JP3095815B2 - 流動層燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流動層ボイラ等の流動層
燃焼装置に係り、特に燃焼性状の変化が激しい燃料を使
用する流動層燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流動層燃焼装置の構造の一例を図
３に示す。燃焼用空気は、送風機１より出て、弁２を介
し空気配管３を通過して風箱４に送入される。風箱４の
空気は、空気分散板５を通って流動層６内に吹き込まれ
る。燃料は、燃料供給管７、ロータリ供給機８、燃料供
給シュート９を通って流動層６内に送り込まれる。燃料
と反応（燃焼）し生成した燃焼ガスは、煙道１１を通っ
て、後流に配置されている排煙処理装置（図示せず）に
送られる。この従来技術において、流動層部の温度は、
通常７６０℃〜９００℃で運転される場合が多い。例え
ば、ゴミ等の低発熱量の燃料ではカロリーが低いため、
流動層温度は高々８００℃程度にしかならない。一方、
石炭のような高発熱量の燃料の場合は、流動層内で熱吸
収を行わないときには、１２００℃以上の高温に流動層
温度が上昇し、流動層内の流動媒体が溶融固着し、流動
化が阻害されることがある。このため、高発熱量の燃料
を燃焼させる場合には、流動層内に吸熱面を持つ伝熱管
を埋設し、層内温度が灰の軟化温度以下、通常の場合は
１０００℃以下となるように調整する。さらに、石炭と
共に石灰石を供給し、流動層内で燃焼を行うと同時に脱
硫を行わせる場合には、脱硫の適正温度範囲が７６０℃
〜８６０℃であることから、この温度範囲になるように
層内に伝熱管を埋設して温度調整が行われる。上述のご
とく、流動層燃焼においては、流動層温度を適正な範囲
に保持する必要があるが、使用する燃料の性状が当初計
画していたものから大幅に変化すると、層内燃焼温度が
大きく変動することになる。このため、従来の流動層燃
焼炉においては、炉の設計範囲を越えて燃料の性状が変
わり、流動層温度が適正な範囲を外れるようになった場
合には、炉を停止し、冷却して流動層内の伝熱管の取り
換えあるいは伝熱管の追加を行うことにより、流動層温
度を適正な範囲に調整していた。このように、炉を停止
し改造を行うことは多額の改修費を必要とするのみでな
く、流動層燃焼炉の操業の中断に伴う経済的な損失が極
めて大きかった。そのため、燃料の性状が大幅に変化し
ても炉の操業を停止することなく、流動層燃焼炉の運転
操作の変更だけで対応できる手段が強く望まれていた。
なお、従来の流動層燃焼装置として、例えば特開昭５５
−１２３３６号公報、同５９−５２１０６号公報、同５
９−１９５０１９号公報、同６０−３６８０７号公報、
特開平１−１８１００５号公報など数多くの提案がなさ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
技術では、燃料の性状が大きく変化し、その結果として
流動層燃焼温度が適正範囲を外れる場合には、炉を停止
して流動層内伝熱管等の改造等を行っていたために、多
大の経済的損失を余儀なくされていた。

【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消するものであって、燃料の性状が大きく変化
しても、流動層燃焼炉を停止することなく運転操作の制
御のみで対応できる流動層燃焼装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、流動層燃焼炉の風箱を複数個に分割し、燃
料の性状の変化に合わせて、それぞれの風箱に供給する
流動化用の１次空気量を制御して、流動層内における燃
焼温度の異常な低下または上昇を抑制して、常に流動層
内において適正な温度範囲で燃焼が行われるように制御
し、余剰の空気は流動層の上部に供給される２次空気流
に加えて流動層燃焼炉の空塔部における燃焼が促進され
るように調整する手段を設けるものである。すなわち、
流動層燃焼炉に供給される総空気量を変えることなく、
流動化用として流動層内に供給する１次空気量と、流動
層上部の空塔部に供給する燃焼用２次空気量との配分
（供給割合）を自在に制御することにより、燃料の性状
の変化、例えば流動層内で燃焼する割合の低い燃料、あ
るいは流動層内で燃焼する割合の高い燃料などの燃料の
性状に応じて、常に流動層内における燃焼温度が適正な
範囲内に維持されるように制御する手段を設けるもので
ある。本発明の流動層燃焼炉において、燃料の性状変
化、例えば、揮発成分が多く流動層内で燃焼する割合の
低い燃料に対応して、流動層燃焼炉への燃料供給口（流
動層の上部）から離れた位置に設けられている風箱への
流動化用の１次空気流量を停止し、その空気量を流動層
上に供給して、流動層上部の空塔部で燃焼させる２次空
気に回すことにより、燃料から発生した多量の揮発成分
を効果的に燃焼させることができる。このように、流動
層燃焼炉へ供給する総空気量を変化させることなく、流
動化用の１次空気量と、空塔部で燃焼させる２次空気量
との配分を大幅に調整することにより、炉の操業を停止
して流動層内に埋設した伝熱管等の改造や改修を行うこ
となく、流動層内の燃焼温度を適正な範囲内に維持する
ことができ、流動媒体の溶融固着などによるトラブルの
発生を未然に防止することができ、また適正温度範囲で
の乾式脱硫燃焼を達成することができるものである。ま
た、揮発成分の多い燃料を流動層燃焼させる場合には、
流動層上部の空塔部に供給する２次空気の吹込み位置
は、可燃性ガスが集中的に発生しやすい燃料供給口近傍
に設けることが好ましく、このようにすることにより、
燃料から発生したガス状の可燃分と燃焼用空気とを急速
に混合することができ、効率的な燃焼を行うことができ
る。

【０００６】

【作用】

（１）流動層内で燃焼する割合が低い燃料の場合には、
流動層内での発熱量が減少することに加えて、空気比が
増すため火炎温度が低下する。このような燃料の場合に
は、燃料供給口から離れた位置にある流動層の風箱に供
給していた１次空気の供給を停止して、これを２次空気
に回す。そうすると、流動層内の空気比が適正な空気比
に近付くため流動層内の火炎温度、すなわち流動層温度
は上昇することになる。さらに、２次空気を燃料供給口
近傍から下方に向けて流動層上の炉内空塔部に吹き込む
ことにより、燃料供給口近傍で大量に揮発したガス状の
可燃分あるいは吹き上げられた微粉状の可燃分を燃焼さ
せる下向きの火炎を形成させる。この火炎により、層内
の流動媒体がさらに加熱され流動層の温度が上昇する。
また、流動化を停止した部分の流動層内に埋設した伝熱
管の熱伝達率は、ほとんど０となり流動層内での吸熱量
が低下する。そのため、流動層温度をいっそう高めるこ
とができる。 （２）流動層内で燃焼する割合が高い燃料を使用する場
合には、流動層内で発生する熱量が多いために層内温度
が上昇する。この場合には、空塔部で燃焼させる２次空
気量を絞りできるだけ流動層内へ供給する流動化用の１
次空気量を増加させる。このようにすることにより、流
動層内での空気比が増し流動層温度は低下する。また、
流動層全体を流動化することにより流動層内に埋設した
伝熱管の熱伝達面積が増え吸熱量が増大して流動層温度
の過大な上昇を抑制することができる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。図１に、本発明の流動層ボイラ
の構成の一例を示す模式図である。図において、燃焼用
空気は、送風機１より出て弁２を介し、一部は空気配管
１４、１５、１６を通じて、それぞれ風箱１７、１８、
１９に入る。そして、空気分散板５を通って流動層６内
に吹き込まれる。燃料は、燃料供給管７、ロータリ供給
機８、燃料供給シュート９を通って、流動層６内に送入
される。燃料と反応（燃焼）し、生成した燃焼ガスは、
煙道１１を通じて後流の排煙処理装置（図示せず）に送
られる。また、送風機１より供給される空気の一部は、
空気配管２０を通って、２次空気吹込みノズル２１より
炉内に送入される。計画した燃焼性状の燃料を使用して
いる場合には、風箱１７、１８、１９に均等に流動化用
の１次空気が供給される。通常の場合には、１次空気と
２次空気の比率は８：２程度である。燃料の性状が大幅
に変化し、例えば燃料中の揮発分が極端に大きくなり、
燃料供給口の近辺で直ちに気化して流動層内で燃焼する
燃料の割合が低下した場合、あるいは燃料が乾燥し泥状
から粉状となり、炉内に供給しても燃料供給口付近で直
ちに空塔部に吹き上げられ、流動層内に燃料が混入し難
い場合などである。この場合には、弁２３を閉じ、弁２
５を全開とする。そうすると、図１に示す流動層ゾーン
Ｂの流動化が停止し、流動層ゾーンＢの部分の層内伝熱
管１３による吸熱量はほとんど０となる。また、弁２５
を通って、流動層６の上部の空塔部１０に下向きに設置
された２次空気吹込みノズル２１からの空気量が増し、
噴出速度が増加する。そのため、燃料供給シュート９の
出口付近で発生したガス状の可燃成分あるいは粉状に飛
散した燃料と急速に混合し、強大な下向きの火炎が形成
される。この火炎により流動層ゾーンＢの流動層が加熱
され、さらに流動層温度が上昇する。一方、燃料中の揮
発成分が少なく、固体燃焼するチャーの割合が増加した
場合には、弁２３を開け、弁２５を閉じ、空気の全量を
流動化用の１次空気として使用する。そうすると、流動
化が活発となり層内伝熱管１３の周囲の粒子混合が活発
となり、層内伝熱管の熱伝達率が増加する。すなわち、
流動層内での吸熱量が増加し、流動層温度を低下させる
ことになる。また、流動層内の空気比が増すため、これ
によっても流動層温度を低下させる方向に作用する。以
上のようにして、燃料の性状変化に対応して、流動化範
囲、１次、２次空気の配分を大幅に制御できるため、燃
料性状の著しい変動にもかかわらず、常に流動層温度を
適正な範囲に維持することができる。

【０００８】

【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明の流
動層燃焼装置は、流動化用の１次空気と、流動層上部の
燃料供給口近傍に設けた２次空気吹込みノズルに供給す
る２次空気との比率を自在に調整制御することができる
ので、燃料の性状が大きく変化しても、常に適正な温度
範囲で流動層燃焼を行うことができ、流動媒体の溶融固
着などのトラブルの発生を防止することができると共
に、適正な温度範囲で効率のよい乾式脱硫燃焼を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において例示した流動層ボイラ
火炉の構成の一例を示す系統図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】従来の流動層ボイラ火炉の構成を示す系統図。

【符号の説明】

１…送風機 ２…弁 ３…空気配管 ４…風箱 ５…空気分散板 ６…流動層 ７…燃料供給管 ８…ロータリ供給機 ９…燃料供給シュート １０…空塔部 １１…煙道 １２…炉本体 １３…層内伝熱管 １４、１５、１６…空
気配管 １７、１８、１９…風箱 ２０…空気配管 ２１…２次空気吹込みノズル ２２、２３、２４、２
５…弁

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23C 10/00 - 10/32 F23G 5/50 F23G 5/30 F23N 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石炭、石灰石、ゴミを燃料とし、流動媒体
   と共に流動させて燃焼を行い、流動層内の伝熱管で熱交
   換する流動層燃焼装置において、上記流動層の側壁周囲
   に、上記燃料を投入する複数の燃料供給口を配設し、流
   動層へ流動化用の１次空気を供給する風箱を複数個に分
   割して、該分割したそれぞれの風箱に供給する流動化用
   の１次空気量を個々に制御する手段と、上記流動層上部の燃料供給口近傍に設けた燃焼用２次空
   気吹込みノズルに供給する２次空気量を制御する手段を
   設け、 揮発分が多く流動層内で燃焼する割合の低い燃料を流動
   層燃焼するに際しては、燃料供給口より離れた位置にあ
   る流動層の流動化用１次空気量を絞り、これを燃料供給
   口近傍に設けた燃焼用２次空気吹込みノズル部に供給す
   る制御手段を設け、 揮発分が少なく流動層内で燃焼す
   る割合の高い燃料を流動層燃焼するに際しては、燃料供
   給口近傍に設けた燃焼用２次空気吹込みノズル部に供給
   する２次空気量を絞り、これを流動化用１次空気供給部
   に合流する制御手段を設けた ことを特徴とする流動層燃
   焼装置。