JPH0587758B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、都市ごみ、産業廃棄物、石炭その他
の燃焼物を流動層により燃焼すると同時に、その
熱エネルギーを回収するための流動層熱回収装置
に関するものである。

〔従来技術〕

従来の流動層ボイラなどの流動層からの熱回収
における各種問題点を解決すべく、流動層を熱回
収部と燃焼部とに仕切り、流動媒体を燃焼部から
熱回収部を経て循環させるようにすることによつ
て、全体をコンパクト化し、燃焼物に対する許容
度が大きく、さらにターンダウン否を広くとり、
維持管理を容易にした装置が提案され、特開昭63
−187001号公報その他で特許出願されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような熱回収部と燃焼部と
に仕切られた流動層熱回収装置では、燃焼部に投
入された燃焼物に含まれる不燃物その他の塊状物
の一部が流動媒体にあおられて熱回収部側に流入
する動きが生じたり、また仕切壁の厚さが大なる
形状では熱回収部と燃焼部間の仕切壁の上側に流
動化ガスが届かない部分が生じて、流動媒体の動
きが止まつたり、燃焼部から熱回収部への流動媒
体の流れの障害となつたり、クリンカ化したりす
るなどの心配があつた。

特に、塊状物の熱回収部への流入と熱回収部に
おける伝熱管等へのからみつきを防ぐために、前
記特願昭61−8880号（特開昭63−187001号公報参
照）で示した様な傾斜スクリーンを熱回収部上方
に設けても、塊状物の量が少ない場合は問題がな
いが、量が多くなるとスクリーンを覆う状態とな
つて流動媒体の循環を阻害することがあつた。

本発明は、このような流動層熱回収装置におけ
る仕切壁について種々検討、試作した結果改良し
たもので、塊状物を含む燃焼物も容易に完全燃焼
して熱回収し、さらに燃焼量や熱回収量をも調節
することが可能である流動層熱回収装置を提供し
ようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記従来の流動層熱回収装置の問題
点を解決するため、底部から上方に向けて吹き込
む流動化ガスにより流動媒体を流動化せしめる流
動層を、複数の伝熱管が配置された熱回収部と燃
焼物が供給される燃焼部とに仕切壁によつて区分
し、前記燃焼部の少なくとも前記仕切壁近傍にお
ける単位面積当たりの流動化ガス吹込風量を前記
熱回収部の単位面積当たりの流動化ガス吹込風量
よりも大きくとることにより、該燃焼部の流動媒
体を前記仕切壁を越えて前記熱回収部に流入せし
め、前記仕切壁下部の連通部から前記熱回収部の
流動媒体を燃焼部に還流するようにした流動層熱
回収装置において、 前記仕切壁を内部に受熱流体を通じた管群にて
構成し、該仕切壁の上部の流動媒体通過部分の管
群をほぼ垂直又は前記燃焼部側に傾斜させるとと
もに、前記仕切壁の上部の流動媒体通過部分の管
群にそれぞれプロテクタを設けたことを特徴とす
る流動層熱回収装置を提供するものである。

〔実施例〕

本発明の各実施例を図面を参照しながら説明す
れば、第１図示例において、炉１内底部の空気室
２，２′に導かれて吹込面３を経て上方に向けて
吹き込まれる流動化ガス、例えば流動空気４によ
つて流動化される流動媒体からなる流動層は、上
端が流動層の表面近傍で下部に環流用の連通部６
を持つた後述する仕切壁７によつて熱回収部８と
燃焼部９とに仕切られている。これらの熱回収部
８と燃焼部９における流動空気４の吹込みは、そ
れぞれ独立的に行われるようになつており、燃焼
部９における単位面積あたりの流動空気吹込風量
を熱回収部８の単位面積あたりの流動空気吹込風
量よりも大きくとるようにしてある。

また、熱回収部８には受熱流体を通じた伝熱管
１０群が配備され、燃焼部９には燃焼物投入口１
１が設けられ、燃焼部９の吹込面３の最低位置に
は不燃物排出口１２が設けられている。

図中、１３は排ガス出口、１４は炉１壁の一部
に使用されたメンブレン外壁、１５はメンブレン
外壁１４の管寄せを示す。

さらに、仕切壁７としては、内部に受熱流体を
通じた水管１６群の一部を利用したメンブレン壁
にて構成し、仕切壁７上部の流動媒体が通過する
部分の水管１６群を図示例のようにほぼ垂直、又
は燃焼部９側に傾斜させてある。なお、１７は水
管１６の管寄せを示す。

しかして、燃焼物投入口１１から炉１内の燃焼
部９に投入された燃焼物は、底部の空気室２から
吹込面３を経て吹き込まれた流動空気４によつ
て、流動媒体と共に流動層を形成しながら燃焼、
発熱する。このとき、単位面積あたりの流動空気
吹込風量を多くし、燃焼部９内の流動層５内に大
きな気泡を発生させて激しい流動状態とし、一
方、燃回収部８では単位面積あたりの流動空気吹
込風量を少なくし、単に伝熱促進に必要な程度又
は層上部に流入する流動媒体の分だけ流動媒体が
移動することが可能な程度の弱い流動状態とす
る。

このため、燃焼部９内流動層５の上層部の流動
媒体は、矢印の様に仕切壁７上に水管１６群の間
隙を通り抜けて熱回収部８に流入する。この熱回
収部８に流入した流動媒体の有する熱は、伝熱管
１０群との熱交換によつて熱回収が行われる。そ
して、熱回収部８では流入した流動媒体によつて
下部の圧力が高まり、下部の流動媒体は矢印の様
に仕切壁７下部の連通部６の水管１６群の間隙を
経て燃焼部９に環流する。

このようにして、効果的に流動層からの熱回収
が行われるが、仕切壁７上部の流動媒体が通過す
る部分の水管１６群はほぼ垂直又は燃焼部９側に
傾斜させてあるから、熱回収部９にとつて好まし
くない、伝熱管群にからみついたり、局部発熱に
よりクリンカを生じたりする大きな不燃物や塊状
物の流入が阻止され、これらは水管１６の間に捕
捉されることもなく燃焼部９の流動層５まで落下
し、絶えず波打つ流動層５表面の運動によつて水
管１６近傍から移動除去されるようになり、水管
１６群にのつた形となつてたまり流動媒体通過を
防げるようなことはなくなる。

なお、水管１６内は自然循環でも強制循環でも
よく、各種熱媒や缶水などの受熱流体を通して冷
却と同時に熱回収を行い、熱回収部８での熱回収
を補助することが好ましく、水管１６の上部は図
示例の様に炉壁まで覆うようにして、万一上方に
塊状物や大きな不燃物が飛んできても、これらの
熱回収部８への侵入がないようにしてある。

また、仕切壁７の燃焼部９側には、燃焼部９か
らの熱回収部を抑え、燃焼部９の激しい流動媒体
の動きや燃焼ガスに耐えるための耐火物を使用す
ることが好ましい。

さらに、仕切壁７上部の流動媒体が通過する部
分の水管１６は、絶えず流動媒体による摩耗、衝
突にさらされているため、この部分の水管１６に
はプロテクタ１８を取り付けて各水管１６を摩耗
等から保護されている。後述するように、これら
プロテクタ１８の間隔がスクリーンとして最適な
値に設定され、塊状物の熱回収部８への流入が阻
止される。ただし、水管１６の仕切壁７より下側
の部分は流動媒体の動きがそれほど激しくないた
めにプロテクタ１８を必ずしも取り付ける必要は
ない。プロテクタ１８は、耐熱鋼などの高温下で
の強度のある材料で、水管１６に密着させた形で
取り付けるとよく、プロテクタ１８は消耗品と考
え、数年に一度は取り換えられるように取り付け
るとよい。プロテクタ１８の断面形状としては、
種々の形状を取り得るが、第２図に示すように漸
減する巾によつて塊状物がかみ込まないようにし
て固定具１８−１で固定したり、あるいは第３図
に示すように水管１６の周りにプロテクタ１８を
断続つき合せ溶接１８−２などで取り付けること
もできる。

このプロテクタ１８を取り付けた水管１６の部
分が塊状物に対して実質的な熱回収部８の入口に
おけるスクリーンの役割りをするため、プロテク
タ１８間の流動媒体を通過部より侵入する不燃物
や燃焼物もあるが、その程度の大きさのものであ
れば、熱熱回収部８の伝熱管１０の仕切壁７の下
部連通部６の間隙をそれより大きくとつてあるた
めに、円滑に熱回収部８を通過してしまうから問
題ない。

また、水管１６の配列は、少なくとも仕切壁７
上部の水管１６群を、第３図示の様に交互に熱回
収部８側と燃焼部９側にずらせて（仕切壁７の下
部では第３図示例の熱回収部８側と燃焼部９側が
反対になる）ジグザグに配列する方法も大きな不
燃物や塊状物が突進してくる方法から狭まる開口
部の方向に変えてしまうのでかみ込み防止効果が
あり、また流動媒体通過面積が大きくて流動媒体
通過抵抗が少なくてすみ、流動媒体循環量を大き
くとれることから、有効である。

なお、燃焼部９の上方でかつ流動層５に近傍し
た位置に、上昇ガス流を熱回収部８方向へ偏向せ
しめるために、炉壁の一部を利用したり、炉壁と
は独立させた反射壁１９を備え、この反射壁１９
によつて流動媒体の熱回収部８への流入を円滑化
させることも有効な手段である。

第４図は、大型又は高負荷たらしめた場合の実
施例を示し、炉１内中央に燃焼部９を位置させ、
その両側に仕切壁７を介して熱回収部８を設けた
もので、その作用は第１図示例と変わるところが
なく、また反射壁１９を炉壁から独立させて燃焼
部９の中央上部の両側に備えることもできる。

この場合の水管１６の上部は、傾斜炉壁まで覆
つてそれぞれ管寄せ２０に連結されているが、こ
の水管１６の傾斜部は、飛んできた塊状物が燃焼
部９の流動層５まで戻れるように、水平方向に対
して少なくとも35゜、通常45〜50℃以上で傾斜さ
せることが望ましい。この傾斜部分からの流動媒
体の熱回収部８への流入量は僅かなため、特に流
動媒体の通過を考慮しなくてもよいから、メンブ
レン壁としても差し支えないが、その時は熱回収
部８に吹き込まれた流動空気４の吹抜け孔を設け
ることが好ましい。

また、第５図示例は、さらに本発明の他の実施
例を示し、第４図示例と似ているが、燃焼部９の
空気室２を分割し、中央部付近の空気室２−１か
ら吹き込まれる流動空気吹込風量をその両側の空
気室２−２から吹き込まれる流動空気吹込風量よ
りも小とし、燃焼部９内で、矢印で示すように、
流動と共に強い撹拌作用を与え、燃焼物に対する
許容度をさらに大きくしたものである。

さらに、この第５図示例では、炉壁がメンブレ
ン外壁１４にて構成され、このメンブレン外壁１
４の上下の管寄せ２１，１５から水管１６を分岐
してその一部にメンブレン壁の仕切壁７を構成し
たもので、仕切壁７を傾斜させ、仕切壁７近傍の
熱回収部８に散気管２２を並べて流動媒体の運動
の止まる部分を生じないようにしたものである。
もちろん、散気管２２からの流動空気吹込風量
は、燃焼部９の空気室２−２のそれよりも小とす
る。この第５図示例の水管１６群は、２ケ所で曲
げ加工されており、熱膨張が吸収でき、また上下
の管寄せ２１，１５及びメンブレン外壁１４等で
確実に固定されるため、流動媒体の激しい運動に
十分耐えることができる。また、第６図及び第７
図に示す様に、仕切壁７を構成する水管１６の管
寄せ１７，２０を、流動層を囲むメンブレン外壁
１４たる炉壁用の管寄せ１５と独立させ、この炉
壁を構成する管と管との間に貫通スリーブ２３等
を用いてシール２４しながら水管１６を通すよう
にすれば、炉壁部の受熱流体の循環を仕切壁７と
は別に行わせることができるため、燃焼状態の変
化に対応させたり、あるいは仕切壁７の補修等が
容易になるなど、利点も多い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、仕切壁を受
熱流体を通じた管群にて構成するとともに、仕切
壁の上部の流動媒体通過部分の管群にそれぞれプ
ロテクタを設けたため、 プロテクタ間隔を調整して最適なスクリーン
を構成することができ、また、仕切壁を薄くす
ることもできる。このため、仕切壁を構成する
管の保護を図りつつ熱回収部への塊状物の流入
を有効に阻止でき、熱回収部の伝熱管への塊状
物のからみつき等の不具合の発生を防止でき
る。また、熱回収部の伝熱管の配備スペースが
広くなつたり又は薄くなつた分だけ省スペース
化され、仕切壁の上に生ずる流動媒体のデツド
スペースが実用上無視できるほど小さくなり、
これによつてクリンカの発生が防止されるばか
りでなく、熱回収部に必要な流動媒体の熱回収
部への流入を増加させ、熱回収部による燃焼部
の流動媒体冷却能力を向上させることができ
る。

特に、プロテクタ幅を漸減するように配置す
ることによつて塊状物のかみ込みが防止でき、
また、プロテクタ間隔を熱回収部の伝熱管の間
隔および前記仕切壁下部の連通部の間隙よりも
小さくすることによつて熱回収部等で塊状物が
詰まりを生じることもない。

仕切壁を構成する水管群の上下を管寄せで固
定することによつて、水管群は強い機械的構造
となり、熱膨張も容易に逃げられ、仕切壁の振
動を抑えてその寿命を延ばし、仕切壁が信頼性
の高いものとなり、維持管理も容易となる。

熱回収部への塊状物の流入防止が流動媒体の
流入を妨げずに行えるため、粗大不燃物や空缶
などが燃焼部に入つても熱回収に関し特に支障
なく、都市ごみなども燃焼物として利用するこ
とが可能になり、さらに熱回収部への塊状燃焼
部の流入がないから、熱回収部での流動空気量
を抑えてもクリンカの発生や伝熱管の損傷を防
止できる。

など、極めて有益なる効果を有するもので、本
発明の意義は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図及び第３図はそれぞれ水冷管の配列を示す断面
図、第４図及び第５図はそれぞれ本発明の他の実
施例を示す断面図、第６図は水冷管取付状態の一
例を示す断面図、第７図は第６図のＡ部の拡大図
である。 １…炉、２，２′，２−１，２−２…空気室、
３…吹込面、４…流動空気、５…流動層、６…連
通部、７…仕切壁、８…熱回収部、９…燃焼部、
１０…伝熱管、１１…燃焼物投入口、１２…不燃
物排出口、１３…排ガス出口、１４…メンブレン
外壁、１５，１７，２０，２１…管寄せ、１６…
水管、１８…プロテクタ、１８−１…固定具、１
８−２…断続つき合せ溶接、１９…反射壁、２２
…散気管、２３…貫通スリーブ、２４…シール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 底部から上方に向けて吹き込む流動化ガスに
   より流動媒体を流動化せしめる流動層を、複数の
   伝熱管が配置された熱回収部と燃焼物が供給され
   る燃焼部とに仕切壁によつて区分するとともに、
   前記仕切壁を内部に受熱流体を通じた管群にて構
   成し、該仕切壁の上部の流動媒体通過部分の管群
   をほぼ垂直又は前記燃焼部側に傾斜させて配置
   し、前記燃焼部の少なくとも前記仕切壁近傍にお
   ける単位面積当たりの流動化ガス吹込風量を前記
   熱回収部の単位面積当たりの流動化ガス吹込風量
   よりも大きくとることにより、該燃焼部の流動媒
   体を前記仕切壁を越えて前記熱回収部に流入せし
   め、前記仕切壁下部の連通部から前記熱回収部の
   流動媒体を燃焼部に還流するようにした流動層熱
   回収装置において、 前記仕切壁の上部の流動媒体通過部分の管群に
   それぞれプロテクタを設けたことを特徴とする流
   動層熱回収装置。 ２ 前記プロテクタを、幅寸法が前記燃焼部から
   前記熱回収部に向かうにしたがい漸減するように
   成形した特許請求の範囲第１項記載の流動層熱回
   収装置。 ３ 前記プロテクタ間の間隔を、前記熱回収部の
   伝熱管の間隔および前記仕切壁下部の連通部の間
   隙よりも小さくした特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の流動層熱回収装置。 ４ 前記仕切壁の少なくとも上部又は下部の流動
   媒体通過部分の管群の配列を、前記熱回収部側と
   前記燃焼部側とに交互にずらせてジグザグ状にし
   たものである特許請求の範囲第１項〜第３項のい
   ずれか一つの項記載の流動層熱回収装置。 ５ 前記流動層を囲む外壁を受熱流体を通じた管
   群を面状に並べて構成し、該外壁の受熱流体を通
   じた管群の管寄せから前記仕切壁を構成する管群
   の管寄せを独立させたものである特許請求の範囲
   第１項〜第４項のいずれか一つの項記載の流動層
   熱回収装置。