JPS60207809A - 流動層燃焼装置の運転方法 - 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】 この発明は流動層燃焼装置に係り、特に流動層部を複数
の区画に形成した装置の、各区画毎の運転、停止を良好
に行える装置に関する。

流動層燃焼装置は比較的難燃性のものでも良好に燃焼（
焼却）し得るためその利用分野が拡大している。この燃
焼装置の一つとして燃焼により発生した熱を温水、蒸気
等として回収する流動層ボイラがあるが、この流動層ボ
イラの一つとして、流動層を慴数の区画（セル）に形成
し、各セル毎の運転、停止を行うことによりボイラ負荷
を幅広くさせ、かつ流動層の起動を容易に行えるボイラ
が開発されている。この形式のボイラにおいては、各セ
ルの運転状態、とりわけ運転停止中のセルを再起動する
場合にこのセルの流動化開始時点を正確に検知する必要
がある。即ち従来の運転方法では運転中止中のセル（区
画）上方の層の流動媒体の密度は流動化の気体の供給を
受けていないことからその密度は次第に大となって行く
。従って再起動しようとすると運転中のセルよりも流動
化用気体の圧力を大にしないと流動化しないこととなる
。またその層内部の濃度も低いものとなってくる。

このような状態でセル起動時に流動化開始空気量以上の
空気を投入すると既に運替仲のセルの層温度を例えば１
５０℃以上も低下させてしまい蒸気条件が変動してしま
う。また他の運転中のセルに対する空気供給量が過剰と
なって高０２分圧下で多量の窒素酸化物（ＮＯｘ　）が
生成されることになる。また逆に空気供給量が流動化開
始空気量以下であると起動時間が長くなるという問題が
ある。口のため従来からセルの流動開始時期を的確に検
知する方法が要望されているかいづれの方法もその要望
を満足させるには至っていない。

先ず、半実験式により被起動セルの流動化開始に必要な
空気量を算出する一般式を定め、この式に基づいて供給
空気量から流動化開始時期を推定する方法がある。しか
し、流動媒体の性状、その粒径、粒度分布、媒体層に対
する燃料投入の有無、停止中のセル温度、セル内に対す
る層内伝熱管の有無等の種々の要因によって流動化開始
時期は相違する。従って一般式による流動化開始時点の
推定（」きわめて不正確なものとならざるを得す、少く
ともこの方法のみでは実用に耐えることができない。

次に目視による方法も考えられるが、層内および空塔部
は運転中のセルによって媒体の一部飛散、燃焼ガス等に
よって視界がきかず、かつ元来流動層の表面は水面の如
く画然としたものではないため、やはり正確な検知は困
難である。

また目視部の形成のために火炉構造に対して特別配慮を
せねばならず、特に実用プラントにおいては安全上、経
済上問題がある。

この発明は上述した問題点に鑑み構成したものであり、
各セル内の流動媒体の流動化開始時期を正確に検知し得
る運転方法を提供することを目的とする。

要するにこの発明は、被起動セルにおいて流動化を開始
する時点に層内の温度上昇率が急激に高くなることに着
目し、この温度変化を検知することにより媒体の流動化
開始時期を検知することを内容とする方法である。

次にこの発明の詳細な説明するのに先立って、流動化開
始時期と層内温度の上昇率の変化との関係について、発
明者等の実験結果も含めて考察する。

第１図において、ボイラ本体１の多孔板２の下部には複
数の空気室３ａ、３ｂ、３ｃが区画形成してあり、各空
気室に対する空気の供給、遮断を行うことによりその上
部の媒体を流動化させ、または停止させる。なお図示の
ものにおいては媒体層内には隔壁は形成していないが、
静止層高さの全部または一部の高さに隔壁を形成しても
よい。以下、各空気室の上部の媒体配置部を、隔壁の有
無に係りなく各々セルと称することにする。第１図の場
合においては空気室３ａ、３ｂに対して流動化空気が供
給され、その上部のセル４ａ、４ｂの媒体が流動化され
流動層を形成している。一方セル４ｃはこれから起動を
開始するところであり、空気室３ｃに対する空気供給量
を徐々に増加させているところである。空気供給量の増
加と共に静止層内には流動化空気が徐々に浸透し、流動
用空気で層中の加熱物の燃焼が徐々に行われ、または供
給空気が予熱されているとその熱により層温度が上昇し
始める。さらに空気供給量を増加し、媒体の流動化が開
始すると運転中の隣室４ｂ等のセルから高温の媒体と急
激に混合するため層温度は急上昇する。

以上の場合において、静止層にある程度燃料を投入して
おいた場合には流動化開始と共に燃料の燃焼状態が急激
に良好となり、層温度はより急速に上昇する。

第２図は熱風炉を用いてセルの起動を行う場合について
示す。この場合にはセルの起動に当っては流動化空気と
して熱風炉５で加熱した空気を供給するようにしてあり
、セル４ｃの起動に当ってはこの熱風を供給する。熱風
の供給量を徐々に増加させると静止層内にこの加熱ガス
は浸透し、その層の温度は上昇するが、その層の昇温）
ま比較的緩かである。しかし流動化が開始するとこの静
止層であった部分の粒子と隣室の上部の高温媒体粒子と
の混合は急速に行なわれその層温度は急上昇する。この
場合発明者等は以上の小吏を実験的にも確認し、いづれ
のセル起動方法においても、セルの流動化開始と共にセ
ル内の温度（は急上昇することが確認できた。

第３図はこの発明の実施例を示す。図中流動層ボイラ本
体ｌの多孔板２の下部には空気室３ａ、３ｂが区画形成
してあり、その上部には隔壁６を介してセルフａ、７ｂ
が形成しである。

ここでセルフｂは運転中であり、かつセルフａをこれか
ら起動する場合を想定してこの実施例を示す。なお、各
センサ、制御部はセルフａ側についてのみ図示している
が、他のセルに対してももとより取り付けである。８は
記憶と指令信号を発する制御箱であり、セルフａの起動
に当ってはタイマ９を介してダンパ１ｏの開度を徐々に
増加させる。すなわち、単位時間毎にダンパ開度を段階
的に増加させ、この単位時間内での層温度の変化を温度
検知器１１により検知し、制御箱８に人力する。制御箱
８はこの検知結果により、単位時間当りの層内温度の上
昇率を算出し、単位時間における温度が急上昇した時点
をもってセルフａの流動化開始時を推定する。

なお温度は検知器を層内に直接配置する外、流動層壁面
の外側に密着して配置することにより検知するようにし
て検知器の寿命を延長させることもできる。メンブレン
構造の壁面の場合に（ｊ水管の影響のないフィン中央部
に配置すると良い。

第４図はこの検知状態の一例を示す。被起動セルに対し
ては、単位時間１．を設定して、空気供給量を段階的に
増加させる。図示の場合には単位時問丸を１０秒とし、
単位時間毎の空気増加量を２ｏｏＮｍ’／　ｈとする。

最初の段階においては温度上昇は比較的少く、かつ上昇
率もほぼ一定している。しかし所定時間（図示のものは
約１２０秒）経過した時点において湿ｉは急上昇し流動
化開始が推定される。図示の場合は単位時間（１，）　
（図示例では１０秒）に対する上昇温度（Ｔｅ）が約８
℃に急上昇し、流動化開始が確認される。なお５℃以上
の温度上昇があれば流動化が開始していることが実験的
に確認できた。

この時点でダンパｌＯの開度調節は一旦停止し、流動状
態を保持する。但し、この時点における空気供給量は流
動状態を保持−する最低流量であるからチャネリングや
バブリングを生じ易いので、以後空気供給量を適正に制
御する。以上空気供給を段階的に増加させる場合につい
て説明したが、もとよりこれに限るものではなく、ダン
パ開度を連続的に増大させる等して空気供給量を連続的
に増加させてもよい。但し、段階的増加の方が単位時間
当りの昇温率を検知するのは容易であると言える。

以上の場合においてセル内の差圧を検知し、これに基づ
いて流動化開始時期を補促的に検知し、ごれを補正値と
して制御をより精密に行うよう構成するとよい。第３図
において、１２は屑入口部と出口部との差圧を検知する
差圧検知器であり、この差圧も信号として制御箱８に人
力される。第５図はこの差圧△Ｐと層内に供給する空気
の流速との関係を示す。層内に供給する流動化空気の流
速を高めることにより差圧△Ｐは上昇し差圧ＰＩにおい
て流動化を開始し、流動化開始と共に差圧はやや低下し
てＰ、となり以後流速を高めても差圧はほぼ一定）゛る
ことか知られている。この差圧Ｐ１の際の流動化開始速
度（ＵｍｆρからＵｍ、４に低下する状態を検知するこ
とにより流動化開始時期を推定することができる。なお
、差圧Ｐの時点においては、以後の差圧変動の状態が不
明であるため流動化開始を検知することは困難である。

以上により検知した結果を前述の層温度の変化に基づく
流動化開始推定の補正値として入力する。但し、ΔＰと
空気ト速との関係は媒体粒子の性状等により大きく変動
し、かつＰｌからＰ、への変化も不明瞭な場合が今るの
でｐ、−ｐ、の差圧変動のみでは流動化開始の推定はあ
まり正確に１′ｉ行えない。なお第５図中ＵＴは一個の
媒体粒子の自由落下終端速度であり、流速をこれ以上増
加させると媒体は全て空塔部に飛散してしまい流動層ｔ
ｉｔ消失する。従って流動層は空気流速をＵ　ｍ　ｆ、
からＵＴの間とすることにより保持される。第３図の符
号１３は流動化気体の流量を検知する流量検知器であり
、流量を検知することにより制御箱８は空気流速を算出
する。なお、以上の場合運転停止中のセルに対しては燃
焼排ガスを１ｊじめとする不活性ガスを供給しておき「
おき」燃焼による灰分の溶融、固化を防止するようにし
てもよい。図中符号１４はこのための、排ガス供給用管
路である。

この発明を実施することにより各セルの流動化開始時期
が正確に検知でき、蒸気条件に変動を与えることなくセ
ルの運転、停止が自由に行える。また流動化していない
層の上面又は層中に予め若干の燃料を供給しておくとき
はその層の燃焼開始即ち起動を容易のものにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はセル毎の運転状態を示す流動層ボイ
ラの断面図、第３図１はこの発明に係る方法を実施する
ための流動層ボイラの断面及び制御系統を示す図、第４
図は層温度、流動化空気量と時間との関係を示す線図、
第５図は差圧△Ｐと空気流速との関係を示す線図である
。 １・・・・・・流動層ボイラ本体 ７ａ、７ｂ・・・・・・セル ８・・・・・・制御箱 １１・・・・・・湿度検知器 １２・・・・・・差圧検知器 １３・・・・・・流量検知器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　複数のセルを有する流動層燃焼装置の各セル毎の
   運転、停止を制御する方法において、運転停止中のセル
   を起動するに当り、同セルに対する流動化気体の供給量
   を漸次増加するよう制御し、かつ単位時間におけるセル
   内の温度変化を検知し、単位時間における温度が急増し
   た時点の空気量を流動化開始空気量とみなすことを特徴
   とする流動層燃焼装置の運転方法。 ２、前記単位時間を約１０秒とし、この単位時間におけ
   る温度上昇が約５℃以上の時点を流動化開始時とみなす
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流動層燃
   焼装置の運転方法。 ３、　運転停止中のセルに対して不活性ガスを供給する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の流動層燃焼装置の運転方法。 ４・　流動層の流動化気体入口部と出口部との差圧を検
   知し、差圧の変動を前記制御の補正値として制御するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   づれかに記載の流動層燃焼装置の運転方法。