JP3322503B2 - 流動層の層高制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加圧流動床ボイラ等に
適用される流動材層高制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流動層の層高制御装置の従来例を図２に
示した加圧流動床ボイラの燃焼炉によって説明する。図
２において、加圧流動床ボイラの燃焼炉０１内には一定
粒度の流動材０２が投入されており、燃焼炉０１下部の
風室０３にはコンプレッサ０４からの加圧燃焼用空気が
送気管０５を経て送気され、風室０３上部の多孔板０３
ａから燃焼炉０１内に噴出することによって、燃焼炉０
１内は加圧下の状態で、流動材０２が流動化する。この
流動化している流動材０２の垂直方向の層高さを流動層
高と呼ぶ。

【０００３】図示されていない高温ガスを別途燃焼炉０
１に投入し、流動材０２を図示されていない石炭等燃料
の着火温度に加熱したのち、石炭等を投入すると、自燃
が始まりその燃焼排ガスは燃焼炉０１上部の排気ダクト
０６を経てガスタービンへ送気される。発熱した熱は燃
焼炉０１内に配置されている伝熱管２１へ吸熱される。

【０００４】しかしながら、流動層内は熱伝達率がすこ
ぶる高く、燃料からの大半の発熱量は流動層内に浸漬し
ている伝熱管２１の伝熱面積に比例して吸熱され、流動
材の温度を一定とするため発熱量と吸熱量が一致するよ
うに最適な燃料量と伝熱管面積、即ち流動層高が設計さ
れている。

【０００５】負荷低下即ち燃料量を低下した場合、流動
層高が０２ａの位置では発熱量に対して伝熱管２１の吸
熱量が上廻るので、例えば流動層の高さを０２ｂに下げ
て伝熱面積を少なくする運転方法が採用されている。

【０００６】このため、燃焼炉０１内の流動材０２を系
外に抜出す必要があり、別途抜出し流動材を貯蔵する容
器０７を設置する。この容器０７の下部には風室０７ａ
及び多孔板０７ｂが付設されている。また容器０７の上
部には集塵装置０８が配置され捕集した粒子は容器０７
内に回収されるよう図示のように接続されている。

【０００７】また、流動材供給管１０によって、容器０
７下部の位置が燃焼炉０１内と接続され、かつ粉体粒子
の安息角を利用及び粒子層の高さによる水頭差を利用し
て、粒子の移動を止めるようにしたいわゆる粉体シール
機構１１が供給管１０の途中に設置されている。

【０００８】一方、この粉体シール機構１１内にガスを
投入すると粒子の安息状態がくずれ、また、流動状態と
なり粉体粒子は圧力の低い方向に移動し、この粉体粒子
の移動量はその投入ガス量に比例する。

【０００９】集塵装置０８の排気ダクト０８ａの弁０８
ｂを開けることによって集塵装置０８内の圧力が下がる
のに対し、燃焼炉０１内は加圧下であるので圧力差を生
じ、流動材抜出しノズル０９ａ及び粒子輸送管０９ｂ内
を流動材０２及び燃焼排ガスの一部が押し出される状態
で集塵装置０８に流れ、除塵された燃焼排ガスは排気ダ
クト０８ａ及び弁０８ｂを介して系外へ放出される。

【００１０】一方、捕集された流動材は容器０７内に貯
蔵されるため、燃焼炉０１内の流動層の高さは０２ａか
ら０２ｂに変るので弁０８ｂを止める。次に、容器０７
の下部の風室０７ａに送気管０５から燃焼用空気を抽気
するよう弁０７ｃを開き、燃焼炉０１よりも容器０７内
の圧力を若干高くし、かつ、流動材を流動化させる。次
に送気管０５と接続している弁１１ａを開き粉体シール
機構１１に空気を流すと、容器０７内の流動材は再び燃
焼炉０１内に供給され流動層高さは０２ｂから０２ａへ
と上昇する。

【００１１】以上のように燃焼炉０１内の流動材０２を
出し入れして流動層高さを変更する装置を層高制御装置
と呼び流動床燃焼方法を用いた例えば加圧流動床ボイラ
での負荷変化運転に際して不可欠な装置である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の流動層
の層高制御装置には以下の問題点がある。

【００１３】（１）燃焼炉０１から流動材０２を抜出す
際に、集塵装置０８に排ガスの一部が放出されるが、抜
出し系の圧損によって、集塵装置０８の出口圧は燃焼炉
０１内圧力よりも低く、集塵装置０８からの排ガスを燃
焼炉０１内に再び戻すことは出来ないので系外へ放出せ
ざるを得ない。この系外放出の分だけ燃焼炉０１で得ら
れた高温，高圧のガス量が減少し、後方のガスタービン
の駆動エネルギが減少したことになり全体として熱損失
が層高制御の結果増加する。

【００１４】（２）従来の遠心力を利用した集塵装置０
８では集塵効率１００％のものは実在せず若干の粗粒子
を含んだ微粒子が集塵装置０８から飛散し、弁０８ｂが
摩耗し長期使用できない。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、流動
床燃焼方式燃焼炉内の流動層の層高を変更する層高制御
装置における前記した問題点を解決するため以下の手段
を取入れた。

【００１６】（１）従来は流動材の抜出しと、供給用の
容器が共用であったものを流動材抜出し容器と流動材供
給容器に分割し各々の容器を設置した。

【００１７】（２）流動材抜出し容器には粉体シール機
構、流動化機構及び高濃度粉体輸送機構を付設し、抜出
した流動材を次から次へ高所の流動材供給用容器に搬送
するようにした。

【００１８】（３）流動材供給用容器には多孔質な除塵
層を有するセラミック質の濾筒等を有するフィルタ集塵
装置を設定し、抜出し容器から高濃度輸送される流動材
を微細粒子を含めほぼ完全に集塵するとともに、搬送に
供される可能性のある高温、高圧ガスは燃焼炉内に再び
戻すことができるようにした。

【００１９】（４）流動材供給容器は、燃焼炉内の流動
層高さに対して流動材が供給されるレベル高さに設置さ
れ、供給容器内の流動材を流動化する流動化装置及び粉
体シール機構を利用して燃焼炉と供給容器の流動材層高
の差異即ち水頭差によって供給容器から燃焼炉へ流動材
を容易に供給可能とした。

【００２０】以上のとおり、本発明による層高制御装置
では抜出し容器と供給容器とに区分したので、独立して
各々が機能することが自由となる。また、本発明による
装置では、粒子が含まれた配管系には弁が不要であり、
弁の摩耗によるトラブルは発生しないしメンテナンスフ
リーとなる。

【００２１】また、本発明による装置では、抜出し容
器、供給容器に各々流動化装置が付設されており、流動
材の流動化が常に容易にできること、及びこれに供給す
るガス圧は個別にコントロールできるので、燃焼炉内圧
に対して抜出し容器は低く、供給用容器は高くした状態
が作れ、流動材が移動しやすく、また、搬送用に利用さ
れる高温，高圧の排ガスは系外に放出することなく再び
燃焼炉の系内へ戻せて熱損失を防止できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明による層高制御装置について図
１に示した実施例に基づいて具体的に説明する。なお、
以下の実施例において、図２に示した従来の装置と同じ
構成の部分には説明を簡潔にするため同じ符号を付して
ある。

【００２３】図１において、２２は燃焼炉０１から流動
材０２を抜出す抜出し容器で燃焼炉０１と粉体シール機
構１１を介して連絡されている。抜出し容器２２は風室
２２ａと多孔板２２ｂをもつ流動化装置と、抜出した流
動材を後記する供給容器２４へ送り出すための抜出しノ
ズル０９を有している。

【００２４】２４は輸送管２３を介して抜出し容器２２
から送られた流動材を燃焼炉０１へ戻す供給容器で、そ
の内部にフィルタ集塵装置２５を具えている。供給容器
２４も風室２４ａと多孔板２４ｂをもつ流動化装置を具
えている。供給容器２４は粉体シール機構２７を介して
燃焼炉０１と連絡されている。１１ａ，３０ａ，３０
ｂ，３０ｃ及び３０ｄは送気管に設けられた弁である。

【００２５】このように構成された図１の装置におい
て、燃焼炉０１内の流動材層高さが０２ａの状態で抜出
し容器２２下部の弁３０ａを開き、風室２２ａ、及び多
孔板２２ｂを介してコンプレッサ０４から空気を送気す
る。その空気は抜出し容器２２内の抜出しノズル０９及
び高濃度輸送管２３、容器２４、多孔質な除塵層を有す
るフィルタ集塵装置２５、弁２８及び排気管２６を介し
て燃焼炉０１下部の風室０３、多孔板０３ａを経て燃焼
室０１に燃焼用空気として供給され、抜出し容器２２内
は流動化可能な状態となる。

【００２６】さらに、粉体シール機構１１に駆動用空気
を供給する弁１１ａを開けると、燃焼炉０１と容器２２
内の流動材層高さの差による流動材の水頭差によって燃
焼炉０１内の流動材０２は容器２２内に移動する。弁１
１ａからの空気量に応じて流動材０２の移動量は可変で
ある。弁１１ａを閉にすると流動材０２の移動が停止す
る。

【００２７】この流動材０２の移動が止り、容器２２内
の流動材が流動化した状態で抜出しノズル０９に空気を
供給する弁３０ｃを開くと、輸送管２３内を容器２２内
の流動材が高濃度空気輸送され、集塵装置２５で流動材
は除塵されて容器２４内に落下し、輸送に使用したガス
は弁２８を経て排出される。

【００２８】次に容器２４内の流動材を燃焼炉０１へ戻
すときは、弁３０ｃを閉じ、弁３０ｂを新たに開き容器
２４下部の風室２４ａ及び多孔板２４ｂを介して空気を
供給し、容器２４内の流動材を流動化する。更に、粉体
シール機構２７に接続されている弁３０ｄを開くと、粉
体シール機構２７が開いて容器２４内の流動材は燃焼炉
０１内に再び戻る。

【００２９】上記操作を繰返したり、あるいは連続的に
実施することによって、燃焼炉０１内の流動材０２の流
動材層高さは０２ａと０２ｂ間を上下し、目的の層高制
御が可能である。なお、本実施例での容器２２，２４及
びこれに接続している付帯設備は各々が複数個であって
も差し支えない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による流動
層の層高制御装置では、抜出し容器と供給容器を備え、
かつ、流動化装置、粉体シール機構、高濃度気流輸送シ
ステム及び多孔質な除塵層を有するフィルタ集塵装置等
を備えた設備としたことによって以下の効果がある。

【００３１】（１）燃焼炉からの流動材の抜出し再供給
即ち層高制御の操作において一部抽気される燃焼炉内の
高温，高圧の燃焼ガスは系外に排出することがなく、後
方のガスタービンでそのエネルギは有効利用でき、層高
制御時の熱損失低下、効率低下を回避できる。

【００３２】（２）多孔質除塵層を有するフィルタ集塵
装置でダストを除去していて、ダストを含んだガスの流
れる弁はなく、また用いられる弁にはクリーンガスが流
れるのみであり、弁の摩耗を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る層高制御装置の構成を
示す系統図。

【図２】従来の層高制御装置の構成を示す系統図。

【符号の説明】

０１ 燃焼炉 ０２ 流動材 ０２，０２ｂ 層高レベル ０３ 風室 ０３ａ 多孔板 ０４ コンプレッサ ０５ 送気管 ０６ 排気ダクト ０９ 抜出しノズル １１ 粉体シール機構 １１ａ 弁 ２１ 伝熱管 ２２ 抜出し容器 ２２ａ 風室 ２２ｂ 多孔板 ２３ 輸送管 ２４ 供給容器 ２４ａ 風室 ２４ｂ 多孔板 ２５ フィルタ集塵装置 ２６ 排気管 ２７ 粉体シール機構 ２８ 弁 ３０ａ 弁 ３０ｂ 弁 ３０ｃ 弁 ３０ｄ 弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−272816（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−249409（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−74419（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−264013（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−64212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23C 10/28 F22B 1/02 F23G 5/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動床燃焼方式燃焼炉内の流動層の層高
   を変更する層高制御装置において、前記燃焼炉内の流動
   材を流動層高の水頭差によって抜出すよう粉体シール機
   構を介して同燃焼炉と連絡され、流動材の流動化装置
   と、流動材を高い位置に搬送可能な高濃度粉体輸送シス
   テムとを具えた抜出し容器、及び受入れた流動材を流動
   層高の水頭差によって前記燃焼炉へ戻すよう粉体シール
   機構を介して同燃焼炉と連絡され、流動材の流動化装置
   と、前記高濃度粉体輸送システムから搬送されて来た流
   動材を捕集するフィルタ集塵装置と、同フィルタ集塵装
   置を通過後のガスを前記燃焼炉に供給する排気管とを具
   えた供給容器を有することを特徴とする流動層の層高制
   御装置。