JP2001521611A

JP2001521611A - 加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム

Info

Publication number: JP2001521611A
Application number: JP54373398A
Authority: JP
Inventors: 敬久三好; 文雄近藤; 方通中柴; 孝裕大下; 秀一永東
Original assignee: 株式会社荏原製作所
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 2001-11-06
Also published as: WO1998046863A1; AU6749598A

Abstract

(57)【要約】加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムは、内部循環流動床ボイラ（２）とガスタービン（５６）を備えている。石炭やオイルコークス等の燃料は加圧下で流動層で燃焼され、燃料の燃焼によって生じた高温高圧の燃焼ガスはガスタービン（５６）に導入され発電する。加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムは、さらに燃焼ガスからダストを除去する高温集塵器（５４）と、高温集塵器（５４）の入口での燃焼ガスの温度を所定値に保つ制御部（Ｔ_B）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム技術分野本発明は、加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムに係り、特に加圧下にて石炭やオイルコークス等の燃料を流動床で燃焼させ、そこで得られた高温高圧の燃焼ガスをガスタービンに導入し、発電するようにした加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムに関するものである。背景技術加圧流動床ボイラは流動床ボイラ（ＡＦＢＣ）の特徴である低温燃焼によるＮＯx低減機能と流動床への石灰石投入による炉内脱硫機能をそのまま受け継いでおり、微粉炭燃焼に比べて脱硝、脱硫設備に係るコストが低減できること、またそれゆえ比較的低品位の石炭も高効率で利用できるということが大きな特徴である。また、加圧流動床ボイラにおいては、負荷にほぼ比例して運転圧力が変化するので、低負荷時、流動用空気の流量が低下しても、運転圧力が低下しているので流動用空気の体積は膨張し、これゆえ流動用空気の上昇速度はほぼ一定に保たれ、流動媒体の流動化状態は殆ど変化しない。従って、常圧の流動床ボイラでは最低負荷は流動媒体の流動化状態の維持といった面から制約があったのに対し、加圧流動床ボイラでは負荷制御範囲が大きくとれる。上記２点が加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムが、脱石油依存の推進、かつ昼夜で大きな変動がある現在の電力需要に対応できる中間負荷火力として、大きく期待される理由である。しかしながら、最近、高温集塵技術の不具合が原因で、加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムの採用を見合わせるような事態も生じている。加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムにおいては、高温集塵装置は６００〜１０００ ℃の温度で運転され、高温サイクロンや高温フィルターシステムが用いられる。高温フィルターとして、その温度域からセラミックフィルターが用いられるが、フィルター表面に灰が付着・成長し、それによる熱応力等の影響とセラミック特有の脆性から、フィルターの破損や機能低下を招くといった不具合がこれまでに報告されている。このような状況から、既に建設された商用機においてはセラミックフィルターをバイパスして、その上流側に一次集塵器として設けられたサイクロンのみで脱塵しようとする例も見られるが、その場合はガスタービンの翼の摩耗が懸念されるし、ダストの捕集効率を上げようとすると小さなサイクロンを多段で設けざるをえず、その場合は後段のサイクロン内での付着トラブル、または、ガスタービン翼への超微粒子の長期にわたる付着によるトラブル等が懸念され、本質的な解決策とはなり得ない。これまで、灰の付着の主な原因としては、低融点のアルカリ金属塩（Ｎａ塩、Ｋ塩）によるものではないかと言われてきたが、最近になって脱硫のために炉内に投入する石灰石が原因であることが分かってきた。層温が約８５０℃の流動層内に投入された石灰石（ＣａＣＯ₃）は炉内でいったんＣａＯとＣＯ₂に熱分解される。その後ＣａＯは燃焼ガス中のＳＯ₂と反応し石膏（ＣａＳＯ₄）を生成する。これが石灰石投入による炉内脱硫メカニズムである。通常、バブリング型流動層ボイラでは、層内管の摩耗軽減を目的として、流動媒体には砂の代わりに石灰石を用いているため、脱硫に必要な量の数倍の石灰石が流動層を維持するために投入されている。従って、投入された石灰石の殆どは未反応のままＣａＯの形態で系外に排出されることになる。ところが、このＣａＯが６００〜８３０℃の温度域で燃焼ガス中のＣＯ₂と再び結合し、ＣａＣＯ₃となる、いわゆる再炭酸化現象を引き起こすことが分かった。図１０に温度とＣａＯの再炭酸化反応速度の関係を示す。図１０において、横軸が温度、縦軸がＣａＯの再炭酸化反応速度であり、図１０から明らかなように、６００℃〜８３０℃の温度域で再炭酸化反応速度が高くなっている。この反応はＣＯ₂の吸収があるため、ガス側の体積が大きく減少する方向の反応であるため、加圧下においては反応が促進される。加圧流動床燃焼ガスの場合はＣＯ₂分圧が高いので、特に反応が加速されるのである。しかも流動層内で生成したＣａＯ粒子は、粒径が数ミクロンから数十ミクロンの微粒子が多く、再炭酸化した場合、付着性が強く強固な塊を形成し易いといった問題がある。バブリング型流動床ボイラの場合、多量の石灰石投入の結果として、炉から排出されるダスト量が増大するため、１次集塵器としてサイクロンを設け、比較的大きな粒径のものはそこで捕集するというプロセスを採用する例が多い。従って、サイクロンの下流のフィルター部へ流入するＣａＯ粒子はさらに粒径の小さなものに偏り、再炭酸化した場合の問題が更に深刻なものになる。しかもバブリング型の加圧流動床ボイラは負荷制御の際、流動層の層高を変えるため、流動媒体を炉の外に抜き出して貯蔵容器に入れ層内管の伝熱面積を変える必要があるので、低負荷の場合、層内管が流動層の層上に露出し、燃焼ガスが層内管によって冷却される。そのため定格の５０％の負荷で、ボイラ出口の燃焼ガス温度は約６５０℃程度にまで低下し、ＣａＯ粒子の再炭酸化反応は避けられないものとなる。常圧流動床ボイラの場合でも再炭酸化は生じていると考えられるが、加圧条件に比べるとＣＯ₂分圧が低く反応速度が小さいのと、一般に常圧流動床ボイラにおいては再炭酸化反応が起こる温度域での集塵を行うことがなく、微細粒径のＣａＯを滞留させるような部分がないので、問題が顕在化しないのである。以上のことが、これまでの加圧流動床複合サイクル発電システムの高温集塵部で生じる灰の付着トラブルの真の原因であり、ＣａＯ微粒子の再炭酸化による付着トラブルを回避できる技術の完成こそが加圧流動床ボイラ複合発電システムの最も大きな課題である。加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムの中核装置である加圧流動床ボイラに内部循環流動床ボイラを用いたものとしては、本発明者らが提案した「加圧内部循環流動床ボイラ」が知られている（特願平３−１８１５１３号（ＵＳ．Ｎｏ.５,３１５,９１３）および特願平６−５８２０８号（ＵＳ.Ｎｏ.５,５１３, ５９９））。バブリング型の加圧流動床ボイラにおいては、負荷制御に伴なう燃焼ガス温度の低下が避けられないため、ＣａＯ粒子の再炭酸化は避けられないが、加圧内部循環流動床ボイラにおいても、特別の処置を施さなければ放熱等によってボイラ出口の燃焼ガス温度、ひいては高温集塵器入口ガス温度が流動層の層温よりも低下することがあり得るが、これまでボイラから排出された燃焼ガスの温度を一定に制御するということはなされていなかった。通常、流動床ボイラにおいては、低温燃焼による低ＮＯxを図ること、および脱硫のために投入した石灰石の脱炭酸化反応を促進しつつ、かつ既に炉内で亜硫酸ガスと反応した石膏の再分解を防止し、脱硫効果を高めるという２つの目的から主燃焼室の層温度を８５０℃前後に制御して運転する。これは加圧内部循環流動床ボイラにおいても同様である。従って、前述のバブリングタイブの加圧流動床ボイラだけでなく、加圧内部循環流動床ボイラにおいても、低負荷時にボイラ出口の燃焼ガス温度の温度低下幅が大きくなると、後段の高温集塵部において燃焼ガス中ＣａＯの再炭酸化による付着トラブルが生じる恐れが十分に有り得るのである。発明の開示本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、高温集塵部において燃焼ガス中の生石灰（ＣａＯ）が再炭酸化して付着トラブルを起こすことを防止できる加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムを提供することを目的とする。また、本発明は、加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムのうち、同一炉内に主燃焼室と熱回収室を分離して設けた、いわゆる加圧内部循環流動床ボイラを用いた加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムについての新しい設備構成、制御方法に関するものである。生石灰（ＣａＯ）の再炭酸化による付着トラブルによる課題を解決する方法としては、次の４つの態様を有することが必要である。１．高温集塵部へ流入する燃焼ガスの温度を適正温度に維持すること。２．主たる流動媒体として珪砂を使用し、過剰な石灰石投入を抑制すること。３．高温集塵部へ流入するダストを微粉だけに偏らせないこと。換言すれば、高温集塵部へ流入するダストを微粉ダストと粗い粒子のダストの両方を含むようにすること。４．ダストが付着しても強固な固着物を形成しない構造を持つ高温集塵装置を採用すること。課題を解決する第１の態様は、高温集塵部の入口ガス温度を監視し、その温度をある温度に制御するように加圧内部循環流動床ボイラの運転制御を行うようにしたことである。加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムにおいては、高温ガスでガスタービンを駆動させることによって発電効率を高めることが目的であるので、ガスタービン入口の燃焼ガス温度は可能な限り高い方が望ましい。しかしながら、燃焼ガス中に含まれるアルカリ金属類によるタービン翼の腐触防止、並びに、高温集塵部の構成材料の耐熱温度の問題、石灰石の溶融付着防止といった観点から、現状ではガスクリーニングのない加圧流動床ボイラ複合発電における高温集塵部の入口での燃焼ガスの温度は、１２００℃以下にすべきである。高温集塵部入口での燃焼ガスの温度の下限は再炭酸化を防止できる８３０℃ 以上であるので、高温集塵部の入口での燃焼ガスの温度は８３０℃から１２００ ℃に制御されるべきである。しかしながら、実用上のガスの上限温度については、１０００℃を越える燃焼ガスの脱塵は構成材料上の制約からなり困難であることから、１０００℃以下とするのが望ましい。またガスの下限温度については、図１０に示すようにＣａＯの再炭酸化反応率が８３０℃以下になると急激に増加することから、それよりも２０℃高い温度、即ち８５０℃以上とするのが望ましい。更に好ましくは、加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムの本来の目的である効率向上を目的として、ガスの下限温度を９００℃、ガスの上限温度としては、石膏の分解によるＳＯ₂の放出を防止する意味で９５０℃、つまり高温集塵部入口での燃焼ガスの温度は９００℃〜９５０℃に制御するのが望ましい。石灰石の性状によっては、灰が１０００℃近辺で溶融し始め、それが原因で付着トラブルを引き起こすものがあるため、多くの炭種に対して安定した運転状態を得るためにも高温集塵器入口での燃焼ガスの温度を９００℃〜９５０℃の温度域に制御するのが良い。それに対して、流動床ボイラの最適流動層温度は以下に述べる低ＮＯx、炉内脱流といった流動層燃焼の特徴を生かすために制約がある。石炭の流動床燃焼におけるＮＯx生成については、流動層の温度が均一かつ比較的低温なのでサーマルＮＯxが発生することがなく、微粉炭燃焼に比べるとＮＯx発生量は低いが、流動層の層温とＮＯx発生量との間には明らかな正の相関があり、層温が低いほどＮＯx生成量は小さくなる。一方、流動床燃焼における炉内脱硫については、石灰石の脱炭酸化反応ＣａＣＯ₃→ＣａＯ＋ＣＯ₂ 石膏の分解反応ＣａＳＯ₄→ＣａＯ＋ＳＯ₂＋1/2Ｏ₂ と表わされ、ともに温度が上がるほど進行する吸熱反応であり、層温度が８５０ ℃程度までは石灰石の脱炭酸化反応が促進される効果で脱硫率は向上するが、それ以上になると石膏の分解反応が卓越してくるため、かえって脱硫効果を低下させてしまうのである。従って、常圧の流動床ボイラにおいては使用する石炭の性状によって層温度を７５０〜８５０℃に制御するが、加圧流動床ボイラにおいては、燃焼ガス圧力が高いため、ガスを発生し体積が激増する石灰の脱炭酸化反応が抑制され、常圧と同じ層温では投入した石灰石の有効利用率が低下するので、これを防止するために層温は常圧時の上限値に近い約８５０℃の層温に設定される。即ち、高温集塵器入口の最適燃焼ガス温度は最適な流動層温よりも５０〜１００℃程度高いのである。内部循環流動床ボイラでは２段燃焼によってフリーボード温度を層温よりも容易に高めることができる。主燃焼室と熱回収室が明確に区分けされているため、主燃焼室の１次燃焼空気を絞って２段燃焼を行っても、層内管のある熱回収室は常に酸化雰囲気に保たれ、決して還元雰囲気になることはないので、層内管の還元腐触が生じないからである。また、内部循環流動床ボイラは炉内が流動媒体の浮遊濃度の違いによって濃厚層と希薄層、即ち、濃厚層が流動層に形成され、希薄層がフリーボード部に形成され、これゆえフリーボード部に浮遊するダスト量は外部循環流動床ボイラの炉内に比べても非常に少ない。このことは、フリーボードでのガス温度を高め、高温集塵器の入口ガス温度を層温より５０〜１００℃程度高めるには好適である。つまり、燃焼ガス中のダストが少なければ、ダストを含んだ燃焼ガス全体の見かけの比熱が小さくなり、燃焼ガスの温度を変化させるための熱量が少なくて済むので、燃焼条件を極端に変えることなくフリーボードでのガス温度を適正に制御でき、環境特性等に考慮しながら最適な運転制御が可能になるのである。燃焼量と収熱量を独立に制御できる外部循環型の流動床ボイラは、内部循環流動床ボイラと同様に負荷の大小に拘らずフリーボードでのガス温度をほぼ一定に制御できるが、燃焼ガス中に常に大量の粒子を含んでいるため、フリーボード温度を上昇させるのに必要な熱量が内部循環流動床ボイラに比べて多くなるのである。２段燃焼だけでは十分に燃焼ガスの温度制御ができない場合には、追い焚き等で集塵器入口のガス温度を一定にする方法も有効である。しかしながら、この方法は追い焚き用の補助燃料が大量に必要になるといった問題や、追い焚き部分で完全燃焼させるための設備容量の増大といった問題を解決する必要がある。補助燃料の消費量を抑制する方法の一例として考えられるのが、流動床燃焼部の空気比を理論燃焼空気量以下にして不完全燃焼状態とし、発生する未燃ガスやチャーをフリーボードで燃焼させる方法である。但し、燃焼部に層内伝熱管が配置されているタイプの炉では層内伝熱管の還元腐触の問題があるので、層内伝熱管の材質選定等に制約が生じる。いずれにしても、加圧内部循環流動床ボイラを採用すれば、高温集塵器の入口における燃焼ガスの温度制御が容易にできるようになるのである。高温集塵器の入口での燃焼ガス温度を監視してこの温度を常に８３０℃以上、好ましくは８５０℃、更に好ましくは９００℃以上に維持すれば、多くの場合、再炭酸化の問題は抑えられるが、高温集塵器の入口温度の監視だけでは、例えば高温集塵器内部に再炭酸化が進行する温度以下になる可能性のあるような場合に生じるトラブルを防ぎ得ない。しかしながら、集塵器内部の温度をすべて把握することも困難である。仮に温度計を多量に設置しても、今度はそれが付着進行の原因となる恐れも生じる。従って、他の方法による監視が必要となるが、高温集塵部でのダスト付着によるトラブルの進行状況は、ほとんどの場合、高温集塵部の差圧を監視することで把握できる。定常運転中に差圧が上昇傾向にある場合はダスト付着が進行中であると考えて良い。ダスト付着の原因が石灰の再炭酸化によるもので、付着の程度が軽微であれば、高温集塵部入口での燃焼ガス温度を上げることによって、差圧の上昇を抑制し、安定な運転状態を維持することができる。なぜなら図１０に示すように、ＣａＯの再炭酸化反応は８３０℃に近づくにつれて急激に反応速度が低下し付着性を失うとともに、温度の上昇に従って脱炭酸反応が進行しもろくなってくるため、付着生成物の強度が低下するのである。石炭灰の性状や石灰石投入量によっては、高温集塵器内での付着トラブルの程度が弱く、このような追い焚きによる高温集塵器の入口での燃焼ガス温度の高温化を連続して行う必要のない場合もあり得る。その場合には、高温集塵器の差圧を監視して、差圧がある管理値以上に上昇した場合にのみ追い焚きを行い適正差圧に回復させるという方法も有効である。このようにして燃焼ガスの温度を高温に維持することは、環境負荷面においても大きなメリットがある。近年温暖化ガスとして注目されつつあるＮ₂Ｏは石炭焚きの流動床ボイラからの発生量が多いことが懸念されているが、Ｎ₂Ｏは８３０℃を超えると分解が促進されることが知られており、燃焼ガスの温度が高いほど、その排出量を低減できる。課題を解決する第２の態様としては、流動媒体として珪砂を用いることである。一般的にバブリングタイプの流動床ボイラの場合、層内伝熱管が激しく流動する燃焼部分に配置されているため、伝熱管の摩耗を少しでも抑制する目的で流動媒体として表面硬度の低い石灰石を使わざるを得ず、これによって伝熱管の摩耗は軽減されるが、石灰石が粉化し易いため、石灰石の過剰投入が避けられられない。加圧内部循環流動床ボイラは同一炉内に主燃焼室と層内伝熱管を配した熱回収室とを明確に分離して設けているので、熱回収室の流動化を穏やかに保つことができ、層内伝熱管の摩耗の問題を大幅に軽減できる。従って、加圧内部循環流動床ボイラは流動媒体として珪砂を用いることができ、石灰石は脱硫剤として必要最小限だけを投入すればよく、石灰石過剰投入を抑制できる。珪砂は安価でしかも反応性を持たないため、燃焼ガス特性等に悪影響を与えることがなく、流動媒体としては最も適している。もちろん珪砂以外にもＣａＯを大量に発生させる恐れのないものであれば、流動媒体として使用できる。アルミナ等も流動媒体としては好適であるが、アルミナのなかには酸化反応を促進する触媒機能を有するものもあるため、運転条件によっては窒素酸化物の発生量を増加させてしまう恐れがあり、選定に際しては十分に注意する必要がある。石灰石の摩耗量を減らす手段としては、投入する石灰石の粒径を大きくし、石灰石の表面積を相対的に減少させる方法があるが、粒径を大きくすると流動化状態が変化したり、石灰石の中心部分まで反応が進行せず、未反応のまま排出される石灰石の割合が増加するといった問題が生じる。また、摩耗しにくい石灰石を選定するといった方法も考えられるが、摩耗しにくい石灰石は逆に伝熱管の摩耗を早めたり、脱硫剤としての反応面、すなわち石灰石の比表面積の増加が抑制されるので、脱硫特性が低下するといった実用上の問題が生じる。石灰石の投入量が減らせられれば、高温集塵部に流入するダスト中のＣａＯ濃度を低く抑えることができ、高温集塵部分でのトラブル回避に非常に有効に作用する。即ち、ＣａＯ濃度が低くければ、仮に何等かの拍子にＣａＯの再炭酸化が生じた場合でも、生成した固着物の強度が弱いので、容易に除去することができるのである。課題を解決する第３の態様としては、高温集塵を単段で行うことである。常圧流動床の場合は燃焼ガス中に含まれる未燃炭素分、いわゆるチャーを捕集し、再び炉に戻すことで燃焼効率の向上を図ると共に、チャーのもつＮＯx還元機能を利用してＮＯxの低減を図るのが常であった。ところが、加圧流動床ボイラにおいては、加圧による酸素分圧の増加で燃焼効率が向上すること、また、燃焼負荷の増加にほぼ比例して燃焼圧力も増加するため、燃焼ガスが圧縮され、常圧で見られる高負荷時の滞留時間低下による燃焼効率の低下もない。従って、本来であればサイクロンを設ける必要はない。従来の加圧流動床ボイラはサイクロンを有しているが、これは燃焼効率とは全く無関係であり、層内伝熱管の摩耗防止のため流動媒体として珪砂に比べて表面が柔らかく砕け易い石灰石を使わざるを得ず、石灰石の損耗に伴い石灰石粉が大量に発生するため、サイクロンとフィルターの２段で集塵を行い、集塵負荷を分散させているのである。しかしながら、集塵負荷を分散させるために一次集塵を行い、後段の高温集塵部に導入されるダストが微細粒子側に偏ると、微粒子は大粒径粒子と比較してＣａＯの割合が多いと考えられるため、相対的に再炭酸化時の単位容積当たりの体積膨張率が大きくなる。従って、高温集塵部の形状、例えばマルチサイクロンのような小径サイクロンのコーン部や灰溜まり部等においては、個々の粒子の膨張により高温集塵部内表面に形成された付着物内部に働く圧縮応力が非常に大きくなる場合がある。このことが非常に強固な再炭酸化生成物を形成する原因となっているのである。従って、集塵を単段とすることによって、高温集塵部に導入されるダストが微細粒子側に偏ることがなくなるので、強固な再炭酸化生成物の形成を防ぐことができるのである。流動媒体として珪砂を使用すれば、石灰石の過剰投入が避けられ、高温集塵部にかかるダスト負荷も低下するので集塵は単段でよく、セラミックフィルターを用いる場合、その上流に一次集塵器としてのサイクロンを設ける必要がない。従って、セラミックスフィルター部に導入されるダスト粒径が微粒子側に偏ることもなく、仮にフィルター表面でＣａＯの再炭酸化が生じても強固な塊を形成することがないのである。課題を解決する第４の態様は、高温集塵部に外面ろ過方式のフィルターを用いることである。高温集塵部への灰付着を防止するには、高温集塵部の構造も重要な要素である。前述のようにＣａＯの再炭酸化による付着生成物は、その生成に際して体積膨張を伴うので、仮に密閉された空間に充満した中でその反応が進行すると、付着生成物内部に強い圧縮応力が生じ、その結果として、生成した付着物は非常に強固なものになるのである。従って、ボイラから出たダストは充満されてかつ密閉されるような部位に留めず、仮に再炭酸化反応が進行して生成物の体積膨張が生じても、生成物が外側に広がることができる空間が確保できるような構造であるのが望ましい。従って、フィルター構造が円筒形である場合は、外側にダストのケーキ層を作る方向、つまりフィルターの外面からろ過するのが望ましいのである。現在、フィルターエレメントとして、チューブを並列に配列し、フィルターの内側からろ過するタイプのものが採用されているものもあるが、このタイプのものは、何等かの拍子でチューブの一本が詰まり始めると、その詰まり始めたチューブフィルターのガス通過抵抗が増加するためガスが流れにくくなり、チューブ内ガス流速が低下し、急激に閉塞が進行する。その上、フィルター内に充満したダストの再炭酸化反応が進行すると、体積膨張するが、増えた体積の逃げ場がないのでダストが圧縮され強固になるだけではなく、フィルターがセラミック製である場合には、本来セラミックにかけるべきではない引っ張り応力をフィルターにかけることになるため、破損の確率が大幅に高まるのである。これに対して、外面ろ過の場合には、フィルター表面に何等かの拍子でダストが固着しても、その部位のガス流れが阻害され、その後はそこにダストが供給されないので、固着物が成長しにくい。例外としてはフィルター容器内で逆洗で落としたダストが浮遊したままになり、逆洗終了後同じところに再付着するような状況では、外面ろ過であっても付着生成物の成長が進行する危険性がある。従って、フィルターシステムとしては外面ろ過であり、かつ逆洗でフィルター表面から剥がれたダストがフィルター容器内に浮遊しない構造であることが必要である。以上の４つの態様を有することを特徴とする加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムは、それぞれの態様の相互作用により、それぞれの態様単独では実現することの出来なかったＣａＯの再炭酸化による高温集塵器への付着トラブルを確実に克服できるものとなるのである。図面の簡単な説明図１は本発明に係る加圧流動床複合サイクル発電システムの第１実施例の全体構成を示す系統図である。図２は本発明の第１実施例における加圧内部循環流動床ボイラの詳細構造を示す縦断面図である。図３は本発明の第１実施例における高温集塵器の詳細構造を示す縦断面図である。図４は本発明の第１実施例における高温集塵器の入口ガス温度と差圧との関係を示すグラフである。図５は本発明の第１実施例から得られたダストの粒径分布を示すグラフである。図６は本発明に係る加圧流動床複合サイクル発電システムの第２実施例の加圧内部循環流動床ボイラを示す縦断面図である。図７は図６のＡ−Ａ線の水平断面図である。図８は図６のＡ−Ａ線の水平断面図である。図９は図６のＡ−Ａ線の水平断面図である。図１０は温度とＣａＯの再炭酸化反応速度の関係を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態以下、本発明に係る加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムの実施例を図面を参照して説明する。図１に示すように、加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムは、圧力容器１の内部に設置された内部循環流動床ボイラ２を備えている。流動床ボイラ２の燃焼ガスは燃焼ガス配管５３を通って高温集塵器５４に導入される。高温集塵部５４で脱塵された燃焼ガスは、燃焼ガス配管５５を通って高圧ガスタービン５６および低圧ガスタービン５７を駆動して発電機７０にて動力回収した後、更に節炭器５８にてボイラ給水と熱交換し、煙突５９から大気放出される。一方、流動燃焼用空気はガスタービンで駆動される低圧コンプレッサー６０、高圧コンプレッサー６１によって昇圧され、一部は熱回収制御用空気として分岐し、熱回収制御用空気室３０に導入され、残りは流動燃焼用空気室２８に導入され、主燃焼室９内の流動媒体を旋回流動させながら燃焼を行う。蒸気系統に関しては、冷水はボイラ給水ポンプ６２によって、途中節炭器５８で加熱されつつ、ボイラに送られ、円筒壁を構成する水管を経由した後、熱回収室層内の蒸発管６３、蒸気過熱管６４を通って過熱蒸気となる。発生した過熱蒸気は高圧蒸気タービン６５を駆動した後、再び流動床ボイラ２に戻り、再熱用層内伝熱管６６で加熱された後、中圧タービン６７、低圧タービン６８を駆動し、発電機７１で発電した後、復水器７２で復水となり、再びボイラ給水として使用される。次に、図１に示す加圧流動床ボイラの詳細を図２を参照して説明する。図２に示すように、圧力容器１は円筒形状をなし、上面が燃焼ガス出口４を有する鏡板であり、下面は流動用空気入口３、熱回収室制御用空気入口５などを有する鏡板となっており、大気圧以上の内部圧力を保持できるように構成されている。なお、図１に示す圧力容器１は円筒形状をなすが、球形であっても良い。圧力容器１の内部に設置された内部循環流動床ボイラ２は、水管を連結して構成された円筒外壁１１を有する１つの密閉容器になっており、その内部に主流動層燃焼室９が形成されている。流動床ボイラ２の上端部には燃焼ガス出口２ａが設けてあり、この燃焼ガス出口２ａは圧力容器１の燃焼ガス出口４と接合されている。また流動床ボイラ２の底部周囲は圧力容器１の下部鏡板の上に取り付けられた円筒形サポート７によって支持されている。内部循環流動床ボイラ２の流動層内部には仕切壁８が設けられ、この仕切壁８によって主燃焼室９と熱回収室１０とを分離している。仕切壁８は円筒外壁１１から取り出された水管によって構成され、この水管はさらに耐火耐熱材料によって被覆されている。仕切壁８は円筒形仕切壁８ａとこの円筒形仕切壁８の上部に形成された円錐状仕切壁８ｂとからなり、この円錐状仕切壁８ｂは流動化用空気の上向き流路をさえぎり、流動化用空気を炉内中央に向けて反射転向させる反射壁として機能し、その結果主燃焼室９の内部に矢印で示すような旋回流が生じる。また主燃焼室９及び熱回収室１０の上方は一体となってフリーボード３１を形成している。熱回収室１０の上部のフリーボードと主燃焼室９の上部のフリーボードの間には、仕切壁などはなく一体の空間のフリーボード３１となっており、双方の燃焼ガスが相互に自由に行き交うように構成されている。また熱回収室１０内には、円筒外壁１１の外側に設けた層内管用上部ヘッダー１３と層内管用下部ヘッダー１４とから分岐した層内伝熱管１５が配置されている。この層内伝熱管１５は、前記蒸発管６３、蒸気過熱管６４、再熱用層内伝熱管６６を含んでいる。圧力容器１の下部には給水入口１６が設置されており、給水入口１６から導入されたボイラ水は前記円筒外壁１１を経由したあと、連絡管１６ａを経由して層内管用下部ヘッダー１４に導入され、この層内管用下部ヘッダー管１４から層内伝熱管１５に分配される。主燃焼室９で発生した熱エネルギーは熱回収室１０内の層内伝熱管１５によって回収され、蒸気を発生する。そして、層内伝熱管１５で発生した蒸気は層内管用上部ヘッダー１３に集合し蒸気出口１７から外部に導出される。一方、圧力容器１には均圧ノズル１８が設けられており、流動用空気入口３に連結する高圧の流動用空気系統１９から均圧空気系統１９ａを分岐して、該均圧ノズル１８に接続し、圧力容器１内部と流動床ボイラ２内部が流動層の圧力損失分を除きほぼ均一な圧力とし、該燃焼器２が非耐圧構造となるように工夫している。ただし、この場合流動床ボイラ２のフリーボード３１においては、流動層圧力損失分の外圧は受けることになる。また、均圧ノズル１８の手前で減圧弁等を設けて、圧力容器１と内部循環流動床ボイラ２の間の空間３６とフリーボード３１が均圧になるようにする場合には内部循環流動床ボイラ２の内、流動層より下部は流動層圧力損失分の内圧を受けることになる。また圧力容器１には給炭入口６が設けられ、この給炭入口６は給炭ノズル２２に連なっている。主燃焼室９には、中心部が高く外周側へ向かうにつれて低くなった円錐状の炉床２０が設置され、該炉床２０に空気分散ノズル２１が設置されている。そして、流動化用空気入口３に連通した空気分散ノズル２１から流動化用空気を噴出し主燃焼室９内で流動媒体を流動化するようになっている。また、前記給炭ノズル２２は主燃焼室９の炉床２０近傍でかつ仕切壁８の近傍に開口している。空気分散ノズル２１の外周環状部から噴出する流動化用空気の質量速度は、炉内の流動媒体の流動層を形成するのに十分な速度とするが、空気分散ノズル２１の中央部から噴出する流動化用空気の質量速度は外周環状部よりも小さく選ばれている。これによって、主燃焼室９の約１／２程度の径の同心円の範囲内は最低流動化速度の１〜２．５倍程度の緩やかな流動化状態とし、同心円の外側の環状部では最低流動化速度の４〜１２倍程度の強い流動化状態となるようにし、主燃焼室流動層内部では、流動媒体が中央から円錐状炉床面に沿いながら全方位に向かって緩やかに分散移動したのち、前記外周環状部に至るとそこでは、流動化速度が大きいために移動方向は上向きに転じ、前記仕切壁８の内側に沿って吹き上がるが、次第に中心方向への凝集力が高まり、流動層表面で最高に達すると一転その反力で周方向および上方向へ爆発的に流動媒体が飛散する。その結果多量の流動媒体が仕切壁８を越えて前記熱回収室１０へ入り込む。このとき熱回収室流動層は最低流動化速度の２倍以内の緩やかな流動状態であるのでアグロメレーションが発生しやすい状態にあり、粒径の粗い石炭など固形燃料の混入は避ける必要がある。そのためフリーボード３１には熱回収室１０を囲うようにクシ歯状の形状をした水管及びプロテクターからなるスクリーン１２が設けられており、このスクリーン１２により粗粒固形燃料の流入を防止するとともとに熱回収室１０から発生する燃焼ガスに対してはバッフルの効果を果たし、主燃焼室９から発生する燃焼ガスと十分に混合攪拌するようにしている。一方、流動層表面に残った流動媒体は中心付近で円筒状の流れとなって周囲の流動媒体を巻き込みながら沈降し、前記円錐状炉床中心付近に到達すると今度は再び水平全周方向への移動に転じる循環流が生じる。この循環流の効果により炉床付近に設けた給炭ノズル２２から投入したｃＷＰ（Coal Water Paste）などが主燃焼室内全方位方向へ均一に分散し、簡素な給炭設備でありながら燃料の偏在が避けられ、クリンカ発生の恐れがない。また熱回収室１０には、内周側より外周側に向かうにつれて高くなった逆円錐状の炉床２３が設置され、この炉床２３に空気分散ノズル２４が設置されている。熱回収室制御用空気入口５に連通した空気分散ノズル２４から空気を噴出し、熱回収室１０内を緩やかに流動させることにより、仕切壁８を越えて熱回収室１０に入る流動媒体が層内伝熱管１５で冷却されつつ熱回収室流動層内を緩やかに沈降した後、傾斜した炉床に沿って、前記仕切壁８の下部の連絡流路２７を通過して主燃焼室流動層に還流する。その結果、主燃焼室９で発生した熱量が熱回収室１０の層内伝熱管１５を通じて有効に熱回収されることになる。また円錐状仕切壁８ｂの背面にも空気導入パイプ２５、背面散気ノズル２６を設け、熱回収室１０に入ってきた流動媒体を流動化させ、部分的に燃焼させることが可能であるが、円錐状仕切壁８ｂの角度を大きくした場合には散気ノズル２６は設けなくてもよい。主燃焼室炉床２０の下方には流動燃焼用空気室２８が形成され、この流動燃焼用空気室２８は仕切壁８を支える水管２９に囲まれ、流動用空気入口３につながっている。また熱回収室炉床２３の下方には、熱回収制御用空気室３０が形成され、この熱回収制御用空気室３０は熱回収制御用空気入口５によって外部と接続している。熱回収室１０の上方は主燃焼室９の上方と一体となって広い空間のフリーボード３１を形成し、このフリーボード３１内で熱回収室１０からの燃焼ガスと主燃焼室９からの燃焼ガスとが混合される。したがって、フリーボード３１における燃焼ガス滞留時間を長くすることができ、可燃分をフリーボード３１内で十分に燃焼させることができる。またフリーボード３１には複数の２次空気ノズル３３が設置されており、二段燃焼方式の採用が可能になっている。なお、符号３４は２次空気入口である。本出願の内部循環流動床ボイラは主燃焼室９には伝熱面を有しないため、主燃焼室を還元雰囲気で燃焼することが可能である。したがって、燃焼用空気の分散比を設定することによって、主燃焼室９に燃焼に必要な理論燃焼空気量以下の空気量を供給し、熱回収室１０には熱エネルギー回収制御に必要な空気量を供給し、完全燃焼に必要な残りの空気量はフリーボード３１に設けられた複数の２次空気ノズル３３から２次空気として供給し２次燃焼を行なう。これにより、還元燃焼によって石炭の揮発分放出を活発に行い、気相反応においてＣＨ₄などの炭化水素やＣＯあるいは気相のＮ化学種（ＮＨｉ、ＨＣＮなど）等が燃焼によって生成した窒素酸化物を還元するとともにＮ化学種が酸化物へ転換する選択性を低下させることから、主燃焼室９での低ＮＯx燃焼が可能である。したがって主燃焼室９には燃焼に必要な理論空気量以下の空気を供給するほか、熱回収室１０には負荷制御に必要な空気量を投入し、さらに完全燃焼に必要な残りの空気量は２次空気として２次空気ノズル３３からフリーボード３１に供給する２段燃焼方式を採用している。内部循環流動床ボイラ２の流動媒体は珪砂を用いている。珪砂は安価でしかも反応性を持たないため、燃焼ガス特性等に悪影響を与えることがなく、流動媒体としては最も適している。もちろん珪砂以外にも生石灰（ＣａＯ）を大量に発生させる恐れのないものであれば流動媒体として使用できる。また、内部循環流動床ボイラ２には、炉内脱硫を行うため、石灰石、炭酸カルシウム、消石灰、ドロマイトといった脱硫剤を石灰中の硫黄分の量に応じてＣａ／Ｓ比で１〜４、好ましくは１〜３、更に好ましくは１〜２の割合で投入する。投入する脱硫剤の粒径は、３mm以下のものを使用するが、内部循環流動床ボイラの場合、主燃焼室９内の仕切壁８近傍の流動化の激しいところ、即ち大量の空気が吹き込まれ、酸化雰囲気で脱硫反応が進行し易い部分を有効に利用するため、脱硫剤が流動層内に留まるよう、主な流動媒体である珪砂の粒径と同等か、または若干大きな粒径の脱硫剤を投入するのが有効である。具体的には流動媒体が０．４〜０．８mm程度であるので、脱硫剤としては０．５〜２mmの粒径のものを使用するのが良い。燃料の投入方法は湿式（ＣＷＰ：Coal Water Paper）、乾式のどちらでも良い。湿式の場合はスラリー化するのに石炭を粒径６mm以下に粗破砕する。乾式の場合は、原炭のまま破砕せず投入することも可能であるが、燃料を層上から投入する場合、原炭中に含まれる粒径の小さなものが層に達する前に吹き上げられ、未燃のままボイラ外に排出される恐れがある。従って、乾式で給炭する場合には層内に供給するのが好ましいが、層内に供給する場合には空気輸送方式として、給炭口への流動媒体の逆流を防止する必要があり、そのためには、原炭を空気輸送可能な大きさにまで、好ましくは粒径６mm 以下に粗破砕する必要が生じる。もちろん、微粉の少ない石炭を燃焼させるような場合にはこの限りではなく、破砕は不要で、層上からの燃料投入も可能である。燃料の投入を湿式（ＣＷＰ）で行う場合には、燃料に脱硫剤を混ぜて投入することによって脱硫剤の層内滞留性を高めることができるので、粒径数ミクロンの脱硫剤をＣＷＰに予め混入して投入する方法も可能である。粒径の小さな脱硫剤は、比表面積が大きいので、脱硫剤単位重量当たりの脱硫反応に関わる反応面も大きくなり、脱硫剤の有効利用率の向上が期待できる。但し、乾式で層上給炭する場合、あまり粒径の小さな脱硫剤を使用すると、未反応のままボイラから飛び出し、脱硫剤の有効利用率が低下するだけでなく、いたずらに脱硫剤の使用量を増大させることにもつながるので、前述のように脱硫剤の粒径は主な流動媒体である珪砂の粒径と同等か、または若干大きなものとするのが望ましい。内部循環流動床ボイラ２内においては、低温燃焼による低ＮＯxを図ること、および脱硫のために投入された石灰石の脱炭酸化反応（ＣａＣＯ₃→ＣａＯ＋ＣＯ₂を促進しつつ、かつ既に炉内で亜硫酸ガス（ＳＯ₂）と反応した石膏（ＣａＳＯ₄）の再分解を防止し、脱硫効果を高めるという２つの目的から主燃焼室の層温度を８００〜９００℃、好ましくは８２５〜８７５℃、更に好ましくは８５０ ℃に制御して運転する。主燃焼室９の層温度の制御は、温度調節計Ｔ_Aに入力された主燃焼室９の層温度が設定した値になるよう、熱回収室空気流量調節弁３７を開閉し、熱回収室１０内の層内管５での収熱量を制御することによって行われる。具体的には、例えば層温度が目標温度以下である場合には、熱回収室空気流量調節弁３７を絞り、熱回収室１０の流動化を弱めることで熱回収室１０における層内管１５への熱伝達を抑制すると共に、それによって冷却された流動媒体が仕切壁８の下部から主燃焼室１１へ流入することも抑制する。冷却された流動媒体の供給が抑制されると、主燃焼室９内の温度は燃料の燃焼熱によって上昇する。また逆の場合、即ち層温度が目標温度以上である場合には、熱回収室空気流量調節弁３７を開け、熱回収室１０の流動化を激しくして熱回収室１０における層内管１５への熱伝達を促進すると共に、それによって冷却された流動媒体の熱回収室１０から主燃焼室９への流入量が増加するため、主燃焼室９の温度は低下する。この一連の調整の為、内部循環流動床ボイラ内に吹き込まれる総空気量を変化させないようにするため、熱回収室１０への吹き込み空気流量を増減させた分、主燃料室空気流量調節弁３６または２次空気流量調節弁３８を開閉し、空気流量を調整することもできる。内部循環流動床ボイラ２内には、流動層の上部に露出した伝熱面が殆どないので、主燃焼室９からでた燃焼ガスは、殆ど冷却されることなく、フリーボード３１に至るが、特別の処置を施さなければ、フリーボード３１の温度は放熱等によって層温より低下し、燃焼ガス中のＣａＯの再炭酸化による高温集塵器５４での付着トラブルを招く恐れがある。従って、高温集塵器５４の入口の流入ガス温度を監視し、温度調節計Ｔ_Bに入力し、その温度が再炭酸化反応温度域、即ち約８３０℃以下まで下がらないように、内部循環流動床ボイラ２の主燃焼室空気流量調整弁３６と２次空気流量調節弁３８を調節して２段燃焼を行い、流動床内での燃焼の場合、いわゆる層内燃焼率を適正に調整することによって、高温集塵器５４の入口での燃焼ガスの温度を再炭酸化領域以上に維持することができる。具体的には主燃焼室空気流量調整弁３６を絞り、主燃焼室９に供給する空気量を減らすことによって層内での燃料の燃焼を抑制し、その分、２次空気流量調整弁３８を開けて２次空気をフリーボード３１に供給し、層内で燃焼しなかった可燃分を層上で燃焼させるのである。この時、主燃焼室９に供給する空気流量は、投入される燃料の理論燃焼空気量以下である必要はない。なぜなら、流動層燃焼においては、層内に常にガスの上昇流が存在するため、流動層に投入した燃料の内のいくらかはこの上昇流に乗って未燃のまま可燃分として必ず層上に飛び出すからである。これは主燃焼室９に投入された燃料の理論燃焼空気量以上の空気を吹き込んでも、変わることはなく決してゼロにはならない。層上に飛び出す未燃分の割合は、主燃焼室９に吹き込まれる空気流量と１対１の関係にあり、層上に飛び出す未燃分は主燃焼室９への供給空気量を増やせば増加し、逆に供給空気量を減らせば減少する。前述のように、内部循環流動床ボイラは、燃焼ガス中に含まれるダストの割合が外部循環流動床ボイラと比較して小さく、ガスのみかけの比熱が小さいので、高温集塵器の入口温度を制御するのに必要な熱量が小さくて済む。従って、２段燃焼と言えども、主燃焼室内全てが還元雰囲気になるほどの２段燃焼が必要な訳ではなく、主燃焼室内の外周側、即ち多量の空気が吹き込まれ流動媒体が吹き上がっている領域では酸化雰囲気が常に維持されるので、層内での脱硫反応の進行を阻害することが殆どないのである。場合によっては２段燃焼による層上燃焼の効果が充分でない場合もありうるので、その場合は２段空気に追い焚き燃料３９を混入することによって、フリーボード３１の温度を上げ、高温集塵器５４の入口ガス温度を制御することができる。追い焚き燃料には、プロパンガス、天然ガス、重油、軽油等を用いるが、石炭を用いることもできる。粗破砕した石炭を乾式で供給している場合には、その一部をフリーボードから供給することで容易に追い焚きが可能になる。石炭を追い焚き燃料とする方法は、石炭の燃焼速度が温度に大きく依存するため、従来のバブリングタイプの加圧流動床ボイラのように負荷低下時のフリーボード温度が６００℃近くまで下がるような場合には適用できない。なぜなら温度低下による燃焼速度の低下により、フリーボード内で燃焼を完結することができず、未燃分のままボイラから出て行くことになるからである。従って、加圧内部循環流動床ボイラの優れた機能が追い焚き燃料として石炭を使うことを可能にするのである。高温集塵器の入口での燃焼ガス温度は、好ましくは、８５０℃〜１０００℃、更に好ましくは９００℃〜９５０℃の間に保っておけば、石灰の再炭酸化によるトラブルを回避できるだけでなく、ほとんどの炭種においてアルカリ金属塩等による腐触や灰の溶融によるトラブルを回避できる。前述のように、内部循環流動床ボイラは、燃焼ガス中に含まれるダストの割合が外部循環流動床ボイラと比較して小さく、ガスのみかけの比熱が小さいので高温集塵器入口での燃焼ガスの温度を制御するのに必要な熱量が小さくて済む。従って、極端な２次燃焼や、大量の追い焚き燃料を消費することなく、容易に高温集塵器の入口燃焼ガス温度を最適温度域に維持することができるのである。高温集塵器の入口ガス温度を８５０℃好ましくは９００℃以上に維持しても、高温集塵器の内部に何等かの原因で局部的な低温部分ができた場合には、再炭酸化による閉塞トラブルが生じることも有り得る。このような場合には、高温集塵部の差圧を計測しておけば、高温集塵器の内部で生じた再炭酸化による閉塞トラブル等の異常が高温集塵部の差圧の上昇として検出されるので、高温集塵器の内部の状況をある程度監視することができる。そして、高温集塵部において、差圧が上昇した場合には、高温集塵器の入ロガス温度を上昇させることによって差圧の回復を図ることができる。再炭酸化によって一度固化した付着物も、温度が上昇すれば再び強度が低下し、逆洗等による除去が容易になるのである。これは、図１０に示すように、ＣａＯの再炭酸化反応は８３０℃に近づくにつれて急激に反応速度が低下するので付着性を失うだけでなく、温度の上昇に伴って再炭酸化の逆反応である脱炭酸反応が進行し、脆くなるので、一度生成した付着生成物の強度が急激に低下するからである。図１に示す本発明の実施例においては、高温集塵器５４の差圧を差圧調節計Ｐ_C に入力し、差圧が設定値以上になった場合に、高温集塵器５４の入口ガス温度調節計Ｔ_Bの設定値を上昇させる。差圧はろ過前の燃焼ガスの圧力とろ過後の燃焼ガスの圧力の差と定義される。設定値の上限値は１０００℃に設定されている。この設定値の上限値は高温集塵器５４の仕様、および使用する石炭の性状から定められる値であり、当然のことながら高温集塵器５４の設備仕様、石炭性状によって８３０℃〜１２００℃の間の値を取る。図３は、高温集塵器５４の詳細を示す断面図である。高温集塵器５４は、鋼板製の圧力容器８１の内部に複数の外面ろ過方式のフィルターエレメント８２が内蔵された構造になっている。高温集塵器５４の内部は、管板８３によって下部室ＣＬと上部室ＣＵとに仕切られており、ろ過前の燃焼ガスは下部室ＣＬに導入され、ろ過後の燃焼ガスは上部室ＣＵに流入する。圧力容器８１の最下部には、燃焼ガスから捕集された石炭灰、ＣａＯ、流動媒体の混合物等の、いわゆる捕集物の排出口８４が設けられている。高温集塵器５４の下部室ＣＬに流入した燃焼ガスは、フィルターエレメント８２の外面からフィルター内面にむけてフィルター面を通過する際、フィルター外面にダストを付着させる。フィルタエレメント８２に付着したダストは、フィルターの内側の圧力を瞬間的に外側よりも上昇させる、いわゆる逆洗によって、フィルター内部から外部に向けてガスが流れる際、フィルター面から剥がれて、高温集塵器内部を捕集物の排出口８４に向けて落下する。逆洗は、高圧空気を逆洗用パイプ８６から高速で上部室ＣＵに吹き込む等の方法で、容易に達成できる。圧力容器８１の内面には、安全のための耐火断熱材８５が設けられており、高温集塵器内部の熱が圧力容器８１に伝わり、圧力容器８１の温度が上昇することを抑制している。高温集塵器５４は高温域で使用するため、フィルターエレメント８２には熱応力がかからないよう片側のみ固定とし、自由な熱膨張を妨げないようにするのが良く、フィルターエレメント８２は片側が閉じたキャンドル型になっている。またフィルターエレメント８２の形状は熱膨張時に応力集中する箇所のない形状にするのが良く、フィルターエレメントの断面形状は円形になっている。外面ろ過方式の円筒型キャンドルフィルターは、万一灰の付着トラブルが生じた場合でも、付着生成物同士が架橋しにくく、付着生成物内に圧縮応力がかかることがないので、強固な付着物を生成することがない。また、外面ろ過方式であれば逆洗の際、フィルター表面から剥離した固化したダスト同士が接触することが少ないので、固化した付着物同士がフィルター内部で絡み合ってアーチ状の構造を形成し、以降のダストの剥離阻害するといったトラブルも生じにくい。また、フィルターエレメントは高温での使用に耐えられるよう、アルミナ系セラミック繊維をかご状に整形したものを採用したが、このタイプのものはセラミック特有の脆性破壊による信頼性低下を大きく改善できるものである。もちろん、フィルターエレメントの材質はアルミナやシリコンカーバイト（ＳｉＣ）等のセラミック製以外にも金属製のものも採用できる。フィルターエレメントの材料である金属として、ＳＵＳ３１０ＳやＳＵＳ３１６Ｌ等のオースチナイト系ステンレス鋼、ニッケル−クロム−鉄合金であるインコネル６００、ニッケル−クロム−モリブデン合金であるハステロイ、アルミ− 鉄合金（Ｆｅ₃Ａｌ）等が使用できる。これらの金属は繊維化して布状のフィルターを構成したり、セラミックと同様に微粒子化した後に焼結してフィルターを構成することもできる。高温集塵器内部は逆洗により、剥離したダストが浮遊してフィルター表面に再付着しないような工夫をしている。例えば逆流時におけるガス流れをダスト沈降方向に合わせたり、フィルターのあるところに常に下向き流速が維持されるようにする等である。また、高温集塵器内部にはダストが滞留できるような箇所を作らないことも重要である。ダストが滞留できる箇所があると、そこが起点となって付着生成物が成長する恐れがあるからである。止むを得ずダストを滞留させる場合には、炭酸ガスに触れさせない、常に流動化させる等によって固着させないようにする、等の対策が必要である。図４は本発明の実施例にて得られたデータの一例を示すグラフである。図４において、横軸は時間（ｈｏｕｒ）を表し、縦軸は高温集塵器５４の入口での燃焼ガス温度および高温集塵器５４の差圧を示す。高温集塵器５４の入口ガス温度を８４０℃に設定して運転していたところ、高温集塵器５４の差圧が上昇し始めたため、高温集塵器５４の入口ガス温度の設定値を９００℃に変更したところ、差圧が低下して安定した。内部循環流動床ボイラ２と高温集塵器５４との間は、図１に示すように、燃焼ガス配管５３で直接接続することが重要である。燃焼ガス配管５３は内部へのダストの堆積を防止するため、内部の燃焼ガス流速を３０〜５０ｍ／ｓとし、通常の常圧流動床ボイラの燃焼ガスダクト内流速の数倍の流速を持たせるよう設計することも重要である。また、燃焼ガス配管５３の途中にはサイクロン等の一次集塵装置は設けないので、高温集塵部に流入するダストの粒径が微粒子側に偏ることがなく、万一、再炭酸化反応が生じても、強固な付着物を生成することがない。また図５は本発明の第１実施例にて採取した高温集塵器での捕集灰の粒径分布を示すグラフである。実験では、集塵は単段で行なわれた。図５において、横軸は高温集塵器で捕集されたダストの粒径を示し、縦軸は累積度数（％）を示す。単段集塵なので、粒径１０ミクロン以上の粒子が約半分あり、粒径５０ミクロン以上の粒子も１０％以上の割合で含まれている。即ち、高温集塵器内を流れるダストは微粒子に偏っていない。従来のバブリングタイプのサイクロン付の加圧流動層のセラミックフィルター捕集粒子が殆ど１０ミクロン以下、しかもそのうちの多くは３ミクロン以下という微粒子に偏っているのに比べると、付着トラブルを起こしにくい粒径分布になっていることが分かる。図６は本発明の第２実施例である加圧内部循環流動床ボイラの構造を示す断面図である。圧力容器１０１の内部に設置された内部循環流動床ボイラ１０２は、炉内が垂直な仕切壁１０３によって主燃焼室１０４と熱回収室１０５とに分離されている。熱回収室１０５内には層内伝熱管１０６が配置されている。流動媒体には珪砂を用い、主燃焼室１０４の内部には流動化の強弱によって流動媒体の内部旋回流が形成されている。この内部旋回流は、図６に示すような中央部で吹き上がる旋回方向でも、図２に示すような中央部が沈降する旋回方向でも構わない。内部循環流動床ボイラの外壁１０７は、鋼板製で、内面には耐火断熱材が設けられている。もちろん、外壁１０７は鋼板の代わりにボイラチューブで構成されたメンブレン壁を採用しても良い。図７から図９に図６のＡ−Ａ線の水平断面図を示す。図７から図９に示すように、本発明における加圧内部循環流動床ボイラの炉の形状は、図２に示すような圧力容器の形状に合わせた円型の水平断面（図７参照）を有する必要はなく、矩形断面（図８参照）もしくは多角形断面（図９参照）のものでも良い。産業上の利用の可能性本発明は、加圧下にて石炭やオイルコークス等の燃料を流動床で燃焼させ、そこで得られた高温高圧の燃焼ガスをガスタービンに導入し、発電するようにした加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムに好適である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年４月１２日（１９９９．４．１２）【補正内容】請求の範囲１．高温高圧の燃焼ガスをガスタービンに導入し発電する加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムにおいて、加圧下で燃料を燃焼し燃焼ガスを生成する加圧流動床ボイラと、前記燃焼ガスをフィルターエレメントでろ過することにより燃焼ガスからダストを除去する高温集塵装置と、高温集塵装置の入口での燃焼ガスの温度を負荷に拘わらず、所定値に制御する制御部とを備えたことを特徴とする加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。２．前記所定値は、９００℃から９５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。３．前記所定値は、８３０℃から１２００℃であることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。４．前記所定値は、８５０℃から１０００℃であることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。５．前記高温集塵装置を単段集塵構成としたことを特徴とする請求項１記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。６．前記加圧流動床ボイラと前記高温集塵装置の間を燃焼ガス用の配管のみで直結したことを特徴とする請求項５に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。７．前記加圧流動床ボイラは流動媒体に珪砂を用い、脱硫に必要な量のみの石灰石が前記加圧流動床ボイラに供給されることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。８．前記加圧流動床ボイラは、互いに分離された主燃焼室と熱回収室とを有した加圧内部循環流動床ボイラからなることを特徴とする請求項１記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。９．前記高温集塵装置は、セラミックもしくはそれに準ずる材質で作られた少なくとも１つのフィルターエレメントを備え、該フィルターエレメントはガス流れがフィルターエレメントの外面から内面に流れる、外面ろ過型であることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。１０．前記フィルターエレメントは円筒形状をなすことを特徴とする請求項９に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。１１．前記高温集塵装置の差圧を検出する差圧検出制御部を備え、差圧がある管理値範囲内に納まるように高温集塵装置の入口での燃焼ガス温度を制御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者大下孝裕東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者永東秀一東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内

Claims

【特許請求の範囲】１．高温高圧の燃焼ガスをガスタービンに導入し発電する加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システムにおいて、加圧下で燃料を燃焼し燃焼ガスを生成する加圧流動床ボイラと、前記燃焼ガスからダストを除去する高温集塵装置と、高温集塵装置の入口での燃焼ガスの温度を負荷に拘わらず、所定値に制御する制御部とを備えたことを特徴とする加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。２．前記所定値は、９００℃から９５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。３．前記所定値は、８３０℃から１２００℃であることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。４．前記所定値は、８５０℃から１０００℃であることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。５．前記高温集塵装置を単段集塵構成としたことを特徴とする請求項１記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。６．前記加圧流動床ボイラと前記高温集塵装置の間を燃焼ガス用の配管のみで直結したことを特徴とする請求項５に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。７．前記加圧流動床ボイラは流動媒体に珪砂を用い、脱硫に必要な量のみの石灰石が前記加圧流動床ボイラに供給されることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。８．前記加圧流動床ボイラは、互いに分離された主燃焼室と熱回収室とを有した加圧内部循環流動床ボイラからなることを特徴とする請求項１記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。９．前記高温集塵装置は、セラミックもしくはそれに準ずる材質で作られた少なくとも１つのフィルターエレメントを備え、該フィルターエレメントはガス流れがフィルターエレメントの外面から内面に流れる、外面ろ過型であることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。１０．前記フィルターエレメントは円筒形状をなすことを特徴とする請求項９に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。１１．前記高温集塵装置の差圧を検出する差圧検出制御部を備え、差圧がある管理値範囲内に納まるように高温集塵装置の入口での燃焼ガス温度を制御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボイラ複合サイクル発電システム。