JPH062801A - 加圧流動層ボイラの保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的はガスタービンが急停止した場
合に、ボイラ内外の差圧をなくして、再起動を容易にす
ると共に、ボイラの破壊を未然に防止することができる
加圧流動層ボイラの保護方法を提供するものである。 【構成】 本発明は高圧の燃焼空気が供給される圧力容
器内に流動層ボイラを格納し、該流動層ボイラからの燃
焼排気ガスによってガスタービン及びコンプレッサーを
駆動すると共に、該コンプレッサーからの高圧燃焼空気
を上記圧力容器内に供給する加圧流動層ボイラにおい
て、上記圧力容器内部と流動層ボイラ内部とをバイパス
管によって連通すると共に、該バイパス管に燃焼空気の
流れを遮断するための遮断弁を設け、上記ガスタービン
が急停止した時に、上記遮断弁を開いて上記圧力容器内
部の燃焼空気を流動層ボイラ内部に流すことを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧力容器内に流動層ボイ
ラを格納した加圧流動層ボイラーの燃焼空気供給方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の加圧流動層ボイラーを用い
た複合発電システムの原理を示したものである。図示す
るように、この加圧流動層ボイラ複合発電システムは圧
力容器ａ内に、サイクロンｂを備えた流動層ボイラｃを
格納し、この流動層ボイラｃ内部で石炭などの燃料と石
灰石などの脱硫剤を流動媒体（ベッド材）と共に流動さ
せて効率良く燃焼させ、発生した蒸気によって発電機ｄ
を駆動するものである。すなわち、燃焼効率を向上させ
るためには高圧の燃焼空気が必要となってくるが、この
流動層ボイラｃは高圧に弱い構造をしているため、これ
を圧力容器ａ内に格納することでボイラ躯体内外の差圧
を小さくしたものである。

【０００３】この加圧流動層ボイラ複合発電システムを
簡単に説明すると、石炭は６ｍｍ以下に粉砕されて脱硫
剤とともに流動層ボイラｃ内へ供給され、石炭、脱硫
剤、灰等の混合物であるベット材により、コンプレッサ
ーｅからの高圧空気で高層高（約４ｍ）の流動層ｆが形
成される。石炭は流動層ｆの中で空気と攪拌され、１．
２〜１．６ＭＰａ（１２〜１６ｋｇｆ／ｃｍ² ）程度の
加圧下で効率良く燃焼する。また、燃焼時に発生するＳ
Ｏ₂ は層ｆ内で脱硫材により吸収され、燃焼温度が低い
ことからＮＯｘの発生を抑えることができる。層ｆ内で
発生した熱は高い伝熱特性を持つ流動層内伝熱管ｇによ
り蒸気として回収され、蒸気タービンｈを駆動する。そ
の後、燃焼排気ガスはボイラｃから約８６０〜８７０
℃，１．１〜１．５ＭＰａ（１１〜１５ｋｇｆ／ｃ
ｍ² ）で排出され、サイクロンｂで脱じんされた後、ガ
スタービンｉを駆動する。このガスタービンｉは燃焼用
空気コンプレッサーｅを駆動すると共に、余剰動力で発
電機ｊを駆動し、ガスタービンｉをでた排気ガスは必要
に応じて煤塵が排出規制以下に低減され、熱交換器ｋで
熱回収された後煙突ｌから排出されることになる。ま
た、ボイラｃの負荷調整は圧力内に供給する空気量と、
ベッド材貯蔵容器ｍとボイラ間でベッド材の出し入れす
ることにより流動層ｆの高さを変化させて行うことにな
る。例えば、負荷を減少する場合には燃焼空気の圧力を
高めると共に、バルブｎを開いてベッド材貯蔵容器ｍ内
の圧力を外部へ逃がし、吸引管ｏを通してベット材をボ
イラｃから吸い込んで層高を低くし、反対に、負荷を高
める場合には燃焼空気を減少させる共に、供給管のＬバ
ルブｐの空気量を調整してベッド材貯蔵容器ｍからボイ
ラｃへベッド材を送り込み、層高を高くすることで達成
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高圧空気を
供給するためのコンプレッサーｅを駆動するガスタービ
ンｉが故障等の原因で急停止すると、ボイラｃへの高圧
空気の供給も停止することになるが、ボリュームチャン
バー効果によって、暫くの間、圧力容器ａ内の空気がボ
イラｃ内に流れ、流動層ｆが流動しない状態で未燃分が
燃焼するといった、おき火燃焼が発生して流動層ｆ内に
再起動時に不都合なクリンカが発生し、急速な再起動が
困難であった。そのため、ガスタービンｉが急停止した
場合には、圧力容器ａ内の空気がボイラｃ内に流れない
ように、外部へ抜き出して圧力を低下させることになる
が、これと同時にボイラｃ内外の差圧をなくすためにボ
イラｃ内のガスも外部へ抜き出すことも考えられるが、
その抜出し作業は、ボイラｃ内外の差圧が大きくならな
いように慎重に行う必要があり、その作業は困難なもの
であった。

【０００５】そこで、本発明は上述した問題点を有効に
解決するために案出されたものであり、その主な目的は
ガスタービンが急停止した場合に、ボイラ内外の差圧を
なくして、再起動を容易にすると共に、ボイラの損傷等
を未然に防止することができる加圧流動層ボイラの保護
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】上記目的を達成するため
の本発明は、高圧の燃焼空気が供給される圧力容器内に
流動層ボイラを格納し、該流動層ボイラからの燃焼排気
ガスによってガスタービン及びコンプレッサーを駆動す
ると共に、該コンプレッサーからの高圧燃焼空気を上記
圧力容器内に供給する加圧流動層ボイラにおいて、上記
圧力容器内部と流動層ボイラ内部とをバイパス管によっ
て連通すると共に、該バイパス管に燃焼空気の流れを遮
断するための遮断弁を設け、上記ガスタービンが急停止
した時に、上記遮断弁を開いて上記圧力容器内部の燃焼
空気を流動層ボイラ内部に流すものである。

【０００７】

【作用】本発明は上述したように、コンプレッサーを駆
動するガスタービンが急停止した時に、上記遮断弁を開
いて上記圧力容器内部の燃焼空気を流動層ボイラ内部に
流すようにしたため、圧力容器内と流動層ボイラ内との
差圧が急速に小さくなり流動層ボイラの損傷を招くこと
がない。また、圧力容器内と流動層ボイラ内との差圧が
急速に小さくなることにより、流動層ボイラの流動層内
に、ボリュームチャンバー効果による圧力容器内の燃焼
空気が流動層ボイラの流動層内に流れることがなく、未
燃焼によるクリンカの発生を未然に防止することができ
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【０００９】図１は、本発明に係る加圧流動層ボイラ発
電システムの一実施例を示したものである。図示するよ
うに、この加圧流動層ボイラは圧力容器１内に、流動層
ボイラ２が格納されており、高圧の燃焼空気によって効
率の良い燃焼を行うようになっている。

【００１０】この流動層ボイラ２は竪型のボイラー躯体
３に、サイクロン４とベッド材貯蔵容器５を備えたもの
であり、ボイラー躯体３底部にはベッド材貯蔵容器５か
ら供給されるベッド材に石炭などの燃料や石灰石等の脱
硫材を混合した流動層６が形成され、ボイラー躯体３の
下部の燃焼空気入口８から供給される高圧の燃焼空気に
よって流動層６を流動させて燃焼を行うようになってい
る。また、発生した燃焼排気ガス中は灰塵をサイクロン
４で荒取りされた後、ガスタービン１８に送られ、これ
を回して流動層ボイラ２に高圧の燃焼空気を供給するコ
ンプレッサー１３を駆動した後、脱硝処理１９などによ
ってクリーンガス化され、排出されることになる。

【００１１】このベッド材貯蔵容器５はＬバルブを備え
た吸引管７を介してボイラー躯体３の底部に連結されて
おり、負荷変動に応じてベッド材を吸引または供給して
流動層６の層高を自在に調整することができるようにな
っている。

【００１２】また、ボイラー躯体３の側壁には冷却水が
流通する伝熱管９が設けられており、ボイラー躯体３内
の燃焼で発生した熱によって蒸気を発生し、タービン１
０を回し、発電機１１を駆動するようになっている。

【００１３】また、図示するように、上記圧力容器１内
部とボイラ躯体３内部とはバイパス管１２によって連通
されており、圧力容器１内部の高圧燃焼空気がボイラ躯
体３内の燃焼部１４内に直接流れるようになっている。
また、このバイパス管１２には燃焼空気の流れを遮断す
るための遮断弁１５が設けられており、通常運転時には
閉じて空気の流れを遮断し、上記ガスタービン１８が急
停止した時には、開いて圧力容器１内部の燃焼空気をボ
イラ躯体３の燃焼部１４内部に流すようになっている。

【００１４】また、圧力容器１の側壁には空気放出弁１
６を備えた空気放出管１７が接続されており、圧力容器
１の高圧燃焼空気を圧力容器１外に逃がすことができる
ようになっている。

【００１５】次に、本発明の作用を説明する。

【００１６】通常運転時において、燃焼空気の流れは、
先ずコンプレッサー１３から圧力容器１内に流れ、滞留
した後、ボイラー躯体３の空気導入口８からボイラー躯
体３内に流れ流動層６を流動させつつ燃焼空気として利
用される。この時、バイパス管１２の遮断弁１５は閉じ
た状態となっており、圧力容器１内の空気がバイパス管
１２からボイラー躯体３内に流れることはない。そし
て、ボイラー躯体３の燃焼部１４内で発生した燃焼ガス
はサイクロン４を通過した後、ガスタービン１８に送ら
れ、これを駆動した後、脱硝処理１９などを通過して排
出される。

【００１７】次に、この状態において、ガスタービン１
８が故障して急停止すると、これによって駆動されてい
るコンプレッサー１３も同時に停止し、圧力容器１内へ
の燃焼空気の供給が停止するため、これと同時にバイパ
ス管１２の遮断弁１５を開いて圧力容器１内の燃焼空気
の一部をボイラー躯体３の燃焼部１４側に流すことにな
る。従って、圧力容器１内の燃焼空気は流動層６内には
殆ど流れることがなく、流動層６内において未燃焼によ
るクリンカの発生が未然に防止され、再起動が容易にで
きることになる。

【００１８】そして、圧力容器１内圧とボイラー躯体３
が同じになってバイパス管１２の燃焼空気の流れが停止
したならば、場合によっては空気放出弁１６を開いて、
圧力容器１内の燃焼空気を空気放出管１７より外部に放
出して圧力容器１内およびボイラー躯体３内の圧力を低
下させることになる。また、この時、ボイラー躯体３内
の燃焼ガスはバイパス管１２を通過して圧力容器１内に
流れることになるため、ボイラー躯体３内外に大きな差
圧が発生することはない。

【００１９】すなわち、上述したように、従来の加圧流
動層ボイラーでは、ガスタービン１８が停止して、燃焼
空気の供給が停止した場合、ボリュームチャンバー効果
により、ボイラー躯体３側より圧力容器１内側が高圧と
なっているため、暫くの間圧力容器１内の少量の燃焼空
気が空気導入口８の通過して流動層６内に流れ、流動層
６内において燃焼空気不足によるクリンカが発生してい
たが、本発明ではボイラー躯体３と圧力容器１間にバイ
パス管１２を設けたことにより、ボイラー躯体３と圧力
容器１の差圧を迅速に少なくすることが可能となり、流
動層６内でのクリンカの発生および差圧によるボイラー
躯体３の損傷等を未然に防止することが可能となる。

【００２０】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ガスター
ビンが故障などによって急停止した場合に、ボイラ内外
の差圧を迅速になくすことができるため、クリンカの発
生を未然に防止することが可能となって再起動を容易に
すると共に、差圧によるボイラの損傷などを未然に防止
することができるといった優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す説明図である。

【図２】加圧流動層ボイラ複合発電システムの従来例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 圧力容器 ２ 流動層ボイラ １２ バイパス管 １３ コンプレッサ １５ 遮断弁 １８ ガスタービン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧の燃焼空気が供給される圧力容器内
   に流動層ボイラを格納し、該流動層ボイラからの燃焼排
   気ガスによってガスタービン及びコンプレッサーを駆動
   すると共に、該コンプレッサーからの高圧燃焼空気を上
   記圧力容器内に供給する加圧流動層ボイラにおいて、上
   記圧力容器内部と流動層ボイラ内部とをバイパス管によ
   って連通すると共に、該バイパス管に燃焼空気の流れを
   遮断するための遮断弁を設け、上記ガスタービンが急停
   止した時に、上記遮断弁を開いて上記圧力容器内部の燃
   焼空気を流動層ボイラ内部に流すことを特徴とする加圧
   流動層ボイラの保護方法。