JPS6314086A - 流動層熱回収装置 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、都市ごみ、産業廃棄物、石炭その他の燃焼物
を流動層により燃焼すると同時に、その熱エネルギーを
回収するための流動層熱回収装置に関するものである。

〔従来技術」 従来の流動層ボイラなどの流動層からの熱回収における
各種問題点を解決すべく、流動層を熱回収部と燃焼部と
に仕切り、流動媒体を燃焼部から熱回収部を経て循環さ
せるようにすることによって、全体をコンパクト化し、
燃焼物に対する許容度が大きく、さらにターンダウン化
を広くとり、維持管理を容易にした装置が提案され、特
願昭６１−８８８０号その他で特許出願されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような熱回収部と燃焼部とに仕切ら
れた流動層熱回収装置では、燃焼部に投入された燃焼物
に含まれる不燃物その他の塊状物の一部が流動媒体にあ
おられて熱回収部側に流入する動きが生じたり、また仕
切壁の厚さが大なる形状では熱回収部と燃焼部間の仕切
壁の上側に流動化ガスが届かない部分が生じて、流動媒
体の動きが止まったり、燃焼部から熱回収部への流動媒
体の流れの障害となったり、タリン力化したりするなど
の心配があった。

特に、塊状物の熱回収部への流入と熱回収部における伝
熱管等へのからみつきを防ぐために、前記特願昭６１−
８８８０号で示した様な傾斜スクリーンを熱回収部上方
に設けても、塊状物の量が少ない場合は問題がないが、
量が多くなるとスクリーンを覆う伏態となって流動媒体
の循環を阻害することがあった。

本発明は、このような流動層熱回収装置における仕切壁
について種々検討、試作した結果改良したもので、塊状
物を含む燃焼物も容易に完全燃焼して熱回ヅし、さらに
燃焼量や熱回収量をも調節することが可能である流動層
熱回収装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記従来の流動層熱回収装置の問題点を解決
するための手段として、底部から上方に向けて吹き込む
流動化ガスにより流動媒体を流動化せしめる流動層を、
仕切壁によって熱回収部と燃焼物を供給する燃焼部とに
区分し、該燃焼部の少なくとも前記仕切壁近傍における
単位面積あたりの流動化ガス吹込風量を前記熱回収部の
単位面積あたりの流動化ガス吹込風量よりも大きくとる
ことにより、該燃焼部の流動媒体を前記仕切壁を越えて
前記熱回収部に流入せしめ、前記仕切壁下部から前記熱
回収部の流動媒体を燃焼部に環流するようにした流動層
熱回収装置において、前記仕切壁を内部に受熱流体を通
じた管群の一部を利用した壁にて構成し、該仕切壁の上
部の流動媒体通過部分の管群をほぼ垂直又は前記燃焼部
側に傾斜せしめたことを特徴とする流動層熱回収装置を
提供するものである。

〔実施例〕

本発明の各実施例を図面を参照しながら説明すれば、第
１図示例において、炉１内底部の空気室２．２′に導か
れて吹込面３を経て上方に向けて吹き込まれる流動化ガ
ス、例えば流動空気４によって流動化される流動媒体か
らなる流動層は、上端が流動層の表面近傍で下部に環流
用の連通部６を持った後述する仕切壁７によって熱回収
部８と燃焼部９とに仕切られている。これらの熱回収部
８と燃焼部９における流動空気４の吹込みは、それぞれ
独立的に行われるようになっており、燃焼部９における
単位面積あたりの流動空気吹込風量を熱回収部８の単位
面積あたりの流動空気吹込風量よりも大きくとるように
しである。

また、熱回収部８には受熱流体を通じた伝熱管１０群が
配備され、燃焼部９には燃焼物投入口１１が設けられ、
燃焼部９の吹込面３の最低位置には不燃物排出口１２が
設けられている。

図中、１３は排ガス出口、１４は炉１壁の一部に使用さ
れたメンブレン外壁、１５はメンブレン外壁１４の管寄
せを示す。

さらに、仕切壁７としては、内部に受熱流体を通じた水
管１６群の一部を利用したメンブレン壁にて構成し、仕
切壁７上部の流動媒体が通過する部分の木管１６群を図
示例のようにほぼ垂直、又は燃焼部９側に傾斜させであ
る。なお、１７は水管１６の管寄せを示す。

しかして、燃焼物投入口１１から炉ｌ内の燃焼部９に投
入された燃焼物は、底部の空気室２から吹込面３を経て
吹き込まれた流動空気４によって、流動媒体と共に流動
層を形成しながら燃焼、発熱する。このとき、単位面積
あたりの流動空気吹込風量を多くし、燃焼部９内の流動
層５内に大きな気泡を発生させて激しい流動状態とし、
一方、熱回収部８では単位面積あたりの流動空気吹込風
量を少なくし、単に伝熱促進に必要な程度又は層上部に
流入する流動媒体の分だけ流動媒体が移動することが可
能な程度の弱い流動状態とする。

このため、燃焼部９内流動Ｍ５の上層部の流動媒体は、
矢印の様に仕切壁７上に水管１６群の間隙を通り抜けて
熱回収部８に流入する。この熱回収部８に流入した流動
媒体の有する熱は、伝熱管１０群との熱交換によって熱
回収が行われる。そして、熱回収部８では流入した流動
媒体によって下部の圧力が高まり、下部の流動媒体は矢
印の様に仕切壁７下部の連通部６の水管１６群の間隙を
経て燃焼部９に環流する。

このようにして、効果的に流動層からの熱回収が行われ
るが、仕切壁７上部の流動媒体が通過する部分の木管１
６群はほぼ垂直又は燃焼部９側に傾斜させであるから、
熱回収部９にとって好ましくない、伝熱管群にからみつ
いたり、局部発熱によりクリンカを生じたりする大きな
不燃物や塊状物の流入が阻止され、これらは木管１６の
間に捕捉されることもなく燃焼部９の流動層５まで落下
し、絶えず波打つ流動層５表面の運動によって木管１６
近傍から移動除去されるようになり、水管１６群にのっ
た形となってたまり流動媒体通過を防げるようなことは
なくなる。

なお、水管１６内は自然循環でも強制Ｖ８１！Ｊでもよ
く、各種熱媒や缶水などの受熱流体を通して冷却と同時
に熱回収を行い、熱回収部８での熱回収を補助すること
が好ましく、木管１６の上部は図示例の様に炉壁まで覆
うようにして、万一上方に塊状物や大きな不燃物が飛ん
できても、これらの熱回収部８への侵入がないようにし
である。

また、仕切壁７の燃焼部９側には、燃焼部９からの熱回
収を抑え、燃焼部９の激しい流動媒体の動きや燃焼ガス
に耐えるための耐火物を使用することが好ましい。

さらに、仕切壁７上部の流動媒体が通過する部分の水管
１６は、絶えず流動媒体による摩耗、衝突にさらされて
おり、少なくともこの部分の木管１６にはプロテクタ１
８を取り付けて各木管１６を摩耗等から保護することが
好ましく、仕切壁７より下側の部分は流動媒体の動きが
それほど激しくないためにプロテクタ１８を必ずしも取
り付ける必要はない、プロテクタ１８は、耐熱鋼などの
高温下での強度のある材料で、木管１６に密着させた形
で取り付けるとよく、プロテクタ１８は消耗品と考え、
数年に一度は取り換えられるように取り付けるとよい、
プロテクタ１８の断面形状としては、種々の形状を取り
得るが、第２図に示すように漸減する巾によって塊状物
がかみ込まないようにして固定具１８−１で固定したり
、あるいは第３図に示すように木管１６の周りにプロテ
クタ１８を断続つき合せ溶接１８−２などで取り付ける
こともできる。

このプロテクタ１８を堰り付けた木管１６の部分が塊状
物対して実質的な熱回収部８の入口におけるスクリーン
の役割りをするため、プロテクタ１８間の流動媒体通過
部より侵入する不燃物や燃焼物もあるが、その程度の大
きさのものであれば、熱回収部８の伝熱管１０や仕切壁
７の下部連通部６の間隙をそれより大きくとっであるた
めに、円滑に熱回収部８を通過してしまうから問題ない
。

また、木管１６の配列は、少なくとも仕切壁７下部の水
管１６群を、第３図示の様に交互に熱回収部８側と燃焼
部９側にずらせて（仕切壁７の下部では第３図示例の熱
回収部８側と燃焼部９側が反対になる）ジグザグに配列
する方法も大きな不燃物や塊状物が突進してくる方向か
ら狭まる開口部の方向に変えてしまうのでかみ込み防止
効果があり、また■動媒体通過面積が太き（て流動媒体
通過抵抗が少なくてすみ、流動媒体循環量を大きくとれ
ることから、有効である。

なお、燃焼部９の上方でかつ流動層５に近接した位置に
、上昇ガス流を熱回収部８方向へ偏向せしめるために、
炉壁の一部を利用したり、炉壁とは独立させた反射壁１
９を備え、この反射壁１９によって流動媒体の熱回収部
８への流入を円滑化させることも有効な手段である。

第４図は、大型又は高負荷たらしめた場合の実施例を示
し、炉１内中央に燃焼部９を位置させ、その両側に仕切
壁７を介して熱回収部８を設けたもので、その作用は第
１図示例と変わるところがなく、また反射壁１９を炉壁
から独立させて燃焼部９の中央上部の両側に備えること
もできる。

この場合の水管１６の上部は、傾斜炉壁まで覆ってそれ
ぞれ管寄せ２０に連結されているが、この水管１６の傾
斜部は、飛んできた塊状物が燃焼部９の流動層５まで戻
れるように、水平方向に対して少なくとも３５°、通常
４５〜５０℃以上で傾斜させることが望ましい、この傾
斜部分からの流動媒体の熱回収部８への流入量は僅かな
ため、特に流動媒体の通過を考慮しなくてもよいから、
メンブレン壁としても差し支えないが、その時は熱回収
部８に吹き込まれた流動空気４の吹抜は孔を設けること
が好ましい。

また、第５図示例は、さらに本発明の他の実施例を示し
、第４図示例と似ているが、燃焼部９の空気室２を分割
し、中央部付近の空気室２−１から吹き込まれる流動空
気吹込風量をその両側の空気室２−２から吹き込まれる
流動空気吹込風量よりも小とし、燃焼部９内で、矢印で
示すように、流動と共に強い撹拌作用を与え、燃焼物に
対する許容度をさらに太き（したものである。

さらに、この第５図示例では、炉壁がメンブレン外壁１
４にて構成され、このメンブレン外壁１４の上下の管寄
せ２１．１５から木管１６を分岐してその一部にメンブ
レン壁の仕切壁７を構成したもので、仕切壁７を傾斜さ
せ、仕切壁７近傍の熱回収部８に散気管２２を並べて流
動媒体の運動の止まる部分を生じないようにしたもので
ある。

もちろん、散気管２２からの流動空気吹込風量は、燃焼
部９の空気室２−２のそれよりも小とする。

この第５図示例の木管１６群は、２ケ所で曲げ加工され
ており、熱膨張が吸収でき、また上下の管寄せ２１．１
５及びメンブレン外壁１４等で確実に固定されるため、
流動媒体の激しい運動に十分耐えることができる。また
、第６図及び第７図に示す様に、仕切壁７を構成する木
管１６の管寄せ１７．２０を、流動層を囲むメンブレン
外壁１４たる炉壁用の管寄せ１５と独立させ、この炉壁
を構成する管と管との間に貫通スリーブ２３等を用いて
シール２４しながら木管１６を通すようにすれば、炉壁
部の受熱流体の８環を仕切壁７とは別に行わせることが
できるため、燃焼状態の変化に対応させたり、あるいは
仕切壁７の補修等が容易になるなど、利点も多い。

（発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、仕切壁を受熱流体を
通じた管群にて構成したことにより、■　仕切壁を薄く
することができ、そのために熱回収部の伝熱管の配備ス
ペースが広くなったり又は薄くなった分だけ省スペース
化され、仕切壁の上に生ずる流動媒体のデッドスペース
が実用上無視できるほど小さくなり、これによってタリ
ン力の発生が防止されるばかりでなく、熱回収に必要な
流動ばいちあの熱回収部への流入を増加させ、熱回収部
による燃焼部の流動媒体冷却能力を向上させることがで
きる。

■　仕切壁を構成する木管群の上下を管寄せで固定する
ことによって、木管群は強い機械的構造となり、熱膨張
も容易に逃げられ、仕切壁の振動を抑えてその寿命を延
ばし、仕切壁が信頼せい高いものとなり、維持管理も容
易となる。

■　熱回収部への塊状物の流入防止が流動媒体の流入を
妨げずに行えるため、粗大不燃物や空缶などが燃焼部に
入っても熱回収に関し特に支障なく、都市ごみなども燃
焼物として利用することが可能になり、さらに熱回収部
への塊状燃焼物の流入がないから、熱回収部での流動空
気量を抑えてもタリン力の発生や伝熱管の損傷を防止で
きる。

など、極めて有益なる効果を存するもので、本発明の意
義は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図及び第
３図はそれぞれ水冷管の配列を示す断面図、第４図及び
第５図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す断面図、第
６図は水冷管取付状態の一例を示す断面図、第７図は第
６図のＡ部の拡大図である。 １・・・炉、２．２’、２−１．２−２・・・空気室、
３・・・吹込面、４・・・流動空気、５・・・流動層、
６・・・連通部、７・・・仕切壁、８・・・熱回収部、
９・・・燃焼部、１０・・・伝熱管、１１・・・燃焼物
投入口、１２・・・不燃物排出口、１３・・・排ガス出
口、１４・・・メンブレン外壁、１５．１７，２０．’
２１・・・管寄せ、１６・・・水管、１８・・・プロテ
クタ、１８−１・・・固定具、１８−２・・・断続つき
合せ溶接、１９・・・反射壁、２２・・・散気管、２３
・・・貫通スリーブ、２４・・・シール。 第１図 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）底部から上方に向けて吹き込む流動化ガスにより
   流動媒体を流動せしめる流動層を、仕切壁によって熱回
   収部と燃焼物を供給する燃焼部とに区分し、該燃焼部の
   少なくとも前記仕切壁近傍における単位面積あたりの流
   動化ガス吹込風量を前記熱回収部の単位面積あたりの流
   動化が吹込風量よりも大きくとることにより、該燃焼部
   の流動媒体を前記仕切壁を越えて前記熱回収部に流入せ
   しめ、前記仕切壁下部から前記熱回収部の流動媒体を燃
   焼部に環流するようにした流動層熱回収装置において、
   前記仕切壁を内部に受熱流体を通じた管群の一部を利用
   した壁にて構成し、該仕切壁の上部の流動媒体通過部分
   の管群をほぼ垂直又は前記燃焼部側に傾斜せしめたこと
   を特徴とする流動層熱回収装置。
2. （２）前記仕切壁の少なくとも前記燃焼部側に耐火材を
   装着したものである特許請求の範囲第１項記載の流動層
   熱回収装置。
3. （３）前記仕切壁の少なくとも上部の流動媒体通過部分
   の管群にそれぞれプロテクタを装着したものである特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の流動層熱回収装置。
4. （４）前記仕切壁の少なくとも上部又は下部の流動媒体
   通過部分の管群の配列を、前記熱回収部側と前記燃焼部
   側とに交互にずらせてジグザグ状にしたものである特許
   請求の範囲第１〜第３項のいずれか一つの項記載の流動
   層熱回収装置。
5. （５）前記流動層を囲む外壁を受熱流体を通じた管群を
   面状に並べて構成し、該外壁の受熱流体を通じた管群の
   管寄せから前記仕切壁を構成する管群の管寄せを独立さ
   せたものである特許請求の範囲第１〜第４項のいずれか
   一つの項記載の流動層回収装置。