JPH0960801A - 流動層燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 加圧流動層燃焼装置において、負荷変動に伴
う流動層高制御の信頼性を高める。 【解決手段】 搬送ガス排気管１９ｂの排気先は、従来
燃焼炉１１とサイクロン１５の間の排気管であったが、
本発明では燃焼炉１１の炉底の側部とした。これによっ
て、燃焼炉１１底部とアッシュビン１６底部が同一圧力
となるので、負荷上げ時にＬバルブ１７を介してアッシ
ュビン１６内の灰を燃焼炉１１に供給できる。したがっ
て、搬送ガス排気管１９ａに従来設けられていた遮断弁
が不要となる。また、アッシュ抜き出し管１８ａの上端
部から下方へアッシュ下降管２２を連結し、更にリフタ
ー２３、上向きのアッシュ搬送管２４ａ、斜め下向きの
アッシュ投入管２４ｂを順次アッシュビン１６の上部ま
で連結した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加圧流動床ボイラー
等の流動層燃焼装置、特にその層高制御の信頼性を高め
た装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の流動層燃焼装置の一例にお
いて、１００％負荷時の状態を示す系統図、図５は同じ
く１００％から５０％への負荷下げ時の状態を示す系統
図、図６は同じく５０％から１００％への負荷上げ時の
状態を示す系統図である。

【０００３】まず図４において、空気輸送されてきた粗
粒炭（１）、石灰石（２）は、サイクロン（３）で回収
され、常圧ビン（５）、ロックホッパ（６）、供給ホッ
パ（７）により加圧され、更に分配器（８）で空気輸送
されて、燃焼炉（１１）の炉底にＴ形ノズル（１２）に
よって投入される。そして燃焼用空気（９ｂ）によって
流動層を形成する灰（１４）中で燃焼と脱硫が行われ
る。その反応温度は、内部を水が流れる伝熱管（１３）
によって制御される。燃焼ガスは、サイクロン（１５）
で粗脱塵後、図示しない精密脱塵器、ガスタービンへ供
給される。

【０００４】次に負荷下げ時には、図５に示されるよう
に、スチームエゼクター（２１）でアッシュビン（１
６）を減圧し、燃焼炉（１１）の底部側壁からアッシュ
抜き出し管（１８ａ）によって粒子とガスを抜き出し、
搬送空気（９ｃ）を投入してアッシュビン（１６）まで
アッシュ搬送管（１８ｂ）、アッシュ投入管（１８ｃ）
内を浮遊輸送する。

【０００５】また負荷上げ時には図６に示されるよう
に、遮断弁（２０）を全閉とし、Ｌバルブ駆動空気（９
ｄ）とアッシュビン加圧空気（９ｅ）を投入してアッシ
ュビン（１６）内の灰を燃焼炉（１１）の底部側壁へＬ
バルブ（１７）によって移送する。

【０００６】なお図４ないし図６において、（４）はバ
グフィルタ、（９）は空気供給管、（９ａ）は石炭搬送
用空気、（１０）は粗粒炭・石灰石の気流搬送管、（１
９ａ），（１９ｂ）は搬送ガス排気管、（１００）は圧
力容器をそれぞれ示す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の流動層燃焼
装置において、遮断弁（２０）は圧力容器（１００）内
の高温（約４００℃）高圧（約１０気圧）かつ粉塵まじ
りの雰囲気に曝されている。また内部を流れる流体も約
６００℃の燃焼ガスが主体で、かつ微粉まじりである。
したがって、遮断時のガスもれ防止については、元来技
術的にむづかしい弁であり、コストも高い。しかも負荷
変化が１０００回から１００００回にも及ぶ燃焼炉（１
１）の１年間の連続運転においては、作動の信頼性が懸
念される。

【０００８】また、プラントのスケールアップに伴な
い、弁口径（従来内径で２００ｍｍ程度、外径は耐火・
断熱材の厚みが加わって４００ｍｍ程度）も大きいもの
が要求されるが、製作上も上記以上の大口径化は困難と
思われる。

【０００９】前記のとおり、遮断弁（２０）は負荷上げ
（流動層高上げ）時のみ全閉とする必要があるが、他の
条件（１００％負荷や負荷下げ）においては全開で使用
されており、なくてもよいものである。したがって、負
荷上げ時に遮断弁（２０）を廃止することができれば、
遮断弁使用時の上記問題点はすべて解消する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、アッシュビン下端に接続された
Ｌバルブが流動層炉の炉底側部に連結されるとともに、
同炉底側部が順次斜め上向き直管、上向き鉛直管、斜め
下向き直管を介して上記アッシュビンの頂部に連結さ
れ、かつ上記アッシュビンの上部の気体がスチームエゼ
クターによって排出される流動層燃焼装置において、上
記スチームエゼクターによる排気先を上記炉底側部とす
るとともに、上記斜め上向き直管と上記上向き鉛直管と
の連結部を順次下向き管、リフター、上向き鉛直管、斜
め下向き直管を介して上記アッシュビンの頂部に連結
し、かつ上記リフターの下方から搬送空気を投入できる
ようにしたことを特徴とする流動層燃焼装置を提案する
ものである。

【００１１】本発明は上記構成を有し、スチームエゼク
ターによるアッシュビン上部の気体の排気先を燃焼炉の
炉底側部としたので、アッシュビン底部と燃焼炉底部と
が同一圧力となり、負荷上げ時にはＬバルブに駆動空気
を投入するだけで、アッシュビン内の灰をＬバルブ経由
で燃焼炉底部に供給することができる。

【００１２】上記のとおりスチームエゼクターによるア
ッシュビン上部の気体の排気先を燃焼炉の炉底側部とし
たので、一方でスチームエゼクターの昇圧要求値が高く
なるが、燃焼炉底側部に順次連結された斜め上向き直管
と上向き鉛直管との連結部を順次下向き管、リフター、
上向き鉛直管、斜め下向き直管を介してアッシュビンの
頂部に連結し、かつ上記リフターの下方から搬送空気を
投入できるようにしたので、負荷下げ時には上記下向き
管内の粒子充填移動層を利用して、燃焼炉からアッシュ
ビンへの粒子移送を行なうことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態にお
いて、１００％負荷時の状態を示す系統図、図２は同じ
く１００％から５０％への負荷下げ時の状態を示す系統
図、図３は同じく５０％から１００％への負荷上げ時の
状態を示す系統図である。これらの図において、前記図
４ないし図６によって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。

【００１４】本実施形態においては、アッシュ抜き出し
管（１８ａ）の上端部から下方へアッシュ下降管（２
２）を連結した。そしてこのアッシュ下降管（２２）
に、リフター（２３）、鉛直上向きのアッシュ搬送管
（２４ａ）、斜め下向きのアッシュ投入管（２４ｂ）を
順次連結し、アッシュ投入管（２４ｂ）をアッシュビン
（１６）の上部に接続した。また流動材抜き出し時の搬
送空気（９ｃ）は、リフター（２３）へ投入しアッシュ
搬送用空気として使用する。そして、搬送ガス排気管
（１９ｂ）の連結先（排気先）は、従来は燃焼炉（１
１）とサイクロン（１５）の間の排気管であったが、本
実施形態では燃焼炉（１１）の炉底の側部とした。

【００１５】１００％負荷時には図１に示されるよう
に、空気輸送されてきた粗粒炭（１）、石灰石（２）
は、サイクロン（３）で回収され、常圧ビン（５）、ロ
ックホッパ（６）、供給ホッパ（７）により加圧され、
更に分配器（８）で空気輸送されて、燃焼炉（１１）の
炉底にＴ形ノズル（１２）によって投入される。そして
燃焼用空気（９ｂ）によって流動層を形成する灰（１
４）中で燃焼と脱硫が行なわれる。その反応温度は、内
部を水が流れる伝熱管（１３）によって制御される。燃
焼ガスは、サイクロン（１５）で粗脱塵後、図示省略し
た後流の精密脱塵器、ガスタービンへ供給される。

【００１６】負荷下げ時には図２に示されるように、以
上に加えて、搬送空気（９ｃ）とエゼクタ（２１）への
スチームとを投入する。このスチーム投入によってアッ
シュビン（１６）上部が減圧され、燃焼炉（１１）内の
粒子の灰（１４）が炉内ガスと共にアッシュ抜き出し管
（１８ａ）とアッシュ搬送管（１８ｂ）内に吸い上げら
れつつ、アッシュ下降管（２２）内を重力落下してい
く。この粒子はリフター（２３）とアッシュ搬送管（２
４ａ）とアッシュ投入管（２４ｂ）を通して搬送空気
（９ｃ）によりアッシュビン（１６）へ移送される。

【００１７】前記図５に示される従来の負荷下げ時の粒
子移送では、炉内の灰粒子がアッシュ搬送管（１８
ｂ）、アッシュ投入管（１８ｃ）を順次経てアッシュビ
ン（１６）へ搬送されていたが、本実施形態では搬送空
気（９ｃ）の投入位置がリフター（２３）の下方からと
なり、アッシュ搬送管（１８ｂ）の下端には搬送空気を
投入しないので、アッシュ搬送管（１８ｂ）とアッシュ
投入管（１８ｃ）では粒子搬送が行なわれず、流動層形
成とその層内を流れる炉内ガスの通過管となる。アッシ
ュ搬送管（１８ｂ）内の流動化が悪い場合は、流動化ア
シスト空気（９ｆ）を投入する。アッシュ搬送管（１８
ｂ）の管内流動層高さは、エゼクタ（２１）によるアッ
シュビン（１６）上部の減圧に伴なう炉底部との差圧で
決まる。本実施形態で新設されたアッシュ下降管（２
２）、リフター（２３）、アッシュ搬送管（２４ａ）、
アッシュ投入管（２４ｂ）では、従来のアッシュ搬送管
（１８ｂ）とアッシュ投入管（１８ｃ）で行なっていた
粒子移送を行なうが、このうちアッシュ下降管（２２）
は、粒子が充満して下降する粒子充填層の下方移動層
で、リフター（２３）に投入した空気がアッシュ下降管
（２２）からアッシュ抜き出し管（１８ａ）やアッシュ
搬送管（１８ｂ）へ流れる量を微量にする、マテリアル
シールの役目も果たしている。

【００１８】なお、燃焼炉（１１）の炉底側壁からの粒
子抜き出しは、粗大粒子の混入を防止するため、斜め上
向きとすることが必要条件である。下向きだと重力流動
で粗大灰のかたまりが来て管を閉塞させる原因となるか
らである。

【００１９】前記のとおり本実施形態では、搬送ガス排
気管（１９ｂ）の排気先が燃焼炉（１１）の炉底側部で
ある。したがって、その炉底側部の排気先の圧力、同じ
く炉底側部であるＬバルブ（１７）の出口部圧力、アッ
シュビン（１６）上部の圧力および同じく底部（Ｌバル
ブ（１７）の入口部）圧力はすべて同一となる。そこで
負荷上げ時には、図３に示されるように、Ｌバルブ駆動
空気（９ｄ）を投入するだけで、アッシュビン（１６）
内の灰（１４）がＬバルブ（１７）を流れて、燃焼炉
（１１）の流動層底部へ供給される。駆動空気（９ｄ）
から投入されたＬバルブ駆動空気は、アッシュビン（１
６）に差圧がないので、Ｌバルブ（１７）の水平方向へ
ほとんど流れ、粒子搬送用として使用されるのである。

【００２０】更に詳述する。もし搬送ガス排気管（１９
ｂ）の排気先を従来どおり燃焼炉（１１）とサイクロン
（１５）の間とし、従来の遮断弁（２０）を廃止したと
仮定すると、燃焼炉（１１）とアッシュビン（１６）と
の間には燃焼炉（１１）内の流動層高さ分の差圧ΔＰが
生じるから、Ｌバルブ（１７）に投入された空気（９
ｄ）はアッシュビン（１６）の方へ流れ、粒子を移送で
きない。本実施形態では搬送ガス排気管（１９ｂ）の排
気先を燃焼炉（１１）の炉底側部にしたので、アッシュ
ビン（１６）はアッシュ抜出管（１８ａ）や搬送ガス排
気管（１９ｂ）等で燃焼炉（１１）の炉底とのみ連通
し、アッシュビン（１６）に差圧は生じなくなる。した
がって、負荷上げ時に遮断弁（２０）が無くても、Ｌバ
ルブ（１７）に投入する空気（９ｄ）によって、アッシ
ュビン（１６）内の灰を燃焼炉（１１）へ移送できるの
である。

【００２１】搬送ガス排気管（１９ｂ）の排気先を燃焼
炉（１１）の炉底側部としたことによって、スチームエ
ゼクター（２１）の昇圧要求値は、前記差圧ΔＰだけ高
くなる。本実施形態では、アッシュ下降管（２２）の粒
子充填移動層を利用するので、スチームエゼクター（２
１）の要求値が高くとも、アッシュビン（１６）への粒
子移送をアッシュ下降管（２２）、リフター（２３）、
アッシュ搬送管（２４ａ）、アッシュ投入管（２４ｂ）
経由で行なうことができる。従来のアッシュ搬送管（１
８ｂ）とアッシュ投入管（１８ｃ）は、アッシュ下降管
（２２）へ重力落下する粒子供給用流動層形成部とな
る。したがってアッシュビン（１６）への新たな粒子搬
送系統としてリフター（２３）、アッシュ搬送管（２４
ａ）、アッシュ投入管（２４ｂ）を追設している。これ
らによって遮断弁（２０）無しで運用できるのである。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、負荷変動が頻繁で、そ
の度に流動剤を燃焼炉からアッシュビンへ出し入れする
流動層燃焼装置において、アッシュビンの排気系統に従
来設けられ、高温高圧かつ粉塵まじりの苛酷な条件で使
用されていた遮断弁を廃止することができるので、プラ
ントの信頼性が格段に向上し、コストも低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の一形態において、１００
％負荷時の状態を示す系統図である。

【図２】図２は上記実施形態において、１００％から５
０％への負荷下げ時の状態を示す系統図である。

【図３】図３は上記実施形態において、５０％から１０
０％への負荷上げ時の状態を示す系統図である。

【図４】図４は従来の流動層燃焼装置の一例において、
１００％負荷時の状態を示す系統図である。

【図５】図５は上記従来の流動層燃焼装置において、１
００％から５０％への負荷下げ時の状態を示す系統図で
ある。

【図６】図６は上記従来の流動層燃焼装置において、５
０％から１００％への負荷上げ時の状態を示す系統図で
ある。

【符号の説明】

（１） 粗粒炭の空気輸送管 （２） 石灰石の空気輸送管 （３） サイクロン （４） バグフィルタ （５） 常圧ビン （６） ロックホッパ （７） 供給ホッパ （８） 分配器 （９） 空気供給管 （９a) 石炭搬送用空気 （９b) 燃焼用空気 （９c) 流動材抜き出し時の搬送空気 （９d) Ｌバルブ駆動空気 （９e) アッシュ投入時の加圧空気（アッシ
ュビン加圧空気） （９f) 流動化アシスト空気 （１０） 粗粒炭・石灰石の気流搬送管 （１１） 燃焼炉 （１２） Ｔ形ノズル （１３） 炉内伝熱管 （１４） 燃焼灰 （１５） サイクロン （１６） アッシュビン （１７） アッシュ投入用Ｌバルブ （１８a) アッシュ抜き出し管 （１８b) アッシュ搬送管（炉内ガス抜き管） （１８c) アッシュ投入管（炉内ガス投入管） （１９a),(１９b) 搬送ガス排気管 （２０） 遮断弁 （２１） スチームエゼクタ （２２） アッシュ下降管 （２３） リフター （２４a) アッシュ搬送管 （２４b) アッシュ投入管 （１００） 圧力容器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アッシュビン下端に接続されたＬバルブ
   が流動層炉の炉底側部に連結されるとともに、同炉底側
   部が順次斜め上向き直管、上向き鉛直管、斜め下向き直
   管を介して上記アッシュビンの頂部に連結され、かつ上
   記アッシュビンの上部の気体がスチームエゼクターによ
   って排出される流動層燃焼装置において、上記スチーム
   エゼクターによる排気先を上記炉底側部とするととも
   に、上記斜め上向き直管と上記上向き鉛直管との連結部
   を順次下向き管、リフター、上向き鉛直管、斜め下向き
   直管を介して上記アッシュビンの頂部に連結し、かつ上
   記リフターの下方から搬送空気を投入できるようにした
   ことを特徴とする流動層燃焼装置。