JPS61143610A - 多段流動層ボイラ− - 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】 本発明は多段流動層ボイラーに関し、更に詳しくはボイ
ラ一本体から排出される未燃分の量が極めて少ない粉炭
焚き多段流動層ボイラーに関するものである。

【釆立且遺 流動層ボイラー、即ち石炭の流動層直接燃焼によるボイ
ラーは、燃焼室下部の分散板より送りこまれた空気によ
り、細粒状の石炭を流動化させながら燃焼させるもので
、流動層内に設置された伝熱管により燃焼熱を水蒸気の
形で取り出すのが一般的である。

通常の石炭焚き流動層ボイラーの基本的概念は第２図に
示される。第２図において１は流動層ボイラ一本体（流
動層燃焼炉）、２は発生スチームのドラム、３及び４は
ボイラー排出ガス中の固形分（未燃炭、脱硫剤粉末、灰
分、煤塵等）を分離するためのサイクロンである。

流動層ボイラ一本体は、炉内の分散板５上に形成される
（石炭）流動層６、該流動層６内に設けられた層内伝熱
管７、前記流動層６に石炭（及び必要に応じて脱硫剤）
を供給する石炭供給管８、前記分散板５の直下に設けら
れた風箱９、該風箱９に流動他用兼燃焼用空気を供給す
る空気供給管ｌＯ１前記流動層６の上方空間を形成する
空塔部１１、燃焼ガス排出管１２、該排出管１２の下流
に設けられたサイクロン３からの固形分を前記流動層６
に循環するための導管１３並びに前記流動層６から灰分
を抜出すための灰分抜出し管１４から主として構成され
る。

流動層６において発生した熱は、伝熱管７を通過する給
水に回収され、スチームドラム２を経てスチーム（及び
所望により温水）として系外に取り出され利用される。

なお第２図においては、サイクロン３からの排出ガスは
管路１５を通ってサイクロン４に送られ、該サイクロン
４で更にガスと固形物に分離され、灰、煤塵等の固形分
は管路１６により、又ガスは管路１７により、夫々系外
に排出される。

また第２図には示されていないが、流動層ボイラーにお
いては、空間部１１の内部にはバッフル管が設けられ且
つ該空間部壁面は水冷され、更に排出管１２にはｆＩＪ
炭器が、また排出管１５には熱交換部が夫々設けられる
のが一般的である。

上記のような構成を有する流動層ボイラーは。

−従来のボイラーと比較すると、 （イ）流動層内の伝熱管部の伝熱係数が非常に高いので
、伝熱面積が小さくてすみ、装置がコンパクトになる、 （ロ）流動層中に石灰石、ドロマイト等の脱硫剤を存在
させることにより、流動層内で直接高温脱硫が可能であ
る、 （ハ）石炭と空気との接触が良好なため、比較的低温で
しかも均一な温度で燃焼が行われ、従って゛サーマルＮ
Ｏｘの発生量が少なく、又灰の溶融がない、 （ニ）石炭と空気との接触時間が長いので、小さい火炉
容積ｆ燃焼できる、 などという特徴を有している。

が　　　　　　　−　　　　　　、　　へしかし流動層
燃焼においては、流動層から排出される燃焼ガス中の未
燃炭を主とする粉塵量が多く、流動層ボイラーにおいて
直接高温脱硫を行う場合には粉塵に粉化脱硫剤が加わっ
て益々その傾向が助長される。

粉塵中の未燃炭は、流動層上部の空塔部において一部燃
焼されるが、滞留時間が短いために充分燃焼することな
く排出される。従って流動層ボイラーには、大量の未燃
分を含有するガスがボイラ一本体外に排出され、二次処
理の必要を生じるとともに、流動層燃焼炉の燃焼効率の
低下をもたらすという問題がある。

従来、このような問題点を解決するために、流動層上方
の空塔部にバックルプレートを設け、未燃炭を衝突させ
て完全燃焼させる方法や、該空塔部に旋回空気流を供給
し、空塔部の滞留時間を増加させて未燃分を完全燃焼さ
せる方法等が試みられているが、原料炭品質や操作条件
の変動等により所期の目的を達成するのは容易でないと
いう難点がある。

本発明は上記の問題点に解決を与えることを目的とする
。

本発明は、未燃分含有ガスが通過する流動層上方の空塔
部に少なくとも２段の粗粒流動層を設けることによって
空塔部の未燃分を減少させ、燃焼効率を改善しようとす
るものである。

即ち本発明の流動層ボイラーは、粉状石炭を空気で流動
化しながら燃焼し、流動層の内部に設けられた伝熱管を
介して燃焼熱を回収して水蒸気を発生させる流動層ボイ
ラーにおいて、未燃分含有ガスが通過する流動層上方の
空塔部に、少なくとも２段の粗粒流動層を設け、各粗粒
流動層の伝熱量を調節することによって、下段の粗粒流
動層は未燃分が燃焼するに充分な程度に高温に維持され
且つ上段の粗粒流動層は下段の粗粒流動層より低温に維
持されることを特徴とするものである。

以下本発明を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明の多段流動層ボイラーの基本的概念を示
すものであって、流動層燃焼炉部分を中心とした本発明
の一実施例を示す断面図である。

第１図において、第２図に示されたと同一の構成部分に
ついては、第２図に付された記号がそのまま使用されて
いる。

この装置においては、下部空塔部１１の上方に設置され
た分散板５′、該分散板５′上に形成される粗粒流動層
６′、該粗粒流動層６′の上方空間を形成する空塔部１
１′、該空塔部１１′の上方に設置された分散板５″、
該分散板５″上に形成される粗粒流動層６″、該粗粒流
動層６″の上方空間を形成する空塔部１１”、粗粒流動
層６′及び６″内に設置された層内伝熱管７′　（なお
該伝熱管７′はその下流端が前記層内伝熱管７に連結さ
れている）並びに前記空間部１１に二次空気を供給する
二次空気供給管１０′が、第２図に示される流動層ボイ
ラーに付加された構成となっている。

このように構成された装置において、先ず粉状石炭及び
必要に応じて石灰石、ドロマイト等の脱硫剤が石炭供給
管８から分散板５上に供給され、流動化用空気が空気供
給管１０から風箱９に送入されて分散板５を通過して、
粉炭流動層６を形成すると共に粉状石炭を燃焼させる。

粉炭の供給は空気又はスクリューを用いて行うのが好ま
しく、空気を用いる場合には流動層に旋回流又は対面流
を形成するように行ってもよい。

通常、石炭の理論燃焼空気量又はそれ以下の量の空気が
空気供給管Ｎｏから連続的に供給される。

粉炭流動層の高さは約１ｍ〜約２ｍ程度にするのが好ま
しい、また原料粉炭の粒度は平均粒径約２ｍｍ以下、特
に′約１ｍｍ以下とするのが好ましい、平均粒径約２ｍ
ｍ以上の粗粒では流動状態が不均一になり、燃焼が不良
になる。但しあまり細かく（例えば約０．０３ｍｍ以下
）するのは、粉砕動力が増大するので好ましくない。

分散板５′及び５″上には、砂などの粗粒粒子を充填し
ておく、空塔部１１を上昇する未燃炭、−酸化炭素等の
未燃分を含有する高温の燃焼ガスは分散板５′を通過し
て粗粒流動層６′を形成する。また該分散板５′の下方
、即ち前記空塔部ｌｌの上部には二次空気供給管１０’
　を通って二次空気が供給される。燃焼ガス中の未燃炭
は粗粒流動層６′によって捕集され比較的長時間滞留す
るので、その間に二次空気によってほぼ完全に燃焼され
る。なお多段燃焼することによって、サーマルＮＯｘの
生成も少ない。

該粗粒流動層６′を通過した高温の燃焼ガスは空塔部１
１’　を上昇し、分散板５″を通過して粗粒流動層６″
を形成する。高温燃焼ガスは該粗粒流動層６″で熱交換
を受けた後、空塔部１１″を上昇し、排出管１２を通っ
て外部のサイクロンン３に導入される。

燃焼帯域を形成する粗粒流動層６′及び熱交換帯域を形
成する粗粒流動層６″は、その燃焼効率又は熱交換効率
を高めるために、夫々多段化（２〜４段）することが好
ましい、なお燃焼帯域を形成する粗粒流動層６′を多段
化した場合には、二次空気供給管ｌＯ′を各分散板５′
の下方に夫々設置して、二次空気を分割的に各段に供給
して過剰空気率を５〜２０％とするのが、燃焼効率を高
めるのに好ましい。

各段の粗粒流動層高は約０．２ｍ〜約ｉｎ程度とするの
が好ましい、流動層高が約０．２ｍ以下では未燃炭の捕
集が不充分であり、約１ｍ以上では流動状態が悪化する
と共に圧降下が増大し送風圧力を増大するので好ましく
ない。

粗粒流動層形成のためには砂などの粒子が用いられる。

ぞの粒度は平均粒径的０．２〜約２ｍｍ程度のものが好
ましい、約０．２ｍｍ以下の微粒では飛散し易く、約２
ｍｍ以上の粗粒では流動状態が不均一になり易い。

燃焼ガスに伴なわれて各流動層を通過した灰分や少量の
残留未燃炭等はサイクロン３で分離され管路１３を通っ
て、粉炭流動層６へ循環される。さらに前記サイクロン
３を通った燃焼ガスは排出管１５を通ってサイクロン４
に導かれ、そこで残留固形分が分離されて管路１６によ
り糸外に排出され、燃焼ガスは排出管１７により糸外へ
排出される。サイクロン３及び４は別々に設けずに１ケ
所とし、分離固形分の一部を粉炭流動層６に循環し残部
を系外へ排出するようにすることもできる。

なお本発明においては、粉炭の燃焼はその灰分の融着温
度以下で行われるが、造粒物が生成することもあるので
、粉炭流動層６の底部に灰分抜出し管１４を設けるのが
好ましい。

一方粗粒流動層内に設置された伝熱管７′には水が通さ
れ、この水は先ず粗粒流動層６″で予熱された後、粗粒
流動層６′で加熱され更に粉炭流動層内に設置された伝
熱管７を通って加熱、蒸発され、スチームドラム２から
スチーム及び所望により温水として系外へ取出され、利
用される。

本発明の多段流動層の操業に当っては、燃焼帯域を形成
する下段の粗粒流動層６′は未燃分が燃焼するに充分な
程度に高温に維持され、且つ熱交換帯域を形成する上段
の粗粒流動層６″は下段の粗粒流動層６′よりも低温に
維持されることが要件となる。

これらの要件は、伝熱管の伝熱面積及び通水量の調節に
よって容易に維持され得る０通常粉炭流動層及び燃焼帯
域を形成する下段の粗粒流動層の温度は約８００〜約１
，１００℃、熱交換帯域を形成する最上段の粗粒流動層
の温度は約１５０〜約５００℃の範囲が適切である。

なお、各流動層のガス空塔速度は、最小流動化速度以上
であり、約０．３〜約３ｍ／ｓｅｃの範囲が適当である
。

また、粉炭流動層、その上の空塔部又は下段の粗粒流動
層などに送入管を設け、気体又は液体燃料を追加送入す
ることもできる。

従来の一段流動層においては、流動層内の粒子混合が良
好なため、流動層内の粒子は容易に流動層表面に到達し
、それが燃焼ガスに伴なわれて飛散することが多いが、
本発明では該粒子部ち未燃炭は燃焼帯域を形、成する下
段の粗粒流動層で捕集され比較的長時間滞留するので、
はぼ完全に燃焼され、ボイラ一本体から排出される未燃
分の量は大幅に減少する。

本発明の多段流動層ボイラーは、上述のような構成を有
するものであるが１通常の流動層ボイラーにおいてみら
れる空間部壁面の水冷、燃焼ガス排出管中での節度器や
熱交換器の設置、空間部でのパフフル管の設置等の熱回
収率向上のための手段が適宜採用されることは論をまた
ない。

ｌ豆立犬Ｊ 本発明の多段流動層ボイラーを使用することによって未
燃分の燃焼率が著るしく高まり、ボイラー全体の燃焼効
率を高めると共にＳＯｘ、ＮＯｘ等の大気汚染物の排出
量を大幅に減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多段流動層ボイラーの基本的概念を示
す説明図、第２図は従来の流動層ボイラーの説明図であ
る。 第１図 ワ 手続補正書（自発） 昭和６１年３月１４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　粉状石炭を空気で流動化しながら燃焼し、流動層の
   内部に設けられた伝熱管を介して燃焼熱を回収して水蒸
   気を発生させる流動層ボイラーにおいて、未燃分含有ガ
   スが通過する流動層上方の空塔部に、少なくとも２段の
   粗粒流動層を設け、各粗粒流動層の伝熱量を調節するこ
   とによって、下段の粗粒流動層は未燃分が燃焼するに充
   分な程度に高温に維持され且つ上段の粗粒流動層は下段
   の粗粒流動層より低温に維持されることを特徴とする多
   段流動層ボイラー。 ２　前記の下段の粗粒流動層の底部分散板の下方に二次
   空気供給管を設置してなる、特許請求の範囲第１項に記
   載の多段流動層ボイラー。 ３　前記の下段の粗粒流動層及び上段の粗粒流動槽の夫
   々が多段流動層から構成される、特許請求の範囲第１項
   に記載の多段流動層ボイラー。 ４　多段流動層から構成される前記の下段の粗粒流動層
   の各底部分散板の下方に二次空気供給管を設置してなる
   、特許請求の範囲第３項に記載の多段流動層ボイラー。