JPS5941086B2 - 流動層炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動層炉の改良に関し、特に負荷の変動に対し
て炉の操業を容易に調節しうる流動層炉を提供せんとす
るものである。

近年、種々の状態の燃料を燃焼するボイラーとして、流
動層ボイラー（炉）が注目され、実用化が計られている
が、それは、（１）気体、液体、固体の全ての状態に燃
料が使用でき、特に、燃料が燃焼室内に滞留する時間が
長いため難燃性の固体燃料が使用しうろこと、（２）流
動層中に設けられた伝熱管部の熱貫流係数が約１６０〜
２３０ Ｋｃａ ｌ／ｒｎ２・Ｈｒ・℃と高く、ボイラ
ーが小型化できること、（３）流動層を利用するため燃
焼室内の温度が均一になり、８００〜９５０℃程度の比
較的低い温度で運転できるため窒素酸化物ＮＯｘの発生
量が少く、また、流動媒体に石灰石などを使用して、燃
焼時に発生するＳＯｘを簡単に燃焼ガス中から除去でき
ること等の長所があるからである。

しかしながら、その反面、（１）流動層は、流動媒体を
必要とし、その流動化のために流動媒体の流動化開始速
度以上でガスを流動層内に導入しなければならないこと
、（２）流動層炉の負荷変化操作が容易できないこと等
の短所がある。

従来の流動層炉について、流動層ボイラーの例をもって
説明するに、流動層ボイラーＡは、第１図に示されてい
るように、燃料は、流動層１の流動部に開口する燃料供
給口５から流動層ボイラーに供給される。

流動化（燃焼）用空気は、ダクト２から、形成される流
動層１の下部にわたって設けられている風箱部３に入り
、空気分散グリッド４を通って流動層に均等に送られて
流動媒体を流動させ、燃料を燃焼する。

燃焼ガスは流動部内の伝熱管６に熱を与え、流動部温度
を適正な値に保つ。

流動層１を出た燃焼ガスは乾舷部（フリーボード）に設
けられた伝熱管７に熱を与え、冷却された後、ガス中に
含まれる微細な灰分、未燃燐分を集塵器１２で分離され
、煙突１３から大気に放出される。

燃料の燃焼により生成する流動層の形成に不適当な大き
い径の固体を流動媒体から分離するため、流動媒体は流
動層底の抜出口９から適当量づつ流動ボイラーＡから抜
き出され、篩分された後、流動化に適当な篩通下部分だ
けが流動媒体投入口８から流動層１に循環返送される。

隔壁１１によって、流動部に伝熱管群のない室が流動層
の一端に作られており、流動層の燃焼開始に当っては、
予熱用バーナー１０で流動媒体を熱した後燃料を供給し
て着火する。

次に、流動部内に伝熱管の設けられたボイラ一部分に熱
流動媒体を供給して拡大する。

燃焼により発生した熱を流動部と乾舷部に設けた伝熱管
群で吸収し、水蒸気を発生させる。

従来の大型の流動層ボイラーは上記のような伝熱管を持
つ燃焼室を複数個設けることによって負荷変化に対応し
ようとしていた。

しかし、このような設計のボイラーではボイラー負荷は
、大きく数段階にしか変更できず、また一度消火した燃
焼室に着火して定常燃焼状態に到達させる為の操作は繁
雑で長時間を要するという短所がある。

そこで、本発明は、従来の流動層ボイラーにおける負荷
変化時の上記の短所を排除し、負荷変化操作の容易な流
動層ボイラーを提供するものである。

本発明は、燃料を保持して燃焼させる隔壁のない流動層
と、この流動層中の流動媒体を流動化させるガスをこの
流動層におくる多数の独立した室よりなる風箱部とを有
する流動層炉において、該風箱部の任意室の少なくとも
相隣れる室の１方に流動化ガス流量を調整する手段を具
備し、かつ流動層炉の全室にまたがる両側壁部に常時流
動層を形成させる風箱を持ち、更に隔壁により区画され
た着火室を備えたことを特徴とする流動層炉を要旨とす
るものである。

次に、本発明の流動層炉を添附の第２図及び第３図に基
づき更に詳細に説明する。

第２図は本発明の流動層炉Ａの概略側面図、第３図はそ
の概略平面図（但し、流動層炉外の流動化ガス供給ライ
ンは便宜上、必ずしも平面図としては画かれていない）
これらの図において１は流動層であり、２は、流動層１
に流動化ガスを供給するためのダクトであり、３Ａ、、
３Ｂ、３Ｃ及び３Ｄは流動層１の下部に設けられた風箱
部３を構成する独立の室であって、これらの室を経由し
て流動化ガスが流動層に供給される。

このうち、３Ａ室は、常時流動化する部分の風箱であり
、３Ｂ室は、ボイラー負荷変化に応じ流動化ガスの導入
をバルブ１４Ｂで調節または停止できるようにした風箱
であり、３Ｃ，３Ｃ’は流動炉Ａの側壁部に常時流動層
を形成させる風箱であって、流動媒体中の大径粒子を篩
分するため流動層と流動層外との循環通路とすべく、常
時流動化ガスが供給されているものである。

３Ｄは、ボイラーの初期着火を行なうための隔壁１１に
よって区画された流動層部分の風箱で、全流動部の着火
が終ればそこに流動化ガスを送給するライン１４に設け
られているバルブ１４Ｄを閉じることにより流動化状態
をこの部分だけ止めることができるようになっている。

なお１４はダクト２から供給される流動化ガスを各風箱
に送る分枝ラインである。

この３Ｂ上部には伝熱管群が設けられておらず、予熱用
バーナー１０によってその上部の流動媒体の初期着火が
行なわれる。

５は燃料供給口であり、燃料はここから供給され、ガス
分散グリッド４を通って供給される流動化ガス（空気）
により燃焼する。

燃焼ガスは、流動部内の伝熱管６、乾舷部内の伝熱管１
に熱を与え、冷却されて後、集塵器を通って煙突から大
気中に放出される（ここでは集塵器、煙突は省略しであ
る。

）。８は、流動媒体投入口であり、ここから投入された
流動媒体は、３Ｃ側を通り流動層全体に分配され、３Ｃ
’側に集まり抜出口９より抜出され、流動層形成に不適
当な大きさの固体が分離される。

その後流動媒体は、再び流動媒体投入口８に循環される
。

３Ａ室群は、ボイラーの運転条件によっては、前半と後
半というように（例えば図の左半分又は右半分というよ
うに）、区分し、流動化可能な範囲内で空気量を調節で
きるように、ライン１４上にバルブを設け、更に微小な
ボイラー負荷変化に耐える構成とすることもできる。

各室の空気量の調節と共に、その部分の流動層に供給さ
れる燃料の量も調節される。

第４図には、３Ｂ室への流動化ガス（空気）の送入が停
止された時の流動部の状況を概略的に示すものであるが
、３Ｂ室上部の流動媒体の動きが停止し、伝熱管６への
熱移動が制限されていることを現わしている。

３Ｂ室に燃料及び空気の送入を開始すれば容易に熱流動
媒体が混合し、直ちに拡大できる。

それ故、負荷変化対応は極めて迅速に達成される。

更に、本発明装置によれば、各区分室のある室群（例え
ば３Ａ群）に過剰空気を送って燃料を完全燃焼させる領
域と他の室群（例えば３Ｂ群）に還元性ガスを含むか、
または完全燃焼には酸素不足のガスを送り不完全燃焼さ
せる領域とを作り、ボイラー排出ガス中のＮＯｘを減少
させるように操作することもできる。

実施例 １ 内径１ｍの流動層の風箱部を３個のほぼ等面積（約０．
２６ｍ２）の小室に分割し、第１室上部分は伝熱管を配
置しない着火部分とし、第２，３室上部分には径１イン
チの伝熱管（伝熱管の面積は第２室０．６２ ｍ２、第
３室０．５４，１１２）を配置した流動層ボイラーに、
川砂を静止高さで６０ｃｍ充填した。

先ず、壁側の伝熱管配置のない流動層部分を流動化し、
ＬＰＧガス燃焼により約５００℃に予熱した後、石炭を
供給着火し、８５０℃に達した所で中央の第２室上部分
を空気流速３ ｍ、／ｓｅｃ （８５０℃）で流動化し
、石炭供給を始めた。

第２室上部分は直ちに着火し、約１０分後には定常化（
石炭供給量は約６３ ｋｇ／ｈｒ ） Ｌ、大気圧の蒸
気（１２，７ｋｇ／ｈｒ）を発生した。

次に着火用の第１室上部分への空気を停止し、第３室上
部分に流動化空気を３ ｍ／ ｓｅｅ （８５０℃）で
供給し、石炭を６５ｋｇ／ｈｒで供給した所、約４分後
に蒸気発生量は２４０ｋｇ／ｈｒに達し・た。

この状態から第３室上部分の流動化空気及び石炭の供給
を停止すると約５分後には蒸気発生量は１３６ｋｇ／ｈ
ｒに低下した。

実施例 ２ 巾３００ｍｍ、長さ１，０００ｍｍの流動層の風箱部を
長さ方向に５等分した小室に分割しく風箱各室の面積０
．０６ｍす、一端の小室（第１室）上部分を除き、第２
．３，４室上部分に径１インチの伝熱管（各室上の伝熱
管面積０．０９６ｒ１１２）を配置した流動層ボイラー
に、オリビンサンド（山砂）を静止時高さで４００ｍｍ
充填した。

先ず、伝熱管配置のない第１室上部分を流動化してＬＰ
Ｇバーナー（予熱用バーナー）を点火し、流動層の温度
が約８３０℃程度に達した所でコークス粉を供給して９
５０℃に昇温した。

第１室上部分の燃焼が安定した後、隣接する第２室上部
分を流速２．３ ｍ／ ｓｅｃ （９５０℃）の空気で
流動化し、微細コークス粉供給を始め、燃焼安定後、同
様にして運次第３、第４及び第５室上部分に着火した。

各室上部分へのコークス粉供給速度は１１〜ｉ ２ｋｇ
／ｈｒである。

第５室上部分が着火後、第１室上部分へのＬＰＧ及び流
動化空気の供給は停止した。

この状態（燃焼は第２〜５室上部分）から、第２室上部
分へのコークス粉及び流動化空気の供給を停止し、次い
で第４室上部分へのコークス粉及び流動化空気の供給を
停止し、更にその後、第２及び第４室上部分の再点火を
行ない、次表のような蒸気発生量が得られ、極めて安定
した運転ができた。

上記の結果から、本発明の流動層ボイラーは、ボイラー
負荷の変化操作が容易であること力桔忍められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の流動層セラー炉の概略側面図である。 第２図は、本発明の一実施態様の流動ボイラーの概略側
面図であり、第３図はその平面図である。 第４図は、第２図の一部拡大図であって、流動層の中の
一部を停止した時の状況を説明するためのものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼を保持して燃焼させる隔壁のない流動層と、こ
   の流動層中の流動媒体を流動化させるガスをこの流動層
   におくる多数の独立した室よりなる風箱部とを有する流
   動層炉において、該風箱部の任意室の少なくとも相隣れ
   る室の１方に流動化ガス流量を調整する手段を具備し、
   かつ流動層炉の全室にまたがる両側壁部に常時流動層を
   形成させる風箱を持ち、更に隔壁により区画された着火
   室を備えたことを特徴とする流動層炉。