WO2006075519A1 - 循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法及び装置 - Google Patents

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Takahiro Murakami
Koubun Kyo
Toshiyuki Suda
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Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd.
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/007—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring the level variations of storage tanks relative to the time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
    • F23C10/30—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus for controlling the level of the bed or the amount of material in the bed
    • F23C10/32—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus for controlling the level of the bed or the amount of material in the bed by controlling the rate of recirculation of particles separated from the flue gases

Definitions

  • the present invention is used for recovering combustion heat generated during incineration of city garbage or industrial waste, or combustion of fuel such as trash derived fuel (RDF).
  • the present invention relates to a method and an apparatus for measuring a circulating amount of a circulating medium in a circulating fluidized bed combustion apparatus.
  • One of the types of power generation equipment is a circulating fluidized bed combustor, which is composed of primary air A blown from an air dispersion nozzle 2 as shown in FIG.
  • Combustion furnace 1 in which waste as fuel such as fuel is combusted while being fluidized with bed material 3 that also has sand, limestone, etc., and generated by combustion in combustion furnace 1 connected to the top of combustion furnace 1
  • the hot cyclone 4 as a medium separation device for collecting a fluid medium such as ash and sand contained in the exhaust gas, and the fluid medium collected by the hot cyclone 4 are introduced via the downcomer 5,
  • External heat exchange 7 as an external recirculation unit that heats the fluidized medium and circulates it back to the bottom of the combustion furnace 1 through the fluidized medium return pipe 6 and exhaust gas in which the fluidized medium is collected by the hot cyclone 4 Is introduced inside It has a structure obtained by a heat recovery unit 10 and the heat sink 8 and economizer 9 is disposed.
  • a gas air heater 12 is provided on the downstream side of the economizer 9 of the rear heat transfer unit 10 to heat the air pumped from the forced air blower 11 by the heat of the exhaust gas, and the gas air heater 12 heats the air.
  • the secondary air line 14 From the side surface of the combustion furnace 1 through the secondary air line 14 branched from the primary air line 13 and supplied to the bottom of the combustion furnace 1 through the primary air line 13 as primary air A.
  • the secondary air B is supplied, and the air fed from the flow air blower 15 is flowed to the bottom of the external heat exchanger 7 through the flow air line 18.
  • Air C is supplied.
  • a damper 16 for adjusting the flow rate of the primary air A is provided in the middle of the primary air line 13 on the downstream side of the branch portion of the secondary air line 14, and the secondary air B in the middle of the secondary air line 14.
  • the external heat exchanger 7 forms a wind box 21 for blowing the flowing air C upward from the air dispersion nozzle 20 at the inner bottom of the seal box 19 to which the downcomer 5 is connected.
  • a final superheater 22 for generating superheated steam by heat exchange with the fluidized medium and introducing it into the steam turbine is disposed in the seal box 19 above the nozzle 20.
  • the external heat exchanger 7 is generally considered that the lower part of the down force marker 5 is material-sealed with a fluid medium and the pressure of the external heat exchanger 7 is higher than the pressure in the lower part of the combustion furnace 1.
  • the exhaust gas in the combustion furnace 1 is prevented from flowing into the downcomer 5 side below the hot cyclone 4, and the fluid medium separated by the hot cyclone 4 is reliably allowed to flow down into the combustion furnace 1. It is shaped like a so-called siphon so that it can be returned.
  • the air fed from the forced air blower 11 is heated by the gas air heater 12, and the combustion furnace 1 passes through the primary air line 13. Is supplied to the bottom of the furnace as primary air A, and is supplied as secondary air B from the side of the combustion furnace 1 via the secondary air line 14 branched from the primary air line 13, and is further pumped from the air blower 15 for flow.
  • the exhaust gas generated by the combustion of the waste in the combustion furnace 1 is blown up together with a fluid medium such as ash or sand and introduced into the hot cyclone 4, where the fluid medium is collected.
  • the fluid medium collected by the hot cyclone 4 is introduced from the downcomer 5 connected to the lower part of the hot cyclone 4 to the external heat exchanger 7 as an external recirculation unit. After the heat is removed, the fluid medium return pipe 6 It is returned to the bottom of the combustion furnace 1 and circulated.
  • the boiler feed water is heated by the exhaust gas in the economizer 9, flows through the steam drum (not shown) in the furnace wall la of the combustion furnace 1, returns to the steam drum again, becomes saturated steam, and is overheated.
  • the superheated steam introduced into the heater 8 and superheated by the exhaust gas and superheated in the superheater 8 is led to the final superheater 22 and further superheated by the fluid medium, and the superheated steam superheated in the final superheater 22 is It is introduced into a steam turbine to generate electricity.
  • Patent Document 1 discloses a means for estimating the circulating amount of the fluid medium.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-289406
  • the present invention provides a very simple quantitative evaluation of the actual circulation amount of a fluid medium. It is intended to provide a method and apparatus for measuring the amount of circulating fluid in a circulating fluidized bed combustor that can improve the accuracy of comparison between the results of heat balance studied in simulations and the actual operation results.
  • the exhaust gas derived from the combustion furnace is guided to the medium separation device to separate the fluidized medium, and the separated fluidized medium is supplied to the external recirculation unit via the downcomer.
  • a method for measuring a circulating amount of a circulating fluidized bed combustion apparatus in which a fluidized medium supplied to a circulation unit is returned to the combustion furnace while being fluidized by flowing air, and the flow supplied to an external recirculation unit When the working air is stopped, the time for the fluid medium that accumulates in the downcomer to reach the upper predetermined height position from the lower reference height position is measured, and the fluid medium is deposited based on the time and the inner diameter of the downcomer.
  • This is a method for measuring the circulating amount of the fluidized medium in the circulating fluidized bed combustor, in which the flow rate of the fluidized medium is determined as the amount of circulation.
  • the fluidized medium circulation amount measuring method is as follows: the flow in which the light projected so as to cross the lower reference height position in the downcomer accumulates in the downcomer. By starting the timer when blocked by the medium, and stopping the timer when the light projected across the upper predetermined height position in the downcomer is blocked by the flowing medium that accumulates in the downcomer. In addition, it is possible to measure the time required for the fluid medium accumulated in the downcomer to reach the upper predetermined height position from the lower reference height position.
  • the present invention also introduces the exhaust gas from which the combustion furnace power is derived to the medium separator to separate the fluid medium, and supplies the separated fluid medium to the external recirculation unit via the downcomer.
  • the lower detection means for detecting that the fluid medium accumulated in the downcomer has reached the lower reference height position
  • the external recirculation unit Upper detection means for detecting that the flowing medium accumulated in the downcomer has reached the upper predetermined height position when the supplied flow air is stopped, and detection from the lower detection means and the upper detection means Based on the signal, the time required for the fluid medium deposited in the downcomer to reach the upper predetermined height position from the lower reference height position is measured.
  • Calculation means for determining the flow rate of the medium as the circulation amount
  • It relates to a circulating medium circulating amount measuring device of a circulating fluidized bed combustion device comprising
  • the lower light sensor receives the light projected so as to cross the lower reference height position in the downcomer.
  • the upper detection means is configured by the upper optical sensor that receives the light projected so as to cross the upper predetermined height position in the downcomer and constitutes the lower reference height position in the downforcer.
  • the timer of the computing means is started so as to cross the upper predetermined height position in the downcomer.
  • the timer of the arithmetic unit is stopped, so that the flow that accumulates in the downcomer Medium as possible out be configured to measure the time to reach the lower standards heights force upper predetermined height position.
  • the light projected so as to cross the lower reference height position and the upper predetermined height position in the downcomer into the downcomer above the lower light sensor and the upper light sensor It is desirable to arrange a roof member so that it is not blocked by the fluid medium flowing down.
  • the actual circulating amount of the fluidized medium can be quantitatively evaluated very easily and examined by simulation or the like. It is possible to achieve an excellent effect that the accuracy of comparison between the result of the heat balance and the actual operation result can be improved.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of a circulating medium circulating amount measuring method and apparatus of a conventional circulating fluidized bed combustion apparatus.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIGS. 2 to 4 show an embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components, and the basic configuration is the same as the conventional one shown in FIG.
  • the feature of this example is that the flowing air C (see Fig. 1) supplied to the external heat exchanger 7 as an external recirculation unit during the operation of the circulating fluidized bed combustion device.
  • the fluidized medium When stopped, the fluidized medium will not be returned to the bottom of the combustion furnace 1 from the external heat exchanger 7 via the fluidized medium return pipe 6, so this phenomenon is utilized and as shown in FIGS.
  • Lower detection means for detecting that the fluid medium accumulated in the downcomer 5 has reached the lower reference height position H when the flow air C supplied to the external heat exchanger 7 is stopped.
  • Upper detection means for detecting that the flow medium accumulated in the downcomer 5 has reached the upper predetermined height position H when the flow air C supplied to the external heat exchanger 7 is stopped.
  • the fluid medium accumulated in the down force marker 5 reaches the upper predetermined height position H from the lower reference height position H.
  • 0 1 measures the time t [sec], by the deposition amount of fluidized medium that is based on the inside diameter D [m] in the time t and the downcomer 5 V [m 3], the flow rate Q [kg / sec] of the fluidized medium With the calculation means 25
  • quartz glass having heat resistance is used.
  • the embedded transmitted light window 26 is arranged so as to face the diameter direction of the vertically extending tube, and at the predetermined height position H above the downcomer 5 is a quartz glass having heat resistance.
  • the transmitted light window 27 in which etc. are embedded is arranged so as to face the diameter direction of the vertically extending pipe.
  • the lower detection means 23 is connected to the lower reference height in the downcomer 5 through the transmitted light window 26. Light projected from the lower projector 28 so as to cross the position H is received by the lower receiver 29.
  • It is composed of the lower light sensor 30 and the light projected from the upper light projector 31 so as to cross the upper predetermined height position H in the downcomer 5 through the transmitted light window 27.
  • the upper light sensor 33 that receives light at 32 constitutes the upper detection means 24, and the light of the lower light sensor 30 projected across the lower reference height position H in the downcomer 5 is doubled.
  • the timer of the calculation means 25 is started at the time when it is blocked by the fluid medium accumulated in the uncommer 5 and is projected so as to cross the upper predetermined height position H in the downcomer 5.
  • the timer of the calculating means 25 is stopped, so that the flowing medium accumulated in the downcomer 5 becomes the lower reference height. Measure the time t from the position H to the upper predetermined height position H.
  • a roof member 34 is provided to prevent the projected light from being blocked by the fluid medium flowing down the downcomer 5.
  • the roof member 34 may be provided in the downcomer 5 at least above the upper optical sensor 33 as shown by the solid line in FIG. 2.
  • the roof member 34 ′ in addition to the roof member 34 is shown in FIG. 2, it may be provided in the downcomer 5 above the lower optical sensor 30 as indicated by a virtual line.
  • the lower light sensor 30 constituting the lower detection means 23 is projected from the lower projector 28 through the transmitted light window 26 so as to cross the lower reference height position H in the downcomer 5.
  • the light projected across 1 is received by the upper light receiver 32.
  • the light of the lower light sensor 30 projected so as to cross the lower reference height position H in the downcomer 5 accumulates in the downcomer 5.
  • the flow rate Q of the fluid medium that is, the circulation amount is
  • the circulating medium circulating amount measuring method and apparatus of the circulating fluidized bed combustion apparatus of the present invention is not limited to the above illustrated example, but instead of an external heat exchanger as an external recirculation unit, A fluidized-bed gasification system that is mainly equipped with a gasification furnace for drying and gasification of hydrous waste such as biomass and raw garbage and sewage sludge, and for burning mainly combustible solids in the combustion furnace.
  • an external heat exchanger as an external recirculation unit
  • the circulating medium circulating amount measuring method and apparatus of the circulating fluidized bed combustion apparatus determines how much the circulating amount of the fluidized medium is controlled to stabilize and stabilize the temperature in the combustion furnace. It can be applied when judging.

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Abstract

　実際の流動媒体の循環量を極めて簡単に定量評価し、シミュレーション等で検討した熱バランスの結果と実際の運転結果との比較の精度向上を図るために、外部熱交換器７へ供給する流動用空気を停止した際に、ダウンカマー５内に堆積する流動媒体が下側基準高さ位置Ｈ0から上側所定高さ位置Ｈ1に到達する時間を計測し、該時間とダウンカマー５の内径Ｄに基づく流動媒体の堆積量とにより、流動媒体の流量を循環量として求める。

Description

循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法及び装置 技術分野
[0001] 本発明は、都巿ゴミや産業廃棄物等の焼却処理、或いはゴミ固形化燃料 (RDF : R efose Derived Fuel)等の燃料の燃焼に際して発生する燃焼熱を回収するために用 いられる循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法及び装置に関する。 背景技術
[0002] 近年、都巿ゴミや産業廃棄物等は増加の一途を迪つており、その処理が社会的な 問題となっているが、これらを焼却処理したり、或いはゴミ固形化燃料等を燃料として 用いることにより、その燃焼熱を回収するようにした発電設備の開発が進められて ヽ る。
[0003] 前記発電設備の形式の一つとして循環流動層燃焼装置があり、これは、図 1に示さ れる如ぐ空気分散ノズル 2から吹き出される一次空気 Aにより都巿ゴミゃゴミ固形ィ匕 燃料等の燃料としての廃棄物を、砂や石灰石等力もなるベッド材 3と共に流動化させ ながら燃焼させる燃焼炉 1と、該燃焼炉 1の上部に接続され且つ燃焼炉 1内での燃焼 により発生した排ガス中に含まれる灰や砂等の流動媒体を捕集する媒体分離装置と してのホットサイクロン 4と、該ホットサイクロン 4で捕集された流動媒体がダウンカマー 5を介して導入され、該流動媒体を加熱して流動媒体戻し管 6を介して前記燃焼炉 1 の底部に戻し循環させる外部再循環ユニットとしての外部熱交 7と、前記ホットサ イクロン 4で流動媒体が捕集された排ガスが導入され、内部に過熱器 8と節炭器 9と が配設された後部伝熱部 10とを備えてなる構成を有している。
[0004] 前記後部伝熱部 10の節炭器 9の下流側には、排ガスの熱により押込通風機 11か ら圧送される空気を加熱するガスエアヒータ 12を設け、該ガスエアヒータ 12で加熱さ れた空気を、一次空気ライン 13を介して前記燃焼炉 1の底部へ一次空気 Aとして供 給すると共に、一次空気ライン 13から分岐する二次空気ライン 14を介して前記燃焼 炉 1の側面より二次空気 Bとして供給するようにし、更に、流動用空気ブロワ 15から圧 送される空気を流動用空気ライン 18を介して前記外部熱交換器 7の底部へ流動用 空気 Cとして供給するようにしてある。尚、前記二次空気ライン 14の分岐部より下流 側における一次空気ライン 13途中には、一次空気 Aの流量調節用のダンバ 16を設 け、二次空気ライン 14途中には、二次空気 Bの流量調節用のダンバ 17を設けてある
[0005] 前記外部熱交換器 7は、前記ダウンカマー 5が接続されるシールボックス 19内底部 に、流動用空気 Cを空気分散ノズル 20から上方へ吹き出すためのウィンドボックス 21 を形成し、空気分散ノズル 20の上方におけるシールボックス 19内に、流動媒体との 熱交換により過熱蒸気を発生させて蒸気タービンへ導入するための最終過熱器 22 を配設してなる構成を有している。又、前記外部熱交換器 7は、一般的にダウン力マ 一 5下部が流動媒体によりマテリアルシールされ外部熱交換器 7の圧力が燃焼炉 1 内下部の圧力よりも高くなつていることを考慮し、この状態において、燃焼炉 1内の排 ガスがホットサイクロン 4下部のダウンカマー 5側に流れ込むことを防止し、且つホット サイクロン 4で分離された流動媒体を燃焼炉 1内に確実に流下させて戻し得るよう、い わゆるサイホンのような形に形成してある。
[0006] 前述の如き発電設備としての循環流動層燃焼装置にお!、ては、押込通風機 11か ら圧送される空気がガスエアヒータ 12で加熱され、一次空気ライン 13を介して燃焼 炉 1の底部へ一次空気 Aとして供給されると共に、一次空気ライン 13から分岐する二 次空気ライン 14を介して燃焼炉 1の側面より二次空気 Bとして供給され、更に、流動 用空気ブロワ 15から圧送される空気が流動用空気ライン 18を介して外部熱交換器 7 の底部へ流動用空気 Cとして供給されており、この状態で、燃焼炉 1の空気分散ノズ ル 2上に都巿ゴミゃゴミ固形化燃料等の廃棄物を投入すると、該廃棄物が空気分散 ノズル 2から吹き出される一次空気 Aによりベッド材 3と共に流動化しながら燃焼する
[0007] 燃焼炉 1内での廃棄物の燃焼により発生した排ガスは、灰や砂等の流動媒体と一 緒に吹き上げられてホットサイクロン 4へ導入され、該ホットサイクロン 4において流動 媒体が捕集され、該ホットサイクロン 4で捕集された流動媒体は、ホットサイクロン 4下 部に接続されたダウンカマー 5から外部再循環ユニットとしての外部熱交換器 7へ導 入され、該外部熱交 7において抜熱された後、流動媒体戻し管 6を介して前記 燃焼炉 1の底部に戻され、循環される。
[0008] 前記ホットサイクロン 4で流動媒体が分離された排ガスは、後部伝熱部 10へ導かれ 、該後部伝熱部 10の過熱器 8及び節炭器 9において熱回収され、更にガスエアヒー タ 12において熱回収された後、図示していない集塵機等を経て煙突力も大気に放 出される。
[0009] 一方、ボイラ給水は、節炭器 9において排ガスにより加熱され、図示していない蒸気 ドラムを経て燃焼炉 1の炉壁 la内を流れ、再び蒸気ドラムへ戻り、飽和蒸気となって 過熱器 8へ導入され排ガスにより過熱され、該過熱器 8において過熱された過熱蒸気 は、最終過熱器 22へ導かれ流動媒体により更に過熱され、該最終過熱器 22におい て過熱された過熱蒸気は、蒸気タービンへ導入され、発電が行われる。
[0010] ところで、前述の如き循環流動層燃焼装置において、流動媒体の循環量をどれくら いの量に制御すれば燃焼炉 1における温度が均一化されて安定するかは、システム 計算等により理論上判断することは可能であるが、このように運転の安定ィ匕を図るに は流動媒体の循環量を正確に把握する必要があるため、従来においては、燃焼炉 1 とホットサイクロン 4との差圧より流動媒体の循環量を定性的に評価したりすることが 行われていた。
[0011] 尚、流動媒体の循環量を推定する手段を示すものとしては、例えば、特許文献 1が ある。
特許文献 1：特開 2001— 289406号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] し力しながら、実際の流動媒体の循環量を定性的にではなく定量的に計測する手 段につ 、ては開発されて ヽな 、のが現状であり、シミュレーション等で検討した熱バ ランスの結果と実際の運転結果との比較の精度を向上させることが困難となっていた
[0013] 又、特許文献 1に開示されて!ヽる流動媒体の循環量推定手段は、システムとして非 常に複雑になっていた。
[0014] 本発明は、斯かる実情に鑑み、実際の流動媒体の循環量を極めて簡単に定量評 価し得、シミュレーション等で検討した熱バランスの結果と実際の運転結果との比較 の精度向上を図り得る循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法及び装置 を提供しょうとするものである。
課題を解決するための手段
[0015] 本発明は、燃焼炉から導出される排ガスを媒体分離装置に導いて流動媒体を分離 し、該分離した流動媒体をダウンカマーを介して外部再循環ユニットへ供給し、該外 部再循環ユニットへ供給される流動媒体を流動用空気により流動化させつつ前記燃 焼炉へ戻すようにした循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法であって、 外部再循環ユニットへ供給する流動用空気を停止した際に、ダウンカマー内に堆 積する流動媒体が下側基準高さ位置から上側所定高さ位置へ到達する時間を計測 し、該時間とダウンカマー内径に基づく流動媒体の堆積量とにより、流動媒体の流量 を循環量として求める循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法にかかるも のである。
[0016] 前記循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法にお!、ては、ダウンカマー 内の下側基準高さ位置を横切るように投射された光がダウンカマー内に堆積する流 動媒体によって遮断された時点でタイマをスタートさせ、ダウンカマー内の上側所定 高さ位置を横切るように投射された光がダウンカマー内に堆積する流動媒体によって 遮断された時点でタイマをストップさせることにより、ダウンカマー内に堆積する流動 媒体が下側基準高さ位置から上側所定高さ位置へ到達する時間を計測することがで きる。
[0017] この場合、ダウンカマー内の下側基準高さ位置及び上側所定高さ位置を横切るよう に投射された光力 ダウンカマー内を流下する流動媒体によって遮断されないように することが望ましい。
[0018] 又、本発明は、燃焼炉力も導出される排ガスを媒体分離装置に導いて流動媒体を 分離し、該分離した流動媒体をダウンカマーを介して外部再循環ユニットへ供給し、 該外部再循環ユニットへ供給される流動媒体を流動用空気により流動化させつつ前 記燃焼炉へ戻すようにした循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測装置であつ て、 外部再循環ユニットへ供給する流動用空気を停止した際に、ダウンカマー内に堆 積する流動媒体が下側基準高さ位置に到達したことを検出する下側検出手段と、 外部再循環ユニットへ供給する流動用空気を停止した際に、ダウンカマー内に堆 積する流動媒体が上側所定高さ位置に到達したことを検出する上側検出手段と、 前記下側検出手段及び上側検出手段からの検出信号に基づき、ダウンカマー内 に堆積する流動媒体が下側基準高さ位置から上側所定高さ位置へ到達する時間を 計測し、該時間とダウンカマー内径に基づく流動媒体の堆積量とにより、流動媒体の 流量を循環量として求める演算手段と
を備えてなる循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測装置にかかるものである
[0019] 前記循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測装置においては、ダウンカマー 内の下側基準高さ位置を横切るように投射された光を受光する下側光センサによつ て下側検出手段を構成すると共に、ダウンカマー内の上側所定高さ位置を横切るよ うに投射された光を受光する上側光センサによって上側検出手段を構成し、ダウン力 マー内の下側基準高さ位置を横切るように投射された前記下側光センサの光がダウ ンカマー内に堆積する流動媒体によって遮断された時点で演算手段のタイマをスタ ートさせ、ダウンカマー内の上側所定高さ位置を横切るように投射された前記上側光 センサの光がダウンカマー内に堆積する流動媒体によって遮断された時点で演算手 段のタイマをストップさせることにより、ダウンカマー内に堆積する流動媒体が下側基 準高さ位置力 上側所定高さ位置へ到達する時間を計測するよう構成することがで きる。
[0020] この場合、下側光センサ及び上側光センサより上方におけるダウンカマー内に、ダ ゥンカマー内の下側基準高さ位置及び上側所定高さ位置を横切るように投射された 光がダウンカマー内を流下する流動媒体によって遮断されないようにするための屋 根部材を配設することが望まし 、。
発明の効果
[0021] 本発明の循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法及び装置によれば、実 際の流動媒体の循環量を極めて簡単に定量評価し得、シミュレーション等で検討し た熱バランスの結果と実際の運転結果との比較の精度向上を図り得るという優れた 効果を奏し得る。
図面の簡単な説明
[図 1]従来の循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法及び装置の一例を す平面図である。
圆 2]本発明の一実施例を示す要部概要構成図である。
[図 3]図 2の III III断面図である。
[図 4]図 2の IV— IV断面図である。
符号の説明
1 燃焼炉
4 ホットサイクロン (媒体分離装置）
5 ダウンカマー
7 外部熱交換器 (外部再循環ユニット)
23 下側検出手段
24 上側検出手段
25 演算手段
26 透過光窓
27 透過光窓
28 下側投光器
29 下側受光器
30 下側光センサ
31 上側投光器
32 上側受光器
33 上側光センサ
34 屋根部材
34' 屋根部材
C 流動用空気
D 内径 H 下側基準高さ位置
0
H 上側所定高さ位置
1
発明を実施するための最良の形態
[0024] 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
図 2〜図 4は本発明の一実施例であって、図中、図 1と同一の符号を付した部分は 同一物を表わしており、基本的な構成は図 1に示す従来のものと同様であるが、本図 示例の特徴とするところは、循環流動層燃焼装置の運転時において、外部再循環ュ ニットとしての外部熱交換器 7へ供給する流動用空気 C (図 1参照)を停止した場合、 流動媒体が外部熱交 7から流動媒体戻し管 6を介して燃焼炉 1の底部に戻され なくなるため、この現象を利用し、図 2〜図 4に示す如ぐ
前記外部熱交換器 7へ供給する流動用空気 Cを停止した際に、ダウンカマー 5内に 堆積する流動媒体が下側基準高さ位置 Hに到達したことを検出する下側検出手段
0
23と、
前記外部熱交換器 7へ供給する流動用空気 Cを停止した際に、ダウンカマー 5内に 堆積する流動媒体が上側所定高さ位置 Hに到達したことを検出する上側検出手段
1
24と、
前記下側検出手段 23及び上側検出手段 24からの検出信号に基づき、ダウン力マ 一 5内に堆積する流動媒体が下側基準高さ位置 Hから上側所定高さ位置 Hへ到達
0 1 する時間 t[sec]を計測し、該時間 tとダウンカマー 5の内径 D[m]に基づく流動媒体 の堆積量 V[m3]とにより、流動媒体の流量 Q [kg/sec]を循環量として求める演算 手段 25と
を備えた点、にある。
[0025] 前記ダウンカマー 5の下側基準高さ位置 Hには、耐熱性を有する石英ガラス等が
0
埋め込まれた透過光窓 26を、鉛直に延びる管の直径方向に対向させて配設すると 共に、前記ダウンカマー 5の上側所定高さ位置 Hには、耐熱性を有する石英ガラス
1
等が埋め込まれた透過光窓 27を、鉛直に延びる管の直径方向に対向させて配設し てある。
[0026] 前記下側検出手段 23は、透過光窓 26を介してダウンカマー 5内の下側基準高さ 位置 Hを横切るように下側投光器 28から投射された光を下側受光器 29で受光する
0
下側光センサ 30によって構成すると共に、透過光窓 27を介してダウンカマー 5内の 上側所定高さ位置 Hを横切るように上側投光器 31から投射された光を上側受光器
1
32で受光する上側光センサ 33によって上側検出手段 24を構成し、ダウンカマー 5 内の下側基準高さ位置 Hを横切るように投射された前記下側光センサ 30の光がダ
0
ゥンカマー 5内に堆積する流動媒体によって遮断された時点で演算手段 25のタイマ をスタートさせ、ダウンカマー 5内の上側所定高さ位置 Hを横切るように投射された
1
前記上側光センサ 33の光がダウンカマー 5内に堆積する流動媒体によって遮断され た時点で演算手段 25のタイマをストップさせることにより、ダウンカマー 5内に堆積す る流動媒体が下側基準高さ位置 Hから上側所定高さ位置 Hへ到達する時間 tを計
0 1
測するよう構成してある。
[0027] 前記下側光センサ 30及び上側光センサ 33より上方におけるダウンカマー 5内には 、ダウンカマー 5内の下側基準高さ位置 H及び上側所定高さ位置 Hを横切るように
0 1
投射された光がダウンカマー 5内を流下する流動媒体によって遮断されないようにす るための屋根部材 34を配設してある。尚、前記屋根部材 34は、図 2中、実線で示す ように、少なくとも上側光センサ 33より上方におけるダウンカマー 5内に設ければ良い 力 前記屋根部材 34に加えて屋根部材 34' を、図 2中、仮想線で示すように、下側 光センサ 30より上方におけるダウンカマー 5内に設けるようにしても良い。
[0028] 次に、上記図示例の作用を説明する。
[0029] 循環流動層燃焼装置の運転時にお!、て、外部再循環ユニットとしての外部熱交換 器 7へ供給する流動用空気 C (図 1参照)を停止すると、流動媒体が外部熱交翻 7 力 流動媒体戻し管 6を介して燃焼炉 1の底部に戻されなくなり、流動媒体がダウン カマー 5内に徐々に堆積して行く。
[0030] ここで、下側検出手段 23を構成する下側光センサ 30の下側投光器 28から透過光 窓 26を介してダウンカマー 5内の下側基準高さ位置 Hを横切るように投射された光
0
は、下側受光器 29で受光されると共に、上側検出手段 24を構成する上側光センサ 3 3の上側投光器 31から透過光窓 27を介してダウンカマー 5の上側所定高さ位置 H
1 を横切るように投射された光は、上側受光器 32で受光されるが、前記流動媒体がダ ゥンカマー 5内に徐々に堆積して行くと、先ず、ダウンカマー 5内の下側基準高さ位 置 Hを横切るように投射された前記下側光センサ 30の光がダウンカマー 5内に堆積
0
する流動媒体によって遮断される。
[0031] 前記下側光センサ 30の光がダウンカマー 5内に堆積する流動媒体によって遮断さ れると、演算手段 25のタイマ力スタートし、続いて、ダウンカマー 5内の上側所定高さ 位置 Hを横切るように投射された前記上側光センサ 33の光がダウンカマー 5内に堆
1
積する流動媒体によって遮断される。
[0032] 前記上側光センサ 33の光がダウンカマー 5内に堆積する流動媒体によって遮断さ れると、演算手段 25のタイマがストップし、これにより、ダウンカマー 5内に堆積する流 動媒体が下側基準高さ位置 Hから上側所定高さ位置 Hへ到達する時間 tが計測さ
0 1
れる。
[0033] ここで、前記ダウンカマー 5の下側基準高さ位置 Hから上側所定高さ位置 Hまでの
0 1 高さを h[m]とすると、前記ダウンカマー 5の下側基準高さ位置 Hと上側所定高さ位
0
置 Hとの間に堆積する流動媒体の堆積量 Vは、
1
ν= ( π - D2/4) X h
で求められ、更に、流動媒体のかさ密度を δ [kgZm3]とすると、流動媒体の流量 Q 即ち循環量は、
Q= δ -V/t
で求められる。
[0034] 又、流動媒体の循環量が多い時には、前記ダウンカマー 5内に上力 流動媒体が 多量に降ってくる状態になるが、前記下側光センサ 30及び上側光センサ 33より上方 におけるダウンカマー 5内には、屋根部材 34、並びに必要に応じて屋根部材 34' を 配設してあるため、ダウンカマー 5内の下側基準高さ位置 H及び上側所定高さ位置
0
Hを横切るように投射された光がダウンカマー 5内を流下する流動媒体によって遮断
1
される心配がなぐ前記流動媒体の循環量の計測を確実に且つ精度良く行うことが 可能となる。
[0035] 尚、前記流動媒体の循環量の計測が完了した後は、停止していた流動用空気じが 外部熱交換器 7へ再度供給され、通常の運転に戻される。 [0036] こうして、実際の流動媒体の循環量を極めて簡単に定量評価し得、シミュレーション で検討した熱バランスの結果と実際の運転結果との比較の精度向上を図り得る。
[0037] 尚、本発明の循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法及び装置は、上述 の図示例にのみ限定されるものではなぐ外部再循環ユニットとしての外部熱交換器 の代りに、主にバイオマスや生ゴミゃ下水汚泥等の含水廃棄物の乾燥 ·ガス化を行う ガス化炉を設けると共に、燃焼炉において主に可燃性固形分の燃焼を行わせるよう にした流動層ガス化システムにも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱し な 、範囲内にお 、て種々変更をカ卩ぇ得ることは勿論である。
産業上の利用可能性
[0038] 本発明の循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法及び装置は、流動媒 体の循環量をどれくらいの量に制御すれば燃焼炉における温度が均一化されて安 定するかを判断する際に適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 燃焼炉から導出される排ガスを媒体分離装置に導 ヽて流動媒体を分離し、該分離 した流動媒体をダウンカマーを介して外部再循環ユニットへ供給し、該外部再循環 ユニットへ供給される流動媒体を流動用空気により流動化させつつ前記燃焼炉へ戻 すようにした循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法であって、
外部再循環ユニットへ供給する流動用空気を停止した際に、ダウンカマー内に堆 積する流動媒体が下側基準高さ位置から上側所定高さ位置へ到達する時間を計測 し、該時間とダウンカマー内径に基づく流動媒体の堆積量とにより、流動媒体の流量 を循環量として求める循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法。
[2] ダウンカマー内の下側基準高さ位置を横切るように投射された光がダウンカマー内 に堆積する流動媒体によって遮断された時点でタイマをスタートさせ、ダウンカマー 内の上側所定高さ位置を横切るように投射された光がダウンカマー内に堆積する流 動媒体によって遮断された時点でタイマをストップさせることにより、ダウンカマー内に 堆積する流動媒体が下側基準高さ位置から上側所定高さ位置へ到達する時間を計 測するようにした請求項 1記載の循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法
[3] ダウンカマー内の下側基準高さ位置及び上側所定高さ位置を横切るように投射さ れた光が、ダウンカマー内を流下する流動媒体によって遮断されないようにした請求 項 2記載の循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測方法。
[4] 燃焼炉から導出される排ガスを媒体分離装置に導!ヽて流動媒体を分離し、該分離 した流動媒体をダウンカマーを介して外部再循環ユニットへ供給し、該外部再循環 ユニットへ供給される流動媒体を流動用空気により流動化させつつ前記燃焼炉へ戻 すようにした循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測装置であって、
外部再循環ユニットへ供給する流動用空気を停止した際に、ダウンカマー内に堆 積する流動媒体が下側基準高さ位置に到達したことを検出する下側検出手段と、 外部再循環ユニットへ供給する流動用空気を停止した際に、ダウンカマー内に堆 積する流動媒体が上側所定高さ位置に到達したことを検出する上側検出手段と、 前記下側検出手段及び上側検出手段からの検出信号に基づき、ダウンカマー内 に堆積する流動媒体が下側基準高さ位置から上側所定高さ位置へ到達する時間を 計測し、該時間とダウンカマー内径に基づく流動媒体の堆積量とにより、流動媒体の 流量を循環量として求める演算手段と
を備えてなる循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測装置。
[5] ダウンカマー内の下側基準高さ位置を横切るように投射された光を受光する下側 光センサによって下側検出手段を構成すると共に、ダウンカマー内の上側所定高さ 位置を横切るように投射された光を受光する上側光センサによって上側検出手段を 構成し、ダウンカマー内の下側基準高さ位置を横切るように投射された前記下側光 センサの光がダウンカマー内に堆積する流動媒体によって遮断された時点で演算手 段のタイマをスタートさせ、ダウンカマー内の上側所定高さ位置を横切るように投射さ れた前記上側光センサの光がダウンカマー内に堆積する流動媒体によって遮断され た時点で演算手段のタイマをストップさせることにより、ダウンカマー内に堆積する流 動媒体が下側基準高さ位置から上側所定高さ位置へ到達する時間を計測するよう 構成した請求項 4記載の循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測装置。
[6] 下側光センサ及び上側光センサより上方におけるダウンカマー内に、ダウンカマー 内の下側基準高さ位置及び上側所定高さ位置を横切るように投射された光がダウン カマー内を流下する流動媒体によって遮断されないようにするための屋根部材を配 設した請求項 5記載の循環流動層燃焼装置の流動媒体循環量計測装置。
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