JPH0412361B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は比較的広い範囲のバーナ負荷調整能力
を有する流動床（fluidized bed）を有するボイ
ラーに向けられている。

流動床を有するリアクタ（reactor）は熱を発
生するため効果的な手段であり、そして、化学、
冶金学及び他の材料加工分野においてガスによる
固体の乾燥、焙焼、高温、酸化、熱処理工程並び
に発電機装置駆動用、加工処理加熱用、室内加熱
用、その他の目的のための蒸気を含む高温ガスの
発生に種々の形で実施することができる。高温ガ
スを発生するリアクターでは、空気は不活性材料
の混合物及び石炭、木くず又は他の可燃性材料の
如き燃料材料を含む微粒子材料の層を通過する。
高硫黄分を含む瀝青炭又は無煙炭の燃焼を行う場
合には燃焼により解放される硫黄と反応する石炭
又は石炭石の如き材料を炉床内に提供することが
できる。

流動床を有するリアクタは典型的には実質的に
水平な孔のあいたプレート、即ち反応室内の微粒
子の固体炉床（bed）を支持しており、且つプレ
ート下方の風箱（wind box）から反応チヤンバ
を分離する空気分配器即ち、圧縮プレート
（constriction plate）を有する容器を含んでい
る。燃焼空気は風箱内へ導入されそして固体層を
膨脹し即ち流動化するガス速度を達成するのに充
分な容積で空気分配器を通過して、炉床の微粒子
の固体を流動空気中内に浮遊し、そして個々の粒
子に対して連続的な任意運動（random motion）
を与える。流動床は外見及び特性は沸騰している
液体に類似している。流動床において燃焼反応を
行なうことのいくつかの重要な利点は実質的に均
一な炉床温度と、比較的低い温度における燃焼
と、高熱伝導率とを含んでいる。

一般に、このような流動床設備においては、炉
床内の（in−bed）熱交換管は水平な方向に延び
ている、即ち流動床の上方表面に平行な管の長さ
を有していて、蛇行する形態に配置されている。
この種の装置はシステムを通り水及び蒸気の十分
な循環を保証するため作用流体はポンプで送られ
る必要がある。このポンプを作動するのに必要で
あるエネルギーは製造工程に対して負担となる。
また蛇行する形態の水平な炉床内の管は特にこの
ような配列において固有の戻りベンド管において
破壊的な侵食を受け易い。

従来のボイラーと比較するとき典型的な流動床
を有するボイラーの欠点は風箱を燃焼室の下方に
慣例的に設けることに起因している。この風箱は
実質的にユニツトの全体の高さに付加され、従つ
て付加的な間隙が従来技術の流動床を有するボイ
ラーに対して設けられなければならない。

従つて、公知の流動床を有するボイラーのバー
ナ負荷調整能力における柔軟性が制限されてき
た。現在では、実質的に全能力以下でボイラーを
作動することが望ましい。これは従来のボイラー
では供給される空気量を減少することに達成でき
るが、流動床を有するボイラーにおいてはこの手
段により非常に僅かな能力変化のみ行なうことが
でき、というのは供給空気は炉床の固体を流動状
態に維持するのに充分なレベルに維持されなけれ
ばならないからである。流動床がスランプ
（slump）すると、ユニツトの出力は停止する。

本発明によれば流動床を有するボイラーは、自
然循環を有しており、完全に水冷却され、シール
溶接された炉床固壁（Containment）と、垂直な
炉床内の（in−bed）管と炉床本体を区分してな
い流動化空気（fluidizing air）の区域とを設え
ている。

より詳細には本発明の流動床を有するボイラー
はハウジングと、前記ハウジング内の反応室と、
複数の間隔をへだてたスパージ（sparge）管を
含む前記反応室の下方部分における空気分配器
（air distributor）即ち火床と、運転中、固体微
粉子材料の炉床を含んでいる前記火床の真上の流
動床領域と、前記流動床領域へ固体微粒子物質を
供給するための供給手段と、前記流動床領域から
前記ハウジングの頂部まで上方へ延びているフリ
ーボード（freeboard）領域と、前記フリーボー
ド領域と水平に連通している対流熱交換室と、前
記フリボード領域の頂部において前記フリーボー
ド領域を通り前記対流熱交換室内へ延びている水
平に方向づけられた蒸気ドラムと、前記対流室の
底部を横切つて延びている水平に方向づけられた
水ドラムと、反応室における前記火床の下方の少
くとも１つの水ヘツダーと、管及び薄い金属パネ
ルにより、前記反応室及び前記対流熱交換室内に
設けられている水冷却壁と、但し前記パネルの前
記垂直に方向づけられている管は前記反応室の水
ヘツダー又は複数のヘツダーを前記蒸気ドラムへ
結合しており、そして更に、前記水ドラムを前記
対流熱交換室内において前記蒸気ドラムへ結合し
ている対流バンク（bank）管と、下方端におい
てその隣接するスパージ管の間を前記火床を通過
して前記水ヘツダーへ連結されており、そして前
記流動床領域及び前記フリーボード領域内へ上方
に延びていて前記蒸気ドラムで終つている複数の
垂直に方向づけられた熱交換管と、但し前記熱交
換管はその中央燃焼路空間（firing aisle clear）
を形成するように前記燃焼室内に分配されてお
り、この中へ前記供給手段が固体微粒子燃料及び
他の粒子状の供給物を導入することができ、前記
スパージ管は前記ハウジング内に取外し可能に取
付けられていて、且つ前記水冷却壁を通過してお
り、前記スパージ管の貫通領域における前記水冷
壁管は広げられていて、そして前記スパージ管の
通路に適応するように減少された直径を有してお
り、そして更に前記ハウジングの外方に置かれて
おり、且つ前記スパージ管へ連結されている空気
ヘツダーと、前記流動床領域における前記火床上
の微粒子物質炉床を流動化するため流動化する空
気を導入するための前記スパージ管の長さに沿つ
ている複数の空気孔と、前記スパージ管を空気流
に対して開閉するように各々のスパージ管のため
の個々に操作可能な制御手段と、前記対流熱交換
室を通過する燃焼ガスを排気するための前記対流
熱交換室と連通している排気煙突と、前記反応室
と連通している灰除去手段とを具備している。

灰除去手段は燃焼路（firing aisle）の長され
下方に延びていて、且つ少くとも１つの灰排出ス
クリユーを有している水ヘツダー又は複数の水ヘ
ツダー下方に槽を具備することができる。灰排出
導管は槽に連結される。灰排出スクリユーは火床
を通り槽内に落下する灰を除去のための排出導管
の方へ移動することができる。

他の実施態様においては、灰除去手段は上述の
槽内に置かれた対向する１対の排出スクリユーを
具備することができる。この排出スクリユーは槽
内の灰を槽の中心の方へ移動する。排出するため
の灰を受入れるため１つの排出導管が槽の中央に
おいて槽に連結される。

図面を参照して説明すると、燃焼室１３及び対
流室１４を含む流動床を有するボイラー１０が例
示されている。蒸気ドラム１６は燃焼室１３及び
対流室１４の双方の頂部を横切つて延びており、
一方水ドラム１７は対流室１４の底部に沿つて置
かれている。支持構造体１８がボイラーに対して
設けられており、そして第２図に示されている如
く、ボイラーはワイヤーロープ５３の如き手段に
よつて支持構造体１８から懸垂することができ
る。

燃焼室１３は流動床１９及びフリーボード
（freeboard）領域２０を含んでいる。流動床は空
気ヘツダー３８により空気を供給される一連のス
パージ管（sparge pipe）により支持されている。
燃焼室１３を囲みメンブラン（membrane）を形
成するため複数の水管壁管５５が薄鋼板（steel
wedding）５６により連結されている溶接シール
された水管壁構造体により燃焼室の囲壁
（containment）が提供されている。水管壁構造
体内を流れる水はヘツダー３１，３２，３４及び
３５により供給される。降水管２９及び３０はそ
れぞれ蒸気ドラム１６及び水ドラム１７からヘツ
ダーへ水を供給する。第４図に示された図は側部
水管壁２６及びブリツジ水管壁２５に密閉接合さ
れている前部水管壁２４を備えているこの囲壁構
造体（containment structure）を例示している。
熱損失を減少するため絶縁材１２が水管壁２４，
２５，２６の外側に設けられており、そして絶縁
材を風化及び他の損傷から防ぐため薄板被覆を設
けることができる。

オバーベツドフイーダー（overbed feeder）
４０は起動バーナー４１が燃焼を開始するとき燃
焼室１３へ燃料（例えば、石炭）及び石灰石を供
給するため設けられている。これ等の装置は双方
とも水管壁構造体を貫通している。炉床内（in−
bed）熱交換管３６が燃焼室１３内に設けられて
おり、且つヘツダー３４，３５から、上方へ一連
のスパージ管２２を通り上方へ、流動床１９及び
フリーボード領域２０を通り蒸気ドラム１６へ走
つている。

対流室１４内には燃焼ガスから更に熱を抽出す
るため複数の対流バンク管（bank tube）４８が
設けられており、そしてダストを燃焼ガスから落
下せしめるため複数の対流邪魔板４９，５０，５
２が設けられている。排気煙突５１は対流室１４
を通過する燃焼ガスを排気するために該対流室１
４と連通している。対流室１４内に落下したダス
トを集合して、導管４３を通り燃焼室１３内に再
び送るためダストホツパー４２が設けられてい
る。

灰処理導管４４を燃焼室１３の流動床領域１９
へ連結することにより灰処理の対策がとられてい
る。灰処理導管を通る流れは弁４６により制御さ
れそしてスクリユー手段４７は灰を処理するため
導管４４から移動するのに設けられている。

降水管３５′及び３４′はそれぞれヘツダー３５
及び３４へ水を供給するため水ドラム１７へ連結
されている。

第２図、第４図、第５図及び第６図において、
炉床内（in−bed）熱交換管３６とスパージ管２
２及び水管壁２４，２５，２６との関係が詳細に
示されている。第２図において明らかな如く、流
動床を有するボイラー１０の容量は選択された数
のスパージ管２２を閉止することにより減少され
ることに注目すべきである。通常、ボイラー壁に
最も近いスパージ管が最初に止められ、それから
次の壁に最も近いスパージ管が止められ、従つて
ボイラー燃焼室の中央の近くに活動炉床を有して
いて、ボイラー壁に対して不活発な（即ちスラン
プの（Slumped））炉床が形成される。例えば、
この流動床を有するボイラーによりバーナ負荷調
整範囲１乃至７を容易に達成することができる。

バーナ負荷調整能力はまた燃焼室１３の各々の
側に沿つて、炉床内（in−bed）管密度の慎重な
選択によつて改良されることができる。個々のス
パージ管２２は側部から中心の方へ閉止されてい
るので、不平衡な量の炉床内管表面は活動炉床領
域との接触から除かれる。これは更に平らな面積
の単位当りの燃料供給及び蒸気発生の減少を許容
する。

第２図に例示されている如く、炉床内管の燃焼
炉空間（firing aisle clear）は燃料及び他の材
料がイン・ベツド管にぶつかることなく燃料室内
に導入することができるように設けられているこ
とに注目すべきである。燃焼室１３の水冷却底部
２８は第２図に明らかに示されている。

スパージ管２２の断面を示している第３図にお
いて開孔５４が設けられており、そして各々の開
孔は空気を下方へ導くため傾斜をつけることがで
きる。これ等の開孔は炉床内管に対して直接、極
めて侵食的である空気ジエツトを導かないように
位置づけされなければならない。第６図は、スパ
ージ管２２、炉床内熱交換管３６及び前部水管壁
２４の関係を示す一部斜視図であり、前部水管壁
２４が、薄鋼板５６により分離された水管壁管５
５から構成されていることが示されている。

第７図は灰除去装置の変更された態様を例示し
ている。この場合に、水ヘツダー３４′及び３
５′は灰がその中に落ちる槽５８を収容するため
分離されている。スクリユー駆動手段５９は処理
のため燃焼室から灰を移動するように槽５８内に
置かれている。

第８図では灰除去装置の更に他の変更例が示さ
れており、これでは対向しているスクリユー駆動
手段６０及び６１が槽６６内に設けられている。
電動機６２及び６４はそれぞれ、スクリユー駆動
手段６０及び６１を駆動する。スクリユー駆動手
段６０及び６１は中央に設けられた灰排出開孔６
５を通り除去するため槽の中央の方へ灰を移動す
る。

本発明は例示され、且つ説明された実施態様に
限定されないことは明らかに理解される。同一性
が当業者により理解されないとき、本発明の精神
及び範囲から逸脱することなく部分の設計及び配
置における種々の変更を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内部構造の詳細を示すため多くの構造
部分を破断した本発明の流動床を有するボイラー
の部分断面立面図である、第２図は流動床を有す
るボイラーの燃焼室を示している第１図の２−２
線に沿つて切断したときの部分断面図である。第
３図はスパージ管の断面図である。第４図はスパ
ージ管、炉床内熱交換管及び水壁囲壁
（containment）の配置を示している第１図４−
４線に沿つて切断したときの平面図である。第５
図は水壁構造体の詳細を示している部分断面立面
図である。第６図は本発明のいくつかの要素の空
間的な配置を示している破断したときの斜視図で
ある。第７図は変更された灰処理装置を有する本
発明の更に他の実施態様の図である。第８図は対
向する灰排出スクリユーが設けられている本発明
の他の実施態様を示している。第９図は本発明の
流動床を有するボイラーの組立及び積出しのため
の２つの基準寸法の輪郭図である。 １３……燃焼室、１４……対流室、１６……蒸
気ドラム、１７……水ドラム、２０……フリーボ
ード領域、２２……スパージ管、２４，２５，２
６……水管壁、２９，３０……降水管、４４……
灰処理導管、４７……スクリユー手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングと、前記ハウジング内の反応室
   と、複数の間隔をへだてたスパージ管を含む前記
   反応室の下方部分における空気分配器即ち火床
   と、運転中、固体微粉子材料の層を含んでいる前
   記火床の真上の流動床領域と、前記領域床領域へ
   固体微粒子物質を供給するための供給手段と、前
   記流動床領域から前記ハウジングの頂部まで上方
   へ延びているフリーボード（freeboard）領域と、
   前記フリーボード領域と水平に連通している対流
   熱交換室と、前記フリーボード領域の頂部におい
   て前記フリーボード領域を通り前記対流室内へ延
   びている水平に方向づけられた蒸気ドラムと、前
   記対流室の底部を横切つて延びている水平に方向
   づけられた水ドラムと、反応室における前記火床
   の下方の少くとも１つの水ヘツダーと、管及び薄
   い金属パネルにより、前記反応室及び前記対流室
   内に設けられている水冷却壁と、但し、前記パネ
   ルの前記垂直に方向づけられている管は前記反応
   室の水ヘツダー又は複数のヘツダーを前記蒸気ド
   ラムへ結合しており、そして更に、前記水ドラム
   を前記対流室内において前記蒸気ドラムへ結合し
   ている対流バンク（bank）管と、下方端におい
   てその隣接するスパージ管の間で前記火床を通過
   して前記水ヘツダーへ連結されており、そして前
   記流動床領域及び前記フリーボード領域内へ上方
   に延びていて前記蒸気ドラムで終つている複数の
   垂直に方向づけられた熱交換管と、但し前記熱交
   換管はその中央燃焼空間（firing aisle clear）
   を形成するように前記燃焼室内に分配されてお
   り、この中へ前記供給手段が固体微粒子燃料及び
   他の粒子状の供給物を導入することができ、前記
   スパージ管は前記ハウジング内に取外し可能に取
   付けられており、且つ前記水冷却壁を通過してお
   り、前記スパージ管の貫通領域における前記水冷
   壁管は広げられていて、そして前記スパージ管の
   通路に適応するように減少された直径を有してお
   り、そして更に前記ハウジングの外方に置かれて
   おり、且つ前記スパージ管へ水平に連結されてい
   る空気ヘツダーと、前記流動床領域における前記
   火床上の微粒子物質層を流動化するため流動化す
   る空気を導入するための前記スパージ管の長さに
   沿つている複数の空気孔と、前記スパージ管を空
   気流に対して開閉するように各々のスパージ管の
   ための個々に操作可能な制御手段と、前記対流室
   を通過する燃料ガスを排気するための前記対流室
   と連通している排気煙突と、前記反応室と連通し
   ている灰除去手段とを具備していることを特徴と
   する流動床を有するボイラー。 ２ 前記スパージ管は断面のより長い通路が垂直
   方向に方向づけされている長方形断面であり、そ
   して前記空気ジエツトが断面で見たとき前記スパ
   ージ管の長い方の側に置かれている特許請求の範
   囲第１項記載の流動床を有するボイラー。 ３ 前記灰除去手段が前記燃焼路の全長下方に延
   びている前記水ヘツダーの下方の槽と、但し少く
   とも１つの灰排出スクリユーが前記槽内に設けら
   れている、 前記槽に連結されている少くとも１つの灰排出
   導管と、 但し、前記排出スクリユーは前記排出導管の方
   へ前記火床を通り前記槽内に落下する灰を移動す
   ることができる、 を具備している特許請求の範囲第１項記載の流動
   床を有するボイラー。 ４ 前記灰除去手段が前記燃焼路の下方に延びて
   いる前記反応室底部の槽状の延長部と、前記流動
   床から前記槽内に落下した灰を前記槽の中央の方
   へ移動できる１対の排出スクリユーと、前記槽の
   中央において前記槽に連結された排出導管と を具備する特許請求の範囲第１項記載の流動床を
   有するボイラー。