JPS59500383A - 高速流動層ボイラ - 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】 発明の名称 高速流動層ボイラおよびこのよ５なボイラの制御方法 発明の分野 本発明は高速流動層ボイラに関する。さらに特定的に述べると、本発明はこのよ うなボイラの新規でありかつ改良された設計および制御の特徴に関する。

技術的な背景 最近、流動層ボイラは非常に魅力のある熱発生装置として多大な関心が寄せられ るようになった。気泡を発生しまたは乱流を発生する多くの流動層ボイラが非常 に満足に作動することが判明した。

しかしながら、高速流動層ボイラに関しては、重大な問題、特に熱伝達、粒子の 分離および作動の制御に関する問題を解決しなければならない。

従って、サイクロノ粒子分離器の一般的な使用はボイラを別個の部品および冷却 装置から構成しなければならないことを意味している。また、サイクロン粒子分 離器は少くとも高い出方のボイラにおいて非常に大きい寸法を有するので、重大 なレイアウト上の問題を生ずる。

また、負荷が変化するときに主として燃料供給量をいわゆる行過き量を生じがち である。

普通の流動層ボイラが例えば流出ガス通路の中に配置されたそらせ仮型分離器を 有する流動層ボイラ、を開示している英国特許第Ａ２，０４６，８８６号明細書 に記載されているようなサイクロン粒子分離器以外の粒子分離器を備えることが できることは既に知られている。

分離される物質の量は勿論極めて少ない。

しかしながら、高速流動層ボイラについては、当業者は非譜ニ多量の粒子が分離 されかつガスと粒子との混合物の速度が高いためにサイクロ／型粒子分離器が必 要であることを確信している。

発明の目的および要約 本発明の目的は、上記の問題が解決されそして以下説明から明らかとなるように 付加的な利点が得られる新規の改良された高速流動層装置を提供することである 。

本発明の目的は添付請求範囲に記載の新規な特徴を有する高速流動層ボイラーら びにががるボイラの制御方法により達成される。

本発明の第一の重要な観点によれば、ボイラはサイクロン型ではないラビリンス 型の機械的分離器である一次粒子分離器を備えた、完全に冷却されかつ一体に構 成されたユニットとして設計されている。

このようにして、ラビリンス型の機械的な一次粒子分離器が非常に多量の循環物 質を取り扱うことができるとともに、コノパクトなボイラ構造体および一つの同 じ冷却装置の中に一体に組シ込むことができろことが判明した。

本発明の第二の重要な観点によれば、分離された物質は機械的に作動しない制御 弁、好ましくは、いわゆるＬ字形弁を介して再循環せしめられそれにより再循環 流量を正確に制御することが可能になる。好ましい一実施態様においては、分離 された物質は前記制御弁を経て反応器の中に再循環せしめられる前に物質、すな わち、粒子貯蔵部の中に収集される。この貯蔵部はボイラーと一体に構成するこ とができる。

本発明の第三の重要な観点によれば、ボイラの作動はボイラの負荷に応じて再循 環流量を調整することにより反応器の流動層の温度を実質的に一定に維持するか または比較的π狭い温度区間内に維持することにより制御される。

本発明の上記の観点ならびにさらに重要な特徴は添付図面について記載した本発 明の好ましくしかも例示のだめの下記の実施態様の説明によりさらに十分に理解 されよう。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による高速流動層ボイラの好ましい一実施態様の略図、 第２図は全般的に第１図による高速流動層ボ゛イラの例示した図、 第６図および第４図は本発明による高速流動層ボイラの上部を極めて簡単に示し た側面図２よび頂面図であり、一体に構成された機械的なラビリンス型粒子分離 器の全般的な作動を例示した図、 第５図は本発明による高速流動層ボイラの作動を制御する新規の方法の第１実施 態様を例示した概略のブロック線図、 第６図は本発明による高速流動層ボイラの作動を制御する新規の方法の第２実施 態様を例示した概略のブロック線図である。

第１図ないし第４図について述べると、これらの図に開示したボイラは下記の主 要部品を備えている。

１、　始動バーナ ２　空気ゾリナム ３、底部 ４、反応器 ５ａ、５ｂ　−次粒子分離器 ６、粒子貯蔵部 ７、Ｕ字形パス沈降室、放射熱交換器 ８　Ｌ字形弁 ９　スタンドパイプ １０　対流熱又換器 １１、二次サイクロ／分離器 １２、燃料供給装置 １３　−次空気供給装置 １４、二次空気供給装置 １５　ドーム このボイラは一般的なボイラ製造規格により構成されている。このボイラ装置は 水管を有する標準のメンブレンウオールにより完全に冷却される。粒子分離器、 粒子再循環ラインおよび対流伝熱部分はボイラ本体と一体に構成されている。こ のボイラは「スライス」またはモジュールとして設計されており、冷却される仕 切板を備えているかまたは備えていない、複数個のモジュールを並列に連結する ことにより出力を増大することができる。

主な燃焼は反応器４の中で起り、がスおよび流動層物質が底部３から反応器４の 中に入る。底部３は主として混合および予燃焼室である。１次空気が底部ノズル を通して底部３の中に導入され、一方２次空気が底部３と反応器４との間の遷移 領域に供給される。また燃料が底部３の中に導入される。粒子は主として粒子分 離器の中で分離される。流動層の灰は粒子貯蔵部６から取り出される。新しい流 動層物質が同様に粒子貯蔵部６の中に送入される。添加剤が燃料、代表的には石 炭とともに送入される。

始動バーナは油焚きであり、そして燃焼用空気は作動中に、流動層に送られる一 次空気である。

このボイラは地域暖房用熱交換器に接続されることが好ましい。

流動層は下記のよ５に異なる冷却面の間に代表的な出力配分が得られるように設 計されている。

底　部　〜１０％ 反応器　〜４５％ 粒子貯蔵部　〜　ろチ 対流部分　〜ろ０％ 反応器４から出た粒子はバグフィルタ（図示せず）の中で最終的に浄化される前 に三段階で分離されかつ循環せしめられる。第一段は一体に構成された粒子トラ ツプ５である。第二段は対流部分の下方のガスの方向転換と組み合わされた沈降 室７である。第三段は対流通路に引き続く通常の接線方向サイクロン１１である 。分離器５かもの再循環は粒子貯蔵部６を介して行われる。分離器５は粒子貯蔵 部６の中に粒子を直接に送入する。沈降室７およびサイクロン１１は粒子をスタ ンドパイプ９を介して底部３の中に直接に送入する。

粒子貯蔵部６からの再循環流量はＬ字形の弁８ｖｃより制御される。沈降室７お よびサイクロン１１からの再循環流量は制御する必要がない。

底部３は、一般に、流動化流量を低減して滞留時間をより長くするために拡大し である。しかしながら、流動化速度は流動層物質および燃料を良好に混合させる ために十分に高くしである。底部はさらにメンブレ／チューブからなっている。

底部は単に反応器を拡大した部分であり、二次空気Ｍｃ入口とともに終端してい る。

二次空気は反応器４のメンブレンウオールの穴を通して導入される。

底部３は一般に圧力降下を低減し、良好に混合しかつ滞留時間を長くするために できるかぎり低くかつ広く形成すべきである。反応器４の高さは重要ではなく、 任意の特定の燃料のだめの任意の転化率に対して必要なだけの高さにすべきであ る。

反応器 ２．５ＭＷ　ボイラモジュールの代表的な反応器は６ｍの高さであり、そして０ ．７　ｍ　Ｘ　０．７　ｍの横断面を有している。壁部はメンブレンウオールを 形成する浴接されたフィン付チューブである。

二次空気は反応器の入口から直接に導入される。空気流入口は、実・際には、フ ィンを取り除いて形成されたチューブの間のスペースである。これらの開口部は 前側壁部および後側壁部の幅全体にわたって形成されている。流動層が宵温モー ドで操作される場合の圧力降下を減少させるために２組の開口部が形成されてい る。加温作動中は１組の開口部が使用される。空気の速度はスロットの中で約２ ０ｍ／秒である。

メンブレンウオールはチューブの浸食を回避するた８ めに垂直方向に完全に平滑に形成されている。冷却はメンブレンウオールによっ て行われる。

反応器の高さは木炭粒子を合理的に燃焼させるように選択されている。木炭粒子 を完全に燃焼させることはできないので、反応器を過度に高くする必要はない。

反応器の幅は代表的には８ｍ／秒の速度、６０％の過剰空気率において２．５　 ＭＷの出力を発生するように選択されている。

がスの平均速度は５−１０ｍ／秒であり、代表的には、約８１ｎ／秒である。ガ スと粒子の混合物の平均密度は代表的には５−１００　Ｋｙ／ｍ３である。平均 粒度は代表的Ｋ　ハ０．１−０．５　ｉ＋ｍ　テアル。

反応器中の圧力降下は殆んど粒子混合物の平均密度のみに依存しており、そして 代表的には３０　Ｄ　ＯＰａである。

粒子分離器５０入口である反応器の頂部は方向転換をある程度円滑にするために 丸く形成された単なる９０°ベンドである。反応器の壁部に連続して延びて粒子 分離器および底部の壁部と結合している。

底部 底部３は、前述したように、実際には、反応器の拡大部分に過ぎない。水平方向 の面積は反応器４の横断面積の二倍になっている。底部３の高さは二次空気入口 により決定され、そして０．８ｍないし１．２ｍの範囲内で変更することができ る。この拡大部分は粒子の滞１俵’ｏ５９−５００３８３（４） 留時間を最大にししかも依然として垂直方向の高さをできるだけ低く保つという 要望により決定される。底部は圧力降下に可成り影響をおよぼす。底部の圧力降 下は代表的には１５　ＫＰａがら７　ＫＰａまでの範囲内で変化する。

テイストリビュータ、すなわち、底板２１はフィン付きチューブで形成され、そ して前側壁部２３の延長部分にすぎない。これらのウオールチューブはさらに連 続して延び、そして空気プリナム２の後側壁部および床２５を形成している。こ のようにして、空気プリナム２が冷却され、そして始動バーナ１がらの輝炎を持 続させることができる。

底部３は混合室、準理論的燃焼／熱分解領域、動的ダンパーおよび低負荷燃焼部 分のようないくつかの目的をはたしている。

すべての再循環ライ／９は後側壁部の二次空気入口の下方に延びている。Ｌ字形 の弁８および沈降室およびサイクロン１１からのスタンドパイゾ９が壁部を通し て延び、そして壁部と同一の高さで終端している。

燃料は底部３の中に送入されるが、これは混合および滞留時間のために有利であ る。また、ＮＯｘおよびＳＯｘを減少させる能力はこの領域により高められる。

しがし、燃料ラインの背圧は系統中のいかなる個所でも最高である。燃料は壁部 を通してスクリューフィーダーにより供給することができる。

底部の中への空気の分配は１００ｍｍの間隔でチューブフィンに溶接された空気 ノズルによってなされる。

これらの空気ノズルは短いチューブおよび頭部で形成されている。頭部は円筒形 であり、その円周方向ｖｃ６個の穴が形成されている。これらの穴は下向、；ｖ Ｃｉ５゜の角度に形成されて流動層物質の後方への漏洩を阻止している。圧力降 下はエアジェフトの運動量を最小限にとどめるためにこれらの穴の中ではなく保 持チューブの中で生ずるようになっている。

−次粒子分離器 粒子分離器５は反応器４の頂部と、沈降室Ｔに至る第１垂直通路７ａの第１部分 との間に配置されている。

粒子分離器５は二つの部分、すなわち、粒子貯蔵部６の垂直方向に上方に配置さ れた第１部分と、垂直通路７ａの前記第１部分の中に配置された第２部分とを備 えている。分離器５ａは垂直方向に延びる千鳥形のＵ字形ビームからなり、そし て分離器５ｂは垂直方向に傾斜して延びる同様なＵ字形ビームからなっている。

Ｕ字形ビームは循環するガスおよび粒子の混合物に同層物質と燃焼ガスとを分離 する。粒子分離器５の効率はガスの速度および粒子の負荷により左右される。粒 子の負荷が高く、そしてがスの速度が低いと効率が増大する。通常、効率は９５ ％よりも良好であることが判明した。

１ 分離され茫粒子は粒子貯蔵部の中に直接に送られ、一方ガスは垂直放射および熱 伝導通路Ｓよび沈降室７に連続して流れる。

粒子分離器５は粒子トラップとしてまたは実際にはラビリンスとして作動する。

千鳥形に配置され７ｊ　Ｕ字形ビームがトラップを構成している。このＵ字形ビ ームはガスを曲りくねり二流線形に流し、一方粒子は真直ぐに流れて垂直方向に 配置された、すなわち、全般的に下方に向いたＵ字形ビームの中に流入する傾向 を有している。粒子がＵ字形ビームの底部に面突し定ときに、粒子ははね返りそ して戻るかまたは単にビームＩＣ沿って落下する。このビームは粒子貯蔵部のル ーフ、すなわち、後壁部の穴に終端している。

上記の分離作用は第６；図２よび具４図に例示してあり、第４図で矢印３１は粒 子貯蔵部６の中に落下する分離され二粒子を示す。

この型式の粒子分離器は、実際に、該粒子分離器全体を上部または下部をシール 可能にし、しかも該粒子分離器全体を完全に冷却されるボイラ本体と全く一体に 構成された状態に維持するために必要な二次元に構成されている。さらに、この ラビリンス型の粒子分離器は高速流動層の極めて高い粒子負荷（例えば、１００ ｋｇ／ｒｎ３）を取り扱うために最も好適であることが判明した。

粒子分離器ビームは冷却されないで、しかも上端部が長手方向に固定されている のみであり、冷却されるボイラのルーフおよび下方に延びる通路７ａと上方に延 びる通路７ｂとの間の冷却される壁部７ｃの中に吊されている。各々のビームの 他方の端部は対応した穴を通して粒子貯蔵部６の中に通すことにより単に弛く固 定されている。

粒子貯蔵部６のルーフの上方のＵ字形ビームは垂直方向に対して僅かな角度をな しており、一方下向き通路７ａの中のＵ字形ビームは水平方向に対して代表的に は６０°の角度をなしている。

最後に、−機械的な一次粒子分離器について述べると、「ラビリンス」なる用語 は広くそして一般的な意味として解釈すべきであり、従って例えばいわゆるシャ ッター型分離器、換言すると、重力ぢよび運動量分離溝造、すなわち、遠心分離 によらない構造をも包含するものと解釈すべきであることを強調すべきである。

粒子貯蔵部 粒子貯蔵部６は反応器４と下向き通路７ａとの間に配置されている。共通の壁部 ５ａ、５ｂは冷却されている。横方向部分はほぼ０．５　ｍ　Ｘ　Ｏ，７ｍであ る。貯蔵容積は灰取出し部分である好適なドレンにより決定される。粒子はルー フおよび後壁部の上側の３分の１の部分から貯蔵部に入る。粒子は貯Ｉｆｌ！、 部６から出口穴２６を経てスタンドパイプに入る。これらの穴２６は床の半分以 上を蔽っていない。残りの部分はこの場合には空気である流動化作用物質のため の分配板である。

貯蔵部はこのようにして流動化させることができる。

流動化に必要な空気量は主空気供給量の０．２％にすぎない。

貯蔵部中の流動層の流動化は灰取出しライン（図示せず）によひＬ字形弁８に至 るスタンドパイプに粒子を円滑に供給するためのみに必要であって、その他のい かなる理由にもよるものではない。

貯蔵層の高さは底部３および反応器４の中の圧力降下により決定される。貯ｉｆ の容積は反応器４の物質含有量を変更する必要により決定される。開示し１こ実 施態様においては、この容積により約１メートルトンのボイラ中の代表的な全粒 子容量および約５００ｋｌ？の貯截質貴が決定される。

始動および層材料の新替えの定めに、貯蔵部の壁部に弁を備えた簡単な穴を設け ることができる。

沈降室および放射熱交換器 粒子分離器５を通過したガスは下向きの「空間」通路７ａに流入する。この通Ｉ ＠７　ａは円錐形底部２８に終端して２つ、底部２８に２いてガスはＵ字形ペン ドを通って上向き通路７ｂの中に流入する。円錐形底部２８におけるスペースは ある付加的な量の粒子が分離さオする沈降室の役目をする。

従って、下向きの垂直通路７ａには、熱交換器は全く挿入されていない。壁部は 冷却され、そして完全にダスト負荷されたガスが通過するが、これは壁部への放 射による伝熱と対流による伝熱がほぼ等しい比率であることを意味する。

円錐形底部２８は、部分的に冷却することができない。粒子は簡単な穴を経てス タンドパイプ９ａがら直接に底部３の中に入る。

対流熱交換器 対流熱交換器１０はＵ字形に形成された排気ボイラ部分の上向き通路γｂの中に 配置されている。壁部は冷却装置の中に一体化されている。この熱交換器は［フ ラグＪ−（ｆｌａｇ　）型のチューブを備えて２つ、スペースを拡大した部分は なくしかも千鳥のパターンのかわりに直線のパターンになっている。

Ｌ字形の升Ｓよびスタンドパイプ 拉子貯５成部６、沈降室７およびサイクロン１１からの粒子はスタンドバイアＬ ′９を経て底部３の中に再び導入されろ。これらのスタンドパイプ９は通常別々 に流動化されろことはな（、ボイラの作動状態のために流動化したモードで作用 する。

粒子貯蔵部６からの粒子の流れは機械的に作動しない弁、いわゆる、Ｌ字形の弁 により制御される。これらの弁は完全に閉ざすことができる制御弁である。７位 子の流量は符号３５で示し＝ようなＬ字形の急激なわん曲部の真上の位置で外部 から供給される空気によって制御される。Ｌ字形弁はこの分野の産業に２いて顆 粒状物質の流れを制御する１こめに開発されている。しかしながら、Ｌ字形弁は 高温度の物質を取り扱うこの用途に最も好適であることが判明した。

制御可能な範囲はほぼ１：１０である。ボイラの始動中、正規作動中の流量の１ ％ないし５％の流量で再循環させる必要がある。それ故に、２個の全範囲の弁の 使用に加えて、別個の始動用弁を設置すると好適である。全負荷スタンドパイプ およびＬ字形弁の横断面は正方形であり、一方小さい始動弁は円形である。

６１固の弁の各々は別々の空気供給口３５を有しており、従って各々の弁は別々 に制御することができる。

これらの弁の水平方向の部分は殆ど完全に閉ざしかつ全負荷能力を維持すること ができるようにするためにスタンドパイプの直径の約４倍である。Ｌ字形弁を通 して後方の部分の圧力降下は水平部分および垂直部分の全長に流動轡材料の密度 を乗じた値よりも若干小さ〜゛。

Ｌ字形弁の設計については、例えば、米国シカゴ市のガス技術協会のチー・二ム ・ツートン氏？よヒアイ・パーサン代著の「機械的に作動しない弁を使用した固 体の流れの制御」を参照されたい。これは１９７７年１０月３１日から１１月２ 日までの期間イリノイ州シカコ市で開催された第９回合成パイプラインガスシン ボゾウムに２いて提出された論文であり、この論文の内容は参考のためにこの明 細書に記載しである。

「いわゆる、Ｌ字形弁」なる用語が同時的な流動化を使用することにより同じ制 御性を与えるＪ型弁のような変型を包含していることは明らかであろう。

沈降室７およびサイクロン１１からのスタンドパイプ９ｂ、’９’ｃは水平面に 対して約６０°を越える角度を有している。ガスの逆流を回避するために、スタ ンドパイプ９ｂ、９ｃは乱流層が存在する二次空気入口の下方で終端させること が肝要である。これは底部とスタンドパイプの入口との間の圧力差と釣り合うよ うニスタンドパイブの中に流動層物質のゾラゲが常に存在していることを意味し ている。従って、垂直方向に突出したスタンドパイプの長さは底部３の圧力に相 当する高さよりも大きくなければならない。その場合に、スタンドパイプを通し てのガスの逆流は最小の流動化の亡めに必要な流量を超えてはならない。最小の 流動化に必要な流量はガスの主な流れに較べると極めて小さい。

従って、サイクロン１１および沈降室Ｔからの粒子の質量流量は制御されないが 、物質のレベルを装置の残部における圧力降下により決定される値に保つように 自動調節される。

すべてのスタンドパイプＲ，にびＬ字形弁は冷却されず・そして絶縁されている 。

スタンドパイプの構造は種々に構成することができる。しかし、基本的な原理、 すなわち、角度を大きくし、チューブを平滑にしかつ底部の端部を緻密な層領域 に接続することは守らなければならない。

サイクロン サイクロン１１は高いダスト負荷のための標準サイクロンである。サイクロン１ １は２５０°Ｃ以下の温度で作動するものであり、従って重要な構成部分ではな い。サイクロン１１は後続するバグフィルタ（図示せず）のためのダスト負荷を 低く保つために高い効率を保つべきである。

サイクロン１１は粒子をスタンドパイプの中に送り戻し１、そしてガスが慣用の バグハウスに向かって直接に流れる。

灰取出し装置 灰２よび溶剤は流動層の中で濃縮される。鉱物質は連続して除去されなければな らない。流動層物質の中の炭素の濃度は１係程度である。この濃度は転化率に依 存して変化するが、二の炭素濃度は再循環ライン中で最も低い。流動１物質はこ のようにして粒子貯蔵部から好適に排出される。

作動の制御 反応器中の熱伝達は可変でありそして制御可能である。装置の残りの部分に？け る熱伝達は共通の規則に従って変化する。

流動層物質の中の石炭の濃度は変化しかつ粒度、酸素の濃度ぢよび流動層の温度 に依存する。

これはすべての負荷および過剰空気比に対して所定の炭素濃度が存在しているこ とを意味している。もしも温度が上昇すると、「平衡」濃度がより低くなる。

もしも異なる燃料を燃焼させるとすれば、反応器と対流部分との間の冷却作用の 平衡が変化し、またもしも流動層の温度が８５０℃に保たれれば、最適の燃焼状 態が得られ、そしてもしも負荷が変化すれば、冷却水の温度が変化する。これは 冷却作用に大きい影響をおよぼさない。

慣行としては、負荷の変化により燃料の供給量が変更され、そして燃料供給量の 変更は当初流動層の中の炭素の濃度に影響をおよぼす。その結果、化学反応によ り発生した熱が変化し、そして勿論流動層の温度が変化する。この定め、冷却作 用が変化する。

しかしながら、燃料の流量の増大は炭素の濃度、放出される熱および温度もま二 増大することを意味する。

しかしながら、高温度においては、平衡状態を得るために炭素の濃度を当初の濃 度よりも低くすることが要求される。これは制御に２いて代表的な１行過ぎ量」 を生ずる。

ボイラの負荷により燃料供給量どよび空気の流量を制御する古典的な制御方法は 高速流動層に対しては非常に良好には作用しない。化学反応とエネルギーの発生 とをつなぐきずながな（なり、「行過ぎ量」の欠陥乞生じ、そして同時に初期反 応を生ずる。

９ さて、化学反応の量を制御するのは流動１層の炭素の濃度ではなく、燃焼領域中 の物質含有毒である。もしも循環流速を増大させると、これにより反応器中の密 度が自動的に増大する。密度の増大はま１こ反応器の中の炭素の質量の増大を意 味する。

このようにして、循環流速θ）増大により、炭素が消費されるまで壁部に伝達さ れる熱流束が増大しかつ発生熱が増大する。この現象は迅速であり、そして燃料 供給量を増すことにより炭素の濃度を高める方法よりもはるかに早い。

従って、本発明は流動層物質の中に蓄積した炭素および粒子再循環物質束に対す る熱伝達の変化の１こめに高速流動音がその他のいかなる型式のボイラとしても 反応しないことを考運して再循環流量を制御系の中に包含すべきであることを提 案している。

従って、本発明による新規の制御方法は流動層物質の温度がボイラ負荷に依存す る再循環流速を調整することにより実質的に一定に維持されるかまたは比較的に 狭い温度区間以内に維持されることを意味している。

流動層の温度は代表的にば５０°Ｃの区間以内に保たれ、この温度の区間は約７ ００°Ｃから約９００″Ｃまでの作動温度区間以内に自由選択により設定される 。

再循環流量の調整をまむこの方法の二つの好ましい実施態様が考えられろ。

纂一実施態様はざイラ負荷が流動層の温度に影響を２０ およぼす再循環流量を調整し、一方流動層の温度が反応器に供給される燃料およ び空気の量を調整することを意味している。

第二実施態様はボイラ負荷が反応器に供給される燃料および空気の量を調整し、 一方流動層の温度が再循環流量を調整することを意味している。

この新規の方法は負荷の変化に対して殆ど瞬間的なレスポンスを与えるので、化 学反応とエネルギーの発生とのつなぎがな（なること、伝熱、行過ぎ量および負 のレスポンスに係わる問題がなくなる。

燃料だよび空気の供給量を好適に調整することは主として燃料の流量が制御され 、空気の流量が燃料の流量に応答して制御されることを意味する。しかしながら 、その反対の方法も可能である。

認識されるべきことであるが、反応器中の炭素の物質含有量、温度および酸素の 濃度が燃焼される・燃料の童を決定する。それ故に、もしも空気の流量が燃料の 流量のみにより制御されるとすれば、過剰空気比が変動する。従って、酸素の濃 度もまた空気の流量を制御すべきである。

本発明による新規の方法の上記の二つの実施態様を第５図および第６図のそれぞ れに例示しである。

第５図２．Ｊ：び第６図の二つの制御装置は両方共、下記の主要構成部分を備え ている。すなわち、ドーム圧力センサ５１、ドーム圧力調整器５３、Ｌ字形非空 気流量調整器５５、Ｌ字形非空気流量制御弁５１、Ｌ字形非空気流量センサ５９ 、流動層温度センサ６１、流動層温度調整器６３、燃料流量調整器６５、肥空気 流量調整器６７、総量気流量制御装置６９、総量気流量センサ７１、二次空気流 量調整器７３、二次空気流量制御装置７５、二次空気流量センサ７７、二次空気 比調節器７９．０２センサ８ｊ、０２調整器８３および燃料・総量気流量比調節 器８５である。すべての調整器はＰＬＤ型である。

さて、第５図について説明すると、所要動力はドーム圧力センサ５７により測定 される。ドーム圧力の上昇は燃焼出力が負荷により消費される出力を上まわって いることを示し、その逆も同じである。

実際のドーム圧力の′哀とドーム圧力基準電（手で設定される）との差がドーム 圧力調整器５３に入力される。ドーム圧力調整器５３の出力はＬ字形非空気流量 調節器５５への一方の入力（基漁）　Ｓ　、にびセンサ５９から受け入れられた 実際のＬ字形弁空気流量の値であるその他の入力となることにより再循環流量を 制御する。調整器５５は弁５７を制御し、従ってＬ字形弁の空気流量を制御する 。

このようにして、ドーム圧力は所要動力の瞬間的な変化が反応器の粒子密度の変 化により満足せしめられろように再循環流量を制御する。粒子密度の増大は伝熱 が改良されることを意味し、次いで、伝熱の改良は流動層の温度が降下し、燃料 ぢよび空気の流量を増大することが必要であることを意味している。粒子密度の 減少は反対の作用を生ずる。

、流動層の温度はセンサ６１により測定されて実際の流動層の温度の値が一つの 入力として流動層温度調整器に送られる。その他の入力は手で設定された基準値 である。流動層温度調整器６３の出力は燃料基準唾であり、そしてこの燃料基準 値は燃料調整器６５に送られる。燃料系は燃料基準値により一定の燃料の流量を 与える別個の系である。

燃料調整器６５の出力、すなわち、実際の燃料流量の値は空気の流量を制御し、 従ってこの燃料流量値はし空気流量調整器６７への一つの入力である。空気の御 される。空気流量調整器６Ｔへの他の入力は０２調節器８５を経て総量気流量セ ンサ７１から得られろ。

このようにして、前記の空気と燃料との比率は煙道ガスの０２含有量により調節 される。０２宮有量はセンサ８１により測定され、０２調整器８２に一つの入力 を与える。０２調整器８３への他の入力は手操作で設定されｒｃ０２基準２直で ある。０２調整器８３の出力は０２調節器８５を制御する。総量気流量調節器６ γは好適な１１ｉＩｉ、量制御ｉ１衾置６９により穐空気流量を制御する。

總仝気流量は一次仝気流量ぢよび二次仝気流量乞含んでいる。二次生気の、Ａ量 は好適な流量制御装置７５３ を作動させる二次空気流量調整器７３により制御される。調整器７３への基進入 力はセンサ７１から得られた実際の総量気流量値であり、また調整器７３への他 の入力は実際の二次空気流量のセンサ７７から手動調節器７９を介して得られる 。手動調節器７９により、二次空気の流量と総量気流量との間に望ましい比率乞 設定することができる。

第６図について述べると、この図に示した系は第５図に示した系とは二つの点で 異なっている。先づ、ドーム圧力調整器５３の出力はＬ字形弁空気流量基準値の かわりに燃料流量基準値である。第二に、流動層温度調節器６３の出力は燃料流 量基準値のかわりにＬ字形弁空気流量基準値である。また、流動層温度調整器６ ３は適応性乞有しかつ例えばぜイラ出力に依存する外部から制御されるパラメー タ乞有している。総量気流量および二次空気流量の制御については同じである。

最後に、本発明による制御方法がボイラまたは燃料供給装置に関７してなん′ら 変更を必要としないで種々の燃料を燃焼させることができることケ意味している ことを強調すべ穴である。事実、燃料の置換に起因する運転に対する影響は再循 環流量乞調整することにより極めて容易に取り扱うことができる。

以上、本発明のある好ましい実施態様について記載したが、種々の変型、変更お よび代替案を添付請求の範囲の広い解釈により得られる本発明の精神および範２ ４ 回内で可能であることは明らかであろう。

５ 国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　底部（３）を有する垂直な反応器（４）と、−次粒子分離器（５）と、対 流熱交換器（１０）”ｌ収納したガス通路（７）と、選択自由に設けられる二次 粒子分離器（１１）と、分離された粒子を反応器の底部（３）の中に再循環させ る定めに設けられた装置（６゜８．９）とを備えた高速流動層ボイラに２いて、 該ボイラが原則的には完全に冷却されかつ一体に構成された設計を有し、一体に 構成された一次粒子分離器（５）が全般Ｂつにラビリンス型の遠心分離によらな い機械的な分離器で−あり、反応器（４）、−次粒子分離器（５）および対流熱 交換器（１０）を収納したガス通路（１）が一つのしかも同一の冷却系の内部に 一単位として構成されていることを特徴とする高速流動１ボイラ。 ２、請求の範囲第１項に記載のボイラに２いて、一体に構成され定ユニット（４ ，５，７）がユニットヲ冷却される仕切板を備えているかまたは備えていない１ 個またはそれ以上のこのようなユニットに並列に連結することにより出力を増大 可能ならしめるスライス形のモジュールの形態であることケ特徴とするボイラ。 ろ、請求の範囲第１項−ｌ！：たは第２項のいずれか１項に記載のボイラに？い て、−次粒子分離器（５）が反応器の出口に直接に接続するように設けられてい ることを特徴とするボイラ。 ２、 特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記載のボイラにだいて、 −次粒子分離器（５）が実質的に二次元のガス流量を与えるように設計されてい ることを特徴とするボイラ。 ５、請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載のボイラに２いて、 −次粒子分離器（５）がガスの流れに対して少くとも全般的に横方向に延びかつ 粒子を分離しそして運び去る千鳥形のチャンネル、シュートまたはそれと同様な 通路乞備えていることを特徴とするボイラ。 ６　請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載のざイラにおいて、 −次粒子分離器（５）が粒子を分離して粒子貯蔵部（６）の中に運び去るよう（ ７ｃ設計され、該粒子貯蔵部（６）が反応器（４）と共通の壁部（６ａ）を有し ていることを特徴とするざイラ。 Ｚ　請求の範囲第６項に記載のボイラにおいて、粒子貯蔵部（６）が下向きガス 通路（７ａ）と共通の壁部（６ｂ）ｕ有していること乞特徴とするボイラ。 ８、請求の範囲第１項から第６項丁でのいずれか１項に記載のボイラにおいて、 前記の分離され一粒子を再循環させるための装置が再循環流量乞制御するために 同時に起る流動化乞使用する好ましくはいわゆるＬ字形弁である機械的に作動し ない弁を備えていることを特徴とするボイラ。 ９　反応器（４）と、−次粒子分離器（５）と、分離された粒子乞反応器（４） の底部（３）の中に再循環させるための装置（６，８，９ａ）と乞備えた冷却さ れる高速流動層ボイラを制御する方法において、ボイラの負荷に依存する分離さ れた粒子の再循環流量を調整することにより反応器（４）の流動層物質の温度を 実質的に一定に維持しまたは比較的に狭い温度区間以内に維持することを特徴と する冷却される流動層ボイラ乞制ｆｉ＃する方法。 １０゜請求の範囲第９項に記載の方法に２いて、ボイラの負荷を検出しかつその 負荷に応答して粒子の再循環速度を調整し、かつ流動１物質の温度乞検出しかつ その温度に応答して反応器の中に供給される燃料および空気の量乞調整すること ケ特徴とする方法。 １１、請求の範囲第９項に記載の方法に３いて、ボイラの負荷を検出しかつその 負荷に応答して反応器の中に供給される燃料および空気の量を調整し、かつ流動 層物質の温度を検出しかつその温度に応答して粒子の再循環流量を調整すること を特徴とするボイラ。 １２、高速流動層ボイラの甲で分離され定物質の゛再循環流量乞調整する定めに 同時に起る流動化乞使用する機械的に作動しない弁、好ましくは、いわゆるＬ字 形弁の使用。