JPS6053246B2 - 流動床燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動床燃焼装置およびかかる装置を具体化する
炉および焼却炉、特に大容量流動床燃焼装置に関するも
のである。

粒状物質の流動床が空気拡散床支持装置上のハウジング
内に支持されている流動床燃焼装置が提）案された。

かかる装置では熱を発生させるため又は処理のために燃
料又は燃焼すべき廃棄物を流動床に供給してここで燃焼
させる。この際燃焼用酸素としては、その少なくとも一
部普通全部を、床を流動させるために拡散支持装置から
床に供給さ・れる空気を使用する。ある場合には拡散装
置を床の一方の側から他方の側に傾斜させて配置し、拡
散装置の種々の区域に対する流動用空気の供給を選択的
に制御して拡散装置の傾斜を横切つて延在するほぼ水平
の軸線の回りに床物質を循環させ”る。本発明の目的は
かかる原則を具体化する大容量流動床燃焼装置を得んと
するにある。

更に本発明の目的は、操作の適応性が大きく、熱に対す
る広範囲に変動する要求を満たすよう発熱量を増大する
ことができ、しかも燃焼装置内に能率的で効果的な燃焼
条件を維持することができる大容量流動床燃焼装置を得
んとするにある。

流動床循環操作を行う際に、熱に対する要求が流動床作
動プラントの標準容量より小さい場合に流動床の標準容
量に較べて少量の燃料のみを燃焼して少量の熱を発生さ
せるのが望ましい場合には、大形流動床において床の循
環および有効燃焼条件を維持するのことは費用が高くか
かりかつ困難である。従つて本発明は、複数個のモジュ
ールを具えた流動床燃焼装置において、各モジュールが
、粒状物質床中に空気を拡散させることにより上記床を
支持しかつ流動させるよう配置した拡散床支持装置と、
上記床支持装肚に支持されている床に燃焼すべき物質を
供給する供給装置と、他の上記モジュールの作動とは独
立的に上記床の作動を制御する制御装置とを具えたこと
を特徴とする流動床燃焼装置を提供する。

各床支持装置は、その上に支持される床が水平軸線の回
りに循環するように、上記床を流動させるよう配置する
のが好ましい。

次に本発明を、図面を参照して例につき説明する。

第１図は蒸気発生ボイラとして使用される流動床燃焼装
置の断面図である。

このボイラは普通構造の燃焼室１０を具え、燃焼室１０
には適当な耐火レンガライニングを設けて構造を燃焼熱
から保護し、この壁の内側に水管を設けて燃焼ガスから
熱を既知方法で取出す。ハウジング１０の基部には、両
側流動床拡散支持構造１１を設ける。

構造１１には２個の拡散装置バンク１２および１３を設
け、各バンクをそれぞれ灰分樋１４および１５の方向に
ハウジング１１の底部を横切つて下向きかつ内側に傾斜
するよう配置する。第２および３図から最もよく分るよ
うに、バンク１２および１３は、それぞれ各バンクが一
連の別個のモジュールに細分されるよう一連の垂直壁１
６により細分し、各モジュールには拡散支持装置１７を
設ける。

これらのモジュールを第２および３図においてＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，ＧおよびＨで示す。拡散床支持装置１
７は、別個のものとして形成するか、あるいは垂直壁１
６によりモジュールを分離してバンク１２および１３に
おける別個の区域として形成することができる。

中央仕切構造１８は燃焼装置を垂直方向に貫通して灰分
樋１４および１５を分離し、かつモジュールを分離する
。

モジュールにはバンク１２における拡散装置１７の上方
およびバンク１３における拡散装置１７の上方に形成さ
れる流動床を収容させる。中央仕切構造１８は先ず上方
に延び、次いで拡散装置バンク１２および１３の上方で
外方に延びて第１および３図に示すように湾曲仕切部分
１９および２０を形成する。燃焼装置を操作する場合に
は、仕切構造１８，１９，２０，分離壁１６およびハウ
ジング１０の壁により、拡散装置１７の上に形成するモ
ジュールＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，ＧおよびＨの室にレ
ベル２１まで適当な砂、骨材又は他の粒状物質を充填し
、各拡散装置１７から粒状物質床に空気を供給して床を
流動させる。

バンク１２および１３を構成する拡散装置１７をそれぞ
れ複数個の圏２２に細分し（第３図）、それぞれの圏に
は拡散装置表面の下方において関連する空気ダクト２３
を設ける。

ダクト２３には、拡散装置の一端を横切つて延在する風
箱から、又は個々の供給連結部２４（第３図）により空
気を供給して各拡散装置１７上で床物質を流動させる。
制御弁２５のような装置を各連結部２４に設けて、各ダ
クト２３に対する空気供給量を選択的に制御して、拡散
装置１７の圏２２のそれぞれの上の床物質が流動する程
度を制御できるようにする。かかる装置により、各拡散
装置１７上の床物質を流動させる際に、各拡散装置バン
ク１２又は１３の下向き傾斜を横切つて第１図の平面に
貫入する水平軸線の回りに床物質を循環させることがで
きる。循環は、この水平軸線の回りのいずれの方向でも
よい。即ち、操作上の必要条件および他の状況によつて
、拡散装置１７を下降し次いで上昇し仕切部分１９の下
で戻るか、あるいはその反対方向に循環させることがで
きる。この例では、燃焼装置内で燃焼させる物質又は燃
料は中央導管３０により各流動床モジュールに供給する
。

中央導管３０には分枝連結部３１および３２を設け、こ
れら連結部はそれぞれ仕切部分１９および２０を貫通し
て各モジュールの流動床に貫入する。燃料又は燃焼させ
る物質は空気又は機械装置例えばスクリューフィーダ又
はコンベヤベルトにより導管３０を経て分枝連結部３１
および３２に搬入することができる。また、分枝連結部
３１および３２には機械的供給撃置を設けることができ
、あるいはまた重力式および／又は空気式供給により床
物質を落下させてモジュールに搬入することができる。
分枝連結部３１および３２のそれぞれに個々に制御弁装
置を設けて、別個の流動床モジュールのそれぞれに対す
る燃料供給量を個々に制御できるようにする。この例で
は、上述のように、ハウジング１０の壁の内側に水管を
取付け、水管により水を移送して流動床モジュール内に
おける燃焼の結果としてボイラ中で水を加熱する。

また垂直分離壁１６“を、中実仕切を被覆するものとし
ての水管から構成するか、あるいは図示するように分離
壁構造そのものを形成する水管から構成し、これらの水
管を水系に連結する。また中央仕切１８および湾曲仕切
部分１９，２０を水管から構成し、これらの水管を水系
に連結する。管系用中央コレクタヘッドを第１および５
図に４１で示す。既知のように水を管系に循環させるた
めの装置（図示せず）を設けて燃焼による熱を取出して
蒸気発生又は他の目的に水を加熱し、これと同時に構造
素子を冷却および保護する。灰分樋１４および１５は各
拡散装置バンク１２および１３の全長にわたり延在させ
るのが好ましいが、細分して床モジュールに対応させる
ことができる。

また灰分樋１４および１５には底壁および側壁を形成し
て空気拡散装置を構成し、これを流動用空気系に連結し
て、灰分樋に落下する床物質がここで流動するようにす
るのが好ましい。灰分取出スクリユーオーガ５０に駆動
モータ５１を組合せ、取出オーガ５０を各モジュールに
隣接する灰分樋１４および１５の外壁に設ける。取出オ
ーガ５０からの排出口は適当な導管により振動ふるい装
置５２に導き、これにより未燃焼灰分物質を灰分と共に
必然的に取出される床物質から分離する。この床物質は
適当な装置により再循環させて流動床に戻すことができ
る。上述の例は複数個のモジュールに細分され、各モジ
ュールが互に独立的に作動する大形流動床燃焼装置系に
関するものである。

別個のモジュールのそれぞれにおける流動床の循環は、
一層好都合に、また同一の大きさの床を単一ユニットと
して循環させようとする場合に経験される問題もなく、
行うことができる。更に、別個のモジュールのそれぞれ
における燃焼条件は、各モジュールに対する燃料および
空気の供給量を制御することにより制御することができ
、燃焼装置の総発熱量は、所定時間に種々の数のモジュ
ールを使用すると共に使用するのが望ましくないモジュ
ールには燃焼用の燃料又は流動用空気を供給しないこと
により、制御することができる。全燃焼装置の構造およ
び維持は、多数のモジュールを設けることにより、モジ
ュールを構造的に分離可能にすることができ、従つてモ
ジュールとして維持および取換可能にすることができる
点で簡単になり、維持が容易でかつ燃焼装置を解体する
場合の１中断時間ョが短縮される。

分割仕切壁１６、中央仕切１８およびその部分１９，２
０は、燃焼中にモジュール内の流動床と直接接触してい
るので、床物質から熱を直接受取る。

更に熱交換管（図示せず）を若干又はすべてのモジュー
ル床中にその中央区域に延在するよう配置し、水系に連
結することができる。従つて個々のモジュールからの発
熱量は、モジュール内の流動床レベル２１を調整するこ
とにより、従つて床の深さおよび床と直接接触する管状
熱交換構造の分量を調整することにより、変えることが
できる。この点に関し、流動床物質とこれと直接接触す
る管との間の熱伝達率は流動床上方のガス状燃焼生成物
と管との間の熱伝達率より著しく大きい。第４および５
図には床の深さを制御することができる好適例を示す。

かかる配置では、ふるい装置５２で灰分より分離された
床物質を操作の必要に応じて２個の床物質貯槽５３に搬
送する。第４および５図に示す配置では、２個の貯槽を
設けたが、１個又は２個より多数の貯槽を使用すること
もできる。導入口５４には適当な流量制御弁装置５５を
取付け、導入口５４を各モジュールの拡散装置１７の直
ぐ上でハウジング１０の側面に設ける。導入口５４は適
当な導管５６により貯槽５３の底領域に連結する。従つ
てふるい装置５２からの床物質は貯槽５３の底に集まる
。貯槽５３内の床物質の上方の空間を空気又は他の流体
で加圧する加圧装置５７を設ける。この装置により床物
質は貯槽５３から導管５６を経て導入口５４に供給する
ことができる。貯槽５３のそれぞれには、緩く嵌合する
ピストン５８を、貯槽５３内の床物質の表面上に着座し
かつ床物質から加圧空気を分離することにより装置の作
動を助けるように設けるのが好ましい。主出口弁５９を
導管５６に設けるのが好ましく、また、導管および貯槽
を完全に絶縁して燃焼装置から熱を同伴する床物質から
の熱損失を防止するのが好ましい。従つて、加圧装置５
７および弁５９，５５を制御することにより各モジュー
ルに対する床物質の供給を制御することができる。

床物質は除灰の結果として特定モジュールから取出され
るので、床レベルが低下する。床物質を取替えて床レベ
ル、従つて発熱量を維持することができ、あるいはモジ
ュール内の床物質を取替えないことにより床レベルを低
下させて発熱量を減少することができる。更に加圧装置
５１を適当に制御することにより床物質を任意又はすべ
てのモジュールから導管５６を経て貯槽５３に落下させ
て除灰を行わない場合でも床レベルを低下できるように
配置することができ、あるいはまた灰分オーガを使用し
て灰分を取出す必要がない場合でもモジュール内の床物
質を取出しかつそのレベルを低下させることができる。
かかる装置により、燃焼させるために流動床モジュール
に供給する物質の分量とは独立的に、水管系に供与され
る熱量従つて熱水又は蒸気の生成量を制御することがで
きる。

このことは、廃棄物を焼却するのが望ましく、従つて廃
棄物を連続的に燃焼する必要があるが、熱水又は蒸気に
対する需要が変動することがある場合に有用である。ま
た床からの発熱量を制御することは、燃料の品質即ちカ
ロリー値又は燃料供給量が変動する床の温度を制御する
のに有用で、適当な燃焼条件が維持できるように床温度
を維持するのが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の１例の断面図、第２図は第１図の
装置の平面図、第３図は第１図の装置の内部を示す斜視
図、第４図は流動床レベル制御装置を設けた第１図の装
置の平面図、第５図は第４図の装置の断面図である。 Ａ９Ｂ，Ｃ９Ｄ，Ｅ，Ｆ，ＧおよびＨ・・・・・・モジ
ュール、１０・・・・・・燃焼室（ハウジング）、１１
・・・・・・流動床拡散支持構造、１２，１３・・・・
・拡散装置バンク、１４，１５・・・・・・灰分樋、１
６・・・・・・垂直壁、１７・・・・・・拡散支持装置
（拡散装置）、１８・・・・・・仕切構造、１９，２０
・・・・・湾曲仕切部分（仕切構造）、２１・・・・・
・粒状物質充填レベル（流動床レベル）、２２・・・・
・・拡散装置１７を構成する圏、２３・・・・・・空気
ダクト、２４・・・・・供給連結部、２５・・・・・制
御弁、３０・・・・・・中央導管、３１，３２・・・・
・・分枝連結部、４１・・・・・コレクタヘッダ、５０
・・・・・・スクリユーオーガ（取出オーガ）、５１・
・・・・・モータ、５２・・・・・・ふるい装置、５３
・・・・・・貯槽、５４・・・・・・導入口、５５・・
・・・流量制御弁装置、５６・・・・・・導管、５７・
・・・・・加圧装置、５８・・・・・ゼストン、５９・
・・・・出口弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個のモジュールを具えた流動床燃焼装置におい
   て、各モジュールが、粒状物質床中に空気を拡散させる
   ことにより上記床を支持しかつ流動させるよう配置した
   拡散床支持装置と、上記床支持装置上に支持されている
   床に燃焼すべき物質を供給する供給装置と、他の上記モ
   ジュールの作動とは独立的に上記床の作動を制御する制
   御装置とを具えたことを特徴とする流動床燃焼装置。 ２ モジュールの拡散床支持装置に対する空気の供給を
   選択的に制御して上記床支持装置により支持される床を
   水平軸線の回りに循環するようその異なる部分において
   異なる程度まで流動させることのできる装置を設けた特
   許請求の範囲１記載の装置。 ３ 各モジュールの拡散床支持装置を平坦で平面図で見
   てほぼ長方形とし、一方の端縁から反対端縁まで下方向
   に傾斜するよう配置し、灰分樋を上記反対端縁に沿つて
   設けた特許請求の範囲１又は２記載の装置。 ４ 各モジュールの拡散床支持装置を平坦で平面図で見
   てほぼ長方形とし、灰分樋を上記一方の端縁に沿つて設
   けた特許請求の範囲１又は２記載の装置。 ５ 各モジュールの拡散床支持装置を上記反対端縁から
   上記一方の端縁に向け下方向に傾斜するよう配置した特
   許請求の範囲４記載の装置。 ６ それぞれの灰分樋が一線に配列するよう上記構造に
   おいてモジュールを１個のバンクのモジュールとして並
   列に配置した特許請求の範囲１、２、３、４又は５記載
   の装置。 ７ モジュールの灰分樋を連続とし、１個の樋として形
   成した特許請求の範囲６記載の装置。 ８ 上記構造においてモジュールを２個のバンクのモジ
   ュールとして配列し、それぞれの灰分樋が一線に配列す
   るよう各バンクのモジュールを並列に配置した特許請求
   の範囲１、２、３、４、５又は６記載の装置。 ９ 各バンクにおけるモジュールの灰分樋を連続とし、
   １個の樋として形成した特許請求の範囲８記載の装置。 １０ バンクの灰分樋が両バンク間で互に隣接するよう
   ２個のバンクを並列に配置した特許請求の範囲８又は９
   記載の装置。１１ 上記バンクにおけるモジュールを分
   離するようほぼ垂直の分離壁を配置した特許請求の範囲
   ６、７、８、９又は１０記載の装置。 １２ 上記分離壁をそれぞれ、上記壁のそれぞれの側に
   配置したモジュール内の流動床から熱を取出すための熱
   交換管構造とした特許請求の範囲１１記載の装置。 １３ 上記２個のバンクのモジュール間にバンクのそれ
   ぞれのモジュールを分離するよう中央仕切構造を設けた
   特許請求の範囲１０、１１又は１２記載の装置。 １４ 上記中央仕切構造を、モジュール内の流動床から
   熱を取出すための熱交換管構造とした特許請求の範囲１
   ３記載の装置。 １５ 中央仕切管構造が、上記仕切構造のそれぞれの側
   において、それぞれのモジュールバンクの拡散床支持装
   置の一部の上方で外方に延在する湾曲部分を具えた特許
   請求の範囲１３又は１４記載の装置。 １６ ２個のモジュールバンクのモジュールの灰分樋を
   中央仕切構造により分割した共通樋として形成した特許
   請求の範囲１３、１４又は１５記載の装置。 １７ 各モジュールの灰分樋に灰分取出装置を設けた特
   許請求の範囲４、５、６、７、８、９、１０、１１、１
   ２、１３、１４、１５又は１６記載の装置。 １８ 各モジュールの灰分取出樋に連結しかつ灰分と共
   に取出された床物質から灰分を分離するよう配置したふ
   るい装置、および分離した床物質を捕集するよう配置し
   た貯槽を設けた特許請求の範囲１７記載の装置。 １９ 床物質を貯槽と各モジュールとの間で選択的に搬
   送して各モジュール内の流動床レベルを制御するよう配
   置した再循環装置を設けた特許請求の範囲１８記載の装
   置。 ２０ 上記貯槽をモジュールの拡散床支持装置のレベル
   より低いレベルに配置した特許請求の範囲１８又は１９
   記載の装置。 ２１ 上記再循環装置に、収容されている床物質の上方
   において貯槽に加圧下の流体を導入する装置と、床物質
   を貯槽の底部領域から導く導管とを設けた特許請求の範
   囲１８、１９又は２０記載の装置。 ２２ 加圧下の流体を導入した場合に、収容されている
   床物質を加圧下の流体から分離するように配置した可動
   ピストンを上記貯槽に設けた特許請求の範囲１８、１９
   、２０又は２１記載の装置。 ２３ 複数個のかかる床物質貯槽を具えた特許請求の範
   囲１８、１９、２０、２１又は２２記載の装置。