JPS6346389A - 流動層熱回収装置における仕切壁 - 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
回収するようにした流動層から熱回収するための装置に
関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕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、全体を小型化し、燃焼物に対
する許容度が大きく、さらにターンダウン比を大きくと
り、維持管理を容易にした装Ｔが提案され、特願昭６１
−８８８０号、特願昭６１−５２５５９号、特顎詔６１
−１１４６６１号等で特許出曝されている。

ところで、通常、流動媒体層の一部のみを流動層とする
場合、第５図に示すように、流動層は層表面に近付くに
従って流動化ガスを吹き込む敗＾装置の真上よりも広い
範囲に形成される。

しかるに、第６〜８図に示すように、前記従来の流動層
熱回収装置の熱回収部３２と燃焼部３３間の仕切壁３４
は、何れも仕切壁３４の下端が燃焼部散気装置３１の真
上にあるために、燃焼部３３における流動媒体の流動化
が熱回収部３２へも及び、燃焼部３３における流動化ガ
スの一部が熱回収部３２に侵入し、熱回収部３２の制御
に悪影響を及ぼしている。つまり、前記流動層熱回収装
置の特長である熱回収部３２への外回収部散気装置３５
からの流動化ガスの供給停止による熱回収量の大幅な低
減といった制御が困デｔになる。

さらにまた、仕切壁３４の断面形状を大きくした場合に
は、外回収部散気装置３５を特殊なものとしなければ、
流動媒体が仕切壁３４上に堆積する現象がみられる。こ
れは、特に熱回収部３２及びＰ！、境部３３の流動媒体
層の層高が高い場合に顕著であり、流動媒体の堆積が生
じると燃焼部３３から熱回収部３２への流動媒体の移動
を著しく妨げるため、十分な熱回収量を得ることができ
ない。

また、こうした流動媒体の堆積部では、内部に含まれる
燃焼物が流動しない状態で燃焼し、高温を発して強固な
タリンカーを生成し、場合によっては装置を損傷させる
という多くの弊害をひき起こす。

以上のように、従来の仕切壁では、燃焼部を流動化させ
るための流動化ガスの一部が熱回収部に；ｌｊ　ａ込ん
で熱回収量の制御が的確に行えなかったり、仕切壁の上
面などに流動媒体が堆積して障害物となり、流動媒体の
循環及び流動を阻害したり、また十分な流動の効果が得
られないことがあった。

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収し、さら
に燃焼量や熱回収量をも容易に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仕切壁に関す
る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、仕切壁によって上下部を連通させた熱回
収部と燃焼物を供給する燃焼部とに区分し、該燃焼部の
燃焼部散気装置から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
の熱回収部散気装置から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
還流するようにした流動Ｐｉ熱回収装置において、前記
仕切壁の下端を前記燃焼部散気装置の直上よりも前記熱
回収部側に位置せしめ、仕切壁の上端を前記燃焼部散気
装置の直上又は直上よりも前記燃焼部側に位置せしめた
ことを特徴とする流動層熱回収装置における仕切壁を提
供するものである。

〔作　用〕

本発明において使用される流動層熱回収装置としては、
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、仕切壁によって上下部を
連通させた熱回収部と燃焼物を供給する燃焼部とに区分
し、該燃焼部の燃焼部散気装置から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
を前記熱回収部の熱回収部散気装置からの単位面積あた
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
媒体を燃焼部に還流するようにした装置である（第３図
参照）。

そして、前記の仕切壁として、第１図に示すように、仕
切壁４の下端を燃焼部３の流動層を形成するための燃焼
部散気装置１の真上よりも熱回収部２側で燃焼部３の流
動層の影響を受けない十分な距離をおいて、即ち第５図
の静止層の領域まで延長した位置とすることによって、
熱回収部２の層状態を燃焼部３に影響されることなく制
御することができる。

また、仕切壁４は、垂直に立てた形とすると、流動媒体
の堆積は起りにくいものの、燃焼部３の流動層内は上下
するのみで水平方向に混合する効果が得にくいため、仕
切壁４の上端を燃焼部散気装置１の真上又は直上よりも
燃焼部３側に位置するようにＩＩＱ斜させておく、この
仕切壁４の傾斜は、望ましくは水平に対して２０〜８０
＠の角度をもうて設置すると良く、その場合仕切壁４に
対する反射により流動媒体の流動に横方向の速度成分が
助長され、燃焼部３の流動層内を水平方向に混合する効
果が与えられる。

また、このように仕切壁４を傾斜させて設置すれば、熱
回収部２の容積は垂直に仕切壁４を設置した場合より大
きくとることができるが、第２図に示すように、仕切壁
４の上端部を鉛直上方に若干延長させることも好ましい
。

さらに、流動媒体の堆積部を生じさせないためには、仕
切壁４の厚さをある程度薄くした板状とするのがよいが
、少なくとも仕切壁４の上端部の厚さを２００　ｍ１以
下とすることが好ましい。

第１図及び第２図の５は熱回収部散気装置を示す。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面を参照しながら説明′　する
。

第３図示例において、炉６内底部から上方に向けて吹き
込まれる流動化ガス、例えば流動空気７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
近傍で下部に還流用の連通部８を持った後述する仕切壁
４によって熱回収部２と燃焼部３とに仕切られている。

これらの熱回収部２と燃焼部３における流動空気７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３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２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。

燃焼部３の中央底部には燃焼部散気装置が設けられ、こ
の燃焼部散気装置としては上面に吹込面９が形成された
空気室が分割され、中央部付近の空気室１Ｏ−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１０−
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３内で、矢印で示すように、流動と共に強い攪拌作
用を与え、燃焼物に対する許容度を大きくしたものであ
る。

また、熱回収部２には受熱流体を通じた伝熱管１１群が
配備され、燃焼部３には燃焼物投入口１２が設けられ、
燃焼部３の吹込面９の最低位置には不燃物排出口１３が
設けられている。

さらに、この第３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１５．１６から水管１７を分岐してその一部を利用し
た壁にて仕切壁４を構成したもので、仕切壁４近傍の熱
回収部２に熱回収部散気装置として散気管１８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１８からの流動空気吹込風量は、燃焼
部３の空気室１０−２のそれよりも小とする。

この第３図示例の木管１７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１５．１
６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が、仕
切壁４上部の流動媒体が通過する部分の水管１７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
くともこの部分の水管１７にはプロテクタ１９を取り付
けて各水管１７を摩耗等から保護することが好ましく、
仕切壁４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１９を必ずしも取り付ける必
要はない。プロテクタ１９は、耐熱鋼などの高温下での
強度のある材料で、水管１７に密着させた形で取り付け
るとよ（、プロテクタ１９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。

また、木管１７群は、熱回収部２の入口側（仕。

切壁４の上部）においては塊状物に対してスクリーンの
役割をするような間隙とすると良く、その場合には木管
１７群の熱回収部２の出口側（仕切壁７の下部連通部８
）での間隙を前記入口側の間隙よりも大きくすれば、熱
回収部２内の流動媒体等を円滑に燃焼部３に還流させる
ことができる。

さらに、仕切壁４は、耐摩耗性の耐火物により構成され
ており、仕切壁４の下端を燃焼部３の流動空気の吹込面
９の直上よりも熱回収部２側とし、また熱回収部２の流
動媒体が燃焼部３に還流するのを妨げない位置としてい
る。仕切壁４はここから２０〜８０°の角度で燃焼部３
側に延び、さらに鉛直上方に立ち上っている。仕切壁４
の厚さは、木管１７同士をつなぎ合わせているメンブレ
ン壁を含めてＬｏｏｓｍ程度であっても、水管の冷却効
果により十分な強度を示す、なお、仕切壁４の上端を適
度な角度をもった傾斜面としておけば、この面への流動
媒体の堆積を防ぐことができる。

また、仕切壁４の材質としては、耐熱、耐熱衝撃、耐摩
耗、耐機械的衝撃などの性質をもったセラミックス製に
することが好ましく、セラミックスとしては各種のもの
を適宜選択使用することができるが、特に炭化ケイ素は
長期間の使用に耐えるところから有利である。

しかして、燃焼物投入口１２から炉６内の燃焼部３に投
入された燃焼物は、底部の空気室から吹込面９を経て吹
き込まれた流動空気７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３内の流動層
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２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。この時、仕切壁４の下端は
流動空気の吹込面９よりも熱回収部２側に位置している
ため、燃焼部２の流動空気が熱回収部２へ漏れることが
ない。

このため、燃焼部３内の仕切壁４付近の流動媒体は、流
動空気により上方に吹き上げられ、その一部が仕切壁４
の上部を経て熱回収部２へ流入する。この熱回収部２に
流入した流動媒体の有する熱は、伝熱管１１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２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４下部の連通部８を経て燃
焼部３に還流する。

このようにして、効果的に流動層からの熱回収が行われ
、熱回収部２へ流入する以外の流動媒体は燃焼部３の中
央付近へ運ばれるが、仕切壁４の　゛形状によって流動
媒体は中央方向へ強制的に移動させられるため、燃焼部
３内での水平方向の攪拌混合が効率よく行われる。また
、仕切壁４の形状によって熱回収部２を広くとることが
できるから、伝熱管１１群による熱伝達面を十分にとる
ことができる。

また、第４図示例はさらに本発明の他の実施例を示すも
ので、炉６内を単一の仕切壁４によって一つの熱回収部
２と一つの燃焼部３とに仕切ったものであって、その作
用は上述した第３図示例とほとんど変るところはない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は、流動層熱回収装置の熱回収
部と燃焼部とを仕切る仕切壁の上下端の位置を上述した
ように特定したことによって、燃焼部の流動化ガスの熱
回収部への侵入を防止し熱回収部の制御を容易にし、燃
焼部における流動媒体を効果的に撹拌して塊状物を含む
燃焼物も容易に完全燃焼し、さらに流動媒体の堆積を極
小にして流動媒体の流動を円滑にし、十分な熱回収量を
得ることができるなど、極めて有益なる効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の仕切壁の形状説明図、第３
図及び第４図はそれぞれ本発明の実施例を示す断面図、
第５図は流動層の状態説明図、第６〜８図は従来の仕切
壁の形状説明図である。 １・・・燃焼部散気装置、２・・・熱回収部、３・・・
燃焼部、４・・・仕切壁、５・・・熱回収部散気装置、
６・・・炉、７・・・流動空気、８・・・連通部、９・
・・吹込面、１０−１・・・空気室、１０−２・・・空
気室、１１・・・伝熱管、１２・・・燃焼物投入口、１
３・・・不燃物排出口、１４・・・メンブレン外壁、１
５・・・管寄せ、１６・・・管寄せ、１７・・・水管、
１８・・・散気管、１９・・・プロテクタ、３１・・・
燃焼部散気装置、３２・・・熱回収部、３３・・・燃焼
部、３４・・・仕切壁、３５・・・熱回収部散気装置。

Claims (7)

【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
   流動媒体を流動化せしめる流動層を、仕切壁によって上
   下部を連通させた熱回収部と燃焼物を供給する燃焼部と
   に区分し、該燃焼部の燃焼部散気装置からの少なくとも
   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熱回収部散気装置からの単位面
   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還流するようにした流動層熱回収
   装置において、前記仕切壁の下端を前記燃焼部散気装置
   の直上よりも前記熱回収部側に位置せしめ、仕切壁の上
   端を前記燃焼部散気装置の直上又は直上よりも前記燃焼
   部側に位置せしめたことを特徴とする流動層熱回収装置
   における仕切壁。
2. （２）前記仕切壁が水平に対し２０〜８０°の角度で傾
   斜したものである特許請求の範囲第１項記載の流動層熱
   回収装置における仕切壁。
3. （３）前記仕切壁の上端が鉛直上方に延長されたもので
   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
   収装置における仕切壁。
4. （４）前記仕切壁の少なくとも上端の厚さが２００ｍｍ
   以下である特許請求の範囲第１〜３項のいずれか一つの
   項記載の流動層熱回収装置における仕切壁。
5. （５）前記仕切壁が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されたものである特許請求の範囲
   第１〜４項のいずれか一つの項記載の流動層熱回収装置
   における仕切壁。
6. （６）前記受熱流体を通じた管群の一部が前記仕切壁の
   上下部に延長され、これら管群の管と管との間隙を前記
   仕切壁の下部側において上部側より大きくしたものであ
   る特許請求の範囲第５項記載の流動層熱回収装置におけ
   る仕切壁。
7. （７）前記仕切壁の材質がセラミックスである特許請求
   の範囲第１〜４項のいずれか一つの項記載の流動層熱回
   収装置における仕切壁。