JP6099263B2 - 循環流動層ボイラ - Google Patents

Description

本発明は、バイオマスや石炭等を燃料とし、発電用を主とする蒸気ボイラとして使用される循環流動層ボイラの改良に係り、特に、循環流動層炉の炉本体と流動媒体回収器とを接続するダクト等に改良を加えることによって、燃焼負荷変動時や燃料変化時のガス流速低下によるダクト内での飛灰や流動媒体の堆積を抑制することができ、その結果、多種類の燃料を切り替えて単独燃焼若しくは混合燃焼させても、広い燃焼範囲（高ターンダウン）で安定した運転を行えると共に、低負荷運転も可能になり、また、材料費や据付工事費を大幅に削減できるようにした循環流動層ボイラに関するものである。

一般に、循環流動層ボイラは、バイオマスや石炭、ＲＤＦ、木屑、都市ごみ、産業廃棄物、汚泥等の燃料に対して優れた燃焼性能を有するものであり、ごみ焼却施設の発電用蒸気ボイラとして使用されている。

従来、この種の循環流動層ボイラとしては、例えば、特開平１０−２２０７０８号公報（特許文献１）や特開２００１−２３５１０１号公報（特許文献２）に開示されたものが知られている。

図６は従前の循環流動層ボイラの一例を示すものであり、当該循環流動層ボイラは、流動層２０ａ及び燃焼室２０ｂを有する炉本体２０と、炉本体２０にダクト２１を介して接続され、内筒２２を有するサイクロン２３と、サイクロン２３及び炉本体２０に接続されたループシール部２４等から構成されており、炉本体２０とサイクロン２３とループシール部２４等の構成材（水管壁等）による吸収熱及び煙道に配設した熱交換器等による吸収熱により発電用の高温高圧の過熱蒸気を発生させるようにしたものである。

即ち、前記循環流動層ボイラによれば、燃料供給口２０ｃから炉内に供給された燃料は、流動層２０ａ内において流動ノズル（図示省略）から噴出する一次空気により流動砂等の流動媒体Ｓと撹拌・混合されつつ燃焼する。

燃焼により発生した燃焼ガスや飛灰等の焼却残渣は、流動媒体Ｓと一緒に流動層２０ａから燃焼室２０ｂへ吹き上げられ、ここで流動媒体Ｓと撹拌・混合されつつ燃焼室２０ｂに供給される二次空気により燃焼ガスや未燃分を完全燃焼させた後、ダクト２１を通してサイクロン２３に導入される。

サイクロン２３に導入された飛灰等を含んだ排ガスＧと流動媒体Ｓは、ここで遠心分離作用により流動媒体Ｓと、飛灰等を含んだ排ガスＧとに分離される。

分離された流動媒体Ｓは、サイクロン２３からダウンカマー２５、ループシール部２４、流動媒体Ｓの戻し口２０ｄを通して炉本体２０の流動層２０ａ内へ戻され、流動媒体Ｓの持っている保有熱を再利用し、また、飛灰等を含んだ排ガスＧは、サイクロン２３から煙道を通って熱交換器等で熱を回収され、バグフィルタ等の排ガス処理装置により飛灰等を除去された後、煙突から大気中へ放出される。

前記循環流動層ボイラは、炉本体２０内を上昇する燃焼ガスと流動媒体Ｓとの流速差が大きいため、炉内の全域で燃料と流動媒体Ｓの撹拌・混合が旺盛に行われ、燃焼反応が急速に進行する。その結果、低い空気過剰率でもって燃料を完全燃焼させることができ、未燃焼物損失の減少によるボイラ効率の向上や低空気過剰率による低ＮＯｘ燃焼が可能となる等の優れた効用を有するものである。

ところで、標準的なサイクロンを採用する循環流動層ボイラにおいては、通常炉本体２０とサイクロン２３とを水平なダクト２１で連通状に接続しているが、この場合、低負荷燃焼を行うと、ダクト２１内のガス流速が遅くなり、また、ガス温度も低下するため、飛灰や流動媒体Ｓがダクト２１内に堆積・固化し、ダクト２１を閉塞し易くなると云う問題があった。この問題は、炉内に投入する燃料を変えた場合にも起こり得る。
また、ダクト２１内に飛灰や流動媒体Ｓが堆積・固化した状態で高負荷燃焼に移行した場合、ダクト２１内の開口面積が狭くなっているため、ダクト２１内のガス流速が急上昇し、排ガスＧ中に含まれる流動媒体Ｓによりサイクロン２３の周壁に摩耗を生じることになる。

尚、循環流動層ボイラにおいて、ダクト内での飛灰等の堆積を抑制するため、特開平１１−０８２９６８号公報や特開２００５−０５８８７２号公報のようにダクトを傾斜させたものもある。
しかし、ただ単にダクトを傾斜させてサイクロンに接続する場合、ボイラ水管の構造が難しく、燃焼室を形成する炉本体とサイクロンとを一体で構成する必要がある。
また、炉本体側のダクトとサイクロン側のダクトを伸縮継手（図示省略）で接続する場合、伸縮継手部分に飛灰や流動媒体が堆積し易く、伸縮継手の能力低下や損傷を引き起こすことがある。

更に、循環流動層ボイラにおいて、燃焼室とサイクロンのボイラ水管を一体で構成する場合、ボイラの熱伸び差に対応するため、循環流動層ボイラ全体を囲う形で支柱を構築し、最上部の梁から循環流動層ボイラ全体を吊り下げる構造とするが、循環流動層ボイラ自体は高さが２０ｍ〜４０ｍになる重量物であり、非常に大掛かりな支柱が必要になる。
また、循環流動層ボイラを吊り下げ構造とした場合、循環流動層ボイラ全体を囲う支柱を構築した後、更に上部から吊り下げて設置する必要があるため、その据付工事に超大型のクレーンを必要とし、据付工事費が高くなる。

特開平１０−２２０７０８号公報 特開２００１−２３５１０１号公報 特開平１１−０８２９６８号公報 特開２００５−０５８８７２号公報

本発明は、従前の循環流動層ボイラにおける上述の如き問題、即ち、（１）燃焼負荷変動時や燃料変化時にダクト内のガス流速が低下したときに、飛灰や流動媒体がダクト内に堆積・固化してダクトを閉塞すること、（２）ダクトの途中に伸縮継手を介設した場合、伸縮継手部分に飛灰や流動媒体が堆積すること、（３）循環流動層ボイラを吊り下げ構造としているため、非常に大掛かりな支柱が必要になって材料費や据付工事費が高くなること、等の問題を解決せんとするものであり、その目的は、循環流動層炉の炉本体と流動媒体回収器とを接続するダクト等に改良を加えることによって、燃焼負荷変動時や燃料変化時のガス流速低下によるダクト内での飛灰や流動媒体の堆積を抑制することができ、その結果、多種類の燃料を切り替えて単独燃焼若しくは混合燃焼させても、広い燃焼範囲（高ターンダウン）で安定した運転を行えると共に、低負荷運転も可能になり、また、材料費や据付工事費を大幅に削減できるようにした循環流動層ボイラを提供することにある。

本発明の請求項１の発明は、燃料を流動媒体と共に流動化させながら燃焼させる流動層及び燃焼により発生した燃焼ガス及び未燃分を流動層から吹き上げられた流動媒体と撹拌・混合しつつ燃焼させる燃焼室を有する炉本体と、炉本体の上部に設けた燃焼室出口から排出された排ガス、流動媒体、飛灰を重力加速度と遠心加速度によって排ガス及び飛灰と流動媒体とに分離し、排ガス中から流動媒体を回収する円筒状の流動媒体回収器と、炉本体内と流動媒体回収器内との間をシールしつつ分離回収した流動媒体を流動媒体回収器から炉本体内の流動層に戻すループシール部とを備えた循環流動層ボイラであって、前記炉本体の燃焼室出口と流動媒体回収器の入口との間を、燃焼室出口に接続されて構造上最低長さとした水平部及び水平部に下向きに連設された垂直部から成る燃焼室出口ダクトと、燃焼室出口ダクトの垂直部に伸縮継手を介して下向き傾斜姿勢で接続され、流動媒体回収器にその接線方向に接続された入口傾斜ダクトとにより連通状に接続する構成としたことに特徴がある。

本発明の請求項２の発明は、請求項１の発明において、入口傾斜ダクトの傾斜角度を１０°〜４５°に設定したことに特徴がある。

本発明の請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、流動媒体回収器の上端部に設けた排ガス出口ダクトと流動媒体回収器の下端部に設けたダウンカマーとに伸縮継手をそれぞれ介設すると共に、流動媒体回収器を支柱により中間支持構造で自立させたことに特徴がある。

本発明の請求項４の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、入口傾斜ダクト内を流通する排ガスの流速を最大負荷燃焼時で２０ｍ／ｓ以下とし、低負荷燃焼時の下限を設けないようにしたことに特徴がある。

本発明の請求項５の発明は、請求項３の発明において、燃焼室及び流動媒体回収器を水管パネルで構成すると共に、燃焼室出口ダクト、入口傾斜ダクト及びダウンカマーをそれぞれ耐火物構造としたことに特徴がある。

本発明の請求項６の発明は、請求項３の発明において、燃焼室、流動媒体回収器、ループシール部、燃焼室出口ダクト、ダウンカマー、入口傾斜ダクト、ループシール部と炉本体を接続する循環用ダクトをそれぞれ水管パネルで構成したことに特徴がある。

本発明の請求項７の発明は、請求項３の発明において、燃焼室、流動媒体回収器、ループシール部、燃焼室出口ダクト、入口傾斜ダクト、ダウンカマー、ループシール部と炉本体を接続する循環用ダクトをそれぞれ耐火物構造としたことに特徴がある。

本発明の請求項８の発明は、請求項１の発明において、燃焼室出口ダクトの垂直部の上端に、補充用流動媒体、脱硫剤及びクリンカ抑制剤の投入口を形成し、当該投入口から自然落下により補充用流動媒体、脱硫剤又はクリンカ抑制剤のうちの何れか一つ又は二つ以上を同時に投入するようにしたことに特徴がある。

本発明の請求項９の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、入口傾斜ダクトに入口傾斜ダクト内の底面と平行に且つ底面に近い位置に空気投入ノズルを設け、当該空気投入ノズルから空気若しくは空気と補充用流動媒体、脱硫剤及びクリンカ抑制剤のうちの少なくとも何れか一つとの混合流体を投入するようにしたことに特徴がある。

本発明の循環流動層ボイラは、炉本体の燃焼室出口と流動媒体回収器の入口との間を、燃焼室出口に接続されて水平部及び垂直部から成る燃焼室出口ダクトと、燃焼室出口ダクトの垂直部に伸縮継手を介して下向き傾斜姿勢で接続され、流動媒体回収器にその接線方向に接続された入口傾斜ダクトとにより連通状に接続し、燃焼室出口ダクトの水平部の長さを構造上最低長さに設定しているため、燃焼負荷変動時や燃料変化時にダクト内のガス流速が低下しても、飛灰や流動媒体がダクト内に堆積・固化するのを抑制することができ、その結果、多種類の燃料を切り替えて単独燃焼若しくは混合燃焼させても、広い燃焼範囲（高ターンダウン）で安定した運転を行えると共に、低負荷運転も可能になる。

本発明の循環流動層ボイラは、流動媒体回収器に入口傾斜ダクトを下向き傾斜姿勢で且つ接線方向に接続し、入口傾斜ダクトから排ガス、流動媒体及び飛灰を流動媒体回収器に下向き傾斜姿勢で且つ接線方向へ導入するようにしているため、流動媒体回収器内で重力加速度と遠心加速度により流動媒体を分離・回収することができ、従来の一般的なサイクロンで使用している内筒が不要になり、設備費の削減や内筒の変形、脱落、閉塞等のトラブルを回避することができる。

本発明の循環流動層ボイラは、流動媒体回収器に入口傾斜ダクトを下向き傾斜姿勢で接続しているため、極低負荷運転を行った場合でも、流動媒体の落下が滑らかになり、流動媒体回収器の下部の絞り部分（円錐部）に流動媒体がまとまって落ちることにより生じる閉塞を回避することができる。

本発明の循環流動層ボイラは、燃焼室出口ダクトの垂直部に伸縮継手を介して入口傾斜ダクトを接続しているため、低負荷運転でガス流速が遅い場合でも、伸縮継手部分に飛灰や流動媒体が堆積すると云うことがなく、伸縮継手の損傷によるトラブルを回避することができる。

本発明の循環流動層ボイラは、燃焼室出口ダクトの垂直部に伸縮継手を介して入口傾斜ダクトを接続すると共に、流動媒体回収器の上端部に設けた排ガス出口ダクトと流動媒体回収器の下端部に設けたダウンカマーとに伸縮継手をそれぞれ介設し、流動媒体回収器を支柱により中間支持構造で自立させているため、燃焼室を有する炉本体も支柱による中間支持構造で自立させることができ、循環流動層ボイラ全体を囲う支柱類が不要となり、支柱類を簡素化できて材料費や据付工事費を大幅に削減できると共に、工期も短縮することができる。

本発明の循環流動層ボイラは、燃焼室出口ダクトの垂直部の上端に、補充用流動媒体、脱硫剤及びクリンカ抑制剤の投入口を形成しているため、当該投入口から補充用流動媒体や脱硫剤、クリンカ抑制剤を自然落下により投入することができる。
また、本発明の循環流動層ボイラは、燃焼室出口ダクトに補充用流動媒体や脱硫剤等を投入しているため、これらを燃焼室に直接投入することによる炉内温度の低下を抑制することができるうえ、補充用流動媒体や脱硫剤等の研磨効果により燃焼室出口ダクト内や入口傾斜ダクト内をクリーニングすることができ、燃焼室出口ダクトや入口傾斜ダクトの閉塞を防止することができる。

本発明の循環流動層ボイラは、入口傾斜ダクトに入口傾斜ダクト内の底面と平行に且つ底面に近い位置に空気投入ノズルを設け、当該空気投入ノズルから空気を投入するようにしているため、未燃分を流動媒体回収器内で完全燃焼させることができると共に、入口傾斜ダクト内への飛灰等の堆積を防止することができる。
また、本発明の循環流動層ボイラは、空気投入ノズルから空気と一緒に補充用流動媒体や脱硫剤、クリンカ抑制剤を投入しているため、燃焼室に直接投入することによる炉内温度の低下を抑制することができるうえ、補充用流動媒体や脱硫剤等の研磨効果により入口傾斜ダクト内をクリーニングすることができ、入口傾斜ダクトの閉塞を防止することができる。

本発明の実施形態に係る循環流動層ボイラの概略正面図である。 同じく循環流動層ボイラの概略平面図である。 本発明の他の実施形態に係る循環流動層ボイラの概略正面図である。 図３に示す循環流動層ボイラの概略平面図である。 図３に示す循環流動層ボイラの炉本体の概略側面図である。 従来の循環流動層ボイラの概略正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の実施形態に係る比較的小型の循環流動層ボイラを示し、当該循環流動層ボイラは、流動層１ａ及び燃焼室１ｂを有する炉本体１と、炉本体１に燃焼室出口ダクト２、伸縮継手３及び入口傾斜ダクト４を介して接続された円筒状の流動媒体回収器５と、流動媒体回収器５にダウンカマー６を介して接続されたループシール部７と、ループシール部７と炉本体１を接続する循環用ダクト１１等から構成されており、炉本体１等の構成材（水管パネル等）による吸収熱及び煙道に配設した熱交換器等による吸収熱により発電用の高温高圧の過熱蒸気を発生させるようにしたものである。

具体的には、前記炉本体１は、隣接する水管相互間をヒレ板を介して気密状に連結して成る水管パネルにより横断面形状が四角形に形成されており、その内部には、一次空気を吹き込む複数の流動ノズル（図示省略）を配設した流動層１ａと、二次空気が吹き込まれる燃焼室１ｂとが設けられている。この炉本体１を形成する水管パネルの外面は、断熱材及び鋼板製のケーシングで覆われている
また、炉本体１の側壁の上部位置には、炉内の燃焼ガス及び吹き上げられた飛灰、流動媒体Ｓを排出する燃焼室出口１ｃが形成されていると共に、炉本体１の側壁の下部位置には、排ガスＧから分離された流動媒体Ｓの戻し口１ｄが形成されている。

尚、水管パネルの流動層１ａに対向する部分の内面には、耐火煉瓦やキャスタブル耐火物等の耐火物が内張りされており、流動化している流動媒体Ｓによる水管パネルの摩耗が防止されている。
また、水管パネルの燃焼室１ｂに対向する部分は、裸管状態としても良く、或いは耐摩耗性の金属を溶射して保護皮膜を形成し、この保護皮膜により水管パネルを保護するようにしても良い。

上記の実施形態においては、炉本体１を水管パネル構造としたが、他の実施形態においては、炉本体１を、ケーシング内に耐火物を内張りして成る耐火物壁構造としても良い。
また、上記の実施形態においては、炉本体１の横断面形状を四角形としたが、他の実施形態においては、炉本体１の横断面形状を円形としても良い。

前記燃焼室出口ダクト２は、四角筒状に形成されて水管パネル構造又は耐火物構造に構成されており、炉本体１の燃焼室出口１ｃに接続され、構造上最低長さとした四角筒状の水平部２ａと、水平部２ａに９０°下向きに連設された四角筒状の垂直部２ｂとから成る。
また、燃焼室出口ダクト２は、水平部２ａの底壁を燃焼室１ｂに対して下り傾斜状に傾斜させた状態で炉本体１の燃焼室出口１ｃに接続されており、水平部２ａの底壁の水平部分が構造上最低長さとなるように形成されている。
更に、燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂの上端部には、流動砂等の補充用流動媒体、脱硫剤（石灰石やドロマイト等）及び粉末状のクリンカ抑制剤（Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ等の化合物）の投入口２ｃが形成されており、当該投入口２ｃから自然落下により補充用流動媒体、脱硫剤又はクリンカ抑制剤のうちの何れか一つ又は二つ以上を同時に投入することができるようになっている。

前記入口傾斜ダクト４は、四角筒状に形成されて水管パネル構造又は耐火物構造に構成されており、燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂに伸縮継手３を介して下向き傾斜姿勢で接続されていると共に、流動媒体回収器５にその接線方向に接続されている。
この入口傾斜ダクト４の傾斜角度αは、入口傾斜ダクト４内の排ガスＧの流速及び必要とする流動媒体回収器５の分級性能から適宜に決定されている。
また、入口傾斜ダクト４の断面積（高さ×幅）は、入口傾斜ダクト４内を流通する排ガスＧの流速が所定の値になるように設定されている。
この実施形態においては、入口傾斜ダクト４の傾斜角度αを１０°〜４５°に設定し、また、入口傾斜ダクト４の断面積を入口傾斜ダクト４内の排ガスＧの流速が循環流動層ボイラの最大負荷燃焼時で２０ｍ／ｓ以下になるように設定すると共に、低負荷燃焼時の下限を設けないようにしている。これらの値は、実機を用いた試験結果から決定されたものである。
更に、入口傾斜ダクト４の上流側部分には、空気投入ノズル８が一つ又は複数個設けられており、当該空気投入ノズル８から空気若しくは空気と補充用流動媒体、脱硫剤及びクリンカ抑制剤のうちの少なくとも何れか一つとの混合流体を投入することができるようになっている。この空気投入ノズル８は、入口傾斜ダクト４に入口傾斜ダクト４内の底面と平行に且つ底面に限りなく近い位置に設けられており、入口傾斜ダクト４内の底面に堆積する飛灰や流動媒体Ｓを吹き飛ばせるようになっている。

前記流動媒体回収器５は、円筒状に形成されて水管パネル構造又は耐火物構造に構成されており、比較的長さの高い円筒胴部５ａと、下方へ行くに従って漸次縮径する極短い高さの円錐部２ｂとから成る。この流動媒体回収器５は、比較的長さの高い円筒胴部５ａで流動媒体Ｓと排ガスＧの分離が行われるようになっており、従前のサイクロンの内筒に相当する部材は設けられていない。
また、流動媒体回収器５の円錐部２ｂには、水管パネル構造又は耐火物構造の円筒状のダウンカマー６が接続されていると共に、流動媒体回収器５の上端面中心部には、排ガス出口ダクト９が接続されている。これらダウンカマー６及び排ガス出口ダクト９には、伸縮継手３がそれぞれ介設されている。
従って、流動媒体回収器５は、入口傾斜ダクト４、ダウンカマー６及び排ガス出口ダクト９に伸縮継手３を介設することによって、炉本体１とは別に複数本の支柱１０による中間支持構造で自立させることができる。これに伴って、炉本体１も、複数本の支柱１０による中間支持構造で自立させることができる。

前記ループシール部７は、その内部に仕切壁７ａと溢流部７ｂを備えたトラップ構造のボックス状の水管壁構造又は耐火物壁構造に構成されており、流動媒体回収器５の円錐部２ｂにダウンカマー６を介して接続されていると共に、炉本体１の戻し口１ｄに水管パネル構造又は耐火物構造の循環用ダクト１１を介して接続され、炉本体１内と流動媒体回収器５内とをシールしつつ分離回収した流動媒体Ｓを炉本体１内の流動層１ａへ戻すようにしたものである。
また、ループシール部７内には、その底部から流動化空気が供給されており、これによりループシール部７内にも流動層１ａが形成されている。

而して、上述した循環流動層ボイラによれば、燃料供給口（図示省略）から炉内に供給されたバイオマスや石炭等の燃料は、流動層１ａ内において炉本体１内の底部に配設した流動ノズル（図示省略）から噴出する一次空気により流動砂等の流動媒体Ｓと撹拌・混合されつつ燃焼する。

燃焼により発生した燃焼ガスや飛灰等の焼却残渣は、流動媒体Ｓと一緒に流動層１ａから燃焼室１ｂへ吹き上げられ、ここで流動媒体Ｓと撹拌・混合されつつ燃焼室１ｂに供給される二次空気により燃焼ガスや未燃分を完全燃焼させた後、燃焼室出口ダクト２、伸縮継手３及び入口傾斜ダクト４を通して流動媒体回収器５に導入される。

このとき、燃焼室出口ダクト２の水平部２ａの長さを構造上最低長さに設定しているため、燃焼負荷変動時や燃料変化時に燃焼室出口ダクト２内のガス流速が低下しても、飛灰や流動媒体Ｓが燃焼室出口ダクト２内に堆積・固化するのを抑制することができる。
また、流動媒体回収器５に入口傾斜ダクト４を下向き傾斜姿勢で接続しているため、極低負荷運転を行った場合でも、流動媒体Ｓの落下が滑らかになる。
更に、燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂに伸縮継手３を介して入口傾斜ダクト４を接続しているため、低負荷運転でガス流速が遅い場合でも、伸縮継手３部分に飛灰や流動媒体Ｓが堆積すると云うことがない。

流動媒体回収器５に導入された飛灰等を含んだ排ガスＧと流動媒体Ｓは、ここで流動媒体Ｓと、飛灰等を含んだ排ガスＧとに分離される。即ち、流動媒体回収器５内では、排ガスＧ及び流動媒体Ｓ等が流動媒体回収器５内に下向き傾斜姿勢で且つ接線方向へ導入されているため、重力加速度とサイクロンと同様の遠心加速度によって、粒子径が大きくて重たい流動媒体Ｓは流動媒体回収器５の下方へ、また、軽い排ガスＧと粒子径が小さくて軽い飛灰は流動媒体回収器５の上方へ分けられる。

この流動媒体回収器５においては、重力加速度と遠心加速度により流動媒体Ｓを分離・回収することができるため、従来の一般的なサイクロンで使用している内筒が不要になり、設備費の削減や内筒の変形、脱落、閉塞等のトラブルを回避することができる。

分離された流動媒体Ｓは、流動媒体回収器５からダウンカマー６、ループシール部７、循環用ダクト１１通して炉本体１の流動層１ａ内へ戻され、流動媒体Ｓの持っている保有熱を再利用される。
また、分離された飛灰等を含んだ排ガスＧは、流動媒体回収器５の排ガス出口ダクト９から煙道を通って熱交換器等で熱を回収され、バグフィルタ等の排ガス処理装置により飛灰等を除去された後、煙突から大気中へ放出される。

尚、循環流動層ボイラの運転中においては、燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂの上端に設けた投入口２ｃから自然落下により補充用流動媒体、脱硫剤又はクリンカ抑制剤のうちの何れか一つ又は二つ以上を同時に投入している。また、入口傾斜ダクト４に設けた空気投入ノズル８からも、空気若しくは空気と補充用流動媒体、脱硫剤及びクリンカ抑制剤のうちの少なくとも何れか一つとの混合流体を投入している。

その結果、補充用流動媒体や脱硫剤等を燃焼室１ｂに直接投入することによる炉内温度の低下を抑制することができるうえ、補充用流動媒体や脱硫剤等の研磨効果ににより燃焼室出口ダクト２内や入口傾斜ダクト４内をクリーニングすることができ、燃焼室出口ダクト２や入口傾斜ダクト４の閉塞を防止することができる。
また、空気投入ノズル８から投入される空気により未燃分を流動媒体回収器５内で完全燃焼させることができると共に、入口傾斜ダクト４内への飛灰等の堆積を防止することができる。

このように、上述した循環流動層ボイラにおいては、燃焼負荷変動時や燃料変化時のガス流速低下によるダクト内（燃焼出口ダクト、伸縮継手３及び入口傾斜ダクト４）での飛灰や流動媒体Ｓの堆積を抑制することができ、その結果、多種類の燃料を切り替えて単独燃焼若しくは混合燃焼させても、広い燃焼範囲（高ターンダウン）で安定した運転を行えると共に、低負荷運転も可能になる。

また、この循環流動層ボイラにおいては、燃焼室出口ダクト２と入口傾斜ダクト４との間、流動媒体回収器５の排ガス出口ダクト９、ダウンカマー６に伸縮継手３をそれぞれ介設すると共に、流動媒体回収器５を支柱１０により中間支持構造で自立させているため、燃焼室１ｂを有する炉本体１も支柱１０による中間支持構造で自立させることができ、循環流動層ボイラ全体を囲う支柱１０類が不要となり、支柱１０類を簡素化できて材料費や据付工事費を大幅に削減できると共に、工期も短縮することができる。

図３〜図５は本発明の他の実施形態に係る大型の循環流動層ボイラを示し、当該循環流動層ボイラは、流動層１ａ及び燃焼室１ｂを有する炉本体１と、炉本体１に燃焼室出口ダクト２、伸縮継手３及び入口傾斜ダクト４を介して接続された円筒状の流動媒体回収器５と、流動媒体回収器５にダウンカマー６を介して接続されたループシール部７と、ループシール部７と炉本体１を接続する循環用ダクト１１等から構成されている。

この大型の循環流動層ボイラは、炉本体１の燃焼室出口１ｃの位置を変えると共に、燃焼室出口ダクト２の形状を変えたものであり、その他の構成は図１及び図２に示す循環流動層ボイラと同様構造に構成されているため、図１及び図２に示す循環流動層ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
この大型の循環流動層ボイラも、図１及び図２に示す循環流動層ボイラと同様の作用効果を奏することができる。

１は炉本体、１ａは流動層、１ｂは燃焼室、１ｃは燃焼室出口、１ｄは戻し口、２は燃焼室出口ダクト、２ａは水平部、２ｂは垂直部、２ｃは投入口、３は伸縮継手、４は入口傾斜ダクト、５は流動媒体回収器、５ａは円筒胴部、５ｂは円錐部、６はダウンカマー、７はループシール部、７ａは仕切壁、７ｂは溢流部、８は空気投入ノズル、９は排ガス出口ダクト、１０は支柱、１１は循環用ダクト、αは入口傾斜ダクトの傾斜角度。

Claims (9)

1. 燃料を流動媒体と共に流動化させながら燃焼させる流動層及び燃焼により発生した燃焼ガス及び未燃分を流動層から吹き上げられた流動媒体と撹拌・混合しつつ燃焼させる燃焼室を有する炉本体と、炉本体の上部に設けた燃焼室出口から排出された排ガス、流動媒体、飛灰を重力加速度と遠心加速度によって排ガス及び飛灰と流動媒体とに分離し、排ガス中から流動媒体を回収する円筒状の流動媒体回収器と、炉本体内と流動媒体回収器内との間をシールしつつ分離回収した流動媒体を流動媒体回収器から炉本体内の流動層に戻すループシール部とを備えた循環流動層ボイラであって、前記炉本体の燃焼室出口と流動媒体回収器の入口との間を、燃焼室出口に接続されて構造上最低長さとした水平部及び水平部に下向きに連設された垂直部から成る燃焼室出口ダクトと、燃焼室出口ダクトの垂直部に伸縮継手を介して下向き傾斜姿勢で接続され、流動媒体回収器にその接線方向に接続された入口傾斜ダクトとにより連通状に接続する構成としたことを特徴とする循環流動層ボイラ。
2. 入口傾斜ダクトの傾斜角度αを１０°〜４５°に設定したことを特徴とする請求項１に記載の循環流動層ボイラ。
3. 流動媒体回収器の上端部に設けた排ガス出口ダクトと流動媒体回収器の下端部に設けたダウンカマーとに伸縮継手をそれぞれ介設すると共に、流動媒体回収器を支柱により中間支持構造で自立させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の循環流動層ボイラ。
4. 入口傾斜ダクト内を流通する排ガスの流速を最大負荷燃焼時で２０ｍ／ｓ以下とし、低負荷燃焼時の下限を設けないようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の循環流動層ボイラ。
5. 燃焼室及び流動媒体回収器を水管パネルで構成すると共に、燃焼室出口ダクト、入口傾斜ダクト及びダウンカマーをそれぞれ耐火物構造としたことを特徴とする請求項３に記載の循環流動層ボイラ。
6. 燃焼室、流動媒体回収器、ループシール部、燃焼室出口ダクト、入口傾斜ダクト、ダウンカマー、ループシール部と炉本体を接続する循環用ダクトをそれぞれ水管パネルで構成したことを特徴とする請求項３に記載の循環流動層ボイラ。
7. 燃焼室、流動媒体回収器、ループシール部、燃焼室出口ダクト、入口傾斜ダクト、ダウンカマー、ループシール部と炉本体を接続する循環用ダクトをそれぞれ耐火物構造としたことを特徴とする請求項３に記載の循環流動層ボイラ。
8. 燃焼室出口ダクトの垂直部の上端に、補充用流動媒体、脱硫剤及びクリンカ抑制剤の投入口を形成し、当該投入口から自然落下により補充用流動媒体、脱硫剤又はクリンカ抑制剤のうちの何れか一つ又は二つ以上を同時に投入するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の循環流動層ボイラ。
9. 入口傾斜ダクトに入口傾斜ダクト内の底面と平行に且つ底面に近い位置に空気投入ノズルを設け、当該空気投入ノズルから空気若しくは空気と補充用流動媒体、脱硫剤及びクリンカ抑制剤のうちの少なくとも何れか一つとの混合流体を投入するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の循環流動層ボイラ。

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