JPS593119A - 再熱加圧流動層燃焼器装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 加圧流動層燃焼器は、経済的且つ環境的に許容される方
法で石炭を使用し１発電プラントを運転するために用意
されているものである。一般に、加圧流動層は、動力再
供給利用における、即ち複合サイクルになっているガス
タービン及び蒸気タービンを有する新規な発電プラント
における熱消費率をもつと良くするために、既存蒸気タ
ービンに据え付けることができる。

基本的な流動層燃焼器においては、顆粒状の粒子が空気
分配板によって支持されている。空気分配板を通って層
内に導入された空気は粒子を浮遊させそして循環させる
。この状態では、層材料は粘性流体に似ておシ、即ち流
動層である。空気流速が増すにつれて、空気の泡が層に
生じ、層は激しく沸騰する液体の様相を呈する。

しかる後、顆粒状の粒子は乱流状態のように動いて気体
と固体との良好な接触を促進する。

層が加熱され燃料が導入さ詐れば、流動化の空気が燃焼
空気となって、燃焼が起こる。層の乱流的な動きは高い
燃焼効率と均一の層温度とを与えることができる。層は
断熱的に作動されることができる、即ち層内に熱交換管
を有し層温度を制御するように作動されることができる
。

一般的には、層内の熱交換器に使用する冷却材は空気又
は水である。

乱流状態の流動層は層と管との間の熱伝達率が通常の強
制対流熱交換器に見られる熱伝達率よシも高いので、熱
交換器の必要とする寸法が小さくなる。均一な層温度は
熱交換器の設計を単純化すると同時にホットスポットの
可能性をなくす。

殆どどんな種類の燃料でも流動層において燃焼させるこ
とができるので、流動層は一般的ではない物質を燃やす
のにしばしば使用される。

石炭、オイルシェール、重油、スラッジ、固体廃棄物、
木屑等が流動層における燃料に使用されてきた。

このような融通性は石炭を使用する場合に価値があるが
、その理由は、流動層における石炭燃焼が石炭灰の含有
量と無関係なことにある。

石炭灰が流動層燃焼器に入ることに対する唯一の制限は
運転温度であって、これは、石炭灰の融点によってｔＸ
コ”Ｏ（／　ｔ　ｏ　ｏ”ｐ）以下に抑えられている。

／９１０年代の末期に、石灰岩又はドｑマイトの粒子か
らなる流動層において石炭を燃やしてイタときに５１，
２８０．　＋ＪＯａＯ＋Ｏ，＝ＪＯａ８０４という反応
を経て硫黄放出物が低減することが発見さｎた。従って
、流動層燃焼器はスクラバーを有する通常の石炭燃焼プ
ラントの代シになる。流動層は、カルシウムと硫黄を適
切なモル比に維持するように石灰岩又はド四マイトの供
給量を変えることによって、硫黄放出物を低く抑えなが
ら種々の硫黄含有量の石炭を燃やすことができる。この
バランス番達成するのに、スクラバーとは別の何らの設
備変更も必要ない。カルシウムと硫黄の反応動力学は層
温度を最低７１７℃（／ダ５０°Ｆ）に抑える。

流動層燃焼器は大気圧又は増大した空気圧力で作動する
ことができ、ユニットの寸法を小さくすると共にその他
に種々の利点をもたらす。

大気圧流動層（ＡＦＢ）　　燃焼器は特にヨーロッパで
何年間も供用されてきたが、石炭を使う加圧流動層（Ｐ
ＦＢ）　　燃焼器の燃焼は比較的に最近である。

現在のところ、ＰＦＢ燃焼器を使用する商用規模の発電
プラントはない。米国における最初の大規模なＰＦＢ利
用は流動接触分解プロセスの到来を伴うｉｖｙθ年代の
初期にさかのぼる。その時から後に造られた流動層の大
部分がプロセス工業において使用されてきた０ＦＦＢに
おける石炭燃焼に関する有用な情報は、特に加圧容器か
らの固体供給及び除去、高温ガスの浄化、膨張タービン
の構造の諸領域において３年間の経験から得られたもの
であシ、この情報の結果、ＰＦＢでの燃焼利用に適する
装置が商業的に入手しうるようになった。

ＰＦＢにおける石炭燃焼に関するもっと特別なデータを
得るために、数多くの試験設備が建設され運転されてき
たし、また、商用規模の実証プラントが建設段階であっ
た。試験設備によってＰＦＢ燃焼器装置即ちシステムの
設計上の全ての側面に関して広範囲にわたる情報が得ら
れた。

ＰＦＢ燃焼器の作動可能性は実証されたし、また、ＰＦ
Ｂ燃焼プロセスの特性に影響するいろいろな変数に関す
るパラメータ研究が行なわれてきた。

設計と運転との間の主要な関係には次のものが含まれる
。

／）吸収剤の種類、ガス残留時間、カルシウム及び硫黄
のモル此等の関数である硫黄捕獲。

２）流動化の速度、層の深さの関数である圧力降下。

３）流動化の速度、層の深さの関数であるガス残留時間
。

ダ）　ガス残留時間、層温度、過剰空気百分率の関数で
ある燃焼効率。

試験データによると、！、！ｒ以上のＯａ／Ｓ比は少な
くともｔｏ％の硫黄を捕獲し、そしてプロセス変数の適
切な選択は微粉のリサイクルなしに９９％以上の燃焼効
率をもたらす、ことが分かった。また、ＮＯｘ　　放出
物はプロセス変数に対して比較的に鋭敏ではなく、そし
て連邦制限のｏ、ｔ、Ｊ−ｂ／ｌθＡＢＴＵより少ない
、ことも分かった。

石炭燃焼ＰＦＢ燃焼器からの固体廃棄物は取扱いが容易
であシ、主に硫酸化カルシウム及び化学作用を起こさな
い石炭灰を含有する。ＰＦＢ燃焼器で生じる固体廃棄物
の量は煙突ガスのスフ２バーで生じるよシも少ない。

ＰＦＢ技術の実情についての公的情報は、／’／１０年
デ月のオーク・リッジ国立研究所報告書０ＲＮＬ／ＴＭ
−７亭ｏｉ「加圧流動層燃焼システム技術の実情」や１
ｖｔｉ年の工Ｊ！ｉＥｌ］Ｉｌｉ　論文「発電のための
石炭の加圧流動層燃焼−ＡＭＦアプローチ」に提示され
ている。

石炭燃焼に対しては、ＰＦＢ燃焼器はＡＦＢ燃焼器に優
る幾つかの利点を有する。即ち、炭素利用と硫黄捕獲の
効率が増し、また、ＰＦＢの高圧では窒素酸化物の放出
が減る。

ＰＦＢ燃焼器の別の利点は、該燃焼器を複合サイクル発
電プラントにおいて使用することかでき、ＡＩｒＢ又は
微粉炭燃焼の蒸気タービンユニットよシも高い総合サイ
クル効率を出すことである０ 更に、流動層石炭燃焼システムを加圧する大事な利点は
、炉の大きさ及び石炭送シ箇所の数し が炉の圧力に逆比例的に関係基ていることである。従っ
て、該システムを加圧することによって炉の大きさ及び
コストを著しく低減させるととができる。しかし、加圧
空気を炉に経済的に供給するためには、燃焼器入口空気
用の圧縮機を駆動するのに必要とされる比較的に大出力
を出すべく、ガスタービンを高温高圧の燃焼器出口ガス
で駆動しなければならない。燃料としてオイル又はガス
を用いる米国で運転中の発電プラントで採用、されてい
るものと同様の複合ガスタービン・蒸気サイクルにおい
て例えばｌＯ気圧のように炉圧力が上昇すれば、ガスタ
ービンの使用によってサイクル効率が良くなる０他方、
石炭を燃料として使用していれば、タービン腐食、浸食
及び沈着による様々な問題がかかるシステムに対する開
発上の困難をもたらしていた。

ＰＦＢ技術に関するこの背景から、本発明は絶え間ない
進歩に挑戦してＰＦＢ複合サイクル発電プラントシステ
ムを概念化すると共に実施し、腐食、浸食及び沈着から
のタービンの高温部品の保護に関するガス浄化技術の現
在及び将来の制限内でＰＦＢの利点を有効に利用するも
のである０ 本発明について簡略に述べると、発電プラント用の再熱
加圧流動層燃焼器システム又は燃焼器装置は、比較的に
クリーンな供給元空気を所定の値まで加圧する圧縮機と
、吸収剤層及び燃料供給装置、並びに燃焼器層に対して
熱交換関係で配置された熱交換器管を有する燃焼器ユニ
ットとを含む。圧縮機出口空気は熱交換器管に向けられ
、しかる後、高圧ガスタービンを駆動するためその入口
に導かれる。タービンの加圧排出ガスの少なくとも一部
は再熱されるべく燃焼器ユニットに導かれ、そして層を
流動化すると共に該燃焼器ユニット内の燃料燃焼を支持
する。予熱され九燃焼器出ロガスは浄化されておシ、さ
もなければ生じる燃焼器ユニットからのキャリオーバー
による劣化からタービンの高温部品を保護する。浄化さ
れた再熱ガスは低圧ガスタービン入口に導かれて該低圧
ガスタービンを駆動し、該低圧ガスタービンからの排出
ガスは熱回収装置に導かれて発電プラント運転用のエネ
ルギーを更にもたらす。また、前記燃焼器システムの運
転レベルを制御する制御装置が備えられている。

第１図に示した典型的な先行技術のＰＦＢ発電し°ラン
）／１７においては、圧縮機／４ｔによって供給される
圧縮空気と共に、石炭がＰＦＢ燃焼器／コに給炭される
。圧縮機／ダは膨張ガスタービン／６によシ駆動される
。生成した高温ガスは浄化装置／Ｓによシ浄化され、ガ
スタービン／６を通って膨張する。高温高圧ガスタービ
ン／６に送られる燃焼生成物は、層内に発生した様々な
物質に帰因する腐食、浸食及び沈着等のタービン、運転
上の問題を防ぐために適切に浄化する必要がある。

代表的な燃焼器出口ガス温度（例えば／６００°Ｆ＝約
１７０″Ｃ）では、先行技術の状態の浄化装置（主に多
段サイクロン）はタービンの浸食及び腐食を許容レベル
まで低減させるかも知れない。しかし、先行技術のＰＦ
Ｂシステムの設計結果としては、典型的な燃焼器出口ガ
ス温度で燃焼生成物中に発生するアルカリ蒸気が筋温ガ
スから除去されずにタービン／６まで進み、そこでアル
カリ蒸気がタービンの高温部品に粒状物質を沈着させる
”にかわ状物質°′として作用するので、タービンにお
ける沈着が問題である。

更に、技術状態が進展するにつれて浄化装置の能力に改
良が見られても、先行技術のＰＦＢシステムの設計は高
効率を達成しうる度合に制限がある。

もつと有利なのは第一図に示した再熱ＰＩＩ’Ｂシステ
ムコＯであって、該システムにおいては、ＰＦＢ燃焼器
−一と燃焼タービン装置コダとが本発明に従って作動さ
れ、効率を高めると共に、ＰＦＢ燃焼器ココからの粒子
のキャリオーバーによるタービン高温部品の劣化の危険
を減じるように、配列されている。

概略的に述べると、クリーンな大気が圧縮機、２６によ
りある圧力（例えば７．２気圧）に圧縮されて案内装置
（管路）を介し管状熱交換器、２ざの管内に導かれる。

該熱交換器はＰＦＢ燃焼器−２内の高温流動層中に入っ
ている。クリーン空気は、燃料供給装置から符号３０で
示すように流動層に供給される石炭の燃焼によシ、例え
ば約ｇｉｇ”０（ｉｚｏｏ″Ｆ）の温度まで管内で加熱
される。

このクリーンな高温加圧空気は案内装置（管路）を介し
て高圧（ＨＰ）タービン３コの入口まで導かれ、そこで
部分的に膨張して例えば約ダ気圧の圧力まで減圧され、
圧縮機コロを駆動するのに必要とされる動力の少なくと
も大部分を供給する。ＨＰ　タービンの排出空気も例え
ば５９３℃（／　／　００′Ｆ）という温度にまで減じ
た値を有し、その一部（例えば１／、１）がＰＦＢ燃焼
器、２λに案内装置（管路）を介して導かれ、そこで該
排出空気が燃焼器の層を流動化し、石炭の燃焼に必要な
酸素を供給し、そして加圧され且つ例えばざ７０”Ｑ（
７４００″Ｆ）という温度まで再熱されるようになる。

ＨＰ　タービン３．２はこのようにしてクリーン空気で
作動し、そして改良型タービンを設計したシ、ＰＦＥの
高温ガス流出流による劣化から特別に保護したシするこ
となしに、通常Ωタイプのものを使用して実施できる。

プラント制御は、熱交換器のバイパス弁３ＪとＨＰ　タ
ービン入口案内羽根（図示しない）　とを調節する制御
装置Ｊ／によるＨＰ　タービン入口空気温度制御である
Ｏ ＨＰ　タービン排出空気の残シの、２／３は符号３４ｔ
で示すようにＦＦＢ燃焼器−一をバイパスし多段サイク
ロンその他の適当な浄化装置３基によって浄化された後
のＰＦＢ燃焼器、２−からの高温ガス流出流と混合され
る。

混合した流れは例えば７０！”０（／３００″Ｆ）とい
う温度を有する。この温度は１（Ｐ　タービン排出空気
の温度以上に再熱によシ上昇した値であるが、混合によ
る希釈のため、ＰＦＢ燃焼器ココからの燃焼生成物のｔ
’ｔｏ”（３（ｉｂｏｏ”Ｆ）という温度よりは明らか
に低い値である。

この混合流は低圧（ＬＰ）　　タービン３ｔに導かれて
膨張し、発電機４Ｉｏを駆動すると共に、圧縮機、２６
の駆動に必要な何がしかの動力を供給する。

ＬＰ　タービンの排出空気は、通常、第１図に示されて
いない案内装置（管路）によシ熱回収装置へ又は蒸気発
生器の代シに蒸気を発生する現行ボイ２へ導かれる。蒸
気プラントの動力再供給利用の一例を第３図に示すよう
に、ＬＰガスタービンダーは現行ボイ−）ａ４Ｉへ供給
されてゲイ２燃料の流量を減らすと共に、煙突へ供給さ
れてガス冷却器ダ６でボイラ給水を加熱する。

ＨＰ　ガスタービンｊＯはＬＰ　ガスタービン亭コと連
合して発電機ｌＩｔを駆動し、その他の点については第
２図に関して記載したように作動する。ゲイ２ダダから
の蒸気は蒸気タービン系発電機を駆動する。

第一図に示したシステム又は第３図のように適用したシ
ステムの運転結果によると、高温タービン３コは、ター
ビン高温部品の寿命或は汚れに関して何んら特別な問題
を提起しないクリーンな高温空気を取り扱うので、厳し
い環境に耐えるように堅牢にする必要はない。ＰＦＢ膨
張装置即ちＬＰ　タービン３Ｉは、粒子の濃度レベルか
クリーンな空気の希釈によってすでに相当に低下してし
まっている例えばｔｏｓ”ｏ（ｔ３ｏσＦ）という比較
的低温のガス流を取シ扱っておシ、その設計を浸食その
他の劣化に対して堅牢化することは役に立ち且つ有意義
なことである。アルカリ物質はこの比較的低いガス温度
で乾燥しておシ且つ非粘着性であるから、サイクロン浄
化装置によシ回避されない、沈着及び腐食によるタービ
ン高温部品の劣化が実質的に軽減さするか又は回避され
る。また、総合サイクル効率は膨張プロセスにおける再
熱効果によシ上昇しそしてＰＦＢ燃焼器ココは適度な温
度で作動するので、石炭及び吸収剤の給送システムの要
求が簡単になシ且つサイクロン集じん器の性能が向上す
る。

本発明を実施する場合のために、以下の項目について説
明する。

Ａ、　　ＰＦＢ燃焼器システム ＰＦＢ燃焼器システムは複合サイクル内で作動されるよ
うに該サイクルに従って配列されている。本発明によれ
ば、動力再供給利用及び新プラント利用の双方の場合に
、ＰＦＢ燃焼器システムを備えるタービンの非常に多種
のザイクル形式か異なる熱消費率で可能である。

一般に、可能性のある多種のＰＩＦＢ複合サイクルは高
又は低過剰空気量に特徴がある。過剰空気量とは化学量
論的な空気流量に比べた全燃焼空気流量を指している。

断熱層を除き、ＰＦＢ燃焼器中の実際の過剰空気量は約
３０４が普通でおる。

低過剰空気サイクルにおいては、全ての燃焼タービン空
気がＰＦＢ燃焼器内を流れ、燃焼プロセスにおいて使用
される。この種のサイクルは蒸気システムで与えられる
全キロヮッートが高率であることを特徴としており、そ
して該サイクルの総合効率は蒸気サイクルによって大き
く影響を受ける。高過剰空気サイクルは燃焼タービンに
よって得られる全発電量の割合が高い。

層の圧力レベルは熱力学的動力サイクル内のＰＦＥの位
置に応じて変わシうる。７気圧からそれ以上の気圧の範
囲にわたる圧力レベルを得ることができる。層の圧力レ
ベルと合わせた高又は低過剰空気量の選択（加えて、層
における断熱、空気冷却又は蒸気冷却の選択）は広範囲
のサイクル選択の自由を与える。

Ｂ、　　ＰＦＢ燃焼器 本実施例においては、ＰＦＢ空気加熱はスカートで支持
された一つの同一モジュール内で起こる。各モジュール
は直径が７０．７ｍ（Ｊ　！ｒ　ｆｔ　、２１ｎ）高さ
が／　！ｒ、１ｍ　（ｊ−，２ｆｔ）である。

これ等のモジュールは並列的に作動する。各モジュール
は外径１０．ダｍ　（３！１ｆｔ）　ｘｉ、ｚｍ　（−
〇ｆｔ＋１ｎ）の環状流動層を含んでおシ、該流動層に
は水平管束が沈んでいる。各管束は外径＜ｚ、ｆｆｈＬ
（／り／１ｉｎ）　ｘ　肉厚ｏ、ｅｃｒｒｔ　ＣＯ，／
　Ａ　５ｉｎ）の７６を本のＪｉＯステンレス鋼管を含
み、管の有効熱伝達長は約／ざ、　ｔ、ｍ　（６１ｆｔ
）である。

これ等の管は湾曲して蛇管状になっておシ、／？コのエ
レメントをつくるｔつのグループになって配列され支持
されている。この１つのグループ配列は通常の事業用蒸
気タービンの熱回収部について一般的なものである。各
エレメントにおけるダ本の管は、層を横断する４’、ｊ
　ｍ　（／　４’　ｆ　ｔ　３／４’　ｉｎ　）の長さ
の部分をダ本有し、該部分は半径’ｙ、ｂｃＩｒＬ（ｌ
Ｉｆｉｎ　）のベンド部分でつながっている。こ肛等の
管は最も下の管から最上方の中心線までλ、、７　ｍ　
（？θｉｎ）ある。

湾曲し組み立てた後、各エレメントをＪＪｍ　（７，２
ｆｔ　６Ｉｎ）　ｏ半径に曲げ１．、？、７　ｍ　（／
Ｊｆｔ／ｌ／ｇｉｎ）の直径の出発日の周囲から６６ｒ
ｒＬ（コ・３７ｇ１ｎ）づつ中心がずれる渦巻形になっ
て進む７９２本のインボリュートに一致する環状体に位
置決めする。これ等の管エレメントの出発点の高さ位置
は７，４ｔｓ　（ｊ　ｉｎ　）づつ交互しておシ、高さ
７．１ｓｃｎｔ　（Ｊ　ｉｎ　）、管の水平中心間圧Ｎ
Ｉｔ＝　ｔコｃ１１Ｌ（亭３／弘ｉｎ）の三角形管パタ
ーンをつくる。３．ｇｍ　（／コｆｔａｉｎ）の曲げ半
径によシ、エレメントはインボリュートに非常に近づく
。エレメントと管との間の間隔は環状体全体にわたって
一様である。層は分流又は分離することなく一様に流動
化し、空気は自から７６ε本の管に一様に分布する。

管エレメントはフック・２ダー装置によって支持する。

該装置においては、環状体の内側及び外側境界（芯及び
周辺）に取着したリングにフックが係合する。窓領域の
外側にある引込み管及び引出し管を切断することによっ
て、保守又は交換のため、個々のエレメントを管束外に
引き出し層の上方にあるクリヤスペースに入れることが
可能である。

エレメントに空気を供給し該エレメントから空気を排除
するヘッダー及び移送パイプは９０ｆＣ（ｔｂｓｏ″Ｆ
）の温度から保議されるように芯の内側にある。空気は
６１ｃｉＩＬ（コ４Ｉｉｎ　）の外径のパイプによシモ
ジュールに入る。該パイプは、中心線をまたいでおり、
最終的には、芯の頂部近くのｌココｃＩｒＬ（ｌＩｆｉ
ｎ）のｉニホルド内につながっている。該マニホルドは
、スポーク状の配列における。ｙａｃｍ（／１Ｉｉｎ）
の外径の一本のパイプによシ、厚さコ、！ｒ　ｕｃＩＩ
Ｌ（／　ｉｎ　）　、外径６／α（−ｆｉｎ）の一つの
入口リングヘッダーに空気を運ぶ。このリングヘッダー
は３．４ｓｍ　（／コｆｔ、）　　の平均直径をもたら
すように３Ｄの半径に曲げ−たＡＳＭＢ　５Ａｉｏｂパ
イプから造っである。

管は曲がってエレメントから離れ、ヘッダーに半径方向
から入る。管が多数であるため、分岐を使用して芯及び
ヘンダー貝通の数を減らレヘッダーにおける管穴壁間距
離のスペースを合理的なものにしている。分岐によって
７６ｇ本の外径ａ１ｇｃｘ　（／　７／ｌｉｎ　）の管
が３ｇ１本の外径６．７ｃｍ（コロ／ｇｉｎ）の管に減
る。３ざダ本の管を熱スリーブ装置によって芯に溶接し
、層と芯とに対して気密な封止をつくる０ ９００℃（ｉｔ、ｓθ’Ｆ）の層を通過する間に、空気
は３ダＱ”０（ｂ／Ｉｓ°Ｆ）からｔ／、！ｒ℃（／よ
ＯＯｏＦ）に加熱され、その容積流量は一倍になる。圧
力損失を希望の値に保つために、この場合、外径６／ｃ
！ｒＬ（ｚＩＩｉｎ）、厚さｓ、ｉｃｍ（λｉｎ）のイ
ンコロイＥＯＯＨ製アウトレットを有する外径ｔ、／Ｃ
ｍ（、ｚｉｎ）の４本のスポーク壓フィーダパイプによ
って、エレメントからの排出空気を集める０該フイーダ
パイプがＰＦＢモジュールからの加熱空気を搬送する。

０、燃焼空気の供給及び排出 燃焼空気は温度／１００°Ｆ、圧力ｊ　ｆ　ｐＨｉａに
おいて八Ｊｇｘ１０８１ｂ　／　ｈｒ　　の割合で各Ｐ
ＦＥ　モジュールに送られる。空気は、／１００離れた
一本の熱スリーブ付きノズル（外径−４＜ｉｎ）から半
径方向にモジュールに入る。空気は該ノズルから出て、
芯と圧力胴との間にあるステンレス鋼製のドーナツ形配
分室（ダクト）に行く。

ダクトは巾７１Ｌｎ、高さＪＡｉｎ、内側半径１０ｆｔ
７　ｉｎ　であって、内部にあるパイプ製支柱により補
強されている。側壁の外側及び底は絶縁されている。ダ
クトの頂部は流動層の底であシ、約！ｒ　／／、２１ｎ
　　の正方形ピッチを有する約３２００個の３／ｐｉｎ
　　Ｔ形ノズルを備える。空気はＴ形分配器（ノズル）
に入シ、約／　ｐｓｉの圧力を損失し、ダクトの頂部よ
ｌ）　４　ｉｎ　上方で層の中に排出される。このよう
に配列することによってダクトの頂部上に約４　ｉｎ　
の沈下（ｓｌｕｍｐｅｄ　）層物質が与えられ、ダクト
を１ｂｓｏ’ｐの層温度から絶縁する。

ドーナツ形ダクトは芯及び圧力胴に溶接されたひじ材に
よって３０°毎に支持されている０各ひじ材には上２ミ
ック製の滑シパツドが設けられておシ、そしてダクトは
キー止めされていて、モジュールの中心線から半径方向
外方に案内される。この配列によって、ダクトは支持鋼
を加熱することなく、即ち燃焼空気を層に不均一に送る
ことなく、／／ＱＯ″Ｆという燃焼空気の温度によって
生じる２／／ダ１ｎ　　の半径方向熱膨張を吸収するこ
とができる。

ダクトの横断面積は十分に広く所要の修理作業が可能で
ある０内側及び外側境界にあるダクトの頂部にある可撓
性の固形分シールドは芯、ダクト及び圧力胴間の隙間に
層物質が詰まるのを防止する。

空気を分配するＴ形ノズルを通過する際に、空気／煙道
ガスはコＩＩ　ｉｎ　　の管無し領域を通って上方へ垂
直に流れ、デθ１ｎ　の管束を通過し、／４ｆｔＡｉｎ
　　の空間高さに集まって、そしてモジュール中心線上
に設けた内径ｇ　ｆｔ　　の出口ノズル（耐火物質で内
張シしである）を経由して出る。このノズルの直ぐ上方
で、煙道ガスは分岐し、デ０６転回して、ｚ　ｏ　ｆｐ
ｓのガス流速を出すような寸法につくった一本の、内径
ｌｆｔｇ　ｉｎ　の移送パイプ（耐火物質で内張シしで
ある）内に入る。分一点上方のボルト止めした楕円形頭
部を取シ除くことによって、作業者は、漏洩管を交換す
るような大規模な保守作業のために、管束領域に直接に
近づくことができる。

モジュールの空間高さ及びノズル内径は、完全に組立て
た管束をモジュール内に持ち込める寸法になっている。

エレメントの引込み部及び引出し部を切断することによ
って、エレメント全体を管束から持ち上げて、前記空間
高さの領域で作業する作業員による修理又は交換を可能
にしている。通常の点検及び比較的に小規模の修理作業
の際には、作業員は圧力胴に設けたマンホールからモジ
ュールに入る。

１ｎ　　の高さにある管無し領域のＦＦＢに注入される
。これ等の材料の給送管は圧力胴を半径方向に貫く。各
々は約／θ平方ｆｔ　　Ｏ層床面積に供給する。

各ＰＦＢモジュールに供給するのに２台のベトロカープ
社石炭注入機と２台の石灰石注入機とを使用する。各材
料の１台の機械がフィーダの内側リングに供給し、別の
７台が外側リングに供給する。７台のベトロカープ社石
炭注入機が作動しなくなっても、石炭は、部分負荷で作
動するモジュールによって依然として層に一様に給送さ
れる。ＰＦＢが高熱流束であるから、環状部に絶縁材を
詰めた二重壁の同心パイプを設けて、給送パイプにおけ
る石炭の粘結化を防止する。熱流束は端部で高いので、
加熱の大部分は給送パイプの最終／　ｉｎ　　で起こる
。滑ｐを無視すれば、この領域における石炭の滞留時間
は約ｏ、ｏｏｓ秒である。

半径方向の配列では、給送パイプは管に向かっておらず
、そして全ての配管ベンドはモジュール（ユニット）の
外側にある０もし半径方向の給送パイプが詰まれば、モ
ジュール外で作業する作業員がこのパイプを取シ外すこ
とができる。配管ベンドは浸食を受けるので、該ベンド
をモジュールの外側に置き破断を迅速に検出できるよう
にする。

Ｅ、　　ＰＦＢ絶縁設計 厚さ６ｉｎ　　の二層耐火物質２イニングは、夜気加熱
器の圧力胴及び窓部分を！４！Ｏ’ｐのＰＦＢ温度から
保μする。ライニングは１．？ｉｎ　　のハービソン・
ウォーカー・ライトウェイト・ガン働　ミ　ッ　り　ス
　２　０　　　（Ｈａｒｂｉｓｏｎ　　−Ｗａｌｋｅｒ
　　ＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔＧｕｎ　Ｍｉｘ　、２のを
裏張シした、耐摩損性のある３１ｎ　　の、ハービンン
６ウォーカー・バーガン・イーニス鋳造ガｙ−ミックス
（Ｈａｒｂｉｓｏｎ　−ＷａｌｋｅｒＨａｒｇｕｎ　Ｉ
ｓ　（！ａｓｔ、ａｂ’ｌｅ　Ｇｕｎ　Ｍｉｘ　）から
なる。前者はλ重ｔ％のメルテックス（Ｍｅｌｅｘ）　
Ａ　／　９−　、？　ｊ（３０３ステンレス鋼）、溶融
押出繊維を含む。

Ｆ、高温ガス浄化システム ＰＦＢＯシステムに対する高温ガス浄化システムの選択
及び仕様には広範囲のパラメータが影響を与える。問題
を３つの主な要素に分けることは有益である ・　燃焼器からガス浄化システム内への固形分のキャリ
オーバー ・　要求される排除の度合（環境上の制限又はタービン
の許容制限） ・　特定の入口ガスを所望の出口状態にすることができ
る利用可能装置の選択 Ｇ６粒子のキャリオーバー 流動層燃焼器からの粒子キャリオーバーに影響する主な
因子は次の通シである。

ｌ　石炭の選択 石炭の灰分が主要な因子である。ＰＦＢＯの灰分は一般
に非常に濃密ではなく、そして非常に脆いので、層に送
られた灰分の大部分は最終的には煙道ガス中に連れ込ま
れ、浄化システムに入る。大抵の場合、灰分は煙道ガス
中の主な固形汚染物である。石炭の硫黄分が高いことは
高吸収剤給送速度に通じ、これは自然上部に発生する吸
収剤微粉を多くするので、硫黄分は層からの粒子装入に
間接的に寄与するＯ ユ　吸収剤の選択 吸収剤からの微粉は二つの別の原因で運ばれる。第１の
原因は、層速度よりも小さい終末速度を持つ大きさの微
粉の一部の、給送の際の飛出しである。前工程の摩砕及
び選別技術はこの原因に大きく影響しうる。吸収剤微粉
の第一の原因は運転中における層物質の摩損である。と
の微粉源を処置するに際して耐摩損物質は非常に重要で
ある０過去の数年にわたって、出願人はこの分野におい
て大規模な研究を行ない、吸収剤の化学的作用及びその
物理的耐摩損性について適切な選択と性能計画とを遂行
する理論装置及び実験装置を開発してきた。

３、　運転パラメータの選択 層の実際の運転条件に関係する幾つかのパラメータは明
らかにキャリオーバーに影響する。重要なのは表面速度
の選択である。特定の層からの全キャリオーバーは表面
速度のコ乗に大体比例する。これは、終末速度が超過さ
れる給送吸収剤及び灰分の部分の増加から主に生じる。

また、そｎは一層強力な衝突による摩損率の増大も反映
している。７次サイクロンによシ微粉をリサイクルさせ
る解決（燃焼効率及び吸収剤利用条件によって決定され
る）は、全微粉の装入及び粒度分布に大きな影響を持つ
ことができる。十分に効率的なリサイクルサイクロンを
使用すれば、リサイクルルーズには微粉物質の残留量が
多くなる。

リサイクルサイクロンを出て浄化システムに入る物質の
質量は非リサイクルシステムよシも一般に若干少ない。

しかし、そｎは微細であシ後工程の慣性集じん器で除去
することが非常に難しい。摩損率、給送技術及び層の形
状寸法に影響を及ぼすその他の運転上及び設計上の選択
は有意義であるが、キャリオーバーに対する効果は通常
小さい。

粒子除去装置の選択が商業的に入手し得るものに限定さ
れるのであれば、高温及び高圧のサイクロンを選択する
。しばしば、サイクロンシステムは、ＰＦＢ燃焼器が発
生する広範囲の粒子寸法を取シ扱う特性を持っている。

また、サイクロンは高い総合効率を維持しながら資本コ
スト、圧力損失及び浸食を可及的に低減させる。

これは、最も大きく且つ最も浸食的な物質を取シ除くた
めに少数の、大直径、低圧力降下、低速装置で始まって
、サイクロンを直列に段階的に配列することにょシ、最
も効率的に達成される。このようなサイクロンは直径が
１０〜／、ｔｆｔ　はどであり、ａ　ｏ　ｏ　−ｔｔｔ
ｏｏ、ｏｏ。

ａｃｆｍ　までの流量を処理することができる。

第１・段の後には直径３〜ｑｆｔ　　の複数のサイクロ
ンが続いている。該サイクロンの数は大雑把に言うと直
径減少の２乗で増加し、そして圧力降下は若干増大する
。

もし浄化に最終の１ポリッシング段階が必要なら、ａつ
の自由な選択、即ち、マルチクロンユニットにおける小
径（６〜１０ｉｎ）サイクロン群と、比較的に高入口速
度（１０〜／　、２０　ｆｔ７秒）　テノＪ〜１Ｉｆｔ
　　直径（Ｄユニットとがある。自由にダストの流れる
接触分解装置を作動する場合には、マルチクロンがしば
しば選択される。ＰＣＢに利用の際には、自己粘着性の
ダストは詰まシを生じさせ、そして続いてマルチクロン
システムにおける流れのアンバランスを生じさせる。こ
の理由で、比較的に大径（３〜ｅｆｔ）の高速サイクロ
ンを最終段に使用することが賢明である。慣性力で分離
できるダストの最終Ｏ１Ｓ〜／％を取シ除くこの試みで
、ブラント経済及び複雑性に払われるペナルティが急激
に増大する。

高温ガス浄化の程度は環境条例又はタービン膨張装置（
ＬＰメタ−ン）の許容量によって定めることができる◇
環境条例は厳しいが、込み入ってはおらず穏当である。

通常、管理条例はＥＰＡ　（アメリカ環境保護庁）の新
公害源性能規準（Ｎ［３ＰＳ　：　Ｎｅｗ　８ｏｕｒｃ
ｅＩ’ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｔａｎｄａｒｄｓ　）で
あり、これは放出物が０．０３１ｂｍ　／　／　ＯＢＴ
Ｕ以下であることを要求している。ＰＦＢＯについては
、これは略々３０　ＰＰＭ　。

即ち？　１．１〜？？、９％の総合粒子除去効率に匹敵
している。最近まで、放出物の粒度分布に対して規制が
課されていたとは知られていなかった。

み　改良型浄化システム 高温ろ過システムは引き続いて開発が進められている。

これ等のシステムにはセラミック繊維の袋、織成した又
は繊維状のフェルト、セシミツク膜フィルタ、及び顆粒
層フィルタ等がある。

一般に、これ等のシステムは改良されタモのであるから
、増々広範囲にわたる燃焼器設計及び石炭／吸収剤選択
に対して、Ｎ５ＰＳ　　の要求及びタービン許容量を達
成すると期待されている。

Ｈ，タービン１発電機システム 再熱ＰＦＢシステム用のタービン・発電機システムは次
の主要素子を含む単軸の機械装置である。

ｅ圧縮機及びＨｐメタ−ン ・減速歯車及び始動パッケージ Φ発電機及び励磁機 善ＬＰタービン（ＰＦＢ膨張膨張装 置側御及び補助システム ■、圧縮機及びＨＰメタ−ン 圧縮機及びＨＰメタ−ンのユニットハｗｓｏ／、即ち出
願人により製造された最近の燃焼タービンに基礎を置い
ている。ＨＰメタ−ン及び圧縮父゛九 機は、現行技術の燃４タービン運転レベル〔−〇〇〇下
以上〕の範囲内の／ｓｏｏ″Ｆで良好に作動する。

次の設計上の特徴は、　ＰＦＢシステムについてのＨＰ
メタ−ンを通常の燃焼タービンとは異なるものにする。

・全での圧縮空気は空気加熱装置ユニットへの給送のた
めエンジンケーシングから排除しなければならず、そし
て／！；００下でタービン素子に戻される。

・タービンの高温部品にかかる熱衝撃及び疲労はＰ、）
ＦＢ空気加熱装置ユニットにおける間接加熱により大き
く軽減する。

畳タービンは、腐食の一因となりそして高温部品の寿命
に影響する汚染物質をしばしば含む燃焼生成物というよ
り、むしろクリーンな加熱空気で作動する。

この実施例においては、圧縮機の空気流量は約７７　！
ｒ　ｌｂ／ｓｅｃである。機械装置の低温端又は圧縮機
端にある出力継手は減速歯車に対する強い接続を可能に
すると共に、可撓継手の必要性をなくする。タービン及
び圧縮機の羽根はロータをケーシングの下半部の所定位
置に留どめたま＼交換したり保守し、たりすることがで
きる。

空気タービン設計データ概要 （ウェスチングハウスＷ！０／型） 一般装備 定格速度、ｒｐｍ　　　　　　　　　Ｊ、乙。０圧縮機
段数　　　　　　　　　　　　／？タービン段数　　　
　　　　　　　　　コロータ軸受スパン、土ｎ　　　　
　　　　　コｇｇロータジャーナル軸受寸法　　　　　
　　／乙スラスト軸受寸法、ｉｎ　　　　　　　＋２１
Ａ；００ロ一タ重量、ｌｂ　　　　　　　　　７３．７
コ。

ロータＷＲ，２、Ｌｂ−１ｎ、２　　　　　　　２！；
、ｌＩ／１０００潤滑油熱負荷、Ｂｔｕ／分　　　　　
　ｓｚ　ｓｏ　。

選択段　平均直径　　羽根高さ　　羽根角度（＠平均直
径）／　　　　、ｔｉ、？ｉｎ　　　／７．ｇｉｎ　　
　　　５２．０”ｋＡθ、０　　　　　９．Ｉｆ　　　
　　　、３３．０１０　　　３ル、＋　　　　　　Ａ、
４Ｚ　　　　　　、ｉｏ、６７９　　　　！、３．０　
　　　　．３．０　　　　　．２７．７羽根材料：ｌ−
％ｃｒステンレス鋼 タービン設計データ 段　　　平均直径　　　羽根高さ　　羽根角度（ｅ平均
直径）／　　　　Ｊ、２．ｉｉｎ　　　！；、Ｊ１ｎ　
　　　３２．−〇λ　　　　３＋２．ざＡ　　　　　　
ｇ、／　　　　　　　　、３コ１ｇ羽根材料：ユディメ
ント（＃ｄｉｍｅｔ）７ＪＯＪ、減速歯車及び始動パッ
ケージ 減退歯車は、３３ＡＯＯＲＰＭのターボ圧縮機を／　Ｉ
Ｉ　０　ＯＲＰＭのタービン発電機に接続するのに必要
であり、減速歯車及び始動パッケージは実証済みの現場
試験部品に基づいている。

始動システムは電気モータと、回転装置駆動江ニントと
からなる。この始動システムは主タービン発電機回転設
備に適用しうる幾つかの機能を有する。該始動システム
は第１に、軸を停止状態から加速するのに必要なスター
トトルクを与え、第コに、軸系統を自立回転速度まで加
速するのに必要なトルクを与え、＠、ｙに、ロータ軸の
熱変形即ち湾曲を防ぐために停止後の軸系統を低速回転
させるのに必要なトルクとを与える。

Ｋ０発電機 発電機は通常の水素冷却ユニットである。ロータは非突
極型であって、磁極ははっきりと認められない。この設
計は表面の平滑性及び比較的に小さい直径に特徴があっ
て、回転部品及び静止部品間の隙間を小さくして風損を
最小にする。励磁機は発電機の軸によ、って直接駆動す
るブラシレス設計である。

Ｌ、ＬＰメタ−ン 低圧（ＬＰ）タービン又は膨張装置は動力装置のただ一
つの素子であって、通常の燃焼タービン機械とは異なる
設計を採用している。ＰＦＢ燃焼生成物浄化システムか
らくる潜在的な浸食、腐食及び沈着を可及的に少な（す
るために、ＬＰメタ−ン及び熱サイクルには次の特別な
設計上の特徴が組み込まれている。

・入口温度をｔＪｏｏ′Ｆ以下に保って、アルカリ物質
が羽根通路に入る前に濃縮し凝固することを確保する。

・羽根に対するガス速度をＩｔ００ｆｔＡ！Ｊ）以下に
保って、浸食を最小にする。

・羽根回転速度を１Ｏ００ｆｔ／秒以下に保って、２次
流及び粒状物質の遠心濃縮による浸食を最小にする。

・羽根の弦（低アスペクト比）、羽根列間の間隔、及び
羽根後端縁の厚みを増して羽根をもつと堅牢にする。

・羽根のコーティング又は被覆により腐食及び浸食に対
する耐性を増す。

・軸方向の流入口が粒子濃縮を減少させる。

これらの設計上の特徴は、第−図又は第９図の実施例に
おいて使用するに際して大規模な変更を行なうことなく
、１３θＯｏＦ以下から／４！；０下の運転温度に等級
が上がる基本的な１堅牢化”タービンを提供する。しか
し、上述の堅牢イ４は、第１図に関連して説明した先行
技術の要求する特別の高度路牢化に比較して現行技術に
よって容易に達成される。

ＬＰメタ−ン設計 速度　　　／ｇ００ｒｐｍ 段数　　　　　　　　　　　　３ 人口先端直径　　　ｌコ、／　／　ｌＩｇ　ｉｎ入ロハ
ブ直径　　　１０！；ｇ！コ土ｎ出ロ先端直径　　　／
コｇｓクグ１ｎ 出ロハブ直径　　　　　ｇｇＯ！；１ｍ羽根に対するガ
ス速度（平均） 入口温度　　　　　１．２ｏｏ６Ｆ　　ｔＡｓｏ’Ｆ列
　　　　　１１７秒　　　　Ｆｔ／抄θ　　　　　　４
（コ１４．９　　　　　　　　！；ｋ１．グ／　　　　
　　　　Ａ　／　　７．グ　　　　　　　　ＩＩ！；０
．７コ　　　　　　　！；　４０．／　　　　　　　　
　ｇ　Ｏコ、３３　　　　ＳＳコ、ｌ　　　　　ククＡ
４＋　　　　　　　＆　コｌ／　　　　　　　　　７．
２７．＆！；　　　　　　　！　／　／、、０　　　　
　　　　、ｔ　？　！；、４Ａ　　　　　　　！；　／
　０．ＩＩ　　　　　　　　３　ｇ　＋２．３最大ホイ
ールスペースの最終列先端は ｔｏｏｑ、ａｆｔ／秒に等しい。

Ｍ、タービン発電機制御システム ＰＦＢプラント利用のためのタービン制御装置は簡単で
あり且つ特有の信頼性がある。全ＰＦＢシステムに対す
る制御戦略は、最適の硫黄捕獲及び迅速な負荷応答のた
めに比較的一定の層温度を維持するべく空気加熱装置の
外部における主制御変数（ＨＰメタ−ン入口温度）に基
礎を置いている。かかる制御は１００％及びｇｓ％の負
荷の間でエンジン空気流量を調節し、そしてタービン及
び層がこの範囲において一定温度で作動するのを許容す
る。タービン膨張比は流量の減少につれて低減するので
、タービン排気温度はこの制御範囲において着干上昇す
る。

ｇ３チ以下の負荷では、ＨＰメタ−ン入口温度は空気加
熱装置バイパスにより減少する。このバイパスは、圧縮
機排出空気が加熱装置出口空気と混合して所要のタービ
ン入口温度を得るようにする。このようにして層温度は
殆ど一定レベルに維持され、硫黄捕獲及び燃焼効率の双
方に対して重要な利点がもたらされる。また、層材料、
管及びケーシングを一定温度に維持することによって、
熱慣性が障害というよりむしろ利点になるので、負荷の
増大を全く迅速にすることかできる。更に、このように
アプローチすることによって、圧縮機の負荷を動力発生
タービン素子に常にかけている単軸燃焼タービンの特性
が、有効に利用できる。この場合、アイドル即ち最小正
味動力設定値には、空気加熱装置の管をそれでも流れる
全負荷流量の約−！Ｓ％で達する。従って、全バイパス
条件でさえも、空気加熱装置の管を通過する冷却空気の
有意輪な流れがある。

二つの主な制御素子、即ち入口案内羽根（ＩＧＶ）及び
空気加熱装置バイパスは定常状態調節及び負荷変化の機
能を与える。過速度防止に必要な迅速な負荷遮断のため
に、タービン排気／＜（パＸへの圧縮機排気弁、ＬＰメ
タ−ンバイパス弁、ＬＰタービン絞り弁が用意されてい
る。

これ等の弁は迅速な負荷遮断が要求される時に作動する
。制御システムはＩＧＶ及び空気加熱装置バイパスと共
にこれ等の弁を閉位置に復帰させる。

タービン排気バイパスへの圧縮機排気は制御システムに
よって石炭給送と統合されている。

この統合は、同時に給炭速度を減じることによる迅速負
荷遮断中の層の温度超過を防止する。

この過渡状態中、燃空比の制御は層の空気流量の削減を
遅らせて、層の湿度を更に減少させる。

羽根角度が減少する（閉じる方に向かう）につれて、圧
縮機への入口空気流量が減少する。

これは、圧縮機圧力比対流量線図上の、ｊＡＯＯｒｐｍ
定速ラインを左側に実際にシフトさせる。また、これは
低流量での圧縮機サージ余裕を増大させ≠ る。従って、ＩＧＶ制御は始動中に社使用され、圧縮機
が低速範囲を通って加速するときのサージングを防止す
る６ 空気加熱装置バイパスは、負荷又は速度を低減させるた
めにタービン入口温度設定点を低くするときに開き始め
る。流れは空気加熱装置の管をバイパスするので、該加
熱装置からの出口温度は７４００下に向かって上昇する
。これは、所定のタービン入口湿度設定値に到達するの
に必要とされるバイパス量を増加させる傾向がある。タ
ービン出力は入口温度と共に変化し、そして加熱装置の
管系統において絞らずに全速アイドル設定値と釣り合う
のに７Ａ％のバイパスが必要である。このバイパス社は
非常に大形のバイブ及び弁を必要とするので、これ等の
品目の大きさを減じるべ（絞り弁を加熱装置の管系統に
用いてもよい。絞り弁はバイパスが全開した後に作動し
て圧力降下を増大させる。該絞り弁は流れを通すのに必
要なバイパスのパイプ及び弁の寸法を小さくするだけで
な（、アイドルタービン入口温度の上昇によって必要と
されるバイパス量をも減少させる。

圧縮機排気（ＣＤ）弁及びＬＰメタ−ンバイパス（ＴＢ
）弁はタービンの負荷を落とすための迅速な手段を提供
しており、発Ｗｉ機のブレーカが全負荷でトリップした
ら必要とされるかも知れないような、過速度状態の防止
を行なう。ＣＤバイパスは圧縮機排気の一部をタービン
排気中に直接に放出させるのに備えている。同時に、Ｔ
Ｂ入口でベントが開き、ＰＦＢ外側胴及び浄化システム
の圧力を迅速に解放する。これ等の備えは負荷損失の場
合にタービン速度を制御するのに必要である。

Ｎ、システム始動 ＰＦＢシステムの始動手順は比較的に簡単且つ迅速であ
る。補助始動バーナが高圧空気加熱装置のバイパス管路
に組み込まれており、そこでは通常の運転状態下で、シ
ステムの圧力損失は何ら招来されない。始動中にバーナ
を使用して、燃焼タービンを点火すると共にユニットが
一〇分かそれ以下で自立運転同期速度に到達するように
する。この点において、石炭着火のため約１０ＯＯ′Ｆ
に達するように流動層入口ガスの温度を調節することが
できる。層が点火し終わると、始動バーナへの燃料を減
らし、始動燃料から完全石炭たきに移る。

上述した迅速始動ては、プラントをオンラインにするの
に必要な外部エネルギーが減少する。

０、プラント支持及び補助システム 該システムには次のものがある。

・石炭及び石灰岩の給送 ・使用済み物質の圧抜き ・高温ガスの管輸送 拳石炭及び吸収剤の受取り、準備及び貯蔵・使用済み吸
収剤及び灰分の取扱いと処理−煙道ガスの浄化（必要な
らば〕 ・水処理及び補給 ・ブローダウン及び廃水 一電気系統 石炭給送システム及び石灰岩給送システムは本質的に同
−設計のものである。双方共、米国ニュージャージ州プ
ルームフィールドのベトロカープ（Ｐｅｔｒｏｃａｒｂ
）社から市場に出されているロック・ホッパー給送シス
テムを用いている。

このベトロカープ社のシステムは、石炭又は石灰岩を受
は取るサージピンと、物質を加圧するロック・ホッパー
と、物質を給送し分配するフィーダ容器と、多数の濃密
相（ｄｅｎｓｅ　ｐｈａｓｅ）空気輸送管路とからなる
。３つの容器が上下に積み重ねられており、物質は一つ
の容器から次の容器へ重力で供給される。

該システムは次の通り作動する。最初に、サージビンか
らロック・ホッパー内に物質が給送される。次に、ロッ
ク−ホンパーとサージビンとの間、及びロック［株］ホ
ッパーとフィーダ容器との間にある仕切弁を閉じる。加
圧空気をロック・ホッパー内に注入して、該ロック・ホ
ッパーをシステムの圧力にする。しかる後、ロック・ホ
ッパーとフィーダ容器との間の仕切弁を開いて、物質を
落とし加圧されたフィーダ容器内に入れてから、この仕
切弁を閉じ、そしてロック・ホッパーを排気して別のサ
イクルを開始する。空気をフィーダ容器に注入して、輸
送管路内への物質の流れを流動化す・る。該輸送管路に
おいては、物質は空気との濃密用混合物となってＰＦＢ
燃焼器へ運ばれる。

物質輸送速度はフィーダ容器の圧力と輸送空気の流速と
を変えることによって制御する。

使用済み層物質は、重力によりＰＦＢ燃焼器から排出さ
れ、ＰＦＢ燃焼器の空気分配板を貫通する輸送バイブ〔
耐火物質を内部に張っである〕を通る。除去割合は輸送
パイプ中に設けたバタフライ弁によって制御され、流れ
はＰＦＢ圧力容器の外部にあるサージ・ホッパーに向げ
られる。

使用済み層物質は、このサージ・ホッパーから仕切弁を
通ってその直下にあるロック・ホツノく−へ流れる。ロ
ック・ホッパーに所定レベルまで層物質が詰まった時に
、仕切り弁を閉じ、ロック・ホッパーを減圧し、出口弁
を開き、そして層物質を搬送システムに排出すると、こ
の搬送システムが層物質を冷却及び処理システムへ運ぶ
。ロック会ホッパーを空にしている間、層物質は燃焼器
から排出され続け、サージ・ホッパー内に溜まる。ロッ
ク・ホッパーが空になった時に、それ等を遮断し圧を抜
（。その後、サージ・ホッパー、ロック・ホッパーの仕
切弁を開いて層物質をロック・ホッパーに輸送し、サイ
クルを再開する。

ロック・ホッパー仕切り弁及び排出弁は苛酷に供用され
るので、これ等の弁は対になって設けられており、仕切
りのために一つ、排出のために一つの弁が直列になって
作動する。最初のものが固体の流れを遮断し、コ番目の
ものが圧力の漏れないようにシールする。

Ｊ高温ガスの管輸送 ＰＦＢ燃焼器をターボ圧縮機とガスタービンに接続する
配管システムは、粒状物質での汚れを防ぎながら安全に
且つ最小の黒損で、空気即ち圧縮機排出ガスを輸送する
ことができる。

ＰＦＢ空気加熱装置の管束からガスタービンへの管路は
空気を／！ｒｏｏ”Ｆ′で輸送する。この管路は、黒損
を最小にすると共に管を過大温度から守るため、耐火物
質が内側に張られている。クリーンな空気が耐火物質の
破片により汚染される機会を減らすために、耐火物質は
金属製の囲いで覆われている。内部にあるこの囲いのア
ンカーは、半径方向の膨張を吸収し、軸方向の膨張を案
内し、囲い同志の整列を維持するために設けられている
。囲いの滑り継手は耐火物質の流失を妨げ、管はガスの
バイパス流れを妨げるため蒸気止めを有する。囲いの付
いたこの管路は、７オスタアーーホイーラー・プロセス
響プランツ・ディビジョン（Ｆｏｓｔｅｒ−Ｗｈｅｅｌ
ｅｒＰｒｏｃｅｓｓ　Ｐｌａｎｔｓ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ
　）に所有権のある設計である。

燃焼器からサイクロンに延びる管路は、粒子を同伴する
ｔ　ｂ　ｓ　ｏ”Ｆの燃焼器排出ガスを輸送する。これ
等の管路は炭素鋼で造られており、そして高温ガスから
の管の保膣のため内部に耐火物質ライニングの層を一つ
有するものである。

ガスに接触する層は耐摩損性（硬質表面仕上げ）であり
、モして該層の裏に鋳造できる軽量絶縁層を浸食と摩損
から保護する。一層からなるこのライニングは、炭：Ｉ
Ｉｇ鋼ボルト及びステンレス鋼クリップを使って管路に
アンカー止めする。

耐火物質のバイパス流れ及び流失を防ぐために必要な場
合には、炭素鋼の蒸気止めを使用する。

サイクロンから消炎即ち混合点への囲い付き管路は、比
較的に粒状物のない燃焼器排出ガスを輸送する。

この混合点からターボ膨張装置へ延びる管路は、７．３
００下以下で混合燃焼器排出ガスを輸送しており、そし
て接触分解プラントに見られる絶縁パイプと同様に絶縁
内層を有する合金鋼パイプで造られている。

石炭及び石灰岩の給送システムは石炭及び石灰岩を受は
取って、それ等をストックパイル、サイロ、プラント内
倉庫に配送する。プラント内の石炭及び石灰岩サイロは
、２１Ｉ時間分の供給量を貯蔵し、石炭及び石灰岩の構
内サイロは７日分の供給量を貯蔵する。石炭サイロは一
日分の実際貯蔵量と５日分の予備量とを有する。構内の
ストックパイルには９０日分の供給量があり、これはプ
ラントへの石炭配送が長期間中断されるのを防止する。

　　′ 使用済みストーン及びフライアッシュ除去システムは、
サイクロン、流動層及びバグハウスから使用済み物質を
受は取り、それを処理用の貯蔵サイロに配送する。使用
済みストーン除去システムは連続的に作動し、使用済み
ストーンを加圧空気システム中に運ぶ。ストーンは空気
流からサイクロン集じん器によって除去される。

即ち、排出空気及び微粉は微粒物質（フライアッシュ）
サイロに排出され、ストーンは組物質（使用済みストー
ン）サイロに行（。

フライアッシュ除去システムは連続的に作動し、使用済
みストーン及びフライアッシュのサイロは３日分を貯蔵
する大きさに作られている。

フライアッシュは加圧空気システム中に運ばれ、微粒物
質（フライアッシュ）サイロに排出される。

Ｐ、特性概要 一つのＰＦＢモジュールの各々は、石炭を１ｔｓｏ下、
！ｒ　ｔ　ｐｓｉａ　　の加圧した流動層中で燃焼スル
コトニヨッテ、１．３１Ｘｌｏ６１ｂ／／ｈの／７ｓｐ
ｓ　ｉａ　　空気をＡダｓ６Ｆから／Ｓθ０下まで加熱
する。燃焼は、ｊ？Ｊ’ｆｔ２の横断面積を有する、外
径Ｊダｆｔ　　１内径−〇　ｆｔ　＆　ｉｎの環状形流
動層内において１．２０％の過剰空気（ベトロカープ社
の石炭及び石灰岩空気搬送供給システムが必要とする空
気を含む〕を使用して起こる。

石炭及び／１００下、５？ｐｓｉａ　　の燃焼空気は各
モジュールにそれぞれ４１３．／（１７０１ｂ／ｈ　　
及び３Ｈｏｏｏｌｂ／１１供給される。各モジュールは
、約２．２．’１００ｆｔ、”の水平管表面を含む三角
形ピンチの管束を有する。各管束は、Ｊ　ｉｎ　の高さ
で、４”／ｙ　ｉｎ　　の水平中心にｘｇ本の外径パ／
ｇ１ｎの管を有する。底端から頂端までの管中心線の高
さは７　ｆｔ　？　ｉｎである。ＰＦＢは、１０ｆｔｊ
ｉｎに膨張した層の高さで、３１１７秒の見かけのガス
速度で作動する。

Ｓ０２の許容放出レベルに従うように、石灰岩はＣａ／
Ｓ　燃料比ハＳで供給される。石灰岩は少なくとも９０
％の硫黄を捕獲する。ＰＦＢの作動条件は、層から飛び
出しサイクロンに捕獲された物質を再注入して層に戻し
燃焼効率を高めることを必要とする。これに基づいて、
燃焼効率は９９％であると予想され、そしてＩＮＱｘ放
出物はθ、、２　ｓ　ｘｂ／１０’　ＥＴＵ　で出され
る。物質は９．４　ｇｒ／ＳＣＦ　の割合で層から飛び
出る。外部層−管の熱伝達率は約５グＢＴＵ／ＨＲ／ｆ
ｔ２　　であると予想される。

ＰＦＢ空気加熱装置め設計に使用される燃焼効率及び層
−管の熱伝達率は、同様の７オスタ一−ホイーラー社の
管束形状についてＣＵＲＬ　ＰＦＢ試験設備で実際に測
定した値に基づいている。

第グ図に本発明の別の実施例が示されている。

この実施例においても第３図と同様の基本素子が用いら
れているが、ＰＦＢバイパス空気流は管路Ｓ／からＰＦ
Ｂ層内の第コ空気加熱装＠５Ｓを通るように向けられて
いる。

その結果、管路Ｓ−のガス流はＰＦＢ層からの高温ガス
と管路ｊｌからのクリーンな再熱タービン排気ガスとの
混合物である。ＬＰタービンｓｔＩについての入口ガス
温度は従って例えば／１，３０６Ｆに上昇している。そ
のため、　ＰＦＢガス浄化システム３３には、竪牢構造
を有するＬＰタービンＳａが上昇した入口ガス温度に耐
えるようにするろ過能力が付与されている。

第６図に示すように、ｔｔｓｏ６Ｆの層温度、／　Ａ　
！；　Ｏ″ＦのＨＰ及びり、Ｐタービン入口温度を有す
る第ダ図の実施例は、ｕｅθ０ｐｓｉａ、　１０００ｏ
Ｆ及び１７３％以上の熱効率とを与える。第Ｓ図におい
ては、蒸気システム６コが第３図の実施例に組み合わさ
って図示されている。第Ｓ図及び第６図の複合サイクル
システムについてエネルギーバランスの値が示されてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は加圧流動層燃焼器を用いる代表的な先行技術の
システムを示す概略図、第一図は本発明に従って配列し
た再熱加圧流動層（ＰＦＢ）燃明の実施例の概略図、第
９図はもつと高い再熱温度で作動する本発明の別の実施
例の概略図、第Ｓ図及び第６図は第２図及び第り図の実
施例がそれぞれ用いられている複合サイクルシステムに
ついてのエネルギーバランスを示す概略図である。 図中、コθは再熱加圧流動層燃焼器システム又は装置、
−一は流動層燃焼器１．２６は圧縮機１．２ｇは熱交換
器、３１は制御装置、Ｊコ及びＳＯは高圧ガスタービン
、３Ａ及びＳ３は浄化システム又は装置、Ｊｇ、’Ｉコ
及びＳ夕は低圧タービン、グＯ及びダざは電力発生装置
（発電機）である。 特許出願人　　ウェスチングハウス・エレクトリック曽
コーポレーション 代理人　曽　我　道　照 手続補正書 昭和５８年　７月　１４日 特許庁長官殿 １、　事件の表示 昭和３を年特許願第１０−デ８３　号 ２、　発明の名称 再熱加圧流動層燃焼器装置 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称（り／／）ウエスチングハウス・エレクトリックフ
ーボレーション ４、代理人 ５、　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 瓜補正の内容 明細書第４Ｉｏ頁第、２、−　！ｒ行の誤記を下記の通
り訂正致します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発電プラント用の再熱加圧流動層燃焼器装置であって、 比較的にクリーンな供給元空気を所定の上昇値まで加圧
   する圧縮機と、 高圧ガスタービンと、 吸収剤層及び燃料供給装置を有する燃焼器ユニットであ
   って、該燃焼器の層に関して熱交換関係に配設された熱
   交換器の管装置を有する燃焼器ユニットと、 圧縮機出口からの空気を前記管装置に導く案内装置と、 前記高圧ガスタービンを駆動するために、前記管装置か
   らの加熱空気を高圧ガスタービンの入口に導く案内装置
   と、 前記層を流動化すると共にその中で燃料の燃焼を支持す
   るべく、加圧排出空気の少なくとも一部を前記燃焼器ユ
   ニットに導き再熱させる案内装置と、 予熱された燃焼器出口ガスを浄化して、もしそうしなけ
   れば前記燃焼器ユニットからのキャリオーバに由来して
   生ずる劣化からタービン高温部品を保護する浄化装置と
   、 低圧タービンと、 電力発生装置と、 前記高圧及び低圧タービンを所定の配列で接続して、前
   記電力発生装置及び圧縮機を駆動する接続装置と、 前記低圧タービンを駆動するため、浄化され且つ再熱さ
   れたガスを低圧タービン入口に導く案内装置と、 発電プラント運転のエネルギーを更に与えるため、前記
   低圧タービンからの排気ガスを熱回収装置に導く案内装
   置と、 前記燃焼器装置の運転レベルを制御する制御装置と、 を備える再熱加圧流動層燃焼器装置。