層ボイラにおけるベ
   ッド材処理装置。