JP3814868B2 - Pressurized 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、加圧流動層ボイラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から使用されている加圧流動層ボイラの一例を図3によって説明すると、内部に加圧空気Aが供給されて加圧雰囲気になっている圧力容器1の中に流動層ボイラ2が設けられており、流動層ボイラ2内の下部には、図中左右方向に延びている散気管3が前後に複数個並設されており、該散気管3には、圧力容器1内に供給される加圧空気Aを上部の高温部から取入れて下部に導くようにした空気導管4が接続されていて、散気管3上に多数備えられたノズル3aから前記加圧空気Aを上方に噴出するようになっている。
【0003】
散気管3の上部には、石炭スラリ等の燃料Wを供給するための燃料ノズル5が前後に複数個配設されると共に、流動層6を形成するための燃料Wと共に導入される石灰石(CaCO3)等の脱硫材、及び図示しないベッド材貯蔵タンクから導入される砂等からなるベッド材7が供給されており、コンプレッサ8から圧力容器1内に供給された加圧空気Aが、空気導管4により散気管3に供給されてノズル3aから噴出される(通常、ベッド材7がノズル3a内に侵入しないように横方向に噴出させるようにしている)ことにより流動層6が形成され、前記燃料ノズル5から噴出した燃料Wが流動層6の中で撹拌されて効率よく燃焼されることにより、流動層6に配設されている伝熱管9で水を加熱して蒸気を発生させるようになっている。
【0004】
燃料Wの燃焼によって生じた灰(ベッド材7)の一部は、散気管3の間から下側の灰出しホッパー10に落下し、下側の灰切出管11を介して下部に取り出されるようになっている。
【0005】
流動層ボイラ2の上部にはフリーボード部12が形成されており、更に該フリーボード部12の上部には、高温、高圧の排ガスGを排ガスダクト13を介して導入する複数のサイクロン14(図3では1個のみを示す)が配設されていて、前記排ガスG中の灰を分離するようになっている。
【0006】
サイクロン14で灰が分離された排ガスGは、排ガス管15を介して圧力容器1の外部に設けられているガスタービン16に供給されてガスタービン16を駆動し、ガスタービン16は前述したコンプレッサ8を駆動すると共に、余剰動力でガスタービン発電機17を駆動するようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の加圧流動層ボイラでは、流動層ボイラ2内に燃料ノズル5により石炭スラリからなる燃料Wを供給して燃焼させる際、燃料スラリの性状によって未燃分が酸素(O2)濃度の低い排ガスG流に随伴して流動層6外に飛散し、この未燃分が、フリーボード部12内、及び排ガスダクト13やサイクロン14において周囲の酸素により燃焼する、所謂層上燃焼とよばれる現象が生じるようになる。
【0008】
このような層上燃焼が生じると、層上燃焼が無い時と比較してガスタービン16の入口温度が高くなり、結果としてプラント効率の向上につながる。
【0009】
一方、石灰石(CaCO3)による排ガスGの脱硫反応は、
【数1】
CaCO3 +SO2+1/2O2 →CaSO4 +CO2
で示されるように酸化反応であり、酸素濃度が低下して酸素が不足すると脱硫率は低下してしまうため、前記したように層上燃焼が増加した場合、前記脱硫反応が効率よく行われず、排ガスG中の硫黄酸化物(SOx)の濃度が上昇してしまうという問題が生じていた。
【0010】
このため、従来では排ガスG中の硫黄酸化物の濃度が上昇しないように、排ガスG温度の上昇が図れるという優れた効果を抑えて、層上燃焼ができるだけ生じないような燃料Wの性状、空気量等の調整を行っていた。
【0011】
本発明はこのような問題を解決し、排ガス温度の上昇と排ガス中の硫黄酸化物濃度の低減を図ることができるようにした加圧流動層ボイラを提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の加圧流動層ボイラは、圧力容器内の流動層ボイラ内で加圧空気によりベッド材を流動化させて流動層を形成すると共に、該流動層中に燃料ノズル先端から燃料を噴出して燃焼させる加圧流動層ボイラにおいて、前記流動層ボイラ内に形成される流動層の上方位置にガス分散板を設置すると共に、該ガス分散板上に石灰石を供給する石灰石供給管を備えてガス分散板上に排ガスによる石灰石流動層を形成し、前記ガス分散板の下側に、前記流動層からの排ガスを絞り部を介して一旦絞った後前記ガス分散板の下側に拡開して供給するガス混合部を形成したことを特徴とするものである。
【0014】
本発明では、流動層ボイラ内部の流動層の上方位置に、石灰石流動層を形成するようにしたので、石灰石流動層内において排ガス中の未燃分と酸素との混合効果を高めて良好な燃焼を行わせ、これによって排ガス温度を高めてプラント効率を向上させることができ、同時に排ガスと石灰石との良好な接触により脱硫率を高めることができるという優れた効果を奏し得る。
【0015】
ガス分散板の下側に、下部に絞り部を備えたガス混合部を構成すると、流動層から上昇してくる排ガスが一旦絞られてからガス分散板に導かれるようになるため、絞り部において排ガスと排ガス中の酸素との混合が更に良好に行われて、排ガス中の未燃分の燃焼が更に促進されると共に、排ガス中の硫黄酸化物と酸素が混合され、石灰石流動層において脱硫反応が促進されるようになる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。
【0017】
図1、2は、本発明の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、図3と同一のものには同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0018】
図1、2に示すように、流動層ボイラ2内の散気管3上に伝熱管9を埋没するように形成される流動層6に対して所要の間隔を有した上方位置(図3のフリーボード部12)に、下部の流動層6から上昇してくる排ガスGを横方向の開口18(図2)から噴出して分散させるようにした多数のノズル19を上面に備えたガス分散板20を設置する。
【0019】
更に、圧力容器1及び流動層ボイラ2を貫通して前記ガス分散板20上に開口する石灰石供給管21を設け、該石灰石供給管21によってガス分散板20上に石灰石22を供給することにより、前記ノズル19から噴出する排ガスGにより石灰石22を流動化させて石灰石流動層23を形成するようにしている。
【0020】
石灰石供給管21の圧力容器1外部の端部は、石灰石ホッパ24の下部に備えた切出し装置25にL型バルブ26を介して接続されており、圧縮空気27の供給によって前記L型バルブ26を介して石灰石ホッパ24の石灰石22を前記ガス分散板20上に供給できるようになっている。また、前記ガス分散板20の上部には、前記圧力容器1及び流動層ボイラ2を貫通した石灰石取出管28が開口しており、該石灰石取出管28に備えた開閉弁29を開けることによって、流動層ボイラ2内の高い圧力と、圧力容器1外部の大気圧との差圧によって前記石灰石流動層23の石灰石22を外部に取り出すことができるようになっている。
【0021】
また、前記ガス分散板20の下側に、下部に絞り部30を備えて、前記流動層6から上昇してくる排ガスGを一旦絞った後、前記ガス分散板20の下側に拡開して供給するようにしたガス混合部31を形成している。
【0022】
以下に、上記実施の形態例の作用を説明する。
【0023】
図1に示すように、石灰石ホッパ24内の石灰石22を、石灰石供給管21によりガス分散板20上に所要量供給する。層上燃焼を生じる運転条件を作ることにより、ガス分散板20上に供給された石灰石22が、流動層6から上昇してきてガス分散板20のノズル19から噴出する排ガスGによって流動化されて、ガス分散板20上に石灰石流動層23が形成されるようにする。
【0024】
このように、従来の流動層6の上方において、ガス分散板20上に石灰石流動層23を形成させるようにしたので、従来の層上燃焼に相当する燃焼が石灰石流動層23内にて行われるようになり、従って排ガスG中の未燃分と酸素との混合が良好に行われて未燃分の燃焼を好適に行うことができ、よって排ガスGの温度、即ちガスタービン16の入口温度を高めてプラント効率を高めることができる。
【0025】
更に、これと同時に、前記石灰石流動層23により排ガスGと石灰石22とが良好に接触されるようになるので、脱硫率も高められて排ガスG中の硫黄酸化物濃度を低減することができる。
【0026】
図3に示した従来の加圧流動層ボイラにおいて層上燃焼を行わせた場合と層上燃焼を行わせないようにした場合とについて比較した結果の例を下記表1に示す。上記図1に示したように流動層6の上方に石灰石流動層23を形成して従来の層上燃焼に相当する燃焼を石灰石流動層23内部で行わせるようにした場合は、表1に示す層上燃焼ありのガスタービン入口温度とガスタービン出力と共に、層上燃焼なしの硫黄酸化物濃度が与えられることになる。
【0027】
【表1】
【0028】
上記したように、流動層6の上部に石灰石流動層23を形成するようにしたことにより、層上燃焼を生じる運転条件にて排ガスG中の未燃分と酸素との混合効果を高めて良好な燃焼を行わせることにより排ガスG温度を高めてプラント効率を向上させることができ、同時に排ガスGと石灰石22との良好な接触により脱硫率を高めることができるという効果が奏し得られる。
【0029】
なお、前記ガス分散板20上に形成する石灰石流動層23の層高は、図示しないが、ガス分散板20下側と石灰石流動層23上部との間の差圧を計測する差圧計等を設置することによって検知することができるので、その検出値に基づいて石灰石の供給と排出を行うことにより調節することができる。
【0030】
また、前記ガス分散板20の下側に、下部に絞り部30を備えたガス混合部31を構成すると、前記流動層6から上昇してくる排ガスGが一旦絞られてから前記ガス分散板20に広がって導かれるようになるため、前記絞り部30において排ガスGと排ガス中の酸素との混合が更に良好に行われて、排ガスG中の未燃分の燃焼および硫黄酸化物の石灰石流動層での脱硫反応が更に促進されるようになる。
【0031】
【発明の効果】
本発明は、流動層ボイラ内部の流動層の上方位置に、石灰石流動層を形成するようにしたので、層上燃焼を生じる運転条件下で石灰石流動層内において排ガス中の未燃分と酸素との混合効果を高めて良好な燃焼を行わせ、これによって排ガス温度を高めてプラント効率を向上させることができ、同時に排ガスと石灰石との良好な接触により脱硫率を高めることができるという優れた効果を奏し得る。
【0032】
ガス分散板の下側に、下部に絞り部を備えたガス混合部を構成したので、流動層から上昇してくる排ガスが一旦絞られてからガス分散板に導かれるようになるため、絞り部において排ガスと排ガス中の酸素との混合が更に良好に行われて、排ガス中の未燃分の燃焼および硫黄酸化物の石灰石流動層での脱硫反応が更に促進されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【図2】図1の要部の詳細図である。
【図3】従来の加圧流動層ボイラの一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 圧力容器
2 流動層ボイラ
5 燃料ノズル
6 流動層
7 ベッド材
20 ガス分散板
21 石灰石供給管
22 石灰石
23 石灰石流動層
30 絞り部
31 ガス混合部
A 加圧空気
G 排ガス
W 燃料[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressurized fluidized bed boiler.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventionally used pressurized fluidized bed boiler will be described with reference to FIG. 3. A fluidized
[0003]
A plurality of
[0004]
Part of the ash (bed material 7) generated by the combustion of the fuel W falls to the lower ash extraction hopper 10 from between the
[0005]
A
[0006]
The exhaust gas G from which the ash is separated by the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional pressurized fluidized bed boiler, when fuel W made of coal slurry is supplied into the fluidized
[0008]
When such upper combustion occurs, the inlet temperature of the
[0009]
On the other hand, the desulfurization reaction of the exhaust gas G by limestone (CaCO 3 )
[Expression 1]
CaCO 3 + SO 2 + 1 / 2O 2 → CaSO 4 + CO 2
As shown above, when the oxygen concentration is reduced and oxygen is insufficient, the desulfurization rate is reduced, so when the combustion on the layer is increased as described above, the desulfurization reaction is not performed efficiently, There has been a problem that the concentration of sulfur oxide (SOx) in the exhaust gas G increases.
[0010]
For this reason, the properties of the fuel W and the air that suppress the excellent effect that the temperature of the exhaust gas G can be raised so that the concentration of the sulfur oxide in the exhaust gas G does not increase, and the combustion on the layer does not occur as much as possible. The amount was adjusted.
[0011]
An object of the present invention is to provide a pressurized fluidized bed boiler capable of solving such problems and increasing the exhaust gas temperature and reducing the sulfur oxide concentration in the exhaust gas.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The pressurized fluidized bed boiler of the present invention forms a fluidized bed by fluidizing a bed material with pressurized air in a fluidized bed boiler in a pressure vessel, and jets fuel from the tip of a fuel nozzle into the fluidized bed. in pressurized Doso boiler for burning, as well as installing a gas distribution plate at a position above the fluidized bed formed in the fluidized bed boiler, comprising a limestone supplying pipe for supplying limestone to the gas dispersion plate on the gas Te A fluidized bed of limestone is formed on the dispersion plate, and the exhaust gas from the fluidized bed is once squeezed through the throttle portion on the lower side of the gas dispersion plate and then expanded on the lower side of the gas dispersion plate. A gas mixing part to be supplied is formed .
[0014]
In the present invention, since the limestone fluidized bed is formed above the fluidized bed inside the fluidized bed boiler, the mixing effect of the unburned matter in the exhaust gas and oxygen is enhanced in the limestone fluidized bed, and good combustion is achieved. As a result, the exhaust gas temperature can be increased and the plant efficiency can be improved, and at the same time, the desulfurization rate can be increased by good contact between the exhaust gas and limestone.
[0015]
If a gas mixing part having a constriction part at the lower part is formed below the gas dispersion plate, the exhaust gas rising from the fluidized bed is once constricted and then guided to the gas dispersion plate. Mixing of exhaust gas and oxygen in the exhaust gas is performed better, and combustion of unburned components in the exhaust gas is further promoted, and sulfur oxides and oxygen in the exhaust gas are mixed and desulfurization reaction is performed in the limestone fluidized bed. Will be promoted.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
1 and 2 are longitudinal sectional views showing an example of an embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, an upper position having a predetermined interval with respect to the fluidized
[0019]
Furthermore, by providing a
[0020]
The end of the
[0021]
In addition, a
[0022]
The operation of the above embodiment will be described below.
[0023]
As shown in FIG. 1, a required amount of
[0024]
As described above, since the
[0025]
Further, at the same time, the exhaust gas G and the
[0026]
Table 1 below shows an example of the result of comparison between the case where the combustion in the layer is performed in the conventional pressurized fluidized bed boiler shown in FIG. 3 and the case where the combustion in the layer is not performed. When the
[0027]
[Table 1]
[0028]
As described above, by forming the
[0029]
Although the height of the
[0030]
Further, if a
[0031]
【The invention's effect】
In the present invention, the limestone fluidized bed is formed at a position above the fluidized bed in the fluidized bed boiler. The excellent effect of improving the mixing effect and improving the plant efficiency by increasing the exhaust gas temperature and at the same time increasing the desulfurization rate by the good contact between the exhaust gas and limestone. Can be played.
[0032]
Below the gas distribution plate, so to constitute a gas mixing portion having a narrowed portion at the bottom, to become guided to the gas distribution plate from being throttled exhaust gas coming up from the fluidized bed is once squeezed portion Thus, the mixing of the exhaust gas and the oxygen in the exhaust gas is further improved, and the combustion of the unburned content in the exhaust gas and the desulfurization reaction of the sulfur oxide in the limestone fluidized bed are further promoted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional pressurized fluidized bed boiler.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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1996
- 1996-05-27 JP JP13185896A patent/JP3814868B2/en not_active Expired - Fee Related
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