JPH0771718A - 加圧流動床燃焼ボイラシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】未燃焼成分を含む多量の塵が過渡的にボイラか
ら排出されてもセラミックスフィルタが熱損傷すること
なく安定して使用できる、設備コストの低減が可能な加
圧流動床燃焼ボイラシステムを提供する。 【構成】加圧流動床燃焼ボイラ９０とセラミックスフィ
ルタ付き除塵装置１の間の前段にサイクロン除塵器でな
く、ルーバ除塵器２４を設け、さらに、エゼクタとガス
通路などからなるブローダウン手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排出される燃焼ガス中
に含まれるＳＯ_X やＮＯ_X が少なく、高効率であること
から、次世代の石炭を燃料とする火力発電プラント用と
して期待を集めている、加圧流動床燃焼ボイラシステム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】加圧流動床燃焼ボイラシステムを用いる
石炭火力発電プラントでは、流動床中に石灰石やドロマ
イトを投入するとともに、燃焼が比較的低い温度で行わ
れるので、ＳＯ_X が硫黄化合物として固定されて除去さ
れるとともに、ＮＯ_X の排出が少なく、発電をボイラで
作られる水蒸気で駆動される蒸気タービンと、除塵され
た加圧燃焼ガスで駆動されるガスタービンの両方で行う
ので高効率であるという特徴がある。このため、先進国
の間で実用化を目指した加圧流動床燃焼ボイラシステム
による発電プラントの開発に大きな努力が注がれてい
る。

【０００３】加圧流動床燃焼ボイラシステムによる発電
プラントに石炭燃焼ガスの塵を除く除塵装置が必要な理
由は、加圧燃焼ガスでガスタービンを駆動するとき、ガ
スタービンの羽根が石炭の灰などの塵で摩耗しないよう
にするためである。図９は、この従来指向されている加
圧流動床燃焼ボイラシステムによる発電プラントの一例
を示す構成図である。

【０００４】図９において、９０は加圧流動床燃焼ボイ
ラ、１００はボイラ本体１０１、サイクロン除塵器１０
２、１０３およびベッド材貯蔵容器１０４を収容する圧
力容器、１１０は燃焼ガス管、１２０はガスタービン、
１３０は排熱ボイラ、１４０はバグフィルタ、１５０は
煙突である。

【０００５】現在実用化されている流動接触分解装置
（ＦＣＣ）や従来指向されている加圧流動床燃焼ボイラ
システムによる発電プラントにおいて、専らサイクロン
除塵器が採用されているのは、ガスタービンの羽根が短
時間で摩耗しないレベルにまで高温ガスの除塵ができる
実用性のある除塵手段が、従来サイクロン除塵器の他に
見当らなかったからである。すなわち、サイクロン除塵
器には構造が簡単であって耐熱設計が容易であり、除塵
効率も高いという長所がある。

【０００６】この従来指向されている発電プラントで
は、例えばサイクロンのみで除塵した加圧燃焼ガスを、
耐摩耗性を高めたガスタービンに導いており、さらにガ
スタービンから排出される燃焼ガスが環境基準を満たす
ように、温度が低下した燃焼ガスをバグフィルタや電気
集塵器で除塵する構成となっている。

【０００７】しかし、ボイラが過渡的な状態にある場合
など、未燃焼成分を含む多量の塵が排出されることがあ
る。このとき、サイクロン除塵器で塵の排出口が閉塞す
る（ブリッジ）現象が起きやすく、多量の塵がサイクロ
ン除塵器をオーバーフローして高濃度（設計値の１０〜
３０倍）の塵を含む燃焼ガスがガスタービンに流入する
ことがあり、ガスタービンの羽根が短時間に摩耗する危
険性が高い。

【０００８】このため、改良された発電プラントとし
て、図１０に示されたような、サイクロン除塵器を前段
の除塵に使用し、サイクロン除塵器の下流に除塵効率の
優れたセラミックスフィルタ付き除塵装置を設けてガス
タービンの羽根の摩耗を回避する構成が指向されてい
る。同図において、１はセラミックスフィルタ付き除塵
装置であり、このプラントではセラミックスフィルタ付
き除塵装置の除塵効率が良好なので、図９のバグフィル
タ１４０は不要となる。

【０００９】発電プラントにも使用可能な大型のセラミ
ックスフィルタ付き除塵装置としては、米国特許４９０
４２８７や５０９４６７３などに提案のある、片端が閉
じ片端が開口したフィルタ管を配設した、いわゆるキャ
ンドル型除塵装置がある。また、特公昭６３−４０５６
７、特公平２−２２６８９、特公平２−２２６９０、特
公平３−２４２５１、特公平３−５６０８６、特公平５
−５０３２４、特開昭６２−２７９８２１、特開昭６３
−２２９１１６、特開平４−３２６９１６などには、両
端が開口した複数のフィルタ管を備え、フィルタ管の内
側に含塵ガスの流路を有する、図１０中に概略図で示さ
れたチューブ型除塵装置が提案されている。また、特開
平２−１９８６０６や米国特許５０７８７６０には、ク
ロスフロー型のフィルタユニットを配設したクロスフロ
ー型除塵装置が提案されている。

【００１０】セラミックスフィルタ付き除塵装置がキャ
ンドル型除塵装置である場合、この型の除塵装置ではフ
ィルタ管が収容されている除塵室内の含塵ガスの流路断
面積が相対的に大きいため、フィルタ管が配置されてい
る除塵室内の全域で含塵ガスの流れを常時確保するのが
難しく、含塵ガスの流れが停滞する箇所でフィルタ管の
表面に塵が多量に堆積する傾向がある。このため、前段
の除塵器で塵の大部分を除去する必要があり、除塵効率
がよいサイクロン除塵器を前段に使用する構成が選ばれ
ている。

【００１１】セラミックスフィルタ付き除塵装置を前段
のサイクロン除塵器の下流に取り付けた加圧流動床燃焼
ボイラシステムには、過渡的状態が起きたときの信頼性
が乏しいことである。すなわち、未燃焼成分を含む多量
の塵がサイクロン除塵器に到来したとき、サイクロン除
塵器では、除塵されるはずの塵が塵排出口を一時的に閉
塞してオーバーフローを起こしやすく、この場合、全く
除塵されていない高濃度の塵を含む燃焼ガスがそのまま
セラミックスフィルタ付き除塵装置に流入する問題のあ
ることが分かった。

【００１２】このとき、未燃焼成分を含む多量の塵がセ
ラミックスフィルタの表面、特に塵が堆積しやすいガス
流速が遅い部分にあるセラミックスフィルタの表面に堆
積し、未燃焼成分を含む塵がセラミックスフィルタ上で
発火燃焼するトラブルがしばしば起きる。この燃焼が急
速に起きてセラミックスフィルタが急加熱され、セラミ
ックスフィルタが許容する熱衝撃の限度を超えると、セ
ラミックスフィルタに亀裂が発生する。また、この燃焼
がさらに激しいと、セラミックスフィルタが溶損する場
合もある。

【００１３】このような過渡的状態は、例えば、加圧流
動床燃焼ボイラ内のガス温度が６００℃以下であるとき
に急速に燃焼負荷を増加する操作を行うと起き、酸素濃
度が高いにもかかわらず、煤を始めとする大量の未燃焼
成分が（ある場合には塵の３０重量％に及ぶ）排出さ
れ、燃焼ガス中には１０００ｐｐｍを超える一酸化炭素
が検出されることもある。

【００１４】また、ボイラの運転初期に、ボイラの燃料
を油から石炭に切り替える操作を行う場合にも、ボイラ
内の温度が８００℃程度の高温になっていても、石炭ス
ラリーの水分量や石炭の炭種によってサイクロン除塵器
中で遅れ燃焼を起こすことがあり、セラミックスフィル
タ付き除塵装置に導入される含塵ガスの温度が突然２０
０〜５００℃上昇してセラミックスフィルタを熱損傷す
ることがある。

【００１５】また、緊急遮断時や燃焼用空気分散板の穴
を確保するための空気の吹き込み操作などにより、大量
の空気がボイラ内に吹き込まれると、ボイラ内の未燃焼
成分がそのままボイラから大量に吹き出されてサイクロ
ン除塵器をオーバーフローし、未燃焼成分が燃焼しなが
らセラミックスフィルタ付き除塵装置に到達することも
ある。

【００１６】また、サイクロン除塵器の内部では、下部
の細く絞られた部分で含塵ガスが高速で旋回する構成と
なっており、この部分で未燃焼成分とガス中の酸素との
間の反応が促進されるため、サイクロン除塵器中でも発
火燃焼が起き、燃焼ガスの温度が急上昇してサイクロン
除塵器の内部を溶損する。また、この高温となった燃焼
ガスがセラミックスフィルタ付き除塵装置に流入すれ
ば、セラミックスフィルタを熱損傷することもある。

【００１７】セラミックスフィルタが熱損傷すれば、セ
ラミックスフィルタの破片がガスタービンの羽根を直撃
したり、送り込まれる塵でガスタービンの羽根が摩耗
し、短時間で消耗することになるので、これらのトラブ
ルはいずれも発電プラントにとって致命的なものであ
る。これらの過渡的現象は、大抵一時的であり、かつ閉
鎖系で起きているため、その実態を捕らえがたく、従来
セラミックスフィルタの破損がその脆さによるとされて
いたが、本発明者らはシミュレーション計算によってこ
れらの現象の存在と、熱損傷によりフィルタ管の破損が
起きるのを確認した。

【００１８】このような変動のある高温の含塵燃焼ガス
にセラミックスフィルタ付き除塵装置が対応できるよう
にするには、セラミックスフィルタ付き除塵装置の処理
容量を大きくするとともに、温度の急上昇を阻止する手
段を取り付け、逆洗再生を頻繁に行う他、セラミックス
フィルタ上に多量の未燃焼成分を含む塵が堆積しないよ
うに工夫する必要がある。すなわち、サイクロン除塵器
がなくても対応が可能なフレキシビリティのある除塵装
置とする必要がある。しかしながら、そのために必要な
コストは決して小さくない。

【００１９】また、もう一つの大きな問題は、高い除塵
効率を達成するために複数段のサイクロン除塵器が加圧
流動床燃焼ボイラと同じ圧力容器中に収容されていて、
サイクロン除塵器を収容している分だけ圧力容器の内容
積が大きくなっており、加圧流動床燃焼ボイラシステム
の設置に必要なコストが嵩むことである。加圧状態にあ
る含塵ガスを除塵するサイクロン除塵器を圧力容器から
取り出したとしても、サイクロン除塵器自体をコストが
嵩む圧力容器とする必要があり、サイクロン除塵器の表
面から逃げる熱損失が増加するので問題は解決されな
い。

【００２０】セラミックスフィルタ付き除塵装置におい
て、セラミックスフィルタ上に多量の未燃焼成分を含む
塵が堆積しないようにするには、除塵装置の塵を集める
ホッパ部から含塵ガスの一部分を抜き出し、除塵装置の
除塵室中の含塵ガスの流れが下向きとなるように除塵装
置を構成し、逆洗でセラミックスフィルタから剥離され
た塵の層を速やかにホッパ部へ移すようにする手段が有
効である。このような構成としたセラミックスフィルタ
付き除塵装置は、例えば特公平３−２４２５１に提案さ
れている。

【００２１】特公平３−２４２５１に提案されているチ
ューブ型除塵装置では、除塵装置中の除塵室内における
含塵ガスの流路断面積が相対的に小さく、除塵室内の含
塵ガスの流れが基本的に下向流となっており、ホッパ部
から含塵ガスを抜き出さない場合には、含塵ガスがフィ
ルタ管３を下降しつつ濾過されるので、フィルタ管の下
端付近で含塵ガスの流速がほぼゼロとなるはずである。

【００２２】しかし、プラントの上流部における変動に
つれて時々刻々変動しているガス入口室内の含塵ガスの
圧力（最大７０ｍｍ水柱程度の差がある）と速度の分布
に影響され、不可避的にフィルタ管内の含塵ガスの流速
に顕著な差が生じる。このため、あるフィルタ管の下端
付近では含塵ガスの下向きの流速がゼロになり、あるフ
ィルタ管の下端付近では逆に上昇流になることもある。

【００２３】チューブ型除塵装置では、除塵室内の含塵
ガスの流路断面積が相対的に小さいので、比較的少量の
含塵ガスをホッパ部から抜き出すブローダウンを行え
ば、フィルタ管の下端付近において含塵ガスの下向きの
流速を確保でき、これによりフィルタ管の下端近傍の内
表面に堆積している塵の量を少なくでき、セラミックス
フィルタの逆洗再生の頻度を減らしたり、除塵装置が高
い除塵能力を維持できるという効果が得られる。

【００２４】フィルタ管の表面に堆積している塵の量が
少なければ、例え塵中に未燃焼成分が１０％程度含まれ
ていて燃焼することがあっても、通常はフィルタ管が熱
損傷するほどの燃焼熱は発生しない。しかし、チューブ
型除塵装置であっても、過渡的に排出される多量の未燃
焼成分を含む塵が導入されると、含塵ガスの下向きの流
速が最も小さいフィルタ管の下端付近内面に塵が多量に
堆積して発火燃焼し、フィルタ管が熱損傷することにな
る。

【００２５】含塵ガスをホッパ部からブローダウンする
場合、抜き出した含塵ガスは、特公平３−２４２５１に
提案されているように、セラミックスフィルタ付き除塵
装置の上流部に戻してやるのが好ましいが、加圧された
高温の含塵ガスを還流し得るブロワーやファンの入手は
困難であり、例え入手できたとしても相当のコストが必
要である。

【００２６】本発明者らは、先に特開昭６２−２７９８
２１において、溶鉱炉の排ガスの除塵を目的とし、セラ
ミックスフィルタ付き除塵装置にコンパクトなルーバ除
塵器を前段の除塵用に組み合わせた除塵装置を提案して
いる。

【００２７】ルーバ除塵器は、複数の配列された翼で囲
まれた空間内に含塵ガスを導入し、含塵ガスの流れ方向
を翼によって強制的に変え、粒径の大きい塵や比重の大
きい塵を導入される含塵ガスの流れ方向に慣性により移
動させ、もしくは翼に衝突させて運動エネルギーを消滅
させ、重力により塵を分離する除塵器であるので、除塵
効率はそれほど高くない（平均粒径２０μｍのフライア
ッシュの場合で除塵効率は１０〜２０％）。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術における上述の問題点を解決し、例え過渡的に未燃
焼成分を含む多量の塵がボイラから排出されることがあ
っても、燃焼ガス系に設けられているセラミックスフィ
ルタ付き除塵装置のセラミックスフィルタが熱損傷する
などのトラブルなく安定して運転を継続できる、設備費
の低減が可能な加圧流動床燃焼ボイラシステムを提供す
ることにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
達成すべくなされたものであり、本発明の流動床燃焼ボ
イラ装置は、ボイラの燃焼ガス系にセラミックスフィル
タ付き除塵装置を備えた加圧流動床燃焼ボイラシステム
であって、ボイラとセラミックスフィルタ付き除塵装置
の間の前段除塵器としてルーバ除塵器が設けられている
ことを特徴とする。

【００３０】本発明の加圧流動床燃焼ボイラシステムで
は、ルーバ除塵器がセラミックスフィルタ付き除塵装置
の前段に設けられているので、未燃焼成分を含む多量の
塵がボイラから排出される過渡的状態においてサイクロ
ン除塵器のようにオーバーフローすることなく、ルーバ
除塵器が確実に除塵機能を保つので、セラミックスフィ
ルタ付き除塵装置に流入する塵の量が常に低減される。

【００３１】すなわち、ルーバ除塵器では、塵が排出口
に到達するまでの飛行時間が短く、過渡的に塵が大量に
飛来することがあっても、比較的比重の大きい塵（加圧
流動床燃焼ボイラではいずれも可燃性である）や粗い塵
が確実に分離され、サイクロン除塵器のように塵の排出
口が塵でブリッジングしてオーバーフローしないので除
塵機能が確保される。また、ルーバ除塵器は含塵ガスの
処理容量の割りに大きさがコンパクトである。

【００３２】特開昭６２−２７９８２１に提案されてい
るルーバ除塵器をセラミックスフィルタ付き除塵装置と
同じ圧力容器中に組み込んだ構成の除塵装置では、ルー
バ除塵器のルーバ翼をセラミックスフィルタ付き除塵装
置の上部に配置したガス入口室内に多角錐状に設け、塵
排出管を下方に伸ばし、その出口をセラミックスフィル
タ付き除塵装置の塵を集めるホッパ部に設けている。ル
ーバ除塵器内の含塵ガスの流れを、このように概ね鉛直
とすることにより、ルーバ除塵器で塵が慣性の他に重力
の助けを借りて効率よく分離され、排出管を経て下方の
ホッパ部などに確実に移される。

【００３３】また、過渡的状態においてルーバ除塵器で
除去される塵は、比較的粒径が大きく、未燃焼成分を多
く含む塵であるので、セラミックスフィルタ付き除塵装
置に送り込まれる塵中には燃え尽きた不燃性の灰の粒子
の割合が多く、セラミックスフィルタ上に堆積する塵は
不燃性の塵が多い燃えにくいものとなり、着火燃焼する
ことがあっても激しい燃焼が起きなくなり、セラミック
スフィルタの熱損傷が起きにくい。

【００３４】また、ルーバ除塵器のルーバ翼は蓄熱器と
しても機能し、ボイラから送り出される燃焼ガスの温度
が急上昇する場合には、燃焼ガスから一時的に熱を奪っ
てその温度上昇を緩和し、セラミックスフィルタに到達
する含塵ガスの温度の上昇速度を遅くする。この機能が
加えられて、セラミッククスフィルタの熱損傷がさらに
確実に回避される。

【００３５】さらに、例えば圧力が約１５ｋｇ／ｃｍ²
で温度が約８５０℃のガスを閉じ込める圧力容器の設備
費はその内容積と概ね比例関係にある。また、ルーバ除
塵器を８０％以下の除塵効率となるように設計すれば、
同じ除塵効率を有するサイクロン除塵器と比べ格段にコ
ンパクトにできる。

【００３６】従って、コンパクトになる分前段の除塵器
を収容する空間が節減され、ボイラを収容する圧力容器
内、あるいはセラミックスフィルタ付き除塵装置の圧力
容器内、あるいは専用の圧力容器内のいずれにルーバ除
塵器を収容する場合にも圧力容器の内容積を顕著に小さ
くできる。

【００３７】この前段除塵器の種類の変更による圧力容
器の内容積の節減効果は顕著であり、例えば定格容量が
３５０ＭＷの発電プラントに使用される加圧流動床燃焼
ボイラシステムの場合、前段除塵器にサイクロン除塵器
を採用し、ボイラと同じ圧力容器中に収容すると、圧力
容器の寸法が外径１８ｍ×高さ４０ｍであるのに対し、
サイクロン除塵器を取り除くと凡そ外径１８ｍ×高さ３
０ｍとすることができ、圧力容器の内容積で約２５００
ｍ³ の節減になる。圧力容器のコストは、その直径に大
きく影響されるので、ボイラを収容する圧力容器の直径
を小さくできれば、設備費のコストはさらに顕著に低減
される。

【００３８】ルーバ除塵器をセラミックスフィルタ付き
除塵装置と同じ圧力容器に収容する場合の圧力容器の容
積の増加はせいぜい３８０ｍ³ である。この、圧力容器
の内容積を小さくして節減される費用は、このプラント
に必要なルーバ除塵器を付けたセラミックスフィルタ付
き除塵装置の設置費より大きい。

【００３９】また、通常ボイラを収容している圧力容器
が圧縮空気の空気溜めとして使用されているので、圧力
容器の容量が小さくなれば燃料供給量に対する圧縮空気
供給量の追随性が向上する。これらの効果により、発電
プラント全体の設置費が節減でき、発電プラントの実用
価値はそれだけ増加する。

【００４０】ルーバ除塵器は、ボイラと同じ圧力容器中
に収納することも可能であり、この場合にも同様のコス
ト節減効果が得られる。ルーバ除塵器では、好ましくは
ルーバ除塵器の翼の間の流路断面積が、内側（上流側）
より外側（下流側）に向かって大きくなるように構成す
る。この場合、翼の間でガス流速が漸減し、ガスの有す
る動圧が再度静圧に変換される（ディフューザ効果とい
う）ので、ルーバ除塵器による含塵ガスの圧力損失を最
小にすることができる。

【００４１】また、このようなルーバ除塵器を採用する
と、セラミックスフィルタ付き除塵装置のガス入口室内
の含塵ガスの静圧と動圧の分布が均一化し、ガス入口室
内やセラミックスフィルタが収容されている除塵室内の
含塵ガスの流れに渦流や上昇流をもたらすような乱れを
引き起こしにくくなるという効果が得られる。

【００４２】さらに、ルーバ除塵器の翼の間のガス流速
の大きい箇所をエゼクタの一部として利用することもで
きる。すなわち、翼の間のガス流速の大きい部分は静圧
の低い部分であるので、ホッパ部からガス通路に吸い込
んだ含塵ガスを、翼の間の静圧の低い部分に吐き出すよ
うにすれば、ブローダウン手段を構成できる。

【００４３】例えば、ルーバ除塵器のルーバ翼群の外形
を円錐状に構成することができ、このときルーバ除塵器
のルーバ翼の間のガス通路は必然的に末広がりとなるの
でディフューザを形成するのに都合がよい。さらに、複
数のガス通路を形成する複数のパイプをルーバ翼群に貫
通させ、各ルーバ翼を支持すると同時に、パイプによっ
てガス流路が狭められて流速が大きく、静圧が最小とな
るルーバ翼の間の位置にあるパイプの表面に吸入口を設
ければエゼクタが形成できる。このような構成のルーバ
除塵器とエゼクタが組み込まれたセラミックスフィルタ
付き除塵装置は、スペースを無駄なく合理的に利用して
いて性能も優れているので、特に好ましいものである。

【００４４】セラミックスフィルタ付き除塵装置は、前
述のキャンドル型除塵装置、チューブ型除塵装置、クロ
スフロー型除塵器のいずれであってもよいが、コンパク
トで設置面積が少なくでき、除塵室内の含塵ガスの流れ
が下向流とされていて、フィルタ管に捕集された塵をホ
ッパ部に集めるのに都合がよく、除塵室内の含塵ガスの
流路断面積が小さいのでブローダウン効果の利きがよい
チューブ型除塵装置を採用するのが特に好ましい。

【００４５】また、チューブ型除塵装置の長所を取り入
れて改良した、単数または複数の除塵ユニットを上下方
向、あるいは横方向に配置して圧力容器内に収容し、除
塵室内の含塵ガスの流れを下向流になるようにしたキャ
ンドル型除塵器を本装置に採用したものも本発明の好ま
しい構成の装置である。

【００４６】本発明の他の好ましい加圧流動床燃焼ボイ
ラシステムでは、セラミックスフィルタ付き除塵装置の
塵を集めるホッパ部から、含塵ガスの一部を抜き出すブ
ローダウン手段が設けられている。

【００４７】ルーバ除塵器で除塵された含塵ガス中の塵
には、細かい塵が多い。従って、セラミックスフィルタ
付き除塵装置では主に細かい塵を除塵することになる。
細かい塵は、セラミックスフィルタ付き除塵装置の除塵
室内の含塵ガスの流れが停滞する箇所のフィルタ表面に
厚く堆積しやすい傾向があり、塵がフィルタ表面に厚く
堆積すると、フィルタの通気圧損が大きくなってフィル
タの濾過能力が低下し、堆積した塵が発火燃焼しやすい
状態になる。

【００４８】このようなセラミックスフィルタ付き除塵
装置で、塵を集めるホッパ部から含塵ガスの一部を抜き
出すブローダウンを行えば、除塵室内で含塵ガスが停滞
する箇所をなくすことができ、除塵室内で含塵ガスが常
に下向に流れるようにして含塵ガスがホッパ部内で乱れ
た流れを生じるのを防げる他、逆洗によってフィルタか
ら離脱され、ガス中に浮遊せしめられた塵をホッパ部へ
速やかに移すことができる。ブローダウンする含塵ガス
の量は、例えば、セラミックスフィルタ付き除塵装置に
導入される含塵ガスの２〜２５％とされる。

【００４９】これにより、セラミックスフィルタの表面
に堆積する塵の厚さを小さくでき、あるいはセラミック
スフィルタの逆洗再生の頻度を少なくでき、セラミック
フィルタ付き除塵器の高い濾過能力を維持できるととも
に、フィルタ上に堆積した塵が発火燃焼してセラミック
スフィルタが熱損傷する危険性を排除できるなどの効果
が得られる。以下の説明では、これらの効果を総称して
ブローダウン効果という。

【００５０】ブローダウン手段には、抜き出した含塵ガ
スを除塵してプラントの下流に送る方法、除塵して廃棄
する方法、そのまま上流に還流する方法などがある。抜
き出した含塵ガスを除塵するには、別の小容量の除塵器
に導入する必要がある。第１段のセラミックスフィルタ
付き除塵装置の処理容量が大きい場合には、複数の小容
量の除塵器を直列に接続してブローダウンすればよい。

【００５１】この場合、下流段の除塵器から抜き出す含
塵ガスの量は僅かとなるので、そのまま廃棄処分しても
エネルギーの損失は僅かである。この構成では、含塵ガ
ス自体の保有する圧力により、下流段の除塵器に含塵ガ
スの一部を送るようにすればよい。下流段の小容量の除
塵器にはセラミックスフィルタ付き除塵装置の他、サイ
クロン除塵器を使用することもできる。

【００５２】また、高温の加圧された含塵ガスを還流す
るのに使用できる適当なブロワーやファンが入手できれ
ば、ブロワーやファンとガス通路を組み合わせたブロー
ダウン手段により、あるいは圧縮空気によるエゼクタと
ガス通路を組み合わせたブローダウン手段によりセラミ
ックスフィルタ付き除塵装置のガス導入口付近に含塵ガ
スを還流するのも好ましい構成である。

【００５３】高温高圧の含塵ガスを還流するブロワーは
調達するのが容易でないので、また圧縮空気によるエゼ
クタでは圧縮空気の消費量が多くなるので、本発明の他
の好ましい加圧流動床燃焼ボイラシステムでは、セラミ
ックスフィルタ付き除塵装置に導入される含塵ガスが保
有するエネルギーの一部を利用するエゼクタとガス通路
をブローダウン手段として使用し、塵を集めるホッパ部
から抜き出した含塵ガスをガス通路の一端から吸い込
み、ガス通路の他端からセラミックスフィルタ付き除塵
装置のガス導入口付近に還流する構成とされている。

【００５４】この場合、含塵ガスを還流するためにエゼ
クタで消費される含塵ガスのエネルギーは比較的僅かで
済み、エゼクタは構造が簡単なので耐熱構造とすること
も容易であり、高温高圧のガスを送るのにも都合がよ
い。エゼクタとガス通路からなるブローダウン手段は、
セラミックスフィルタ付き除塵装置の容量があまり大き
くないときは一系統だけでよいが、大容量の除塵器の場
合には複数のガス通路と、エゼクタ（両者の数は一致し
なくてもよい）を設け、除塵室内の含塵ガスの流れを均
等化するようにガス通路の吸い込み口を複数配置するの
が好ましい。

【００５５】また、エゼクタとガス通路を、いずれもセ
ラミックスフィルタ付き除塵装置が収容されている圧力
容器中に設ければ、ガス通路の長さを短くできるのでエ
ゼクタで消費される含塵ガスのエネルギーをより少なく
でき、ガス通路に保温を施す必要がなく、ガス通路を圧
力配管とする必要がないという好ましい効果が得られ
る。

【００５６】有効なブローダウン効果を得るのにブロー
ダウンすべき好ましい含塵ガスの量は、セラミックスフ
ィルタ付き除塵装置の種類によって異なる。例えば、セ
ラミックスフィルタが両端が開口したフィルタ管であ
り、各フィルタ管が概ね鉛直に配設され、含塵ガスがフ
ィルタ管内を下向きに流れるように構成された、除塵室
中の含塵ガスの流路断面積が小さいチューブ型除塵装置
では、フィルタ管の下端におけるホッパ部への含塵ガス
の流速を０．５ｍ／秒以上、さらには１ｍ／秒以上２ｍ
／秒以下程度とするのが好ましい。

【００５７】この場合、通常チューブ型除塵装置に導入
される含塵ガスの２〜１５％、より好ましくは３〜１０
％をブローダウンすれば、塵がフィルタ管の下端近傍に
厚く堆積するのを顕著に減らすことができ、フィルタ管
の熱損傷が回避される十分なブローダウン効果が得られ
る。しかし、余り多くの含塵ガスをホッパ部から抜き出
すことは、エゼクタで含塵ガスの保有するエネルギーを
多く消費することになり好ましくない。

【００５８】チューブ型除塵装置の場合、ホッパ部とエ
ゼクタを連通するガス通路は、耐熱金属製としてもよい
が、チューブ型除塵装置の場合には、好ましくは除塵室
内を通過する部分をフィルタ管とする。この場合、ホッ
パ部から吸い込まれる含塵ガスの内４０〜６０％がフィ
ルタ管で濾過されて清浄ガス側空間に流入するので、エ
ゼクタが吸入する含塵ガスの量を少なくでき、ホッパ部
における含塵ガスの吸入量を実質的に増加せしめること
ができる。

【００５９】他方、キャンドル型除塵装置やクロスフロ
ー型除塵器では、除塵室中の含塵ガスの流路断面積が相
対的に大きいので、有効なブローダウン効果を得るに
は、より多くの含塵ガスを抜き出す必要があり、ブロー
ダウンすべき好ましい含塵ガスの量は導入される含塵ガ
スの量の１０〜２５％と多くする必要がある。しかし、
本発明の導入される含塵ガスの有するエネルギーの一部
を利用するエゼクタを使用したブローダウン手段によれ
ば、このように比較的多量の含塵ガスの還流にも容易に
対応できる。

【００６０】本発明の他の好ましい加圧流動床燃焼ボイ
ラシステムでは、ルーバ除塵器で捕集された塵をボイラ
に還流する手段が設けられている。ボイラから排出され
る塵中には２〜１０％の未燃焼成分が含まれている。こ
の中には未燃焼状態の石炭やコークスなどの塵が多く含
まれているので、燃料として有効利用できれば発電プラ
ントの熱効率が向上し、廃棄処分する塵の量を少なくで
きる。

【００６１】また、粒の大きい塵の中には、脱硫剤であ
るドロマイトや石灰石も未反応の状態で相当量含まれて
おり、これらをボイラに還流すれば、脱硫剤の使用量も
節減できる。この構成の加圧流動床燃焼ボイラシステム
は、未燃焼成分を含む塵の排出が多いバブリングベッド
型の加圧流動床燃焼ボイラシステムの熱効率を向上せし
めるのに好適である。

【００６２】塵をボイラに還流する手段には、例えば、
高温と圧力に耐える配管でルーバ除塵器の塵排出口と流
動床ボイラを接続し、スクリュウフィーダや圧縮空気に
より送り込む構成が採用できる。この還流の構造は簡単
なので、通常の塵の処理系統と比べて故障の頻度が少な
いく、信頼性の確保にも有効である。ルーバ除塵器で捕
集した未燃焼成分を含む粗い塵をボイラに還流する構成
では、例えばルーバ除塵器の塵排出管をさらに下方に伸
ばし、排出管の先端をボイラに接続した配管と接続すれ
ばよい。

【００６３】また、ルーバ除塵器とガス通路を、セラミ
ックスフィルタ付き除塵装置と同じ圧力容器中に設ける
ことにより、装置全体をよりコンパクトにまとめること
ができ、高温の含塵ガスの熱エネルギーが発散される装
置の表面積を少なくでき、設備費を節減できる。

【００６４】エゼクタをブローダウン手段の一部とし、
セラミックスフィルタ付き除塵装置にルーバ除塵器を組
み合わせる場合、エゼクタをルーバ除塵器の上流に配置
するとエゼクタのノズルが含塵ガス中に含まれている粗
い塵の粒子によって短時間に摩耗するので、エゼクタは
ルーバ除塵器の下流側に配置するのが好ましい。

【００６５】エゼクタをブローダウン手段の一部として
使用し、セラミックスフィルタ付き除塵装置にルーバ除
塵器を組み合わせる場合、エゼクタをルーバ除塵器の上
流に配置するとエゼクタのノズルが含塵ガス中に含まれ
ている粗い塵の粒子によって短時間に摩耗することにな
るので、エゼクタはルーバ除塵器の下流側に配置するの
が好ましい。

【００６６】本発明は、バブリングベッド型加圧流動床
ボイラ燃焼システムの他に、循環加圧流動床燃焼ボイラ
システムにも好ましく適用でき、後者の場合には流動灰
循環用のサイクロン除塵器をルーバ除塵器としてもよ
い。

【００６７】

【実施例】以下、本発明の加圧流動床燃焼ボイラシステ
ムを実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら
の実施例によってなんら限定されるものではない。

【００６８】図１は、発電プラントの一部となる本発明
によるバブリングベッド型の加圧流動床燃焼ボイラシス
テムの一例の概要を示す系統図である。図１において、
１はルーバ除塵器２４が同一の圧力容器内に収容された
セラミックスフィルタ付き除塵装置、３は両端が開口し
たフィルタ管、６はガス入口室、７はホッパ部、４１は
ルーバ除塵器の塵排出管、９０はバブリングベッド型の
加圧流動床燃焼ボイラ、１００はボイラ本体１０１とベ
ッド材貯蔵容器１０４を収容する圧力容器、１１０は燃
焼ガス管、１１１はルーバ除塵器で捕集した塵をボイラ
本体１０１に戻す配管である。

【００６９】図１において、ボイラ本体１０１から排出
された塵を含む高温の燃焼ガスは、燃焼ガス管１１０を
通ってセラミックスフィルタ付き除塵装置１と同じ圧力
容器内に設けられたルーバ除塵器２４に流入する。ルー
バ除塵器２４に下向きに流入した含塵ガスは、ルーバ翼
２６で反転し、含塵ガス中の比較的粗い塵が慣性と重力
によって分離され塵排出管４１に送られる。

【００７０】ルーバ翼２６の間に流入した含塵ガスは、
ルーバ翼２６の隙間がディフューザ構造とされている
と、流路断面積の増加とともに速度が落ちて静圧を回復
し、ルーバ除塵器による圧力損失を小さく抑えることが
できる。この場合、セラミックスフィルタ付き除塵装置
１のガス入口室６内に流入した含塵ガスの静圧分布が均
等化されるので、各フィルタ管３に含塵ガスが均等に分
配される。

【００７１】各フィルタ管３に分配された含塵ガスは、
濾過されて清浄ガス出口１２からプラントの下流系に送
られ、塵は、ホッパ部７に集められて塵排出口４２から
取り出される。

【００７２】この実施例では、ルーバ除塵器２４で捕集
された比較的粗い未燃焼成分を多く含む塵が、塵排出管
４１、塵排出口４０および配管１１１を経てボイラ本体
１０１に戻され、燃料として利用されるので、ボイラの
燃料効率が向上し、プラントから排出される塵の量が減
る。また、粗い塵の中に脱硫剤である石灰石やドロマイ
トが未反応の状態で含まれていることが多いので、粗い
塵を還流することによってこれらを有効に利用し、その
使用量を節減できる。

【００７３】図１に示すバブリングベッド型の加圧流動
床燃焼ボイラシステムでは、ルーバ除塵器で捕集した塵
をベッド材貯蔵容器１０４に戻してベッド材として使用
し、負荷に応じてボイラ本体１０１に送り込むようにし
てもよい。また、セラミックスフィルタ付き除塵装置１
とルーバ除塵器２４の両方で捕集した塵をボイラ本体１
０１に還流する構成とすれば、塵あるいは灰の処理をボ
イラ本体１０１下部のみで行えば済むので、加圧流動床
燃焼ボイラシステムの運転が簡素化される。

【００７４】図２は本発明による加圧流動床燃焼ボイラ
システムに組み込まれる他のセラミックスフィルタ付き
除塵装置の一例を示す縦断面図である。図２では、セラ
ミックスフィルタ付き除塵装置１を収容する圧力容器２
の内部にルーバ除塵器２４と、エゼクタ１７とガス通路
１３からなるブローダウン手段が収容されており、エゼ
クタ２４のノズル１８はルーバ除塵器２４の下流に配置
されている。また、図３は図２のエゼクタ部分（Ｓ部
分）の拡大断面図であり、図４は図２のＡ−Ａ位置の断
面図である。

【００７５】これらの図において、４は圧力容器の内側
に設けられた断熱材、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄはそれぞ
れ各フィルタ管を支持するとともに、圧力容器の内部を
水平に仕切る管板、９ａ、９ｂ、９ｃはそれぞれ上段、
中段、下段の清浄ガス室（フィルタ管３と清浄ガス室９
ａ、９ｂ、９ｃを合わせた空間が除塵室となる）、１０
はガス導入口、４０は塵排出管４１の塵排出口、４２は
ホッパ部７の塵排出口である。

【００７６】また、１１ａ、１１ｂ、１１ｃはそれぞれ
上段、中段、下段の清浄ガス室９ａ、９ｂ、９ｃに逆洗
用のガスを吹き込むエゼクタを兼ねた清浄ガス出口管、
１２は清浄ガス出口、１４ａ、１４ｂ、１４ｃはそれぞ
れの清浄ガス出口管に圧縮ガス（好ましくは圧縮空気）
を噴出する逆洗ノズル、１５はフィルタ管３の下端部に
取り付けられたスカート、１６はガス通路１３がホッパ
部７に開口している吸込み口、１７はノズル１８とディ
フューザ２１からなるエゼクタ、２７、２８はルーバ除
塵器２４から流れ出るガスをエゼクタ１７に送る仕切
り、２６はルーバ翼、３０はルーバ翼２６の間に設けら
れた案内翼である。

【００７７】また、１９はディフューザ２１の入口部、
２０はガス通路１３を経てホッパ部７の含塵ガスを吸入
する吸入口である。ルーバ翼２６から流れ出る塵の多く
が除去された含塵ガスは、エゼクタ１７のノズル１８で
増速されて低い静圧を形成し、流路断面積が最も小さく
静圧の低いディフューザ２１の入口部１９に設けられた
吸入口２０から、ホッパ部７の含塵ガスを吸入し、次い
でディフューザ２１で流速を静圧に変換して元の静圧近
くまで回復する。

【００７８】この例では、図４から分かるように、ガス
通路１３が８系統設けられ、各ガス通路にそれぞれエゼ
クタ１７が取り付けられている。従って、ホッパ部７に
開口した８箇所の吸込み口１６からまんべんなく含塵ガ
スが吸入されるので、各フィルタ管３内に含塵ガスの下
向流が確保され、かつ各フィルタ管３の下端から流れ出
る含塵ガスの流速のバラツキが小さくなる。

【００７９】ディフューザ２１の入口部１９と出口部と
の間に３００〜１０００ｍｍ水柱の静圧差を設けるよう
にすると、チューブ型除塵装置の場合、適用されるプラ
ントの種類によって差はあるが、チューブ型除塵装置に
導入される含塵ガスの７〜１５％の還流が可能となる。
ディフューザ２１で１０００ｍｍ水柱程度の静圧を回復
させることは容易なので、除塵室内の含塵ガスの流路断
面積が小さいチューブ型除塵装置では十分なブローダウ
ン効果を得ることも容易である。

【００８０】ブローダウン効果により、すべてのフィル
タ管３の下端付近において含塵ガスの下向流を確保でき
れば、各フィルタ管３の下端付近に塵が異常に厚く堆積
したり、堆積した未燃焼成分を含む塵が発火燃焼する現
象を防ぐことができ、安定して高い除塵性能を維持する
ことができる。

【００８１】この例では、ガス通路１３が除塵室を通過
する部分のガス通路１３ａにフィルタ管を使用してお
り、１３ａ以外の部分のガス通路１３とルーバ翼２６等
の材料に、セリウムなどの稀土類元素が添加されたオー
ステナイト系耐熱金属を使用しているが、コーディエラ
イト系、炭化珪素系もしくは窒素珪素系セラミックスを
使用することもできる。また、耐熱金属からなるガス通
路１３はエゼクタ１７およびルーバ除塵器２４を支える
支柱を兼ねている。

【００８２】また、耐熱金属管からなるガス通路１３と
圧力容器２などとの間の熱膨張の差異により生じる変位
を吸収できるように、ガス導入口１０はガイド管２３が
ラビリンスシール２２を介してルーバ除塵器２４と接続
されている。

【００８３】この例では、ガス通路１３が除塵室内を通
過する部分がフィルタ管１３ａとされているので、ガス
通路１３ａでも含塵ガスの濾過が行われる。従って、エ
ゼクタに吸入される含塵ガスの量が少なくても、ホッパ
部７に開口しているガス通路１３の下端の吸込み口１６
から吸い込まれる含塵ガスの量が多いので、フィルタ管
３からホッパ部７へ流入する含塵ガスの量は多く、ブロ
ーダウン効果を得るのに必要な流量を容易に確保でき
る。また、ガス通路１３ａの部分にもフィルタ機能が付
与されていることにより、同じ処理容量のチューブ型除
塵装置をよりコンパクトに構成できる。

【００８４】この構成の場合、ノズル１８を強く絞って
大きい静圧差を得る必要はないので、エゼクタによるガ
スの圧力損失をより小さくでき、さらに、ノズル１８で
絞られた部分のガス流速があまり大きくならないので、
ノズル１８の塵による摩耗が軽減される。

【００８５】加圧流動床燃焼ボイラから排出される含塵
ガスを直接ルーバ除塵器２４に導入する場合、加圧流動
床燃焼ボイラの種類によって差はあるが、例えばルーバ
除塵器２４における圧力損失を７００ｍｍ水柱とすれ
ば、７５〜８５％の除塵効率が得られる。

【００８６】この構成の装置では、ルーバ除塵器２４と
エゼクタ１７を経てチューブ型除塵装置１のガス入口室
６に流入した含塵ガスは、各フィルタ管３に分配されて
各フィルタ管３の内表面で濾過され、清浄ガスとなって
清浄ガス室９ａ、９ｂ、９ｃに流入する。各清浄ガス室
に集められた清浄ガスは、対応する清浄ガス出口管１１
ａ、１１ｂ、１１ｃを経て清浄ガス出口１２からプラン
トの下流系に送られる。

【００８７】ホッパ部７からブローダウン手段によって
抜き出される含塵ガス量に相当する量の含塵ガスが、各
フィルタ管３の下端に取り付けられたスカート１５の下
端から、ホッパ部７に流入する。ガス入口室６内の静圧
分布が均等で各フィルタ管の通気圧損にバラツキがなけ
れば、含塵ガスは各フィルタ管３の下端から同一の流速
で流入するはずである。

【００８８】しかし、各フィルタ管３に流入する含塵ガ
スの量にはバラツキがあり、ホッパ部７内にも含塵ガス
の乱れた流れが生じるので、フィルタ管３から流れ出し
た塵を多く含む含塵ガスがそのままガス通路１３の吸込
み口１６に吸い込まれないようにスカート１５が設けら
れている。スカート１５はホッパ部に堆積した塵を巻き
上げない範囲で長くしておくのが好ましい。

【００８９】ホッパ部７内における含塵ガスの流れを考
慮すると、スカート１５の先端とガス通路１３の吸込み
口１６との間の鉛直方向の距離は、好ましくは１００ｍ
ｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上とする。

【００９０】含塵ガスの中の塵が各フィルタ管３の内面
に厚く堆積すると、ガス入口室６と清浄ガス室９ａ、９
ｂ、９ｃの間の差圧が増加してチューブ型除塵装置１の
濾過能力が低下する。このため、自動的に適当な時間間
隔を置いて各清浄ガス室９ａ、９ｂ、９ｃに順次逆洗ガ
スを吹き込み、対応する清浄ガス室内にある各フィルタ
管３を逆洗再生して堆積している塵を離脱させる。離脱
された塵を、重力と含塵ガスの流れによりホッパ部に集
め、フィルタ管の通気圧損を低く維持しながらチューブ
型除塵装置の運転を継続する。

【００９１】フィルタの逆洗再生は、逆洗ノズル１４
ａ、１４ｂ、１４ｃに接続された図示されていない高速
で作動する制御弁を開閉し、圧縮ガス（好ましくは圧縮
空気、他にプロセスガス、蒸気等も使用できる）を各逆
洗ノズルから交互に噴出させ、対応する清浄ガス室内の
圧力を含塵ガス側の圧力より高くして逆洗ガスをフィル
タ管の外側から内側に向けて逆流させ、フィルタ管３内
に堆積している塵を離脱せしめることにより行われる。
制御弁の開弁時間は、好ましくは０．１〜０．５秒間
（全閉から全開、全閉に要する時間）とする。

【００９２】逆洗を効果的に遂行するには、全閉から全
開に要する時間と、全開状態の保持時間が重要であり、
全閉から全開に要する時間が長いとフィルタ管の内外の
圧力差（以下逆洗差圧という）が十分に大きくならな
い。また、全開状態の保持時間が短いと、逆洗時のフィ
ルタ管内外の差圧の立ち上がりが不十分となり、フィル
タ管の再生が不完全になる。

【００９３】逆洗による再生が不十分であると、フィル
タ管の通気圧損が徐々に増加し、セラミックスフィルタ
付き除塵装置の除塵能力が徐々に低下する。逆洗は、制
御弁の形式、大きさ、圧縮空気の圧力、圧縮空気配管の
太さ、逆洗を行うフィルタ管の有効濾過面積とフィルタ
管の外側の死容積（清浄ガス室の容積）によって最適の
条件が選ばれる。

【００９４】各清浄ガス室９ａ、９ｂ、９ｃに逆洗ガス
を吹き込む逆洗間隔は、例えば１５分間毎に９ａ、９
ｂ、９ｃの清浄ガス室の順にそれぞれ６０秒以下の間隔
で行ってもよく、あるいは５分間隔で９ａ、９ｂ、９ｃ
の順に行ってもよい。逆洗によってフィルタ管３から離
脱せしめられた塵は、望ましくは含塵ガスを還流するこ
とによりもたらされるフィルタ管３内を流れる含塵ガス
の下向流と重力によって速やかにホッパ部に移し、再び
フィルタ管３の内面に堆積しないようにする。

【００９５】図５は、本発明の加圧流動床燃焼ボイラシ
ステムに組み込まれるセラミックスフィルタ付き除塵装
置の他の一例を示す縦断面図である。すなわち、図５は
セラミックスフィルタ付き除塵装置にキャンドル型除塵
装置３１を採用し、キャンドル型除塵装置３１にルーバ
除塵器２４とエゼクタ１７を組み合わせた例であり、図
６は図５のＢ−Ｂ位置の断面図である。図５にはプラン
トの上流系が示されていないが、上流系にサイクロン除
塵器は設けられていない。

【００９６】両図において、３６は片端が閉じたフィル
タ管、３７は清浄ガスヘッダ３８の上側に複数のフィル
タ管３６が概ね鉛直に取り付けられた除塵ユニット、５
０はエゼクタ１７、ルーバ除塵器２４、塵排出管４１お
よびガス通路１３を懸下する吊具である。先の例で既に
説明した部分と同じ機能を有する部分には先の例と同じ
符号が付してあり、その説明は省略する（以下同じ）。

【００９７】このキャンドル型除塵装置３１と組み合わ
されたルーバ除塵器の構造は、実質的に図３に示された
ものと同一である。キャンドル型除塵装置では、含塵ガ
スはフィルタ管３６の外側を流れ、含塵ガスはフィルタ
管３６により濾過され、フィルタ管３６の内側に入って
清浄ガスとなり、清浄ガスヘッダ３８に集められる。こ
の例では、図６から分かるように、除塵ユニット３７が
水平方向に２個配列され、それぞれの清浄ガスヘッダ３
８に続く清浄ガス出口１２から清浄ガスがプラントの下
流に送られる。

【００９８】また、図１の実施例と同じく、この例にお
いても塵を含む燃焼ガスはガス導入口１０、ガイド管２
３を通って、ルーバ除塵器２４に流入し、各ルーバ翼２
６のある箇所で方向を反転し、ガス中の未燃焼成分を多
く含む比較的粗い塵が慣性によって、あるいはルーバ翼
２６に当たって重力によって分離され、分離された大部
分の塵は塵排出管４１へと送られる。

【００９９】ボイラ本体から排出される含塵ガスを直接
ルーバ除塵器２４に導入する場合、例えば、ルーバ除塵
器２４の圧力損失を７００ｍｍ水柱とすれば、７５〜８
５％の除塵効率が得られるので、残りの１５〜２５％の
塵をキャンドル型除塵装置で除塵することになる。

【０１００】７５〜８５％の塵が除かれた含塵ガスは、
ルーバ翼２６の間を通ってエゼクタ１７（図６から分か
るように２個ある）に送られ、各エゼクタ１７のノズル
１８で増速されてディフューザ２１の入口で最も低い静
圧となる。この低い静圧の部分に開口しているガス通路
１３の吸入口２０から、ホッパ部７の含塵ガスを吸い込
むように構成されている。

【０１０１】ルーバ除塵器の除塵効率は加圧流動床燃焼
ボイラが過渡的な状態にあってボイラ本体から未燃焼成
分を含む多量の塵が排出されることがあっても維持され
るので、キャンドル型除塵装置で除塵すべき塵の量が常
にキャンドル型除塵装置３１の除塵能力以下に抑えら
れ、捕集する塵中に含まれる未燃焼成分の割合が少ない
ので、フィルタ管３６上に堆積する塵は燃えにくく、激
しく燃焼することがないので、フィルタ管３６が熱損傷
を受けにくい。

【０１０２】エゼクタ１７のディフューザ２１では、増
速された含塵ガスの動圧が再び静圧に変換され、その静
圧が例えば１０００ｍｍ水柱分大きくなり、キャンドル
型除塵装置３１の除塵室に流入してフィルタ管３６によ
り除塵される。この含塵ガスの差圧が、吸込み口１６と
ガス通路１３を経てホッパ部７から含塵ガスの一部分を
吸い込む駆動力として利用される。

【０１０３】この１０００ｍｍ水柱という大きさの差圧
は、ブローダウン効果を得るために還流を必要とする含
塵ガスの量がチューブ型除塵装置より多いキャンドル型
除塵装置であっても、ブローダウン効果を得るのに十分
な大きさの差圧である。従って、本発明にキャンドル型
除塵装置を採用した構成においても、エゼクタとガス通
路によるブローダウン手段は有用である。

【０１０４】エゼクタを利用するブローダウン手段を備
えたキャンドル型除塵装置３１では、フィルタ管３６の
表面付近に下向きの含塵ガス流が常に確保されることに
なり、除塵室内に含塵ガス流が停滞する箇所がないの
で、逆洗でフィルタ管３６から離脱された塵が、下向き
の含塵ガス流と重力によって速やかにホッパ部７に移さ
れ、フィルタ管３６の上に厚く堆積することがない。

【０１０５】キャンドル型除塵装置３１の逆洗再生は、
各除塵ユニット３７毎に前述の図２の実施例と同様にし
て行われるが、その詳細な説明を省略する。

【０１０６】かくして、キャンドル型除塵装置３１を組
み込んだ加圧流動床燃焼ボイラシステムにおいても、上
流のサイクロン除塵器をルーバ除塵器２４で置き換えて
安定した除塵機能を発揮することができ、未燃焼成分を
含む塵がボイラ本体から多量に排出される過渡的状態に
あっても、トラブルなく除塵を継続でき、サイクロン除
塵器を省略した分、圧力容器の容積を小さくして設備費
を節減できる。

【０１０７】図５、６に示された例では、フィルタ管３
６の上端が閉じていて下端が清浄ガスヘッダ３８に保持
されているが、フィルタ管３６の下端が閉じていて上端
が清浄ガスヘッダ３８に保持されているキャンドル型除
塵装置も存在し、本発明の加圧流動床燃焼ボイラシステ
ムには、このようなフィルタ管３６が逆向きに配置され
たキャンドル型除塵装置を採用してもよい。

【０１０８】図７は、本発明による加圧流動床燃焼ボイ
ラシステムによる発電プラントの他の一例の概要を示す
系統図であり、セラミックスフィルタ付き除塵装置１の
上流にサイクロン除塵器が設けられていないので、圧力
容器１００はこの分直径と内容積が小さくなっている。
また、ブローダウン手段として、セラミックスフィルタ
付き除塵装置１の塵を集めるホッパ部７に開口するガス
抜き管７３とこのガス抜き管７３に接続された小容量の
セラミックスフィルタ付き除塵装置１ｂが採用されてい
る。

【０１０９】図７の例では、セラミックスフィルタ付き
除塵装置１はいずれもチューブ型除塵装置１とされ、ボ
イラ本体１０１から排出される塵を含む燃焼ガスは、燃
焼ガス管１１０を通って、先ずチューブ型除塵装置１と
同じ圧力容器２内に組み込まれたルーバ除塵器２４に流
入する。

【０１１０】ルーバ除塵器２４で大部分の塵が除塵され
た含塵ガスの大部分は、チューブ型除塵装置１でさらに
除塵され、清浄ガスとなって清浄ガス出口１２から配管
６１を経てガスタービン１２０があるプラントの下流系
に送られる。

【０１１１】含塵ガスの一部、例えば９％は、チューブ
型除塵装置１のホッパ部７に接続されたガス抜き管７３
から抜き出され、小容量のチューブ型除塵装置１ｂに送
られて除塵され、清浄ガスとなって清浄ガス出口１２ｂ
から同じく配管６１を経てガスタービン１２０に送られ
る。

【０１１２】ルーバ除塵器２４で捕集された大部分の塵
は塵排出管４１を経て塵排出口４０から系外に取り出さ
れる。この塵の中に未燃焼成分が多く含まれる場合に
は、配管７７によりベッド材貯蔵容器１０４またはボイ
ラ本体１０１の流動床に送り込んで再燃焼させ、燃料効
率を高めるてやるのが好ましい。

【０１１３】また、チューブ型除塵装置１のフィルタ管
３上に堆積した塵は、逆洗によっててフィルタ管３から
離脱され、ブローダウンによる含塵ガスの流れと重力に
よってホッパ部７に集められ、塵排出口４２から系外に
取り出される。図７の７０は圧縮空気のタンク、７１は
逆洗に使用される圧縮空気の制御弁、７４は圧縮空気の
配管である。

【０１１４】小容量のチューブ型除塵装置１ｂにおいて
もブローダウン効果を得るため、そのホッパ部７ｂか
ら、第１段の除塵装置と同様にチューブ型除塵装置１ｂ
に流入した含塵ガスの９％を抜き出すとすると、抜き出
されるガスの量はチューブ型除塵装置１に流入したガス
の０．８１％になる。

【０１１５】チューブ型除塵装置１ｂでフィルタ管３ｂ
に捕集され、ホッパ部７ｂに集められた塵は、塵排出口
４２ｂから系外に取り出される。ホッパ部７ｂからガス
抜き管７３ｂにより抜き出された含塵ガスは、この例で
は、空気エゼクタ７５に送られ、圧縮空気配管７４から
供給される圧縮空気によって与圧され、配管７６により
チューブ型除塵装置１のガス入口室６に送り込まれる。

【０１１６】ガス抜き管７３ｂから取り出された含塵ガ
スに含まれる塵の量が少ない場合、この含塵ガスを配管
７８により配管６１に合流させ、ガスタービン１２０に
送って発電に使用することも可能である。

【０１１７】この例の加圧流動床燃焼ボイラシステムに
おいても、図２と図５に示された例と同様に、加圧流動
床燃焼ボイラが過渡的状態にあって未燃焼成分を含む多
量の塵がチューブ型除塵装置１のガス導入口１０に送ら
れてきても、フィルタ管が熱損傷するなどのトラブルな
く安定して運転でき、システムの設備費用についても節
減できるという効果が得られる。

【０１１８】図８は、図１の本発明による加圧流動床燃
焼ボイラシステムに組み込まれるセラミックスフィルタ
付き除塵装置の他の一例を示す縦断面図である。このセ
ラミックスフィルタ付き除塵装置１にはチューブ型除塵
装置が採用され、同装置内の圧力容器内には、ルーバ型
除塵器２４、小容量のセラミックスフィルタ付き除塵装
置１ｂが収容されている。

【０１１９】つまり、この例のチューブ型除塵装置で
は、一部分のフィルタ管３が小容量のチューブ型除塵装
置１ｂのフィルタ管３ｂとして使用されている。図示さ
れていない加圧流動床燃焼ボイラから排出された高温の
含塵ガスは、図１の例と同様にガス導入口１０から導入
され、先ずルーバ除塵器２４に流入して除塵される。

【０１２０】ルーバ除塵器２４で塵の多くが除塵された
含塵ガスは、ガス入口室６で分配されてフィルタ管３に
流入して濾過され、大部分が清浄ガスとなって清浄ガス
室９ａ、９ｂ、９ｃに集められ、対応する清浄ガス出口
管１１ａ、１１ｂ、１１ｃと清浄ガス出口１２から、図
示されてていないガスタービンが設けられたプラントの
下流系に送られる。

【０１２１】フィルタ管３の下端に取り付けられたスカ
ート１５からホッパ部７に流入した一部の含塵ガス、例
えばガス導入口１０から導入された含塵ガスの７％は、
フィルタ管３と平行に除塵室中に設けられた上昇管１３
ｂに吸い込まれて除塵室内を上昇し、反転室４５で向き
を下に変えて小容量の除塵器１ｂのフィルタ管３ｂに流
入して濾過され、清浄ガスとなって清浄ガス室９ａ、９
ｂ、９ｃに入り、フィルタ管３により濾過された清浄ガ
スと合流する。

【０１２２】この例では、上昇管１３ｂを耐熱金属製と
してあるが、上昇管１３ｂにフィルタ管を使用すれば、
この部分でも含塵ガスの濾過がなされ、チューブ型除塵
装置をよりコンパクトに構成することができる。フィル
タ管３ｂの下端にはホッパ部７とは仕切られたホッパ部
７ｂとされており、ホッパ部７ｂには集めた塵を取り出
す排出口４２ｂと、ホッパ部７ｂから含塵ガスを抜き出
すガス抜き管７３ｂが取り付けられている。

【０１２３】ガス抜き管７３ｂから抜き出される含塵ガ
スは、例えば、図７の例と同様に処理すればよい。ルー
バ除塵器２４で分離された比較的粗くて未燃焼成分を多
く含む塵は、図１の例と同じく、塵排出口４０からボイ
ラ本体またはベッド材貯蔵容器に戻し、燃料などの節減
を図り、処理する灰の量を減らすのが好ましい。

【０１２４】フィルタ管３、３ｂの表面に堆積した塵
は、図示されていない制御装置により自動的に設定され
た間隔で各清浄ガス室９ａ、９ｂ、９ｃについて順に逆
洗を行い、フィルタ管３、３ｂの表面から離脱させてホ
ッパ部へ移し、フィルタ管３、３ｂを再生してその通気
圧損を低く保って除塵装置の除塵能力を確保する。ま
た、離脱した塵は重力とガス流によってホッパ部７に集
められる。

【０１２５】この例では、チューブ型除塵装置１、１ｂ
の逆洗再生は、制御弁７１ａ、７１ｂ、７１ｃを順次短
時間開いて圧縮空気タンク７０に貯めてある圧縮空気を
逆洗ノズル１４ａ、１４ｂ、１４ｃから噴出させ、清浄
ガス室９ａ、９ｂ、９ｃに逆洗ガスを順次吹き込むこと
により、フィルタ管３、３ｂを同時に分け隔てなく行う
ので、逆洗に必要な圧縮ガスの制御弁の数を少なくで
き、これらの制御系を含め、逆洗系統を簡素化できる。

【０１２６】この例によれば、未燃焼成分を含む多量の
塵が除塵装置に導入されても、フィルタ管３、３ｂの熱
損傷が回避できるとともに、必要とされる圧力容器の数
と容積を少なくでき、両方のチューブ型除塵装置の間の
配管の全長を短くできるなどにより、圧力容器や配管の
表面から発散する熱エネルギーの量を減らすことがで
き、設備のコストも低減できる。

【０１２７】

【発明の効果】本発明による加圧流動床燃焼ボイラシス
テムとガスタービンを組み合わせた発電プラントでは、
加圧流動床燃焼ボイラから過渡的に未燃焼成分を含む多
量の塵が排出されてセラミックスフィルタ付き除塵装置
に到来することがあっても、前段のルーバ除塵器が、サ
イクロン除塵器のように塵をそのまま下流にオーバーフ
ローすることなく所定の除塵機能を保持し、未燃焼成分
を多く含む塵を優先的に除塵する。

【０１２８】このため、セラミックスフィルタ付き除塵
装置に流入する含塵ガス中の塵濃度が極端に増加するこ
とがなく、セラミックスフィルタに捕集される塵が燃え
にくいものとなっているので、セラミックスフィルタ上
に堆積した塵は燃えにくく、燃えても激しい燃焼を起こ
さないので、セラミックスフィルタが熱損傷してプラン
トに致命的なトラブルをもたらすことがない。

【０１２９】また、サイクロン除塵器の設置を省略した
ので、これらを収容するのに必要な大きいスペースを圧
力容器中に確保する必要がなく、使用する圧力容器の外
径や内容積を小さくでき、このために節減できる費用は
顕著に大きく、この分発電プラントの設備費を安くでき
る。

【０１３０】さらに、セラミックスフィルタ付き除塵装
置にエゼクタとガス通路などからなるブローダウン手段
を設けて除塵室中に含塵ガスの下向流を確保することに
より、セラミックスフィルタ上に堆積する塵の量を少な
くできる。このため、セラミックスフィルタ付き除塵装
置の高い濾過能力を保持できる他、未燃焼成分を含む塵
がセラミックスフィルタ上に堆積して発火したり、燃焼
してセラミックスフィルタが熱損傷する危険性を排除で
き、加圧流動床燃焼ボイラシステムの信頼性がさらに向
上する。

【０１３１】特に、ブローダウン手段にエゼクタとガス
通路を使用し、セラミックスフィルタ付き除塵装置をチ
ューブ型除塵装置とし、ホッパ部から抜き出した含塵ガ
スをチューブ型除塵装置のガス導入口付近に還流するよ
うにした構成では、加圧流動床燃焼ボイラシステムの圧
力容器をさらにコンパクト化でき、配管の全長を短くで
きるので、システムを構成する装置の表面から逃げる熱
エネルギーの量とシステムの設備コストをさらに低減で
きる。

【０１３２】また、ルーバ除塵器で捕集した未燃焼成分
を多く含む塵を加圧流動床燃焼ボイラに戻して燃やすこ
とにより、燃料効率が向上し、廃棄処分しなければなら
ない塵の量を少なくできる。従って、設備コストが安
く、環境面、効率面で優れた石炭利用技術の本格的な実
用化時期を早めると期待され、そのエネルギー産業にお
ける利用価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加圧流動床燃焼ボイラシステムの一例
の概要を示す系統図

【図２】本発明の加圧流動床燃焼ボイラシステムに使用
されるセラミックスフィルタ付き除塵装置の他の一例を
示す縦断面図

【図３】図２の”Ｓ”部分の拡大断面図

【図４】図２のＡ−Ａ断面図

【図５】本発明の加圧流動床燃焼ボイラシステムに使用
されるセラミックスフィルタ付き除塵装置の他の一例を
示す縦断面図

【図６】図５のＢ−Ｂ断面図

【図７】本発明の加圧流動床燃焼ボイラシステムの他の
一例による発電プラントの概要を示す系統図

【図８】本発明の加圧流動床燃焼ボイラシステムに使用
されるセラミックスフィルタ付き除塵装置の他の一例を
示す縦断面図

【図９】従来の加圧流動床燃焼ボイラシステムのよる発
電プラントの一例の概要を示す系統図

【図１０】従来の加圧流動床燃焼ボイラシステムによる
発電プラントの他の一例の概要を示す系統図

【符号の説明】

１：セラミックスフィルタ付き除塵装置（チューブ型除
塵装置、キャンドル型除塵装置） １ｂ：小容量のセラミックスフィルタ付き除塵装置 ２、１００：圧力容器 ３、３ｂ、３６：フィルタ管（セラミックスフィルタ） ４：断熱材 ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ：管板 ６：ガス入口室 ７、７ｂ：ホッパ部 ９ａ、９ｂ、９ｃ：清浄ガス室 １０：ガス導入口 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ：清浄ガス出口管 １２、１２ｂ：清浄ガス出口 １３：ガス通路 １３ａ：フィルタ管を使用するガス通路 １３ｂ：上昇管 １４ａ、１４ｂ、１４ｃ：逆洗ノズル １５：スカート １６：吸込み口 １７：エゼクタ １８：ノズル １９：ディフューザの入口部 ２０：吸入口 ２１：ディフューザ ２２：ラビリンスシール ２３：ガイド管 ２４：ルーバ除塵器 ２６：ルーバ翼 ２７、２８：仕切り ３０：案内翼 ３１：キャンドル型除塵装置 ３７：除塵ユニット ３８：清浄ガスヘッダ ４０、４２、４２ｂ：塵排出口 ４１：塵排出管 ５０：吊具 ６１：清浄ガス配管 ７０：圧縮空気タンク ７１：制御弁 ７３、７３ｂ：ガス抜き管 ７４：圧縮空気配管 ７５：空気エゼクタ ７６、７７、７８：配管 １００：加圧流動床燃焼ボイラ １０１：ボイラ本体 １０２、１０３：サイクロン除塵器 １０４：ベッド材貯蔵容器 １１０：燃焼ガス管 １１１：配管 １２０：ガスタービン １３０：排熱ボイラ １４０：バグフィルタ １５０：煙突

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 勝美 神奈川県川崎市幸区塚越３丁目474番２号 旭硝子株式会社玉川分室内 (72)発明者 前野 裕史 神奈川県川崎市幸区塚越３丁目474番２号 旭硝子株式会社玉川分室内 (72)発明者 国高 哲也 東京都世田谷区新町１−31−４−204 (72)発明者 入谷 淳一 神奈川県茅ケ崎市茅ケ崎１−７−４−503 (72)発明者 後藤 秀樹 東京都調布市富士見町４−19−１−102

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼ガス系にセラミックスフィルタ付き除
   塵装置を備えた加圧流動床燃焼ボイラシステムであっ
   て、ボイラとセラミックスフィルタ付き除塵装置の間の
   前段除塵器としてルーバ除塵器が設けられていることを
   特徴とする加圧流動床燃焼ボイラシステム。
2. 【請求項２】セラミックスフィルタ付き除塵装置の塵を
   集めるホッパ部から含塵ガスの一部を抜き出すブローダ
   ウン手段が設けられている請求項１に記載の加圧流動床
   燃焼ボイラシステム。
3. 【請求項３】ルーバ除塵器で捕集された塵をボイラに還
   流する手段が設けられている請求項１または２に記載の
   加圧流動床燃焼ボイラシステム。
4. 【請求項４】セラミックスフィルタ付き除塵装置とルー
   バ除塵器が同一圧力容器内に収容されている請求項１〜
   ３のいずれか１つに記載の加圧流動床燃焼ボイラシステ
   ム。
5. 【請求項５】セラミックスフィルタ付き除塵装置の塵を
   集めるホッパ部から含塵ガスの一部を抜き出すブローダ
   ウン手段がエゼクタとガス通路からなり、除塵装置に導
   入される含塵ガスが保有するエネルギーの一部をエゼク
   タで利用し、ホッパ部の含塵ガスの一部をエゼクタに接
   続されたガス通路から吸い込んでガス通路の他端から除
   塵装置のガス導入口付近へ還流するように構成されてい
   る請求項２〜４のいずれか１つに記載の加圧流動床燃焼
   ボイラシステム。
6. 【請求項６】ルーバ除塵器、エゼクタおよびガス通路
   が、セラミックスフィルタ付き除塵装置と同一圧力容器
   内に収容されている請求項５に記載の加圧流動床燃焼ボ
   イラシステム。
7. 【請求項７】ルーバ除塵器のルーバ翼群の外形が概ね円
   錐状に形成され、各ルーバ翼の間にディフューザが形成
   されているとともにルーバ翼群がガス通路を兼ねた複数
   のパイプによって貫通かつ支持され、各ルーバ翼の間の
   パイプによってガス流路が狭められた箇所のパイプの表
   面に含塵ガスの吸入口が形成されてエゼクタとされてい
   る請求項５または６に記載の加圧流動床燃焼ボイラシス
   テム。
8. 【請求項８】ブローダウン手段が、セラミックスフィル
   タ付き除塵装置の塵を集めるホッパ部に開口するガス抜
   き管とガス抜き管に接続された小容量のセラミックスフ
   ィルタ付き除塵装置とで構成されている請求項２に記載
   の加圧流動床燃焼ボイラシステム。
9. 【請求項９】ルーバ除塵器内の含塵ガスの流れが、概ね
   鉛直な下向きとされている請求項１〜８のいずれか１つ
   に記載の加圧流動床燃焼ボイラシステム。
10. 【請求項１０】セラミックスフィルタ付き除塵装置のセ
    ラミックスフィルタが、両端が開口した複数のフィルタ
    管であり、各フィルタ管が概ね鉛直に配設され、含塵ガ
    スがフィルタ管内を下向きに流れるように構成されてい
    る請求項１〜９のいずれか１つに記載の加圧流動床燃焼
    ボイラシステム。
11. 【請求項１１】セラミックスフィルタ付き除塵装置のセ
    ラミックスフィルタが、片端が閉じ片単が開口した複数
    のフィルタ管であり、各フィルタ管が清浄ガスヘッダに
    概ね鉛直に接続固定され、除塵装置の各フィルタ管が配
    設された除塵室内を含塵ガスが上方から下方に流れるよ
    うに構成されている請求項１〜９のいずれか１つに記載
    の加圧流動床燃焼ボイラシステム。