JPH028601A - 高速流動層ボイラを制御する方法 - Google Patents

高速流動層ボイラを制御する方法

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JPH028601A
JPH028601A JP1004572A JP457289A JPH028601A JP H028601 A JPH028601 A JP H028601A JP 1004572 A JP1004572 A JP 1004572A JP 457289 A JP457289 A JP 457289A JP H028601 A JPH028601 A JP H028601A
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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】 発明の分野 本発明は高速流動層ボイラを制御する方法に関する。
遺１」すＬ丸旦 最近、流動層ボイラは非常に魅力のある熱発生装置とし
て多大な関心がｍｕられるようになった。
気泡を発生しまたは乱流を発生する多くの流動層ボイラ
が非常に満足に作動することが判明した。
しかしながら、高速流動層ボイラに関しては、重大な問
題、特に熱伝達、粒子の分ｌ１１ｔＩ３よび作動の制御
にｌする問題を解決しなければならない。
従って、サイクロン粒子分離器の一般器な使用はボイラ
を別個の部品および冷却装置から構成しなければならな
いことを意味している。また、サイクロン粒子分離器は
少くとも高い出力のボイラにおいて非常に大さい寸法を
有するので、重大なレイアラｉ・上の問題を生ずる。
また、０伺が変化するときに主として燃料供給量を制御
する或存の出力制御装置は不正確になり、そしていわゆ
る行過ぎｈｌを生じがちである。
酋通の流動層ボイラが例えば流出ガス通路の中に配置さ
れたそらせ仮型分離器を右する流動層ボイラを開示して
いる英国特許第Ａ２，０４６．８８６号明細書に記載さ
れているようなサイクロン粒子分１１鼎以外の粒子分Ｍ
器を備えることができることは既に知られている。分離
される物質の吊は勿論極めて少ない。
しかしながら、高速流動層ボイラについては、当業者は
非常に多量の粒子が分離されかつガスと粒子との混合物
の速用が高いためにサイクロン型粒子分ｍ器が必要であ
ることを確信している。
１の：宿および　１ 本発明の目的は、上記の問題が解決されイして以下説明
から明らかとなるように付加的な利点が得られる新規の
改良された高速流＃Ｊ層装置を提供づることである。
本発明の目的は添付特許請求の範囲に記載の新規な特徴
を有する高速流動層ボイラならびにかかるボイラの制御
方払により達成される。
本発明の第一の重要な観点によれば、ボイラはサイクロ
ン型ではないラビリンス型の機械的分離器である一次粒
子分離器を備えた、完全に冷）Ｊ＋されかつ一体に構成
されたユニットとして設計されている。
このようにして、ラビリンス型の機械的な一次粒子分離
器が非常に多品の循環物質を取り扱うことができるとと
もに、］ンバクトなボイラ構造体および一つの同じ冷７
４１装置の中に一体に組み込むことができることが判明
した。
本発明の第二のｉＱ要【ｋ観点によれば、分離された物
質は機械的に作動しない制御弁、好ましくは、いわゆる
１字形弁を介して再循環せしめられそれにより再循１１
流けを正確に制ａすることが可能になる。好ましい一実
施態様においては、分離された物質は前記制御弁を経て
反応器の中に再循環せしめられる前に物質、すなわち、
粒子貯蔵部の中に収集される。この貯蔵部はボイラーと
一体に構成することができる。
本発明の第三の重要な観点によれば、ボイラの作動はボ
イラの０荷に応じて再循環流量を調整することにより反
応器の流動層の温度を実質的に一定に組積するかまたは
比較的に狭い温度区間内に維持することにより制御され
る。
本発明の上記の観点ならびにさらに！重要な特徴は添付
図面について記載した本発明の好ましくしかも例示のた
めの下記の実１７！！ｉ態様の説明によりさらに十分に
理解されよう。
第１図ないし第４図について述べると、これらの図に開
示したボイラは下記の重要部品を備えている。
１、　始動バーブ ２、　空気ブリナム ３、　底部 ４、　反応器 ５ａ、５ｂ、　　一次粒子分効器 ６、　粒子貯蔵部 ７、　　Ｕ字形バス沈降室、放射熱交換器８、　１字形
弁 ９、　スタンドパイプ １０、　対流熱交換器 １１、　二次サイク［］２９分１Ｉｌｌｌ器１２　燃料
供給装置 １３、一次空気供給装置 １４、　二次空気供給装置 １５、　　ドーム このボイラは一般的なボイラ製造規格により構成されて
いる。このボイラ装置は水管を有りる標準のメンブレン
ウオールにより完全に冷却される。
粒子分離器、粒子σ■循環ラインおよび対流伝熱部分は
ボイラ本体と一体に構成されている。このボイラは１ス
ライス」または七ジュールとして設計されており、冷却
される仕切板を備えているかまたは応えていない、複数
個のモジュールを並列に連結することにより出力を増大
することができる。
主な燃焼は反応器４の中で起り、ガスおよび流Ｍ　Ｍ物
質が底部３から反応器４の中に入る。底部３は主として
混合Ｊ３よび予燃焼室である。１次空気が底部ノズルを
通して底部３の中に導入され、一方２次空気が底部３と
反応器４との間のｉ！！移領域に供給される。また燃料
が底部３の中に導入される。粒子は主として粒子弁１Ｉ
ＩＩ器の中で分離される。流動層の灰は粒子貯蔵部６か
ら取り出される。
新しい流動層物質が同様に粒子貯蔵部６の中に送入され
る。添加剤が燃料、代表的に（よ石炭とともに送入され
る。
始動バーナは油焚きであり、そして燃焼用空気は作動中
に、流動層に送られる・一次空気である。
このボイラは地域暖房用熱交換器に接続されることが好
ましい。
流動層は下記のように異なる冷ＪＪＩ面の間に代表的な
出力配分が得られるように設計されている。
弐　　　　　部　　　〜１０％ 反　　応　　器　　　　〜４５％ 粒子貯蔵部　　〜　３％ 対流部分　〜３０％ 反応器４から出た粒子はバグフィルタ（図示せず）の中
で最終的に浄化される前に三段階で分離されかつ循環せ
しめられる。第一段は一体に構成された粒子トラップ５
である。第二段は対流部分の下方のガスの方向転換と組
み合わされた沈降室７である。第三段は対流通路に引き
続く通常の接線方向サイクロン１１である。分Ｍ器５か
らの再循環は粒子貯蔵部６を介して行われる。分１１１
１ｓ５は粒子貯蔵部６の中に粒子を直接に送入する。沈
降室７およびサイクロン１１は粒子をスタンドパイプ９
を介して底部３の中に直接に送入する。粒子貯蔵部６か
らの再循環流部はＬア形の弁８により制御される。沈降
室７およびサイクロン１１ｈ１らの再循環流量は制御ｌ
ｌする必要がない。
底部３は、一般に、流動化流聞を低減して滞留時間をよ
り長くするために拡大しである。しかしながら、流動化
速度は流動層物質および燃料を良好に混合さけるために
十分に高くしである。底部（よさらにメンブレンデユー
プからなっている。底部は単に反応器を拡大した部分で
あり、二次空気流入口とともに終端している。
二次空気は反応器４のメンブレンウオールの穴を通して
導入される。
底部３は一般に圧力降Ｆを低減し、良好に！Ｉ１合しか
つ滞留時間を良くするためにできるかぎり低くかつ広く
形成すべきである。反応器４の高さは重要ではなく、任
意の特定の燃料のための任意の転化率に対して必要なだ
けの高さにすべきである。
反応孔 ２．５８−ボイラモジコールの代表的な反応器は６ｍの
高さであり、そして０．７ｍｘ０．７ｍの横断面を有し
ている。壁部はメンブレンウオールを形成する溶接され
たフィン付チューブである。
二次空気は反応器の入口から直接に導入される。
空気流入口は、実際には、フィンを取り除いて形成され
たチューブの間のスペースである。これらの間口部は前
側壁部および優側壁部の幅全体にわたって形成されてい
る。流動層が常温モードで操作゛される場合の圧力降下
を減少させるために２組の開口部が形成されている。加
温作動中はＩ　ＩＩＩの１ｆｉ１口部が使用される。空
気の速度はスロットの中で約２０ｍ／秒である。
メンブレンウオールはチューブの浸食を回避するために
垂直方向に完全に平滑に形成されている。
冷却はメンブレンウオールによって行われる。
反応器の高さは木炭粒子を合即的に燃焼させるように選
択されている。木炭粒子を完全に燃焼させることはでき
ないので、反応器を過度に高くする必要はない。反応器
の幅は代表的には８ｍ１７秒の速度、３０％の過剰空気
率において２．５８Ｗの出力を発生するように選択され
ている。
ガスの平均速度は５−１０ｍ／秒であり、代表的には、
約８ｍ／秒である。ガスと粒子の混合物の平均密度は代
表的には５−１０Ｃ１／ｍ３である。平均粒麿は代表的
には０．１−０．５＃ｌである。
反応器中の圧力降下は殆んど粒子２Ｉ１合物の平均密度
のみに依存しており、ぞして代表的には３０００Ｐａで
ある。
粒子分Ｉｌｌ　；！！　５の人口である反応器のＩｎ部
は方向転換をある程度円滑にするために丸く形成された
単なる９０°ベンドである。反応器の壁部に連続して延
びて粒子分離器Ｊ３よび底部の壁部と結合している。
底部 Ｅｃ部３は、前述したように、実際には、反応器の拡大
部分に過ぎない。水平方向の面積は反応器４の横所面積
の二倍になっている。底部３の＾さは二次空気人口によ
り決定され、そして０．８ｍないし１．２ｍの範囲内で
変更することができる。
この拡大部分は粒子のｎ苗蒔間を最大にししかも依然と
して垂直方向の高さをできるだけ低く保つという要望に
より決定される。底部は圧力降下に可成り影響をおよぼ
す。底部のバカ降下は代表的には１５にＰａから７　Ｋ
Ｐａまでの範囲内で変化する。
１イスｌ−１，）ピユータ、すなわら、底板２１はフィ
ン付きチューブで形成され、そして前側壁部２３の延長
部分にづぎない。これらのウオールチューブはさらに連
続して延び、そして空気ブリブム２の後側壁部および床
２５を形成している。このようにして、空気ブリナム２
が冷ｒＪ］され、そして始動バーナ１からの輝炎を持続
さけることができる。
底部３は混合室、学理論的燃焼／熱分解領域、＋Ｊ＋的
ダンパーおよび低（１問燃焼部分のようないくつかの目
的をはたしている。
すべての再循環ライン９は後側壁部の二次空気入口の下
方に延びている。Ｌ字形の弁８おＪ、び沈降室Ｊ３よび
サイクロン１１からのスタンドバイブ９が壁部を通して
延び、そして１７部と同一の高さで終端している。燃料
は底部３の中に送入されるが、これは混合および滞留時
間のために右利である。また、ＮＯｘおよびＳＯＸを減
少させる能力はこの領域により高められる。しかし、燃
料ラインの背圧は系統中のいかなる個所でも最高である
。
燃料は壁部を通してスクリューフィーダーにより供給す
ることができる。
底部の中への空気の分配は１００ｍ＋の間隔でチューブ
フィンに溶１ｇされた空気ノズルによってなされる。こ
れらの空気ノズル１よ短いチ」−ブおよび頭部で形成さ
れている。頭部は円筒形であり、その円周方向に６個の
穴が形成されている。これらの穴は下向きに１５°の角
度に形成されて流動層物質の後方への漏洩を阻止してい
る。１■力降下はエアジェツトの運１１１ＪＩ＋１を最
小限にとどめるためにこれらの穴の中では％　＜保持チ
ー１−プの中で生ずるようになっている。
一次粒子分離器 粒子分離器５は反応器４の１０部と、沈降室７に至る第
１垂直通路７ａの第１部分との間に配置されている。粒
子分離器５は二つの部分、寸なわら、粒子貯蔵ｉＷ６の
垂直方向に上方に配置された第１部分と、重ａ通路７ａ
の前記第１部分の中に配置された第２部分とを備えてい
る。分離器５ａは垂直方向に延びるｆ鳥形のＵ字形ビー
ムからなり、そして分離器５ｂは垂直方向に傾斜して延
びる同様なＵ字形ビームからなっている。Ｕ字形ビーノ
＼は循１票するガスおよび粒子の６合物に向かって間口
している。粒子分離＾５は第−工程で流動層物質と燃焼
ガスとを分難する。粒子分が器５の効率はガスの速度お
よび粒子の０荷にＪ：リノ［右される。
粒子の（１荷が高く、そしてガスの速度が低いと効率が
増大する。通常、効率は９５％よりｈＱ々ｆであること
が判明した。
分離された粒子は粒子貯蔵部の中に直接に送られ、一方
ガスは垂直敢１ｌｌ）１．Ｊ３よび熱伝導通路および沈
降室７に連続して流れる。
粒子分ｍ器５は粒子１へラップとしてまたは実際にはラ
ビリンスどして作動りる。１′鳥形に配置されたＵ字形
ビームがトラップをそ１η成しでいる。このＵ字形ビー
ムはガスを曲りくねった流線形に流し、一方粒子は貞直
ぐに流れて垂直方向に配置された、寸なわら、全般的に
下１１に向いた（１字形ビームの中に流入する傾向を有
している。粒子が（〕字形ビームの底部に衝突したとき
に、粒子ははね返りそして戻るかまたは甲にビームに沿
って落下づる。このビームは粒子貯蔵部のルーフ、すな
わち、後壁部の穴に終端している。
上記の分離作用は第３図および第４図に例示してあり、
第４図で矢印３１は粒子貯ＡＩ部６の中に落下する分離
された粒子を示す。
このＱ２式の粒子弁１ｌｉｌ器は、実際に、該粒子分離
器全体を上部または下部をシール１ｉＪ能にし、しかも
該粒子弁＊２全体を完全に冷却されるボイラ本体と全く
一体に構成された状態に維持するために必要な二次元に
構成されている。ざらに、このラビリンス型の粒子力Ｉ
！！器は高速流０層の極めて高い粒７−ｆｌ？Ｊ（例え
ば、１００Ｋｇ／ＴｒＬ３）を取り扱うために最も好適
であることが判明した。
粒子分離器ビームは冷却されないで、しかも上端部が長
手方向に固定されているのみであり、冷却されるボイラ
のルーフおよび下方に延びる通路７ａと上方に延びる通
路７ｂとの間の冷却される壁部７Ｃの中に吊されている
。各々のビームの他方の端部は対応した穴を通して粒子
貯蔵部の中に通すことにより単に弛く固定されている。
粒子貯蔵部６のルーフの上方のＵ字形ビームは垂直方向
に対して僅かな角度をなしており、一方正向き通路７ａ
の中のＵ字形ビームは水平方向に対して代表的には６０
°の角度をなしている。
最後に、機械的な一次粒子分離器について述べると、「
ラビリンス」なる用語は広くそして一般的な意味として
解釈すべきであり、従って例えばいわゆるシャッターツ
ク分１ｍ鼎、換言すると、重力および運動酒分離構造、
すなわち、遠心分離によらない構造をも包含するものと
解釈すべきであることを強調すべきである。
粒子貯蔵部 粒子貯蔵部６は反応器４と一ト向き通路７ａとの間に配
置されている。共通の壁部６ａ、６ｂは冷却されている
。横方向部分はほぼ０．５ｍｘＯ，７ｍである。貯蔵容
積は灰取出し部分である好適なドレンにより決定される
。粒子はルーフおよび後壁部の上側の３分の１の部分か
ら貯蔵部に入る。粒子は貯蔵部６から出口穴２６を経て
スタンドバイブに入る。これらの穴２６は床の半分以上
を蔽っていない、、ＩＩ５りの部分はこの場合には空気
である流動化作用物質のための分配板である。
貯蔵部はこのようにして流動化させることができる。流
動化に必要な空気量は主空気供給ｔｉ１の０．２％にす
ぎない。
貯Ａ１１ｌＩｌ中の流動層の流動化は灰取出しライン（
図示せず）およびＬ字形弁８に至るスタンドバイブに粒
子を円滑に供給するためのみに必うであって、その他の
いかなる理由にもよる乙のではない。
貯蔵層の高さは底部３および反応器４の中のｒ−を力時
下により決定される。貯蔵図の容積は反応器４の物質台
ｈｍを変更する必要により決定される。
開示した実施態様においては、この容積により約１メー
トルトンのボイラ中の代表的な全粒子容量および約５０
０　Ｋｇの貯蔵質量が決定される。
始動および層材料の新替えのために、貯蔵部の壁部に弁
を備えた簡単な穴を設けることができる。
°　室および放射熱交換器 粒子分離器５を通過したガスは下向きの「空間」通路７
ａに流入する。この通路７ａは円錐形底部２８にｎ端し
ており、底部２８においてガスはＵ字形ベントを通って
上向き通路７ｂの中に流入する。円錐形底部２８におけ
るスペースはある付加的な量の粒子が分離される沈時室
の役目をする。
従って、下向きの垂直通路７ａには、熱交換器は全く挿
入されていない。壁部は冷却され、そして完全にダスト
負荷されたガスが通過するが、これは壁部への放射によ
る伝熱と対流にＪ：る伝熱がほぼ等しい比率であること
を意味する。
円錐形底Ｆｉｌ　２８は、部分的に冷却することができ
ない。粒子は簡単な穴を経てスタンドバイブ９ａから直
接に底部３の中に入る。
対流熱交換器 対流熱交換器１０はＵ字形に形成された排気ボイラ部分
の上向き通路７ｂの中に配置されている。
壁部は冷却装置の中に一体化されている。この熱交換器
は［フラグＪ　　（ｒｌａａ）型のチューブを備えてお
り、スペースを拡大した部分はなくしかも千鳥のパター
ンのかわりに直線のパターンになっている。
し字形の弁およびスタンドパイプ 粒子貯蔵部６、沈４Ｙ″ｆ！！７およびサイクロン１１
からの粒子はスタンドパイプ９を経て底部３の中に再び
導入される。これらのスタンドパイプ９は通常別々に流
動化されることはなく、ボイラの作動状態のために流動
化した七−ドで作用ＩＩる。
粒子貯蔵部６からの粒子の流れは機械的に作動しない弁
、いわゆる、Ｌ字形の弁により制御される。これらの弁
は完全に閉ざすことがぐきるａｉｌｌ　ｔｉｌｌ弁であ
る。粒子の流Ｍは１１号３５で丞したようなＬ字形の急
激なわん曲部の貞上の位置で外部から供給される空気に
よって制御される。Ｌ字形弁はこの分野の産業において
顆粒状物質の流れを制御するために開発されている。し
かしながら、Ｌ字形弁はｔ４−度の物質を取り扱うこの
用途に最も好適であることが判明した。
制御可能な範囲は、最大流量と最小流量との間の比が１
から１０の間で変えられつる範囲である。
ボイラの始ｖＪ中、正規作動中の流量の１％ないし５％
の流呈で再循環させる必要がある。それ故に、２個の全
範囲の弁の使用に加えて、別個の始動用弁を設買すると
好適である。全員６ηスタンドパイプおＪ、びＬ字形弁
の横断面は正方形であり、　７’１小さい始動弁は円形
である。
３個の弁の各々は別々の空気供給口３５を右しでおり、
従って各々の弁は別々に制御することができる。これら
の弁の水平方向の部分は殆ど完全に閉ざしかつ仝負部能
力を維持することができるようにするためにスタンドパ
イプの直径の約／Ｉｆぐある。Ｌ字形弁を通して後方の
部分の圧力崎−ドは水へＩＪ部分および垂直部分の全長
に流ｆｌＩ層祠利の密度を乗じた値よりも若干率さい。
ｌ−字形弁の設計については、例えば、米国シカゴ市の
ガス技術協会のｊ−・エム・ツートン氏ａ３よびアイ・
パーサン氏箸の［機械的に作動し４１い弁を使用した固
体の流れの制ｔｉｌＪを参照されたい。
これは１９７７年１０月３１Ｌｌから１１月２日までの
開開イリノイ州シカゴ市で開催された第９回合成パイプ
ラインガスシンポジウムにおいてＣＩ！出された論文で
あり、この論文の内容は参考のためにこの明細書に記載
しである。
「いわゆる、］−７字形弁なる用語が同時的な流動化を
使用することにより同じ制陣竹を与えるＪ型材のような
変型を包含していることは明らかであろう。
沈降室７およびサイクロン１１からのスタンドパイプ９
ｂ、９ｃは水平向に対して約６０°を越える角度を有し
ている。ガスの逆流を回′ａするために、スタンドパイ
プ９ｂ、９ｃは乱流層か存在する二次空気入口の下方で
終端させることがｌ１１曹である。これは底部とスタン
ドパイプの入口との間の圧力差と釣り合うようにスタン
ドパイプの中に流動層物質のプラグが常に存在しＣいる
ことを意味している。従って、重心方向に突出したスタ
ンドパイプの艮ざ（，１成部３の圧力に相当する高さよ
りも大きくなりればならない。その場合に、スタンドパ
イプを通してのガスの逆流は最小の流動化のために必要
な流量を超えてはならない。最小の流動化に必要り流吊
はガスの主な流れに較べると冷めて小さい。
従って、サイクロン１１および沈降室７からの粒子の質
量流量は制御されないが、それらからのスタンドパイプ
９ｂおよび９Ｃにお（〕る物７１の詰り高さである物質
のレベルが装置の残部にお＋−する！１力降下により決
定される蛸に保たれるように１仙調節される。
すべてのスタンドパイプおよびＬ字形弁は冷７ＪＩされ
ず、そして絶縁されている。
スタンドパイプの構造は秤々にも“４成することができ
る。しかし、１５本的なＩＩｋ即、すなわら、角度を大
ぎくし、チューブをゝＰ滑にしかつ底部の端部を緻密な
層領域に接続することは守らなけれぽならイｉい。
サイクロン サイクロン１１は高いダストΩ間のための標等サイクロ
ンである。サイクロン１１は２５０℃以下の濡］■で作
動するものであり、従って重昔な構酸部分ではない。４
ノイクロン１１は後続するバグフィルタ（図示せず）の
ためのダスト負荷を低く保つために高い効率を保つべき
である。
サイクロン１１は粒子をスタンドパイプの中に送り戻し
、そしてガスが慣用のバグハウスに向かって直接に流れ
る。
灰取出し装置 灰および溶剤は流動層の中で淵縮される。鉱物質は連続
して除去されなければならない。流動層物質の中の炭素
の濃度は１％程度である。この温度は転化率に依存して
変化するが、この炭ＳＲ度は再循環ライン中で最も低い
。流＃Ｊ層物質はこのようにして粒子貯蔵部から好適に
排出される。
作動の制御 反応器中の熱伝達は可変でありそして制御可能である。
装置の残りの部分における熱伝達は共通の規則に従って
変化する。
Ｐ、初層物質の中の石炭の濃度は変化しかつ粒麿、酸素
の温度および流ｅ層の温度に依存する。
これはすべての負荷および過剰空気比に対して所定の炭
素濃度が存在していることを意味している。もしも湿度
が上ｒｊ？すると、「平衡Ｊｌｌｉｆｌ麿がより低くな
る。もしも異なる燃料を燃焼させるとり“れば、反応器
と対流部分との１１１の冷！ＪＪ作用の平衡が変化し、
またもしも流動層の温度が８５０℃に保たれれば、最適
の燃焼状態がｕＪられ、そしてもしｂ　ｆｌｖｉが変化
すれば、冷却水の温度が変化する。
これは冷却作用に大ぎい影響をおよぼさない。
慣行としては、負荷の変化により燃ｒ１の供給船が変更
され、そして燃料供給ｍの変更は当初流動層の中の炭素
の濃度に影かをおよぼす。その結果、化学反応により発
生した熱が変化し、そして勿論流動層の温度が変化する
。このため、冷Ｌ１作用が変化する。
しかしながら、燃料の流量の増大は炭素の濃度、放出さ
れる熱および湿度もまた増大することを意味する。しか
しながら、高温度においては、平衡状態を得るために炭
素の８″Ａ度を当初の濃度よりも低くすることが要求さ
れる。これは制御において代表的な１行過ぎ吊」を生ず
る。
ボイラの負荷により燃料供給けおよび空気の流ｔａを制
御する６曲的む制御方法は高速流動層に対しては勇常に
良好には作用しない。化学反応とエネルギーの発生とを
つなぐきずながなくなり、「行過ぎ吊」の血管を生じ、
そして同時に初期反応を生ずる。
さて、化学反応のωを制御するのは流動層の炭素の澹叫
ではなく、燃焼領域中の物質含右吊である。もしも循環
流速を増大させると、これにより反応器中の密度が自動
的に増大Ｊる。密度の増大はまた反応器の中の炭素の質
問の増大を意味する。
このようにして、循環流速の増大ににす、炭素が消費さ
れるまで壁部に伝達される熱流束が増大しかつ発生熱が
増大する。この瑛象は迅速であり、そして燃料供給ｉｔ
を増すことにより炭素のｆｉａ度を高める方法よりもは
るかに早い。
従って、本発明は流！ＩＪ層物質の中に苔積した炭素お
よび粒子再循Ｉ’ｍ物質束に対する熱伝達の変化のため
に高速流動層がその伯のいかなる型式のボイラとしても
反応しないことを考慮して再循環流間を＄１１　ｆｉｌ
ｌ系の中に包含すべき−（・あることを提案している。
従って、本発明による新規の制御方法は流動層物質の温
度がボイラ０荷に依存する最循環流速を調整することに
より実質的に一定に維持されるかまたは比較的に狭い温
度区間以内に維持されることを意味している。流動層の
温度は代表的には５０℃の区間以内に保たれ、この温度
の区間（，１約７００℃から約９００℃までの作動温度
区間以内に自由選択により設定される。
再循環流量の調整を含むこの方法の二つの好ましい実施
態様が考えられる。
第一実施態様はボイラ０荷が流動層の温度に影響をおよ
ぼす再循環流量を調整し、−ＩＪ流動層の温度が反応器
に供給される燃料および空気のｆｒＳを調整することを
意味している。
第二実施態様はボイラ負向が反応器に供給される燃料お
よび空気のけを調整し、−万流動層の温度が再循環流量
を調整することを意味している。
この新規の方法は０荷の変化に対して殆ど瞬間的なレス
ポンスを与えるので、化学反応とエネルギーの発生との
つなぎが％　くなること、伝熱、行過ぎ吊および負のレ
スポンスに係わる問題がなくなる。
燃ｖ１および空気の供給量を好適に調整することは主と
じで燃料の流！６が制御され、空気の流量が燃料の流量
に応答して制御されることを意味する。
しかしながら、その反対の方法ら可能である。
認識されるべきことであるが、反応器中の炭素の物質含
有準、温１身および酸素の濃度が燃焼される燃料のｔｌ
を決定する。それ故に、もしも空気の流Ｔが燃料の流け
のみにより制御されるとすれば、過剰空気比が変動する
。従って、Ｐａ素の淵瓜もまた空気の流量を制１ｌＩｌ
づ“へきである。
本発明による新規の方法の上記の二つの実施態様を第５
図および第６図のそれぞれに例示しである。
第５図および第６図の二つの制ｔ１１Ｂ置は両方共、下
記の主要構成部分を備えている。すなわち、ドーム圧力
センサ５１、ドーム圧力調整器５３、［字形弁空気流出
調整器５５．１字形弁空気流部制御弁５７、Ｌ字形弁空
気流■セン（〕Ｓ５９流ｌｈ層温麿ヒンサ６１、流動層
温度調整器６３、燃料流量調整器６５、総室気流量調整
器６７、総室気流量制御装置６９、総室気流ｍセンナ７
１、二次空気流量調整器７３、二次空気２ＩＷ吊′Ａ／
制御装置７５、二次空気流量センサ７７、二次空気比調
節２！ｉ７９．０　センサ８１．０２調整器８３および
燃料・総空気流量比調節器８５である。すべての調整器
はＰＩＤ型である。
さて、第５図について説明するど、所要動力はドーム圧
力センサ５１により測定される。ドーム圧力の上昇は燃
焼出力が負荷により消費される出力を上まわっているこ
とを示し、その逆も同じである。
実際のドーム圧力の値とドーム珪力基準舶（手で設定さ
れる）との差がドーム圧力調整器５３に入力される。ド
ーム圧力調整器５３の出力は１−字形弁空気流品調節器
５５への一方の入力（１ｊへ１）およびセンサ５９から
受り入れられた実際のＬ字形弁室気流量の値であるその
他の入力となることにより再循環流量を制御Ｉする。調
整器５５は弁５７を制御し、従ってＬ字形弁の空気休館
をシｌＩＩ］　Ｔｌる。
このようにして、ドーム圧力は所要動力の瞬間的＜ｋ変
化が反応＾の粒子密度の変化により満足せしめられるよ
うに再循環流間を制御する。粒子密度の増大は伝熱が改
良されることを意味し、次いで、伝熱の改良は流動層の
渇麿が降−トし、燃料および空気の流量を増大すること
が必要であることを意味している。粒子密度の減少は反
対の作用を生ずる。
流動層の温度はセンサ６１により測定されて実際の流ａ
層の温度の値が一つの入力とし〔流動層温用調整器に送
られる。その他の入力は丁で設定された基準値である。
流動層温度調整器６３の出力は燃１１　）を準舶ｒあり
、そしてこの燃料基準値は燃料調整：Ｓ６５に送られる
。燃料系は燃料基準値により一定の燃料の流量を与える
別個の系である。
燃料調整器６５の出力、すなわら、実際の燃料流量の値
は空気の流量を制御し、従ってこの燃料流量値は総室気
流量調整器６７への一つの入力である。空気の流吊は好
適な空気と燃料との比率が得られるように制御される。
空気流量調整器６７への他の入力は０２調節器８５を経
て総室気流量センサ７１から１９られる。このようにし
て、前記の空気と燃料との比率は煙道ガスの０２含有聞
により調節される。０２含右吊はセンサ８１により測定
され、０２調整器８３に一つの人力を与える。
０２調整器８３への他の入力は手操作で設定されたＯ　
基Ｉ′ｖ値である。０２調ｆｌｉｌ器８３の出ツノは０
２調節器８５を制御する。総室気流量調節器６７は好適
な流量制御ｌ装置６９にＪζり総室気流船を制御する。
総室気流量は一次空気流量および二次空気流量を含んで
いる。二次空気の流量は好適、１流吊制御Ｈ置７５を作
動させる二次空気流量調整器７３により制御される。調
？！！！器７３への基準人力はセンサ７１から得られた
実際の総室気流庁伯であり、また調整器７３への他の入
力【、１実際の二次空気流量のセンサ７７から手動調節
器７９を介して得られる。手動調節器７９により、二次
空気の流量と総室気流量との間に望ましい比率８設定す
ることができる。
第６図について述べると、この図に示した系は第５図に
示した系とは二つの点で異なっている。
先づ、ドーム圧力調整２！：５３の出力はＬ字形弁室気
流ω基準値のかわりに燃料流準基準１直である。
第二に、流動層温度調整器６３の出力は燃料流量基準値
のかわりにＬ字形弁室気流吊上ｉｔ半値である。
また、流動層温度調整器６３は適応性を右しかつ例えば
ボイラ出力に依存する外部から制御されるパラメータを
有している。総室気流艶および二次空気流間の制御につ
いては同じである。
最侵に、本発明によるυ制御方法がボイラまたは燃料供
給装置に関してなんら変更を必要としないで種々の燃料
を燃焼させることができることを意味していることを強
調すべきである。事大、燃料の？ｉ換に起因する運転に
対する彰費は細循環流闇を調整することにより極めて容
易に取り扱うことができる。
以上、本発明のある好ましい実施態様について記載した
が、種々の変型、変型および代苔案を添付特許請求の範
囲の広い解釈により得られる本発明の精神および範囲内
で可能であることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を実施した高速流動層ボイラの好ましい
一実１態様の略図、 第２図は全般的に第１図による？３速速流病ボイラの概
略の斜視図であり、該ボイラの新規な設計をさらに例示
した図、 第３図および第４図は本発明による高速流動層ボイラの
上部を極めて簡単に示した側面図および頂面図であり、
一体に構成された機械的なラビリンス型粒子分ｍａの全
般的な作動を例示した図、第５図は本発明による高速流
１１）＋　ＶＩボイラの作動を制御する新規の方法の第
１実施態様を例示した概略のブロック線図、 第６図は本発明による高速流動層ボイラの作動をυ制御
する新規の方法の第２実施態様を例示した概略のブロッ
ク線図である。 １、　始動バーブ ２、　空気ブリナム ３、　底部 ４、　反応器 ５ａ、５ｂ、　一次粒子分離器 ６、　粒子貯蔵部 ７、　　ｔＪ字形パス沈降室、放射熱交換器８、　　し
字形弁 ９、　スタンドパイプ １０、　対流熱交換器 １１、　二次サイクロン分離器 １２、　燃料供給装置 １３、一次空気供給装置 １４、　二次空気供給装置 １５、　　ドーム

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）反応器（４）と、一次粒子分離器（５）と、分離
    された粒子を反応器（４）の底部（３）の中に再循環さ
    せるための装置（６、８、９ａ）とを備えた冷却される
    高速流動層ボイラを制御する方法において、ボイラの負
    荷に依存する分離された粒子の再循環流量を調整するこ
    とにより反応器（４）の流動層物質の温度を実質的に一
    定に維持しまたは比較的に狭い温度区間以内に維持する
    ことを特徴とする冷却される流動層ボイラを制御する方
    法。
  2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の流動層ボイラを制
    御する方法において、ボイラの負荷を検出しかつその負
    荷に応答して粒子の再循環速度を調整し、かつ流動層物
    質の温度を検出しかつその温度に応答して反応器の中に
    供給される燃料および空気の量を調整することを特徴と
    する流動層ボイラを制御する方法。
  3. （３）特許請求の範囲第１項に記載の流動ボイラを制御
    する方法において、ボイラの負荷を検出しかつその負荷
    に応答して反応器の中に供給される燃料および空気の量
    を調整し、かつ流動層物質の温度を検出しかつその温度
    に応答して粒子の再循環流量を調整することを特徴とす
    る流動層ボイラを制御する方法。
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