JPH04110509A - 加圧流動層燃焼装置 - 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】 ［＆梁上の利用分野］ 本発明はガスタービン、スチームタービンを駆動して複
合発電を行う石炭などの加圧流動層燃焼装置に係り、特
に負荷変動に対応するための流動層高制御装置を備えた
加圧流動層燃焼装置に関するものである。

〔従来の技術］ 加圧流動層燃焼装置は、流動層高を増減して負荷変化に
対応するようになっている。すなわち。

負荷の減少に対しては燃焼炉内の流動媒体を炉内から抜
き出して別置きの媒体容器に貯留し、逆に、負荷の増加
に対しては上記の媒体容器から流動媒体を炉内に供給し
て層高を増加する。これによって流動層内に埋設してあ
る伝熱管の埋没深さを変化させ５伝熱面積を増減して蒸
気の発生量をコントロールしている。

従来、例えば特開平１−２１７１０８号公報には、流動
媒体を炉内から媒体容器に抜き出すために端部を流動層
燃焼炉の底部に開孔し、他の端部を燃焼炉空塔部を貫通
して媒体容器上部のダスト分離器に開孔した媒体の吸引
導管を設けて、流動層燃焼炉と媒体容器を連結し、さら
に媒体容器を流動層ａｍ炉より圧力の低い加圧容器外部
空間とバルブを有する導管を介して接続した加圧流動層
燃焼装置が示されている。

この装置においては、媒体容器と前記外部空間を結ぶ導
管のバルブを開くことによって媒体容器内の圧力が燃焼
炉内圧より低くなり、前記吸引導管を通って燃焼炉内の
ガスとともに流動媒体が炉内媒体容器内へ抜き出される
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしこの加圧流動層燃焼装置では、燃焼炉から吸引さ
れた炉内ガスは微細な媒体粒子を除去して加圧容器外部
空間に排出されるが、除去のための前述のようにダスト
分離器などのフィルターやサイクロンなどを、媒体容器
内あるいは吸引導管の端部に設ける必要がある。そのた
めに構造が複雑化、大型化し設備費が増加するなどの問
題がある。

本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を解消し、媒体
容器内にマルチサイクロンやフィルターなどの精密な除
１！設備を設ける必要がなく、構造が簡単で、軽量、小
型化でき、しかも設備費の安価な加圧流動層装置を提案
することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明は、 下部に流動媒体粒子を充填して、その流動媒体粒子の流
動層を形成することのできる流動層燃焼炉と、 少なくともその流動Ｍ燃焼炉を収納する圧力容器と。

前記流動媒体粒子を抜き出して貯留することのできる媒
体容器と、 前記流動層燃焼炉内の流動媒体粒子を必要に応じて抜き
出して、前記媒体容器に気流輸送する媒体抜き出し手段
と、 前記媒体容器に貯留してある流動媒体粒子を必要に応じ
て流動層燃焼炉に戻す媒体戻し手段と、前記流動層燃焼
炉から排出される燃焼ガスを処理して、ガス巾の微粒子
を捕集する集塵手段とを備えた加圧流動層燃焼装置を対
象とするものである。

そして、前記流動層燃焼炉の空塔部と媒体容器の空塔部
とを連結する導管を設けて、 前記流動層燃焼炉内の流動媒体粒子を抜き出して前記媒
体容器に気流輸送する際、その媒体容器に送気した微粒
子を含む気流輸送ガスを、前記導管から流動層燃焼炉の
空塔部を通して前記集塵手段に供給するように構成され
ていることを特徴とするものである。

［作用］ 本発明は前述のような構成になっており、前記流動層燃
焼炉内の流動媒体粒子を抜き呂して前記媒体容器に気流
輸送する際、その気流輸送ガスに含まれている微粒子を
、流動層燃焼炉に通常付設されている集広手段で処理す
ることがきるから、従来提案されたように、特別にフィ
ルターやサイクロンなどを媒体容器内あるいは吸引導管
の端部に設ける必要がない。そのために構造が簡略化。

小型化し、設備費の軽減を回ることができる。

［実施例コ 次に本発明の実施例を図ｆとともに説明する。

第１図は、第１実施例に係る加圧流動層燃焼装置の概略
構成図である。

図中の１は流動層燃焼炉、２は分散板、３は流動媒体粒
子、４は伝熱管、５は流動層、６は燃焼炉空塔部、７は
気泡、８は燃焼用空気、９は給炭管、１０は石炭、１１
は媒体容器、１２は連結管、１３は媒体容器空塔部、１
４は第１下降管、１５は第１Ｌバルゴ、１６はバルブ、
１７は供給用エアレーシヨンガス、１８は第２下降管、
１９は第２Ｌバルブ、２０．２１はバルブ、２２は抜き
出し用エアレーシヨンガス、２３は気流輸送管、２４は
気流輸送ガス、２５は導管、２６は圧力調整バルブ、２
７はサイクロン、２８は微粒子排出管、２９は排気管、
３０はクリーンガス、３１は圧力容器、３２は導入管、
３３は加圧空気である。

同図に示すように、流動層燃焼炉１の底部には燃焼用空
気８の分散板２が設けられ、その上に流動媒体粒子３が
充填されて流動１ｉＦ５が形成されている。この流動媒
体粒子３は、分散板２を通って供給された燃焼用空気８
によって気泡８を伴いながら流動化される３石炭１０は
給炭管９を通って流動層５に供給されて、流動層５内で
燃焼される。

この流動層５には伝熱管４が埋設されており、燃焼によ
って発生した熱を吸収して前記伝熱管４内を流れる水が
水蒸気になる。

流動燃焼炉ｌの側壁下部には第２下降管１８の基端部が
接続されており、二の第２下降管１８は傾斜下降部とそ
れに続く垂直下降部とを有しており第２Ｌバルブ１９の
一部となっている。この第２Ｌバルブ１９と媒体容量１
ユの空塔部１３との間には、気流輸送管２３が接続され
ている。前記第２Ｌバルブ１９にはバルブ２０を通って
抜き出し用エアレーシヨンガス２２が、また気流輸送管
２３にはバルブ２１を通って気流輸送ガス２１が、それ
ぞれ供給される。

媒体容器１１はその下部が円錐状に絞られ、下端部に第
１下降管１４が接続され、さらに水平方向に延びて第１
Ｌバルブ１５となり、流動層燃焼炉１の側壁に接続され
ている。前記第１Ｌバルブ１５には、バルブ１６を通っ
て供給用エアレーシヨンガス１７が供給される。

流動層燃焼炉１の空密部６と媒体容器１１の空塔部１３
は、途中に圧力調整用バルブ２６を設けた導管２５で接
続されている。また、流動層燃焼炉１の空塔部６は、連
結管１２を介してサイクロン２７とも接続されているに れら流動層燃焼炉１、媒体容器１１ならびにサイクロン
２７などは圧力容器３１内に収納されている。二重管構
造になっている導入管３２を通して加圧空気３３が圧力
容器３１内に送入され、燃焼用空気８、供給用エアレー
シヨンガス１７、抜き出し用エアレーシヨンガス２２な
らびに気流輸送ガス２４として、それぞれ使用される。

この加圧流動層燃焼装置の運転条件の具体例を示せば、
流動層燃焼炉１の圧力は１０〜２０気圧、層温度は８ｏ
○〜９５０℃、流動層燃焼炉１の空塔ガス温度は０．５
〜１．５ｍ／ｓ、流動媒体粒子３ならびに１内脱硫剤と
して最大径が３ｍｍ程度の石灰石粒子が用いられる。ま
た、気流輸送管２３内のガス流速は、流動媒体粒子３の
平均粒径。

抜き出し媒体粒子の速度にもよるが、例えば１０〜３０
ｍ／ｓである。

蒸気発生量の制御は、流動層５の層高をコントロールす
る二とにより、換言すれば伝熱管４の流動層５に埋設さ
れる伝熱面積をｇａすることによって行われる。

すなわち、例えば流動層５が伝熱管４すべてを埋設して
いる高さにある状態から、流動媒体粒子３を媒体容器１
１／＼抜き出し、流動層５の層高を５′の位置まで下げ
ると、伝熱管４の一部が露出し、流動媒体粒子３と接触
する伝熱面積が減少して、その結果蒸気の発生量が少な
くできる。

また逆に流動層５′の状態から、媒体容器１１内の流動
媒体粒子３を燃焼炉１に戻すことにより、伝熱管４の埋
設面積（伝熱面積）が増加して、その結果蒸気の発生量
を多くすることができる。

前述のように流動媒体粒子３を燃焼炉１から媒体容器１
１へ抜き呂す状態においては、前記圧力調整用バルブ２
６は開かれており、媒体容器１１の空塔部１３の圧力Ｐ
１は、燃焼炉１の空塔部６の圧力Ｐ２よりも高くなって
いる（ＰＬ＞Ｐ２）。

すなわち、気流輸送ガス２４が媒体容器１１から導管２
５を通って燃焼炉１側へ排呂される際に生じる圧力損失
分だけ、媒体容器１１の空塔部１３の圧力Ｐ１が高い。

二のように媒体容器空塔部１３の圧力Ｐ１が高いにも拘
らず、燃焼炉１から媒体容器１１への粒子の移送が可能
なのは、燃焼炉１から移動層の状態で流動媒体粒子３を
燃焼炉１から抜き出すようにしたからである。

すなわち、気流輸送管２３の下部圧力Ｐ３はその気流輸
送管２３の圧力損失分だけ媒体容器空塔部１３の圧力Ｐ
１より高くなり、燃焼炉空塔部６の圧力Ｐ２よりもさら
に高い圧力となっている（Ｐ３＞Ｐｉ＞Ｐ２）。しかし
、下降管１８の内側は流動媒体粒子３が移動可能に充填
された、所謂、移動層となっているから、前述の圧力差
を維持できるに十分な抵抗を有している。したがってＬ
バルブ１９を通って気流輸送ガス２４が燃焼炉１側に逆
流することはない。よって、気流輸送ガス２４は気流輸
送管２３を通って流動抵抗の少ない媒体容器１１側に流
れて、燃焼炉１から媒体容器１１へ流動媒体粒子３を移
送する二とができる。

この下降管１８によって維持できる燃焼炉ユとＬバルブ
１９の部分との間の圧力差は、下降管１８の下方への長
さによって決まる。すなわち下降管１８の傾斜部を含め
た壬直高さＨｍ　（ｍ）は、次式のように設定する。

Ｈｍ＞（ΔＰ−ｐｆ−Ｈｆ’）　　／ｐｒｎなお、式中
の各記号は、下記のことを意味する。

ΔＰ：燃焼炉１とＬバルブ１９の部分との間の圧力差（
Ｋｇ／ｍ２）、 ρｆ：流動層５の密度（Ｋｇ／ｍ３）　。

Ｈｆ：流動層５の高さ（ｍ）、 σｍ＝流動媒体粒子３のかさ密度（Ｋｇ／ｍ３）流動媒
体粒子３のかさ密度σｍに比較して流動層５の密度ρｆ
が小さいことから、下降管１８内を移動層にするために
は、前記の式から下降管１８の下方への長さをある程度
長くする８粟がある。

また、下降管１８内が流動層の状態であると、エアレー
シヨンガス２２ならびに気流輸送ガス２４が燃焼炉１の
方向に逆流して、燃焼炉工からの抜き呂し下Ｉｌｌ流が
非常に不安定になり、またＬバルブ１９での流量調整の
能力も失われる。すなわち、下降管１８内を移動層の状
態に保持することにより下降管１８の長さが短縮でき、
かつ安定な媒体の抜き出しができて、Ｌバルブ１９での
流量調整も適切に行える。

なお第１図において媒体容器１１の下部付近には、レベ
ルセンサ３９が付設されている。このレベルセンサ３９
は、流動媒体粒子３を媒体容器１１から抜き出して燃焼
炉１に供給する際、媒体容器１１内の層高がレベルセン
サ３９まで下がると、それを検知して燃焼炉１への流動
媒体粒子３（供給用エアレーシヨンガス１７）の供給を
停止するようになっている。

第１Ｌバルブ１５に供給用エアレーシヨンガス工７を所
定の圧力で供給することにより、流動媒体粒子３を媒体
容器１１から抜き出して燃焼炉１へ戻す際、媒体容器１
１内の層高は徐々に下がるが、その層高が所定のレベル
以下になると、供給用エアレーシヨンガス１７の一部が
媒体容器１１内に入り込んで、流動媒体粒子３の燃焼、
溶融などの種々のトラブルを生じる。

そのため本実施例では前述のように、レベルセンサ３９
で媒体容器１１内の層高を監視し１層高がレベルセンサ
３９の位置まで下がると、燃焼炉１への流動媒体粒子３
（供給用エアレーシヨンガス１７）の供給を停止するよ
うになっておれば、供給用エアレーシヨンガス１７の吹
き込みによるトラブルが解消される。

第２図は、本発明の第２実施例に係る加圧流動層燃焼装
置の概略構成図である。

図中の３４はガスタービン、３５は圧縮機、３６は発電
機、３７は燃焼排ガス、３Ｂは排ガス圧縮機である。

この実施例において前記第１図に示した第１実施例と相
違する点は、供給用エアレーシヨンガス１７、抜き出し
用エアレーシヨンガス２２ならびに気流輸送ガス２４と
して、ガスタービン３４から排出された酸素濃度の低い
燃焼排ガス３７を利用するように構成されている。

他の構成は、前記第１実施例と同様であるので、それら
の説明は省略する。

［発明の効果］ 本発明は前述のような構成になっており、前記流動層燃
焼炉内の流動媒体粒子を抜き出して前記媒体容器に気流
輸送する際、その気流輸送ガスに含まれている微粒子を
、流動層燃焼炉に通常付設されている集塵手段で処理す
る二とがきるから。

従来提案されたように、特別にフィルターやサイクロン
などを媒体容器内あるいは吸引導管の端部に設ける必要
がない。そのために構造が簡略化、小型化し、設備費の
軽減を図ることができる、

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る加圧流動層燃焼装
置の概略構成図、 第２図は、本発明の第２実施例に係る加圧流動層燃焼装
置の概略構成図である。 １・・・・・・流動層燃焼炉、３・・・・・・流動媒体
粒子、５・・流動層、６・・・・燃焼炉空塔部、１１・
・・媒体容器、１３・・・媒体容器空塔部、１４　　第
１下降管、１５　　第１Ｌバルブ、１７　・供給用エア
レーン三ンガス、１８　・・第２下降管、１９第２Ｌバ
ルブ、２０．２１・・・・・バルブ、２２抜き呂し用エ
アレーシヨンガス、２３・・・・気流輸送管、２４・・
・気流輸送ガス５２５・　導管、２６・・・圧力調整バ
ルブ、２７・・・・・・サイクロン、３１・・・・・圧
力容器、 第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）下部に流動媒体粒子を充填して、その流動媒体粒
   子の流動層を形成することのできる流動層燃焼炉と、 少なくともその流動層燃焼炉を収納する圧力容器と、 前記流動媒体粒子を抜き出して貯留することのできる媒
   体容器と、 前記流動層燃焼炉内の流動媒体粒子を必要に応じて抜き
   出して、前記媒体容器に気流輸送する媒体抜き出し手段
   と、 前記媒体容器に貯留してある流動媒体粒子を必要に応じ
   て流動層燃焼炉に戻す媒体戻し手段と、前記流動層燃焼
   炉から排出される燃焼ガスを処理して、ガス中の微粒子
   を捕集する集塵手段とを備えた加圧流動層燃焼装置にお
   いて、 前記流動層燃焼炉の空塔部と媒体容器の空塔部とを連結
   する導管を設けて、 前記流動層燃焼炉内の流動媒体粒子を抜き出して前記媒
   体容器に気流輸送する際、その媒体容器に送気した微粒
   子を含む気流輸送ガスを、前記導管から流動層燃焼炉の
   空塔部を通して前記集塵手段に供給するように構成され
   ていることを特徴とする加圧流動層燃焼装置。
2. （２）請求項（１）記載において、前記流動層燃焼炉の
   空塔部と媒体容器の空塔部とを連結する導管の途中にバ
   ルブを設けたことを特徴とする加圧流動層燃焼装置。
3. （３）請求項（１）記載において、前記媒体抜き出し手
   段が、前記流動層燃焼炉の下部に設けられた下降管と、
   一方側が前記下降管の下端に連結され他方が前記媒体容
   器の空塔部に連通した気流輸送管と、前記下降管の下部
   付近にエアレーシヨンガスを吹き込んで下降管内に充填
   されている流動媒体粒子を順次移動させながら抜き出す
   エアレーシヨンガス吹き込み手段と、前記気流輸送管に
   気流輸送ガスを吹き込んで流動媒体粒子を媒体容器に気
   流輸送する気流輸送ガス吹込手段とを有していることを
   特徴とする加圧流動層燃焼装置。
4. （４）請求項（３）記載において、前記エアレーシヨン
   ガスならびに気流輸送ガスが、前記圧力容器に導入され
   た加圧空気であることを特徴とする加圧流動層燃焼装置
   。
5. （５）請求項（３）記載において、前記エアレーシヨン
   ガスならびに気流輸送ガスが酸素濃度の低いガスである
   ことを特徴とする加圧流動層燃焼装置。