JPH0742910A - 加圧流動床ボイラの灰処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 石炭を燃料とする高圧下での流動床燃焼ボイ
ラの排ガス中からサイクロン・フィルタなど灰捕集装置
によって回収された灰を搬送・冷却・減圧し外への排出
を最少の排ガスで行い、プラント性能を高く維持する。 【構成】 高圧灰貯槽３を設け槽内のガスをプラント負
荷に応じて減圧弁５で連続的に抜く事により、灰捕集装
置２３と高圧灰貯槽３との間に適正な差圧を発生させ、
そのために生じるガス流れにより高温の灰を連続的に搬
送する。そのガス量を減圧弁５により制御し、最少量の
ガスで低速高濃度の灰流れを実現し、高圧高温ガスの流
失を最小にする。灰搬送過程で灰搬送管１１内の灰とガ
スを外部から冷却材４０により冷却して、後流機器の設
計温度を下げ、気密弁１４、灰払出弁１３等の機能を向
上する。冷却後の３の下方に、１３，１４、減圧ホッパ
６等でなる減圧装置を設け、大気圧まで減圧後、常圧ホ
ッパを経て常圧の搬送ライン１６へ払出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭を燃料とし石灰石
を脱硫剤として高圧下で流動床燃焼させる加圧流動床ボ
イラの燃焼ガス中から、サイクロン、フィルタなど灰捕
集装置によって回収された灰を減温し系外へ排出する灰
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は加圧流動床ボイラを有する従来の
ガスタービン・蒸気タービン複合発電プラントの一例を
示す全体構成図、図５は従来の灰処理装置の一例を示す
図である。

【０００３】これらの図中（２１）は加圧流動床ボイ
ラ、（２２）はサイクロン分離器、（２３）はセラミッ
クフィルタ、（２４）はガスタービン／発電機、（２
５）は空気圧縮機、（２６）は脱硝装置、（２７）は排
熱回収給水加熱器、（２８）は煙突、（２９）は石炭・
石灰石供給装置、（３０）は蒸気タービン／発電機、
（３１）は復水器、（３２）は給水加熱器、（３４）は
ガスタービン出口煙道、（３５）は高温ガス管、（３
６）は空気、（８）は灰を含む高圧高温燃焼ガス、
（９）は除塵後の高圧高温燃焼ガス、（１０）は灰・ガ
ス吸引部、（５０）は水冷ジャケット式スクリューフィ
ーダ、（５１）は高圧灰貯槽、（６）は減圧ホッパ、
（１４）は気密弁、（１６）は常圧系灰搬送ライン、
（４４）は減圧放出ライン、（４６）は加圧用空気をそ
れぞれ示す。

【０００４】まず図４中の加圧流動床ボイラ（２１）に
おいて、石炭・石灰石供給装置（２９）から石炭と石灰
石が火炉へ供給され、空気圧縮機（２５）から供給され
た空気により流動床燃焼する。発生した高圧高温の燃焼
排ガスは、高温ガス管（３５）を通りサイクロン分離器
（２２）、セラミックフィルタ（２３）で除塵された
後、ガスタービン／発電機（２４）へ導入されてこれを
駆動する。ガスタービン出口ガスは煙道（３４）を通り
脱硝装置（２６）、排熱回収給水加熱器（２７）を経て
煙突（２８）より大気へ放出される。サイクロン分離器
（２２）、セラミックフィルタ（２３）で捕集された灰
は、灰・ガス吸引部（１０）より図５に示される灰処理
装置に送られる。

【０００５】すなわちこの例においては、加圧流動床ボ
イラ（２１）の燃焼ガス中に含まれる高圧高温の灰を回
収し排出する手段として、粗粒子を除じんする遠心式サ
イクロン（２２）と微粒子を除じんするフィルタ（２
３）が使用され、回収された灰は、図５に示す水冷ジャ
ケット式スクリューフィーダ（５０）で冷却し、更に減
圧ホッパ（６）により減圧後、系外に排出する。

【０００６】次に図６は従来の灰処理装置の他の例を示
す図である。この例では、灰粒子をサイクロン分離器
（２２）からガス・粒子混合物として搬送して、流れ方
向を繰返し変換する特殊な輸送コンジット（５２）のベ
ンド損失により減圧し、同時に輸送コンジットを冷却材
（５５）（燃焼用空気）で冷却していた。なお図６中、
（５３）は絞り、（５４）は常圧サイクロン、（５６）
はガス冷却器、（５７）はバグフィルタ、（５９）は灰
排出ライン、（６０）は空気投入ラインである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】

１） 図４に示される加圧流動床ボイラ（２１）は、ガ
スタービン（２４）、（２５）、蒸気タービン（３０）
と結合する複合発電プラントであり、発生する燃焼ガス
が多量であるから、燃焼ガス中の灰を回収するサイクロ
ン（２２）や、フィルタ（２３）は複数基設置される。
これらサイクロン（２２）、フィルタ（２３）で回収さ
れる灰を減温する手段として図５に示される水冷ジャケ
ット式スクリューフィーダ（５０）は、サイクロン（２
２）、フィルタ（２３）の各塔に１台ずつ必要、または
各塔を連結するものが必要となり、システムが複雑で実
用的でない。また、回収される灰は数μｍ〜数１０μｍ
の微粒であるため圧密しやすく、スクリューフィーダ
（５０）の冷却性能が低下する。更に加圧流動床ボイラ
（２１）は、ガスタービン（２４）、（２５）から燃焼
用空気が供給されて負荷によりガス系の圧力が変動する
ので、スクリューフィーダ（５０）内での灰の圧密や灰
のフラッシングが生じ易い。

【０００８】２） 図６に示される灰処理装置は、灰の
冷却と減圧を、流れ方向を繰返し変換する特殊な輸送コ
ンジット（５２）のベンド損失と搬送管の絞り（５３）
により減圧し、コンジットを空気または冷却材で冷却す
ることにより減温するシステムであり、搬送ガス流量は
成行きで制御されていない。そのため、ガスタービン駆
動源である高圧・高温のガスを過剰に系外へ放出するこ
とともなる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するために、下記１）ないし５）の加圧流動床
ボイラの灰処理装置を提案するものである。

【００１０】１） 石炭を燃料とし石灰石を脱硫剤とし
て高圧下で流動床燃焼させる加圧流動床ボイラの燃焼ガ
ス中に含まれる灰を捕集する灰捕集装置と、同灰捕集装
置から排出された高温高圧の灰を搬送する搬送管と、同
搬送管で搬送された灰を受入れる高圧灰貯槽と、上記搬
送管内の灰を冷却媒体により冷却する灰冷却器と、上記
高圧灰貯槽内において搬送ガスから灰を分離する手段
と、上記高圧灰貯槽内のガスを抜く減圧装置とを備えた
ことを特徴とする加圧流動床ボイラの灰処理装置。

【００１１】２） 上記１）の要件に加えて、上記灰冷
却器において灰を冷却する冷却媒体が上記加圧流動床ボ
イラの給水であることを特徴とする加圧流動床ボイラの
灰処理装置。

【００１２】３） 上記１）の要件に加えて、上記高圧
灰貯槽が円筒状であって、上記搬送管が円筒側面の接線
方向に開口していることを特徴とする加圧流動床ボイラ
の灰処理装置。

【００１３】４） 上記１）の要件に加えて、上記高圧
灰貯槽の上記搬送管開口部の内方に流れを円周方向およ
び下方にそらすバッフル板が設けられたことを特徴とす
る加圧流動床ボイラの灰処理装置。

【００１４】５） 上記１）の要件に加えて、上記高圧
灰貯槽の下方に、気密弁および減圧ロックホッパを有す
る灰減圧装置を備えたことを特徴とする加圧流動床ボイ
ラの灰処理装置。

【００１５】

【作用】上記第１の解決手段においては、高圧灰貯槽内
のガスを減圧装置でプラント負荷に応じ連続的に抜くこ
とにより、灰捕集装置と高圧灰貯槽との間に適正な差圧
を発生させ、そのために生じるガス流れによって、高温
灰を連続的に搬送することができる。ガス流量は減圧装
置により制御することができるので、灰搬送に要するガ
ス流量を最小にして低速高濃度の灰流れを実現でき、高
圧高温のガスが系外へ排出されることによるロスを最小
にして、プラント性能の低下を抑制できる。また、搬送
管内の灰を冷却媒体により冷却するので、後流の機器の
設計温度を下げることができ、弁類の耐久性、信頼性も
向上する。

【００１６】更に上記第２の解決手段においては、加圧
流動床ボイラの給水によって高温灰を冷却するので、上
記作用のほか、灰冷却により回収された廃熱が捨てられ
ることなく有効に系内に回収される。

【００１７】加えて上記第３の解決手段においては、円
筒状の高圧灰貯槽の側面の接線方向に灰の搬送管が開口
しているので、上記第１の解決手段の作用のほか、高圧
灰貯槽内に旋回流が発生し、その遠心力によって灰とガ
スとが効果的に分離される。

【００１８】また上記第４の解決手段においては、高圧
灰貯槽の搬送管開口部の内方に流れを円周方向および下
方にそらすバッフル板が設けられるので、搬送管内を搬
送されて来た灰は、このバッフル板に衝突して捕集さ
れ、効果的にガスから分離される。

【００１９】そして上記第５の解決手段においては、気
密弁と減圧ロックホッパを有する灰減圧装置を高圧灰貯
槽の下方に備えたので、高圧灰貯槽の下部に堆積した灰
を減圧ロックホッパへ払出して大気圧まで減圧した後、
常圧の系外へ取出すことができる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す構成図、図２
は図１中の高圧灰貯槽（３）の構造の一例を示す水平断
面図である。また図３は同じく高圧灰貯槽の構造の他の
例を示す水平断面図および縦断側面図である。これらの
図において、前記図４ないし図６により説明した従来の
ものと同様の部分については、冗長になるのを避けるた
め、同一の符号を付け詳しい説明を省く。ここで新たに
用いられる符号として、（２）は灰冷却器、（３）は高
圧灰貯槽、（４）は高圧灰貯槽内蔵フィルタ、（５）は
減圧装置（灰搬送ガス流量制御弁）、（７）は常圧灰ホ
ッパ、（１１）は灰搬送管、（１２）は空気投入ライ
ン、（１３）は灰払出弁、（１５）は常圧系空気吸引
部、（１６）は常圧系灰搬送ライン、（４０）は冷却
水、（４１）はパージ空気、（４２）は搬送管絞り、
（４３）はフィルタ逆洗ライン、（４５）はブリッジブ
レーカ空気、（４７）はガス分離用のバッフル板をそれ
ぞれ示す。

【００２１】まず概述すると、本実施例においては、灰
捕集装置（１）と高圧灰貯槽（３）の間に灰搬送管（１
１）を内蔵する灰冷却器（２）が設置されている。その
高圧灰貯槽（３）には内蔵フィルタ（４）とガスを抜く
手段である減圧装置（５）を備えている。排ガスはガス
タービン出口煙道（３４）に放出され、本図に記載され
ていない熱交換器（前記図４中の給水加熱器（２７）
等）により熱回収される。高圧灰貯槽（３）の下方に
は、高圧灰の減圧ホッパ（６）と常圧ホッパ（７）が設
置されていて、灰は大気圧へ減圧後、常圧系灰搬送ライ
ン（１６）により灰サイロ（１８）は空気輸送される。

【００２２】更に詳述すると、高圧高温の灰は灰・ガス
吸引部（１０）より、冷却水（４０）を冷却材とする灰
冷却器（２）内を通した灰搬送管（１１）を流動しなが
ら減温され、高圧灰貯槽（３）に搬送される。パージ空
気（４１）は、灰閉塞時の回復用または起動時のウォー
ミング等に使用される。搬送管絞り（４２）は、複数の
灰・ガス吸引部（１０）から高圧灰貯槽（３）へ灰を搬
送する時、安定した流れを得るために設置される。

【００２３】高圧灰貯槽（３）は、例えば図２に示され
るように、竪型円筒状であって灰搬送管（１１）が円筒
側面の接線方向に開口している。この場合には、高圧灰
貯槽内に旋回流が生じ、遠心力により灰とガスが分離さ
れる。或いはまた図３に示されるように、高圧灰貯槽
（３）の灰搬送管（１１）開口部の内方に、流れを円周
方向および下方にそらすバッフル板（４７）が設けられ
る。この場合には、灰搬送管（１１）内を搬送されて来
た灰がバッフル板（４７）に衝突して捕集され、ガスか
ら分離される。又いずれの場合も、灰搬送管（１１）か
ら広い高圧灰貯槽空間に解放されて搬送ガスの速度が急
激に低下することによっても、搬送ガスと灰の分離が行
なわれる。

【００２４】また、ガスに随伴される微粒の灰は高圧灰
貯槽（３）の上部に設けられたフィルタ（４）により精
密に除かれ、除塵されたガスは減圧装置（５）によりガ
スタービン出口煙道（１７）へ放出される。減圧装置
（５）の排ガスは、他の手段で放出するケースもある。
フィルタ（４）には、逆洗装置（４３）が設置され、圧
損上昇を抑えて連続運転を可能としている。高圧灰貯槽
（３）の下部に堆積した灰は、減圧ホッパ（６）へ払出
され、減圧放出ライン（４４）で大気圧まで減圧後、更
に常圧灰ホッパ（７）へ払出されて常圧系灰搬送ライン
（１６）より図示しない灰サイロへ送られる。減圧ホッ
パ（６）は灰を払出し後、加圧用空気（４６）により再
加圧し、高圧灰貯槽（３）から灰を受入れる準備をす
る。

【００２５】本実施例においては、高圧灰貯槽（３）内
のガスをプラント負荷に応じ減圧装置（５）で連続的に
抜くことにより、灰捕集装置（２３）と高圧灰貯槽
（３）との間に適正な差圧を発生させ、そのために生じ
るガス流れによって高温灰を連続的に搬送することがで
きる。ガス流量は減圧装置（５）により制御することが
できるので、灰搬送に要するガス流量を最小にして低速
高濃度の灰流れを実現でき、高圧高温のガスのロスを最
小にできる。また、灰搬送過程で灰とガスが冷却される
ので、後流機器の設計温度を下げることができ、気密弁
（１４）、灰払出弁（１３）等の信頼性、耐久性を向上
できる。更に、高圧灰貯槽（３）内に設けられたフィル
タ（４）で精密に除塵することにより、減圧装置（５）
の耐久性も向上できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明においては、高圧灰貯槽内のガス
を減圧装置でプラント負荷に応じ連続的に抜くことによ
り、灰捕集装置と高圧灰貯槽との間に適正な差圧を発生
させ、そのために生じるガス流れによって高温灰を連続
的に搬送することができる。ガス流量は減圧装置により
制御することができるので、灰搬送に要するガス流量を
最小にして低速高濃度の灰流れを実現でき、高圧高温の
ガスが系外へ排出されることによるロスを最小にして、
プラント性能の低下を抑制することができる。

【００２７】また、灰搬送過程で灰とガスが冷却される
ので、後流機器の設計温度を下げることができ、弁類の
信頼性、耐久性も向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】図２は図１中の高圧灰貯槽の構造の一例を示す
水平断面図である。

【図３】図３は図１中の高圧灰貯槽の構造の他の例を示
すもので、図３（ａ）は水平断面図、図３（ｂ）は縦断
側面図である。

【図４】図４は加圧流動床ボイラを有する従来のガスタ
ービン・蒸気タービン複合発電プラントの一例を示す全
体構成図である。

【図５】図５は従来の灰処理装置の一例を示す図であ
る。

【図６】図６は従来の灰処理装置の他の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

（２） 灰冷却器 （３） 高圧灰貯槽 （４） 高圧灰貯槽内蔵フィルタ （５） 減圧装置（灰搬送ガス流量制御弁） （６） 減圧ホッパ （７） 常圧灰ホッパ （８） 灰を含む高圧高温燃焼ガス （９） 除塵後の高圧高温燃焼ガス （１０） 灰・ガス吸引部 （１１） 灰搬送管 （１２） 空気投入ライン （１３） 灰払出弁 （１４） 気密弁 （１５） 常圧系空気吸引部 （１６） 常圧系灰搬送ライン （２１） 加圧流動床ボイラ （２２） サイクロン分離器 （２３） セラミックフィルタ （２４） ガスタービン／発電機 （２５） 空気圧縮機 （２６） 脱硝装置 （２７） 排熱回収給水加熱器 （２８） 煙突 （２９） 石炭・石灰石供給装置 （３０） 蒸気タービン／発電機 （３１） 復水器 （３２） 給水加熱器 （３４） ガスタービン出口煙道 （３５） 高温ガス管 （３６） 空気 （４０） 冷却水 （４１） パージ空気 （４２） 搬送管絞り （４３） フィルタ逆洗ライン （４４） 減圧放出ライン （４５） ブリッジブレーカ空気 （４６） 加圧用空気 （４７） バッフル板 （５０） 水冷ジャケット式スクリューフィーダ （５１） 高圧灰貯槽 （５２） 灰輸送コンジット （５３） 絞り （５４） 常圧サイクロン （５５） 燃焼用空気（冷却材） （５６） ガス冷却器 （５７） バグフィルタ （５９） 灰排出ライン （６０） 空気投入ライン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石炭を燃料とし石灰石を脱硫剤として高
   圧下で流動床燃焼させる加圧流動床ボイラの燃焼ガス中
   に含まれる灰を捕集する灰捕集装置と、同灰捕集装置か
   ら排出された高温高圧の灰を搬送する搬送管と、同搬送
   管で搬送された灰を受入れる高圧灰貯槽と、上記搬送管
   内の灰を冷却媒体により冷却する灰冷却器と、上記高圧
   灰貯槽内において搬送ガスから灰を分離する手段と、上
   記高圧灰貯槽内のガスを抜く減圧装置とを備えたことを
   特徴とする加圧流動床ボイラの灰処理装置。
2. 【請求項２】 上記灰冷却器において灰を冷却する冷却
   媒体が上記加圧流動床ボイラの給水であることを特徴と
   する請求項１記載の加圧流動床ボイラの灰処理装置。
3. 【請求項３】 上記高圧灰貯槽が円筒状であって、上記
   搬送管が円筒側面の接線方向に開口していることを特徴
   とする請求項１記載の加圧流動床ボイラの灰処理装置。
4. 【請求項４】 上記高圧灰貯槽の上記搬送管開口部の内
   方に流れを円周方向および下方にそらすバッフル板が設
   けられたことを特徴とする請求項１記載の加圧流動床ボ
   イラの灰処理装置。
5. 【請求項５】 上記高圧灰貯槽の下方に、気密弁および
   減圧ロックホッパを有する灰減圧装置を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の加圧流動床ボイラの灰処理装
   置。