JP5406562B2

JP5406562B2 - Fluidized bed furnace and fluidized bed boiler provided with the same

Info

Publication number: JP5406562B2
Application number: JP2009048314A
Authority: JP
Inventors: 航哉竹田; 勇前川; 貞行武藤; 伸基上原; 康樹松下
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: JP2010203653A

Description

本発明は、例えばごみ、固形燃料、バイオマス燃料等の可燃物を含む燃料を流動媒体中で燃焼させて、その燃焼によって発生する熱を伝熱管を介して回収することができる流動床炉及びそれを備える流動床ボイラに関する。 The present invention relates to a fluidized bed furnace capable of burning a fuel containing combustible materials such as waste, solid fuel, biomass fuel, etc. in a fluidized medium and recovering heat generated by the combustion via a heat transfer tube. Relates to a fluidized bed boiler.

流動床炉の熱回収装置の一例として、図には示さないが、燃焼セルと、過熱セルとを備え、各セルには流動媒体が収容され、そして、この燃焼セルと過熱セルとが、層内仕切部材によって仕切られているものがある（例えば、特許文献１参照。）。 As an example of a heat recovery device for a fluidized bed furnace, although not shown in the figure, each of the apparatus includes a combustion cell and a superheat cell, each cell contains a fluid medium, and the combustion cell and the superheat cell are formed into layers. Some are partitioned by an inner partition member (see, for example, Patent Document 1).

この燃焼セルでは、流動媒体が流動化用ガスによって流動され、燃料の燃焼によって流動媒体が加熱される。この加熱された流動媒体は、過熱セルに移送され、この過熱セル内に配置されている伝熱管内の蒸気を過熱することができる。そして、熱が伝熱管によって回収された流動媒体は、過熱セルの下部から排出されて燃焼セルに戻される。 In this combustion cell, the fluid medium is fluidized by the fluidizing gas, and the fluid medium is heated by the combustion of the fuel. This heated fluidized medium is transferred to the superheat cell and can superheat the steam in the heat transfer tubes arranged in the superheat cell. And the fluid medium by which heat was collect | recovered with the heat exchanger tube is discharged | emitted from the lower part of a superheat cell, and is returned to a combustion cell.

このように、過熱セル内では、流動化用ガスが供給されないので、流動媒体が伝熱管に衝突する衝突速度が小さく、その結果、流動媒体が伝熱管に衝突することによって生じる伝熱管の磨耗を低減することができる。 Thus, since the fluidizing gas is not supplied in the superheated cell, the collision speed at which the fluidized medium collides with the heat transfer tube is small, and as a result, the heat transfer tube wear caused by the fluidized medium colliding with the heat transfer tube is reduced. Can be reduced.

そして、流動層炉を用いた表面処理装置の一例として、図には示さないが、ガス分散板の上方に配置された流動層粉末を加熱すると共に、流動化用ガスによって流動させて、その流動層粉末内に配置された被処理材の表面に表面処理層を形成することができるものがある（例えば、特許文献２参照。）。そして、流動層とガス分散板との間に、粗粒層が配置されている。 As an example of a surface treatment apparatus using a fluidized bed furnace, although not shown in the figure, the fluidized bed powder disposed above the gas dispersion plate is heated and fluidized by a fluidizing gas, and the There is one that can form a surface treatment layer on the surface of a material to be treated arranged in a layer powder (see, for example, Patent Document 2). A coarse particle layer is disposed between the fluidized bed and the gas dispersion plate.

この粗粒層は、流動化用ガスによって流動しない程度の重量の粉末によって構成されている。この粗粒層によると、分散板を通り抜けてくる流動化用ガスを、流動層の全体に行き渡らすことができ、流動層粉末の局部的な停滞による固化を防止することができる。これによって、被処理材の表面に表面処理層を効率的に形成することができる。 This coarse-grained layer is comprised with the powder of the weight of the grade which does not flow with the fluidizing gas. According to this coarse particle layer, the fluidizing gas passing through the dispersion plate can be distributed throughout the fluidized bed, and solidification due to local stagnation of the fluidized bed powder can be prevented. Thereby, the surface treatment layer can be efficiently formed on the surface of the material to be treated.

特許２９０２６２５号公報Japanese Patent No. 2902625 特開平６−７３５２５号公報JP-A-6-73525

しかし、上記流動床炉の熱回収装置では、過熱セル内に流動化用ガスが供給されていないので、流動媒体の流動性が低く、過熱セル内における流動媒体と伝熱管との間での伝熱係数が小さくなる。そのために、伝熱管による収熱量を、流動化用ガスによって流動媒体を良好に流動させる場合と同程度に維持するためには、伝熱管の表面積を大きくする必要があり、その分のコストが嵩む。 However, in the fluidized bed furnace heat recovery apparatus, since the fluidizing gas is not supplied into the superheat cell, the fluidity of the fluid medium is low, and the heat transfer between the fluid medium and the heat transfer tube in the superheat cell is low. The thermal coefficient is reduced. Therefore, in order to maintain the amount of heat collected by the heat transfer tube at the same level as when the fluidizing medium is flowed satisfactorily by the fluidizing gas, it is necessary to increase the surface area of the heat transfer tube, which increases the cost. .

そして、上記流動層炉を用いた表面処理装置では、粗粒層によって、流動層粉末の局部的な停滞を防止して、被処理材の表面に表面処理層を効率的に形成することができるが、流動媒体が伝熱管の外面に衝突するときの衝突速度を小さくすることができず、従って、流動媒体が伝熱管に衝突することにより生じる伝熱管の損耗減肉を低減することができない。 In the surface treatment apparatus using the fluidized bed furnace, the coarse particle layer can prevent the local stagnation of the fluidized bed powder and can efficiently form the surface treatment layer on the surface of the material to be treated. However, the collision speed when the fluidized medium collides with the outer surface of the heat transfer tube cannot be reduced, and therefore the wear reduction of the heat transfer tube caused by the collision of the fluidized medium with the heat transfer tube cannot be reduced.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、流動化用ガスの気泡を小さくすることによって、流動媒体が伝熱管の外面に衝突するときの衝突速度を小さくして、流動媒体が伝熱管に衝突することにより生じる伝熱管の損耗減肉を低減することができる流動床炉及びそれを備える流動床ボイラを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and by reducing the bubbles of the fluidizing gas, the collision speed when the fluidized medium collides with the outer surface of the heat transfer tube is reduced. An object of the present invention is to provide a fluidized bed furnace and a fluidized bed boiler provided with the fluidized bed furnace that can reduce wear loss of the heat transfer tube caused by the fluidized medium colliding with the heat transfer tube.

本発明に係る流動床炉は、
加熱された流動媒体が炉本体内に収容され、この流動媒体を流動化用ガスによって流動させて、前記流動媒体中に配置された伝熱管を加熱する流動床炉において、
前記流動媒体を保持するように設けられ、流動化用ガスをガス流入口から流入させて、前記ガス流入口の数よりも多数のガス流出口から流出できるようにして、流動化用ガスを前記流動媒体中に供給することができる気泡小径化部を備え、
前記気泡小径化部は、前記ガス流入口を形成する分散板と、この分散板上に載置され、前記ガス流入口の数よりも多数のガス流出口を形成する固定層とを有し、
前記流動媒体は、第１粒状物で形成され、前記第１粒状物は、流動化用ガスの流速が第１流動化開始速度のときに流動を開始し、
前記固定層は、第２粒状物で形成され、前記第２粒状物は、流動化用ガスの流速が第２流動化開始速度のときに流動を開始し、
前記第２流動化開始速度が、前記第１流動化開始速度よりも大きくなるように前記第１及び第２粒状物が形成され、
前記第１粒状物又は第２粒状物を、所定の密度、所定の大きさ、又は所定の形状とすることによって、前記第２流動化開始速度が、前記第１流動化開始速度よりも大きくなるようにし、
前記炉本体内の流動化用ガスの流速を前記第２流動化開始速度以上にして、前記固定層及び前記流動媒体を流動させて前記炉本体の外側に排出し、これら排出された前記流動媒体を構成する第１粒状物と、前記固定層を構成する第２粒状物とを分別して回収することができる分別回収機構を備えることを特徴とするものである。 The fluidized bed furnace according to the present invention is:
In a fluidized bed furnace in which a heated fluid medium is accommodated in a furnace body, the fluid medium is fluidized by a fluidizing gas, and a heat transfer tube disposed in the fluid medium is heated.
The fluidizing gas is provided so as to hold the fluidizing medium, and the fluidizing gas is allowed to flow in from the gas inlets so that the fluidizing gas can flow out of the gas outlets more than the number of the gas inlets. It has a bubble diameter reducing part that can be supplied into a fluid medium ,
The bubble diameter reducing portion has a dispersion plate that forms the gas inlet, and a fixed layer that is placed on the dispersion plate and forms a larger number of gas outlets than the number of the gas inlets,
The fluidized medium is formed of a first granular material, and the first granular material starts to flow when the flow rate of the fluidizing gas is the first fluidization start speed,
The fixed bed is formed of a second granular material, and the second granular material starts to flow when the flow rate of the fluidizing gas is the second fluidization start speed,
The first and second granular materials are formed such that the second fluidization start speed is greater than the first fluidization start speed,
By setting the first granular material or the second granular material to a predetermined density, a predetermined size, or a predetermined shape, the second fluidization start speed becomes higher than the first fluidization start speed. And
The flow rate of the fluidizing gas in the furnace body is set to be equal to or higher than the second fluidization start speed, and the fixed bed and the fluidized medium are caused to flow and are discharged to the outside of the furnace body. It comprises a fraction collection mechanism which can separate and collect the 1st granular material which constitutes, and the 2nd granular material which constitutes the above-mentioned fixed layer .

この発明に係る流動床炉によると、加熱された流動媒体中に流動化用ガスを供給することによって流動媒体を流動させることができ、この流動する加熱された流動媒体が伝熱管と接触することによって、流動媒体が有する熱を、伝熱管を介して回収することができる。そして、流動化用ガスは、気泡小径化部のガス流入口から流入してガス流出口から流出し、そして、流動媒体中に供給されて流動媒体を流動させることができる。そして、ガス流出口の数が、ガス流入口の数よりも多く形成されていることによって、流動化用ガスを分散させてそれぞれのガス流出口から流出させることができ、これによって、各ガス流出口から流出する流動化用ガスの気泡を小さくすることができる。このように、流動化用ガスの気泡を小さくすると、その気泡が伝熱管の外面と接触してその伝熱管の外面から離れる際の、流動媒体が伝熱管の外面に衝突する衝突速度を小さくすることができる。 According to the fluidized bed furnace of the present invention, the fluidizing medium can be flowed by supplying the fluidizing gas into the heated fluidizing medium, and the fluidized heated fluidizing medium is in contact with the heat transfer tube. Thus, the heat of the fluid medium can be recovered via the heat transfer tube. Then, the fluidizing gas flows in from the gas inlet of the bubble diameter reducing portion, flows out of the gas outlet, and is supplied into the fluid medium to flow the fluid medium. Since the number of gas outlets is larger than the number of gas inlets, the fluidizing gas can be dispersed and discharged from the respective gas outlets. Bubbles of the fluidizing gas flowing out from the outlet can be reduced. Thus, when the bubbles of the fluidizing gas are made smaller, the collision speed at which the fluidized medium collides with the outer surface of the heat transfer tube when the bubbles come into contact with the outer surface of the heat transfer tube and leave the outer surface of the heat transfer tube is reduced. be able to.

そして、流動化用ガスは、分散板により形成されたガス流入口から流入して固定層を通り、この固定層により形成されているガス流出口から流出して流動媒体内に供給される。この固定層は、分散板により形成されたガス流入口から流入する流動化用ガスを、気泡を小さくして流動媒体内に供給することができる。 The fluidizing gas flows in from the gas inlet formed by the dispersion plate, passes through the fixed bed, flows out of the gas outlet formed by the fixed bed, and is supplied into the fluid medium. This fixed layer can supply the fluidizing gas flowing from the gas inlet formed by the dispersion plate into the fluidized medium by reducing the bubbles.

また、炉本体内の流動化用ガスの流速（例えば空塔速度）を第１流動化開始速度以上であって、第２流動化開始速度未満に設定することによって、流動媒体を構成する第１粒状物を流動させることができ、加熱されて温度の高い第１粒状物を効率的に伝熱管に接触させることができる。このとき、固定層を構成する第２粒状物は、流動しないので、小さい気泡を効率的に流動媒体中に供給することができる。そして、炉本体内の流動化用ガスの流速（例えば空塔速度）を第２流動化開始速度以上に設定することによって、流動媒体を構成する第１粒状物、及び固定層を構成する第２粒状物の両方を流動させることができ、この流動によって、例えばこれら第１及び第２粒状物を炉本体外に排出することができる。 Further, the flow rate of the fluidizing gas in the furnace body (for example, the superficial velocity) is set to be equal to or higher than the first fluidization start speed and lower than the second fluidization start speed, thereby constituting the first fluid medium. A granular material can be made to flow and the 1st granular material with a high temperature heated can be made to contact a heat exchanger tube efficiently. At this time, since the second granular material constituting the fixed layer does not flow, small bubbles can be efficiently supplied into the fluid medium. And the 1st granular material which comprises a fluidized medium, and the 2nd which comprises a fixed bed by setting the flow velocity (for example, superficial velocity) of the fluidizing gas in a furnace main body to more than the 2nd fluidization start speed. Both of the particulates can be flowed, and by this flow, for example, these first and second particulates can be discharged out of the furnace body.

更に、例えば密度を、第１粒状物よりも第２粒状物の方を大きくすることによって、流動性を、第１粒状物よりも第２粒状物の方を低くすることができる。また、第１又は第２粒状物を所定の大きさ、又は所定の形状とすることによって、第２粒状物の空気抵抗を第１粒状物よりも小さくすることができる。このようにして、第２粒状物を流動させるためのガスの第２流動化開始速度を、第１粒状物を流動させるためのガスの第１流動化開始速度よりも大きくすることができる。 Furthermore, for example, by increasing the density of the second granular material rather than the first granular material, the fluidity can be made lower for the second granular material than for the first granular material. Moreover, the air resistance of a 2nd granular material can be made smaller than a 1st granular material by making a 1st or 2nd granular material into a predetermined | prescribed magnitude | size or a predetermined shape. Thus, the 2nd fluidization start speed of the gas for flowing the 2nd granular material can be made larger than the 1st fluidization start speed of the gas for flowing the 1st granular material.

そして、この分別回収機構によると、流動化用ガスの流速を第２流動化開始速度以上にして、固定層及び流動媒体を流動させて炉本体の外側に排出することができる。そして、分別回収機構は、これら排出された流動媒体を構成する第１粒状物と、固定層を構成する第２粒状物とを分別して回収することができる。これによって、炉本体や、第１及び第２粒状物の保守、点検、入替え等を行うことができるし、不燃物の除去をし易くすることができる。 And according to this fraction collection mechanism, the flow rate of the fluidizing gas can be made higher than the second fluidization start speed, and the fixed bed and the fluidized medium can be fluidized and discharged outside the furnace body. The separation / recovery mechanism can separate and collect the first granular material constituting the discharged fluid medium and the second granular material constituting the fixed layer. As a result, maintenance, inspection, replacement, etc. of the furnace main body and the first and second granular materials can be performed, and removal of incombustible materials can be facilitated.

本発明に係る流動床ボイラは、前記発明に係る流動床炉を備えることを特徴とするものである。 The fluidized bed boiler according to the present invention includes the fluidized bed furnace according to the present invention.

このようにすると、前記流動床炉の作用を奏する流動床ボイラを提供することができる。 If it does in this way, the fluidized bed boiler which show | plays the effect | action of the said fluidized bed furnace can be provided.

この発明に係る流動床炉及び流動床ボイラによると、気泡小径化部によって、流動媒体中に供給される流動化用ガスの気泡を小さくすることができる構成としたので、流動媒体が伝熱管の外面に衝突するときの衝突速度を小さくすることができる。これによって、流動媒体が伝熱管に衝突することにより生じる伝熱管の損耗減肉を低減することができる。その結果、伝熱管のメンテナンス費用や交換費用を低減することができる。 According to the fluidized bed furnace and the fluidized bed boiler according to the present invention, since the bubbles of the fluidizing gas supplied into the fluidized medium can be reduced by the bubble diameter reducing unit, the fluidized medium is a heat transfer tube. The collision speed when colliding with the outer surface can be reduced. As a result, it is possible to reduce wear loss of the heat transfer tube caused by the collision of the fluid medium with the heat transfer tube. As a result, the maintenance cost and replacement cost of the heat transfer tube can be reduced.

この発明の第１実施形態に係る流動床炉を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a fluidized bed furnace concerning a 1st embodiment of this invention. 同発明の第２実施形態に係る流動床炉を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the fluidized bed furnace which concerns on 2nd Embodiment of the same invention. 同第１及び第２実施形態に係る流動床炉が備えるガスノズル及び他のガスノズルの例を示し、（ａ）はノズルカバーが設けられていないものの拡大縦断面図、（ｂ）はノズルカバーがノズル本体の略中央に設けられているものの拡大縦断面図、（ｃ）はノズルカバーがノズル本体の上端部に設けられているものの拡大縦断面図である。The example of the gas nozzle with which the fluidized-bed furnace concerning the 1st and 2nd embodiment and other gas nozzles are shown is shown, (a) is an enlarged vertical sectional view of the nozzle cover not provided, (b) is the nozzle cover nozzle FIG. 4C is an enlarged vertical cross-sectional view of what is provided at the approximate center of the main body, and FIG. 5C is an enlarged vertical cross-sectional view of the nozzle cover provided at the upper end portion of the nozzle main body. 同第１実施形態に係る流動床炉及び従来の流動床炉による流動化用ガスの気泡径、及び模擬伝熱管の減肉量を比較するための図である。It is a figure for comparing the bubble diameter of the gas for fluidization by the fluidized-bed furnace which concerns on the said 1st Embodiment, and the conventional fluidized-bed furnace, and the thinning amount of a simulation heat exchanger tube.

以下、本発明に係る流動床炉及びそれを備える流動床ボイラの第１実施形態を、図１を参照して説明する。図１は、流動床ボイラに設けられている流動床炉１１を示している。この流動床炉１１は、図１に示すように、加熱された流動媒体１２が炉本体１３内に収容され、この流動媒体１２を流動化用ガス１４によって流動させて、流動媒体１２中に配置された伝熱管１５群を加熱することができるものであり、炉本体１３と、分別回収機構１６とを備えている。 Hereinafter, a first embodiment of a fluidized bed furnace and a fluidized bed boiler including the fluidized bed furnace according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a fluidized bed furnace 11 provided in a fluidized bed boiler. In the fluidized bed furnace 11, as shown in FIG. 1, a heated fluid medium 12 is accommodated in a furnace body 13, and the fluid medium 12 is fluidized by a fluidizing gas 14 and disposed in the fluid medium 12. The heated heat transfer tube 15 group can be heated, and includes a furnace body 13 and a separation and recovery mechanism 16.

炉本体１３は、図１に示すように、側壁部１３ａと、底壁部を形成する平板状の分散板１７と、この分散板１７の下側に設けられたガス導入部１８（風箱）とを有している。そして、側壁部１３ａと分散板１７とによって形成された空間に固定層１９及び流動媒体１２が収容されている。また、流動媒体１２中には、伝熱管１５群が配置されている。 As shown in FIG. 1, the furnace main body 13 includes a side wall portion 13 a, a flat plate-like dispersion plate 17 that forms a bottom wall portion, and a gas introduction portion 18 (wind box) provided below the dispersion plate 17. And have. The fixed layer 19 and the fluid medium 12 are accommodated in a space formed by the side wall portion 13 a and the dispersion plate 17. Further, a group of heat transfer tubes 15 is disposed in the fluid medium 12.

分散板１７は、ガス導入部１８から導入される空気等の流動化用ガス（以下、単に「ガス」と言うこともある。）１４を分散させて、そのガス１４を固定層１９に通して流動媒体１２中に供給するためのものである。この分散板１７は、略水平又は傾斜して配置され、多数のガス流入口２０が形成されており、それぞれのガス流入口２０には、ガスノズル２１が取り付けられている。これらそれぞれのガスノズル２１は、上端部が閉塞され、下端部が開口する略円筒形状に形成されたものであり、下端部が分散板１７に取り付けられている。そして、ガスノズル２１の上端部の周囲には、多数の噴出し口２１ａが形成されている。 The dispersion plate 17 disperses a fluidizing gas 14 (hereinafter also simply referred to as “gas”) 14 such as air introduced from the gas introduction unit 18, and passes the gas 14 through the fixed layer 19. For feeding into the fluid medium 12. The dispersion plate 17 is arranged substantially horizontally or inclined, and a large number of gas inlets 20 are formed. A gas nozzle 21 is attached to each gas inlet 20. Each of these gas nozzles 21 is formed in a substantially cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened, and the lower end is attached to the dispersion plate 17. A large number of ejection ports 21 a are formed around the upper end of the gas nozzle 21.

ガス導入部１８は、箱状に形成され、外部から供給されてくるガス１４を、それぞれのガスノズル２１に通して炉本体１３内に供給することができるものである。つまり、ガス１４は、それぞれのガスノズル２１の噴出し口２１ａから噴き出される。 The gas introduction part 18 is formed in a box shape and can supply the gas 14 supplied from the outside into the furnace body 13 through the respective gas nozzles 21. That is, the gas 14 is ejected from the ejection port 21 a of each gas nozzle 21.

固定層１９は、それぞれのガスノズル２１の噴出し口２１ａから噴き出されるガス１４を更に分散させて、ガス１４のそれぞれの気泡を小さくして流動媒体１２中に供給することができるものである。この固定層１９は、多数の第２粒状物２２で形成され、それぞれのガスノズル２１の噴出し口２１ａを覆うように、所定の層厚で分散板１７上に敷き詰められて配置されている。この第２粒状物２２は、例えば鋼球や石で形成され、直径が約１０ｍｍ程度の大きさまでのものであり、熱的に安定なものである。 The fixed layer 19 is capable of further dispersing the gas 14 ejected from the ejection ports 21 a of the respective gas nozzles 21 and reducing the respective bubbles of the gas 14 and supplying the gas 14 into the fluidized medium 12. The fixed layer 19 is formed of a large number of second granular materials 22, and is arranged on the dispersion plate 17 with a predetermined layer thickness so as to cover the ejection ports 21 a of the respective gas nozzles 21. The second granular material 22 is formed of, for example, a steel ball or stone, and has a diameter up to about 10 mm and is thermally stable.

このように、図１に示す分散板１７及び固定層１９は、ガス導入部１８から導入されてくるガス１４を、比較的小さい気泡に形成してこの小さい多数の気泡を流動媒体１２中に供給することができるものであり、気泡小径化部２３を形成している。この気泡小径化部２３のガス流入口は、分散板１７に形成されているガス流入口２０である。そして、気泡小径化部２３のガス流出口２４は、固定層１９を構成する多数の第２粒状物２２どうしの間に形成されている多数の隙間で形成されている。 As described above, the dispersion plate 17 and the fixed layer 19 shown in FIG. 1 form the gas 14 introduced from the gas introduction unit 18 into relatively small bubbles and supply the small number of bubbles to the fluid medium 12. The bubble diameter reducing portion 23 is formed. The gas inlet of the bubble diameter reducing unit 23 is a gas inlet 20 formed in the dispersion plate 17. The gas outlet 24 of the bubble diameter reducing portion 23 is formed by a large number of gaps formed between the numerous second granular materials 22 constituting the fixed layer 19.

そして、固定層１９を構成する多数の第２粒状物２２どうしの間に形成されている多数の隙間（ガス流出口２４）の数が、分散板１７に形成されているガス流入口２０の数よりも多くなるように、多数の第２粒状物２２及びガス流入口２０が形成されている。 And the number of many gaps (gas outlets 24) formed between the many second granular materials 22 constituting the fixed layer 19 is the number of gas inlets 20 formed in the dispersion plate 17. A large number of the second granular materials 22 and the gas inlets 20 are formed so as to be larger.

流動媒体１２は、例えばこの炉本体１３内に供給される燃料の燃焼によって加熱されるものであり、この燃料としては、ごみ、固形燃料、バイオマス燃料等の可燃物を含むものである。そして、この流動媒体１２は、図１に示すように、固定層１９の上面から噴き出されるガス１４の多数の小さな気泡によって流動し、燃料の燃焼によって発生する熱が、炉本体１３に収容されている流動媒体１２の全部に満遍なく行き渡るようにすることができるものである。 The fluidized medium 12 is heated by, for example, combustion of fuel supplied into the furnace main body 13, and the fuel includes combustible materials such as garbage, solid fuel, and biomass fuel. As shown in FIG. 1, the fluid medium 12 flows by a large number of small bubbles of gas 14 ejected from the upper surface of the fixed layer 19, and heat generated by the combustion of the fuel is accommodated in the furnace body 13. It is possible to spread evenly over the entire fluid medium 12.

この流動媒体１２は、多数の第１粒状物２５で形成され、所定の層厚となるように固定層１９の上に配置されている。この第１粒状物２５は、例えばけい砂や石灰石で形成され、直径が約１ｍｍ程度のものであり、熱的に安定なものである。 The fluid medium 12 is formed of a large number of first granular materials 25 and is disposed on the fixed layer 19 so as to have a predetermined layer thickness. The first granular material 25 is formed of, for example, silica sand or limestone, has a diameter of about 1 mm, and is thermally stable.

伝熱管１５は、図１に示すように、流動媒体１２中に配置され、燃料の燃焼によって加熱された流動媒体１２の熱を回収するためのものである。この伝熱管１５は、内部に水（ボイラー水）が収容されている金属管であり、加熱された水を循環させて、熱を回収できるようになっている。 As shown in FIG. 1, the heat transfer tube 15 is arranged in the fluidized medium 12 to recover the heat of the fluidized medium 12 heated by the combustion of fuel. The heat transfer tube 15 is a metal tube in which water (boiler water) is accommodated, and heat can be recovered by circulating the heated water.

なお、例えば図１に示す固定層１９の上面と、伝熱管１５群の下面までの距離Ｋは、５０ｍｍ〜６００ｍｍ程度とすることが望ましい。つまり、固定層１９の上面を伝熱管１５群の下面に近づけるほど、固定層１９の上面から噴き出される小さい気泡が大きくならず、小さいままで伝熱管１５に接触させることができ、これによって、伝熱管１５の損耗減肉を防止できる。しかし、固定層１９の上面を伝熱管１５群の下面に近づけ過ぎると、伝熱管１５群の近くの流動媒体１２の流動が、固定層１９によって妨げられることがあり、熱回収効率を低下させる要因となることがある。 For example, the distance K from the upper surface of the fixed layer 19 shown in FIG. 1 to the lower surface of the heat transfer tube 15 group is desirably about 50 mm to 600 mm. That is, the closer the upper surface of the fixed layer 19 is to the lower surface of the heat transfer tube 15 group, the smaller bubbles that are ejected from the upper surface of the fixed layer 19 do not increase, and the small air bubbles can be kept in contact with the heat transfer tube 15 while being small. It is possible to prevent wear and thinning of the heat transfer tube 15. However, if the upper surface of the fixed layer 19 is too close to the lower surface of the heat transfer tube 15 group, the flow of the fluid medium 12 in the vicinity of the heat transfer tube 15 group may be hindered by the fixed layer 19, which causes a decrease in heat recovery efficiency. It may become.

次に、図１に示す流動媒体１２を構成する多数の第１粒状物２５、及び固定層１９を構成する多数の第２粒状物２２の流動性を説明する。 Next, the fluidity of a large number of first granular materials 25 constituting the fluidized medium 12 shown in FIG. 1 and a large number of second granular materials 22 constituting the fixed layer 19 will be described.

まず、多数の第１粒状物２５（流動媒体１２）は、図１に示す炉本体１３内のガス１４の流速（空塔速度）が第１流動化開始速度のときに流動を開始するように形成されている。そして、多数の第２粒状物２２（固定層１９）は、図１に示す炉本体１３内のガス１４の流速（空塔速度）が第２流動化開始速度のときに流動を開始するように形成されている。そして、第２流動化開始速度が、第１流動化開始速度よりも大きくなるように、第１及び第２粒状物２５、２２が形成されている。 First, a large number of first particulates 25 (fluid medium 12) start to flow when the flow velocity (superficial velocity) of the gas 14 in the furnace body 13 shown in FIG. 1 is the first fluidization start velocity. Is formed. A large number of second granular materials 22 (fixed bed 19) start to flow when the flow velocity (superficial velocity) of the gas 14 in the furnace body 13 shown in FIG. 1 is the second fluidization start velocity. Is formed. And the 1st and 2nd granular materials 25 and 22 are formed so that the 2nd fluidization start speed may become larger than the 1st fluidization start speed.

この空塔速度とは、炉本体１３内の断面積当たりの通気流量である。そして、図には示さないが、ガス導入部１８には、ガス流量調整機構（例えばダンパーを備えるもの。）が設けられている。このガス流量調整機構によって、炉本体１３内のガス１４の空塔速度を所定の範囲内で調整できるようになっている。 This superficial velocity is the ventilation flow rate per cross-sectional area in the furnace body 13. Although not shown in the figure, the gas introduction unit 18 is provided with a gas flow rate adjusting mechanism (for example, one having a damper). By this gas flow rate adjusting mechanism, the superficial velocity of the gas 14 in the furnace body 13 can be adjusted within a predetermined range.

このように、第１粒状物２５及び第２粒状物２２の流動性を規定すると、通常（定格）運転時において、炉本体１３内の流動化用ガス１４の流速（例えば空塔速度）を第１流動化開始速度以上であって、第２流動化開始速度未満に設定することによって、多数の第１粒状物２５（流動媒体１２）を流動させることができ、加熱されて温度の高い第１粒状物２５を効率的に伝熱管１５に接触させることができる。このとき、多数の第２粒状物２２（固定層１９）は、流動しないので、小さい気泡を効率的に流動媒体１２中に供給することができる。 As described above, when the fluidity of the first granular material 25 and the second granular material 22 is defined, the flow rate (for example, the superficial velocity) of the fluidizing gas 14 in the furnace body 13 during the normal (rated) operation is changed to the first. By setting the fluidization start speed to be equal to or higher than 1 fluidization start speed and less than the second fluidization start speed, a large number of the first granular materials 25 (fluid medium 12) can be fluidized and heated to the first high temperature. The granular material 25 can be efficiently brought into contact with the heat transfer tube 15. At this time, since a large number of second granular materials 22 (fixed layer 19) do not flow, small bubbles can be efficiently supplied into the fluid medium 12.

そして、例えばこの流動床炉１１の清掃時において、炉本体１３内の流動化用ガス１４の流速（例えば空塔速度）を第２流動化開始速度以上に設定することによって、第１粒状物２５（流動媒体１２）、及び第２粒状物２２（固定層１９）の両方を流動させることができ、この流動によって、これら第１及び第２粒状物２５、２２を炉本体１３外に排出することができる。 For example, when the fluidized bed furnace 11 is cleaned, the flow rate of the fluidizing gas 14 in the furnace body 13 (for example, the superficial velocity) is set to be equal to or higher than the second fluidization start speed, whereby the first particulate matter 25 is obtained. Both the (fluid medium 12) and the second granular material 22 (fixed bed 19) can be made to flow, and the first and second granular materials 25 and 22 are discharged out of the furnace body 13 by this flow. Can do.

なお、例えば図１に示す流動床炉１１の通常（定格）運転時における流動化用ガス１４の空塔速度Ｖは、第１流動化開始速度Ｒ１の２倍〜１０倍程度である。そして、第２流動化開始速度Ｒ２は、通常（定格）運転時における流動化用ガス１４の空塔速度Ｖの２倍〜３倍程度である。よって、第２流動化開始速度Ｒ２は、第１流動化開始速度Ｒ１の４倍〜３０倍程度である。 For example, the superficial velocity V of the fluidizing gas 14 during the normal (rated) operation of the fluidized bed furnace 11 shown in FIG. 1 is about 2 to 10 times the first fluidization start velocity R1. The second fluidization start speed R2 is about 2 to 3 times the superficial speed V of the fluidizing gas 14 during normal (rated) operation. Therefore, the second fluidization start speed R2 is about 4 to 30 times the first fluidization start speed R1.

次に、図１を参照して分別回収機構１６を説明する。この分別回収機構１６は、炉本体１３内のガス１４の空塔速度を第２流動化開始速度以上にして、固定層１９及び流動媒体１２を流動させて炉本体１３の外側に排出し、これら排出された流動媒体１２を構成する多数の第１粒状物２５と、固定層１９を構成する多数の第２粒状物２２とを分別することができるものである。 Next, the sorting and collecting mechanism 16 will be described with reference to FIG. The separation and recovery mechanism 16 sets the superficial velocity of the gas 14 in the furnace body 13 to be equal to or higher than the second fluidization start speed, causes the fixed bed 19 and the fluidized medium 12 to flow, and discharges them outside the furnace body 13. A large number of first granular materials 25 constituting the discharged fluid medium 12 and a large number of second granular materials 22 constituting the fixed layer 19 can be separated.

この分別回収機構１６は、排出機２６と、分別機２７とを備えている。排出機２６は、例えば電動スクリュー式のものであり、図１に示すように、この排出機２６の入口２６ａが、分散板１７に形成された排出口２８に排出管２９で接続されている。 The separation / collection mechanism 16 includes a discharger 26 and a separator 27. The discharger 26 is of an electric screw type, for example, and as shown in FIG. 1, an inlet 26 a of the discharger 26 is connected to a discharge port 28 formed in the dispersion plate 17 by a discharge pipe 29.

分別機２７は、図１に示すように、例えば電動フルイ式のものであり、この分別機２７の入口２７ａが、排出機２６に形成された出口２６ｂに接続されている。そして、分別機２７には、第１出口２７ｂと第２出口２７ｃとが形成されている。この第１出口２７ｂは、直径の小さい第１粒状物２５（流動媒体１２）を排出するためのものである。そして、第２出口２７ｃは、直径の大きい第２粒状物２２を排出するためのものである。 As shown in FIG. 1, the separator 27 is, for example, an electric sieve type, and an inlet 27 a of the separator 27 is connected to an outlet 26 b formed in the discharger 26. The sorter 27 has a first outlet 27b and a second outlet 27c. The first outlet 27b is for discharging the first granular material 25 (fluid medium 12) having a small diameter. The second outlet 27c is for discharging the second granular material 22 having a large diameter.

そして、図１に示すように、第１出口２７ｂから排出される炉本体１３内の全ての第１粒状物２５（流動媒体１２）は、第１貯留槽３０で貯留することができ、第２出口２７ｃから排出される炉本体１３内の全ての第２粒状物２２（固定層１９）は、第２貯留槽３１で貯留することができるように構成されている。 And as shown in FIG. 1, all the 1st granular materials 25 (fluid medium 12) in the furnace main body 13 discharged | emitted from the 1st exit 27b can be stored by the 1st storage tank 30, and 2nd All the 2nd granular materials 22 (fixed layer 19) in the furnace main body 13 discharged | emitted from the exit 27c are comprised so that the 2nd storage tank 31 can store.

また、第１及び第２貯留槽３０、３１のそれぞれに貯留されている第１及び第２粒状物２５、２２は、循環装置３２（例えばバケットコンベア）によって炉本体１３内に戻すことができるように構成されている。 Moreover, the 1st and 2nd granular materials 25 and 22 stored in each of the 1st and 2nd storage tanks 30 and 31 can be returned in the furnace main body 13 by the circulation device 32 (for example, bucket conveyor). It is configured.

この分別回収機構１６によると、ガス１４の空塔速度を第２流動化開始速度以上にして、固定層１９及び流動媒体１２を流動させて炉本体１３の外側に排出することができる。そして、これら排出された流動媒体１２を構成する多数の第１粒状物２５と、固定層１９を構成する多数の第２粒状物２２とを分別して、第１及び第２貯留槽３０、３１内に回収することができる。これによって、炉本体１３や、第１及び第２粒状物２５、２２の保守、点検、入替え等を行うことができるし、不燃物の除去をし易くすることができる。 According to the separation and recovery mechanism 16, the superficial velocity of the gas 14 can be set to be equal to or higher than the second fluidization start velocity, and the fixed bed 19 and the fluidized medium 12 can be caused to flow and be discharged to the outside of the furnace body 13. And the many 1st granular materials 25 which comprise these discharged | emitted fluidized media 12 and the many 2nd granular materials 22 which comprise the fixed layer 19 are fractionated, and the inside of the 1st and 2nd storage tanks 30 and 31 is carried out. Can be recovered. Thereby, maintenance, inspection, replacement, and the like of the furnace main body 13 and the first and second granular materials 25 and 22 can be performed, and removal of incombustible materials can be facilitated.

次に、上記のように構成された流動床ボイラに設けられている流動床炉１１の作用を、図１を参照して説明する。まず、通常運転時において、炉本体１３内の流動化用ガス１４の空塔速度を第１流動化開始速度以上であって、第２流動化開始速度未満に設定する。これによって、固定層１９を静止させた状態で、多数の第１粒状物２５（流動媒体１２）を流動させることができる。そして、流動媒体１２に燃料を供給して、この燃料の燃焼によって加熱された流動媒体１２が伝熱管１５と接触することによって、流動媒体１２が保有する熱を、伝熱管１５及び水を介して回収することができる。 Next, the operation of the fluidized bed furnace 11 provided in the fluidized bed boiler configured as described above will be described with reference to FIG. First, during normal operation, the superficial velocity of the fluidizing gas 14 in the furnace body 13 is set to be equal to or higher than the first fluidization start speed and lower than the second fluidization start speed. As a result, a large number of first granular materials 25 (fluid medium 12) can be made to flow while the fixed layer 19 is stationary. Then, the fuel is supplied to the fluid medium 12, and the fluid medium 12 heated by the combustion of the fuel comes into contact with the heat transfer tube 15, so that the heat held by the fluid medium 12 is transferred via the heat transfer tube 15 and water. It can be recovered.

また、流動化用ガス１４は、分散板１７に形成されたガス流入口２０から流入して多数のガスノズル２１及び固定層１９を通り、この固定層１９を構成する多数の第２粒状物２２どうしの多数の隙間（ガス流出口２４）から流出して流動媒体１２内に供給される。 The fluidizing gas 14 flows from a gas inlet 20 formed in the dispersion plate 17, passes through a number of gas nozzles 21 and a fixed layer 19, and a plurality of second granular materials 22 constituting the fixed layer 19. The gas flows out from a large number of gaps (gas outlet 24) and is supplied into the fluidized medium 12.

ここで、固定層１９を構成する多数の第２粒状物２２どうしの多数の隙間（ガス流出口２４）の数が、分散板１７に形成されたガス流入口２０の数よりも多く形成されていることによって、流動化用ガス１４を十分に分散させてそれぞれのガス流出口２４から流出させることができる。これによって、各ガス流出口２４から流出する流動化用ガス１４の気泡を小さくすることができる。このように、流動化用ガス１４の気泡を小さくすると、その気泡が伝熱管１５の外面と接触してその伝熱管１５の外面から離れる際の、流動媒体１２が伝熱管１５の外面に衝突する衝突速度を小さくすることができる。その結果、流動媒体１２が伝熱管１５に衝突することにより生じる伝熱管１５の損耗減肉を低減することができる。更に、伝熱管１５のメンテナンス費用や交換費用を低減することができる。 Here, the number of many gaps (gas outlets 24) between the many second granular materials 22 constituting the fixed layer 19 is larger than the number of gas inlets 20 formed in the dispersion plate 17. As a result, the fluidizing gas 14 can be sufficiently dispersed and discharged from the respective gas outlets 24. Thereby, the bubbles of the fluidizing gas 14 flowing out from each gas outlet 24 can be reduced. As described above, when the bubbles of the fluidizing gas 14 are reduced, the fluid medium 12 collides with the outer surface of the heat transfer tube 15 when the bubbles come in contact with the outer surface of the heat transfer tube 15 and leave the outer surface of the heat transfer tube 15. The collision speed can be reduced. As a result, it is possible to reduce wear and thinning of the heat transfer tube 15 caused by the fluid medium 12 colliding with the heat transfer tube 15. Furthermore, maintenance costs and replacement costs for the heat transfer tubes 15 can be reduced.

次に、本発明に係る流動床炉の第２実施形態を、図２を参照して説明する。図２に示す第２実施形態の流動床炉３４と、図１に示す第１実施形態の流動床炉１１とが相違するところは、図１に示す第１実施形態では、炉本体１３内の空間が仕切り壁によって仕切られておらず、流動媒体１２が炉本体１３内の１つの空間内で流動するのに対して、図２に示す第２実施形態では、炉本体１３内の空間が仕切り壁３５によって仕切られて燃焼セル３６と収熱セル３７が形成され、流動媒体１２がこの２つの燃焼セル３６及び収熱セル３７を流動すると共に循環するところである。ただし、第１実施形態の流動床炉１１と同等部分は、同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。 Next, a second embodiment of the fluidized bed furnace according to the present invention will be described with reference to FIG. The difference between the fluidized bed furnace 34 of the second embodiment shown in FIG. 2 and the fluidized bed furnace 11 of the first embodiment shown in FIG. 1 is that in the first embodiment shown in FIG. The space is not partitioned by the partition wall, and the fluid medium 12 flows in one space in the furnace body 13, whereas in the second embodiment shown in FIG. 2, the space in the furnace body 13 is partitioned. A combustion cell 36 and a heat collection cell 37 are formed by being partitioned by the wall 35, and the fluid medium 12 flows and circulates through the two combustion cells 36 and the heat collection cell 37. However, parts equivalent to the fluidized bed furnace 11 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

炉本体１３は、図２に示すように、側壁部１３ａと、底壁部を形成する分散板１７と、この分散板１７の下側に設けられた第１及び第２ガス導入部１８、３８（風箱）とを有している。そして、側壁部１３ａと分散板１７とによって形成された空間が縦方向に配置された仕切り壁３５によって仕切られて、左側に燃焼セル３６が形成され、右側に収熱セル３７が形成されている。そして、仕切り壁３５の上側と下側とで燃焼セル３６と収熱セル３７が互いに上下の各通路３９、４０を介して連通している。 As shown in FIG. 2, the furnace body 13 includes a side wall portion 13 a, a dispersion plate 17 that forms a bottom wall portion, and first and second gas introduction portions 18, 38 provided below the dispersion plate 17. (Wind box). The space formed by the side wall portion 13a and the dispersion plate 17 is partitioned by a partition wall 35 arranged in the vertical direction, a combustion cell 36 is formed on the left side, and a heat collection cell 37 is formed on the right side. . The combustion cell 36 and the heat collection cell 37 communicate with each other via upper and lower passages 39 and 40 on the upper and lower sides of the partition wall 35.

燃焼セル３６は、流動媒体１２のみが収容され、固定層１９は収容されていないし、伝熱管１５群も配置されていない。この燃焼セル３６に燃料が供給され、この燃料の燃焼によって燃焼セル３６内の流動媒体１２が加熱される。 The combustion cell 36 contains only the fluid medium 12, the fixed layer 19 is not contained, and the heat transfer tube 15 group is not arranged. Fuel is supplied to the combustion cell 36, and the fluid medium 12 in the combustion cell 36 is heated by the combustion of the fuel.

収熱セル３７は、図１に示す第１実施形態の流動床炉１１と同様に、固定層１９及び流動媒体１２が収容され、流動媒体１２中に伝熱管１５群が配置されている。ただし、固定層１９が燃焼セル３６側に移動しないようにするために、保持壁４１が分散板１７に設けられている。 As in the fluidized bed furnace 11 of the first embodiment shown in FIG. 1, the heat collection cell 37 accommodates the fixed bed 19 and the fluidized medium 12, and the heat transfer tube 15 group is arranged in the fluidized medium 12. However, the holding wall 41 is provided on the dispersion plate 17 so that the fixed layer 19 does not move to the combustion cell 36 side.

収熱セル３７には、燃焼セル３６内の加熱された流動媒体１２が移送され、この高温の流動媒体１２が保有する熱が伝熱管１５によって回収される。 The heated fluid medium 12 in the combustion cell 36 is transferred to the heat collection cell 37, and the heat held by the high-temperature fluid medium 12 is recovered by the heat transfer tube 15.

第１及び第２ガス導入部１８、３８は、それぞれが箱状に形成され、仕切り板４２によって両者が仕切られている。この第１ガス導入部１８は、第１実施形態と同様にして、収熱セル３７内の流動媒体１２を流動させるものであり、流動化用ガス１４をガスノズル２１及び固定層１９に通して流動媒体１２中に供給することができるものである。 The first and second gas introduction portions 18 and 38 are each formed in a box shape, and both are partitioned by a partition plate 42. The first gas introduction unit 18 is used to flow the fluid medium 12 in the heat collecting cell 37 in the same manner as in the first embodiment, and the fluidizing gas 14 flows through the gas nozzle 21 and the fixed layer 19. It can be supplied into the medium 12.

そして、第２ガス導入部３８は、流動化用ガス１４をガスノズル２１に通して燃焼セル３６内の流動媒体１２内に供給し、この流動媒体１２を上昇移動させることができるものである。この燃焼セル３６内で上昇移動する流動媒体１２は、仕切り壁３５の上端部の上通路３９を乗り越えて収熱セル３７内に移送される。そして、収熱セル３７内に移送された高温の流動媒体１２は、収熱セル３７内で下降移動して伝熱管１５で収熱され、そして、仕切り壁３５の下端部と分散板１７との間の下通路４０を通って燃焼セル３６内に移送される。このようにして、流動媒体１２は、この２つの燃焼セル３６及び収熱セル３７を循環すると共に流動することができる。 The second gas introduction unit 38 can supply the fluidizing gas 14 to the fluid medium 12 in the combustion cell 36 through the gas nozzle 21 and move the fluid medium 12 upward. The fluid medium 12 that moves upward in the combustion cell 36 passes over the upper passage 39 at the upper end of the partition wall 35 and is transferred into the heat collection cell 37. Then, the high-temperature fluid medium 12 transferred into the heat collection cell 37 moves down in the heat collection cell 37 and is collected by the heat transfer tube 15, and the lower end of the partition wall 35 and the dispersion plate 17 It is transferred into the combustion cell 36 through the lower passage 40 therebetween. In this way, the fluid medium 12 can circulate and flow through the two combustion cells 36 and the heat collection cell 37.

また、図２に示すように、第１及び第２ガス導入部１８、３８の仕切り板４２は、仕切り壁３５の下側であって、燃焼セル３６側に寄った位置に設けられている。また、仕切り壁３５の下側にガスノズル２１が配置されている。このガスノズル２１によって、仕切り壁３５の下端部と分散板１７との間の下通路４０に、流動媒体１２が滞留することを防止することができる。 As shown in FIG. 2, the partition plate 42 of the first and second gas introduction portions 18 and 38 is provided at a position below the partition wall 35 and close to the combustion cell 36 side. In addition, the gas nozzle 21 is disposed below the partition wall 35. The gas nozzle 21 can prevent the fluid medium 12 from staying in the lower passage 40 between the lower end of the partition wall 35 and the dispersion plate 17.

また、図２に示す炉本体１３内に配置されている流動媒体１２及び固定層１９を、炉本体１３の外側に排出して回収するときは、燃焼セル３６及び収熱セル３７内の流動化用ガス１４の空塔速度を、第２流動化開始速度以上にする。 In addition, when the fluidized medium 12 and the fixed layer 19 disposed in the furnace body 13 shown in FIG. 2 are discharged to the outside of the furnace body 13 and recovered, fluidization in the combustion cell 36 and the heat collection cell 37 is performed. The superficial speed of the working gas 14 is set to be equal to or higher than the second fluidization start speed.

これによって、流動媒体１２及び固定層１９を、この２つの燃焼セル３６及び収熱セル３７を流動させながら循環させることができる。このように、流動媒体１２及び固定層１９を循環させることによって、流動媒体１２及び固定層１９を燃焼セル３６に設けられている排出管２９から排出することができる。 Thus, the fluid medium 12 and the fixed bed 19 can be circulated while the two combustion cells 36 and the heat collection cells 37 are flowing. In this way, by circulating the fluid medium 12 and the fixed bed 19, the fluid medium 12 and the fixed bed 19 can be discharged from the discharge pipe 29 provided in the combustion cell 36.

そして、図１に示す第１実施形態と同様に、分別回収機構１６は、これら排出された流動媒体１２を構成する多数の第１粒状物２５と、固定層１９を構成する多数の第２粒状物２２とを分別して、第１及び第２貯留槽３０、３１内に回収することができる。そして、図２に示すようにして、流動媒体１２を燃焼セル３６及び収熱セル３７に戻すことができ、固定層１９を収熱セル３７に戻すことができる。 As in the first embodiment shown in FIG. 1, the separation and recovery mechanism 16 includes a large number of first granular materials 25 that constitute the discharged fluid medium 12 and a large number of second granular matters that constitute the fixed layer 19. The product 22 can be separated and collected in the first and second storage tanks 30 and 31. As shown in FIG. 2, the fluidized medium 12 can be returned to the combustion cell 36 and the heat collection cell 37, and the fixed layer 19 can be returned to the heat collection cell 37.

ただし、上記第１及び第２実施形態では、図１及び図２に示すように、炉本体１３の底壁部を形成する分散板１７に、流動媒体１２及び固定層１９を排出することができる排出口２８を設けたが、これに代えて、排出口２８を側壁部１３ａに設けてもよい。 However, in the first and second embodiments, as shown in FIGS. 1 and 2, the fluid medium 12 and the fixed layer 19 can be discharged to the dispersion plate 17 that forms the bottom wall portion of the furnace body 13. Although the discharge port 28 is provided, instead of this, the discharge port 28 may be provided in the side wall portion 13a.

そして、上記各実施形態では、図１等に示すように、分散板１７に多数のガスノズル２１を設けたが、これら多数のガスノズル２１を省略してもよい。なお、ガスノズル２１を省略した場合は、ガス導入部１８によって導入されるガス１４が、分散板１７に設けられている多数のガス流入口２０及び固定層１９を通って流動媒体１２中に供給されるときに、そのガス１４が固定層１９の上面の略全域から流動媒体１２中に満遍なく供給されるように、例えば分散板１７のガス流入口２０を小さくし、かつ、その数を多くして、所定の圧力損失を確保できるようにするとよい。 In each of the above embodiments, as shown in FIG. 1 and the like, a large number of gas nozzles 21 are provided on the dispersion plate 17, but the large number of gas nozzles 21 may be omitted. When the gas nozzle 21 is omitted, the gas 14 introduced by the gas introduction unit 18 is supplied into the fluid medium 12 through the numerous gas inlets 20 and the fixed layer 19 provided in the dispersion plate 17. For example, the gas inlet 20 of the dispersion plate 17 is reduced and the number thereof is increased so that the gas 14 is uniformly supplied into the fluid medium 12 from substantially the entire upper surface of the fixed layer 19. It is preferable to ensure a predetermined pressure loss.

また、上記各実施形態では、固定層１９を構成する第２粒状物２２（例えば鋼球）を流動させるためのガス１４の第２流動化開始速度を、流動媒体１２を構成する第１粒状物２５（例えばけい砂）を流動させるためのガス１４の第１流動化開始速度よりも大きくするために、即ち、第２粒状物２２が、第１粒状物２５と比較して流動し難くするために、第２粒状物２２の密度を大きくすると共に直径を大きくしたが、これ以外の方法によって第２粒状物２２が、第１粒状物２５と比較して流動し難くなるようにしてもよい。 Moreover, in each said embodiment, the 2nd fluidization start speed of the gas 14 for making the 2nd granule 22 (for example, steel ball) which comprises the fixed layer 19 flow is set to the 1st granule which comprises the fluid medium 12. In order to make the second granular material 22 less likely to flow than the first granular material 25 in order to make it larger than the first fluidization start speed of the gas 14 for flowing 25 (for example, silica sand). In addition, although the density of the second granular material 22 is increased and the diameter is increased, the second granular material 22 may be less likely to flow compared to the first granular material 25 by other methods.

例えば、第１又は第２粒状物２５、２２を所定の大きさ、又は所定の形状（例えば多角形、楕円球等）とすることによって、第２粒状物２２の空気抵抗を第１粒状物２５よりも小さくして、第２粒状物２２の第２流動化開始速度を、第１粒状物２５の第１流動化開始速度よりも大きくすることができる。 For example, the air resistance of the 2nd granular material 22 is made into the 1st granular material 25 by making the 1st or 2nd granular material 25 and 22 into a predetermined | prescribed magnitude | size or a predetermined shape (for example, a polygon, an elliptical sphere, etc.). The second fluidization start speed of the second granular material 22 can be made larger than the first fluidization start speed of the first granular material 25.

更に、上記各実施形態では、図１等に示すように、分別機２７は電動フルイ式のものとしたが、これに代えて、電磁石を使用したものとすることができる。つまり、排出機２６から排出される第１及び第２粒状物２５、２２の混ざり合ったものに対して電磁石を接触させて、この電磁石によって鋼球である第２粒状物２２を吸着することができる。これによって、第２粒状物２２を第１粒状物２５から引き離すことができ、第１及び第２粒状物２５、２２を分別することができる。なお、第１粒状物２５は、けい砂等であるので、電磁石には吸着されない。 Further, in each of the above embodiments, as shown in FIG. 1 and the like, the separator 27 is of an electric fluid type, but instead of this, an electromagnet may be used. That is, an electromagnet is brought into contact with a mixture of the first and second granular materials 25 and 22 discharged from the discharger 26, and the second granular material 22 that is a steel ball is adsorbed by the electromagnet. it can. Thereby, the 2nd granular material 22 can be pulled away from the 1st granular material 25, and the 1st and 2nd granular material 25 and 22 can be fractionated. Since the first granular material 25 is silica sand or the like, it is not attracted to the electromagnet.

そして、上記各実施形態で使用されているガスノズル２１は、図１及び図３（ａ）に示すように、上端部が閉塞し、下端部が開口する略円筒形状のものであって、上端部の周囲に複数の噴出し口２１ａが形成され、ノズルカバー４３が設けられていないものとしたが、これに代えて、ガスノズルを図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、ノズルカバー４３が設けられているものとしてもよい。これら各図に示すノズルカバー４３は、ノズル本体４４に形成されている噴出し口２１ａがごみや灰で閉塞されることを防止するためのものである。 The gas nozzle 21 used in each of the above embodiments has a substantially cylindrical shape in which the upper end is closed and the lower end is opened, as shown in FIGS. A plurality of ejection ports 21a are formed around the nozzle, and the nozzle cover 43 is not provided. Instead, as shown in FIGS. 3B and 3C, the nozzle cover 43 is provided with a gas nozzle. It is good also as what is provided. The nozzle cover 43 shown in these drawings is for preventing the ejection port 21a formed in the nozzle body 44 from being blocked by dust or ash.

図３（ｂ）に示すガスノズル４５は、ノズル本体４４が図３（ａ）に示すガスノズル２１と同等のものであり、このノズル本体４４の略中央に傘状のノズルカバー４３が設けられ、このノズルカバー４３の内側に噴出し口２１ａが配置されるように形成されている。 The gas nozzle 45 shown in FIG. 3 (b) has a nozzle body 44 equivalent to the gas nozzle 21 shown in FIG. 3 (a), and an umbrella-shaped nozzle cover 43 is provided in the approximate center of the nozzle body 44. An ejection port 21 a is formed inside the nozzle cover 43.

図３（ｃ）に示すガスノズル４６は、ノズル本体４４が図３（ａ）に示すガスノズル２１と同等のものであり、このノズル本体４４の上端部に傘状のノズルカバー４３が設けられ、このノズルカバー４３の内側に噴出し口２１ａが配置されるように形成されている。 The gas nozzle 46 shown in FIG. 3C has a nozzle body 44 equivalent to the gas nozzle 21 shown in FIG. 3A, and an umbrella-shaped nozzle cover 43 is provided at the upper end of the nozzle body 44. An ejection port 21 a is formed inside the nozzle cover 43.

また、上記各実施形態が備える気泡小径化部２３は、図１に示すように、分散板１７と、この分散板１７上に配置された多数の第２粒状物２２（固定層１９）とを備えるものとしたが、これに代えて、例えばこの分散板１７と多数の第２粒状物２２を互いに結合させて一体に形成して、多数のガス流入口２０と、多数のガス流出口２４とを有するものとしてもよい。もちろん、これら多数のガス流入口２０と、多数のガス流出口２４とを有する一体物としてもよい。 Further, as shown in FIG. 1, the bubble diameter reducing unit 23 provided in each of the above embodiments includes a dispersion plate 17 and a large number of second granular materials 22 (fixed layer 19) arranged on the dispersion plate 17. However, instead of this, for example, the dispersion plate 17 and a large number of second granular materials 22 are joined together to form a single body, a large number of gas inlets 20, and a large number of gas outlets 24. It is good also as what has. Of course, it is good also as an integral thing which has these many gas inflow ports 20 and many gas outflow ports 24. FIG.

このようにすると、炉本体１３内の流動化用ガス１４の流速（空塔速度）を大きくしても、気泡小径化部は流動しないので、伝熱管１５を加熱するための効率の良い空塔速度で流動媒体１２を流動させることができる。 In this way, even if the flow velocity (superficial velocity) of the fluidizing gas 14 in the furnace body 13 is increased, the bubble diameter reducing portion does not flow, so that an efficient superficial tower for heating the heat transfer tube 15 is obtained. The fluid medium 12 can be fluidized at a speed.

そして、上記第２実施形態では、図２に示すように、本発明を、炉本体１３内の空間が仕切り壁３５によって仕切られて燃焼セル３６と収熱セル３７が形成され、流動媒体１２がこれらの燃焼セル３６及び収熱セル３７を流動すると共に循環する内部循環流動床炉に適用したが、これに代えて、図には示さないが、本発明を外部循環流動床炉に適用することができる。 And in the said 2nd Embodiment, as shown in FIG. 2, the space in the furnace main body 13 is partitioned off by the partition wall 35, and the combustion cell 36 and the heat collection | recovery cell 37 are formed, and the fluid medium 12 is shown in FIG. Although applied to an internal circulating fluidized bed furnace that flows and circulates through the combustion cell 36 and the heat collecting cell 37, the present invention is applied to an external circulating fluidized bed furnace, although not shown in the figure. Can do.

この外部循環流動床炉は、例えば流動媒体１２である第１粒状物２５を収容する火炉と、この火炉から燃焼ガスと共に排出される第１粒状物２５を導入し、この第１粒状物２５を捕集して排出する捕集装置と、この捕集装置によって捕集、排出された第１粒状物２５を、例えば図１又は図２に示す炉本体１３内の伝熱管１５を経由して火炉に循環させる循環系を備えるものである。この場合は、炉本体１３内で燃焼が行なわれない。 This external circulation fluidized bed furnace introduces, for example, a furnace containing the first granular material 25 which is the fluidized medium 12, and the first granular material 25 discharged from the furnace together with the combustion gas. A collecting device that collects and discharges the first granular material 25 collected and discharged by the collecting device, for example, via a heat transfer tube 15 in the furnace body 13 shown in FIG. 1 or FIG. It is provided with a circulatory system that circulates. In this case, combustion is not performed in the furnace body 13.

次に、図４を参照して、流動する流動媒体１２との衝突によって生じる伝熱管１５の減肉量の実験結果を説明する。この実験は、気泡分散構造Ａと、気泡分散構造Ｂとを比較したものである。気泡分散構造Ａは、図１に示す流動床炉１１において、固定層１９を省略したものと同等のものである。気泡分散構造Ｂは、図１に示す流動床炉１１のものと同等のものである。ただし、伝熱管１５は、アクリル製の模擬伝熱管を使用している。模擬伝熱管を使用することによって、減肉量を増大させることができ、減肉量の測定をし易くすることができる。 Next, with reference to FIG. 4, the experimental result of the thinning amount of the heat transfer tube 15 caused by the collision with the flowing fluid medium 12 will be described. This experiment is a comparison between the bubble dispersion structure A and the bubble dispersion structure B. The bubble dispersion structure A is the same as that in which the fixed bed 19 is omitted in the fluidized bed furnace 11 shown in FIG. The bubble dispersion structure B is equivalent to that of the fluidized bed furnace 11 shown in FIG. However, the heat transfer tube 15 uses a simulated heat transfer tube made of acrylic. By using a simulated heat transfer tube, the amount of thinning can be increased, and the amount of thinning can be easily measured.

図４に示すように、気泡分散構造Ｂによれば、気泡分散構造Ａと比較して流動媒体１２中の気泡径が約７０％となり小さくなる。アクリル製の伝熱管の減肉量は、約２０％低減できる。よって、金属製の伝熱管１５の磨耗減肉を低減することができる。 As shown in FIG. 4, according to the bubble dispersion structure B, the bubble diameter in the fluidized medium 12 is reduced to about 70% as compared with the bubble dispersion structure A. The thickness reduction of the acrylic heat transfer tube can be reduced by about 20%. Therefore, the wear thinning of the metal heat transfer tube 15 can be reduced.

以上のように、本発明に係る流動床炉及びそれを備える流動床ボイラは、流動化用ガスの気泡を小さくすることによって、流動媒体が伝熱管の外面に衝突するときの衝突速度を小さくして、流動媒体が伝熱管に衝突することにより生じる伝熱管の損耗減肉を低減することができる優れた効果を有し、このような流動床炉及びそれを備える流動床ボイラに適用するのに適している。 As described above, the fluidized bed furnace according to the present invention and the fluidized bed boiler provided with the fluidized bed boiler reduce the collision speed when the fluidized medium collides with the outer surface of the heat transfer tube by reducing the bubbles of the fluidizing gas. The fluidized medium has an excellent effect of reducing wear loss of the heat transfer tube caused by the collision with the heat transfer tube, and can be applied to such a fluidized bed furnace and a fluidized bed boiler equipped with the same. Is suitable.

１１、３４流動床炉
１２流動媒体
１３炉本体
１３ａ側壁部
１４流動化用ガス
１５伝熱管
１６分別回収機構
１７分散板
１８ガス導入部、第１ガス導入部
１９固定層
２０ガス流入口
２１、４５、４６ガスノズル
２１ａ噴出し口
２２第２粒状物
２３気泡小径化部
２４ガス流出口
２５第１粒状物
２６排出機
２６ａ、２７ａ入口
２６ｂ出口
２７分別機
２７ｂ第１出口
２７ｃ第２出口
２８排出口
２９排出管
３０第１貯留槽
３１第２貯留槽
３２循環装置
３５仕切り壁
３６燃焼セル
３７収熱セル
３８第２ガス導入部
３９上通路
４０下通路
４１保持壁
４２仕切り板
４３ノズルカバー
４４ノズル本体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 34 Fluidized bed furnace 12 Fluid medium 13 Furnace main body 13a Side wall part 14 Fluidization gas 15 Heat transfer pipe 16 Separation | restoration collection mechanism 17 Dispersion plate 18 Gas introduction part, 1st gas introduction part 19 Fixed bed 20 Gas inflow port 21, 45 , 46 Gas nozzle 21a Ejection port 22 Second granular material 23 Bubble diameter reducing part 24 Gas outlet 25 First granular material 26 Discharge machine 26a, 27a Inlet 26b Outlet 27 Sorting machine 27b First outlet 27c Second outlet 28 Discharge port 29 Discharge pipe 30 First storage tank 31 Second storage tank 32 Circulation device 35 Partition wall 36 Combustion cell 37 Heat collection cell 38 Second gas introduction part 39 Upper passage 40 Lower passage 41 Holding wall 42 Partition plate 43 Nozzle cover 44 Nozzle body

Claims

In a fluidized bed furnace in which a heated fluid medium is accommodated in a furnace body, the fluid medium is fluidized by a fluidizing gas, and a heat transfer tube disposed in the fluid medium is heated.
The fluidizing gas is provided so as to hold the fluidizing medium, and the fluidizing gas is allowed to flow in from the gas inlets so that the fluidizing gas can flow out of the gas outlets more than the number of the gas inlets. It has a bubble diameter reducing part that can be supplied into a fluid medium ,
The bubble diameter reducing portion has a dispersion plate that forms the gas inlet, and a fixed layer that is placed on the dispersion plate and forms a larger number of gas outlets than the number of the gas inlets,
The fluidized medium is formed of a first granular material, and the first granular material starts to flow when the flow rate of the fluidizing gas is the first fluidization start speed,
The fixed bed is formed of a second granular material, and the second granular material starts to flow when the flow rate of the fluidizing gas is the second fluidization start speed,
The first and second granular materials are formed such that the second fluidization start speed is greater than the first fluidization start speed,
By setting the first granular material or the second granular material to a predetermined density, a predetermined size, or a predetermined shape, the second fluidization start speed becomes higher than the first fluidization start speed. And
The flow rate of the fluidizing gas in the furnace body is set to be equal to or higher than the second fluidization start speed, and the fixed bed and the fluidized medium are caused to flow and are discharged to the outside of the furnace body. A fluidized bed furnace comprising a separation and recovery mechanism capable of separating and recovering the first particulate matter constituting the fixed bed and the second particulate matter constituting the fixed bed.

A fluidized bed boiler comprising the fluidized bed furnace according to claim 1 .