JPH09166303A - 加圧流動層ボイラの飛散灰処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 灰輸送管がサイクロンの分離灰によって閉塞
するのを未然に防止する。 【解決手段】 圧力容器１内に設置されている流動層ボ
イラ２に接続して排ガス１２中の灰を分離する複数のサ
イクロン１４と、サイクロン１４に接続されてサイクロ
ン１４にて分離した分離灰１８を灰クーラ２１を介して
圧力容器１外部の減圧タンク２４に導く灰輸送管２０ａ
〜２０ｇとを備えた加圧流動層ボイラの飛散灰処理装置
であって、前記サイクロン１４の直下に接続されたサイ
クロン下ホッパ２８と、サイクロン下ホッパ２８内の分
離灰１８を流動層ボイラ２内に排出する灰戻し管４１
と、サイクロン下ホッパ２８にベッド材３９を供給する
ベッド材投入ホッパ３６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧流動層ボイラ
の飛散灰処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加圧流動層ボイラの一例を図４によって
説明すると、内部が加圧雰囲気になっている圧力容器１
の中に流動層ボイラ２が設けられており、流動層ボイラ
２内の下部には、図中左右方向に延びている散気管３が
前後に複数個並設されており、該散気管３は、圧力容器
１内の加圧空気４を下部取入れ口３ａから取り入れて、
上方に噴出するようになっている。

【０００３】散気管３の上部には、石炭粒或いは石炭ス
ラリ等の燃料を供給する燃料供給管５が配設されている
と共に、流動層６を形成するための石灰石等の脱硫材、
砂等を混合したベッド材７が供給されており、コンプレ
ッサ８から圧力容器１内に供給された加圧空気４が下部
取入れ口３ａから散気管３に供給されて上方に噴射され
ることにより流動層６が形成され、前記燃料供給管５か
ら供給された燃料が流動層６の中で撹拌されて効率よく
燃焼されることにより、流動層６の形成部に配設された
伝熱管９により水を加熱して蒸気を発生させるようにな
っている。

【０００４】又、燃焼によって生じた重い灰及び前記ベ
ッド材７の一部は、散気管３の間から、下側に設けられ
ている灰出しホッパー１０に落下し、下部の灰切出管１
１及び灰切出バルブ１１ａを介して、下部に取り出され
るようになっている。

【０００５】流動層ボイラ２の上部には、伝熱管９内の
水を加熱した後の高温で高圧の排ガス１２が分岐ダクト
１３を介して導かれる複数（例えば７個）のサイクロン
１４が配設されていて、前記排ガス１２中に飛散した灰
を分離するようになっている。

【０００６】サイクロン１４で灰が分離された排ガス１
２は排ガス管１５を介して、圧力容器１外部に設けられ
たガスタービン１６に供給されて該ガスタービン１６を
駆動し、ガスタービン１６は前述したコンプレッサ８を
駆動すると共に、余剰動力でガスタービン発電機１７を
駆動するようになっている。

【０００７】前記サイクロン１４の下部側面には、該サ
イクロン１４にて分離した分離灰１８を圧力容器１外部
に輸送する分離灰輸送装置１９が接続されている。

【０００８】分離灰輸送装置１９は、各サイクロン１４
に一端が接続された細径の灰輸送管２０ａ，２０ｂ，２
０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇを備えており、
これらの灰輸送管２０ａ〜２０ｇは、圧力容器１内にお
いて曲折させることにより、灰クーラ２１を形成して前
記加圧空気４により分離灰１８を冷却するようになって
おり、さらに灰クーラ２１を形成した後の各灰輸送管２
０ａ〜２０ｇは、前記圧力容器１外部に導出されて１本
の連結管２２の一端にそれぞれ接続されている。

【０００９】前記連結管２２の他端は、減圧オリフィス
２３を介して減圧タンク２４に接続されており、更に該
減圧タンク２４は後流の灰処理装置２５に接続されてい
る。

【００１０】前記サイクロン１４の内部は圧力が高く、
減圧タンク２４の内部は圧力が低い（大気圧）状態にな
っているので、減圧オリフィス２３にて圧力を減圧タン
ク２４に開放すると、その圧力差により、サイクロン１
４にて分離された分離灰１８は、各灰輸送管２０ａ〜２
０ｇにより吸引されて減圧タンク２４に排出されるよう
になっている。

【００１１】加圧流動層ボイラの起動・停止時、或いは
負荷変化時等の排ガス１２の流量及び排ガス１２中の分
離灰１８の量が急激に増加した際に、分離灰輸送装置１
９の輸送能力を越えて前記灰輸送管２０ａ〜２０ｇが分
離灰１８によって閉塞される可能性がある。

【００１２】従来、上記した灰輸送管２０ａ〜２０ｇが
分離灰１８によって閉塞した場合には、プラントを停止
して、閉塞を生じた灰輸送管２０ａ〜２０ｇを圧力容器
１外部において切り離し、切り離した灰輸送管２０ａ〜
２０ｇに高圧ガスを吹き込むか或いは真空吸引すること
によって閉塞を解除させることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記加圧流動
層ボイラの分離灰輸送装置１９において、前記灰輸送管
２０ａ〜２０ｇが閉塞すると、プラントを停止せざるを
得ず、さらに閉塞を解除するための作業が大変である。
また、閉塞を防止するために、分離灰輸送装置１９の設
備容量を大きくすると、コストアップとなると共に、灰
輸送のためのガス量が増え、このガスはガスタービン発
電に寄与しないため、ガスタービン出力が低下するとい
う問題がある。

【００１４】本発明は、上述の実情に鑑みてなしたもの
で、ガスタービン出力の低下なしに灰輸送管がサイクロ
ンの分離灰によって閉塞するのを未然に防止するように
した加圧流動層ボイラの飛散灰処理装置を提供すること
を目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧力容器内に
設置されている流動層ボイラに接続して排ガス中の灰を
分離する複数のサイクロンと、該サイクロンに接続され
て該サイクロンにて分離した分離灰を灰クーラを介して
圧力容器外部の減圧タンクに導く灰輸送管とを備えた加
圧流動層ボイラの飛散灰処理装置であって、前記サイク
ロンの直下に接続されたサイクロン下ホッパと、該サイ
クロン下ホッパ内の分離灰を前記流動層ボイラ内に排出
する灰戻し管と、前記サイクロン下ホッパにベッド材を
供給するベッド材投入ホッパと、を備えたことを特徴と
する加圧流動層ボイラの飛散灰処理装置、に係るもので
ある。

【００１６】また、灰戻し管を、水平部に搬送用空気管
を接続したＬバルブとしたり、水平部に流動用空気管を
接続したＪバルブとしたり、サイクロン下ホッパ内の分
離灰の量を検知する灰量検知器を備えたり、灰戻し管の
流動層ボイラとの接続部に、流動層ボイラ内に向けてシ
ール空気を噴出するシール空気供給口を備えたりしてい
る。

【００１７】そして、分離灰の量が急激に増えると、灰
輸送管で吸引し切れない分離灰は、サイクロン下ホッパ
に落下して貯留されることになるので、灰輸送管が分離
灰によって閉塞されてしまうことがない。

【００１８】この時、流動層ボイラ内部の圧力に対して
サイクロン下ホッパ内部の圧力が低い圧力差を有してい
るが、サイクロン下ホッパ内の分離灰は重力を有してい
るので、前記圧力差とサイクロン下ホッパ内の分離灰の
重力とがバランスした状態に分離灰のレベルが安定する
ようになり、これによって流動層ボイラの排ガスが灰戻
し管を通ってサイクロン下ホッパに逆流するのを防ぐこ
とができる。

【００１９】流動層ボイラの運転開始時には、サイクロ
ン下ホッパ内を空の状態にしないよう、ベッド材投入ホ
ッパからベッド材をサイクロン下ホッパに投入しておく
ことにより流動層ボイラの排ガスがサイクロン下ホッパ
に逆流するのを防止する。

【００２０】また、サイクロン下ホッパ内の分離灰の量
を検知する灰量検知器を備えていると、サイクロン下ホ
ッパ内の分離灰の量が常に所定のレベルになるように搬
送空気によりサイクロン下ホッパ内の分離灰を流動層ボ
イラに戻す量、あるいはベッド材投入ホッパによりベッ
ド材をサイクロン下ホッパ内に供給する量を調節して、
流動層ボイラの排ガスが逆流するのを確実に防止でき
る。

【００２１】灰戻し管の流動層ボイラとの接続部に、流
動層ボイラ内に向けてシール空気を噴出するシール空気
供給口を備えると、流動層ボイラの排ガスが逆流するの
を防止できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しつつ説明する。

【００２３】図１及び図２は本発明の実施の形態の一例
を示す系統図で、図４と同一部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。

【００２４】図１及び図２に示す本発明の実施の形態に
おいては、各サイクロン１４の真下にサイクロン下ホッ
パ２８を接続し、該サイクロン下ホッパ２８に灰輸送管
２０ａを接続しており、且つ前記サイクロン下ホッパ２
８内の分離灰１８を流動層ボイラ２に戻すための灰戻し
管４１を備えており、該灰戻し管４１にＬバルブ２９を
取り付けている。

【００２５】このＬバルブ２９の垂直部２９ａの上端は
前記サイクロン下ホッパ２８の下部に開口し、Ｌバルブ
２９の水平部２９ｂの先端は、流動層ボイラ２の流動層
６よりも上方の部分の内部に開口している。

【００２６】Ｌバルブ２９の水平部２９ｂには、バルブ
３０を備えた搬送用空気管３１が接続されていて、バル
ブ３０を開くと、搬送用空気管３１からＬバルブ２９の
水平部２９ｂを通って、流動層ボイラ２内に向けて搬送
空気を噴出することができるようになっている。

【００２７】また、Ｌバルブ２９の水平部２９ｂの先端
の周囲には、必要に応じてシール空気供給口３２を設け
ることができ、このシール空気供給口３２には、バルブ
３３を備えたシール空気供給管３４が接続されている。
そしてバルブ３３を開くと、シール空気供給管３４から
シール空気供給口３２を介してＬバルブ２９の水平部２
９ｂの先端の前面にシール空気３５を噴出し、水平部２
９ｂの先端と流動層ボイラ２の内部との間を、シール空
気３５で遮断することができるようになっている。

【００２８】圧力容器１外部には、前述したサイクロン
下ホッパ２８よりも高い位置に、ベッド材投入ホッパ３
６が設けてあって、このベッド材投入ホッパ３６は、バ
ルブ３７を備えたベッド材投入管３８によって、サイク
ロン下ホッパ２８に接続されている。

【００２９】上述のベッド材投入ホッパ３６には砂等の
ベッド材３９を入れておいて、バルブ３７を開くと、ベ
ッド材投入管３８を介してサイクロン下ホッパ２８にベ
ッド材３９を投入することができるようにするものであ
る。

【００３０】サイクロン下ホッパ２８には、図１に示す
ようなγ線検知器等の灰量検知器４０、或いは図２に示
すようなロードセルにより重量を検出するようにした灰
量検知器４０が取り付けてあって、この灰量検知器４０
の検出によりサイクロン下ホッパ２８内の分離灰１８の
レベルＳが所定の値になると、灰量検知器４０が外部に
信号を出して、サイクロン下ホッパ２８内に所定量の分
離灰１８が溜まったことを知らせるようになっている。
図２に示すロードセルによる分離灰検出装置を設置する
場合には、サイクロン下ホッパ２８の上端とサイクロン
１４との間に、シールを保持した状態で伸縮できる伸縮
部２８ａを構成している。

【００３１】次に、図１及び図２の装置の作用を説明す
る。

【００３２】加圧流動層ボイラの運転時には、ベッド材
投入管３８のバルブ３７を開いて、ベッド材投入ホッパ
３６から所定量のベッド材３９をサイクロン下ホッパ２
８に投入した後、バルブ３７を閉じておく。

【００３３】また、搬送用空気管３１のバルブ３０を閉
じて、搬送用空気管３１からＬバルブ２９の水平部２９
ｂに搬送空気が噴出しないようにしておく。さらに、こ
のときシール空気供給管３４のバルブ３３を開いた状態
にしてシール空気供給口３２からシール空気３５を噴出
し、流動層ボイラ２内の排ガス１２がサイクロン下ホッ
パ２８内に逆流しないようにしておくこともできる。

【００３４】各灰輸送管２０ａ〜２０ｇの圧力は、減圧
オリフィス２３を介して減圧タンク２４に開放されてい
ることにより、各サイクロン１４で分離された分離灰１
８は各灰輸送管２０ａ〜２０ｇにより吸引され、サイク
ロン下ホッパ２８内には落下せずに、灰クーラ２１、灰
輸送管２０ａ〜２０ｇ、減圧オリフィス２３を通って、
減圧タンク２４に排出される。

【００３５】この状態から、加圧流動層ボイラの起動・
停止時、或いは負荷変化等によって排ガス１２中の分離
灰１８の量が多くなると、灰輸送管２０ａ〜２０ｇが全
部の分離灰１８を吸引しきれない傾向になる。

【００３６】このような傾向が少しでも生ずると、サイ
クロン１４で分離された分離灰１８の一部は、灰輸送管
２０ａ〜２０ｇにより吸引されずにサイクロン下ホッパ
２８内に落下するようになる。

【００３７】この状態がしばらく続いて、サイクロン下
ホッパ２８内の分離灰１８の量が所定のレベルＳになっ
たことが灰量検知器４０にて検出されると、灰量検知器
４０がこれを信号で知らせるようになる。

【００３８】この時、流動層ボイラ２内部の圧力に対し
てサイクロン下ホッパ２８内部の圧力が低い圧力差を有
しているが、サイクロン下ホッパ２８内の分離灰１８は
重力を有しているので、前記圧力差とサイクロン下ホッ
パ２８内の分離灰１８の重力とがバランスした状態に分
離灰１８のレベルＳが安定するようになり、これによっ
て流動層ボイラ２の排ガスが灰戻し管４１を通ってサイ
クロン下ホッパ２８に逆流しないようにシールすること
ができ、これによってサイクロン１４での分離灰１８の
分離機能を乱さないようにすることができる。また、こ
の時シール空気供給口３２からシール空気３５を噴出す
るようにすると、流動層ボイラ２の排ガスの逆流を更に
確実に防止することができる。

【００３９】灰量検知器４０の信号によってサイクロン
下ホッパ２８内に分離灰１８が所定のレベル以上に溜ま
ったことが判明すると、手動或いは図示しない制御装置
の自動制御により、搬送用空気管３１のバルブ３０を開
いて搬送用空気管３１からＬバルブ２９の水平部２９ｂ
を通って、流動層ボイラ２内に向けて搬送空気を噴出さ
せると共に、シール空気供給管３４のバルブ３３を閉じ
てシール空気３５の噴出を停止する制御を行う。

【００４０】このため、搬送用空気管３１からＬバルブ
２９の水平部２９ｂを通って流動層ボイラ２内に噴出す
る搬送空気により、サイクロン下ホッパ２８内に溜まっ
た分離灰１８は、所定時間、或いは所定のレベルＳにな
るまでサイクロン下ホッパ２８内に投入されているベッ
ド材３９と共にＬバルブ２９内を通って流動層ボイラ２
内に戻され、その後手動或いは制御装置の自動制御によ
り搬送用空気管３１のバルブ３０を閉じて、搬送用空気
管３１からＬバルブ２９の水平部２９ｂに搬送空気が噴
出しないようにする。

【００４１】このように排ガス１２中の分離灰１８の量
が多くなって灰輸送管２０ａ〜２０ｇが全部の分離灰１
８を吸引しきれない傾向が生ずると、分離灰１８の一部
は流動層ボイラ２内に戻されるので、分離灰輸送装置１
９の灰輸送管２０ａ〜２０ｇが、分離灰１８によって閉
塞されてしまうことが起こらない。

【００４２】排ガス１２中の分離灰１８の量が少なくな
ると、全部の分離灰１８が灰輸送管２０ａ〜２０ｇに吸
引されて減圧タンク２４に排出されるため、サイクロン
下ホッパ２８には分離灰１８が落下しなくなり、サイク
ロン下ホッパ２８内の分離灰１８は少なくなった状態で
変化せず灰量検知器４０の信号が出なくなるので、手動
或いは制御装置の自動制御により、シール空気供給管３
４のバルブ３３を開いてシール空気供給口３２からシー
ル空気３５を噴出させるようにする。

【００４３】図３は、前記サイクロン下ホッパ２８内の
分離灰１８を流動層ボイラ２に戻すための灰戻し管４１
にＬバルブ２９を取り付けた構成に代えて、Ｊバルブ４
２を取付けている。Ｊバルブ４２の垂直な一側４２ａの
上端は前記サイクロン下ホッパ２８の下部に開口し、Ｊ
バルブ４２の垂直な他側４２ｂの上端は、流動層ボイラ
２側に向って下り勾配の傾斜部４２ｃを介して流動層ボ
イラ２の内部に開口している。

【００４４】Ｊバルブ４２の水平部４２ｄには、バルブ
３０を備えた流動用空気管３１ａが接続されていて、バ
ルブ３０を開くと、流動用空気管３１ａからＪバルブ４
２の水平部４２ｄに注入され、Ｊバルブ４２内の灰が流
動化し、分離灰１８を流動層ボイラ２内に戻すことがで
きるようになっており、又傾斜部４２ｃの下端と流動層
ボイラ２の接続部にはシール空気３５を噴出するシール
空気供給口３２を備えることができる。

【００４５】図３に示したＪバルブ４２においても、前
記Ｌバルブ２９と同様にサイクロン下ホッパ２８に所定
レベルＳの分離灰１８を貯留させて、灰輸送管２０ａ〜
２０ｇが分離灰１８によって閉塞されてしまう問題を未
然に防止することができ、且つ分離灰１８のレベルＳに
よって流動層ボイラ２の排ガスの逆流を防止することが
できる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の発明は、分離灰を灰輸送管で
吸引しきれない傾向が生ずると、灰輸送管で吸引しきれ
ない分離灰はサイクロン下ホッパに落下して貯留される
ので、灰輸送管がサイクロンの分離灰によって閉塞する
のを未然に防止することができる効果がある。

【００４７】また、サイクロン下ホッパと流動層ボイラ
との間を、Ｌバルブ或いは、Ｊバルブを備えた灰戻し管
により接続しているので、サイクロン下ホッパ内の分離
灰のレベルにより流動層ボイラの排ガスがサイクロン下
ホッパに逆流するのを防止して、サイクロンでの分離灰
の分離機能を乱さないようにできる効果がある。

【００４８】サイクロン下ホッパ内の分離灰の量を検知
する灰量検知器を備えていると、サイクロン下ホッパ内
の分離灰の量が常に所定のレベルになるように搬送空気
によりサイクロン下ホッパ内の分離灰を流動層ボイラに
戻す量あるいはベッド材投入ホッパによりベッド材をサ
イクロン下ホッパ内に供給する量を調節することができ
る。

【００４９】灰戻し管の流動層ボイラとの接続部に、流
動層ボイラ内に向けてシール空気を噴出するシール空気
供給口を備えると、流動層ボイラの排ガスが逆流するの
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す系統図であ
る。

【図２】図１の戻り管にＬバルブを備えた状態を示す拡
大図である。

【図３】図１の戻り管にＪバルブを備えた状態を示す拡
大図である。

【図４】従来の加圧流動層ボイラの飛散灰処理装置の一
例を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 圧力容器 ２ 流動層ボイラ １２ 排ガス １４ サイクロン １８ 分離灰 ２０ａ〜２０ｆ 灰輸送管 ２１ 灰クーラ ２４ 減圧タンク ２８ サイクロン下ホッパ ２９ Ｌバルブ ２９ｂ 水平部 ３１ 搬送用空気管 ３１ａ 流動用空気管 ３２ シール空気供給 ３５ シール空気 ３６ ベッド材投入ホッパ ３９ ベッド材 ４０ 灰量検知器 ４１ 灰戻し管 ４２ Ｊバルブ ４２ｄ 水平部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力容器内に設置されている流動層ボイ
   ラに接続して排ガス中の灰を分離する複数のサイクロン
   と、該サイクロンに接続されて該サイクロンにて分離し
   た分離灰を灰クーラを介して圧力容器外部の減圧タンク
   に導く灰輸送管とを備えた加圧流動層ボイラの飛散灰処
   理装置であって、前記サイクロンの直下に接続されたサ
   イクロン下ホッパと、該サイクロン下ホッパ内の分離灰
   を前記流動層ボイラ内に排出する灰戻し管と、前記サイ
   クロン下ホッパにベッド材を供給するベッド材投入ホッ
   パと、を備えたことを特徴とする加圧流動層ボイラの飛
   散灰処理装置。
2. 【請求項２】 灰戻し管が、水平部に搬送用空気管を接
   続したＬバルブであることを特徴とする請求項１記載の
   加圧流動層ボイラの飛散灰処理装置。
3. 【請求項３】 灰戻し管が、水平部に搬送用空気管を接
   続したＪバルブであることを特徴とする請求項１記載の
   加圧流動層ボイラの飛散灰処理装置。
4. 【請求項４】 サイクロン下ホッパ内の分離灰の量を検
   知する灰量検知器を備えていることを特徴とする請求項
   １又は２又は３記載の加圧流動層ボイラの飛散灰処理装
   置。
5. 【請求項５】 灰戻し管の流動層ボイラとの接続部に、
   流動層ボイラ内に向けてシール空気を噴出するシール空
   気供給口を備えていることを特徴とする請求項１又は２
   又は３又は４記載の加圧流動層ボイラの飛散灰処理装
   置。