JP2767546B2 - 流動層内伝熱管の補強方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ、産業廃棄
物、石炭などの燃料を流動層燃焼させる、２つの領域に
区分した流動層炉において、流動層内伝熱管を補強して
耐久性を向上させる方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】流動層から熱を回収する最も一般的な方
法は、流動層内に伝熱管を挿入して熱を回収する方法で
ある伝熱管を設けた流動層領域の幅が狭い場合には、図
１０に示したように、ある１つの流動層本体１の壁側か
ら伝熱管５を挿入して、同一の壁側から取り出す方法が
ある。６は空気分散板、７は風箱、９は補強部である。
また、他の例として、図１１に示したように、伝熱管５
を設けた領域の幅が広い場合には、伝熱管５を挿入した
対面の流動層本体１壁から補強をする方法が一般的であ
る。また、ロッド、その他の支持体などの非冷却部材１
０で補強する方法も良く知られている。１１は補強部で
ある。

【０００３】また、従来、底部から上方に向けて吹き込
まれる空気により流動物質を流動化させる流動層を、伝
熱管を設けない燃焼領域と伝熱管を設けた熱回収領域と
に区分し、燃焼領域及び熱回収領域の下側にそれぞれ独
立した風箱を設け、伝熱管を設けた熱回収領域の空塔速
度を変化させて、伝熱管を設けない燃焼領域の温度を制
御する流動層燃焼装置が知られている（例えば、特公平
４−４４１６２号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】熱回収領域の伝熱管
は、流動物質の流動化によって上下前後左右からの強い
外力を受けるので、補強する必要が有る。上記のよう
に、流動層内に伝熱管を設ける領域と設けない領域に区
分した流動層の伝熱管の補強は、従来は、非冷却部材で
実施していたが、流動化に伴う摩耗条件及び可燃物の燃
焼に伴う腐食性ガス、例えばＳＯ₂ 、ＨＣｌなどによっ
て、長時間の運転には耐えられないという問題点があっ
た。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
本発明の目的は、燃焼領域と熱回収領域に区分された流
動層炉において、長時間の運転に耐え得ることができる
ように、熱回収領域に設けられた層内伝熱管を補強する
方法及び装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】従来は、伝熱管
の補強は非冷却部材で行ない、風箱の仕切部材も非冷却
部材で構成されていた。しかし、伝熱管を設けた領域の
伝熱管（好ましくは過熱器管あるいは再熱器管）であっ
て伝熱管を設けていない領域に最も近い伝熱管群を、水
冷管で補強することによって長時間の操業に耐え得るこ
とが明らかになった。この水冷管は、風箱の仕切部材と
して使用した水冷管を、その上部方向に延長して設ける
方法が優れていることを見いだした。このように、好ま
しくは、風箱の仕切部材を水冷管とし、それを上部の流
動層に延長して伝熱管の補強に使用することが、コンパ
クトで耐久性のある方法であることが確認された。

【０００７】上記の目的を達成するために、本発明の流
動層内伝熱管の補強方法は、底部から上方に向けて吹き
込まれる空気により流動物質を流動化させる流動層を、
伝熱管を設けない燃焼領域と伝熱管を設けた熱回収領域
とに区分し、燃焼領域及び熱回収領域の下側にそれぞれ
独立した風箱を設け、伝熱管を設けた熱回収領域の空塔
速度を変化させて、伝熱管を設けない燃焼領域の温度を
制御する流動層燃焼方法において、風箱の仕切部材を水
冷管で構成し、これらの水冷管を流動層内に延長させて
熱回収領域の伝熱管を補強することを特徴としている。
すなわち、本発明の方法は、底部から上方に向けて吹き
込まれる空気により流動物質を流動化させる流動層の風
箱を、仕切部材で区分して独立の構造とし、１つの風箱
の上側の流動層にのみ伝熱管を設けて熱回収領域とし、
他の風箱の上側には伝熱管を設けないで燃焼領域とし、
伝熱管を設けた熱回収領域の空塔速度を変化させて、伝
熱管を設けない燃焼領域の温度を制御する流動層燃焼方
法において、風箱の仕切部材を水冷管で構成し、これら
の水冷管を流動層内に延長させて熱回収領域の伝熱管を
補強することを特徴としている。

【０００８】このように、風箱の仕切部材を水冷管で構
成し、これらの水冷管を流動層内に延長させて熱回収領
域の伝熱管を補強する。また、燃焼領域を部分燃焼領域
とし、熱回収領域を燃焼・熱回収領域とすることによ
り、部分燃焼領域で発生する未燃物質を燃焼・熱回収領
域で燃焼させて、発生した熱を伝熱管で回収するように
構成する場合もある。

【０００９】本発明の流動層内伝熱管の補強装置は、底
部から上方に向けて吹き込まれる空気により流動物質を
流動化させる流動層を、伝熱管を設けない燃焼領域と伝
熱管を設けた熱回収領域とに区分し、燃焼領域及び熱回
収領域の下側にそれぞれ独立した空気吹込量調節機構を
備える風箱を設け、伝熱管を設けた熱回収領域の空塔速
度を変化させて、伝熱管を設けない燃焼領域の温度を制
御するようにした流動層燃焼装置において、風箱の仕切
部材を水冷管で構成し、これらの水冷管を流動層内に延
長させて熱回収領域の最も燃焼領域側に近い伝熱管群と
連結したことを特徴としている。

【００１０】上記の装置において、１つの燃焼領域に対
して、複数の熱回収領域を設けることも可能である。ま
た、燃焼領域を部分燃焼領域とし、熱回収領域を燃焼・
熱回収領域とすることにより、部分燃焼領域で発生する
未燃物質が燃焼・熱回収領域で燃焼して、発生した熱が
伝熱管で回収されるように構成する場合もある。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成部材の形状、その相対配置などは、とくに特定的
な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。 実施例１ 図１は、本発明の流動層内伝熱管の補強装置の一実施例
を示している。

【００１２】本実施例では、燃料として、一例として塩
素化合物を含む廃棄物などの燃料を使用する場合につい
て説明する。１は装置本体で水冷管構造（耐火材構造で
も可能）で製作され、２は流動層燃焼領域で燃料供給口
１８から発熱量、例えば４０００kcal／kgの産業廃棄物
が供給される。流動層燃焼領域２の下部に設けた風箱７
から空気分散板６を介して供給される空気によって流動
物質を流動化して、廃棄物を燃焼させる。本体１には、
この伝熱管を設けていない燃焼領域２とは別個の熱回収
領域４が設けられ、熱回収領域下部の風箱８から空気分
散板６を介して供給される空気によって、熱回収領域４
の流動層は流動化されている。

【００１３】熱回収室の伝熱管の補強部材３は、図２に
示すように、多数の水冷管１３から構成され、これらの
水冷管１３同士の間の開口部１７を流動物質が通過でき
るようになっている。また、風箱の仕切部材１２は、図
３に示すように、板状体１４を用いる場合もあるが、本
発明では、図４に示すように、多数の水冷管１５をヒレ
（フィン）１６で連結したものを用いる。風箱の仕切部
材１２を図４に示すように、水冷管１５とヒレ１６とで
構成し、水冷管１５の上部を流動層内に延長して補強用
の水冷管１３とし、この水冷管１３を熱回収領域４に設
けている伝熱管５の補強用部材として利用する。

【００１４】補強方法としては、例えば図５に示すよう
に、伝熱管５の端部に予め取り付けられた取付片２０
と、水冷管１３に予め取り付けられた取付片２１とを溶
接したり、図６に示すように、取付片２０と取付片２１
とをボルト２２及びナットにより固定したりする方法な
どが採用される。２３は溶接部である。

【００１５】熱回収領域の伝熱管５は過熱器管（あるい
は再熱管、水冷管でも良い）である。流動物質粒子は
０．５〜１mm程度の粒子で構成され、必要に応じて石灰
石、ドロマイトなどが脱塩剤あるいは脱硫剤として供給
され、燃焼室下部からの空気で流動化して燃料を燃焼さ
せる。燃焼領域２の温度は一般的に５５０〜９００℃程
度であり、その目的、例えば脱塩を実施する条件では５
５０〜７００℃、脱硫を実施する条件では７５０〜８５
０℃程度など所定の温度になるように、熱回収領域４に
は、予め設計計算された必要な伝熱管が設けられてい
る。

【００１６】燃料の発熱量が高いと燃焼領域２の温度が
高くなるので、燃焼によって発生した熱の一部を熱回収
領域４の伝熱管５で収熱して所定の燃焼温度になるよう
にする必要がある。燃焼領域２の温度は、熱回収領域４
の空気量を調整することによって制御される。熱回収領
域４を流動化することによって、燃焼領域２の流動物質
と、熱回収領域４の流動物質が相互に拡散・混合され、
この拡散・混合は、熱回収領域４の空気流量を増加する
にしたがって増加し、熱回収領域４の伝熱管５を補強し
た水冷管１３の流動層内及び流動層上の間隙からこの拡
散・混合が行われる。燃焼室の温度が所定の温度よりも
高くなると、熱回収領域４の空気流量が多くなるように
空気流量調節弁（又はダンパー）４１を調節し、逆に燃
焼室の温度が所定の温度よりも低くなると、熱回収領域
４の空気流量が少なくなるように弁４１を調整して制御
する。４０は空気供給管、４２は空気流量調節弁であ
る。

【００１７】流動層内の補強用水冷管１３は、従来から
良く知られている伝熱管カバーあるいは耐火材などを施
工するのが好ましい。例えば、水冷管１３の燃焼領域側
の片側（半周）をＳＵＳ製などの半割りのカバーで被覆
したり、水冷管１３の燃焼領域側の片側（半周）又は水
冷管１３の全周に耐火材層を設けたりする。また、図７
に示すように、１つの燃焼領域２に対して、複数の熱回
収領域４を設けることも可能である。

【００１８】実施例２ 本実施例は図８に示すように、流動層を部分燃焼領域２
ａと燃焼・熱回収領域４ａとに区分したものである。こ
のため、流動層内補強水冷管１３の間隙（開口部）か
ら、部分燃焼領域２ａの未燃物質を含有する流動物質と
燃焼・熱回収領域４ａの流動物質とが、流動層内及び流
動層上から相互に拡散・混合するので、部分燃焼領域２
ａの未燃物質が燃焼・熱回収領域４ａで燃焼される。こ
の時、例えば部分燃焼領域２ａで大量の未燃物質の発生
がある場合には、燃焼・熱回収領域４ａに伝熱管５を設
けて発生した熱の一部を収熱して、適切な燃焼室温度に
なるようにする。３２、３３は温度指示調節計である。
他の構成及び作用は実施例１の場合と同様である。ま
た、図９に示すように、１つの部分燃焼領域２ａに対し
て、複数の燃焼・熱回収領域４ａを設けることも可能で
ある。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成されている
ので、次のような効果を奏する。 （１） 流動層内の伝熱管の補強を仕切部材から延長さ
れた水冷管で実施するので、耐久性が大幅に向上し、こ
のため、信頼性の高い廃棄物燃焼用流動層プラントを製
作することができる。 （２） 風箱の仕切部材と、流動層内の伝熱管の補強部
材を同一の水冷管で構成するので、装置を簡潔な構成
で、コンパクトなものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流動層内伝熱管の補強装置の一実施例
を示す概略構成図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図３】風箱における一般的な仕切部材の断面図であ
る。

【図４】図１におけるＢ−Ｂ線断面の一例を示す拡大断
面図である。

【図５】図１における補強部の一例を示す説明図であ
る。

【図６】図１における補強部の他の例を示す説明図であ
る。

【図７】本発明の装置の他の実施例を示す概略構成図で
ある。

【図８】本発明の装置の他の実施例を示す概略構成図で
ある。

【図９】本発明の装置のさらに他の実施例を示す概略構
成図である。

【図１０】従来の層内伝熱管の補強方法の一例を示す説
明図である。

【図１１】従来の層内伝熱管の補強方法の他の例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 装置本体 ２ 燃焼領域 ２ａ 部分燃焼領域 ３ 補強部材 ４ 熱回収領域 ４ａ 燃焼・熱回収領域 ５ 伝熱管 ６ 空気分散板 ７ 風箱 ８ 風箱 ９ 補強部 １０ 非冷却部材 １１ 補強部 １２ 風箱の仕切部材 １３ 水冷管 １４ 板状体 １５ 水冷管 １６ ヒレ（フィン） １７ 開口部 １８ 燃料供給口 １９ 補強部 ２０ 取付片 ２１ 取付片 ２２ ボルト ２３ 溶接部 ３２ 温度指示調節計 ３３ 温度指示調節計 ４０ 空気供給管 ４１ 空気流量調節弁 ４２ 空気流量調節弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−213601（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−312301（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F22B 1/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底部から上方に向けて吹き込まれる空気
   により流動物質を流動化させる流動層を、伝熱管を設け
   ない燃焼領域と伝熱管を設けた熱回収領域とに区分し、
   燃焼領域及び熱回収領域の下側にそれぞれ独立した風箱
   を設け、伝熱管を設けた熱回収領域の空塔速度を変化さ
   せて、伝熱管を設けない燃焼領域の温度を制御する流動
   層燃焼方法において、風箱の仕切部材を水冷管で構成し、これらの水冷管を流
   動層内に延長させて 熱回収領域の伝熱管を補強すること
   を特徴とする流動層内伝熱管の補強方法。
2. 【請求項２】 燃焼領域を部分燃焼領域とし、熱回収領
   域を燃焼・熱回収領域とすることにより、部分燃焼領域
   で発生する未燃物質を燃焼・熱回収領域で燃焼させて、
   発生した熱を伝熱管で回収するようにした請求項１記載
   の流動層内伝熱管の補強方法。
3. 【請求項３】 底部から上方に向けて吹き込まれる空気
   により流動物質を流動化させる流動層を、伝熱管を設け
   ない燃焼領域と伝熱管を設けた熱回収領域とに区分し、
   燃焼領域及び熱回収領域の下側にそれぞれ独立した空気
   吹込量調節機構を備える風箱を設け、伝熱管を設けた熱
   回収領域の空塔速度を変化させて、伝熱管を設けない燃
   焼領域の温度を制御するようにした流動層燃焼装置にお
   いて、風箱の仕切部材を水冷管で構成し、これらの水冷
   管を流動層内に延長させて熱回収領域の最も燃焼領域側
   に近い伝熱管群と連結したことを特徴とする流動層内伝
   熱管の補強装置。
4. 【請求項４】 １つの燃焼領域に対して、複数の熱回収
   領域が設けられていることを特徴とする請求項３記載の
   流動層内伝熱管の補強装置。
5. 【請求項５】 燃焼領域を部分燃焼領域とし、熱回収領
   域を燃焼・熱回収領域とすることにより、部分燃焼領域
   で発生する未燃物質が燃焼・熱回収領域で燃焼して、発
   生した熱が伝熱管で回収されるようにした請求項３又は
   ４記載の流動層内伝熱管の補強装置。