JPH05346201A - 分割型流動床水管ボイラ - Google Patents

分割型流動床水管ボイラ

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JPH05346201A
JPH05346201A JP4223509A JP22350992A JPH05346201A JP H05346201 A JPH05346201 A JP H05346201A JP 4223509 A JP4223509 A JP 4223509A JP 22350992 A JP22350992 A JP 22350992A JP H05346201 A JPH05346201 A JP H05346201A
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孝裕 大下
Masaji Kamisada
正司 神定
Yoshihisa Miyoshi
敬久 三好
Hiroshi Ishibe
博 石部
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動床水管ボイラを２又は３のモジュールに
分割し、設計、製作の標準化を行い、且つ現地で組立、
据付のみを行うことにより工事を簡素化し、据付期間、
費用等を軽減する。 【構成】 主流動床、熱回収床及び熱回収室層内伝熱管
群を備え、かつ水管壁１２２で構成された流動床燃焼部
モジュール１と、二次空気ノズル１２９を備えたフリー
ボードモジュール１０３と、汽水胴１３１と水胴１３２
及び水管１３３とで構成され、且つ汽水胴及び水胴を流
動床燃焼部モジュールの上部ヘッダー１１２及び下部ヘ
ッダー１１１とを夫々上昇管１０７及び降水管１０８で
結合しうるように構成した対流伝熱部モジュール１０４
との３つのモジュールに分割された流動床水管ボイラ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流動床ボイラ、特に少
なくとも流動床壁が水管により構成されている流動床水
管ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】流動床水管ボイラは、流動床燃焼部、フ
リーボード部及び対流伝熱部より構成されている。先
づ、図８に基いて従来の流動床水管ボイラについて説明
する。
【０００３】図８において、流動床水管ボイラは、流動
床燃焼部１及びフリーボード部２が共通の水管１１で構
成されており、流動床燃焼部１で発生した燃焼ガスはフ
リーボード部２を通過した後、ボイラの中に組み込まれ
ている対流伝熱部３に導かれ、熱交換された後排ガス出
口１０から外に排出される。
【０００４】ボイラ缶水は水胴５から導き出され共通の
水管壁１１を上昇して汽水胴４に入る。また、対流伝熱
部３においてはボイラ缶水は対流伝熱部後壁１３を降下
して水胴５に入り、対流伝熱部伝熱管１４で加熱されて
上昇し汽水胴４に戻る。このようにして、流動床水管ボ
イラは汽水胴、水胴、水管が一体となって缶水循環を行
うよう構成されている。生成した蒸気は蒸気出口２７か
ら取り出される。
【０００５】図８に示す如き流動床水管ボイラの運転方
法を説明すると、流動用空気を流動空気入口６からウィ
ンドボックス７内に導入し、ついで炉底に設けられた流
動空気分散ノズル９から３〜１２Ｕ0 ／Ｕmfの空気を流
動床燃焼部に吹きこみ、流動床燃焼部の流動媒体を流動
化せしめ、燃料供給口２８から燃料を供給し、加熱され
た流動媒体中で燃焼せしめる。
【０００６】燃料は、流動床燃焼部で燃焼せしめられる
が、流動床から飛び出した未燃燃料の粉末及び流動床で
加熱されることにより生成した可燃性揮発分は、フリー
ボード部に供給される二次空気により更に燃焼せしめら
れ、排ガスはフリーボード部の上部から矢印（⇒）の方
向に排出され、ついで対流伝熱部の上部から対流伝熱部
に導入され、対流伝熱部伝熱管１４中の缶水を加熱した
後ガス排出口１０から外部へ排出される。なお、図８に
おいて符号８は流動床燃焼面内部保護耐火材、１５′は
水管を折りまげて作成した流動層内伝熱管を示す。
【０００７】また、流動床水管ボイラとしては、流動床
を旋回型流動床としたもの、或いは旋回型流動床内に傾
斜仕切壁を設け、傾斜仕切壁の背面と炉壁の間に熱回収
室を設けたもの等種々の形のものがある。
【０００８】一般にボイラは、燃料、燃焼物によって燃
焼速度等が異なるため、燃料、燃焼物に合わせて設計が
行われる。特にフリーボードが重要な役割を果たすた
め、フリーボードの容積や形状がそれぞれ異なってい
る。したがって、運転開始後に燃料を転換しようとして
も困難であることが多い。また産業廃棄物燃焼などにお
いては性状の変化に伴って排ガス性状が悪化するなどの
問題点が発生する。
【０００９】本来、流動床ボイラは多様な燃料に対する
適応性が特徴であり、低品位炭や産業廃棄物など様々な
性状の燃焼物を燃焼することが可能であるが、以上のよ
うな理由でその利点を生かしきれない面があった。また
燃料に応じて設計が異なることから、中小型流動床ボイ
ラであっても標準設計やシリーズ化などが困難であっ
た。
【００１０】これらの問題は基本的には、水管ボイラで
あるがゆえに発生している。水管ボイラそのものは構造
的、機能的に大変優れたボイラであり、今日産業用、事
業用ボイラはほとんどすべて水管ボイラである。しかし
水管ボイラの重要なポイントは水管壁、伝熱管をいかに
缶水が確実に循環するかであり、設計にあたっては燃料
の性状、燃焼量に応じて、水循環を考慮しながら形状及
び詳細構造を決定する。
【００１１】したがって運転開始後、燃料転換を図ろう
としても燃焼性能や排ガス性状の悪化などが避けられ
ず、また、これらの問題を解決するためボイラのフリー
ボード構造を変えようとしても、水管はボイラそのもの
であり耐圧部分であることから改造工事は容易なことで
はなく、また改造後においても水循環が適正でなければ
ならないことから、改造設計も極めて困難であり実際は
不可能に近かった。
【００１２】特に流動床水管ボイラは、石炭や廃棄物な
どの固形燃料を燃焼するのに利用されるが、重油ボイラ
やガス焚きボイラに比べて火炉負荷が小さく、また排ガ
ス中のダストの問題から対流伝熱部における流速を下げ
る必要があることから、必然的に流動床燃焼部、フリー
ボード部や対流伝熱部の大型化を促し、たとえ蒸気量１
０〜２０Ｔ／Ｈのボイラであっても、輸送限界から現地
で組立てざるを得ない状況にある。
【００１３】一方、重油やガス焚きボイラならば、１０
〜２０Ｔ／Ｈクラスであっても、工場で製作し、完成品
として輸送搬入出来るため現地で組立てる手間が不要
で、また、工事費用や工事期間の面で流動床ボイラより
も優位に立っており、石炭用流動床水管ボイラの普及を
図る上で大きなネックとなっていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、流動床燃焼
部とフリーボード部の境界部付近に上下２段のヘッダー
を配置するなどして、水循環が流動床ボイラ全体ではな
く、流動床燃焼部、フリーボード部、対流伝熱部におい
てそれぞれ局所的に独立して行われるようにしたことに
より、流動床燃焼部、フリーボード部、対流伝熱部を分
離分割することが可能となったものである。その結果、
それらをモジュールとして別々に設計製作することが可
能となり、燃焼物に応じてそれらのモジュールを組み合
わせて使用することができるほか、運転開始後であって
も燃焼物変更に応じてフリーボード部モジュールを取り
替えることも可能となる。またフリーボード部モジュー
ルを鋼板と耐火材、断熱材で構成することも可能であ
り、フリーボードの高温化によってＣＯ、Ｎ2 Ｏやダイ
オキシンの低減に寄与するほか、水管構造ではないので
水循環にとらわれず燃焼性能や排ガス特性の改善を目指
した構造とすることが可能となるものである。
【００１５】また、流動床ボイラを機能的に３モジュー
ル以上に分割することにより、それぞれのモジュールを
工場にて製作し、輸送搬入することが可能となるため、
蒸気量が１０〜２０Ｔ／Ｈの流動床ボイラであっても、
従来とは異なり現地ではモジュールを接続するだけで全
体を完成させることができることから、工事の簡素化す
なわち、工事費用の低減、工事期間の短縮などの効果が
あるほか、モジュール化することにより設計の標準化が
容易となり、製造コストの低減が可能になるなど、これ
までの流動床水管ボイラの上記欠点を解消し得るもので
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、流動床燃焼
部、フリーボード部あるいは対流伝熱部を分離・分割で
きるように構成すると共に、水の循環を、対流伝熱部、
対流伝熱部と流動床燃焼部の水管との間及び対流伝熱部
とフリーボード部の水管との間で夫々独立して行われる
ようにしたものであって、次の（１）〜（７）に示す７
つの発明よりなるものである。
【００１７】（１） 連続した水管壁で構成されている
流動床を形成する流動床燃焼部と、流動床燃焼部で生成
された揮発分の燃焼を行うフリーボード部と、フリーボ
ード下流側に水管で連結した汽水胴と水胴よりなる燃焼
排ガスから熱回収を行う対流伝熱部を備えた流動床水管
ボイラであって、（イ）流動床燃焼部とフリーボード部
との境界付近の水管壁部にその周囲を巡らすようにフリ
ーボード部下部ヘッダー及び流動床燃焼部上部ヘッダー
の２つの集合ヘッダーを設けると共に、該２つのヘッダ
ーの間で流動床燃焼部とフリーボード部を分離できるよ
うに構成し、（ロ）流動床燃焼部モジュールは、上記流
動床燃焼部上部ヘッダーと流動床下部にその周囲を巡ら
すように設けられた流動床燃焼部下部ヘッダーとを水管
群で連通することにより流動床燃焼部の壁が形成される
ように構成してなる流動床燃焼部モジュール、フリーボ
ード部モジュールの２つに分割されたことを特徴とする
流動床水管ボイラ。
【００１８】（２）連続した水管壁で構成されている流
動床を形成する流動床燃焼部と、流動床燃焼部で生成さ
れた揮発分の燃焼を行うフリーボード部とフリーボード
下流側に水管で連結した汽水胴と水胴よりなる燃焼排ガ
スから熱回収を行う対流伝熱部を備えた流動床水管ボイ
ラであって、（イ）流動床燃焼部とフリーボード部との
境界付近の水管壁部にその周囲を巡らすようにフリーボ
ード部下部ヘッダー及び流動床燃焼部上部ヘッダーの２
つの集合ヘッダーを設けると共に、該２つのヘッダーの
間で流動床燃焼部とフリーボード部を分離できるように
構成し、（ロ）流動床燃焼部モジュールは、上記流動床
燃焼部上部ヘッダーと流動床下部にその周囲を巡らすよ
うに設けられた流動床燃焼部下部ヘッダーとを水管群で
連通することにより流動床燃焼部の壁が形成されるよう
に構成し、（ハ）フリーボード部モジュールは、前記フ
リーボード部下部ヘッダーとフリーボード部上部に設け
たフリーボード部上部ヘッダーとを水管群で連通するこ
とによりフリーボード部の壁が形成され、かつ、フリー
ボード部と対流伝熱部を連結する煙道において対流伝熱
部から分離できるように構成し、（ニ）対流伝熱部モジ
ュールは、汽水胴と水胴とを水管で連結した自然循環式
ボイラで構成し、（ホ）さらに、汽水胴と流動床燃焼部
上部ヘッダー及び水胴と流動床燃焼部下部ヘッダーとを
流動床燃焼部用上昇管及び流動床燃焼部用下降管で結合
しうるように構成すると共に、汽水胴とフリーボード部
上部ヘッダー並びに汽水胴下部又は水胴とフリーボード
部下部ヘッダーとをフリーボード部用上昇管並びにフリ
ーボード用下降管で結合しうるように構成してなる、流
動床燃焼部モジュール、フリーボード部モジュール及び
対流伝熱部モジュールの３つに分割されたことを特徴と
する流動床水管ボイラ。
【００１９】（３）流動床を形成する流動床燃焼部モジ
ュールと、流動床で生成された揮発分の燃焼を行うフリ
ーボードモジュールと燃焼ガスから熱の回収を行う対流
伝熱部モジュールの３つの分割されたモジュールから構
成される流動床ボイラであって、（イ）流動床燃焼部モ
ジュールは、流動床燃焼部の上部及び下部を巡るように
設けられた流動床燃焼部上部ヘッダー及び流動床燃焼部
下部ヘッダーとを水管群で連通して設けた水管群で流動
床燃焼部の壁が形成されるように構成し、（ロ）フリー
ボードモジュールは鋼板、耐火材及び断熱材によってフ
リーボード内を高温に保つように構成し、（ハ）対流伝
熱部モジュールは、汽水胴及び水胴を水管で結合した自
然循環式のボイラで構成され、（ニ）さらに、汽水胴と
流動床燃焼部上部ヘッダー及び汽水胴下部もしくは水胴
と流動床燃焼部下部ヘッダーとを夫々上昇管及び降水管
で結合しうるように構成した、ことを特徴とする流動床
水管ボイラ。
【００２０】（４）固型物を燃焼せしめる主流動床を形
成する主流動室と、主流動床から熱回収を行う熱回収床
を形成させる熱回収室とからなる流動床燃焼部モジュー
ルと、主流動床で生成された揮発分の燃焼を行うフリー
ボードモジュール及び燃焼ガスからの熱回収を行う対流
伝熱部モジュールの３つの分割されたモジュールから構
成される流動床ボイラであって、（イ）流動床燃焼部モ
ジュールは□の字形の上部ヘッダーと下部ヘッダー及び
それらのヘッダー間を結ぶ水管壁で構成されており、こ
れらの水管のうち、正面からみて左右の水管壁の水管
は、交互に内側に向って大きく張り出した部分と小さく
張り出した部分より構成され、大きく張り出した水管群
はその下面を耐火材で保護することにより主流動室と熱
回収室とを形成すると共に、主流動床における熱媒体の
流動方向を変化させるデフレクターとして機能させ、小
さく張り出した水管は自然循環式の熱回収室層内伝熱管
として熱回収床から熱回収を行わせるように構成し、
（ロ）フリーボードモジュールは鋼板、耐火材及び断熱
材によってフリーボード内を高温に保つように構成し、
（ハ）対流伝熱部モジュールは、汽水胴、水胴と水管で
構成した自然循環式のボイラであり、さらに、汽水胴及
び水胴と流動床燃焼部モジュールの上部ヘッダー及び下
部ヘッダーを上昇管及び降水管で結合しうるように構成
した、ことを特徴とする流動床水管ボイラ。
【００２１】（５）前記（３）又は（４）記載の流動床
水管ボイラにおいて、フリーボードの中間部に水平分割
面を有し、フリーボードを中継ぎできるように構成して
なる流動床水管ボイラ。 （６）前記（４）記載の流動床水管ボイラの流動床燃焼
部モジュールにおいて、水管壁とは別個に熱回収室層内
伝熱管群をそれぞれ上部ヘッダー及び下部ヘッダーを有
する独立した複数のユニットにまとめ、流動床燃焼部側
面から熱回収床内部に差し込むようにし、さらに同ユニ
ットの上部及び下部ヘッダーは、それぞれ流動床燃焼部
モジュールの□字形上部ヘッダー、下部ヘッダーと配管
で連結することにより、熱回収室層内伝熱管を自然循環
方式とすると共に、前記ユニットが流動床燃焼部モジュ
ールから分離脱着可能となるように構成したことを特徴
とする流動床水管ボイラ。
【００２２】（７）対流伝熱部モジュールにて捕集され
た飛灰等を流動床燃焼部モジュールに戻すために、対流
伝熱部モジュールの下部に搬送設備を設け、その先端が
流動床燃焼部モジュールに連結していることを特徴とす
る前記（４）、（５）又は（６）記載の流動床水管ボイ
ラ。
【００２３】以下、図に基いて本発明を詳しく説明す
る。図１に示す流動床水管ボイラにおいては、流動床燃
焼部１とフリーボード２の中間部に、平面形状が□字の
形状をなすフリーボード部下部ヘッダー２１と流動床燃
焼部上部ヘッダー２０を設けることにより、フリーボー
ド部２と流動床燃焼部１を独立せしめ、両ヘッダー間は
接合フランジ１７によるボルト結合により結合してい
る。
【００２４】また、フリーボード部２から、対流伝熱部
３へ燃焼排ガスを導入する排ガス導入管は、接合フラン
ジ１８でボルト結合することにより、フリーボード部２
と対流伝熱部３とは分離できるように構成されている。
【００２５】一方、フリーボード部上端にはフリーボー
ド上部ヘッダー２２を設け、該上部ヘッダー２２と、フ
リーボード部下部ヘッダー２１とを水管群で連結するこ
とによりフリーボード部水管壁１６を構成しており、フ
リーボード部下部ヘッダーは対流伝熱部の汽水胴の下部
とフリーボード用降水管２５により又は図示されていな
いがフリーボード部下部ヘッダー２１が水胴５より低い
位置にある場合はフリーボード部下部ヘッダーと水胴５
を降水管により結合し、またフリーボード上部ヘッダー
２２と汽水胴とをフリーボード用上昇管２６により結合
することにより、缶水がフリーボード部水管壁と対流伝
熱部との間で循環できるように構成されている。なお、
フリーボード部上部ヘッダーは、下部ヘッダーと同様に
フリーボード部上部を巡るような形で設けてもよい。
【００２６】また、流動床燃焼部上部ヘッダー２０は、
流動床燃焼部の下部に、該下部を巡って設けられた流動
床燃焼部下部ヘッダー１９と、流動床燃焼部水管壁の水
管群で連結されており、かつ、流動床上部ヘッダー２０
は流動床燃焼部用上昇管２４により汽水胴と連結し、流
動床下部ヘッダー１９は流動床燃焼部用降水管２３によ
り水胴５と連結することにより、缶水が流動床燃焼部水
管壁の水管群と対流伝熱部の間で循環できるように構成
されている。また、図示はしないが、流動床燃焼部下部
ヘッダー１９は降水管により汽水胴下部と連結すること
も可能である。
【００２７】フリーボード部用降水管、フリーボード部
用上昇管、流動床燃焼部用降水管及び流動床燃焼部用上
昇管は、夫々フランジボルト接合となっており、取り外
し可能に構成されている。
【００２８】つぎに、流動床燃焼部とフリーボード部に
おける缶水の流れについて説明する。流動床燃焼部にお
いては、缶水は水胴から流動床燃焼部用降水管２３によ
って流動床燃焼部下部ヘッダーに導入され、流動床燃焼
部水管壁１５及び層内伝熱管１５′中で加熱されながら
上昇し、流動床燃焼部上部ヘッダー２０に集合し、さら
に流動床燃焼部用上昇管２４を通って汽水胴４に送られ
る。
【００２９】フリーボード部においては、缶水は汽水胴
４からフリーボード用降水管２５によってフリーボード
部下部ヘッダー２１に導入され、さらにフリーボード部
水管壁１６の水管中で加熱されながら上昇し、フリーボ
ード部上部ヘッダー中に集められ、ついでフリーボード
部用上昇管２６を経て汽水胴４へ循環される。
【００３０】対流伝熱部３においては、従来通り対流伝
熱部後壁１３を缶水が水胴５へ向って降下し、ついで対
流伝熱管１４中を加熱されながら上昇し汽水胴４に循環
される。
【００３１】以上説明したとおり、流動床燃焼部１と対
流伝熱部３との缶水の循環、フリーボード部２と対流伝
熱部３との缶水の循環及び対流伝熱部内部における缶水
の循環が相互に独立して行なわれており、例えばフリー
ボード部を水管壁を用いることなく、通常の断熱材でつ
くったものに交換しても、流動床燃焼部１と対流伝熱部
３との間の缶水の循環及び対流伝熱部３内部の缶水の循
環には影響を与えることがない。なお符号３３は２次空
気供給口を示す。
【００３２】つぎに、図２に基いて、フリーボード壁を
断熱材で構成した流動床水管ボイラについて説明する。
図２に示す流動床水管ボイラは、図１に示す水管壁で構
成されているフリーボード部２及びフランジ接合となっ
ているフリーボード部用降水管２５及びフリーボード部
用上昇管２６を取り外し、フランジ１７及び１８を利用
して内面が耐火断熱材３２で保護されている鋼板製フリ
ーボード部２′に取り替えたものであり、その他の構造
は、図１に示す流動床水管ボイラと異なるところはな
い。なお、図２に示す例においては、熱膨張を吸収する
ため、エクスパンション３０を介してその上下に設けた
接合フランジによりフリーボード部２′と流動床燃焼部
１とがボルト結合されている。
【００３３】図２に示す流動床水管ボイラは、図１に示
す流動床水管ボイラと同様に、流動用空気はボイラ下部
の流動用空気入口６からウィンドボックス７に導入さ
れ、流動用空気分散ノズル９によって流動床燃焼部１に
吹き込まれ、流動床を流動化させると同時に固体燃料供
給口２８から供給される固体燃料を流動状態で燃焼させ
る。そして流動床から燃焼ガスに随伴して飛び出した未
燃分や揮発分は、２次空気ノズル３３から吹き込まれる
二次空気によりフリーボード部２′で燃焼する。
【００３４】フリーボード部２′は鋼板３１と耐火断熱
材３２で構成されているため、９００〜９５０℃の高温
で燃焼させることが出来、ＣＯやＮ2 Ｏ及びダイオキシ
ンの低減に有効である。また、フリーボード部の頂部に
フリーボード部の温度を調節するための注水口３４を設
けることもある。フリーボード部で十分に燃焼された
後、燃焼排ガスは、接合フランジ１８で接合された煙道
を通ってフリーボード部から対流伝熱部３に導かれる。
燃焼排ガスは、対流伝熱部伝熱管１４中を流れる缶水に
より熱を回収された後排ガス出口１０から外部へ排出さ
れる。
【００３５】一方、缶水は、水胴５から流動床燃焼部用
降水管２３によって流動床燃焼部下部ヘッダーに導入さ
れ、さらに水管壁１５の水管及び層内伝熱管１５′で加
熱され、蒸気と水との混合物となって、水管及び層内伝
熱管中を上昇し、流動床燃焼部上部ヘッダー２０に集め
られた後流動床燃焼部用上昇管２４を経て汽水胴４に導
入され、そこで蒸気と水とに分離し、蒸気は主蒸気出口
２７から外部へ導出され、缶水は対流伝熱部後壁管１３
を通って降下し、水胴５に戻る。このようにして流動床
燃焼部１と対流伝熱部３との間における缶水の自然循環
流が形成される。
【００３６】また、対流伝熱部３においては、汽水胴４
から対流伝熱部後壁管１３を通って水胴に降下した缶水
は、対流伝熱部伝熱管１４で加熱され、蒸気と水の混流
となって伝熱管１４中を上昇し汽水胴４に戻り、自然循
環流が形成されている。従って、フリーボード部が鋼板
と耐火断熱材で構成されているにもかかわらず、流動床
水管ボイラとしての缶水の自然循環は少しも損われるこ
となく機能している。
【００３７】図２に示す流動床水管ボイラにおいては、
フリーボード部は全く独立した構造となっており、例え
ば運転開始後燃料の転換を行い、フリーボード部におけ
る燃焼ガスの滞留時間を増やしたい場合、すなわち、フ
リーボード部の容積を増やしたい場合でも接合フランジ
１７及び１８のボルトを取り外すことにより容易に容積
の大きいフリーボード部と交換することが可能である。
【００３８】つぎに、図３に基いて図２とは異なる流動
床水管ボイラについて説明する。図３に示す流動床水管
ボイラは、図２に示す流動床水管ボイラのフリーボード
部の中間部分で上下に分割し、フリーボード分割用フラ
ンジ３５を設けたものである。フリーボード部の容積を
増やしたい場合には、フランジ３５のボルトを外し、フ
リーボード上部３６を取り外し、追加フリーボード部３
７を継ぎ足した後にその上にフリーボード上部３６を乗
せ、フランジ３５を上下２ケ所でボルト接合するように
したものであって、フリーボード部の容積を容易に増や
すことが出来るように構成したものである。
【００３９】つぎに、図４〜図７に基いて、流動床中に
傾斜仕切壁を設け、旋回流式流動床を形成する主流動床
室と、流動床から熱を回収する熱回収床を形成させる熱
回収室を備えた流動床燃焼部を備えた流動床水管ボイラ
について説明する。
【００４０】図４〜図７に示す流動床水管ボイラは、図
４に示すように基本的に流動床燃焼部１０１と、フリー
ボード１０３と、対流伝熱部１０４との３つのモジュー
ルに分割したものである。さらに通常は流動床燃焼部１
０１とフリーボード１０３の間に、エクスパンション１
０２を組み込む。またフリーボード１０３と対流伝熱部
１０４との間にも同様にエクスパンション１０２′を組
み込むこともあるが省略することも多い。そのほか図４
〜図７に示す例においては付属設備として対流伝熱部１
０４で落下した飛灰を流動床燃焼部に戻すためにシュー
ト１０５、及び搬送手段、たとえばスクリュウコンベア
１０６などを組み合わせて流動床水管ボイラが構成され
ている。
【００４１】つぎに、図５、図６及び図７に基い詳細に
説明する。 ＜流動床燃焼部モジュール＞流動床燃焼部１０１は、流
動床燃焼部下部ヘッダー１１１と流動床燃焼部上部ヘッ
ダー１１２及びそれらを連絡し流動床燃焼部を囲む流動
床燃焼部水管壁１２２で構成されているが、上面は大き
な開口部を有し排ガス通路となっている。さらに内面は
耐火材１２３にて内張りされている。また不燃物等を抜
き出すために炉底の両端に排出口１２０を備えている。
【００４２】さらに炉内は熱回収室層内伝熱管１１５が
配置されている熱回収室Ｂと、中央部の主流動床燃焼室
Ａとに分かれており、流動床燃焼部上部ヘッダー１１２
から炉内へ張り出したスクリーン水管１１３（図６参
照）がその２室を区分している。また、スクリーン水管
１１３は垂直な開口部分の下部で屈曲し、水平に対し
て、３５°〜４５°傾斜している。屈曲部の前後は耐火
材１２１で覆われており、主流動床燃焼室Ａと熱回収室
Ｂとを区分しているほか、傾斜部分はデフレクターとし
て、流動する媒体の運動方向を上向方向から中央部へと
向かう旋回流に転換する重要な役割を果たしている。ま
た、流動床燃焼部下部ヘッダー１１１は流動床燃焼部用
降水管１０８（図５、図７参照）により、また流動床燃
焼部上部ヘッダー１１２は流動床燃焼部用上昇管１０７
（図５、図６及び図７参照）によって対流伝熱部モジュ
ール１０４の汽水胴１３１及び水胴１３２と通じてい
る。
【００４３】また、主流動床燃焼室Ａは流動床を形成す
るために炉底の下にウィンドボックス１２６を有してお
り、その内部は３分割されている。それぞれの区画には
流動用空気入口１２７，１２８から空気を導入する。一
方、ウィンドボックス１２６内の空気は散気ノズル１１
９を通じて炉内に導かれ、熱媒体の流動化を行う。また
炉底は耐火材１１８によって保護されている。一方熱回
収室Ｂ内部を流動化させるために熱回収室層内伝熱管１
１５の下方に流動空気を吹き出す撒気管１１０が設けら
れている（図６参照）。そのほか、水管壁には燃料供給
管１２５、リサイクル灰戻し口１０６′を備えている。
なお、図４〜図７に示す、旋回流動床及び熱回収室を備
えた流動床ボイラの運転方法については、再公表番号平
１−８００６５９号公報に詳細に記載されている。
【００４４】＜熱回収室層内伝熱管ユニット＞一方、ス
クリーン管１１３によって主流動室Ａと区分されている
熱回収室Ｂには熱回収室層内伝熱管１１５が配置されて
おり、該伝熱管１１５はヘッダー１１４，１１４′と連
結して熱回収室層内伝熱管ユニット１０９を構成してい
る。該ユニットの上部ヘッダー１１４は流動床燃焼部１
０１の流動床燃焼部上部ヘッダー１１２と連絡管１１６
で、また該ユニットの下部ヘッダー１１４′は流動床燃
焼部１０１の流動床燃焼部下部ヘッダー１１１と連絡管
１１７で相通じており、その結果対流伝熱部モジュール
の水胴１３２から流動床燃焼部用降水管１０８によって
導かれた缶水は、流動床燃焼部モジュール１０１の流動
床燃焼部下部ヘッダー１１１を経て連絡管１１７によっ
て熱回収室層内伝熱管ユニット１０９の下部ヘッダー１
１４′に導入され、さらに熱回収室層内伝熱管１１５で
加熱されて蒸気と水の混合流となり、上部ヘッダー１１
４に集まり、そののち連絡管１１６及び流動床燃焼部モ
ジュール１０１の流動床燃焼部上部ヘッダー１１２を経
て、流動床燃焼部用上昇管１０７により対流伝熱部モジ
ュール１０４の汽水胴１３１に戻る自然循環流が形成さ
れる。
【００４５】連絡管１１６，１１７はフランジ接合とな
っており、ヘッダー１１４，１１４′及び層内伝熱管１
１５は、層内伝熱管ユニット１０９として一体で取り外
すことが可能である。
【００４６】＜フリーボードモジュール＞次に、流動床
燃焼部モジュール１０１の上にはその上面開口部とエク
スパンション１０２を介してフランジ接合のフリーボー
ドモジュール１０３が設けられている。フリーボードモ
ジュール１０３は鋼板で構成されており、内面は耐火断
熱材１２４で内張りされている。また、二次燃焼に必要
な二次空気ノズル１２９を複数個設けているほか、注水
口１３０を設けることもある。
【００４７】＜対流伝熱部モジュール＞フリーボードモ
ジュール１０３の後流側に、側面開口部とフランジ接合
する対流伝熱部モジュール１０４を設置する。この接合
部にはエクスパンション１０２′（図４参照）を介在さ
せることもある。対流伝熱部モジュール１０４は汽水胴
１３１、水胴１３２及び水管群１３３から構成されてお
り、フリーボードとの接合部１３４から導入される排ガ
スは水管群１３３で熱回収されたあと排ガス出口１３５
から外部に排出される。
【００４８】またボイラ給水はノズル１３６から導入さ
れ、発生した蒸気は主蒸気出口１３７から外部へ供給さ
れる。さらに汽水胴１３１は流動床燃焼部用上昇管１０
７と、また水胴１３２は同じく流動床燃焼部用降水管１
０８によって流動床燃焼部モジュール１０１と連絡され
ている。
【００４９】一方、対流伝熱部モジュール１０４下部の
灰排出口１３８には灰シュート１０５を介してボイラ灰
コンベア１０６が接続されており、該コンベアはその出
口が流動床燃焼部モジュール１０１のリサイクル灰戻し
口１０６′と連結されている。したがって、対流伝熱部
モジュール１０４で落下した飛灰等を流動床燃焼部モジ
ュール１０１にもどすことが可能である。
【００５０】なお、図１、図２及び図３に示す流動床水
管ボイラにおいても、流動床燃焼部を図４〜７に基いて
説明したような旋回流動床型にしてもよく、また、シュ
ート、スクリューコンベア、リサイクル灰戻し口等を設
けてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
（１）流動床水管ボイラにおいて層内伝熱管を有するか
或いは熱回収室を有する流動床燃焼部、揮発分未燃ガス
等を燃焼するフリーボード部、燃焼排ガスからの熱回収
を行う対流伝熱部のそれぞれの機能別に水循環を独立し
て行うように構成したことから、流動床燃焼部、フリー
ボード部あるいは対流伝熱部を分離分割可能なそれぞれ
独立した構造とすることが出来るようになり、その結
果、運転開始後であっても当初の計画と異なる燃料に転
換することも可能となる。すなわち揮発分が多くフリー
ボード部滞留時間を多くとりたい場合は、従来ボイラ全
体の更新が必要であったが本発明ではフリーボード部だ
け別のより大きなユニットに交換することが可能であ
る。
【００５２】（２）上述のように流動床燃焼部、フリー
ボード部、対流伝熱部が分離分割可能なそれぞれ独立し
た構造であることから、３個のモジュールのうち１個が
水管以外の構造をとることも可能となる。つまりフリー
ボード部のみを鋼板＋耐火断熱材の構造とすることが出
来、その結果フリーボードの高温化が可能となりＣＯ
や、Ｎ2 Ｏ、ダイオキシンの低減に寄与できる。また、
水管構造でないことから水循環を考慮する必要がなく、
フリーボード部の燃焼に最適な構造をとることが可能と
なる。
【００５３】（３）層内伝熱管を有する流動床燃焼部、
揮発分未燃ガス等を燃焼するフリーボード部及び燃焼排
ガスの熱回収を行う対流伝熱部の３つのモジュールに機
能別に分割しているため、石炭、都市ごみ、産業廃棄物
などそれぞれ燃焼性の異なる燃焼物の場合、これまでは
ひとつひとつ新規設計を行っていたのに対し本発明によ
り、様々な燃焼物に対しても、その燃焼性を考慮し、標
準モジュール群の中から最適の流動床燃焼部モジュー
ル、フリーボード部モジュール、対流伝熱部モジュール
をそれぞれ選択し、それらを組み合わせることにより効
果的に対応できるため、特に新規設計の必要はなく、製
造期間の短縮、費用の低減に貢献するものである。
【００５４】（４）モジュール化により、設計、製作の
標準化が容易となり、製造費用の削減が可能である。 （５）機能別に分割することによりそれぞれのモジュー
ルを単独で工場にて製作することができ、蒸発量で２０
〜３０Ｔ／Ｈ級までは完成品を輸送し現地で組み立てる
方式をとることが可能となるため、これまでは現地で部
品から溶接して作り上げていたのと比較した場合、据付
工事がはるかに簡素化され、期間、費用とも削減でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流動床水管ボイラの一実施例を示す縦
断面図。
【図２】フリーボード部を耐火断熱材で被覆した鋼板で
形成した本発明の流動床水管ボイラの実施例を示す縦断
面図。
【図３】図２に示す流動床水管ボイラと異なるフリーボ
ード部を有する実施例を示す縦断面図。
【図４】流動床水管ボイラを流動床燃焼部モジュール、
フリーボード部モジュール及び対流伝熱部モジュールに
分割した状態を示すための側面図。
【図５】本発明の流動床水管ボイラの１例を説明するた
めの流動床燃焼部とフリーボード部のみを断面で示した
側面図。
【図６】流動床燃焼部とフリーボード部の図５のＸ−Ｘ
線における断面図に相当する部分の正面からみて右側半
分を示す図。
【図７】図４に示す分割した流動床燃焼部モジュール、
フリーボード部モジュール及び対流伝熱部モジュール等
を組み立てた状態を示す流動床水管ボイラの斜視図。
【図８】従来の流動床水管ボイラの一例の縦断面図。
【符号の説明】
１，１０１…流動床燃焼部、２，２′，１０３…フリー
ボード部、３，１０４…対流伝熱部、４，１３１…汽水
胴、５，１３２…水胴、６，１２７，１２８…流動用空
気入口、７，１２６…ウィンドボックス、８，１２３…
流動床燃焼部内面保護耐火材、９，１１９…流動空気分
散ノズル、１０，１３５…排ガス出口、１１…水管壁、
１３…対流伝熱部後壁管、１４，１３３…対流伝熱部伝
熱管、１５、１２２…流動床燃焼部水管壁、１５′…層
内伝熱管、１６…フリーボード部水管壁、１７，１８，
３５…接合フランジ、１９，１１１…流動床燃焼部下部
ヘッダー、２０，１１２…流動床燃焼部上部ヘッダー、
２１…フリーボード部下部ヘッダー、２２…フリーボー
ド部上部ヘッダー、２３，１０８…流動床燃焼部用降水
管、２４，１０７…流動床燃焼部用上昇管、２５…フリ
ーボード部用降水管、２６…フリーボード部用上昇管、
２７，１３７…蒸気出口、２８，１２５…燃料供給管、
３０，１０２，１０２′…エクスパンション、３１…鋼
板、３２，１２４…耐火断熱材、３３，１２９…二次空
気ノズル、３４，１３０…注水管、３６…フリーボード
上部、３７…追加フリーボード部、１０５…シュート、
１０６…スクリューコンベア、１０６′…リサイクル灰
戻し口、１０９…熱回収室層内伝熱管ユニット、１１０
…散気管、１１３…スクリーン管、１１４…熱回収室層
内伝熱管ユニットの上部ヘッダー、１１４′…熱回収室
層内伝熱管ユニットの下部ヘッダー、１１５…熱回収室
層内伝熱管、１１６，１１７…連絡管、１１８…耐火
材、１２０…不燃物排出口、１２１…デフレクタ保護耐
火材、１３６…給水ノズル、１３８…灰排出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三好 敬久 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 石部 博 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 連続した水管壁で構成されている流動床
    を形成する流動床燃焼部と、流動床燃焼部で生成された
    揮発分の燃焼を行うフリーボード部と、フリーボード下
    流側に水管で連結した汽水胴と水胴よりなる燃焼排ガス
    から熱回収を行う対流伝熱部を備えた流動床水管ボイラ
    であって、（イ）流動床燃焼部とフリーボード部との境
    界付近の水管壁部にその周囲を巡らすようにフリーボー
    ド部下部ヘッダー及び流動床燃焼部上部ヘッダーの２つ
    の集合ヘッダーを設けると共に、該２つのヘッダーの間
    で流動床燃焼部とフリーボード部を分離できるように構
    成し、（ロ）流動床燃焼部モジュールは、上記流動床燃
    焼部上部ヘッダーと流動床下部にその周囲を巡らすよう
    に設けられた流動床燃焼部下部ヘッダーとを水管群で連
    通することにより流動床燃焼部の壁が形成されるように
    構成してなる流動床燃焼部モジュール、フリーボード部
    モジュールの２つに分割されたことを特徴とする流動床
    水管ボイラ。
  2. 【請求項２】 連続した水管壁で構成されている流動床
    を形成する流動床燃焼部と、流動床燃焼部で生成された
    揮発分の燃焼を行うフリーボード部と、フリーボード下
    流側に水管で連結した汽水胴と水胴よりなる燃焼排ガス
    から熱回収を行う対流伝熱部を備えた流動床水管ボイラ
    であって、（イ）流動床燃焼部とフリーボード部との境
    界付近の水管壁部にその周囲を巡らすようにフリーボー
    ド部下部ヘッダー及び流動床燃焼部上部ヘッダーの２つ
    の集合ヘッダーを設けると共に、該２つのヘッダーの間
    で流動床燃焼部とフリーボード部を分離できるように構
    成し、（ロ）流動床燃焼部モジュールは、上記流動床燃
    焼部上部ヘッダーと流動床下部にその周囲を巡らすよう
    に設けられた流動床燃焼部下部ヘッダーとを水管群で連
    通することにより流動床燃焼部の壁が形成されるように
    構成し、（ハ）フリーボード部モジュールは、前記フリ
    ーボード部下部ヘッダーとフリーボード部上部に設けた
    フリーボード部上部ヘッダーとを水管群で連通すること
    によりフリーボード部の壁が形成され、かつ、フリーボ
    ード部と対流伝熱部を連結する煙道において対流伝熱部
    から分離できるように構成し、（ニ）対流伝熱部モジュ
    ールは、汽水胴と水胴とを水管で連結した自然循環式ボ
    イラで構成し、（ホ）さらに、汽水胴と流動床燃焼部上
    部ヘッダー及び水胴と流動床燃焼部下部ヘッダーとを流
    動床燃焼部用上昇管及び流動床燃焼部用下降管で結合し
    うるように構成すると共に、汽水胴とフリーボード部上
    部ヘッダー並びに汽水胴下部又は水胴とフリーボード部
    下部ヘッダーとをフリーボード部用上昇管並びにフリー
    ボード用下降管で結合しうるように構成してなる、流動
    床燃焼部モジュール、フリーボード部モジュール及び対
    流伝熱部モジュールの３つに分割されたことを特徴とす
    る流動床水管ボイラ。
  3. 【請求項３】 流動床を形成する流動床燃焼部モジュー
    ルと、流動床で生成された揮発分の燃焼を行うフリーボ
    ードモジュールと燃焼ガスから熱の回収を行う対流伝熱
    部モジュールの３つの分割されたモジュールから構成さ
    れる流動床ボイラであって、（イ）流動床燃焼部モジュ
    ールは、流動床燃焼部の上部及び下部を巡るように設け
    られた流動床燃焼部上部ヘッダー及び流動床燃焼部下部
    ヘッダーとを水管群で連通して設けた水管群で流動床燃
    焼部の壁が形成されるように構成し、（ロ）フリーボー
    ドモジュールは鋼板、耐火材及び断熱材によってフリー
    ボード内を高温に保つように構成し、（ハ）対流伝熱部
    モジュールは、汽水胴及び水胴を水管で結合した自然循
    環式のボイラで構成され、（ニ）さらに、汽水胴と流動
    床燃焼部上部ヘッダー及び汽水胴下部もしくは水胴と流
    動床燃焼部下部ヘッダーとを夫々上昇管及び降水管で結
    合しうるように構成した、ことを特徴とする流動床水管
    ボイラ。
  4. 【請求項４】 固型物を燃焼せしめる主流動床を形成す
    る主流動室と、主流動床から熱回収を行う熱回収床を形
    成させる熱回収室とからなる流動床燃焼部モジュール
    と、主流動床で生成された揮発分の燃焼を行うフリーボ
    ードモジュール及び燃焼ガスからの熱回収を行う対流伝
    熱部モジュールの３つの分割されたモジュールから構成
    される流動床ボイラであって、（イ）流動床燃焼部モジ
    ュールは□の字形の上部ヘッダーと下部ヘッダー及びそ
    れらのヘッダー間を結ぶ水管壁で構成されており、これ
    らの水管のうち、正面からみて左右の水管壁の水管は、
    交互に内側に向って大きく張り出した部分と小さく張り
    出した部分より構成され、大きく張り出した水管群はそ
    の下面を耐火材で保護することにより主流動室と熱回収
    室とを形成すると共に、主流動床における熱媒体の流動
    方向を変化させるデフレクターとして機能させ、小さく
    張り出した水管は自然循環式の熱回収室層内伝熱管とし
    て熱回収床から熱回収を行わせるように構成し、（ロ）
    フリーボードモジュールは鋼板、耐火材及び断熱材によ
    ってフリーボード内を高温に保つように構成し、（ハ）
    対流伝熱部モジュールは、汽水胴、水胴と水管で構成し
    た自然循環式のボイラであり、さらに、汽水胴及び水胴
    と流動床燃焼部モジュールの上部ヘッダー及び下部ヘッ
    ダーを上昇管及び降水管で結合しうるように構成した、
    ことを特徴とする流動床水管ボイラ。
  5. 【請求項５】 請求項３又は４記載の流動床水管ボイラ
    において、フリーボードの中間部に水平分割面を有し、
    フリーボードを中継ぎできるように構成してなる流動床
    水管ボイラ。
  6. 【請求項６】 請求項４記載の流動床水管ボイラの流動
    床燃焼部モジュールにおいて、水管壁とは別個に熱回収
    室層内伝熱管群をそれぞれ上部ヘッダー及び下部ヘッダ
    ーを有する独立した複数のユニットにまとめ、流動床燃
    焼部側面から熱回収床内部に差し込むようにし、さらに
    同ユニットの上部及び下部ヘッダーは、それぞれ流動床
    燃焼部モジュールの□字形上部ヘッダー、下部ヘッダー
    と配管で連結することにより、熱回収室層内伝熱管を自
    然循環方式とすると共に、前記ユニットが流動床燃焼部
    モジュールから分離脱着可能となるように構成したこと
    を特徴とする流動床水管ボイラ。
  7. 【請求項７】 対流伝熱部モジュールにて捕集された飛
    灰等を流動床燃焼部モジュールに戻すために、対流伝熱
    部モジュールの下部に搬送設備を設け、その先端が流動
    床燃焼部モジュールに連結していることを特徴とする請
    求項４、５又は６記載の流動床水管ボイラ。
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