JPS5915701A - 流動床を有するボイラ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本〜発明は比較的広い範囲のバーナ負荷調整能力を有す
る流動床（ｆｈｂｉｄｉｚｅｄ　ｂｅｄ　）を有するボ
イラーに向けられている。

流動床を有するリアクタ（ｒｅａｃｔｏｒ　）は熱を発
生するため効果的な手段でめり、そして、化学、冶金学
及び他の材料加工分野においてガスによる固体の乾燥、
焙焼、高温、酸化、熱処理工程並びに発電機装置駆動用
、加工処理加熱用、室内７］熱用、その他の目的のため
の蒸気を含む高温ガスの　５− 発生に種々の形で実施することができる。高温ガスを発
生するアクタでは、空気は不活性材料の混合物及び石炭
、木くず又は他の可燃性材料の如き燃料材料を含む微粒
子材料の層を通過する。高硫黄分を含むｅ！ｆ炭又は無
煙炭の燃焼を行う場合には燃焼により解放される硫黄と
反応する石灰又は石灰石の如き材料を炉床内に提供する
ことができる。

流動床を有するリアクタは典型的には実質的に水平な孔
のあいたプレート、即ち反応室内の微粒子の固体炉床ｊ
ｂａｄ）を支持しており、且つプレート下方の風箱（ｗ
ｉｎｄ　ｂｏｘ　）から反応チャンノ９を分離する空気
分配器即ち、圧縮プレート（ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｉｏｎ
　Ｌｐｌａｔｅ　）を有する容器を含んでいる。燃焼空
気は風箱内へ導入されそして固体層を膨張し即ち流動化
するガス速度を達成するのに充分な容積で空気分配器を
通過して、炉床の微　６− 粒子の固体を流動空気中内に浮遊し、そして個々の粒子
に対して連続的な任意運動（ｒａｎｄｏｍｍｏｔｉｏｎ
）を与える。流動床は外見及び特性は沸騰している液体
に類似している。流動床において燃焼反応を行なうこと
のいくつかの重要な利点は実質的に均一な炉床温度と、
比較的低い温度における燃焼と、高熱伝導率とを含んで
いる。

一般に、このような流動床設備においては、炉床内の（
ｉｎ−ｂｅｄ）熱交換管は水平な方向に延びている、即
ち流動床の上方表面に平行な管の長さを有していて、蛇
行する形態に配置されている。

この種の装置はシステムを通り水及び蒸気の十分な循環
を保証するだめ作用流体はポンプで送られる必要がある
。このポンプを作動するのに必要であるエネルギーは製
造工程に対して負担となる。

また蛇行する形態の水平な炉床内の管は特にこのような
配列において固有の戻りペンド管において破壊的な侵食
を受は易い。

従来のｄｅボイラー比較するとき典型的な流動床を有す
るボイラーの欠点は風箱を燃焼室の下方に慣例的に設け
ることに起因している。この風箱は実質的にユニットの
全体の高さに付加され、従って付加的な間隙が従来技術
の流動床を有するボイラーに対して設けられなければな
らない。

従って、公知の流動床を有するボイラーのバーナ負荷調
岐能力における柔軟性が制限されてきた。

現在では、実質的に全能力以下でがイラーを作動するこ
とが望ましい。これは従来のボイラーでは供給される空
気量を減少することに達成できるが、流動床を有するボ
イラーにおいてはこの手段により非常忙僅かな能力変化
のみ行なうことができ、というのは供給空気は炉床の固
体を流動状態に維持するのに充分なレベルに維持されな
ければならないからである。流動床がスランｆ　（ｓｌ
ｕｍｐ　）すると、工ニットの出力は停止する。

本発明によれば流動床を有するＨ（イラーは、自然循環
を有しており、光合に水冷却され、シール溶接された炉
床固壁（Ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ　）と、垂直な炉床内
の（ｉｎ−ｂｅｄ）管と炉床本体を区分してない流動化
空気げ１ｗｉｄｉｚｉｎｇ　ａｉｒ　）の区域とを設え
ている。

より詳細には本発明の流動床を有するがイラーはハウジ
ングと、前記ノ・ウジング内の反応室と、複数の間隔を
へだてたスパーソ（ｓｐａｒｇｅ　）管を含む前記反応
室の下方部分における空気分配器（ａｉｒ　ｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｏｒ　）即ち火床と、運転中、固体微粉子材料
の炉床を含んでいる前記火床の真上の流動床頭領と、前
記流動床領域へ固体微粒子物質を供給するだめの供給手
段と、前記ＩＡｔ動床領域から前記ハウジングの頂部ま
で上方へ延びているフリーパぐ一ド（ｆｒｅｇｂｏαγ
ｄ）領域と、前記フリー　９− ボード領域と水平に連通している対流熱交換室と、前記
フリカード領域の頂部において前記フリーが−ド領域を
通り前記対流熱交換室内へ延びている水平に方向づけら
れた蒸気ドラムと、前記対流室の底部を横切って延びて
いる水平に方向づけられた水ドラムと、反応室における
前記火床の下方の少くとも１つの水ヘッダーと、管及び
薄い金属・ぐネルにより、前記反応室及び前記対流熱交
換室内に設けられている水冷却壁と、但し前６ピパネル
の前記垂直に方向づけられている管は前記反応室の水へ
ラダー又は複数のヘッダーを前記蒸気ドラムへ結合して
おり、そして更に、前記水ドラムを前記対流熱交換室内
において前記蒸気ドラムへ結合している対流バンク（ｂ
ａｎｋ）管と、下方端においてその隣接するスノクーソ
管の間を前記火床を通過して前記水へラダーへ連結され
ており、そして前記流動床領域及び前記フリーボード領
域内へ上方−１０− に延びていて前記蒸気ドラムで終っている複数の垂直に
方向づけられた熱交換管と、但し前記熱交換管はその中
央燃焼路空間（ｆｉｒｉｎｇ　ａｉｓｌｅｃｌｅａｒ）
を形成するように前記燃焼室内に分配されており、この
中へ前ｄ己供給手段が固体微粒子燃料及び他の粒子状の
供給物を導入することができ、前記スノぐ一ジ管は前記
ハウノング内ＶＣ取外し可能に取付けられていて、且つ
前記水冷却壁を通過しており、前記スパー導管の貫通軸
域における前記水冷管管は広げられていて、そして前記
ス・千−導管の通路に適応するように減少された直径を
有しており、そして更に前記ハウソングの外方に置かれ
ており、目、つ前記スパー導管へ連結されている空気ヘ
ッダーと、前記流動床領域における前記火床上の微粒子
物質炉床を流動化するためがｔ、勅化する空気を４人す
るための前記スノクーソ管の長さに沿っている複数の空
気孔と、前記ス・ぐ−導管を空気流に対して開閉するよ
うに各々のスパー導管のための個々に操作可能な制御手
段と、前記対流熱交換室を通過する燃焼ガスを排気する
だめの前記対流熱交換室と連通している排気煙突と、前
記反応室と連通している灰除去手段とを具備している。

灰除去手段は燃焼路（ｆｉｒｉｎｇα１ｓｌｅ　）の長
され下方に延びていて、且つ少くとも１つの灰排出スク
リューを有している水ヘッダー又は複数の水ヘッダー下
方に槽を具備することができる。灰排出導管は槽に連結
される。灰排出スクリューは火床を通り槽内に落下する
灰を除去のための排出導管の方へ移動することができる
。

他の実施態様においては、灰除去手段は上述の槽内に置
かれた対向する１対の排出スクリューを具備することが
できる。この排出スクリューは槽内の灰を槽の中心の方
へ移動する。排出するための灰を受入れるため１つの排
出導管が槽の中央において槽に連結される。

図面を参照して説明すると、燃焼室１３及び対流室１４
を含むηＬ動床を有するボイラー１０が例示されている
。蒸気ドラム１６は燃焼室１３及び対流室１４の双方の
頂部を横切って延びており、−力水ドラム１７は対流室
１４の底部に沿って置かれている。支持構造体１８がが
イラーに対して設けられており、そして第２図に示され
ている如く、ボイラーはワイヤロープ５３の如き手段に
よって支持構造体１８から懸垂することができる。

燃焼室１３は流動床１９及びフリーが一ド（ｆｒｅｇｂ
６αｒｄ）領域２０を含んでいる。流動床は空気ヘッダ
ー３８により空気を供給される一連のスノぞ−導管（ｓ
ｐａｒｇｅ　ｐｉｐｅ　）により支持されている。燃焼
室１３を囲みメンプラン（ｍｇ　ｒｎｂｒａｎｅ　）を
形成するため複数の水管壁管５５が薄鋼板（ｓｔｅｅｌ
　ｗｅｄｄｉｎｇ）　５６により連結されている−　１
３− 溶接シールされた水管壁構造体により燃焼室の囲壁（ｃ
ｏｎｔαｉｎｍｅｎｔ　）が提供されている。水管壁構
造体内を流れる水はヘッダー３１．３２．３４及び３５
により供給される。降水管２９及び３０はそれぞれ蒸気
ドラム１６及び水ドラム１７からヘッダーへ水を供給す
る。第４図に示された図は側部水管壁２６及びブリッジ
水管壁２５に密閉接合されている前部水管壁２４を備え
ているとの囲壁構造体（ｃｏｎｔａｉｎｒｎｇｎｔ　５
ｔｒｕｃｔｒｂｒｅ　）を例示している。熱損失を減少
するため絶縁材が水管壁２４．２５．２６の外側に設け
られており、そして絶縁材を風化及び他の損傷から防ぐ
ため薄板被覆を設けることができる。

オバーペッドフィーダー（ｏｖｅｒｂｅｒｄ　ｆｅｅｄ
ｅｒ）４０は起動ノ々−ナー４１が燃焼を開始するとき
燃焼室１３へ燃料（例えば、石炭）及び石灰石を供給す
るため設けられている。これ等の装置は双方−１４− とも水管壁構造体を貫通している。炉床内（１ｎ−ｂｅ
ｄｌ熱交換管３６が燃焼室１３内に設けられており、且
つヘッダー３４．３５から、上方へ一連のス・セージ管
２２を通り上方へ、流動床１９及びフリーボード領域２
０を通り蒸気ドラム１６へ走っている。

対流室１４内には燃焼ガスから更に熱を抽出するため複
数の対流パンク管（ｂａｎｋ　ｔｕｂｅ）　４８が設け
られており、そしてダストを燃焼ガスから落下せしめる
ため複数の対流邪魔板４９．５０．５２が設けられてい
る。対流室１４内に落下したダストを集合して、導ｖ４
３を通り燃焼室Ｉ３内に杓び送るためダストホラ、ｅ−
４２が設けられている。

灰処理導管４４を燃焼室１３の流動床領域１９へ連結す
ることにより灰処理の対策がとられている。灰処理導管
を通る流れは弁４６により制御されそしてスクリュ一手
段４７は灰を処理するため導管４４から移動するのに設
けられている。

降水管３５′及び３４′はそれぞれヘッダー３５及び３
４へ水を供給するため水ドラム１７へ連結ケれている。

第２図、第４図、第５図及び第６図において、炉床内（
ｉｎ−ｂｅｄ）管３６とスノソーヅ管２２及び水管壁２
４．２５．２８との関係が詳細に示されている。第２図
に２いて明らかな如く、流動床を有するメイラ−１０の
容量は選択された数のスパーソ管２２を閉止することに
より減少されることに注目すべきである。通常、ボイラ
ー壁に最も近いスパージ管が最初に止められ、それから
次の壁に墳も近いス／ｅ−ノ管が止められ、従ってボイ
ラー燃焼室の中央の近くに活動炉床を有していて、ボイ
ラー壁に対して不活発な（即ちスランプの（Ｓ　１ｕｒ
ｎｐｅｄ　）　）炉床が形成される。例えば、この流動
床を有するボイラーによりバーナ負荷調整範囲１乃至７
を容易に達成することができる。

バーナ負荷調整能力はまた燃焼室１３の各々の側に沿っ
て、炉床内（ｉｎ−ｂｅｄ）管密度の慎重な選択によっ
て改良されることができる。個々のスパージ管２２は側
部から中心の方へ閉止されているので、不平衡な量の炉
床内管表面は活動炉床領域との接触から除かれる。これ
は更に平ら々面積の単位当シの燃料供給及び蒸気発生の
減少を許容する。

第２図に例示されている如く、炉床内管の燃焼炉９間（
ｆｉｒｉｎｇ　ａｉｓｌｅ　ｃｌｅａｒ　）は燃料及び
他の材料がイン・ベッド管にぶつかることなく燃料室内
に導入することができるように設けられていることに注
目すべきである。燃焼室１３の水冷却底部２８は第２図
に明らかに示されている。

スフ５−ジ管２２の断面を示している第３図にお−１７
− いて開孔５４が設けられており、そして各々の開孔は空
気を下方へ導くため傾斜をつけることができる。これ等
の開孔は炉床内管に対して直接、極めて侵食的である空
気ジェットを導かないように位置づけされなければなら
ない。

第７図は灰除去装置の変（された態様を例示している。

この場合に、水ヘツダ−３４′及び３５′は灰がその中
に落ちる槽５８を収容するため分離されている。スクリ
ュー駆動手段５９は処理のだめ燃焼室から灰を移動する
ように槽５８内に置かれている。

第８図では灰除去装置の更に他の変更例が示されており
、これでは対向しているスクリュー駆動手段６０及び６
１が槽６６内に設けられている。

電動機６２及び６４はそれぞれ、スクリュー駆動手段６
０及び６１を駆動する。スクリュー駆動手段６０及び６
１は中央に設けられた灰排出開孔−１８− ６５を通り除去するため槽の中央の方へ灰を移動する。

本発明は例示され、且つ説明された実施態様に限定され
ないことは明らかに理解される。同一性が当業者によシ
理解されないとき、本発明の精神及び範囲から逸脱する
ことなく部分の設計及び配置における補々の変更を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内部構造の詳細を示すため多くの構造部分を破
断した本発明の流動床を有するがイラーの部分断面立面
図である、 第２図は流動床を有するディシーの燃焼室を示している
第１図の２−２線に沿って切断したとき囲壁（ｃｏｎｔ
αｉｎｍｅｎｔ）の配置を示している第１図４−４線に
沿って切断したときの平面図である。 第５図は氷壁構造体の詳細を示している部分断面立面図
である。 第６図は本発明のいくつかの要素の空間的な配置を示し
ている破断したときの斜視図である。 第７図は変更された灰処理装置を有する本発明の更Ｖ、
曲の実姉態様の図である。 第８図は対向する灰排出スクリューが設けられている本
発明の他の実施態様を示している。 第９図は本発明の流動床を有するボイラーの組立及び積
出しのための２つの基準寸法の輪郭図である。 １３′・・・・・・燃焼室 １４・・・・・・対流室 １６・・・・・・蒸気ドラム １７・・・・・・水ドラム ２０・・・・・・フリーが−ド領域 ２２・・・・・・スパーソ管 ２４．２５．２６・・・・・・水管壁 ２９．３０・・・・・・降水管 ４４・・・・・・灰処理導管 ４７・・・・・・スクリュ一手段 特許出願人　　ドアーオリノ々−・インコーホレーテッ
ド ２１− 手 奔 斗 ト 手続補正書（暖、） 昭和５８年６　月１４日 特許庁長官若杉和夫　　殿 １、事件の表示 行駆昭５８−７４１２９号 ２、発明の名称 流動床と翁するボイラー ３補正をする渚 事件との関係　　特許出願人 ４、代　理　人〒１０７ 願宛の待朴出１１２人の恥、委任状及び七の訳文並びに
図面１山１の沖も　（同各に変更なし） ９−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハウシングと、前記ハウジング内の反応室と、複数
   の間隔をへだてたス・ぐ−ジ管を含む前記反応室の下方
   部分における空気分配器即ち火床と、運転中、固体微粉
   子材料の層を含んでいる前記火床の真上の流動床領域と
   、前記流動床領域へ固体微粒子物質を供給するための供
   給手段と、前記流動床領域から前記ハウシングの頂部ま
   で上方へ延びているフリーボード（ｆｒｇｇ６ｏατｄ
   ）領域と、前記フリーボード領域と水平に連通している
   対流熱交排室と、前記７リーデード領域の頂部において
   前記フリーボード領域を通り前記対流熱交換室内へ延び
   ている水平に方向づけられた蒸気ドラムと、前記づ流室
   の底部を暎切って延びている水平忙方肉づけられた水ド
   ラムと、反応室における前記火床の下方の少くとも１つ
   の水ヘッダーと、管及び薄い金帆パネルにより、前記反
   応室及び前記対流熱交換室内に設けられている水冷却壁
   と、但し、前記ノｊネルの前Ｈ己俺直に方向づけられて
   いる管は前ｄ［ｊ反応室の水へラダー又は複数のヘッダ
   ーを前記蒸気ドラムへ結合しており、そして更に、前記
   水ドラムを前記対流熱交換室内において前記蒸気ドラム
   へ結合している対置・々ンク（ｂａｎｋ）管と、下方端
   においてその隣接するスパーソ管の間で前記火床を通過
   して前記水ヘッダーへ連結されており、そして前記流動
   床領域及び前記フリ−ボ領域内へ上方に延びていて前記
   蒸気ドラムで終っている複数の垂直に方向づけられた熱
   交換管と、但し前記熱交換管はその中央燃焼空間（ｆｉ
   ｒｉｎｇα１ｓｌｅ　ｃｌｅａｒ　）を形成するように
   前記燃焼室内に分配さｎており、この中へ前記供給手段
   が固体微粒子燃料及び他の粒子状の供給物を尋人するこ
   とができ、前記ス・ぐ−導管は前記・・ワノンダ内に坂
   外し可能に取付けられており、目つ前配水冷却壁を通過
   しており、前記ス・ゼーソ管の貫通領域における前記水
   冷瞳管は広げられていて、そして前記スパー導管の通路
   に適応するように減少された直径を有しており、そして
   更に前記−・ウソングの外方に置かれており、且つ前記
   スノに一ソ管へ連結されている空気ヘッダーと、前記流
   動床領域における前記火床上の微粒子物質層を流動化す
   るため姫動化する空気を導入するだめの前記スパー導管
   の長さに沿っている複数の空気孔と、前記スパー導管を
   空気流に対して開閉するように各々のスパー導管のため
   の個々に操作可能な制御手段と、前記対流熱交換室を通
   過する燃料ガスを排気するための前記対流熱交換室と連
   通している排気煙突と、前記反応室と連通している灰除
   去手段とを具備していることを特徴とする流動床を有す
   るボイラー・２　前記ス・ぐ−導管は断面のより長い通
   路が垂直方向に方向づけされている長方形断面であり、
   そして前記空気ジェットが断面で見たとき前記スノＲ−
   ジ管の長い方の側に置かれている特許請求の範囲第１項
   記載の流動床を有するボイラー。 ３、前記灰除去手段が前記燃焼路の全長下方に延びてい
   る前記水ヘッダーの下方の槽と、但し少くとも１つの灰
   排出スクリューが前記槽内に設けられている、 前記槽に連結されている少くとも１つの灰排出４管と、 但し、前記排出スクリューは前記排出導管の方へ前記火
   床を曲り前記槽内に落下する灰を移動することができる
   、 を具備（５，ている特許請求の範囲第１項記載のηを動
   床を有するがイラー。 ４、前記灰除去手段が前記燃焼路の下方に延びている前
   記反応室底部の槽状の延長部と、前記流動床から前記槽
   内に落下した灰を前記槽の中央の方へ移動できる１対の
   排出スクリューと、前記槽の中央において前記槽に連結
   された排出２！％管とを具備する特許請求の範囲第１項
   記載の流動床を有するボイラー。