JPS6071802A - 流動床ボイラの温度調整方法 - 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】 本発明は、流動層温度の調整を容易にした流動床ボイ２
に関する。

一般に流動床ボイラでは、燃料の種類、流動層を形成す
る流動媒体の粒度分布および砂、石灰石、アルミナ粒子
などの流動媒体の種類、運転条件などによって、流動層
内に埋設された伝熱管の伝熱特性が変化し、流動層内の
温度が変る〇 一方において流動層内の温度は、下記の点で成る一定範
囲内に保持することが必要である。

すなわち、流動層内の温度が高過ぎた場合は、未燃分や
一酸化炭素および炭化水素の発生量が低下し、燃焼効率
が向上してボイラ効率が向上するが、一方において窒素
酸化物が急激に増加する。

また逆に、流動層内の温度が低過ぎる場合は、燃焼性が
悪化し、さらに脱硫率が低下し、二酸化硫黄の排出量が
増加する。

このように、燃焼性と公害値の両面から、流動層内の温
度は成る一定範囲内に納める必要がめる０ また流動層内の温度は、流動層内に埋設された伝熱管内
を流れる熱媒体の収熱量と、流動層内に投入される燃料
量との間のＭ磯釣な関係によって決まる。

流動層の温度の設定は、上記熱媒体の収熱量に大きく左
右されるのであるが、この熱媒体の収熱量の問題に関し
ては、流動媒体の粒度分布、および種類、流動媒体の流
動状態、燃料の種類など、伝熱工学上まだ未解決になっ
ている不確定な要素が多分にあシ、現段階では理論的な
展開の下で熱媒体の収熱量を決定するまでには至ってい
ないのが現状である。

したがって熱媒体の収熱量の調整は、予め大きい目の伝
熱面を有するように、流動層内伝熱管を埋設し、流動床
ボイラを運転しながら伝熱管を切断して熱媒体の収熱量
を調整することが行表われている。

しかしながら、伝熱管を切断すると、つぎのような問題
がある。たとえば、流動層内に７θ本の伝熱管を埋設し
、そのうちｊ不切断したとして説明すれば、切断した伝
熱管の下流側において、熱媒体の流速が２倍になシ、か
つ流動抵抗（圧力損失）も２倍になり、管内の境膜係数
も流速ｔ７５ｎ乗に比例して大きくなる。

このように、流速、圧力損失および境膜係数の変化は、
たとえば圧力損失の増大によってポンプ容量が不足した
り、発生蒸気の圧力、温度に影響をもたらし、流動床ボ
イラ全体のバランスを崩すことになる。

また、伝熱管７０本のうち２〜３本とか、あるいは部分
的に切断したような場合は、流動層内に埋設された伝熱
管列それぞれの管内流速、圧力損失および境膜係数が均
一でな（なシ、これに伝熱工学上の不確定要素が加わシ
、実質上流動層内の温度調整が不可能であるのが実情で
ある０ 又この実情から、流動層内の温度にバラツキを生じ、燃
焼効率および公害の点で満足されないという技術的な問
題がるる。

一方において、７ｉ図に示すように、流動層内での伝熱
形態の面でつぎのような問題がある。図において、流動
層／の内部に多数の伝熱管コが千鳥配列のもとに横設さ
れている。図中、破線で示す２ｉは、切除した伝熱管を
示す。

流動用および燃焼用の空気は、空気分散板３を通して流
動層内に供給される。この空気は、気泡ダを形成しなが
ら層内を上昇し、その過程で伝熱管に衝突して壊わされ
、小さな気泡となって燃料との接触を活発にし、燃焼が
促進される０ しかしながら、伝熱′管を切除した部分に発生した気泡
は、伝熱管との衝突が起らないので、大きな気泡４ｔａ
に成長して層内を急上昇する。その結果この部分での燃
焼性が悪くなり、その部分の層内温度が低下して層内温
度を均一にすることができず、燃焼性、公害問題の両方
を満足することができないのみならず、さらには気泡の
急上昇に同伴される流動媒体によって、伝熱管が摩耗す
るという技術的な問題がある。

これの改良として、伝熱管を切除した部分にダン−管を
設け、気泡の生長を防止したものがあるが、伝熱管内を
流れる熱媒体の流速、圧力損失、境膜係数については、
前述の問題が解決されず、依然として流動床ボイラ全体
のバランスを崩すとともに、実質上流動層内の温度調整
が不可能であり、燃焼効率および公害の点で満足されな
いという欠点゛が６つだ。

本発明は、上記従来の技術的な問題を解決し、流動層内
の温度１節を可能にし、燃焼効率および公害の問題を同
時に解決した流動床ボイラを提供せんとするものである
。

すなわち本発明は、伝熱管を切除しないで、流動媒体と
伝熱管との接触を抑制し、熱媒体の伝熱管内流動を維持
して、熱吸収量を調節するようにしたものでメジ、流動
層内に多数の伝熱管を配設してこの伝熱管を被覆する被
覆材を設け、この被覆材を伝熱管表面に部分的に被覆し
たことを特徴とする。

以下、本発明の一実施例について詳細に説明する。オコ
図に示す被覆材６は、たとえば円筒形に成形された断熱
筒か、または伝熱管！よシも大径の鋼管を用い、一定寸
法の円柱状に切断したものである。また、この被覆材乙
にはスリット６曾を設け、着脱を容易にしたものである
。

また、第３図に示す被覆材は、一定寸法に加工した二枚
一対の鋼板ｔを被覆材として、これをボルトデによって
伝熱管ｊを挾むように被覆したものでめる。

この被覆材ごを、１’ｇ図に示すように、伝熱管ｊに被
覆する。この被覆作業の仕方としては、摩耗が最も烈し
い伝熱管ｊのベンド部／３に先ずＭ覆し、また気泡生長
の可能性が大きい流動層の上層部に位置する伝熱管ｊに
被覆する。

また、伝熱管全面、たとえば流動層／！の上層部に位置
する伝熱管ｊを全面にわたって均一に被覆するように、
一定寸法に成形した被覆材を、ある一定間隔をもたせて
装着する。

以上のように構成した本実施例の作用をつぎに説明する
。、７ダ図の例は、一本の伝熱管ｊが三回曲げられた蛇
行管になっており、この蛇行管が三列ならべられている
。この三列の蛇行した伝熱管ｊ内には、流動床ボイラの
蒸発址に見合つｆｃ量の熱媒体が均等配分されて流れて
いる。

流動゛媒体の保有熱は、伝熱管！と流動媒体との接触に
よシ伝熱管！に熱伝達され、伝熱管！に熱伝達された熱
は、伝熱管ｊ内を流れている熱媒体に伝達される。

この熱の伝達過程において、流動媒体と伝熱管オとの間
の熱伝達は、流動媒体の種類とか流動状態などによって
一定せず、不確定な要素が多分にあって、その実態は明
らかでない。

一方、伝熱管！と熱媒体との間の熱伝達は、熱媒体の流
速によって決まる。そこで、熱媒体の流速を一定にして
、伝熱管よと流動媒体との間の熱伝達量を調整すること
にょシ、熱媒体の吸収熱量が調整される。

上記伝熱管！と流動媒体との間の熱伝達量の調整は、伝
熱管！の表面に被覆材６を装着し、伝熱管！と流動媒体
との直接接触を抑制することによシ行なわれる。

すなわち、一定流量の熱媒体を伝熱管ｊ内に流通させ、
一定寸法に成形した被覆材≦を被覆し、流動層／！内の
温度が一定範囲内に納まるように、被覆材乙の被覆面積
を増減する。

このようにして、流動層／！内の温度が成る範囲内にな
るように、熱媒体の吸収熱量が容易に決定される。

以上詳述した通シ、本発明の流動床ボイラによれば、伝
熱管内を流れる熱媒体の流速を一定にして、伝熱管と流
動媒体との間の熱伝達量のみを調整するようにしたので
、熱媒体の吸収熱量の調整が容易になシ、流動層内の温
度調整を容易にすることができる。

また、熱媒体の流速が一定しているので、伝熱管内の圧
力損失が変らず、ポンプなどの付帯設備への影響や、蒸
気圧力への影響もなく、流動床ボイラ全体のバラ７スが
保たれる。

このようにして、流動層内の温度調節が確実容易に行な
えるので、燃焼性と公害問題とを同時に解決し、さらに
流動床ボイラの所定の性能を維持することができる、な
どの優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】 １７図は流動層内の伝熱形態を示す説明用図、オコ図な
いし７ｙ図は本発明の一実施例で、オコ図は円筒状の被
覆材の斜視図、７３図は２枚の板による被覆材の斜視図
、７ｙ図は伝熱管に被覆材を被覆した状態を示す斜視図
である。 ／・・・流動層Ｊｊ・・・伝熱管１６・・・被覆材、？
、、、被覆材としての鋼板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流動層内に多数の伝熱管を配設し、この伝熱管を被覆し
   て収熱量を抑制するための被覆材を設け、この被覆材を
   伝熱管表面に部分的に被覆したことを特徴とする流動床
   ボイラ。