JP2597646B2 - 発電プラント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粒子状材料の流動床において燃料を燃焼させ
るための発電プラントに関する。これは燃焼が大気圧状
態でも、大気圧を相当超えた圧力状態のもとでも行われ
るプラント、冷えば、燃焼室が圧力容器の中に位置し、
圧力容器と床容器との間の空間における圧縮燃焼空気に
よつて取囲まれたPFBC発電プラントに適用することがで
きる。“PFBC"とは「加圧型流動床燃焼」の英語表現の
頭文字である。

（従来の技術） 平行な空気分配管を備えた開放床底と、床底の上の燃
焼室と、床底より下で冷却壁を備えた１あるいはそれ以
上の灰室とを有する床容器を設けたプラントにおいて
は、灰室と空気分配管との間の温度差が、異なる構造部
材の異なる膨張による構造上の問題となる。前記温度差
は特に、プラントの起動時、及び流動床材料を燃料の自
動点火温度にまで加熱するために、起動用燃焼室から床
底の分配管を介して摂氏800度から900度の高温の燃焼ガ
スを注入する時に大きくなる。

米国特許第4,268,244号に記載されているような上記
種類の発電プラントにおいては、円形断面を有した多数
の空気分配管が、空気分配室に対して個別的に連結され
ており、前記分配室は連結管によつて分配管に対して直
角に配置されている。ここで示されている種類の実施例
においては、空気分配管は十分な断面積を有し、また流
動床を十分に流動化させ燃料を良好に燃焼させるため
に、分配管の間の距離は適当になつているが、空気分配
管の間の距離は短くて、ギヤツプも十分なものではな
い。燃焼の間に生じるスラグのかたまりは、管の下にあ
る灰室へ通過することができず、燃焼の邪魔になる。こ
の結果、操作は結局、中断されることになる。

（発明の構成） 本発明によると、床容器の床底には、巾よりも高さが
相当大きな空気分配管が設けられている。高さと巾との
比は２対１より大きく、好ましくは、３対１より大き
い。この実施例においては、スラグの形成という観点か
ら、空気分配管の間のギヤツプに十分な巾をとり、良好
な流動化と燃焼の条件を得るために、ノズルの緊密性を
考慮しながら、管の間の距離を適当なものにしている。
40mmというギヤツプ幅が問題なく得られる。この幅は、
避けることのできない小さなスラグのかたまりの形成と
いう観点からも十分なものである。注入される燃焼空気
による灰室の材料の冷却のために、空気分配管の間のギ
ヤツプが大きな面積を有していることが望ましい。面積
が大きいと、この冷却空気がギヤツプにおける材料を流
動化させるという危険性をも減少させる。

空気の分配管と供給空気分配室との間の円筒状の連結
管の面積は、問題となつている空気量に関しては不十分
である。空気の速度が速いと、結果的には、望ましくな
い圧力降下とエネルギー損失がもたらされる。長方形断
面の連結管は設計上の困難、特に、異なつた構造部材の
異なつた膨張による熱応力の観点からの困難を有してい
る。多数の空気分配管をグループ状にして、いわゆるサ
ーモスリーブとして形成されている円筒状の連結管によ
つて、空気分配室に連検することによつて、十分な流路
面積と、異なつた程度にまで加熱されるプラント構成要
素の間の動きを十分可能にすることが得られる。グルー
プ状にして連結するということの意味は、少なくとも２
本の空気分配管が、共通の連結管によつて空気分配室に
連結されるということである。前記連結管、あるいはサ
ーモスリーブは、２本の同心管でできていてもよい。こ
の管は２本の同心スリーブで構成されていてもよい。内
側のスリーブはその上端において１あるいはそれ以上の
空気分配管に連結管に連結されている。前記スリーブの
下端は一緒に結合されている。外側スリーブはその上端
において、横方向に延在した空気分配溝における上部壁
に連結されている。前記スリーブは適当に円形断面を有
している。

床容器には２つの平行の灰室が適当に形成されてい
る、空気分配室は灰室の間に配置されていて、灰室の壁
はその側壁からなつている。

本発明の好ましい実施例においては、空気分配室の下
に垂直ダクトが設けられ、ダクトの下部に燃焼室が設け
られ、この燃焼室の役割は、プラントの起動時において
流動床を加熱するための高温ガスを発生させることであ
る。前記ダクトは水平方向の壁と、この壁を通つて燃焼
室から上方へ通過する出口管とを有している。水平方向
の壁の上下において、前記ダクトは、プラントへ圧縮さ
れた燃焼空気を供給する圧縮空気源と連通している。壁
の上部における連通は弁によつて行われ、従つて、燃焼
空気源からの全量の空気は、起動用の燃焼室を介して制
御される。

（実施例） 本発明を以下添付図面を参照しながら詳細に説明す
る。

図において、番号10は圧力容器を示している。その中
には床容器12とサイクロン14を備えた浄化装置とが位置
しており、この浄化装置は、床容器12内の燃焼室11の中
で、流動床16における燃料の燃焼の際に生じる燃焼ガス
からごみを分離するためのものである。自由空間18の中
で集められた燃焼ガスは配管20を通つてサイクロン14へ
通過し、そこから配管22を通つてガスタービン24へ向か
う。直列的に結合された幾つかの群のサイクロン14が設
けられている。タービン24はコンプレツサー26と発電機
28とを駆動する。コンプレツサー26の中で圧縮された燃
焼空気は、配管29を介して圧力容器10内の空間30へ供給
される。床容器12の中には、蒸気タービンイ（図示せ
ず）への蒸気を発生させ、かつ流動床16を冷却するため
のチユーブ32が存在する。サイクロン14の中で分離され
たごみは圧力の減少した排出装置15を介して運び去ら
れ、容器17の中に集められる。

前記床容器12には、流動ノズル38を備えた多数の細長
い空気分配管36からなる開放的な床底34が設けられてい
る。この床底34は床容器12を、燃焼室11と自由空間18と
を備えた上部と、２つの平行な灰室40を備えた下部とに
分割している。流動床16からの材料は空気分配管36の間
のギヤツプ42を通つて灰室40の中へ下方向へ通過するこ
とができる。灰室40の中の材料を冷却するための空気
は、ノズル43を有したチユーブ41の中へ導かれる。空間
30から向けられた空気は冷却材として利用することがで
きる。

灰室40の内部側壁44（第２図参照）と、この側壁間に
延在している壁46（第１図参照）と、水平方向の壁48,5
8とが、空気分配室50を構成している。この分配室50か
空気分配管36には個々に、あるいは図に示したように、
３本の空気分配管36には、内側スリーブ54と外側スリー
ブ56とを有した下方へ延在した二重壁の連結管52（サー
モスリーブ）を介して燃焼空気が供給される。前記内側
スリーブ54は前記３本の空気分配管36に連結されてい
る。内側スリーブ54と外側スリーブ56とはそれらの下端
によつて互いに他と結合されている。外側スリーブ56は
その頂部において水平方向の壁58と連結しており、これ
が室50の上部を画定している。

第３図、第４図、第５図に示したように、連結管52の
内側スリーブ54は、内側の円筒状部分54aとトンネル状
の移行部分54bとからなつており、前記移行部分はスリ
ーブ54を３本の空気分配管36に連結している。外側スリ
ーブ56は中心部の円筒状部分56aと、下部の円錐状部分5
6bと、上部の円錐状部分56cとからなつており、前記下
部は内側スリーブ54の円筒状部分54aに結合され、前記
上部は水平方向の壁58に連結されている。空気分配管36
の間には傾斜シート60が配置されている。これらのシー
ト60は管52の上の屋根を構成し、流動床16を備えた空間
から管52のオリフイスより上の空間を画定する。

起動用の燃焼室72から空気分配管36を介して流動床16
へ供給される高温ガスによつてこのプラントが起動され
ると、各構造部材間の温度差が大きくなる。内側スリー
ブ54と外側スリーブ56とを有した連結管（サーモスリー
ブ）52の構造のために、ここに含まれる構造部材は許容
されない応力が生じることなしに各種程度にまで膨張す
ることが可能である。

床容器12の下には垂直ダクト70が配置され、これはそ
の底部において閉じていて、頂部においては空気分配室
50の中へ開き込んでいる。前記ダクト70は空気分配室50
の下部壁48に連結されている。ダクト70の下部には多数
の起動用燃焼室72が存在し、これらは柱74によつて支持
されている。これらの起動用燃焼室72は、それらの出口
側において内部ダクト76に連結されている。ダクト70と
76との間には水平方向の壁78が配置され、これはダクト
70と76との間の環状空間を上部空間80と下部空間82とに
分割している。前記空間80と82は、ダクト84（第１図参
照）と、配管86,88とを介して、空間30の圧縮された燃
焼空気と連通している。前記ダクト84の中には、灰冷却
器として設計されている減圧灰排出装置15が配置され、
灰の受容器17に連結されている。前記空気ダクト86の中
には弁94が存在する。起動用の燃焼室72には、配管96と
バーナー98とを介して、燃料、ガスあるいは油が供給さ
れる。

プラントを起動させる場合には、空間80への空気の供
給は、第１図及び第６図の右に示されたように、配管86
内の弁94によつて停止された状態に維持されており、全
ての空気は空間82及び起動用燃焼室72へ向けられる。燃
焼室には配管96を介して燃料が供給され、高温の燃焼ガ
スが内部ダクトを通つて、空気分配室50へ送られ、そこ
で二重壁の管52（サーモスリーブ）を介して空気分配管
36へ分配され、流動床16を加熱するために空気分配管36
及びノズル38へ供給される。流動床16が燃料を点火する
のに十分高い温度にまで到達すると、弁94は開かれ、流
動床16には燃料管100（図示せず）を介して燃料が供給
される。起動用燃焼室72への燃料供給は中断される。今
度は空気分配室50へ燃焼空気が直接供給され、これは部
分的には配管86と空間80とを介し、また部分的には配管
88と起動用燃焼室72と、ダクト76とを介して供給され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は互いに他と直角な平面で見た加圧型
流動床燃焼発電プラントの概略図、第３図及び第４図は
空気分配室と、開放した床底を形成している流動ノズル
を備えた細長い空気分配管との間の連結を示す図、第５
図はこれもまた空気分配室と空気分配管との間の連結を
示した透視図、第６図は第１図と同じ断面において、空
気分配室と起動用燃焼室とを備えた床容器の下部の拡大
概略図である。 図において、 11……燃焼空間 12……床容器 16……流動床 18……自由空間 34……床底 36……空気分配管 38……ノズル 40……灰室 42……ギヤツプ 50……空気配管 52……連結管 54,56……スリーブ 58……壁 70……垂直ダクト 72……起動用燃焼室 76……第２ダクト 80,82……空間 94……弁

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒子状材料の流動床（16）の中で、主とし
   て石炭の燃料を燃焼させるための発電プラントにおい
   て、 床容器（12）と、 ノズル（38）を備えた多数の平行な空気分配管（36）で
   あって、床の底部（34）を形成し、床容器（12）を燃焼
   空間（11）としての上部と、流動床（16）の上の自由空
   間（18）と、灰と消費された流動床材料を引抜くための
   灰室（40）を形成する下部とに分割している多数の平行
   な空気分配管と、 灰と床材料とが燃焼室（11）から灰室（40）へ通過す
   る、空気分配管（36）の間のギャップ（42）と、 流動床（16）を流動化し、流動床（16）内の燃料を燃焼
   させるために、空気分配室（36）へ燃焼空気を供給する
   ための、床底（34）の下における空気分配室（50）とを
   含み、 前記空間分配管（36）はその巾よりも本質的に大きな高
   さを有し、また前記空気分配管（36）は、空気分配室
   （50）の上部壁（58）と空気分配管（36）との異なった
   熱膨張を許容するように設計された、共通の、ほぼ円筒
   状の連結管（52）、いわゆるサーモスリーブによって、
   空気分配室（50）に対してグループ状に連結されている
   ことを特徴とする発電プラント。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の発電プラント
   において、前記空気分配管はほぼ長方形の断面を有し、
   分配管（36）の高さと巾との比は２対１以上、好ましく
   は３対１以上である発電プラント。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の発電プラント
   において、前記連結管（52）は内側スリーブ（54）と外
   側スリーブ（56）とからなり、前記内側スリーブ（54）
   はその上端において、少なくとも２本の空気分配管（3
   6）に連結され、前記スリーブ（54），（56）はその下
   端において互いに他と連結され、外側スリーブ（56）
   は、その上端において、空気分配室（50）の壁（58）に
   連結されている発電プラント。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載の発電プラント
   において、前記連結管（52）には、空気分配管（36）と
   の連結点において、長方形断面を有した移行部分（54
   b）が形成されている発電プラント。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載の発電プラント
   において、前記床容器（12）には少なくとも２つの灰室
   （40）が形成され、空気分配室（50）は前記灰室（40）
   の間に位置し、灰室（40）の側壁（44），（46）はまた
   空気分配室（50）内の側壁を形成する発電プラント。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項記載の発電プラント
   において、空気分配室（50）の下には第１の垂直ダクト
   （70）が存在し、前記第１ダクト（70）の下部には、床
   （16）を予熱するための少なくとも１つの起動用燃焼室
   （72）が配置され、前記ダクト（70）の内側には起動用
   燃焼室（72）からの出口を形成する第２のダクト（76）
   が存在し、前記ダクト（70）と（76）との間には、ダク
   ト（70）と（76）との間の環状空間を上部空間（80）と
   下部空間（82）とに分割する壁（78）が存在し、前記ダ
   クト（70）と（76）との間の空間（80）と（82）は、前
   記壁（78）の上下において、圧縮空気源（30）と連通
   し、前記圧縮空気源（30）と上部空間（80）との間の連
   結部において空気弁（94）が存在している発電プラン
   ト。