JPS62213601A - 多重循環燃焼ボイラ - 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】 産業−［−の利用分野 本光明は、気泡流ｖＪ層を形成した多重循環燃焼ボイラ
に関するものである。

従来の技術 従来、流動床ボイラにおける流動燃焼は、多重の高温媒
体中で行なわれ、粗粒あるいは湿った燃料でも安定して
燃焼できる等の特長を有している。

その−例を第１図に示すと、燃料１は燃料供給装置によ
り、定量ずつ燃焼炉２の燃焼ゾーンに供給される。流ｒ
＃Ｊ層３は、その下方から通風機４により供給される流
動化用空気によって流動化され、供給された燃料が流！
ｌ１層３で燃焼づる。燃焼炉２で生成した粒子は排ガス
と共にフリーボード部５を経て、サイクロン６内に入り
、サイクロン６で分離され、１Ｊイクロン６下部からＩ
Ｊ出するか、重度流ｖＪ層３へ還流する。７は伝熱管で
ある。

また、現在高速循環流動床ボイラの開発が進められてお
り、粒子の終端速度以上で流動化することにより、従来
の気泡流動床のごとき明確な層を持たず、炉内全域を￥
ＩＦＩＡ状態として作動ザる。そのため固気接触効率が
良く、炉内全域にＪｊいて均−かつ低温の良好な燃焼状
態が１４られるため、低公害化や高性能化が酎れると考
えられる（例えば特開昭ＧＯ−２１７６９号公報）。

発明が解決しようとりる問題ｙｊ１ 従来の気泡流動床ボイラは、上記のごどき特長を有する
ムのの、微粉燃料を使用した場合はもちろん、粗粒の場
合で６それに含まれる微粉に対しては、その飛出しによ
る燃焼効率の低下や、フリーボード燃焼を誘引するなど
の問題が生じるため、複雑なアンダーフィードや、所要
動力の増加を伴う層高の増大が必要になる。また、基本
的に層内で熱交換を行なうため、層内伝熱管を必要とす
るが、これは高効率な抜熱が可能であるが、その反面粒
子混合の悪化からシンタリング等をＪＲいたり、層内伝
熱管自体の粒子衝突による摩耗の問題が生じる。粒子衝
突による１？耗は速度の３乗に比例１Ｊると言われてい
るため、摩耗を低減８−せるためには粒子速度、従って
流動化速度を低下させることが不可欠である。しかし従
来の流動床ボイラでは、燃焼領域と熱交換領域が一致し
ているため、良好な燃焼状態を１５１６ためには、流動
化速度をあまり低速にすることができない。ざらに気泡
流動床が木来有する、最適流動化範囲の狭さ、保有熱の
大きさなどの特性のために、ターンダウンや負荷追従の
性能は良好とは言えない。

一方、高速循環流動床ボイラは、−り記のごとき特長を
有して、従来の流動床ボイラの欠点をかなり克服するが
、新たに燃料粒子の微粒化ｒＡ整や乾燥のための補助動
力や流動化用所要動力の増加、天吊の粒子循環に伴う粒
子輸送上のトラブル、ターンダウン範囲の制限、制御の
？！雑さなどが予測されるなどの問題がある。

本発明は、気泡流動層を形成したボイラにおける、上記
のごとき種々の問題点を解決し、層内伝熱管の摩耗低減
と未燃粒子の再利用の強化により高性能化された、多重
循環燃焼ボイラを提供しようとするものである。

問題点を解決づるための手段 本発明の多重循環燃焼ボイラは、燃焼炉内下部の気泡流
動層を、下端および中間部に開口部を設けた鉛直方向の
隔壁を設置して一次燃焼領域と熱交換領域とに分割し、
前記熱交換領域に伝熱管を配設し、燃焼炉からの排ガス
導出経路途中にサイクロンの捕集粒子を前記一次燃焼領
域へ戻す還流経路を設け、前記対流伝熱部Ｊメよび集塵
装置の捕集粒子を前記一次燃焼領域および熱交換領域の
少なくとも何れかへ戻り還流経路を設け、かつ気泡流動
層への流動化用空気供給経路および熱交換領域通過空気
を含めたフリーボード部への二次空気供給経路を設けた
ことを特徴とするものである。

作用 上記構成において、燃焼炉内の気泡流＃［が一次燃焼領
域と熱交換領域に分ｖＪされて、燃焼領域の層温をｍ！
ｉ！Ｌ、て、低温でかつ十分燃焼できる最適温度に設定
するとともに、それぞれの領域の流動化速度を最適化で
きる。）なわら、一次燃焼領域においては、層内に伝熱
管が配設されていないため、当然伝熱管の摩耗の問題は
無く、また混合が良好となるため層内温度が均一で、良
好な燃焼状態が保たれる。一方熱交換領域においては、
燃焼を行なわないため空気量の制限が少なく、低速で流
動化させることが可能で、層内に伝熱管を配設しても摩
耗は軽微で、また流動層熱交換はその性能があまり流動
化速度に依存せず本来の高効率吸熱は損われない。さら
に一次燃焼領域と熱交換領域とで流動化状態に差が生じ
て、両者間で層密度に差が生じ、おのずと層を形成する
粒子が両領域間を循環し、そのため流動化速度Ｍを制御
することにより粒子の循環量を変化させて層温を調整し
、広い負荷変化に対応することができる。次にサイクロ
ンで捕集した高温の粒子を気泡流動層の一次燃焼領域の
内部あるいは上部に戻りことにより、フリーボード部が
通常の気泡流動層より濃厚な状態となって、高速流動化
状態あるいはそれに近い状態となり、瀉庶も均一となり
、また固気接触効率も良く、さらに粒子が循環ザること
により実質的滞留時間も増大し、固気反応が高効率で行
なわれる。すなわち気泡流動層から飛散した未燃粒子の
燃焼を完結させて、燃焼効率を改善し、石炭などによる
脱硫もこの部分で効率的に行なわせることができ、また
未燃粒子による還元作用でＮＯｘ低減にも有効である。

さらに、集１！！装置で捕集した冷却された粒子を気泡
流動層へ戻すことにより、粒子リサイクル比（粒子循環
量／燃料投入吊）を５以上にでさ、ＮＯＸ　、ＳＯＸが
低減され、かつ燃焼効率が向上し、また粒子リナイクル
比を調１！づることにより気泡流動層内の温度おＪ、び
フリーボード部の粒子Ｓ＋ａを１ｌｊＪ　Ｉｌｌ　′１
Ｊることができて、負伺変初に速やかに対応することが
できる。またフリーボード部に二次空気を供給して、気
泡流動層内の一次燃焼領域で空気不足の燃焼を行ない、
フリーボード部で燃焼を完結させる、いわゆる二段燃焼
法を行なうことができ、燃焼状態も良好であって、低Ｎ
Ｏｘ化にノ［常に有効であるとともに、燃料に対′す°
る適応性が拡大し、粒径も微細なものから粗大なものま
で、また湿った状態のものなど、何れも高効率で燃焼さ
けることができる。

実施例 本発明の一実施例を図面に基づき説明する。燃焼炉１１
内の下部に鉛直方向に隔壁１２が設けられて、燃焼炉１
１内下部に形成される気泡流動層１３が、一次燃焼領域
１４と熱交′！に領域１５とに分’ＣＪされている。

隔壁１２の下端と分散板１６との間および中間部すなわ
ち流ｖＪ層１３内の表面付近に開口部１７ａ、１７ｂが
設けられ、熱交換領域１５内の流動粒子１８が通過し得
るよう形成されている。前記熱交換領域１５には伝熱管
１９が配設されて、熱交換が行なわれ、熱が外部へ取出
される。石炭２石灰２０は、スプレッダ等の公知の装置
により気泡流動層１３の上部に供給される。燃焼炉１１
の気泡流動層１３上部のフリーボード部２１の上部に排
ガス導出経路２２の一端が間［１し、この排ガス導出経
路２２には、途中にり・イクロン２３、対流伝熱部２４
、バグフィルタ等の集塵器２５が順に配設され、他端が
ファン２６を経て煙突２７に間口している。前記サイク
ロン２３の下部には捕集された排ガス中の粒子１８ａを
高温状態のまま粒子ホッパ２８を経て燃焼炉１１内の気
泡流動層１３の一次燃焼領域１４上部に再供給する還流
経路２９が設けられている。また、集塵器２５の前部２
５ａで捕集されて粒子ホッパ３０へ集められた粒子１８
ｂを、対流伝熱部２４で捕集された粒子と合せて、燃焼
炉１１内の気ａ流妨層１３の一次燃焼領域１４ＪｊＪ、
び熱交！！！領域１５の少なくとも何れかに戻り還流経
路３１が設けられている。さらに燃焼炉１１内底部の分
散板１６の下部に形成されている空気室３２へ流動化用
空気を供給する流動化用空気供給経路３３が、ファン３
４との間に空気予熱器３５を介して設けられ、また燃焼
炉１１内の熱交換領域１５上部の空気を含めてフリーボ
ード部２１へ二次空気を供給する二次空気供給経路３６
が前記空気予熱器３５との間に設けられている。３７は
前記還流経路３１へ送風するフシ・ンである。

上記のごとく構成された多重循環ボイラにおいては、燃
焼炉１１内下部の気泡流０層１３が、上記のごとく隔壁
１２により空気不足で燃焼を行なう一次燃焼領域１４と
伝熱管１８で熱交換を行なう熱交換領域１５に分割され
、それぞれの領域に対して独立に流動化速度を制御でき
る。一次燃焼領域１４は、通常の気泡流動層よりやや速
い空塔速度１〜３辺／ｓａｃで流動化させ、熱交換領域
１５は１ＴｒＬ／ＳＣＣ以下の低速で流動化させる。こ
の両領域の流動化速度差により、熱交換領域１５の方が
高密度となり、−次燃焼領域１４上部の隔壁１２中間部
の開口部１７ｂからオーバフローした粒子１８（主とし
て粗大粒子）は熱交換領域１５を下降し、隔壁１２下端
の開口部１７ａから再び一次燃焼領域１４へ戻り、循環
する。

この気泡流動層１３内での粒子循環量は、流動化速度に
より制御されるが、循環を促進するため熱交換領域１５
の底面に傾斜を設（プたり、冷却された粒子１８を層内
に戻ずための空気流を利用したりすることができる。

気泡流１１Ｊｌ１１３内を循環する間に粉砕されたり、
−次燃焼領域１４上部に供給される石炭および脱硫用石
炭２０に含まれる微細な粒子１８は、気泡流動層１３上
部のフリーボード部２１に飛散するが、この粒子１８の
大部分１８ａはナイフロン２３により分離捕集され、粒
子ホッパ２８を経て高温のまま、還流経路２９により一
次燃焼領域へ戻される。サイクロン２３で捕集されなか
った粒子１８ｂは対流伝熱部２４Ｆ冷却された後、さら
に下流の集塵装置２５の前部２５ａにより捕集して、粒
子ホッパ３０に蓄えられ、対流伝熱部２４で捕集８れた
粒子と合せて、適量が気泡流動層１３内の一次燃焼領域
１４および熱交換領域１５の少なくとも何れかに、還流
経路３１により投入されて、その層温あるいはフリーボ
ード部２１の粒子濃度を閘御する。なお集塵器２５の後
部２５ｂで捕集された粒子は灰２８として外部へ排出さ
れる。

燃焼炉１１内では、低ＮＯＸ化のためフリーボー゛　　
上部２１を二次燃焼領域として二段燃焼を行なうが、そ
のため気泡流動層１３内の熱交換領域流動化用空気とと
もに、二次空気供給経路３６からの二次空気を、−次燃
焼領域のガスと熱交換領域１５の空気との混合が大きく
ならないよう、圧力バランスを取りながら供給し、また
分割して一部をさらに上部のフリーボード部２１に供給
づることができる。

発明の効果 本発明の多重循環燃焼ボイラは、上記のごとく、燃焼状
態Ｊよび燃焼効率が楊めて良好で、燃焼領域の温度も均
一で、しかも調整容易で、負荷変動にも速やかに対応で
き、低ＮＯｘ化、低ＳＯｘ化が達成でさ、また燃料に対
づる適応性が極めて良好で、しかも伝熱管の摩耗が少な
いなど、従来の流動床ボイラに比べて、高性能、低公害
のすぐれたボイラである。　　゛

【図面の簡単な説明】

第１図は本光明の一実施例を示１概略構成図、第２図は
従来の流動床−オ；イラの一例を示を概略構成図である
。 １１・・・燃焼炉、１２・・・隔壁、１３・・・気泡流
初層、１４・・・−次燃焼領域、１５・・・熱交換領域
、１６・・・分散板、１７ａ、１７ｂ−・・間口部、１
８．１８ａ、　１８ｂ・・・粒子、１９・・・伝熱管、
２０・・・石炭、′ｌＪ灰、２１・・・フリーボード部
、２２・・・排ガス導出経路、２３・・・リイクロン、
２４・・・対流伝熱部、２５・・・集塵器、２９・・・
還流経路、３１・・・還流経路、３３・・・流動化用空
気供給経路、３６・・・二次空気供給経路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃焼炉内下部の気泡流動層を、下端および中間部に
   開口部を設けた鉛直方向の隔壁を設置して一次燃焼領域
   と熱交換領域とに分割し、前記熱交換領域に伝熱管を配
   設し、燃焼炉からの排ガス導出経路途中にサイクロン、
   対流伝熱部および集塵装置を順に配設し、前記サイクロ
   ンの捕集粒子を前記一次燃焼領域へ戻す還流経路を設け
   、前記対流伝熱部および集塵装置の捕集粒子を前記一次
   燃焼領域および熱交換領域の少なくとも何れかへ戻す還
   流経路を設け、かつ気泡流動層への流動化用空気供給経
   路および熱交換領域通過空気を含めたフリーボード部へ
   の二次空気供給経路を設けたことを特徴とする多重循環
   燃焼ボイラ。