JPS6042841B2

JPS6042841B2 - 流動層燃焼装置

Info

Publication number: JPS6042841B2
Application number: JP15124579A
Authority: JP
Inventors: 清水森本; 祐哉山畑
Original assignee: Mitsui Zosen KK
Current assignee: Mitsui Zosen KK
Priority date: 1979-11-21
Filing date: 1979-11-21
Publication date: 1985-09-25
Also published as: JPS5674505A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は流動層燃焼装置に係り、特に負荷変動に敏速に
対応できる流動層燃焼装置に関する。

流動層燃焼装置、例えばボイラにおける燃料の燃焼は、
流動媒体が激しい浮遊状態にある流動層内で無火炎又は
不連続な火炎発先の形態で進行するため、流動層内の適
性な運転温度範囲は７５０〜９００℃と非常に狭い。こ
のため流動層燃焼ボイラでは通常の対流伝熱型ボイラの
ように燃料の供給量を調節し、炉内温度を上昇又は下降
させることのみによつて巾広いボイラ負荷変動に追従す
ることが難しいという本質的な欠点がある。このような
欠点をなくすため、従来第１図および第２図に示す手段
が採られている。

第１図は流動層炉１を仕切堰２、３、４によつて複数の
流動層形成域（以下単にセルという）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを
形成し、分散板５、６、７、８を通してそれぞれ独立に
空気導入管９、１０、１１、１２から燃焼空気（流動化
空気）を各セルに送入するようになつている。この流動
層炉では、負荷の低下割合に応じてダンパ１３、１４、
１５、１６を開閉し、分割されたセルの一部（第１図で
はセルＡ）に対し空気の供給を停止させ、このセル中の
流動層を、流動媒体が静止した固定層として熱移動量を
低下させるものである。しカルながらこの手段によれば
、次のような欠点がある。

（１）分割されたセル内は、伝熱係数が大きく異なる
流動層と固定層の状態しか選択できないため、きめ細か
い負荷変動に対応させるためには流動層を多数のセルに
よつて分割しなければならない。

（２）流動層の状態にあるセルに対し、空気の供給を
急に停止して固定層とした場合、層内の残存・燃料の
燃焼に支障をきたすため、急激な負荷変動に対応させる
ことが難しい。

（３）固定層の状態にあるセルに対し、適量の燃料を供
給して固定層を所定の温度に制御することができないた
め、安定した低負荷運転が難しｉい。

（４）長時間の低負荷運転の場合、固定層の温度が再び
流動層と化して起動するに必要な温度（例えば６００℃
）以下に下がるため、再起動に長時間を要する。

また第２図は、分散板１７の一部が開口され、この開口
部分に流動媒体抜出管１８が設けられ、流動媒体抜出管
１８の下端部は、流動媒体貯蔵ピン１９内に位置してい
る。

この流動層炉では、低負荷運転の場合、流動媒体抜出管
１８から流動媒体を抜き出し、伝熱管２０の一部又は全
部を露出させ、抜き出した流動媒体を流動媒体貯蔵ピン
１９に貯留している。しかしながらこの手段によれば、
次のような欠点がある。

（１）抜き出された流動媒体によつて、流動層から持ち
去られる熱量が大きいため熱損失が大きい。

（２）低負荷運転の場合、流動層中の流動媒体の大部分
が抜き出されるため、再スタート（すなわち負荷の増大
）に時間を要する。

（３）流動媒体が抜き出されることによつて、流動層高
が低くなるため、流動層の温度維持のために供給される
燃料の燃焼が悪くなり、一酸化炭素ガスの発生等が起る
。

（４）抜き出された流動媒体を、流動層に導入するため
の流動媒体の循環使用設備が必要となる。

以上のように第１図および第２図に示す流動層炉では負
荷変動に対する応答性が悪いという欠点の他に、冷態状
態においても通常伝熱管は流動層内に浸漬されているた
め、冷態状態からの起動に長時間を要する欠点がある。
このような欠点をな．くすため、例えば第１図のセルＤ
のように伝熱管を設けることなく起動用燃焼器２１を取
り付けた起動用流動層セルを設け、この起動用流動層セ
ルを昇温し、高温の流動媒体を隣接するセルＣに移し、
順次隣接するセルを起動する手段がある。し！かし流動
層セルが多くなると、結果的には起動に長時間を要する
。本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除去し、
負荷変動に対する応答性が迅速で負荷変更可能域が広く
、かつ起動時間が短い流動層燃焼装ク置を提供すること
にある，本発明は、燃焼炉内に伝熱管を有するとともに
炉底部上に流動層を形成する流動層燃焼装置において、
前記炉底部を炉内に昇降自在に設け、この炉底部を昇降
することによつて、前記流動層内に浸漬される前記伝熱
管の割合を調節可能にすることによつて、上記目的を達
成せしめたものである。

以下、添付図面によつて、本発明の一実施例を説明する
。

第３図は本発明の一例を示す概略的構成図である。

第３図において、流動層燃焼装置２１には、上部に流動
化用空気の導入孔２２を有する分散板１２３と、この分
散板２３と一体構造をなす風箱２４が設けられている。
風箱２４のほぼ中央下部と両端下部にはそれぞれには空
気導入管２５および連動棒２６が付設されている。連動
棒２６は駆動装置２７によつて、炉内を昇降し、これに
よつて７風箱２４が炉内を昇降できるようになつている
。駆動装置２７はギヤ式またはチャック式などの任意の
方式を採用することができる。風箱２４の側壁部には複
数個のサイドローラ２８が付設され、サイドローラ２８
の上方に位置する風箱２４の側Ｌ壁部に圧力シール機構
２９が付設されている。圧力シール機構２９はグランド
方式、エアカーテン方式、メタルタッチ方式などの任意
の方式を採用することができる。風箱２４の上方に形成
される流動層３０内に検出素子を有する温度検出器３１
が風箱２４に固定されている。さらに風箱２４が下降し
た状態における流動層３０の形成域の炉側壁に起動用燃
焼器３２が設けられ、また風箱２４の昇降する範囲内の
炉側壁は水冷または空冷された耐熱鋼壁となつている。
なお、図中、３３は伝熱管、３４は支柱を示している。
このような構成からなる流動層燃焼装置２１において、
第３図Ａは、駆動装置２７の作動によつて、風箱２４が
炉内を上昇し、伝熱管３３が流動層３０内に浸漬されて
いる状態を示している。

第３図Ａの状態にある流動層燃焼装置２１に低負荷運転
が要求される場合、駆動装置２７の作動によつて風箱２
４は炉内を下降し、第３図Ｂに示すように伝熱管３３が
流動層３０から露出する。このような風箱２４の昇降動
作中、風箱２４の側壁部に設けられたサイドローラ２８
によつて、風箱２４の横揺れ、炉側壁のゆがみが防止で
き、また風箱２４の昇降する範囲内の炉側壁は耐熱鋼壁
となつているため、炉側壁の寸法および形状のゆがみが
防止でき、風箱２４の昇降動作が円滑に行なわれる。流
動層燃焼装置２１において、流動層３０の底部すなわち
分散板２３付近のガス体は通常１００『Ｈ２Ｏ程度の正
静圧を有しているが、圧力シール機構２９によつて前記
ガス体が風箱２４の下方に漏出することが防止できる。

次に風箱２４の静止状態および炉内における昇降伏態中
の流動層３０の温度は、温度検出器３１によつて検出さ
れ、これによつて流動層３０の形成域に供給される燃料
量を調節し、定格負荷から低負荷の範囲を容易、かつ迅
速に調節することができる。

さらに第３図Ｂに示すように伝熱管３３のすべてを流動
層３０から露出させた場合、起動用燃焼器３２によつて
容易に冷態状態からの起動を行うことができる。この点
から起動用燃焼器３２は、これに供給される燃料が完全
燃焼するか、または一部の燃料のみが燃焼するに十分な
燃焼室容積を有する通常の小型燃焼器でよく、また炉側
壁に一個または２個以上設けることができる。上記実施
例において、風箱２４を昇降させる機５構は連動棒２６
および駆動装置２７にもとづくが、油圧シリンダなどの
他の昇降機構に代えることもできる。本発明によれば、
次のような効果を有する。

（１）炉底部、すなわち分散板を迅速に下降させる−こ
とができるため、流動層内に浸漬された伝熱管を速やか
に流動層上に露出させることができる結果、負荷の急激
な低下に十分応答することができる。（２）炉底部、す
なわち分散板を下降させ、伝熱管を流動層から露出させ
た状態においても、流動層温度を再起動しやすい温度（
例えは６００℃）に長時間維持することが容易であるた
め、低負荷の次に要求される負荷の増大に対し、再起動
時間を要することなく、迅速に応答することができる。

（３）伝熱管の任意の割合を流動層上に露出させること
ができ、また流動層の温度を調節することができるため
、きめ細い負荷変動に応することができる。

（４）伝熱管が流動層内に位置している場合に比較して
、伝熱管を流動層上に露出させると総括伝熱係数は約１
１１０に減少する。

また上記（２）項に示すように流動層温度を約６００℃
程度低く維持すれば、露出した伝熱管の雰囲気温度も低
下し、この温度と伝熱管内流体の温度との差が約半分に
減少する。この結果、定格負荷の約５％程度の大巾な低
負荷運転も可能となる。（５）上記のように本発明は激
しい負荷変動、きめ細い負荷変動に応答することができ
、また大巾な低負荷運転が可能であることから、特に産
業用または船舶用ボイラに有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流動層燃焼装置の一例を示す概略的説明
図、第２図は従来の流動層燃焼装置の他の例を示す概略
的説明図、第３図は本発明の一例を示す概略的説明図で
あつて、第３図Ａは伝熱管が流動層内に浸漬されている
通常の運転状態、第３図Ｂは炉底部が下降し、伝熱管が
流動層上に露出している状態を示す。２，３，４・・・・・・仕切堰、５，６，７，８，１７
，２３・・・・・・分散板、９，１０，１１，１２，２
５・・・・・・空気導入管、１３，１４，１５，１６・
・ダンパ、１８・・・・・・流動媒体抜出管、２０，３
３・・・・・伝熱管、２４・・・・・・風箱、２６・・
・・・連動棒、２７・・・駆動装置、２８・・・・・・
サイドローラ、２９・・圧力シール機構、３０・・・・
・・流動層、３１・・・・・・温度検出器、３２・・・
・・・起動用燃焼器、３４・・・・・・支柱。

Claims

【特許請求の範囲】１燃焼炉内に伝熱管を有するとともに炉底部上に流動
層を形成する流動層燃焼装置において、前記炉底部を炉
内に昇降自在に設け、この炉底部を昇降することによつ
て、前記流動層内に浸漬される前記伝熱管の割合を調節
可能にしたことを特徴とする流動層燃焼装置。２特許請求の範囲第１項において、前記炉底部が炉内
を下降した状態における流動層形成域の炉側壁に起動用
燃焼器が設けられている流動層燃焼装置。