JPH0755112A - 流動化用空気ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動層炉や流動層反応装置に使用される流動
化用空気ノズルの改良。 【構成】 ノズルを構成する流路の鉛直部に下方から上
方にゆくに従って内径が増加するテーパ管（１２）を採
用し、そのテーパ管（１２）内に鉛直方向に自由に動け
る浮子（１０）を設けた。流量が変化しても浮子（１
０）の上面と下面との圧力差は一定だから、流量の広い
範囲にわたって圧損の変化の少ない流動化用空気ノズル
が得られ、流動層炉等を低負荷まで安定して運用でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動層ボイラや流動層
反応装置に使用される流動化用空気ノズルの改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図２は本発明が適用される流動層ボイラ
の一例を示す系統図である。炉本体（５０）の下部には
空気ノズル（１）が取り付けられており、１次空気ブロ
ア（５１）から送給される空気で流動材を流動化させて
流動層（５２）を形成する。流動層（５２）には燃料供
給装置（５３）から燃料が供給される。流動層（５２）
中には、伝熱面（５４）が設置されており、燃焼温度を
調整する。炉本体（５０）には更に灰抜出し装置（５
５）と２次空気ブロア（５６）からの系統とがつながっ
ている。

【０００３】炉本体（５０）を出た高温の排ガスは、サ
イクロン（５７）、対流伝熱面（５８）を経てバグフィ
ルタ（５９）に入り誘引ファン（６０）で引かれて煙突
（６１）から大気に放出される。サイクロン（５７）あ
るいは対流伝熱面（５８）で排ガス中から分離された粒
子は、灰ホッパ（６２）に回収され処分される。

【０００４】次に図３は、従来の流動化用空気ノズル
（図２中の符号（１））の一例を示す縦断面図である。
この空気ノズルは２重管になっており、内管（２）と外
管（３）が天板（４）と底板（５）とで結合されてい
る。内管（２）および外管（３）にはまた、それぞれ通
気孔（６）および（７）が開けられており、流動化用空
気は内管（２）の内側から通気孔（６）を経て外管
（３）内に入り、通気孔（７）から噴出して流動層を形
成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】流動層装置に使用する
空気ノズルに要求されることは、流動層の安定形成と、
流動層から空気ノズルへの粒子逆流が少ないことであ
る。この２点を満足するためには、流動層の圧力損失が
変動してもノズルを流れるガス量が大きく変動しないこ
とが必要である。そこで従来の流動層ボイラでは、設計
点（ボイラの負荷が１００％）において空気ノズルの圧
損が流動層圧損の２０〜３０％になるようなノズルを使
用してきた。

【０００６】しかしながら、このようなノズルを使用し
た流動層ボイラにおいてボイラ負荷を下げた運用を行な
う場合、ボイラ負荷を下げることはノズルを流れる空気
量を減少させることに相当するため、ノズルの圧力損失
は図４に示すように二乗のカーブに沿って減少する。こ
のため、ノズルに必要な圧損を最低すなわち流動層圧損
の２０％にしても、負荷は約８０％までしか下げられな
いことになり、最近のボイラに要求される「最低負荷５
０％」程度の条件を満たすことができなかった。また無
理して運用すると、空気の分散不良や流動材がノズルへ
逆流するなどの問題が生じていた。

【０００７】

【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、固体粒子と気体とで形成された固
気系流動層装置に使用される流動化用空気ノズルにおい
て、ノズルを構成する流路の鉛直管部を下方から上方に
ゆくに従って内径が増加するテーパ管とするとともに、
同テーパ管内に鉛直方向に移動できる浮子を設けたこと
を特徴とする流動化用空気ノズルを提案するものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明において鉛直なテーパ管内に設けられた
浮子の挙動は、広く用いられている面積式流量計の原理
と同様である。すなわち流量が変化しても支えるべき浮
子の重量は同じであるから、浮子の上面と下面との圧力
差（圧損）は、流量にかかわらず一定である。つまりノ
ズルを構成する各部分のうち、テーパ管部については、
流量にかかわらず圧損がほぼ一定となる。テーパ管部以
外の部分では、前記のとおり流量と圧損とが二乗の関係
にある。

【０００９】本発明は、従来から使用されている流量と
圧損とが二乗の関係にある構造に、流量にかかわらず圧
損がほぼ一定になる構造を付加することにより、低流量
から高流量まで圧損の変化が少ない流動化用空気ノズル
を実現できる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す縦断面図であ
る。ここで対象とする流動層およびノズルについては、
次の値を用いる。

【００１１】 流動層の圧損 ３０００mmAq ノズルの圧損 ボイラ負荷１００％で９００mmAq
（流動層圧損の３０％） ボイラ負荷５０％で６００mmAq（流動層圧損の２０％） 本実施例の空気ノズルは、下方から上方にゆくに従って
内径が増加するテーパ管（内管）（１２）と内径一定の
外管（３）との２重管になっており、これらテーパ管
（１２）と外管（３）が天板（４）と底板（５）とで結
合されている。テーパ管（１２）と外管（３）にはま
た、通気孔（６），（７）がそれぞれ開けられている。
テーパ管（１２）の軸心には心棒（８）が支持片（９）
で支持されており、その心棒（８）に沿って上下に自由
に動けるように浮子（１０）が支持されている。また支
持片（９）は、テーパ管（１２）の端面をふさいではい
ない。

【００１２】このような構成において、浮子部分で発生
する圧損をｙ、設計点（ボイラ負荷１００％）でテーパ
管（１２）と外管（３）の両方にある通気孔（６），
（７）で発生する圧損を合わせてｘとし、設計条件から
ｙおよびｘを求める。通気孔（６），（７）で発生する
圧損は、流量（ボイラ負荷に比例）に対して二乗の特性
をもつのでボイラ負荷５０％のとき（０．５）² ＝０．
２５倍になるから ０．２５ｘ＋ｙ＝６００mmAq ｘ＋ｙ＝９００mmAq この連立方程式から、ｘ＝４００mmAq，ｙ＝５００mmAq
となる。

【００１３】図５は、以上の結果に基づいて設計した空
気ノズルの特性である。ボイラ負荷５０％以上におい
て、空気ノズルの圧損が流動層圧損の２０％以上確保さ
れている。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、流動層装置の流動状態
の悪化やノズルへの粒子逆流を防止しつつ、広い範囲に
わたって運用可能な流動化用空気ノズルを提供でき産業
上有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る流動化用空気ノ
ズルの縦断面図である。

【図２】図２は流動層ボイラの一例を示す系統図であ
る。

【図３】図３は従来の流動化用空気ノズルの一例を示す
縦断面図である。

【図４】図４は従来の流動化用空気ノズルの圧力損失特
性を示す図である。

【図５】図５は本発明に基づく流動化用空気ノズルの圧
力損失特性を示す図である。

【符号の説明】

（１） 空気ノズル （２） 内管 （１２） 内管（テーパ管） （３） 外管 （４） 天板 （５） 底板 （６），（７） 通気孔 （８） 心棒 （９） 支持片 （１０） 浮子 （５０） 炉本体 （５１） １次空気ブロア （５２） 流動層 （５３） 燃料供給装置 （５４） 伝熱面 （５５） 灰抜出し装置 （５６） ２次空気ブロア （５７） サイクロン （５８） 対流伝熱面 （５９） バグフィルタ （６０） 誘引ファン （６１） 煙突 （６２） 灰ホッパ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体粒子と気体とで形成された固気系流
   動層装置に使用される流動化用空気ノズルにおいて、ノ
   ズルを構成する流路の鉛直管部を下方から上方にゆくに
   従って内径が増加するテーパ管とするとともに、同テー
   パ管内に鉛直方向に移動できる浮子を設けたことを特徴
   とする流動化用空気ノズル。