JPH04260708A - 加圧流動層燃焼装置の制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】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加圧流動層に係り
、特に負荷変動に対応するための流動層高制御装置を備
えた加圧流動層に関する。

【０００２】

【従来の技術】加圧流動層燃焼炉では、流動層高を増減
して負荷変化に対応するようになつている。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蔵し、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
て伝熱管の埋没深さを変化し、伝熱面積を増減して蒸気
の発生量を変化している。

【０００３】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口し、他の端部を燃焼炉
空塔部に貫通して媒体容器上部のダスト分離機に開孔し
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
結していた。さらにバルブを有する導管によつて媒体容
器と流動層燃焼炉より圧力の低い加圧容器外部空間とを
接続した構造が示されている。この貯蔵容器と外部空間
を結ぶ導管のバルブを調整することによつて、貯蔵容器
内の圧力が燃焼炉内より低くなり、吸引導管を通つて燃
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。しかしながら、このものでは媒体容器内にお
いて流動媒体が溶融して、アグロメレーシヨン化すると
いう問題が発生する。これは流動媒体の燃焼炉への供給
のために設けられた媒体容器下部の導管から流動媒体が
酸素濃度の高いガス及び未燃石炭粒子を伴つて貯蔵容器
内に逆流し、未燃石炭粒子が容器内に貯蔵された状態で
断熱的に燃焼し、温度が過度に上昇して流動媒体が溶融
したものと推定される。また、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に排出さ
れるが、除去のためのサイクロンあるいはフイルタを媒
体容器あるいは吸引導管端に設ける必要があり、設備費
が増加する問題がある。さらに、貯蔵容器と外部空間を
結ぶ導管のバルブを調整して燃焼炉内の媒体粒子を定量
的に抜き出すことは、燃焼炉内及び媒体容器内の圧力が
１０ｋｇ／ｃｍ２　以上と高いことから、困難な問題も
ある。

【０００４】このような背景から本出願人は特願平２−
２２５１２５号に示すように、流動媒体粒子の抜き出し
、移送手段が移動層と気流相の組合わせであることを特
徴とする加圧流動層燃焼炉を先に提案した。この発明は
従来の問題点を解決するために、流動層燃焼炉内の流動
媒体粒子を媒体容器に輸送するための手段として、燃焼
炉流動層部に媒体粒子の移動層下降管を開孔して設ける
。さらに移動層下降管の下端を媒体容器の空塔部に開孔
するように接続し、媒体粒子移送のためのガス上昇流を
有する気流輸送管とし、媒体粒子を重力による下降流れ
の移動層及び気流輸送ガスによる気流相によつて移送し
ようとしたものである。この提案によつて媒体容器出口
に除塵装置が不要となつたが、流動層燃焼炉からの媒体
粒子抜き出し量及び媒体容器内からの流動層燃焼炉内の
媒体粒子移送量の把握ができないこと及び定量抜き出し
、移送ができない問題がある。これは流動層燃焼炉下部
の移動層に設けたＬバルブのエアレーシヨンガス量が一
定下でも、流動層燃焼炉内の流動媒体を抜き出すことに
より燃焼炉内の流動媒体の層高が低下し、Ｌバルブ上部
の移動層と燃焼炉内の媒体粒子によるシール性が低下し
て、媒体粒子抜き出し量が減少するためである。ボイラ
の負荷変化速度は一般に３〜４％／ｍｉｎで行われるが
、負荷変化時にはこの速度を所定の値に保つことが重要
である。したがつて負荷変化時には粒子の抜き出し及び
移送速度を所定の値に保ち、燃焼炉内の媒体粒子の層高
の変化速度を所定の値に調節する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の従来方
法の欠点を排し、流動層燃焼炉からの粒子抜き出しを負
荷変化速度に対応して精度よく調節することのできる流
動層高の制御方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するために、燃焼炉内から媒体容器に粒子を移送す
る気流輸送管の一部に差圧計を設置し、該差圧の信号を
演算処理し、Ｌバルブのエアレーシヨンガスのコントロ
ールバルブを操作する。

【０００７】

【作用】気流輸送管の差圧は管内の輸送媒体粒子量に比
例し、かつその変動は流動層差圧に比べて極めて小さい
ため、この差圧の信号値を用いることにより輸送媒体粒
子量を精度よく検出することができる。一方、媒体粒子
量は気流輸送管上流側のＬバルブのエアレーシヨンガス
量で容易に調節でき、Ｌバルブのエアレーシヨンガス量
を増加することで粒子流量は増加することができる。し
たがつて、気流輸送管の差圧計の信号を操作量としてエ
アレーシヨンガスのコントロールバルブを作動すること
により媒体粒子流量を所定の値に制御することができる
。

【０００８】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。流動層燃焼炉
１、媒体容器１１、サイクロン４１、及び本発明の係わ
る媒体輸送管、機器は圧力容器１０１に収納される。流
動層燃焼炉１にはその底部に燃焼用空気８の分散板２が
設けられ、その上に流動媒体３が充填される。該流動媒
体３は分散板２を通つて供給された燃焼用空気８によつ
て気泡７を発生して流動層５を形成する。石炭１０は給
炭管９によつて流動層５内に供給され燃焼される。流動
層５内には伝熱管４が配列され、燃焼熱を吸収してスチ
ームを発生する。流動層燃焼炉１の側壁底部には移動層
下降管２１が設けられ、その下降管２１は傾斜状態から
垂直方向に延長されＬバルブ２２となる。このＬバルブ
２２には、コントロールバルブ２４を通つてエアレーシ
ヨンガス２７が供給される。Ｌバルブ２２から媒体容器
１１の空塔部１３に気流輸送管２３が接続され、その下
端からはバルブ２５を通つて気流輸送管２３に輸送ガス
が供給される。気流輸送管２３の垂直部には差圧計３５
が設置され気流輸送管２３の差圧を連続的に検知し、該
差圧の信号は制御箱３６に入力される。制御箱３６では
差圧の信号を演算処理して、Ｌバルブ２２のコントロー
ルバルブ２４に信号が伝送できる構成になつている。媒
体容器１１はその下端が円錐状に絞られ移動層管１４と
なり、さらにＬバルブ１５となり流動層燃焼炉１の側壁
底部に開孔するよう接続されている。媒体容器１１には
、流動層燃焼炉１から抜き出された流動媒体１２が収容
される。燃焼炉空塔部６と媒体容器空塔部１３は、バル
ブ３２を備えた導管３１で接続される。また、燃焼炉空
塔部６にはサイクロン４１が接続され、燃焼ガス中の微
粒子が除去されてクリーンなガス４４として次工程のガ
スタービンに供給される。分離された微粒子は導管４２
を通つて系外に排出される。

【０００９】この装置において、燃焼炉の圧力は１０〜
２０気圧、燃焼温度は８００〜９００℃、燃焼炉の空塔
ガス速度は０．５〜１．５ｍ／ｓの範囲である。流動媒
体及び層内脱硫剤として、最大径３ｍｍ程度の石灰石粒
子が用いられる。スチーム発生量の制御は次のようにし
て行うことができる。例えば流動層が伝熱管４群をすべ
て埋没させる高さにある状態から流動媒体３を移動層下
降管２１、Ｌバルブ２２、気流輸送管２３を通して媒体
容器１１に抜き出すと燃焼炉内の流動層高さは５′の位
置に減少し、伝熱管４群の一部が流動層５′から露出し
、流動層内に埋没した伝熱面積が低下してスチーム発生
量を減少させることができる。逆に、燃焼炉内の流動層
が５′の状態から媒体容器１１内の流動媒体１２を移動
層１４、Ｌバルブ１５を通して流動層燃焼炉１に戻すこ
とによつて、伝熱管４群をある水準まで流動層に埋没さ
せて伝熱面積を増加させ、スチーム発生量を所望に増加
させることができる。

【００１０】以上のようにして負荷変化を行うが本発明
によれば層高変化を一定速度で安定に行うことができる
点にある。例えば負荷を低下する際、燃焼炉１から流動
媒体３を移動層下降管２１、Ｌバルブ２２、気流輸送管
２３を通つて媒体容器２５に移動するが、その媒体粒子
量は気流輸送管２３に設けた差圧計３７の信号で推定で
きる。図２は、気流輸送管の圧力損失と気流輸送管２３
を流れる媒体粒子流量の関係を示したものである。気流
輸送管２３を流れる媒体粒子の流量は気流輸送管２３の
圧力損失で十分推定可能である。また、抜き出す媒体粒
子流量調整は、Ｌバルブのエアレーシヨンガス量の調整
で行うことができる。図３にＬバルブのエアレーシヨン
ガス量と媒体粒子量の関係を示す。Ｌバルブのエアレー
シヨンガス量を増加することで媒体粒子流量は容易に調
整できる。実際の制御方法は次の手順で行われる。負荷
変化（低下）が開始されると燃焼炉内の層高が低下し、
Ｌバルブ２２の上部のシールゾーンが短くなるため、エ
アレーシヨンガス量２７を一定にした状態では流動層燃
焼炉１からの媒体粒子抜き出し量が低下する。このとき
媒体粒子の流量は上記した気流輸送管２３に設置した差
圧計３５の信号から容易に判断でき、媒体粒子抜き出し
量を所定の値になるようにエアレーシヨンガス量２６が
増加するような信号が制御箱３６から伝送される。以上
のようにして負荷変化時に燃焼炉の層高及び媒体容器内
の粒子レベルによらず所定の速度で層高変化すなわち負
荷変化が実施される。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、負荷変化時に燃焼炉内
からの媒体粒子抜き出し量及び媒体容器からの粒子移送
量を精度よく調整することができ、安定した信頼性のあ
る負荷制御が可能となる。従つて、負荷変化時にもＮＯ
ｘ，ＣＯ，ＳＯ２　等の有害な物質の異常発生を来すこ
となく安定した運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の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２】媒体流量と気流輸送管の圧力損失との関係を示
す特性図である。

【図３】Ｌバルブエアレーシヨンガス量と媒体流量との
関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１　　流動層燃焼炉 ３　　流動媒体 ５　　流動層 ６　　空塔部 １１　　媒体容器 ２１　　移動層下降管 ２２　　Ｌバルブ ２３　　気流輸送管 ２５　　バルブ ２７　　エアレーシヨンガス ３５　　差圧計 ３６　　制御部 １０１　　圧力容器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　媒体容器への流動媒体の抜き出し及び
   媒体容器から燃焼炉への返送によつて流動層高を変化さ
   せて負荷制御する加圧流動層燃焼装置の流動層媒体の抜
   き出し手段が、燃焼炉流動層部に開孔して設けられた移
   動層下降管と、この下端と媒体容器の空塔部に開孔して
   接続された気流輸送管である加圧流動層燃焼装置におい
   て、前記気流輸送管の差圧を検出し、該差圧を制御量と
   してＬバルブのエアレーシヨンガス量を増減して、媒体
   抜き出し量を制御することを特徴とする加圧流動層燃焼
   装置の制御方法。