JPH06174208A - 固体又はスラリ状の燃料を燃焼する方法 - Google Patents

固体又はスラリ状の燃料を燃焼する方法

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JPH06174208A
JPH06174208A JP3043354A JP4335491A JPH06174208A JP H06174208 A JPH06174208 A JP H06174208A JP 3043354 A JP3043354 A JP 3043354A JP 4335491 A JP4335491 A JP 4335491A JP H06174208 A JPH06174208 A JP H06174208A
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Vereinigte Kesselwerke AG
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動層中で固体又はスラリー状の燃料を燃焼
する方法 【構成】 ２次空気の温度の影響により中空室の温度を
常に流動層の温度よりも高く保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の上位概念に
よる弱く膨張された流動層中で固体又はスラリ状燃料を
燃焼させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、本発明出願人による説明書
「ツィルコフルイド（Ｃｉｒｃｏｆｌｕｉｄ）−流動層
燃焼室を用いる蒸気発生装置に関する新概念（ｅｉｎ
ｎｅｕｅｓ ｋｏｎｚｅｐｔ ｆｕｅｒ Ｄａｍｐｆｅ
ｒｚｅｕｇｅｒ ｍｉｔ Ｗｉｒｂｅｌｓｃｈｉｃｈｔ
ｆｅｕｅｒｕｎｇ）」に記載されている方法から出発す
る。この方法では、１次空気として供給される流動空気
の速度を、微粒子が流動層から搬出され、かつ気体流に
随伴されるように配分している。この方法では流動層上
の中空室（Ｆｒｅｉｒａｕｍ）中で懸濁液密度１〜２ｋ
ｇ／ｍ3が保持される。随伴導入された粒径０．４ｍｍ
以下の燃料微粒子並びに燃焼可能な気体成分は、この中
空室中で燃焼する。流動層中にもたらされた燃料熱の約
６０％のみが放出されるので、この中空室中では相当な
熱放出（即ち全熱量の約４０％）が起こる。それに応じ
て全負荷運転の場合に全燃焼空気の２次空気分は、同様
に約４０％になる。この流動層温度は説明書では石炭の
場合に８５０℃と示されている。流動層中での最適な脱
硫を保証するためには、この温度を狭い範囲で一定に保
持すべきである。流動層の温度は、配置された冷却煙塵
をもどすことにより調整される。 燃焼室の輻射伝熱面
は、熱放出に適合されている。ボイラー壁面での熱伝導
は、有効な伝熱面の大きさによるかもしくはスタンプ物
質（Ｓｔａｍｐｆｍａｓｓｅｎ）を用いる評価によっ
て、中空室の温度が約８００〜９５０℃の範囲にとどま
る程度に影響される。
【０００３】２次空気分は、部分負荷の場合には減少す
る。それというのも、この層の流動化のためにはほぼ一
定の空気量が必要であり、従って層中の燃料の大部分は
自体燃焼するからである。層中で燃焼される燃料の配分
は、更に燃料特性自体、例えばその固有の粉砕特性、膨
張特性、その反応性、揮発性成分の含有率等に依存す
る。流動層燃焼は、バラス含有燃料にとって特に好適で
あるので、基礎燃料と並び、例えば石炭とともにしばし
ば不規則に他の付加燃料、例えばコークス製造からの炉
口ガス、石炭選鉱設備又は浄化設備からのスラリが装入
される。特にバラスにとむ燃料は、燃料品質の著しい変
動により優れている。
【０００４】負荷変換、燃料品質の変化及び付加燃料の
使用により、流動層の温度が一定の場合に、中空室の温
度が変化する。中空室の温度が著しく低下すると、ガス
流に伴われた燃料粒子の発火、従って燃焼は、悪化す
る。更に特に一酸化炭素及び二酸化硫黄に対する高い放
出値（Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓｗｅｒｔ）が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、請求
項１の上位概念で示された方法を改良し、その結果低い
放出で、一様に良好な燃焼を保証することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明により
請求項１の特徴に記載の方法により解決される。
【０００７】請求項２〜４は種々な燃料の燃焼のための
最適な温度範囲を示す。その際、中空室と流動層との間
の温度差は、石炭の場合は、有利に少くとも１００℃で
あり、褐炭又は泥炭の場合は少くとも４０℃であり、か
つスラリ又は塵芥の場合は少くとも３０℃である。
【０００８】請求項５は２次空気の温度の影響の有利な
可能性を示している。
【０００９】図面に、図示された実施例に基づき本発明
を説明する。
【００１０】図１は、本発明方法を実施するための流動
層燃焼室を有する蒸気発生装置を示す図である。
【００１１】図２は調整系を示す図である。
【００１２】図１に示されている蒸気発生装置は２個の
ボイラー炎道（Ｋｅｓｓｅｌｚｕｅｇｅ）１，２を有す
る。ノズル棚板（Ｄｕｅｓｅｎｂｏｄｅｎ）４を有する
流動層３及び流動層３上の中空室５からなるボイラー炎
道１の下部から燃料をとり入れる。ノズル棚板４の下に
は、空気室（Ｌｕｆｔｋａｓｔｅｎ）６がある。流動層
３から灰分除去管７が床積灰分サイロ（Ｂｅｔｔａｓｃ
ｈｅｓｉｌｏ）８に通じている。中空室５の上部には伝
熱面９が配置されている。ボイラー炎道１の壁は、熔接
された管壁として形成されており、これは熱放出阻止の
ために、流動層３及び中空室５の範囲内に錨止めされか
つ刻印されている。
【００１３】ボイラー炎道１の上部は煙道ガス導管１０
を通ってサイクロン１１と接続されている。このサイク
ロン１１の漏斗状の下部からでている立て管１２はサイ
フォン１３中に開口している。これは、穿孔棚板１４及
び空気室１５を有する流動層として構成されている。こ
の空気室１５中に送風機１７からでている空気導管１６
が開口している。灰分除去系１８はサイフォン１３から
灰分バンカー１９まで通じている。サイフォン１３の上
部には溢流路２０が連結されており、これは流動層３の
領域内の燃焼室に合流している。この溢流路２０中に上
部から石炭供給管２１が合流している。
【００１４】サイクロン１１から出ている導管２２は、
その上部域に伝熱面２３を備えているボイラー炎道２中
に上から連結されている。ボイラー炎道２の下部には、
空気予熱装置２４が設置されており、これは新鮮空気送
風機２５に入口側で接続されている。図示されているだ
けの煙道ガス導管２６は、ボイラー炎道２から図示され
ていない織物フィルター（ｇｅｗｅｂｅｆｉｌｔｅｒ）
に通じ、更に吸引路を経て煙突に通じている。ボイラー
炎道２の漏斗状の底部から、煙塵を排出するための搬送
系２７がでている。
【００１５】空気予熱装置２４の出口に接続されている
燃焼空気導管２８は、１次空気導管２９及び２次空気導
管３０に分枝している。２次空気導管３０から調節装置
３１を介してバイパス導管３２が分枝している。これ
は、流動層３内（特に壁近く）に配置されている熱交換
器３３中に通じている。バイパス導管の接合部の下流
で、２次空気導管３０は配量器３４，３５を備えた２本
の導管３６，３７に分枝している。これらは、２次空気
分配器３８，３９に通じており、これら２次空気分配器
は格子状に配列された穿孔管から構成されており、かつ
中空室５の下部帯域でボイラー炎道１の全断面をみたし
ている。
【００１６】作動時に、空気予熱装置２４中で約１５０
℃まで予熱された燃焼空気からの、全空気量の約６０％
になる部分流を、１次空気として、常に弱く膨張された
流動層３が形成されるような速度で、ノズル棚板を通し
て供給する。このことは、流動層３と中空室５との間に
明らかな密度差（Ｄｉｃｈｔｅｓｐｒｕｎｇ）が生じる
ことを示している。流動層３中では、懸濁液密度は層材
料（Ｂｅｔｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）の嵩密度よりごく
わずかに低く、これに反して、中空室５では、１〜２ｋ
ｇ／ｍ3である。この密度差は、流動層３の明白な表面
として認識されうる。流動層３から搬出されたダスト
は、粒径約０．５ｍｍまでの粒子を含有する。流動層の
温度は、約８６０℃で一定に保持される。
【００１７】２次空気分配器３８，３９により熱い２次
空気が供給される中空室５中で、立ちのぼってくる煙道
ガス流に伴なわれた石炭粒子及び燃焼可能なガス状成分
が燃焼する。この中空室中の粒子の滞留時間は約４秒で
ある。上炎で発生する熱（生じた全熱量の約４０％）に
よって煙道ガス流は９７０℃まて加熱される。上部帯域
で、ガス温度（従って随伴された灰分粒子の温度も）
は、壁面及び伝熱面９での熱放出によって約４００〜４
５０℃まで下がる。この温度で煙道ガスはサイクロン１
１中に到達する。そこでは随伴された不活性流動層材料
及び煙道コークスからなる煙灰が分離される。これは立
て管１２中に詰まる。詰まった灰分は、サイホン１３中
に流れ、かつそこから溢流路２０を通って燃焼室にもど
る。流量は、導管１６を介して供給された空気により正
確に配量される。過剰の灰分は灰分除去系１８により灰
分バンカー１９に送られる。石炭供給管２１を通って、
図示されていない石炭バンカーから、粒径１０ｍｍまで
細砕された石炭が供給される。物質流（Ｍａｓｓｅｎｓ
ｔｒｏｅｍｅ）で供給された石炭／もどされた煙灰は、
比１：１０〜１：２０で存在する。更に、硫黄の結合の
目的で、図示されていない装置を介して石灰を燃焼室中
に注入する。
【００１８】中空室の温度は、常に流動層３の温度より
高く保持する。これは、導管３６，３７を介して供給さ
れた２次空気の付加的加熱により影響をうける。２次空
気の所望の温度までの加熱は、２次空気導管３０を通り
流れる２次空気の主流から、変動性部分流に分け、熱交
換器３３に導通し再び主流に合流させる方法で行なう。
この方法では、中空室５中に吹きこまれた２次空気の温
度は、必要に応じて６００℃以上まで高められる。ダス
トとともに流動層３から搬出される燃料粒子は、関数： ｅｘｐ（−Ａ／ＲＴ） （Ａ＝活性化エネルギー；Ｒ＝一般的ガス定数；Ｔ＝温
度）により燃焼するので、２次空気の温度上昇は上炎を
著ししくあおり立てるように作用する。従って、搬出さ
れたダスト中の燃料の相対的に大きなポテンシャルに応
じて、熱の放出は強化され、かつ中空室の温度は高めら
れる。この温度上昇は、単に熱い２次空気に伴なわれた
エンタルピーだけによらず強化された上炎中に生じた燃
焼熱により制約される。
【００１９】図２により、中空室５の温度を測定し、か
つ相当する信号を、計器用変成器を通ってプロセスコン
ピュータ（Ｐｒｏｚｅｓｓｒｅｃｈｎｅｒ）４０に伝え
る。特に、中空室５で測定された一酸化炭素及び二酸化
硫黄の濃度に相当する付加的な信号を別の計器用変成器
を介してプロセスコンピュータ４０に伝える。このプロ
セスコンピュータ４０は、２次空気の温度に関する数学
的プロセスモデルに基づき調整器４１に伝えられる目標
値を設定する。これに、他の計器用変成器を介して、２
次空気導管３０の下流のバイパス導管３２の連結部で測
定された２次空気温度の実際値を伝える。目標値と実際
値との比較により、調整器４１は信号を形成し、これが
信号値変換器４２に更に伝えられる。これは調節装置３
１を作動させる。
【００２０】２次空気を２以上の面から吹き込む場合、
各々の面に対して最適の２次空気温度を算出し、調節す
ることも可能である。この場合、そのプロセスモデル
は、当該調整系と同様に相応して形成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】流動層燃焼室を有する蒸気発生装置を示す図。
【図２】温度調整系を示す図。
【符号の説明】
１，２ ボイラー炎道 ３ 流動層 ４ ノズル棚板 ５ 中空室 ６ 空気室 ７ 灰分除去管 ８ 床積灰分サイロ ９ 伝熱面 １０ 煙道ガス導管 １１ サイクロン １２ 立て管 １３ サイホン １４ 穿孔棚板 １５ 空気室 １６ 空気導管 １７ 送風機 １８ 灰分除去系 １９ 灰分バンカー ２０ 溢流路 ２１ 石炭供給管 ２２ 導管 ２３ 伝熱面 ２４ 空気予熱装置 ２５ 新鮮空気送風機 ２６ 煙道ガス導管 ２７ 搬出系 ２８ 燃焼空気導管 ２９ １次空気導管 ３０ ２次空気導管 ３１ 調節装置 ３２ バイパス導管 ３３ 熱交換器 ３４，３５ 配量器 ３６，３７ 導管 ３８，３９ ２次空気分配器 ４０ プロセスコンピュータ ４１ 調整器 ４２ 信号値変換器
フロントページの続き (72)発明者 ラルフ ヨット ハイトミュラー ドイツ連邦共和国 ヒルデン ハインリッ ヒ−ハイネ−シュトラーセ ３

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流動層上の中空室中で、懸濁液密度１〜
    ２ｋｇ／ｍ3を保持し、予熱された空気の１部を１次空
    気として流動層に、かつ１部を２次空気として中空室に
    供給し、かつ冷却された煙塵の部分流の還流により流動
    層の温度を一定に保持する方法で、弱く膨張された流動
    層中で固体又はスラリ状の燃料を燃焼させる方法におい
    て、流動層の上にある中空室の温度を、２次空気の温度
    の影響によって流動層の温度よりも高く保持することを
    特徴とする、固体又はスラリ状の燃料を燃焼する方法。
  2. 【請求項２】 流動層の温度を８３０〜８６０℃に、か
    つ中空室の温度を９４０〜９８０℃に保持する、石炭を
    燃焼させるための請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 流動層の温度を７５０〜８００℃に、か
    つ中空室の温度を８００〜８６０°に保持する、褐炭及
    び泥炭を燃焼させるための請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 流動層の温度を８２０〜９００℃に、か
    つ中空室の温度を８６０〜９５０℃に保持する、スラリ
    又は塵芥を燃焼するための請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 ２次空気の部分流を、流動層からの熱吸
    収によって高温に加熱し、第二の、より低温の部分流と
    変動性の量比で一緒に導入する、請求項１から４までの
    いずれか１項記載の方法。
JP3043354A 1990-03-10 1991-03-08 固体又はスラリ状の燃料を燃焼する方法 Pending JPH06174208A (ja)

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US (1) US5078100A (ja)
EP (1) EP0452616B1 (ja)
JP (1) JPH06174208A (ja)
AT (1) ATE89388T1 (ja)
DE (2) DE4007635C1 (ja)

Cited By (3)

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