JPH0658169B2 - 流動床ボイラの停滞領域における焼結防止 - Google Patents

流動床ボイラの停滞領域における焼結防止

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JPH0658169B2
JPH0658169B2 JP1144302A JP14430289A JPH0658169B2 JP H0658169 B2 JPH0658169 B2 JP H0658169B2 JP 1144302 A JP1144302 A JP 1144302A JP 14430289 A JP14430289 A JP 14430289A JP H0658169 B2 JPH0658169 B2 JP H0658169B2
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/003Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor in a downward flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18Details; Accessories
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
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    • F23J15/02Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は一般に循環流動床ボイラに関し、詳しくはそう
したボイラの一次粒子捕集器の下流での貯蔵チャンバそ
の他、間断的な流動/停滞の起こる領域に生じる灰分/
媒体塊状集積或は焼結の低減に関する。
〔従来技術の説明〕
循環流動床ボイラに於ては燃料の燃焼は典型的には珪
砂、長石砂及び或は焼成石灰石の発泡床の存在下に於て
実施される。燃料及び砂、及び或は石灰石から成るこう
した床の流動化の為に空気が強制貫流される。一次炉領
域を流通する空気の流速が増大するに従い、燃焼からの
燃料灰分その他小粒子は煙道ガスの上昇流れと共に伴出
されるようになる。次いで、煙道ガスによって担持連行
される高温の灰分その他材料は、一次捕集器に於て除去
されそして流動床へと再循環される前に、粒子貯蔵ホッ
パの如き貯蔵チャンバその他の間断的な流動/停滞の起
こる領域で捕集される。
これら粒子は貯蔵チャンバその他容器を高温状態か或は
高温に曝されつつ、変化する低い流れ移動速度で移動す
る。こうした低い流れ速度及び高温とが組み合わさるこ
とにより燃料灰分でコーティングされた粒子は相互に接
触せしめられ、それによって弱い物理的結合体或は塊状
集積を形成する。この弱い結合体或は塊状集積の形成
は、粒子が低い共融点或は灰分軟化温度を有しているこ
とによるものである。この低い値は、アルカリ含有量、
特に、ボイラ燃料の燃焼中に形成されるナトリウム及び
カリウム成分の含有量が高いことに起因するものであ
る。塊状集積した粒子は高温に曝されそして結合状態で
の高濃度化を通して焼結或は互いに粘着して強い物理的
/化学的結合合を形成する。そうした塊状集積或は焼結
は粒子間同士に生じそれによって大きな集塊を創出する
だけでなく、貯蔵チャンバその他容器の、粒子が間断的
に流れ/停滞する全ての場所における壁にもまた粘着す
る。結局、容易に想像し得るように、こうした特性は粒
子を再循環させる能力に厳しい影響を与え、しばしばや
むをえずボイラ機能の停止と言う結果を招く。
〔発明が解決しようとする課題〕
こうした問題は、貯蔵チャンバ内の高さを低くし、砂床
媒体ユニット内に石灰石を追加して粒子表面における軟
化点を上昇させそれにより燃料及び或は砂/石灰石の化
学組成を変化させることで幾分解決されはしたが焼結の
問題は依然存在していた。煤吹き器或は散気管を使用す
るといったその他解決策が試みられたが、粒子が一旦塊
状集積(弱い結合体を形成)を形成し或は焼結する(強
い結合体を形成)と、それら解決策は今や固化した材料
中に生じた包囲された穴を通してただブローするに過ぎ
ず、こうした状況の発生を根本的に防止するものではな
い。
〔発明の目的〕
従って、本発明の目的は灰分によってコーティングされ
た粒子の塊状集積或は焼結を防止することにあり、詳し
くはそれら粒子が循環流動床ボイラの貯蔵チャンバ或は
その他容器の、粒子が間断的な流動或は停滞を生じる場
所で捕集されそして貯蔵(一次的にせよ)された場合の
粒子の塊状集積或は焼結を防止することにある。
本発明の他の目的は、粒子が既に固化した後に処理する
のではなく、そうした塊状集積或は焼結をその発生以前
に防止することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、少くとも1つの下方放出開口と、その一部か
或は全てがナトリウム或はカリウム成分を含んでいる、
灰分及び灰分でコーティングされた粒子を受ける形状の
開放上部領域とを具備する粒子貯蔵ホッパの如き循環流
動床ボイラの貯蔵チャンバに関する。貯蔵チャンバ、或
は以下に記載される具体例の粒子貯蔵ホッパ内には、少
くとも1つの流動化ヘッダが下方放出開口に隣合って但
しその直上にではなく位置決め固定される。この流動化
ヘッダは記載された粒子貯蔵ホッパの全長に沿って伸延
する。一連の噴射ノズルが流動化ノズルの各々の上方部
分に固定される。これら噴射ノズルは前記下方放出開口
と、捕集されそして貯蔵された粒子の上方高さとの間の
中間位置に概略位置決めされる。捕集した粒子を分離さ
せ且つ流動化させる為に、再循環された煙道ガス及び或
は補助空気の如き加熱された流動化用媒体が噴射ノズル
を通して放出される。貯蔵チャンバ内の材料を転動させ
ることにより、ナトリウム及びカリウム成分が反応し粒
子表面の共融点(軟化温度)が降下した結果生じる、灰
分でコーティングされた粒子における塊状集積及び焼結
が防止される。粒子表面の共融点が降下するに従い、粒
子が互いに粘着する傾向は大きくなる。
捕集された灰分或は灰分でコーティングされた粒子の塊
状集積を防止する方法には、貯蔵チャンバその他容器
の、間断的に流れ或は停滞を生じる場所で捕集された粒
子を、加熱された流動化用媒体を下方放出開口に隣合っ
て但しその直上にではない位置に於てチャンバ内部に送
給させる段階が含まれる。そうした送給により粒子は転
動或は流動化される。ナトリウム及びカリウム成分の存
在下で灰分でコーティングされた粒子を分離させ続ける
ことが、灰分及び灰分でコーティングされた粒子の共融
点が低められるにも関わらず、粒子の物理的接触が最小
限化されることを通しそうした共融点低下による効力を
低下させ、粒子の塊状集積或は焼結を防止する。
〔実施例の説明〕
第1図及び第2図を参照するに、循環流動床ボイラ12
の一部を構成する粒子貯蔵ホッパ10の如き貯蔵チャン
バの側面及び正面図が示されている。この具体例では粒
子貯蔵チャンバ10によって示された如き貯蔵チャンバ
は流動床炉(図示せず)の下流に位置付けされ且つ一般
に、ラビリンス形式であれ非ラビリンス(迷路形式或は
非迷路形式)形式であれ、非機械的な粒子分離器(図示
せず)の下側に位置付けされている。
流動床路を出た煙道ガス、灰分及び高温の空気中に連行
される粒子は分離器に通されそこで灰分その他粒子14
が分離される。残余の煙道ガスはその後大気に通気さ
れ、同時に粒子14が粒子貯蔵チャンバ10に捕集され
る。これら高温の粒子14は、炉内流動床の高さの低下
の制御及び炉温度低下の制御の如き爾後使用の為に流動
床に再循環されるまで、粒子貯蔵チャンバ10に留ま
る。粒子貯蔵チャンバ10を貫いての流れはせいぜい間
断的なものであり、粒子14はしばしば停滞する。
この具体例では粒子貯蔵チャンバ10は耐熱耐火物18
と整列状態で傾斜する側壁16を具備する。この耐熱耐
火物18は粒子14を高温状態に維持するだけでなく、
粒子貯蔵チャンバ10側面の保護を助成する。側壁16
の外側表面はまた粒子貯蔵チャンバ10内部の高温を維
持する為に断熱体20によって断熱し得る。そうした熱
を吸収する為の一連の管22が粒子貯蔵チャンバ10に
沿って伸延し、他の管24が粒子貯蔵チャンバ前室26
を包囲する。管24の幾つかは炉後壁管でありその他は
対流通路前方壁管であり得る。
粒子貯蔵チャンバ10はV字形トラフとして示される
が、U字形或は円形或は、側壁16が底部表面と直交す
る矩形の如きものとし得る。何れの形状であれ粒子貯蔵
チャンバ10は、直管30に連結される少くとも1つの
(好ましくは1つ以上の)下方放出開口28を具備す
る。図示されるように、粒子14は流動床炉へと再循環
されるに際し直管30を貫いて移動する。各直管30
(一本以上であり得る)は断熱材32によって断熱され
且つ保護の為に炭素鋼ケーシングの如きケーシング34
内部に包囲される。一般に、直管30は非機械的な、L
字形或はJ字形弁の如き直管アセンブリ((これら用語
は斯界に使用されている)の一部を構成し或はループそ
の他形式の直管アセンブリの一部を構成する。そうした
直管アセンブリは粒子14の流動床炉への再循環制御に
於て有益である。
例示された如く、V字形の粒子貯蔵チャンバ10の上方
領域は分離器からの粒子14を受けそして捕集するよう
開放され或は障害の無い構成とされることは勿論であ
る。粒子貯蔵チャンバ10を循環流動床ボイラ12内部
で係止し且つ支持する為に、構造的支持部材36が側壁
16に固定される。
流動化用ヘッダ38が、粒子貯蔵チャンバ10内で下方
放出開口28に隣合って但しその直上ではなく位置決め
される。本具体例に示されるように、流動化用ヘッダ3
8は下方放出開口28及び粒子14の上方表面40間の
概略中央に位置付けされる。流動化用ヘッダ38は粒子
貯蔵チャンバ10に固定され且つそこに沿って伸延され
る。一連の噴射ノズル或は発泡キャップ42が各流動化
用ヘッダ38の上方表面に沿って隔設される。これら噴
射ノズル42は流動化された媒体注入の為の通路を提供
する。この媒体は再循環された煙道ガスであり得、或は
加熱された低圧空気であり得る。
加熱された粒子14は粒子貯蔵チャンバ10に捕集され
るに従い、燃料灰分によるそれらのコーティング及びそ
れに対応する低い軟化温度によって塊状集積し及び或は
焼結する。こうした低い軟化温度は主にボイラ燃料中の
高いアルカリ(ナトリウム及びカリウム)含有分による
ものである。これらナトリウム及びカリウム成分は粒子
表面で反応して共融点(軟化温度)を低め、それにより
粒子14をして相互作用させ互いに塊状集積或は焼結せ
しめる。この現象は、粒子14が停滞し或は高温状態に
ある間に粒子貯蔵チャンバ10内を低流速で流れる場合
に特に生じる。
そうした焼結の発生を(それが生じた後に処理するので
はなく)防止する為に、流動化用媒体が流動化用ヘッダ
38の噴射ノズル42を介して送達される。この送給
は、高温の粒子を転動させるに十分な力及び容量の下に
為されそれにより粒子表面の接触時間が最小限化され
る。この送給の為される頻度は粒子14の特性及びその
共融点に依存する。真の流動化の為には、送給は粒子1
4の最少流動化速度を越える流速で為されるべきであ
る。この状況下に於て、粒子14は水平方向の上方表面
40をとることになる。真の流動化の為に要求されるよ
りも小さい流速で流動化用媒体を導入することにより、
粒子14は更に正確には曝気されているということが出
来そして流動抵抗は徐々になくなる。何れの場合でも、
“流動化”とは粒子14の最少流動化速度以下か或はそ
れ以上の速度での流動化用媒体の送給を言及するもので
ある。そうした流動化は粒子14の集合を防止するのみ
ならず、粒子貯蔵チャンバ10の側壁16へのそれらの
粘着をも防止する。流動化用媒体として煙道ガスが使用
された場合は、粒子貯蔵チャンバ10内の粒子14の温
度は比較的一定に保たれる。
〔発明の効果〕
粒子貯蔵チャンバ10内で粒子14を流動化することの
利益は、焼結が回避される他に、直管30を通しての流
動性、特にはボイラへの流速が低い或は全く流れない間
の流動性が増大されることである。粒子14を通しての
そうした上方への通り抜けが、循環流動床ボイラ12へ
の粒子14の連続的な送給を提供し、また粒子貯蔵チャ
ンバ10における不均一高さ或は凹みが排除されること
による粒子貯蔵チャンバ10内の粒子14の正確な高さ
の検出が助成され、それによって下方の放出開口28
を、従って直管30を覆ってのほぼ一定のヘッドが提供
される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を例示する粒子貯蔵チャンバの断面側面
図である。 第2図は本発明を例示する粒子貯蔵チャンバの断面正面
図である。 尚、図中主な部分の名称は以下の通りである。 10:粒子貯蔵チャンバ 12:循環流動床ボイラ 14:粒子 16:側壁 26:粒子貯蔵チャンバ前室 30:直管 32:断熱材 36:構造的支持部材 38:流動化用ヘッダ 42:噴射ノズル

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】塊状集積防止装置であって、 a)少くとも1つの下方放出開口及び一般に開放された
    上方領域を具備する貯蔵チャンバにして、高温の灰分及
    び灰分でコーティングされ、一部がカリウム及び或はナ
    トリウム成分を含んでいる粒子をその内部に一時的に貯
    蔵する貯蔵チャンバと、 b)前記貯蔵チャンバに設置される、貯蔵された前記粒
    子を流動化する為の流動化用手段にして、少なくとも1
    つのヘッダを含み、前記少なくとも1つのヘッダが前記
    貯蔵チャンバの長手方向に沿って伸延され且つ前記下方
    放出開口に隣合って、但しその直上にではなく位置決め
    されてなる流動化用手段と、 c)前記少なくとも1つのヘッダの上方領域に設置され
    且つ前記下方放出開口位置及び前記灰分及び灰分でコー
    ティングされた粒子の上方高さ位置の中間領域に隔設状
    態で位置決めされた一連の噴射ノズルと、 d)該一連の噴射ノズルを通して流動し前記貯蔵チャン
    バに入る加熱された流動化媒体にして、前記一般に開放
    された上方領域に向けて一般に上昇して流動する流動化
    媒体と を含んでなる塊状集積防止装置。
  2. 【請求項2】開放された上方領域は、それがラビリンス
    式であれ或は非ラビリンス式であれ、非機械的な粒子分
    離器の下方に位置決めされる特許請求の範囲第1項記載
    の塊状集積防止装置。
  3. 【請求項3】灰分によってコーティングされた粒子の焼
    結を防止する為の塊状集積防止方法であって、 a)少くとも1つの下方開口をその内部に具備する貯蔵
    チャンバに、その一部がカリウム及び或はナトリウム成
    分を含む灰分及び灰分でコーティングされた粒子を捕集
    する段階と、 b)前記貯蔵チャンバ内の前記下方放出開口に隣合って
    但しその直上にではない位置に加熱された流動化媒体を
    送達する段階と、 c)前記貯蔵チャンバに捕集された灰分及び灰分によっ
    てコーティングされた粒子を前記流動化用媒体によって
    流動化する段階と、 d)粒子の表面共融点を低下させるカリウム及び或はナ
    トリウム成分を含む前記粒子の分離を維持して粒子同士
    の反応を防止しそれによって塊状集積を防止する段階と を包含する前記灰分によってコーティングされた粒子の
    焼結を防止する為の塊状集積防止方法。
  4. 【請求項4】流動化用媒体は貯蔵チャンバ内の流動化用
    のヘッダによって送達され、該ヘッダは前記貯蔵チャン
    バの長手方向全体に沿って伸延される特許請求の範囲第
    3項記載の灰分によってコーティングされた粒子の焼結
    を防止する為の塊状集積防止方法。
  5. 【請求項5】ヘッダは、下方放出開口位置と、灰分及び
    灰分によってコーティングされた粒子の上方高さ位置と
    の間の中間領域に隔設状態で位置決めされ固定された一
    連の噴射ノズルを含んでいる特許請求の範囲第4項記載
    の灰分によってコーティングされた粒子の焼結を防止す
    る為の塊状集積防止方法。
  6. 【請求項6】貯蔵チャンバの特に開放された上方領域は
    それがラビリンス式であれ或は非ラビリンス式であれ、
    非機械的な粒子分離器の下方に位置決めされる特許請求
    の範囲第5項記載の灰分によってコーティングされた粒
    子の焼結を防止する為の塊状集積防止方法。
JP1144302A 1988-08-18 1989-06-08 流動床ボイラの停滞領域における焼結防止 Expired - Lifetime JPH0658169B2 (ja)

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JPH0275810A JPH0275810A (ja) 1990-03-15
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BR8902323A (pt) 1990-11-13
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