JPS63176912A - 熱の発生方法 - Google Patents

熱の発生方法

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JPS63176912A
JPS63176912A JP62313135A JP31313587A JPS63176912A JP S63176912 A JPS63176912 A JP S63176912A JP 62313135 A JP62313135 A JP 62313135A JP 31313587 A JP31313587 A JP 31313587A JP S63176912 A JPS63176912 A JP S63176912A
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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） 本発明は複数個の分割した流動層で燃料を燃焼して熱を
発生する流動層燃焼方法に関する。
（従来の技術） 主要熱発生源として流動層を使用する燃焼システムは広
く知られている。これらの構成において、石炭のような
化石燃料と石炭の燃焼によって生ずる硫黄の吸収剤とを
含む粒状材料の層に空気を貫通させて層を流動化し且つ
割合低い温度における燃料の燃焼を促進する。燃焼器を
蒸気発生器として使用するとき、流動層で発生した熱は
水を蒸気に変えるために利用され、その結果高能率な熱
の解放と硫黄の高吸収性能と窒素酸化物の低量発生と燃
料の融通性とを生ずる。
最も代表的な流動層燃焼システムは通常“バブリング流
動層と称し、この場合に粒状材料の層が空気分散板によ
り支持されていて、この板の複数個の孔から燃焼支援空
気が前記層に導入され、前記材料を拡布し且つ懸吊状態
又は流動状態を作り出す、ガスの速度は層の重量を支持
する圧力を発生するに必要な速度（すなわち最小流動化
速度）の２倍乃至３倍であり、層を通して立ち上る泡を
形成し沸騰液の外観を呈する。前記層はくぼみ状の上面
を有し、層から出て行くガスに含まれる粒子は非常に少
く、これらの粒子の集成と再循環は必ずしも必要でない
、二相混合物の熱及び体積の移動特性は高く、液体のよ
うである。
蒸気発生器の場合に、バブリング層を囲繞する壁は複数
本の熱伝達管により形成され、且つ流動層内の燃焼によ
り発生した熱は前記管を循環している水に伝えられる。
前記熱伝達管は通常水の自然循環回路に連結されていて
、この回路は蒸気から水を分離するため蒸気ドラムを備
え、該ドラムはタービンやその他の蒸気使用装置に通じ
ている。
バブリング層によって与えられる燃焼性能と汚染物の排
出制御と負荷調整に改善を行うため、“循環”式流動層
を使用した流動層リアクターが開発された。これらの構
造において、平均ガス速度はバブリング層のためのガス
速度以上に増加され、その結果層の表面が一層散乱され
且つ層から同伴する固形物の量が増加する。この方法に
よると、固形物の容積が５〜２０％の流動層が得られ、
代表的なバブリング流動層では固形物が３０％以下であ
る。低密度の循環流動層の形成は粒子の大きさが小さい
ことと固形物の量が多いことに起因しており、これは固
形物を速く循環させることを必要とする。循環流動層の
速度範囲は固形物のターミナル速度すなわち自由落下速
度と、層が空気搬送管に変る速度と、の間である。
循環式流動層に要求される固形物の高速循環は燃料の熱
放散パターンを敏感にし、かくして蒸気発生器の中の温
度変化を最小にし、このため窒素酸化物の生成を減少す
る。また固形物を高負荷にすることは固形物循環のため
に固形物からガスを分離するために使用される機械装置
の性能を改善する。硫黄吸収剤と燃料の滞溜時間の増大
によって吸収剤と燃料消費量を減少する。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、循環式流動層方法は問題が無いわけでは
ない。例えば始動時または低負荷時に、はんの１部分だ
けが必要であるのに流動層の下部全体を使用しなければ
ならない。このことは始動に割合長い時間を要し、また
更に割合容量の大きい始動バーナーを必要とし、また適
正な流動化速度を保つために割合多くの流動化燃焼空気
を必要とする。更にまた、始動時と低負荷時に層の下部
全体を使用するとき、層の温度が安定な着火に必要以下
に降下し且つ比較的急速な始動と望ましい負荷調整範囲
を得ることが困難となる。
（問題点を解決するための手段） 故に本発明の目的は始動時と低負荷時に割合少量の流動
化並びに燃焼空気を使用することができる循環式流動層
を有する流動層燃焼方法を提供することである。
なお本発明の目的は始動時と低負荷時に安定な着火を行
うため層の温度を充分なレベルに保持する上述の型式の
方法を提供することである。
本発明のなお別の目的は始動を比較的短時間で行うこと
ができ且つ適正な負荷調整範囲を達成できる上述の型式
の方法を提供することである。
本発明のなお別の目的は始動時と低負荷時に選択的に使
用できる分割区画に流動層の下部を分割しである上述の
型式の方法を提供することである。
これらの目的及びその他の目的を満足させるため本発明
は囲いの中に形成した複数個の分割室を設けることを特
徴としている。粒状燃料と空気が始動時と低負荷時に前
記室の中の一つに導入され、負荷の増加につれて燃料と
空気が付加的な室に導入される。空気速度は前記室の中
でバブリング流動層が初めにできるようにコントロール
され、負荷の増加につれて空気速度を増して各室に循環
式流動層を作る。
上述の説明及び本発明の方法の別の目的と特徴と効果は
添付図面を参考にした次の詳細な説明から明らかとなる
であろう。
（実施例） 添付図面の第１図並びに第２図を参照すれば、参照番号
２は炉区画４と分離区画６と熱回収区画８とを含む本発
明の燃焼システムが全体的に示されている。前記炉区画
４は前壁１０と後壁１２と側壁１４ａ、１４ｂ　（第２
図）からできている。
あとで説明するように炉区画４から分離区画６ヘガスを
通過させるための開口１６が壁１２に設けられている。
本発明の燃焼システムを蒸気の発生に使用する場合、加
熱すべき流体例えば水を運ぶため平行気密状態に形成さ
れた複数本の熱交換管によって壁１０．１２．１４ａ、
１４ｂが形成されるであろう。水を通常の方法でボイラ
ーの内側に通すために付加的な管を設けることができる
。しかしこの管は便宜上図示してない。
特殊材料で作った層１８が炉区画４の中に配置され且つ
ボイラーの下部を水平方向に延在する有孔格子２０に載
っている。前記ＩＪ１８はインレフトフィーダー２２を
通って炉区画４の中に導入されるれき甘い炭のような燃
料粒子から作ることができる。石炭を燃やすことによっ
て発生する硫黄を通常の方法で吸収するため硫黄吸収材
料例えば石灰を別のフィーダー（図示せず）から同じよ
うに炉区画４に導入することができる。
空気室２４が格子２０のすぐ下に設けられ且つ外部の空
気源（図示せず）に接続されている。耐火材料で作った
１対の仕切り壁２６ａ、２６ｂが前記空気室２４の中に
配置されて、該空気室を３個の区画２８．３０．３２に
分割している。同じように１対の仕切り壁３４ａ、３４
ｂがそれぞれ仕切り壁２６ａ、２６ｂと一直線上に格子
２４から上方に延出して三つの上部区画３６．３８．４
０を形成している。
前記区画すなわち室２８．３０．３２はそれぞれダンパ
ー４８．５０．５２を備えた入口４２．４４．４６を有
する。ダンパー４８．５０．５２は各人口４２．４４．
４６にそれらの中心の周りを枢動できるように取付けら
れ、外部の制御装置（図示せず）の作動に応じて前記入
口の有効開度を変え、かくして前記入口と室２８．３０
．３２と格子２０と室３６．３８．４０を通る気流を制
御する。ダンパー２６８，２６ｂは普通の設計であるか
らこれ以上説明しない。
運転開始時に層１８の１部分を最初に着火するために格
子２０のすぐ上の前壁１０に、層の着火バーナー（図示
せず）が取付けられている。
室２８．３０，３２と格子２０と室３６．３８．４０を
通って上昇した空気が層１８の燃焼石炭から出る燃焼生
成物と混合し、その混合物は開口１６を通って矢印のよ
うに分離区画６に入る前に炉区画４の中の微細な石炭粒
子の１部分を同伴する。分離区画６は同伴した固形粒子
を空気と燃焼ガスの混合物から分離するために普通通り
作動するサイクロンセパレーター５６を備えている。固
形粒子は重力で分離器５６の下部に下降し、そこから導
管５８を通り壁１２の孔から室３８に入る。
サイクロンセパレーターから出るガスは出口導管６０か
ら矢印で示すように回収区画８に入る。
前記システムの運転を開始するためにフィーダー２２か
ら入る粒状燃料が室３８に導入され且つ吸収材料もまた
必要に応じ同様に導入される。ダンパー５０が開かれ、
ダンパー４８．５２が閉じられ、外部の空気源からくる
空気が入口４４と格子２０を通って室３８の粒状材料に
入る。空気はエルトリニージョンを防ぐために比較的低
速に保たれ且つ室３８に入る前の空気を予熱するために
室３０に予熱バーナー等が設けられる。
着火バーナー（図示せず）やその類似物が室３８に配置
され且つ室３８の中の粒状材料を燃やすため点火される
。室３８の中の材料の温度が高くなると、フィーダー２
２から入る付加的な粒状燃料が前記室の材料の上部に排
出される。前記室３８に導入される空気の速度は前記室
の中にバブリング層を形成する最小流動化速度又はその
僅か上の速度に達するまで増大され、すなわち空気の速
度は層の重量を支えるための圧力を発生するに必要な速
度の２倍ないし３倍となる。蒸気発生器の場合に、水に
熱を加えて蒸気を発生させるため水を炉４に対し熱交換
状態に循環させる要求すなわち負荷が燃焼システムに課
せられ、且つこれは負荷が例えば最小値の凡そ２５％に
達するまで継続する。
室３８の中の材料の高さが仕切り壁３４ａ、３４ｂの高
さを越え、かくして材料力゛号車３６．４０の中にこぼ
れるまで、フィーダー２２から室３８に入る粒状燃料の
流れが増大される。つぎにダンパー４８．５２が開いて
空気をそれぞれ室３６．４０に入れ、酸室の中の材料を
流動化する。
室３６．４０に流入する空気の速度を制御してバブリン
グ層が上述のように酸室３６．４０にも作られるように
する。
予熱バーナーを室２８．３２に協働させても良く、また
必要に応じ着火バーナーを室３６．４０に協働させて酸
室３６．４０内の材料の温度を正確にコントロールして
も良い。
材料が室３６．４０に流入する室３８の上部にフィーダ
ー２２から粒状燃料が直接連続的に排出される。室３８
の中の燃料はその室の温度によって自燃し且つ室３６．
４０の中の材料が室３８の材料から熱を吸収するが、こ
れは仕切り壁３４ａ、３４ｂの上で室３６．３８．４０
の間を燃料が循環する事実によるものである。
室３６．３８．４０の層を貫通上昇する空気とガス状燃
焼生成物の混合物は酸室の中の割合微細な粒状燃焼を同
伴し、その結果できた混合物が炉区画４の上部から開口
１６を通って分離区画６に入る。固形粒状燃料はセパレ
ーター５６の中で空気とガス状燃焼生成物の混合物から
分離され且つ導管５８から室４０に排出される。空気と
ガス状燃焼生成物のきれいな混合物はセパレーター５６
の出口導管６０から更に処理するため熱回収区画８に入
る。
負荷の要求が予定値例えば最大負荷の３５％を越えると
、入口４２．４４．４６と室２８．３０．３２を通って
室３６．３８．４０の中の燃料に入る空気の流動化速度
は粒状燃料の大きさに応じて、層の表面を一層拡散させ
るようなバブリング層の値以上の値にまで増大し、各室
の中の固形物の同伴量が増大し且つ各室の中に循環流動
層が形成される。この状態において、炉４の上部に入る
空気とガス状燃焼生成物の混合物が殆んど粒状燃料で飽
和されるまで層の中に粒状燃料を同伴できる程度に各層
の粒状燃料が流動化されている。勿論、このことはサイ
クロンセパレーター５６によって分離され且つ導管５８
から室４０の中に再導入される量を増大する。割合高い
負荷レベルにおけるこの循環状態において、燃料材料の
燃焼が上昇ガス流中に固形粒子を半懸吊状態に保持して
いる炉の下部地域において開始して、仕切り壁３４ａ、
３４ｂの上方の壁のないスペースにおいて終了する。
サイクロンセパレーター５６から室４０に入る再循環材
料は前記室内の可燃性燃料と親密に接触し且つ燃焼中の
燃料と壁１０．１２．１４ａ、１４ｂの内面との間の熱
伝達剤として役立つ。この材料はフィーダー２２から流
入する燃料と親密に接触し且つこれをガス化できる温度
まで急速に加熱する。またガスの中の固形物は熱を壁１
０．１２．１４ａ、１４ｂに伝え、これが該壁の中の循
環水に燃料の燃焼生成物から熱を吸収させる。
本発明の方法から数種の効果が発生する。例えば始動時
と低負荷時に比較的少量の流動化用並びに燃焼用空気を
使用することができる。また屡の温度が充分高いレベル
に保持されるので比較的迅速に始動させることができ、
また始動時と低負荷時に安定した燃焼をさせることがで
きる。更に、適正な負荷調整範囲を得ることができる。
第４図ないし第９図は第３図に類似の図であるが、炉区
画４内の特定の層・室構造を示すものであって、同一の
部品に同じ番号を使用している。
第４図の実施例によれば、格子から上方に延在する仕切
り壁６０．６２が炉区画４を３個の室６４．６６．６８
に分割している。前記仕切り壁６０．６２は第１図乃至
第３図の実施例の仕切り壁２６ａ、２６ｂと同様に格子
２０の下の空気室２４に延在する仕切り壁と並んでいる
。室６６は室６４．６８よりも幅すなわち深さが広く且
つ２個のフィーダー７０．７２が設けられ、このフィー
ダーは室６６の材料の上面に粒状燃料材料を排出するた
め側壁１４ａを貫通している。その作動は第１図乃至第
３図の実施例に関連して説明したものと同じである。
第５図の実施例によれば格子から上方に延在する１個の
仕切り壁７４が存在しこれが炉区画４を２個の室７６．
７８に分割している。第１図乃至第３図の実施例の仕切
り壁２６ａ、２６ｂと同様に、仕切り壁７４が格子２０
の下の空気室２４に存在する仕切り壁と整合している。
室７６．７８の材料の上面に粒状材料をそれぞれ排出す
るため２本のフィーダー８０，８２が側壁を貫通してい
゛る。この実施例の作動は上述の第１図乃至第３図の実
施例と同じであるが、しかし負荷が室７Ｇの中の層を作
動させるに必要な値（例えば全負荷の２５〜３５％）に
達した時燃料を直接フィーダー８０から室７６に導入す
ることができる。したがって、室７６に燃料材料がこぼ
れるまで室７８への燃料供給を増加する必要がない。
第６図の実施例によると、格子から上に延びる仕切り壁
８４．８６が炉区画４を３個の室８８．９０．９２に分
割する。゛仕切り壁８４．８８は第１図乃至第３図の実
施例の仕切り壁２６ａ、２６ｂと同様に格子２０の下の
空気室２４の中の仕切り壁と整合している。室８８．９
０．９２内の材料の上面にそれぞれ粒状燃料材料を排出
するため３本のフィーダー９４．９６．９８が側壁１４
ａを貫通している。この実施例の作動は第１図乃至第３
図の実施例の作動と同一であるが、しかし負荷が室８８
．９２内の層を作動させるに必要な値（例えば全負荷の
２５〜３５％）に達した時、それぞれフィーダー９４．
９８から燃料が室８８．９２に直接導入される。したが
って、室８８．９２に燃料材料がこぼれる程度まで室９
０に燃料の供給を増加する必要がない。
第７図の実施例によれば格子から上方に延びた仕切り壁
１００，１０２．１０４が炉区画４を４個の室１０６．
１０８．１１０．１１１に分割している。第１図乃至第
３図の実施例の仕切り壁２６ａ、２６ｂと同じように仕
切り壁１００．１０２．１０４が格子２０の下の空気室
２４の中の仕切り壁と整合している。室１０８の中の材
料の表面に粒状燃料材料を排出するために２本のフィー
ダー１１２．１１４が側壁１４ａを貫通している。この
構造の作動は第１図乃至第３図の実施例に関して説明し
たものと同一である。
第８図の実施例によれば、格子から上方に延びる仕切り
壁１１６．１１Ｂが炉区画４を３個の室１２０．１２２
．１２４に分割している。仕切り壁１１６．１１８は第
１図乃至第３図の実施例の仕切り壁２６ａ、２６ｂと同
じように格子２０の下の空気室２４に延在する仕切り壁
と整合している。室１２２は室１２０．１２４より幅す
なわち深さが太き（、且つ室１２２の中の材料の上面に
粒状燃料材料を排出するためフィーダー１２６が側壁１
４ａを貫通している。その作動は第１図乃至第３図の実
施例の作動と同一である。
第９図の実施例によれば、格子から上方に延在する仕切
り壁１２８．１３０．１３１が炉区画４を４個の室１３
２．１３４．１３６．１３７に分割している。仕切り壁
１２８．１３０，１３１は第１図乃至第３図の仕切り壁
２６ａ、２６ｂと同様に格子２０の下の空気室２４に延
在する対応の仕切り壁と整合する。前記室１３２．１３
４の中の材料の上面にそれぞれ粒状材料を排出するため
３本のフィーダー１３８．１４０．１４２が側壁１４ａ
を貫通している。この実施例の作動は第１図乃至第３図
の実施例の作動と同一であるが、しかし負荷が室１３２
及び（又は）室１３６の中の層を作動させるに必要な値
（例えば全負荷の２５−３５％）に達した時、燃料がそ
れぞれフィーダー１３８．１４２から直接前記室の中に
導入できる。第１図乃至第３図の実施例について説明し
たように、燃料材料が室１３７の中にこぼれるまで室１
３２．１３４．１３６のすべてか又はその中の任意の室
への供給を増加することによって室１３７の中に燃料を
導入することができる。
第４図乃至第９図の実施例は上述の第１図乃至第３図の
実施例の効果を備え、更に始動時と低負荷時について付
加的な融通性を有する。
その他の修正、変更、置換が上記説明において考えられ
且つ成る場合には本発明のいくらかの特徴を別の特徴を
使用せずに実施することができる。
したがって、特許請求の範囲を広く且つ本発明の範囲に
一致するように解釈されるのが適当である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の特徴を実施した燃焼システムの略図、
第２図は第１図の綿２−２における断面図、第３図は第
２図の線３〜３における断面図、第４図乃至第９図は本
発明の燃焼システムの別の実施例の第３図に類似の断面
図である。 ２・・・燃焼システム、４・・・炉区画、６・・・分離
区画、８・・・熱回収区画、１０・・・前壁、１２・・
・後壁、１４ａ、１４ｂ・・・側壁、１６・・・開口、
１８・・・層、２０・・・格子、２２・・・インレフト
フィーダー、２４・−−空気室、２６ａ、２６ｂ・・・
仕切り壁、２８．３０．３２・・・室、３６．３８．４
０・・・室、４２．４４．４６・・・入口、４８．５０
．５２・・・ダンパー、５６・・・サイクロンセパレー
ター、５８・・・ｉ管、６０・・・出口導管、６４．６
６．６８・・・室、７０．７２・・・フィーダー、７４
・・・仕切り壁、７６．７８・・・室、８０．８２・・
・フィーダー、８４．８８・・・仕切り壁、８８．９０
．９２・・・室、９４．９６．９８・・・フィーダー、
１００．１０２．１０４・・・仕切り壁、１０６．１０
８．１１０．１１１・・・室、１１６．１１８・・・仕
切り壁、１２０．１２２．１２４・・・室、１２８．１
３０．１３１・・・仕切り壁、１３２．１３４．１３６
．１３７・・・室、１３８．１４０．１４２・・・フィ
ーダー。 ＦＩＯ，２ＦＩＯ，３ ｎａ、　ｅ　　　　　　　　　　　　　　ＦＩｅ、　　
ｙＦＩＧ、　８　　　　　　　　　　　　　　　Ｆｌに
、　　９手続補正書 ５３．１．２２ 昭和　　年　　月　　日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿　　　’＞’−７＞、
’）１、事件の表示　　　昭和６２年特許願第３１３１
３５号２、発明の名称　　熱の発生方法 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　自　　　発 ６、補正の対象　　　　図　　　面　　　　　′−５′
９′

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）囲いの中に複数個の室を形成する工程、前記室の
    中の１個の室に粒状燃料材料を導入する工程、 前記１個の室の中に前記粒状材料の流動層を形成するた
    め該室に空気を導入する工程、 前記層を流動化するに必要な最小速度に大体等しい速度
    となるよう前記空気を制御する工程、前記室の中の別の
    室に粒状燃料材料を導入する工程、 前記別の室に前記粒状材料の流動層を形成するため前記
    別の室に空気を導入する工程、 前記別の室の中の層を流動化するに必要な最小速度に大
    体等しくなるように前記別の室に導入される空気の速度
    を制御する工程、 ガス状燃焼生成物と結合し且つ前記粒状材料の１部分を
    同伴することができるよう前記室の中の少くとも１個の
    室に導入される空気の速度を前記最小速度以上の値に増
    大する工程、 空気とガス状燃焼生成物の前記混合物から同伴の粒状材
    料を分離する工程、 前記分離ずみ粒状材料を前記室の中の１個の室に通す工
    程、 とを包含することを特徴とする熱の発生方法。
  2. （２）前記空気とガス状燃焼生成物の混合物が前記同伴
    粒状材料で大体飽和される値まで、前記室の中の少くと
    も１個の室に導入される空気の速度が増加される特許請
    求の範囲第（１）項記載の方法。
  3. （３）前記分離工程が前記囲いの外で行われる特許請求
    の範囲第（１）項記載の方法。
  4. （４）前記分離ずみ粒状材料が前記別の室に注入される
    特許請求の範囲第（１）項記載の方法。
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