JP3800099B2 - Circulating fluidized bed furnace and circulating fluidized bed boiler - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、循環流動層炉及び循環流動層ボイラに関する。
【0002】
【従来の技術】
循環流動層炉や循環流動層ボイラは、石炭やオイルコークスなどの燃料、都市ごみや廃プラスチックや汚泥や製紙スラッジなどの廃棄物、RDF(燃料固形化ごみ)などを燃焼或いはガス化させて焼却処理や熱回収などを行うのに広く用いられている。
【0003】
図5は、従来の代表的な循環流動層炉を概略的に示す図である。図5に示す循環流動層炉は、処理対象物を焼却或いはガス化させるライザ1と、流動媒体である循環粒子を捕集してライザ1へと戻すダウンカマー2とで主に構成されている。
【0004】
ライザ1は炉本体11からなり、炉本体11内の下部には炉内に一次空気を吹き込む散気管12が設けられている。また、炉本体11の側壁には、炉内に二次空気を吹き込むための二次空気吹き込み口13と、炉内に処理対象物を投入するための投入口15とが下方から順次設けられている。
【0005】
ライザ1では、散気管12及び二次空気吹き込み口13から炉内に空気を吹き込んで、投入口15から炉内に投入した処理対象物を砂などの流動媒体とともに上昇させる。その過程で、処理対象物は、乾燥され、揮発分を発散し、燃焼する。なお、含水率が高い処理対象物を専焼する場合や混焼割合が高く処理対象物の自燃が困難である場合は、炉本体11の側壁に補助燃料供給口14を設け、この補助燃料供給口14からオイルガンやガスガンなどにより炉内に補助燃料を供給する。
【0006】
ダウンカマー2は、流動媒体などを捕集する捕集部21と、捕集した流動媒体などをライザ1に戻す循環粒子戻し管22とを備えている。ダウンカマー2には、多くの場合、ライザ1からのガスが捕集部21内を上昇するのを防止するシール部23が設けられている。
【0007】
ダウンカマー2には、処理対象物の燃焼などにより生じた排ガスや未燃分並びに流動媒体などが、ライザ1の上部から接続配管3を介して供給される。捕集部21では、それらを排ガスと流動媒体や比較的粒径の大きな灰などとに分離する。捕集部21で分離した排ガスは、比較的粒径の小さな灰などを同伴して排ガス処理設備へと送り、除塵後に煙突から外部へと放出する。また、捕集部21で回収した流動媒体や比較的粒径の大きな灰などは、循環粒子として、シール部23及び循環粒子戻し管22を介してライザ1の下部へと戻して未燃分の再燃焼などを行う。
【0008】
ところで、このような循環流動層炉では、処理対象物として湿潤物質(例えば、含水率30〜90%)を燃焼させる場合、湿潤物質中の水分が蒸発することにより炉内で吸熱反応が起こる。そのため、炉内の燃焼状況が空間的及び/または時間的に不安定になり易い。
【0009】
燃焼状況を安定化させるためには、ライザ1内に存在している流動媒体の量(或いは、粒子懸濁濃度)を増加させることにより炉内温度を安定化させればよい。そのため、一般に、循環流動層炉内に存在している流動媒体の量を増加させるという手法が採用されているが、この手法には以下の問題点がある。
【0010】
すなわち、粒子懸濁濃度を高めるべく循環流動層炉内に存在している流動媒体の量を増加させると、ダウンカマー2内に存在している流動媒体の量も増加する。ダウンカマー2内での流動媒体の量が増加すると、流動媒体はシール部23よりも上方にまで貯留され、流動媒体がライザ1へと戻るのにより長い時間が必要となる。その結果、流動媒体は過剰に冷却された状態でライザ1へと戻ることとなる。
【0011】
このような温度低下は、処理対象物が湿潤物質である場合に特に顕著である。これは、処理対象物が湿潤物質である場合、処理対象物が石炭などの固定炭素分が多い物質である場合と比較して、ダウンカマー2内に存在する未燃炭素分が少ないためである。このような理由から、処理対象物として湿潤物質を燃焼させる場合、循環流動層炉内に存在している流動媒体の量を増加させるという手法では、炉内の燃焼状況を安定化することは困難である。
【0012】
流動媒体の温度低下を抑制する方法としては、シール部23での搬送空気量を増加させることやシール部23を省略することなどにより、ダウンカマー2内に存在している流動媒体の量を減少させることが考えられる。しかしながら、この場合、ダウンカマー2内を燃焼空気や排ガスが逆流し、排ガス中の有害ガス濃度が増加するおそれがある。また、搬送空気量を著しく増加させた場合には、搬送空気に基づく流動媒体の温度低下が顕著になる。
【0013】
粒子懸濁濃度を高めるべく循環流動層炉内に存在している流動媒体の量を増加させた場合、上記の問題に加え、さらに他の問題を生ずる。すなわち、粒子懸濁濃度を高めるべく循環流動層炉内に存在している流動媒体の量を増加させると、捕集部21で捕集できない粒子が増加する。この場合、排ガスとともに煙道を流れる粒子が増加するため、排ガス処理設備(例えば、バグフィルタなどの集塵装置)への負担が高くなる。また、循環流動層炉から失われた流動媒体を補充する必要があるため、運転費用も高くなる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、処理対象物が湿潤物質である場合であっても炉内の燃焼状況を空間的及び時間的に安定化させることが可能な循環流動層炉及び循環流動層ボイラを提供することを目的とする。
【0015】
また、本発明は、処理対象物が湿潤物質である場合であっても、排ガス中の有害ガス濃度の上昇や排ガスに同伴される流動媒体量の増加を生じることなく、炉内の燃焼状況を空間的及び時間的に安定化させることが可能な循環流動層炉及び循環流動層ボイラを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、内部に柱状の空間が設けられたライザと、一端が前記ライザの上部に接続された接続配管と、前記接続配管の他端及び前記ライザの下部に接続されたダウンカマーとを具備し、流動媒体を前記ライザ内に設けた空間の下部からその空間の上部へと上昇させるとともに前記空間の上部に達した流動媒体を前記接続配管及び前記ダウンカマーを経て前記空間の下部へと戻しながら、前記空間内で処理対象物の燃焼及び/またはガス化処理を行う循環流動層炉であって、前記接続配管の前記ライザ側の開口上端に対して前記ライザ内に設けた空間の頂部は200mm以上高く、前記ライザ内に設けた空間の断面積は、前記接続配管の前記ライザ側の開口上端よりも下方に比べ、前記接続配管の前記ライザ側の開口上端よりも上方においてより大きいことを特徴とする燃焼安定性に優れた循環流動層炉を提供する。
【0017】
また、本発明は、循環流動層炉を具備し、前記ライザ内に設けた空間内での燃焼により生じた熱を流体の蒸発に利用することを特徴とする循環流動層ボイラを提供する。
【0018】
従来の循環流動層炉では、ライザ内の空間の下部から頂部に達したガスは、流動媒体及び未燃分の粒子を同伴して速やかにダウンカマーへと向かって流れる。これに対し、本発明では、ライザ内空間の頂部から接続配管のライザ側の開口上端の高さまでの距離を所定値以上としているため、ライザ内空間の下部から頂部に達したガスの少なくとも一部は、一旦、ライザ内空間の頂部に滞留し、その後、ダウンカマーへと向かって流れる。このようにライザ内空間の頂部でガスを滞留させた場合、そのガスとともにライザ内空間の頂部に達した流動媒体及び未燃分の粒子の一部は、比較的流速の遅いライザ側壁近傍からライザ内空間の下部に向けて落下する。それゆえ、本発明によると、ライザからダウンカマーへと流れるガス流に同伴される流動媒体及び未燃分の粒子の量を減少させるとともに、ライザ内の粒子懸濁濃度を高めることができる。
【0019】
このように、本発明では、ダウンカマー内の流動媒体量を増加させることなくライザ内の粒子懸濁濃度を高めることができる。換言すれば、本発明によると、循環流動層炉内の流動媒体量を増加させることなく、ライザ内の粒子懸濁濃度を高めることができる。そのため、本発明によると、循環流動層炉内の流動媒体量を増加させることに伴う上記問題を生ずることがない。
【0020】
また、本発明では、複雑な機構や制御は必要ではなく、単純に、ライザ内空間の頂部から接続配管のライザ側の開口上端の高さまでの距離を所定値以上とすればよいので、循環流動層炉や循環流動層炉ボイラの製造コストが大きく上昇することはない。さらに、本発明は、既設の循環流動層炉や循環流動層炉ボイラに対しても、低いコストで適用することができる。
【0021】
上記のように、本発明において、ライザ内に設けた空間の頂部から接続配管のライザ側の開口上端の高さまでの距離dは200mm以上である。距離dを200mm以上としたのは、以下の理由による。
【0022】
ライザ内空間頂部では、流動媒体がライザの頂部内壁に衝突し、それ自身が持つ運動エネルギーによって跳ね返る。距離dが短い場合、ライザ内空間の頂部に達した流動媒体を落下させてライザ内の粒子懸濁濃度を高めることは困難である。循環流動層炉では、通常、ライザ内でのガス流速は2〜8m/s程度であり、本発明者らの実験によると、このような条件のもとでは、距離dを150mmとしても粒子懸濁濃度を高めることは困難であるが、距離dを200mm以上とすることにより粒子懸濁濃度を高める効果を常に得ることができることが判明した。
【0023】
本発明において、距離dは300mm以上であることが好ましい。この場合、粒子懸濁濃度を高める効果がより顕著となる。
【0024】
本発明において、距離dは500mm以下であることが好ましい。距離dが長い場合、ライザ内の粒子懸濁濃度を高めることができる。しかしながら、炉内の燃焼状況を安定化させるうえで重要なのは、ライザ内空間の接続配管よりも上方における粒子懸濁濃度ではなく、ライザ内空間の接続配管よりも下方における粒子懸濁濃度である。本発明者らの実験によると、後者の粒子懸濁濃度は、距離dが500mmを超えると大きくは変化しないことが判明した。なお、製造コストの観点からも、距離dを過剰に長くすることは好ましくない。
【0025】
本発明において、ライザ内に設けた空間の断面積は、接続配管のライザ側の開口上端よりも下方に比べ、接続配管のライザ側の開口上端よりも上方においてより大きい。なお、「ライザ内に設けた空間の断面積」は、ライザ内に設けた空間の水平面に平行な断面を意味する。
【0026】
このような構造によると、ライザ内空間の接続配管よりも上方に位置した部分の体積,すなわち、ガスが滞留する空間の体積,を増加させることができる。したがって、その空間内での流速がより遅くなり、上述した効果がより顕著となる。なお、上記の構造を採用する場合、ライザ内空間の頂部から落下した流動媒体の不所望な堆積を防止するために、ライザ内空間の断面積を変化させる部分には、例えば45°程度のテーパ部を設けることが好ましい。
【0027】
本発明において、ダウンカマーは、サイクロンのような捕集部と循環粒子戻し管とで構成することができるが、好ましくは、ループシールのようなシール部をさらに含む。
【0028】
【発明の実施の形態】
図1は、参考例に係る循環流動層炉を概略的に示す図である。図1に示す循環流動層炉は、ライザ1とダウンカマー2とで主に構成されている。ライザ1とダウンカマー2とは下部同士を接続されており、上部同士は接続配管3を介して接続されている。
【0029】
ライザ1は、内部に柱状の空間が設けられた炉本体11を備えている。炉本体11の内部空間の断面形状は、例えば、矩形或いは円形である。炉本体11内の下部には炉内に一次空気を吹き込む散気管12が設けられている。また、炉本体11の側壁には、必要に応じてオイルガンやガスガンなどにより炉内に補助燃料を供給するための補助燃料供給口14と、炉内に二次空気を吹き込むための二次空気吹き込み口13と、炉内に処理対象物を投入するための投入口15とが下方から順次設けられている。接続配管3の一端は、ライザ1に対して、ライザ1内に設けられた空間の頂部から距離d(d≧200mm)だけ低い位置で接続されている。
【0030】
ダウンカマー2は、流動媒体などを捕集するサイクロンのような捕集部21と、捕集した流動媒体などをライザ1に戻す循環粒子戻し管22と、ライザ1からのガスが捕集部21へと逆流するのを防止するシール部(ループシール)23とを備えている。接続配管3の他端は捕集部21に接続されており、捕集部21はシール部23及び循環粒子戻し管22を順次介してライザ1の下部に接続されている。
【0031】
図1に示す循環流動層炉を用いた処理は、例えば、以下のように行う。ここでは、距離dを300mmとし、この循環流動層炉を湿潤物質である汚泥を処理する循環流動層式汚泥焼却炉として利用する場合を例に説明する。
【0032】
処理対象物である汚泥は、例えば、投入機を用いて投入口15からライザ1内に投入する。なお、汚泥の投入に先立ち、ライザ11内に散気管12及び二次空気吹き込み口13から一次及び二次空気をそれぞれ供給することにより、砂などの流動媒体を伴う空気の上昇流を形成しておく。また、炉内温度は、補助燃料供給口14から炉内に補助燃料を供給してそれを燃焼させることにより所定の温度としておく。
【0033】
ライザ1内に投入した汚泥は、昇温し、水分などの蒸発を生じ、着火する。汚泥や補助燃料の燃焼などによって生じた排ガスや未燃分並びに流動媒体などは、ライザ1の内部空間内を上昇し、一旦、頂部で滞留する。このとき、ライザ1の内部空間頂部に達した流動媒体及び未燃分の粒子の一部は、ライザ1の内部空間下部に向けて落下する。したがって、ライザ1内の粒子懸濁濃度は十分に高く、また、排ガスとともにライザ1から接続配管3を経てダウンカマー2へと送られる流動媒体の量は適量に維持される。
【0034】
ダウンカマー2に供給された排ガスや未燃分並びに流動媒体などは、先に説明したように、捕集部21で、排ガスと流動媒体や比較的粒径の大きな灰などとに分離する。捕集部21で分離した排ガスは、比較的粒径の小さな灰などを同伴して排ガス処理設備へと送り、除塵後に煙突から外部へと放出する。また、捕集部21で回収した流動媒体や比較的粒径の大きな灰などは、循環粒子として、シール部23及び循環粒子戻し管22を介してライザ1の下部へと戻して未燃分の再燃焼などを行う。
【0035】
このとき、本参考例では、上述のように、ダウンカマー2へと送られる流動媒体の量は適量に維持されているので、シールに十分な量は保持されるが、必要以上に上方まで貯留されることがない。したがって、ライザ1から排ガスとともにダウンカマー2へと供給された流動媒体は、比較的短い時間でライザ1へと戻ることができる。すなわち、本参考例によると、流動媒体が過剰に冷却された状態でライザ1へと戻るのを防止することができ、炉内温度を安定化させることができる。
【0036】
また、本参考例では、シール部23での搬送空気量を増加させることやシール部23を省略することなく流動媒体の温度低下を抑制することができる。そのため、ダウンカマー2内を燃焼空気や排ガスが逆流して排ガス中の有害ガス濃度が増加するおそれがない。
【0037】
したがって、本参考例によると、処理対象物が湿潤物質である場合であるにも拘らず、排ガス中の有害ガス濃度の上昇や排ガスに同伴される流動媒体量の増加を生じることなく、炉内の燃焼状況を空間的及び時間的に安定化させることが可能となる。
【0038】
図2は、本発明の一実施形態に係る循環流動層炉を概略的に示す図である。図2に示す循環流動層炉は、ライザ1の内部空間が接続配管3よりも上部で拡径していること以外は図1に示す循環流動層炉と同様の構造を有している。このような構造によると、参考例で説明したのと同様の効果が得られるのに加え、ライザ1内の粒子懸濁濃度を高める効果がより顕著となる。
【0039】
上記の実施形態では、循環流動層炉を循環流動層式汚泥焼却炉として利用することについて説明したが、他の用途に利用することも可能である。例えば、都市ごみや廃プラスチックや製紙スラッジなどの他の廃棄物を処理するのにも利用することができる。また、上記の実施形態では、循環流動層炉を廃棄物の処理に利用することについて説明したが、ボイラとしても利用可能である。すなわち、ライザ1内に設けた空間内での燃焼により生じた熱を流体の蒸発に利用することができる。この場合、ライザ1には、石炭やオイルコークスなどの燃料を投入してもよいし、上記の廃棄物を投入してもよいし、RDFを投入してもよいし、それらの混合物を投入してもよい。但し、上記の実施形態で説明した技術は、湿潤物質,特には含水率が30〜90%の湿潤物質,を専焼もしくは混焼する場合に特に有用である。
【0040】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【0041】
まず、図1に示す循環流動層炉を循環流動層式汚泥焼却炉として利用し、距離dとライザ1内の差圧(ライザ内差圧)との関係を調べた。なお、「ライザ内差圧」は、ライザ1内の頂部における圧力とライザ1内の底部における圧力との差である。結果を図3に示す。
【0042】
図3は、距離dとライザ内差圧との関係を示すグラフである。図中、横軸は距離dを示し、縦軸はライザ内差圧を示している。図3に示すように、ライザ内差圧は、距離dを200mm程度以上とすることにより著しく増加した。すなわち、ライザ1の内部空間頂部でガスを滞留させてライザ1内の粒子懸濁濃度を高める効果は、距離dを200mm程度以上とした場合に顕著であった。
【0043】
次に、距離dを200mmに設定して、ライザ1の内部空間下部における温度(ライザ下部温度)の経時変化を調べた。また、比較のため、距離dを0mmに設定してライザ下部温度の経時変化を調べた。その結果を図4に示す。
【0044】
図4は、ライザ1の内部空間下部における温度の経時変化を示すグラフである。図中、横軸は経過時間を示し、縦軸はライザ下部温度を示している。また、曲線51は距離dを200mmに設定した場合に得られたデータを示し、曲線52は距離dを0mmに設定した場合に得られたデータを示している。
【0045】
曲線52で示すように、距離dを0mmに設定した場合、ライザ下部温度は不安定であり、燃焼状況を安定化させることはできなかった。それに対し、曲線51で示すように、距離dを200mmに設定した場合、ライザ下部温度をほぼ一定に維持することができ、燃焼状況を安定化させることができた。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、接続配管のライザ側の開口上端に対してライザ内に設けた空間の頂部が200mm以上高い構造を採用するため、ダウンカマー内の流動媒体量を増加させることなくライザ内の粒子懸濁濃度を高めることができる。また、本発明では、シール部での搬送空気量を増加させることやシール部を省略することなく流動媒体の温度低下を抑制することができるため、ダウンカマー内を燃焼空気や排ガスが逆流して排ガス中の有害ガス濃度が増加するおそれがない。
【0047】
すなわち、本発明によると、処理対象物が湿潤物質である場合であっても、排ガス中の有害ガス濃度の上昇や排ガスに同伴される流動媒体量の増加を生じることなく、炉内の燃焼状況を空間的及び時間的に安定化させることが可能な循環流動層炉及び循環流動層ボイラが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例に係る循環流動層炉を概略的に示す図。
【図2】 本発明の一実施形態に係る循環流動層炉を概略的に示す図。
【図3】 距離dとライザ内差圧との関係を示すグラフ。
【図4】 ライザの内部空間下部における温度の経時変化を示すグラフ。
【図5】 従来の代表的な循環流動層炉を概略的に示す図。
【符号の説明】
1…ライザ、2…ダウンカマー、3…接続配管、11…炉本体、12…散気管、14…補助燃料供給口、13…二次空気吹き込み口、15…投入口、21…捕集部、22…循環粒子戻し管、23…シール部、51,52…曲線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circulating fluidized bed furnace and a circulating fluidized bed boiler.
[0002]
[Prior art]
Circulating fluidized bed furnaces and circulating fluidized bed boilers incinerate by burning or gasifying fuel such as coal and oil coke, municipal waste, waste plastic, waste such as sludge and paper sludge, and RDF (fuel solid waste). Widely used for processing and heat recovery.
[0003]
FIG. 5 is a diagram schematically showing a conventional typical circulating fluidized bed furnace. The circulating fluidized bed furnace shown in FIG. 5 is mainly composed of a
[0004]
The
[0005]
In the
[0006]
The
[0007]
The
[0008]
By the way, in such a circulating fluidized bed furnace, when a wet substance (for example, water content of 30 to 90%) is burned as an object to be treated, an endothermic reaction occurs in the furnace due to evaporation of moisture in the wet substance. Therefore, the combustion state in the furnace tends to become unstable in space and / or time.
[0009]
In order to stabilize the combustion state, the furnace temperature may be stabilized by increasing the amount of the fluid medium (or the particle suspension concentration) present in the
[0010]
That is, when the amount of the fluid medium existing in the circulating fluidized bed furnace is increased to increase the particle suspension concentration, the amount of the fluid medium present in the
[0011]
Such a decrease in temperature is particularly noticeable when the object to be treated is a wet substance. This is because when the treatment object is a wet substance, the unburnt carbon content present in the
[0012]
As a method for suppressing the temperature drop of the fluid medium, the amount of fluid medium existing in the
[0013]
In addition to the above problems, other problems arise when the amount of fluidized medium present in the circulating fluidized bed furnace is increased to increase the particle suspension concentration. That is, when the amount of the fluid medium present in the circulating fluidized bed furnace is increased to increase the particle suspension concentration, the number of particles that cannot be collected by the
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and even when the object to be treated is a wet substance, the circulation flow capable of stabilizing the combustion state in the furnace spatially and temporally. An object is to provide a bed furnace and a circulating fluidized bed boiler.
[0015]
Further, the present invention provides a combustion state in a furnace without causing an increase in the concentration of harmful gas in the exhaust gas and an increase in the amount of fluid medium accompanying the exhaust gas even when the object to be treated is a wet substance. An object of the present invention is to provide a circulating fluidized bed furnace and a circulating fluidized bed boiler that can be spatially and temporally stabilized.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a riser having a columnar space therein, a connection pipe having one end connected to the upper part of the riser, the other end of the connection pipe, and a lower part of the riser. A downcomer connected to raise the fluid medium from the lower part of the space provided in the riser to the upper part of the space, and the fluid medium reaching the upper part of the space to the connecting pipe and the downcomer. A circulating fluidized bed furnace for performing combustion and / or gasification treatment of a processing object in the space while returning to the lower part of the space, the riser with respect to the upper end of the connection pipe on the riser side top of the space provided within the rather high above 200 mm, the cross-sectional area of the space provided in the riser, the comparison below the open top of the riser side of the connection pipe, the riser side of the connecting pipe Than mouth upper provides a circulating fluidized bed furnace with excellent combustion stability, wherein greater than in the upper.
[0017]
The present invention also provides a circulating fluidized bed boiler comprising a circulating fluidized bed furnace, wherein heat generated by combustion in a space provided in the riser is utilized for fluid evaporation.
[0018]
In the conventional circulating fluidized bed furnace, the gas that reaches the top from the lower part of the space in the riser quickly flows toward the downcomer accompanied by the fluidized medium and unburned particles. On the other hand, in the present invention, since the distance from the top of the riser internal space to the height of the opening upper end of the connection pipe on the riser side is a predetermined value or more, at least a part of the gas that has reached the top from the lower portion of the riser internal space Once stays at the top of the riser space and then flows toward the downcomer. When the gas is retained at the top of the riser internal space in this way, a part of the fluid medium and unburned particles that have reached the top of the riser internal space together with the gas are introduced from the vicinity of the riser side wall where the flow rate is relatively low. Drop toward the bottom of the interior space. Therefore, according to the present invention, the amount of fluid medium and unburned particles entrained in the gas flow flowing from the riser to the downcomer can be reduced and the particle suspension concentration in the riser can be increased.
[0019]
Thus, in the present invention, the particle suspension concentration in the riser can be increased without increasing the amount of fluid medium in the downcomer. In other words, according to the present invention, the particle suspension concentration in the riser can be increased without increasing the amount of fluid medium in the circulating fluidized bed furnace. Therefore, according to the present invention, the above-mentioned problem associated with increasing the amount of fluidized medium in the circulating fluidized bed furnace does not occur.
[0020]
Further, in the present invention, no complicated mechanism or control is required, and the distance from the top of the riser internal space to the height of the opening upper end of the connection pipe on the riser side may be simply set to a predetermined value or more. The production cost of the bed furnace and circulating fluidized bed furnace boiler does not increase significantly. Furthermore, the present invention can be applied to existing circulating fluidized bed furnaces and circulating fluidized bed furnace boilers at a low cost.
[0021]
As described above, in the present invention, the distance d from the top of the space provided in the riser to the height of the opening upper end on the riser side of the connection pipe is 200 mm or more. The reason why the distance d is 200 mm or more is as follows.
[0022]
In the riser internal space top, the fluid medium collides with the top inner wall of the riser and rebounds by its own kinetic energy. When the distance d is short, it is difficult to increase the particle suspension concentration in the riser by dropping the fluid medium that has reached the top of the riser internal space. In a circulating fluidized bed furnace, the gas flow rate in the riser is usually about 2 to 8 m / s. According to the experiments by the present inventors, the particle suspension is performed even when the distance d is 150 mm. Although it is difficult to increase the turbidity, it has been found that the effect of increasing the particle suspension concentration can always be obtained by setting the distance d to 200 mm or more.
[0023]
In the present invention, the distance d is preferably 300 mm or more. In this case, the effect of increasing the particle suspension concentration becomes more remarkable.
[0024]
In the present invention, the distance d is preferably 500 mm or less. When the distance d is long, the particle suspension concentration in the riser can be increased. However, what is important in stabilizing the combustion state in the furnace is not the particle suspension concentration above the connection pipe in the riser space but the particle suspension concentration below the connection pipe in the riser space. According to experiments by the inventors, it has been found that the latter particle suspension concentration does not change greatly when the distance d exceeds 500 mm. From the viewpoint of manufacturing cost, it is not preferable to make the distance d excessively long.
[0025]
In the present invention, the cross-sectional area of the space provided in the riser, as compared to below the open top of the riser side of the connecting pipe, greater in the above the open top of the riser side of the connecting pipe. The “cross-sectional area of the space provided in the riser” means a cross section parallel to the horizontal plane of the space provided in the riser.
[0026]
According to such a structure, it is possible to increase the volume of the portion located above the connection pipe in the riser space, that is, the volume of the space in which the gas stays. Therefore, the flow velocity in the space becomes slower and the above-described effect becomes more remarkable. When the above structure is adopted, in order to prevent the undesired accumulation of the fluid medium falling from the top of the riser inner space, the portion where the cross-sectional area of the riser inner space is changed has a taper of, for example, about 45 °. It is preferable to provide a part.
[0027]
In the present invention, the downcomer can be constituted by a collection part such as a cyclone and a circulating particle return pipe, but preferably further includes a seal part such as a loop seal.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram schematically showing a circulating fluidized bed furnace according to a reference example . The circulating fluidized bed furnace shown in FIG. 1 is mainly composed of a
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The process using the circulating fluidized bed furnace shown in FIG. 1 is performed as follows, for example. Here, the case where the distance d is 300 mm and this circulating fluidized bed furnace is used as a circulating fluidized bed sludge incinerator for treating sludge as a wet substance will be described as an example.
[0032]
The sludge that is the object to be treated is charged into the
[0033]
The sludge thrown into the
[0034]
As described above, the exhaust gas, the unburned matter, and the fluid medium supplied to the
[0035]
At this time, in this reference example , as described above, the amount of the fluid medium sent to the
[0036]
Moreover, in this reference example , the temperature fall of a fluid medium can be suppressed without increasing the amount of conveyance air in the
[0037]
Therefore, according to this reference example , in spite of the case where the object to be treated is a wet substance, there is no increase in the concentration of harmful gas in the exhaust gas or increase in the amount of fluid medium accompanying the exhaust gas. It becomes possible to stabilize the combustion state of the space and time.
[0038]
FIG. 2 is a diagram schematically showing a circulating fluidized bed furnace according to an embodiment of the present invention. The circulating fluidized bed furnace shown in FIG. 2 has the same structure as that of the circulating fluidized bed furnace shown in FIG. 1 except that the inner space of the
[0039]
In the above embodiment , the circulating fluidized bed furnace is described as being used as a circulating fluidized bed sludge incinerator. However, the circulating fluidized bed furnace can be used for other purposes. For example, it can be used to treat other waste such as municipal waste, waste plastic and paper sludge. Moreover, although said embodiment demonstrated using a circulating fluidized-bed furnace for the process of a waste, it can utilize also as a boiler. That is, the heat generated by the combustion in the space provided in the
[0040]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0041]
First, the circulating fluidized bed furnace shown in FIG. 1 was used as a circulating fluidized bed sludge incinerator, and the relationship between the distance d and the pressure difference in the riser 1 (pressure difference in the riser) was examined. The “in-riser differential pressure” is the difference between the pressure at the top of the
[0042]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the distance d and the differential pressure in the riser. In the figure, the horizontal axis indicates the distance d, and the vertical axis indicates the pressure difference in the riser. As shown in FIG. 3, the pressure difference in the riser was remarkably increased by setting the distance d to about 200 mm or more. That is, the effect of increasing the particle suspension concentration in the
[0043]
Next, the distance d was set to 200 mm, and the change with time of the temperature in the lower part of the internal space of the riser 1 (riser lower part temperature) was examined. For comparison, the distance d was set to 0 mm and the change in the riser temperature with time was examined. The result is shown in FIG.
[0044]
FIG. 4 is a graph showing a change in temperature with time in the lower part of the internal space of the
[0045]
As shown by the
[0046]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, since the top of the space provided in the riser is 200 mm or more higher than the opening upper end of the connection pipe on the riser side, the amount of the fluid medium in the downcomer is increased. Without increasing the particle suspension concentration in the riser. Further, in the present invention, since the temperature drop of the fluidized medium can be suppressed without increasing the amount of air transported at the seal part or omitting the seal part, the combustion air or exhaust gas flows backward in the downcomer. There is no risk of increasing the concentration of harmful gases in the exhaust gas.
[0047]
That is, according to the present invention, even if the object to be treated is a wet substance, the combustion state in the furnace does not occur without causing an increase in the concentration of harmful gas in the exhaust gas or an increase in the amount of fluid medium accompanying the exhaust gas. A circulating fluidized bed furnace and a circulating fluidized bed boiler capable of stabilizing the space and time are provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a circulating fluidized bed furnace according to a reference example .
FIG. 2 is a diagram schematically showing a circulating fluidized bed furnace according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a distance d and a differential pressure in the riser.
FIG. 4 is a graph showing the change over time of the temperature in the lower part of the internal space of the riser.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a conventional typical circulating fluidized bed furnace.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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