JP2645955B2 - 流動層燃焼装置の空気分散装置 - Google Patents

流動層燃焼装置の空気分散装置

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JP2645955B2
JP2645955B2 JP4052272A JP5227292A JP2645955B2 JP 2645955 B2 JP2645955 B2 JP 2645955B2 JP 4052272 A JP4052272 A JP 4052272A JP 5227292 A JP5227292 A JP 5227292A JP 2645955 B2 JP2645955 B2 JP 2645955B2
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静夫 片岡
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石炭等の固形燃料を使
用する流動層ボイラ及び都市ごみや産業廃棄物等を焼却
処理する流動層燃焼装置に用いられる空気分散装置の改
良に係り、空気量の増減によって変化する散気ノズルの
圧力損失を、一定負荷以上は増加しないようにした空気
分散装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、流動層燃焼装置に用いられる空
気分散装置15としては、例えば図8に示す構造のもの
が知られている。即ち、前記空気分配装置15は、燃焼
塔16の底部に形成した硅砂や石灰石等の流動媒体から
成る流動媒体層17内に、多数の散気ノズル18を突設
した複数本の空気分配管19を並列配置し、各空気分配
管19の一端部を燃焼塔16外に於いてウインドボック
ス(図示省略)に連通接続して成り、通風機(図示省
略)からウインドボックスに供給された空気を、各空気
分配管19の散気ノズル18から流動媒体層17内に噴
出させるようになっている。従って、空気分配管19よ
り上方側の流動媒体層部分に於いては、散気ノズル18
から噴出される空気によって流動媒体が流動せしめら
れ、流動層17aが形成されることになる。又、空気分
配管19より下方側の流動媒体層部分に於いては、流動
媒体が散気ノズル18から噴出される空気による流動作
用を受けずに静止せしめられ、静止層17bが形成され
ることになる。尚、図8に於いて、20は燃料供給口、
21は流動媒体排出口、22はガス排出口、23は流動
媒体戻り口である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、流動層が適
正な流動状態を保つ為には散気ノズルから空気を均一に
噴出させなければならず、その為に適当な圧力損失が必
要であった。図9は従来の空気分散装置の散気ノズル一
本当りの風量(空気量)と圧力損失との関係を示すグラ
フである。グラフからも明らかなように、散気ノズル一
本当りの風量は燃焼負荷に略比例して居り、風量の増加
に伴って圧力損失も順次増加している。従って、散気ノ
ズル一本当りの風量が例えば30%(実際はノズル一本
当りNm3 であるが%表示としている)のとき、必要な
圧力損失は約20%(実際はmmH2Oであるが%表示
としている)となる。この圧力損失を100mmH2
とすれば、散気ノズルの風量が100%のときの圧力損
失は約500mmH2Oとなる。このように、従来の空
気分散装置では、空気量の増加と共に散気ノズルの圧力
損失も順次増加している。その為、従来の空気分散装置
では、燃焼負荷の上昇に応じて空気量が増大すると、流
動媒体の圧力損失に加えて散気ノズルの圧力損失が増加
することによって通風機の動力上昇を招くうえ、散気ノ
ズルの噴出口での空気の速度が過大となり、流動層の適
正な流動化が困難になると共に、散気ノズルが摩耗する
と云う問題があった。
【0004】本発明は、上記の問題点を解消する為に創
案されたものであり、散気ノズルの圧力損失を一定負荷
以上は増加しないようにした流動層燃焼装置の空気分散
装置を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明の空気分散装置は、多数の散気ノズルを突設
した空気分配管の底面側に、空気量が一定量以上に増加
したときにのみ空気の一部を空気分配管より下方側の流
動媒体層部分に形成された静止層内へ噴出させて散気ノ
ズルの圧力損失の増加を防止する複数の補助噴出口を形
成したものである。又、補助噴出口の全面積は、散気ノ
ズルの噴出口の全面積の10〜30%の範囲に収まるよ
うにすることが好ましい。
【0006】
【作用】流動媒体層内に並列配置された空気分配管に空
気を供給すると、空気分配管より上方側の流動媒体層部
分に於いては、散気ノズルから噴出される空気によって
流動媒体が流動せしめられ、流動層が形成される。又、
空気分配管より下方側の流動媒体層部分に於いては、流
動媒体が散気ノズルから噴出される空気による流動作用
を受けずに静止せしめられ、静止層が形成される。そし
て、燃焼負荷の上昇に伴って空気量が一定量以上に増加
すると、補助噴出口から空気が噴出する。即ち、散気ノ
ズルの圧力損失が、散気ノズルの噴出口と補助噴出口と
の間に充満している流動媒体による圧力損失以上になっ
たときに、空気の一部が補助噴出口から噴出する。その
結果、散気ノズルの噴出口から噴出される空気の噴出速
度が一定となり、その為に圧力損失も一定となって散気
ノズルの圧力損失の増加が防止される。尚、補助噴出口
から噴出した空気は、空気分配管の間に充満している流
動媒体内を上昇し、流動媒体の熱を吸収して流動層へ流
れて行く。この空気分散装置は、空気量が一定量以上に
増加したときに補助噴出口から空気の一部を噴出する構
成としている為、燃焼負荷が上昇して空気量が増大して
も散気ノズルの圧力損失を低い値で一定に保つことがで
きる。その結果、通風機の動力上昇を招くこともない。
又、散気ノズルの噴出口から噴出される空気の噴出速度
が過大になることもなく、適正な空気の分散と流動化が
可能になると共に、散気ノズルの摩耗が防止される。更
に、補助噴出口から噴出した空気が空気分配管の間を通
過する間に不燃物を含む流動媒体を冷却する為、流動媒
体及び不燃物は低温で排出されることになる。その結
果、排出される流動媒体及び不燃物による熱の持ち出し
が少なく、熱効率が向上すると共に、不燃物の除去装置
も低温で使用することができる。その上、空気分配管に
補助噴出口を形成していると、仮に散気ノズルが摩耗等
により破損して流動媒体が空気分配管内に流入しても、
流動媒体は補助噴出口から排出されることになり、空気
分配管の閉塞を防止することができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1及び図2は本発明の実施例に係る空気
分散装置1を用いた流動層燃焼装置の概略系統図であ
り、当該流動層燃焼装置は、燃焼塔2の底部に硅砂や石
灰石等の流動媒体から成る流動媒体層3を形成し、これ
に空気分散装置1から空気を供給して流動せしめると共
に、この流動層3aに石炭、木屑、廃棄物等の固体燃料
を供給して燃焼させるようにしたものである。尚、図1
に於いて、3bは静止層、4は通風機、5は空気予熱
器、6は空気ダクト、7はダンパ、8は空気分配管、8
aは空気分配管の補助噴出口、9は散気ノズル、9aは
散気ノズルの噴出口、10はウインドボックスである。
【0008】前記燃焼塔2の底壁は、下窄まり状に形成
されて居り、ここに硅砂や石灰石等の流動媒体から成る
流動媒体層3が形成されている。又、燃焼塔2の側壁上
部にはガス排出口11が、又、底壁には流動媒体の排出
口12が夫々形成されている。尚、図示していないが、
燃焼塔2の側壁上部には石炭、木屑、廃棄物等の固体燃
料を流動層3a上に供給する為の燃料供給口と、排出口
12から排出された流動媒体を再度流動層3a内に投入
する為の流動媒体投入口とが夫々形成されている。
【0009】前記空気分散装置1は、流動媒体層3内に
空気を吹き込んで流動媒体を流動させるものである。即
ち、空気分散装置1は、図1及び図2に示す如く、燃焼
塔2の流動媒体層3内に水平姿勢で並列配置された複数
本の角パイプ製の空気分配管8と、空気分配管8の上面
に適宜のピッチで突設された多数の散気ノズル9と、燃
焼塔2外に於いて各空気分配管8の一端部に連通接続さ
れ、各空気分配管8に空気を供給するウインドボックス
10等から成り、通風機4から空気予熱器5及び空気ダ
クト6を経てウインドボックス10に供給された適宜の
温度の空気を、散気ノズル9から流動媒体層3内に噴出
させるようになっている。又、前記散気ノズル9は、図
3に示す如く、空気分配管8の上面に適宜のピッチで溶
着された筒状のスタブ13に螺着されて居り、水平方向
へ空気を噴出する複数の噴出口9aを備えている。そし
て、前記空気分配管8の底面には空気量が一定量以上に
なったときに散気ノズル9の圧力損失の増加を防止する
補助噴出口8aが適宜のピッチで形成されている。この
補助噴出口8aは、その全面積が散気ノズル9の噴出口
9aの全面積の10〜30%の範囲で且つ直径が6〜2
0mmφの範囲に収まるように形成されて居り、本実施
例では、補助噴出口8aの全面積は散気ノズル9の噴出
口9aの全面積の30%になるように、又、補助噴出口
8aの直径は13mmφになるように夫々設定されてい
る。
【0010】次に、前記空気分散装置1を用いた流動層
燃焼装置の作用について説明する。通風機4から空気予
熱器5、空気ダクト6及びウインドボックス10を経て
空気分配管8に供給された適宜の温度の空気は、散気ノ
ズル9から流動媒体層3内に噴出される。これによっ
て、空気分配管8より上方側の流動媒体層部分に於いて
は、散気ノズル9から噴出される空気によって流動媒体
が流動せしめられ、流動層3aが形成されると共に、固
体燃料等が燃焼せしめられる。又、空気分配管8より下
方側の流動媒体層部分に於いては、流動媒体が散気ノズ
ル9から噴出される空気による流動作用を受けずに静止
せしめられ、静止層3bが形成される。そして、燃料の
燃焼量に応じて燃焼用の空気量が増加し、散気ノズル9
一本当りの空気量が一定量以上に増加すると、空気の一
部が補助噴出口8aから噴出する。即ち、散気ノズル9
の噴出口9aと補助噴出口8aとの間は流動媒体で充満
して居り、この間隔Lの圧力損失が散気ノズル9の圧力
損失以下になったときに、空気の一部が流動媒体を押し
退けて補助噴出口8aから噴出する。その結果、散気ノ
ズル9の噴出口9aから噴出される空気の噴出速度は一
定となり、その為に圧力損失も一定となって散気ノズル
9の圧力損失の増加が防止される。尚、本実施例では、
図7に示す如く、散気ノズル9一本当りの空気量が70
%に達し、散気ノズル9の圧力損失が50%に達した時
点より、補助噴出口8aから空気の噴出が始まり、散気
ノズル9の圧力損失が一定に保たれるように為されてい
る。従って、燃焼装置の負荷変動幅が例えば30〜10
0%の場合、図7及び図9のグラフからも明らかなよう
に、従来の散気ノズルの圧力損失としては100〜50
0mmH2O必要であったのに対し、本発明の空気分散
装置1の散気ノズル9の圧力損失としては100〜25
0mmH2Oの範囲で良い。そして、前記補助噴出口8
aから噴出した空気は、散気ノズル9の圧力損失を一定
にすると共に、空気分配管8の間に充満している不燃物
14を含む流動媒体層3の間を上昇し、流動媒体層3及
び不燃物14の熱を吸収してこれらを冷却した後、流動
層3a側へ流れて行き、流動層3aをより均一にする役
割も果たしている。又、補助噴出口8aから噴出した空
気は、不燃物14及び流動媒体層3を冷却してこれらを
低温で排出する役割も果たしている。一方、流動層燃焼
装置に於いては、燃料中に含まれる不燃物14等を流動
媒体の流動化を妨げない一定量の範囲にする必要があ
る。その為、不燃物14を含む流動媒体は、空気分配管
8の間及び静止層3bを経て排出口12から排出され、
不燃物除去装置(図示省略)等で不燃物14を除去され
た後、コンベア(図示省略)等により搬送されて流動媒
体層投入口から流動層3a内へ投入される。このとき、
不燃物14及び流動媒体は、補助噴出口8aから噴出す
る空気によって冷却され、排出口12から低温で排出さ
れる。その結果、排出される流動媒体及び不燃物14に
よる熱の持ち出しが少なく、熱効率が向上すると共に、
不燃物14の除去装置も低温で使用できる。
【0011】上記実施例に於いては、空気分配管8に角
パイプ製のものを使用したが、他の実施例に於いては、
図5及び図6に示す如く、空気分配管8に丸パイプ製の
ものを使用しても良い。この場合にも上記実施例のもの
と同様の作用効果を奏することができる。
【0012】
【発明の効果】上述の通り、本発明の空気分散装置は、
上面側に多数の散気ノズルを突設した空気分配管の底面
側に、複数の補助噴出口を形成し、空気量が一定量以上
になったときに空気の一部を補助噴出口から噴出させる
構成としている。その結果、燃焼負荷が上昇して空気量
が増大しても散気ノズルの圧力損失を低い値で一定に保
つことができ、通風機の動力上昇を招くこともない。
又、散気ノズルの噴出口から噴出される空気の噴出速度
が過大になることもなく、適正な空気の分散と流動化が
可能になると共に、散気ノズルの摩耗が防止される。更
に、補助噴出口から噴出した空気は、空気分配管の間を
通過する間に不燃物を含む流動媒体層を冷却する為、流
動媒体及び不燃物は低温で排出されることになる。その
結果、排出される流動媒体及び不燃物による熱の持ち出
しが少なく、熱効率が向上すると共に、不燃物の除去装
置も低温で使用できる。その上、空気分配管に補助噴出
口を形成していると、仮に散気ノズルが摩耗等により破
損して流動媒体が空気分配管内に流入しても、流動媒体
が補助噴出口から排出されることになり、空気分配管の
閉塞を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る空気分散装置を用いた流
動層燃焼装置の概略系統図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】角パイプ製の空気分配管に散気ノズルを取付け
た状態を示す拡大断面図である。
【図4】図3の空気分配管と流動媒体層との関係を示す
拡大断面図である。
【図5】丸パイプ製の空気分配管に散気ノズルを取付け
た状態を示す拡大断面図である。
【図6】図5の空気分配管と流動媒体層との関係を示す
拡大断面図である。
【図7】本発明の空気分散装置の散気ノズル一本当りの
風量と圧力損失との関係を示すグラフである。
【図8】従来の空気分散装置を用いた流動層燃焼装置の
概略図である。
【図9】従来の空気分散装置の散気ノズル一本当りの風
量と圧力損失との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1は空気分散装置、3は流動媒体層、3aは流動層、8
は空気分配管、8aは補助噴出口、9は散気ノズル、9
aは散気ノズルの噴出口。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流動媒体層内に、多数の散気ノズルを突
    設した複数本の空気分配管を散気ノズルが上を向く水平
    姿勢で並列配置し、前記散気ノズルから流動媒体層内に
    空気を吹き込んで流動媒体を流動させ、空気分配管より
    上方側の流動媒体層部分に流動層を形成すると共に、空
    気分配管より下方側の流動媒体層部分に静止層を形成で
    きるようにした流動層燃焼装置の空気分散装置に於い
    て、前記各空気分配管の底面側に、空気量が一定量以上
    に増加したときにのみ空気の一部を空気分配管の下方側
    から静止層内へ噴出させて散気ノズルの圧力損失の増加
    を防止する複数の補助噴出口を形成し、これら補助噴出
    口の全面積が散気ノズルの噴出口の全面積の10〜30
    %になるように選定したことを特徴とする流動層燃焼装
    置の空気分散装置。
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