JPH062814A

JPH062814A - 加圧流動層ボイラーの燃焼空気供給方法

Info

Publication number: JPH062814A
Application number: JP15937892A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Nakamura; 忍中村
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は負荷変動に対する応答性を向
上させた新規な加圧流動層ボイラーの燃焼空気供給方法
を提供するものである。【構成】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おいて、
上記圧力容器内に燃焼空気を供給する主燃焼空気供給管
を接続すると共に、上記圧力容器を貫通して上記流動層
ボイラ内に燃焼空気を直接供給する補助燃焼空気供給管
を接続し、さらに該補助燃焼空気供給管の一端を上記圧
力容器内に開口させ、上記流動層ボイラの燃焼負荷が一
定の時には、上記主燃焼空気供給管及び補助燃焼空気供
給管から所定の燃焼空気を供給し、燃焼負荷が変動する
ときには上記補助燃焼空気供給管からの燃焼空気量を負
荷変動に応じて増減する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４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は差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、上述したよ
うに、この流動層ボイラｃは圧力容器ａ内に入れられて
おり、燃焼空気は一端、圧力容器ａ内に充満した後、ボ
イラｃ内に入っていくため、負荷変動に対して燃焼空気
の供給量を変化させた場合、流動層ボイラｃ内に供給さ
れる燃焼空気はボリュームチャンバー効果による２〜３
分の応答遅れが生じていた。

【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、その主な負荷変
動に対する応答性を向上させた新規な加圧流動層ボイラ
ーの燃焼空気供給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、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おいて、上記圧
力容器内に燃焼空気を供給する主燃焼空気供給管を接続
すると共に、上記圧力容器を貫通して上記流動層ボイラ
内に燃焼空気を直接供給する補助燃焼空気供給管を接続
し、さらに該補助燃焼空気供給管の一端を上記圧力容器
内に開口させ、上記流動層ボイラの燃焼負荷が一定の時
には、上記主燃焼空気供給管及び補助燃焼空気供給管か
ら所定の燃焼空気を供給し、燃焼負荷が変動するときに
は上記補助燃焼空気供給管からの燃焼空気量を負荷変動
に応じて増減することを特徴とする加圧流動層ボイラー
の燃焼空気供給方法。

【０００７】

【作用】本発明は上述したような方法であるため、流動
層ボイラの燃焼負荷が一定の時には、上記主燃焼空気供
給管から圧力容器内に供給された燃焼空気は、圧力容器
内を充満した後、補助燃焼空気供給管の開口部から補助
燃焼空気供給管から供給される燃焼空気と共に流動層ボ
イラー内に供給され、燃焼空気として利用される。そし
て、流動層ボイラーの負荷が低下するときには、補助燃
焼空気供給管からの燃焼空気の供給量を減らすことで、
流動層ボイラーへ供給される燃焼空気の供給量が減少
し、迅速に燃焼空気の供給量を減らすことができ、反対
に、流動層ボイラーの負荷が上昇するときには補助燃焼
空気供給管からの燃焼空気の供給量を増やすことで流動
層ボイラーへ供給される燃焼空気の供給量が増大し、迅
速に燃焼空気の供給量を増やすことができることにな
り、負荷変動による応答性を速めることが可能となる。

【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、加圧された高密度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
下部開口部から供給される燃焼空気によって流動層６を
流動させて燃焼を行うと共に、発生した燃焼排気ガス中
の灰塵をサイクロン４で荒取りするようになっている。
そして発生した燃焼排気ガスはタービン１８を回して流
動層ボイラ２に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７を備
えた吸引管８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、圧力容器１の側壁には主燃焼空気供
給管１２が接続され、コンプレッサー１３から供給され
る加圧燃焼空気を圧力容器１内に供給するようになって
いる。また、この主燃焼空気供給管１２には補助燃焼空
気供給管１４の一端が分岐して設けられており、その他
端は圧力容器１を貫通した後、さらに分岐し、一端は上
記ボイラー躯体３の下部開口部に直接接続されており、
他端は圧力容器１内に開口した状態となっている。ま
た、主燃焼空気供給管１２、補助燃焼空気供給管１４に
はそれぞれの空気の流量を調整するための流量調整弁１
５，１６が設けられており、さらに補助燃焼空気供給管
１４の開口端部には空気の流量を迅速に規制するバタフ
ライ弁１７が備えられている。

【００１４】次に、本発明の作用を説明する。

【００１５】図１に示すように、負荷が一定の時には流
量調整弁１５，１６を開いてコンプレッサー１３から供
給される高圧の空気を圧力容器１内及びボイラー躯体３
内に供給することによって、主燃焼空気供給管１２から
供給される空気は圧力容器１内の圧力を上昇する働きを
なし、補助燃焼空気供給管１４から供給される空気はボ
イラー躯体３内圧を上昇させると共に燃焼空気として利
用される。また、バタフライ弁１７は開口した状態とな
っており、圧力容器１内に充満した空気は補助燃焼空気
供給管１４の開口端部からバタフライ弁１７を介して、
補助燃焼空気供給管１４から供給される空気と共に、ボ
イラー躯体３内に流れ、ボイラー躯体３内外の差圧を小
さくすることになる。

【００１６】次に、ボイラの負荷が上昇するときには、
燃料および脱硫剤を増加させると共に、Ｌバルブ７に搬
送空気を間欠的に送ってベッド材貯蔵容器５内のベッド
材を吸引管８を介してボイラー躯体３内に供給し、図２
に示すように流動層６の層高を徐々に上昇させる。する
と、負荷上昇に応じた燃焼空気を供給するため、コンプ
レッサー１３からの空気量を増大すると同時に、主燃焼
空気供給管１２の流量調整弁１５及びバタフライ弁１７
を閉じて補助燃焼空気供給管１４を流れる空気量を増大
することになる。これによって、コンプレッサー１３か
ら供給される空気の殆どが直接ボイラー躯体３内に流れ
ることになり、負荷上昇に対する燃焼空気の供給応答性
が向上する。そして、負荷が一定になったなら、ボイラ
ー躯体３内の圧力が大きくなるため、上述したように、
主燃焼空気供給管１２の流量調整弁１５及びバタフライ
弁１７を徐々に開いて、コンプレッサー１３から供給さ
れる空気を主燃焼空気供給管１２側にも流し、ボイラー
躯体３内外の差圧を徐々に小さくすることによってボイ
ラー躯体３を保護することになる。

【００１７】次に、反対にボイラの負荷が下降するとき
には、燃料および脱硫剤を減少させると共に、ベッド材
貯蔵容器５内を減圧してボイラー躯体３内のベッド材を
吸引して図３に示すように流動層６の層高を徐々に下降
させる。すると、コンプレッサー１３からの空気量を減
少することになるが、ボリュームチャンバー効果によっ
て迅速に空気量が減少せず、空気量が過剰となるため、
補助燃焼供給管１４の流量調整弁１６を閉じて補助燃焼
空気供給管１４の空気の流れを減少させることになる。
これによって、直接ボイラー躯体３内に供給される空気
量が迅速に減少し、負荷下降に対する燃焼空気の供給応
答性が向上する。負荷上昇時と同様に、負荷が一定にな
ったなら、圧力容器１内の圧力が大きくなるため、補助
燃焼空気供給管１４の流量調整弁１６を徐々に開いて補
助燃焼空気供給管１４に空気を流し、ボイラー躯体３内
外の差圧を徐々に小さくすることによってボイラー躯体
３を保護することになる。

【００１８】このように、本発明はボイラの負荷変動に
応じて主燃焼空気供給管１２及び補助燃焼空気供給管１
４からそれぞれ圧力容器１及びボイラ躯体３に供給する
空気量を調節することで、ボイラの負荷変動に対する空
気供給量の応答性が向上することになる。

【００１９】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、既存の設
備を利用し、簡単な構造でボイラの負荷変動に対する空
気供給量の応答性を向上させ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】負荷上昇時の燃焼空気の流れを示す説明図であ
る。

【図３】負荷下降時の燃焼空気の流れを示す説明図であ
る。

【図４】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主燃焼空気供給管１４補助燃焼空気供給管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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おいて、上記
圧力容器内に燃焼空気を供給する主燃焼空気供給管を接
続すると共に、上記圧力容器を貫通して上記流動層ボイ
ラ内に燃焼空気を直接供給する補助燃焼空気供給管を接
続し、さらに該補助燃焼空気供給管の一端を上記圧力容
器内に開口させ、上記流動層ボイラの燃焼負荷が一定の
時には、上記主燃焼空気供給管及び補助燃焼空気供給管
から所定の燃焼空気を供給し、燃焼負荷が変動するとき
には上記補助燃焼空気供給管からの燃焼空気量を負荷変
動に応じて増減することを特徴とする加圧流動層ボイラ
ーの燃焼空気供給方法。