(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層燃焼室の出口側にガスと粒子状流動材の分離手段を設け、該分離手段により分離された前記流動材（以下粒子という）を、垂直下方に垂下するスタンドパイプを介してシールポットにて、直接前記燃焼室へ循環されるホットリサイクルラインと、外部熱交換器に接続されるコールドリサイクルラインとに分けられ、前記外部熱交換器により熱吸収された後の粒子が燃焼室に戻って粒子が循環するように構成された循環流動層燃焼炉において、
前記シールポットとコールドリサイクルラインとが水平に対して略４０°〜９０°の角度にて下方に傾斜している入口側通路を介して連通しており、更に前記入口側通路の先のコールドリサイクルラインは出口通路まで垂直下方に垂下させ、前記外部熱交換器へ接続される出口通路部を、粒子流れ方向上流側に垂直部を下流側に水平部を有する略Ｌ字状に構成すると共に、前記シールポット側より外部熱交換器側に垂直距離が近い出口通路の垂直部にブロワから空気を間欠的に投入可能に構成し且つ出口通路の水平部を前記外部熱交換器の入口側の側部に開口させたことを特徴とする循環流動層燃焼炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外部熱交換器を有する循環流動層燃焼炉に係り、特に外部循環流動層ボイラにおける粒子循環量制御装置として適用される発明に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に基づき、従来の外部熱交換器を有する循環流動層燃焼炉の概要を説明する。
外部循環流動層炉は、燃焼室１、サイクロン２、スタンドパイプ３、シールポット４、外部熱交換器７の主要部を具えており、燃焼室１内では、燃焼用の空気がブロワ９ａ、９ｂから供給され、けい砂などの流動材が存在し未燃の燃料とともに高速流動層と呼ばれる流動状態を形成し、その中で燃料が燃焼している。
燃焼室１で燃焼後の燃焼ガスと流動材は、サイクロン２にて分離され、分離された燃焼ガスは対流伝熱面１１でボイラ蒸気等と熱交換し、バグフィルタ１２で飛灰等を除去後、誘引ファン１３を経て煙突１４から大気へ放出される。
【０００３】
一方、サイクロン２にて分離された流動材（以下粒子という）は、シールポット４にて直接燃焼室１へ循環されるホットリサイクルライン６と外部熱交換器７により熱吸収された後燃焼室１へ循環されるコールドリサイクルライン５とに分けられそれぞれ循環している。また、燃焼室１に残留した粒子は、必要に応じて灰抜き出し装置１５にて系外に排出される。
【０００４】
さて、前記シールポット４は、垂直下方に垂下するスタンドパイプ３を介してサイクロン２によって回収された粒子をブロワ９ｄによりポット４下方から投入された空気の圧力によってスタンドパイプ部３に堆積した粒子層を利用して圧力をシールしながらホットリサイクルライン６とコールドリサイクルライン５に再循環させる構成を取っている。
【０００５】
ここで、コールドリサイクルライン５への排出量の制御には、機械的な制御弁である灰取り出し弁１０の開度により制御されている。
前記灰取り出し弁１０はシールポット４の側部に開口しており、又コールドリサイクルライン５は垂直下方に垂下し、その出口部は外部熱交換器７の入口側天井部に開口している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらかかる従来技術においては次のような課題がある。
従来の灰取り出し弁１０は、機械的な制御弁であったため故障の可能性があった。特に系内にある灰取り出し弁１０の先端部は、弁軸に対して弁体がボルトによって固定されていたため、この部分が欠損するとボイラを停止させなければ補修ができなかった。
又ボイラが大型化した際に流動材を回収するサイクロン２も大型化するが、コスト的に燃焼炉の高さを高くできないためにサイクロン２下部のスタンドパイプ３の長さが短くなる。
【０００７】
しかしながらスタンドパイプ３が短くなることによってスタンドパイプ部３に堆積する粒子層の高さが減少してしまい、そしてスタンドパイプ部３の粒子堆積高さが低くなると、シールポット４部にてシールできる圧力が減少する。
従って、ブロワ９ｄによりポット４下方から空気を投入してもシールポット４の圧力がシールできる粒子層高さ以下になると、灰取り出し弁１０を開いても、スタンドパイプ３に堆積した粒子がシールポット４からコールドリサイクルライン５に排出されないという現象が起きる可能性がある。
【０００８】
本発明はかかる技術的課題に鑑み、機械的な可動部を設ける事なくコールドリサイクルラインの循環系を構成すると共に、粒子循環系あるいは、ボイラ全体の信頼性が向上し、更にはコールドリサイクルラインへの排出不良が発生しない循環流動層燃焼炉を提供する事を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流動層燃焼室の出口側にガスと粒子状流動材の分離手段を設け、該分離手段により分離された前記流動材（以下粒子という）を、垂直下方に垂下するスタンドパイプを介してシールポットにて、直接前記燃焼室へ循環されるホットリサイクルラインと、外部熱交換器に接続されるコールドリサイクルラインとに分けられ、前記外部熱交換器により熱吸収された後の粒子が燃焼室に戻って粒子が循環するように構成された循環流動層燃焼炉において、
前記シールポットとコールドリサイクルラインとが水平に対して略４０°〜９０°の角度にて下方に傾斜している入口側通路を介して連通しており、更に前記入口側通路の先のコールドリサイクルラインは出口通路まで垂直下方に垂下させ、前記外部熱交換器へ接続される出口通路部を、粒子流れ方向上流側に垂直部を下流側に水平部を有する略Ｌ字状に構成すると共に、前記シールポット側より外部熱交換器側に垂直距離が近い出口通路の垂直部にブロワから空気を間欠的に投入可能に構成し且つ出口通路の水平部を前記外部熱交換器の入口側の側部に開口させたことを特徴とする循環流動層燃焼炉を提案する。
【００１１】
【作用】
かかる発明によれば、シールポットとコールドリサイクルライン間に機械的な制御弁を設ける事なく、サイクロン２によって回収された粒子の一部は、シールポットよりの空気圧力を利用して重力落下によりコールドリサイクルライン５へ流入させることが出来る。
又重力落下であるために、スタンドパイプ部３に堆積する粒子層の高さが減少しても円滑な落下が可能である。
【００１２】
前記外部熱交換器の入口側側部に貫設開口させた略Ｌ字状出口通路部の水平部は粒子が重力落下しない水平に対して略０°の角度となる為に、出口通路部水平部より外部熱交換器へ粒子は重力落下では排出されず、該粒子量は、水平部より上流側の前記シールポット側より外部熱交換器側に垂直距離が近い出口通路の垂直部にブロワから間欠的に投入される空気量と（間欠的に投入される）サイクルタイムによって制御され、これにより円滑な熱交換と粒子の円滑な循環が可能となる。
又コールドリサイクルラインは粒子層となっているために、その出口通路垂直部の排出側の圧力が粒子層への重力印加により、コールドリサイクルライン入口側の圧力より高くなる場合があるが、このような場合に前記粒子層が堆積している出口通路垂直部の下流側に位置する水平部に空気を投入すると、（水平部のみの粒子層が排出されるために、垂直部の排出側で架橋現象が生じ）出口通路上流側の垂直部より水平部側に粒子が排出されない可能性があるが、本発明は、前記出口通路の垂直部にブロワから空気を投入する為に（前記垂直部の排出側で架橋現象が生じる余地がなく）、又その空気投入位置は前記シールポット側より外部熱交換器側に垂直距離が近い出口通路の垂直部にブロワから空気を投入する為に、コールドリサイクルライン５の垂直部分の粒子層の圧力損失は粒子層の高さに比例するのでこの部分に投入された空気は、垂直部で上方に位置するコールドリサイクルラインの入り口側方向の粒子層の堆積圧（重力による加圧力が加味されているために）に起因する前記堆積している粒子層を空気が通過する際の圧力損失は、水平部入り口側に位置する粒子層の堆積圧に起因する同様に空気が通過する際の圧力損失は、粒子層の高さが重力方向にも作用して後者が当然に小であり、従って圧力損失の小さい外部熱交換器への排出が円滑に行なわれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１及び図２に基づき、本発明の実施形態における循環流動層燃焼炉を説明する。
図１は本発明の要部構成図、図２はその全体構成図で、図２には燃焼室１に残留した粒子を、必要に応じて系外に排出する灰抜き出し装置１５が開示されているが、図１には灰抜き出し装置１５が省略されている。
【００１４】
前記従来技術との差異を中心に説明するに、シールポット４とコールドリサイクルライン５との連絡はシールポット４の側部に開口している、水平に対して略４０°〜９０°の角度にて下方に傾斜している傾斜通路５ａを介して連通しており、又コールドリサイクルライン５は垂直下方に垂下し、その出口通路部５ｂをＬ字状に折曲して外部熱交換器７の入口側７ａ側部に貫設開口させている。そして前記出口通路部５ｂの垂直部５ｂ１上部にはブロワ９ｅにより空気が間欠的に供給されながら粒子の循環量を制御するＬバルブ状に構成している。
【００１５】
かかる構成において、粒子の循環経路について図１及び図２に基づいて説明する。
燃焼室１を飛び出した粒子は、サイクロン２によって捕集されスタンドパイプ３に堆積する。スタンドパイプ３に堆積した粒子は、シールポット４により直接燃焼室１へ循環するホットリサイクルライン６と、外部熱交換器７を介して燃焼室１へ循環するコールドリサイクルライン５に分けられ夫々循環する。
ここで、コールドリサイクルライン５はその入口側通路５ａにてシールポット４内粒子が重力落下にて流入する４０〜９０°の角度にてシールポット４と接続する。
【００１６】
また、外部熱交換器７の入口には出口通路５ｂが、コールドリサイクルライン５内の粒子が、重力落下にて流入しない角度にて接続、より具体的にはＬ字状に接続しており、外力が加わらなければコールドリサイクルライン５内粒子は、外部熱交換器７へ排出されない。
このため、外部熱交換器７の入口部７ａに空気によって粒子を排出させる装置として、一種のＬバルブ８として機能させている。
【００１７】
本実施形態におけるＬバルブ８は、従来のＬバルブと空気の投入位置が異なっている。
従来のＬバルブは、出口通路５ｂの水平部５ｂ２に空気を投入していたが、このような構成を取ると、コールドリサイクルライン５は垂直下方に垂下しているために、その出口通路垂直部５ｂ１の排出側の圧力が粒子の重力方向の堆積により、コールドリサイクルライン入口側の圧力より高くなる場合があるが、このような場合に前記段落〔００１２〕に示すようにコールドリサイクルライン５の排出側の圧力が入口側の圧力より高い場合には、粒子が排出されない可能性があった。
そこで本実施例に基づくＬバルブ８は、粒子層となっているコールドリサイクルライン５の出口通路５ｂの水平部５ｂ２上流側の垂直部分５ｂ１にブロワ９ｅから空気を投入する。
【００１８】
この部分に投入された空気は、コールドリサイクルライン５の垂直部分の排出側の圧力損失と入口側の圧力損失のバランスにより圧力損失の小さい外部熱交換器７側へ粒子と共に排出させることが出来る。
つまり、コールドリサイクルライン５の垂直部分の粒子層の圧力損失は粒子層の高さに比例するので、コールドリサイクルライン５の垂直部分の空気の投入位置がシールポット４側より外部熱交換器７側に近ければ粒子は排出されることになる。
【００１９】
しかし、このままでは、粒子は外部熱交換器７側の圧力の方が高いために空気投入位置より下方へは落下してこないので粒子が排出された後、投入した空気を一時停止させる。この操作により粒子は、自重により出口まで堆積する。その後また、空気を投入する。
この間欠空気供給操作を繰り返すことにより、出口側の圧力が高い場合にも粒子の排出を行うことができ、粒子の排出量は、ブロワ９ｅから投入される空気量と、間欠空気供給サイクルタイムにて制御を行う。
【００２０】
コールドリサイクルライン５のその空気投入位置が、前記シールポット側より外部熱交換器側に垂直距離が近い出口通路５ｂ垂直部分５ｂ１にブロワ９ｅから空気を投入する間欠空気供給操作を繰り返すことにより、コールドリサイクルライン５は、粒子にて充填されることとなり、スタンドパイプ３が短くなっても粒子堆積高さが十分取れるようになる。
【００２１】
【発明の効果】
従って本発明によれば炉底部の圧力が確実にシールできるようになるとともに、コールドリサイクルラインへの排出不良が発生しない。
又機械的な可動部がないために粒子循環系あるいは、燃焼炉全体の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る循環流動層燃焼炉の要部構成図で、特に粒子循環系の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る循環流動層燃焼炉の全体構成図である。
【図３】従来技術に係る循環流動層燃焼炉の全体構成図である。
【符号の説明】
１    燃焼室
２    サイクロン（ガス／流動材分離手段）
３    スタンドパイプ
４    シールポット
５    コールドリサイクルライン
５ａ  コールドリサイクルライン入口側通路（傾斜通路）
５ｂ  コールドリサイクルライン出口通路
６    ホットリサイクルライン
７    外部熱交換器
８    Ｌバルブ
９ａ〜９ｅ    ブロワ
【図１】
0003686227.tif 000002
【図２】
0003686227.tif 000003
【図３】
0003686227.tif 000004