JPH02287003A - 流動層ボイラ装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流動層ボイラなどの流動層ボイラ装置に係り、
特に流動層ボイラ装置の層内温度を流動媒体量によって
制御することができる流動層ボイラ装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

流動層燃焼装置の流動層ボイラは、ぼた山に野積されて
いるスラッジ炭などの低品位炭であっても燃料として有
効に利用できる特徴をもっている。

それは流動層ボイラ内の流動層が大きな熱容量をもち、
スラッジ炭などの低品位炭であっても燃焼、減容、焼却
ができるからである。

また、流動層ボイラ内に伝熱管を埋設すれば伝熱管の層
内伝熱量（熱伝達率）は従来形ボイラの燃焼ガスからの
みの伝熱量に比べて５〜１０倍程度大きく、大量の伝熱
量をもたらす特徴があり、省エネルギー化の進む中で近
年流動層ボイラが脚光をあびている。

この流動層ボイラは流動層内で８００〜９００Ｃの比較
的低温域で燃焼させるものであり、流動媒体として低品
位炭、砂とともに脱硫作用をする石灰石を用いると、流
動層ボイラ内で低品位炭の燃焼と脱硫作用が容易に行な
われ、また、低品位炭の燃焼が８００〜９００Ｃの比較
的低温域での燃焼であるために、ＮＯｘの生成量は従来
の微粉災焚ボイラに比べて少なくなる特徴もある。

以下、第２図を用いて流動層ボイラ装置の概略系統図に
ついて説明する。

流動層ボイラ１の底部には空気分散板２を配置し、この
空気分散板２の上には石炭、石灰石、燃焼灰などの固体
粒子によって流動層３が形成され、流動層３、空塔部４
内には伝熱管５が配置されている。

この流動層３への流動化用空気、燃焼用空気は空気供給
管６より空気分配板２の下のウィンドボックス７の仕切
板８によって仕切られた小空気室９ａ、９ｂへ供給され
、空気分散板２を経て流動層３、空塔部４へ供給される
。

一方、燃料及び脱硫剤は燃料ホッパ１０から燃料配管１
１、脱硫ホッパ１２から脱硫剤配管１３を経て混合ホッ
パ１４へ供給され、燃料供給管１５から流動層３内のノ
ズル１６へ気流輸送される。

そして、流動層３内で燃焼し、その燃焼熱は流動層３、
空塔部４の伝熱管５で熱吸収され水蒸気を発生する。

他方、空塔ｓ４から排ガス出口管１７へ飛散し九脱蝋剤
及び捕集灰は灰捕集装置１８で回収されて捕集灰出口管
１９より混合ホッパ１４に一時貯められ、燃料及び脱硫
剤とともに流動層３へ供給される０なお、灰捕集装置１
８で分離された排ガスは、排ガス出口管銀より大気へ放
出される。

以上は流動層ボイラ１での燃料、脱硫剤、空気、排ガス
の一般的な流動状態を説明し次ものであるが、流動層ボ
イラ１の起動時、あるいは負荷変化時には流動層３のレ
ベルを空気供給管６からの空気流量によって制御されて
いる。

第３図は第２図の流動層ボイラ１の拡大詳細図、第４図
は縦軸に流動層の層温、横軸にボイラ負荷を示したボイ
ラ負荷特性曲線図、第５図は縦軸に燃料量、空気量、横
軸に時間を示したスランビング特性曲線図である。

第３図において、符号１から１６までは第２図のものと
同一のものを示す。２１はボイラ負荷の低下時に停止さ
せようとしている停止セル、２２Ａ、　２２Ｂ、２２Ｃ
は流動媒体が流動化している運転セル、乙、冴は停止セ
ル２１への燃料弁、空気弁、２５Ａ、　２５Ｂ　。

２５Ｃ，２６Ａ、　２６Ｂ、　２６　Ｃｔ”！、運転セ
ル２２Ａ、　２２Ｂ、　２２Ｃヘｆ）燃料弁および空気
弁である。

この様な構造において、以下第３図から第５図を用いて
流動層ボイラの負荷低下制御方法について説明する〇 流動層ボイラ１の負荷制御法として層温制御法、スラン
ビング制御法、層高制御法の３方法がある。

ところで、流動層ボイラ１の炉内脱硫性能は層温に大き
く依存しており、良好な脱硫性能を保持する丸めには層
温の運用幅が限られてくる。従って、層温制御法でとれ
るターンダウンとしては一般に３０％程度が限界である
ため、スランビング制御と組合せることで負荷変化幅を
約７０％まで広げている。

第４図は、層温制御のみでのターンダウンを６％として
、４セルに分割した場合のボイラ負荷と層温の関係を示
している。第４図の実線は燃料操作で対応し、破線はス
ランビング操作で対応する。

そして、運転セル数を４セルから、１セルまで順次セル
スランビングを行なうことによって、ボイラ負荷を１０
０％から３２％までターンダウンが可能となる。

第３図は、第４図に示すような負荷特性が得られるよう
に仕切板８によって運転セル２２Ａ、　２２Ｂ。

２２Ｃ１停止セル２１のセル分割構造を示している。

今仮に第３図の運転セル２２Ａ、　２２Ｂ、　２２Ｃを
運転し、停止セル２１を停止させることによって第４図
のボイラ負荷は１００％負荷（点Ａ）から７５％負荷（
規定負荷）へ負荷を減少させるセルスランピンクについ
て説明する。

先ず４セル運転（第４図の点Ａ）から３セル運転に切り
換える時点（第４図の点Ｂ）では停止セル２１への燃料
弁る、空気弁冴を閉じて燃料、空気の供給を停止し、停
止セル２１をスランプする訳であるが、その様子を第５
図を用いて説明する。

なお、第５図において実線は停止セル２１への燃料量、
空気量の変化を示し、破線は運転セル２２Ａ、２２Ｂ、
　２２Ｃへの燃料量、空気量を示す。

つまり、運転セル２２Ａ、　２２Ｂ、２２Ｃと停止セル
２１の４セルで１００％負荷運転している時点（第４図
の点Ａ）では、各セル２２Ａ、　２２Ｂ％２２Ｃ１２１
への燃料量、空気量は第５図の点Ｃから点りに示すよ５
に１００％であるが、ボイラ負荷を１００％から７５％
に負荷を減少させる場合は、まず運転セル′２２Ａ、２
２Ｂ、　２２Ｃ１停止セル２１の全ての燃料弁２５Ａ％
２５Ｂ。

２５Ｃ，２：う、空気弁２ｆ５Ａ、　２６Ｂ、　２６Ｃ
，２４を絞って全てのセルへの空気量、燃料量を７５％
に低下させて規定負荷まで下げる。（第５図の点Ｅ）従
って、第５図の点Ｅでは運転セル２２Ａ、　２２８％？
２Ｃと停止セル２１の全てのセルへの燃料量、空気量を
７５％に低下させることによって、流動層ボイラ１のボ
イラ負荷は７５％負荷（規定負荷）に低下したことにな
る。

そして、停止セル２１の燃料弁ム、空気弁列を閉じて第
５図の点Ｆのように停止セル２１への燃料量空気蓋を停
止すると共に、運転セルＺＡ、　２２Ｂ、　２２Ｃへの
燃料量、空気量な第５図の点Ｇへ上昇させて停止セル２
１の負荷を運転セル２２Ａ、　２２Ｂ％２２Ｃへ負担さ
せる。

その後に、各運転セルηへ％２２Ｂ％２ＪＣへの燃料ｋ
、空気量な第５図の点Ｈで示すように１００％にまで下
げる。従って第５図のＨ点以降が第４図の点Ｂに相当し
流動層ボイラ１のボイラ負荷が運転セル２２Ａ、　２２
Ｂ、　２２Ｃによって７５％負荷に低下したことになる
。

このように以下同じ手段で運転セルの数を減少させるこ
とによって最低負荷まで下げることができるが、これら
の層温制御とスランビング制御が従来の負荷制御運転で
ある。

この様に従来の流動層ボイラにおいては、ボイラ負荷を
変化させるために燃料供給量を変化させると層温か変化
し、燃焼及び層内脱硫に適した温度範囲に保つにはボイ
ラ負荷の変化範囲が制限されたり、温度範囲を外れた場
合、セルスランビング操作を行なっていたが、セルスラ
ンプｉ作詩ボイラ負荷が不連続となり発生蒸気址が変化
したり、層内燃焼の空気量に過不足が生じＳＯｘ、　Ｎ
Ｏｘ　の発生量が急上昇する。

さらに、セルスランビング時スランプセル（停止セル）
の層上に運転セルから未燃分や流動媒体が飛散堆積し、
スランプセルの層上で燃焼してタリンカーを生成したり
、長時間のスランプ後再起動時に堆積した流動媒体によ
って流動化ができなくなることもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来技術の流動層ボイラにおいては負荷を変化させるた
めに燃料供給量すなわち入熱量を変化させたが、これに
ぶり層温か変化するため常に燃焼及び層内脱硫に適した
層温範囲に保つにはボイラ負荷の変化範囲が制限される
欠点があった。

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもので、
その目的とするところは、空気量、燃料量を増加しても
流動ボイラのｊ−内温度をほぼ一定に制御することがで
き、しかも蒸発意な一定に保つことができる流動層ボイ
ラ装置を得ようとするものである。

〔課題な解決するための手段〕

本発明は前述の目的を達成するために、流動層ボイラの
近傍に流動層ボイラの流動媒体を冷却する媒体冷却炉を
設け、流動層ボイラと媒体冷却炉を流動媒体を抜き出す
抜出配管と流動媒体を供給する供給配管によって接続し
九ものである〇〔作用〕 流動層ボイラの流動媒体な抜出配管から媒体冷却炉に抜
き出し、冷却した流動媒体を流動層ボイラに供給するよ
うにしたので、空気量、燃料量を一定にして層内温度を
制御でき、蒸発証も一定に保つことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る流動層ボイラ装置の概略
構成図である◇ 第１図において、符号１から５は従来のものと同一のも
のを示すＯ ｎは流動層ボイラ１の流動媒体を冷却する媒体冷却炉、
あは媒体排出機、３は流動層ボイラ１の流動媒体を媒体
冷却炉ｎへ抜き出す抜・出配管、（資）は媒体排出機、
３１は媒体冷却炉ｎの流動媒体を流動層ボイラｌへ供給
する供給配管、諺は冷却用空気配管、あ、あは層温検出
器である。

この様な構造において、流動層ボイラ１の底部には、流
動媒体の抜出し菫を制御す、る媒体排出機路を設ける。

この媒体排出機あの排出鷲は層温検出器３：３からの検
出イご号により媒体排出機路の駆動装置のスピードを変
化させ、層内温度が一定の範囲内になるように排出せを
変化させる。媒体排出機・２８より排出された流動媒体
は抜出配管四より媒体冷却炉ｎへ抜き出され、そこで所
定の温度（約ａｏｏｃ程度）まで冷却用空気配管諺から
の冷却用空気によって冷却された後供給配管３１より流
動層ボイラ１内へ供給される。

このように媒体冷却炉ｄで冷却した流動媒体を流動層ボ
イラ１へリサイクルすることにより、流動層ボイラ１に
おいては、その運転層温まで流動媒体を昇温する熱輩が
必要となる。この流動媒体を昇温するための熱量とａＪ
ｌ＋Ｊ−ボイラ１の負荷変化に伴なう入熱の増加分が近
似的に等しければ、流動層ボイラ１の流動層３における
層温は常＆Ｃ−定の範囲となり、ｖ＆体冷却炉ｎからの
冷却媒体を流動層ボイラ１へ投入することにより短時間
に層温を所定の範囲に保つことが可能である。

今、流動層ボイラ１の蒸発量４８　’／ｈ　、流動層３
の層温５ｏｏｃで運転している場合に蒸発量６０１／ｈ
まで負荷を上昇する必要が生じた場合、入熱（燃料供給
量）を増加させるが、これに伴ない層温か８８０〜８９
０Ｃまで上昇する。この層温を常に８００Ｃ程度に維持
するには下式のよ５に流動層ボイラ１の流動媒体を約４
０　’／ｈ抜出配管四から媒体冷却炉２７へ抜出し、流
動媒体を冷却した後、流動層ボイラ１へ供給配管３１に
よってリサイクルすればよいことになる。

蒸発ｉ増加に伴なう熱量Ｑ。

Ｑ、＝蒸発電増加分×蒸発潜熱 ＝　　１２０００　ＶｉＡｘ　５００”−１’／Ｋｇ＝
　　６　Ｘ　１０”ｃａｌ／ｈ 冷却媒体を運転層温１で上昇するに必要な熱ｔＱｔ Ｑ、＝媒体比熱×（層温−媒体源ｆ）Ｘリサイクル量 ＝　　０．３　ＫｒＪＶＫＩｌｅ　Ｘ　（８ＯＯ３００
）ＣＸ　Ｇ　Ｋｇ／ｉｔここでＱ　ｔ　＝　Ｑ　ｓ ６　ＸＩＯ’　＝　１５０　Ｘ　Ｇ 、’、　　Ｇ＝４０．００・ＯＫｇ／／１１＝　４０　
　ｔ／ｈ 尚、第１図に示す実施例では流動層３内からの流動媒体
の抜出しを炉底より行なったが、これは第１図に破線で
示すようにオーバーフロー量にて行っても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、空気量、燃料量を増加させても層内温
度をほぼ一定に保つことができ、しかも蒸発量を一定に
保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る流動層ボイラ装置の概略
構成図、第２図は従来の流動層ボイラ装置の概略系統図
、第３図は第２図の流動層ボイラの拡大詳細図、第４図
は縦軸に流動層の層温、横軸にボイラ負荷を示したボイ
ラ負荷特性曲線図、第５図は縦軸に燃料量、空気蓋、横
軸に時間を示したスランビング特性曲線図である。 １・・・・・・流動層ボイラ、２７・・・・・・媒体冷
却炉、四・・・・・・抜出配管、３１・・・・・・供給
配管。 第１因 第 図 ２つ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流動層ボイラへ燃料と空気を供給し、燃料を燃焼させて
   蒸気を発生するものにおいて、前記流動層ボイラの近傍
   に流動層ボイラの流動媒体を冷却する媒体冷却炉を設け
   、流動層ボイラと媒体冷却炉を流動媒体を抜き出す抜出
   配管と流動媒体を供給する供給配管によつて接続したこ
   とを特徴とする流動層ボイラ装置。