JPH0735883B2

JPH0735883B2 - 複合循環流動床ボイラ

Info

Publication number: JPH0735883B2
Application number: JP1-509505A
Authority: JP
Inventors: 孝裕大下; 秀一永東; 敬久三好
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH0735883B1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、各種石炭、低品位石炭、選炭スラッジ、オイ
ルコークス等の燃焼物をいわゆる旋回流型流動床により
燃焼すると同時に循環流動層及びフリーボード内及びフ
リーボード部の下流側に設けた伝熱部から熱を回収する
内部循環流動床ボイラに関するものである。

〔背景技術〕

近年、石油代替エネルギーとして石炭が脚光を浴びてい
るが、石油に比較して燃料としての物理的・化学的性質
の劣っている石炭の利用拡大をはかるために、石炭の加
工、流通、石炭利用促進技術の開発が急がれており、燃
焼技術としても微粉炭焚きボイラ及び流動床ボイラの研
究開発が積極的に行なわれてきたが、これらの燃焼技術
は未だ燃焼効率、低NOx、低SOxの観点から炭種の制約が
ある上に、給炭系統の複雑さ、負荷変動制御の困難等も
明らかになってきており、特に中小型のボイラになる程
この傾向は際立っている。

また、流動床ボイラについては、伝熱部の配置と流動層
から飛び出した未燃粒子の燃焼を考慮する方式の違いに
より、次の２通りの型がある。

（１）非循環流動床ボイラ（従来形流動床ボイラ又は
バブリング式流動床ボイラともいう）。

（２）循環流動床ボイラ非循環式は流動層中に伝熱管を配し、高温で燃焼中の燃
料並びに流動媒体の物理的接触により高い伝熱効率にて
熱交換を行なうのに対し、循環型は細かい未燃分やアッ
シュあるいは流動媒体の一部（循環ソリッド）を燃焼ガ
スの流れにのせて燃焼室とは別に独立して配置されてい
る熱交換部に導き未燃粒子の燃焼を継続させると共に、
熱交換の終わった循環ソリッドを燃焼室に戻す方式で、
ソリッドが循環するのでこの名称がつけられている。

第３図および第４図に基いて非循環流動床ボイラと循環
流動床ボイラを説明する。

第３図は非循環流動床ボイラを示し、図示してないブロ
ワより圧送されて来た流動化用空気は空気室74より分散
板72を経てボイラ71内に噴出せしめられ、流動層73を形
成し、燃料例えば粒状石炭は流動層73へ供給され燃焼せ
しめられる。そして流動層73中及びフリーボード部の排
ガス出口部には伝熱管76および77が設けられ、熱を回収
する。

比較的低温になった排ガスはフリーボード部の排ガス出
口部から対流伝熱部78に導かれ更に熱を回収した後サイ
クロン79で含有する微粒子を回収してから系外に排出さ
れ、対流伝熱部で回収された灰分は管81から引き出さ
れ、管80から引出される灰分と共に管82を経て系外に引
き出される他、一部は流動層73に空気室74又は燃料供給
口75を通じて戻され再燃焼される。

第４図は循環流動床ボイラを示し、図示してないブロワ
から圧送されてくる流動化用空気は空気室104から分散
板102を経て炉101内に吹き込まれ、炉内に供給される必
要に応じ脱硫剤としての石灰を含有する細粒状石炭を流
動化し、燃焼せしめる。

非循環式流動床ボイラと異なり、分散板102を経て吹き
込まれる流動化用空気の噴出速度が流動粒子の終末速度
以上であるため、粒子とガス混合はより活発となり、粒
子はガスと共に吹き上げられ燃焼炉全域にわたって下方
から流動層、噴流層が順に形成される。粒子、ガスは途
中の水冷炉壁107で多少の熱交換されたのち、サイクロ
ン108に導かれる。燃焼ガスはサイクロン108を出たの
ち、後部煙道に設置された対流伝熱部109で熱交換され
る。

一方サイクロン108で捕集された粒子は流路113を経て再
び燃焼室へ戻される他、粒子の一部は炉内温度制御のた
め流路114を経て外部熱交換器115に導かれ、冷却された
のち再び燃焼室へ戻されるが、その一部は灰として系外
へ排出される。このようにして粒子が燃焼室へ循環する
のが特色である。循環粒子は主として脱硫剤として供給
する石灰石及び供給石炭の燃焼灰、未燃灰などである。

これらの流動床ボイラでは、その燃焼方式の特性上、燃
焼対象物は幅広く選択出来るが、一方では短所も指摘さ
れはじめている。

バブリング式流動床ボイラの短所は、負荷特性、燃料供
給系統の複雑さ、層内伝熱管の摩耗等の問題がある。

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、燃焼炉サイクロンを含む循環系の温度
を適正な値に保つには、まだ技術開発すべき要素が残さ
れているほか、循環ソリッドのハンドリングなどにも問
題点があり、かつ、中小型用としてはコンパクト化に難
点があるとされている。

〔発明の技術的課題〕

本発明者らは、上記問題点を解決すべく種々検討してい
たところ、異なる流動化速度により流動層内部に旋回流
を与え、かつ、その旋回流を利用して、熱回収室との間
に流動媒体の循環流を形成した内部循環流動床ボイラに
おいて、流動層上のフリーボード部又はフリーボード部
下流側に蒸発管等の熱回収部を設け熱回収後の低温排ガ
スをサイクロンに導き、該サイクロンの捕集粒子を熱回
収室の流動媒体の下降移動層へ戻すことによりボイラの
コンパクト化及び燃焼効率の向上、NOxの低減が図れる
ことを見出した。また、旋回流により高燃料比炭でも、
完全に燃焼しうるため炭種の制限がなく、又、流動媒体
として硅砂を使用することができ、かつ、石灰石も合わ
せ使用することにより、SOxの低減が可能であるなどの
効果を合わせるとこれまでの石炭ボイラにおける問題点
を全て解決することが可能であることを見出した。

〔発明の構成〕

本発明の特徴は、まず第１に、流動層部を主燃焼室と熱回収室に大きく仕
切り、主燃焼室はその下部に大きな流動化速度を与える
空気室と小さな流動化速度を与える空気室の少なくとも
２種類の空気室を備えており、これらの異なる流動化速
度の組合せにより主燃焼室内の流動媒体に旋回循環流を
与え、かつ主燃焼室と熱回収室との間には流動媒体の熱
回収循環流を形成したもの、すなわち、熱回収室下部及
び主燃焼室の熱回収室とは反対側に小さな流動化速度を
与える空気室を設けた内部循環流動床ボイラにおいて、
排ガスをサイクロンに導き、その捕集粒子を熱回収室の
下降移動層の直上又は層中へ戻すことである。

捕集粒子は必ずしも、サイクロンだけでなく、バグフィ
ルターなどの捕集粒子も熱回収室の下降移動層へ戻すこ
とが可能である。熱回収室の下降移動層へ捕集粒子を戻
すことにより、捕集粒子内の未燃分（チャー）が熱回収
室から主燃焼室への循環流に乗って主燃焼室の流動層内
部に均一に拡散し層内全体を還元雰囲気とすることによ
り、主燃焼室流動層からフリーボード部にかけてNOxの
低減が行なわれる。

熱回収室の下降移動層へチャーを戻すことによる効果
は、主燃焼室の流動層に戻す場合チャーが微細粒子であ
るためフリーボード部へ直ちに飛散してしまい層内にお
ける滞留時間は殆んどなく、チャー自身の燃焼及び低NO
x触媒としての機能が十分果せないが、熱回収室の下降
移動層に戻す場合微細粒子でも下降移動層内に沈降・拡
散し、その後熱回収室から主燃焼室への循環流となっ
て、主燃焼室流動層下部に供給されるため、石炭等が主
燃焼室流動層内で燃焼して発生する。NOxの発生場所に
チャーが十分に行きわたることになり、NOxの低減に極
めて効果があるほか、チャーが十分に燃焼されるため、
燃焼効率が改善される。

このNOxの低減にかかる反応として、Ｃ＋2NO→CO₂＋N₂（チャーの酸化反応） 2CO＋2NO→2CO₂＋N₂（チャーの触媒反応）の２つが考えられる。

いずれの反応もチャーが関与しており、その酸化反応性
及び触媒効果が低NOx機能を支配していると考えられ
る。

第２の特徴は、サイクロン等の捕集粒子の熱回収室に戻
すことにより燃焼炉の中に粒子径及び比重量の異な２種
類の流動層を作り出すことである。

すなわち、主燃焼室流動層の平均粒子径が、約0.6mm程
度なのに対し、サイクロン等で捕集し、熱回収室に戻す
粒子の平均粒子径は、約0.05〜0.06mmであり、しかも
も、熱回収室の流動化質量速度が０〜2Gmfと主燃焼室の
平均流動化質量速度に比べて1/3以下であるため、熱回
収室において、ガスと同伴し、再飛散する量が少ないこ
とから熱回収室の平均粒子径は、約0.4mm前後となる。

また、サイクロン等で捕集し、熱回収室に戻す粒子の中
には燃焼灰（ash）も含まれており、燃焼灰は当初の流
動媒体である硅砂よりも比重量が小さいため、熱回収室
流動媒体の見掛比重量は主燃焼室と比較して小さくな
る。

熱回収室の流動媒体の平均粒子径が、約0.6mmから約0.4
mmになること及びび見掛比重量の減少により最低流動化
質量速度は、約2.5分の１近くまで減少し、その結果、
層内伝熱管の磨耗速度は約20分の１に減少する。

また、内部循環流動床ボイラの特徴である熱回収制御は
熱回収室に供給する風量制御によって行うが、前記のよ
うに熱回収室に捕集粒子を戻した場合、制御に必要な風
量が半分以下ですむため制御に伴う風量変化による燃焼
への影響を、大幅に減少させ、燃焼の安定化に寄与す
る。

すなわち、本願の特徴は、１つの燃焼炉内において、粒
子径及び比重量の異なる２種類の流動層を作ることによ
り、相対的に粒子径の大きな、また比重量も大きな流動
層においては、大きな燃焼物を支えながら流動燃焼さ
せ、一方相対的に粒径及び比重量の小さな熱回収室流動
層ではより少ない流動空気で制御することにより、燃焼
に対する空気量変動の影響を最小限に抑え、かつ層内伝
熱管の磨耗をより少なく保ちつつ運転することが可能と
なったことである。

第３の特徴は、流動層上のフリーボード部又はフリーボ
ード部下流側に伝熱管を配置し、主として対流伝熱によ
り熱回収を行なうことである。

従来対流伝熱部はフリーボード部とは別に独立して設け
られているが、コンパクト化をはかるために、２次燃焼
に必要なフリーボード部容積を確保した上で、フリーボ
ード内上部又はフリーボード部の下流側にフリーボード
部と一体に設置するものである。これによって、従来の
ボイラ囲りのダスト処理及びチャーリサイクルなどが簡
便になる他、サイクロンに入るガス温度が250〜400℃に
なることからサイクロンはキャスタブルの内張りの必要
がなくなり、鋼製で軽量、小型化することができる。

第４の特徴として、対流伝熱部をフリーボード内上部に
設置することにより、あるいは、炉壁を水冷管にて構成
するところから、輻射効果によりフリーボード内の燃焼
ガス温度が低下するのを防ぐため、対流伝熱部及び水冷
炉壁の燃焼室側に耐火材等断熱材を張ることである。こ
れによって、燃焼ガス温度を維持し、COの低減などに効
果を発揮する。

対流伝熱部をフリーボード部下流側に設置する場合に
は、フリーボード部を構成する水冷却壁にのみ耐火断熱
材を張ればよい。

即ち、本発明は主燃焼室の旋回循環流、主燃焼室と熱回
収室との間で行なわれる流動媒体の熱回収循環、そして
未燃チャーを熱回収室内の流動媒体の下降移動層へ戻す
外部循環（チャー循環）、この３つの循環を組み合わせ
た複合循環流動床ボイラである。

つぎに本発明を図を参照しながら模式的に説明する。

第１図において、ボイラ本体１内底部にはブロワ16によ
り流動化空気導入管15から導入される流動化用空気の分
散板２が備えられ、この分散板２は両側縁部が中央部よ
り高くなっており、ボイラ本体底部が凹面状をなすよう
形成されている。

そしてブロワ16により送られた流動化用空気は空気室1
2、13、14を経て、空気分散板２から上方に噴出せしめ
るようになっており、中央部の空気室13から噴出する流
動化用空気の質量速度は、ボイラ本体内に流動媒体の流
動層を形成するのに十分な速度、すなわち４〜20Gmf、
好ましくは６〜12Gmfの範囲内とするが、両側縁部の空
気室12、14から噴出する流動化用空気の質量速度は前者
よりも小さく一般に０〜3Gmfの範囲内とし、伝熱管５を
配した熱回収室４の下部にある空気室12からは質量速度
０〜2Gmf、又、主燃焼室３の下部を形成する空気室14か
らは質量速度0.5〜2Gmfで噴出させることが好ましい。

その結果主燃焼室３内部において空気室13から噴出する
流動化用空気の質量速度が空気室12、14から噴出する流
動化用空気の質量速度に比較して大きいため、空気室13
の上部では空気と流動媒体が噴流となって流動層内部を
上方へ急激に移動し、流動層表面を出たところで周囲に
拡散し、流動媒体は空気室12、14上部の流動層表面に落
下する。

一方、空気室13の上部流動層においては、流動媒体が上
方に移動したあとをうめるべく、両側のゆるやかな流動
層、すなわち、空気室12、14の上部流動層の底部の流動
媒体が中央部、つまり空気室13の上部に移動してくる。
その結果流動層において中央部では激しい上昇流が形成
されるが周辺部では、ゆるやかな下降移動層が形成され
る。

熱回収室４はこの下降移動層を利用したものであるが、
第７図のバブリング式の総括伝熱系数と流動化質量速度
の関係が示すように、バブリング式のような激しい流動
化（一般的には３〜5Gmf）を行なうことなく、第８図に
示すように流動化質量速度１〜2Gmfにおいて大きな総括
伝熱係数が得られ、十分な熱回収を行なうことが出来
る。

空気室12、13の境界上部の流動層内部に垂直の仕切壁18
を設け、空気室12の上部、すなわち仕切壁18の背面と水
冷炉壁の間の流動層内部に伝熱管５を配置し熱回収室と
したものである。仕切壁18の高さは運転中に流動媒体が
空気室13上部から熱回収室４へ入り込むのに十分な高さ
となっているほか、仕切壁18と底面の空気分散板の間に
は熱回収室４内の流動媒体が主燃焼室３内へ戻るよう開
口部19が設けてある。従って、主燃焼室内で噴流となっ
て激しく上昇してきたのち、流動層表面で拡散した流動
媒体は仕切壁18を越えて熱回収室に入り、空気室12から
吹き込まれる空気によってゆるやかな流動が行なわれつ
つ徐々に下降し、その間に伝熱管５を介して熱交換が行
なわれる。

熱回収室における流動媒体の沈降循環量は空気室12から
熱回収室４内への散気風量、及び主燃焼室内空気室13か
らの流動化用空気風量によって制御される。すなわち、
流動媒体が熱回収室４に入り込む量G₁は第５図に示すよ
うに、空気室13から吹き出す流動化用空気の量を増やす
と、増加する。また第６図に示すように、熱回収室４内
への散気風量を０〜1Gmf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1Gmf以上の場合にほぼ一定となる。

この一定となる流動媒体量は、熱回収室４に入り込む流
動媒体量G₁にほぼ等しく、熱回収室内を沈降する流動媒
体量はG₁に応じた量となる。この両風量を調節すること
により熱回収室４内を沈降する流動媒体の沈降量は制御
される。

一方、沈降する流動媒体から伝熱管５を介して熱回収が
行なわれるが、その伝熱係数は、空気室12から熱回収室
４内への散気風量を０〜2Gmfまで変化させると第８図に
示すようにほぼ直線状に変化するため、散気風量を変化
することによって熱回収量、及び主燃焼室３内の流動層
温度を任意に制御することが可能である。

すなわち、主燃焼室３内の空気室13からの流動化空気量
が一定である時、熱回収室４内の散気風量を増加させる
と流動媒体循環量が増大すると同時に熱伝達係数が増加
し、相乗効果として熱回収量は大幅に増加する。この熱
回収量増加分が、主燃焼室での発生熱量増加分とバラン
スすれば、流動層温度は一定に保持されることになる。

また、流動層内伝熱管の摩耗速度は流動化速度の３乗に
比例すると言われているが、流動化質量速度と摩耗速度
の関係を第９図に示す。すなわち熱回収室に吹き込む散
気風量を０〜3Gmf、好ましくは０〜2Gmfにすることによ
り、伝熱管の摩耗が極めて少なく耐久性を向上させるる
ことが可能である。

一方、燃料である石炭は、主燃焼室３内の下降移動層の
開始部へ供給する。それによって高温の流動層内部で旋
回、循環し燃料比の高い石炭でも完全に燃焼させること
が出来、高負荷燃焼が可能であることから、ボイラの小
型化が可能となるほか、炭種による制限がないことから
ボイラの普及に貢献するものである。

排ガスはボイラを出て、サイクロン７に導かれる。一
方、サイクロン７で捕集した粒子は、第１図に示すボイ
ラにおいては下部のダブルダンパ８を通って、ホッパ10
に導入され、スクリューフィーダ11によって供給口51を
経て熱回収室の下降移動層中に供給され、捕集粒子中の
未燃分（チャー）の燃焼とNOxの低減等に寄与する。

一方、フリーボード上部においては、対流伝熱面６を設
けて熱回収を行ない、エコノマイザー、蒸発管として機
能させるがフリーボードにおける燃焼温度を一定温度、
好ましくは900℃に保つために、必要に応じて、対流伝
熱面６の下部及び水冷炉壁の燃焼室側に耐火材等の断熱
材17を取り付ける。対流伝熱面の場合は、フリーボード
部に近い各伝熱管を断熱材で巻くようにして取り付ける
がその際排ガスの流路を妨げないように伝熱管のピッチ
を考慮するのは言うまでもない。

このように、断熱材17を設けることによりフリーボード
部の下部の温度を高温に保つことが可能となりフリーボ
ード部での２次燃焼用として空気吹込口20から吹込まれ
る空気によりCOの減少等に効果を発揮する。

第２図は、本発明におけるもう１つの実施例である。

基本的には、第１図に示すボイラと同様な構造であり、
同様な作動を行なうものである。大きく異なるのは主燃
焼室23と熱回収室24を隔てる仕切壁38の下部が、主燃焼
室において流動化速度の大きい空気室33の上向流をさえ
ぎり、かつ流動化速度の小さな空気室34の方へ、流れを
転向させるように傾斜しているものであり傾斜角度は水
平に対し、10度ないしは60度、好ましくは25度ないし45
度である。又、仕切壁の傾斜部の炉底に対する水平方向
投影長さｌが、当該炉底部水平長さＬの1/6ないし1/2の
長さ、好ましくは1/4ないし1/2の長さによるよう形成さ
れる。

ボイラ本体21の底部流動層は前記仕切壁38により熱回収
室24と主燃焼室23に分けられ、主燃焼室23底部には流動
化用空気分散板22が設けられている。

そして、流動化用空気分散板22は中央部が低く、熱回収
室とは反対側の方が高くなっている。また、分散板22の
下部には２種類の空気室33、34がある。

中央の空気室33から噴出する流動化用空気の質量速度
は、主燃焼室内の流動媒体が流動層を形成するのに必要
十分な速度、すなわち４〜20Gmf、好ましくは６〜12Gmf
の範囲とするが、空気室34から噴出する流動用空気の質
量速度は、前者より小さく０〜3Gmfの範囲内とし、この
時空気室34の上の流動媒体は激しい上下動は伴わず、弱
い流動状態にある下降する移動層を形成している。この
移動層は下方で広がり空気室33の上方に達しているため
空気室33から大きな質量速度の流動化用空気の噴出を受
けて吹き上げられる。すると移動層の下部の流動媒体の
一部が除かれるため、移動層が自重で下降する。一方、
空気室33からの流動化用空気噴出によって吹き上げられ
た流動媒体は傾斜仕切壁38に当たって反射転向し、大部
分は移動層の上部に落下し、下降した移動層の流動媒体
を補給する形となる。これが連続して行なわれる結果、
空気室34の上部はゆっくりとした下降移動層となり、全
体としては主燃焼室23内の流動媒体は旋回流を形成する
こととなる。一方空気室33からの流動化用空気によって
吹き上げられ、傾斜仕切壁38によって反射転向した流動
媒体のうち一部は傾斜仕切壁38の上を越えて熱回収室24
へ入り込む。熱回収室24内へ入り込んだ流動媒体は散気
装置32から吹き込まれる空気によってゆるやかな下降移
動層を形成する。

下降速度が遅い場合には、熱回収室へ入り込んだ流動媒
体は、熱回収室の上部に安息角を形成しその余剰分は傾
斜仕切壁38の上部から主燃焼室へ落下して戻る。

熱回収室内では、流動媒体はゆるやかに下降しながら伝
熱管25を介して熱交換したのち、開口部39から主燃焼室
へと還流する。

熱回収室内の流動媒体の沈降循環量や回収熱量は第１図
に示される実施例と同様に熱回収室内に吹き込まれる散
気風量によって制御される。第２図に示されるボイラの
場合は散気装置32から吹き込まれる空気量によって制御
するが、その質量速度は０〜3Gmf、好ましくは０〜2Gmf
の範囲である。

燃料である石炭は、図示されていないが主燃焼室23内の
下降移動層である空気室34上部へ供給することによって
主燃焼室の流動層内で旋回、循環し非常に燃焼性が良
い。

一方、排ガスはボイラを出たあとサイクロン27へ導かれ
る。サイクロン27で捕集した粒子はダブルダンパ28を通
って、ホッパ30に導入され、スクリューフィーダ31によ
って供給口51を経て熱回収室の下降移動層中に混合され
開口部39を通ったのち主燃焼室において捕集粒子中の未
燃分（チャー）の燃焼とNOxの低減に寄与する。

サイクロン27で捕集した粒子は、特に図示してはないが
第２図に示す供給装置とは異なり、スクリューフィーダ
ではなく、空気輸送することも可能である。

一方フリーボード上部においては、対流伝熱面26を設け
て熱回収を行なうが、フリーボードにおける燃焼温度を
一定温度好ましくは900℃に保つため、必要に応じ、対
流伝熱面26の下部及び、水冷炉壁の燃焼室側に耐火材等
の断熱材37を取り付けるほか、２次燃焼用として空気入
口40を設けるのが、COの減少等に効果的である。

次に、第10図及び第11図に基いて、排ガスからの熱回収
を、フリーボード部の下流側にフリーボード部と一体に
設けた伝熱管群により行う本発明の他の実施例について
説明する。

第10図は、フリーボード部の下流側にフリーボード部と
一体に設けた伝熱管群により排ガスから熱回収を行なう
本発明の一実施例を示す複合循環流動床ボイラの縦断面
図を示し、第11図は、第10図のＡ−Ａ線における断面図
を示す。第10図及び第11図において、符号201はボイラ
本体、202は流動化用空気分散ノズル、203は主燃焼室、
204,204′は熱回収室、205,205′は伝熱管、207はサイ
クロン、208はロータリーバルブ、209は燃料供給管、21
0はホッパー、211は燃料供給用スクリューフィーダー、
212,213及び214は空気室、218,218′は仕切壁、219,21
9′は熱回収室下部の開口部、228は２次空気導入管、22
9は排ガス排出口、230は蒸気ドラム、231は水ドラム、2
32は対流伝熱室、233,234,235は対流伝熱室内の仕切
壁、236は蒸発管、237は水管壁、238,238′は対流伝熱
室底部、239,239′はスクリューコンベヤ、240は対流伝
熱室の排気管、242,242′,243,243′は第２図に示す散
気装置とは異なる型の散気装置を示す。

第10図及び第11図に示す実施例は、基本的には第２図に
示す実施例の熱回収室を対称的な位置において向かい合
わせて一体化した形状をなす。その結果、吹き出し空気
の質量速度の小さな空気室213は中央に位置することと
なり質量速度の大きい空気室は212、214となるため、空
気室212、214から吹き出した空気による流動媒体の流れ
は傾斜仕切壁218、218′によって反転し中央部（空気室
213の上方部）に落下し、下降移動層となって空気室213
の上部に達し、そこで左右に分かれ再び吹き上げられ
る。したがって主燃焼室流動層内には２つの対称的な旋
回流が存在する。

そして、石炭は、主燃焼室の中央の下降移動層へ供給さ
れ、サイクロンで捕集した粒子は熱回収室204、204′の
下降移動層の上部へ供給される。

空気室212、214から吹き出した空気による流動媒体の流
れが傾斜仕切壁218、218′で反転する際に一部は仕切壁
をのり越えて熱回収室204、204′に入り込む。

熱回収室内の流動媒体の沈降循環量は、第２図に示す装
置同様散気装置242、242′、243、243′から導入される
散気風量によって制御される。

伝熱管205、205′と熱交換後流動媒体は開口部219、21
9′を経て主燃焼室203へ移動する。

フリーボード部の排ガス出口229より排出された排ガス
は、蒸気ドラム230と水ドラム231の間に設けられた蒸発
管群を有する対流伝熱室232に導入され、対流伝熱室内
に配置された仕切壁233、234、235の作用により矢印方
向に対流伝熱室の下流側へ流れる間に蒸発管群中の水と
熱交換され、250〜400℃に冷却された後排気管240を経
てサイクロン207に導かれ、サイクロン中でチャーを含
む微細な粒子を捕集した後大気中に排出される。サイク
ロンで捕集されたチャーを含む微細な粒子は、ロータリ
ーバルブ208を経て、管路241に導かれ、スクリューコン
ベヤ239及び239′を経て熱交換室204、204′の下降移動
層直上に戻される。

また、石炭等の燃料は投入口209、ホッパー210及びスク
リューフィーダ211を経て主燃焼室203の下降移動層直上
に戻される。

また、対流伝熱室232において分離された比較的粒径の
大きい流動媒体、脱硫剤及びチャーを含む粒子は対流伝
熱室下部のＷ字状の底部に集められ、スクリューコンベ
ヤ239、239′により熱回収室204、204′の下降移動層直
上に戻される。

なお、第10図及び第11図に示す例においては、対流伝熱
部の底部をＷ字状とする例を示したが、該底部はＶ字状
としてもよい。

第10図および第11図に示す如く対流伝熱部をフリーボー
ド部下流側に設置した場合には、フリーボード部から対
流伝熱部へ流れ込む排ガスの流れ方向と逆方向に２次空
気を吹き込むことにより第10図に示すようにフリーボー
ド部で旋回流を起こし、酸素と排ガスとは効率よく撹拌
混合され、COの低減効果が大となる。

図面の簡単な説明第１図及び第２図は、フリーボード部上部に蒸発管など
の伝熱管を配した夫々異なる型の本発明の複合循環流動
床ボイラの概略図、第３図は従来の流動床ボイラの概略
図、第４図は同循環流動床ボイラの概略図、第５図は傾
斜仕切壁下部の流動空気量と熱回収室の流動媒体循環量
の関係を示す図、第６図は熱回収室散気風量と熱回収室
下降移動層沈降速度の関係を示す図、第７図は一般的な
流動化質量速度と総括熱伝達係数の関係を示す図、第８
図は内部循環型の熱回収室散気風量と総括熱伝達係数の
関係を示す図、第９図は流動化質量速度と伝熱管の摩耗
速度の関係を示す図、第10図はフリーボード部の下流側
にフリーボード部と一体に設けた蒸発管などの伝熱管群
を配すると共に該伝熱管群の部分で捕集された比較的大
きい粒子をサイクロンで捕集された微細なチャーを含む
粒子と共に主燃焼室の両端に配置された左右の熱回収室
に戻すように構成した複合循環流動床ボイラの概略図、
第11図は、第10図のＡ−Ａ線に該当する切断線における
断面図を示す図である。

符号の説明 1,21,201……ボイラ、2,22,202……空気分散板、3,23,2
03……主燃焼室、4,24,204,204′……熱回収室、5,25,2
05,205′……伝熱管、7,27,207……サイクロン、12,13,
14,33,34,212,213,214……空気室、18,38,218,218′…
…仕切壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流動床ボイラの流動床部を主燃焼室と熱回
収室に仕切で区分し、主燃焼室下部には、流動媒体に大
きな流動化速度を与える空気室と小さな流動化速度を与
える空気室の少なくとも２種類の空気室を備えており、
これらの空気室から噴出される異なる流動化速度の空気
の組合せにより主燃焼室内の流動媒体に旋回循環流を与
え、かつ主燃焼室と熱回収室の間には流動媒体の循環流
を形成した内部循環流動床ボイラにおいて、排ガスの熱
回収を行ない、ボイラ出口における排ガスを冷却した後
にサイクロンに導き、該サイクロンで捕集した粒子を熱
回収室に戻すにあたり、その戻し口が、熱回収室の流動
媒体の下降移動層の直上又は下降移動層中であることを
特徴とする複合循環流動床ボイラ。
【請求項２】前記主燃焼室と熱回収室を隔てている仕切
壁が、主燃焼室において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空気の上向流をさえぎ
り、か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ように傾斜せしめたこと
を特徴とする請求項１記載の複合循環流動床ボイラ。
【請求項３】脱硫剤を主燃焼室の下降移動層へ供給する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の複合循環流動床
ボイラ。
【請求項４】排ガスを250〜400℃に冷却した該サイクロ
ンに導くことを特徴とする請求項1,2又は３記載の複合
循環流動床ボイラ。
【請求項５】排ガスの熱回収を、流動層上のフリーボー
ド部に設けた伝熱管群により行う請求項1,2,3又は４記
載の複合循環流動床ボイラ。
【請求項６】排ガスの熱回収を、フリーボード部の下流
側にフリーボード部と一体に設けた伝熱管群により行う
請求項1,2,3又は４記載の複合循環流動床ボイラ。
【請求項７】フリーボード部の下流側にフリーボード部
と一体に設けた伝熱管群の部分で捕集される比較的粒径
の大きな流動媒体、脱硫剤及びチャー粒子を、スクリュ
ーコンベア等の搬送機で熱回収室の流動媒体の下降移動
層直上又は下降移動層中に戻すことを特徴とする請求項
６記載の複合循環流動床ボイラ。
【請求項８】サイクロンで捕集した微細なチャーを含む
粒子を前記フリーボード部と一体に設けた伝熱管群の部
分で捕集される粒子を熱回収室に戻すコンベヤ等の搬送
機に戻すことを特徴とする請求項７記載の複合循環流動
床ボイラ。
【請求項９】フリーボード部から対流伝熱部へ流れ込む
排ガスの流れ方向と逆方向に２次空気を吹込むことによ
り、フリーボード部で排ガスの旋回流を生ぜしめるよう
に構成したことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１
つに記載の複合循環流動床ボイラ。
【請求項１０】流動床ボイラの流動床部を主燃焼室と熱
回収室に仕切で区分し、主燃焼室下部には、流動媒体に
大きな流動化速度を与える空気室と小さな流動化速度を
与える空気室の少なくとも２種類の空気室を備えてお
り、これらの空気室から噴出される異なる流動化速度の
空気の組合せにより主燃焼室内の流動媒体に旋回循環流
を与え、かつ主燃焼室と熱回収室の間には流動媒体の循
環流を形成した内部循環流動床ボイラであって、主燃焼
室のフリーボード部の下流側にフリーボード部と一体に
設けた対流伝熱部よりなりかつフリーボード部及び対流
伝熱部の上部に蒸気ドラムが、対流伝熱部の下部に水ド
ラムが設けれており、該蒸気ドラムのフリーボード部の
上の部分からは主燃焼室の水管壁を構成する配管が引き
出されており、かつ、対流伝熱部には、排ガスを冷却す
ると共に熱回収を行う蒸発管が蒸気ドラムと水ドラムの
間に設けられており、かつ、対流伝熱部で捕集された粒
子を熱回収室の流動媒体の下降移動層の直上又は下降移
動層中に戻すように構成してなる複合循環流動床ボイ
ラ。
【請求項１１】水ドラムの下部に設けたＶ字状の底部に
捕集された粒子を集めＶ字状底部に設けたスクリューコ
ンベヤにより該粒子を熱回収室の流動媒体の下降移動層
の直上又は下降移動層中に戻すように構成した請求項10
記載の複合循環流動床ボイラ。
【請求項１２】水ドラムの下部に設けたＷ字状の底部に
捕集された粒子を集め、該粒子を、Ｗ字状の底部に設け
た２つのスクリューコンベヤにより燃焼室両側に設けら
れた熱回収室の流動媒体のの下降移動層の直上又は下降
移動層中に戻す請求項10記載の複合循環流動床ボイラ。