JP2000161628A - 循環型流動層反応装置 - Google Patents
循環型流動層反応装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流動層炉内の燃焼状態に影響されることな
く、流動媒体の循環流量を簡単にかつ精度良く求め、こ
れにより安定した制御を保証する循環型流動層反応装置
を提供する。 【解決手段】 環流路3cを流れる流動媒体を冷却する熱
交換器31と、流動媒体の循環流量を求める循環流量測定
装置30とを備えている。循環流量測定装置30では、入口
温度センサ32で測定された熱交換前の冷却媒体温度Ｔ1
と、出口温度センサ33で測定された熱交換後の冷却媒体
温度Ｔ2 と、流動媒体温度センサ34で測定された熱交換
前の流動媒体温度Ｔs とを用い、Ｑ・Ｃｐ・ΔＴ＝Ｕ・
Ａ・（Ｔs −（（Ｔ1 ＋Ｔ2 ）／２））という式から熱
伝達率Ｕが求められ、予め測定しておいた熱伝達率と流
動媒体流量との関係Ｕ＝ｆ（Ｖs ）を用いて、流動媒体
流量Ｖs が求められる。
く、流動媒体の循環流量を簡単にかつ精度良く求め、こ
れにより安定した制御を保証する循環型流動層反応装置
を提供する。 【解決手段】 環流路3cを流れる流動媒体を冷却する熱
交換器31と、流動媒体の循環流量を求める循環流量測定
装置30とを備えている。循環流量測定装置30では、入口
温度センサ32で測定された熱交換前の冷却媒体温度Ｔ1
と、出口温度センサ33で測定された熱交換後の冷却媒体
温度Ｔ2 と、流動媒体温度センサ34で測定された熱交換
前の流動媒体温度Ｔs とを用い、Ｑ・Ｃｐ・ΔＴ＝Ｕ・
Ａ・（Ｔs −（（Ｔ1 ＋Ｔ2 ）／２））という式から熱
伝達率Ｕが求められ、予め測定しておいた熱伝達率と流
動媒体流量との関係Ｕ＝ｆ（Ｖs ）を用いて、流動媒体
流量Ｖs が求められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、都市ごみや産業
廃棄物を焼却したりごみ再生固形燃料を燃焼させたりす
る循環型流動層燃焼装置などの各種循環型流動層反応装
置に関する。
廃棄物を焼却したりごみ再生固形燃料を燃焼させたりす
る循環型流動層燃焼装置などの各種循環型流動層反応装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】流動層炉と、流動層炉の後流側に配置さ
れかつ流動層炉から排出される流動媒体を燃焼ガスから
分離させて捕集する集塵装置と、集塵装置と流動層炉と
の間に設けられかつ集塵装置で捕集された流動媒体を流
動層炉に戻す還流路と、流動媒体の循環流量を制御する
制御装置とを備えている循環型流動層燃焼装置は、従来
より知られている（特許番号第２５４０３３３号公報参
照）。
れかつ流動層炉から排出される流動媒体を燃焼ガスから
分離させて捕集する集塵装置と、集塵装置と流動層炉と
の間に設けられかつ集塵装置で捕集された流動媒体を流
動層炉に戻す還流路と、流動媒体の循環流量を制御する
制御装置とを備えている循環型流動層燃焼装置は、従来
より知られている（特許番号第２５４０３３３号公報参
照）。
【０００３】この種の装置においては、反応速度を決め
るために負荷に応じて流動媒体の循環流量を制御し、燃
焼効率の低下や反応効率の低下を防止する必要があり、
その循環流量の正確な把握が極めて重要である。上記従
来の装置では、流動層炉の一次空気吹き込み口近傍の圧
力Ｐ1 と燃焼ガス出口部の圧力Ｐ2 との差圧ΔＰ＝Ｐ1
−Ｐ2 を求め、これが所定の値となるように、流動媒体
を還流させる空気ノズルの噴出空気量を調節していた。
るために負荷に応じて流動媒体の循環流量を制御し、燃
焼効率の低下や反応効率の低下を防止する必要があり、
その循環流量の正確な把握が極めて重要である。上記従
来の装置では、流動層炉の一次空気吹き込み口近傍の圧
力Ｐ1 と燃焼ガス出口部の圧力Ｐ2 との差圧ΔＰ＝Ｐ1
−Ｐ2 を求め、これが所定の値となるように、流動媒体
を還流させる空気ノズルの噴出空気量を調節していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の循環型流動
層反応装置では、圧力変動を緩和しつつ、圧力差の時間
平均を求める必要があり、また、燃焼負荷が変動する
と、流動媒体の循環流量が同一でも圧力差が大きくなる
ため、燃焼負荷による補正も行わなければならないこと
から、制御系の構成が複雑になるという問題があった。
層反応装置では、圧力変動を緩和しつつ、圧力差の時間
平均を求める必要があり、また、燃焼負荷が変動する
と、流動媒体の循環流量が同一でも圧力差が大きくなる
ため、燃焼負荷による補正も行わなければならないこと
から、制御系の構成が複雑になるという問題があった。
【０００５】この発明の目的は、正確な流動媒体の循環
流量を把握するために流動媒体のみが流れる集塵装置後
流側の環流路に注目し、流動層炉内の燃焼状態に影響さ
れることなく、流動媒体の循環流量を簡単にかつ精度良
く求め、これにより安定した制御を保証する循環型流動
層反応装置を提供することにある。
流量を把握するために流動媒体のみが流れる集塵装置後
流側の環流路に注目し、流動層炉内の燃焼状態に影響さ
れることなく、流動媒体の循環流量を簡単にかつ精度良
く求め、これにより安定した制御を保証する循環型流動
層反応装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明による循環型流
動層反応装置は、流動層炉と、流動層炉の後流側に配置
されかつ流動層炉から排出される流動媒体を燃焼ガスか
ら分離させて捕集する集塵装置と、集塵装置と流動層炉
との間に設けられかつ集塵装置で捕集された流動媒体を
流動層炉に戻す還流路と、負荷に応じて流動媒体の循環
流量を制御する制御装置とを備えている循環型流動層反
応装置において、環流路を流れる流動媒体を冷却する熱
交換器と、熱交換前後の流動媒体温度降下量と冷却媒体
温度上昇量とに基づいて流動媒体の循環流量を測定する
循環流量測定装置とをさらに備えていることを特徴とす
るものである。
動層反応装置は、流動層炉と、流動層炉の後流側に配置
されかつ流動層炉から排出される流動媒体を燃焼ガスか
ら分離させて捕集する集塵装置と、集塵装置と流動層炉
との間に設けられかつ集塵装置で捕集された流動媒体を
流動層炉に戻す還流路と、負荷に応じて流動媒体の循環
流量を制御する制御装置とを備えている循環型流動層反
応装置において、環流路を流れる流動媒体を冷却する熱
交換器と、熱交換前後の流動媒体温度降下量と冷却媒体
温度上昇量とに基づいて流動媒体の循環流量を測定する
循環流量測定装置とをさらに備えていることを特徴とす
るものである。
【０００７】この発明の循環型流動層反応装置による
と、集塵装置後流側の環流路には流動媒体のみが流れる
ことから、流動層炉内の燃焼等の反応状態に影響される
ことなく、流動媒体の循環流量が求められる。また、循
環流量の検出のために測定される項目は、熱交換前後の
流動媒体温度降下量と冷却媒体温度上昇量とだけである
から、簡単にかつ精度良く循環流量が求められる。
と、集塵装置後流側の環流路には流動媒体のみが流れる
ことから、流動層炉内の燃焼等の反応状態に影響される
ことなく、流動媒体の循環流量が求められる。また、循
環流量の検出のために測定される項目は、熱交換前後の
流動媒体温度降下量と冷却媒体温度上昇量とだけである
から、簡単にかつ精度良く循環流量が求められる。
【０００８】熱交換器は、環流路と交差する冷却媒体管
を有していることがあり、また、熱交換器は、環流路の
方向に沿って直列状に配置された複数の冷却媒体ジャケ
ットを有していることがある。
を有していることがあり、また、熱交換器は、環流路の
方向に沿って直列状に配置された複数の冷却媒体ジャケ
ットを有していることがある。
【０００９】冷却媒体管の形状は、一般的には円形であ
り、特に限定されるものではないが、その上部の横断面
形状は、頂角が流動媒体の安息角よりも小さい逆Ｖ字状
であることが好ましい。このようにすると、冷却媒体管
の上部に当たった流動媒体が冷却媒体管の側壁に沿って
スムーズに下方に流れ、冷却媒体管の磨耗を少なくする
ことができる。また、冷却媒体管の平面積は、環流路の
横断面積の０．３倍以下であることが好ましい。このよ
うにすると、流動媒体に悪影響を与えることなく、熱交
換前後の流動媒体温度降下量と冷却媒体温度上昇量とを
安定的に求めることができる。
り、特に限定されるものではないが、その上部の横断面
形状は、頂角が流動媒体の安息角よりも小さい逆Ｖ字状
であることが好ましい。このようにすると、冷却媒体管
の上部に当たった流動媒体が冷却媒体管の側壁に沿って
スムーズに下方に流れ、冷却媒体管の磨耗を少なくする
ことができる。また、冷却媒体管の平面積は、環流路の
横断面積の０．３倍以下であることが好ましい。このよ
うにすると、流動媒体に悪影響を与えることなく、熱交
換前後の流動媒体温度降下量と冷却媒体温度上昇量とを
安定的に求めることができる。
【００１０】流動媒体の循環流量を求めるに際しては、
冷却媒体が得た熱量を流動媒体温度降下量および伝熱面
積で割ることにより熱伝達率を求め、あらかじめ求めら
れている熱伝達率と流動媒体流量との関係から流動媒体
の循環流量を求めることが好ましい。熱伝達率と流動媒
体流量とは、比例関係にあることが本発明者により確か
められており、この知見を利用することにより、簡単に
かつ精度良く循環流量が求められる。
冷却媒体が得た熱量を流動媒体温度降下量および伝熱面
積で割ることにより熱伝達率を求め、あらかじめ求めら
れている熱伝達率と流動媒体流量との関係から流動媒体
の循環流量を求めることが好ましい。熱伝達率と流動媒
体流量とは、比例関係にあることが本発明者により確か
められており、この知見を利用することにより、簡単に
かつ精度良く循環流量が求められる。
【００１１】熱交換器が上下２段の冷却媒体ジャケット
を有しているものの場合、下部ジャケットの水温差（Ｔ
4 −Ｔ3 ）が上部ジャケットの水温差（Ｔ2 −Ｔ1 ）よ
りも小さくなるが、その度合いが流動媒体の循環流量に
依存することを利用して、（Ｔ2 −Ｔ1 ）−（Ｔ4 −Ｔ
3 ）＝ｆ（Ｖs ）から流動媒体の循環流量Ｖs を求める
ことができる。
を有しているものの場合、下部ジャケットの水温差（Ｔ
4 −Ｔ3 ）が上部ジャケットの水温差（Ｔ2 −Ｔ1 ）よ
りも小さくなるが、その度合いが流動媒体の循環流量に
依存することを利用して、（Ｔ2 −Ｔ1 ）−（Ｔ4 −Ｔ
3 ）＝ｆ（Ｖs ）から流動媒体の循環流量Ｖs を求める
ことができる。
【００１２】流動媒体温度降下量は、熱交換前の流動媒
体温度から熱交換前後の冷却媒体温度の平均値を減算す
ることに求められていることが好ましい。このようにす
ると、熱交換後の流動媒体温度を測定する必要がなく、
装置をより簡単なものにすることができる。
体温度から熱交換前後の冷却媒体温度の平均値を減算す
ることに求められていることが好ましい。このようにす
ると、熱交換後の流動媒体温度を測定する必要がなく、
装置をより簡単なものにすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、以下図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００１４】図１は、この発明による循環型流動層反応
装置をごみ再生固形燃料（以下、ＲＤＦと称す）を燃料
とするボイラーに適用した実施形態を示している。
装置をごみ再生固形燃料（以下、ＲＤＦと称す）を燃料
とするボイラーに適用した実施形態を示している。
【００１５】同図において、反応装置は、流動層炉(1)
と、流動層炉(1) の後流側に配置されかつ流動層炉(1)
から排出される流動媒体（燃焼残渣を含む）を燃焼ガス
と分離させて捕集するサイクロン(2) （集塵装置）と、
サイクロン(2) と流動層炉(1) との間に設けられかつサ
イクロン(2) で捕集された流動媒体を流動層炉(1) に戻
す還流路(3) と、環流路(3) に設けられて流動媒体の循
環流量を測定する循環流量測定装置(30)とを備えてい
る。
と、流動層炉(1) の後流側に配置されかつ流動層炉(1)
から排出される流動媒体（燃焼残渣を含む）を燃焼ガス
と分離させて捕集するサイクロン(2) （集塵装置）と、
サイクロン(2) と流動層炉(1) との間に設けられかつサ
イクロン(2) で捕集された流動媒体を流動層炉(1) に戻
す還流路(3) と、環流路(3) に設けられて流動媒体の循
環流量を測定する循環流量測定装置(30)とを備えてい
る。
【００１６】流動層炉(1) は、空気予熱器から送られて
きた一次空気および二次空気により硅砂等の流動媒体を
用いて流動層を形成する。流動層炉(1) の内周面を覆う
ように多数のボイラ用の水管（図示略）が配置されてい
る。これらの水管の上端は、図示しない管寄せを介して
蒸気ドラム(6) に接続されている。ＲＤＦは、図示しな
いスケールコンベアから所定量ずつ投入装置(7) に供給
され、この投入装置(7) より流動層炉(1) 内に投入され
る。また、流動層炉(1) の下端から排出された不燃物お
よび流動媒体は、流動層炉(1) の下方に設けられた分離
機(8) により分離され、不燃物は系外に排出され、流動
媒体はコンベヤ(9) およびエレベータ(10)を経て流動層
炉(1) に戻されるようになっている。
きた一次空気および二次空気により硅砂等の流動媒体を
用いて流動層を形成する。流動層炉(1) の内周面を覆う
ように多数のボイラ用の水管（図示略）が配置されてい
る。これらの水管の上端は、図示しない管寄せを介して
蒸気ドラム(6) に接続されている。ＲＤＦは、図示しな
いスケールコンベアから所定量ずつ投入装置(7) に供給
され、この投入装置(7) より流動層炉(1) 内に投入され
る。また、流動層炉(1) の下端から排出された不燃物お
よび流動媒体は、流動層炉(1) の下方に設けられた分離
機(8) により分離され、不燃物は系外に排出され、流動
媒体はコンベヤ(9) およびエレベータ(10)を経て流動層
炉(1) に戻されるようになっている。
【００１７】図２（ａ）（ｂ）は、測定装置(30)部分を
拡大して示すもので、還流路(3) 上流のダウンカマー部
(3c)に、環流路(3) を流れる流動媒体を冷却する熱交換
器(31)が設けられており、熱交換前後の流動媒体温度降
下量と冷却媒体温度上昇量とに基づいて流動媒体の循環
流量が測定装置(30)において求められている。
拡大して示すもので、還流路(3) 上流のダウンカマー部
(3c)に、環流路(3) を流れる流動媒体を冷却する熱交換
器(31)が設けられており、熱交換前後の流動媒体温度降
下量と冷却媒体温度上昇量とに基づいて流動媒体の循環
流量が測定装置(30)において求められている。
【００１８】熱交換器(31)は、環流路(3) と交差する冷
却媒体管(31a) を有しており、冷却媒体として水（空気
その他のものでもよい）が使用されている。熱交換器(3
1)の冷却媒体入口部には、熱交換前の冷却媒体温度を測
定する入口温度センサ(32)が設けられ、熱交換器(31)の
冷却媒体出口部には、熱交換後の冷却媒体温度を測定す
る出口温度センサ(33)が設けられている。また、還流路
(3) の上流部には、熱交換前の流動媒体温度を測定する
流動媒体温度センサ(34)が設けられている。
却媒体管(31a) を有しており、冷却媒体として水（空気
その他のものでもよい）が使用されている。熱交換器(3
1)の冷却媒体入口部には、熱交換前の冷却媒体温度を測
定する入口温度センサ(32)が設けられ、熱交換器(31)の
冷却媒体出口部には、熱交換後の冷却媒体温度を測定す
る出口温度センサ(33)が設けられている。また、還流路
(3) の上流部には、熱交換前の流動媒体温度を測定する
流動媒体温度センサ(34)が設けられている。
【００１９】図２（ｂ）に示すように、冷却媒体管(31
a) の横断面形状は、上部が逆Ｖ字状、下部が半円形と
されており、逆Ｖ字状上部の頂角θは、流動媒体の安息
角よりも小さくなされている。これにより、環流路(3)
を循環する流動媒体が冷却媒体管(31a) の上部側壁に沿
ってスムーズに流れることが可能とされ、流動媒体によ
る冷却媒体管(31a) の磨耗が少ないものとなっている。
a) の横断面形状は、上部が逆Ｖ字状、下部が半円形と
されており、逆Ｖ字状上部の頂角θは、流動媒体の安息
角よりも小さくなされている。これにより、環流路(3)
を循環する流動媒体が冷却媒体管(31a) の上部側壁に沿
ってスムーズに流れることが可能とされ、流動媒体によ
る冷却媒体管(31a) の磨耗が少ないものとなっている。
【００２０】還流路(3) は、ダウンカマー部(3c)の下端
で２つに分岐され、一方の分岐部(3a)の途中に、サイク
ロン(2) 側から流量制御弁(11)および熱回収部(12)が設
けられている。熱回収部(12)内にはボイラ用の過熱器(1
3)が配置されている。また、熱回収部(12)内に流動媒体
移送空気が吹き込まれるようになっている。他方の分岐
部(3b)の先端は、投入装置(7) の流動層炉(1) への開口
よりも上方に開口しており、この分岐部(3b)の途中にコ
ンベア(9) およびエレベータ(10)により搬送されてきた
流動媒体が投入されるようになっている。
で２つに分岐され、一方の分岐部(3a)の途中に、サイク
ロン(2) 側から流量制御弁(11)および熱回収部(12)が設
けられている。熱回収部(12)内にはボイラ用の過熱器(1
3)が配置されている。また、熱回収部(12)内に流動媒体
移送空気が吹き込まれるようになっている。他方の分岐
部(3b)の先端は、投入装置(7) の流動層炉(1) への開口
よりも上方に開口しており、この分岐部(3b)の途中にコ
ンベア(9) およびエレベータ(10)により搬送されてきた
流動媒体が投入されるようになっている。
【００２１】サイクロン(2) の後流側に熱回収塔(14)が
配置されている。熱回収塔(14)内にはサイクロン(2) か
ら排出された燃焼ガスが上方から下方に流れる第１の煙
道(15)と、第１煙道(15)の下端に連なりかつ燃焼ガスが
下方から上方に流れる第２の煙道(16)とを備えている。
第１煙道(15)の内周面は多数のボイラ用の水管（図示
略）で覆われており、これらの水管の上端も、図示しな
い管寄せを介して蒸気ドラム(6) に接続されている。第
２煙道(16)内には、脱気器から送られてきた水を流すボ
イラ用のエコノマイザ(17)と、上述した熱回収部(12)内
の過熱器(13)に直列状に接続されかつ蒸気ドラム(6) か
ら送られてきた水蒸気を流す２つの過熱器(18)(19)とが
配置されている。第２煙道(16)内の２つの過熱器(18)(1
9)の間、および第２煙道(16)内の下側の過熱器(19)と熱
回収部(12)の過熱器(13)との間に、それぞれ水を注入し
て水蒸気の温度および圧力を調節する注水器(20)が配置
されている。
配置されている。熱回収塔(14)内にはサイクロン(2) か
ら排出された燃焼ガスが上方から下方に流れる第１の煙
道(15)と、第１煙道(15)の下端に連なりかつ燃焼ガスが
下方から上方に流れる第２の煙道(16)とを備えている。
第１煙道(15)の内周面は多数のボイラ用の水管（図示
略）で覆われており、これらの水管の上端も、図示しな
い管寄せを介して蒸気ドラム(6) に接続されている。第
２煙道(16)内には、脱気器から送られてきた水を流すボ
イラ用のエコノマイザ(17)と、上述した熱回収部(12)内
の過熱器(13)に直列状に接続されかつ蒸気ドラム(6) か
ら送られてきた水蒸気を流す２つの過熱器(18)(19)とが
配置されている。第２煙道(16)内の２つの過熱器(18)(1
9)の間、および第２煙道(16)内の下側の過熱器(19)と熱
回収部(12)の過熱器(13)との間に、それぞれ水を注入し
て水蒸気の温度および圧力を調節する注水器(20)が配置
されている。
【００２２】熱回収塔(14)の後流側には減温塔(21)およ
びバグフィルタ(22)が配置されている。減温塔(21)は熱
回収塔(14)を通過してきた燃焼ガスの温度をさらに低下
させるものである。バグフィルタ(22)は燃焼ガス中の塩
化水素、硫黄酸化物および煤塵等を捕集するものであ
り、その前流側で消石灰等の中和剤や、反応助剤が燃焼
ガス中に添加される。バグフィルタ(22)を通過した燃焼
ガスは煙突により大気中に排出される。
びバグフィルタ(22)が配置されている。減温塔(21)は熱
回収塔(14)を通過してきた燃焼ガスの温度をさらに低下
させるものである。バグフィルタ(22)は燃焼ガス中の塩
化水素、硫黄酸化物および煤塵等を捕集するものであ
り、その前流側で消石灰等の中和剤や、反応助剤が燃焼
ガス中に添加される。バグフィルタ(22)を通過した燃焼
ガスは煙突により大気中に排出される。
【００２３】熱回収塔(14)、減温塔(21)およびバグフィ
ルタ(22)の下端から排出される飛灰は、コンベア(23)を
経て飛灰処理装置（図示略）に送られるようになってい
る。
ルタ(22)の下端から排出される飛灰は、コンベア(23)を
経て飛灰処理装置（図示略）に送られるようになってい
る。
【００２４】上記構成の燃焼装置において、ＲＤＦが投
入装置(7) により流動層炉(1) に送り込まれる。流動層
炉(1) では、一次空気および二次空気により流動媒体を
用いて流動層が形成されており、この流動層でＲＤＦが
燃焼させられる。未燃分は、燃焼ガスおよび流動媒体が
流動層炉(1) の上端からサイクロン(2) 内に入るまでに
ほぼ完全に燃焼する。サイクロン(2) において、流動層
炉(1) から排出された流動媒体および燃焼残渣は燃焼ガ
スと分離されて捕集され、還流路(3) の２つの分岐部(3
a)(3b)を通って流動層炉(1) に戻される。流動媒体およ
び燃焼残渣の有する熱は、熱回収部(12)を有する分岐部
(3a)を通過する間に過熱器(13)内を流れる水蒸気に伝え
られ、水蒸気が過熱される。流動媒体移送空気の吹き込
み量および流量制御弁(11)の開度を調節することによ
り、熱回収部(12)を有する分岐部(3a)を通過する流動媒
体および燃焼残渣の量を多くすると、流動層炉(1) の温
度を低下させることができ、これとは逆に熱回収部(12)
を有する分岐部(3a)を通過する流動媒体および燃焼残渣
の量を少なくすると、流動層炉(1) の温度を上昇させる
ことができる。流量制御弁(11)は、測定装置(30)からの
信号に基づいて制御信号を出力する制御装置（図示略）
により制御されている。
入装置(7) により流動層炉(1) に送り込まれる。流動層
炉(1) では、一次空気および二次空気により流動媒体を
用いて流動層が形成されており、この流動層でＲＤＦが
燃焼させられる。未燃分は、燃焼ガスおよび流動媒体が
流動層炉(1) の上端からサイクロン(2) 内に入るまでに
ほぼ完全に燃焼する。サイクロン(2) において、流動層
炉(1) から排出された流動媒体および燃焼残渣は燃焼ガ
スと分離されて捕集され、還流路(3) の２つの分岐部(3
a)(3b)を通って流動層炉(1) に戻される。流動媒体およ
び燃焼残渣の有する熱は、熱回収部(12)を有する分岐部
(3a)を通過する間に過熱器(13)内を流れる水蒸気に伝え
られ、水蒸気が過熱される。流動媒体移送空気の吹き込
み量および流量制御弁(11)の開度を調節することによ
り、熱回収部(12)を有する分岐部(3a)を通過する流動媒
体および燃焼残渣の量を多くすると、流動層炉(1) の温
度を低下させることができ、これとは逆に熱回収部(12)
を有する分岐部(3a)を通過する流動媒体および燃焼残渣
の量を少なくすると、流動層炉(1) の温度を上昇させる
ことができる。流量制御弁(11)は、測定装置(30)からの
信号に基づいて制御信号を出力する制御装置（図示略）
により制御されている。
【００２５】サイクロン(2) から出た燃焼ガスは熱回収
塔(14)内に入り、まず第１煙道(15)を下方に流れること
によって、燃焼ガスの有する熱が煙道壁を構成する水管
内のボイラ水に伝えられ、水管内のボイラ水が加熱蒸発
されるとともに、燃焼ガスの温度は低下する。ついで、
燃焼ガスが第２煙道(16)を上方に流れることによって、
燃焼ガスの有する熱が煙道壁を構成する水管内のボイラ
水、両過熱器(19)(18)内の水蒸気およびエコノマイザ(1
7)内の水に伝えられ、水管内のボイラ水が加熱蒸発され
るとともに水蒸気が過熱され、さらにエコノマイザ(17)
内の水が予熱され、しかも燃焼ガスの温度は低下する。
塔(14)内に入り、まず第１煙道(15)を下方に流れること
によって、燃焼ガスの有する熱が煙道壁を構成する水管
内のボイラ水に伝えられ、水管内のボイラ水が加熱蒸発
されるとともに、燃焼ガスの温度は低下する。ついで、
燃焼ガスが第２煙道(16)を上方に流れることによって、
燃焼ガスの有する熱が煙道壁を構成する水管内のボイラ
水、両過熱器(19)(18)内の水蒸気およびエコノマイザ(1
7)内の水に伝えられ、水管内のボイラ水が加熱蒸発され
るとともに水蒸気が過熱され、さらにエコノマイザ(17)
内の水が予熱され、しかも燃焼ガスの温度は低下する。
【００２６】ついで、燃焼ガスは減温塔(21)内に流入
し、ここでさらに温度が下げられる。その後、燃焼ガス
は、消石灰等の中和剤および反応助剤が添加された後バ
グフィルタ(22)に流入し、ここで塩化水素、硫黄酸化物
および煤塵が除去される。そして、煙突から大気中に排
出される。
し、ここでさらに温度が下げられる。その後、燃焼ガス
は、消石灰等の中和剤および反応助剤が添加された後バ
グフィルタ(22)に流入し、ここで塩化水素、硫黄酸化物
および煤塵が除去される。そして、煙突から大気中に排
出される。
【００２７】一方、脱気器から送られ、エコノマイザ(1
7)を通過する間に予熱された水は、蒸気ドラム(6) に導
かれた後、ボイラ水循環回路を構成する流動層炉(1) お
よび熱回収塔(14)の水管内でさらに加熱されて気水混合
物となり、蒸気ドラム(6) に再び送られる。蒸気ドラム
(6) 内で分離された水蒸気は、３つの過熱器(18)(19)(1
3)を順々に流れ、過熱器(18)(19)内を通過する間に燃焼
ガスの有する熱により過熱されるとともに、過熱器(13)
内を通過する間に流動媒体の有する熱により過熱され、
過熱された水蒸気が蒸気タービンに送られる。
7)を通過する間に予熱された水は、蒸気ドラム(6) に導
かれた後、ボイラ水循環回路を構成する流動層炉(1) お
よび熱回収塔(14)の水管内でさらに加熱されて気水混合
物となり、蒸気ドラム(6) に再び送られる。蒸気ドラム
(6) 内で分離された水蒸気は、３つの過熱器(18)(19)(1
3)を順々に流れ、過熱器(18)(19)内を通過する間に燃焼
ガスの有する熱により過熱されるとともに、過熱器(13)
内を通過する間に流動媒体の有する熱により過熱され、
過熱された水蒸気が蒸気タービンに送られる。
【００２８】この発明の反応装置によると、測定装置(3
0)においては、流動媒体の循環流量が増加するとΔＴ＝
Ｔ2 −Ｔ1 が大きくなることを利用して、循環流量が求
められている。すなわち、入口温度センサ(32)で求めら
れた熱交換前の冷却媒体温度Ｔ1 、出口温度センサ(33)
で求められた熱交換後の冷却媒体温度および流動媒体温
度センサ(34)で求められた熱交換前の流動媒体温度Ｔs
を用い、下記の式（１）に基づいた制御が行われてい
る。
0)においては、流動媒体の循環流量が増加するとΔＴ＝
Ｔ2 −Ｔ1 が大きくなることを利用して、循環流量が求
められている。すなわち、入口温度センサ(32)で求めら
れた熱交換前の冷却媒体温度Ｔ1 、出口温度センサ(33)
で求められた熱交換後の冷却媒体温度および流動媒体温
度センサ(34)で求められた熱交換前の流動媒体温度Ｔs
を用い、下記の式（１）に基づいた制御が行われてい
る。
【００２９】 Ｑ・Ｃｐ・ΔＴ＝Ｕ・Ａ・（Ｔs −（（Ｔ1 ＋Ｔ2 ）／２）） （１） ここで、Ｑ：冷却水量（一定），Ｃｐ：冷却水比熱，Ｔ
1 ：入口冷却水温度、Ｔ2 ：出口冷却水温度、ΔＴ＝Ｔ
2 −Ｔ1 、Ｔs ：入口流動媒体温度、Ｕ：熱伝達率、
Ａ：冷却媒体管伝熱面積である。
1 ：入口冷却水温度、Ｔ2 ：出口冷却水温度、ΔＴ＝Ｔ
2 −Ｔ1 、Ｔs ：入口流動媒体温度、Ｕ：熱伝達率、
Ａ：冷却媒体管伝熱面積である。
【００３０】そして、式（１）から流動媒体−熱交換器
間の熱伝達率Ｕが求められ、予め測定しておいた熱伝達
率と流動媒体流量との関係Ｕ＝ｆ（Ｖs ）を用いて、流
動媒体流量Ｖs が求められる。
間の熱伝達率Ｕが求められ、予め測定しておいた熱伝達
率と流動媒体流量との関係Ｕ＝ｆ（Ｖs ）を用いて、流
動媒体流量Ｖs が求められる。
【００３１】図３は、本発明者による実験により確かめ
られた熱伝達率と循環流量との関係を示すグラフであ
る。すなわち、同グラフは、９０Ａ鋼管の環流路(3) に
１５Ａ鋼管の冷却媒体管(31a) を貫通させ、冷却媒体と
して水を、流動媒体として硅砂を用いた場合の熱伝達率
Ｕと流動媒体流量Ｖs の関係を実験により求めたもので
あり、これによると、熱伝達率Ｕと流動媒体流量Ｖs は
ほぼ比例の関係にあるものと考えられ、温度センサ(32)
(33)(34)による温度測定結果に基づいて、流動媒体循環
流量が容易にかつ精度良く求められることが分かる。
られた熱伝達率と循環流量との関係を示すグラフであ
る。すなわち、同グラフは、９０Ａ鋼管の環流路(3) に
１５Ａ鋼管の冷却媒体管(31a) を貫通させ、冷却媒体と
して水を、流動媒体として硅砂を用いた場合の熱伝達率
Ｕと流動媒体流量Ｖs の関係を実験により求めたもので
あり、これによると、熱伝達率Ｕと流動媒体流量Ｖs は
ほぼ比例の関係にあるものと考えられ、温度センサ(32)
(33)(34)による温度測定結果に基づいて、流動媒体循環
流量が容易にかつ精度良く求められることが分かる。
【００３２】図４は、測定装置(30)部分の変形例を示し
ている。同図において、熱交換器(41)は、上下２段に配
置された水冷ジャケット(41a)(41b)を有しており、上部
ジャケット(41a) の入口温度Ｔ1 および出口温度Ｔ2 を
測定する上部ジャケット入口温度センサ(42)および出口
温度センサ(43)と、下部ジャケット(41b) の入口温度Ｔ
3 および出口温度Ｔ4 を測定する下部ジャケット入口温
度センサ(44)および出口温度センサ(45)とがそれぞれ配
置されている。
ている。同図において、熱交換器(41)は、上下２段に配
置された水冷ジャケット(41a)(41b)を有しており、上部
ジャケット(41a) の入口温度Ｔ1 および出口温度Ｔ2 を
測定する上部ジャケット入口温度センサ(42)および出口
温度センサ(43)と、下部ジャケット(41b) の入口温度Ｔ
3 および出口温度Ｔ4 を測定する下部ジャケット入口温
度センサ(44)および出口温度センサ(45)とがそれぞれ配
置されている。
【００３３】図４に示す測定装置(30)によると、下部ジ
ャケット(41b) の水温差（Ｔ4 −Ｔ3 ）が上部ジャケッ
ト(41a) の水温差（Ｔ2 −Ｔ1 ）よりも小さくなるが、
その度合いが流動媒体の循環流量に依存することを利用
して、すなわち、（Ｔ2 −Ｔ1 ）−（Ｔ4 −Ｔ3 ）＝ｆ
（Ｖs ）であることを利用して流動媒体の循環流量Ｖs
を求めることができる。
ャケット(41b) の水温差（Ｔ4 −Ｔ3 ）が上部ジャケッ
ト(41a) の水温差（Ｔ2 −Ｔ1 ）よりも小さくなるが、
その度合いが流動媒体の循環流量に依存することを利用
して、すなわち、（Ｔ2 −Ｔ1 ）−（Ｔ4 −Ｔ3 ）＝ｆ
（Ｖs ）であることを利用して流動媒体の循環流量Ｖs
を求めることができる。
【００３４】
【発明の効果】この発明の循環型流動層反応装置による
と、集塵装置後流側の環流路には流動媒体のみが流れる
ことから、流動層炉内の燃焼等の反応状態に影響される
ことなく、流動媒体の循環流量が求められ、また、循環
流量の検出のために測定される項目は、熱交換前後の流
動媒体温度降下量と冷却媒体温度上昇量とだけであるか
ら、簡単にかつ精度良く循環流量が求められ、これによ
り安定した制御が保証されるので、燃焼効率の低下や反
応効率の低下が確実に防止される。
と、集塵装置後流側の環流路には流動媒体のみが流れる
ことから、流動層炉内の燃焼等の反応状態に影響される
ことなく、流動媒体の循環流量が求められ、また、循環
流量の検出のために測定される項目は、熱交換前後の流
動媒体温度降下量と冷却媒体温度上昇量とだけであるか
ら、簡単にかつ精度良く循環流量が求められ、これによ
り安定した制御が保証されるので、燃焼効率の低下や反
応効率の低下が確実に防止される。
【図１】この発明による循環型流動層反応装置の全体構
成を示す概略図である。
成を示す概略図である。
【図２】この発明による循環型流動層反応装置の要部拡
大図である。
大図である。
【図３】流動媒体の循環流量と熱伝達率との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図４】この発明による循環型流動層反応装置の変形例
の要部拡大図である。
の要部拡大図である。
(1) 流動層炉 (2) サイクロン（集塵装置） (3) 還流路 (30) 循環流量測定装置 (31) 熱交換器 (31a) 冷却媒体管 (41) 熱交換器 (41a) 冷却媒体ジャケット
Claims (7)
- 【請求項１】 流動層炉と、流動層炉の後流側に配置さ
れかつ流動層炉から排出される流動媒体を燃焼ガスから
分離させて捕集する集塵装置と、集塵装置と流動層炉と
の間に設けられかつ集塵装置で捕集された流動媒体を流
動層炉に戻す還流路と、負荷に応じて流動媒体の循環流
量を制御する制御装置とを備えている循環型流動層反応
装置において、環流路を流れる流動媒体を冷却する熱交
換器と、熱交換前後の流動媒体温度降下量と冷却媒体温
度上昇量とに基づいて流動媒体の循環流量を求める循環
流量測定装置とをさらに備えていることを特徴とする循
環型流動層反応装置。 - 【請求項２】 熱交換器は、環流路と交差する冷却媒体
管を有している請求項１記載の循環型流動層反応装置。 - 【請求項３】 冷却媒体管の平面積は、環流路の横断面
積の０．３倍以下である請求項２記載の循環型流動層反
応装置。 - 【請求項４】 冷却媒体管の上部の横断面形状が逆Ｖ字
状であり、その頂角が流動媒体の安息角よりも小さくな
されている請求項２記載の循環型流動層反応装置。 - 【請求項５】 熱交換器は、環流路の方向に沿って直列
状に配置された複数の冷却媒体ジャケットを有している
請求項１記載の循環型流動層反応装置。 - 【請求項６】 流動媒体の循環流量は、冷却媒体が得た
熱量を流動媒体温度降下量および伝熱面積で割ることに
より熱伝達率を求め、あらかじめ求められている熱伝達
率と流動媒体流量との関係から求められている請求項２
または５記載の循環型流動層反応装置。 - 【請求項７】 流動媒体温度降下量は、熱交換前の流動
媒体温度から熱交換前後の冷却媒体温度の平均値を減算
することにより求められている請求項６記載の循環型流
動層反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33673698A JP2000161628A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 循環型流動層反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33673698A JP2000161628A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 循環型流動層反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000161628A true JP2000161628A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18302254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33673698A Withdrawn JP2000161628A (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 循環型流動層反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000161628A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009076046A1 (en) * | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Alstom Technology Ltd | Moving bed heat exchanger for circulating fluidized bed boiler |
| CN111853763A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-10-30 | 山鹰华南纸业有限公司 | 一种循环流化床锅炉返料循环灰补给方法 |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP33673698A patent/JP2000161628A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009076046A1 (en) * | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Alstom Technology Ltd | Moving bed heat exchanger for circulating fluidized bed boiler |
| US9163829B2 (en) | 2007-12-12 | 2015-10-20 | Alstom Technology Ltd | Moving bed heat exchanger for circulating fluidized bed boiler |
| CN111853763A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-10-30 | 山鹰华南纸业有限公司 | 一种循环流化床锅炉返料循环灰补给方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060207 |