JPH0195208A

JPH0195208A - 循環型流動層ボイラ用燃焼器

Info

Publication number: JPH0195208A
Application number: JP25255087A
Authority: JP
Inventors: Akio Murata; 村田　昭夫; Takashi Ogawa; 隆小川
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1987-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1989-04-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】Ｃ発明の技術分野〕本発明は流動化され、加熱された粒子が有する熱を利用
する循環型流動層ボイラ用燃焼器の改良に関する。

更に好ましい適用例としては、砂利のような比較的大粒
の粒子で形成された流動層（デンスベツド）上に固体燃
料である石炭を供給し、更に熱移送物体として前記粒子
より小粒の砂の如き粒子（６粒子）を循環させ、この循
環する粒子の有する熱を利用して熱回収することによっ
て熱効率を向上させる循環型流動層ボイラに使用される
燃焼器（コンパスタ）に関する。

〔従来技術〕

排ガスの排出基準を満たしながら固体燃料を効率良く燃
焼させることができるボイラとして、砂利のような比較
的大粒の粒子で形成された流動層、即ちデンスベツドの
上に、灰および砂または石灰石の微粒子よって構成され
る流動層を持つ循環型流動層ボイラが知られている。

この循環型流動層ボイラの概要について第２図を参照し
て説明すると、このボイラは、燃焼器（コンパスタ）１
と、この燃焼器１に隣接して設けられた外部熱交換器２
と、この外部熱交換器２−上であって、前記燃焼器１の
頂部と連結ダクト３を介して流体供給口が連結されるサ
イクロン４等から構成されている。そして前記外部熱交
換器２は、仕切壁５によって内部が２分され、一方にホ
ットウェル６が、そして他方に熱交換部７がそれぞれ形
成され、前記外部熱交換器２の下部には流動空気供給管
１３が設けられている。

また、熱交換部７内には伝熱部２２が設けられ、これに
供給された水Ｗを加熱して水蒸気Ｓを発生させるように
なっている。

また、前記燃焼器ｌは、下部の還元燃焼領域（以下デン
スベツド領域と称する）Ａと、これの上部の大径部分の
酸化燃焼領域（フリーボード領域ないし循環領域、以下
フリーボード領域と称する）Ｂより構成されている。

前記デンスベツド領域Ａには、砂利等からなるデンスベ
ツド材８が収容されているデンスベツド９が形成される
。また、このデンスベツド９には固体燃料としての石炭
１０および硫黄分捕獲の目的とし、フリーボード領域Ｂ
を構成する循環ベツド材の一部となる粉砕された石灰石
が供給管ＩＩより供給される。また、デンスベツド領域
Ａの最下部には、供給管１３等によって構成される流動
化空気系が設けられ、前記デンスベツド９を流動化させ
る流動化空気ａが燃焼器１内に供給される。

この流動化空気ａは、分散板等によってデンスベツド９
の全領域にわたって送り込まれ、デンスベツド材８を全
体的に流動化させる役割をするとともに燃焼にも利用さ
れる。

＋ｉｆｆ記デンスベフド領域Ａの上縁部分に相当する個
所には、供給管１４等によって構成される燃焼空気系が
設けられ、燃焼用空気すが流量調整部１５によって供給
量が自動的に調整されながら燃焼器１内に供給される。

一方、燃焼器１の上部の拡大部分に形成されたフリーボ
ード領域Ｂは、デンスベツド領域Ａ及びこのフリーボー
ド領域Ｂの下部において燃焼によって発生したカーボン
や灰あるいは微粒子化した石灰石が浮遊循環するフリー
ボード１６を形成している。このフリーボード１６には
二次空気系１７より二次空気Ｃが供給され、より完全な
燃焼が行なわれる。

前記のように、燃焼器１内においては石炭１０等の固体
燃料の燃焼が行なわれるが、デンスベツド領域Ａ及びフ
リーボード領域Ｂ内で発生したカーボンや灰、あるいは
微粒子化した石灰石等からなる循環ベツド材ｒを含むガ
スｇが連結ダクト３を経由してサイクロン４内に供給さ
れ、ここでガスｇと循環ベツド材ｒに分離され、ガスｇ
は図示しない対流ボイラに供給されて蒸気発生のエネル
ギ源として利用される。

そして石灰石、灰、カーボン等からなる循環ベツドｒは
、サイクロン４の下部に延長されている取出管２０より
外部熱交換器２のホントウェル６内に自重で落下し、供
給される。この外部熱交換器２内には、流動空気供給管
２１より空気が供給されているので、循環ベツド材ｒは
流動化されている。

前記ホントウェル６内に供給された循環ベツド材ｒは、
隔壁５の上端部よりオーバーフローして伝熱管２２を内
蔵している熱交換部７内に流入してここで熱を放出して
蒸気Ｓを発生させる。

なお、前記熱交換部７内においては、循環ベツド材ｒに
含まれている灰ｄは熱交換部７の上部に設けた排出管２
３を介して外部に排出される。

ホントウェル６の下部と燃焼器１の下部との間はホット
リサイクル管２４で、また、熱交換部７の下部と燃焼器
１の下部の間はコールドリサイクル管２５でそれぞれ連
結されている。そしてホントウェル６より高温の循環ベ
ツド材ｒがホットリサイクル管２４を経由してデンスベ
ツド領域Ａ内に還流し、熱交換部７において熱交換され
、温度が低下して循環ベツド材ｒはコールドリサイクル
管２５を経由してデンスベツド領域Ａ内に還流する。

ホットリサイクル管２４で還流する高温の循環ベツド材
ｒは燃焼器１内の粒子量を所定の濃度に保持するための
ものである。そしてコールドリサイクル管２５で還流す
る低温の循環ベツド材ｒは、燃焼温度を制御するもので
ある。なお、外部熱交換器２の頂部にはガス抜管２７の
一端が接続され、他端は燃焼器１のフリーボード領域Ｂ
を形成する大径部に接続されており、外部熱交換器２内
のガスをコンパスタ１のフリーボード領域Ｂ内に戻すよ
うに構成されている。

〔本発明が解決すべき問題点〕

前記のように構成された循環型流動層ボイラにおいては
、燃焼器１の頂部の側方と、循環ベツド材ｒとガスｇと
を分離するためのサイクロン４の側部とを連結ダクト３
によって連結しているので、前記燃焼器１の上部、即ち
、フリー　・ボード領域Ｂの内の上層部の循環ベツド材
ｒとガスｇは簡単にサイクロン４内に供給されることに
なる。

フリーボード領域Ｂ内においては、供給管１１から供給
された固形燃料（石炭）が完全に燃焼されるべきである
が、実際には未燃焼の固形燃焼がかなり含まれている。

例えば、ボイラにおいては、５０６以下の粒度の石炭を
８０００〜９０００　Ｋｇ／Ｈｒ供給しているが、サイ
クロン４内に供給される未燃焼の固形燃料の量は３０〜
７０％にも及んでいる。この未燃焼の固形燃料は燃焼を
完了した燃焼に比較して粒度が大きく、粗大な石炭粒子
であり、その範囲は５０〜１０の粒度である。

前記のように未燃焼の固形燃料がサイクロン４内に供給
されると、このサイクロン４によって分離されずに排煙
ダクトより排出されることになり、ボイラの燃焼効率が
低下すると共に、サイクロン４及び外部熱交換器２内で
燃焼すると云う問題がある。

〔本発明の目的〕

本発明は、従来の循環型流動層ボイラの有する欠点を解
消するものであって、燃焼器内において固形燃料の未燃
焼成分を捕捉し、熱効率の向上した循環型流動層ボイラ
を提供することを目的とするものである。

〔本発明の概要〕

前記目的を達成するための本発明は、熱媒体として加熱
された粒子を循環させるボイラの燃焼器であって、前記
燃焼器は下部が還元燃焼領域を、上部が酸化燃焼領域を
構成しており、前記燃焼器の上部には加熱粒子を移動さ
せる連結ダクトが設けられており、この連結ダクトの端
部は燃焼器の上部内方に突入され、未燃焼の燃料の粒子
を分級するように構成してなる循環型流動層ボイラ用燃
焼器である。

本発明は、フリーボード領域、すなわち酸化燃焼領域の
頂部において、フリーボードが燃焼器の中央部を除く周
縁部において反転して下降流を形成するようにしたもの
である。

具体的には、一端がサイクロンに接続される連結ダクト
の燃焼器側の端部をこの燃焼器の頂面に一敗させな（、
燃焼器内に若干突出させたものである。

連結ダクトが燃焼器内に突出する長さの範囲は、例えば
燃焼器の大径部の直径が、３５００ｍである場合には、
５０〜３５００ｍの範囲が適当である。

また、連結ダクトの端部の表面と燃焼器の内壁との間の
距離は５００〜７５０鶴の範囲とすることによって燃焼
器の頂部における下降流が速やかに発生し、この下降流
によって大径部の上部のフリーボード領域Ｂ内において
旋回流が発生する。そしてこの旋回流によりフリーボー
ドには遠心力が作用し、未燃焼の固形燃料は前記連結管
に簡単に流入することが阻止されることになる。このこ
とは、一種の分離作用を発生させることを意味し、燃焼
器の頂部において未燃焼の固形成分、つまり石炭の未燃
燐分が捕捉されるのである。

〔実　施　例〕

次に、第１図を参照して本発明の詳細な説明する。

燃焼器ｌの大径部の頂部（頂面）　ｌａには連結ダクト
３の端部３ａが突入されている。そしてこの連結ダクト
３の他端部は、通常の構造のようにサイクロン４の側部
に接合されている。

具体的な寸法を例示すると、次の通りである。

（１）　　コンパスタ１の大径部の直径：Ｄ＝３５００
鰭（２）　　連結ダクト３の端部３ａの突入長さ：Ｌ　
−１０００鶴（３）連結ダクト３と側壁面とコンパスタ１の内壁面と
の間の距離：　Ｍ　＝６５０　ｍｍなお、　連結ダクト
３の先端部の形状は単にダクトを切り落したもので良い
。

燃焼器１内においては矢印で示すように循環ベツド材ｒ
等からなる上昇流ｎが発生しており、一部の上昇流ｎは
そのまま連結ダクト３よりサイクロン４内に供給される
が、中央部より離れた流れは連結ダクト３の先端部３ａ
と燃焼器１の内壁との間において反転流ｐとなって下降
する。

そしてこの反転流ｐの作用でフリーボード領域Ｂ内にお
いて旋回流ｑが発生し、この旋回流ｑの作用でフリーボ
ード１６を構成している大径の材料、例えば、未燃焼の
固形燃料である石炭１０の内の大粒のものが分離され、
フリーボード領域Ａ内を旋回することになる。

前記のようにしてフリーボード領域Ｂ内において旋回流
を形成することによって未燃焼の固形成分が分離された
循環ベツド材ｒはサイクロン４に供給され、これによっ
て循環ヘッド材ｒが分離され、残りのガスｇは排出ダク
）４ａを経由して排出ないしは、熱回収装置等の所定の
機器に供給される。

〔発明の効果〕

本発明にかかる熱交換器は、熱媒体として加熱された粒
子を循環させるボイラの燃焼器であって、前記燃焼器は
下部が還元燃焼領域を、上部が酸化燃焼領域を構成して
おり、前記燃焼器の上部には加熱粒子を移送する連結ダ
クトが設けられており、この連結ダクトの端部は燃焼器
の上部内方に突入固定することによって未燃焼の燃料の
粒子を分級するように構成してなるものである。

前記のように構成したことによって、燃焼器の上部で分
級作用が行なわれることになり、フリーボード材よりも
大粒の未燃焼の固形燃料が燃焼器中において分離され、
フリーボードの循環域内を未燃焼の固形燃料が大量に流
れてボイラの熱効率を下げたり、ボイラを構成する系の
温度のバランスを崩すようなことを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる燃焼器の要部を示す図
、第２図は循環型流動層ボイラの一般的な構造を示す説
明図である。１・・・燃焼器（コンパスタ）、１ａ・・・頂部、２・
・・外部熱交換器、３・・・連結ダクト、３ａ・・・端
部、３ｂ・・・水平部分、３Ｃ・・・堆積防止材、４・
・・サイクロン、５・・・仕切壁、６・・・ホットウェ
ル、７・・・熱交換部、８・・・デンスベツド材、９・
・・デンスベツド、１６・・・フリーボード、１７・・
・二次空気、２１・・・流動空気供給管、２２・・・伝
熱部、２４・・・ホットリサイクル管、２５・・・コー
ルドリサイクル管、２７・・・ガス抜管、３０・・・流
体噴出床、３１・・・噴出口、３２・・・断熱材。Ａ・・・流動層領域、Ｂ・・・循環領域、ａ・・・流動
層形成用空気、ｂ・・・燃焼用空気、Ｃ・・・二次空気
、ｄ・・・灰、ｇ・・・ガス、ｒ・・・循環ベツド材、
ｎ・・・上昇流、ｐ・・・反転流、ｑ・・・旋回流。代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims

【特許請求の範囲】

熱媒体として加熱された粒子を循環させるボイラの燃焼
器であって、前記燃焼器は下部が還元燃焼領域を、上部
が酸化燃焼領域を構成しており、前記燃焼器の上部には
加熱粒子を移送する連結ダクトが設けられており、この
連結ダクトの端部は燃焼器の上部内方に突入固定するこ
とによって未燃焼の燃料の粒子を分級するように構成し
てなる循環型流動層ボイラ用燃焼器。