JPH0146761B2 - - Google Patents

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JPH0146761B2
JPH0146761B2 JP57021032A JP2103282A JPH0146761B2 JP H0146761 B2 JPH0146761 B2 JP H0146761B2 JP 57021032 A JP57021032 A JP 57021032A JP 2103282 A JP2103282 A JP 2103282A JP H0146761 B2 JPH0146761 B2 JP H0146761B2
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furnace
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steam generator
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JP57021032A
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Eru Daman Aanesuto
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Foster Wheeler Energy Corp
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Publication date
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Publication of JPH0146761B2 publication Critical patent/JPH0146761B2/ja
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    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気発生装置に関し、特に、蒸気発
生器と、それと一体的に配置されたガス化装置を
備えており、ガス化装置によつて生成された実質
的硫黄を含まない比較的低BTUの生成ガスを蒸
気発生器内で燃焼させるようにした蒸気発生装置
に関する。
環境保護庁および各州庁は、化石燃料炊き発電
所の二酸化硫黄排出量の最大許容限を規定する性
能基準を定めている。排ガス浄化装置は、これら
の基準に適合するように、蒸気発生器の排ガスを
大気中へ放出する前に排ガスから二酸化硫黄を除
去または浄化するように構成されている。蒸気発
生器の出口からは低濃度の二酸化硫黄を含有した
多量のガスが排出されるので、排ガス浄化装置は
大型で高価なものとなる。
排ガスを処理することによつて二酸化硫黄の排
出を制御するよりも、蒸気発生器内で燃焼させる
前に燃料から硫黄を除去する方が有利である。な
ぜなら、燃焼前の段階では処理しなければならな
いガスの量が大幅に少ないからである。燃焼前に
燃料から硫黄を除去するための手段として、重質
燃料油や粒状石炭などの燃料を粒状石炭の流動床
内で部分燃焼（不完全燃焼）させる石油ガス化法
が開発されている。脱硫は石灰粒との反応を通し
て行われ、発生した可燃排ガスを蒸気発生器へダ
クトで導き、該蒸気発生器内で慣用のガスバーナ
によつて燃焼を完成させる。
しかしながら、このような装置においては、ガ
ス化装置からの生成ガスを蒸気発生器へ通すため
に高温ガスダクトを設定しなければならず、更に
粒状石灰の場合、サイクロン分離器を設けなけれ
ばならない。しかし、この設備はコストが高く、
しかも、サイクロン分離器は完全に有効なもので
はないから石炭粒子が炉内に入り、炭素の相当量
の堆積を生じる。従つて、炉および／またはガス
化装置は炭素を燃尽するように設計しなければな
らず、そのために装置全体の効率を損うことにな
る。従つて、本発明の目的は、第１段のガス化装
置内で硫黄を除去し、第２段の炉内でガスを炭素
粒子と共に燃焼させるようにした２段階燃焼装置
を提供することである。
本発明の目的は、燃料を蒸気発生器で燃焼させ
る前に燃料から硫黄を除去するようにした蒸気発
生器／ガス化装置組合せシステムを提供すること
である。
本発明の他の目的は、実質的に硫黄のない生成
ガスを創生するために化学的に活性の流動床を設
け、生成ガスを蒸気発生器へ送るようにした蒸気
発生装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、ガス化装置の硫黄の
無い生成ガスを創生し、ダクトおよび／またはサ
イクロン分離器を使用せずに生成ガスを蒸気発生
器へ送るようにした蒸気発生装置を提供すること
である。
本発明の更に他の目的は、ガス化装置を蒸気発
生器と一体的に形成したことを特徴とする蒸気発
生装置を提供することである。
蒸気発生器とガス化装置とを一体的に組合わせ
た蒸気発生装置において、耐火材によつて形成さ
れた仕切板により一部を画定された垂直炉部を含
む蒸気発生器と、該仕切板の、該垂直炉部のある
側とは反対側に該炉部に隣接して延設されてお
り、硫黄吸着材を含む粒状材料の床を支持するた
めの格子を備えたガス化装置部と、該ガス化装置
部へ燃料および空気を、前記粒状材料の床を流動
化させ、かつ、該燃料をガス化させるように制御
された量で導入するための燃料および空気導入手
段と、各々前記仕切板を貫通して延設され、一端
を前記炉部の内部に連通させ、他端を前記ガス化
装置部の内部に連通させた複数のノズルとから成
り、前記ノズルは前記炉部と前記ガス化装置部と
の間を通る空気流を横切つて配置され、もつて、
前記燃料の燃焼により創生された実質的に硫黄を
含まない生成ガスが、前記ガス化装置から該ノズ
ルを通つて前記炉部内へ流入し、該炉部内で更に
燃焼されるようにしたことを特徴とする。
本発明の叙上およびその他の目的、特徴ならび
に利点は、添付図を参照して記述した以下の説明
から一層明らかになろう。
第１図を参照して説明すると、１０は本発明の
装置の一部を構成する蒸気発生器である。蒸気発
生器１０は、下方炉部１２と、中間炉部１４と、
上方炉部１６を備えている。これらの炉部を形成
する囲い壁は、前壁１８と、後壁２０と、両側壁
２２（図には一方の側壁だけが示されている）と
から成つている。
各壁は、概略的にしか示されていないが、各々
両側に突出フインを備えた複数の水管を、それぞ
れ隣接するフインを周知の態様で溶接などによつ
て結合することとにより連結して気密構造とした
ものである。
前壁１８および後壁２０の下方部分は、中間炉
部１４から外方へ傾斜し、次いで下方に延長させ
てあり、それによつて下方炉部１２が一体のガス
化装置２４を受容しうるように拡大されている。
ガス化装置２４は、仕切壁３０によつて分離され
た２つのガス化部２６，２８と、それぞれ仕切壁
３６，３８によつてガス化部２６，２８から分離
された再生部３２，３４とから構成する。
ガス化部２６，２８の上方部分に複数のノズル
４０を連通させ、それらのノズルを、下方炉部１
２の床（ゆか）を構成する耐火材製仕切板４２に
穿設した開口に突入させる。
外部供給源からの空気を受入れるダクト４８と
熱交換関係をなすように予熱器４６が設けられて
いる。ダクト４８は、耐火材製仕切板４２に穿設
した開口に連通するダクト４８ａと、ガス化部２
６，２８および再生部３２，３４の下側に延長
し、それらと連通するダクト４８ｂとに分岐して
いる。
ダクト４８ａ内には一連のダンパ５０が設けら
れ、ダクト４８ｂ内には一連のダンパ５１が設け
られており、それぞれのダクトを通る空気の流れ
を制御するようになされている。ガス化装置の構
成および作動の細部については後述する。
上方炉部１６に隣接し、それをガス流連通する
熱回収帯域５４が設けられる。熱回収部５４は、
連絡通路５６と、対流部５８を備えている。
対流部５８は、前壁６０と、後壁６２と、両側
壁６４（第１図では一方だけが示されている）を
有している。これらの壁は、いずれも炉部の壁と
同じように、複数のフイン付管を結合させること
によつて形成したものである。連絡通路５６と対
流部５８とを連通させるために壁６０の上方部分
にスロツトまたは開口が設けられている。対流部
５８を前記ガス流路６８と後部ガス流路７０とに
分割するために互いに結合した複数のフイン付管
から成る仕切壁６６が対流部内に配設されてい
る。後部ガス流路７０の下方部分内にエコノマイ
ザ７２が設けられており、エコノマイザ７２の直
ぐ上に一次過熱器７４が設けられている。前部ガ
ス流路６８内には再加熱管列７６が配設されてい
る。
上方炉部１６内にプラテン型過熱器７８が配設
され、このプラテン型過熱器と直流流体連通する
ようにして連絡通路５６内に最終過熱器８０が配
設されている。
図には示されていないが、中間炉部１４および
前壁１８に一部分を近接させてフイン付管から成
る複数の仕切壁を設けることができる。それらの
仕切壁は、前壁１８の管の一部に貫入させ、中間
炉部１４および上方炉部１６内に上向きに延長さ
せる。
蒸気発生器１０の上方部分には、炉部の前壁１
８から対流部５８の後壁６２にまで水平に延長す
る複数の互いに結合されたフイン付管から成る屋
根８２が設けられている。
第２および３図を参照して説明すると、ガス化
装置２４の床（ゆか）は、孔あき板または格子８
４によつて構成し、この格子に複数のＴ字形空気
分配管組立体８６を設置する。空気分配管組立体
はダクト４８ｂから空気を受取り、その空気をガ
ス化部２６，２８および再生部３２，３４内へ導
入する。第３図に明示されているように、各管組
立体８６は、床８４の開口を貫通して延長した垂
直管８６ａとそれに整列して接続された水平管８
６ｂを備えている。
ガス化部２６，２８の下に床８４の他の開口を
通して複数の燃料分配管組立体８８を設置する。
各燃料分配管組立体８８は、床８４の下側に延長
した水平管８８ａと、それに整列して接続され床
の開口を貫通して延長した垂直管８８ｂを備えて
いる。水平管８８ａの一端は、ガス化装置２４の
側壁を貫通して延長させ、石油または粒状石炭な
どの燃料源（図示せず）に接続することができる
ようになされている。
また、石灰石などの硫黄吸着材をガス化部２６
へ供給するための供給管９０をガス化装置の側壁
を貫通して装着する。同様の供給管をガス化部２
８にも接続する。
ガス化部２６，２８をそれぞれ分割するための
分割壁９２，９４（第２図）をそれらのガス化部
内に配置する。第３図には分割壁９２がガス化部
２６を室２６ａと２６ｂとに分割した態様が示さ
れている。分割壁９２は、仕切壁３６（第２図）
から仕切壁３０の手前にまで延長させ、室２６ａ
と２６ｂを連通させる通路２６ｃ（第３図）を画
定するようにする。
仕切壁３６に入口スロツト９６と出口スロツト
９８（第３図）を形成し、入口スロツト９６は室
２６ａを再生部３２に連通させ、出口スロツト９
８は室２６ｂを再生部３２に連通させるようにす
る。
この構成により、石灰石と燃料の混合物が連続
的に室２６ｂから通路２６ｃを通り、室２６ａ、
スロツト９６を通つて再生部３２に流入し、再生
部からスロツト９８を通つて室２６ｂ内に再循環
される。同様に、仕切壁９４と、仕切壁３８にお
いて形成されたスロツトによりガス化部２８及び
再生部３４を通しての循環は同様に行なわれるこ
とを理解され度い。
排出マニホルド１００は再生部３２の上部と連
通し、排出マニホルド１０２は再生部３４の上部
と連通して再生部で形成された硫黄ガスを外部の
硫黄回収装置（図示せず）に排出する。
作動において、ガス化装置２４，２５のガス化
部２６，２８内の各流動床の温度は、該床内へ導
入する燃料を制御することによつて所定の高い温
度（例えば1600〓）に維持する。ダクト４８ｂか
らの空気は、燃焼および熱放出量を制限するため
に完全燃焼に必要な化学量論値以下の割合で空気
管組立体８６を通してガス化部２６，２８内へ導
入する。全体のプロセス温度を制御するために排
ガスを不活性の熱吸収媒体として使用する。
ガス化部２６，２８へ完全燃焼に必要ら理論量
のほぼ25〜30％の空気と共に導入される燃料の部
分燃焼は、残りの燃料を部分燃焼させるのに十分
な熱、石油が使用される場合は残りの石油を気化
し分解させるのに十分な熱を供給する。この部分
燃焼の結果として硫化水素が発生し、それが石灰
の流動床と反応して硫化カルシウムと水を生成す
る。この過程のガス状生成物は、ほぼ200BTU／
ft3（7060BTU／m3）の発熱量を有する、実質的
に硫黄およびバナジウムを含まない燃料ガスであ
る。このガスは、自然対流によつてガス化部２
６，２８内を上昇してノズル４０に入り、ノズル
を通つて下方炉部１２内へ入り、下方炉部内でダ
クト４８ａからノズル４０の周りの上述の耐火材
製仕切板４２の開口を通して吹込まれる空気と共
に燃焼し、通常の態様で燃焼が完成する。ガス化
装置２６，２８による硫黄除去能力は、硫黄化し
た石灰を常時除去し、硫黄を含まない石灰を供給
管９０を通して補給することにより維持される。
ダクト４８ｂからの空気は、管組立体８６を通
して再生部３２，３４内へ導入され、ガス化部２
６，２８内で発生した硫化カルシウムは、それぞ
れ再生部３２，３４を通して循環されて酸化カル
シウム（石灰）に変換され、二酸化硫黄濃度の高
いオフ・ガスを発生する。硫化カルシウムが好ま
しくは約1900〓（1032℃）の温度で酸素の豊富な
再生部３２，３４へ移送されると、下部の化学反
応式が生じる。
CaSO4＋CaS＋O2→2CaO＋2SO2 上記の反応によつて発生した二酸化硫黄は、再
生部３２，３４から排出マニホルド１００，１０
２を通つて流出し、外部の装置によつて硫黄の形
で回収され、一方、酸化カルシウム（石灰）はガ
ス化装置２６，２８へ再循環され、硫黄吸着材と
して再使用に供される。
再び第１図を参照して説明すると、ガス化装置
２４からの硫黄を無い生成ガスが下方炉部１２内
で燃焼することによつて生じた燃焼ガスは、上方
炉部１６へ上昇し、熱回収帯域５４を通り、前部
ガス流路６８および後部ガス流路７０を通つて流
出する。その際、この高温燃焼ガスがプラテン型
過熱器７８、最終過熱器８０および一次過熱器７
４ならびに再加熱器７６およびエコノマイザ７２
を被つて流れ、それらの回路内を流れる流体に熱
を与える。次いで、高温ガスは、空気予熱器４６
を通り、ダクト４８に流入してくる空気を予熱す
る。
簡略化のため図には示されていないが、上述の
各壁、熱交換器および屋根を相互に流体連通関係
に接続して流れ回路を設定するための入口ヘツ
ダ、出口ヘツド、降下管および各種導管が設けら
れている。外部供給源からの供給水は、エコノマ
イザ７２を通して温度を高められた後炉壁１８，
２０，２２の下方部分に設けられた入口ヘツダ
（図示されず）へ通される。水は、壁１８，２０，
２２を同時併行的に上昇して加熱され、少くとも
一部分は蒸気に変換された後蒸気発生器１０の上
方部分に設けられた適当なヘツダ内に集められ
る。次いで、この流体（水および蒸気）は、適当
な降下管を通つて流下し、次いで上述した仕切壁
を通つて上昇し、流体の追加の熱を与える。流体
は、次いで熱回収帯域５４の壁６０，６２，６６
を通つた後収集されて屋根８２へ通される。流体
は、屋根８２から適当な収集ヘツダ等を経て気／
液分離器（図示せず）へ通され、蒸気分と液体分
に分離される。液体分は、分離器からドレン・マ
ニホルドおよび熱回収回路（図示せず）へ通され
て更に処理され、蒸気分は、分離器から直接一次
過熱器７４へ送られる。一次過熱器７４からの蒸
気は、スプレーで温度調節された後プラテン型過
熱器７８および最終過熱器８０へ送られ、乾燥蒸
気の状態でタービン等へ供給される。
叙上のように、本発明の構成にすれば、硫黄分
のない生成ガスが創生されて、高温ガス用のダク
トやサイクロン分離器を設ける必要なしに、直接
蒸気発生器へ導入される。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、本発明の精神お
よび範囲から逸脱することなくいろいろな変型が
可能であることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の蒸気発生／ガス化システムの
概略断面図、第２図は第１図のシステムの部分拡
大断面図、第３図は第２図の線３−３に沿つてみ
た断面図である。 図中、１０は蒸気発生器、１２，１４，１６は
炉部、１８，２０，２２は炉の囲い壁、１８ａ，
２０ａは傾斜壁部分、２４，２５はガス化装置、
３２，３４は再生部、４０はノズル、４８はダク
ト、８４は格子、８６は空気分配管組立体、８８
は燃料分配管組立体、９０は供給管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸気発生器とガス化装置とを一体的に組合わ
    せた蒸気発生装置において、 耐火材によつて形成された仕切板により一部を
    画定された垂直炉部を含む蒸気発生器と、該仕切
    板の、該垂直炉部のある側とは反対側に該炉部に
    隣接して延設されており、硫黄吸着材を含む粒状
    材料の床を支持するための格子を備えたガス化装
    置部と、該ガス化装置部へ燃料および空気を、前
    記粒状材料の床を流動化させ、かつ、該燃料をガ
    ス化させるように制御された量で導入するための
    燃料および空気導入手段と、各々前記仕切板を貫
    通して延設され、一端を前記炉部の内部に連通さ
    せ、他端を前記ガス化装置部の内部に連通させた
    複数のノズルとから成り、前記ノズルは前記炉部
    と前記ガス化装置部との間を通る空気流を横切つ
    て配置され、もつて、前記燃料の燃焼により創生
    された実質的に硫黄を含まない生成ガスが、前記
    ガス化装置から該ノズルを通つて前記炉部内へ流
    入し、該炉部内で更に燃焼されるようにしたこと
    を特徴とする蒸気発生装置。
JP57021032A 1981-03-31 1982-02-12 Steam generation system made up of integral combination of steam generator Granted JPS57166405A (en)

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