JP2003207115A - 循環流動層ボイラ - Google Patents

循環流動層ボイラ

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JP2003207115A JP2002328357A JP2002328357A JP2003207115A JP 2003207115 A JP2003207115 A JP 2003207115A JP 2002328357 A JP2002328357 A JP 2002328357A JP 2002328357 A JP2002328357 A JP 2002328357A JP 2003207115 A JP2003207115 A JP 2003207115A
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    • F23G2203/501—Fluidised bed furnace with external recirculation of entrained bed material

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部熱交換器の伝熱管に発生する腐食を低減
し得る循環流動層ボイラを提供する。 【解決手段】 燃料をベッド材１１と共に流動化させな
がら燃焼させる火炉２と、火炉２内での燃焼により発生
した排ガスが導かれ、該排ガス中に含まれる粒子を捕集
するためのサイクロン３と、サイクロン３で補集された
粒子が最初に導入される脱離ループ１３と、前記粒子と
の間で熱交換を行う外部熱交換器６とを備えた循環流動
層ボイラ１であって、脱離ループ１３を設けて、前記粒
子内の未燃分燃料を燃焼させる腐食性要因物質の外部熱
交換器への流入を防ぐシステムである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般廃棄物や廃棄
物の固形化燃料（ＲＤＦ、ＲＰＦ）等の塩素など腐食性
要因成分を含む燃料をベッド材と共に流動化させながら
燃焼させ、かつ、ベッド材を循環させる形式の循環流動
層ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、従来の循環流動層ボイラは、図
５に示すように、火炉２と、該火炉２内での燃焼により
発生した排ガスが導かれ、該排ガス中に含まれる粒子を
捕集するためのサイクロン３と、該サイクロン３で補集
された粒子が導入されるシールボックス４と、該シール
ボックス４下流に、前記粒子と伝熱管の間で熱交換を行
う外部熱反応器５とを備えている。
【０００３】火炉２は、水冷の炉壁２ａにより形成され
ており、火炉２の底部には、流動用空気Ａを炉内に導入
し流動状態を形成する空気分散ノズル７が設けられてい
る。サイクロン３は、火炉２の上部と接続されており、
また、サイクロン３の上部は、火炉２内での燃焼によっ
て発生した排ガスが導かれる後部伝熱部８と接続され、
サイクロン３の下部は、補集された粒子を導入するシー
ルボックス４と接続されている。後部伝熱部８には、排
ガスの熱回収を行うための伝熱部が設けられている。シ
ールボックス４の底部には、流動用空気Ｂを空気分散板
９から上方へ導入させるためのウィンドボックス１０が
形成されており、さらに前記シールボックス４から粒子
は外部熱反応器６に導かれ、ここに配設された伝熱管５
で粒子との熱交換が行われる。
【０００４】上記のような循環流動層ボイラにおいて
は、火炉２内で空気分散ノズル７より導入される流動用
空気Ａにより、空気分散ノズル７上に投入される燃料
を、砂や灰、または石灰石等からなるベッド材１１と共
に流動化させながら燃焼させ、不図示の発電用蒸気ター
ビン等に供給する蒸気を発生させる。また、火炉２内で
の燃焼により発生した排ガスによって吹き上げられた粒
子はサイクロン３で補集され、シールボックス４へ導入
される。そして、シールボックス４に導入された粒子
は、流動用空気Ｂによりバブリングされ、外部熱交換器
６の伝熱管５との熱交換により抜熱されて冷却された
後、ダクト１２を介して火炉２の底部に戻され循環され
る。なお、火炉２内で、石灰による脱硫を行わせると共
に、灰の溶融によるベッド材１１の流動阻害を防止する
ために、火炉２内における燃焼温度は、およそ８５０〜
９００℃程度に制御されている。
【０００５】更に、上記に説明した循環流動層ボイラの
改良型として、シールボックス内底部に、流動用空気を
空気分散板から上方へ吹き出すためのウィンドボックス
を形成し、該ウィンドボックスを複数の室に分割し、各
室にそれぞれ、途中に開閉弁が設けられた流動用空気配
管を接続し、ウィンドボックスの所望の室内に、開閉弁
を常時開閉して流動用空気を常時供給する循環流動層ボ
イラや（例えば、特許文献１参照。）、火炉へ投入され
る石灰の一部を外部熱交換器の入り側に供給する循環流
動層ボイラ等が提案されている（例えば、特許文献２参
照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１４５０６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４８８０４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の循
環流動層ボイラにおいては、外部熱交換器６の伝熱管５
には、粒子中に含まれる塩素による高温腐食が発生する
という問題があった。即ち、循環粒子中には塩素を含む
未燃分の燃料が存在し、該燃料は、室温が約９００℃で
あるシールボックス４内の雰囲気中において、循環粒子
の流動化あるいは移動層形成のための流動用空気Ｂを導
入することによって燃焼し、硫酸塩を含む溶融性塩類が
過熱器管５の高温部に凝縮付着し、さらに、腐食性のあ
る塩素ガス等のハロゲンガスが発生し、高温腐食が生じ
る。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、外部熱交換器の過熱器管に発生する腐食を低減し得
る循環流動層ボイラを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、燃料をベッド材と共に
流動化させながら燃焼させる火炉と、該火炉内での燃焼
により発生した排ガスが導かれ、該排ガス中に含まれる
粒子を捕集するためのサイクロンと、該サイクロンで補
集された粒子が導入されるシールボックスと、該シール
ボックス下流に、前記粒子と伝熱管の間で熱交換を行う
外部熱反応器を備えた循環流動層ボイラであって、前記
シールボックス内に、外部熱反応器部へ腐食性要因物質
が導入されることを防ぐ装置である脱離ループを有する
ことを特徴とする。この循環流動層ボイラによれば、火
炉内において燃料をベッド材と共に流動化させながら燃
焼させ、燃焼により発生した排ガスによって吹き上げら
れた粒子はサイクロンで補集されて脱離ループ内へ導入
された後、粒子中の未燃分を、流動用空気によって燃焼
させ、ここで腐食性要因物質を放出させて、外部熱反応
器に入る前に、上部に設置したダクトにて火炉に導くこ
とで、外部熱反応器の伝熱管の高温腐食を低減すること
が可能となる。
【００１０】請求項２記載した発明は、前記脱離ループ
には、該ループ内で導入空気による燃焼によって発生す
る腐食要因物質を前記シールボックスの外部へ排出する
ダクトあるいは配管を有することを特徴とする。この循
環流動層ボイラによれば、脱離ループにて発生した腐食
性排ガスは、外部熱反応器には導入されず外部へ排出さ
れるので、伝熱管に晒される腐食性ガスの量を抑えられ
る。
【００１１】請求項３記載した発明は、前記ダクトは、
前記火炉と接続されていることを特徴とする。この循環
流動層ボイラによれば、脱離ループにて発生した排ガス
は、火炉内へ排出されるので、伝熱管に晒される腐食性
ガスの量を抑えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図示例に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態を示す図であり、本図中において、図５と同一構
成のものには、同一の符号を付している。
【００１３】第１の実施の形態における循環流動層ボイ
ラ１は、火炉２と、該火炉２内での燃焼により発生した
排ガスが導かれ、該排ガス中に含まれる粒子を捕集する
ためのサイクロン３と、該サイクロン３で補集された粒
子が導入される脱離ループ１３と、脱離ループ１３と一
体構成となっている外部熱反応器６とを備えている。
【００１４】火炉２は、水冷の炉壁２ａにより形成され
ており、火炉２の底部には、流動用空気Ａを炉内に導入
する空気分散ノズル７が設けられている。サイクロン３
は、火炉２の上部と接続されており、また、サイクロン
３の上部は、火炉２内での燃焼によって発生した排ガス
が導かれる後部伝熱部８と接続され、サイクロン３の下
部は、補集された粒子を導入する脱離ループ１３と接続
されている。後部伝熱部８には、排ガスの熱回収を行う
ための伝熱部が設けられている。脱離ループ１３と外部
熱反応器６の底部には、流動用空気Ｂを空気分散板９か
ら上方へ噴出させるためのウィンドボックス１０が形成
されており、外部熱反応器内では、流動層状態が形成さ
れ、ここに配設された伝熱管５で粒子との熱交換が行わ
れる。
【００１５】本実施形態の特徴とするところは、サイク
ロン３で捕集された粒子が最初に導入される脱離ループ
１３と、伝熱管５が配設される熱交換器６とで構成さ
れ、脱離ループ１３で循環粒子を積極的に燃焼させ、上
部に設けた腐食性ガスダクト１４から燃焼ガスを火炉２
に導く構成としている。脱離ループ後、粒子は外部熱反
応器６に導入され、伝熱管と熱反応後、ダクト１２を介
して火炉２の底部に戻される。
【００１６】次に、上記図示例の作用について説明す
る。火炉２内で空気分散ノズル７より噴出される流動用
空気Ａにより、空気分散ノズル７上に投入される燃料
を、砂や灰、または石灰石等からなるベッド材１１と共
に流動化させながら燃焼させ、不図示の発電用蒸気ター
ビン等に供給する蒸気を発生させる。また、火炉２内で
の燃焼により発生した排ガスによって吹き上げられた粒
子はサイクロン３で補集され、脱離ループ１３へ導入さ
れる。該脱離ループ１３内に導入された粒子は、ウィン
ドボックス１０からの流動用空気Ｂの噴出により、流動
を開始する。
【００１７】そして、脱離ループ１３内において、循環
粒子中に含まれる未燃分燃料が燃焼し、溶融性塩類や腐
食性のハロゲンガス等の排ガスが発生して、該脱離ルー
プ１３の上部に導かれる。発生した排ガスは、排ガス用
ダクト１４を通過して、火炉２内へ導入される。また、
循環粒子は、外部熱交換器６の伝熱管５との熱交換によ
り抜熱された後、ダクト１２を介して火炉２の底部に戻
され循環される。
【００１８】このように、循環粒子中の未燃分燃料は、
脱離ループ１３内で燃焼され、伝熱管５が配設される熱
交換器６に流入することがないので、熱交換器６内での
排ガスの発生を抑えることが可能となる。さらに、脱離
ループ１３にて発生した排ガスは、腐食性ガスダクト１
４を介して、火炉２内へ排出されるので、熱交換器６へ
の流入が抑えられ、伝熱管５の腐食を低減することが可
能となる。
【００１９】なお、図２に示すように、脱離ループ１３
を１段としても良く、この場合、循環粒子は、脱離ルー
プ１３の下部を通過して熱交換器６側へ導かれる。さら
に、腐食性ガスダクト１４は、脱離ループ１３側から火
炉２に接続される。これにより、脱離ループ１３にて発
生した排ガスは、熱交換器６側に導入されることなく、
効率良く火炉２に排出される。
【００２０】図３は、本発明の第２の実施形態を示す図
であり、本図中において、図１と同一構成のものには、
同一の符号を付している。本実施形態における循環流動
層ボイラ１は、基本的な構成は図１に示す第１の実施の
形態と同様であるが、本実施形態の特徴とするところ
は、サイクロン３下部から分岐され、循環粒子を直接火
炉２の底部に戻すループシール１５を有するところにあ
る。
【００２１】本実施形態の循環流動層ボイラ１は、ルー
プシール１５を通過して火炉２に戻る循環粒子と、外部
熱反応器６を通過して火炉２に戻る循環粒子の割合を調
整することにより、火炉２内の燃焼温度を調整するもの
である。この種の循環流動層ボイラ１においても、第１
の実施の形態と同様の作用・効果が奏される。
【００２２】なお、図４に示すように、図２と同様に脱
離ループ１３を１段としても良い。この場合も、循環粒
子は、脱離ループ１３の下部を通過して熱交換器６側へ
導かれる。さらに、腐食性ガスダクト１４は、脱離ルー
プ１３側から火炉２に接続されるので、脱離ループ１３
にて発生した排ガスは、熱交換器６側に導入されること
なく、効率良く火炉２に排出される。
【００２３】上記に示すように、本発明は上記実施形態
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲において種々の変更も加え得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
た発明によれば、循環粒子中の未燃分燃料は、脱離ルー
プ内で燃焼され、伝熱管が配設される外部熱交換器への
流入が抑えられるので、外部熱反応器内での排ガスの発
生が抑えられ、伝熱管の腐食を低減することができ、該
伝熱管の寿命を延ばすことが可能となる。
【００２５】請求項２に記載した発明によれば、脱離ル
ープにて発生した排ガスは、外部熱交換器外部へ排出さ
れるので、該外部熱交換器への流入を抑えられ、伝熱管
の腐食を低減することができ、該伝熱管の寿命を延ばす
ことが可能となる。
【００２６】請求項３に記載した発明によれば、脱離ル
ープにて発生した排ガスは、火炉へ排出されるので、外
部熱交換器への流入を抑えられ、伝熱管の腐食を低減す
ることができ、該伝熱管の寿命を延ばすことが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の循環流動層ボイラの第１の実施形態
の一例を示す概略図である。
【図２】 本発明の循環流動層ボイラの第１の実施形態
の一例を示す概略図である。
【図３】 本発明の循環流動層ボイラの第２の実施形態
の一例を示す概略図である。
【図４】 本発明の循環流動層ボイラの第２の実施形態
の一例を示す概略図である。
【図５】 従来の循環流動層ボイラを示す概略図であ
る。
【符号の説明】
１ 循環流動層ボイラ ２ 火炉 ３ サイクロン ４ シールボックス ５ 伝熱管 ６ 外部熱交換器 ７ 空気分散ノズル ８ 後部伝熱部 ９ 空気分散板 １０ ウィンドボックス １１ ベッド材 １２ ダクト １３ 脱離ループ １４ ダクト １５ ループシール

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料をベッド材と共に流動化させながら
    燃焼させる火炉と、該火炉内での燃焼により発生した排
    ガスが導かれ、該排ガス中に含まれる粒子を捕集するた
    めのサイクロンと、該サイクロンで補集された粒子が導
    入されるシールボックスと、該シールボックス下流に、
    前記粒子と伝熱管の間で熱交換を行う外部熱反応器を備
    えた循環流動層ボイラであって、 前記シールボックス内に、外部熱反応器部へ腐食性要因
    物質が導入されることを防ぐ装置である脱離ループを有
    することを特徴とする循環流動層ボイラ。
  2. 【請求項２】 前記脱離ループには、該ループ内で導入
    空気による燃焼によって発生する腐食要因物質を前記シ
    ールボックスの外部へ排出するダクトあるいは配管を有
    することを特徴とする請求項１記載の循環流動層ボイ
    ラ。
  3. 【請求項３】 前記ダクトは、前記火炉と接続されてい
    ることを特徴とする請求項２記載の循環流動層ボイラ。
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