JPS624601B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流動層内に伝熱管を浸漬して砂や石
炭などの固体熱媒体及び流動化ガスの熱を伝熱管
内の流体に与える流動層装置に関するものであ
る。

従来、この種の流動層は、極めて高い熱貫流率
が得られること、伝熱管へのダスト付着がないこ
と、石灰石やアンモニアの添加などにより、層内
で脱流、脱硝ができること、などの利点があるの
で多く用いられているが、流動化する熱媒体粒子
による伝熱管の摩耗が大きな問題があつた。即ち
従来のものにおいては第１図の如く伝熱管３が流
動化ガス流３７を横切る形で配列されている部分
があり、流動化ガス流３７が直接当たる正面、又
は渦過流を生ずる背面においては粒子の衝突が激
しく、この部分の摩耗が著しい。

また、流動層内の温度は横断面分布においてほ
ぼ一定なので伝熱管群への給水方法により水はす
べての伝熱管群で一様に上昇流又は下降流の一方
向で流過するので熱交換効率が悪く、また伝熱管
群に水を強制循環させるためにはポンプ等を設け
ねばならなかつた。

本発明は従来のものの上記の欠点を除き、伝熱
管の摩耗を著しく減少せしめることができ、ま
た、熱交換効率の良い流動層装置を提供すること
を目的とするものである。

本発明は、気水ドラムと水ドラムとを複数本の
伝熱管で接続したボイラ機構を流動層炉と組み合
わせ、前記水ドラムは流動層のガス分散板より下
方に配備され、前記気水ドラムは前記流動層の層
表面よりも上部に配備され、かつ、前記流動層が
流動化ガス流に平行な隔壁により２分割され、該
分割された流動層の温度はそれぞれ異ならしめら
れ、前記流動層に浸漬される部分の前記伝熱管
が、前記隔壁により２群に分けられて前記２分割
された流動層の内部に流動化ガス流と平行に配備
されていることを特徴とする流動層装置である。

本発明を実施例につき図面を用いて説明すれ
ば、第２図は、流動層式のエコノマイザ１７及び
空気予熱器２６を備えた流動層式のボイラの例を
示すもので、気水ドラム１と水ドラム２とを接続
する伝熱管３，４を２群に分け、それぞれの直管
部分を、隔壁５で仕切つた二つの流動層６，７内
に浸漬されるよう、かつ流動化ガス流３７に平行
に配設する。水ドラム２は、ガス分散板８の下方
の流動化ガス室９，１０の中に設けられ、気水ド
ラム１は流動層６，７の層表面より上方のフリー
ボード１１，１２に設けられている。

流動層６は石炭、又は砂などの固体粒子を熱媒
体とするもので、燃料供給口１３より供給された
石炭などの燃料は、ガス室９に供給される空気に
よつて流動化されつつ燃焼して伝熱管３を加熱す
る。１４は起動用バーナーを示す。燃焼排ガス
は、フリーボード１１を経て集塵装置１５により
脱塵後、ガス室１０に導かれて流動層７の流動化
ガスとして使用される。流動層７は砂などの固体
粒子を熱媒体とするもので、伝熱管４を加熱す
る。

流動層６，７はそれぞれ異なる温度に保たれる
が、例えば流動層６の温度を800℃〜850℃の高温
とし、流動層７の温度を450℃〜550℃の低温にな
るように設定すると、高温の伝熱管３内の気水混
相流は上昇し、低温の伝熱管４内の熱水は下降す
るので、気水ドラム１と水ドラム２との間の水の
循環はこの対流効果により著しく促進される。気
水ドラム１内の温度は約400℃程度とし、水蒸気
はフリーボード１１内に設けた過熱器１６により
約540℃程度に加熱されて、過熱蒸気として系外
に取り出される。

フリーボード１２からのガスはエコノマイザ１
７に導かれる。エコノマイザ１７は砂などの固体
粒子を熱媒体とする流動層１８と、この流動層内
に流動化ガス流３７と平行に埋設した伝熱管１９
とで構成され、伝熱管１９の下側管寄せ２０はガ
ス分散板２１の下（流動化ガス室２２の中）に設
け、上側管寄せ２３は、流動層１８の層表面より
上のフリーボード２４内に設けて、流動層１８中
には流動化ガス流３７を横切る伝熱管は設けられ
ていない。流動層１８の温度は約400℃程度と
し、給水はポンプ２５により加圧されて２０，１
９，２３を経て加熱されて気水ドラム１に供給さ
れる。

エコノマイザ１７のフリーボード２４からのガ
スは、空気予熱器２６に導かれる。

空気予熱器２６もエコノマイザと同様に、砂な
どの固体粒子を熱媒体とする流動層２７とこの流
動層２７内に流動化ガス流３７と平行に埋設した
伝熱管２８とで構成され、管寄せ２９，３０は
夫々流動化ガス室３１、フリーボード３２内に設
けてある。流動層２７の温度は約200℃程度と
し、ブロワ３３で給気された空気は管寄せ２９、
伝熱管２８、管寄せ３０を経て予熱され、燃焼用
流動層６の流動化ガス室９に供給される。フリー
ボード３２からの排ガスは吸引ブロワ３４により
系外に排出される。

尚、エコノマイザ１７若しくは空気予熱器２６
に代えて、流動層６，７の外壁３５，３６に設け
た伝熱管（図示せず）で代用することもできる。

第３図はガス分散板８，２１などのガス噴出孔
の例を示すもので、伝熱管３（４，１９，２８な
ども同様）がガス分散板８を貫通する貫通孔の大
きさを伝熱管３の外径よりも大きくして所定の隙
間３８を設け、この隙間を噴出孔として用いるも
のである。３９はフランジであり、ガスを均等に
分散せしめ、また静止時に熱媒体粒子が落下する
のを防ぐものである。

又、各流動層６，７，１８，２７などの何れに
おいても、反応に最適な温度の流動層内に、石灰
石やアンモニアを添加することによつて流動層内
で効果的に脱硫・脱硝を行うこともできるし、必
要に応じて該流動層の熱媒体粒子として、触媒作
用を有する固体粒子を用いることも容易である。

本発明により、伝熱管の摩耗を極めて少なくす
ることができるので寿命を長く、保守を容易と
し、また、伝熱管群の一方に上昇流、他方に下降
流が対流により自然に生じて水が循環するので熱
交換効率が高い流動層装置を提供することがで
き、実用上極めて大なる効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の伝熱管とガス流との関係を示
す説明図、第２図及び第３図は本発明の実施例に
関するもので、第２図はボイラ装置のフローシー
ト、第３図はガス噴出孔の実施例の断面図であ
る。 １…気水ドラム、２…水ドラム、３…伝熱管、
４…伝熱管、５…隔壁、６…流動層、７…流動
層、８…ガス分散板、９…ガス室、１０…ガス
室、１１…フリーボード、１２…フリーボード、
１３…燃料供給口、１４…起動用バーナ、１５…
集塵装置、１６…過熱器、１７…エコノマイザ、
１８…流動層、１９…伝熱管、２０…下側管寄
せ、２１…ガス分散板、２２…流動化ガス室、２
３…上側管寄せ、２４…フリーボード、２５…ポ
ンプ、２６…空気予熱器、２７…流動層、２８…
伝熱管、２９…管寄せ、３０…管寄せ、３１…ガ
ス室、３２…フリーボード、３３…ブロワ、３４
…ブロワ、３５…外壁、３６…外壁、３７…流動
化ガス流、３８…隙間、３９…フランジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気水ドラムと水ドラムとを複数本の伝熱管で
   接続したボイラ機構を流動層炉と組み合わせ、前
   記水ドラムは流動層のガス分散板より下方に配備
   され、前記気水ドラムは前記流動層の層表面より
   も上部に配備され、かつ、前記流動層が流動化ガ
   ス流に平行な隔壁により２分割され、該分割され
   た流動層の温度はそれぞれ異ならしめられ、前記
   流動層に浸漬される部分の前記伝熱管が、前記隔
   壁により２群に分けられて前記２分割された流動
   層の内部に流動化ガス流と平行に配備されている
   ことを特徴とする流動層装置。 ２ 前記ガス分散板に前記伝熱管が貫通する貫通
   孔が、前記伝熱管外径と所定の隙間を有し、該隙
   間が流動化ガスの噴出孔として構成されている特
   許請求の範囲第１項記載の流動層装置。