JP2004144387A

JP2004144387A - 流動層ボイラ

Info

Publication number: JP2004144387A
Application number: JP2002309685A
Authority: JP
Inventors: Kiyohito Otsubo; 大坪　清仁; Kazumi Hirai; 平井　和美
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】燃料を流動層燃焼炉に供給する際に燃料に含まれる溶融性材料が溶融して燃料シュートの壁部に付着することによる燃料シュートの閉塞を経済的な手段により防止し、円滑な燃料供給を図ることができる流動層ボイラを提供する。
【解決手段】燃料シュート（５）の上流部および燃料シュート（５）の垂直部（５ａ）と傾斜部（５ｂ）との連結部（５ｃ）に二次燃焼用空気供給部を設け、二次燃焼用空気を燃料シュート（５）の内部へ流入させる。燃料シュート（５）の内部に流入した二次燃焼用空気は、燃料シュート（５）を冷却し燃料シュート（５）の温度上昇による溶融性材料の溶融を防止し、溶融付着の進行による燃料シュート（５）の閉塞を防止することができる。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流動層ボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、流動層ボイラは、都市ゴミ、産業廃棄物、汚泥、石炭、ＲＤＦ（Ｒｅｆｕｓｅ　Ｄｅｒｉｖｅｄ　Ｆｕｅｌ：ゴミ固形化燃料）等の幅広い被燃焼物を効率よく燃焼させることができ、従来から広く利用されている。この流動層ボイラは、流動層燃焼炉の底部に設けた空気ノズルから噴出させた一次空気により流動層燃焼炉内の下部領域に流動媒体による流動層を形成するとともに、流動媒体の一部を流動層から流動層燃焼炉内の上部領域へ吹き上げ、この流動媒体を燃焼ガスと一緒に流動層燃焼炉内の上部に設けた排出口から排出させ、再び流動層に戻すように構成されている。即ち、流動層から吹き上げられた流動媒体は、燃焼ガスと一緒に排出口からサイクロンに導入され、ここで燃焼ガスから分離・捕集されて流動層へ戻されるようになっている
【０００３】
この流動層ボイラにおいて燃料を焼却する際には、流動層燃焼炉に設けられた燃焼手段から発する火炎の熱と燃料の燃焼ガスの熱により流動層燃焼炉の内部が約９００℃程の高温となる。このため、流動層燃焼炉の壁部に設けられ流動層燃焼炉に燃料を投入する燃料シュートの壁部の温度も９００℃程度の高温となり、燃料シュートを通過する燃料は加熱された燃料シュート壁部に接触することにより高温に加熱される。
【０００４】
ところで、燃料となる、都市ごみ、産業廃棄物、ＲＤＦなどの中には、例えば４５０℃程度の比較的低温で溶融する溶融性材料が含まれる場合がある。この場合、燃料が燃料シュートを通過する際、加熱された燃料シュートの壁部に接触することにより、燃料に含まれる溶融性材料が溶融して燃料シュートの壁部内面に付着する。そして、この溶融付着が進行すると燃料シュートの内部を閉塞するまでに至り、流動層燃焼炉へ燃料を供給することが困難となる。
【０００５】
従来はこの問題を解決するため、燃料シュートの外周に水冷手段を設けることが行われている。すなわち、燃料シュートの外周に冷却水を通す冷水通路部材を設けこれに冷却水を流通させ、この冷却水により燃焼シュートを水冷することにより温度上昇を抑え、燃料が燃焼シュートの内部を通過する際に燃料に含まれる溶融性材料が燃料シュートにより加熱されて溶融することを防止することができる。
【０００６】
しかし、このような水冷式の冷却手段では、冷却水を流通させる冷却水用通路部材、この冷却水用通路部材に冷却水を送り込むポンプ、およびこれらを連結する配管、などの設備を新たに設ける必要があり経済性が悪いという問題点があった。
【０００７】
そこで、最近ではこの問題点を解決するため、燃焼シュートの外周に燃焼用空気を通す燃焼用空気通路部材を設けることが提案されている（下記特許文献１参照。）。すなわち、燃焼用空気が燃焼用空気通路部材の内部を通過し流動層燃焼炉に到達する途中で燃料シュートの壁部を冷却（空冷）することにより燃料に含まれる溶融性材料の溶融を防止することができるとともに、燃焼用空気通路部材に燃焼用空気を供給する設備も従来から用いられている設備を利用するので経済的な手段により溶融性材料の溶融を防止することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１６２００２号公報（第３−５項、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した手段と異なる手段を用いて、燃料を流動層燃焼炉に供給する際に燃料に含まれる溶融性材料が溶融して燃料シュートの壁部に付着することによる燃料シュートの閉塞を経済的な手段により防止し、円滑な燃料供給を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、燃料１２と流動媒体１１とを流動化させて燃焼させる流動層燃焼炉１と、該流動層燃焼炉の壁部に接続された燃料シュート５と、該燃料シュートの上部に設けられ該燃料シュートを介して前記流動層燃焼炉の内部へ燃料を供給する燃料供給部３と、前記流動層燃焼炉の底部に設けられた空気ノズル２を通して該流動層燃焼炉の内部に一次燃焼用空気を供給するとともにこの一次燃焼用空気により前記流動媒体を吹き上げる一次燃焼用空気供給部４と、前記燃料シュート５の上流部に設けられ二次燃焼用空気を該燃料シュートの内部に燃料を供給する二次燃焼用空気供給部６と、を備えたことを特徴とする流動層ボイラである。
【００１１】
上記構成によれば、燃料シュート５に設けられた二次燃焼用空気供給部６により供給される燃焼用空気が、燃料シュート５を通過して流動層燃焼炉１に到達する途中で燃料シュート５を冷却するため燃料シュート５の温度上昇を抑制できる。従って、燃料１２に溶融性材料が含まれている場合でも、燃料シュート５の温度上昇による溶融性材料の溶融を防止し、溶融付着の進行による燃料シュート５の閉塞を防止することができる。また、二次燃焼用空気供給部６から供給される燃焼用空気の風圧により、流動層燃焼炉１で発生する高温ガスが燃料シュート５の開口部５１から流入し燃料供給部へ進入するのを防止することができる。これにより円滑な燃料供給を図ることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、前記燃料シュート５は、その上流部に二次燃焼用空気を該燃料シュートの内部に供給する二次燃焼用空気供給部と、前記燃料供給部の下部に垂直に接続された垂直部と、該垂直部下端から傾斜して前記流動層燃焼炉に接続された傾斜部とを有し、前記垂直部と該傾斜部との連結部に二次燃焼用空気供給部を備えたことを特徴とする流動層ボイラが提供される。
【００１３】
上記構成によれば、燃料シュート５の上流部および垂直部５ａと傾斜部５ｂとの連結部５ｃに設けられた二次燃焼用空気供給部６から供給される二次燃焼用空気により燃料シュート５の冷却性能をより向上させ、燃料に含まれる溶融性材料の溶融を確実に防止することにより溶融付着による燃焼シュートの閉塞を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は本発明を実施する流動層ボイラの構成を示す図であり、流動層燃焼炉１の底部には空気ノズル２が設けられ、この空気ノズル２は送風機１０から送り込まれてくる燃焼用空気を流動層燃焼炉１の内部へ吹き出すようになっており、この吹き出された燃焼用空気により流動媒体を流動化させるようになっている。燃料バンカ３１には燃料となる都市ゴミ、産業廃棄物、汚泥、石炭、ＲＤＦ等が収容される。燃料バンカ３１の下部には燃料を燃料シュート５に搬送するスクリューフィーダ３２が接続されている。スクリューフィーダ３２の下部には燃料を流動層ボイラに供給する燃料シュート５が接続されている。図中３３はロータリーフィーダであり流動層燃焼炉から燃料シュートへ流入してくる高温ガスがスクリューフィーダ３２に進入するのを防止するものである。
【００１６】
流動層燃焼炉１の内部には灰や石灰石等からなる流動媒体が収容されている。この流動媒体は、流動層燃焼炉１の底部に設けられた空気ノズル２から吹き出される燃焼用空気により流動化し流動層を形成する。
【００１７】
流動層燃焼炉１の上部にはサイクロン７が接続されている。サイクロン７は流動層燃焼炉１内での燃焼により発生した燃焼ガスと流動媒体とを分離するものである。サイクロン７で分離・捕集された流動媒体は、サイクロン７の下部に接続されたシールポット８に一時的に貯蔵され、流動媒体戻しシュート９を介して流動層燃焼炉１の底部へ戻され、循環されるようになっている。
【００１８】
図２（ａ）は燃料シュート５の上流部に設けられた二次燃焼用空気供給部６の構造を示した図であり、燃料シュート６の外周には二次燃焼用空気供給部材６１が設けられ、二次燃焼用空気供給部材６１の下端部にはこの二次燃焼用空気供給部材６１と燃料シュート５を連通する空気供給口６２が設けられている。二次燃焼用空気供給部６には二次空気ライン１４が接続され、前述した送風機１０からこの二次空気ライン１４を介して二次燃焼用空気を二次燃焼用空気供給部６に供給する。二次燃焼用空気供給部材は、円筒形をなす燃料シュート５より大径の円筒形部材からなり、二次空気ライン１４から送り込まれる二次空気は、二次燃焼用空気供給部材６１の内部を通り空気供給口６２から燃料シュート５へ流入する。これにより、燃料シュート５に流入した二次燃焼用空気は、燃料シュート５を通過して流動層燃焼炉１に到達する途中で燃料シュート５を冷却するため、燃料シュート５の温度上昇を抑制できる。従って、燃料１２に溶融性材料が含まれている場合でも、燃料シュート５の温度上昇による溶融性材料の溶融を防止し、溶融付着の進行による燃料シュート５の閉塞を防止することができる。また、二次空気は前述した送風機１０から二次空気ラインを介して二次燃焼用空気供給部６に供給するため、水冷による冷却手段のように新たな設備を設ける必要がなく経済的である。
【００１９】
二次燃焼用空気供給部材６１の下端部は空気供給口６２に連通しており、その径は燃料シュート５の下流側に向かって絞り込むように形成されているため、二次燃焼用空気は燃料シュート５の下流側に向かって流入する。これにより、二次燃焼用空気の風圧により、流動層燃焼炉１で発生する高温ガスが燃料シュート５の開口部５１から流入しロータリーフィーダ３３へ進入するのを防止することができる。
【００２０】
図２（ｂ）は、燃料供給部３の下部に垂直に接続された垂直部５ａと、この垂直部５ａの下端から傾斜して流動層燃焼炉１に接続された傾斜部５ｂとを有する燃料シュート５において、垂直部５ａと傾斜部５ｂとの連結部５ｃに設けられた二次燃焼用空気供給部６の構造を示す図である。二次燃焼用空気供給部６は燃料シュート５の内部に燃焼用空気を送り込むものであり、垂直部５ａの下端側方で傾斜部５ｂの延長線上に設置されている。二次燃焼用空気供給部６は二次空気ライン１４に接続されており、送風機１０から送り込まれる燃焼用空気は二次空気ライン１４を介して二次燃焼用空気供給部６に二次燃焼用空気を供給する。二次燃焼用空気供給部６と燃料シュート５とを連通する空気供給口６２は、燃料１２が燃料シュート５を通過するときに燃料シュート５の壁部と接触する面を二次燃焼用空気で冷却できるよう燃料シュート５の壁部と段差のない位置に設けられている。
【００２１】
このように二次燃焼用空気供給部６を構成することにより、二次燃焼用空気が燃料シュート５の壁部を這うように進行するため、燃料シュート下部に進入した燃料はこの二次燃焼用空気に乗るような状態で燃料シュート５の内部を移動するとともに、燃料シュート５を通過し流動層燃焼炉１の内部に到達する途中で燃焼シュート５を冷却し、燃料に含まれる溶融性材料の溶融を防止することができる。これにより、円滑な燃料供給を図ることが可能となる。また、二次燃焼用空気は前述した送風機１０から二次空気ライン１４を介して二次燃焼用空気供給部６に供給するため、水冷による冷却手段のように新たな設備を設ける必要がなく経済的である。
【００２２】
また、上述した燃料シュート５の上流部又は連結部５ｃに設けた二次燃焼用空気供給部６と同様のものを燃料シュート５の上流部及び連結部５ｃに設けることも可能であり、二箇所からの二次燃焼用空気の供給により、燃料シュート５の冷却性能をより向上させることができる。
【００２３】
また、燃料シュート５に二次燃焼用空気供給部６を設けることに加え、更に水冷式の冷却手段を設けることも考えられる。上述したように水冷式の冷却手段は、その設備を設けるにつき経済性が悪いという問題点を有しているものの、二次空気による空気冷却に比して冷却効率が高いという利点を有している。そこで、二次空気により空気冷却を行うとともに補助的に水冷式の冷却手段を用いることにより、燃料シュートの冷却効率を高めることができる。この場合、水冷式の冷却手段を設けるに際して従来のような冷却水用通路部材と同様の大きさのものは必要ではなく、比較的小型の部材により構成することにより、経済性の悪さを改善することができる。冷却水用通路部材は図１に示したように、流動層燃焼炉１と燃料シュート５との接続部付近において燃料シュートの外周に設ける。冷却水用通路部材６３には冷却水を冷却水用通路部材６３に供給するポンプ、管、等の冷却水供給手段が接続されている。
【００２４】
尚、本発明の流動層ボイラは、上述の図示例のみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、燃料を流動層燃焼炉に供給する際に燃料に含まれる溶融性材料が溶融して燃料シュートの壁部に付着することによる燃料シュートの閉塞を経済的な手段により防止し、円滑な燃料供給を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の全体概要構成図である。
【図２】燃料シュートの上流部に設けられた二次燃焼用空気供給部の構成を示す図（ａ）と、燃料シュートの垂直部と傾斜部との連結部に設けられた二次燃焼用空気供給部の構成を示す図（ｂ）である。
【符号の説明】
１　流動層燃焼炉
２　空気ノズル
３　燃料供給部
４　一次燃焼用空気供給部
５　燃料シュート
５ａ　垂直部
５ｂ　傾斜部
５ｃ　連結部
６　二次燃焼用空気供給部
７　サイクロン
８　シールポット
９　流動媒体戻しシュート
１０　送風機
１１　流動媒体
１２　燃料
１４　二次空気ライン
１５　一次空気ライン
３１　燃料バンカ
３２　スクリューフィーダ
３３　ロータリーフィーダ
５１　開口部
６１　二次燃焼用空気供給部材
６２　空気供給口
６３　冷却水用通路部材

Claims

燃料（１２）と流動媒体（１１）とを流動化させて燃焼させる流動層燃焼炉（１）と、該流動層燃焼炉の壁部に接続された燃料シュート（５）と、該燃料シュートの上部に設けられ該燃料シュートを介して前記流動層燃焼炉の内部へ燃料を供給する燃料供給部（３）と、前記流動層燃焼炉の底部に設けられた空気ノズル（２）を通して該流動層燃焼炉の内部に一次燃焼用空気を供給するとともにこの一次燃焼用空気により前記流動媒体を吹き上げる一次燃焼用空気供給部（４）と、前記燃料シュートの上流部に設けられ二次燃焼用空気を該燃料シュート内部に供給する二次燃焼用空気供給部（６）と、を備えたことを特徴とする流動層ボイラ。
前記燃料シュートは、前記燃料供給部の下部に垂直に接続された垂直部（５ａ）と、該垂直部下端から傾斜して前記流動層燃焼炉に接続された傾斜部（５ｂ）とを有し、前記垂直部と該傾斜部との連結部（５ｃ）に二次燃焼用空気供給部（６）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の流動層ボイラ。