JPS63273703A

JPS63273703A - 循環型流動層ボイラ

Info

Publication number: JPS63273703A
Application number: JP10887587A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Ishizawa; 石沢　正芳; Akio Murata; 村田　昭夫
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1987-05-06
Filing date: 1987-05-06
Publication date: 1988-11-10

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、循環型流動層ボイラ、特に負荷応答性が優れ
た循環型流動層ボイラに関する。

〔従来技術〕

固体燃料を効率良く燃やすボイラとして、砂利のような
大きな粒子（デンスベッド）と、灰および砂または石灰
石の微粒子によって構成される流動層を持つ循環型流動
層ボイラが知られている。

この循環型流動層ボイラは、その要部が第３図に示され
るように、塔状のコンバスタ１は、その下部内に砂利等
からなるデンスベッド材２によって流動層（デンスベッ
ド）３が構成されている。このデンスベッド３には、燃
料となる石炭４１石灰石５．灰６．カーボン７等が混合
状態となっている。

前記デンスベッド３内には、硫黄捕獲の目的で入れられ
、後に再循環ヘッド材の一部となる粉砕された石灰石５
が供給管８から供給されるとともに、燃料供給管９から
固体燃料である石炭４が供給される。また、このデンス
ベッド３には、別々の戻り管１０．１１から循環して戻
ってきた石灰石５．カーボン７等が混入するようになっ
ている。

また、このデンスベッド３の底部には一次空気系１２を
介して一次空気１３が導入されるとともに、この−次空
気１３は、分散板１４によって均一にデンスベッド３内
に送り込まれるようになっている。また、前記コンバス
タ１にあって、デンスベッド３の上部には、石灰石５や
灰６等の再循環材が循環するフリーボード１５が広がっ
ている。また、このフリーボード１５内には、二次空気
系１６を介して二次空気１７が送りこまれる。

このような循環型流動層ボイラにあっては、前記−次空
気１３によってデンスベッド３が流動化するとともに、
送り込まれた一次空気１３によって石炭４が燃焼する。

また、流動化に伴ってフリーボード１５に燃焼によって
生じたカーボン７や灰６および石灰石５が舞い上がり、
図示しないサイクロン内に入り、ガスはボイラや粒子除
去装置へ導かれ、粒子は外部熱交換器に導かれる。また
、外部熱交換器からは、前述のような戻り管１０．１１
を介して、デンスベッド３内に石灰石５．カーボン７等
が戻るようになっている。

〔発明の目的〕

従来の循環型流動層ボイラは、前述のように、−次空気
１３が燃焼用空気と流動化空気を兼用しているため、ボ
イラ負荷を変更した場合、流動化空気が変動する。すな
わち、低負荷時は一次空気の供給量が少ないことから、
流動化空気が少なくなり、デンスベッド３が流動化しな
い現象を起こす。

これに反して、高負荷時は一次空気１３の供給量が多い
ため、流動化空気が多くなりすぎ、デンスベッド材２が
吹き飛ばされる現象を生じ、全体的には、安定した燃焼
が継続できない欠点がある。

このようなことから、従来の循環型流動層ボイラの有効
負荷変動範囲が制約されている。

本発明の目的は負荷応答性が優れた循環型流動層ボイラ
を提供することにある。

本発明の他の目的は、負荷調整範囲が広くかつ安定した
燃焼が達成できる循環型流動層ボイラを提供することに
ある。

〔発明の構成〕

本発明の循環型流動層ボイラにあっては、コンバスタに
送り込まれる一次空気系は、コンバスタの底部に送り込
まれかつデンスベッドが効率的に流動化するに必要にし
て最小な一定量の空気を送り込む流動化空気系と、前記
コンバスタの下部の流動層上に送り込まれかつ燃焼負荷
に対応して空気量が調整される燃焼用空気系とを有して
いる。

〔作　用〕

上述のように、本発明の循環型流動層ボイラにあっては
、デンスベッドは流動化空気系によって送り込まれた流
動化空気によって均一に効果的に流動化することから、
デンスベッド材は均一に撹拌される。また、燃焼用空気
系は負荷変動に対応した量の燃焼用空気をデンスベッド
に供給することから、デンスベッドには過不足なく燃焼
用空気を送り込むこととなり、負荷変動に際しても安定
した燃焼が可能となる。

〔実　施　例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例による循環型流動層ボイラの
要部を示す模式図、第２図は同じく負荷と供給空気量と
の相関を示すグラフである。

本発明の循環型流動層ボイラは、その概要は第１図に示
されるようになっている。

この循環型流動層ボイラは、同図に示されるように、塔
状のコンバスタ１と、このコンバスタ１に隣接された外
部熱交換器１８と、この外部熱交換器１８上に配設され
、前記コンバスタｌと太い連結管１９で繋がり、かつ前
記外部熱交換器１８の隔壁２０で区画されたホットリサ
イクル２１に、下方に延在する導管２２を挿入したサイ
クロン２３と、からなっている。

前記コンバスタｌは、上部は内径が太い大径部２４とな
るとともに、下部は内径が前記大径部２４よりは細い細
径部２５となり、かつその境界部分はチー１々部２６と
なっている。前記細径部２５の途中から下方の領域が、
第１図で示されるようなデンスベッド領域Ａとなり、そ
の上方がフリーボード領域Ｂとなっている。

前記領域Ａには、砂利からなるデンスベッド材２が収容
されてデンスベッド３が形成される。

また、このデンスベッド３には、固体燃料としての石炭
４．硫黄捕獲の目的で入れられ後に再循環ベッド材の一
部となる粉砕された石灰石５が入れられる。前記石炭４
は前記領域Ａの上部に設けられた燃料供給管９からデン
スベッド３に供給されるとともに、石灰石５は前記領域
Ａの下部に設けられた供給管８からデンスベッド３に供
給される。

また、前記領域Ａの最下部には、供給管２７等によって
構成される流動化空気系２８が設けられ、前記デンスベ
ッド３を流動化させる流動化空気２９がコンバスタ１内
に送り込まれる。この流動化空気２９は、当然にして燃
焼に費されるが、主たる役割は、第１図では特に図示は
しないが、分散板等によって、デンスベッド３全域に亘
って送り込まれ、デンスベッド３を全体的に均一に流動
化する役割を果す。

この流動化空気２９は、第２図のグラフにおいてハツチ
ングで示されるように、燃焼負荷の増大如何に係らず常
に一定となっている。

また、前記領域Ａの上縁部分に相当する箇所には、供給
管３０等によって構成される燃焼用空気系３１が設けら
れ、燃焼用空気３２がコンバスタｌ内に送り込まれる。

この燃焼用空気３２は、燃焼用空気系３１の流量調整部
３３によって供給量が自動的に調整される。この流量調
整部３３は、図示しない制御系によって制御される。こ
の制御は流量調整部３３の燃焼時の負荷に対応して自動
的に行なわれ、負荷が大きくなるにつれて、第２図のグ
ラフに示されるように増大する。なお、同グラフでは、
ハツチング領域が、前記流動化空気２９を示し、クロス
ハツチング領域が燃焼用空気３２を示すものである。

なお、このデンスベッド領域Ａにあっては、これが本発
明の特徴的なことであるが、前記流動化空気系２８と燃
焼用空気系３１によって、一次空気系が構成される。

一方、前記フリーボード領域Ｂは、下段の燃焼によって
発生したカーボン７や灰６あるいは微粒子化した石灰石
５が浮遊循環するフリーボード部１５を形成する。また
、この領域Ｂには、二次空気系１６から二次空気１７が
供給され、より完全な燃焼が行われる。この下段のデン
スベッド３での燃焼および上段のフリーボード１５での
燃焼によって、反応性の低い燃料も、コンバスタ１内に
おける滞留時間が長くなることから、確実に燃焼される
。また、滞留時間が長くなるにつれて、硫黄捕獲率、Ｎ
Ｏｘ還元反応率等が高くなり、排気されるガス中の硫黄
分やＮＯｘ等の量が極めて少なくなる。

他方、熱媒体となるこれら石灰石５．灰６゜カーボン７
等は、コンバスタ１の上部の連結管１９からサイクロン
２３内に移る。このサイクロン２３内の軽いガス３４等
は、図示しないボイラに送られ、蒸気発生のエネルギー
として使用される。

また、使用に供されたガス３４は粒子除去装置に送られ
、ばいじんが除去された後は空中に放出される。

また、質量の大きい石灰石５．灰６．カーボン７等は、
サイクロン２３の導管２２から外部熱交換器１８のホッ
トリサイクル２１に自重落下する。

前記外部熱交換器１８の下部には流動化空気３５が供給
管３６を介して送り込まれる結果、密集する石灰石５．
灰６．カーボン７は流動化する。

ホットリサイクル２１部分の灰６は、一部の石灰石５や
カーボン７は隔壁２０を乗り越えて外部熱交換器本体３
７に移る。そして、灰６は、この外部熱交換器本体３７
の一例に設けられた傾斜した排出管３８を介して除去さ
れるようになっている。また、重い石灰石５やカーボン
７は、前記ホットリサイクル２１および外部熱交換器本
体３７の下部に連なる戻り管１０．１１を通ってコンバ
スタ１の下部、すなわち、デンスベッド３に戻る。

前記戻り管１０はホットリサイクルとなり、また、前記
戻り管１１はコールドリサイクルとなる。

前記外部熱交換器本体３７には管路３９が配設されてい
る。この管路３９の一端からは、循環水４０が送り込ま
れる。この循環水４０は、外部熱交換器本体３７内で加
熱されて蒸気となり、その他端から蒸気ドラムに送り出
される。なお、前記外部熱交換器１Ｂの上部には、ガス
抜きパイプ４１が設けられている。このガス抜きパイプ
４１は、コンバスタ１の領域Ｂに連通するように配設さ
れ、外部熱交換器１８内のガス４２をコンバスタ１のフ
リーボード１５に戻すようになっている。

このように、循環型流動層ボイラでは、熱の有効利用が
図られている。

なお、第１図において、石炭４．デンスベッド材２９石
灰石５．灰６．カーボン７は、左隅に示されるような形
状で図中に示されている。

すなわち、石炭４は黒く塗り潰された比較的大きな塊で
示され、砂利からなるデンスベッド材２は比較的大きな
丸で示され、石灰石５は小さな丸で示され、カーボン７
は黒点で示され、灰６は最も小さな黒点で示されている
。

このような循環型流動層ボイラにあっては、デンスベッ
ド３の流動化は一次空気系における流動化空気系２８の
流動化空気２９によって、常に一定の流動化が達成され
ることから、デンスベッド３は全域で均一に撹拌流動化
される。この結果、火種となるデンスベッド材２．燃料
となる石炭４やカーボン７、燃焼を促進する空気。

硫黄捕獲の作用をする石灰石５等は、相互に均一に接触
するため、デンスベッド３全域ではムラのない均一な燃
焼が達成される。

また、゛この循環型流動層ボイラは、負荷が増大すると
、その増大に見合った量の燃焼用空気３２が、一次空気
系の燃焼用空気系３１から送り込まれる結果、常に最適
条件での燃焼が可能となる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しな　い範囲で種々変更可能であること
はいうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明の循環型流動層ボイラにあっては、デンスベッド
は流動化空気系によって送り込ま玉た流動化空気によっ
て□均一′に効果的に流動化することから、デンスベン
ド材は均一に撹拌され、均一な燃焼が達成される。

また、本発明の循環型流動層ボイラにあっては、燃焼用
空気系は負荷変動に対応した量の燃焼用空気をデンスベ
ッドに供給することから、デンスベッドには過不足なく
燃焼用空気が送り込まれることとなり、負荷変動に際し
ても安定した燃焼が可能となる。

さらに、この循環型流動層ボイラにあっては、流動化空
気系によって供給される空気量は、流動化させるだけの
必゛要にして最小限□の量であり、必要以上に多く空気
を送り込まないことから、前記デンスベッド材を飛散さ
せず、燃焼がデンスベンド全域で安定して行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による循環型流動層ボイラの
要部を示す概略図、第２図は同じく負荷と供給空気量と
の相関を示すグラフ、第３図は従来の循環型流動層ボイ
ラの要部を示す概略図である。１・・・コンバスタ、□２・・・デンスベッド材、３・
・・デンスベッド、４・・・石炭、５・・・石灰石、６
・・・灰、７・・・カーボン、１５・・・フリーボード
、１６・・・二次空気系、１７・・・二次空気、１８・
・・外部熱交換器、２１・・・ホットリサイクル、２３
・・・サイクロン、２８・・・流動化空気系、２９・・
・流動化空気、３１・・・燃焼用空気系、３２・・・燃
焼用空気、３３・・・流量調整部、３７・・・外部熱交
換器本体。

Claims

【特許請求の範囲】１、下部が還元燃焼域、上部が酸化燃焼域となるコンバ
スタと、前記還元燃焼域に空気を送り込む一次空気系と
、前記酸化燃焼域に空気を送り込む二次空気系とを有す
る循環型流動層ボイラであって、前記一次空気系は、底
部に存在するデンスベッド流動層を流動化させる空気を
送り込む流動化空気系と、前記流動層における燃焼を促
進させる空気を送り込む燃焼用空気系とからなっている
循環型流動層ボイラ。２、前記流動化空気系は一定の空気を流動層に供給する
とともに、前記燃焼用空気系は負荷に対応して空気量を
調整しながら流動層に送り込むように構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の循環型流動
層ボイラ。