JPH06235501A - 加圧流動層ボイラのベッド材冷却方法及びベッド材再投入方法 - Google Patents

加圧流動層ボイラのベッド材冷却方法及びベッド材再投入方法

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JPH06235501A
JPH06235501A JP4459693A JP4459693A JPH06235501A JP H06235501 A JPH06235501 A JP H06235501A JP 4459693 A JP4459693 A JP 4459693A JP 4459693 A JP4459693 A JP 4459693A JP H06235501 A JPH06235501 A JP H06235501A
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JP
Japan
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bed material
boiler
tank
bed
pipe
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JP4459693A
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English (en)
Inventor
Shinobu Nakamura
忍 中村
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービンがトリップした場合に、ボイラ
本体内に溜まっているベッド材を迅速に冷却し得るよう
にし、加圧流動層ボイラの再起動を円滑に行い得るよう
にする。 【構成】 ボイラ本体3で生成された燃焼ガスにより駆
動されるガスタービン9がトリップした場合に、ボイラ
本体3内に溜っているベッド材5はベッド材抜出し管3
6を通過しつつ冷却装置38により冷却されて圧力容器
2の下部に設置されているベッド材下部タンク37へ抜
出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧流動層ボイラのベ
ッド材冷却方法及びベッド材再投入方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、加圧流動層ボイラからの排ガスに
よりガスタービンを駆動すると共に加圧流動層ボイラで
得られた蒸気により蒸気タービンを駆動する発電設備が
提案されている。
【0003】斯かる発電設備の一例は図8に示されてい
る。図中、1は加圧流動層ボイラであり、該加圧流動層
ボイラ1は、圧力容器2と、該圧力容器2内に格納され
たボイラ本体3と、該ボイラ本体3内に格納された蒸発
器及び過熱器等の伝熱部4と、ボイラ本体3の側部に取
付けられ且つボイラ本体3内へ石炭等の燃料を供給する
ための図示してない燃料供給ノズルとを備えている。又
ボイラ本体3内には、粒状のベッド材5が収納されてお
り、該ベッド材5は、圧力容器2を経てボイラ本体3内
へ導入される圧縮空気6により流動化し、流動層が形成
されるようになっている。
【0004】ボイラ本体3の頂部には、ボイラ本体3で
生成した燃焼ガスを排ガス7としてガスタービン9へ送
給する排ガスダクト8が圧力容器2の頂部を貫通して接
続され、排ガス7によりガスタービン9を駆動し得るよ
うになっている。又ガスタービン9には、圧縮機10及
び発電機11が接続され、ガスタービン9によって圧縮
機10及び発電機11が駆動されるようになっている。
更に圧縮機10の吐出側には、空気供給管12の一端が
接続され、空気供給管12の他端は、前記圧力容器2に
接続され、圧力容器2内に前記圧縮空気6を送給し得る
ようになっている。
【0005】伝熱部4の入口側には、水13を伝熱部4
へ供給するための給水管14が接続され、伝熱部4の出
口側には、伝熱部で生成された蒸気15を蒸気タービン
17へ送給するための蒸気管16が接続され、蒸気15
により蒸気タービン17を駆動し得るようになってい
る。又蒸気タービン17には発電機18が接続され、蒸
気タービン17によって発電機18を駆動し得るように
なっている。
【0006】圧力容器2内の上部空間には、ボイラ負荷
に対応してボイラ本体3へ供給するためのベッド材5或
いはボイラ本体3から抜出されたベッド材5を貯蔵する
ためのベッド材タンク19が収納され、ベッド材タンク
19の底部とボイラ本体3の下側部とは、垂直部20a
と水平部20bを備え且つ略L字状に折れ曲ったベッド
材投入管20により接続され、ベッド材投入管20の垂
直部20aと水平部20bの合流部20cには水平部2
0bと同一軸線上にあり且つ中途部に制御弁21を備え
た空気供給管22が接続されている。又ベッド材タンク
19とボイラ本体3下側部の前記ベッド材投入管20が
接続された位置よりも上方位置とは、ベッド材戻し管2
3により接続され、ベッド材戻し管23はベッド材タン
ク19の底部を貫通し、その上端は、ベッド材タンク1
9内の頂部近傍まで立ち上がっている。更にベッド材タ
ンク19の頂部には、圧力容器2の天井部を貫通して外
方へ突出した排気管24が接続され、排気管24の圧力
容器2外の部分には、冷却装置25、制御弁26、オリ
ィフィス27が順次接続されている。
【0007】運転時には、圧力容器2へ供給された圧縮
空気6は、ボイラ本体3の下部からボイラ本体3内へ導
入され、ベッド材5が流動化して流動層が形成されると
共に図示してない燃料供給ノズルからボイラ本体3内へ
噴出された燃料は、流動層の熱により燃焼して燃焼ガス
が生成される。又燃焼ガスは排ガス7として排ガスダク
ト8を通り、ガスタービン9へ導入され、ガスタービン
9が駆動されることにより圧縮機10及び発電機11が
駆動される。而して、圧縮機10で生成された圧縮空気
6は、空気供給管12から圧力容器2内へ送給され、発
電機11により発電が行われる。
【0008】ボイラ本体3においては、燃料の燃焼によ
り加熱された流動層及び燃焼ガスにより伝熱部4内の水
13が加熱され、生成した蒸気15は蒸気管16から蒸
気タービン17へ導入され、蒸気タービン17を駆動す
る。又蒸気タービン17の駆動により発電機18が駆動
され、発電が行われる。
【0009】運転中に発電力を減少させるために、ボイ
ラ負荷を低下させる場合には、ボイラ本体3内のベッド
材5を減らす必要がある。従ってこの場合には、制御弁
21は閉止したままであるが制御弁26が開かれ、ボイ
ラ本体3内と大気とが連通状態となる。このため、ボイ
ラ本体3内の圧力は大気圧よりも高く、その差圧によ
り、ボイラ本体3内のベッド材5は、燃焼ガスに同伴し
てベッド材戻し管23からベッド材タンク19へ戻され
る。又燃焼ガスは、ベッド材タンク19から排気管24
へ排出され、冷却装置25で冷却されたうえ、大気へ排
出される。排気管24にはオリィフィス27が設けてあ
るため、排気管24から排出される燃焼ガスの単位時間
当りの流量は制限され、ベッド材5がボイラ本体3から
ベッド材タンク19へ急激に抜出されることはない。
【0010】発電力を増加させるためにボイラ負荷を上
昇させる場合には、ボイラ本体3内のベッド材5を増や
す必要がある。従ってこの場合には、制御弁26を閉止
して制御弁21を開き、空気供給管22から圧縮空気を
間歇的にベッド材投入管20の水平部20bへ送給す
る。そうすると、ベッド材5は、ベッド材投入管20の
水平部20bにおける圧縮空気によるエゼクタ作用によ
りベッド材タンク19から抜出され、ベッド材投入管2
0を経てボイラ本体3内に間歇的に送給される。
【0011】上記発電設備で例えば何等かの原因により
ガスタービン9がトリップした場合には、圧縮機10は
停止してしまい、圧縮空気6を得ることができなくな
る。このため、圧力容器2からはボイラ本体3内への圧
縮空気6の供給ができなくなり、ボイラ本体3内のベッ
ド材5は高温のまま流動しない状態でボイラ本体3内に
溜まることになる。
【0012】ところがトリップしたガスタービン9を修
復して再起動する場合には、ベッド材5の温度は低下し
ていなければならず、このため、ベッド材冷却手段の一
例として図9に示すものが考えられている。
【0013】すなわち、N2ガス送給用のブロワ28の
吐出側に接続されたN2ガス供給管29の先端はボイラ
本体3の底部に接続され、ボイラ本体3の上側部に接続
され且つ中途部に冷却装置31が設置されたN2ガス戻
し管30の先端は前記ブロワ28の吸込側に接続され、
2ガス戻し管30の冷却装置31とブロワ28との間
には、制御弁32を備えたN2ガス導入管33が接続さ
れ、N2ガス導入管33には、N2ガスボンベ34を接続
し得るようになっている。なお、図中35は排ガスダク
ト8に設けたダンパである。
【0014】上記発電設備でガスタービン9がトリップ
した場合には、その指令を受けてダンパ35が閉止する
と共に制御弁32が開き、ブロワ28が駆動されるた
め、N 2ガスはN2ガス導入管33からN2ガス戻し管3
0へ導入され、ブロワ28で加圧されてN2ガス供給管
29からボイラ本体3内へ送給され、ボイラ本体3内に
流動化しないで溜っているベッド材5の間を通ってベッ
ド材5を冷却しつつ上昇し、ボイラ本体3の上部空間か
らN2ガス戻し管30へ排出される。又N2ガスはベッド
材5の冷却により温度が高くなっているため、冷却装置
31で冷却されたうえブロワ28に入り、加圧されたう
え再びボイラ本体3へ送給され、循環する。
【0015】なお、図9においてベッド材5の冷却のた
めに空気を送給すると、ベッド材中に混じっている未燃
分が再燃焼する虞れがあり、これを防止するためには空
気ではなくN2ガスを送給する必要がある。
【0016】ガスタービン9がトリップした場合のベッ
ド材冷却手段としては、図9に示すものの他に、図9の
ボイラ本体3内のベッド材滞留部に層内管を設置してお
き、層内管に冷却空気を送給してベッド材5を冷却する
ようにしたものも考えられる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ベッド材冷却手段では、ベッド材5の間にN2ガスを送
給する場合でも層内管に冷却空気を送給する場合でも、
ベッド材5の冷却は高温状態のボイラ本体3内で熱伝導
によって行われるため冷却に時間が掛かり、従ってガス
タービン9の再起動に長時間を要するという問題があ
る。
【0018】そこで、ベッド材5の冷却時間を短縮する
ためにベッド材5の冷却をボイラ本体3内で行わず、ボ
イラ本体3から抜出したうえ行うことが考えられるが、
従来は適当な冷却手段はない。又ベッド材5をボイラ本
体3から抜出した場合には、加圧流動層ボイラ1を再起
動する際に抜出したベッド材5をボイラ本体3へ再投入
する必要があるが、一般的に考えられるコンベア式の搬
送装置では手段が複雑であるという問題がある。
【0019】本発明は、前述の実情に鑑み、ガスタービ
ンがトリップ等により停止した際のベッド材の冷却をボ
イラ本体の外で迅速に行い得るようにすると共に冷却し
たベッド材を簡単な手段で迅速にボイラ本体へ再投入し
得るようにすることを目的としてなしたものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の手段では、圧力容器に格納されたボイラ本体
から排出された排ガスにより駆動されるガスタービンが
停止しボイラ本体内のベッド材をボイラ本体に接続され
たベッド材抜出し管を介して空気圧によりベッド材タン
クへ抜出すに際し、前記ベッド材を前記ベッド材抜出し
管に設置された冷却装置により冷却するようにしてお
り、第2の手段では、圧力容器に格納されたボイラ本体
で生成された燃焼ガスにより駆動されるガスタービンが
停止したら、ボイラ本体内のベッド材を、ボイラ本体に
接続されたベッド材抜出し管を介して空気圧により抜出
しつつ前記ベッド材抜出し管に設置された冷却装置によ
り冷却し、冷却したベッド材をベッド材下部タンクへ貯
蔵し、前記ガスタービンが補助駆動装置により起動され
たら、前記ガスタービンにより駆動される圧縮機により
生成された圧縮空気を前記ベッド材下部タンクへ導入
し、ベッド材下部タンクに貯蔵されているベッド材を、
下端がベッド材下部タンク内に突出し且つ上端がベッド
材下部タンクの上方に配置されたベッド材上部タンク内
に突出したベッド材輸送管を介して空気圧によりベッド
材上部タンクへ移し替え、次いでベッド材上部タンクに
移し替えられたベッド材をベッド材供給管を介して重力
により前記圧力容器内に格納されたボイラ負荷調整用の
ベッド材タンクに供給し、該ベッド材タンクへ供給され
たベッド材をベッド材投入管を介して空気圧によりボイ
ラ本体へ投入するようにしている。
【0021】
【作用】第1の手段では、ベッド材はボイラ本体の外で
冷却されるため、高温のボイラ本体の影響を受けること
なく迅速に冷却される。
【0022】又第2の手段では、第1の手段の場合と同
様ベッド材はボイラ本体の外で迅速に冷却されると共に
ガスタービンの再起動後におけるベッド材のボイラ本体
への再投入を簡単な手段で迅速に行うことができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつ
つ説明する。
【0024】図1は本発明の方法を実施するための装置
の一例を示し、発電設備自体の構成及び作用は図8に示
す設備と同じであるので、以下の説明では、本実施例に
特有の構成及び作用についてのみ詳述する。
【0025】ボイラ本体3の下方には、圧力容器2の底
部を貫通して圧力容器2の外部まで伸びる傾斜部36a
と傾斜部36aの下端に接続された水平部36bとを有
するベッド材抜出し管36が設置され、傾斜部36aの
上端は前記ボイラ本体3の下端に接続され、水平部36
bの先端は圧力容器2の外部下方に配設された緊急用の
ベッド材下部タンク37の頂部近傍に接続されている。
又ベッド材抜出し管36の傾斜部36aの圧力容器2の
外部に位置する部分には、ベッド材5用の冷却装置38
が接続され、傾斜部36aと水平部36bの合流部36
cには、水平部36bと同一軸線上にあり且つ中途部に
制御弁40を備えた空気供給管39が接続されている。
更に、圧力容器2の底部とベッド材下部タンク37の頂
部近傍は中途部に制御弁42を備えた連通管41により
接続されている。
【0026】冷却装置38は、図2及び図3に示すよう
に、ベッド材抜出し管36の傾斜部36aに接続された
ケーシング43と、ケーシング43内に収納された冷却
部44と冷却されつつケーシング43内を落下するベッ
ド材5をガイドするためのガイド板45を備えている。
又冷却部44はジクザグ状に折曲げられ且つ内部に冷却
流体が流通し得るようにした複数列の管により構成され
ており、更に冷却部44の入口側には、中途部に制御弁
46を有する冷却流体供給管47が接続され、冷却部4
4の出口側には、冷却流体戻し管48が接続されてい
る。
【0027】ベッド材下部タンク37の略真上で且つ圧
力容器2よりも上方位置には、ベッド材上部タンク49
が配設され、ベッド材下部タンク37とベッド材上部タ
ンク49とは、上下方向へ向けて真直ぐに延び且つ下端
はベッド材下部タンク37の頂部を貫通してベッド材下
部タンク37内の底部近傍に位置し上端はベッド材上部
タンク49の底部を貫通してベッド材上部タンク49内
の頂部近傍に位置するベッド材輸送管50により接続さ
れている。又ベッド材上部タンク49の底部近傍と圧力
容器2内の上部空間に配設したボイラ負荷調整用のベッ
ド材タンク19の頂部近傍は、中途部に制御弁52を備
えた斜めのベッド材供給管51により接続され、ベッド
材上部タンク49の頂部には、冷却装置54、制御弁5
5、オリィフィス56が順次接続された排気管53が接
続されている。
【0028】次に、本実施例においてガスタービン9が
トリップした場合の作動を図4〜図7をも参照しつつ説
明する。なお、図4〜図7において各制御弁21,2
6,40,42,52,55のうち黒く塗ってあるもの
は閉止した状態を示し、白抜きのものは開いた状態を示
している。
【0029】ボイラ負荷が一定の状態で通常の運転を行
っている場合は、ダンパ35は開き、ベッド材5をボイ
ラ本体3から払出し再投入するための系統の制御弁2
1,26,40,42,52,55は全て閉止し、冷却
装置38の冷却部44へ冷却流体を送給するための冷却
流体供給管47に接続された制御弁46も閉止してい
る。しかし、ガスタービン9がトリップした場合には、
その指令信号を受けて制御弁40,55及び46が開
き、図示してない圧縮機等により圧縮空気を間歇的にベ
ッド材抜出し管36の水平部36bへ吹出させると共に
冷却流体を冷却流体供給管47から冷却装置38の冷却
部44へ送給する。そうすると、水平部36bにおける
圧縮空気のエゼクタ作用により、ボイラ本体3内の約8
00℃のベッド材5は図4の太実線に示すようにベッド
材抜出し管36内へ間歇的に抜出されると共にベッド材
抜出し管36を通り、冷却装置38で約600℃まで冷
却されてベッド材下部タンク37に送給され、貯蔵され
る。
【0030】ベッド材5をベッド材下部タンク37へ抜
出した後の空気は、ベッド材下部タンク37、ベッド材
輸送管50、ベッド材上部タンク49、排気管53を通
り、冷却装置54で冷却されたうえオリィフィス56か
ら外部へ排出される。又排気管53にはオリィフィス5
6が設けてあり、排気管53を通って外部へ排出される
ガスの単位時間当りの流量が制限されるため、ボイラ本
体3からベッド材下部タンク37へベッド材5の抜出し
を開始した直後に、ベッド材5が短時間で大量に抜出さ
れることはない。
【0031】全てのベッド材5がボイラ本体3から抜出
されてベッド材下部タンク37に貯蔵されると、制御弁
40,55及び46は閉止する。
【0032】ガスタービン9の補修中には、ベッド材5
は冷却された状態でベッド材下部タンク37に貯蔵され
ている。而して、ガスタービン9が修復され、加圧流動
層ボイラ1を再起動する際には、ベッド材下部タンク3
7のベッド材5をボイラ本体3内へ送給する必要があ
る。そこで、先ず制御弁42,55を開き、ガスタービ
ン9を図示してない始動用電動機等により駆動すること
により、圧縮機10を回転させ、圧縮空気6を空気供給
管12から圧力容器2内へ送給する。このため、圧力容
器2内へ送給された圧縮空気6は、連通管41を通って
ベッド材下部タンク37の上部へ導入され、ベッド材下
部タンク37の圧力によってベッド材下部タンク37に
貯蔵されているベッド材5は、ベッド材輸送管50の下
端からベッド材輸送管50内へ送り込まれ、図5の太実
線に示すようにベッド材輸送管50内を上昇し、ベッド
材上部タンク49へ移し替えられる。
【0033】ベッド材5が全量ベッド材上部タンク49
へ移し替えられたら、制御弁42は開いたままで、制御
弁55を閉止し、制御弁52を開く。そうすると、圧力
容器2内の圧縮空気6は、予めボイラ本体3からベッド
材戻し管23を介してベッド材タンク19内に入り又連
通管41からベッド材下部タンク37、ベッド材輸送管
50を介してベッド材上部タンク49の上部空間にも入
っているため、ベッド材上部タンク49の上部空間とベ
ッド材タンク19の空間とは等圧であり、従って制御弁
52を開くことにより、ベッド材上部タンク49内のベ
ッド材5は図6の太実線に示すごとく重力でベッド材供
給管51を滑落し、ベッド材タンク19へ供給される。
【0034】ベッド材5が全てベッド材タンク19へ貯
蔵されたら、次いで制御弁42,52を閉止すると共に
制御弁21を開き、圧縮空気を空気供給管22からベッ
ド材投入管20の水平部20bへ間歇的に供給する。こ
のため、ベッド材投入管20の水平部20bへ供給され
る圧縮空気によるエゼクタ作用によりベッド材タンク1
9内のベッド材5は、図7の太実線に示すようにベッド
材投入管20を下降してボイラ本体3内へ間歇的に供給
される。この場合、ボイラ本体3内へは圧縮空気6が導
入されているため、ボイラ本体3内へ供給されたベッド
材5は直ちに流動化する。
【0035】所定量のベッド材5がボイラ本体3内へ供
給されたら、図示してない系統からボイラ本体3内へ高
温ガスを送給してベッド材5を加熱し、ベッド材5が所
定の温度まで上昇したら、燃料の供給を行い、燃焼を開
始すると共に伝熱部4へ水を循環させる。
【0036】なお、図1〜図9中、同一のものには同一
符号が付してある。
【0037】又、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変
更を加え得ることは勿論である。
【0038】
【発明の効果】本発明の請求項1における加圧流動層ボ
イラのベッド材冷却方法によれば、ガスタービンの停止
時におけるベッド材の冷却をボイラ本体の外で行うこと
ができるため、ベッド材の冷却を迅速に行うことがで
き、従ってガスタービン再起動後の加圧流動層ボイラの
再起動も円滑且つ迅速に行うことができ、又請求項2に
おける加圧流動層ボイラのベッド材再投入方法によれ
ば、請求項1の場合と同様、ベッド材の冷却を迅速に行
うことができるうえ、簡単な手段でベッド材をボイラ本
体へ迅速に再投入できるため、この場合にもガスタービ
ン再起動後の加圧流動層ボイラの再起動を円滑且つ迅速
に行うことができる、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を適用する発電設備のフロー系統
図である。
【図2】本発明の方法に使用するベッド材冷却用の冷却
装置の概略側面図である。
【図3】図2のIII−III方向矢視図である。
【図4】本発明の方法によりベッド材をボイラ本体から
抜出しつつ冷却する状態を示す発電設備のフロー系統図
である。
【図5】本発明の方法により冷却したベッド材をベッド
材下部タンクからベッド材上部タンクへ輸送している状
態を示す発電設備のフロー系統図である。
【図6】本発明の方法によりベッド材をベッド材上部タ
ンクから圧力容器内のベッド材タンクへ送給している状
態を示す発電設備のフロー系統図である。
【図7】本発明の方法によりベッド材を圧力容器内のベ
ッド材タンクからボイラ本体へ投入している状態を示す
発電設備のフロー系統図である。
【図8】加圧流動層ボイラを用いた発電設備の一般的な
フロー系統図である。
【図9】図8の加圧流動層ボイラのボイラ本体内でベッ
ド材を冷却するようにした場合の発電設備のフロー系統
図である。
【符号の説明】
1 加圧流動層ボイラ 2 圧力容器 3 ボイラ本体 5 ベッド材 6 圧縮空気 9 ガスタービン 10 圧縮機 19 ベッド材タンク 20 ベッド材投入管 36 ベッド材抜出し管 37 ベッド材下部タンク(ベッド材タンク) 38 冷却装置 49 ベッド材上部タンク 50 ベッド材輸送管 51 ベッド材供給管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力容器に格納されたボイラ本体から排
    出された排ガスにより駆動されるガスタービンが停止し
    ボイラ本体内のベッド材をボイラ本体に接続されたベッ
    ド材抜出し管を介して空気圧によりベッド材タンクへ抜
    出すに際し、前記ベッド材を前記ベッド材抜出し管に設
    置された冷却装置により冷却することを特徴とする加圧
    流動層ボイラのベッド材冷却方法。
  2. 【請求項2】 圧力容器に格納されたボイラ本体で生成
    された燃焼ガスにより駆動されるガスタービンが停止し
    たら、ボイラ本体内のベッド材を、ボイラ本体に接続さ
    れたベッド材抜出し管を介して空気圧により抜出しつつ
    前記ベッド材抜出し管に設置された冷却装置により冷却
    し、冷却したベッド材をベッド材下部タンクへ貯蔵し、
    前記ガスタービンが補助駆動装置により起動されたら、
    前記ガスタービンにより駆動される圧縮機により生成さ
    れた圧縮空気を前記ベッド材下部タンクへ導入し、ベッ
    ド材下部タンクに貯蔵されているベッド材を、下端がベ
    ッド材下部タンク内に突出し且つ上端がベッド材下部タ
    ンクの上方に配置されたベッド材上部タンク内に突出し
    たベッド材輸送管を介して空気圧によりベッド材上部タ
    ンクへ移し替え、次いでベッド材上部タンクに移し替え
    られたベッド材をベッド材供給管を介して重力により前
    記圧力容器内に格納されたボイラ負荷調整用のベッド材
    タンクに供給し、該ベッド材タンクへ供給されたベッド
    材をベッド材投入管を介して空気圧によりボイラ本体へ
    投入することを特徴とする加圧流動層ボイラのベッド材
    再投入方法。
JP4459693A 1993-02-09 1993-02-09 加圧流動層ボイラのベッド材冷却方法及びベッド材再投入方法 Pending JPH06235501A (ja)

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