JP3911599B2 - 加圧流動層ボイラ - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は加圧流動層ボイラに係り、特に流動媒体の凝集を抑制する技術に関する。
【従来の技術】
【０００２】
加圧流動層ボイラは、９気圧程度の圧力下で石灰石（ＣaＣＯ3）を流動媒体として石炭を流動層燃焼させ、燃焼熱の回収により生成させた蒸気によりスチームタービンを駆動させ、860℃程度の高圧の燃焼ガスを用いてガスタービンを駆動させる高効率複合発電システムの主要な構成要素である。流動媒体と混合された石炭は流動層内で流動しながら燃焼し、生成する燃焼熱は石炭自身の流動と流動媒体への伝熱とその流動により拡散し、流動層内の温度は均一化される。
【０００３】
しかし、周辺部への伝熱が阻害された状態で燃焼反応が進むと、局所的に温度が上昇し、灰が溶融して流動媒体を取り込んで大きな凝集体（アグロメ）を生成し、流動層の流動を停止させ、燃焼炉としての機能停止に至る。この凝集体（アグロメ）はまた、流動媒体の排出あるいは負荷変化のための流動媒体の移送の管路を閉塞し、間接的に火炉の運転を停止させる。
【０００４】
アグロメが生成される原因として最も大きなものは、火炉内の流動が阻害されることと、燃料の供給が偏在することである。火炉内の流動阻害は、火炉内の伝熱管が流動媒体の円滑な流動を妨げるよう配置されていたり、流動媒体の抜き出し、供給部での流動媒体の流動が停止するような不具合が発生した場合、あるいは粗大粒子の混在により局所的に流動が停止する等の例がある。これらの対策としては、火炉内の流動を精密に解析し、伝熱管の配置及び流動媒体抜き出し、供給部の構造の最適化が進められている。粗大粒子の混在に関しては、選炭の徹底により石炭中のズリを除くことにより解決できる。
【０００５】
燃料供給の偏在化は燃料供給装置及び火炉内の伝熱管配置の不具合に起因するものであり、原因となる燃料供給装置及び伝熱管配置の改良で防止できる。例えば、特許文献１には、燃料及びガスの流動層内における分配を改良するためのデイストリビュータ装置の記載がある。
【特許文献１】
特表平６−５０４３６０号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの対策にもかかわらず依然として火炉内でのアグロメの生成が散見され、これによる火炉の停止も根絶できず、火炉の長時間連続運転を安定して継続できるまでには至っていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
火炉を停止した時に内部の状況を詳細に調べたところ、火炉内を縦断するような巨大なアグロメの生成には至らないまでも、比較的小さなアグロメ（粗粒状アグロメ）の生成が頻発しているのがわかった。小さなアグロメが炉底の流動媒体の抜き出し口の一部を閉塞し、負荷の調整のために必要な流動媒体の抜き出しを阻害していた。これをそのまま放置して火炉の運転を継続した場合にはこのアグロメは成長を続け、火炉の機能停止に至る可能性がある。
【０００８】
この粗粒状アグロメの生成状況及び形状を詳細に解析した結果、アグロメの生成場所は火炉の底部に集中し、20mm程度の大きさで流動媒体を中に取り込んではいたものの粒子間の結合は弱く、溶融の痕跡はわずかであった。これは火炉の運転温度に近い温度で溶融を経由せずに小アグロメの生成が進行していることを示す。
【０００９】
加圧流動層ボイラにおいては、石灰石（ＣaＣＯ3）と石炭の燃焼灰であるＳiＯ2−Ａl2Ｏ3が共存し、860℃程度の温度にさらされている。石灰石の一部は脱炭酸反応を起こし、活性な生石灰（ＣaＯ）を生成し、これが燃焼灰と反応して低融点化合物を生成することが予想される。
【００１０】
ＣaＯ−ＳiＯ2-Ａl2Ｏ3三成分系相平衡図としては図２に示すような図が知られている（“Phase Diagrams for Ceramists”, Vol．1，FIG．630，the American Ceramic Society，Inc．（1964））。それによると、各成分の融点は、それぞれ、ＣaＯは2570℃、ＳiＯ2は1723℃、Ａl2Ｏ3は2020℃であるが、三成分が互いに混合されると融点は低下する。例えばアノーサイト（ＣaＯ・Ａl2Ｏ3・2ＳiＯ2）の組成領域は図中の中央やや上部に位置し、この組成領域中にはＣaＯ−ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3三成分系における融点の最も低い組成が存在し、そのときの融点は1170℃である。
【００１１】
この相平衡図はあくまで該当する組成の融点を示したものであり、ＣaＯ−ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3三成分間の固相反応は実際には融点よりも低い温度で進行しうる。経験的には融点の60％程度の温度で固相反応が進行することが知られており、アノーサイトの最低融点1170℃に相当する組成では、700℃付近から反応が進行する恐れがある。アノーサイトの量論組成（ＣaＯ・Ａl2Ｏ3・2ＳiＯ2）の融点は1553℃であり、この組成では930℃付近から固相反応が進行する。粗粒アグロメの組成分析によれば、ＣaＯ−ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3三成分の組成は図２に示すアノーサイト及びゲーレナイトの組成範囲に近く、Ｘ線回折により上記化合物の生成を確認できた。
【００１２】
そこで、火炉内における石灰石及び燃焼灰の凝集反応に及ぼす温度及び時間の影響を模擬灰を用いて調べた。石炭灰をシリカ（ＳiＯ2）粉末とアルミナ（Ａl2Ｏ3）粉末を混合することで模擬し、その組成は以下の３種とした。
【００１３】
【表１】

これらの組成の灰、各88、75、50重量部に生石灰（ＣaＯ）の粉末をそれぞれ12、25、50重量部の割合で混合して加圧流動層の火炉内の灰組成を模擬し、これを3×2×2mmの大きさに成型したものに荷重を加え、この成型体が圧壊したときの荷重を成型体の断面積で割り圧壊強度とした。
【００１４】
成型体を温度を変化させて熱処理すると、図３に示すように温度が800℃を越えると成型体の圧壊強度が急激に上昇した。これはＣaＯとＳiＯ2、Ａl2Ｏ3の間の固相反応により粉体粒子間に結合が生成し、この結合により粉体粒子が互いに結びつけられたためである。図２の三成分系相平衡図によれば、アノーサイトの融点は最低で1170℃であり、上述のように融点の60％の温度で固相反応の進行が顕著になるとすれば、その温度は702℃となり、800℃では十分固相反応が進行し得る。
【００１５】
ＣaＯの比率を変えて同様の試験を行うと、図４に示すようにＣaＯの比率が増えるに従って圧壊強度は上昇した。
【００１６】
また流動媒体を模擬した粒径1〜3mmの石灰石粒子と、燃焼灰を模擬したシリカ、アルミナ及び生石灰粉末の混合物を85／15の重量比で混合して同様に熱処理すると、温度930℃で模擬灰の固相反応によりシリカ、アルミナを媒介として石灰石粒子の間に結合が生成して直径20mm程度の凝集体が生成した。実際には燃焼灰中には各種の微量成分が含まれ、Si及びAl成分は粒径が小さく反応性の高いカオリナイト（2ＳiＯ2・Ａl2Ｏ3・２Ｈ2Ｏ）の形で存在する比率が高い。また流動媒体側でも粒子表面に脱炭酸による多孔質層の形成が予想され、上記の模擬灰による試験結果よりもさらに低い温度で固相反応が進行する。
【００１７】
火炉内では粒子が絶えず移動しており、粒子間に固相反応が進行するとは通常は考えにくい。しかし、火炉内の特定の場所で流動媒体と燃焼灰が混合されて、靜置状態が出現する可能性がある。この状態で火炉の運転が継続されると、この混合物は燃焼場の高温雰囲気にさらされ、固相反応によりＣaＯ−ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3三成分系化合物を生成する。混合物の組成が図２の低融点化合物組成に近いと固相反応はより強く進行し、凝集体（アグロメ）を生成する。凝集の進行度は高温雰囲気にさらされる時間すなわち火炉の運転時間に比例するため、生成した凝集体を運転期間中そのままに放置して運転を継続すると、巨大アグロメを生成し火炉停止に至らしめる恐れがある。
【００１８】
具体的にどの位置で粒子の滞留が発生しているかを、火炉点検時に炉内の流動媒体を高さ方向の各位置で採取し、粒径分布を測定して調べた。その結果、図５に示すように、分散板の直上部では流動媒体中の粒径0．3mm以下の粒子の比率が火炉の上部に比べて高く、粒径の小さい媒体が分散板の直上部に多く存在していることが確認された。
【００１９】
図６に空気分散板構造の一例を示すが、燃焼用空気の吹き出し口の死角に当たる部分に吹き溜まりが生成し、ここにＳiＯ2及びＡl2Ｏ3を主成分とする燃焼灰と流動媒体の粉化物のうち、火炉内の上昇ガス流れに同伴できなかった部分が滞留すると考えられる。また流動が緩慢であると、粒径の大きい粒子が上部に、粒径の小さい粒子が下部に集まり、粒径の小さい粒子の蓄積が加速される。
【００２０】
さらに、分散板直上部は燃焼反応がまだ進行しておらず、ＣＯ2分圧が低いため、石灰石の脱炭酸反応が進行しやすくなる。分散板直上部に蓄積された流動媒体で脱炭酸反応が進行してＣaＯの比率が高まると、反応性が高いためＳiＯ2及びＡl2Ｏ3との間で固相反応が進行しやすくなる。
【００２１】
固相反応によるアグロメの生成を抑制するためには、分散板直上での微細粒子の滞留抑制と、固相反応により生成した粗大粒子の除去が必要となる。微細粒子を火炉内に滞留させないためには、
（1）空塔速度を上昇させる、あるいは空気ノズルからの噴出速度を増加させる ことにより、微細粒子を燃焼ガスに同伴させて火炉から飛散させる方法及び、（2）蓄積した部分を炉底から排出する方法
がある。しかし空塔速度を上げると飛散する灰量が増え、脱塵設備の負荷が増大する。さらには流動媒体の流動が活発となり、伝熱管の磨耗が顕著になるため不適当である。また空気ノズルからの噴出速度を増大させても死角の解消には不十分であり、炉底からの排出が最も効果的である。また粗粒アグロメは炉底部に滞留する傾向があり、これを排除するためにも炉底抜き出しを利用することが最も効果的である。
【００２２】
流動層ボイラの概略構造の一例を図８に示す。図示の流動層ボイラは、伝熱管１５を内装して火炉１１を形成する炉体１００と、火炉１１の底部にほぼ水平に火炉１１を横断するように配置された空気分散板１２と、空気分散板１２の下方に形成されたウインドボックス６６と、空気分散板１２及び炉体１００の下端を上下方向に貫通して配置され一端が空気分散板１２の上面で開口する流動媒体の抜き出し管路９１と、同じく空気分散板１２及び炉体１００の下端を上下方向に貫通して配置され空気分散板１２の上面で開口する炉底灰の排出管路９０と、炉体１００に接続して設けられ火炉１１に燃料を供給する燃料ノズル９３と、前記流動媒体の抜き出し管路９１の他端に流動媒体の移送管路９４を介して接続された流動媒体の貯蔵装置９５と、流動媒体の貯蔵装置９５底部と火炉１１を連通する流動媒体の供給管路９２と、を含んで構成されている。移送管路９４と抜き出し管路９１の接続部、及び移送管路９４の垂直部分の下端には、それぞれ流動媒体を気体搬送するための搬送気体が供給されるようになっている。なお、火炉１１を加圧するための装置等は図示を省略してある。
【００２３】
火炉１１の底部に設置された空気分散板１２の上に流動媒体を充填し、空気分散板１２の下方のウインドボックス６６に燃焼用の空気を供給し、この空気を空気分散板１２に形成された空気穴から上方に吹き出させて流動媒体を流動化させる。運転中ボイラの負荷を降下させる場合（負荷が低下した場合も同じ）、同じく火炉の底部に設置された流動媒体の抜き出し管路９１から、負荷の降下にあわせて流動媒体を火炉１１から抜き出し、抜き出された流動媒体を貯蔵装置９５に移送する。負荷上昇時には、流動媒体の貯蔵装置９５から火炉の側面に設置された前記流動媒体の供給管路９２を経て流動媒体を火炉内に供給する。
【００２４】
燃料ノズル９３から供給された石炭は流動層で流動しながら燃焼し、生成した燃焼灰は燃焼ガスとともに火炉から排出されるが、一部はガス流れに同伴されずに炉内に残留する。また流動媒体も火炉内で流動しながら衝突及び反応により部分的に磨耗し、これにより生成した小粒径粒子も一部は火炉内に残留する。
空気分散板１２上での燃焼灰を含む小粒径灰の蓄積を防ぐために、図７に示すように炉底灰の排出管路９０の周囲の空気分散板１２に傾斜をつけ、炉底部をホッパ形状とし、随時小粒径灰を空気分散板近傍から排出できる構造とすることが一般的に実施されている。これにより炉外に排出された小粒径灰を含む流動媒体は廃棄される。
【００２５】
しかし、負荷降下時に流動媒体の抜き出し管路９１から抜き出された流動媒体中に含まれる小粒径灰及び粗粒子は、流動媒体貯蔵設備９５に戻されて再びそのまま流動媒体とともに負荷上昇時に火炉内に戻され、炉内での固相反応によるアグロメ生成の原因物質となる。
【００２６】
これを避けるために、小粒径灰及び粗粒子を流動媒体循環の途中で除去し、再び火炉内に戻されないようにする必要がある。このため、粗粒アグロメは流動媒体の貯蔵装置９５に戻した後、貯蔵装置内で分級、除去される。例えば図１に示すように貯蔵装置９５内に所定の大きさの穴を多数設けたスクリーンを水平面に対して傾斜させて張り、この傾斜スクリーンの上に貯蔵装置９５内に戻された流動媒体を投入し、粗粒子を分離する。これにより流動媒体中の特定粒径範囲を超える径の粒子は循環する流動媒体中から除去され、この流動媒体は再び火炉内に戻されてもアグロメを生成しなくなる。
【００２７】
小粒径灰は上述した貯蔵装置９５内での分級方式では、循環する流動媒体からの分離は不可能である。逆に移送管路９４内を移送されてくる過程で管路内に堆積し管路を閉塞することが危惧される。そこで移送管路内での詰まりを防ぐために、火炉に近い側すなわち火炉直下で小粒径灰を流動媒体中から分離する必要がある。
【００２８】
通常炉底からの流動媒体の抜き出しは負荷降下時に実施される。しかし負荷降下時にのみ流動媒体の抜き出しを実施するのでは不十分であり、通常の一定負荷運転時にも流動媒体の抜き出しができる方策を講じなければならない。加圧流動層ボイラの出力は熱吸収量により決まるため、流動層の設定温度を上昇させると、伝熱面積すなわち流動層の高さを下げる必要がある。これに対して流動層の設定温度を低下させると、伝熱面積すなわち流動層の高さを上げなければならない。この流動層の温度設定を利用して流動媒体の出し入れを実施し、一定負荷運転時においても流動媒体中の粗粒子の分級が可能となる。
【００２９】
本発明の課題は、加圧流動層ボイラの運転に際し、流動媒体を流動層火炉から流動媒体貯蔵設備に移送する移送管路内での、小粒径灰による詰りを防止することにある。
【００３０】
上記課題を達成する本発明の手段は、流動媒体を流動層火炉から抜き出し流動媒体貯蔵設備へ送る流動媒体抜き出し管路及び移送管路と流動媒体貯蔵設備から流動層火炉へ流動媒体を供給する管路を備えた加圧流動層ボイラにおいて、前記流動層火炉から抜き出された流動媒体中に含まれる特定粒径以下の径の粒子を分離するため、前記流動層火炉直下の流動媒体抜き出し管路に傾斜部分を設け、該傾斜部分の内管を網目状金属で構成した二重管式管路を備え、該二重管式管路の外管が微粒子貯蔵容器の上面に接続され、前記二重管式管路の内管と接続した前記移送管路と前記微粒子貯蔵容器の内部とが連通する分級設備を備えたことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
【００３１】
以下本発明の参考例及び実施例を、図面を参照して説明する。
〈参考例１〉
本参考例は、図８に示す加圧流動層ボイラの流動媒体の貯蔵装置９５を、図１に示す流動媒体の貯蔵装置９５に置き換えたものである。図示の貯蔵装置９５は、両端が閉じられ軸線をほぼ鉛直にして配置された円筒形の容器９５Ａと、容器９５Ａの上端部中心軸上に設置され一端を容器９５Ａ内に開口し他端が移送管路９４に接続された流動媒体の投入ノズル９８と、容器９５Ａの下端部中心軸上に設置され一端を容器９５Ａ底面に開口し他端が流動媒体の供給管路９２に接続された流動媒体の供給ノズル９９と、容器９５Ａ内上部に水平面に対して傾斜して張設された傾斜スクリーン５１と、傾斜スクリーン５１の一番低い位置の端部が接する容器９５Ａの壁面に、外方に突出して形成された粗粒子の排出管路９７と、を含んで構成されている。流動媒体の貯蔵装置９５以外の構成は前記図８に示す加圧流動層ボイラの構成と同じであり、図示と説明は省略してある。
【００３２】
図１に示す流動媒体の貯蔵装置９５を備えた加圧流動層ボイラにおいて、加圧流動層ボイラの出力を100％から75％へ降下させるのに伴い、炉内の流動媒体の25％に相当する量を、流動層火炉の底部の流動媒体の抜き出し管路９１から抜き出し、移送管路９４を経て流動媒体の貯蔵装置９５に移送した。
【００３３】
流動媒体の貯蔵装置９５内には、図１に示すようにメッシュサイズ5．56mmのＳＵＳ製傾斜スクリーン５１を、水平面に対して傾斜した向きに設置してある。傾斜角は流動媒体の安息角以上の角度としてある。貯蔵装置９５内に戻された流動媒体は傾斜スクリーン５１上を流れ下り、流動媒体中の小さい粒子は流れ下りながら傾斜スクリーン５１の穴を通って容器９５Ａ底部に落下する。傾斜スクリーン５１の穴を通過しない大きさの粒子（粗粒子）は、傾斜スクリーン５１上をそのまま下方に流れ下り、粗粒子の排出管路９７を経て流動媒体の循環経路該に取り出される。
【００３４】
これにより粒径5．56mm以上の粗粒アグロメは、抜き出された流動媒体中より分離除去された。粗粒アグロメが分離された流動媒体１８は流動媒体の貯蔵装置９５内に貯えられ、負荷上昇時に再び火炉１１へ供給される。流動媒体の投入ノズル９８は本実施例では容器９５Ａの中心軸上に設置されているが、傾斜スクリーン５１の相対的高さが高い位置に偏心して設置すると分級効率が高まる。分離された粗粒アグロメは傾斜スクリーン５１の傾きに従って、傾斜スクリーン５１の下端に設置された粗粒子の排出管路９７に移動し、流動媒体の循環経路から除去された。これにより、アグロメ生成のもう一つの原因物質である粗粒状ズリも流動媒体中から排除することができた。
〈参考例２〉
本参考例は、図８に示す加圧流動層ボイラの流動媒体の貯蔵装置９５を、図９に示す流動媒体の貯蔵装置９５に置き換えたものである。図示の貯蔵装置９５は、両端が閉じられ軸線をほぼ鉛直にして配置された円筒形の容器９５Ａと、容器９５Ａの上端部に偏心設置され一端を容器９５Ａ内に開口し他端が移送管路９４に接続された流動媒体の投入ノズル９８と、容器９５Ａの下端部中心軸上に設置され一端を容器９５Ａ底面に開口し他端が流動媒体の供給管路９２に接続された流動媒体の供給ノズル９９と、容器９５Ａ内上部に軸線を容器９５Ａの中心軸線に一致させて配置された漏斗形の円錐状スクリーン５２と、円錐状スクリーン５２の一番低い位置の端部（小径端）に接続された粗粒子貯蔵容器５５と、粗粒子貯蔵容器５５の下端開口に接続された弁５５Ａと、弁５５Ａより下方の炉壁に外方に突出して形成された粗粒子の排出管路９７と、粗粒子貯蔵容器５５と排出管路９７とを弁５５Ａを介して連通する管路５５Ｂと、を含んで構成されている。流動媒体の貯蔵装置９５以外の構成は前記図８に示す加圧流動層ボイラの構成と同じであり、図示と説明は省略してある。
【００３５】
図９に示す流動媒体の貯蔵装置９５を備えた加圧流動層ボイラにおいて、100％定負荷で運転中に加圧流動層の基準層温度を860℃から885℃へと25℃上昇させた。これに伴い炉内の流動媒体の10％に相当する量を、流動層火炉の底部の流動媒体の抜き出し管路９１から抜き出し、移送管路９４を経て流動媒体の貯蔵装置９５に移送した。
【００３６】
図９に示すように、メッシュサイズ5．56mmのＳＵＳ製メッシュスクリーンで円錐状スクリーン５２が形成され、容器９５Ａ内にスクリーンの頂点を下向きにして張設してある。流動媒体の投入ノズル９８は容器９５Ａの中心軸から偏心した位置に取付けられている。円錐状スクリーン５２の傾斜角は流動媒体の安息角以上の角度とし、貯蔵装置９５内に戻された流動媒体は円錐状スクリーン５２上を流れ下りながら分級された。分級された粗粒子は、円錐の頂点の下側に設置された粗粒子貯蔵容器５５に貯えられ、排出管路９７を経て排出され、粗粒アグロメは流動媒体の循環経路から除去された。200時間以上の定負荷運転が継続される場合は、200時間経過ごとにこの操作を繰り返すのが望ましい。これにより、アグロメ生成のもう一つの原因物質である粗粒状ズリを流動媒体中から排除することができた。
〈実施例１〉
本実施例は前記参考例１，参考例２の加圧流動層ボイラの流動媒体の抜き出し管路９１及び移送管路９４の一部を、図１０に示す構成に置き換えたものであり、他の構成は前記参考例１，参考例２の構成におなじである。本実施例においては、図１０に示すように、流動層火炉直下の流動媒体の抜き出し管路９１に傾斜部分を設け、この傾斜した部分の一部の管路を二重管式管路９１Ａとし、二重管の内管をＳＵＳ製エキスパンドメタルで形成して二重管式スクリーン５３を構成した。エキスパンドメタルのメッシュサイズは1mm×0．4mmとした。二重管式管路９１Ａの内管（二重管式スクリーン５３）の末端を垂直に配置された移送管路９４の途中に接続し、二重管式管路９１Ａの外管を前記内管の末端よりも延長し、その末端を二重管式管路９１Ａの下流端下方に配置された微粒子貯蔵容器５６の上面に接続した。微粒子貯蔵容器５６内部は、移送管路９４の前記内管との接続部よりも上方の位置に管路９４Ａで連通されている。また、垂直に配置された移送管路９４の下端には、流動媒体を気体搬送するための搬送気体が供給されるようになっている。微粒子貯蔵容器５６の底部には開口が設けられ、微粒子取り出し用の弁５６Ａが取り付けられている。また、抜き出し管路９１の傾斜部分の上流側（高い側）には、図示されていない搬送気体供給手段が接続されている。抜き出し管路９１の傾斜部分を設ける位置は、流動層火炉直下の、できるだけ火炉に近い位置とするのが望ましい。
【００３７】
上記構成の加圧流動層ボイラにおいて、定格負荷で運転中に、加圧流動層の基準層温度を860℃から885℃へと25℃上昇させた。これに伴い炉内の流動媒体の10％に相当する量を、流動層火炉の底部に流動媒体の抜き出し管路９１から抜き出し、移送管路９４を経て流動媒体の貯蔵装置９５に移送した。
【００３８】
図１０に示すように、流動層火炉直下の流動媒体の抜き出し管路９１の傾斜した部分の一部の管路を二重管式管路９１Ａとし、二重管の内管をＳＵＳ製エキスパンドメタルで二重管式スクリーン５３を形成してある。二重管式スクリーン５３のメッシュサイズは1mm×0.4mmとしてあるので、火炉から抜き出された流動媒体のうち、粒径0．4mm以下の微細粒子は二重管式管路９１Ａを流下しながら二重管式スクリーン５３により分級された。分級された微細粒子は外管を流下して微粒子貯蔵容器５６に貯えられ、流動媒体の循環経路から分離除去された。微細粒子とともに微粒子貯蔵容器５６に流入する搬送気体は、管路９４Ａを経て移送管路９４に導かれるから、前記外管、微粒子貯蔵容器５６、管路９４Ａ、移送管路９４という搬送気体の流れができ、内管から外管に落下した分級された微細粒子は、この搬送気体の流れにのって微粒子貯蔵容器５６に導かれる。
【００３９】
200時間以上の定負荷運転が継続される場合は、200時間経過ごとにこの操作を繰り返すのが望ましい。
【００４０】
これにより、流動層直下で微細粒子を除去できるため、抜き出し配管内での微細粒子の固着による閉塞をも防止することができた。
〈参考例３〉
図１に示す流動媒体の貯蔵装置９５を備えた加圧流動層ボイラを75％定格負荷で運転中に、加圧流動層の基準層温度を860℃から885℃へと25℃上昇させた。これに伴い炉内の流動媒体の10％に相当する量を、流動層火炉の底部の流動媒体の抜き出し管路から抜き出し、移送管路９４を経て流動媒体の貯蔵装置９５に移送した。
【００４１】
流動媒体の貯蔵装置９５内には、図１に示すように、メッシュサイズ5．56mmのＳＵＳ製傾斜スクリーン５１を、水平面に対して傾斜した向きに設置してある。傾斜角は流動媒体の安息角以上の角度としてあるから、貯蔵装置９５内に戻された流動媒体は傾斜スクリーン５１上を流れ下り、流動媒体中の小さい粒子は流れ下りながら傾斜スクリーン５１の穴を通って容器９５Ａ底部に落下する。傾斜スクリーン５１の穴を通過しない大きさの粒子（粗粒子）は、傾斜スクリーン５１上をそのまま下方に流れ下り、粗粒子の排出管路９７を経て流動媒体の循環経路該に取り出される。
【００４２】
これにより粒径5．56mm以上の粗粒アグロメは、抜き出された流動媒体中より分離除去された。粗粒アグロメが分離された流動媒体１８は流動媒体の貯蔵装置９５内に貯えられ、負荷上昇時に再び火炉１１へ供給される。流動媒体の投入ノズル９８は本参考例では容器９５Ａの中心軸上に設置されているが、傾斜スクリーン５１の相対的高さが高い位置に偏心して設置すると分級効率が高まる。分離された粗粒アグロメは傾斜スクリーン５１の傾きに従って、傾斜スクリーン５１の下端に設置された粗粒子の排出管路９７に移動し、流動媒体の循環経路から除去された。これにより、アグロメ生成のもう一つの原因物質である粗粒状ズリも流動媒体中から排除することができた。
【００４３】
200時間以上の定負荷運転が継続される場合は、200時間経過ごとにこの操作を繰り返すのが望ましい。
〈実施例２〉
流動媒体の抜き出し管路９１と移送管路９４に図１０に示す構成を備えた加圧流動層ボイラを100％定格出力で運転中、出力を100％から75％へ降下させるのに伴い、炉内の流動媒体の25％に相当する量を、流動層火炉の底部の流動媒体の抜き出し管路９１から抜き出し、移送管路９４を経て流動媒体の貯蔵装置９５に移送した。
【００４４】
図１０に示すように、流動層火炉直下の流動媒体の抜き出し管路９１の傾斜した部分の一部の管路を二重管式管路９１Ａとし、二重管の内管をＳＵＳ製エキスパンドメタルで形成して二重管式スクリーン５３を構成してある。二重管式スクリーン５３のメッシュサイズは1mm×0.4mmとし、火炉から抜き出された流動媒体のうち、粒径0.4mm以下の微細粒子は流動媒体の抜き出し管路９１を流下しながら二重管式スクリーン５３により分級された。分級された微細粒子は微粒子貯蔵容器５６に貯えられ、流動媒体の循環経路から分離除去された。
【００４５】
これにより、流動層直下で微細粒子を除去できるため、抜き出し配管内での微細粒子の固着による閉塞をも防止することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、流動媒体中の、特定粒径範囲より径の小さい微細粒子を、機械的な動作部分のある機械を用いることなく、流動媒体の循環経路から除去することが可能となり、火炉の安定した運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】 本発明の第１の参考例の要部構成を示す断面図である。
【図２】 ＳiＯ2−Ａl2Ｏ3−ＣaＯ三成分系相平衡図である。
【図３】 燃焼灰成形体の圧壊強度に及ぼす熱処理温度の影響を示すグラフである。
【図４】 模擬灰成形体の圧壊強度に及ぼすＣaＯ含有率の影響を示すグラフである。
【図５】 火炉内の流動媒体の粒径分布の火炉高さ方向の変化を示すグラフである。
【図６】 空気分散板形状の一例を示す断面図である。
【図７】 空気分散板及び流動媒体抜き出し部の構造の一例を示す断面図である。
【図８】 加圧流動層ボイラの全体構成と流動媒体の循環経路の例を示す断面図である。
【図９】 本発明の第２の参考例の要部構成を示す断面図である。
【図１０】 本発明の第１の実施例の要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１ 流動層火炉
１２ 空気分散板
１５ 伝熱管
１８ 流動媒体
５１ 傾斜スクリーン
５２ 円錐形状スクリーン
５３ 二重管式スクリーン
５５ 粗粒子貯蔵容器
５５Ａ 弁
５６ 微粒子貯蔵容器
５６Ａ 弁
６１ 空気噴出孔
６５ 吹き溜まり
６６ ウインドボックス
９０ 炉底灰の排出管路
９１ 流動媒体の抜出管路
９１Ａ 二重管式管路
９２ 流動媒体の供給管路
９３ 燃料ノズル
９４ 流動媒体の移送管路
９４Ａ 管路
９５ 流動媒体の貯蔵装置
９５Ａ 容器
９７ 粗粒子の排出管路
９８ 流動媒体の投入ノズル
９９ 流動媒体の供給ノズル
１００ 炉体

Claims (1)

1. 流動媒体を流動層火炉から抜き出し流動媒体貯蔵設備へ送る流動媒体抜き出し管路及び移送管路と流動媒体貯蔵設備から流動層火炉へ流動媒体を供給する管路を備えた加圧流動層ボイラにおいて、
   前記流動層火炉から抜き出された流動媒体中に含まれる特定粒径以下の径の粒子を分離するため、前記加圧流動層火炉直下の流動媒体抜き出し管路に傾斜部分を設け、該傾斜部分の内管を網目状金属で構成した二重管式管路を備え、該二重管式管路の外管が微粒子貯蔵容器の上面に接続され、前記二重管式管路の内管と接続した前記移送管路と前記微粒子貯蔵容器の内部とが連通する分級設備を備えたことを特徴とする加圧流動層ボイラ。

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