JP2985474B2 - 流動層ボイラ - Google Patents

流動層ボイラ

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JP2985474B2
JP2985474B2 JP4028868A JP2886892A JP2985474B2 JP 2985474 B2 JP2985474 B2 JP 2985474B2 JP 4028868 A JP4028868 A JP 4028868A JP 2886892 A JP2886892 A JP 2886892A JP 2985474 B2 JP2985474 B2 JP 2985474B2
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  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、流動層ボイラに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】循環流動層ボイラでは、火炉本体内で脱
硫を行うため、火炉本体内の温度を脱硫に最適な温度と
なるよう制御する必要があり、斯かる温度制御を行う循
環流動層ボイラとしては例えば図6に示すものがある。
【0003】図6中、1は下方から内部導入される一次
空気A1により流動化されるベッド材2が収納された火
炉本体、3は火炉本体1下部に配設され、火炉本体1内
に石炭等の燃料FやCaCO3等の脱硫剤を供給する供
給口、4は火炉本体1の上部から管路5を通り送給され
た燃焼ガスG1中の飛散粒子を分離し、分離した循環粒
子をJバルブ6aを備えた管路6を介し火炉本体1の下
部へ戻すサイクロン、7はサイクロン4を通過した燃焼
ガスG1が導入される後部伝熱部、8は後部伝熱部7内
に配設された過熱器、9は後部伝熱部7内に過熱器8よ
りも下方に位置するよう配設された節炭器である。
【0004】10は後部伝熱部7の下端近傍に接続さ
れ、後部伝熱部7から排出されたボイラ排ガスG2を送
給する管路、11は管路10の中途部に接続された空気
予熱器、12は管路10の中途部に空気予熱器11より
も下流側に位置するよう接続された集塵器、13は管路
10の下流端に接続された誘引通風機、14は誘引通風
機13から吐出されて管路15を通り送給されて来たボ
イラ排ガスG2を大気へ放出するための煙突である。
【0005】16は一次通風機、17は中途部に空気予
熱器11が接続された管路であって、一次通風機16と
火炉本体1の下部は管路17により接続されている。而
して、一次通風機16からの一次空気A1は管路17を
通り、空気予熱器11で予熱されたうえ管路17から火
炉本体1の下部へ導入し得るようになっている。
【0006】18は二次通風機、19は中途部に空気予
熱器11が接続された管路であって、二次通風機18と
火炉本体1の高さ方向中間位置に設けたオーバーエアポ
ート19は管路20により接続されている。而して、二
次通風機18からの二次空気A2は管路20を通り、空
気予熱器11で予熱されたうえ管路20、オーバーエア
ポート19を経て火炉本体1内に導入し得るようになっ
ている。
【0007】運転時には、下方から火炉本体1に導入さ
れた一次空気A1によりベッド材2が流動化されると共
に燃料F及び脱硫剤が供給口3から火炉本体1内に供給
されて燃焼し、燃焼ガスG1が生成され、生成した燃焼
ガスG1は、火炉本体1を形成する伝熱管内を流れてい
る水や蒸気を加熱しつつ上昇する。又燃焼ガスG1
は、オーバーエアポート19から二次空気A2が導入さ
れて燃焼ガスG1の温度が脱硫に最適となるよう調整さ
れる。その結果、脱硫剤と燃焼ガスG1中の硫黄分が化
合して脱硫が行われる。
【0008】燃焼ガスG1は脱硫が行われつつ火炉本体
1内を更に上昇して管路5からサイクロン4へ送給さ
れ、サイクロン4では燃焼ガスG1中に同伴されたベッ
ド材等が分離され、分離されたベッド材等はJバルブ6
aを備えた管路6から火炉本体1の下部へ戻される。
【0009】一方、ベッド材等が除去された燃焼ガスG
1はサイクロン4から後部伝熱部7へ導入され、過熱器
8の蒸気を過熱し、節炭器9の水を加熱してボイラ排ガ
スG2として管路10へ排出され、管路10を通りつつ
空気予熱器11で一次空気A1及び二次空気A2を予熱
し、集塵器12で集塵されたうえ誘引通風機13へ誘引
され、加圧されて管路15を通り、煙突14から大気へ
放出される。
【0010】一方、一次通風機16及び二次通風機18
により送給される一次空気A1及び二次空気A2は、管路
17,20を送給されて空気予熱器11で予熱され、更
に管路17,20を送給され、一次空気A1は火炉本体
1の下部から火炉本体1内へ導入されてベッド材2を流
動化させると共に燃料Fの燃焼に供され、二次空気A2
は火炉本体1の側部からオーバーエアポート19を介し
て火炉本体1の上部に導入され、燃料Fの燃焼により生
成された燃焼ガスG1と混合して燃焼ガスG1を脱硫に最
適な温度に調整する。一次空気A1と二次空気A2の流量
制御は、例えば図示してない温度検出器により火炉本体
1の下部位置及びオーバーエアポート19よりも上方位
置の燃焼ガスG1の温度を検出し、各位置における温度
が予め設定した温度になるよう、一次通風機16及び二
次通風機18のダンパの開度を調整することにより行
う。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述の循環流動層ボイ
ラでは、火炉本体1内の燃焼ガスG1の温度制御を一次
空気A1及び二次空気A2の流量を調整することにより行
っているため、火炉本体1内での燃焼状態が各空気
1,A2の空気流量により変化し、火炉本体1内の全高
さ方向に亘って温度を所望の温度にすることが困難であ
る。このため、火炉本体1内に形成される脱硫に最適な
温度範囲の領域が狭く、より高効率に脱硫を行うことが
できない。
【0012】本発明は、前述の実情に鑑み、火炉本体内
に形成される脱硫に最適な温度範囲の領域を広くするこ
とを目的としてなしたものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、内部にベッド
材を収納し得且つ側部に脱硫剤及び燃料を供給する供給
口が配設された火炉本体と、火炉本体で生成された燃焼
ガスをボイラ排ガスとして送給する排ガス管路と、火炉
本体の下部に導通され且つ一次空気を火炉本体内へ導入
し得るようにした一次空気管路と、火炉本体の高さ方向
中間位置に導通され且つ二次空気を火炉本体へ導入し得
るようにした二次空気管路と、前記排ガス管路及び火炉
本体の下部に導通されると共に中途部に制御弁を有し且
つボイラ排ガスの一部を火炉本体へ導入し得るようにし
た第一の循環排ガス管路と、前記第一の循環排ガス管路
から分岐し火炉本体の高さ方向中間位置に導通されると
共に中途部に制御弁を有し且つボイラ排ガスの一部を火
炉本体へ導入し得るようにした第二の循環排ガス管路
と、火炉本体内の高さ方向複数位置の温度を検出する温
度検出器と、各温度検出器で検出した温度に対応して前
記制御弁に弁開閉指令を出力する演算制御装置を備えて
なるものである。
【0014】
【作用】火炉本体内の高さ方向の各位置の温度は、温度
検出器で検出されて演算制御装置に与えられ、演算制御
装置からは、火炉本体内の温度に対応した弁開閉指令が
各制御弁に与えられ、制御弁の開度が調整される。この
ため、排ガス管路、循環排ガス管路を通って火炉本体内
へ導入される循環排ガスの流量が調整され、火炉本体内
の高さ方向の各位置の温度が所望の温度に調整され、火
炉本体内での燃焼ガスの脱硫を促進することができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつ
つ説明する。
【0016】図1は本発明の一実施例で基本的な構成は
図6に示すものと略同じであり、図中、図6に示すもの
と同一のものには同一の符号が付してある。
【0017】図中、21は一端が誘引通風機13と煙突
14を接続する管路15に接続された管路であって、該
管路21の先端には、排ガス再循環ファン22の吸引側
が接続されている。又、23は排ガス再循環ファン22
の吐出側に接続された管路であり、該管路23の先端は
管路24,25に分岐し、管路24,25の先端は、管
路17,20の空気予熱器11よりも下流位置に接続さ
れている。更に各管路24,25の中途部には、各管路
24,25を流れる循環排ガスG3の流量を制御するた
めの制御弁26,27が接続されている。
【0018】28は火炉本体1内の底部近傍の温度T1
を検出する温度検出器、29は火炉本体1内のオーバー
エアポート19よりも若干上方部の温度T2を検出する
ための温度検出器であって、該温度検出器28,29で
検出した温度T1,T2は電気信号として演算制御装置3
0へ与えられ、演算制御装置30では予め設定した設定
温度T0との偏差ΔT1(=T0−T1)、ΔT2(=T0
2)が求められ、偏差ΔT1,ΔT2に対応した弁開閉
指令X1,X2を制御弁26,27へ与え得るようになっ
ている。
【0019】運転時には、循環排ガスG3の混入した一
次空気A1が下方から火炉本体1内に導入されてベッド
材2が流動化されると共に脱硫剤及び燃料Fが供給口3
から火炉本体1内に供給されて燃焼し、燃焼ガスG1
生成され、生成した燃焼ガスG1は、火炉本体1を形成
する伝熱管内を流れている水や蒸気を加熱しつつ上昇す
る。又循環排ガスG3の混入した二次空気A2は、オーバ
ーエアポート19を介し火炉本体1内に導入されて燃焼
ガスG1に混入し、二次空気A2により温度調整された燃
焼ガスG1は、火炉本体1内を更に上昇して管路5から
サイクロン4へ送給され、サイクロン4では燃焼ガスG
1中に含まれているベッド材等が分離され、分離された
ベッド材等はJバルブ6aを備えた管路6から火炉本体
1の下部へ戻される。燃焼ガスG1に含まれている硫黄
分は火炉本体1内の上昇時に脱硫剤によって脱硫され
る。
【0020】一方、ベッド材等が除去された燃焼ガスG
1はサイクロン4から後部伝熱部7へ導入され、過熱器
8の蒸気を過熱し、節炭器9の水を加熱し、ボイラ排ガ
スG2として管路10へ排出され、管路10を通りつつ
空気予熱器11で一次空気A1及び二次空気A2を予熱
し、集塵器12で集塵されたうえ誘引通風機13へ誘引
され、加圧されて管路15を通り、一部は煙突14から
大気へ放出され、一部は、循環排ガスG3として管路2
1へ導入され、管路21へ導入された循環排ガスG3
排ガス再循環ファン22により加圧されて管路23中を
送給され、制御弁26,27で流量を調整されたうえ管
路24,25を通って管路17,20へ導入される。
【0021】一方、一次通風機16及び二次通風機18
の図示しないダンパの開度は、ボイラ負荷に対応した一
定開度内に保持されている。而して一次通風機16及び
二次通風機18により送給される一次空気A1及び二次
空気A2は、管路17,20を送給されて空気予熱器1
1で予熱され、更に管路17,20を送給されたうえ管
路24,25からの循環排ガスG3が混入され、循環排
ガスG3からの混入した一次空気A1は、下方から火炉本
体1内へ導入され、循環排ガスG3の混入した二次空気
2は、オーバーエアポート19から火炉本体1の上部
へ導入される。
【0022】上記運転に際しては、火炉本体1内の下部
及び上部のT1,T2は温度検出器28,29により検出
され、電気信号として演算制御装置30に与えられ、演
算制御装置30では、予め設定された設定温度T0と検
出された温度T1,T2との偏差ΔT1(=T0−T1)、
ΔT2(=T0−T2)が求められ、偏差ΔT1,ΔT2
対応した弁の弁開閉指令X1,X2が制御弁26,27に
与えられて弁開度が調整され、管路17,20内の一次
空気A1及び二次空気A2へ流入する循環排ガスG3の流
量が調整され、その結果、火炉本体1内の温度は広い領
域に亘って脱硫に最適な温度に調整される。又ボイラ負
荷が変動しない場合には、一次空気A1、二次空気A2
流量は変化しないため、火炉本体1内の温度の調整は循
環排ガスG3の流量調整によってのみ行われる。従っ
て、火炉本体1内の燃焼状態が変化せず、火炉本体1内
の温度調整をきめ細かく行うことができて効率の良い脱
硫を行うことが可能となる。
【0023】例えば、火炉本体1内の高さ方向の温度分
布が図2に示すように高さ方向中間位置及び上方で高く
下方で適温の場合には、制御弁27の開度を大きくす
る。そうすると、一次空気A1と共に下方から火炉本体
1内へ導入される循環排ガスG3の流量は変らないが、
二次空気A2と共にオーバーエアポート19から火炉本
体1内へ導入される循環排ガスG3の流量が増加する。
このため、火炉本体1内の中間高さから上方の温度は下
降し、火炉本体1内は、図3に示すように全体的に脱硫
に最適な温度分布となる。
【0024】火炉本体1内の高さ方向の温度分布が図4
に示すように、下方及び高さ方向中間位置で高く上方で
適温の場合には、制御弁26の開度を大きくする。そう
すると、二次空気A2と共にオーバーエアポート19か
ら火炉本体1内へ導入される循環排ガスG3の流量は変
らないが、一次空気A1と共に下方から火炉本体1内へ
導入される循環排ガスG3の流量が増加する。このた
め、火炉本体1内の下方から中間高さまでの温度は下降
し、火炉本体1内は、図5に示すように全体的に脱硫に
最適な温度分布となる。
【0025】なお、本発明の実施例においては、温度検
出器を火炉本体内に上下2個設ける場合について説明し
たが、上下方向へ所要の間隔で3個以上設けても実施で
きること、循環排ガスの流量を調整するボイラは循環流
動層ボイラとする場合について説明したが、一次空気、
二次空気を導入するようにしたボイラなら通常の流動層
ボイラに対して適用することもできること、循環排ガス
は一次空気、二次空気に混入せず、直接火炉本体内へ導
入するようにしても良いこと、その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論
である。
【0026】
【発明の効果】本発明の流動層ボイラによれば、燃焼ガ
スの脱硫を効率良く行うことができるという優れた効果
を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の流動層ボイラの一実施例のフロー系統
図である。
【図2】火炉本体内の高さ方向中間位置及び上方の温度
が高い場合の、火炉本体内の高さ方向に対する温度分布
をあらわすグラフである。
【図3】火炉本体内の上方へ循環排ガスを導入した場合
の、火炉本体内の高さ方向に対する温度分布をあらわす
グラフである。
【図4】火炉本体内の下方及び高さ方向中間位置の温度
が高い場合の、火炉本体内高さ方向に対する温度分布を
あらわすグラフである。
【図5】火炉本体内の下方へ循環排ガスを導入した場合
の、火炉本体内の高さ方向に対する温度分布をあらわす
グラフである。
【図6】従来の流動層ボイラのフロー系統図である。
【符号の説明】
1 火炉本体 2 ベッド材 3 供給口 10,15 管路(排ガス管路) 17 管路(一次空気管路) 20 管路(二次空気管路) 21,23,24,25 管路(循環排ガス管
路) 26,27 制御弁 28,29 温度検出器 30 演算制御装置 F 燃料 A1 一次空気 A2 二次空気 G1 燃料ガス G2 ボイラ排ガス G3 循環排ガス T1,T2 温度 X1,X2 弁開閉指令
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23C 11/02 F22B 1/02 F23G 5/30 F23G 5/50

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部にベッド材を収納し得且つ側部に脱
    硫剤及び燃料を供給する供給口が配設された火炉本体
    と、火炉本体で生成された燃焼ガスをボイラ排ガスとし
    て送給する排ガス管路と、火炉本体の下部に導通され且
    つ一次空気を火炉本体内へ導入し得るようにした一次空
    気管路と、火炉本体の高さ方向中間位置に導通され且つ
    二次空気を火炉本体へ導入し得るようにした二次空気管
    路と、前記排ガス管路及び火炉本体の下部に導通される
    と共に中途部に制御弁を有し且つボイラ排ガスの一部を
    火炉本体へ導入し得るようにした第一の循環排ガス管路
    と、前記第一の循環排ガス管路から分岐し火炉本体の高
    さ方向中間位置に導通されると共に中途部に制御弁を有
    し且つボイラ排ガスの一部を火炉本体へ導入し得るよう
    にした第二の循環排ガス管路と、火炉本体内の高さ方向
    複数位置の温度を検出する温度検出器と、各温度検出器
    で検出した温度に対応して前記制御弁に弁開閉指令を出
    力する演算制御装置を備えてなることを特徴とする流動
    層ボイラ。
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JP2681748B2 (ja) * 1994-03-23 1997-11-26 川崎重工業株式会社 流動床炉における安定燃焼方法及び装置
FI120515B (fi) * 2008-02-08 2009-11-13 Foster Wheeler Energia Oy Kiertoleijureaktori happipolttoon ja menetelmä sellaisen reaktorin käyttämiseksi

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US4308806A (en) 1978-04-05 1982-01-05 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Incinerator for burning waste and a method of utilizing same
US4766851A (en) 1985-05-23 1988-08-30 Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Combustion chamber for a fluidized-bed furnace

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