JPH10506701A - 流動床に燃料を供給するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流動化された燃焼器流動床（１）には、燃料貯蔵体（１０）から粒子燃料を受領するための容器（９）を有する燃料流分配器（８）を介して粒子燃料が通される。燃料は燃料貯蔵体（１０）から燃料流分配器（８）の容器（９）に供給される。その際、燃料は、燃料流分配器の容器における流動床底部（１５）よりも上の流動床（１４）内で流動化される。燃料流分配器（８）は少なくとも２つの供給管（７）を有しており、それらに関連した入り口（１８）は燃料流分配器における流動床（１４）の表面（１９）に隣接して置かれており、供給管（７）を介して容器（９）を離れる流動化ガス（１６）は燃焼器（２）の流動床（１）における少なくとも１つのノズル（６）に燃料を供給し、各々の燃料管（７）を通る燃料の流れが、各々の供給管の入り口へ供給されるガスの流れ（２０）を制御することにより制御され得るように余分なガス（２０）を供給管（７）へ、それの入り口のところで供給される。

Description

【発明の詳細な説明】 流動床に燃料を供給するための方法及び装置 技術分野 本発明は、燃料流分配器に関わり、この燃料流分配器は乾燥粒子燃料をベッド に設けられたノズルにより流動床に供給し、各ノズルからベッドへの供給がある 程度個々に制御されるようにそのベッドへの燃料供給が制御し得るようになって いる。 背景技術 例えば、ＦＢＣあるいはＰＦＢＣパワープラント、即ち、発電所のごとき燃焼 器の流動床には、多数の供給ノズルを介して乾燥状態の粒子燃料が供給される。 燃料は、また液体を加えることにより供給されてもよく、それにより、ペースト が得られる。ペーストの供給についてはこの明細書では論じていない。 多数のノズルは、ベッドに可能な限り能率良く燃料を分配する必要性により当 然であり、それにより燃料の完全燃焼を達成している。 通常、燃料は、機械式及び／または空気圧式コンベアを介して貯蔵容器からノ ズルへ供給され、その貯蔵容器は多数の平行な回転羽根供給器あるいはノズルへ の燃料流を制御するための他の装置を必要としている。 回転羽根供給器あるいは他の供給装置は高価であり、そのため目的はかかる装 置の必要性を低減することである。このことは、例えば、２つの平行な回転羽根 供給器が、２つの別個の供給導管のシステムに供給するように配設されても良く 、供給ノズルのネットワークがかかる各システムに関連していることを意味する 。例えば、回転羽根供給器を用いて、多少とも互いに独立して燃料を供給する２ つの供給システムを備えたシステムの当然の欠点は、流動床における各ノズルに 対する燃料の量を個々に調整しうることが困難なことである。ベッドへ供給され る燃料の均一な分配を達成して各ノズルの個々の制御が望ましい重要性に関して は、上述したことと矛盾するように見える。もちろん、主な原理は、優れた燃料 の分配を達成することであるが、各ノズルについて個々に、ベッドに供給される 燃料 の流れを制御する望みに様々な要因が関与する。かような要因は燃焼器の壁の近 傍及び熱吸収用のチューブ表面の近傍であるかもしれないし、ノズルでのあるい はノズル近くでの混合及び流動化パターンの違い等かもしれない。 米国特許第４，６５５，１４７号は、流動床への粒子燃料の簡略化された空圧 式供給システムを達成する方法を示している。このことは、流れ制御用供給装置 の下流側に燃料分配器を配設することにより達成され、燃焼器の近くに置かれた この燃料分配器の目的は、流れ制御用供給装置と流動床におけるノズルとの間の 多数の供給導管を減らすことである。また、この記述による装置も、燃料の流れ を各ノズルとは別個に制御することができないという欠点を有している。 別個の容器の形態の燃料流分配器へ粒子燃料を供給することも知られており、 燃料は、穴開き流動床の底部を介して流動化用空気を供給することにより流動床 に流動化し、その穴開き流動床の底部には燃料の流動床が置かれている。燃料流 動床の表面上には、フリーボードがある。流動床の表面には、燃料流分配器から の多数の排出管が配設されている。これらの排出管は燃焼器の流動床へつながっ ており、これらの管は燃焼器の流動床への供給管として作用し、その供給管は流 動床へのオリフィスのところにノズルを備えている。以上述べたかかる燃料流分 配器の原理は、流動床の表面が排出管に達した際、流動化状態の燃料が燃料流分 配器から供給され、かくて、これら排出管のところで燃焼器流動床に供給される ようになっていることである。この場合も、流動床における各ノズルの供給量を 個々に制御することは可能でない。 われわれの発明の目的は、流動化燃料流れ分配器により、安価な態様で、流動 床、いわゆる、ＦＢＣにおける多数の供給点への燃料の供給及び分配を制御し、 燃料を燃焼させることである。 発明の概要 本発明は、燃焼器における流動化燃焼器流動床へ粒子燃料を供給し、その粒子 燃料の分配を制御するための方法及び装置に関し、その燃焼器には燃料流分配器 を介して燃料が供給され、前記方法及び装置は、 −燃料貯蔵体から粒子燃料を受け入れる容器を有しており、その容器から燃料が 前記容器に供給され、かつ燃料流分配器における流動床の床よりも上方の流動床 の前記容器内において流動化され、 −少なくとも２つの供給管を有しており、関連の入り口が燃料流分配器における 流動床の表面近くに位置しており、その燃料流分配器では、供給管を介して容器 を離れる流動化ガスが燃焼器流動床における少なくとも１つのノズルへ燃料を供 給し、更に、 ガスが供給管の入り口のところで供給管に供給され、それにより供給管の入り 口へ供給されるガス流を制御することにより、燃料の流れを制御することができ る。 燃料流分配器の容器における供給管の入り口の高さは、容器の流動床表面の高 さによって決定される。何故なら、流動床の表面が供給管の入り口の高さに既に 達する際に流動床に供給される新たな燃料が結果として、自動的に、供給管を介 して容器から逃げる流動化空気を伴うこの高さよりも上の燃料となる。このよう に、燃料流分配器からの燃料の全流出量は、燃料流分配器へ供給される燃料の量 によって決定される。 全ての供給管はＦＢＣに開口しており、このことは、個々の供給管を横切る圧 力降下が等しく大きいことを意味している。供給管の入り口近くに余分なガスを 加えることにより、この管を横切る圧力降下は増大し、この管への粒子材料の吸 引は減少する。このように、各々の供給管を介しての燃料の流れ、それの結果と して、燃焼器における関連の燃料供給ノズルでの燃料の流れを個々に制御するこ とが出来る。 本発明においては、付加的に供給される空気は、別々の燃料供給ノズル間の燃 料の分布を調節するのに利用される。その調節用の構成がないと、異なるノズル 間で±１０％の差内の燃料流に差が生ずる。このことは、各ノズルで流動床に局 部的にある条件（圧力、流量等）によるものである。本発明による装置により、 流動床における燃料分布は、±２％内の燃料流における許容可能な差が得られる ように改良され得る。 本発明による方法で達成される相当な利点は、流動床に供給される燃料の分布 がかなり改良されることである。燃料はより均一に供給される。このことは他の 優れた結果に帰着する。例として、流動床の最大作動温度が流動床の最高局部温 度により制限されているものを述べる。局部的な温度の偏差を減少することがで きる場合、流動床全体の作動温度は増加され、このことは提案された方法で可能 である。 ここに記載する方法で得られる付加的な利点は、埃により塞がれる供給管に付 加的材料を供給することが防止されることである。何故なら、付加的な空気は、 入り口から、塞がった管の方へ粒子を移動するからである。 燃焼プロセスは、各ノズルへの流れを制御することができることを更に必要と している。何故なら、流動床における条件としてこのことが必要だからである。 この場合も、本発明による各々の流れに対する制御は有用である。 各個々の供給管の入り口に供給されるガス流を制御する弁は、記載された燃料 流の制御に用いられる。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明による燃料流分配器を概略的に示し、その燃料流分配器は貯 蔵体から燃料を受け取り、燃焼器内の流動床（ＦＢＣ）内にその燃料を供給し、 ガスは弁を介して供給管に供給される。 第２図は、燃料流分配器における流動床表面に供給管の入り口を方位づける別 別のやり方を示唆している。 第３図と第４図は、燃料流分配器における流動床表面において供給管にガスを 供給する方法の一対の変形例を示している。 第５図は、燃料流分配器におけるフリーボードが、壁を各供給管間に配設させ ることによりいくつかの空間に分割される変形例を示している。 好適実施例の説明 添付図面を参照して極めて詳細に本発明を多数の実施例において述べる。 本発明による装置及び方法は、発電所の流動床において粒子材料を燃焼させて いる間に用いられるように意図されている。流動床は大気圧下にあっても良く、 即ち、ＦＢＣ流動床は大気圧下にあっても良く、あるいはＰＦＢＣ流動床は加圧 下のもとにあっても良い。例えば、第１図は、燃料の燃焼が発電所の燃焼器２に おける流動床１で生ずることを示している。燃焼器への流動化用空気は、第１の 流動床底部５よりも下方の空気分配空間４へ３のところで供給され、その第１の 流動床底部５には燃焼器の流動床１が載置されている。乾燥状態の粒子燃料を供 給し、かつ分配させるために、供給管７の出口にあるノズル６は２個配設されて いるが、通常、関連のノズルには１０乃至１５０本程度の供給管が配設されてい る。 以後、単に分配器と称する燃料流分配器８も第１図に示されている。分配器は 密閉容器９を有しており、その密閉容器９には燃料貯蔵用の容器１１内の燃料貯 蔵体１０から燃料が供給される。貯蔵体１０からの燃料は、流れ制御用コンベア １２、例えば、回転羽根フィーダを介して、また、導管１３を介して分配器８に 搬送される。容器９に供給された燃料は、ここでは分配流動床と呼ばれる第２の 流動床１４を、第２の流動床底部１５に形成する。この分配流動床は図において １６で導入される空気即ちガスにより流動化される。上述した供給管７はある高 さに配設された入り口１８を有しており、このことは、導管１３を介して分配器 ８に供給された燃料が流動床１４を形成し、その流動床１４の表面が供給管７に ある入り口１８の高さと同じ高さの高さまでのみ上がることができることを意味 している。追加の燃料が供給されると、供給管７を介して密閉容器９を離れる流 動化用ガスは、供給管７の入り口１８の高さを越えようとする燃料を生じさせ、 次に燃料は、燃料流分配器８における流動化用空気により、供給管７及びノズル ６を介して燃焼器２の流動化された第１の流動床１に供給されて燃焼される。故 に、供給管７の高さは分配流動床１４の流動床表面１９の高さを調節する。 本発明によれば、余分なガスは各供給管７の入り口１８へ２０のところで供給 される。この余分なガスは各々の入り口１８へ供給される。各入り口１８へ供給 されるガスの量は各々の導管２０ａ，２０ｂ等における制御弁Ｖ１，Ｖ２等によ り制御され、これら導管２０ａ，２０ｂ等は余分な空気を入り口１８へ導くよう になっている。 第１図の概略図においては、燃料流分配器及び燃焼器における流動床間の比率 を明瞭には示していない。通常、燃焼器流動床１は燃料流分配器８における流動 床１４よりもかなり大きな寸法のものである。 第２図は、分配器８において容器９に対した供給管７の向きがいくつかの別個 のやり方で定められ得ることを示している。左手の図は代替例を示しており、そ の代替例においては、入り口１８は流動床表面１９に向かって下方に向いている 。中央の図は代替例を示しており、その代替例においては、入り口の開口部が、 流動床表面１９よりも上方のフリーボード２１に向かって上向きになるように入 り口が方位づけられている。右方の図は、入り口が横方向に向けられ、かつ流動 床表面と同じ高さのところに置かれ得ることも示している。 第３図は、入り口１８で行われる余分なガス２２の噴射の仕方の例を示してい る。この例では、関連の入り口１８は上向きの供給管７が用いられている。ガス は分配器８の供給個所のうちの１つに向かって、即ち、入り口１８の開口部に向 かって噴射される。矢印２３は、流動床１４からの流動化ガス及び燃料を示して おり、これらは流動床表面１９から供給管７を介して供給される。 余分なガス２２は、供給管の少なくとも入り口１８のところで供給管７の外部 に共軸線管部あるいは他のケーシング２４を構成するように余分なガス２２を供 給するための管を構成することにより、供給管７の入り口１８へ供給されても良 い。 第４図は、入り口の方向を任意に変えることができることを示すのに更に用い られている。 第５図は燃料流分配器８の代替実施例を示しており、その代替実施例では、フ リーボード２１が隔壁２５によりいくつかの空間２６に分割されている。かよう に分割された各空間２６は供給管の入り口を構成している。これらの空間２６を 配設した意図は、燃料流の減少が本発明の方法により実施される入り口１８にお いて流動床表面１９にある区域の余りにも活発な流動化を阻止することである。 供給管７の入り口の周りでの流動化は、この管が燃料により塞がれた（栓をされ た）場合特に減少される。これらの隔壁２５を配設することなく流動化ガスを流 動床１４に供給した場合、個々の入り口１８での燃料流を制御することとは独立 に、全面に渡って流動床の表面は大きく、等しく、活発に流動化される。 入り口１８のところで供給管７に供給された余分なガスは、好ましくは空気で 成っている。空気の代わりに、もちろん、別のガスを用いても良い。この場合、 この目的での適当なガスは、主として煙道ガスあるいは酸素が低減された空気で ある。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１２月１２日 【補正内容】 請求の範囲 １．燃料流分配器（８）を介して燃料が供給される燃焼器（２）の流動化され た燃焼器流動床（１）へ粒子燃料を供給し、その粒子燃料の分配を制御する方法 であって、 −燃料貯蔵体（１０）から粒子燃料を受領するための容器（９）にして、その貯 蔵体（１０）から燃料が前記容器（９）に供給されると共に前記燃料流分配器（ ８）の流動床底部（１５）よりも上の流動床（１４）において前記容器（９）内 で流動化されるようになっている前記容器（９）と、 −少なくとも２つの供給管（７）にして、それらに関連せしめられた入り口（１ ８）が前記燃料流分配器（８）における流動床（１４）の表面（１９）に近接し て置かれており、そこでは、前記供給管（７）を介して前記容器（９）を離れる 流動化ガスが前記燃焼器（２）の前記流動床（１）における各々の前記供給管に 関連せしめられたノズル（６）に燃料を供給するようになっている前記少なくと も２つの供給管（７）と、 を有している方法において、 別個のガス源（２０）からの余計なガスを、前記入り口（１８）のところで前 記供給管（７）に供給し、それにより、各々の供給管（７）の入り口（１８）に 供給されるガス流を制御することにより、燃料の流れを制御することができるこ とを特徴とする方法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法において、各々の供給管（７）の燃料の流れ は弁（ｖ１）の制御により決定され、該弁（ｖ１）は、各々の供給管（７）の入 り口（１８）に供給されるガスの流れに影響することを特徴とする方法。 ３．請求の範囲第１項記載の方法において、各々の供給管（７）の前記入り口 （１８）は任意の方向に向けられていることを特徴とする方法。 ４．請求の範囲第３項記載の方法において、供給されるガスは前記入り口（１ ８）に向かって噴射されることを特徴とする方法。 ５．請求の範囲第３項記載の方法において、供給されるガスは、各々の供給管 （７）の前記入り口（１８）のためのケーシング（２４）を構成する管を介して 供給されることを特徴とする方法。 ６．請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の方法において、燃料流に おける燃料は粉砕された石炭あるいは他の粉砕材料が加えられた粉砕された石炭 からなることを特徴とする方法。 ７．請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の方法において、各々の供 給管（７）を通して燃料流を制御する供給されたガスは代替空気、煙道ガス、及 び酸素が低減された空気のいずれかから成ることを特徴とする方法。 ８．燃焼器（２）の流動化された燃焼器流動床（１）へ粒子燃料を供給し、該 粒子燃料の分配を制御するための燃料流分配器（８）であって、 −燃料貯蔵体（１０）から粒子燃料を受領するための容器（９）にして、その貯 蔵体（１０）から燃料が前記容器（９）に供給されると共に前記燃料流分配器（ ８）の流動床底部（１５）よりも上の流動床（１４）において前記容器（９）内 で流動化されるようになっている前記容器（９）と、 −少なくとも２つの供給管（７）にして、それらに関連せしめられた入り口（１ ８）が前記燃料流分配器（８）における流動床（１４）の表面（１９）に近接し て置かれており、そこでは、前記供給管（７）を介して前記容器（９）を離れる 流動化ガスが前記燃焼器（２）の前記流動床（１）における各々の前記供給管に 関連せしめられたノズル（６）に燃料を供給するようになっている前記少なくと も２つの供給管（７）と、 を有している燃料流分配器（８）において、 別個のガス源（２０）からの余計なガスを、前記入り口（１８）のところで前 記供給管（７）に供給し、それにより、各々の供給管（７）の入り口（１８）に 供給されるガス流を制御することにより、燃料の流れを制御することができるこ とを特徴とする燃料流分配器。 ９．請求の範囲第８項記載の燃料流分配器（８）において、該燃料流分配器（ ８）が燃料を供給する前記流動化された燃焼器流動床（１）は大気ＦＢＣあるい はＣＦＢ流動床、あるいはＰＦＢＣ流動床、あるいは加圧されたＣＦＢ流動床か ら成ることを特徴とする燃料流分配器。 10．請求の範囲第８項記載の燃料流分配器（８）において、各々の前記供給管 （７）の前記入り口（１８）は任意の方向に向けられていることを特徴とする燃 料流分配器。 11．請求の範囲第８項記載の燃料流分配器（８）において、供給されるガスは 前記入り口（１８）に噴射されるようになっていることを特徴とする燃料流分配 器。 12．請求の範囲第８項記載の燃料流分配器（８）において、供給されるガスは 、前記入り口（１８）のためのケーシング（２４）を構成する管を介して供給さ れることを特徴とする燃料流分配器。 13．請求の範囲第８項記載の燃料流分配器（８）において、該燃料流分配器（ ８）におけるフリーボード（２６）は隔壁（２５）により個々の空間（２６）に 分割されており、かような各空間（２６）は少なくとも１つの供給管（７）の入 り口（１８）を収納していることを特徴とする燃料流分配器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．燃料流分配器（８）を介して燃料を供給される燃焼器（２）の流動化され た燃焼器流動床（１）へ粒子燃料を供給し、その粒子燃料の分配を制御する方法 であって、 −燃料貯蔵体（１０）から粒子燃料を受け取るための容器（９）であって、その 貯蔵体（１０）から燃料が前記容器（９）に供給され、かつ前記燃料流分配器（ ８）の流動床底部（１５）よりも上方の流動床（１４）において前記容器（９） 内で流動化されるようになっている前記容器（９）と、 −少なくとも２つの供給管（７）であって、関連の入り口（１８）が前記燃料流 分配器（８）において流動床（１４）の表面（１９）に近接して置かれており、 そこでは、前記供給管（７）を介して前記容器（９）を離れる流動化ガスが前記 燃焼器（２）の前記流動床（１）における各々の前記供給管に関連したノズル（ ６）に燃料を供給するようになっている前記少なくとも２つの供給管（７）と、 を有している方法において、 余計なガスを、前記入り口（１８）のところで前記供給管（７）に供給し、そ れにより各々の供給管（７）の入り口（１８）に供給されるガス流を制御するこ とにより燃料の流れを制御することができることを特徴とする方法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法において、各々の供給管（７）の燃料の流れ は弁（ｖ１）の制御により決定され、該弁（ｖ１）は、各々の供給管（７）の入 り口（１８）に供給されるガスの流れに影響することを特徴とする方法。 ３．請求の範囲第１項記載の方法において、各々の供給管（７）の前記入り口 （１８）は任意の方向に向けられていることを特徴とする方法。 ４．請求の範囲第３項記載の方法において、供給されるガスは前記入り口（１ ８）に向かって噴射されることを特徴とする方法。 ５．請求の範囲第３項記載の方法において、供給されるガスは、各々の供給管 （７）の前記入り口（１８）用のケーシング（２４）を構成する管を介して供給 されることを特徴とする方法。 ６．請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載の方法において、燃料流に おける燃料は粉砕された石炭あるいは他の粉砕材料が加えられた粉砕された石炭 からなることを特徴とする方法。 ７．請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の方法において、各々の供 給管（７）を通して燃料流を制御する供給されたガスは代替空気、煙道ガス、及 び酸素が低減された空気のいずれかから成ることを特徴とする方法。 ８．燃焼器（２）の流動化された燃焼器流動床（１）へ粒子燃料を供給し、該 粒子燃料の分配を制御するための燃料流分配器（８）であって、 −燃料貯蔵体（１１）から粒子燃料を受領するための容器（９）にして、その貯 蔵体（１１）から燃料が前記容器（９）に供給されると共に前記燃料流分配器（ ８）の流動床底部（１５）よりも上の流動床（１４）において前記容器（９）内 で流動化されるようになっている前記容器（９）と、 −少なくとも２つの供給管（７）にして、それに関連せしめられた入り口（１８ ）が前記燃料流分配器（８）における流動床（１４）の表面（１９）に密接して 置かれており、そこでは、前記供給管（７）を介して前記容器（９）を離れる流 動化ガスが前記燃焼器（２）の前記流動床（１）における各々の前記供給管に関 連せしめられたノズル（６）に燃料を供給するようになっている前記少なくとも ２つの供給管（７）と、 を有している燃料流分配器（８）において、 余計なガスを、前記入り口（１８）のところで前記供給管（７）に供給し、そ れにより、各々の供給管（７）の入り口（１８）に供給されるガス流を制御する ことにより、燃料の流れを制御することができることを特徴とする燃料流分配器 。 ９．請求の範囲第８項記載の燃料流分配器（８）において、該燃料流分配器（ ８）が燃料を供給する前記流動化された燃焼器流動床（１）は大気ＦＢＣあるい はＣＦＢ流動床、あるいはＰＦＢＣ流動床、あるいは加圧されたＣＦＢ流動床か ら成ることを特徴とする燃料流分配器。 10．請求の範囲第８項記載の燃料流分配器（８）において、各々の前記供給管 （７）の前記入り口（１８）は任意の方向に向けられていることを特徴とする燃 料流分配器。 11．請求の範囲第８項記載の燃料流分配器（８）において、供給されるガスは 前記入り口に噴射されるようになっていることを特徴とする燃料流分配器。 12．請求の範囲第８項記載の燃料流分配器（８）において、供給されるガスは 、前記入り口（１８）のためのケーシング（２４）を構成する管を介して供給さ れることを特徴とする燃料流分配器。 13．請求の範囲第８項記載の燃料流分配器（８）において、該燃料流分配器（ ８）におけるフリーボード（２６）は隔壁（２５）により別個の空間（２６）に 分割されており、かような各空間（２６）は少なくとも１つの供給管（７）の入 り口（１８）を収納していることを特徴とする燃料流分配器。