JPH0875370A - 多重区画室を有する効率可変再循環熱交換器を備える流動床燃焼装置及びその操作方法 - Google Patents

多重区画室を有する効率可変再循環熱交換器を備える流動床燃焼装置及びその操作方法

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JPH0875370A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作におけるより高度な融通性を提供する流
動床燃焼装置及び方法を提供すること。 【解決手段】 囲包体と、囲包体内に炉区域を規定する
手段と、炉区域内に形成される流動床と、炉区域内の流
動床から煙道ガスと同伴粒状材料との混合物を受理し、
煙道ガスから粒状材料を分離するための分離手段と、少
くとも二つの区画室を備える再循環熱交換手段と、分離
手段からの分離材料を区画室の一方へ排出するための手
段と、一方の区画室から他方の区画室への分離材料の流
れを選択的に許容するための手段と、他方の区画室内の
分離材料を冷却するために、これと熱交換関係において
冷却媒体を通過させるための手段と、材料を炉区域へと
通過させるために、区画室の少くとも一方を炉区域へ接
続するための手段と、再循環熱交換手段の効率を調節す
るために、炉区域への材料の流量を制御するための手段
とを備える流動床燃焼装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動床燃焼装置及
びその操作方法に関し、より詳細には多重区画室再循環
熱交換器が、装置の炉区域に隣接して設けられている、
かような装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】流動床燃焼装置はよく知られており、こ
の装置は炉区域を含み、この炉区域内において、石炭等
の化石燃料と、石炭の燃焼の結果として生じる硫黄酸化
物のための吸着剤とを含む粒状材料の床を通して空気を
通過させ、床を流動化して、燃料の比較的低温での燃焼
を促進する。これらの形式の燃焼装置は蒸気発生器にお
いてしばしば使用され、この蒸気発生器では、流動床と
熱交換関係において水を通過させて蒸気を発生させ、高
燃焼効率及び燃料融通性、高硫黄吸着及び低窒素酸化物
放出が可能となる。
【０００３】これらの形式の装置の炉区域において使用
される最も代表的な流動床は、一般に「バブリング」流
動床と呼ばれ、この流動床では、粒状材料の床は比較的
高密度で、良く規定された、つまり不連続の上方表面を
有する。他に、「循環」流動床を使用する形式の装置も
あり、この流動床では、流動床密度は代表的なバブリン
グ流動床の床密度よりも低く、流動化空気速度はバブリ
ング床に等しいか又はこれよりも速く、床中を通過する
煙道ガスは、微細な粒状固体によって実質的に飽和され
る程度まで、相当量の微細な粒状固体を同伴する。
【０００４】循環流動床は、比較的高い内部及び外部固
体再循環を特徴とし、そのため燃料熱放出パターンに対
して非感応性であり、温度変化が最小限となり、よって
硫黄放出が低水準で安定する。炉区域出口にサイクロン
分離器を配置して、流動床からの煙道ガス及びこのガス
に同伴される固体を受理することにより、高外部固体再
循環が達成される。分離器内で煙道ガスと固体とが分離
され、煙道ガスは熱回収領域へ通され、一方固体はシー
ルポット又はシールバルブを通して炉区域へ再循環され
る。この再循環により分離器の効率が改善され、その結
果硫黄吸着剤及び燃料の滞留時間が効率的に増加し、よ
って吸着剤及び燃料の消費量が減少する。
【０００５】これらの形式の流動床、より詳細には循環
流動床の操作において、いくつかの重要な考慮すべき問
題がある。例えば、煙道ガス及び同伴固体は、炉区域内
で、吸着剤による適切な硫黄捕捉と一貫して、実質的に
等温（通常約１６００°Ｆ（８７１℃））で維持する必
要がある。その結果、熱回収領域へ通される煙道ガスの
最大熱容量（ヘッド）、及びサイクロンを通して炉区域
へ再循環される分離固体の最大熱容量は、この温度によ
って制限される。過熱の仕事のみを要求され再熱の仕事
を要求されないサイクルにおいては、炉区域出口におけ
る煙道ガスの熱含有量は、分離器の下流の蒸気発生器の
熱回収領域において使用するのに必要な熱を提供するの
に、通常充分である。従って再循環固体の熱含有量は必
要ない。
【０００６】しかしながら、硫黄捕捉を伴う循環流動
床、並びに過熱の仕事に加えて再熱の仕事も要求するサ
イクルを使用する蒸気発生器においては、炉区域出口に
おける煙道ガス中に含まれる利用可能な熱では充分では
ない。同時に、炉−サイクロン再循環ループ内の熱は、
蒸気発生器の仕事に必要な量に対して過剰である。この
ようなサイクルのためには、固体が炉区域に再導入され
る前に、再循環固体の熱が使用されるように設計する必
要がある。
【０００７】この余分な熱容量を提供するために、再循
環熱交換器はしばしば分離器固体出口と炉区域の流動床
との間に配置される。再循環熱交換器は過熱器熱交換表
面を備え、分離器から分離固体を受理し、固体が炉区域
へ再導入される前に、比較的高熱伝達率で固体から過熱
器表面へと熱を伝達するように機能する。過熱器表面か
らの熱は、次に熱回収領域の冷却回路へ伝達され、必要
な再熱の仕事を供給する。
【０００８】再循環熱交換器において熱伝達量を制御す
るための最も簡単な技術は、内部の固体の水準を変化さ
せることである。しかしながら、再循環床高さを選択す
るに当たって充分な自由度がない場合もある。例えば、
熱伝達と関連性のない理由のために、最低流動床固体深
さ又は圧力が要求される場合等である。この場合、再循
環固体の一部を迂回させ、再循環熱交換器と接触して冷
却されることを避けるために「プラグバルブ」又は「Ｌ
バルブ」を使用することにより、熱伝達を制御すること
ができる。迂回通路からの固体と熱交換器通路からの固
体とは、再結合されるか、又は各々の流れを直接炉区域
に回して再循環通路を完成させる。このようにして、存
在する単位負荷あたりの熱交換器表面への適切な熱伝達
が達成される。しかしながらこれらの形式の配置では、
固体装置内において可動部品を使用する必要があり、及
び／又は、関連する曝気装置を備える外部固体流導管が
必要であり、そのため装置に相当な追加的費用がかか
る。
【０００９】これらの費用を削減するために、本出願の
譲受人の出願である１９８９年６月２６日出願米国特許
願第３７１，１７０号に開示される装置が発明された。
この装置によれば、分離固体を受理し、炉区域内の流動
床へ戻して分配するために、再循環熱交換器が設けられ
る。再循環熱交換器は、装置の炉区域の外部に位置し、
分離器から排出された固体を受理するための入口室を備
える。入口室から固体を受理する二つの追加の室が設け
られる。固体は追加の室内で流動化され、固体から熱を
取り出すために、追加の室の少くとも一方に熱交換表面
が設けられる。追加の室内の固体は、この室内での水準
が、溢れ堰の高さによって設定された所定高さを越える
と、出口室内へ流入する。出口室に入った固体は、次に
炉区域内の流動床へと排出されて戻される。
【００１０】しかしながら、この形式の操作に関連する
欠点がいくつかある。例えば、熱交換器表面のための利
用可能スペースは限られており、炉区域内の圧力変動が
外部熱交換器へ伝達され、操作が不安定になる。また固
体は、熱交換器から一つの排出管を通して炉区域の比較
的小さい一つの領域へ指向されるので、固体の均一な混
合及び分配に相反する。さらに、区画室間の固体の流れ
を直接制御するための手段がない。その上、熱交換器か
ら炉区域へと固体を移動させるためには動力が必要であ
るが、この装置ではこれを圧力差に頼っている。さら
に、固体量つまり炉負荷を制御するための手段がない。
【００１１】これらの問題は、本発明の譲受人に譲渡さ
れた米国特許第5,133,943号において指摘されており、
この文献では、装置の炉区域に隣接して位置する再循環
熱交換器を含む装置が開示される。炉区域内の流動床か
らの煙道ガスと同伴粒状材料とは分離され、煙道ガスは
熱回収領域へ通され、分離された固体は再循環熱交換器
へ通される。固体から熱を除去するために、熱交換器の
一つの区画室内に熱交換表面が設けられ、また迂回区画
室が設けられて、始動及び低負荷状態の間には、この区
画室を通して固体が直接炉へと通される。分離固体のた
めの別個の冷却区画室が再循環熱交換器内に配置され、
区画室間の固体の流れを選択的に制御する手段が設けら
れる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の特許の装置の全ての特徴を組み込む一方で、操作にお
けるより高度な融通性を提供する、流動床燃焼装置及び
方法を提供することである。
【００１３】本発明の別の目的は、大気圧循環流動床又
は加圧循環流動床のどちらにも適用可能である、上記の
形式の装置及び方法を提供することである。
【００１４】本発明のさらに別の目的は、ボイラー内の
蒸気又は水の回路に連結される熱交換表面を有する再循
環熱交換器を備えた、上記の形式の装置及び方法を提供
することである。
【００１５】本発明の別の目的は、Ｌバルブが再循環熱
交換器内の区画室の一つを炉へ接続する、上記の形式の
装置及び方法を提供することにある。
【００１６】本発明の別の目的は、Ｌバルブを通しての
固体の流れ、よって再循環熱交換器の効率を調節するこ
とができる、上記の形式の装置及び方法を提供すること
にある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】これら及びその他の目的
を達成するために、本発明の装置は、装置の炉区域に隣
接して位置される再循環熱交換器を備える。炉区域内の
流動床からの煙道ガスと同伴粒状材料とは分離され、煙
道ガスは熱回収領域へと通され、分離固体は再循環熱交
換器へと送られる。固体から熱を除去するために、熱交
換器の一つの区画室内に熱交換表面が設けられ、また迂
回区画室が設けられて、始動及び低負荷状態の間はこの
区画室を通して固体が直接炉へと通される。再循環熱交
換器内に分離固体のための別個の冷却区画室が配置さ
れ、区画室間の固体の流れを選択的に制御する手段が設
けられる。区画室の一つをＬバルブが炉へと接続し、Ｌ
バルブを通しての固体の流れが調節され、再循環熱交換
器の効率を変化させる。
【００１８】
【発明の実施の態様】以下に本発明の構成及び実施態様
を列挙する。
【００１９】１．囲包体と、該囲包体内に炉区域を規定
する手段と、該炉区域内に形成される流動床と、前記炉
区域内の流動床から煙道ガスと同伴粒状材料との混合物
を受理し、該煙道ガスから該粒状材料を分離するための
分離手段と、少くとも二つの区画室を備える再循環熱交
換手段と、前記分離手段からの分離材料を前記区画室の
一方へ排出するための手段と、該一方の区画室から他方
の区画室への前記分離材料の流れを選択的に許容するた
めの手段と、前記他方の区画室内の前記分離材料を冷却
するために、これと熱交換関係において冷却媒体を通過
させるための手段と、前記材料を前記炉区域へと通過さ
せるために、前記区画室の少くとも一方を前記炉区域へ
接続するための手段と、前記再循環熱交換手段の効率を
調節するために、前記炉区域への前記材料の流量を制御
するための手段とを備える流動床燃焼装置。
【００２０】２．前記許容するための手段が、前記一方
の区画室から前記他方の区画室へと前記材料が流れる第
一の位置と、該流れが妨げられる別の位置との間で可動
であるバルブ手段を備える、上記１に記載の装置。
【００２１】３．前記許容するための手段が、前記一方
の区画室へ選択的に空気を導入して、前記他方の区画室
への前記材料の流れを制御するための手段を備える、上
記１に記載の装置。
【００２２】４．前記区画室を前記炉区域へとそれぞれ
接続する二つの接続手段を備え、該接続手段の一方は、
前記一方の区画室から前記炉区域へと直接前記材料を通
過させ、前記接続手段の他方は、前記他方の区画室から
の前記冷却された材料を前記炉区域へと通過させる、上
記１に記載の装置。
【００２３】５．前記他方の接続手段がＬバルブの形式
である、上記４に記載の装置。
【００２４】６．前記制御するための手段が、空気を前
記Ｌバルブ内へ導入して、前記材料の前記炉区域への流
れを促進させるための手段と、該空気の流れを変化させ
るための手段とを備える、上記５に記載の装置。
【００２５】７．前記制御するための手段が、前記接続
手段内へ空気を導入して、前記材料の前記炉区域への流
れを促進させるための手段と、該空気の流れを変化させ
るための手段とを備える、上記１に記載の装置。
【００２６】８．前記再循環熱交換手段が第三の区画室
を含み、さらに前記一方の区画室から該第三の区画室へ
の前記材料の流れを選択的に許容するための手段を備え
る、上記１に記載の装置。
【００２７】９．前記許容するための手段が、前記一方
の区画室から前記第三の区画室へ前記材料が流れる第一
の位置と、該流れが妨げられる別の位置との間で可動で
あるバルブ手段を備える、上記８に記載の装置。
【００２８】10．前記バルブ手段の前記別の位置におい
て、前記材料が前記一方の区画室から直接前記炉区域へ
と流れる、上記２又は９に記載の装置。
【００２９】11．前記第三の区画室から前記材料を除去
するために、該第三の区画室と関連するドレン手段をさ
らに備える、上記８に記載の装置。
【００３０】12．前記第三の区画室内の前記材料を冷却
するために、該材料と熱交換関係において冷却媒体を通
過させるための手段をさらに備える、上記８に記載の装
置。
【００３１】13．前記各区画室内に空気を選択的に導入
し、該各区画室内の材料を流動化させ、材料の前記流れ
を許容するための手段をさらに備える、上記８に記載の
装置。
【００３２】14．前記一方の区画室が、前記他方の区画
室と前記第三の区画室との間に延長する、上記８に記載
の装置。
【００３３】15．前記囲包体の壁の少くとも一部が管で
形成され、さらに該管中に流体を通過させて、前記炉区
域内で発生した熱を該流体へ伝達するための流体流回路
手段を備える、上記１に記載の装置。
【００３４】16．前記通過させるための手段が前記流体
流回路手段中に接続される、上記１５に記載の装置。
【００３５】17．再循環熱交換手段が前記分離手段と前
記囲包体との間に位置される、上記１に記載の装置。
【００３６】18．囲包体内に形成された炉を有する流動
床燃焼装置を操作するための方法であって、前記流動床
からの煙道ガスと同伴粒状材料とを分離する工程と、分
離された煙道ガスを熱回収領域へ通過させる工程と、分
離された前記材料を再循環熱交換器の区画室へ通過させ
る工程と、前記区画室から前記炉へ直接、または前記区
画室から前記熱交換器の第二の区画室へ、前記材料を選
択的に通過させる工程と、前記第二の区画室内の前記材
料を冷却する工程と、冷却された前記材料を前記第二の
区画室から前記炉へ通過させる工程と、前記第二の区画
室から前記炉への前記冷却された材料の流量を制御し
て、前記熱交換器の効率を制御する工程とを含む、流動
床燃焼装置を操作するための方法。
【００３７】19．前記材料を第三の区画室へ選択的に通
過させる工程と、該材料を該第三の区画室から前記炉へ
と通過させる工程とをさらに含む、上記１８に記載の方
法。
【００３８】20．前記第三の区画室内の材料を冷却する
工程をさらに含む、上記１９に記載の方法。
【００３９】21．前記冷却する工程が、前記第二又は第
三の区画室内の材料と熱交換関係において該第二又は第
三の区画室内の熱交換手段中に流体を通過させ、該材料
から該流体へと熱を伝達する工程を含む、上記１８又は
２０に記載の方法。
【００４０】22．前記冷却する工程が、前記炉へ通され
る分離材料の温度を調節することによって制御される、
上記１８又は２０に記載の方法。
【００４１】23．前記各区画室に空気を選択的に導入し
て、該各区画室内の材料を流動化させる工程をさらに含
む、上記１９に記載の方法。
【００４２】24．前記囲包体を形成する水壁管中に流体
を通過させて、前記炉において発生された熱を該流体へ
伝達する工程をさらに含む、上記１８に記載の方法。
【００４３】25．前記選択的に通過させる工程が、前記
材料を直接前記炉へ通過させるために、前記第一の区画
室内へ空気を導入する段階、又は前記材料を前記第一の
区画室から前記第二の区画室そして前記炉へ通過させる
ために、前記第二の区画室へ空気を導入する段階を含
む、上記１８に記載の方法。
【００４４】26．囲包体と、該囲包体内に炉区域を規定
する手段と、前記炉区域内に形成される流動床と、前記
炉区域内の流動床からの煙道ガスと同伴粒状材料との混
合物を受理し、該煙道ガスと該同伴粒状材料とを分離す
るための分離手段と、少くとも一つの区画室を備える再
循環熱交換手段と、前記分離手段からの分離された前記
材料を前記区画室へ排出するための手段と、前記区画室
内の前記分離された材料を冷却するために、該材料と熱
交換関係において冷却媒体を通過させるための手段と、
前記材料を前記炉区域へ通過させるために、前記区画室
を前記炉区域へ接続するための手段と、前記再循環熱交
換手段の効率を調整するために、前記炉区域への前記材
料の流量を制御するための手段とを備える流動床燃焼装
置。
【００４５】27．少くとも二つの区画室を有し、さらに
該区画室の一方から他方への材料の流れを選択的に許容
するための手段を備える、上記２６に記載の装置。
【００４６】28．前記許容するための手段が、前記一方
の区画室から前記他方の区画室へ前記材料が流れる第一
の位置と、該流れが妨げられる別の位置との間で可動で
あるバルブを備える、上記２７に記載の装置。
【００４７】29．前記許容するための手段が、前記材料
の前記他方の区画室への流れを制御するために、前記一
方の区画室へ空気を選択的に導入するための手段を備え
る、上記２７に記載の装置。
【００４８】30．前記区画室を前記炉区域へそれぞれ接
続する少くとも二つの接続手段を有し、該接続手段の一
方は、前記材料を前記一方の区画室から前記炉区域へ直
接通過させ、該接続手段の他方は、前記材料を前記他方
の区画室から前記炉区域へ通過させる、上記２７に記載
の装置。
【００４９】31．前記他方の接続手段がＬバルブの形式
である、上記３０に記載の装置。
【００５０】32．前記制御手段が、前記材料の前記炉区
域への流れを促進するために、前記Ｌバルブへ空気を導
入するための手段と、該空気の流れを変化させるための
手段とを備える、上記３１に記載の装置。
【００５１】33．前記制御手段が、前記材料の前記炉区
域への流れを促進するために、前記接続手段内へ空気を
導入するための手段と、該空気の流れを変化させるため
の手段とを備える、上記２６に記載の装置。
【００５２】34．前記再循環熱交換手段が、第三の区画
室を有し、さらに前記一方の区画室から前記第三の区画
室への前記材料の流れを選択的に許容するための手段を
備える、上記２６に記載の装置。
【００５３】35．前記許容するための手段が、前記材料
が前記一方の区画室から前記第三の区画室へと流れる第
一の位置と、該流れが妨げられる別の位置との間で可動
であるバルブ手段を備える、上記３４に記載の装置。
【００５４】36．前記バルブ手段の前記別の位置におい
て、前記材料が前記一方の区画室から直接前記炉区域へ
流れる、上記２７又は３５に記載の装置。
【００５５】37．前記第三の区画室から前記材料を除去
するための、該第三の区画室と関連するドレン手段をさ
らに備える、上記３４に記載の装置。
【００５６】38．前記第三の区画室内の前記材料を冷却
するために、該材料と熱交換関係において冷却媒体を通
過させるための手段をさらに備える、上記３４に記載の
装置。
【００５７】39．前記区画室内の材料を流動化して、該
材料の前記流れを許容するために、前記各区画室へ選択
的に空気を導入するための手段をさらに備える、上記３
４に記載の装置。
【００５８】40．前記一方の区画室が、前記他方の区画
室と前記第三の区画室との間に延長する、上記３４に記
載の装置。
【００５９】41．前記囲包体の壁の少くとも一部が管に
よって形成され、さらに該管中に流体を通過させ、前記
炉区域内で発生した熱を該流体へ伝達するための流体流
回路手段を備える、上記２６に記載の装置。
【００６０】42．前記通過させるための手段が、前記流
体流回路手段中に接続される、上記４１に記載の装置。
【００６１】43．前記再循環熱交換手段が、前記分離手
段と前記囲包体との間に位置される、上記２６に記載の
装置。
【００６２】44．囲包体内に形成された炉を有する流動
床燃焼装置を操作するための方法であって、前記流動床
からの煙道ガスと同伴粒状材料とを分離する工程と、分
離された前記煙道ガスを熱回収領域へ通過させる工程
と、分離された前記材料を再循環熱交換器へ通過させる
工程と、前記再循環熱交換器内の前記材料を冷却する工
程と、冷却された前記材料を前記再循環熱交換器から前
記炉へと通過させる工程と、前記再循環熱交換器の効率
を制御するために、前記再循環熱交換器から前記炉への
前記冷却された材料の流量を制御する工程とを含む、流
動床燃焼装置を操作するための方法。
【００６３】45．前記冷却する工程が、前記区画室内の
材料と熱交換関係において前記再循環熱交換器内の熱交
換手段中に流体を通して、該材料から該流体へ熱を伝達
する工程を含む、上記４４に記載の方法。
【００６４】46．前記冷却する工程が、前記炉へ通され
る分離材料の温度を調節することによって制御される、
上記４４に記載の方法。
【００６５】47．前記再循環熱交換器内の材料を流動化
するために、該熱交換器に選択的に空気を導入する工程
をさらに含む、上記４４に記載の方法。
【００６６】48．前記囲包体を形成する水壁管中に流体
を通して、前記炉内で発生した熱を前記流体に伝達する
工程をさらに含む、上記４４に記載の方法。
【００６７】
【実施例】図面には、蒸気発生のために使用される本発
明の流動床燃焼装置が示され、この装置は、前壁１２
ａ、後壁１２ｂ、一方が参照番号１４で示される二つの
側壁を有する、参照番号１０で一般的に示される直立水
冷式囲包体を備える。囲包体１０の上方部分は屋根１６
で閉鎖され、下方部分はフロアー１８を有する。
【００６８】複数の空気分配ノズル２０が、囲包体１０
の下方部分を横切って延長するプレート２２に形成され
た対応する開口内に載置される。プレート２２はフロア
ー１８から離隔されて空気プレナム２４を規定し、この
空気プレナムは、以下に説明するように、外部源（図示
せず）から空気を受理して、プレート２２を通して囲包
体１０の一部へとこれを選択的に分配する。
【００６９】参照番号２５で一般的に示される石炭供給
装置が、前壁１２に隣接して設けられ、燃料を含む粒状
材料を囲包体１０内へと導入する。供給装置２５は慣用
の態様であるので、詳細には説明しない。燃料の燃焼の
結果として生じる硫黄を吸着するために、粒状吸着剤材
料をも囲包体１０内へ導入することができることが理解
される。この吸着剤材料は供給装置２５を通して導入し
ても、壁１２ａ、１２ｂ又は１４に設けた開口を通して
単独で導入してもよい。
【００７０】囲包体１０内の粒状燃料及び吸着剤材料
（以下「固体」と称する）は、プレナム２４からの空気
がプレート２２を通して上方に通過する際に流動され
る。この空気は固体に含まれる燃料の燃焼を促進し、結
果として生じる燃焼ガスと空気との混合物（以下「煙道
ガス」と称する）は、強制対流によって囲包体内を上昇
し、固体の一部を同伴して直立囲包体１０内に固体密度
が上方へいく程次第に減少する所定高さの柱を形成し、
この柱の上方の密度は実質的に一定となる。
【００７１】サイクロン分離器２６は囲包体１０に隣接
して延長し、囲包体１０の後壁１２ｂに設けられた出口
から分離器壁を通して設けられた入口へと延長するダク
ト２８によって、囲包体１０に接続される。分離器２６
は、ここから下方に延長するホッパー部分２６ａを備え
る。一つの分離器２６について参照しているが、分離器
２６の後方に一つ以上の追加の分離器（図示せず）を設
けてもよいことが理解される。使用される分離器の数及
び大きさは蒸気発生器の容量及び経済的条件によって決
定される。
【００７２】分離器２６は、慣用の態様で囲包体１０か
ら煙道ガス及び同伴粒状材料を受理し、慣用の態様で操
作して分離器内に創生される遠心力によって煙道ガスか
ら固体を分離する。分離された煙道ガスは、実質的に固
体を含まず、分離器２６の直上に配置されるダクト３０
中を通過する。本発明の装置及び方法は、ダクト３０が
上記の特許に開示されるように熱回収領域へと接続され
る大気圧循環流動床にも、ダクト３０が熱ガス清浄化設
備に接続され、次に任意のトップ燃焼器及び最後に熱ガ
スタービンへと接続される加圧循環流動床にも適用する
ことができる。
【００７３】分離器２６内で分離された固体は重力によ
って下方へ通過し、ホッパー部分２６ａ内を通過して、
ここからディップレッグ３４を経て、囲包体１０に隣接
して分離器２６の下方に設置される参照番号４０で一般
的に示される再循環熱交換器内へと通過する。図２及び
図３により良く示されるように、再循環熱交換器４０
は、前壁４２、後壁４３、及び二つの側壁４４ａ及び４
４ｂを備える。屋根４６及びフロアー４８は、壁４２、
４３、４４ａ及び４４ｂの上方端及び下方端をそれぞれ
横切って延長する。プレート５０は、フロアー４８と僅
かに離隔して熱交換器４０を横切って延長し、プレナム
５２を規定する。三つの垂直隔壁５６ａ、５６ｂ、及び
５６ｃが、側壁４４ａと４４ｂとの間で離隔平行関係に
おいて延長し、４つの区画室５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、
５８ｄを規定する。隔壁５６ａ、５６ｂ、及び５６ｃは
また、プレナム５２内にも延長し、これを４つの区域５
２ａ、５２ｂ、５２ｃ、及び５２ｄ（図３）に分割す
る。ダンパー等（図示せず）を設けて、個々のプレナム
区域５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、及び５２ｄ内へと選択的
に空気を分配してもよいことが理解される。
【００７４】隔壁５６ａ、及び５６ｂの各々下方部分の
プレート５０の直上に、開口５６ｄ及び５６ｅが設けら
れ、一対の摺動ゲートバルブ５９ａ及び５９ｂが隔壁５
６ａ及び５６ｂに対して載置され、以下に説明されるよ
うに開口５６ｃ及び５６ｄを通しての固体の流れを制御
する。
【００７５】参照番号６０で一般的に示される熱交換管
群が区画室５８ａ内に設置され、各管の各端部は後壁４
３の適当な開口を通して外方に延長する。各管の端部
は、それぞれ入口ヘッダー６２ａ及び出口ヘッダー６２
ｂに接続される（図２）。同様に、熱交換管群６４が区
画室５８ｃ内に設置され、その各端部が入口ヘッダー６
６ａ及び出口ヘッダー６６ｂに接続される。
【００７６】図３によりよく示されるように、複数の空
気排出ノズル６８が各区画室５８ａ、５８ｂ、及び５８
ｃ内のプレート５０から上方に延長し、プレートを通し
て形成された対応する開口内に載置され、プレナム区域
５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃから空気を受理して、それ
ぞれ区画室５８ａ、５８ｂ、及び５８ｃ内へと空気を導
入する。
【００７７】ドレンパイプ７０がプレナム区域５２ｃ内
に設けられ、プレート５０から下方へフロアー４８を通
して延長し、区画室５８ｃから固体を排出する。
【００７８】Ｌバルブ７１はプレナム区域５２ａから下
方にそして水平に、囲包体１０の後壁１２ｂに形成され
た開口へと延長し、以下に説明するようにプレナム区域
５２ａからの固体を囲包体へと搬送する。この固体の流
れは、Ｌバルブ内へと空気を排出するためにこれと連通
する空気ダクト７２（図１）によって、補助及び制御さ
れる。バルブ７２ａはダクト７２内に設けられ、以下に
説明する理由のために、Ｌバルブ内へ排出される空気の
流量を変化させる。空気ダクト７２は、複数の箇所でＬ
バルブ７１と連通するように形成してもよく、又は複数
の空気ダクト７２をこの目的のために設けてもよい。
【００７９】開口４２ａ（図３）が囲包体４０の前壁４
２の上方部分を通して設けられ、区画室５８ｂと整合
し、開口４２ｂが壁４２の上方部分を通して設けられ、
区画室５８ｃと整合する。開口４２ａは、以下に説明す
る理由のため開口４２ｂよりも高い位置に配置される。
二つの導管７３ａ及び７３ｂ（図２）は、開口４２ａ及
び４２ｂを囲包体１０の後壁１２ｂに形成された対応す
る開口へとそれぞれ接続し、以下に説明するように区画
室５８ａ及び５８ｃからの固体を囲包体１０へ搬送す
る。
【００８０】前壁１２ａ、後壁１２ｂ、側壁１４及び１
６、並びに分離器２６及び熱回収囲包体３４を規定する
壁は、全て膜形式の壁で形成され、この各々の膜形式の
壁は、隣接するフィン付き管と気密にその長手方向に渡
って接続された、垂直に延長する複数のフィン付き管に
よって形成される。この形式の構造は慣用であるので、
詳細には説明しない。
【００８１】蒸気ドラム７４は囲包体１０の上方に位置
され、図面には示さないが、複数のヘッダーが上記の種
々の壁の端部に配置されることが理解される。また、一
部が参照番号７４ａで図示されている複数の下降管、パ
イプ、上昇管、ヘッダー等が用いられ、蒸気ドラム８
０、上述の水管壁を形成する管、及び再循環熱交換器４
０の区画室５８ａ及び５８ｃ内の管６０及び６４を含む
蒸気−水流れ回路を確立する。エコノマイザー（図示せ
ず）は供給水を受理してドラム８０へと排出し、この水
は所定シーケンスでこの流れ回路へと通されて蒸気へ転
換され、蒸気は囲包体１０内の粒状燃料材料の燃焼によ
って発生する熱によって加熱される。
【００８２】操作において、固体は供給装置２５を通し
て囲包体１０内へと導入される。外部源からの空気は、
充分な圧力でプレナム２４内に導入され、ノズル２０を
通して、囲包体１０内の固体を流動化するのに充分な量
及び速度で囲包体１０内へと通過する。
【００８３】着火バーナー（図示せず）等が設けられて
固体内の燃料材料に着火し、その後燃料材料は炉区域内
の熱によって自己燃焼する。煙道ガスは囲包体１０中を
上方に通過し、固体の大半を同伴つまり水簸する。空気
プレナム２４を経て、ノズル２０を通して囲包体１０の
内部へと導入される空気の量は、循環流動床が形成され
るように、つまり固体が実質的に同伴つまり水簸される
程度まで流動化されるように、固体の大きさによって確
定される。従って囲包体１０の上方部分内へと通過する
煙道ガスは、実質的に固体で飽和され、その配置は、囲
包体１０の下方部分における床の密度は比較的高く、囲
包体１０の長手方向に渡って上方へ行く程次第に減少
し、囲包体の上方部分においては実質的に一定で比較的
低い。
【００８４】囲包体の上方部分の飽和煙道ガスはダクト
２８へと排出され、サイクロン分離器２６内へと通過す
る。分離器２６において、固体は煙道ガスから分離さ
れ、固体は分離器からディップレッグ３４を通して再循
環熱交換器４０内へと通される。分離器２６からの清浄
な煙道ガスはダクト３０を経て排出され、大気圧循環流
動床の場合には熱回収領域へ通され、加圧循環流動床の
場合には熱ガス清浄化設備へと通される。
【００８５】通常操作において、図２に示すように、摺
動ゲートバルブ５９ａは閉鎖位置にあり、バルブ５９ｂ
は開放位置にあり、ディップレッグ３４からの分離固体
は区画室５８ｂ内へ入り、開口５６ｅを経て区画室５８
ｃ内へ通過する。区画室５８ｃの下方のプレナム５２の
区域５２ｃ内に空気が導入され、対応するノズル６８を
通して排出あれ、区画室５８ｃ内の固体を流動化する。
区画室５８ｃ内の固体は熱交換管６４を横切って略上方
の方向へ通過し、開口４２ｂを経て導管７３ｂ内へ排出
され、囲包体１０内へと戻る。通常は必要ないが、必要
に応じて固体をドレンパイプ７０を経て区画室５８ｃか
ら排出することもできる。この通常操作の間、区画室５
８ａと関連するプレナム区域５２ａ内には流動化空気は
導入されず、壁４２の開口４２ａは開口４２ｂよりも高
い位置にあるので、区画室５８ｂから直接囲包体１０へ
流れる固体は、あるとしてもごく僅かである。
【００８６】初始動の間、摺動ゲートバルブ５９ｂは閉
鎖され、プレナム区域５２ｂへの流動化空気が開放さ
れ、一方区域５２ｃへの空気の流れは停止される。従っ
て区画室５８ｃ内の固体はスランプし、よってこの区画
室からの流れを封止する。ディップレッグ３４からの固
体は区画室５８ｂ内へ通過し、プレナム区域５２ｂから
この区画室へ通過する空気は、材料を開口４２ａ及び導
管７３ｂを通して囲包体１０へと上方且つ外方へ押しや
る。区画室５８ｂは熱交換管を包含していないので、直
結バイパスつまり「シールポット」として機能し、熱交
換管６４を高温の再循環固体にさらすことなく、始動操
作を行うことができる。
【００８７】低負荷操作の間、つまり再循環熱交換器４
０の効率が比較的低い時、又は調節を必要とする時、摺
動ゲートバルブ５９ａを開放して、隔壁５６ａの開口５
６ｄを露出し、空気がプレナム区域５２ａ内へと導入さ
れる。これにより区画室５８ｂから開口５６ｄを通して
区画室５８ａ内へ、そし熱交換管６０を横切る固体の流
れが誘発され、固体は冷却された後にＬバルブ７１を通
して排出される。この操作の間、プレナム区域５２ｃを
通しての全ての空気の流れは終止され、必要に応じて摺
動ゲートバルブ５９ｂは閉鎖される。空気ダクト７２を
経てＬバルブ７１内へ空気を導入して、区画室５８ａか
ら炉１０への固体の流れを促進させることができる。ダ
クト７２からＬバルブ７１内への空気の流れは、バルブ
７２ａを操作することによって変化させることができる
ので、変化する設計基準に合わせて再循環熱交換器４０
の効率を調節することができる。
【００８８】必要に応じて、固体から追加の熱を除去す
るために、区画室５８ｄに追加の熱交換管を設けること
もできる。
【００８９】供給水等の流体が、上述の流れ回路中に所
定シーケンスで導入されて循環し、供給水は蒸気に転換
され、蒸気は再熱及び過熱される。そのため、区画室５
８ａ及び５８ｃ内の熱交換管６０及び６４によって固体
から除去された熱は、再熱又は追加の過熱を提供するた
めに使用することができる。
【００９０】区画室５８ａ、５８ｂ、及び５８ｃ中及び
各区画室間の固体の流れを選択的に制御する別の技術が
考えられる。この技術によれば、区画室５８ｂ内のノズ
ル６８は開口５６ｄ及び５６ｅの高さを越ええて延長す
る複数のノズル７６（図３）によって代替される。空気
マニホールドつまりヘッダー７８は空気ダクト８０から
空気を受理し、これを対応数の空気ダクト８２によって
ノズル７６へ分配する。従って空気ダクト８０内へ導入
された空気は、開口５６ｄ及び５６ｅの高さよりも高い
水準でノズル７６を経て区画室５２ｂ内へと排出される
ことになる。その結果、ノズル７６の上端部より下方に
延長する区画室５６ｂ内の固体は流動化されず、むしろ
区画室５６ｂ内でスランプする傾向があり、一方ノズル
７６の上方に延長する固体は流動化され、よって区画室
５８ｂ中を上方に流れ、壁４２の開口４２ｂから流出
し、導管７３ａを経て囲包体１０へと通過する。従っ
て、区画室５８ｂから開口５６ｄ及び５６ｅを通してそ
れぞれ区画室５８ａ及び５８ｃ内へは、あるとしても非
常に僅かな固体の流れしか生じない。空気ダクト８０、
よって区画室５８ｂ内への空気の流れが遮断され、プレ
ナム区域５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃ内へ空気が通され
ると、後者の空気は上述のように区画室５８ｂから区画
室５８ａ又は５８ｃへの固体の流れを誘発する。
【００９１】従って、ノズル７６を使用することによっ
て、区画室５８ａ、５８ｂ、及び５８ｃ間の固体の流れ
を選択的に制御することができる。ノズル７６をバルブ
５９ａ及び５９ｂの代わりに、又はこれに加えて使用す
ることができることが理解される。
【００９２】本発明の装置によりいくつかの利点を得る
ことができる。例えば、分離器２６から排出される分離
固体が囲包体１０に再導入される前に、煙道ガスの温度
を低下させることなく、この固体から熱を除去すること
ができる。また、分離ガスは装置中の流体を顕著に加熱
するのに充分な温度であり、再循環熱交換器は、再熱サ
イクルにおいて必要とされるような追加の加熱を提供す
る機能を果たすことができる。区画室５８ｃ内の管６４
への適当な冷却蒸気流を確立する前の、始動又は低負荷
条件の間、再循環された固体をディップレッグ３４から
囲包体１０へと直接通過させることができる。さらに、
特定の操作条件に従って、再循環熱交換器囲包体４０内
の区画室５８ａ、５８ｂ、及び５８ｃ間の固体の選択的
な流れが許容される。また、低負荷操作の間、又は再循
環熱交換器４０の効率が比較的低い時又は変更を要する
時、固体は熱交換器４０からＬバルブ７１を通して流
れ、ダクト７２からの空気流を変化させることにより炉
１０を調節することができる。
【００９３】本発明の範囲から逸脱することなく、上述
したものにいくつかの変更をなすことができることが理
解される。例えば、区画室５８ｃ内の固体から除去され
た熱は、炉区域又はエコノマイザー等の中の装置流体を
加熱するために使用することができる。また、全長に渡
って一定密度を有する循環搬送モード床、つまりバブリ
ング床等の他の形式の床を囲包体１０内で使用すること
ができる。さらに、一連の熱回収配置には、過熱、再
熱、及び／又はエコノマイザー表面、またはその組合せ
を設けてもよい。さらに、再循環熱交換器４０内のバイ
パス経路の数及び／又は位置は変化させることができ
る。さらにまた、導管７３ａ及び７３ｂを経て囲包体１
０内に吸着剤材料を導入することもできる。
【００９４】他の改変、変更、及び置換も前述の開示の
範囲内であり、本発明のある特徴を他の対応する特徴を
用いることなく使用することもある。従って、請求工は
広く、発明の範囲に合致する態様で解釈されることが適
当である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の装置を示す概略図である。
【図２】図２は、図１の２−２線に沿った拡大断面図で
ある。
【図３】図３は、図２の３−３線に沿った断面図であ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 囲包体と、該囲包体内に炉区域を規定す
    る手段と、該炉区域内に形成される流動床と、前記炉区
    域内の流動床から煙道ガスと同伴粒状材料との混合物を
    受理し、該煙道ガスから該粒状材料を分離するための分
    離手段と、少くとも二つの区画室を備える再循環熱交換
    手段と、前記分離手段からの分離材料を前記区画室の一
    方へ排出するための手段と、該一方の区画室から他方の
    区画室への前記分離材料の流れを選択的に許容するため
    の手段と、前記他方の区画室内の前記分離材料を冷却す
    るために、これと熱交換関係において冷却媒体を通過さ
    せるための手段と、前記材料を前記炉区域へと通過させ
    るために、前記区画室の少くとも一方を前記炉区域へ接
    続するための手段と、前記再循環熱交換手段の効率を調
    節するために、前記炉区域への前記材料の流量を制御す
    るための手段とを備える流動床燃焼装置。
  2. 【請求項２】 囲包体内に形成された炉を有する流動床
    燃焼装置を操作するための方法であって、前記流動床か
    らの煙道ガスと同伴粒状材料とを分離する工程と、分離
    された煙道ガスを熱回収領域へ通過させる工程と、分離
    された前記材料を再循環熱交換器の区画室へ通過させる
    工程と、前記区画室から前記炉へ直接、または前記区画
    室から前記熱交換器の第二の区画室へ、前記材料を選択
    的に通過させる工程と、前記第二の区画室内の前記材料
    を冷却する工程と、冷却された前記材料を前記第二の区
    画室から前記炉へ通過させる工程と、前記第二の区画室
    から前記炉への前記冷却された材料の流量を制御して、
    前記熱交換器の効率を制御する工程とを含む、流動床燃
    焼装置を操作するための方法。
  3. 【請求項３】 囲包体と、該囲包体内に炉区域を規定す
    る手段と、前記炉区域内に形成される流動床と、前記炉
    区域内の流動床からの煙道ガスと同伴粒状材料との混合
    物を受理し、該煙道ガスと該同伴粒状材料とを分離する
    ための分離手段と、少くとも一つの区画室を備える再循
    環熱交換手段と、前記分離手段からの分離された前記材
    料を前記区画室へ排出するための手段と、前記区画室内
    の前記分離された材料を冷却するために、該材料と熱交
    換関係において冷却媒体を通過させるための手段と、前
    記材料を前記炉区域へ通過させるために、前記区画室を
    前記炉区域へ接続するための手段と、前記再循環熱交換
    手段の効率を調整するために、前記炉区域への前記材料
    の流量を制御するための手段とを備える流動床燃焼装
    置。
  4. 【請求項４】 囲包体内に形成された炉を有する流動床
    燃焼装置を操作するための方法であって、前記流動床か
    らの煙道ガスと同伴粒状材料とを分離する工程と、分離
    された前記煙道ガスを熱回収領域へ通過させる工程と、
    分離された前記材料を再循環熱交換器へ通過させる工程
    と、前記再循環熱交換器内の前記材料を冷却する工程
    と、冷却された前記材料を前記再循環熱交換器から前記
    炉へと通過させる工程と、前記再循環熱交換器の効率を
    制御するために、前記再循環熱交換器から前記炉への前
    記冷却された材料の流量を制御する工程とを含む、流動
    床燃焼装置を操作するための方法。
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