JPH0674419A - 加圧流動層ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加圧流動層ボイラの加圧容器を小さくするこ
とができ、しかも流動媒体供給ラインや流動媒体抜き出
しラインでの流動媒体の詰りを防止する。 【構成】 流動媒体貯蔵タンクを流動媒体加圧タンク３
８と流動媒体常圧タンク３９に分けて構成し、流動媒体
加圧タンク３８と流動媒体常圧タンク３９を加圧容器１
の外側に配置した。

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に係
り、特に加圧流動層ボイラへ流動媒体を供給、排出する
流動媒体加圧タンクと流動媒体常圧タンクに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】石炭火力発電の高効率化の要求から従来
のスチームタービンによる発電だけでなく、このスチー
ムタービンに加えてガスタービンによる発電も可能な加
圧流動層ボイラ複合サイクル発電プラントの開発が進め
られている。

【０００３】図２に従来技術の加圧流動層ボイラ複合サ
イクル発電プラントの概略系統図を示す。

【０００４】１０ないし１５ｋｇ／ｃｍ²ｇ程度までの
所定の圧力に加圧された加圧容器１の中に流動層ボイラ
２が収納され、流動層ボイラ２内には脱硫剤である石
炭、石灰粒子を主体とする流動媒体が充填されている。
この流動媒体は炉底に設けられた空気分散板３から供給
される燃焼用空気Ａによつて流動化されて、流動層４を
形成する。

【０００５】石炭燃料Ｆの石炭粒子は燃料供給ノズル５
から流動層４内に吹き込まれて流動層４内で前述の燃焼
用空気Ａによつて燃焼する。流動層４内にはほぼ全領域
に亘つて伝熱管６が配置され、石炭燃料Ｆの燃焼熱は伝
熱管６を通してボイラ給水Ｗの加熱、スチームＳの発生
によつて除去される。これによつて流動層４は所定の温
度、典型的には８６０℃前後に保持される。流動層ボイ
ラ２で発生したスチームＳは蒸気管７、蒸気タービン入
口止弁８を経て蒸気タービン９に供給され、蒸気タービ
ン発電機１０による発電を行なう。

【０００６】蒸気タービン９からのスチームＳは復水器
１１で冷却され、給水ポンプ１２を経て給水管１３から
ボイラ給水Ｗとして再供給される。

【０００７】一方、流動層ボイラ２からの燃焼ガスＧは
流動層４の上部の空間、いわゆるフリーボード１４を通
つて流動層ボイラ２の出口から排ガス煙道１５へ排出さ
れサイクロン１６で燃焼ガスＧ中のダストを除去し、排
ガス煙道１５、ガスタービン入口止弁１７を経てガスタ
ービン１８に供給されガスタービン発電機１９による発
電を行なう。

【０００８】ガスタービン１８からの燃焼ガスＧは排ガ
ス管２０、排熱回収装置２１、集塵器２２、煙突２３へ
排気される。

【０００９】他方、燃焼用空気Ａはガスタービン１８に
直結されたコンプレツサ２４により圧縮され、コンプレ
ツサ出口弁２５、空気管２６、加圧容器１を経て空気分
散板３へ供給され、空気分散板３から流動層ボイラ２へ
供給される。

【００１０】２７は排ガス煙道１５のガス圧力逃し弁、
２８は蒸気管７の蒸気安全弁、２９は補給水タンク、３
０は非常用補給水ポンプ、３１は補給水管で、加圧流動
層ボイラ複合サイクル発電プラントの緊急停止時には流
動層ボイラ２へ補給水タンク２９から冷却水を供給する
ものである。

【００１１】３２は流動媒体貯蔵タンク、３３は流動媒
体貯蔵タンク３２内のガス抜き弁、３４はガス抜き出し
管、３５は送電系統、３６は流動媒体供給ライン、３７
は流動媒体抜き出しラインである。

【００１２】このような構造において、送電系統３５に
事故等が発生した場合は、送電することができないた
め、ガスタービン１８、蒸気タービン９共に運転を停止
しなければならないのでガスタービン１８のガスタービ
ン入口止弁１７、蒸気タービン９の蒸気タービン入口止
弁８を瞬時に閉じる。流動層ボイラ２内の残熱で伝熱管
６内のボイラ給水Ｗの蒸発がこの後も進むため蒸気管７
内の蒸気圧力が上昇した場合には蒸気管７の蒸気安全弁
２８を開く。

【００１３】一方、ガスタービン１８の停止と共にコン
プレツサ２４も停止し、コンプレツサ出口弁２５も閉じ
られるためにガス側の圧力が上昇することはないが、復
旧操作に入るためには系内のガス圧力を逃さなければな
らない。

【００１４】ところが、図２に示すように、排ガス煙道
１５に圧力放出用のガス圧力逃し弁２７が設けられてい
るが、このガス圧力逃し弁２７は従来の蒸気安全弁２８
と同じようにガス圧力が上昇し上限設定値を超えると開
き、系内のガス圧力が下がつて下限設定値以下になると
自動的に閉じるＯＮ−ＯＦＦ弁であつた。

【００１５】この間伝熱管６は８５０℃前後の高温下に
さらされているため、伝熱管６のメタル保護のために非
常用補給水ポンプ３０を起動し、メタル温度が設計温度
を越えないよう補給水タンク２９から補給水管３１を経
て補給水による冷却操作を行なうと同時に、流動層４内
の高温の流動媒体をガス抜き出し弁３３を開いて流動媒
体貯蔵タンク３２へ流動媒体抜き出しライン３７から緊
急抜き出し操作に入る。

【００１６】一方、加圧流動層ボイラ複合サイクル発電
プラントの出力を変更する場合には、流動層４の層温を
ほぼ一定に保ち、流動層ボイラ２内の流動媒体量を増、
減して、つまり、流動層４の層高を変化させて行なう。

【００１７】なお、流動層４の層温をほぼ一定に保つの
は、流動層４の層温が高くなると、流動層ボイラ２から
のＮＯ_xが増加し、流動層４の層温が低くなると、流動
層ボイラ２からのＳＯ_xが増加するからである。

【００１８】従来技術の加圧流動層ボイラ２において、
負荷を減少させる場合には流動媒体を流動層４から流動
媒体抜き出しライン３７を経て流動媒体貯蔵タンク３２
へ流動媒体を抜き出し、流動層４の層高を低くする。

【００１９】この流動層４の層高の低下によつて今まで
流動層４に浸漬されていた伝熱管６の内、流動層４の上
部に位置する伝熱管６の一部が流動層４からフリーボー
ド１４に露出され伝熱管６の伝熱面積は少なくなる。

【００２０】このために伝熱管６での蒸気発生量も少な
くなり、蒸気管７から蒸気タービン９への蒸気量も少な
くなる。

【００２１】一方、流動層４の温度と同じ８６０℃前後
の排ガスは流動層４からフリーボード１４に露出した伝
熱管６によつて冷却され、排ガス温度は低下する。

【００２２】そのために流動層４の出口に配置されたガ
スタービン１８の入口排ガス温度が低下し、結果的には
蒸気タービン９、ガスタービン１８の出力を低下させる
ために加圧流動層ボイラ複合サイクル発電プラントとし
ての発電効率は低下する。

【００２３】他方、負荷を増加させる場合には、流動媒
体を流動媒体貯蔵タンク３２から流動媒体供給ライン３
６を経て流動層ボイラ２へ供給し、流動層ボイラ２の流
動層の層高を高くする。

【００２４】この流動層４の層高を高くすることによつ
て今までフリーボード１４に露出していた伝熱管６は流
動層４に浸漬し伝熱面積は多くなる。

【００２５】このために伝熱管６での蒸気発生量も多く
なり、蒸気管７から蒸気タービン９への蒸気量も多くな
る。

【００２６】一方、流動層４の温度と同じ８６０℃前後
の排ガスは流動層４に浸漬した伝熱管６によつて冷却さ
れることがなくなるので排ガス温度は上昇する。

【００２７】そのために、流動層４の出口に配置された
ガスタービン１８の入口排ガス温度が上昇し、結果的に
は蒸気タービン９、ガスタービン１８の出力を増加させ
るために加圧流動層ボイラ複合サイクル発電プラントと
しての発電効率は向上する。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の加圧流動層
ボイラにおいては、最低負荷（層高が最も低い）から最
高負荷（層高が最も高い）に相当する流動媒体量を流動
媒体貯蔵タンク内に貯蔵する必要があるために流動媒体
貯蔵タンク自体も大きくなり、加圧容器も大型化する欠
点がある。

【００２９】また、流動媒体供給ラインや流動媒体抜き
出しラインに流動媒体による詰りが生じた場合、プラン
トを停止し冷却する必要がある。

【００３０】本発明はかかる従来技術の欠点を解消しよ
うとするもので、その目的とするところは、加圧容器を
小さくでき、しかも流動媒体供給ラインや流動媒体抜き
出しラインでの流動媒体のつまりによるプラントの停止
を防止できる加圧流動層ボイラを提供するにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の目的を達
成するために、流動媒体貯蔵タンクを流動媒体を供給す
る流動媒体加圧タンクと流動媒体を排出する流動媒体常
圧タンクに分けて構成し、両タンクを加圧容器の外側に
配置したものである。

【００３２】

【作用】流動媒体加圧タンクと流動媒体常圧タンクを加
圧容器の外側に配置したので、加圧容器は小さくなる。

【００３３】また、流動媒体供給ラインや流動媒体抜き
出しラインで流動媒体の詰りが生じても加圧容器の外側
に配置されているので、流動層ボイラの運転を継続しな
がら補修作業をすることができる。

【００３４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００３５】図１は本発明の実施例に係る加圧流動層ボ
イラにおける流動媒体の供給、排出系統を示す概略系統
図である。

【００３６】図１において、符号１から３７は従来技術
のものと同一のものを示す。

【００３７】３８，３９は従来技術の流動媒体貯蔵タン
ク３２に相当するもので、３８は流動媒体を流動層ボイ
ラ２に供給する流動媒体加圧タンク、３９は流動層ボイ
ラ２から流動媒体を排出する流動媒体常圧タンクで、こ
れら流動媒体加圧タンク３８と流動媒体常圧タンク３９
は加圧容器１の外側に配置されている。

【００３８】４０は流動媒体排出弁、４１は流動媒体の
移送管路、４２は入口弁、４３は均圧タンク、４４は加
圧・減圧設備、４５は流動媒体の供給管路、４６は連絡
弁、４７は加圧設備、４８は流動媒体供給弁である。

【００３９】このような構造において、加圧容器１内に
設置されている流動層ボイラ２内で流動化している流動
媒体の層高を変えることにより流動層ボイラ２の出力を
増、減することができる。

【００４０】流動層ボイラ２における流動層４の層高を
低くする場合には、流動媒体抜き出しライン３７の流動
媒体排出弁４０を開き、流動層ボイラ２内の流動層４か
ら流動媒体抜き出しライン３７を経て流動媒体を流動媒
体常圧タンク３９へ抜き出すことによつて層高を下げる
ことができる。

【００４１】なお、流動層ボイラ２から流動媒体常圧タ
ンク３９への抜き出しは、流動媒体の自重及び流動層ボ
イラ２内の圧力と流動媒体常圧タンク３９の大気圧との
圧力差によつて抜き出すことができる。

【００４２】流動媒体常圧タンク３９内の流動媒体は流
動層４内の層高を上昇するための投入媒体として流動媒
体常圧タンク３９から流動媒体加圧タンク３８へ流動媒
体が移送されるが、この移送は移送管路４１、供給管路
４５で送られる。

【００４３】移送管路４１は、気流搬送方式あるいはベ
ルトコンベア方式等を用いればよい。

【００４４】移送管路４１の入口弁４２を開くことによ
つて、移送管路４１で送られた流動媒体は均圧タンク４
３へ蓄えられる。

【００４５】均圧タンク４３内に流動媒体が入つた後、
均圧タンク４３の入口弁４２を全閉とし、加圧・減圧設
備４４によつて均圧タンク４３の加圧を行なう。流動媒
体加圧タンク３８の圧力より少し高めの圧力まで加圧・
減圧設備４４によつて昇圧後供給管路４５の連絡弁４６
を開き、流動媒体を流動媒体加圧タンク３８に供給す
る。

【００４６】流動媒体加圧タンク３８内の流動媒体によ
つて流動層ボイラ２の負荷を上げる場合には、流動媒体
供給ライン３６の流動媒体供給弁４８を開いて、流動層
ボイラ２へ流動媒体を供給する。その場合は、流動媒体
加圧タンク３８の連絡弁４６を閉じ、加圧設備４７で流
動媒体加圧タンク３８の内圧力を流動層ボイラ２内の圧
力より少し高めに保ち媒体供給量の変化は、流動媒体供
給弁４８の開度調整及び流動媒体加圧タンク３８の圧力
の変化により調整することによつて、流動層４の層高を
高くすることができる。

【００４７】このように流動媒体加圧タンク３８、流動
媒体常圧タンク３９を加圧容器１の外側に配置すること
によつて、加圧容器１自体を小さくすることができる。

【００４８】また、流動媒体加圧タンク３８から流動層
ボイラ２への流動媒体の供給、あるいは流動層ボイラ２
から流動媒体常圧タンク３９への流動媒体の排出は、流
動媒体の自重や流動媒体加圧タンク３８と流動層ボイラ
２の圧力差、流動層ボイラ２と流動媒体常圧タンク３９
の圧力差を利用して流動媒体の供給、排出を行なうこと
ができる。

【００４９】なお、流動媒体供給ライン３６や流動媒体
抜き出しライン３７で流動媒体の詰りが生じても、流動
媒体の自重や圧力差によつても流動媒体を移送すること
ができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、加圧容器を小さくする
ことができ、流動媒体供給ラインや流動媒体抜き出しラ
インに流動媒体の詰りが生じても流動層ボイラの運転を
継続しながらその補修作業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る加圧流動層ボイラにおけ
る流動媒体の供給、排出系統を示す概略系統図である。

【図２】従来技術の加圧流動層ボイラ複合サイクル発電
プラントの概略系統図である。

【符号の説明】

１ 加圧容器 ２ 流動層ボイラ ３８ 流動媒体加圧タンク ３９ 流動媒体常圧タンク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加圧容器内に流動層ボイラと流動媒体貯蔵
   タンクを配置し、流動媒体貯蔵タンク内の流動媒体を流
   動層ボイラへ供給して層高を上昇させ、流動媒体を流動
   層ボイラから流動媒体貯蔵タンクへ抜き出して層高を下
   降させて負荷変動を行なうものにおいて、 前記流動媒体貯蔵タンクを流動媒体を供給する流動媒体
   加圧タンクと流動媒体を排出する流動媒体常圧タンクに
   分けて構成し、両タンクを加圧容器の外側に配置したこ
   とを特徴とする加圧流動層ボイラ。