JPH0311522Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は流動層ボイラに係り、特に負荷応答
性を高めた流動層ボイラに関する。

砂や小径の焼塊を流動媒体とし、この流動媒体
と燃料を混合撹拌しながら燃焼させる流動層炉は
種々の燃料が使用可能なこと、比較的難燃性の物
質でも燃焼可能なこと等の理由により最大近いに
注目されている。またこの流動層内に蒸発管、過
熱器管等を配置し、層内の熱を熱水もしくは蒸気
として回収する流動層ボイラも広く使用されるよ
うになつてきている。

しかし、ボイラはこの流動層ボイラも含めて常
時定格運転を行うわけではなく、蒸気もしくは熱
水を使用する機器の運転状態によつて負荷が変動
する。この流動層ボイラの負荷制御方法としては
流動層の層温を制御する方法、流動層下部の空気
量を複数の小型の空気室（セル）に分割し、この
セルの運転数を調節することにより負荷制御する
方法（セルスランピング法）、流動層の層高を制
御する方法等が実施されている。

第１図は、層温変化法とセルスランピング法の
組合せによるボイラ負荷変化特性を示している。
この方法の欠点としては、負荷応答性が悪いとい
うことである。すなわち負荷はあくまで最終的に
は層温によつて決つてしまうので層温変化を線図
Ｄの如く通常操作時Ｃよりも早めるために、第２
図の線図Ｂで示すよう燃料の投入量を急激に減少
させた後、燃料のオーバーシユートが必要となり
通常操作時の投入量Ａと比較し制御の複雑さをま
ねく。いずれにしても層温自体の温度制御におい
ては、温度制御の前提として燃料の投入量の調
節、燃料投入量の変化に基づく発熱量の調節とい
う段階を経る必要があり負荷応答性の改善にも限
界がある。

上記の負荷応答性の悪さを解決する負荷変化法
として層高制御法がある。この方法は、第３図に
示すように最低負荷時の層高h₁と最大負荷時の層
高h₂との間に形成される流動層高変化域h₃に伝熱
管１を配置し、例えば負荷減少時燃料及び空気量
を絞り、流動層高を下げると伝熱管が層上へ露出
し、熱吸収量が急速に減少することを利用し迅速
な制御をするように構成している。従つて負荷減
少時入熱量の減少と出熱量の減少が常に等しくな
るような伝熱管配置を行なえば第４図に示す通り
層温を下げることなく、つまりセルスランピング
なしに十分負荷制御が行える。しかし流動層高の
変化域h₃（数百ミリ程度）内に伝熱管を配置しな
ければならないので、この負荷変化法で十分な熱
吸収量を確保するためには伝熱管を配置すべき流
動層面積をかなり大きく形成せねばならない。さ
らに未燃分の層外飛散を防止するためには流動層
の層高は一定の高さ以下とすることはできず、伝
熱管を配置し得ない空間が形成される。この空間
部においては気泡が次々形成されるが、伝熱管等
の障害物が存在する場合はこの気泡は破砕されて
さして問題とならないが、第３図に示す状態の場
合には大型の気泡がそのまま上昇し次の様な問題
を生じる。すなわち、先ず、上部に配置した伝熱
管１に対して大きな振動を与え、伝熱管の破損を
招くことになる。さらに層高変化域h₃はスプラツ
シングゾーンとも呼ばれ、気泡が成長、破裂を繰
り返しており粒子の運動が最も激しい領域であ
る。従つてこの領域の伝熱管は静止層高以下のそ
れと比較し摩耗が激しく、高価な耐摩耗性材料を
使用せざるを得ず不経済となる。

また石灰石などの脱硫剤を使用する流動層では
脱硫の有効適温度幅は850〜900℃と温度範囲が狭
く温度変化は出来るだけ少なくせねばならない。
このためには温度変化を少くする必要があり従来
の負荷調整手段の構造では期待する脱硫効果は得
られない。

この考は上述した問題点を除去し、負荷応答性
が高く、かつ経済的で好適な脱硫のできる流動層
ボイラを提供することにある。

要するにこの考案は、流動層中に伝熱管を配置
した流動層ボイラにおいて、伝熱管を流動層上部
の層高変化域および最低負荷層高以下の静止層高
域の両域に配置し、かつ空気室を複数個に区画し
伝熱管に対する層高制御、セルランピング、層温
制御のいずれをも実施する如く構成したことを特
徴とする流動層ボイラである。

以下この考案の実施例につき説明する。

第５図において、流動層ボイラ本体２０内に配
置された流動媒体はボイラの運転状態に応じて次
の如く層高が変化する。すなわちh₄はボイラ運転
停止時の静止層高、h₁は最低負荷層高、h₂は最高
負荷層高、h₃は層高変化域を示す。これらの層高
域の全てに対して伝熱管が配置されるが、このう
ち静止層高部に配置した伝熱管６はあまり摩耗性
の激しくない環境下に位置するため、比較的安価
な材料から構成する。この伝熱管５に連結して、
層高変化域h₃に対しては耐摩耗性材料から形成す
るか、耐摩耗性材料で表面処理をした二重管（以
下両方を含めて「耐摩耗管」と称する）６を接続
する。

次に空気分散板（多孔板）２５の下部の空気室
は複数の小室１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに
分割され、その各々に対して空気供給量制御が可
能な空気供給管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ
が、また同様に燃料の供給量制御が可能な燃料供
給管２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが接続し、
セルスランピング法が実施可能なように構成して
ある。すなわちこの考案においては静止層高部に
対しても伝熱管が配置してあるため、層高制御に
よつては伝熱管の約半分が露出するのみであるた
め、負荷変化幅を十分には確保し得ず、セルスラ
ンピング法を併用するよう構成している。

以上の構成のボイラ装置の性能曲線を第６図に示
す。図中実線は層温制御と層高制御を行いかつ各
セル毎の運転数の制御（セルスランピング）を行
つた場合の各セル毎の層温度と負荷との関係を示
す。この装置の制御方法について負荷100から負
荷を低下させてゆく場合について説明すると、例
えば矢印に示す如く制御を行うが、伝熱管５の露
出分だけ層の出熱が減少し従つてこの分層温度の
低下率を緩和できるので各セルの負荷範囲は広が
り、第１図に示す場合に比較して少ない層温度の
変化でスランピング操作を行うことができ、負荷
応答性を高めることができる。

また層温の変化幅は小となり、所定の脱硫機能
を保持できる。

この考案を実施することにより負荷制御の幅を
広く設定でき、しかも負荷変動を迅速に実施する
ことができる。

また静止層高域において形成される気泡等も伝
熱管で破壊され層高変化域の伝熱管に対する衝撃
を緩和させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は層温制御法とセルスランピング法の組
合わせによる負荷変化による特性曲線、第２図は
オーバーシユート操作を行なつた時の層温変化を
示す線図、第３図は層高制御法を採用した場合の
伝熱管配置例を示す流動層ボイラ断面図、第４図
は層高制御による負荷特性曲線、第５図はこの考
案になる伝熱管配置を示す流動層ボイラ断面、第
６図は第５図に示す流動層ボイラの負荷特性曲線
である。 ５，６……層内伝熱管、１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，１３ｄ……空気室、２０……流動層ボイラ本
体，h₁……最低負荷層高，h₂……最高負荷層高、
h₃……層高変化域、h₄……静止層高。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流動層中に伝熱管を配置した流動層ボイラにお
   いて、伝熱管を流動層上部の層高変化域および最
   低負荷層高以下の静止層高域の両域に配置し、か
   つ空気室を複数個に区画し、伝熱管に対する層高
   制御、セルランピング、層温制御のいずれをも実
   施する如く構成したことを特徴とする流動層ボイ
   ラ。