JP2953890B2

JP2953890B2 - 流動床燃焼炉

Info

Publication number: JP2953890B2
Application number: JP4325857A
Authority: JP
Inventors: 修向井; 滋松森; 淳谷崎; 順一佐野; 誠一中井
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: JPH06174201A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼却物などの燃焼エネ
ルギーを熱回収するとともにベッド温度を制御する流動
床燃焼炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の流動床燃焼炉の構成を示す
縦断面図である。図６において、炉１の内底部の空気室
２に導かれて傾斜した吹込面３を経て上方に吹き込む流
動化空気４により流動媒体を流動化せしめる流動層５
を、仕切壁６によって熱回収部７と燃焼物を供給する燃
焼部８とに区分している。この燃焼部８の仕切壁６の近
傍における単位面積当たりの流動化空気引込み風量を熱
回収部７の単位面積当たりの流動化空気引込み風量より
も大きくとることにより、燃焼部８の流動層５における
上層部の流動媒体は矢印Ａに示すように仕切壁６を越え
るとともに水管10群の隙間を通り抜けて熱回収部７に流
入する。この流入した流動媒体の熱は、伝熱管11群との
熱交換によって熱回収される。そして、熱回収部７では
流入した流動媒体で下部の圧力が高まり、その下部の流
動媒体は矢印Ｂに示すように仕切壁６の下部における還
流用連通部９の水管10群の間隙から燃焼部８に還流す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の構
成では、熱回収部７と燃焼部８の間の流動媒体の還流
は、燃焼部８と熱回収部７の流動化空気引込み風量の差
により熱回収部７に流入させる流入流動媒体の圧力だけ
で還流させていたため、流動媒体の還流量は正確に制御
できず、燃焼物の発熱量がよく変動するような場合に
は、ベッド温度一定に制御することは困難であった。ま
た、焼却物などの燃焼エネルギーを利用して熱回収する
熱回収部７にも流動化空気４を流していたため、熱交換
用の伝熱管11群に流動媒体が当たって摩耗の恐れがあっ
た。

【０００４】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、燃焼物の発熱量がよく変動するような場合にも、ベ
ッド温度を一定に制御するとともに流動媒体による伝熱
管の摩耗を軽減することができる流動床燃焼炉を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の流動床燃焼炉は、流動媒体に流動化ガスを供
給して前記流動媒体を流動化させるとともに燃焼物が供
給されて燃焼される燃焼部と、前記燃焼部から流入する
流動媒体から伝熱管群を介して熱を吸収してベッド温度
を制御する熱回収部を有する流動床燃焼炉であって、上
部容積が大きくなるようにされるとともに水平面で構成
される段部を耐熱性外壁内周部に設け、前記耐熱性外壁
内周部との間に前記熱回収部を有するように区分する仕
切部材を前記段部上方に設け、前記熱回収部の底部と前
記燃焼部を連通させる出口部を前記段部と仕切部材の間
に設け、前記仕切部材の底壁部の断面形状をＶ字状に形
成するとともに、この底壁部における熱回収部側に位置
する底壁面を前記段部の水平面に対して流動媒体の安息
角またはそれよりも小さい角となるようになし、前記出
口部の流動媒体を前記燃焼部側に強制還流させる流動化
ガス噴出部を前記耐熱性外壁内周部に設け、前記流動化
ガス噴出部に接続される管部に流動化ガスの供給量を制
御可能な流動化ガス量制御部材を設けたものである。

【０００６】

【作用】上記構成により、燃焼部から流入する流動媒体
から熱を吸収する熱回収部における出口部の流動媒体
を、流動化ガス量制御部で制御される流動化ガスの供給
量に応じて、燃焼部側に流動化ガス噴出部で強制還流さ
せるので、熱回収部内の流動媒体の出口部への流下のオ
ン／オフを制御するとともにその流下度合も制御しなが
ら、流動媒体からの熱を吸収したりしなかったりして熱
交換される吸熱量がより正確に制御可能となってベッド
温度一定で炉がより良好に制御可能となる。また、熱回
収部側に流動化ガスをできる限り流さないようにすれ
ば、流動媒体による伝熱管群の摩耗は最小限に押さえら
れる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例の流動床燃
焼炉の一部構成を示す縦断面図である。図１において、
炉本体の耐熱性外壁を構成するキャスタ外壁21の内面下
部には垂直方向よりもやや傾斜した傾斜部22に連なり外
方に伸びる水平面で構成される段部23が設けられ、炉の
上部容積が大きくなっている。この段部23には、キャス
タ外壁21の内部を貫通して設けられた管24の一方端が垂
直方向上向きに開口している。この管24の他方端は空気
溜まり25を介して、供給風量を制御可能な流動化ガス量
制御部としてのバルブ26に接続されており、このバルブ
26は送風機などの空気供給装置27に接続されている。ま
た、この段部23の奥に連なって設けられる傾斜部28と垂
直なキャスタ外壁21の内面上部との間にやや傾斜した傾
斜部29が連なって設けられている。

【０００８】また、この傾斜部22の下部には水平方向に
分散板30が配設され、この分散板30上には流動媒体31が
静止層高さＤの位置まで収容されている。また、分散板
30の下部には空気室32が設けられ、炉の内底部の、この
空気室32に導かれた流動化ガスとしての流動化空気33を
分散板30の吹込面を経て上方に吹き込ませる構成であ
る。この流動化空気33により流動媒体31を流動層高さＥ
の位置まで流動化させて流動層を形成させるとともに燃
焼物が供給されて燃焼される燃焼部34と、この燃焼部34
の流動層から流入する流動媒体31から伝熱管群としての
ボイラ水管35群を介して熱を吸収する熱回収部36とを区
分する仕切部材としての仕切壁37を段部23の上方部に設
けている。

【０００９】さらに、この仕切壁37の頂部は水平面で構
成され、仕切壁37の一方側面は、キャスタ外壁21の傾斜
部29に対向してホッパ部38を形成する傾斜部39で構成さ
れている。また、仕切壁37の他方側面はキャスタ外壁21
の底部の傾斜部22の面と合うように傾斜した傾斜部40で
構成されている。さらに、仕切壁37の底面は２つの面で
構成され、すなわち断面がＶ字形状に構成されており、
ホッパ部38側の奥の底壁面である傾斜面41の傾斜角θは
流動層の流動媒体31が燃焼部34から熱回収部36に移行し
たときに溜まる安息角と一致する傾斜角θとしている。
また、仕切壁37の底面における流動層側の傾斜面42は管
24の流動化ガス噴出部としての開口部43と対向してお
り、この開口部43から空気が噴射したときに流動層側に
流れるように上向きに傾斜している。さらに、仕切壁37
の断熱部材には、寿命を考慮してホッパ部38の内部のボ
イラ水管35と同様のボイラ水管44を配置する。さらに、
段部23と仕切壁37の間にはホッパ部38の流動層への出口
部45が設けられ、ホッパ部38の底部と燃焼部34を連通さ
せている。

【００１０】このとき、ボイラ水管35群で構成されるボ
イラ伝熱面は上部の媒体安息角（約35°）の下、数十ｍ
ｍ以下とする。また、このボイラ水管35群は流動層とフ
リーボードでの断面積の変わる範囲に設ける。すなわ
ち、ボイラ水管35群は流動媒体31の静止層高さＤと流動
層高さＥの間の範囲に設ける。さらに、ホッパ部38の出
口部45は、静止層高さＤの表面より下部とし、内部媒体
が自然流出しないように出口奥と出口先端、すなわち傾
斜面41の段部23の水平面に対する傾斜角度が安息角また
はそれより少し小さな角となるような形状とする。さら
に、ホッパ部38の上面は、燃焼部34から熱回収部36に流
動媒体31を移行させるために流動層高さＥより低くなけ
ればならないので、静止層高さＤの１／３程度、静止層
高さＤの上面より上がった位置とする。

【００１１】上記構成により、以下、その動作を説明す
る。まず、炉の内底部の空気室32に導かれた流動化空気
33は分散板30の吹込面を経て上方に吹き込むことによ
り、流動媒体31を静止層高さＤから流動層高さＥまで流
動化させる。次に、燃焼部34においては、この流動層に
燃焼物を投入して燃焼させる。特に、燃焼物が汚泥状物
質の場合、燃焼しにくい部分は流動層内で乾燥しながら
最後まで燃える。そして、流動層高さＥをホッパ部38の
上面よりも高く流動化させて、温度が上がった流動媒体
31を燃焼部34から熱回収部36に移行させる。このよう
に、熱回収部36に流入させた流動媒体31の熱は、ボイラ
水管35群との熱交換によって熱回収される。そして、熱
回収部36のホッパ部38では流入した流動媒体31で下部の
圧力が高まり、その下部の流動媒体31はホッパ部38下部
の出口部45から燃焼部34側に還流しようとする。ところ
が、ホッパ部38の下部の出口奥と出口先端との間の上壁
面、すなわち傾斜面41の傾斜角度が安息角またはそれよ
り少し小さな角となるような形状としているので、その
内部の流動媒体31はホッパ部38下部の出口部45から燃焼
部34側に自然流出しない。

【００１２】ここで、管24の開口部43から空気を噴射さ
せ、この噴射空気は、上向きに傾斜した仕切壁37の傾斜
面42により流動層側に流動媒体31とともに流れて、これ
によるホッパ部38下部における流動媒体31の出口部45へ
の動きによってホッパ部38内部の流動媒体31もボイラ水
管35群を通過して熱交換しながらホッパ部38下部に流下
する。これにより、ホッパ部38の上面位置は下がる。こ
のホッパ部38の上面位置の低下により流動層高さＥが相
対的に上がって、燃焼部34から熱回収部36に燃焼によっ
て温度が上がった流動媒体31が再び移行してくる。この
流入した流動媒体31の熱は、ボイラ水管35群との熱交換
によって再び熱回収されることになってこれが繰り返さ
れる。

【００１３】このとき、開口部43から出口部45を介して
流動層側に流す空気量をバルブ26で制御してホッパ部38
内部の流動媒体31の流下のオン／オフを行うとともにそ
の流下度合も制御しながら、流動媒体31からの熱を吸収
したりしなかったりしてボイラ水管35群で熱交換される
吸熱量をより正確に制御し、流動媒体31を燃焼部34と熱
回収部36の間を強制還流させるため、ベッド温度一定で
炉をより良好に制御することができる。また、噴出空気
の出口である開口部43に対向する天井面は流動層内側に
上向き傾斜としており、ホッパ部38側には流動化空気が
流れないため、流動媒体31によるボイラ水管35群の摩耗
を最小限に押さえることができる。

【００１４】なお、本実施例では、管24の開口部43と対
向する仕切壁37の傾斜面42は、開口部43から空気が噴射
したときに出口部45を介して流動層側に噴出空気ととも
に流動媒体31が流れるように上向きに傾斜させている
が、図２に示すように、管51の開口部52を流動層53側に
対向するように、キャスタ外壁21の傾斜部28の下部に設
けて、ホッパ部38側に流動化空気が流れないように流動
層53側に向けて空気を噴出する構成としてもよい。

【００１５】また、本実施例では、開口部43からの噴出
空気量によりホッパ部38内部の流動媒体31の流下度合を
制御してボイラ水管35群で熱交換される吸熱量を制御し
たが、図３に示すように、特に丸型炉の場合、キャスタ
外壁61を貫通する管62の噴出空気の開口部63を設ける位
置を、周部に沿って複数に分けたエリア（たとえば８分
割した場合、Ｆ１〜Ｆ８）毎に複数設け、複数のエリア
Ｆ１〜Ｆ８の番号順に追加空気を炉周方向の流動媒体流
下位置のバランスを取りながら噴出させていくことで、
複数のホッパ部64内部の流動媒体の流下をバルブ65で制
御してボイラ水管66群で熱交換される吸熱量を制御して
もよい。

【００１６】さらに、本実施例に加えて、図４に示すよ
うに、キャスタ外壁21の傾斜部28に、ホッパ部38側に向
けて垂直方向に開口する弱い流動化空気噴出用の管46を
別途設けてもよい。この場合、管46の開口部47からの弱
い流動化空気により流動媒体31が移動し、この流動媒体
31によるボイラ水管35群の摩耗は増すが、この弱い流動
化空気によりボイラ水管35群との熱交換による吸熱量は
増加し、熱エネルギーの利用効率が向上する。したがっ
て、ボイラ水管35群の摩耗度合いと熱交換による吸熱量
の増加度合いを勘案して、支障のない程度でボイラ水管
35群の摩耗における多少の犠牲は覚悟の上に弱い流動化
空気量を設定すれば、この弱い流動化空気により熱エネ
ルギーの利用効率を良好に設定することができるととも
に、ボイラ水管35群の摩耗も支障のない程度に抑えるこ
とができる。48は供給風量調節用のバルブである。

【００１７】さらに、本実施例では、流動媒体31の流下
方向に対してボイラ水管35群の配管方向を直角方向とし
たが、図５に示すように、熱回収部71内部の流動媒体72
の流下方向に対してボイラ水管73群の配管方向を同一方
向とすれば、流動媒体31の流下、および管74の開口部75
からの弱い流動化空気による流動媒体72の移動によるボ
イラ水管73群の摩耗も軽減される。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、流動媒体
に流動化ガスを供給して前記流動媒体を流動化させると
ともに燃焼物が供給されて燃焼される燃焼部と、前記燃
焼部から流入する流動媒体から伝熱管群を介して熱を吸
収してベッド温度を制御する熱回収部を有する流動床燃
焼炉であって、上部容積が大きくなるようにされるとと
もに水平面で構成される段部を耐熱性外壁内周部に設
け、前記耐熱性外壁内周部との間に前記熱回収部を有す
るように区分する仕切部材を前記段部上方に設け、前記
熱回収部の底部と前記燃焼部を連通させる出口部を前記
段部と仕切部材の間に設け、前記仕切部材の底壁部の断
面形状をＶ字状に形成するとともに、この底壁部におけ
る熱回収部側に位置する底壁面を、それぞれ前記段部の
水平面に対して流動媒体の安息角またはそれよりも小さ
い角となるようになし、前記出口部の流動媒体を前記燃
焼部側に強制還流させる流動化ガス噴出部を前記耐熱性
外壁内周部に設け、前記流動化ガス噴出部に接続される
管部に流動化ガスの供給量を制御可能な流動化ガス量制
御部材を設けたことにより、焼却物の発熱量がよく変動
する場合にも、ベッド温度一定で炉をより良好に制御す
ることができるとともに、たとえば、床への冷却水投入
の代わりにボイラ蒸気などとして回収するなど、焼却物
の燃焼エネルギーを熱回収して利用することで省エネル
ギーとすることができる。また、熱回収部側に流動化ガ
スをできる限り流さないようにすれば、摩耗のより少な
い層内温度調整用の伝熱管群の可変伝熱面を得ることが
できる。さらに、流動媒体の出口部に、水平面を構成す
る段差部を設けるとともに、この出口部における上壁面
が、流動媒体の安息角またはそれより小さい角でもって
形成されているため、流動媒体の移動抵抗が大きくな
り、したがって流動媒体の移動を制御するために必要な
空気量が多くなるため、微少な吸熱量に対する制御を容
易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の流動床燃焼炉の一部構成を
示す縦断面図

【図２】図１の流動床燃焼炉の一部構成における流動化
ガス噴出部の設置位置の他の実施例を示す炉の一部構成
を示す縦断面図

【図３】図１の流動床燃焼炉を丸型とし、開口部からの
噴出空気によりホッパ部内部の流動媒体の流下制御に対
する他の実施例を示す炉の横断面図

【図４】図１の流動床燃焼炉の一部構成における流動化
ガス噴出部をさらに別途設けた場合の実施例を示す炉の
一部構成を示す縦断面図

【図５】図４の流動床燃焼炉の一部構成を簡略化すると
ともに流動媒体の流下方向に対してボイラ水管群の配管
方向を一致させた場合の実施例を示す炉の一部構成を示
す縦断面図

【図６】従来の流動床燃焼炉の構成を示す縦断面図

【符号の説明】

21，61 キャスタ外壁 23 段部 24，46，51，62，74 管 26，48，65 バルブ 27 空気供給装置 31，72 流動媒体 33 流動化空気 34 燃焼部 35，66，73 ボイラ水管 36，71 熱回収部 37 仕切壁 38，64 ホッパ部 43，47，52，63，75 開口部 45 出口部 53 流動層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野順一大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号日立造船株式会社内 (72)発明者中井誠一大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号日立造船株式会社内 (56)参考文献特開平２−290402（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F22B 1/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】流動媒体に流動化ガスを供給して前記流動
媒体を流動化させるとともに燃焼物が供給されて燃焼さ
れる燃焼部と、前記燃焼部から流入する流動媒体から伝
熱管群を介して熱を吸収してベッド温度を制御する熱回
収部を有する流動床燃焼炉であって、上部容積が大きく
なるようにされるとともに水平面で構成される段部を耐
熱性外壁内周部に設け、前記耐熱性外壁内周部との間に
前記熱回収部を有するように区分する仕切部材を前記段
部上方に設け、前記熱回収部の底部と前記燃焼部を連通
させる出口部を前記段部と仕切部材の間に設け、前記仕
切部材の底壁部の断面形状をＶ字状に形成するととも
に、この底壁部における熱回収部側に位置する底壁面を
前記段部の水平面に対して流動媒体の安息角またはそれ
よりも小さい角となるようになし、前記出口部の流動媒
体を前記燃焼部側に強制還流させる流動化ガス噴出部を
前記耐熱性外壁内周部に設け、前記流動化ガス噴出部に
接続される管部に流動化ガスの供給量を制御可能な流動
化ガス量制御部材を設けた流動床燃焼炉。