JPS6360214B2

JPS6360214B2 -

Info

Publication number: JPS6360214B2
Application number: JP58102983A
Authority: JP
Priority date: 1982-06-10
Filing date: 1983-06-10
Publication date: 1988-11-22
Also published as: IT8321441A0; KR840005190A; IT1206749B; MX158479A; US4476674A; FR2528493B1; CA1209812A; FR2528493A1; AR230513A1; KR920005849B1; JPS593119A

Description

【発明の詳細な説明】

加圧流動層燃焼器は、経済的且つ環境的に許容
される方法で石炭を使用し発電プラントを運転す
るために用意されているものである。一般に、加
圧流動層は、動力再供給利用における、即ち複合
サイクルになつているガスタービン及び蒸気ター
ビンを有する新規な発電プラントにおける熱消費
率をもつと良くするため、既存蒸気タービンに据
え付けることができる。基本的な流動層燃焼器においては、顆粒状の粒
子が空気分配板によつて支持されている。空気分
配板を通つて層内に導入された空気は粒子を浮遊
させそして循環させる。この状態では、層材料は
粘性流体に似ており、即ち流動層である。空気流
速が増すにつれて、空気の泡が層に生じ、層は激
しく沸謄する液体の様相を呈する。しかる後、顆
粒状の粒子は乱流状態のように動いて気体と固体
との良好な接触を促進する。層が加熱され燃料が導入されれば、流動化の空
気が燃焼空気となつて、燃焼が起こる。層の乱流
的な動きは高い燃焼効率と均一の層温度とを与え
ることができる。層は断熱的に作動されることが
できる、即ち層内に熱交換管を有し層温度を制御
するように作動されることができる。一般的に
は、層内の熱交換器に使用する冷却材は空気又は
水である。乱流状態の流動層は層と管との間の熱伝達率が
通常の強制対流熱交換器に見られる熱伝達率より
も高いので、熱交換器の必要とする寸法が小さく
なる。均一な層温度は熱交換器の設計を単純化す
ると同時にホツトスポツトの可能性をなくす。殆どどんな種類の燃料でも流動層において燃焼
させることができるので、流動層は一般的ではな
い物質を燃やすのにしばしば使用される。石炭、
オイルシエール、重油、スラツジ、固体廃棄物、
木屑等が流動層における燃料に使用されてきた。このような融通性は石炭を使用する場合に価値
があるが、その理由は、流動層における石炭燃焼
が石炭灰の含有量と無関係なことにある。石炭灰
が流動層燃焼器に入ることに対する唯一の制限は
運転温度であつて、これは、石炭灰の融点によつ
て982℃（1800〓）以下に抑えられている。 1950年代の末期に、石灰岩又はドロマイトの粒
子からなる流動層において石炭を燃やしていたと
きに、2SO₂＋2CaO＋O₂＝2CaSO₄という反応を
経て硫黄放出物が低減することが発見された。従
つて、流動層燃焼器はスクラバーを有する通常の
石炭燃焼プラントの代りになる。流動層は、カル
シウムと硫黄を適切なモル比に維持するように石
灰岩又はドロマイトの供給量を変えることによつ
て、硫黄放出物を低く抑えながら種々の硫黄含有
量の石炭を燃やすことができる。このバランスを
達成するのに、スクラバーとは別の何らの設備変
更も必要ない。カルシウムと硫黄の反応動力学は
層温度を最低787℃（1450〓）に抑える。流動層燃焼器は大気圧又は増大した空気圧力で
作動することができ、ユニツトの寸法を小さくす
ると共にその他に種々の利点をもたらす。大気圧
流動層（AFB）燃焼器は特にヨーロツパで何年
間も供用されてきたが、石炭を使う加圧流動層
（PFB）燃焼器の燃焼は比較的に最近である。現在のところ、PFB燃焼器を使用する商用規
模の発電プラントはない。米国における最初の大
規模なPFB利用は流動接触分解プロセスの到来
を伴う1940年代の初期にさかのぼる。その時から
後に造られた流動層の大部分がプロセス工業にお
いて使用されてきた。PFBにおける石炭燃焼に
関する有用な情報は、特に加圧容器からの固体供
給及び除去、高温ガスの浄化、膨張タービンの構
造の諸領域において３年間の経験から得られたも
のであり、この情報の結果、PFBでの燃焼利用
に適する装置が商業的に入手しうるようになつ
た。 PFBにおける石炭燃焼に関するもつと特別な
データを得るために、数多くの試験設備が建設さ
れ運転されてきたし、また、商用規模の実証プラ
ントが建設段階であつた。試験設備によつて
PFB燃焼器装置即ちシステムの設計上の全ての
側面に関して広範囲にわたる情報が得られた。
PFB燃焼器の作動可能性は実証されたし、また、
PFB燃焼プロセスの特性に影響するいろいろな
変数に関するパラメータ研究が行なわれてきた。
設計と運転との間に主要な関係には次のものが含
まれる。１吸収剤の種類、ガス残留時間、カルシウム及
び硫黄のモル比等の関数である硫黄捕獲。２流動化の速度、層の深さの関数である圧力降
下。３流動化の速度、層の深さの関数であるガス残
留時間。４ガス残留時間、層温度、過剰空気百分率の関
数である燃焼効率。試験データによると、1.5以上のCa／Ｓ比は少
なくとも90％の硫黄を捕獲し、そしてプロセス変
数の適切な選択は微粉のリサイクルなしに99％以
上の燃焼効率をもたらす、ことが分かつた。ま
た、NO_X放出物はプロセス変数に対して比較的
に鋭敏ではなく、そして連邦制限の0.6lb／
106BTUより少ない、ことも分かつた。石炭燃焼PFB燃焼器からの固体廃棄物は取扱
いが容易であり、主に硫酸化カルシウム及び化学
作用を起こさない石炭灰を含有する。PFB燃焼
器で生じる固体廃棄物の量は煙突ガスのスクラバ
ーで生じるよりも少ない。 PFB技術の実情についての公的情報は、1980
年９月のオーク・リツジ国立研究所報告書
ORNL／TM―7401「加圧流動層燃焼器システム
技術の実情」や1981年のLEEE論文「発電のため
の石炭の加圧流動層燃焼―AEPアプローチ」に
提示されている。石炭燃焼に対しては、PFB燃焼器はAFB燃焼
器に優る幾つかの利点を有する。即ち、炭素利用
と硫黄捕獲の効率が増し、また、PFBの高圧で
は窒素酸化物の放出が減る。 PFB燃焼器の別の利点は、該燃焼器を複合サ
イクル発電プラントにおいて使用することがで
き、AFB又は微粉炭燃焼の蒸気タービンユニツ
トよりも高い総合サイクル効率を出すことであ
る。更に、流動層石炭燃焼システムを加圧する大事
な利点は、炉の大きさ及び石炭送り箇所の数の炉
の圧力に逆比例的に関係していることである。従
つてシステムを加圧することによつて炉の大きさ
及びコストを著しく低減させることができる。し
かし、加圧空気を炉に経済的に供給するために
は、燃焼器入口空気用の圧縮機を駆動するのに必
要とされる比較的に大出力を出すべく、ガスター
ビンを高温高圧の燃焼器出口ガスで駆動しなけれ
ばならない。燃料としてオイル又はガスを用いる
米国で運転中の発電プラントで採用されているも
のと同様の複合ガスタービン・蒸気サイクルにお
いて例えば10気圧のように炉圧力が上昇すれば、
ガスタービンの使用によつてサイクル効率が良く
なる。他方、石炭を燃料として使用していれば、
タービン腐食、浸食及び沈着による様々な問題が
かかるシステムに対する開発上の困難をもたらし
ていた。 PFB技術に関するこの背景から、本発明は絶
え間ない進歩に挑戦してPFB複合サイクル発電
プラントシステムを概念化すると共に実施し、腐
食、浸食及び沈着からのタービンの高温部品の保
護に関するガス浄化技術の現在及び将来の制限内
でPFBの利点を有効に利用するものである。本発明について簡略に述べると、発電プラント
用の再熱加圧流動層燃焼器システム又は燃焼器装
置は、比較的にクリーンな供給元空気を所定の値
まで加圧する圧縮機と、吸収剤層及び燃料供給装
置、並びに燃焼器層に対して熱交換関係で配置さ
れた熱交換器管を有する燃焼器ユニツトを含む。
圧縮機出口空気は熱交換器管に向けられ、しかる
後、高圧ガスタービンを駆動するためその入口に
導かれる。タービンの加圧排出ガスの少なくとも
一部は再熱されるべく燃焼器ユニツトに導かれ、
そして層を流動化すると共に該燃焼器ユニツト内
の燃料燃焼を支持する。予熱された燃焼器出口ガ
スは浄化されており、さもなければ生じる燃焼器
ユニツトからのキヤリオーバによる劣化からター
ビンの高温部品を保護する。浄化された再熱ガス
は低圧ガスタービン入口に導かれて該低圧ガスタ
ービンを駆動し、該低圧ガスタービンからの排出
ガスは熱回収装置に導かれて発電プラント運転用
のエネルギーを更にもたらす。また、前記燃焼器
システムの運転レベルを制御する制御装置が備え
られている。第１図に示した典型的な先行技術のPFB発電
プラント１０においては、圧縮機１４によつて供
給される圧縮空気と共に、石炭がPFB燃焼器１
２に給炭される。圧縮機１４は膨張ガスタービン
１６により駆動される。生成した高圧ガスは浄化
装置１８により浄化され、ガスタービン１６を通
つて膨張する。高温高圧ガスタービン１６に送ら
れる燃焼生成物は、層内に発生した様々な物質に
帰因する腐食、浸食及び沈着等のタービン運転上
の問題を防ぐために適切に浄化する必要がある。代表的な燃焼器出口ガス温度（例えば1600〓＝
約870℃）では、先行技術の状態の浄化装置（主
に多段サイクロン）はタービンの浸食及び腐食を
許容レベルまで低減させるかも知れない。しか
し、先行技術のPFBシステムの設計結果として
は、典形的な燃焼器出口ガス温度で燃焼生成物中
に発生するアルカリ蒸気が高温ガスから除去され
ずにタービン１６まで進み、そこでアルカリ蒸気
がタービンの高温部品に粒状物質を沈着させる
“にかわ物質”として作用するので、タービンに
おける沈着が問題である。更に、技術状態が進展
するにつれて浄化装置の能力に改良が見られて
も、先行技術のPFBシステムの設計は高効率を
達成しうる度合に制限がある。もつと有利なのは第２図に示した再熱PFBシ
ステム２０であつて、該システムにおいては、
PFB燃焼器２２と燃焼タービン装置２４とが本
発明に従つて作動され、効率を高めると共に、
PFB燃焼器２２からの粒子のキヤリオーバーに
よるタービン高温部品の劣化の危険を減じるよう
に、配列されている。概略的に述べると、クリーンな大気が圧縮機２
６により圧力（例えば12気圧）に圧縮されて案内
装置（管略）を介して管状熱交換器２８の管内に
導かれる。該熱交換器はPFB燃焼器２２内の高
温流動層中に入つている。クリーン空気は、燃料
供給装置から符号３０で示すように流動層に供給
される石炭の燃焼により、例えば約815℃（1500
〓）の温度まで管内で加熱される。このクリーンな高温加圧空気は案内装置（管
略）を介して高圧（HP）タービン３２の入口ま
で導かれ、そこで部分的に膨張して例えば約４気
圧の圧力まで減圧され、圧縮機２６を駆動するの
に必要とされる動力の少なくとも大部分を供給す
る。HPタービンの排出空気も例えば593℃
（1100〓）という温度にまで減じた値を有し、そ
の一部（例えば1/3）がPFB燃焼器２２に案内装
置（管略）を介して導かれ、そこで該排出空気が
燃焼器の層を流動化し、石炭の燃焼に必要な酸素
を供給し、そして加圧され且つ例えば870℃
（1600〓）という温度まで再熱されるようになる。 HPタービン３２はこのようにしてクリーン空
気で作動し、そして改良型タービンを設計した
り、PFBの高温ガス流出流による劣化から特別
に保護したりすることなしに、通常のタイプのも
のを使用して実施できる。プラント制御は、熱交
換器のバイパス弁３３とHPタービン入口案内羽
根（図示しない）の角度とを調節する制御装置３
１によるHPタービン入口空気温度制御である。 HPタービン排出空気の残りの2/3は符号３４
で示すようにPFB燃焼器２２をバイパスし、多
段サイクロンその他の適当な浄化装置３６によつ
て浄化された後のPFB燃焼器２２からの高温ガ
ス流出流と混合される。混合した流れは例えば705℃（1300〓）という
温度を有する。この温度はHPタービン排出空気
の温度以上に再熱により上昇した値であるが、混
合による希釈のため、PFB燃焼器２２からの燃
焼生成物の870℃（1600〓）という温度よりは明
らかに低い値である。この混合流は低圧（LP）タービン３８に導か
れて膨張し、発電機４０を駆動すると共に、圧縮
機２６の駆動に必要な何がしか動力を供給する。 LPタービンの排出空気は、通常、第２図に示
されていない案内装置（管略）により熱回収装置
へ又は蒸気発生器の代りに蒸気を発生する現行ボ
イラへ導かれる。蒸気プラントの動力再供給利用
の一例を第３図に示すように、LPガスタービン
４２は現行ボイラ４４へ供給されてボイラ燃料の
流量を減らすと共に、煙突へ供給されてガス冷却
器４６でボイラ給水を加熱する。HPガスタービ
ン５０はLPガスタービン４２と連合して発電機
４８を駆動し、その他の点については第２図に関
して記載したように作動する。ボイラ４４からの
蒸気は蒸気タービン系発電機を駆動する。第２図に示したシステム又は第３図のように適
用したシステムの運転結果によると、高温タービ
ン３２は、タービン高温部品の寿命或は汚れに関
して何んら特別な問題を提起しないクリーンな高
温空気を取り扱うので、厳しい環境に耐えるよう
に堅牢にする必要はない。PFB膨張装置即ちLP
タービン３８は、粒子の濃度レベルがクリーンな
空気の希釈によつてすでに相当に低下してしまつ
ている例えば705℃（1300〓）という比較的低温
のガス流を取り扱つており、その設計を浸食その
他の劣化に対して堅牢化することは役に立ち且つ
有意義なことである。アルカリ物質はこの比較的
低いガス温度で乾燥しており且つ非粘着性である
から、サイクロン浄化装置により回避されない、
沈着及び腐食によるタービン高温部品の劣化が実
質的に軽減されるか又は回避される。また、総合
サイクル効率は膨張プロセスにおける再熱効果に
より上昇し、そしてPFB燃焼器２２は適度な温
度で作動するので、石炭及び吸収剤の給送システ
ムの要求が簡単になり且つサイクロン集じん器の
性能が向上する。本発明を実施する場合のために、以下の項目に
ついて説明する。Ａ PFB燃焼器システム PFB燃焼器システムは複合サイクル内で作
動されるように該サイクルに従つて配列されて
いる。本発明によれば、動力再供給利用及び新
プラント利用の双方の場合に、PFB燃焼器シ
ステムを備えるタービンの非常に多種のサイク
ル形式が異なる熱消費率で可能である。一般に、可能性のある多種のPFB複合サイ
クルは高又は低過剰空気量に特徴がある。過剰
空気量とは化学量論的な空気流量に比べた全燃
焼空気流量を指している。断熱層を除き、
PFB燃焼器中の実際の過剰空気量は約30％が
普通である。低過剰空気サイクルにおいては、全ての燃焼
タービン空気がPFB燃焼器内を流れ、燃焼プ
ロセスにおいて使用される。この種のサイクル
は蒸気システムで与えられる全キロワツトが高
率であることを特徴としており、そして該サイ
クルの総合効率は蒸気サイクルによつて大きく
影響を受ける。高過剰空気サイクルは燃焼ター
ビンによつて得られる全発電量の割合が高い。層の圧力レベルは熱力学的動力サイクル内の
PFBの位置に応じて変わりうる。１気圧から
それ以上の気圧の範囲にわたる圧力レベルを得
ることができる。層の圧力レベルと合わせた高
又は低過剰空気量の選択（加えて、層における
断熱、空気冷却又蒸気冷却の選択）は広範囲の
サイクル選択の自由を与える。Ｂ PFB燃焼器本実施例においては、PFB空気加熱はスカ
ートで支持された２つの同一モジユール内で起
こる。各モジユールは直径が10.7ｍ（35ft2in）
高さが15.8ｍ（52ft）である。これ等のモジユ
ールは並列的に作動する。各モジユールは外径
10.4ｍ（34ft）×6.1ｍ（20ft6in）の環状流動層
を含んでおり、該流動層には水平管束が沈んで
いる。該管束は外径4.8cm（１7/8in）×肉厚0.4
cm（0.165in）の768本の310ステンレス鋼管を
含み、管の有効熱伝達長は約18.6ｍ（61ft）で
ある。これ等の管は湾曲して蛇管状になつており、
192のエレメントをくる４つのグループになつ
て配列され支持されている。この４つのグルー
プ配列は通常の事業用蒸気タービンの熱回収部
について一般的なものである。各エレメントに
おける４本の管は、層を横断する4.3ｍ（14ft
３／４in）の長さの部分を４本有し、該部分は半
径7.6cm（3/4in）のペンド部分でつながつてい
る。これ等の管は最も下の管から最上方の中心
線まで2.3ｍ（90in）ある。湾曲し組み立てた後、各エレメントを3.8ｍ
（12ft6in）の半径に曲げ、3.7ｍ（12ft１1/8
in）の直径の出発円の周囲から６cm（２3/8in）
づつ中心がずれる渦巻形になつて進む192本の
インボリユートに一致する環状体に位置決めす
る。これ等の管エレメントの出発点の高さ位置
は7.6cm（3in）づつ交互しており、高さ7.6cm
（3in）、管の水平中心間距離12cm（４3/4in）の
三角形管パターンをつくる。3.8ｍ（12ft6in）
の曲げ半径により、エレメントはインボリユー
トに非常に近づく。エレメントと管との間の間
隔は環状体全体にわたつて一様である。層は分
流又は分離することなく一様に流動化し、空気
は自から768本の管に一様に分布する。管エレメントはフツク・ラダー装置によつて
支持する。該装置においては、環状体の内側及
び外側境界（芯及び周辺）に取着したリングに
フツクが係合する。芯領域の外側にある引込み
管及び引出し管を切断することによつて、保守
又は交換のため、個々のエレメントを管束外に
引き出し層の上方にあるクリヤスペースに入れ
ることが可能である。エレメントに空気を供給し該エレメントから
空気を排除するヘツダー及び移送パイプは900
℃（1650〓）の温度から保護されるように芯の
内側にある。空気は61cm（24in）の外径のパイ
プによりモジユールに入る。該パイプは、中心
線をまたいでおり、最終的には、芯の頂部近く
の122cm（48in）のマニホルド内につながつて
いる。該マニホルドは、スポーク状の配列にお
ける36cm（14in）の外径の２本のパイプによ
り、厚さ2.54cm（1in）、外径61cm（24in）の一
つの入口リングヘツダーに空気を運ぶ。このリ
ングヘツダーは3.65ｍ（12ft）の平均直径をも
たらすように3Dの半径に曲げたASME SA106
パイプから造つてある。管は曲がつてエレメントから離れ、ヘツダー
に半径方向から入る。管が多数であるため、分
岐を使用して芯及びヘツダー貫通の数を減ら
し、ヘツダーにおける管穴壁間距離のスペース
を合理的なものにしている。分岐によつて768
本の外径4.8cm（１7/8in）の管が384本の外径
6.7cm（２5/8in）の管に減る。384本の管を熱
スリーブ装置によつて芯に溶接し、層と芯に対
して気密な封止をつくる。 900℃（1650〓）の層を通過する間に、空気
は340℃（645〓）から815℃（1500〓）に加熱
され、その容積流量は２倍になる。圧力損失を
希望の値に保つために、この場合、外径61cm
（24in）、厚さ5.1cm（2in）のインコロイ800H製
アウトレツトを有する外径5.1cm（2in）の２本
のスポーク型フイーダパイプによつて、エレメ
ントからの排出空気を集める。該フイーダパイ
プがPFBモジユールからの加熱空気を搬送す
る。Ｃ燃焼空気の供給及び排出燃焼空気は温度1100〓、圧力59psiaにおいて
1.38×10⁶1b／hrの割合で各PFBモジユールに
送られる。空気は、180℃離れた２本の熱スリ
ーブ付きノズル（外径24in）から半径方向にモ
ジユールに入る。空気は該ノズルから出て、芯
と圧力胴との間にあるステンレス銅製のドーナ
ツ形配分室（ダクト）に行く。ダクトは巾
71in、高さ36in、内側半径10ft7inであつて、
内部にあるパイプ製支柱により補強されてい
る。側壁の外側及び底は絶縁されている。ダク
トの頂部は流動層の底であり、約５1/2inの正
方形ピツチを有する約3200個の3/4inT形ノズ
ルを備える。空気はＴ形分配器（ノズル）に入
り、約1psiの圧力を損失し、ダクトの頂部より
6in上方で層の中に排出される。このように配
列することによつてダクトの頂部上に約6inの
沈下（slumped）層物質が与れえられ、ダクト
を1650〓の層温度から絶縁する。ドーナツ形ダクトは芯及び圧力胴に溶接され
たひじ材によつて30゜毎に支持されている。各
ひじ材にはセラミツク製の滑りパツドが設けら
れており、そしてダクトはキー止めされてい
て、モジユールの中心線から半径方向外方に案
内される。この配列によつて、ダクトは支持鋼
を加熱することなく、即ち燃焼空気を層に不均
一に送ることなく、1100〓という燃焼空気の温
度によつて生じる２1/4inの半径方向熱膨張を
吸収することができる。ダクトの横断面積は十分に広く所要の修理作
業が可能である。内側及び外側境界にあるダク
トの頂部にある可撓性の固形分シールドは芯、
ダクト及び圧力胴間の隙間に層物質が詰まるの
を防止する。空気を分配するＴ形ノズルを通過する際に、
空気／煙道ガスは24inの管無し領域を通つて上
方へ垂直に流れ、90inの管束を通過し、16ft
6inの空間高さに集まつて、そしてモジユール
中心線上に設けた内径８ftの出口ノズル（耐火
物質で内張りしてある）を経由して出る。この
ノズルの直ぐ上方で、煙道ガスは分岐し、90゜
回転して、50fpsのガス流速を出すような寸法
につくつた２本の、内径４ft8inの移送パイプ
（耐火物質で内張りしてある）内に入る。分岐
点上方のボルト止めした楕円形頭部を取り除く
ことによつて、作業者は、漏洩管を交換するよ
うな大規模な保守作業のために、管束領域に直
接に近づくことができる。モジユールの空間高さ及びノズル内径は、完
全に組立てた管束をモジユール内に持ち込める
寸法になつている。エレメントの引込み部及び
引出し部を切断することによつて、エレメント
全体で管束から持ち上げて、前記空間高さの領
域で作業する作業員による修理又は交換を可能
にしている。通常の点検及び比較的に小規模の
修理作業の際には、作業員は圧力胴に設けたマ
ンホールからモジユールに入る。Ｄ石炭及び石灰岩の給送石炭及び石灰岩は、空気分配ダクト上方の
24inの高さにある管無し領域のPFBに注入され
る。これ等の材料の給送管は圧力胴を半径方向
に貫く。各々は約10平方ftの層床面積に供給す
る。各PFBモジユールに供給するのに２台のペ
トロカーブ社石炭注入機と２台の石灰石注入機
とを使用する。各材料の１台の機械がフイダー
の内側リングに供給し、別の１台が外側リング
に供給する。１台のペトロカーブ社石炭注入機
が作動しなくなつても、石炭は、部分負荷で作
動するモジユールによつて依然として層に一様
に給送される。PFBが高熱流束であるから、
環状部に絶縁材を詰めた二重壁の同心パイプを
設けて、給送パイプにおける石炭の粘結化を防
止する。熱流束は端部で高いので、加熱の大部
分は給送パイプの最終1inで起こる。滑りを無
視すれば、この領域における石炭の滞留時間は
約0.003秒である。半径方向の配列では、給送パイプは管に向か
つておらず、そして全ての配管ベンドはモジユ
ール（ユニツト）の外側にある。もし半径方向
の給送パイプが詰まれば、モジユール外で作業
する作業員がこのパイプを取り外すことができ
る。配管ベンドは浸食を受けるので、該ベンド
をモジユールの外側に置き破断を迅速に検出で
きるようにする。Ｅ PFB絶縁設計厚さ6inの二層耐火物質ライニングは、空気
加熱器の圧力胴及び芯部分を1650〓のPFB温
度から保護する。ライニングは、3inのハービ
ソン・ウオーカー・ライトウエイト・ガン・ミ
ツクス20（Harbison―Walker Lightweight
Gun Mix20）を裏張りした、耐摩損性のある
3inの、ハービソン・ウオーカー・ハーガン・
イーエス鋳造ガン・ミツクス（Harbison―
Walker Hargun ES Castable Gun Mix）か
らなる。前者は２重量％のメルテツクス
（Meltex）No.19―35（303ステンレス鋼）、溶融
押出繊維を含む。Ｆ高温ガス浄化システム PFBCシステムに対する高温ガス浄化システ
ムの選択及び仕様には広範囲のパラメータが影
響を与える。問題を３つの主な要素に分けるこ
とは有益である。 ● 燃焼器からガス浄化システム内への固形分の
キヤリオーバー ● 要求される排除の度合（環境上の制限又はタ
ービンの許容制限） ● 特定の入口ガスを所望の出口状態にすること
ができる利用可能装置の選択Ｇ粒子のキヤリオーバー流動層燃焼器からの粒子キヤリオーバーに影
響する主な因子は次の通りである。１石炭の選択石炭の灰分が主要な因子である。PFBCの灰
分は一般に非常に濃密ではなく、そして非常に
脆いので、層に送られた灰分の大部分は最終的
には煙道ガス中に連れ込まれ、浄化システムに
入る。大抵の場合、灰分は煙道ガス中の主な固
形汚染物である。石炭の硫黄分が高いことは高
吸収剤給送速度に通じ、これは当然上部に発生
する吸収剤微粉を多くするので、硫黄分は層か
らの粒子装入に間接的に寄与する。２吸収剤の選択吸収剤からの微粉は二つの別の原因で選ばれ
る。第１の原因は、層速度よりも小さい終末速
度を持つ大きさの微粉の一部の、給送の際の飛
出しである。前工程の摩砕及び選別技術はこの
原因に大きく影響しうる。吸収剤微粉の第２の
原因は運転中における層物質の摩損である。こ
の微粉源を処理するに際して耐摩損物質は非常
に重要である。過去の数年にわたつて、出願人
はこの分野において大規模な研究を行ない、吸
収剤の化学的作用及びその物理的耐摩損性につ
いて適切な選択と性能計画とを遂行する理論装
置及び実験装置を開発してきた。３運転パラメータの選択層の実際の運転条件に関係する幾つかのパラ
メータは明らかにキヤリオーバーに影響する。
重要なのは表面速度の選択である。特定の層か
らの全キヤリオーバーは表面速度の２乗に大体
比例する。これは、終末速度が超過される給送
吸収剤及び灰分の部分の増加から主に生じる。
また、それは一層強力な衝突による摩損率の増
大も反映している。１次サイクロンにより微粉
をリサイクルさせる解決（燃焼効率及び吸収剤
利用条件によつて決定される）は、全微粉の装
入及び粒度分布に大きな影響を持つことができ
る。十分に効率的なリサクルサイクロンを使用
すれば、リサイクルループには微粉物質の残留
量が多くなる。リサイクルサイクロンを出て浄
化システムに入る物質の質量は非リサイクルシ
ステムよりも一般に若干少ない。しかし、それ
は微細であり後工程の慣性集じん器で除去する
ことが非常に難しい。摩損率、給送技術及び層
の形状寸法に影響を及ぼすその他の運転上及び
設計上の選択は有意義であるが、キヤリオーバ
ーに対する効果は通常小さい。４高温ガス浄化手順の選択粒子除去装置の選択が商業的に入手し得るも
のに限定されるのであれば、高温及び高圧のサ
イクロンを選択する。しばしば、サイクロンシ
ステムは、PFB燃焼器が発生する広範囲の粒
子寸法を取り扱う特性を持つている。また、サ
イクロンは高い総合効率を維持しながら資本コ
スト、圧力損失及び浸食を可及的に低減させ
る。これは、最も大きく且つ最も浸食的な物質を
取り除くために少数の、大直径、低圧力降下、
低速装置で始まつて、サイクロンを直列に段階
的に配列することにより、最も効率的に達成さ
れる。このようなサイクロンは直径が10〜15ft
ほどであり、200〜400000acfmまでの流量を処
理することができる。第１段の後には直径３〜
９ftの複数のサイクロンが続いている。該サイ
クロンの数は大雑把に言うと直径減少の２乗で
増加し、そして圧力降下は若干増大する。もし浄化に最終の“ポリツシング”段階が必
要なら、２つの自由な選択、即ち、マルチクロ
ンユニツトにおける小径（６〜10in）サイクロ
ン群と、比較的に高入口速度（80〜120ft／秒）
での３〜４ft直径のユニツトとがある。自由に
ダストの流れる接触分解装置を作動する場合に
は、マルチクロンがしばしば選択される。
PFBの利用の際には、自己粘着性のダストは
詰まりを生じさせ、そして続いてマルチクロン
システムにおける流れのアンバランスを生じさ
る。この理由で、比較的に大径（３〜４ft）の
高速サイクロンを最終段に使用することが賢明
である。慣性力で分離できるダストの最終0.5
〜１％を取り除くこの試みで、プラント経済及
び複雑性に払われるペナルテイが急激に増大す
る。５ガス浄化要求高温ガス浄化の程度は環境条例又はタービン
膨張装置（LPタービン）の許容量によつて定
めることができる。環境条例は厳しいが、込み
入つてはおらず穏当である。通常、管理条例は
EPA（アメリカ環境保護庁）の新公害源性能規
準（NSPS：New Source Performance
Standards）であり、これは放出物が
0.03lbm／10⁶BTU以下であることを要求して
いる。PFBCについては、これは略々30PPM、
即ち99.8〜99.9％の総合粒子除去効率に匹適し
ている。最近まで、放出物の粒度分布に対して
規制が課されていたとは知られていなかつた。６改良型浄化システム高温ろ過システムは引き続いて開発が進めら
れている。これ等のシステムにはセラミツク繊
維の袋、織成した又は繊維状のフエルト、セラ
ミツク膜フイルタ、及び顆粒層フイルタ等があ
る。一般に、これ等のシステムは改良されたもので
あるから、増々広範囲にわたる燃焼器設計及び石
炭／吸収剤選択に対して、NSPSの要求及びター
ビン許容量を達成すると期待されている。Ｈタービン・発電機システム再熱PFBシステム用のタービン・発電機シ
ステムは次の主要素子を含む単軸の機械装置で
ある。 ● 圧縮機及びHPタービン ● 減速歯車及び始動パツケージ ● 発電機及び励磁機 ● LPタービン（PFB膨張装置） ● 制御及び補助システムＩ圧縮機及びHPタービン圧縮機及びHPタービンのユニツトはW501、
即ち出願人により製造された最近の燃焼タービ
ンに基礎を置いている。HPタービン及び圧縮
機は、現行技術の燃焼タービン運転レベル
（2000〓以上）の範囲内の1500〓で良好に作動
する。次の設計上の特徴は、PFBシステムについ
てのHPタービンを通常の燃焼タービンとは異
なるものにする。 ● 全ての圧縮空気は空気加熱装置ユニツトへの
給送のためエンジンケーシングから排除しなけ
ればならず、そして1500〓でタービン素子に戻
される。 ● タービンの高温部品にかかる熱衝撃及び疲労
はPFB空気加熱装置ユニツトにおける間接加
熱により大きく軽減する。 ● タービンは、腐食の一因となりそして高温部
品の寿命に影響する汚染物質をしばしば含む燃
焼生成物というより、むしろクリーンな加熱空
気で作動する。この実施例においては、圧縮機の空気流量は約
775lb／secである。機械装置の低温端又は圧縮機
端にある出力継手は減速歯車に対する強い接続を
可能にすると共に、可撓継手の必要性をなくす
る。タービン及び圧縮機の羽根はロータをケーシ
ングの下半部の所定位置に留どめたまゝ交換した
り保守したりすることができる。空気タービン設計データ概要（ウエスチングハウスW501型）一般装備定格速度、rpm 3600 圧縮機段数 19 タービン段数２ロータ軸受スパン、in 288 ロータジヤーナル軸受寸法 16 スラスト軸受寸法、in 21500 ロータ重量、ld 73120 ロータWR2、Lb―in2 25411000 潤滑油熱負荷、Btu／分 58500

【表】

【表】Ｊ減速歯車及び始動パツケージ減送歯車は33600RPMのターボ圧縮機を
1800RPMのタービン発電機に接続するのに必
要であり、減速歯車及び始動パツケージは実証
済みの現場試験部品に基づいている。始動システムは電気モータと、回転装置駆動
ユニツトとからなる。この始動システムは主タ
ービン発電機回転設備に適用しうる幾つかの機
能を有する。該始動システムは第１に、軸を停
止状態から加速するのに必要なスタートトルク
を与え、第２に、軸系統を自立回転速度まで加
速するのに必要なトルクを与え、第３に、ロー
タ軸の熱変形即ち湾曲を防ぐために停止後の軸
系統を低速回転させるのに必要なトルクとを与
える。Ｋ発電機発電機は通常の水素冷却ユニツトである。ロ
ータは非突極型であつて、磁極ははつきりと認
められない。この設計は表面の平滑性及び比較
的に小さい直径に特徴があつて、回転部品及び
静止部品間の隙間を小さくして風損を最小にす
る。励磁機は発電機の軸によつて直接駆動する
ブラシレス設計である。Ｌ LPタービン低圧（LP）タービン又は膨張装置は動力装
置のただ一つの素子であつて、通常の燃焼ター
ビン機械とは異なる設計を採用している。
PFB燃焼生成物浄化システムからくる潜在的
な浸食、腐食及び沈着を可及的に少なくするた
めに、LPタービン及び熱サイクルには次の特
別な設計上の特徴が組み込まれている。 ● 入口温度を1300〓以下に保つて、アルカリ物
質が羽根通路に入る前に濃縮し凝固することを
確保する。 ● 羽根に対するガス速度を800ft／秒以下に保
つて、浸食を最小にする。 ● 羽根回転速度を1000ft／秒以下に保つて、２
次流及び粒状物質の遠心濃縮による浸食を最小
にする。 ● 羽根の弦（低アスペクト比）、羽根列間の間
隔、及び羽根後端縁の厚みを増して羽根をもつ
と堅牢にする。 ● 羽根のコーテイング又は被覆により腐食及び
浸食に対する耐性を増す。 ● 軸方向の流入口が粒子濃縮を減少させる。これらの設計の特徴は、第２図又は第４図の実
施例において使用するに際して大規模な変更を行
なうことなく、1300〓以下から1650〓の運転温度
に等級が上がる基本的な“堅牢化”タービンを提
供する。しかし、上述の堅牢化は、第１図に関連
して説明した先行技術の要求する特別の高度堅牢
化に比較して現行技術によつて容易に達成され
る。 LPタービン設計速度 1800rpm 段数３入口先端直径 121.148in 入口ハブ直径 105・852in 出口先端直径 128.544in 出口ハブ直径 88.05 in

【表】最大ホイールスペースの最終列先端は 1009.6ft／秒に等しい。Ｍタービン発電機制御システム PFBプラント利用のためのタービン制御装
置は簡単であり且つ特有の信頼性がある。全
PFBシステムに対する制御戦略は、最適の硫
黄捕獲及び迅速な負荷応答のために比較的一定
の層温度を維持するべく空気加熱装置の外部に
おける主制御変数（HPタービン入口温度）に
基礎を置いている。かかる制御は100％及び85
％の負荷の間でエンジン空気流量を調節し、そ
してタービン及び層がこの範囲において一定温
度で作動するのを許容する。タービン膨張比は
流量の減少につれて低減されるので、タービン
排気温度はこの制御範囲において若干上昇す
る。 85％以下の負荷では、HPタービン入口温度
は空気加熱装置バイパスにより減少する。この
バイパスは、圧縮機排出空気が加熱装置出口空
気と混合して所要のタービン入口温度を得るよ
うにする。このようにして層温度は殆ど一定レ
ベルに維持され、硫黄捕獲及び燃焼効率の双方
に対して重要な利点がもたらされる。また、層
材料、管及びケーシングを一定温度に維持する
ことによつて、熱慣性が障害というよりむしろ
利点になるので、負荷の増大を全く迅速にする
ことができる。更に、このようにアプローチす
ることによつて、圧縮機の負荷を動力発生ター
ビン素子に常にかけている単軸燃焼タービンの
特性が、有効に利用できる。この場合、アイド
ル即ち最小正味動力設定値には、空気加熱装置
の管をそれでも流れる全負荷流量の約25％で達
する。従つて、全バイパス条件でさえも、空気
加熱装置の管を通過する冷却空気の有意義な流
れがある。二つの主な制御素子、即ち入口案内羽根
（IGV）及び空気加熱装置バイパスは定常状態
調節及び負荷変化の機能を与える。過速度防止
に必要な迅速な負荷遮断のために、タービン排
気バイパスへの圧縮機排気弁、LPタービンバ
イパス弁、LPタービン絞り弁が用意されてい
る。これ等の弁は迅速な負荷遮断が要求される
時に作動する。制御システムはIGV及び空気加
熱装置バイパスと共にこれ等の弁を閉位置に復
帰させる。タービン排気バイパスへの圧縮機排気は制御
システムによつて石炭給送と統合されている。
この統合は、同時に給炭速度を減じることによ
る迅速負荷遮断中の層の温度超過を防止する。
この過度状態中、燃空比の制御は層の空気流量
の削減を遅らせて、層の温度を更に減少させ
る。羽根角度が減少する（閉じる方に向かう）に
つれて、圧縮機への入口空気流量が減少する。
これは、圧縮機圧力比対流量線図上の3600rpm
定速ラインを左側に実際にシフトさせる。ま
た、これは低流量での圧縮機サージ余裕を増大
させる。従つて、IGV制御は始動中にも使用さ
れ、圧縮機が低速範囲を通つて加速するときの
サージングを防止する。空気加熱装置バイパスは、負荷又は速度を低
減させるためにタービン入口温度設定点を低く
するときに開き始める。流れは空気加熱装置の
管をバイパスするので、該加熱装置からの出口
温度は1600〓に向つて上昇する。これは、所定
のタービン入口温度設定値に到達するのに必要
とされるバイパス量を増加させる傾向がある。
タービン出力は入口温度と共に変化し、そして
加熱装置の管系統において絞らずに全速アイド
ル設定値と釣り合うのに76％のバイパスが必要
である。このバイパス量は非常に大形のパイプ
及び弁を必要とするので、これ等の品目の大き
さを減じるべく絞り弁を加熱装置の管系統に用
いてもよい。絞り弁はバイパスが全開した後に
作動して圧力降下を増大させる。該絞り弁は流
れを通すのに必要なバイパスのパイプ及び弁の
寸法を小さくするだけでなく、アイドルタービ
ン入口温度の上昇によつて必要とされるバイパ
ス量をも減少させる。圧縮機排気（CD）弁及びLPタービンバイパ
ス（TB）弁はタービンの負荷を落とすための
迅速な手段を提供しており、発電機のプレーが
全負荷でトリツプしたら必要とされるかも知れ
ないような、過速度状態の防止を行なう。CD
バイパスは圧縮機排気の一部をタービン排気中
に直接に放出させるのに備えている。同時に、
TB入口でベントが開き、PFB外側胴及び浄化
システムの圧力を迅速に解放する。これ等の備
えは負荷損失の場合にタービン速度を制御する
のに必要である。Ｎシステム始動 PFBシステムの始動手順は比較的に簡単且
つ迅速である。補助始動バーナが高圧空気加熱
装置のバイパス管路に組み込まれており、そこ
では通常の運転状態下で、システムの圧力損失
は何ら招来されない。始動中にバーナを使用し
て、燃焼タービンを点火すると共にユニツトが
20分かそれ以下で自立運転同期速度に到達する
ようにする。この点において石炭着火のため約
1000〓に達するように流動層入口ガスの温度を
調節することができる。層が点火し終わると、
始動バーナへの燃料を減らし、始動燃料から完
全石炭だきに移る。上述した迅速始動では、プラントをオンライ
ンにするのに必要な外部エネルギーが減少す
る。Ｏプラント支持及び補助システム該システムには次のものがある。 ● 石炭及び石灰岩の給送 ● 使用済み物質の圧抜き ● 高温ガスの管輸送 ● 石炭及び吸収剤の受取り、準備及び貯蔵 ● 使用済み吸収剤及び灰分の取扱いと処理 ● 煙道ガスの浄化（必要ならば） ● 水処理及び補給 ● ブローダウン及び廃水 ● 電気系統１石炭及び石灰給送システム石灰給送システム及び石灰岩給送システムは
本質的に同一設計のものである。双方共、米国
ニユージヤージ州ブルームフイールドのペトロ
カーブ（Petrocarb）社から市場に出されてい
るロツク・ホツパー給送システムを用いてい
る。このペトロカーブ社のシステムは、石炭又は
石灰岩を受け取るサージビンと、物質を加圧す
るロツク・ホツパーと、物質を給送し分配する
フイダ容器と、多数の濃密相（dense phase）
空気輸送管路とからなる。３つの容器が上下に
積み重ねられており、物質は一つの容器から次
の容器へ重力で供給される。該システムは次の通り作動する。最初に、サ
ージビンからロツク・ホツパー内に物質が給送
される。次に、ロツク・ホツパーとサージビン
との間、及びロツク・ホツパーとフイーダ容器
との間にある仕切弁を閉じる。加圧空気をロツ
ク・ホツパー内に注入して、該ロツク・ホツパ
ーをシステムの圧力にする。しかる後、ロツ
ク・ホツパーとフイダー容器との間の仕切弁を
開いて、物質を落とし加圧されたフイダー容器
内に入れてから、この仕切弁を閉じ、そしてロ
ツク・ホツパーを排気して別のサイクルを開始
する。空気をフイーダ容器に注入して、輸送管
路内への物質の流れを流動化する。該輸送管路
においては、物質は空気との濃密相混合物とな
つてPFB燃焼器へ運ばれる。物質輸送速度はフイーダ容器の圧力と輸送空
気の流速とを変えることによつて制御する。２使用済み物質の圧抜き使用済み層物質は、重力によりPFB燃焼器
から排出され、PFB燃焼器の空気分配板を貫
通する輸送パイプ（耐火物質を内部に張つてあ
る）を通る。除去割合は輸送パイプ中に設けた
バタフライ弁によつて制御され、流れはPFB
圧力容器の外部にあるサージ・ホツパーに向け
られる。使用済み層物質は、このサージ・ホツ
パーから仕切弁を通つてその直下にあるロツ
ク・ホツパーへ流れる。ロツク・ホツパーに所
定レベルまで層物質が詰まつた時に、仕切弁を
閉じ、ロツク・ホツパーを減圧し、出口弁を開
き、そして層物質を搬送システムに排出する
と、この搬送システムが層物質を冷却及び処理
システムへ運ぶ。ロツク・ホツパーを空にして
いる間、層物質は燃焼器から排出され続け、サ
ージ・ホツパー内に溜まる。ロツク・ホツパー
が空になつた時に、それ等を遮断し圧力を抜
く。その後、サージ・ホツパー、ロツク・ホツ
パーの仕切弁を開いて層物質をロツク・ホツパ
ーに輸送し、サイクルを再開する。ロツク・ホツパー仕切弁及び排出弁は苛酷に
供用されるので、これ等の弁は対になつて設け
られており、仕切りのために２つ、排出のため
に２つの弁が直列になつて作動する。最初のも
のが固体の流れを遮断し、２番目のものが圧力
の漏れないようにシールする。３高温ガスの管輸送 PFB燃焼器をターボ圧縮機とガスタービン
に接続する配管システムは、粒状物質での汚れ
を防ぎながら安全に且つ最小の熱損で、空気即
ち圧縮機排出ガスを輸送することができる。 PFB空気加熱装置の管束からガスタービン
への管路は空気を1500〓で輸送する。この管路
は、熱損を最小にすると共に管を過大温度から
守るため、耐火物質が内側に張られている。ク
リーンな空気が耐火物質の破片により汚染され
る機会を減らすために、耐火物質は金属製の囲
いで覆われている。内部にあるこの囲いのアン
カーは、半径方向の膨張を吸収し、軸方向の膨
張を案内し、囲い同志の整列を維持するために
設けられている。囲いの滑り継手は耐火物質の
流失を妨げ、管はガスのバイパス流れを妨げる
ため蒸気止めを有する。囲いの付いたこの管路
は、フオスタアー―ホイーラー・プロセス・プ
ランツ・デイビジヨン（Foster―Wheeler
Process Plants Division）に所有権のある設
計である。燃焼器からサイクロンに延びる管路は、粒子
を同伴する1650〓の燃焼器排出ガスを輸送す
る。これ等の管路は炭素鋼で造られており、そ
して高温ガスからの管の保護のため内部に耐火
物質ライニングの層を２つ有するものである。
ガスに接触する層は耐摩損性（硬質表面仕上
げ）であり、そして該層の裏に鋳造できる軽量
絶縁層を浸食と摩損から保護する。２層からな
るこのライニングは、炭素鋼ボルト及びステン
レス鋼クリツプを使つて管路にアンカー止めす
る。耐火物質のバイパス流れ及び流失を防ぐた
めに必要な場合には、炭素鋼の蒸気止めを使用
する。サイクロンから消炎即ち混合点への囲い付き
管路は、比較的に粒状物のない燃焼器排出ガス
を輸送する。この混合点からターボ膨張装置へ延びる管路
は、1300〓以下で混合燃焼器排出ガスを輸送し
ており、そして接触分解プラントに見られる絶
縁パイプと同様に絶縁内層を有する合金鋼パイ
プで造られている。４石炭及び吸収剤の受取り、準備及び貯蔵石炭及び石灰岩の給送システムは石炭及び石
灰岩を受け取つて、それ等をストツクパイル、
サイロ、プラント内倉庫に配送する。プラント
内の石炭及び石灰岩サイロは24時間分の供給量
を貯蔵し、石炭及び石灰岩の構内サイロは７日
分の供給量を貯蔵する。石炭サイロは２日分の
実降貯蔵量と５日分の予備量とを有する。構内
のストツクパイルには90日分の供給量があり、
これはプラントへの石炭配送が長期間中断され
るのを防止する。５使用済み吸収剤及び灰分の取扱いと処理使用済みストーン及びフライアツシユ除去シ
ステムは、サイクロン、流動層及びバグハウス
から使用済み物質を受け取り、それを処理用の
貯蔵サイロに配送する。使用済みストーン除去
システムは連続的に作動し、使用済みストーン
を加圧空気システム中に運ぶ。ストーンは空気
流からサイクロン集じん器によつて除去され
る。即ち、排出空気及び微粉は微粒物質（フラ
イアツシユ）サイロに排出され、ストーンは粗
物質（使用済ストーン）サイロに行く。フライアツシユ除去システムは連続的に作動
し、使用済みストーン及びフライアツシユのサ
イロは３日分を貯蔵する大きさに作られてい
る。フライアツシユは加圧空気システム中に運
ばれ、微粒物質（フライアツシユ）サイロに排
出される。Ｐ特性概要２つのPFBモジユールの各々は、石炭を
1650〓、59psiaの加圧した流動層中で燃焼する
ことによつて、1.38×10⁶lb／ｈの175psia空気
を645〓から1500〓まで加熱する。燃焼は、578
ft²の横断面積を有する、外径34ft、内径20ft
6inの環状形流動層内において、20％の過剰空
気（ペトロカーブ社の石炭及び石灰岩空気搬送
供給システムが必要とする空気を含む）を使用
して起こる。石炭及び1100〓、59psiaの燃焼空気は各モジ
ユールにそれぞれ43100lb／ｈ及び389000lb／
ｈ供給される。各モジユールは、約22700ft²の
水平管表面を含む三角形ピツチの管束を有す
る。各管束は、3inの高さで、４3/4inの水平中
心に768本の外径１7/8inの管を有する。底端か
ら頂端までの管中心線の高さは７ft9inである。
PFBは、10ft3inに膨張した層の高さで、３
ft／秒の見かけのガス速度で作動する。 SO₂の許容放出レベルに従うように、石灰岩
はCa／Ｓ燃料比1.5で供給される。石灰岩は少
なくとも90％の硫黄を捕獲する。PFBの作動
条件は、層から飛び出しサイクロンに捕獲され
た物質を再注入して層に戻し燃焼効率を高める
ことを必要とする。それに基づいて、燃焼効率
は99％であると予想され、そしてNO_X放出物
は0.25lb／10⁶BTUで出される。物質は9.6gr／
SCFの割合で層から飛び出る。外部層―管の熱
伝達率は約54BTU／HR／ft²であると予想さ
れる。 PFB空気加熱装置の設計に使用される燃焼
効率及び層―管の熱伝達率は、同様のフオスタ
ー―ホイーラー社の管束形状についてCURL
PFB試験設備で実際に測定した値に基づいて
いる。その他の実施例第４図に本発明の別の実施例が示されている。
この実施例においても第３図と同様の基本素子が
用いられているが、PFBバイパス空気流は管路
５１からPFB層内の第２空気加熱装置５５を通
るように向けられている。その結果、管路５２のガス流はPFB層からの
高温ガスと管路５１からのクリーンな再熱タービ
ン排気ガスとの混合物である。LPタービン５４
について入口ガス温度は従つて例えば1650〓に上
昇している。そのため、PFBガス浄化システム
５３には、堅牢構造を有するLPタービン５４が
上昇した入口ガス温度に耐えるようにするろ過能
力が付与されている。第６図に示すように、1750〓の層温度、1650〓
のHP及びLPタービン入口温度を有する第４図の
実施例は、2400psia、1000〓―1000〓の蒸気シス
テム６０と組み合わされていて、8000BTU／
KWHR以下の総合消費率及び43％以上の熱効率
とを与える。第５図においては、蒸気システム６
２が第３図の実施例に組み合わさつて図示されて
いる。第５図及び第６図の複合サイクルシステム
についてエネルギーバランスの値が示されてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は加圧流動層燃焼器を用いる代表的な先
行技術のシステムを示す概略図、第２図は本発明
に従つて配列した再熱加圧流動層（PFB）燃焼
器システムを示す概略図、第３図は再熱PFBシ
ステムをプラント動力再供給装置中で用いる本発
明の実施例の概略図、第４図はもつと高い再熱温
度で作動する本発明の別の実施例の概略図、第５
図及び第６図は第２図及び第４図の実施例がそれ
ぞれ用いられている複合サイクルシステムについ
てのエネルギーバランスを示す概略図である。図中、２０は再熱加圧流動層燃焼器システム又
は装置、２２は流動層燃焼器、２６は圧縮機、２
８は熱交換器、３１は制御装置、３２及び５０は
高圧ガスタービン、３６及び５３は浄化システム
又は装置、３８，４２及び５４は低圧タービン、
４０及び４８は電力発生装置（発電機）である。

Claims

【特許請求の範囲】１発電プラント用の再熱加圧流動層燃焼器装置
であつて、比較的にクリーンな供給元空気を所定の上昇値
まで加圧する圧縮機と、高圧ガスタービンと、吸収剤層及び燃料供給装置を有する燃焼器ユニ
ツトであつて、該燃焼器ユニツトの前記吸収剤層
に関して熱交換関係に配設された熱交換器の管装
置を有する燃焼器ユニツトと、圧縮機出口からの空気を前記管装置に導く案内
装置と、前記高圧ガスタービンを駆動するために、前記
管装置からの加熱空気を導いて、該高圧ガスター
ビンの入口に全駆動ガス流を供給する案内装置
と、前記吸収剤層を流動化すると共にその中で燃料
の燃焼を支持すべく、前記高圧ガスタービンの出
口からの加圧排出空気の少なくとも一部を前記燃
焼器ユニツトに導き再熱させる案内装置と、予熱された燃焼器出口ガスを浄化して、もしそ
うしなければ前記燃焼器ユニツトからの粒子キヤ
リオーバに由来して生ずる劣化からタービン高温
部品を保護する浄化装置と、低圧タービンと、電力発生装置と、前記高圧及び低圧タービンを所定の配列で接続
して、前記電力発生装置及び圧縮機を駆動する接
続装置と、前記低圧タービンを駆動するため、浄化された
前記燃焼器出口ガスを低圧タービン入口に導く案
内装置と、前記燃焼器装置の運転レベルを制御すべく前記
高圧ガスタービンの入口空気温度及び入口案内羽
根角度のような少なくとも１つの所定の可変因子
を制御する制御装置と、を備える再熱加圧流動層燃焼器装置。