WO1989000659A1 - Internal circulation type fluidized bed boiler and method of controlling same - Google Patents

Description

明 《 睿

内都循珊麈涞»床ボ イ ラ お よ びその制舞方法 技術分野

この ¾明は、 石虎 ， 無煙炭 ， 選炎ス サ ッ ジ ， オ イ コ ー タ ス ， バ ー グ ， バガ ス ， 産業廃棄物 ， 都市ご みその他の燃焼物を、 わゆ る腱回流型 ¾動床に よ

D 燃焼する と 同時に流動履か ら熱を回収するための 袋置、 らびに回収熱量の制挪、 およ び淹動床主燃 焼室 a度を一定に保っための熱回収室散^:風量 よ び燃料供給量を制御する方法に闥する。

背量技術

従来、 旄回流型流動床式燃焼炉 と しては特公昭 5 1 - 4 6 9 8 8 号公報及び特公昭 ά 2 - 5 2 4 2 号公 報記載の も のが知 られている。

これ らの従来の旋回流型流動床式燃焼炉の—例を 第 1 図に基いて鋭明ナる。

燃焼炉 1 の炉內底部には流動媒体流動化用の空気 分散板 2 が備え られている。 該空気分散板 2 は、 轅 廑装置 S が設けられて る壁儀が高 く * る よ う 煩斜 してお ！) 、 燃焼物供耠装置が股け られているの と 反 対倒下部には不燃物排出 口 4 が接練されて る。

ブ ロ ワ β か ら送 られ 流動化用空気は、 空気室 S , 6 , 7 を βて空気分散板 2 か ら上方に喷出せしめて 流動 α体 ¾：流動化させる。

各空気室か ら噴出せしめる流動化用空気の質量速 度は流動層を形成するのに十分 *大き さ を有するが、 空気室 7 から喷出する質量速度が最も 大き く 、 空気 室 5 か ら ¾出する質量速度が最も小さ く る よ に 選ばれる。

例えば空気室 7 よ ]? 噴出する流動化用空気の質量 速度は 4 〜 2 0 amf 、 好ま し く は 〜 1 2 dmf 、 空 気室 か ら喷出する流動化用空気の質量速度は S 〜 1 0 Omi 好ま し く は ⁴ 〜 k Gmf 、 空気窒 S から喷 出する琉動化甩空気の質量速度は 1 〜 4 dmt 、 好ま し く は ¹ 〜 2· 5 amf の範囲内の速度か ら選ばれる。

1 は流動化開始質量速度である。

この铒を塊と して流動媒体は、 固定層 と呼ばれる 静的状態か ら、 流動履と呼ばれる動的状纏に変化す 0 - 空気室の数は第 1 図に示されて る例では S室示 されているが、 これは 2 室で も或 は 4 室は上でも 任意の数が選ばれ 流動化用空 の質量速度は、 不 燃物排出 口 4 に近 も のを大に、 遠 も のを小に ¾ る よ う にする。

不燃物排出 口 4 に近い方の空気窒 7 から 4 の直上 に、 流動化用空気の上向き 流铬をさえぎ ]? 、 淹動化 用空気を燃煉物供耠装置 δ の方向に転向せしめる反 射壁と しての填斜壁 が設け られて る。

僳斜壁 9の上側は、 傾斜楗 , と 反対の煩斜を有す る煩斜面 1 0 が設け られ、 流動媒体が淮積するのを 防 ぐ よ う に ¾つている。

空気分散板 2 の傾斜は燃焼物に不燃物が含ま れる 場合には 5 〜 1 5 度程度が好ま しいが、 空気室か ら 噴出せしめる空気:!：を調節する こ と に よ 流動媒体 を旋回流動せしめ う るので、 特に不燃物が少 ¾い場 合等には煩斜はな く 水平に して も よ 。

傾斜壁 9 の表面は、 平面、 凸面、 凹面の何れで も よい。 炉内夭井部 1 1 には、 燃焼排ガス排出部 1 2、 焼却設備の運転に伴る 発生する液状廃棄物供給管 1 5 、 冷却水供給管 ¹ 4 等が設け られている。

燃焼炉 1 の作用について説明する と 、 ブ ロ ワ 8 に よ ！？ 流動甩空気を送 込み、 前に鋭明 した よ う に空 気室 7 、 6 、 5 の順に質量速度の大 ¾ る流動化用空 気を噴出せしめる。

通常の流動層においては、 流動媒体は沸 と う して る水の如 く激し く 上下に運動 して流動状態を形成 して るが、 空気室 5 ©燃焼物供給装置 5 を設けた 壁側に近 部分の流動媒体は激し 上下動は伴なわ ず弱 流動状態にある移動層 1 5 を形成する。 この 移動層の幅は上方は狭いが裾の方は、 各空気室か ら 噴出される空気の質量速度の差に よって広がって

D , 裾の方は空気室 6 或いは 7 の上方に達 して る ので大き 質量速度の空気の噴射を受け、 吹き 上げ られ、 裾の一部の流動媒体が除かれるので、 空気室 5 上部の移動層 1 5 は自重降下する。 そ して、 こ の 暦の上方には後述の如 く ½回流 1 4 を伴 琉動層か らの 動媒体が補袷され、 これを緣！？ 返 して全体と して旄面流動履が形成される。

空気室 4 から 7 の上に移動した涞詹 »体は上方 欢き上げ られるが、 煩斜養 9 に当た ]? 反射転向 して 燃焼物供耠装置を設け 壁倒に向って上昇旋回し、 前述の移動曆 1 5 の ]!部に移動 した後、 徐 に降下 レ、 裾に至つて再び吹き 上げ られて循璣する。

このよ ぅ 状態の燃焼^ 1 內に燃焼物供給装置 s から下降移動層 1 5 の項部付近に抉入された燃焼物 は、 下降移動層に卷き込まれて下方に移動する。

従って、 従来の流動層における如ぐ、 諸熱量が高 く 、 軽い紙等が流動履上で燃焼 して流動媒体の加熱 に大き ぐ貢献する こ と ぐ燃焼する よ う こ とを防 ぎ、 確実に下降移動層 1 5 及び旋回流動層 1 6 中で 燃统を行なわせう るので流動 «体の加熱を効果的に 行 it う こ とができ る。

燃焼物 と共に供給された不燃物は、 先ず下降移動 暦 1 5 中を下降する と共に棟方向に移動するが、 こ の間ネ燃物に付着 した ]? 、 一体に組み込まれて る 可燃物 （ 例えば霪線の被覆 ¾ ど ） は燃焼 してしま う。 裾に達し 不燃物は流動媒体の横移動と 空気分散板 2 の煩斜に よって不燃物排出 口 4 に達し、 垂直路 1 7 、 不燃物排出 コ ン ぺ ャ 1 8 に よ 拂出され捩動靝 1 9 で流動媒体を赣分けた後排出される。 篩分け られ 流動媒体成いは新 ら しい流動 w体は エ レペ ー タ等の报送手段 2 0 に よ ]? 燃焼炉 1 に供袷 される。

つぎに従来の旋回流型流動床式燃焼炉の他の例を 第 2 図に基いて説明する。

第 2 図に示す如 く 、 燃焼炉の炉内底部に流動化用 空気の分散板 2 2 が備えられている。空気分散板 2 2 は両側縁部が中央部 よ 低 く 、 炉の中心線 4 2 に対 してほぼ対称な山形断面状 （ 屋根状 ） に形成されて ぉ 、 両側縁部には不燃物排出 口 2 4 が接親されて いる。

ブ口 ヮ 2 8 か ら送 られた流動化用空気は、 空気室 2 5 、 2 6 、 2 7 を緩て空気分散板 2 2 か ら上方に 噴出せ しめ られる 。 両側緣部の空気室 2 5 、 2 7 か ら喷出する流動化用空気の質量速度は流動層を形成 するのに十分 ¾大き さ を有するが、 中央部の空気室 2 6 か ら噴出する流動化 ¾空気の質量速度は前者 よ

]? も 小である。

例えば空気室 2 5 、 2 7 よ D 喷出する流動化甩空 気の質量速度は 4 〜 2 0 m i 、 好ま し く は ό 〜 1 2 Gmi の範囲内で遷ばれるのに対 し、 空気室 2 ά よ 噴出する流動化用空気の R i速度は α 5 〜 s ami 、 好ま し く は ¹ 〜 2· 5 Omi の範囲内で選ばれる。

空気室の数は S 室は上任意の数が選ばれる。 この 場合、 流動化用空気の質量速度は、 中心に近い も の を小に、 豚側縁部に近いも のを大に * る よ う にする。 両僳縁部の空気室 2 5 、 2 7 の直上に流動化甩空 気の上向 き淹咯をさえぎ 、 流動化用空 を炉內中 央に向けて反射転向せしめる反射壁と して 銹壁 29 が設け られている。

煩斜壁 2 9 の上側は、 煩斜壁 2 9 と反対の煩斜を 有する煩斜面 S Q が設け られ、 流動媒体が堆積する のを防 ぐよ う に って る。

空気分散板 2 2 の煩斜は燃焼物が不燃 を含む場 合には 5 〜 1 5度程度とするのが好ま し 。

ま た、 不燃物を含ま い場合には镇斜させ く て も よい。

煩斜壁 2 9 の表面は、 平面、 凸面、 凹面何れで も よ 。

炉内天井部 S 1 には、 燃焼榭供給装置 ² S の出口 3 5 に連 ¾ る燃焼物投入口 S 4 が中央部の空気室 2 6 に対応する よ う 設け られてお 、 ま た燃焼排ガス排 δ 2 も設け られて る。

傾斜壁 2 9 を、 金属パ イ ブに よ る壁面体と し、 ノ イ ブ内に流動化用空気を通して予熱を行 ¾つても よ い。

燃焼炉の作用につき鋭明すれば、 ブ π ヮ 2 3 によ ]？ 、 流動化用空気を送 ]?込み、 空気室 2 5 、 2 7 か らは大き な質量速度で、 空気室 2 ⁶ か らは小さ 質 -i速度で空気を噴出させる。 通常の流動暦においては、 流動媒体は沸 と う して いる水⁵ ^の如く 激し く 上下に運動 して流動状 S8を彤成 しているが、 空気室 2 4 の上方の潦動媒体は激し 上下動は伴 わず、 弱い流動状餓にある移動層を形 成する。 この移動層の幅は上方は狭いが、 裾の方は 左右の流動曆部へ向かつて広がって 、 裾の一部 は両側縁部の空気室 2 5 、 2 7 の上方に達 している ので、 この部分で大き ¾質量速度の空気の噴射を受 けて吹き 上げ られる。 そ して、 裾の一部の流動媒体 が除かれるので、 空気室 2 6 の直上の層は 自重で下 降する。 この層の上方には後述の如 く 旋回涞 3 6 ¾Γ 伴 う 流動層か らの流動媒体が補給される。 これを繰 D 返 して、 空気室 2 6 の上方の流動媒体は、 或る領 域の部分がほぼひ と ま と め と る ]？ 、 徐々 に下降拡散 する下降移動層 3 5 を形成する。

空気室 ² 5 、 2 7 上に移動 した流動媒体は上方に 吹き 上げ られるが、 傾斜壁 2 9 に当た 反射転向 し て炉の中央に向 き まが ら上昇旋回 し、 炉内断面の急 增に伴い上昇速度を失い、 前述の下降黪動層 3 5 の 頂部に移動 し、 徐々 に下降 し、 裾に至って再び吹 き 上げ られて循環する 。 一部の流動媒体は旋回流 3 6 と して流動層の中で旋回循環する。

このよ う な状態の燃焼炉内に、 燃焼物投入口 3 4 か ら投入された燃焼物は下降移動層 S 5 の頂部に降 下する。 頂部付近にお ては流動煤体の流れは外镅 か ら中心に向かって集中する方 Λに涞れるので、 燃 焼物は の流れに卷き込まれて下降移動層 S δ © ¾ 部に も ぐ 込ま される。 钹って、 羝の鉗き も ο でも確実に下降移動 m 3 5 の中に取！？ 込ま れるので. 從来の流動雇における如く 、 紙が砂上で燃焼 して ¾ 動媒体の加熱に大き く篾献する こ と く 燃焼する よ う こ と を防ぎ、 穰突に下降移動層 s S 及び旋回流 動曆 s i の中で燃焼 して流 m 体の加熱を効条的に 行な う とができ る。

下降移動層 3 S の中では^分的に熱分解が行 わ れ可燃ガス が発生する。 本例にお ては発生した 燃ガスは流動煤体の沈降 · 拡散に伴って水平方向に 搣散し、 流動暦内部にて燃焼するので、 その熟は ¾ 動媒体の加熱に有効に ¾立つ。

下降移動層 S 5 の表面にびん、 金厲塊 どの如き 重 く かつ大き る物体が供給されたと して も 、 これ ら の物体は瞬時に空気室 2 6 の上ま で落下する こ と * ぐ、 下降移動曆 3 5 に支えられて、 涞財媒体 0流れ と共に不燃物排出 口 2 4 に向つて徐 に下降する。

そのため、 可燃物はか ¾ の大き さのも のでも 、 下降移動画 S 5 の中で徐 に下降レて る う ちに乾 燥、 ガ ス 化、 燃焼が行 われ、 裾に達する と き には 大半が燃焼して細片化して るので、 流動履の 成 を阻害する こ とがな 。

従って、 燃焼物は予め破碎機で破碎を し く と も， 燃焼物供給装髦 2 3 で破袋する程度で差支え * く 、 破砕機や破砕工程を省略しコ ン パタ ト *装置とする こ とができ る。

ま た、 下降移動暦 3 5 に投入された燃瑰物は速や かに流動媒体中に拡散するので燃焼効率が増大する。

燃焼物供給装置 2 S を通通 して供袷された中寸法 の不燃物は、 先ず下降移動層 S S の中を下降横移動 するが、 この際不燃物に付着し 、 一体に組ま れ て る可燃物 ( ^えば電線の被 «な ど ） は燃焼して しま う 。 裾に達した不燃物は流動煤体の横移動と 空 気分散板 2 2 の僂斜に よって不燃物排出口 2 4 に達 し、 垂直路 3 7 に拂出される。

ついでコ ン ペャ 3 8 に よって図示されて ないが 振動篩に運ばれ、 流動睬体が分離される。

前記第 1 図及び第 2 図に示す旋回流型流動床式燃 焼炉においては、 流動媒体は通常径 1 一程度の粒状 固体であ 、 ごみ等の焼却の場合には媒体温度 6 0 0 〜 8 0 0 C、 排ガ ス の温度 7 5 0 〜 ？ 5 0 1C の ¾度 で運転される。

そして、 拂ガ ス はガ ス冷却室や空気予熱器で約 3 0 0 で ま で冷却し、 除塵した後趣突か ら放出される か、 或いは燃焼排ガ ス排出 口 の後流側に設け られた 廃熱ボ イ ， 、 又は フ リ ー ボ ー ド部 2 1 、 4 1 に禪入 された π型チ ュ - ブの温水発生器等で熱を回収 した から放出 れている。

また、 焼物の 熟量が大きい場会には流動媒体 が所定の ¾度 上に、 ^えぱ β 0 0 以上に加熱さ れる場合、 燃焼物にア 力 リ 金厲化合物等が含まれ ている と流動媒体が焼结して運転不能と ¾ るおそれ があるため、 流動媒体に水を散布 して流動媒体の ¾ 度を所定の温度に下げる こ とが行 われて る。

そこで、 この よ う ¾場合、 流動媒体中に伝熱管を 挿入する こ と に よ 流動媒体の保有する贿量を回 ¾ する こ と も考え られるが、 流動層中に多数の伝熱 f を禅入する と 、 不燃物等に よ D 流動が妨げ られる こ と と i る外、 流動媒体によ る伝熱管の摩耗、 或いは 層内の熱回収が不要の場合に も 、 伝熱管の保護のた めに熱回収せざる を得 いので、 融通がきかず実際 上各種の問 aがあった。

—方従来の 、 流動床ボ イ ラ には、 伝熱部の 置と、 流動層 よ D 飛び出 した钿か 未然分の焼焼を考盧す る こ との違いによ 、 次の ² 通 の型がある。

(1)非循環流動床ボ ィ ラ （ 従来形流動床ボ イ サ又は パ ブ リ ン グ式ボ イ ラ と も う ）

(2)循環流動床ボ イ ラ

非循環式は流動層中に伝熱管を Sし、 高温で燃焼 中の燃料 びに流動媒体の物理的接触に よ ]? 髙ぃ伝 勢効率に よ る効率の良 熱交換を行 う のに ¾し、 循 環型は細かい未燃分や ツ シ ュある は流動謀体の 一部 （ 循環ソ プ ) を燃焼ガス の涞れに乗せて、 コ ン パ ス タ とは独立して配置されている熱交换郜に 導き 、 未燃分の燃焼を織續させる と共に、 熱交換の 終わった循珊 ソ リ ッ ドをガ ス の 一部と共に コ ン パ ス タ に戻す方式で、 燃焼ガ ス の一部並びに循環ソ リ ッ ドが循環するので こ の名称がつけ られている。

流動床ボ イ ラ では、 その燃焼方式の特性上檁めて 巾の広い性質の燃料を燃焼させる こ とができ る 、 一方では短所も 指摘されは じめている。 バ グ リ ン グ タ イ ブの短所と しては負荷特性、 燃料供給系統の複 雑さ、 脱琉のための多量の石灰石が必要である こ と、 曆内伝熱管の摩耗等が指摘され、 それ ら固有の問題 点を解決する も の と して循環型が注目 されているが、 燃焼炉、 サノ ク ン を含む循環系の a度を適正 傢 に保つには、 今後さ らに技術開菊要素が残されてお D 、 ま たス ケ ー ア ツ ブゃ冷缶起動時間に も 問 sが ある と されている。

発明の開示

本発明者 らは、 上記問題点を解決すべ く 種 検討 して た と ろ、 前記旋回流型流動床式燃焼炉にお いて、 烦斜壁の代 ]) に空気分散扳靖部上方で、 且つ 炉壁の内 «に烦斜仕切壁を設けて流動床主燃焼室を 構成 し、 該煩斜仕切壁背面 と炉着と の間、 あるいは 2 つの烦斜仕切壁背面間に、 その上部お よ び下部に おいて流動床主燃焼室に速通せしめた熱回収室を設 け、 かつ熱回収室に加熱 体を通 じた伝熱管を挿入 する と 共に熟回収室下節で煩斜仕切壁の背面に沿つ て熱回収室散気装置を設けて、 前記仕切壁の上部を 越えて熱回収室に入 D 込んだ加熱された流動媒体を、 前記散気装置か ら導入される散気風量を 0 〜 ³ mf 好ま し く は 0 〜 2 CJmi の範囲内で制御し、 該加熱さ れた流動媒体の固定層 しは沈降する移動雇を形 成せしめ、 該加熱された流動媒体の熱を前記伝熱管 中を流れる加熱媒体に よ 回収する こ と に よ J) 、 伝 熱管の摩耗が少 流動化域にて、 流動床主燃焼室 内の熱を有効に回収しつつ、 かつ流動床主燃焼室の 温度を容 に コ ン ト ロ ー し う る こ と を見出だした。

そして、 本発明者等は、 上記煩斜仕切壁に よ ]? 熱 回収室を設けた旄面流型流動床式燃焼炉、 およびそ の熱回 HX ¾ らびに燃料供給量の制御方法について更 に研究を重ねた裙果、 前記傾斜仕切壁を水 ？に対 ϋ 1 0 度 ¾ し 6 Q 度、 好ま レ く は 2 5 度 し 4 5 度に煩斜させると共に、 煩斜仕切壁の炉底への水平 方向投影長さ を当該炉底部水平長さの し の 長さ、 好ま し く は ¾ ¾ し の長さに形成する こ と に よ 流動床主燃焼室における加熱された流動媒体 の良好な旋回流型流動床を形成 し う る と共に加熱さ ti f 流動媒体の熱回収室への必要流入 iを十分に行 う る こ と、 らびに熱面収室か らの熱回収量を 前記伝熱管に通された加熱媒体の熱量、 例えば蒸気 の流量、 圧力、 温度ま たは温水等の温度等を、 回収 熱利用者俩か らの要求 ^えば蒸気圧力 · 蒸気 a度の 変化に応 じて熱回収室散気装置か ら噴出せ しめる空 気量を制御する こ と に よって制御する と 共に、 回収 熱利用者側か らの要求ま たは流動床ま燃焼室の温度 に基いて該燃焼室への燃料供給量を制御する こ と に よ 熱回収室の沈降循環量を制御し回収熱利用者側 の要求に十分に応 じ られるばか u で く 、 流動床主 燃焼室内の温度変化巾を、 小さ ¾範囲内に押える運 転が可能である こ と を見いだ し、 本発明を なすに至 つた。 '

即ち、 本発明は、

(1) 炉底部には、 上方に向けて少な ぐと も 一側が他 側 よ ]? 大き い質量速度で流動化用空気を噴出させ る 空気分散板を儷える と共に、 賓量速度の大き い 空気噴出部上方に該部分か ら噴出する流動化用空 気の上向流をさ え ぎ ]3 、 且つ該流動化甩空気を質 量速度の小さい空気噴出部上方に向けて反射転向 せ しめる煩斜仕切壁を設けて流動床主燃焼室を構 成 し、 該煩斜仕切壁と炉壁 と の間、 あ るいは 2 つ の傾斜仕切壁間に熱回収室を形成せ しめ、 熱回収 室内には受熱流体を通 じた伝熱面を配餹する と共 に、 熱回収室内の下部で煩斜仕切壁の背面側に熱 回収室散気装置を設け、 該熱回収室はその上部お よ び下部において流動床生燃焼室に ¾通せ しめ ら れた内部循環型流動床ボ イ ラ であって、 前記煩斜 仕切壁は水平に対し 1 0 度 ¾い し 0 度に煩斜さ せ、 その水平方向投影長さ を当該炉底部水平長さ の い し の長さに形成し、 前記空気分散板か らの噴出空気量を制御して質量速度の小さい空気 噴出部上方には琉動媒体が沈降拡散する移動層を 形成 し、 質量速度の大き 空気噴出部上方におい ては流動媒体が活発に流動化し前記移動層上部に 向って旋回せしめる こ と に よ 1?旋回流動床を形成 せレめると共に、 流動媒体の一部が前記煩斜仕切 壁の上部を越えて熱回収室に入 ！？込む よ う に し、 前記熱回収室散気装置か ら噴出する散気風量を制 御して熱回収室内の流動媒体を移動層の状態で沈 降循環させる よ う に し こ と を特徵とする内部循 環型流動床ボ ィ ラ 。

らびに

(2) ^底部には、 上方に向けて少 ¾ く と も 一側が他 側よ 大き 質量速度で流動化用空気を噴出させ る空気分散板を備える と共に、 質量速度の大きい 空気噴出部上方に該部分か ら噴出する流動化甩空 気の上向流をさえ ぎ 、 且つ該流動化用空気を質 量速度の小さ 空気噴出部上方に向けて反射転向 せしめる煩斜仕切壁を設けて流動床主燃焼室を構 成し、 該煩斜仕切壁 と ^壁と の間、 ¾ らびに 2 つ の煩斜仕切壁背面間に熱面収室を形成せ しめ、 熱 回収室内には受熱流体を通 じた伝熱面を配備する と共に、 熱回収室內の下部で烦斜仕切瘇の背面僳 に熱回収室散気装置を設け、 該熱回収室はその上 部お よ び下部において流動床生燃焼室に連通せし め られた内部循環型流動床ボ イ ラ であって、 前記 空気分散板か らの噴出.空気 Jtを制御 して ¾ i速度 の小さい空気喷出部上方には流動媒体が沈降拡散 する移動靥を形成 し、 質量速度の大き い空気噴出 部上方においては流動媒体が活発に流動化 し前記 移動層上部に向って旋回せ しめる こ と に よ ]? 旋回 流動層を形成せ しめる と共に、 流勦媒体の一部が 前記傾斜仕切壁の上部を越えて熱回収室に入 込 む よ う に し、 前記熱回収室散気装置か ら散気空気 を噴出せしめて熱回収室内の流動媒体を移動暦の 状態で沈降循環させる よ う にする と と も に、 熱回 収室か らの回収熱量を、 発生蒸気 · 温水等の回収 熱の利用倒か らの要求に応 じて熱回収室散気装置 か ら喷出するガス量を制御する こ と に よ って制御 し、 かつ、 流動床主燃焼室の温度に基いて該燃焼 室への燃料供給量を制御する こ と を特徼 とする内 部循環型流動床ボ イ ラ の制御方法。

である。

図面の簡単な説明

第 1 図お よ び第 2 図は従来の旋回流型流動床式燃 焼炉を説明するための断面図、 第 5 図は末発明の尿 理を鋭明する概念図、 第 * 図は术菊明の 路の構成 を鋭明するための内部循瑰型流動床ボ イ ラ の断面図、

5 図は流動床生燃焼室における傾斜仕切壁下部の 流動空気量 （ mi ) と流動《体循環量の si係を示す 図、 * 4 図は熟回収室散気風量 （ Gmf ) と熱回収室 の下降移動履沈降速度の開係を示す図、 第 図は、 後来のパブ 9 ング式ボイ における流動化質量速度 ( aaf ) と緣括熱伝達係数の関係を示す図、 第 8 図 は本 ¾明によ る内籙橄珮 S濠動床ボィ における熱 回収室教気風量 （ Omf t総括鶄伝逢係数の閟係を 示す図、 第 ， 図は流動化質量速度と伝熱管の摩耗速 ¾、 の 係を示す図、 笫 1 8 図、 第 1 ¹ 図は蒸 量がス チ ブ変化した場合、 とれに応じて鵃囲収室 散気風量を制揮し *い場合と した場会に ける燃料 供袷量、 蒸気圧力、 魔動床温度の 時変化を示す図、 第 t 2 図は蒸気涞量をラ ン ブ ¾化した場合の同様の S時変化を示す図、 鎔 1 5 図、 第 1 4 図は* 明 © 他の笑旄倒を親明するための內籙徼¾型潦動床ボ イ ラ の断面國、 第 1 5 図は末発明の飽の夷施两を説明 するための、 特に小型ボ イ サ 肉けの内籙循環型流動 床ボ イ ザ の «面断面圉、 m 1 6 図は It 1 S 図の夷旄 にお て、 矢印 A - Aで切っ 平面断面図であ IK 特に丸型のバ タ ケ - ジボ イ ， に適用 した場合の内籙 循環型流動床ボ イ ラ の平面断面図を示す図、 第 1 図〜 1 9 図は、 炉底部水平長さ L と镇斜仕切壁の 水平方向投影長さ A の関係に よ る壤動床ま燃焼室の 流動パタ ー ンを示した図である。

下、 図面に基 て * 明を詳し く 説明する。 3 図にお て、 炉 S 1 内縻錄にはブ ヮ 5 7 に よ 流動化甩空気導入管 5 S か ら導入される流動化 用空気分散板 5 2 が備え られ、 この分散板 5 2 は雨 側縁部が中央部 よ ]) 僞 く 、 炉 5 1 の中心線に封して ほぽ対称的 ¾山形断面状 （ 屋根状 ） に形成されてい る。 そして、 ブロ ワ 5 7 か ら送 られる流動化用空気 は、 空気室 5 4 、 5 5 、 5 4 を经て空気分歉扳 ^{5 2} か ら上方に噴出せ しめる よ う に *つて ！？ 、 両镧緣 部の空気室 5 4 、 5 6 か ら喷出する流動化空気の質

1：速度は、 炉 5 1 内の流動媒体の流動曆を形成する のに十分な速度とするが、 中央部の空気室 5 5 か ら 噴出する流動化用空気の質量速度は従来例の鋭明に おいて説明 したの と 同様に前者 よ も 小さ く 選ばれ て る。

両俩縁部の空気室 5 4 、 5 6 の上部には、 流動化 用空気の上肉 き 流路をさえぎ ]? 、 空気室 ^{5 4} 、 5 6 か ら噴出される流動化用空気を炉 5 1 內中央に向け て反射転肉させる 反射壁と して、 煩斜仕切壁 5 8 が 設け られ、 この煩斜仕切壁 5 8 と噴出する流動化用 空気の質量速度の差に よ ]? 図面中矢印で示す方向の 旖回流が生ずる。 一方この锞斜仕切壁 5 3 の背面 と 炉壁間に熱回収室 5 7 が形成され、 運転中に涞動媒 体の一部が煩斜仕切壁 5 8 の上部を越えて熱回収室 5 9 に入 !）込む よ う に構成されて る。

発明にお ては、 この煩斜仕切壁の傾斜部分は、 2K平に対して 1 0 度ないし 6 Q 度、 好ま し く は 2 5 度 い し 4 5 度煩斜させて設ける と共に、 その炉底 に対する水平方向投影長さ A を当該炉底部 2k平長さ L の ¼ ぃし^の長さ、 好ま し く は) い し の長 さに形成される。

この煩斜仕切の水平に対する角度及び水平方向投 影長さは何れも流動床主燃焼室における流動媒体の 流動状態 ¾ らびに熱回収室に入 1? 込む粒子の量に影 響を孚える。 ¾お、 L と の意義、 及び流動媒体の 流れの様子のみを記載した図面を第 1 7 図に示す。

—方煩斜部分の角度が水平に対し 1 0 度 よ ]) 小さ く ても ある は 6 0 度よ ！） 大き く て も 良好 ¾旋回流 が形成されず燃科の燃焼状態が悪 く る。 この角度 は 2 5 度：¾ し ⁴ 5 度が好ま し く 、 特に約 S S 度の 角度で設置するのが好ま し 。

また煩斜仕切壁の炉底に対する水平方向投影長さ が当該炉底部の長さ Lの よ ]3 大き 場合第 1 8 図に示す よ う に煩斜仕切壁に よ ！？ 反射転向させられ た流動媒体の炉中心部への落下量が少 く 、 炉中心 部の移動層の形成状態が悪 ぐ ！) 、 炉中心部に投下 される燃料の沈降 · 拡散状態が悪く な る。

一方、 第 1 9 図に示すよ う に、 煩斜仕切壁の炉底 i f

に対する抶影長さ が炉底部水平長さ L の％ よ ]? 小 さい場合も燃焼室における流動媒体の ¾回流の形成， 特に炉中心部における移動層の形成状糠が悪化し、 前と同搛燃料の呑み込み拡散効果が悪 く * ると と も に熱回収室への流動媒体の反転流も 不十分と なる。

つ ぎに、 熱回収室 5 9 の下部で、 煩斜仕切壁 5 3 の背面側にはブロ ワ 6 0 か ら導入管 6 1 を経て空気 等のガ ス を導入する熱回収室散気装置 4 2 が設け ら れ、 熱回収室 5 9 の該散気装置 6 2 を設置 した近傍 には開 口部 ά 3 が設け られ、 熱回収室 5 9 に入 ]? 込 んだ流動媒体は、 運転状態に よ って連線的又は断練 的に移動層を形成 しつつ沈降 し、 開 口部 6 S か ら燃 焼部へ循環する。

第 4 図は第 5 図の原理に基つ'いた実施例を示すも のである。

熱回収室における流動媒体の沈降循環量は熱回収 室散気風量、 燃焼部の流動化用空気風量に よって制 御される。 す わち、 流動媒体が熱回収室 5 9 に入 ]3 込む量 ¾は第 5 図に示す よ う に燃焼部を流動'させ るために空気分散板 5 2 か ら噴出する流動化用空気、 特に端部の空気室 5 4 、 5 6 か ら噴出する流動化用 空気の量を增やす と 、 增加する。 ま た、 第 6 図に示 す よ う に熱回収室散気風量を 0 〜 1 0·ιη ί の範囲で変 化させる と 、 熱回収室内を沈降する流動媒体量は、 ほぼ比例 して変化 し、 熱回収室散気風量が 1 &mf 以 上の場合にほぼ一定と ¾る。 この一定と *る流動搽 体量は熱回収室に入 込む流動媒体量 <¾にほぽ等し く 熱回収室内を沈降する流動媒体 4は Giに応じた量 と る。 この雨風量を調節する こ と に よ T熱回収室

5 9 內を沈降する流動媒体の沈降量は制御される。

C！ 〜 1 mi の固 定層の範囲において流動媒体が沈 降するのは、 熱回収室と流動床生燃焼室との流動媒 体の重量差 （ 流動層高差 ） に よ る も のであ 1? 、 1

Gmi 上では流動媒体層高は移動層部が若干高ぃか、 ほぼ同一 と ¾る。 そして、 この循環流を補佐する も のが煩斜仕切壁に よ る十分な流動煤体量の熱回収室 への反転流である。

こ こで、 流動層裔 と流動媒体循環 dl ( 該反耘琉 ） の関係について詳し く説明する。

流動層表面が傾斜仕切壁上端 よ ]3 低い位置にある 場合煩斜仕切壁に沿って下 よ " 上再する空気流は煩 斜仕切壁に よつて方向性を与えられ、 煩斜仕切棲に 沿って流動層よ «出 し、 それに伴 ¾ 流動媒体も 方向性を与え られて噴出する。 噴出 した空気流は流 動層内 と 異 ¾ D 流路内に充項されていた流動媒体が 無 く る ]? 流路断面が急激に広がる と ころから噴流も 搔散し数《ノ秒 下の流速のゆるやかな流れと つ て上方に排気され、 従って同伴されてい it流動媒体 は、 その流速に よ って運ばれる には粒径が 1 雪前後 と大き ため、 重力ゃ排ガス と の摩擦に よ D 運動ェ ネ レ ギ— を失 い落下する。

と ころで、 流動層表面が、 煩斜仕切壁の上端 よ 上にある場合には、 仕切壁に よって寄せ集め られた 流動化空気の一部は旋回流型流動床炉同様に方向性 を持って反射仕切壁に沿って吹き 出すが、 も う 一部 は気泡の破裂に よ る突狒現象に よ ]? 花火の よ う に反 射仕切壁上端よ D ほぼ直上に沸出 し全周囲に落下す る。 そのため流動媒体の一部は、 煩斜仕切壁の背面、 即ち熱回収室へ大量にはい ]? こむこ と にな る。

即ち、 反射仕切壁の上端よ 上にある程煩斜仕切 に よ る噴出流動媒体の方向性は真上方向に近 く ¾ 。 そのため反射仕切壁の上端を少 し越えた程度の場合 が流動媒体の熱回収室へはい 1? 込む量が大 と な る。

第 5 図に、 流動床主燃焼室における煩斜仕切壁下 部の流動空気量と熱回収室に循環される流動媒体循 環量と の関係を示す。

例えば の状態で運転していて、 流動媒体の摩耗 によ ]? 飛散して流動層高が下がる と 、 流動媒体循環 量は一気に、 例えば ¹ 10 下に少 ¾ く な ]? 、 必要 熱回収が行 ¾ぇ ¾ と う 状態に陥る。 そ こで重要 になって ぐ るのが該流動空気量であ 、 4 Gmi 以上 好ま し ぐは f> ami 以上であれば流動層高が変化 して も 、 は1 以上と ¾ ]9必要十分量の流動媒体循環 量が得 られるわけである。

ま た、 熱回収室底部の散気装置か ら噴出される空 気の燹量速度が 0 〜 S Gmf 、 好ま し く は 0 〜 ² amf と し、 煩斜仕切壁下方の空気分散板か ら喷出ナる流 動化用空気の質量速度が 4 〜 2 0 amf 、 好ま しく は 6 〜 ト 2 amf とする こ と によ 、 つ ¾ 1) 、 燃焼室倒 を熱回収室側 よ i? 常に大き ¾值とする こ と によ D 、 流動媒体の熱回収室か ら流動床主燃焼室への苠 ]) 量 を制御する こ とができ る。

また、 熱回収室の移動層につ て補足する と、 学 術的 ¾表現では 0 〜 ¹ ¾αί が固定層であ 、 1 Ornf は上を流動層 と が、 安定： 5：琉動層を形成するた めには最低 2 Qmi 以上必要 こ とは一般に知 られて る。 一方本 明に よ る常時沈降移動 している移動 層 （ moving bed ) の場合には、 1. 5 〜 2 Gmf 程度 まではバブ リ ン グに よ る移動層の破壊を生 じるこ と ¾ く 、 良好な沈降移動層を形成する。 これは流動媒 体粒子が振動する よ う に沈降 · 移動 し ¾が ら細か く 動 て るため、 流動用空気が小さ 気泡 と って 雇上部へ均一に流れるからであ る と考えちれる。

熱回収室 5 9 內には内部に受熱流体例えば蒸気、 水等を通 じた伝熱管 6 5 が配置され、 熱回収室を下 方に移動する琉動媒体と熱交換を行 う こ と に よ 流動媒体か ら熱を回収する よ う になって る。 熱回 収部での伝熱係数は熱回収室散気風量を 0 〜 2 mi ま で変化させる と 第 8 図に示す よ う に大き く 変化す こ こで、 熱回収室における移動層の形成に よ る負 荷応答特性等の特性を説明する。

一般的な総括熱伝達係数 と 流動化速度の関係を第 7 図に示す。 流動化速度 0 〜 1 ( i の間での総括熱 伝達係数の増加はわずかであ 、 を超えた時 点で急激に增加する。 本現象を利甩した流動床ボ イ ラ の タ 一 ン ダ ウ ン法と して、 Wing Panel Ty e が紹 介されている：^ DOE Report , 6 0 2 1 (2) , 4 5 5 〜 A 6 δ ( 1985 ) ) 、 流動化速度の変化に よ る熱伝達 係数は insensitive 、 固定層 ) or too sensitive

( 流動層 ） と紹介されて る。

ぉ、 外国での特許明細書に よ る と 、 本技術と 同 じ ょ う に燃焼室と 熱回収室 と を区分した も のがい く つか見 られるが、 仕切の構成は全て垂直であ ！） 、 熱 回収室の流動媒体は固定層 と 流動層への変化であ ]?、 熱回収量小の時は固定層、 熱回収量大の時は流動層 _ と ¾つて下か ら上へ噴き上げる 方法がまである。 こ れは、 垂直仕切 では、 煩斜仕切 の よ う な反転流 が生じに く ため、 燃焼室 と 熱回収窒を共に流動状 態 （ 水の よ う ¾状態 ） にして両者の流動媒体を交流 せざる を得 い こ と に よ る。

熱回収室移動雇における総括熱伝達係数 と熱回収 室散気風量の関係を第 8 図に示す。 第 8 図に示す よ う にほぼ リ -ャ に変化するため、 熱回収量、 流動層 主燃焼室温度が任意に制御可能 と ¾る。 しかもその 制御は熱回収室散気風量の変化だけで容易に行 え

O o

ま た、 曆内伝熱管の摩耗速度は流動化速度の 乗 に比例する と言われてお 、 その関係を図示した も のが第 ？ 図である。 すなわち、 熱回収室の移動層に 吹き込ま れる散気風量を _ 0 〜 3 dmf 、 好ま し く は 0 〜 2 Om f にする こ と に よ ！？ 、 伝熱管の摩耗の問題 も 解消でき る。

熟回収量を制御するためには、 前述の よ う に、 流 動媒体循環量を制御する と同時に熱伝達係数を制御 する。 す わち、 流動床主燃焼室の空気室 5 4 , 5 ά における流動化ガス量を一定 とすれば、 熱回収室の 散気風 iを増加させる と 、 流動媒体循環 iが增加す る と同時に熱伝達係数が增加 し、 相乗効果 と して 回収量は大幅に增加する。 この こ とは、 流動層中の 流動媒体の温度の面から考えれば、 流動煤体の温度 が所定の温度は上に上 する のを防 ぐ効果にあたる。

熱回収室 5 9 に散気ガ ス を導入する手段 と しては 種 々 の装置が考え られるが、 一般的には熱回収室を 有効に利甩するため煩斜仕切壁の背面（熱回^室倒） に煩斜させて設置される。

ま た散気装置にお て、 散気空気を噴出する開 口 は、 先端部に行 ぐ程 （ 流動媒体層高が浅 く る程 ） 小さ ぐし、 散気空気が先端部にて多量に噴き 出す こ と を防止するひ その開 口の大き さは、 教 «風 i 2 C¾if で散 装置 ά 2 の全長にわたってほぼ均一 散気風量を出す よ う に開 口 を決めるのが好ま しい。 すなわち、 この時 が、 熱回収室の全ての伝熱面が *高の熱回収 iを得 る こ と ができ、 しか も伝 面の摩耗も全ての伝熱面 にお て、 摩耗速度を小さ ぐする こ とがで き るか ら 第 4 図において、 6 は炉 5 1 上餺に設け られた 燃焼物投入口、 6 7 は気水 ド ラ ム で図示 してないが 熱回収室 5 9 内の伝熱管 6 5 と 循環路を形成してい る。 ま た、 0 9 は炉 5 1 底部の空気分散板 5 2 の両 側縁部外側に接続された不燃物排出 口 で 、 7 .0 は逆 ね じ方向に配設されたス ク リ ユ ー 7 1 を有する ス ク リ ユ ー コ ンペア であ る。

お燃焼物投入口は、 ボ イ ラ 上部に限 らず、 石炭 等の場合にはボ イ ラ 側壁か ら ス ブ レ グ ダ ⁶ ^等に よ D 散布投入 して も 良い。

しか して、 燃焼^投入口 6 6 又は 6 ^よ ]) 炉 5 1 内に投入された燃焼物 F は、 流動化用空気に よ D 旃 回流動している流動媒体と共に流動 し *が ら燃焼す る。 この時、 空気室 5 5 の上方中央部付近の流動 ½ 体は激 しい上下動は伴わず、 弱い流動状態にある下 降移動層を形成 している。 この移動層の «は、 上方 は狭いが裾の方は左右に拡散 してい き 裾の—部は两 側緣部の ^気室 ^{5 4} 、 5 6 の上方に達しているので、 24

2：の雨空気 からの大き *燹量速度の流勳化用空気 の噴射を受けて吹き 上げ られる。 する と 、 裾の一籙 の流齡 IT体が除かれるので、 空気室 5 5 の直上の層 は自重で下降する。 この層の上方には、 後述のよ う に流動層か らの流動媒体が補給されて堆積し、 これ を操 D 返して空気室 5 5 の上方の流動媒体は徐々 に 連続的に下降する移動層 形成する。

空気室 5 4 、 5 ά 上に移動 した流動媒体は上方に 吹き 上げ られるが、 煩斜仕切壁 5 8 に当つて反射転 向 して炉 5 1 の中夹に向かつて旃回せしめ られ、 中 央部の移動曆の頂部に落下し、 再び前述の よ う に循 環される と共に、 流動镍体の一部は煩斜仕切壁 5 8 の上部を越えて熱回収室 5 9 内に入 込む。 そして 熱回収室 5 9 に堆積した流動媒体の沈降速度がおそ い場合には、 熱回収室の上部には安息角を形成 し余 剰の流動媒体は煩斜仕切壁上部から流動床主燃焼室 に落下する。

熱回収室 5 9 内に入 ]?込んだ流動媒体は、 散気装 置 ί 2 か ら吹き込ま れるガス に よって緩やか ¾流動 が行われつつ徐々 に下降する沈降循 層が形成され、 伝熱管 どの熱交換が行われたのち、 開 口部 6 S か ら 流動床主燃焼室へ通流される。

この熱回収室 5 ？ 內で散気装置 6 2 か ら導入され る散気空気の質量速度は 0 〜 mf \ 好ま し くほ 0 〜 2 Omf の範囲內の锰か ら選ばれる。 その理由は、 第 β 図に示される如 く 2 Gmf 下で 熱伝達係数は最小か ら嚴大ま で変化し且つ、 第 ？ 図 に示される如 く 摩耗速度が小さい範囲で制御でき る か らである。

ま た、 熱回収室は炉 5 1 内の主燃焼領域外であ D、 還元性雰囲気のよ う 強い腐食性領域では いため に、 従来の も の と 比べて伝熱管 4 S が腐食を受けに く ぐ 、 ま た、 前述の よ う に この部分では流動速度 も 低いため、 伝熱管 6 5 の摩耗 も 捷めて少な 。 流動 化用空気の燹量速度 〜 2 dm i の範囲において、 夷 際には流動媒体温度及び粒径に も よ るが、 例えば 8 0 0 TC に いて空気速度は Q 〜 （！ 4 «ノ秒 （ 空塔速 度 ） と 極めて低速度である。

燃焼物中に流動媒体 よ ]) 大き ¾径の不燃物があ る場合には、 燃焼残渣は一部の流動媒体 と共に炉底 部のス ク リ ュ ー コ ン ペァ 7 Q よ ]? 排出される。

ま た、 熱回収室 5 9 內の伝熱は、 流動媒体と伝熱 管 6 5 と の直接接触に よ る伝熱に加えて、 流動煤体 の移勳に よ 不規則に振動 し ¾が ら上井するガ ス を 煤体と した伝熱がある。 後者は、 通常のガ ス - 固体 間の接触伝熱に対 し、 伝熟の妨げと * る固体表面の 境界層がほ とんど存在せず、 ま た涞動媒体同志が移 動に よって よ ぐ攪拌される めに、 静止煤体と異 * j? 粉体の中での伝熱が無視で き る よ う に 、 撞め て大き な伝熟特性を示す。 したがって、 本 ¾明の熱 回収室にお ては、 通常の燃焼ガスボ イ サ に比較し て 1 I信近い熟伝達係数を と る こ とができ る。

この よ う に、 流動媒体と伝熱面 との伝熱現象は流 動の強弱に大き ぐ依存 してお ]? 、 散気装置 2 か ら 導入する ガ ス量の謌節に よ 流動媒体循環量も調節 でき 、 且つ、 移動蘑によ る熱回収室 5 9 を炉内にお て主燃焼室か ら独立させる こ とで、 コ ン パ ク ト で かつタ ー ダウ ン比が大き く て制御容易 ¾流動層に よ る熱回収装置とする こ とができ る。

石炭や石油コ ー グ スの よ う に燃焼速度の遅い燃焼 物を燃料と して甩 たボ イ ラ - にお ては、 蒸発量 を急に変化させた く と も 燃焼速度に見合った速度で しか変化でき ¾い場合が多 く 、 バブ リ ン グ式ボ イ ラ にお ては流動層温度を介 して熱画収を行な う ため にそれ よ ！） 更に劣る。

しか し が ら、 本発明にお ては熱回収室におけ る伝熱纛を、 熱回収室散気量を変化させる こ とによ U 、 瞬時に数倍 し数分の一に変化させる こ とが でき る。 従って、 燃焼物供耠量変化に よ る流動層へ の入熱量変化は燃焼速度に左右されるため、 時聞通 れを生 じるけれど も 、 本発明の熱回収室における流 動媒体か らの熱回収 iは熱回収室歉気量で急速に変 化させる こ とがで き 、 入熱量 と 熟回収量の応答速度 の差を流動 «体の a度の一時的 ¾ a度変化と して、 流動層を形成する流動媒体の顕熱蓄熱能に よ 吸収 2 f

でき る。 このため熱を無駄な く 利用する こ とができ、 従来の石炎だき ボ イ ラ ー の顯には かった追従性の 良い蒸箱 i制舞が可能と *る。

*お、 前記の不燃物拂出 口 6 の位置は、 例えば 図示例の よ う に熱回収室 5 9 の煩斜仕切壁 5 8 の下 部の開 口部 6 3 並びに炉 5 1 内の空気分散板の両镯 縁部に接する よ う に位置せしめるのが よ いが、 これ に限定される のでは 。

第 4 図に いては、 空気分散板 S 2 を山形と した が、 空気室 5 , 5 4 か ら噴出する流動化空気量を 4 toi 以上とすれば、 傾斜仕切壁の作用に よ ]? 流動 層主燃焼室に旋回流を形成する こ とができ るため、 石炭の よ う ¾不燃物含有量の少 燃焼物を燃焼さ せる場合には空気分散板 5 2 は水平でも 良い。 ま た 不燃物排出 口は省略 しても 良い。

以上述ぺた よ う に本 ¾明の流動床ボ イ ラ の熱回収 性能は椟めて優れた も のであるが、 つぎに本発明の ボ イ ラ の制御方法について鋭明する。

即ち、 本発明においては、 熱回収室か らの熱回収 量は回収熱の利用者倒の要求に応 じて熱回収室散気 装置か ら噴出する ガス量を制御する こ と に よ ]) 制 » し、 かつ、 流動床主燃焼室の温度は該燃煉室 温度 又は蒸気圧力に基 て燃料投入量を制御する こ と に よ 行 う も のであるが、 本発明のボ イ サ は熱伝達係 数が任意に調整で き 、 かつ熱回収量の変化は流動媒 50

体の頭熱の変化と して吸収レぅ るので利用者側の要 求に直ちに応答でき る と共に安定した状態でボ ィ ラ 一を運転でき る。

第 4 図に基 て鋭明すると 、 例えぱ伝熱管 6 S か ら引き 出される蒸気の温度が不足した場合には、 蒸 気引出 し管 9 0 上の温度検出機 9 1 で検知された温 度に基 て熱回収室散気装置への散気用空気調整用 バ ブ 9 S の開度制御器 9 2 に ょ バ ブ 9 5 を開 の方向に制铒し、 散気 空気の吹込み量を大とする こと に よ 1> 熱回収量を増加し、 蒸気の温度を利用側 の要求する温度まで引上げる。

また、 流動層の温度を温度榡出器 9 4 に よ ]？検知 し、 該温度に基 て流動 全燃焼室へ O燃料供給量 及び/又は空気窒 5 4 , 5 5 , 5 6 への空気供耠量 を制御する こ と に よ ]? 流動層主燃焼室の温度が一定 範囲內でコ ン ト- ロ ー される。

また、 别の方法では、 例えば使用者側の負荷変動 で必要蒸気量が変化した場合、 蒸気圧力 最も速く 追従して変化するため、 この圧力信号に よって流動 床主燃焼室への燃斜供耠量を制御する と う 方法も と られる。

蒸気流量を 7 0 %か ら 1 0 0 %に + S 0 % ©ス テ ッ ブ変化を した場合の応答特性を第 1 0 図及ぴ篛 1 ¹ 図に示す。

第 1 0 図は蒸気流量の + S 0 % の ス テ ツ プ変化が 5 1

あつたに もか わ らず熱回収室散気装置か らの風量 を一定に保った場合の試験結果を示 し、 第 1 1 図は 蒸気流量の + S 0 »のス テ ッ プ変化に対応 して熱回 収室散気風量を制御 した場合の試験結果を示すも の であるが、 両者の対比か ら本発明に従って蒸気流量 の変化に伴 つて熱回収室散気風量を制御 した （ 第

1 1 図 ） 場合、 第 1 0 図に示される従来法に比 し流 動層温度及び蒸気圧力は、 短時間で説定値におさま

1? 、 さ らにその間の変動幅も 小さい こ とがわかる。

¾お、 第 1 1 図に示される本発明に よ って制御を 行った場合の変動幅は流動層温度が約 ± 1 2 10 、 蒸 気圧力が約土 α δ ( α 0 2 9 MPa ) 下であ つた。

つぎに蒸気流 fi — 6 0 » ラ ン プ変化の場合、 これ に ^じて本発明に よ D 熱回収室における散気風量を 制御した場合の応答特性を第 1 2 図に示す。 この場 合も流動層温度はほとんど一定で、 蒸気圧力の変動 も小さい こ とがわかる。

つぎに第 1 s 図に基いて本発明の他の実施例を説 明する。 第 1 s 図に示す実施例は、 第 1 図に示す' 1 つの旋回流動層を有する炉に本髡明を適 用 した場合 の突施例を示す も ので各符号は第 3 図にお て説明 したの と 同 じ意味を有 し、 その作用は第 s 図におい て説明 したの と 同 じである。

第 1 4 図は大型のボ イ ラ が必要と ¾つた時の実施 52

^を示す。 第 1 * 図に示す夷: * ^¾は第 4 図に示す內 部循瓌型流動床ボ ィ ザ を 2 つ合わせ 形で構成した も のである。

第 ⁴図第 1： 4図^:示す卸く夭井に饑け られた抉入口か ら 然籽を投入する こ とで無理な く 運転できるが、 石炭 等数十 ミ リ メ - ト 程度 下の固体燃料を燃焼せし める場合には、 天井部から投入せずに、 燃焼部僳壁 の琉動曆表面よ Dは高いが低目 の位置か ら回転羽掇 に よ ]? はね飛ばす形式等ス ブレッダに £ 燃焼都に 投入する 方法が好ま し 。

従って、 石炭等固体燃料専癍炉 して用 る壜会 には、 夭弁投入口は設けずに上述のス プ レ ッ ダのみ と しても よ く 、 ま た粗大物を含む燃焼 は天井の抉 入口か ら技入し、 固体燃料は上述のス ブ レ ッ ダか ら 供耠して混焼した する こ と i m来る。

は上説明 してき た内部循環型流動床ボ イ ラ は主と して中〜大型のボ イ ラ に適用されるのが好ま し く 、 小型のパ ッ ケ ー ジボ イ ラ の場合は よ U コ ンパク ト 化 する こ とが要求されるのでその夷攄倒を第 1 5 図に 示す。 す わち、 第 1 5 図に示す哭施例では、 第 4 図に示す層内伝熱管 0 5 をほぼ垂 に §Β置する と と も に、 熱回収室上部に設け られた排ガ ス対流伝熱部 に延長し、 これち伝熱管群を上鄯水室 タ 1 と下部水 室 9 2 を速锆する よ う に兼用一体化構成 したも ので 。 この よ う に、 流動床主燃焼室上部の プ リ — ボ ー ド 部及び熱回収室の周囲に'ほぽ垂直な 管を複数 S 置する こ と に よ 、 ボ イ ラ 本体の強度部材 と して使 用でき る のみ らず、 臘内伝熱管を含めた伝熱管内 流体は 自然循環 と する こ とができ 、 強制循環ポ ン プ や配管等の付属競器が不要と る る。

そ して、 流動床ボ イ ， と排ガス ボ イ ラ が一体構造 と な るため小型で安価 ¾内部循環型流動床ボ イ ラ が 可能 と る る。

本構成 · 機能を更に詳し く 述べる と 、 流動床主燃 焼室で燃焼後生成 した排ガ ス は燃焼室上部 フ リ ー ボ - ドを上再 した後、 周囲に形成された伝熱管群へ上 部か ら入 ！？ 伝熱管に対 してほぼ直交流の流れで も つ て下部方向へ熱交換され が ら下降 してい く 。 こ の 時バ ッ フ /1 ブ レ ー ト 9 3 に よ る慣性 - 重力集直に よ 捕集された未燃灰の一部を熱回収室の移動層部へ 落下させる こ と に よ D 、 熱回収室移動層における未 燃灰滞留時間が長いため未燃灰が完全に燃焼 し、 燃 焼効率が高 く な る。

これは、 未燃力 - ボ ン の燃焼時間が長い石炭の場 合特に有効であ るが、 石炭 外で、 未燃灰があま ]? 飛散 し い場合には この未燃灰 リ サ イ ク は特に必 要 と し い。

ま た燃料投入口は例えば図示される よ う に上部投 入方式 とする と 、 二次燃焼用空気は燃料投入口周囲 か ら流 S床主燃焼室に向けて吹き込むのが良い、 こ の よ う にする こ と に よ 二次空気のエ ア カ ー テ ン効 果に よ 、 «粉炭等の钿か 燃料粒子が燃焼排ガス に同伴 して飛散するのを防 ぐと と も に、 ァ リ 一ボ— ド部で効果的な攪拌 · 混合作甩を行 ぅ ため、 二次空 気中の酸素と排ガ ス 中の未燃燃料と の接触が十分に 行なえ燃焼効率の向上、 低 Οχ , 低 C 0 等の効果も 得られる。

第 1 6 図は第 1 5 図の矢印 A - Aで切った平面靳 面図であ 、 特に丸型の ^で示したも のである。 小 型パッ ケー ジボイ ラ の場合第 1 6図の よ う に特に丸 型で ぐても良 が、 丸型のほ う が、 伝熱管の函列 等の製 が容易である。

なお、 第 4 図、 第 1 3 図、 第 1 4 図等の実施锊で は構成上矩形が好ま し 。

Claims

O 89/00659 ' 3 5 請求の範囲

1. 炉底部には、 上方に肉けて少な く と も一镅が他 側 よ D 大き 質量速度で流動化用空 を喷出させ る空気分散板を備える と共に、 質量速度の大き い 空気噴出部上方に該部分か ら喷出する流動化用空 気の上向流をさえ ぎ i? 、 且つ該流動化用空気を質 量速度の小さい空気噴出部上方に向けて反射転向 せ しめる煩斜仕切壁を設けて流動床主燃焼室を構 成し、 該煩斜仕切壁と炉壁 と の I»、 あ るいは、 2 つの煩斜仕切壁背面間に熱回収室を形成せしめ、 熱回収室内には受熱流体を通 じた伝熱面を SB備す る と共に、 熱回収室内の下部で烦斜仕切鳙の背面 側に翁回収室散気装置を設け、 該熱回収室はその 上部お よ び下部において流動床ま燃焼室に連通せ しめ られた内部循環型流動床ボ イ ラ であって、 前 記煩斜仕切壁は水平に対 し 1 0 度 い レ 6 0 度に 烦斜させ、 その水平方向投影長さ を当該炉底部水 平長さの い し の長さ に形成 し、 前 13空気分 散板か らの噴出空気量を制御 して質量速度の小さ い空気噴出部上方には流動媒体が沈降拡散する移 動履を形成 し、 質量速度の大き い空気噴出部上方 にお ては流動媒体が活発に流動化 し前記移動履 上部に向って旋回せしめる こ と に よ 旋回流動床 を形成せしめる と共に、 流動媒体の一部が前記烦 斜仕切壁の上部を越えて熟回収室に入 ]? 込む よ う にし、 前記熱回収室 ft «装置か ら喷出する散気量 を首揮して熟面収室內の流動煤体を移動暦€>状旗 で沈降禳環させる よ にし £とを特徽とする內 籙循珊璽 J«動床ボ f o

Z 熱回収室底部の散気装置か ら噴出される空気の 買量速度が 0 〜 S Omf 、 好ま し く は 0 〜 2 (J f の β囲内であ > 、 斜 tt切養下方の空気分散板から 喷出される淹動化用空気の質量速度が 4 〜 2 0 mi 、 好ま し ぐは る 〜 1 2 amf の範囲內である特 許繭求の鼸囲第 1 項詔載の内薄循環型涞動床ボ イ i 烦斜仕切壁を水平に対し 2 5 度 し 4 S 度煩 斜させた特許鳙求の範囲第 1 項又は 2 載の内 部循囊型流動床ボ イ サ。

镇斜仕切毽を水平に対し S 5 度僂銹させ 特許 請求の範囲笫 1 項叉は 2 項耙載の内藓摊现型濂動 床ボ イ ， O

& 镊斜仕切藿の水平方肉投影長さ を当該炉底都水 平長さ の 〜 の長さに形威 した特許謂求の範囲 溶 1 項、 2 項、 3 項ま たは第 4 項記載の内部 褫環型流動床ボ ィ ラ 。

ん伊底部には、 上方に向けて少な く と も 一側が他側 よ 大きい質量速度で流動化用空気を喷出させる 空気分散板を讎える と共に、 量速度の大き V 空 気噴出 ¾上方に該恭分か ら喷出する凍動化用空気 0065

37

の上向流 *をさえ ぎ ]? 、 且つ該流動化用空気を質量 速度の小さい空気喷出都上方に肉けて反射転肉せ レめる 仕切毽を ¾けて流動床生燃焼室を構成 し、 該煩斜仕切壁 と炉壁と の閱、 あるいは 2 つの 煩斜.仕切壁背面間に熱回収室を形成せ しめ、 熱回 収室内には受熱流体を通 じた伝熱面を囿痛する と 共に、 熱回収室内の下部で傾斜仕切壁の背面側に 熱回収室散気装置を設け、 該熱回収室はその上部 およ び下部において燃焼室に連通せしめ られた内 部循環型流動床ボ イ ラ であって、 前記空気分散板 か らの喷出空気量を制御して質量速度の小さい空 気喷出部上方には流動媒体が沈降拡散する移動層 を形成 し、 質 S速度の大き 空気噴出部上方に いては流勳媒体が活発に流動化 し前記移動履上都 に向って旋回せ しめる こ と に よ ]? 旋回流動層を形 成せ しめる と共に、 流動媒体の一部が前記煩斜仕 切羲の上部を越えて熱回収室に入 ]? 込む よ う に し、 前記熱回収室散気装置か ら通気ガ ス を喷 ¾せしめ て熱回収室内の流動媒体を移動層の状態で沈降循 環させる よ う にする と と も に、 熱回収室か らの回 収熱量を、 発生蒸気 · 温水等の回収熱の利用側か らの要求に応 じて熱回収室散気 置か ら喷出する 空気 Jkを制御する こ と に よって制御 し、 かつ、 流 動床主燃焼室の溫度に基いて流動床主燃焼室への 燃料供轅量を制御する こ と を特徵とする 内部循瑰 65 δ β

型流動床ボイ ラ の制裤方法。

熱回収室底部の散気装置か ら喷 される空第の 質量速度が Q 〜 S amf 、 好ま し く は 0 〜 2 &af の 範囲内であ ]? 、 镇斜仕切壁下方の空気分散 «か 噴出する流動化用空気 質量速度が 4 〜 2 0 CJmf_¾ 好ま レく は 4 〜 1 2 amf の範囲内である特許請求 の魔囲第 項記載の內部循環型流動床ボ イ 髄 御方法。