JPH0526083B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は改良された流動層燃焼装置に関する。

従来の技術 石炭の流動層による燃焼は種々の流動層燃焼装
置を製造して産業界に供給している多数の組織に
よつて研究されている。

このテーマについては数多くの論文が出されて
おり、例えばテーラームーアによりEPRIジヤー
ナル，1985年１月／２月号（６〜15頁）に発表さ
れた論文「アチービング ザ プロミス オブ
FBC」やシユワイガーの監修により1985年２月
号のパワーに発表された（Ｓ−１〜Ｓ−16頁）特
別レポート「フルーダイズドベツド ボイラーズ
アチーブ コマーシヤル ステータス ワール
ドワイド」、またレオン グリーン ジユニアに
より1985年11月号のコールマイニングに発表され
た循環式FBCの難点についての論文「ゼイアー
オフ」が挙げられる。

また従来の特許においても粉末化した燃料をボ
イラーへ供給する教示が米国特許第2172317号に
見られる。さらに、石炭処理装置から微粉と粗粒
の２つの生成物を得る思想が米国特許第4461428
号に開示されている。

発明が解決しようとする問題点 石炭をボイラー燃焼装置に供給する従来の装置
は原料炭の一又は数段階にわたる粉砕過程と、粉
砕された石炭を貯蔵バンカーへ輸送するコンベヤ
手段を含む。粉砕された石炭は微粉部と粗粒部と
よりなる組成物であり、粉砕された石炭が湿つて
いる場合はその微粉部が出口あるいはフイーダで
閉塞を生じ、その結果燃焼過程は信頼性に乏しく
なりないし中断されてしまう問題点を生じる。さ
らに、微粉を粗粒炭と共に密なベツドコラムの上
に供給すると微粉が燃焼室から飛散してしまい、
その微粉がサイクロンに入つて燃焼してサイクロ
ンの制御不能な加熱を生じたり、あるいは出口シ
ステムへ出ていつてバツグ室に未燃焼炭素の形で
入つたりする問題点を有する。

本発明の目的は種々の湿つた石炭を微細な炭粉
の飛散による炭素の損失を生じないようにまた湿
つた微粉で供給システムの閉塞が生じないように
燃焼させる方法・装置を提供するにある。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するため本発明は： ａ 底部端が密な石炭ベツドのコラムで閉じられ
また該コラムの上方に燃焼粒状物とガスの出口
が離れて設けられた垂直に延在する燃焼室と； ｂ 石炭の供給源と； ｃ 石炭入口手段と、互いに離間した微粉石炭の
出口及び粗粒石炭の出口と、空気入口とを有す
る石炭処理用ミルと； ｄ ミルの該微粉石炭出口を該密なベツドコラム
に該コラムの底に隣接して接続する導管手段及
び該離間した粗粒石炭出口を該密なベツドコラ
ムの上部に接続する導管手段と； ｅ 該燃焼室に接続されまた該石炭処理用ミルの
該空気入口にも接続された空気移動手段と； ｆ 該石炭燃焼装置に接続されてその動作をを制
御し、微粉及び粗粒の石炭粒子を所定の割合で
供給して燃焼効率を実質的に最適化する制御装
置とを備えたことを特徴とする流動層石炭燃焼
装置を提供することを目的とする。

本発明はまた密な燃料ベツドを形成するコラ
ムを含む燃焼室と供給される石炭を処理するミ
ルとを有する流動層石炭燃焼装置を動作させる
方法であつて： ａ 該ミルに空気を導入して石炭を微粉部と粗粒
部とに分級し； ｂ ミルを燃焼室中の密な燃料ベツドコラムに接
続して微粉部を燃焼室へ移動させ該密な燃料ベ
ツドコラム中に導入し； ｃ ミルを燃焼室に接続して該粗粒部を該密な燃
料ベツドコラム上に加え； ｄ 空気を該密な燃料ベツドコラムに供給してそ
の一部を流動化する段階よりなることを特徴と
する方法を提供する。

好ましい実施例においては微粉部が粉砕機に入
る前にあらかじめ分離され、この分離された微粉
部が燃焼している石炭より構成される密なベツド
ゾーンの底部近くに注入される。微粉が分離され
た後に残つた粗粒の材料は前記の燃焼している石
炭よりなる密なベツドゾーンの頂部近くに導入さ
れるように構成され、一方石炭のうちの微粉部は
この密なベツドゾーンを通つて移動せねばならな
くなる。その結果微粉がベツド中に滞留する時間
が長くなり、微粉が系から逃散して炭素燃料の値
に損失が生じるようなことはなくなる。

比較的微粒の石炭は燃焼室中の前記の密なベツ
ドゾーン中に旋回運動をするように注入され、遠
心力によつて混合されて実質的に完全に燃焼され
る。その際この密なベツドゾーン中に乱れが生じ
る。

ベツドの燃焼を制御しまた石炭粉砕装置の動作
を制御して燃焼ゾーンへ供給される石炭の平均粒
径を制御するため、またさらに粒状材料の粗粒部
と微粉部の割合を調整して燃焼効率を向上させる
ために制御装置が設けられる。

本発明は貯蔵装置を不要とし、湿つた石炭によ
つて生じる問題を回避することを可能にする。

本発明の他の特徴は以下の実施例に関する詳細
な説明より明らかとなろう。また本発明思想を実
施する際使用する装置を図面に示す。

実施例 本発明では石炭を予備粉砕して貯蔵するかわり
に約２インチ×０の寸法の石炭が石炭を微粉部と
粗粒部に粉砕する能力を有するローラミル中に直
接に供給される。これらあらかじめ寸法により選
別された石炭の２つの部分は燃焼装置に密なベツ
ドコラムに対して異なつた位置ないし高さにおい
て導入される。その際粗粒部はコラムの頂部に導
入されてベツドの密なコラムを形成し、一方微粉
部は粗粒部の導入と同時にこの密なベツドコラム
にその底部ないし下部で注入されその中で長時間
滞留して燃焼される。

第１図の装置は商業目的に使う蒸気を発生する
ための適当な水管壁Ｗを有する細長い燃焼室１０
を含む。室１０は密のベツドコラム１０Ａを含
み、このベツドコラム１０Ａ中において燃焼がな
され約1600゜Fの室１０の動作温度が得られる。密
なベツドコラム１０Ａには入口１１から石炭の粗
粒部が供給されまた注入器１２から石炭の微粉部
が供給される。燃焼を支える空気は空気分配器１
３よりコラム１０Ａに供給される。さらに燃焼生
成物は出口１４を通つて室１０から排出され、サ
イクロン分離器１５に入り未燃焼粒状物質あるい
は部分的に燃焼した石炭が分離され、重力によつ
て導管１６を通つて室１０Ａにつながつた戻りレ
ツグ１７へ戻される。また高温ガスはサイクロン
分離器１５から導管１８を通つて排出される。こ
の導管１８はさらに熱交換手段（本発明の一部で
はない）に接続され、この熱交換手段の排気管は
さらに通常の公知の特性を有するバツグ集塵室に
接続されて残留物が捕捉される。

粗粒部及び微粉部よりなる石炭を供給する供給
源は本願と同日に出願の日本国特許出願「材料粉
砕用ローラミル及び粉砕方法」に開示の特徴を有
する石炭粉砕用ローラミル２０である。かかるミ
ル２０は通常のパツキン保持環２３により画成さ
れる粉砕室の粉砕ローラ２２を駆動するモータＭ
により駆動される歯車変速機２１を含む適当な駆
動機構によつて動作される。ローラミル筐体２４
上部の内部空間はベンチユリー供給管３１と整列
した遠心スピナ板３０を囲み、この遠心スピナ板
３０は供給パイプ３２を通つて入来する粗粒及び
微粉を含む石炭をいつたん供給された後遠心力の
作用でこれらを外方へ動かして環状空間２５へ導
入する。この環状空間２５において微粉は吹上げ
られて粗粒から分離され、一方粗粒の方は重力の
作用によりこの環状空間２５を通つて落下し粉砕
室に入つて粉砕される。石炭は供給バンカーから
囲い３５の内側に供給され所定量の計量された石
炭をパイプ３２につながつた出口３２Ａに送る作
用をなす適当なモータ３７で駆動される計量ベル
ト装置上に供給される。計量ベルト装置は制御装
置４９にリード線４９Ａで接続された感知器３６
Ａを有する。

装置にはモータ３９により駆動されるフアン３
８により高温の乾燥用空気が導入され、この空気
はフアン３８により導管４０へ送られまた一部は
制御弁５９で分離されて導管４１を辿つてローラ
ミルバツスル４２へ供給される。バツスル４２で
は高速の乾燥用空気がパイプ３２から供給された
石炭から微粉を除去し除去された微粉は出口導管
４４につながるローラミル出口スタツク４３へ送
られる。ラインＨから供給される高温の乾燥用空
気ラインＣより導入された外気等の空気により冷
却され、この温度は必要な乾燥の程度に応じて
400〜900゜Fの範囲に維持される。適当なモータで
動作される弁HV及びCVが設けられ制御装置４
９により制御リード線HL及びCLを介して制御さ
れる。ローラミル２０は粉砕室の底に出口ポート
４５を有し、一方このポート４５にはモータ４８
で駆動される回転エアロツク装置４７が設けられ
ている。従つて第１図に示すようにローラミル２
０は供給導管４４を通して乾燥用空気により運搬
される石炭の微粉部を供給し、また導管４６を通
して石炭の粗粒部を供給する。

第１図の装置では水管壁で蒸気を発生するボイ
ラーの燃焼室の燃料要求に応答する制御装置４９
が設けられている。制御装置４９はボイラー効率
感知装置５７からの信号に応じてフイーダモータ
３７を駆動し、その結果石炭は装置５７の出力に
応じて計量ベルト３６からミルへ供給される。ミ
ル２０による石炭の処理はボイラーの要求とは独
立になされ、その際この処理はミル筐体２４の上
部空間中の感知器５３と空気バツスル４２中に設
けると好都合な協働する感知器５４とを有し粉砕
室の両端に生じた差圧を測定する差圧測定装置５
２のみに応じて実行される。この差圧の値はミル
２０の粉砕室中にある石炭の量の関数である。

ミル２０の出口４４及び４５はボイラー室１０
のゾーン１０Ａに接続され、その際粗粒部は密な
ベツドゾーンあるいはコラム１０Ａの頂部付近か
らゾーン１０Ａに入るのに対し微粉部は導管５５
を通つて密なベツドゾーンないしコラムの底部に
近い位置に設けられた注入器１２に導かれる。燃
焼用空気供給手段はブロワ３８により空気供給さ
れる導管４０により構成される。この導管４０は
分配器１３に接続され分配器１３により密なベツ
ドコラムを通る上向きの空気流が形成され、流動
化作用が生じる。石炭の微粉部は密なベツドコラ
ム中に滞留する時間が長くなるため実質的に全て
消費し尽され、その結果サイクロン分離器出口１
８を通つて出ていく燃料の損失が回避される。石
炭処理用ミル２０に空気を供給する手段は導管４
１であり、フアン３８によつて空気を導管４０と
４１が制御弁５９の手前で交わる点から供給され
る。またこの制御弁５９は空気が導管４１へ流入
するように背圧を発生するためのものでこの作用
は周知の通りである。

第１図はバンカー３４から供給される石炭をそ
れが湿つている場合でもミルスタツク４３中に自
由に導入し、スタツク４３において入来する石炭
をスピナ板３０上へ落下させ、スピナ板３０によ
り石炭を環状空間２５へ動かし、その際空気バツ
スル４２から上向きに流れる空気流により石炭を
乾燥させまた微粉を取除く作用を生じる構成の装
置を概略的に示す。重く粗粒の石炭は粉砕室へ落
下し、そこで乾燥させ、適当な寸法に粉砕された
後出口４５から排出される。粉砕室で生じた微粉
も除去されて上方のミルスタツク出口４４に運搬
される。公知の技術によりボイラーの効率は燃焼
室１０へ導入される様々な石炭の質に応じて測定
できる。石炭１ポンド当りのBTUが低下すると
ボイラーの効率を維持するために流動層コラム中
の平均粒径を小さくせねばならないことが知られ
ている。すなわち石炭１ポンド当りのBTUが小
さいとボイラーの効率を最適化するために粒子の
平均粒径も小さくしてやらねばならない。ボイラ
ー効率の変化は感知器５７で感知されて制御装置
４９に伝達され、制御装置４９はミル２０の動作
とは独立に導管４１中の空気流をフアンモータ３
９を減速してやることによりあるいは弁５９を開
くことにより、及び／又はエアロツクモータ４８
を減速して粗粒部分の排出速度をゆるめることに
より調整し、微粉粒子の平均粒径を増大させたり
減少させたりする。モータ３８は制御信号をリー
ド線５０を介して供給され、またエアロツク４７
のモータ４８は制御信号をリード線４８Ａを介し
て供給される。あるいは所定の粒径は出口４５で
より多くの粗粒部をエアロツクモータ４８を増速
し空気流量を減じることにより密なベツドコラム
１０Ａの上端に送つてやることで調整することも
できる。良質な石炭の平均粒径（50％通過）は約
3000ミクロンであるが低質な石炭では約300ミク
ロンの粒径が必要になる場合もある。第１図の装
置では空気供給手段４０からの空気の約94％が分
配器へ流れ残りの約６％がミル２０のバツスル４
２へ流れるようにするのが好ましい。

第２図の装置は第１図の装置と共通な部分を数
多く含んでいる。説明の重複を避けるため重要な
変更に関係した部分についてのみ説明する。必要
に応じて同様な部品は第１図で使用した符号に添
字を付して示す。主要な変更点はフアン３８がラ
イン４０を経て空気分配器１３へ到る空気供給手
段として使われまたモータ３９Ａにより駆動され
る空気供給フアン３８Ａから空気を導管４１へ供
給する手段を設ける点にある。さらに導管４０Ａ
はフアン空気出力を密なベツドより上の領域にあ
る二次空気供給入口１２Ａに導く作用をなす。こ
の二次空気は完全燃焼を促進する作用をなし、ま
た密なベツドコラム中で生じた流動化による乱れ
は出口１４へ入る速い流れに変化される。第２図
の変形例装置ではフアン３８から一次空気供給手
段はボイラーの商業的動作で許容し得る一時的な
燃焼に必要な空気量の約65％を供給するよう設定
される。約12％の空気流は導管４１によりミル２
０へ導かれ残りの約23％は二次入口１２Ａに入
る。

次に、密な燃料ベツドコラム１０Ｂ中に設けら
れて導管５５からの空気流をコラム１０Ｂに導く
接線方向注入器６２が設けられるさらに別の構成
を第３図に示す。第３図の構成では注入器６２か
らの供給される微粉は旋回運動をなし、その結果
密な燃料ベツドコラム１０Ｂはかくはんが向上さ
れる。

第４図は矩形の断面を有する密な燃料ベツドコ
ラム１０Ｃを示す変形構成である。この構成では
注入器６２が互いに斜めにかつ同一直線上では対
向しないように再構成され、その結果密なコラム
内で第３図の例と同様な改良されたかくはん作用
が生じる。

以上説明した装置は２通りの方法で動作させる
ことができる。一の方法ではフアン３８又は３８
Ａからの空気の一部が導管４１に振り向けられミ
ルへ供給されて乾燥及び粗粒物質からの微粉の分
離を生じる。この方法では空気ライン４０中に制
御ダンパ５９を設けて空気流を導管４１に振り向
けるようにする必要がある。ダンパは制御装置４
９により制御される駆動モータ６０を有する。

上記装置の別の動作方法では装置は空気導管４
１中の位置６１に別のフアンを設けこのフアン６
１の動作に応じて導管４０からある量の空気を導
管４１に振り向けるように動作される。この方法
では空気導管４０中にダンパ５９を設けることが
不要となるが、ダンパモータ制御装置６０Ａをラ
イン６１Ａによつて別のフアン６１に接続する必
要がある。

第５図は第１図及び第２図のうちモータ３９Ｂ
によつて駆動されて入口１２Ａに接続された導管
４０Ｂを介して燃焼室に二次空気を供給するフア
ン３８Ｂの説明に必要な部分のみを部分的に示し
た図である。導管４０の概略的表示はフアン３８
及び協働する部品への接続の詳細は第１図のミル
２０及び協働する部品の構成共々同様に構成され
ていることをあらわすものである。

以上本発明装置の好ましい実施例を図面と示し
説明したが、本発明の要旨内においてその構成の
詳細を様々に変形することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は石炭の粗粒部と微粉部を改良された燃
焼効率で燃焼させる燃焼装置の動作を制御する構
成を概略的に示す図、第２図は第１図の装置に加
えられた主要な変更点を示す第１図と同様な概略
図、第３図は第１図又は第２図の装置の密なベツ
ドゾーンに微粉を導入するための注入手段の詳細
を示す部分断面図、第４図は円形でない燃焼装置
に適合された注入手段の変形例を示す図、第５図
は第１図及び第２図の装置を部分的に変形した例
を示す部分的概略図である。 １０…燃焼室、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…ベツ
ドコラム、１１…粗粒石炭入口、１２，１２Ａ…
注入器、１３…空気分配器、１４，３２Ａ…出
口、１５…サイクロン分離器、１６，１８，４
０，４０Ａ，４１，４４，４６，５５…導管、１
７…戻りレツグ、２０…ローラミル、２１…変速
器、２２…ローラ、２３…パツキン保持環、２４
…ローラミル筐体、２５…環状空間、３０…スピ
ナ板、３１…ベンチユリー管、３２…パイプ、３
４…バンカー、３５…囲い、３６…ベルト、３６
Ａ，５３，５４…感知器、３７，３９，３９Ａ，
３９Ｂ，４８，Ｍ…モータ、３８，３８Ｂ，６１
…フアン、４２…ローラミルバツスル、４３…ロ
ーラミル出口スタツク、４５…ポート、４７…回
転エアロツク装置、４８Ａ，４９Ａ…リード線、
４９…制御装置、５２…差圧測定装置、５７…ボ
イラー効率感知装置、５９…制御弁、６１Ａ…ラ
イン、６２…注入器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端が閉じられまた他端が燃焼室へ開いてい
   るベツドコラムと、石炭供給源とを有する石炭燃
   焼ボイラー装置であつて： ａ 該石炭供給源から石炭を供給されるように適
   合され、また該ベツドコラムにその閉じられた
   端に隣接して接続される第１の出口導管と、該
   ベツドコラムへの該第１の出口導管の接続部位
   から離れた位置において該ベツドコラムに接続
   される第２の出口導管と、石炭を粉砕する粉砕
   機構と、該粉砕機構を収容する筐体と、該筐体
   内において、石炭の微粉部と粗粒部を分離する
   分離部とを一体型で有する石炭処理用ミルと； ｂ 該石炭処理用ミル内の分離部に空気を供給し
   て微粉部を分離し、この分離された微粉部をさ
   らに該第１の出口導管に送つて該密なベツドコ
   ラム底部ないし下部に注入する空気供給手段
   と； ｃ 該第２の出口導管中にあつて石炭の粗粒部を
   該ベツドコラムに供給するよう動作し、その際
   該粗粒部を該コラムへコラムの該微粉部注入部
   位から離れた位置において供給する手段と； ｄ 該ベツドコラムにその閉じた端に隣接して接
   続され該ベツドコラム中の石炭の微粉部及び粗
   粒部を流動化する空気供給手段と； ｅ 該石炭燃焼装置に接続されてその動作を制御
   し、微粉及び粗粒の石炭粒子を所定の割合で供
   給して燃焼効率を実質的に最適化する制御装置
   とを備えたことを特徴とする装置。 ２ 該石炭処理用ミルからの該第１の出口導管は
   該ベツドコラム中に微粉部を実質的に旋回運動す
   るように注入することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ３ 該第２の出口導管中の該手段は駆動手段が接
   続され該ベツドコラムへの粗粒部の供給を制御す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の装置。 ４ 該石炭処理用ミルに空気を供給する空気供給
   手段は高温の乾燥用空気源に接続され石炭から分
   離された微粉部を乾燥させることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項記載の
   装置。 ５ 駆動手段が該処理用ミルに空気を供給する該
   空気供給手段に接続され；他の駆動手段が該第２
   の出口導管中の該手段に接続され；制御手段が該
   駆動手段及び該他の駆動手段に動作的に接続され
   て該処理用ミルに供給される空気流量及び該処理
   用ミルから排出される粗粒部の排出速度を制御
   し、これにより微粉部の平均粒径が所定値に調整
   され、その結果所定のボイラー効率レベルが維持
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の装置。