JP4157519B2

JP4157519B2 - 循環流動層ボイラ装置

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Publication number: JP4157519B2
Application number: JP2004351796A
Authority: JP
Inventors: 竹林　　保
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: JP2005308382A

Description

本発明は、ガスから液体、固体まで幅広い燃料対応性をもつ循環流動層ボイラ装置に関し、外部熱交換器での高温腐食の問題を解消でき、発電の高効率化を実現できる循環流動層ボイラ装置に関する。

廃棄物発電は、従来の化石燃料に替わる再生可能エネルギーの安定供給源として、また地球温暖化防止対策として、さらには最終処分場の延命につながる埋め立て量の削減対策等として大きく貢献し、その結果、地球のエネルギー問題、地球の環境問題、そして地域社会問題の改善に寄与するものと期待されている。

平成１３年６月に提出された２０１０年度の廃棄物発電導入目標として、新エネルギー全体の３割に相当する４１７万ＫＷの目標が掲げられている。１９９９年度の実績が９０万ＫＷ程度であることから、５倍の設備容量の増加を図る必要があるとされている。

また、循環型社会構築に向けた法体系も着々と整備され、見直しが実施され、２００３年４月から新エネルギー等の利用に関する特別措置法（ＲＰＳ制度）が完全施行されたことから、都市ごみ、下水汚泥、食品廃棄物、農林水産廃棄物、製紙黒液、建築廃材などの廃棄物を対象とした新エネルギー発電の推進が図られるものと予想される。

新エネルギー発電の推進において、近年、廃棄物発電分野の核となる廃棄物燃焼からの超高効率発電を可能とする循環流動層ボイラが注目されている。
特開２００１−２４８８０４号公報

従来の循環型流動層ボイラ装置は、図６に示すように、流動層を有する火炉５０と、サイクロン５１と、循環ライン５２Ａ、５２Ｂ、対流伝熱部５３、外部熱交換器５４、バグフィルター５５を備えている。

火炉５０の底部に供給される廃棄物などの燃料、補助燃料、砂利や砂などのデンスベッド材、循環ソリッドなどが燃焼空気によって流動化されている状態で燃焼を開始すると、高温の燃焼ガスが発生し、その燃焼ガスはデンスベッド材の一部の粒子を同伴してサイクロン５１に送られ粒子が捕集される。

サイクロン５１で捕集された粒子は、下方に排出され、循環ライン５２Ａ、５２Ｂを介して火炉５０に戻される。循環ライン５２Ａと５２Ｂの途中には、外部熱交換器５４が配置されている。

サイクロン５１で捕集された粒子は循環ライン５２Ａを介して外部熱交換器５４に供給され、熱回収された後、循環ライン５２Ｂを介して火炉５０底部のデンスベッド部に循環ソリッドとして戻される。外部熱交換器５４を経由した粒子は熱を奪われ、冷固体になる。

サイクロン５１から分離された高温ガスと灰は、対流伝熱部５３に送られる。対流伝熱部５３で高温ガスから熱回収する。

その後、熱回収後のガスは、灰と共にバグフィルター５５に送られ排ガスと灰に分離され、排ガスは必要により排ガス処理され、系外に排出される。

かかる装置において、外部熱交換器５４及び対流伝熱部５３で回収された熱を利用して高温高圧の蒸気を発生させている。

しかしながら、燃料源である廃棄物中には、塩素やアルカリ金属等の腐食成分が含まれており、これらの濃度が増大して来ると、腐食成分が外部熱交換器に流入し、この部分での高温腐食も無視できないレベルに増大して来るという問題がある。

そこで、本発明は、外部熱交換器での高温腐食の問題を解消でき、発電の高効率化を実現できる循環流動層ボイラ装置を提供することを課題とする。

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に至ったものである。すなわち、上記課題は、以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
流動層を有する火炉と、該火炉から高温の燃焼ガスを導入し該燃焼ガスに同伴して排出される粒子を捕集する第１サイクロンと、該第１サイクロンで粒子が分離された燃焼ガスを供給して熱交換により蒸気を発生させる対流伝熱部と、前記第１サイクロンで分離された粒子を導入して熱回収して前記火炉に戻す循環ラインとを備えた循環流動層ボイラ装置において、
前記循環ラインに、互いに共通する仕切壁により仕切られた空間からなる第１流動層、第２流動層、第３流動層及び第４流動層を少なくとも備えており、
前記第１流動層は、該第１流動層空間の上部に前記第１サイクロン下部から送られる粒子を導入する粒子導入口を備え、下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、該空気導入口から供給された空気は前記粒子導入口を通って前記第１サイクロン内部に流れる構造であり、
前記第１流動層と第２流動層の仕切壁の下部に、第１流動層の粒子が該第２流動層に流入する開口部を備えており、
前記第２流動層は、該第２流動層空間の下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、上部に粒子と流動化空気の両方を排出する開口部を備え、該開口部から排出される粒子と流動化空気は火炉に戻される構造を有しており、
前記第２流動層と前記第３流動層の仕切壁の下部に、前記第２流動層下部の粒子が前記第３流動層に流入する開口部を備えており、
前記第３流動層は、該第３流動層空間の下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、
前記第３流動層と前記第４流動層の仕切壁の上部に前記第３流動層の粒子が前記第４流動層に流入する開口部を備えており、
前記第４流動層は、該第４流動層の層内に、ボイラの過熱器管又は蒸発管を浸漬した外部熱交換器を備えており、
該第４流動層の下部に該第４流動層内の粒子を火炉に移送するための粒子排出口を有し、且つ、流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、
前記第３流動層の上部に前記第３及び第４流動層の空気導入口から導入される流動化空気を排出する排出口を備えており、
該排出口は、第２サイクロンに連結されており、該第２サイクロンで分離された空気は火炉に戻される構造であることを特徴とする循環流動層ボイラ装置。

（請求項２）
第２サイクロンで分離された灰は灰サイロに移送される構造であることを特徴とする請求項１記載の循環流動層ボイラ装置。

（請求項３）
流動層を有する火炉と、該火炉から高温の燃焼ガスを導入し該燃焼ガスに同伴して排出される粒子を捕集する第１サイクロンと、該第１サイクロンで粒子が分離された燃焼ガスを供給して熱交換により蒸気を発生させる対流伝熱部と、前記第１サイクロンで分離された粒子を導入して熱回収して前記火炉に戻す循環ラインとを備えた循環流動層ボイラ装置において、
前記循環ラインに、互いに共通する仕切壁により仕切られた空間からなる第１流動層、第２流動層、第３流動層及び第４流動層を少なくとも備えており、
前記第１流動層は、該第１流動層空間の上部に前記第１サイクロン下部から送られる粒子を導入する粒子導入口を備え、下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、該空気導入口から供給された空気は前記粒子導入口を通って前記第１サイクロン内部に流れる構造であり、
前記第１流動層と第２流動層の仕切壁の下部に、第１流動層の粒子が該第２流動層に流入する開口部を備えており、
前記第２流動層は、該第２流動層空間の下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、
前記第２流動層と前記第３流動層の仕切壁の下部に前記第２流動層下部の粒子が前記第３流動層に流入する下部開口部を備え、且つ上部に前記第３流動層上部の流動化空気が前記第２流動層に流入する上部開口部を備えており、
前記第３流動層は、該第３流動層空間の下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、
前記第３流動層と前記第４流動層の仕切壁の上部に前記第３流動層の粒子が前記第４流動層に流入する開口部を備えており、
前記第４流動層は、該第４流動層の層内に、ボイラの過熱器管又は蒸発管を浸漬した外部熱交換器を備え、
該第４流動層の下部に、該第４流動層内の粒子を火炉に移送するための粒子排出口を有し、且つ、流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、
前記第２流動層の下部に粒子を排出する粒子排出口を備えており、該粒子排出口から排出される粒子は火炉に戻される構造であり、
前記第２流動層の上部に該第２、第３及び第４流動層内の流動化空気を排出する排出口を備えており、該排出口は、第２サイクロンに連結されており、該第２サイクロンで分離された空気は火炉に戻される構造であることを特徴とする循環流動層ボイラ装置。

（請求項４）
第２サイクロンで分離された灰は灰サイロに移送される構造であることを特徴とする請求項３記載の循環流動層ボイラ装置。

本発明によると、第２サイクロンを設けることによって、外部熱交換器での高温腐食の問題を解消でき、発電の高効率化を実現できる循環流動層ボイラ装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

はじめに、図１及び図２に基づいて、本発明に係る循環流動層ボイラ装置の第１の実施形態を説明する。

図１は、本発明に係る循環流動層ボイラ装置の第１の実施形態を示すフロー図であり、図２は同上の形態における複数の流動層の配置例を示す平面図である。

同図において、１は流動層（デンスベッド）を有する火炉である。本発明において、火炉１の構造は特に限定されるわけではないが、好ましくは、該火炉１の底部に空塔速度の大きいデンスベッド部１００が形成され、上部に空塔速度の小さい火炉本体１０１が形成されていることが好ましい。

デンスベッド部１００は、燃料源となる廃棄物、補助燃料、燃焼用空気、循環粒子（デンスベッド材）などを供給できる構造になっており、燃焼用空気が供給されると、デンスベッド部１００内は激しく流動化され、混合攪拌される。

廃棄物としては、建築廃材チップ、下水汚泥、農林廃棄物、食品廃棄物、ＲＤＦ（Rufuse Derived Fuel）等の再生可能エネルギー及びＲＰＦ（Rufuse Paper & Plastic Fuel）、廃タイヤ等の産業廃棄物などが挙げられる。

補助燃料としては、重油、軽油などの液体燃料や、都市ガス、プロパンガスなどの気体燃料、石炭などの固体燃料を用いることができ、これらの補助燃料は上記の１種を用いてもよいし、２種以上を組み合わせて使用することもできる。液体燃料、気体燃料、固体燃料を各々用意しておいて切り替え可能にしておくことも好ましい。

燃焼用空気は一次空気、二次空気などからなり、予め予熱されていると熱効率を上昇させる上で好ましい。

デンスベッド材は、流動状態で燃焼しているときに熱保有をする役割を主に果すものであり、例えば砂利や砂、セラミック粒子などを用いることができる。

循環ソリッド（粒子）は、火炉１から飛び出した後、第１サイクロン２で捕集されて、再度火炉１に戻される粒子である。

デンスベッド部１００では、廃棄物、補助燃料、デンスベッド材などが燃焼用空気によって流動化された状態で、着火されると、激しく燃焼し、高温燃焼し、火炉１内で８５０℃〜９００℃程度の高温燃焼ガスを発生する。

この高温燃焼ガスは、燃焼ガスダクト１０２を介して第１サイクロン２に導かれる。

第１サイクロン２で燃焼ガスに同伴して排出された粒子が分離される。本発明では、第１サイクロン２で分離された粒子が、循環ラインを介してデンスベッド部１００に戻される過程に、本発明特有の第１流動層３、第２流動層４、第３流動層５、第４流動層６を備えている。

前記第１流動層３、第２流動層４、第３流動層５、第４流動層６は、互いに共通する仕切壁３００、４００、５００により仕切られた空間が基本的形態である。

前記第１流動層３は、該空間の上部に前記第１サイクロン２下部から送られる粒子を導入する粒子導入口３０１を備え、下部に流動化空気を導入する空気導入口３０２を備えている。空気導入口３０２は複数有していてもよい。

該空気導入口３０２から第１流動層３内に供給された空気は、前記粒子導入口３０１を通って前記第１サイクロン２内部に流れる構造である。

かかる構造によって、第１サイクロン２の下部からの空気ブローアップを可能にし、その結果第１サイクロン２における粒子捕集性能を制御できる。

粒子捕集性能を制御するには、空気導入口３０２からの導入空気量を調整することによって実施できる。

かかる空気のブローアップによると、粒子中の微粒子や腐食性ガス（粒径、比重の小さいもの）が、第１サイクロン２まで上昇し、対流伝熱部８に輸送される。

粒子径の小さい微粒子は高温腐食成分を含み、後述の外部熱交換器６０１における高温腐食の原因となる。従って、かかる微粒子や腐食性ガスを外部熱交換器６０１の前で排出できれば高温腐食の原因を除去できる効果がある。

第１流動層３の流動化ガス流速は、第１サイクロン２で捕集する粒子の中の微粒子をブローアップするため、具体的には０．１〜０．４ｍ／ｓの範囲である。

また第１流動層３内の温度は火炉温度と同じ８５０〜９００℃の範囲である。従って、第１サイクロン２にブローアップされるガスの温度は８５０〜９００℃程度の範囲である。

前記第１流動層３と第２流動層４の仕切壁３００の下部には、第１流動層３の粒子が該第２流動層４に流入する開口部３０３を備えている。

前記第２流動層４は、該空間の下部に流動化空気を導入する空気導入口４０１を備え、上部に粒子と流動化空気の両方を火炉１に排出する開口部４０２を備えている。

この形態では、前記開口部３０３は仕切壁３００の下部に形成されているので、第１流動層３から第２流動層４に送られる粒子は、循環ソリッドと、第１流動層３で除去できなかった腐食成分を含む微粒子である。これらの粒子は空気導入口４０１から供給される流動化空気によって開口部４０２から排出される。

このように第１流動層３で除去できなかった腐食成分を含む微粒子を第２流動層４でパージ（除去）する構成にしているので、後述の外部熱交換器６０１の高温腐食対策が更に可能になる。

上記開口部４０２は、火炉１のデンスベッド部１００に循環ライン４０３を介して連結されている。このため循環ソリッドと腐食成分を含む微粒子は火炉１に送られる。

第２流動層４の流動化ガス流速は、通常の発達した流動層を形成するために０．２〜０．４ｍ／ｓの範囲に設定されることが好ましい。第２流動層４内の温度は火炉１と同じ８５０〜９００℃の範囲である。

第３流動層５は、該空間の下部に流動化空気導入口５０１を備え、上部に流動化空気を排出する開口部５０２を備えている。

前記第３流動層５と第４流動層６の仕切壁５００の頂部は、前記第２流動層４の開口部４０２の底面より低い位置に保持することにより、第２流動層４から送られる粒子は、第３流動層５の上部より第４流動層６に送られる。

この形態では、前記第１流動層３、第２流動層４の下部を通過して来た粒子が、前記第３流動層５で上部に搬送されるため、粒子のショートサーキットが防止され、腐食成分を含む微粒子のパージがさらに促進される。

第３流動層５の流動化ガス速度は、通常の発達した流動層を形成するために０.２〜０.４ｍ／ｓの範囲に設定されることが好ましい。第３流動層５内の温度は、火炉１と同じ８５０〜９００℃の範囲である。

第４流動層６は、層内に外部熱交換器６０１を備えている。この外部熱交換器６０１は、ボイラの過熱器管又は蒸発管を浸漬した構成であることが好ましい。この熱交換器部分で高温、高圧蒸気を発生させるため、本発明ではこれらの過熱器管や蒸発管の高温腐食を低減させるようにしている。

該第４流動層６の空間の下部には、流動化空気を導入する空気導入口６０２を備えている。

前記空気導入口６０２から導入される流動化空気は、仕切壁５００の上部に位置する開口部６０４を介して前記第３流動層５の開口部５０２から排出される。

該排出口５０２は、第２サイクロン７に配管５０３を介して連結されており、該第２サイクロン７で分離された空気は火炉１に循環ライン７０１を介して戻される構造となっている。

該第２サイクロン７で分離された灰は、後述の灰サイロ１０に移送され、系外に排出される。

このような構造であるので、前記空気導入口６０２から導入される流動化空気は第３流動層５の上部の排出口５０２から第２サイクロン７に移送される。

この第４流動層６では熱交換器６０１によってガス温度は５５０〜６５０℃程度に低下しているので、粒子は溶融状態でなくなっており、粘性が低下している。このため腐食成分である微粒子と、比重の重い比較的大きな粒子は分離し易い。

空気導入口６０２から流動化空気が導入されると、腐食成分である微粒子が上部の方に流れ、排出口５０２から第２サイクロン７にパージ出来る。

本発明において、第３流動層５の上部の排出口５０２が、図１に示すように、前記第２流動層４に近い側に配置されると、第３流動層５からの粒子導入方向と第４流動層６の上部に移送された腐食成分である微粒子の流れが向流となるので、腐食成分である微粒子のパージ効率が更に向上する。

第４流動層６の流動化ガス流速は、浸漬されている伝熱管の摩耗を防止するため、比較的遅い流速に設定されることが好ましく、具体的には流動化ガス流速は０．２ｍ／ｓ程度に設定されることが好ましい。

第４流動層６の下部には、該第４流動層６内の微粒子が分離された後の粒子を火炉１に移送するための粒子排出口６０３が設けられている。粒子排出口６０３から火炉１にライン６０５を介して火炉１に戻して循環ソリッドとして再使用される。

第１サイクロン２から排出された分離ガス（高温燃焼ガス）と灰は、対流伝熱部８に導入される。対流伝熱部８では熱交換器によって分離ガスと灰から熱回収する。本発明では、この回収された熱によってボイラ給水を加熱する。

灰は対流伝熱部８から燃焼排ガスダクト８００を介してバグフィルター９に送られ、灰サイロ１０に送られる。分離されたガスはバグフィルター９から系外に排出され、例えば排ガス処理などが行われる。

次に、図３に基づいて、本発明に係る循環流動層ボイラ装置の第２の実施形態を説明する。

図３は、本発明に係る循環流動層ボイラ装置の第２の実施形態を示すフロー図である。

以下の説明では、図１に示す態様と異なる部位を特に説明し、同一の態様の説明は第１の態様の説明を援用する。

本態様は、第１の態様と、第２サイクロン７へ腐食ガス成分を排出する排出口の設置位置が異なっている。また本態様は、第１の態様と、第２流動層４における粒子とガスの排出口４０２を設置していない点で異なる。更に本態様は、第１の態様と、排出口４０２が設置されていないことに伴って、第２流動層４から火炉１へ至る粒子の循環ラインが第２流動層４の下部に設けられている点で異なる。更に本態様は、第１の態様と、第２流動層４と第３流動層５の仕切壁４００に上下開口が設けられている点で異なる。

図３において、４０４は第２流動層４の上部に設けられた第２流動層４内の流動化空気を排出する排出口であり、第２サイクロン７に配管４０５を介して連結されている。

この構成により、第２流動層４内の高温腐食成分は第２サイクロン７に送られ、除去される。従って、外部熱交換器６０１の高温腐食ガスによる腐食を防止できる。

次に、図３において、５０５は仕切壁４００の上部に第３流動層５上部の流動化空気が第２流動層４に流入する上部開口部であり、従ってこの態様では仕切壁４００の上下に、上部開口部５０５と下部開口部５０４を形成している。

この構成により、第３流動層５上部の流動化空気に含まれる高温腐食ガス成分は第２流動層４に流入していき、前記排出口４０４から第２サイクロン７に移送され除去される。このため更に外部熱交換器６０１の高温腐食ガスによる腐食防止効果が向上する。

さらにこの構成により、第４流動層６上部の流動化空気に含まれる高温腐食ガス成分は、第３流動層５の上部を経由して第２流動層４に流入していき、前記排出口４０４から第２サイクロン７に移送され除去される。このため、更に外部熱交換器６０１の高温腐食ガスによる腐食防止効果が向上する。

またこの効果を発揮できる要因として、第４流動層６内の空気と粒子の流れが、向流となることも挙げられる。なお、向流形成には上部開口部５０５の存在が寄与している。

図３において、４０６は第２流動層４の下部に設けられた粒子排出口であり、該粒子排出口４０６は、ライン６０５を介して火炉１に連結されている。従って、第２流動層４の下部に存在する粒子は、粒子排出口４０６より火炉１に戻され、循環ソリッドとして再使用出来る。

以上の実施の形態では、第１流動層３、第２流動層４、第３流動層５及び第４流動層６の４つの流動層を備えた態様について説明したが、第５流動層を付加した態様でもよい。

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はかかる実施例によって限定されない。

実施例１
（実験１）
燃料としてＲＰＦを用いた燃焼試験によって腐食成分と粒子径の関係を調べたところ、表１に示す結果が得られた。尚、表１中、ＥＨＥは外部熱交換器の略称である。

表１の結果から、Ｃｌ（塩素）、Ｓ（イオウ）、Ｆ（フッ素）のような腐食成分は、５３μｍ以下の粒子径（所謂微粒子）の成分比が大きいことがわかる。

（実験２）
図１に示す装置を用い、第３流動層上部からガスを第２サイクロンに送り込んで腐食成分をパージした結果、実験１で用いた燃料を用い、廃棄物燃焼における外部熱交換器の過熱器管の腐食速度を調べた。

その結果を図４に示す。

図４は横軸が燃料中の塩素濃度であり、縦軸は外部熱交換器（材質：ＳＵＳ３１０Ｓ）の最大腐食深さ（ｍｍ／年）を示している。

図４から明らかなように、燃料中の塩素濃度１％程度においても、過熱器管の腐食速度は０．５ｍｍ／年以下に低減されていることがわかる。

（実験３）
図３に示す装置を用い、第２流動層上部からガスを第２サイクロンに送り込んで腐食成分をパージした結果、実験１で用いた燃料を用い、廃棄物燃焼における外部熱交換器の過熱器管の腐食速度を調べた。

その結果を図４に示す。

（比較実験１）
実験２において、図６に示す装置を用いて同様の実験を行い、腐食速度を調べた。その結果を図４に示す。

（比較実験２）
実験２において、図１に示す装置における第２サイクロンを設けず、第１サイクロンのみの場合について、同様の腐食速度を調べた。その結果を図４に示す。

実施例２
（実験１）
図１に示す装置を用い、第３流動層上部からガスを第２サイクロンに送り込んで腐食成分をパージした結果、実験１で用いた燃料を用い、廃棄物燃焼における外部熱交換器の粒子中の塩素濃度を、燃料中の塩素濃度と対比した。

その結果を図５に示す。

図５は横軸が燃料中の塩素濃度であり、縦軸は外部熱交換器（材質：ＳＵＳ３１０Ｓ）の粒子中の塩素濃度を示している。

（実験２）
図３に示す装置を用い、第２流動層上部からガスを第２サイクロンに送り込んで腐食成分をパージした結果、実験１で用いた燃料を用い、廃棄物燃焼における外部熱交換器の粒子中の塩素濃度を、燃料中の塩素濃度と対比した。

その結果を図５に示す。

（比較実験１）
実験１において、図６に示す装置を用いて同様の実験を行い、廃棄物燃焼における外部熱交換器の粒子中の塩素濃度を、燃料中の塩素濃度と対比した。

その結果を図５に示す。

（比較実験２）
実験１において、図１に示す装置における第２サイクロンを設けず、第１サイクロンのみの場合について、同様の廃棄物燃焼における外部熱交換器の粒子中の塩素濃度を、燃料中の塩素濃度と対比した。

その結果を図５に示す。

実施例３
図１に示す装置において、燃料として、建築廃材チップ、下水汚泥、農林廃棄物、食品廃棄物、ＲＤＦ等の再生可能エネルギー及びＲＰＦ、廃タイヤ等の産業廃棄物を混合した廃棄物（塩素濃度：１％含有）燃料を用いて、ボイラ管の腐食実験を行った。

その結果、蒸気圧力：１３０Ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ、蒸気温度：５７０℃、発電端効率：３８％クラスの高効率発電が可能である事を確認した。

また過熱器腐食速度は０．５ｍｍ／年以下であり、排ガス中の公害成分を測定したところ、以下のような結果が得られた。

ＮＯ_ｘ１００ｐｐｍ未満（Ｏ_２＝６％）
ＳＯ_２１００ｐｐｍ未満（Ｏ_２＝６％）
ＣＯ５０ｐｐｍ未満（Ｏ_２＝６％）
ＤＸＮ類０．１ｎｇ／Ｎｍ^３未満

本発明に係る循環流動層ボイラ装置の第１の実施形態を示すフロー図同上の形態における複数の流動層の配置例を示す平面図本発明に係る循環流動層ボイラ装置の第２の実施形態を示すフロー図外部熱交換器の過熱器の腐食速度を調べた結果を示すグラフ廃棄物燃焼における外部熱交換器の粒子中の塩素濃度を、燃料中の塩素濃度と対比したグラフ従来の循環流動層ボイラ装置のフロー図

符号の説明

１：火炉
１００：デンスベッド部
１０１：火炉本体
１０２：燃焼ガスダクト
２：第１サイクロン
３：第１流動層
３０３：開口部
３００：仕切壁
３０１：粒子導入口
３０２：空気導入口
４：第２流動層
４００：仕切壁
４０１：空気導入口
４０２：開口部
４０３：循環ライン
４０４：排出口
４０５：配管
４０６：粒子排出口
５：第３流動層
５００：仕切壁
５０１：空気導入口
５０２：排出口
５０３：配管
５０４：下部開口部
５０５：上部開口部
６：第４流動層
６０１：外部熱交換器
６０２：空気導入口
６０３：排出口
６０４：開口部
６０５：ライン
７：第２サイクロン
７０１：循環ライン
８：対流伝熱部
８００：燃焼排ガスダクト
９：バグフィルター
１０：灰サイロ

Claims

流動層を有する火炉と、該火炉から高温の燃焼ガスを導入し該燃焼ガスに同伴して排出される粒子を捕集する第１サイクロンと、該第１サイクロンで粒子が分離された燃焼ガスを供給して熱交換により蒸気を発生させる対流伝熱部と、前記第１サイクロンで分離された粒子を導入して熱回収して前記火炉に戻す循環ラインとを備えた循環流動層ボイラ装置において、
前記循環ラインに、互いに共通する仕切壁により仕切られた空間からなる第１流動層、第２流動層、第３流動層及び第４流動層を少なくとも備えており、
前記第１流動層は、該第１流動層空間の上部に前記第１サイクロン下部から送られる粒子を導入する粒子導入口を備え、下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、該空気導入口から供給された空気は前記粒子導入口を通って前記第１サイクロン内部に流れる構造であり、
前記第１流動層と第２流動層の仕切壁の下部に、第１流動層の粒子が該第２流動層に流入する開口部を備えており、
前記第２流動層は、該第２流動層空間の下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、上部に粒子と流動化空気の両方を排出する開口部を備え、該開口部から排出される粒子と流動化空気は火炉に戻される構造を有しており、
前記第２流動層と前記第３流動層の仕切壁の下部に、前記第２流動層下部の粒子が前記第３流動層に流入する開口部を備えており、
前記第３流動層は、該第３流動層空間の下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、
前記第３流動層と前記第４流動層の仕切壁の上部に前記第３流動層の粒子が前記第４流動層に流入する開口部を備えており、
前記第４流動層は、該第４流動層の層内に、ボイラの過熱器管又は蒸発管を浸漬した外部熱交換器を備えており、
該第４流動層の下部に該第４流動層内の粒子を火炉に移送するための粒子排出口を有し、且つ、流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、
前記第３流動層の上部に前記第３及び第４流動層の空気導入口から導入される流動化空気を排出する排出口を備えており、
該排出口は、第２サイクロンに連結されており、該第２サイクロンで分離された空気は火炉に戻される構造であることを特徴とする循環流動層ボイラ装置。
第２サイクロンで分離された灰は灰サイロに移送される構造であることを特徴とする請求項１記載の循環流動層ボイラ装置。
流動層を有する火炉と、該火炉から高温の燃焼ガスを導入し該燃焼ガスに同伴して排出される粒子を捕集する第１サイクロンと、該第１サイクロンで粒子が分離された燃焼ガスを供給して熱交換により蒸気を発生させる対流伝熱部と、前記第１サイクロンで分離された粒子を導入して熱回収して前記火炉に戻す循環ラインとを備えた循環流動層ボイラ装置において、
前記循環ラインに、互いに共通する仕切壁により仕切られた空間からなる第１流動層、第２流動層、第３流動層及び第４流動層を少なくとも備えており、
前記第１流動層は、該第１流動層空間の上部に前記第１サイクロン下部から送られる粒子を導入する粒子導入口を備え、下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、該空気導入口から供給された空気は前記粒子導入口を通って前記第１サイクロン内部に流れる構造であり、
前記第１流動層と第２流動層の仕切壁の下部に、第１流動層の粒子が該第２流動層に流入する開口部を備えており、
前記第２流動層は、該第２流動層空間の下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、
前記第２流動層と前記第３流動層の仕切壁の下部に前記第２流動層下部の粒子が前記第３流動層に流入する下部開口部を備え、且つ上部に前記第３流動層上部の流動化空気が前記第２流動層に流入する上部開口部を備えており、
前記第３流動層は、該第３流動層空間の下部に流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、
前記第３流動層と前記第４流動層の仕切壁の上部に前記第３流動層の粒子が前記第４流動層に流入する開口部を備えており、
前記第４流動層は、該第４流動層の層内に、ボイラの過熱器管又は蒸発管を浸漬した外部熱交換器を備え、
該第４流動層の下部に、該第４流動層内の粒子を火炉に移送するための粒子排出口を有し、且つ、流動化空気を導入する１又は２以上の空気導入口を備え、
前記第２流動層の下部に粒子を排出する粒子排出口を備えており、該粒子排出口から排出される粒子は火炉に戻される構造であり、
前記第２流動層の上部に該第２、第３及び第４流動層内の流動化空気を排出する排出口を備えており、該排出口は、第２サイクロンに連結されており、該第２サイクロンで分離された空気は火炉に戻される構造であることを特徴とする循環流動層ボイラ装置。
第２サイクロンで分離された灰は灰サイロに移送される構造であることを特徴とする請求項３記載の循環流動層ボイラ装置。