JP2003262307A

JP2003262307A - 外部循環流動層ボイラ

Info

Publication number: JP2003262307A
Application number: JP2002064068A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Baba; 一彦馬場; Hirokatsu Nakagawa; 博勝中川
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】停缶時前に行う砂抜き作業の手間と時間を削
減する。【解決手段】火炉１から吹き上げられた砂を砂分離器
１０で分離捕集し、砂循環用ダクト１１の途中に設置し
たシールボックス１２を経由させて火炉１へ循環させる
ようにしてある循環流動層ボイラにおいて、シールボッ
クス１２の下部と火炉１の下部との間に砂抜き管３０を
連通させて接続する。砂抜き管３０に、火炉１側へ向け
て流動化用空気Ａ_４を送給できるように流動化用空気管
を接続する。シールボックス１２内の砂を砂抜き管３０
を通して火炉１内に移し、火炉１の下端から砂を排出さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は都市ごみや産業廃棄
物等の焼却処理、あるいは、ＲＤＦ（ごみ固形化燃料）
等の廃棄物由来の燃料や従来からの化石燃料の燃焼に際
して発生する燃焼熱を回収するために用いる外部循環流
動層ボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】外部循環流動層ボイラは、図２にその一
例の概略を示す如く、蒸気ドラム２に接続された多数の
水冷壁管３により燃焼室としての火炉１の全体を構成
し、該火炉１内の下部位置に一次燃焼室４を、又、その
上方部に二次燃焼室５をそれぞれ設け、一次燃焼室４内
には、一次空気管６に接続した空気分散管７を底部に配
置して、流動媒体としての砂を充填して流動層を形成さ
せ、一次空気管６を通して供給した一次空気Ａ_１を上記
空気分散管７で分散させて該流動層を流動化させるよう
にし、一方、二次燃焼室５には、二次空気Ａ_２を導入す
るための二次空気管８を上下方向に複数段接続し、燃料
投入口９から供給された廃棄物や燃料を一次空気Ａ_１と
二次空気Ａ_２とによって燃焼させるようにし、このとき
発生した燃焼熱を、上記水冷壁管３部にて熱交換するこ
とにより回収するようにしてある。

【０００３】又、上記火炉１の外部には、サイクロンの
如き砂分離器１０を設置して、該砂分離器１０の上部と
火炉１の頂部とを連通させ、且つ砂分離器１０の下端部
と一次燃焼室４とを砂循環用ダクト１１にて連通させる
ようにすると共に、該砂循環用ダクト１１の途中に、内
部に貯められる砂によって火炉１内の圧力が抜けないよ
うにしてあるシールボックス１２を設置し、該シールボ
ックス１２内の下部位置に、上面部に多数の空気分散ノ
ズル１３を備えたウインドボックス部１４を設けて、該
ウインドボックス部１４に流動化用空気管１５を接続
し、且つ該シールボックス１２内のウインドボックス部
１４よりも上方部に、後部伝熱部１６の過熱器１７に接
続した過熱器用伝熱管１８を配設してなる外部熱交換器
（最終過熱器）１９が備えてあり、火炉１内で吹き上げ
られた砂や燃料の未燃分を、砂分離器１０で分離捕集し
て砂循環用ダクト１１を通しシールボックス１２内に一
旦貯め、流動化用空気管１５を通してウインドボックス
部１４に供給した流動化用空気Ａ_３を空気分散ノズル１
３から吹き上げさせることにより、上記捕集した砂や燃
料の未燃分を、外部熱交換器１９を通して一次燃焼室４
の流動層へ戻すように循環させるようにし、循環させら
れた燃料の未燃分を完全燃焼させるようにすると同時
に、上記シールボックス１２内の伝熱管１８で定格温度
の蒸気を得て熱回収を行うようにしてある。更に、火炉
１の外部には、上記過熱器１７や節炭器２１、空気予熱
器２２等の各熱交換器を備えている後部伝熱部１６が備
えてあり、上記砂分離器１０で砂や未燃分を分離した後
の燃焼排ガスを、砂分離器１０の頂部に接続された排ガ
スダクト２０を通して後部伝熱部１６へ導くようにして
ある。

【０００４】なお、２３は、空気発生用の押込ファン、
２４は一次空気流量調整ダンパ、２５は二次空気流量調
整ダンパ、２６は火炉１の底部から不燃物と共に排出さ
れて不燃物が分離除去された後の砂を火炉１へ戻すよう
にする砂投入口、２７は起動バーナ、２８はシールボッ
クス１２用の砂排出管、２９は該砂排出管２８の閉止フ
ランジを示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記外部循
環流動層ボイラの場合、次の如き問題を有している。 (1)停缶前等には外部へ砂を抜く必要があるが、これま
では、火炉１とシールボックス１２の２個所からそれぞ
れ砂を抜くようにしていたので、作業の手間と時間がか
なりかかるという問題がある。すなわち、火炉１からの
砂の抜き出しは、火炉１の下端に設置されている砂排出
機（図示せず）により行なうことができるが、シールボ
ックス１２からの砂の抜き出しは、砂排出管２８の下端
に取り付けられている閉止フランジ２９をその都度取り
外して手作業で行うようにしているので、非常に手間の
かかる作業であった。 (2)ボイラ運転時、シールボックス１２内に貯められた
砂や未燃分は流動化用空気Ａ_３の吹き上げによって火炉
１内に戻されるようにしてあるが、シールボックス１２
内に異物が混入して、その異物が流動化用空気Ａ_３の吹
き上げでは火炉１に戻すことができないような場合、ボ
イラの運転を停止しなければ異物の除去を行うことがで
きない。 (3)通常運転時、シールボックス１２では、砂分離器１
０から送られてくる約900℃の砂と伝熱管１８内を流れ
る蒸気とを熱交換して、温度降下した砂を火炉１に戻す
ようにしているが、ボイラ起動時は、蒸気ドラム２の圧
力が未だ上昇しておらず、伝熱管１８には蒸気が流れて
いないため、シールボックス１２内の伝熱管１８は蒸気
との熱交換が行われず、過熱状態になってしまうという
問題がある。 (4)低負荷運転時には、砂分離器１０からシールボック
ス１２に送られる砂の温度が低いため、温度の低い砂が
火炉１に戻されることにより、運転が不安定になること
がある。

【０００６】そこで、本発明は、停缶前等に行う外部へ
の砂抜き作業の手間と時間を削減することができるよう
にすると共に、シールボックスに異物が混入しても運転
中に容易に排出させることができるようにし、且つ起動
時における過熱器用伝熱管の過熱損傷を未然に防ぐこと
ができるようにし、更に、低負荷運転でも安定した運転
を行うことができるようにしようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、火炉の下部位置に、一次空気の供給によ
り砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃
焼室を設け、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備え
た砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部と
を連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次
燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、
流動化用空気の供給により砂を流動化させるようにした
シールボックスを設置し、上記火炉内の流動層から吹き
上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で
分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通しシールボッ
クスを経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある
外部循環流動層ボイラにおいて、上記シールボックスの
下部と火炉の下部との間に、シールボックス内と火炉内
とが連通するように砂抜き管を接続した構成とする。

【０００８】停缶前等の砂抜き時に、シールボックス内
の砂を砂抜き管を通して火炉内に戻すことができるた
め、火炉の砂抜きを行うことで全体の砂抜き作業を容易
に行うことができる。

【０００９】又、砂抜き管に、火炉側へ向けて流動化用
空気を供給できるように流動化用空気管を接続した構成
とすることにより、流動化用空気管を通して砂抜き管内
に流動化用空気を供給すると、運転中であっても、シー
ルボックス内の砂や異物を流動化用空気に乗せて火炉内
に円滑に送り込むことができる。

【００１０】更に、シールボックスに伝熱管を導入して
外部熱交換器を構成するようにした場合は、起動時に、
砂抜き管を通して火炉に砂を戻すことにより、高温の砂
を伝熱管に接触させないようにすることができるので、
伝熱管の過熱損傷を未然に防止することができ、又、低
負荷運転時に、砂抜き管を通して火炉に砂の一部又は全
部を戻すことにより、火炉の温度低下を防止することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１２】図１は本発明の実施の一形態を示すもの
で、図２に示したものと同様な構成としてある外部循環
流動層ボイラにおいて、外部熱交換器１９を構成するシ
ールボックス１２の下部に、シールボックス１２内の砂
を外部へ排出させる砂排出管２８を設けることに代え
て、シールボックス１２の下部と火炉１の下部との間
に、シールボックス１２内の砂を火炉１の一次燃焼室４
へ戻すようにするための砂抜き管３０を設ける。

【００１３】詳述すると、上記砂抜き管３０は、上端
を、シールボックス１２のウインドボックス部１４を下
から貫通させてウインドボックス部１４の上面部に形成
される砂滞留部に開口位置させるようにし、下端を、火
炉１の下部の一次燃焼室４に接続して、シールボックス
１２内と火炉１内の一次燃焼室４とが連通するようにし
てある。又、上記砂抜き管３０には、流動化用空気押込
ファン３１に接続した流動化用空気管（ノズル）３２
を、たとえば、左右両側の複数個所に、火炉１側へ向け
て斜めに取り付け、流動化用空気Ａ_４で砂を火炉１内に
送給できるようにしてある。

【００１４】ボイラの起動時は、シールボックス１２の
ウインドボックス部１４への流動化用空気管１５による
流動化用空気Ａ_３の送給は行わず、押込ファン３１の駆
動により流動化用空気Ａ_４を流動化用空気管３２を通し
砂抜き管３０内に供給しておくようにする。かかる状態
で、火炉１から吹き上げられて砂分離器１０で分離捕集
されてから砂循環用ダクト１１を通しシールボックス１
２内に送られてきた砂を、上記流動化用空気Ａ_４の流れ
に乗せて砂抜き管３０を通し火炉１の一次燃焼室４へそ
のまま戻すようにする。これにより、蒸気の流れていな
い伝熱管１８に高温の砂が接触することによる伝熱管１
８の過熱損傷を未然に防ぐことができる。

【００１５】伝熱管１８に蒸気が流れるようになって、
通常運転に移行する場合は、押込ファン３１の駆動を停
止して砂抜き管３０への流動化用空気Ａ_４の供給を停止
し、砂抜き管３０内に砂を貯めてシールした状態とす
る。一方、流動化用空気管１５によりシールボックス１
２のウインドボックス部１４へ流動化用空気Ａ_３を供給
して空気分散ノズル１３から流動化用空気Ａ_３を吹き上
げさせるようにする。これにより、従来と同様に、砂分
離器１０で分離捕集した砂を、砂循環用ダクト１１を通
しシールボックス１２を経由させてから一次燃焼室４へ
戻すことができ、この際、シールボックス１２内にて吹
き上げられる高温の砂によって伝熱管１８内を流れる蒸
気を過熱することができる。

【００１６】上記通常運転状態において、シールボック
ス１２内に異物が混入して、その異物が流動化用空気Ａ
_３の吹き上げでは火炉１に戻すことができないような事
態が生じたときには、押込ファン３１を一時的に駆動し
て、流動化用空気管３２により砂抜き管３０内に流動化
用空気Ａ_４を供給し、砂抜き管３０を通してシールボッ
クス１２内の砂と共に異物を火炉１内に送り込むように
させる。これにより、ボイラの運転を停止することなく
火炉１の下端の砂排出機で異物を容易に排出させること
ができる。

【００１７】一方、ボイラの低負荷運転時には、押込フ
ァン３１を駆動して流動化用空気３２により砂抜き管３
０内に流動化用空気Ａ_４を供給し、シールボックス１２
内の砂の一部又は全部を、上記砂抜き管３０を通して一
次燃焼室４へ戻すように砂循環させるようにする。これ
により、伝熱管１８との熱交換を行わない高温の砂が火
炉１へ戻されるため、この砂戻し量を調整することによ
り、火炉温度の低下を防止することができ、安定した運
転を行うことができる。

【００１８】停缶前等に砂を抜くときは、すべての空気
供給を停止して火炉１の下部の砂排出機により行うよう
にする。この場合、火炉１内の砂が排出されることに伴
い、シールボックス１２内の砂も砂抜き管３０を通して
火炉１内に戻されるので、火炉１の下端１個所からすべ
ての砂を抜き出すことができる。この際、必要に応じ、
又は積極的に、砂抜き管３０に流動化用空気Ａ_４を供給
することにより、シールボックス１２内の砂を火炉１内
に円滑に且つ効率よく移すことができる。したがって、
従来に比して外部への砂抜き作業を短時間にて行うこと
ができる。

【００１９】なお、砂抜き管３０への流動化用空気管３
２の接続位置は砂抜き管３０の左右両側に限られること
なく任意の位置に選定し得ること、又、実施の形態で
は、シールボックス１２を用いて外部熱交換器１９を構
成している場合について示したが、単なるシールボック
ス１２であっても砂抜き管３０を適用できること、更
に、実施の形態では、シールボックス１２に過熱器用伝
熱管１８を導入して外部熱交換器１９を構成するように
した場合を示したが、たとえば、蒸発器用伝熱管等であ
ってもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の外部循環流動
層ボイラによれば、火炉の下部位置に、一次空気の供給
により砂を流動化させる流動層を形成するようにした一
次燃焼室を設け、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に
備えた砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂
部とを連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記
一次燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中
に、流動化用空気の供給により砂を流動化させるように
したシールボックスを設置し、上記火炉内の流動層から
吹き上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離
器で分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通しシール
ボックスを経由させてから一次燃焼室へ戻すようにして
ある外部循環流動層ボイラにおいて、上記シールボック
スの下部と火炉の下部との間に、シールボックス内と火
炉内とが連通するように砂抜き管を接続した構成として
あるので、次の如き優れた効果を発揮する。 (1)シールボックス内の砂を砂抜き管を通して火炉１内
に戻すことができることにより、停缶前等における外部
への砂抜き作業を火炉の下端１個所で行なうことがで
き、砂抜き作業全体に要する手間及び時間を大幅に削減
することができる。 (2)砂抜き管に、火炉側へ向けて流動化用空気を供給で
きるように流動化用空気管を接続した構成とすることに
より、シールボックス内の砂を流動化用空気の流れに乗
せて火炉内に円滑に送り込むことができるので、シール
ボックス内に異物が混入したような場合、ボイラ運転時
であっても、異物を砂と共に砂抜き管を通して火炉内に
戻すことができて、容易に排出させることができる。 (3)シールボックスに伝熱管を導入して外部熱交換器を
構成するようにした場合は、起動時に、砂抜き管を通し
てシールボックスから火炉に砂を戻すことにより、高温
の砂を伝熱管に接触させないようにすることができて、
伝熱管の過熱損傷を未然に防ぐことができ、一方、低負
荷運転時に、シールボックス内の砂の一部又は全部を火
炉に戻すことにより、火炉の温度低下を防止することが
できて、安定した運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の外部循環流動層ボイラの実施の一形態
を示す概略図である。

【図２】従来の外部循環流動層ボイラの一例を示す概略
図である。

【符号の説明】

１火炉４一次燃焼室１０砂分離器１１砂循環用ダクト１２シールボックス１８伝熱管（過熱器用伝熱管）１９外部熱交換器３０砂抜き管３２流動化用空気管Ａ_１一次空気Ａ_３，Ａ_４流動化用空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中川博勝東京都江東区豊洲三丁目２番16号石川島播磨重工業株式会社東京エンジニアリングセンター内Ｆターム(参考） 3K064 AA06 AA15 AA18 AB01 AD05 AD08 AE02 AE04 AE11 AE13 AF10 BA07 BA15 BB07 4K046 HA05 HA12 HA13 JA02 JA09 KA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】火炉の下部位置に、一次空気の供給によ
り砂を流動化させる流動層を形成するようにした一次燃
焼室を設け、上記火炉の外部に、砂分離器を上部に備え
た砂循環用ダクトを設けて、該砂分離器と火炉の頂部と
を連通させると共に該砂循環用ダクトの下端を上記一次
燃焼室に連通させ、且つ上記砂循環用ダクトの途中に、
流動化用空気の供給により砂を流動化させるようにした
シールボックスを設置し、上記火炉内の流動層から吹き
上げられた砂を、火炉の頂部から取り出して砂分離器で
分離捕集した後、上記砂循環用ダクトを通しシールボッ
クスを経由させてから一次燃焼室へ戻すようにしてある
外部循環流動層ボイラにおいて、上記シールボックスの
下部と火炉の下部との間に、シールボックス内と火炉内
とが連通するように砂抜き管を接続した構成を有するこ
とを特徴とする外部循環流動層ボイラ。
【請求項２】砂抜き管に、火炉側へ向けて流動化用空
気を供給できるように流動化用空気管を接続した請求項
１記載の外部循環流動層ボイラ。
【請求項３】シールボックスに伝熱管を導入して外部
熱交換器を構成するようにした請求項１又は２記載の外
部循環流動層ボイラ。