JPS63681B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動層ボイラ装置に係り、特に流動層
に伝熱管を埋設した構造の流動層ボイラ装置に関
する。

この種の流動層ボイラ装置では、熱回収を効果
的に行なうため、流動層にできるだけ多くの伝熱
管を埋設しようとするが、埋設される伝熱管が多
過ぎると伝熱管の熱吸収割合が過大になるため、
流動層の温度が低下し、流動層内における安定燃
焼状態が維持できなくなる。一方、流動層に埋設
する伝熱管が少ないと、逆に流動層の温度が上が
り過ぎて、流動層内でクリンカーが生成し、流動
性が悪くなる。このような点を考慮して、ボイラ
定格運転時に適正な層温度が維持できるように流
動層に埋設する伝熱管の本数が決定される。しか
し、ボイラ負荷は常に一定であるとは限らず、定
格より低い場合も多々ある。ボイラ負荷が低い場
合、供給燃料が定格運転の時より少なく、流動層
内での発熱量も当然少ないから、相対的に伝熱管
の熱吸収割合が過大となり、そのため安定燃焼状
態を維持すべき適正な層温度が得られず、燃焼効
率が悪い。またこのようなことが起こらないよう
にするにはボイラ負荷を余り変動しないようにす
る必要があり、そのためボイラ負荷の範囲が制限
される。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解
消し、ボイラ負荷が変化しても常に安定した燃焼
状態を維持して、しかもボイラ負荷の範囲が拡張
できる流動層ボイラ装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、流動層に
埋設されるべき伝熱管が流動層の高さ方向に沿つ
て複数段に設けられ、前記流動層の層高が調整で
きる層高調整手段と、その流動層の高さ方向に沿
つて間隔をおいて配置された複数本の水平検出
管、ならびにその検出管に流通する検出流体を有
し、その検出流体の流通にともなう熱吸収量の状
態によつて流動層の層高を検出する層高検出手段
とを備え、ボイラ負荷に応じて、前記層高検出手
段からの検出信号に基づいて、前記層高調整手段
で流動層の層高を変化させ、それによつて前記伝
熱管の流動層に埋設される面積を加減することに
より、流動層の温度を所定範囲内に維持すること
を特徴とする。

次に本発明の実施例を図面とともに説明する。
流動層ケーシング２の底部には多孔板からなる分
散板５が横架され、分散板５の上に流動層４が形
成されて、さらにその上が空塔部１となつてい
る。流動層４には伝熱管３が埋設してあるが、こ
の伝熱管３は流動層４の高さＨ方向に沿つて複数
段に配置されている。石炭などの燃料は、流動層
４の上方に配置された供給管９から流動層４に供
給される。流動化空気１７は入口８より導入さ
れ、風箱７から分散板５を通つて流動層４内に吹
き込まれ、流動層４を流動化するとともに供給さ
れた燃料を燃焼し、流動層４を所定の温度範囲に
維持する。石炭を燃料とする場合、流動層４の温
度は約750〜950℃が好適である。層温度が約750
℃より低いと安定した燃焼状態が得られず、また
層温度が約950℃より高温であると窒素酸化物の
生成が多いうえ、流動層４内でクリンカーが形成
されるから好ましくない。水などの被加熱流体１
８は、伝熱管３の下側入口から導入され、伝熱管
３の案内により流動層４内を蛇行しながら上昇
し、その間で加熱されて水蒸気となり、伝熱管３
の上側出口から取り出される。

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは流動層４内の熱媒体
粒子を抜き出すための抜出管で、それぞれの先端
抜取口が流動層４の高さ方向に沿つて所定の間隔
をおいて設置されるように配管されている。１９
Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは抜出管１０Ａ，１０Ｂ，１
０Ｃにそれぞれ付設されたバルブ、６は抜出管１
０Ａ〜１０Ｃによつて抜き出された熱媒体粒子を
収容するためのホツパー。またはホツパー６内の
熱媒体粒子は、搬送用空気１１により媒体供給管
１２を通つて流動層４に戻すことができる。従つ
て抜出管１０Ａ〜１０Ｃによる熱媒体粒子の抜き
取り、ならびに媒体供給管１２からの熱媒体粒子
の供給によつて流動層４の層高Ｈを変化させるこ
とができる。

ボイラ装置の負荷が最大のときは、媒体供給管
１２からの熱媒体粒子の供給により、流動層４の
層高Ｈが最も高くなるように調整される。従つて
この状態では伝熱管３のすべてが流動層４に埋設
され、伝熱管３の埋設面積、換言すれば流動層４
との接触面積が最大となり、流動層４からの熱吸
収量が大きくボイラ負荷に相応する水蒸気量が得
られる。なおこの場合、伝熱管３による流動層４
の熱吸収量が大きくても、燃料供給量が多く発熱
量が大であるから、流動層４の温度を所望値に維
持することができる。

ボイラ負荷が小さくなつた場合、抜出管１０Ａ
〜１０Ｃで流動層４内の熱媒体粒子を抜き取るこ
とにより、流動層４の層高Ｈを低くする。なお、
熱媒体粒子の抜き取りの際、抜出管１０Ａ〜１０
Ｃのどれを使うかは、設定する流動層４の層高Ｈ
や流動層４内における燃焼状態などによつて適宜
選択される。流動層４の層高Ｈが低くなると、流
動層４の高さ方向に沿つて複数設けられた伝熱管
３のうち上段部は流動層４から出た状態になり、
伝熱管３の埋設面積（流動層４との接触面積）が
少なくなり、それにともなつて伝熱管３による熱
吸収量が減少する。低負荷時は、燃料供給量が少
なく流動層４の発熱量が小さいから、前述のよう
にして伝熱管３による熱吸収量を制限すれば、流
動層４の温度を所望値に維持することができる。

このようにボイラ負荷に応じて前記層高調整手
段で流動層４の層高Ｈを変化させることができる
が、その場合に層高Ｈの検出が必要である。次に
層高検出手段について説明する。流動層４の高さ
方向に沿つて間隔をおいて複数本の検出管１３
Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが水平に配置され、それぞれ
の検出管１３Ａ〜１３Ｃ（図では検出管１３Ｃに
のみ図示）には、流量計１４、入口側温度計１５
Ａ，入口側圧力計１６Ａ，出口側温度計１５Ｂ，
出口側圧力計１６Ｂなどの計器が付設されてい
る。

流動層４の層高Ｈを測定する際、それぞれの検
出管１３Ａ〜１３Ｃに水や蒸気からなる検出流体
２０を流通し、流動層４内を通過する際に熱吸収
を行なわせる。検出流体２０の流量，出入口温
度、出入口圧力などは前記計器によつて測定さ
れ、その結果各検出管１３Ａ〜１３Ｃに流通され
る検出流体２０の流動層４での熱吸収量がそれぞ
れ求められる。検出管１３が流動層４に埋設され
ている場合は、熱媒体粒子の激しい浮遊流動と保
熱性とにより、検出流体２０への熱伝達が良好に
行なわれるから、熱吸収量は大である。一方、検
出管１３が流動層４に埋設されていない場合、す
なわち流動層４が下がつて検出管１３が空塔部１
に露呈した場合、空塔部１の熱伝達率は流動層４
内での熱伝達率の約1/5程度であるから、検出流
体２０の熱吸収量は小さい。

従つて検出管１３Ａ〜１３Ｃにそれぞれ流通し
た検出流体２０の熱吸収量がすべて大きく、しか
も同じ程度であれば、検出管１３Ａ〜１３Ｃは流
動層４に埋設されており、流動層４の層表面は最
上段の検出管１３Ａより上にあることが分かる。
検出管１３Ａに流した検出流体２０の熱吸収量
が、検出管１３Ｂ，１３Ｃに流した検出流体２０
よりも極端に小さい場合は、流動層４の層表面は
検出管１３Ａと１３Ｂの間にあることが分かる。
検出管１３Ａおよび１３Ｂに流した検出流体２０
の熱吸収量が、検出管１３Ｃに流した検出流体２
０の熱吸収量より小さい場合、流動層４の層表面
は検出管１３Ｂと１３Ｃの間にあることが分か
る。検出管１３Ａ〜１３Ｃに流した検出流体２０
の熱吸収量がすべて小さい場合、流動層４の層表
面は検出管１３Ｃの下にあることが分かる。この
検出管１３の設置本数を増やせば、その分だけ層
高Ｈの検出が正確になる。

このように層高検出手段によつて流動層４の層
高Ｈを測定するとともに、前記層高調整手段によ
つて流動層４の層高Ｈを調整すれば、ボイラ負荷
の変動があつても流動層４の温度を常に所定の温
度範囲内に維持することができ、安定した燃焼状
態が保たれる。

以上説明したように、本発明によれば、ボイラ
負荷が変化しても常に安定した燃焼状態を維持す
ることができ、さらにその結果従来のものよりも
ボイラ負荷の範囲を拡張することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る流動層ボイラ装置の概略構
成図である。 ３……伝熱管、６……ホツパー、１０Ａ〜１０
Ｃ……抜出管、１１……搬送用空気、１２……媒
体供給管、１３Ａ〜１３Ｃ……検出管、２０……
検出流体、Ｈ……流動層の層高。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流動層に埋設されるべき伝熱管が流動層の高
   さ方向に沿つて複数段に設けられ、前記流動層の
   層高が調整できる層高調整手段と、流動層の高さ
   方向に沿つて間隔をおいて配置された複数本の水
   平検出管ならびにその検出管に流通する検出流体
   を有し、その検出流体の流通にともなう熱吸収量
   の状態によつて流動層の層高を検出する層高検出
   手段とを備え、 ボイラ負荷に応じて、前記層高検出手段からの
   検出信号に基づいて、前記層高調整手段で流動層
   の層高を変化させ、それによつて前記伝熱管の流
   動層に埋設される面積を加減することにより、流
   動層の温度を所定範囲内に維持することを特徴と
   する流動層ボイラ装置。