JPH0214601B2

JPH0214601B2 -

Info

Publication number: JPH0214601B2
Application number: JP56191657A
Authority: JP
Inventors: Burearii Resurii; Henrii Uiruson Jon; Demirukan Nyatsutsui
Original assignee: NOOZAN ENG IND PLC
Current assignee: NOOZAN ENG IND PLC
Priority date: 1980-11-28
Filing date: 1981-11-28
Publication date: 1990-04-09
Also published as: JPS57120011A; US4434723A; KR880002397B1; KR830008102A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は流動床燃焼装置に関するものである。

この明細書で用いる「燃焼装置」という用語は
熱湯を供給するためのボイラ、他の流体を供給す
るためのボイラ、蒸気発生用ボイラー、高温ガス
発生装置および焼却装置を含むものである。

シエル・ボイラのような流動床装置は、たとえ
ば、流動可能な床を含んでいる部分から燃焼室ま
で延びる水平炉管を内部に含むシエルを有するの
が普通である。

そのようなボイラにおいては、床物質の粒子と
灰が床から分けられて、床の下流側で距離を変え
るために床から離れるガスにより運ばれる。いく
らかの分けられた物質はガス流から落ちて炉管の
壁に付着し、いくらかの物質は炉管内をまつすぐ
運ばれて、たとえば燃焼室の中にたまる。またあ
る物質は煙管内にたまり、より細かい粒子は煙室
近くまで運ばれ、更には煙突を通つて外部へ排出
される。一般に、煙突からの微粒子の排出をでき
るだけ減少させるために集塵器が設けられる。

流動床からの物質のふるい分け率はボイラの燃
焼率と、流動床を流れるガスの流量とに依存す
る。与えられた任意の点に物質粒子が付着する度
合はガスの流量に依存する。そして、ガスの流量
は床を流れるガスの流量と燃焼率とに依存する。
床から出るガス流は一様でなく、流量は炉管の横
断面の点によつて変る。

たとえば、アルミナ床（床の最初の重量は約
400Kg、粒子の平均寸法は700ミクロン、粒子の終
端速度は950℃で9.6ｍ／秒）を有し蒸気発生量が
１時間当り4545Kg（1000.0ポンド）であるシエ
ル・ボイラにおいては、燃焼ガスと流動化ガス
（それらのガスの速度は床を含んでいる部分の後
部壁上で約32ｍ／秒である）が床物質を１時間当
り約112Kg運び出したことが見出されている。運
び出されたその物質のうち約100Kgが炉管内部と
燃焼室内部にたまり、残りの約12Kgが後部の煙室
内にたまつた。

運び出される床物質がガス流経路に沿つて運ば
れる距離を、その経路中に設けたバツフルにより
制限できることを本願発明者は見出した。

そのようなバツフルは、蒸気、温水などを発生
するためまたは熱流体を加熱するためのシエル・
ボイラのようなボイラ、高温ガス発生装置や燃焼
装置すなわち焼却装置のような他の流動床燃焼装
置などで使用できる。

本発明によれば、水平炉ダクト内であつて流動
床の下流部のガス流路中にバツフルを設け、該バ
ツフルにはこれを貫通するガス流通路を形成する
と共に該バツフル前面のガス流通路入口面積を該
バツフル後面のガス流通路出口面積より小さく設
定したものである。このようにすることにより、
バツフルを通過するガス流速度はバツフル下流部
において失速することになり、この結果ガス流に
混入している床物質粒子はバツフル下流部のほゞ
一ケ所に落下することになる。したがつて、この
落下する個所に床物質粒子回収手段を設けること
により、この回収した床物質粒子の再利用が可能
になると共に、ボイラー或は煙突内壁への床物質
粒子の附着を防止することができる。

バツフルは炉管を横切つて延長させることがで
き、かつバツフル中に同一のガス流通路を複数本
貫通させることができる。

また、バツフルのガス流通路の断面積が下流に
向うにつれて大きくなるよう、ガス流通路側壁に
テーパを形成するとよい。

バツフルは耐火レンガの壁を有することができ
る。

耐火レンガのうちの少くともいくつかにはガス
流通路を貫通させることができる。

また、耐火レンガの間にガス流通路を設けるこ
ともできる。

あるいは、バツフルは耐熱金属セラミツク、ま
たは金属とセラミツクの複合材料で作ることもで
きる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

本発明の流動床シエル・ボイラ１０（第１，２
図）は水平円筒壁１２と、前部壁１４と、後部壁
１６とで構成されたシエルを有する。このシエル
は水スペース１８を構成する。管２０の形の水平
炉ダクトが前部壁１４から、水スペース１８の中
に設けられている燃焼室２２まで延びる。燃焼室
２２は水スペースの外部に設けることもできれ
ば、水スペース１８の中に一部分だけ設けること
もできる。煙管の第１の通路２４が燃焼室２２か
ら前部煙室２６まで延び、煙管の第２の通路２８
が前部煙室２６から後部煙室３０まで延びる。

後部煙室３０はガス流から灰粒子を除去するた
めのサイクロン型集塵器３２に通ずる。灰粒子は
空気コンベヤ３４により集塵器３２からとり出さ
れる。集塵器３１は吸出し通風（Ｉ・Ｄ）フアン
３８を貫通する煙突連結部３６を有する。

ボイラ１０の前方に固体燃料供給装置４０が配
置される。この供給装置４０はバンカー（図示せ
ず）からホツパー４４へ固体燃料を送り込むため
のスクリユー・コンベヤ４２を含む。固体燃料は
ロータリー・フイーダー４８によりスプレツダ４
６へ送られる。

分配板５０が、炉管２０内部に、粒状物質たと
えばアルミナ製の流動可能な床を含む部分の底を
構成する。分配板５０は前部と後部がシエルの前
方壁１４と、耐火レンガ製の床支持壁５４とによ
りそれぞれ支持される。分配壁５０の側面は炉管
２０により支持される。前部壁１４と床支持壁５
４および炉管２０は床を含む部分を形成する。分
配板５０はノズル５６を有する。このノズル５６
を通つて流動化空気と燃料ガスが床５２の中に送
り込まれる。分配板５０の縁部の炉管壁に隣接す
る位置に設けられているノズル５６は、分配板５
０に対して分配板５０の中心から離れる向きに傾
斜させられる。

炉管２０に通じている強制通風（Ｆ・Ｄ・）フ
アン５８により、流動化空気がダクト６０を通じ
て分配板５０の下の炉管２０へ供給される。たと
えばプロパンガスのような燃料ガスが管６２（１
本だけが示されている）を通じて供給される。管
６２は燃料ガスをノズルの中に直接供給するため
の側管を有する。

炉管２０の床支持壁５４と燃焼室２２の間にバ
ツフル６４が設けられる。バツフル６４は、炉管
２０を横切つて配置される耐火レンガの壁で構成
される。耐火レンガのうちのいくつかにはガス流
通路６６が形成される。それらの通路６６は壁５
４へ向かつてテーパーを成す。

通路６６の数、寸法および分布と、バツフル６
４と壁５４との距離とは、炉管を流れるガスの流
量が炉管の横断面全体にわたつてできるだけ一様
であるように選択される。なるべくなら、床支持
壁５４の真上に形成されるガス流通路の断面積、
該床支持壁５４とバツフル６４間のガス流通路の
平均断面積、およびバツフル６４に形成したガス
流通路６６の流入口の合計面積がほゞ形成される
のが理想的である。

たとえば、内径が1.267ｍの炉管２０を有する
ボイラにおいては、各部の典型的なパラメータの
一例は下記の通りである。

１床支持壁５４の上のガス流通路の横断面の面
積：0.25m² ２床支持壁５４とバツフル６４の間隔：0.2ｍ
（等しい横断面面積を得るための正確な間隔：
0.184ｍ）３２に形成されているガス流通路の横断面面
積：0.219m² ４バツフル６４中の通路６６の数：37 ５通路６６は（上から下へ）４本−５本−６本
−７本−６本−５本−４本という通路分布を有
する７本の水平行に配置された６通路６６のピツチ：0.18ｍ７床支持壁に対向するバツフル前面における各
通路６６の直径：0.09ｍ８各通路６６の円錐開先角：10度９通路６６により形成されているガス流通通路
全横断面面積（小さい方の端部において）：
0.24m² 10 バツフル６４の厚さ：0.29ｍシユート６８が燃焼室２２の底からシエルの円
筒壁１２を貫通して外部へ延びる。このシユート
６８は弁（図示せず）を含む。その弁は常時は閉
じているが、燃焼室２２の中にたまつた粒子を排
出させる場合に開くことができる。

フアン３８，５８を回転させて床５２を僅かに
流動化させ、燃料ガスを床５２に供給することに
よりボイラ１０の運転が開始される。燃料ガスは
床の表面で点火され、熱が床物質へ伝えられると
炎の境界面が分配板１５へしだいに接近する。床
物質の温度が十分に高くなると固体燃料供給装置
４８が運転させられて固体燃料（石炭）を床５２
へ供給し、フアン３８，５８が設計流量の流動化
ガスを床に与えて、床の上部を比較的平衡状態に
する、すなわち、床の上部の圧力を大気圧より僅
かに低くする。固体燃料を点火するのに要する短
い時間が経過した後で燃料ガスの供給を断つ。そ
の後は、燃料供給装置４８は、ボイラ１０からの
求められた蒸気需要量に応じて、石炭すなわち固
体燃料を床５２に供給する。

ボイラ１０の運転中は、床５２から流れ出して
床支持壁５４の上を流れるガスの速度はたとえば
32ｍ／秒である。この速度は床物質の粒子と炭と
の終端速度よりかなり高い。したがつて、燃焼室
２２内の最高ガス速度も床物質の終端速度より高
いから、本発明が用いられなければ、かなりの量
のの床物質が煙管の中に運ばれることになる。十
分に小さい灰粒子はボイラの中を通つて集塵器３
２までまつすぐ運ばれる。

ガス流通路は炉管２０の横断面に分布されてい
るから、バツフル６４の下流側における最大ガス
流量は、バツフル６４がない場合の流量とくらべ
て比較的小さい。なるべくなら、バツフル６４の
下流側のガス流の最高速度は床物質の終端速度よ
り低くする。好適な最高速度は終端速度の３分の
２である。

したがつて、比較的少量の床物質が燃焼室２２
をこえて運ばれるように、選り分けられた床物質
の少くとも大部分が床の下流側へ運ばれる最大距
離をバツフル６４が制限する。管２０の中を通る
床物質のほとんどは燃焼室２２の中またはシユー
ト６８の中にたまる。

実物大の炉管と、床を含む部分と、燃焼室とで
構成された試験装置を用いて一連の試験を行つ
た。燃焼室からの一連の出口穴と、それらの穴を
通る物質を集めるように構成されているプレナム
室とにより、ボイラの管通路を後部煙室をそれぞ
れ模した。

それらの試験は、床を出るガスを模すために常
温の空気を用い、床物質として砂を用いて行つ
た。スランプ状態にある床の深さは100mmで、平
均粒子寸法は755ミクロンであつた。床支持壁の
上部の空気速度は14ｍ／秒、床の面積は２m²であ
つた。

それらの試験の結果によれば、耐火レンガを模
して作られ、かつ炉管を横切つてまつすぐに延
び、床支持壁５４から200mm隔てられているバツ
フルにより、床から運び出された物質がたまる点
の制御を著るしく改善されたことが認められた。
20分間行つた試験では、燃焼室をこえた場所にた
まつた床物質はわずかに0.13Kgにすぎなかつた。

燃焼室内にたまつた物質は10Kgをわずかにこえ
ただけであつた。床支持壁５４とバツフルの間に
試験開始時に少量の床物質が付着したのを除き、
炉管内部には床物質は付着しなかつた。そして、
その少量の床物質は試験中は増加しなかつた。

以上説明したボイラに用いるバツフルは試験に
用いたバツフルを基にしたものであつて、流動床
の深さと面積は試験を行つたボイラの流動床の深
さと面積にそれぞれ同じである。アルミナは平均
粒子寸法が700ミクロンであるボイラにおける床
物質である。

平均粒子寸法が700ミクロンで、粒子密度が
4000Kg／m³である950℃の空気中のアルミナの場
合には、終端速度は9.60ｍ／秒と計算された。し
たがつて、バツフルの下流側における好適な最高
速度は6.40ｍ／秒である。平均粒子寸法が1000ミ
クロンで、粒子密度が4000Kg／cm³のアルミナ粒子
の場合には、算出された終端速度は14ｍ／秒で、
バツフル６４の下流側の好適な最高速度は9.30
ｍ／秒である。

第３図は流動床が炉管の長さのほぼ大部分を占
めるボイラを示す。

このボイラの寸法は、たとえば炉管の内径が
1265mm、流動床の長さと幅はそれぞれ2837mm、
1200mmである。

床支持壁５４とバツフル６４は線図で、尺度は
実際の寸法とは無関係に示してある。しかし、両
者間の距離は200mmである。

この場合には、バツフル６４は炉管２０の後端
部に非常に近く位置させられる。

流動化空気を床へ供給するためのノズルは破線
１００で概略的に示されている。

第４，５図にバツフル６４の構造の詳細を示
す。

このバツフルは19個の耐火レンガ１０２を、こ
の場合には前記したガス流通路パターンとは異な
るパターンを形成するように、互いにモルタルで
接合して構成される。

バツフル６４は耐火レンガ１０２のアレイを囲
み、かつそれらの耐火レンガを炉管２０に対して
所定位置に保持する構成セメント・モルタル１０
４を含む。

第４，５図には、バツフル６４は下方へ延びて
いるシユート１０６の上に組立てられている様子
が示されている。シユート１０６は耐火レンガ１
０８により閉じられているが、炉管の中には流動
床の代りにチエーン火格子自動給炭装置が設けら
れる。

第３図に示すボイラに同様なバツフル６４を用
いることができるが、その場合には耐火レンガア
レイは、水平なガス流通路行が上から下へ３本、
４本、５本、４本、３本の通路を含むように、第
４，５図に示す位置から逆時計回りに30度の位置
に向けられる。

各耐火レンガ１０２の中心にはガス流通路が貫
通する。この通路の入力は円形の半径状縁部１１
０と、円筒形部１１２と、円形出口で終端する円
錐台形部１１４とで形成される。

第４，５図に示すバツフル６４はバツフルの下
流側に6.40ｍ／秒をこえない流速を生ずる。床支
持壁５４上のガス流速は32ｍ／秒である。更に、
バツフルの下流側の流速は炉管の横断面全体にわ
たつて非常に一様であつて、どの点においても平
均流速からのずれは非常に小さい。

バツフル６４には等しい寸法のガス流通路が貫
通していると延べたが、前記した改善を達成する
ために多様な孔パターンと、種々の寸法の孔と、
バツフルの構造を用いることができる。

本発明の別の実施例においては、ガス流通路を
バツフルで一部だけ形成できる。たとえば、バツ
フルと炉管の間に環状のガス流通路を形成でき
る。

本発明の別の実施例においては、バツフルを貫
通する穴を、バツフルと炉管の間に形成されてい
る穴に加えて設けることができる。

好適なガス流速について先に述べたが、ある用
途では別の流速を用いることもできる。

耐火レンガの代りに、Incolloyまたは
Hastelloy（商品名）鋼のような耐熱金属、また
はセラミツク材料、あるいは金属とセラミツク材
料の複合材料をバツフルの材料として用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイラの縦断面図、第２図はボイラの
炉管と燃焼室の部分の一部を切り欠いて示す概略
斜視図、第３図は別のボイラの側面図、第４図は
第５図に示すバツフルの−線に沿う断面図、
第５図は第４図の−線に沿う断面図である。１４……前部壁、２０……炉ダクト、５０……
分配板、５２……流動床、５４……床支持壁、６
４……バツフル、６６……通路、１１２……通路
の円筒形部、１１４……円錐台部。

Claims

【特許請求の範囲】

１流動床５２と、この流動床を収容した水平炉
ダクト２０と、燃焼室を備えた流動床燃焼装置に
おいて、上記水平炉ダクト内であつて流動床の下
流にバツフル６４を設け、該バツフルを貫通形成
したガス流通路の出口面積をその入口面積より大
きく設定することにより、該バツフルを通過した
ガス流に混入している床物質粒子を失速させるこ
とを特徴とする流動床燃焼装置。