JP2001296001A - 流動床の仕切方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動床に仕切を設けた内部循環流動床におい
て、安定した流動媒体の循環が行えるようにし、安定し
た運転を行う。 【解決手段】 流動層を備えた室を、上側及び下側にそ
れぞれ通路が形成されるように仕切３０で燃焼セルと収
熱セルとに区分し、それぞれのセルの下側に独立して流
量を調整した流動化ガスが供給される風箱を設け、燃焼
セルの空塔速度を収熱セルの空塔速度より大きくなるよ
うにして、流動媒体が燃焼セルから仕切３０を越えて収
熱セルに移動し、収熱セルの下部から燃焼セルに循環す
るようにした内部循環流動床において、仕切３０を強制
循環の蒸発器管３２で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可燃物、例えば、
都市ごみ、産業廃棄物あるいはＲＤＦ（Ｒｅｆｕｓｅ
Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｆｕｅｌ）等を流動層により燃焼させ
るとともに、その熱エネルギーを回収するための流動床
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ、産業廃棄物あるいはＲＤＦな
どこれら可燃物の燃焼方法として流動床燃焼法が知られ
ており、高い燃焼温度になる場合には燃焼温度を適切な
温度にするために、流動床内に伝熱管を設けて熱回収を
行っている。これら可燃物の燃焼によって、可燃物に含
有されているＣｌ分からＨＣｌが発生することが知られ
ており、このＨＣｌに起因して伝熱管が腐食されること
が知られている。このために、流動床においては、腐食
ガスが生成する燃焼部と腐食ガスが生成しない伝熱管を
設けた収熱部とを差別化する手段として、内部循環流動
床が採用されている。内部循環流動床は、流動層内に仕
切を設けて、都市ごみ、産業廃棄物、ＲＤＦなどを燃焼
させる流動層と、層内に伝熱管を設けて熱を回収する流
動層とに区分した流動床である。

【０００３】上記のように、燃焼を行う流動層（燃焼セ
ル）と、熱を回収する流動層（収熱セル）とは、仕切に
よって区分される。この仕切には、大きく分けて耐火材
構造と伝熱管構造があるが、熱を回収するボイラでは一
般的に伝熱管構造が採用される。伝熱管構造の仕切で流
動層を区分する内部循環流動床として、特公平５−８７
７５８号公報には、流動層を燃焼部と熱回収部とに区分
する仕切を伝熱管群で構成し、この仕切の上側の流動媒
体通過部分の管群をほぼ垂直（鉛直）又は燃焼部側に傾
斜させて配置し、流動媒体通過部分の管群にプロテクタ
を設けるという構成が開示されている。

【０００４】また、二重仕切構造を用いて流動床を複数
のセルに区分する方法及び装置については、特許第２８
９１９９６号公報に示されている。すなわち、この公報
には、流動層を備えた室を上側及び下側が連通するよう
に第１の仕切で燃焼セルと収熱セルとに区分し、第１の
仕切に近接し、かつ平行に燃焼セル側に第２の仕切を設
け、第２の仕切の下端が第１の仕切の下端よりも高くな
るように第２の仕切の下側のみを連通させて、流動媒体
が燃焼セルの下部から第１の仕切と第２の仕切との間を
通り第２の仕切を越えて収熱セルに移動し、収熱セルの
下部から燃焼セル側へ循環するようにした構成が開示さ
れている。燃焼セルと伝熱管を設ける収熱セルに区分す
る仕切に着目してみると、上記の特公平５−８７７５８
号公報、及び特許第２８９１９９６号公報では、自然循
環の蒸発器管で仕切を構成することが示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】内部循環流動床では、
流動媒体は仕切の上部の開口から収熱セルに移動し、収
熱セル下部の開口から燃焼セルに循環する構成となり、
自然循環の蒸発器管で仕切を構成する場合、上部の開口
と下部の開口では、略鉛直に配列された蒸発器管と蒸発
器管との間隙から流動媒体が移動することになる。図１
０及び図１１は、仕切を従来の自然循環の蒸発器管で構
成した内部循環流動床を示している。流動床１０におい
て、仕切１２は、自然循環の蒸発器管１４で構成され、
仕切部１６は燃焼セル１８と収熱セル２０との間でガス
が移動しないように鋼材、耐火材などで板状に構成され
ている。燃料が燃焼セル１８に供給され、流動媒体は仕
切部１６上側の開口２２から伝熱管２４を設けた収熱セ
ル２０に移動し、収熱セル２０から仕切部１６下側の開
口２６を通って燃焼セル１８に循環される。流動媒体が
循環する仕切部１６上側の開口２２及び仕切部１６下側
の開口２６は、図１１の側面図に示すように、自然循環
の蒸発器管１４が櫛状に配置されている。２７はヘッダ
である。

【０００６】このため、流動媒体の循環がこの蒸発器管
１４によってかなり阻害されることになる。流動媒体の
循環が阻害されると、収熱セルでの収熱量が不足した
り、収熱量が変動するなどの問題がある。また、このと
き、上記の特公平５−８７７５８号公報にもあるよう
に、蒸発器管の摩耗を抑制する目的で、流動媒体通過部
分の櫛状の蒸発器管の周囲に鋼材のプロテクタあるいは
耐火材が施工されると、蒸発器管と蒸発器管との間隙が
さらに狭くなってますます流動媒体の循環が阻害される
ことになる。

【０００７】自然循環の蒸発器管では、蒸発器管を水平
から一般的には３゜程度以上傾斜させる必要があり、仕
切の上側及び下側の流動媒体通過部分には蒸発器管が配
置されて構成されることになる。流動媒体が移動する所
にある蒸発器管は流動媒体循環の障害物となり、この蒸
発器管によって流動媒体の移動が阻害されていることが
明らかになった。一般的には、上記の特公平５−８７７
５８号公報、及び特許第２８９１９９６号公報にあるよ
うに、自然循環の蒸発器管を垂直（鉛直）配置、あるい
は傾斜させて配置している。このため、流動媒体が循環
する領域に、櫛状の蒸発器管があり、循環が阻害される
ことになる。

【０００８】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、流動床に仕切を設けた内部循環流
動床において、仕切を強制循環の蒸発器管で構成するこ
とにより、仕切の上側及び／又は下側の流動媒体通過部
分に蒸発器管を配置しない構成とすることが可能にな
り、これにより、安定した流動媒体の循環が可能とな
り、収熱量の不足や変動がなく安定した運転を行うこと
ができる流動床の仕切方法及び装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の流動床の仕切方法は、流動層を備えた室
を、上側及び下側にそれぞれ通路が形成されるように仕
切で燃焼セルと収熱セルとに区分し、それぞれのセルの
下側又は下部に独立して流量を調整した流動化ガスが供
給される風箱又は散気管を設け、燃焼セルの空塔速度を
収熱セルの空塔速度より大きくなるようにして、流動媒
体が燃焼セルから仕切を越えて収熱セルに移動し、収熱
セルの下部から燃焼セルに循環するようにした流動床に
おいて、仕切を強制循環の蒸発器管で構成するようにし
たものである（図１、図２、図３参照）。また、本発明
の方法は、流動層を備えた室を、上側及び下側にそれぞ
れ通路が形成されるように仕切で燃焼セルと収熱セルと
に区分し、それぞれのセルの下側又は下部に独立して流
量を調整した流動化ガスが供給される風箱又は散気管を
設け、燃焼セルの空塔速度を収熱セルの空塔速度より大
きくなるようにして、流動媒体が燃焼セルから仕切を越
えて収熱セルに移動し、収熱セルの下部から燃焼セルに
循環するようにした流動床において、仕切を蒸発器管で
構成し、蒸発器管の配置を受熱流体の強制循環が必要と
なる略水平配置にすることを特徴としている（図１、図
２、図３参照）。

【００１０】また、本発明の方法は、流動床を第一仕切
と第二仕切とで３つのセルに区分し、それぞれのセルの
下側又は下部に独立して流量を調整した流動化ガスが供
給される風箱又は散気管を設け、燃焼セルである第一セ
ルと循環セルである第二セルとを下側が連通するように
第一仕切で区分し、第二セルと収熱セルである第三セル
とを上側及び下側が連通するように第二仕切で区分し
て、流動媒体が第一セルの下部から第二セルを介し第二
仕切を越えて第三セルに移動し、第三セルの下部から第
二セルに循環するようにした流動床において、第一仕切
及び第二仕切の少なくともいずれかを蒸発器管で構成
し、蒸発器管の配置を受熱流体の強制循環が必要となる
配置にすることを特徴としている（図４参照）。

【００１１】また、本発明の方法は、流動床を、燃焼セ
ルである第一セルの両側に略同一構造の他のセルが配置
されるように、中央の第一セルを構成する仕切を第一仕
切及び第三仕切とし、第一仕切の外側に第二仕切を、第
三仕切の外側に第四仕切を設けて、第一セルの両側に循
環セルである第二セル及び第四セル、さらに第二セルの
外側に第三セルが、第四セルの外側に第五セルが設けら
れるように区分し、それぞれのセルの下側又は下部に独
立して流量を調整した流動化ガスが供給される風箱又は
散気管を設け、第一セルと第二セルとを下側が連通する
ように第一仕切で区分し、第二セルと収熱セルである第
三セルとを上側及び下側が連通するように第二仕切で区
分し、第一セルと第四セルとを下側が連通するように第
三仕切で区分し、第四セルと収熱セルである第五セルと
を上側及び下側が連通するように第四仕切で区分して、
流動媒体が第一セルの下部から第二セルを介し第二仕切
を越えて第三セルに移動し、第三セルの下部から第二セ
ルに循環するとともに、流動媒体が第一セルの下部から
第四セルを介し第四仕切を越えて第五セルに移動し、第
五セルの下部から第四セルに循環するようにした流動床
の仕切方法であって、第一仕切、第二仕切、第三仕切及
び第四仕切の少なくともいずれかを蒸発器管で構成し、
蒸発器管の配置を受熱流体の強制循環が必要となる配置
にすることを特徴としている（図５参照）。

【００１２】自然循環の蒸発器管は、水平から３゜程度
以上傾斜させて下部から上部に缶水が流れるように構成
する必要があるのに対して、強制循環の蒸発器管では、
蒸発器管の配置は水平でも良く、あるいは上部から下向
きにでも配置することができる。このため、強制循環の
蒸発器管で仕切を構成することによって、仕切の上側及
び／又は下側の流動媒体通過部分に蒸発器管を配置しな
い構造を採用することが可能となる。この場合、流動媒
体の移動が阻害されることがないので、収熱量の不足、
変動がなく、安定した運転が達成できる。しかしなが
ら、強制循環の蒸発器管では、缶水を循環ポンプで強制
的に循環させるので、循環ポンプが必要になり、製造コ
ストの増大、ユーティリティの増加となるが、安定した
運転が達成できる利点の方が大きい。

【００１３】本発明の流動床の仕切装置は、流動層を備
えた室を、上側及び下側にそれぞれ通路が形成されるよ
うに仕切で燃焼セルと収熱セルとに区分し、それぞれの
セルの下側又は下部に独立した流動化ガス供給量調節手
段を備える風箱又は散気管を設け、燃焼セルの空塔速度
が収熱セルの空塔速度より大きくなるようにして、流動
媒体が燃焼セルから仕切を越えて収熱セルに移動し、収
熱セルの下部から燃焼セルに循環するようにした流動床
において、仕切が強制循環の蒸発器管で構成され、蒸発
器管が仕切の上側及び／又は下側の流動媒体通過部分に
略鉛直配列されない構成としたことを特徴としている
（図１、図２、図３参照）。

【００１４】また、本発明の装置は、流動床を第一仕切
と第二仕切とで３つのセルに区分し、それぞれのセルの
下側又は下部に独立した流動化ガス供給量調節手段を備
える風箱又は散気管を設け、燃焼セルである第一セルと
循環セルである第二セルとを下側が連通するように第一
仕切で区分し、第二セルと収熱セルである第三セルとを
上側及び下側が連通するように第二仕切で区分して、流
動媒体が第一セルの下部から第二セルを介し第二仕切を
越えて第三セルに移動し、第三セルの下部から第二セル
に循環するようにした流動床において、第一仕切及び第
二仕切の少なくともいずれかの仕切が強制循環の蒸発器
管で構成され、蒸発器管が仕切の上側及び／又は下側の
流動媒体通過部分に略鉛直配列されない構成としたこと
を特徴としている（図４参照）。

【００１５】また、本発明の装置は、流動床を、燃焼セ
ルである第一セルの両側に略同一構造の他のセルが配置
されるように、中央の第一セルを構成する仕切を第一仕
切及び第三仕切とし、第一仕切の外側に第二仕切を、第
三仕切の外側に第四仕切を設けて、第一セルの両側に循
環セルである第二セル及び第四セル、さらに第二セルの
外側に第三セルが、第四セルの外側に第五セルが設けら
れるように区分し、それぞれのセルの下側又は下部に独
立した流動化ガス供給量調節手段を備える風箱又は散気
管を設け、第一セルと第二セルとを下側が連通するよう
に第一仕切で区分し、第二セルと収熱セルである第三セ
ルとを上側及び下側が連通するように第二仕切で区分
し、第一セルと第四セルとを下側が連通するように第三
仕切で区分し、第四セルと収熱セルである第五セルとを
上側及び下側が連通するように第四仕切で区分して、流
動媒体が第一セルの下部から第二セルを介し第二仕切を
越えて第三セルに移動し、第三セルの下部から第二セル
に循環するとともに、流動媒体が第一セルの下部から第
四セルを介し第四仕切を越えて第五セルに移動し、第五
セルの下部から第四セルに循環するようにした流動床の
仕切装置であって、第一仕切、第二仕切、第三仕切及び
第四仕切の少なくともいずれかの仕切が強制循環の蒸発
器管で構成され、蒸発器管が仕切の上側及び／又は下側
の流動媒体通過部分に略鉛直配列されない構成としたこ
とを特徴としている（図５参照）。

【００１６】これらの本発明の装置において、仕切の上
側及び／又は下側の流動媒体通過部分が開口部のみで形
成され、この部分に蒸発器管が配置されない構成とする
ことが好ましい。また、これらの本発明の装置におい
て、強制循環の蒸発器管で構成された仕切どうし、又は
強制循環の蒸発器管で構成された仕切と他の仕切とを支
持部材で連結することが好ましい（図７参照）。この場
合、強制循環の蒸発器管で構成された仕切どうしを、強
制循環の蒸発器管を支持部材として連結することができ
る。また、これらの本発明の装置において、強制循環の
蒸発器管で構成された仕切、及び強制循環の蒸発器管で
構成された仕切と連結された仕切の少なくともいずれか
を、支持部材で風箱上のガス分散板又は散気管に固定す
ることが好ましい（図７参照）。

【００１７】また、これらの本発明の装置において、強
制循環の蒸発器管で構成された仕切を、収熱セルの流動
層内に設けた伝熱管と支持部材で連結することができる
（図５参照）。また、これらの本発明の装置において、
仕切を構成する強制循環の蒸発器管群がヘッダに接続さ
れた構成とするか（図２、図３参照）、又は仕切を構成
する強制循環の蒸発器管が専用の連絡管に接続された構
成とする（図６参照）ことができる。また、これらの本
発明の装置において、過熱器管を設けた収熱セル内に、
過熱器管群の配置された列の間に少なくとも仕切構造を
補強するのに必要な蒸発器管を配置して固定し、この蒸
発器管と仕切を構成する強制循環の蒸発器管とを連結し
て、強制循環の蒸発器管で構成された仕切を補強するよ
うにすることができる（図８参照）。また、これらの本
発明の装置においては、強制循環の蒸発器管で仕切を構
成する以外に、強制循環の過熱器管で仕切を構成するこ
とができる（図９参照）。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１、図２は、本発明の実施の第１形態に
よる流動床の仕切方法を実施する装置の概略構成を示し
ている。また、図３は、図１に示す装置の平面図（上か
ら見た図）を示している。流動床２８において、仕切３
０は、強制循環の蒸発器管３２で構成され、詳しくは、
燃焼セル３６と収熱セル３８との間でガスが移動しない
ように蒸発器管３２、鋼材、耐火材などで板状に構成さ
れている。具体的には、強制循環の蒸発器管３２同士を
ひれ（フィン）で気密に連結し、これらのひれ及び蒸発
器管を被覆するように耐火材層３４等が設けられてい
る。仕切３０は、仕切の上側及び下側が開口している構
造であり、流動床２８を燃焼セル３６と収熱セル３８と
に区分している。燃焼セル３６、収熱セル３８の下側に
は、ガス分散板４０を介して、それぞれ独立の風箱４
２、４４が設けられ、風箱４２、４４には、それぞれに
独立して流量が調整された流動化ガス（一般的には、空
気）が供給される。なお、散気管で流動化ガスを供給す
る構成とすることも可能である。

【００１９】燃焼セル３６には、燃料、例えば、都市ご
み、産業廃棄物、ＲＤＦ等が供給され、風箱４２から供
給される空気によって燃料が燃焼するとともに、砂等の
流動媒体が流動化して流動層４６が形成される。加熱さ
れた流動媒体は、仕切３０上側の開口４８から収熱セル
３８に移動し、収熱セル３８から仕切３０下側の開口５
０を通って燃焼セル３６に循環される。収熱セル３８に
は、過熱器管又は／及び蒸発器管などの伝熱管５２が設
けられ、ここで熱回収が行われる。この収熱セル３８は
風箱４４から供給される空気によって流動層５４が形成
される。燃焼セル３６の空塔速度を収熱セル３８の空塔
速度よりも速くすることで、流動媒体を循環させること
ができる。

【００２０】強制循環の蒸発器管３２で仕切３０を構成
しているので、蒸発器管を略鉛直配列又は傾斜させて下
部から上部に缶水が流れるように構成する必要がなく、
流動媒体の通過部である仕切３０上側の開口４８及び仕
切３０下側の開口５０には、流動媒体の循環を阻害する
蒸発器管を設けない構造にすることが可能になる。これ
により、安定した流動媒体の循環が達成できるという優
れた効果が得られる。例えば、強制循環の蒸発器管３２
を略水平に配列することができ、この場合、図２、図３
に示すように、略水平に配列された複数本の蒸発器管３
２が本体５６を貫通してヘッダ５８、５８ａに接続され
る構成とすることができる。図示を省略しているが、強
制循環の蒸発器管３２では、ボイラ本体のドラムからの
缶水が循環ポンプによりヘッダ５８を介して蒸発器管３
２に流され、略水平の蒸発器管３２で発生した蒸気は強
制的にヘッダ５８ａを介してドラムに循環される。ま
た、ドラムからの缶水の一部を収熱セル３８内に設けら
れた伝熱管５２（この場合、蒸発器管）に導入すること
ができる。なお、ヘッダを設けずに、専用の連絡管で構
成する場合もあるが、これについては後述する。

【００２１】図４は、本発明の実施の第２形態による流
動床の仕切方法を実施する装置の概略構成を示してい
る。本実施の形態は、流動床を第一仕切と第二仕切との
二重仕切構造で３つのセルに区分する流動床（以下、こ
れを適宜、３セル流動床と指称する）において、第一仕
切及び第二仕切の少なくともいずれかを強制循環の蒸発
器管で構成したものである。流動床６０において、第一
仕切６１は、仕切の下側のみが開口している構造であ
り、第二仕切６２は、仕切の上側及び下側が開口してい
る構造である。通常は、第一仕切６１の下端が第二仕切
６２の下端よりも高くなるように下側の開口が形成され
ている。第一仕切６１で燃焼セルである第一セル７１と
循環セルである第二セル７２とが区分され、第二仕切６
２で第二セル７２と収熱セルである第三セル７３とが区
分される。第一セル７１、第二セル７２、第三セル７３
の下側には、ガス分散板６６を介して、それぞれ独立の
風箱８１、８２、８３が設けられ、風箱８１、８２、８
３には、それぞれに独立して流量が調整された流動化ガ
ス（一般的には、空気）が供給される。なお、散気管で
流動化ガスを供給する構成とすることも可能である。

【００２２】第一セル７１に供給された燃料は燃焼セル
で燃焼する。加熱された流動媒体は、第一仕切６１下側
の開口６８から第二セル７２に移動し、第二セル７２か
ら第二仕切６２上側の開口７０を通って第三セル７３に
移動し、第三セル７３から第二仕切６２下側の開口７６
を通って第二セル７２に循環される。収熱セルである第
三セル７３には、過熱器管又は／及び蒸発器管などの伝
熱管７８が設けられている。第二セル７２の空塔速度を
第三セル７３の空塔速度よりも速くすることで、流動媒
体を循環させることができる。なお、第三セル７３と第
一セル７１との間では、開口７６、６８で流動媒体の拡
散混合が起こっていると考えられる。第一仕切６１及び
第二仕切６２の少なくともいずれかを強制循環の蒸発器
管で構成することにより、蒸発器管を略鉛直配列又は傾
斜させて下部から上部に缶水が流れるように構成する必
要がなくなり、流動媒体の通過部である第一仕切６１下
側の開口６８並びに／又は第二仕切６２上側及び下側の
開口７０、７６に、流動媒体の循環を阻害する蒸発器管
を設けない構造にすることが可能になる。これにより、
安定した流動媒体の循環が達成できるという優れた効果
が得られる。例えば、強制循環の蒸発器管を略水平に配
列することができ、この場合、略水平に配列された複数
本の蒸発器管が本体を貫通してヘッダに接続される構成
とすることができる。なお、ヘッダを設けずに、専用の
連絡管で構成する場合もあるが、これについては後述す
る。他の構成及び作用は、実施の第１形態の場合と同様
である。

【００２３】図５は、本発明の実施の第３形態による流
動床の仕切方法を実施する装置の概略構成を示してい
る。本実施の形態は、流動床を第一仕切と第二仕切との
二重仕切構造及び第三仕切と第四仕切との二重仕切構造
で５つのセルに区分する流動床（以下、これを適宜、５
セル流動床と指称する）において、第一仕切、第二仕
切、第三仕切及び第四仕切の少なくともいずれかを強制
循環の蒸発器管で構成したものである。流動床８０にお
いて、第一仕切６１と第三仕切６３は、仕切の下側のみ
が開口している構造であり、第二仕切６２と第四仕切６
４は、仕切の上側及び下側が開口している構造である。
第一仕切６１で燃焼セルである第一セル７１と循環セル
である第二セル７２とが区分され、第二仕切６２で第二
セル７２と収熱セルである第三セル７３とが区分され
る。また、第三仕切６３で第一セル７１と循環セルであ
る第四セル７４とが区分され、第四仕切６４で第四セル
７４と収熱セルである第五セル７５とが区分される。第
一セル７１、第二セル７２、第三セル７３、第四セル７
４、第五セル７５の下側には、ガス分散板６６を介し
て、それぞれ独立の風箱８１、８２、８３、８４、８５
が設けられ、風箱８１、８２、８３、８４、８５には、
それぞれに独立して流量が調整された流動化ガス（一般
的には、空気）が供給される。なお、散気管で流動化ガ
スを供給する構成とすることも可能である。

【００２４】第一セル７１に供給された燃料は燃焼セル
で燃焼する。加熱された流動媒体は、第一仕切６１下側
の開口６８から第二セル７２に移動し、第二セル７２か
ら第二仕切６２上側の開口７０を通って第三セル７３に
移動し、第三セル７３から第二仕切６２下側の開口７６
を通って第二セル７２に循環される。同様に、第一セル
７１の加熱された流動媒体は、第三仕切６３下側の開口
８６から第四セル７４に移動し、第四セル７４から第四
仕切６４上側の開口８８を通って第五セル７５に移動
し、第五セル７５から第四仕切６４下側の開口９０を通
って第四セル７４に循環される。一例として、収熱セル
である第三セル７３には過熱器管９２、収熱セルである
第五セル７５には蒸発器管９４が設けられている。な
お、第三セル７３は過熱器管を設ける場合に限定される
ものではなく、蒸発器管でも良く、過熱器管と蒸発器管
の両方を配置しても良い。同様に、第五セル７５は蒸発
器管を設ける場合に限定されるものではなく、過熱器管
でも良く、蒸発器管と過熱器管の両方を配置しても良
い。第二セル７２の空塔速度を第三セル７３の空塔速度
よりも速くするとともに、第四セル７４の空塔速度を第
五セル７５の空塔速度よりも速くすることで、流動媒体
を循環させることができる。

【００２５】第一仕切６１、第二仕切６２、第三仕切６
３及び第四仕切６４の少なくともいずれかを強制循環の
蒸発器管で構成することにより、蒸発器管を略鉛直配列
又は傾斜させて下部から上部に缶水が流れるように構成
する必要がなくなり、流動媒体の通過部である第一仕切
６１下側の開口６８、第二仕切６２上側及び下側の開口
７０、７６、第三仕切６３下側の開口８６、第四仕切６
４上側及び下側の開口８８、９０に、流動媒体の循環を
阻害する蒸発器管を設けない構造にすることが可能にな
る。これにより、安定した流動媒体の循環が達成できる
という優れた効果が得られる。例えば、強制循環の蒸発
器管を略水平に配列することができ、この場合、略水平
に配列された複数本の蒸発器管が本体を貫通してヘッダ
に接続される構成とすることができる。なお、ヘッダを
設けずに、専用の連絡管で構成する場合もあるが、これ
については後述する。また、強制循環の蒸発器管で構成
した仕切（図５では、一例として、第三仕切６３及び第
四仕切６４とする）を、収熱セルに設けた伝熱管（図５
では、第五セル７５に設けた蒸発器管９４とする）と支
持部材（例えば、支持金物）９６で連結することによ
り、仕切構造を補強することができる。他の構成及び作
用は、実施の第１、第２形態の場合と同様である。な
お、上述した実施の第２、第３形態では、それぞれ３セ
ル流動床、５セル流動床について説明しているが、第１
セルの前後左右などに他のセルを配置するようにした７
セル以上の流動床についても本発明の仕切方法を適用す
ることが可能である。

【００２６】図６は、本発明の実施の第２、第３形態
（二重仕切構造）において、仕切を構成する強制循環の
蒸発器管を専用の連絡管を用いて接続した構成を示して
いる。図６に示すように、二重仕切構造の仕切９８、１
００は、強制循環の蒸発器管１０２で構成されており、
蒸発器管１０２は、一例として、略水平方向に蛇管状に
配置されている。強制循環の蒸発器管１０２では、ボイ
ラ本体のドラムからの缶水が循環ポンプ１０４により専
用連絡管１０６を通って蒸発器管１０２に流され、略水
平の蛇管状の蒸発器管１０２で発生した蒸気は強制的に
専用連絡管１０８を通ってドラムに循環される。また、
ドラムからの缶水の一部を収熱セルの流動層内に設けら
れた伝熱管（蒸発器管）に導入することができる。この
ように、ヘッダを設けずに、専用の連絡管で構成するこ
とができる。なお、専用の連絡管を用いる構成を実施の
第１形態に適用することも勿論可能である。

【００２７】図７は、本発明の実施の第２、第３形態
（二重仕切構造）において、強制循環の蒸発器管で構成
した仕切の支持構造及び連結構造の一例を示している。
図７に示すように、二重仕切構造の仕切１１０、１１２
は、強制循環の蒸発器管１１４で構成されており、それ
ぞれの仕切１１０、１１２は蒸発器管１１４の連絡構造
（後述）によって蒸発器管群ごとに分割された構成（た
だし、隙間はない）となっている。蒸発器管１１４は、
一例として、略水平方向に蛇管状に配置されており、図
７では、仕切１１２の蒸発器管群の一つを具体的に図示
している。また、同一仕切の分割構造は２つに限定され
るものではなく、３つ以上でもよく、また、分割構造と
しない場合もある。図７の連結構造について説明する
と、連絡管１１６から仕切１１２ａの蒸発器管１１４に
導入された缶水は、支持部材でもある連結管（強制循環
の蒸発器管）１１８を通って仕切１１０ａの蒸発器管を
流れ、連結管１１８ａを通って仕切１１２ｂの蒸発器管
を流れ、ついで、連結管１１８ｂを通って仕切１１０ｂ
の蒸発器管を流れた後、連絡管１１６ａからドラム等へ
循環される。このように、連結管（強制循環の蒸発器
管）を支持部材として仕切を連結し、仕切構造を補強す
ることができる。また、仕切構造を補強するために、図
７に示すように、仕切１１０と仕切１１２とを支持金物
などの支持部材１２０で連結することができる。仕切の
いずれかが強制循環の蒸発器管で構成されていない場合
は、支持金物などの支持部材で仕切構造を補強すること
が可能である。また、仕切１１０及び仕切１１２の少な
くともいずれか（図７では、一例として、仕切１１２）
を支持金物などの支持部材１２２でガス分散板１２４に
連結して固定することができる。なお、散気管タイプの
流動床の場合は、散気管に固定することが可能である。

【００２８】図８は、本発明の実施の第２、第３形態
（二重仕切構造）において、強制循環の蒸発器管で構成
した仕切の支持構造の他の例を示している。図８では、
一例として、燃焼セルである第一セル１２６と循環セル
である第二セル１２８とを第一仕切１３０で区分し、第
二セル１２８と収熱セルである第三セル１３２とを第二
仕切１３４で区分する３セル流動床を上から見た図（平
面図）を示している。収熱セルである第三セル１３２に
は、過熱器管１３６が設けられており、過熱器管１３６
は、略鉛直方向で仕切と略垂直な平面に蛇管状等の管群
が配列され、この管群が第三セル１３２内に多数並列に
配置され、ヘッダ等に接続された構成となっている。こ
の過熱器管１３６の管群の間、例えば１０本おき程度
に、少なくとも仕切構造を補強するのに必要な蒸発器管
１３８（例えば、蛇管状等の管群）を配置して固定し、
この蒸発器管１３８を、強制循環の蒸発器管で構成され
た仕切（図８では、一例として、第二仕切１３４）の蒸
発器管と接続して仕切構造を補強することができる。５
セル流動床の場合も同様の構成とすることが可能であ
る。また、実施の第１形態（単一仕切構造）に上記の補
強手段を適用することも可能である。

【００２９】図９は、本発明の実施の第４形態による流
動床の仕切方法を実施する装置の概略構成を示してい
る。本実施の形態は、仕切を強制循環の過熱器管で構成
したものである。流動床２８ａにおいて、仕切３０ａ
は、強制循環の過熱器管１４０で構成されており、過熱
器管１４０は、一例として、略水平方向に蛇管状に配置
されている。３４ａは耐火材層である。仕切３０ａの上
側及び下側にはそれぞれ開口４８ａ、５０ａが形成さ
れ、仕切３０ａによって流動床２８ａは燃焼セルと収熱
セルとに区分されている。４０ａはガス分散板である。
なお、略水平に配列された複数本の過熱器管が本体５６
ａを貫通してヘッダに接続される構成とすることも可能
である。本実施形態では、強制循環の過熱器管１４０で
仕切３０ａを構成しているので、過熱器管を略鉛直配列
又は傾斜させて下部から上部に蒸気が流れるように構成
する必要がなく、流動媒体の通過部である開口４８ａ、
５０ａに流動媒体の循環を阻害する過熱器管を設けない
構造にすることが可能になる。これにより、安定した流
動媒体の循環が達成できるという優れた効果が得られ
る。流動床についての他の構成及び作用は、実施の第１
形態の場合と同様である。また、本実施形態について
も、実施の第２、第３形態のような構成を採用すること
が可能であり、さらに実施の第２、第３形態に適用され
る支持構造や連絡構造を採用することが可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 流動床に仕切を設けた内部循環流動床におい
て、仕切を強制循環の蒸発器管で構成することにより、
仕切の上側及び／又は下側の流動媒体通過部分に蒸発器
管を配置しない構成とすることが可能になり、これによ
り、安定した流動媒体の循環が可能となり、収熱量の不
足や変動がなく安定した運転を行うことができる。 （２） 安定した流動媒体の循環が達成できることによ
って、プラントの安定した操業が可能となり、性能の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態による流動床の仕切方
法を実施する装置を示す概略構成正面断面説明図であ
る。

【図２】図１に示す装置の概略左側断面説明図である。

【図３】図１に示す装置の概略平面断面説明図である。

【図４】本発明の実施の第２形態による流動床の仕切方
法を実施する装置を示す概略構成正面断面説明図であ
る。

【図５】本発明の実施の第３形態による流動床の仕切方
法を実施する装置を示す概略構成正面断面説明図であ
る。

【図６】本発明の実施の第２、第３形態において、仕切
を構成する強制循環の蒸発器管を専用の連絡管を用いて
接続した構成を示す概略斜視説明図である。

【図７】本発明の実施の第２、第３形態において、強制
循環の蒸発器管で構成した仕切の支持構造及び連結構造
の一例を示す概略説明図である。

【図８】本発明の実施の第２、第３形態において、強制
循環の蒸発器管で構成した仕切の支持構造の他の例を示
す概略平面断面説明図である。

【図９】本発明の実施の第４形態による流動床の仕切方
法を実施する装置を示す概略構成側断面説明図である。

【図１０】従来の内部循環流動床を示す概略構成正面断
面説明図である。

【図１１】図１０に示す装置の概略左側断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１０、２８、２８ａ、６０、８０ 流動床 １２、３０、３０ａ、９８、１００、１１０、、１１０
ａ、１１０ｂ、１１２、１１２ａ、１１２ｂ 仕切 １４ 自然循環の蒸発器管 １６ 仕切部 １８、３６ 燃焼セル ２０、３８ 収熱セル ２２、２６、４８、４８ａ、５０、５０ａ、６８、７
０、７６、８６、８８、９０ 開口 ２４、５２、７８ 伝熱管 ２７、５８、５８ａ ヘッダ ３２、１０２、１１４ 強制循環の蒸発器管 ３４、３４ａ 耐火材層 ４０、４０ａ、６６、１２４ ガス分散板 ４２、４４、８１、８２、８３、８４、８５ 風箱 ４６、５４ 流動層 ５６、５６ａ 本体 ６１、１３０ 第一仕切 ６２、１３４ 第二仕切 ６３ 第三仕切 ６４ 第四仕切 ７１、１２６ 第一セル ７２、１２８ 第二セル ７３、１３２ 第三セル ７４ 第四セル ７５ 第五セル ９２、１３６ 過熱器管 ９４、１３８ 蒸発器管 ９６、１２０、１２２ 支持部材 １０４ 循環ポンプ １０６、１０８ 専用連絡管 １１６、１１６ａ 連絡管 １１８、１１８ａ、１１８ｂ 連結管 １４０ 強制循環の過熱器管

フロントページの続き (72)発明者 岡田 善嗣 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川 崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 魚住 昌宏 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川 崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 荻山 健一 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川 崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 末光 信夫 東京都江東区南砂２丁目11番１号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 広原 和幸 東京都江東区南砂２丁目11番１号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 武藤 貞行 東京都江東区南砂２丁目11番１号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 Ｆターム(参考） 3K064 AA02 AA08 AA10 AB01 AC05 AD08 AE04 AE15 BA03 BA05 BA13

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動層を備えた室を、上側及び下側にそ
   れぞれ通路が形成されるように仕切で燃焼セルと収熱セ
   ルとに区分し、それぞれのセルの下側又は下部に独立し
   て流量を調整した流動化ガスが供給される風箱又は散気
   管を設け、燃焼セルの空塔速度を収熱セルの空塔速度よ
   り大きくなるようにして、流動媒体が燃焼セルから仕切
   を越えて収熱セルに移動し、収熱セルの下部から燃焼セ
   ルに循環するようにした流動床において、仕切を強制循
   環の蒸発器管で構成することを特徴とする流動床の仕切
   方法。
2. 【請求項２】 流動層を備えた室を、上側及び下側にそ
   れぞれ通路が形成されるように仕切で燃焼セルと収熱セ
   ルとに区分し、それぞれのセルの下側又は下部に独立し
   て流量を調整した流動化ガスが供給される風箱又は散気
   管を設け、燃焼セルの空塔速度を収熱セルの空塔速度よ
   り大きくなるようにして、流動媒体が燃焼セルから仕切
   を越えて収熱セルに移動し、収熱セルの下部から燃焼セ
   ルに循環するようにした流動床において、仕切を蒸発器
   管で構成し、蒸発器管の配置を受熱流体の強制循環が必
   要となる配置にすることを特徴とする流動床の仕切方
   法。
3. 【請求項３】 流動床を第一仕切と第二仕切とで３つの
   セルに区分し、それぞれのセルの下側又は下部に独立し
   て流量を調整した流動化ガスが供給される風箱又は散気
   管を設け、燃焼セルである第一セルと循環セルである第
   二セルとを下側が連通するように第一仕切で区分し、第
   二セルと収熱セルである第三セルとを上側及び下側が連
   通するように第二仕切で区分して、流動媒体が第一セル
   の下部から第二セルを介し第二仕切を越えて第三セルに
   移動し、第三セルの下部から第二セルに循環するように
   した流動床において、第一仕切及び第二仕切の少なくと
   もいずれかを蒸発器管で構成し、蒸発器管の配置を受熱
   流体の強制循環が必要となる配置にすることを特徴とす
   る流動床の仕切方法。
4. 【請求項４】 流動床を、燃焼セルである第一セルの両
   側に略同一構造の他のセルが配置されるように、中央の
   第一セルを構成する仕切を第一仕切及び第三仕切とし、
   第一仕切の外側に第二仕切を、第三仕切の外側に第四仕
   切を設けて、第一セルの両側に循環セルである第二セル
   及び第四セル、さらに第二セルの外側に第三セルが、第
   四セルの外側に第五セルが設けられるように区分し、そ
   れぞれのセルの下側又は下部に独立して流量を調整した
   流動化ガスが供給される風箱又は散気管を設け、第一セ
   ルと第二セルとを下側が連通するように第一仕切で区分
   し、第二セルと収熱セルである第三セルとを上側及び下
   側が連通するように第二仕切で区分し、第一セルと第四
   セルとを下側が連通するように第三仕切で区分し、第四
   セルと収熱セルである第五セルとを上側及び下側が連通
   するように第四仕切で区分して、流動媒体が第一セルの
   下部から第二セルを介し第二仕切を越えて第三セルに移
   動し、第三セルの下部から第二セルに循環するととも
   に、流動媒体が第一セルの下部から第四セルを介し第四
   仕切を越えて第五セルに移動し、第五セルの下部から第
   四セルに循環するようにした流動床の仕切方法であっ
   て、第一仕切、第二仕切、第三仕切及び第四仕切の少な
   くともいずれかを蒸発器管で構成し、蒸発器管の配置を
   受熱流体の強制循環が必要となる配置にすることを特徴
   とする流動床の仕切方法。
5. 【請求項５】 流動層を備えた室を、上側及び下側にそ
   れぞれ通路が形成されるように仕切で燃焼セルと収熱セ
   ルとに区分し、それぞれのセルの下側又は下部に独立し
   た流動化ガス供給量調節手段を備える風箱又は散気管を
   設け、燃焼セルの空塔速度が収熱セルの空塔速度より大
   きくなるようにして、流動媒体が燃焼セルから仕切を越
   えて収熱セルに移動し、収熱セルの下部から燃焼セルに
   循環するようにした流動床において、仕切が強制循環の
   蒸発器管で構成され、蒸発器管が仕切の上側及び／又は
   下側の流動媒体通過部分に略鉛直配列されない構成とし
   たことを特徴とする流動床の仕切装置。
6. 【請求項６】 流動床を第一仕切と第二仕切とで３つの
   セルに区分し、それぞれのセルの下側又は下部に独立し
   た流動化ガス供給量調節手段を備える風箱又は散気管を
   設け、燃焼セルである第一セルと循環セルである第二セ
   ルとを下側が連通するように第一仕切で区分し、第二セ
   ルと収熱セルである第三セルとを上側及び下側が連通す
   るように第二仕切で区分して、流動媒体が第一セルの下
   部から第二セルを介し第二仕切を越えて第三セルに移動
   し、第三セルの下部から第二セルに循環するようにした
   流動床において、第一仕切及び第二仕切の少なくともい
   ずれかの仕切が強制循環の蒸発器管で構成され、蒸発器
   管が仕切の上側及び／又は下側の流動媒体通過部分に略
   鉛直配列されない構成としたことを特徴とする流動床の
   仕切装置。
7. 【請求項７】 流動床を、燃焼セルである第一セルの両
   側に略同一構造の他のセルが配置されるように、中央の
   第一セルを構成する仕切を第一仕切及び第三仕切とし、
   第一仕切の外側に第二仕切を、第三仕切の外側に第四仕
   切を設けて、第一セルの両側に循環セルである第二セル
   及び第四セル、さらに第二セルの外側に第三セルが、第
   四セルの外側に第五セルが設けられるように区分し、そ
   れぞれのセルの下側又は下部に独立した流動化ガス供給
   量調節手段を備える風箱又は散気管を設け、第一セルと
   第二セルとを下側が連通するように第一仕切で区分し、
   第二セルと収熱セルである第三セルとを上側及び下側が
   連通するように第二仕切で区分し、第一セルと第四セル
   とを下側が連通するように第三仕切で区分し、第四セル
   と収熱セルである第五セルとを上側及び下側が連通する
   ように第四仕切で区分して、流動媒体が第一セルの下部
   から第二セルを介し第二仕切を越えて第三セルに移動
   し、第三セルの下部から第二セルに循環するとともに、
   流動媒体が第一セルの下部から第四セルを介し第四仕切
   を越えて第五セルに移動し、第五セルの下部から第四セ
   ルに循環するようにした流動床の仕切装置であって、第
   一仕切、第二仕切、第三仕切及び第四仕切の少なくとも
   いずれかの仕切が強制循環の蒸発器管で構成され、蒸発
   器管が仕切の上側及び／又は下側の流動媒体通過部分に
   略鉛直配列されない構成としたことを特徴とする流動床
   の仕切装置。
8. 【請求項８】 仕切の上側及び／又は下側の流動媒体通
   過部分が開口部のみで形成され、この部分に蒸発器管が
   配置されない構成とした請求項５、６又は７記載の流動
   床の仕切装置。
9. 【請求項９】 強制循環の蒸発器管で構成された仕切ど
   うし、又は強制循環の蒸発器管で構成された仕切と他の
   仕切とを支持部材で連結した請求項６、７又は８記載の
   流動床の仕切装置。
10. 【請求項１０】 強制循環の蒸発器管で構成された仕切
    どうしを、強制循環の蒸発器管を支持部材として連結し
    た請求項６、７又は８記載の流動床の仕切装置。
11. 【請求項１１】 強制循環の蒸発器管で構成された仕
    切、及び強制循環の蒸発器管で構成された仕切と連結さ
    れた仕切の少なくともいずれかを、支持部材で風箱上の
    ガス分散板又は散気管に固定した請求項６〜１０のいず
    れかに記載の流動床の仕切装置。
12. 【請求項１２】 強制循環の蒸発器管で構成された仕切
    を、収熱セルの流動層内に設けた伝熱管と支持部材で連
    結する請求項５〜１１のいずれかに記載の流動床の仕切
    装置。
13. 【請求項１３】 仕切を構成する強制循環の蒸発器管群
    がヘッダに接続された構成であるか、又は仕切を構成す
    る強制循環の蒸発器管が専用の連絡管に接続された構成
    である請求項５〜１２のいずれかに記載の流動床の仕切
    装置。
14. 【請求項１４】 過熱器管を設けた収熱セル内に、過熱
    器管群の配置された列の間に少なくとも仕切構造を補強
    するのに必要な蒸発器管を配置して固定し、この蒸発器
    管と仕切を構成する強制循環の蒸発器管とを連結して、
    強制循環の蒸発器管で構成された仕切を補強するように
    した請求項５〜１３のいずれかに記載の流動床の仕切装
    置。
15. 【請求項１５】 強制循環の蒸発器管で仕切を構成する
    代わりに、強制循環の過熱器管で仕切を構成するように
    した請求項５〜１４のいずれかに記載の流動床の仕切装
    置。