JPH0355407A - 循環流動層における熱回収方法 - 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、循環流動層で石炭等の炭材を燃焼させるとき
、未燃成分及び灰分等の保有熱を効率良く外部に取り出
す方法に関する。

〔従来の技術〕

流動層を利用した燃焼装置は、多様な固体燃料を安定し
た条件下で効率良く燃焼することができる特徴を活かし
、種々の分野で利用されている。

また、この燃焼装置によるとき、燃焼時に発生するＳｏ
．，　　Ｎｏ．等の有害或分も少なくなる。この燃焼装
置は、一つの槽内で炭材を流動化させるパブリング流動
層式と、槽外に飛散した炭材を槽内に循環させる循環流
動層式とに大別される。この循環流動層式の燃焼装置は
、空塔速度を大きくし炭材．熱媒体等を積極的に循環さ
せているので、良好な混合特性及び高い伝熱特性が得ら
れる。また、均一な温度場の中で燃料と空気との接触が
充分に行われることから、低温燃焼が可能となり、流動
槽を構戊する部材の耐久性が向上することは勿論、サー
マルＮＯＸ　の発生も抑制される。

第３図は、すでに知られている循環流動層式の燃焼装置
の一つを示す（特公昭５７−２８０４６号公報，特公昭
５９−１３６４４号公報等参照）。

この燃焼装置においては、流動層反応炉４１にランス４
２から石炭が吹き込まれる。石炭は、流動層反応炉４１
の底部から導管４３を介して吹き込まれた流動化ガスに
よって流動状態に維持される。そして、流動化ガスに含
まれている酸素及び二次ガス導入管４４から吹き込まれ
る空気によって石炭が燃焼し、燃焼ガスは流動層反応炉
４１内を上昇する。

流動層反応炉４１の内部には、水等の冷媒を循環させる
管を多数備えた冷却面４５が設けられている。

また、流動層反応炉４１の炉壁部分にも、同様な構造を
もつ冷却面４６が設けられている。

燃焼ガスが炉内を上昇する過程で冷却面４５及び冷却面
４６を流れる冷媒と熱交換され、燃焼ガスの保有熱は高
温の冷媒として外部に取り出される。

他方、熱交換後の燃焼ガスは、分離器４７に送られる。

この分離器４７にも、同様な構造をもつ冷却面４８が設
けられている。流動層反応炉４１から送り出された燃焼
ガスは、この分離器４７を下降流として流れる。この過
程で、燃焼ガスの保有熱は、更に冷却面４８によって系
外に取り出される。また、燃焼ガスに浮遊している未燃
焼炭材．灰分等の粒子は、燃焼ガスから分離され、返送
管４９を経由して流動層反応炉４１に戻される。他方、
冷却された燃焼ガスは、排気管５０を経て排熱ボイラー
５１に送られ、更に抜熱された後、集塵機５２に送られ
る。

集Ｉ１１機５２で除塵された燃焼ガスは、排ガスとして
系外に放出される。他方、燃焼ガスから分離した固形物
質は、導管５３を介して流動層熱交換器５４に送り込ま
れる。流動層熱交換器５４には、返送管４９の途中に接
続された導管５５を介して、分離器４７で分離された固
形物質の一部も送り込まれる。これらの固形物質は、導
管５６から吹き込まれる酸素含有ガスによって流動化さ
れる。このガスは、フードで集められ、二次ガスとして
二次ガス導入管４４から流動層反応炉４１に吹き込まれ
る。

また、流動層熱交換器５４内の固形物質は、導管５７か
ら吹き込まれる酸素含有ガスと熱交換される。

このようにして予熱された酸素含有ガスは、流動化ガス
として導管４３から、及びキャリアガスとしてランス４
２から流動層反応炉４ｌの内部に吹き込まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この燃焼装置において、流動層反応炉４ｌの外部循環経
路とは別に、流動層熱交換器５４に固形物質を搬送する
導管５５が設けられている。そのため、流動層反応炉４
１に至る返送管４９から、流動層熱交換器５４に連絡す
る導管５５への固形物質の分配量を制御することが必要
になり、その分だけ運転が複雑になる。また、流動層熱
交換器５４を別途設置していることから、設備費も高く
なる。更には、流動層熱交換器５４に固形物質を装入又
は搬出する経路における放熱が生じ、熱回収率が低下す
ることになる。

そこで、本発明は、外部循環経路の途中に形戒′した固
形物質の濃厚部から熱を外部に取り出すことによって、
設備及び運転の複雑化を招くことなく、効率良く未燃戊
分．灰分等の固形物質の保有熱を回収することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の熱回収方法は、その目的を達戊するために、流
動層燃焼室内で流動状態にされた炭材を燃焼させ、未燃
成分及び灰分と共に燃焼ガスを分離器に送り、該分離器
で前記未燃成分及び灰分を燃焼ガスから分離し、返送管
を介して前記流動層燃焼室に返送しながら炭材を燃焼す
る際に、前記返送管の途中に設けた屈曲部に前記未燃成
分及び灰分の粒子を濃厚に浮遊させ、該粒子濃厚部に配
置された伝熱管によって前記未燃成分及び灰分の熱を外
部に取り出すことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図は、本実施例において使用した燃焼装置の概略を
示す。

炭材としては、粒状石炭１を流動層燃焼室２の下部に装
入する。この粒状石炭１が燃焼するときに発生するＳ０
８をＣａｎｏｎとして固定するため、粒状の石灰石を脱
硫材として適宜装入する。流動層燃焼室２の底部には空
気供給源に接続されている一次空気導入管３が開口して
いる。この一次空気導入管３から吹き込まれた一次空気
によって、送り込まれた粒状石炭，石灰石等が流動層燃
焼室２内で流動状態に維持される。

この状態で粒状石炭１が燃焼する。なお、一次空気導入
管３以外に流動層燃焼室２の下部に開口した二次空気導
入管１７から空気を吹き込み、一次空気導入管３からの
空気と相俟って、粒状石炭１の燃焼を促進させる。この
ときに発生した燃焼熱は、主として粒状石炭，石灰粒．
粒状灰分等の固形物質に担持され、この固形物質から周
囲に輻射熱として放散される。そこで、流動層燃焼室２
の内部に、第３図の冷却面４５．　４６等と同様に内部
に水等の流体を循環させる配管系を備えた抜熱機構（図
示せず）を設け、燃焼熱を高温流体として系外に取り出
す。

この燃焼によって生戊した燃焼ガスは、微細な未燃炭材
，石灰石，灰分等の粉塵と共に、流動層燃焼室２内を上
昇し、その上部に取り付けられた連結管４を介してサイ
クロン５に送られる。サイクロン５で粉塵が分離された
燃焼ガスは、排気管６を経由して対流ボイラー７に送ら
れる。対流ボイラ−７の内部には水等の流体を循環させ
ている伝熱管８が配置されており、排気管６から流入し
た燃焼ガスの保有熱が伝熱管８を流れる流体に回収され
る。そして、熱回収後の燃焼ガスは、集塵機９で除塵さ
れた後、ブロアｌＯによって系外に放出される。

他方、サイクロン５で燃焼ガスから分離された未燃或分
，灰分等の固形物質は、返送管ｌ１を下降する。返送管
１１の下部は、図示のように一部が上方に指向した屈曲
部とされている。この屈曲部にサイクロン５からの粉塵
が溜り、粒子濃厚！ｓ１２が形成される。この粒子濃厚
部１２によって、返送管１１の下部と流動層燃焼室２の
下部との間の粉体シールを行うニューマチックバルブが
構成される。

粒子濃厚部１２の固形物質は、一次空気導入管３から分
岐した気送管１３から吹き込まれる空気により流動化し
ているため、サイクロン５から降下する固形物質は流動
層燃焼室２内に適宜返送される。

このように、粒状石炭は、流動層燃焼室２時サイクロン
５り粒子濃厚部ｌ２φ流劾層燃焼室２を＠環しながら、
完全燃焼する。

この外部循環経路の途中に形成された粒子濃厚部１２に
伝熱管１４を配置し、水等の流体１５を流している。こ
の伝熱管ｌ４は、高密度で浮遊している固形物質粒子に
対向しているため、固形物質の保有熱は伝熱管ｌ４の管
壁を介して効率良く流体１５に伝えられる。また、第３
図に示したように外部循環経路を分岐させて流動層熱交
換器５４を配置したものではないので、分配機構を必要
とせずに未燃或分，灰分等の固形物質の熱回収が簡単と
なる。

たとえば、内径２５０ｕの返送管１１の底部に、幅３０
０　ｕ．　　高さ４００閣で横方向距離２０００鮒の粒
子濃厚部１２を形成し、粒子濃厚部１２での密度は５０
０　ｋｇ／ｍｌに維持した。なお、このときの返送管ｌ
ｌ内の固形物質の密度は３０　ｋｇ　／　ｍ’であった
。この粒子濃厚部１２に、有効距離１００　Ｉｆｌｍで
外径５０市の伝熱管１４を６０本配置して、流量１．６
ｍ’／ｈで温度１６０　℃の水を流体１５として循環さ
せたところ、伝熱管１４から流出する高温流体１６は温
度１８０　℃の飽和水蒸気となった。他方、固形物質の
温度は、返送管１１内で８５０　℃であったものが、粒
子濃厚部１２を出るときには７３０　℃に低下していた
。このときの抜熱量は８０×１０４ＫＣａＰ／ｈテあッ
タ。

第２図は、粒子濃厚部１２の密度が熱伝達係数に与える
影響を表したグラフである。この第２図から明らかなよ
うに、伝熱管１４を粒子濃厚部ｌ２に設置することは、
伝熱効率上、極めて有効である。

〔発明の効果〕

以上に説朗したように、本発明においては、流動層燃焼
室の外部循環経路を構戊する返送管の途中に設けた粒子
濃厚部で固形物質の保有熱を回収することにより、設備
の複雑化を招くことなく、熱回収を行うことができる。

また、粒子濃厚部においては、未燃或分，灰分等の固形
物質は、流動層燃焼室内に気流搬送され、且つ返送管内
部と流動層燃焼室下部との間をシールするため、高密度
の流動状態に維持されているので、粒子濃厚部に配置さ
れた伝熱管に対する伝熱係数は大きなものとなる。その
結果、固形物質の保有熱は、効率良く回収される。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明実施例で使用した燃焼装置の概略を示し
、第２図は粒子濃厚部の密度と熱伝達係数の関係を示す
グラフである。他方、第３図は、従来の燃焼装置を示す
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、流動層燃焼室内で流動状態にされた炭材を燃焼させ
   、未燃成分及び灰分と共に燃焼ガスを分離器に送り、該
   分離器で前記未燃成分及び灰分を燃焼ガスから分離し、
   返送管を介して前記流動層燃焼室に返送しながら炭材を
   燃焼する際に、前記返送管の途中に設け燃焼室から分離
   器へガス吹抜けを防止する形状に形成した屈曲部に前記
   未燃成分及び灰分の粒子を濃厚に浮遊させ、該粒子濃厚
   部に配置された伝熱管によって前記未燃成分及び灰分の
   熱を外部に取り出すことを特徴とする循環流動層におけ
   る熱回収方法。