JP2518838B2 - 流動層燃焼炉の流動媒体の制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流動媒体と燃料とからなる流動層の流動媒
体の制御に係り、特に、流動媒体の流動層内の流動状態
及び伝熱特性を良好に保つのに好適な流動層燃焼炉の流
動媒体の制御方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来は、流動層燃焼炉の流動媒体の制御方法及び装置
は第２図を参照しながら説明すると、流動層３内の流動
状態を把握するためには層中温度計７によって流動層３
の層温度を計測する必要があり、例えば層温度が規定値
に対してずれてくると流動層３の流動状態が悪くなって
きたことを示す。その場合、原因を知るためにも流動媒
体の粒径分布の測定を第２図に示されるように媒体冷却
器12の媒体サンプリング口23から、あるインターバルで
サンプリングして測定しておく必要があった。また、こ
のサンプリングは燃料の灰分が多く流動層３内にも残留
する様なものである場合（例えば、選炭廃水スラッジ等
を燃料とした場合）、燃料の投入状態に合わせサンプリ
ング頻度をふやす必要があった。更にサンプリングした
ものは振動ふるい15にかけた後、重量を計測しその粒径
分布を求める作業が必要でありこれらを運転員が行なっ
ていた。ところが、粒径以外の原因でも流動層３の層温
度が変化する場合があり、例えば、流動層の層高が低い
場合、燃料が供給できなくなった場合、燃料と燃焼用空
気量のバランスがとれなかった場合などその他種々あ
り、流動状態把握のために種々の計測、制御など多くの
人力と時間を必要としていた。また、種々の要素が絡み
合うので制御も難しかった。

前記のように、流動層の流動状態制御には種々の要素
があるが、その中で特に重要なのは流動媒体の粒径の制
御であって従来の技術ではサンプリングによって行なう
ので連続監視ができなかった。そのため、連続的に変化
する他の種々のパラメーターとの関連性が計測できない
欠点があった。

また、流動層内の流動状態を把握するため第２図に示
されるように、流動層の上下方向に３本の温度計７を設
置して層温度を測定していたが、流動層の一部分の温度
しか測定できないため、部分的に生ずる流動不良（例え
ば、燃料の解砕、拡散が悪い選炭廃水スラッジ等では部
分的にかたまって流動不良を起こす）の検出ができず、
その部分にクリンカー（焼きかたまった塊）が生じてや
がて流動層全体に流動不良をおこす現象に対処できなか
った。つまり、従来の技術では壁際の限定された位置で
しか層温度が検出できなかった。そのため、特に前記の
様な拡散が悪い燃料や悪い残渣が残る燃料で傾斜壁の炉
底構造をもつ流動層ボイラーでは、中央付近や燃料投入
口付近の流動状態が把握できない欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来は、流動媒体と燃料とからなる流動層の流動状態
を監視し制御するとき、流動媒体の粒径の変化と、他の
連続的に変化するパラメーター（層温度、層高、燃料供
給量、空気量、蒸発量、温度及びその他種々の要素）を
同時に監視し制御するという点については配慮されてい
ないので運転上の問題があった。

本発明の目的は、流動媒体の粒径変化を連続的に監視
し、その変化に対応して流動媒体の供給量の制御が自動
的に行なえるようにした流動層燃焼炉の流動媒体の制御
方法及び装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第一の発明の流動層燃焼炉の流動媒体の制御方法は、
流動媒体と燃料とからなる流動層内及び流動層外の特定
位置で受熱する少なくとも１個の検出管内の検出用媒体
入口及び出口温度を測定し、その温度差を演算して流動
媒体の供給量を制御する構成とする。

また、第２の発明の流動層燃焼炉の流動媒体の制御装
置は、流動媒体と燃料とからなる流動層内及び流動層外
の特定位置に配設されて受熱する少なくとも１個の検出
管と、該検出管内を流れる検出用媒体の入口及び出口温
度を測定する複数の温度計と、これら温度計のそれぞれ
の温度差を演算して信号を出力する制御器と、前記信号
で流動媒体の供給量を制御する流動媒体供給器及び流動
媒体リサイクル機構とから構成される。

〔作用〕

本発明によれば、流動層燃焼炉の流動媒体と燃料とか
らなる流動層内に配設される検出管は、流動層内の燃焼
ガスと流動媒体が有する熱量を管内を流れる検出用媒体
に伝える。その熱量によって、検出管出口での検出用媒
体温度はある温度まで上昇するが、流動媒体の粒径が変
化すると熱伝達率も変化し出口の検出用媒体温度に変化
を生ずる。一方、流動層外に露出して配設される検出管
は、排気ガスの熱量を伝えるので流動層内に配設される
検出管に較べて熱伝達率が低く出口の検出用媒体温度の
上昇が小さい。従って検出管の位置を特定して出口の検
出用媒体温度を測定することで流動媒体の粒径や層高が
連続的に判かり、制御器によって流動媒体の供給量が制
御される。

〔実施例〕

本発明に使用する装置及び制御方法について第１図を
参照しながら説明する。

本発明は、流動層燃焼炉例えば流動層ボイラーの流動
媒体と燃料とからなる流動層内で流動の安定化を計るた
めに最も重要な流動媒体の制御方法及び装置と維持の機
構を提供するものである。第１図に示されるように、検
出用媒体に燃焼用空気を用いる場合は空気予熱器４をバ
イパスする燃焼用空気（検出用媒体）が流れる風道６
と、その風道６に接続しかつ多種燃料が流動媒体と流動
状態で燃焼する流動層３内及び流動層３外の特定位置に
配設される複数の検出管７と、該検出管７が受熱する熱
量変化から流動媒体の粒径変化を連続的に検知する手段
として検出管７出口の検出用媒体の入口及び出口温度を
測定する少なくとも１個の温度計19と、この温度計19の
それぞれの温度差を演算して信号を出力する制御器13
と、この信号によって流動媒体の供給量及びリサイクル
量が制御されるインバータ９に接続する流動媒体供給器
８及び流動媒体リサイクル機構20に属する媒体抜出し管
10、ロータリバルブ11、流動媒体冷却器12、スライドゲ
ート14、振動ふるい15、媒体輸送ブロック16、エゼクタ
ー17及び媒体輸送管18とから流動層燃焼炉の流動媒体の
供給量の制御装置が構成されている。

燃焼用空気（検出用媒体）は押込通風機５によって空
気予熱器４を通り予熱されて流動層ボイラー本体（流動
層燃焼炉）１に供給されるが温度差を利用するため、そ
の差が顕著になる様に空気予熱器４に入る前の燃焼用空
気を風道６を経由して検出用媒体として検出管７に導
く。または、別途に検出用媒体を供給しても良い。検出
管７を通り昇温した検出用媒体は温度計19で温度を測定
された後、ボイラー本体１に導かれて燃焼用空気として
利用される。そして、検出管７を通過する際に流動層３
内の燃焼ガス及び流動媒体との熱交換が行なわれるが、
流動媒体の粒径が粗くなると熱伝達率が悪くなり、検出
管７出口の媒体温度は下がる。粒径が細かくなるとその
逆になる。また、流動層３外に露出して配設された検出
管７は、流動層３内に配設された検出管７に較べて熱伝
達率が小さくなる（それは、流動媒体による熱伝達がな
くなるため流動層３内に配設された検出管７に較べ約1/
2になる）ため検出管７出口における検出用媒体温度の
上昇は約1/2になって流動層３内の検出管７と温度差を
生じる。

今、維持しようとする流動媒体の粒径の時の検出管７
出口の検出用媒体を空気とした場合の温度は第３図に示
されるように判っているので、その温度変化によって流
動媒体の粒径の変化を知ることができる。この温度変化
を制御器13に入力し適正な流動媒体粒径に維持するた
め、流動媒体供給量８のインバータ９に信号を出力し供
給量を変化させる。すなわち、流動媒体の粒径が細かす
ぎると流動層ボイラー本体１の外へ飛散して流動層３の
層高が低くなり流動層３内で燃料の拡散が十分に行なわ
れない。また、層中管２が流動層３から露出しそうにな
り摩耗が激しくなるいわゆるスプラッシュゾーンに入る
現象が出る。一方、流動媒体の粒径が粗くなると流動層
３内での流動が緩慢になって層中管２への熱伝達が悪く
なり層温度が上がって、クリンカー（焼きかたまった
塊）生成のトラブルも生じやすく運転不能になるので流
動媒体の供給量を変化させる必要がある。

または、流動媒体リサイクル機構のロータリバルブ１
を運転或いは停止して流動媒体の抜き出し及び層高の維
持を行ない、抜き出す場合は、スライドゲート14を開
け、振動ふるい15で適正な粒径のもののみエゼクター17
を媒体輸送ブロワ16で駆動することによって流動層３内
にリサイクルさせ、粒径の回復を行なわせることが出来
る様にしたものである。

この様に、検出管７を配設することによって、簡単に
粒径の制御や層高の制御ができ、しかも燃料などの変化
に応じ同時に連続的に監視することが可能となることに
より流動状態の把握が迅速にでき、（従来は層温度の変
化のみに代替されていたが、粒径測定が同時ではないた
め判定が難しく運転制御が困難であった）また、その対
応も温度変化によって直ちに付属機器の運転停止を行な
わせることが出来るようにしたものである。

本発明の第３実施例を第１図を参照しながら説明す
る。各分割層の炉底エアノズル面より150mm〜200mmの位
置で各分割層の缶前後方向に少なくとも３個所（缶前後
壁より500mm以内の位置と、分割層中央付近の３箇所）
に検出管及び温度計を設ける構成とする。

本発明の第４実施例は、燃料を自然落下で供給する流
動層燃焼炉例えば流動層ボイラーでは燃料の投入口直下
に検出管及び温度計を設ける構成とする。

本発明の第５実施例を第１図を参照しながら説明す
る。燃焼残渣が流動層内に残る燃料を供給する流動層燃
焼炉例えば流動層ボイラーでは流動層の上下方向に少な
くとも３箇所（静止層高より100mm下の位置と、流動層
中央の位置と、炉底エアノズル面より200mm上の位置の
３個所）に検出管及び温度計を設け、これらが同時に層
温度検出及び表示を行なえる構成とする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、流動層燃焼炉の流動媒体の制御装置
によって流動媒体をサンプリングすることなく、検出管
に設けた温度計で出口の検出用媒体温度を読むことが容
易に、かつ、連続的に流動媒体の粒径及び層高の管理が
できるとともに、流動媒体の供給量とリサイクル量が制
御されるので効率良い流動層の流動状態の維持及び向上
が図られ、運転制御の向上、簡素化及び経費の減少の効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流動層燃焼炉の流動媒体の制御装置の
回路図、第２図は従来技術の流動媒体のサンプリング要
領を示す回路図、第３図は流動媒体の温度と粒径との関
係を示すグラフである。 １……流動層燃焼炉、３……流動層、 ７……検出管、８……流動媒体供給器、 13……制御器、19……温度計、 20……流動媒体リサイクル機構。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流動媒体と燃料とからなる流動層内及び流
   動層外の特定位置で受熱する少なくとも１個の検出管内
   の検出用媒体入口及び出口温度を測定し、その温度差を
   演算して流動媒体の供給量を制御することを特徴とする
   流動層燃焼炉の流動媒体の制御方法。
2. 【請求項２】流動媒体と燃料とからなる流動層内及び流
   動層外の特定位置に配設されて受熱する少なくとも１個
   の検出管と、該検出管内を流れる検出用媒体の入口及び
   出口温度を測定する複数の温度計と、これら温度計のそ
   れぞれの温度差を演算して信号を出力する制御器と、前
   記信号で流動媒体の供給量を制御する流動媒体供給器及
   び流動媒体リサイクル機構とからなることを特徴とする
   流動燃焼炉の流動媒体の制御装置。
3. 【請求項３】流動層燃焼炉の炉底のエアーノズルの位置
   に近く、それぞれの分割層の前後方向に少なくとも３個
   の検出管及び温度計を設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載の流動層燃焼炉の流動媒体の制御装
   置。
4. 【請求項４】燃焼を自然落下で供給する流動層燃焼炉に
   おいて、前記燃料の投入口直下に検出管及び温度計を設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項
   に記載の流動層燃焼炉の流動媒体の制御装置。
5. 【請求項５】燃料残渣が流動層内に残る燃料を供給する
   流動層燃焼炉において、流動層の上下方向に少なくとも
   ３個所に検出管及び温度計を設けたことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項、第３項及び第４項のうちいずれか
   １項に記載の流動層燃焼炉の流動媒体の制御装置。