(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体層に流動化ガスを投入して流動層を形成させ粉粒体を吸引輸送する粉粒体の輸送方法において、流動化ガスの投入管に設けた遮断弁をコントローラで開閉制御して、前記流動層の粒子の間隙率が最大間隙率に到達するまで流動化ガスを投入し、次いで同間隙率が最小値近くに低下するまで前記流動化ガスの投入を停止し、しかる後同流動化ガスを再投入する流動化ガスの投入、停止を繰り返して、粉粒体を輸送することを特徴とする粉粒体の輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧流動床ボイラの灰処理装置等に採用する粉粒体の輸送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４乃至図８に基づいて従来の装置について説明する。
【０００３】
図４に示す従来の加圧流動床ボイラの灰処理装置において、加圧流動床ボイラ１ではボイラ内を約１０気圧に加圧し、石炭を石炭搬送管２から、また、空気を空気搬送管３から供給してボイラ内に流動層Ａを形成し、石炭を燃焼させる。
【０００４】
この時に発生する石炭燃焼灰は燃焼ガスと共に排気管４を経て脱塵装置５ａに流入し、同脱塵装置５ａ内で燃焼灰と燃焼ガスに分離され、燃焼ガスは排気管６を経て図示省略のガスタービンに供給される。
【０００５】
他方、燃焼灰は脱塵装置５ａ内に残留し、徐々に降下して下部ホッパ５ｂに至り、同下部ホッパ５ｂの上側と下側で２段に配置されたガス供給管１８および２０から供給された流動化ガスにより流動化されて、この位置で流動層Ｂを形成する。
【０００６】
この流動層Ｂ内の灰は、ガス供給管１５から供給されるガスにより輸送に好適な固気比になるように調整されながら、吸引マウス７を介して灰輸送管８を経て灰回収装置９に輸送される。
【０００７】
なお、前記流動層Ｂを形成するためのガス供給管２０、１８及び吸引マウス７を経て灰輸送を行うためのガス供給管１５には、ガス供給管２０中にはガス流量制御弁１９が、ガス供給管１８中にはガス流量制御弁１７が、そしてガス供給管１５中にはガス流量制御弁１４がそれぞれ設けられており、上流のガス供給管１３からのガスが分流されてガス供給管２０、１８、１５のそれぞれが必要とする所定量の流量のガスが供給できるようになっている。
【０００８】
また、前記吸引マウス７、灰輸送管８を経て灰回収装置９に流入した搬送ガスと灰のうち前者の搬送ガスは、フィルタ１０で清浄化されて弁１１で流量を調整されつつ排気管１２を経て大気に放出されるが、後者の灰はフィルタ１０で残留させられて灰回収装置９内に蓄積され、その下部から外部へ排出される。
【０００９】
なお、図５には前記脱塵装置５ａにおいて下部ホッパ５ｂの上側の流動化用のガス供給管２０と、下側の流動化用のガス供給管１８及び吸引マウス７等の相対関係を詳細に示し、また、図６は図５のVI−VI断面をとって前記脱塵装置５ａに対する流動化ガス供給管２０、１８の配列関係を詳細に示している。
【００１０】
すなわち、上側に配置された流動化用のガス供給管２０は４本のガス供給管２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが、そして下側に配置された流動化用のガス供給管１８は同様に４本のガス供給管１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄがそれぞれ脱塵装置５ａに対しほぼ接線方向に開口する様に２段に分けて配置されている。
【００１１】
いま、このような配列のものにおいて、加圧流動床ボイラで発生する石炭燃焼灰のように非常に流動性の悪い灰の場合に、もし上側および下側のガス供給管２０ａ〜２０ｄ、１８ａ〜１８ｄから流動化ガスを供給しないと、脱塵装置５ａの下部ホッパ５ｂにおける灰の吸引状況は図７に示す様相を示すことになる。
【００１２】
すなわち、この場合の灰の流れは、吸引マウス７の位置から上方に向けてラットホールＣと呼ばれるガス通路が形成される流れとなり、吸引マウス７により灰粒子を吸引排出することは不可能となる。
【００１３】
しかし、前記した流動性の悪い灰であっても、前記上側と下側の２段の位置で、各４個当て設けた流動化用のガス供給管２０ａ〜２０ｄ、１８ａ〜１８ｄを用いて流動化した場合における灰の吸引状況は図８に示す様になる。
【００１４】
この場合においては、多くのガス供給管２０ａ〜２０ｄ、１８ａ〜１８ｄが使用されるので、これらのものから多数の気泡Ｄ1 、Ｄ2 、・・Ｄn が発生し、灰は均一な流動床Ｂとなり、この流動化した灰Ｅ1 、Ｅ2 、・・Ｅn は容易に吸引マウス７により吸引されて、灰輸送管８を経由して円滑に灰回収装置９に移送される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来のものにおいては、流動性の悪い粉粒体に対して、これを流動化するために大量の加圧ガスを使用する必要があり、そのため輸送効率は低下せざるをえないものである。
【００１６】
また、加圧流動床ボイラの燃焼灰等は、多くの未燃カーボンを含んでいるために、流動化ガスとして低価な圧縮空気を使用すると、発火して灰の温度が上昇して凝集（アグロメ；Agglomeration)するために、これを防止すべく高価な窒素ガス等の不活性ガスを使用する必要があり、この様なガスの使用量が多いとコストアップとなり、プラントの経済効率が低下する等の不具合がある。
【００１７】
本発明は従来のものにおけるこれら不具合を解消し、低コストでかつ確実、正確に流動層を形成して燃焼灰等を後流に向けて移送しうるようにしたものを提供することを課題とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した課題を解決すべくなされたもので、粉粒体層に流動化ガスを投入して流動層を形成させ粉粒体を吸引輸送する粉粒体の輸送方法において、流動化ガスの投入管に設けた遮断弁をコントローラで開閉制御して、前記流動層の粒子の間隙率が最大間隙率に到達するまで流動化ガスを投入し、次いで同間隙率が最小値近くに低下するまで前記流動化ガスの投入を停止し、しかる後同流動化ガスを再投入する流動化ガスの投入、停止を繰り返して、粉粒体を輸送する粉粒体の輸送方法を提供するものである。
【００１９】
すなわち、流動層の粒子の間隙率が最大間隙率に到達するまで、及び同間隙率が最小値近くに低下するまでというタイミングを選定してコントローラを作動し、遮断弁を開閉動作して流動化ガスの投入を調整、制御することにより、流動層の形成を確実に維持しつつ、流動化ガスの無駄を省き、効率的な運転を実施し得るようにしたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図３に基づいて説明する。
図１は本実施の形態における加圧流動床ボイラ灰処理装置での粉粒体の輸送装置の概略構成を示している。
【００２１】
なお、基本的構成は前記した従来のものと同様であるので、本実施に形態において前記従来のものと同一の部位については同一の符号を採用して図面中にこれを付して示し、重複する説明は省略して説明を簡潔に行うようにした。
【００２２】
すなわち、本実施の形態は脱塵装置５ａの下部ホッパ５ｂ部分に流動化用のガスを供給するガス供給管１８、２０の上流位置に遮断弁３０を設けると共に、同遮断弁３０を開閉制御するコントローラ４０を設け、流動化ガスの投入を必要に応じて選択し、断続的に行い得る様にしたものである。
【００２３】
通常、流動層に投入した流動化ガスの空塔速度Ｕと流動層ガスの圧損ΔＰ及び粒子の間隙率ｅとの間には、図２に示す様な関係がある。
【００２４】
すなわち、粉体層に流動化ガスを投入して徐々にその流量を増加し、空塔速度Ｕを増大していくとガスの圧損ΔＰは増加して行き、流動化開始速度Ｕmfで最大となる。
【００２５】
その後空塔速度Ｕを更に増加させても圧損は一定の値ΔＰm を維持して安定した流動層が形成されるので、この安定した流動層を形成させるための安定空塔速度Ｕ0 は、一般に前記流動化開始速度Ｕmfより若干大きい空塔速度が選定され、その値は標準化されている。
【００２６】
他方、粒子の間隙率ｅについては、流動化開始速度Ｕmfの近傍までは増加せずほぼ一定値ｅ0 を継続維持するが、流動化開始速度Ｕmfを過ぎると急に大きくなり、流動層が安定したときの安定空塔速度Ｕ0 位置では最大間隙率ｅmax となっている。
【００２７】
このことからして、粒子層に流動化ガスを投入し流動化している時、粒子の間隙率ｅは初期の一定値ｅ0 よりは大きいこと、換言すれば粒子の間隙率ｅが初期の一定値ｅ0 より大きい時は、粉粒体の流動性は非常によい、と言うことができる。
【００２８】
本実施の形態では、前記コントローラ４０により遮断弁３０を開閉制御し、流動層の流動化ガスを、投入時間Ｔi と投入停止時間Ｔ0 を定めて断続的に投入したものであり、このときの間隙率ｅの変化を図３により説明する。
【００２９】
空塔速度を安定空塔速度Ｕ0 に設定して、流動化ガスを投入している投入時間Ｔi の間は、粒子の間隙率ｅは最大間隙率ｅmax となり粒子層は安定した流動層となり、吸引マウス７、灰輸送管８を介しての粒子の吸引移送も安定して行われる。
【００３０】
次いでコントローラ４０により遮断弁３０を閉にして流動化ガスの供給を停止すると、粒子は徐々に沈降していき、間隙率ｅは実線ａに沿って間隙率ｅ1 の値に向けて徐々に小さくなる。
【００３１】
従ってこの場合の間隙率ｅ1 を最小値ｅ0 より大きい値に設定することにより、粒子層は投入停止時間Ｔ0 の間も流動層の形成を保持し、粒子の吸引移送は連続して行うことができる。
【００３２】
そして前記流動化ガスの投入停止時間Ｔ0 が経過したら前記コントローラ４０により遮断弁３０を開放して再び流動化ガスを投入すると、前記間隙率ｅは上昇して最大間隙率ｅmax に達し、安定した流動層となる。
【００３３】
なお、前記流動化ガスの投入停止時間Ｔ0 が長すぎると、粒子の間隙率ｅは仮想線ｂに沿って下降を続け、最終的には最小値ｅ0 になるので、間隙率ｅは実線ａに沿って復帰上昇するように流動化ガスの投入停止時間Ｔ0 を設定することが望ましい。
【００３４】
以上の様に本実施の形態によれば、流動化ガスの投入時間Ｔi と投入停止時間Ｔ0 を定めて、コントローラ４０により遮断弁３０を開閉制御し、粒子層の流動化を維持して粒子の搬送を連続して安定的に行うものであり、流動化ガスの使用量は、これを連続して投入使用する場合に比べ、前記投入時間Ｔi と投入停止時間Ｔ0 に基づいて算出すると、Ｔi ／（Ｔ0 ＋Ｔi ）だけ少ない量とすることが出来、コスト低減に大きく寄与するものである。
【００３５】
なお、この流動化ガスの投入時間Ｔi と投入停止時間Ｔ0 の具体的な値は、対象となる粒子の大きさ（粒子径）や、その粒子の付着性等の物性によって決められるが、一般的に投入時間Ｔi の適正値は５〜１０秒程度であり、これに対して投入停止時間Ｔ0 はその１０〜２０倍が採用しうるものである。
【００３６】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上本発明によれば、粉粒体層に流動化ガスを投入して流動層を形成させ粉粒体を吸引輸送する粉粒体の輸送方法において、流動化ガスの投入管に設けた遮断弁をコントローラで開閉制御して、前記流動層の粒子の間隙率が最大間隙率に到達するまで流動化ガスを投入し、次いで同間隙率が最小値近くに低下するまで前記流動化ガスの投入を停止し、しかる後同流動化ガスを再投入する流動化ガスの投入、停止を繰り返して粉粒体を輸送するものであり、前記間隙率が最大間隙率に到達するまで、又は同間隙率が最小値近くに低下するまでというタイミングを選定して前記コントローラにより遮断弁を開閉制御し、流動化ガスの投入と停止を調整、制御することにより、流動層の形成を確実に維持しつつ、流動化ガスの無駄を省き、機能的にも経済的にも効率の高い運転を実施することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る粉粒体の輸送装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】流動層の空塔速度と圧損及び粒子の間隙率の関係を示す説明図である。
【図３】本実施の形態において、流動化ガスを断続的に投入した時の粒子の間隙率の時間的変化を示す説明図である。
【図４】従来の流動層の空塔速度と圧損及び粒子の間隙率の関係を示す説明図である。
【図５】図４の要部を拡大して示す説明図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿った断面を示す説明図である。
【図７】図５の部位における作動の一例を示す説明図である。
【図８】図５の部位における作動の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１                              加圧流動床ボイラ
２                              石炭搬送管
３                              空気搬送管
４                              排気管
５ａ                            脱塵装置
５ｂ                            下部ホッパ
６                              排気管
７                              吸引マウス
８                              灰輸送管
９                              灰回収装置
１０                              フィルタ
１１                              弁
１２                              排気管
１３                              ガス供給管
１４、１７、１９                  ガス流量制御弁
１５、１８、２０                  ガス供給管
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ    ガス供給管
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ    ガス供給管
３０                              遮断弁
４０                              コントローラ
Ａ                              流動層
Ｂ                              流動層
Ｃ                              ラットホール
Ｄ1 、Ｄ2 、・・Ｄn             気泡
Ｅ1 、Ｅ2 、・・Ｅn             灰
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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