JP2613465B2

JP2613465B2 - 流動床ボイラの燃料供給装置

Info

Publication number: JP2613465B2
Application number: JP1019785A
Authority: JP
Inventors: 三夫笠井
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JPH02203103A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、コーヒー粕，みかん粕，ビール粕，茶粕，
汚泥などの高水分を含有した廃棄物用の高含水残渣物ま
たは石炭などを燃焼する場合の流動床ボイラの燃料供給
装置に関するものである。

［従来の技術］従来より、流動床内部で石炭などの固形燃料や廃棄物
を燃焼させる種々の方法が知られている。

すなわち、石炭などの微粉粒および塊状の燃料を流動
床内部へ供給する場合は、流動床内の流動熱媒体の流
動界面上部域に流動床側壁より流動床中心部に向かって
燃料供給管を配設し、燃料供給管の先端部を流動界面に
向け、空気輸送によって輸送された微粉粒を流動界面上
で下向に分散供給する方法、流動床の流動界面上部域
の側壁にスプレッダを取付けるとともにスプレッダ上部
域に配設された燃料供給管の先端より供給された固形燃
料を、スプレッダ上部に供給することによってスプレッ
ダのブレードの周速度差を利用して固体燃料を流動界面
上に分散供給する方法、流動床を形成している流動熱
媒体の浮遊中に燃料供給管およびその先端部を浸漬して
配設し、空気輸送によって輸送された微粉粒を流動床中
に供給する方法などがある。

また、汚泥などを流動床内部へ供給する場合は、流
動床の外部側壁にロータリバルブを設け、ロータリバル
ブの搬送側端部下側に流動床側壁を挿通して任意の傾斜
角度にシュートを配設してシュートの先端から流動界面
上部に供給する方法、流動床の側壁に対して略直角に
スクリューフィーダを挿通して配設し、スクリューフィ
ーダの搬送側先端部から流動界面上部に供給する方法な
どがある。

さらに、ビール粕やコーヒー粕などの高含水廃棄物を
流動床内部に供給する場合は、前記スクリューフィー
ダによる供給方法、高圧ポンプを用いて燃料供給管を
流動床の浮遊熱媒体中に側壁より延設して配設するか、
または流動界面上部に配設して供給する方法などがあ
る。

［発明が解決しようとする課題］ところが、前記した供給方法で廃棄物および固形燃料
を供給しようとする場合、廃棄物および固形燃料の供給
管が流動床の浮遊熱媒体中に浸漬して配設されている時
は供給管の温度が高くなり高級配管材料を使う必要があ
り、また、流動界面上部より廃棄物または固形燃料を供
給すると、ガス分散板より上向きに噴出する空気流によ
って廃棄物または固形燃料の一部が流動界面に到達する
までに空気流に押し流されて下流側に同伴されるため未
燃物が増えて燃焼効率が低下するなどの欠点があった。

［課題を解決するための手段］このような問題点を解決するために、本発明では、流
動熱媒体を有する１次燃焼ベッドと１次燃焼空間からな
る１次燃焼室を備え、この１次燃焼室の下段に助燃用バ
ーナと燃焼用空気導入口を有した空気室を備え、また、
１次燃焼室の上段に流動熱媒体を有する他の燃焼ベッド
と燃焼空間からなる他の燃焼室を少なくとも１段以上備
え、さらに、前記１次燃焼ベッドと前記空気空間および
上段の燃焼室と下段の燃焼室空間間にそれぞれ仕切板と
水冷管を水冷管の長手方向と直角な水平方向に交互に配
設した後連接してなる多段流動床ボイラにおいて、燃料
供給管を１次燃焼室と前記空気空間の仕切板に設けると
ともに１次燃焼室の底部平面の略中心部に向けて、か
つ、その先端部を１次燃焼室に向けて配設し、さらに、
前記燃料供給管を前記水冷管の軸方向と直角な方向の間
に前記水冷管から離して配設した後、前記燃料供給管、
水冷管および仕切板の上下部をキャスタブルで埋設した
構成とした。

［作用］下段の１次燃焼室内において砂などの流動熱媒体を下
の空気室から供給される空気によって流動化させるとと
もに、この流動熱媒体の中に１次燃焼室の仕切板上に設
けた燃料供給管より高含水残渣物を供給し、かつ、空気
室から助燃用バーナによる補助燃焼源と燃焼用空気なら
びに流動化用空気を供給すると、１次燃焼ベッドでは高
含水残渣物、例えば800〜900℃で、乾燥と同時に約70％
燃焼されて、然る後、約30％程度の未燃分の残渣物は、
１次燃焼室のすぐ上にある少なくとも１段の上段の２次
燃焼室などで砂などの流動熱媒体とともに流動されなが
ら残りが燃焼され、ここまでで完全燃焼されて最後に流
動床頂部排ガス出口から排出される。

一方、循環ポンプから送水された循環水は、１次燃焼
室および２次燃焼室の仕切板部に配設された水冷管を別
々に通った後廃熱ボイラに送り込まれるルートと、循環
ポンプから直接廃熱ボイラに送水されるルートに別けら
れ、最終的に廃熱ボイラ中で燃焼排ガスとの熱交換が有
効的に行なわれる。

［実施例］つぎに、本発明の１実施例を図面により説明する。図
面はいずれも本発明の実施例を示すものであり、第１図
は流動床ボイラの全体的な構成を示す概略的な断面図、
第２図は燃料供給管に摩耗の恐れがない場合の燃料供給
管配設状況を示すガス分散板一部拡大斜視図、第３図は
燃料供給管に摩耗の恐れがある場合の燃料供給管配設状
況を示すガス分散板一部拡大斜視図、第４図は燃料供給
管の先端に耐摩耗鋼の保護カバーを取付けた場合の第３
図IV−IV切断燃料供給管一部詳細縦断面図を示す。

第１図，第２図，第３図および第４図を用いて本装置
の構成について述べる。

第１図に示す装置は、流動床ボイラ１、最下段の空気
室２、その上段の１次燃焼室３、さらにその上段の２次
燃焼室４、空気導入パイプ5,5a、仕切板6,6a、燃料供給
管７、流動熱媒体8,9、助燃用バーナ10、燃焼用兼流動
化用空気導入口11、キャスタブル12,12a、水冷管13,13a
および13bから構成される。

すなわち、この実施例では多段ベッドとして２段のベ
ッドが設けられている。

ここで、高含水残渣物を燃焼する場合について説明す
る。

空気室２の側方には、水平方向内側に向かっている助
燃用のバーナ10が設けられており、重油またはガス燃料
を燃焼させることによって１次燃焼室３に燃料供給管７
を経由して１次燃焼ベッド20に供給された高含水残渣物
30の乾燥，燃焼を助けるとともに１次燃焼室３内を所望
の温度に保つことが可能である。11は燃焼用兼流動化用
空気の導入口であり、流動床頂部出口35から排出された
排ガスを用いて図示しない熱交換器で加熱した後、空気
室２内に適量の空気を供給できるようにした。

１次燃焼室３は、例えば平均粒径が0.6mm程度の一般
的な砂からなる流動熱媒体８が入っている１次燃焼ベッ
ド20と、その上方の１次燃焼空間21からなり、空気室２
と、空気室２のすぐ上にある１次燃焼室３との間には、
垂直方向に多数の空気導入パイプ５を貫通して配設され
た水平な仕切板６が設けられており、仕切板６の上部
（１次燃焼室側）と下部（空気室側）にはキャスタブル
12を仕切板６内に設けた水冷管13を埋設する形で打設
し、２次燃焼室４も１次燃焼室３同様に仕切板6aの上部
と下部にはキャスタブル12aを打設した。また、１次燃
焼室３の仕切板底部平面の略中央部に配設されるべき水
冷管13の代わりに燃料供給管７を配設し、その先端部16
は流動床の軸心部で１次燃焼ベッド20中に燃料をスムー
スに供給しやすいように上向きに設けた。さらに、燃料
供給管７の上流側には、例えば図示しない高圧ポンプを
設置して高含水残渣物30を連続して安定的に供給できる
ようにした。ここで、流動床内に送り込まれた高含水残
渣物30は流動熱媒体８と混り合う。そして、空気室２か
ら供給される空気の作用によって流動化した状態で乾
燥，燃焼される。ここで、32は各空気導入パイプ５の上
部に設けたキャップを示す。

１次燃焼室３に流動熱媒体８として砂を用いたのは、
砂は、ある大きな熱容量を持っているので、高含水残渣
物30を燃焼ベッド20内に入れても、燃焼ベッド20の温度
を容易に維持できるからであり、かつ、流動化状態では
その撹拌効果により残渣物30を均一に分散させるととも
に、燃焼して生じた灰をかき落し、酸素との接触効果を
良くするので、燃焼を良くする作用効果を有するからで
ある。

１次燃焼室３の１次燃焼空間21や１次燃焼ベッド20内
には、温度検知器31が適宜本数設けられており、検知し
た温度を計測し、計測された信号で供給する助燃料を適
宜制御して、１次燃焼室３内の温度や燃焼状態を常に所
望の状態に保ちうるようにした。

１次燃焼室３と、１次燃焼室３のすぐ上にある２次燃
焼室４との間には、垂直方向に貫通した多数本の空気導
入パイプ5aや内部に水冷管13aを有する仕切板6aが設け
られている。ただし、空気導入パイプ5aでは、下段の燃
焼ガスが上昇して通過するだけでなく、１次燃焼室３で
燃焼途中の残渣物の一部をも２次燃焼室４内に導入す
る。

上段の２次燃焼室４において、33は各空気導入パイプ
5aの上部に設けたキャップ、22は砂などの流動熱媒体９
を有する２次燃焼ベッド、23は上方の２次燃焼空間であ
る。

図示しない循環ポンプを経由して導入された循環水
は、循環水配管途中から２方向に分岐し、一方の水路は
１次燃焼室３の仕切板６に配設された水冷管13から１次
燃焼室３の流動床内に配設された水冷管13bを通る間に
加熱された循環水と、他方、２次燃焼室４の仕切板6aに
配設された水冷室13aを通る間に加熱された循環水は最
終的には２次燃焼室４の下流側に備えられた図示しない
廃熱ボイラに送られる。

一方、１次燃焼室３および２次燃焼室４における残渣
物30の燃焼による廃ガスの熱の有効利用のために流動床
頂部出口35から排出される燃焼ガスは前記廃熱ボイラに
送られ、該廃熱ボイラにおいて排ガスと循環水の熱交換
を行なってスチームを発生し、スチームは、例えば10kg
/cm²低圧の飽和スチームとして回収される構成となって
いる。

つぎに、本発明の実施例の作動を説明する。

１次燃焼室３と２次燃焼室４内にそれぞれ一般的な砂
などの流動熱媒体8,9を入れておく。つぎに、下方の助
燃用のバーナ10を点火し、燃焼用兼流動化用空気導入口
11より燃焼用兼空気流動化用空気を供給し、さらに、流
動熱媒体８および９をそれぞれ流動させ、１次燃焼ベッ
ド20および２次燃焼ベッド22を形成させておく。

そして、１次燃焼ベッド20内に、高圧ポンプを駆動し
て燃料供給管７を通って高含水残渣物30を１次燃焼ベッ
ド20内に供給し、燃焼させる。ここで、高含水残渣物30
とは、例えば60％以上の水分を含んでいるものを言い、
例えば、前記した残渣物30における通常の含水率は、コ
ーヒー粕では約60〜70％、みかん粕，ビール粕，ウーロ
ン茶粕では約70〜90％、汚泥では約70〜80％である。

１次燃焼ベッド20では、助燃用バーナ10の作用と残渣
物30自体の燃焼熱で乾燥後、燃焼させる。１次燃焼ベッ
ド20で残渣物30の乾燥と燃焼を同時に行なうためには、
ここの温度を約800〜900％に保持しておく。

本発明装置では、１次燃焼ベッド20では、高含水残渣
物30は乾燥した後、例えば約60％だけ燃焼する、そし
て、１次燃焼空間21でも例えば約10％だけ燃焼し、１次
燃焼室３で完全燃焼されずに未燃分を例えば約30％有す
る小片の残渣物30は上段の２次燃焼室４内に送り込まれ
る。そして、２次燃焼室４の２次燃焼ベッド22と２次燃
焼空間23で残渣物30の残りの燃焼が引き続いて行なわ
れ、ここで完全燃焼される、なお、１次燃焼室３で高含
水残渣物30を100％近く燃焼させようとすれば、燃焼後
の廃ガスの排出流速は、本発明の場合の例えば４分の１
のように遅くする必要があり、その分流動床２の面積も
大きくする必要があり、装置全体を大きくする必要があ
る。また、遅い流速で流動化する特殊な流動熱媒体を探
す必要がある。

本発明のようにコンパクトな装置を用い、１次燃焼室
３で高含水残渣物30を乾燥させて約70％だけ燃焼させた
だけでは、未燃分が多く出て燃焼効率が落ちるが、本発
明では、引き続いて、２次燃焼室３で残りの燃焼を行な
わせて完全燃焼されるので、燃焼効率が非常に良い。そ
のうえ、本装置では２次燃焼室で完全燃焼されるので、
未燃分の発生が非常に少なく、残渣物30が成分として含
んでいる灰分に近い量しか出てこない。

そして、２次燃焼室４までで残渣物30が完全に燃焼さ
れた後、その燃焼排ガスは流動床頂部出口35から排出さ
れて廃熱ボイラに到達する。一方、循環ポンプで送出さ
れた循環水は、１次燃焼室３と２次燃焼室４の仕切板６
および6aを冷却した後１次燃焼ベッド20内に配設された
水冷管13,13a,13bで燃焼排ガスと熱交換して予熱され、
最後に廃熱ボイラへ供給される。こうして廃熱ボイラで
は流動床頂部出口35から排出された燃焼排ガスと各水冷
管を経由して送水されたスチームまじりの飽和水との熱
交換が行なわれ低圧スチームとして有効的に回収するこ
とができる。

以上の実施例は、燃焼ベッドと燃焼空間を有する燃焼
室を１次,2次と２段設けた場合を説明したが、より燃焼
しにくい高含水残渣物30を用いる場合などにおいてはさ
らにこれを３段、あるいはそれ以上の段の残渣物30を燃
焼させる流動床を設けた多段の燃焼装置とする。

また、本発明の実施例では、高含水残渣物30を乾燥
後、燃焼処理することについて述べたが、石炭を適宜な
粒径範囲に粉砕してフルイ分けしたものを一定の状動化
を形成させた状態で燃焼させる場合にも適宜可能であ
り、この場合、助燃用バーナ10はスタート時燃焼ベッド
の温度を規定値まで上昇させるために用い、石炭などの
燃料を供給し始めて燃焼ベッドが所定温度になれば停止
する。あとは石炭の助燃性によって継続して安定した燃
焼状態が維持できる。

こうした石炭のような固形燃料を適宜なサイズに予め
噴水したものを燃料として１次燃焼室３の仕切板６部に
配設された燃料供給管７を通して１次燃焼ベッド20内部
に空気輸送によって供給する場合は、第４図に示すよう
に燃料供給管７と同心円的に保護管17を設け、さらに、
燃料供給管７ならびに保護管17と嵌合して取換え容易に
加工し、しかも適宜な半径の穴を有した耐摩耗鉄鋼の保
護カバー15を組合わせた燃料供給管７として使用するこ
ともできる。また、第２図に示す燃料供給管７の保護カ
バー15についても、長時間高温に晒された時に生じる劣
化による取換えが必要になった場合にも保護カバー15の
みの交換を行なうことも容易である。

こうして、本発明における実施例では、例えば高含水
残渣物30や石炭のような固形燃料を次燃焼室３の仕切板
６部に配設した燃料供給管７から流動化中の流動床内へ
直接供給することによって床内での燃料の滞留時間が長
くなり、その分十分に乾燥，燃焼させることになり燃焼
効率が上がる。

［発明の効果］以上、詳述したように、本発明では燃料供給管を１次
燃焼室の仕切板部に設け、その先端部を１次燃焼ベッド
中に設けたため、本燃料供給管を通して供給された高含
水残渣物または石炭のような固形燃料は流動床のもつ特
長としての完全混合層と流動床の温度均一を十分生かす
ことで、流動床中で乾燥，燃焼が十分行なわれるため、
流動床頂部から燃焼ガスに同伴して排出される未燃分損
失も少なく非常に経済的な運転が可能となった。

また、硬質の燃料の供給によって燃料供給管に摩耗の
恐れがある場合には、二重管状に燃料供給管の外周に保
護カバーが配設されているため、燃料供給管の摩耗によ
って取替えも容易にできる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の１実施例を示すものであり、第
１図は流動床ボイラの全体的な構成を示す概略的な断面
図、第２図は燃料供給管に摩耗の恐れがない場合の燃料
供給管配設状況を示すガス分散板一部拡大斜視図、第３
図は燃料供給管に摩耗の恐れがある場合の燃料供給管配
設状況を示すガス分散板一部拡大斜視図、第４図は燃料
供給管の先端に耐摩耗鋳鋼の保護カバーを取付けた場合
の第３図のIV−IV切断燃料供給管一部詳細縦断面図を示
す。１……流動床ボイラ、２……空気室、３……１次燃焼室、４……２次燃焼室、 5,5a……空気導入パイプ、 6,6a……仕切板、７……燃料供給管、 8,9……流動熱媒体、10……助燃用バーナ、 11……燃焼用兼流動化用空気導入口、 13,13a,13b……水冷管、 15……保護カバー、17……保護管、 30……高含水残渣物。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】流動熱媒体を有する１次燃焼ベッドと１次
燃焼空間からなる１次燃焼室を備え、この１次燃焼室の
下段に助燃用バーナと燃焼用空気導入口を有した空気室
を備え、また、１次燃焼室の上段に流動熱媒体を有する
他の燃焼ベッドと燃焼空間からなる他の燃焼室を少なく
とも１段以上備え、さらに、前記１次燃焼ベッドと前記
空気空間および上段の燃焼室と下段の燃焼室空間間にそ
れぞれ仕切板と水冷管を水冷管の長手方向と直角な水平
方向に交互に配設した後連接してなる多段流動床ボイラ
において、燃料供給管を１次燃焼室と前記空気空間の仕
切板に設けるとともに１次燃焼室の底部平面の略中心部
に向けて、かつ、その先端部を１次燃焼室に向けて配設
し、さらに、前記燃料供給管を前記水冷管の軸方向と直
角な方向の間に前記水冷管から離して配設した後、前記
燃料供給管、水冷管および仕切板の上下部をキャスタブ
ルで埋設したことを特徴とする流動床ボイラの燃料供給
装置。