JP3480144B2 - ゴミ生成燃料焚流動層ボイラ - Google Patents

ゴミ生成燃料焚流動層ボイラ

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JP3480144B2 JP23012795A JP23012795A JP3480144B2 JP 3480144 B2 JP3480144 B2 JP 3480144B2 JP 23012795 A JP23012795 A JP 23012795A JP 23012795 A JP23012795 A JP 23012795A JP 3480144 B2 JP3480144 B2 JP 3480144B2
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修三 渡辺
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はゴミ生成燃料焚流動
層ボイラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、未利用エネルギーの有効利用の観
点から、都市ゴミを粉砕し、カルシウム等を加えて10
〜20mm程度の柱状チップに固めて乾燥したゴミ生成
燃料RDF(Refuse derived fue
l)を製造する技術が開発されており、上記ゴミ生成燃
料を流動層ボイラに利用することが考えられるようにな
ってきている。
【0003】上記ゴミ生成燃料を用いたゴミ生成燃料焚
流動層ボイラは、その一例を図2に示すように、水冷壁
1aによって例えば矩形に形成された火炉1内下部に空
気分散板2を設け、該空気分散板2上に燃料ラインWを
介して前記ゴミ生成燃料を供給し、前記空気分散板2か
ら吹出される燃焼空気により前記ゴミ生成燃料を灰や石
灰石等からなるベッド材3と共に流動化させながら燃焼
させ、図示しない発電用蒸気タービン等に供給する蒸気
を発生させるようになっている。
【0004】火炉1内で燃焼した排ガスによって吹上げ
られた燃焼灰や未燃分等を含むベッド材3は、サイクロ
ン4に導かれて補捉され、該サイクロン4で補捉された
ベッド材3は、サイクロン4下部の垂直なベッド材落下
管4aから灰再循環装置(J−バルブ等)5を介して前
記火炉1に戻すよう循環されるようになっている。
【0005】火炉1の下部には、押込通風機(FDF)
6、空気予熱機7、及び調節弁8を有する空気ライン9
が接続されており、該空気ライン9には調節弁10を有
し前記灰再循環装置5に接続される補助空気ライン11
が接続され、循環するベッド材3の粒子が灰再循環装置
5内で詰らないようになっている。また、空気ライン9
には、調節弁12を有し火炉1の中央部に接続される二
次空気ライン13が接続され、燃焼空気が空気ライン9
及び二次空気ライン13の2系統から火炉1に供給され
てNOxの制御が図られる。火炉1の底部には、ベッド
材3の一部を取り出せるようにしたロータリーバルブ等
の切出し弁14を備えたベッド材排出ライン15が接続
されている。
【0006】前記サイクロン4でベッド材3が分離され
た排ガスは、過熱器16及び節炭器17等の伝熱面を備
えた後部伝熱部18を介して冷却されてから排ガスライ
ン19に流入し、前記空気予熱機7でさらに冷却され、
集塵機(例えばバグフィルタ)20で脱塵された後、誘
引通風機(IDF)21を介して煙突22から大気に開
放される。
【0007】前記灰再循環装置5は、通常、サイクロン
4下部の圧力よりも火炉1内下部の圧力の方が高くなっ
ているが、この状態において、火炉1内の排ガスはサイ
クロン4下部のベッド材落下管4a側に流れることを防
止し、またサイクロン4で分離されたベッド材3は火炉
1内に流下させて戻すことができるようにするためのも
のである。
【0008】一方、前記ゴミ生成燃料の原料であるゴミ
には塩素系のプラスチックが含まれており、そのために
ゴミ生成燃料には通常、0.5〜1%の塩素が含まれて
いる。このような塩素を含有するゴミ生成燃料を燃焼す
ると、非常に強い腐食性を有した塩化水素ガスHClを
発生する。通常、この塩化水素ガスは400℃付近で最
も強い腐食性を呈することが知られている。
【0009】このため、従来では後部伝熱部18の過熱
器16及び節炭器17等の伝熱面の温度が最高で350
℃程度を上限とするように排ガスの温度を制御すること
が一般に考えられていた。この時、火炉1の伝熱管等に
は水或いは飽和水が流れていて伝熱面のメタル温度は充
分に低いので、前記塩化水素ガスによる腐食の心配は生
じない。
【0010】しかし前記したように、後部伝熱面の温度
を上限が350℃程度になるように制限してしまうと、
蒸気温度が低くなってしまい、図示しない蒸気タービン
による発電効率が低下してプラント全体の熱効率が著し
く低いものとなってしまう問題がある。
【0011】このため、近年では、図2に示すように、
火炉1の壁面下部に、内部に層内伝熱管23を備えた外
部熱交換器24を接続設置して、前記灰再循環装置5か
ら流下してくるベッド材3を、前記火炉の空気分散板2
と連通した空気分散板2aから噴出する燃焼空気で流動
化させて前記外部熱交換器24の層内伝熱管23と熱交
換を行わせるようにしている。
【0012】即ち、前記後部伝熱部18の高温部である
過熱器16の伝熱面の温度が上限で350℃となるよう
に蒸気を過熱させた後、更にその蒸気を前記外部熱交換
器24の層内伝熱管23に導いて灰再循環装置5から流
下してくる通常800℃前後の高温となっているベッド
材3と流動層により熱交換させて500℃前後の高温の
蒸気を得ることが考えられている。
【0013】この方式によると、塩化水素ガスによる強
い腐食性の温度範囲を外れた位置に過熱器16及び節炭
器17等の伝熱面を設置し、且つ灰再循環装置5からベ
ッド材3が循環供給されて塩化水素ガスが流れることが
ない外部熱交換器24内部に層内伝熱管23を設置して
いるので、各伝熱面が腐食する問題の発生を低減でき、
しかも最終的な蒸気温度を500℃前後まで高めること
ができるので、蒸気タービンによる発電効率を高めるこ
とができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】前記ゴミ生成燃料中の
塩素は、火炉1での燃焼時にその殆どが塩化水素ガスと
なって排ガスと共に後部伝熱部18に導かれる。
【0015】しかし、前記火炉1、サイクロン4、ベッ
ド材落下管4a、灰再循環装置5、外部熱交換器24を
循環しているベッド材3中には、鉄分やアルミ等の金属
が含まれていて、この金属は前記ゴミ生成燃料中の塩素
と反応して塩素化合物(錯塩)を作るために、前記循環
しているベッド材3の塩素分が運転により濃縮されて濃
度が上昇してくる問題があり、このために、前記外部熱
交換器24の層内伝熱管23が前記塩素化合物の付着接
触によって腐食されてしまう懸念がある。
【0016】そこで、本発明は、このような事情を考慮
してなしたものであり、その目的は、外部熱交換器の層
内伝熱管が塩素化合物との接触によって腐食される問題
を低減できるゴミ生成燃料焚流動層ボイラを提供するこ
とにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明のゴミ生成燃料焚
流動層ボイラは、ゴミ生成燃料を供給して燃焼する火炉
からの排ガスをサイクロンに導いてベッド材を分離した
後、排ガスを後部伝熱部に導き、前記サイクロンで分離
したベッド材をベッド材落下管及び灰再循環装置を介し
て火炉壁下部に接続配置した外部熱交換器に循環させる
ようにしているゴミ生成燃料焚流動層ボイラであって、
前記サイクロンのベッド材落下管に、非塩素含有ベッド
材が装入されたブロー用ベッド材バンカをベッド材供給
機を介して接続配置したことを特徴とするものである。
【0018】また、ゴミ生成燃料の供給量に応じてベッ
ド材供給機の作動を制御する制御器を備えていることを
特徴とするものである。
【0019】本発明では、サイクロンのベッド材落下管
に、ベッド材供給機を介してブロー用ベッド材バンカを
接続配置しているので、火炉のベッド材が、サイクロ
ン、ベッド材落下管、灰再循環装置、外部熱交換器を介
して再び火炉に戻る循環の作用中に、ベッド材中の金属
が塩素と反応して塩素化合物を作る反応が繰返されて塩
素分が濃縮されたとき、前記ブロー用ベッド材バンカか
らの塩素を含まない非塩素含有ベッド材を供給すること
により、外部熱交換器の層内伝熱管が塩素化合物との接
触によって腐食される問題を低減できる。
【0020】また、ゴミ生成燃料の供給量に応じてベッ
ド材供給器の作動を制御する制御器を備えていると、ゴ
ミ生成燃料の供給によって火炉に持込まれる塩素の量に
応じてベッド材の循環による塩素化合物の濃縮を推測し
てブロー用ベッド材バンカから供給する非塩素含有ベッ
ド材の量を調節することができ、これにより循環するベ
ッド材の塩素化合物の濃度を一定値以下に制御すること
ができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を添
付図面に基づいて説明する。
【0022】図1は循環流動層ボイラの一例を示す構成
図であり、図中図2と同一のものには同一の符号を付し
て詳細な説明は省略する。
【0023】図1において、灰再循環装置5に連通する
サイクロン4下部の垂直なベッド材落下管4aの途中
に、傾斜したシュート25を接続し、該シュート25
に、ロータリバルブ等からなるベッド材供給機26を介
して非塩素含有ベッド材27を装入したブロー用ベッド
材バンカ28を接続配置する。前記非塩素含有ベッド材
27は、砂に石灰石等を混合した塩素を含まないベッド
材である。
【0024】また、火炉1にゴミ生成燃料を供給する燃
料供給装置29の制御を行っている燃料供給指令30を
入力して前記ベッド材供給機26による供給を制御する
制御器31を備えている。
【0025】ゴミ生成燃料には通常、0.5〜1%の塩
素が含まれており、該ゴミ生成燃料中の塩素は、火炉1
での燃焼時にその殆んどが塩化水素ガスとなって排ガス
と共に後部伝熱部18に導かれる。
【0026】しかし、前記火炉内のベッド材3は、サイ
クロン4、ベッド材落下管4a、灰再循環装置5、外部
熱交換器24を循環しているため、ベッド材3中の鉄分
やアルミ等の金属が前記塩素の一部と反応して塩素化合
物を作ることにより、循環によってベッド材3中の塩素
分が濃縮されて濃度が徐々に上昇してくる。このため
に、前記したように蒸気温度を上げようとして外部熱交
換器24の層内伝熱管23の温度が塩素による強い腐食
を受ける温度範囲(400℃前後)にあるように設計さ
れている装置の場合、前記外部熱交換器24の層内伝熱
管23が塩素化合物との接触によって腐食されてしまう
懸念がある。
【0027】この時、ベッド材供給機26を作動して、
ブロー用ベッド材バンカ28内に充填された非塩素含有
ベッド材27をシュート25を介してサイクロン4のベ
ッド材落下管4aに供給する。すると、灰再循環装置5
から外部熱交換器24に供給されるベッド材3に塩素を
含まない非塩素含有ベッド材27が混合されることによ
り、ベッド材3中の塩素化合物の濃度が希釈されて低下
し、これにより外部熱交換器24の層内伝熱管23が腐
食されるのを防止することができる。
【0028】また、燃料供給装置29によるゴミ生成燃
料の供給量を制御している燃料供給指令30に基づいて
ベッド材供給機26の作動を制御するようにした制御器
31を備えているので、該制御器31にて、ゴミ生成燃
料の供給によって火炉1に持込まれる塩素の量を演算
し、更にこの塩素の量に応じてベッド材3が循環するこ
とによる塩素化合物の濃縮を推測し、この推測値に基づ
いてブロー用ベッド材バンカ28からベッド材落下管4
aに供給する非塩素含有ベッド材27の量を自動的に調
節する。非塩素含有ベッド材27の供給は、連続的に行
っても或いは間欠的に行うようにしてもよい。
【0029】これにより、循環しているベッド材3中の
塩素化合物の濃度を常に一定値以下に制御することがで
きる。
【0030】尚、前記ゴミ生成燃料を火炉1に供給して
燃焼を行うと、ベッド材3の量が徐々に増加するので、
このベッド材3の増加分は切出し弁14を開けることに
よりベッド材排出ライン15を介して外部に排出するよ
うにしているが、前記非塩素含有ベッド材27を供給す
る際に、該非塩素含有ベッド材27の供給量に応じた量
のベッド材3を予め抜出した状態で供給を行うと、非塩
素含有ベッド材27を有効に利用することができる。
【0031】また、前記ブロー用ベッド材バンカ28
は、火炉1内のベッド材3を全て排出して定期検査を行
った後に、ベッド材3を火炉1内に充填するための装置
としても利用することができる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、サイクロンのベッド材
落下管に、ベッド材供給機を介してブロー用ベッド材バ
ンカを接続配置しているので、火炉のベッド材が、サイ
クロン、ベッド材落下管、灰再循環装置、外部熱交換器
を介して再び火炉に戻る循環を行う際に、ベッド材中の
金属がゴミ生成燃料によって持込まれる塩素と反応して
塩素化合物を作る反応が繰返されて塩素分が濃縮される
懸念に対し、前記ブロー用ベッド材バンカの塩素を含ま
ない非塩素含有ベッド材を供給することにより、外部熱
交換器部のベッド材の塩素濃度を希釈により低減させ
て、層内伝熱管が塩素化合物との接触によって腐食され
る問題を低減することができる。
【0033】また、ゴミ生成燃料の供給量に応じてベッ
ド材供給機の作動を制御する制御器を備えていると、ゴ
ミ生成燃料の供給によって火炉に持込まれる塩素の量に
応じてブロー用ベッド材バンカから供給する非塩素含有
ベッド材の量を調節することができ、よって循環してい
るベッド材の塩素化合物の濃度を一定値以下に自動的に
制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態例を示す全体ブロック図で
ある。
【図2】従来のゴミ生成燃料焚流動層ボイラの一例を示
す全体ブロック図である。
【符号の説明】
1 火炉 3 ベッド材 4 サイクロン 4a ベッド材落下管 5 灰再循環装置(J−バルブ等) 18 後部伝熱部 24 外部熱交換器 26 ベッド材供給機 27 非塩素含有ベッド材 28 ブロー用ベッド材バンカ 31 制御器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−35322(JP,A) 特開 昭59−183817(JP,A) 特開 昭56−61181(JP,A) 特開 平6−129623(JP,A) 特開 昭55−150415(JP,A) 特開 平6−201114(JP,A) 実開 平6−40601(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23C 10/02 F23G 5/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴミ生成燃料を供給して燃焼する火炉か
    らの排ガスをサイクロンに導いてベッド材を分離した
    後、排ガスを後部伝熱部に導き、前記サイクロンで分離
    したベッド材をベッド材落下管及び灰再循環装置を介し
    て火炉壁下部に接続配置した外部熱交換器に循環させる
    ようにしているゴミ生成燃料焚流動層ボイラであって、
    前記サイクロンのベッド材落下管に、非塩素含有ベッド
    材が装入されたブロー用ベッド材バンカをベッド材供給
    機を介して接続配置したことを特徴とするゴミ生成燃料
    焚流動層ボイラ。
  2. 【請求項2】 ゴミ生成燃料の供給量に応じてベッド材
    供給機の作動を制御する制御器を備えていることを特徴
    とする請求項1記載のゴミ生成燃料焚流動層ボイラ。
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CN109899780B (zh) * 2019-02-15 2020-03-17 清华大学 一种用于热电联产机组的循环流化床锅炉电加热储热系统

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