(57)【要約】【課題】装置構成を複雑にすることなく、層温度偏差の発生を防止した、流動層ボイラを提供する。【解決手段】火炉２の床部から燃焼ガスを供給することによって流動層を形成し、火炉２の側壁２ａに設けられた燃料供給口３０から流動層に燃料を供給して燃焼処理する流動層ボイラで１ある。火炉２の床部に燃焼ガスを供給するためのガス分散ノズルが配置されている。火炉２の燃料供給口３０側では、燃料供給口３０と反対の側よりガス分散ノズルから供給される燃焼ガスの量が多くなるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉の床部から燃焼ガスを供給することによって流動層を形成し、火炉の側壁に設けられた燃料供給口から前記流動層に燃料を供給して燃焼処理する流動層ボイラであって、
前記火炉の床部に燃焼ガスを供給するためのガス分散ノズルが配置され、
前記火炉の前記燃料供給口側では、前記燃料供給口と反対の側より前記ガス分散ノズルから供給される燃焼ガスの量が多くなるように構成されていることを特徴とする流動層ボイラ。
【請求項２】
前記火炉の前記燃料供給口側のガス分散ノズルは、前記燃料供給口と反対の側のガス分散ノズルに比べてその孔径が大きく形成されていることを特徴とする請求項１記載の流動層ボイラ。
【請求項３】
前記燃料供給口は前記火炉の一方の側の側壁に複数設けられ、
前記火炉の前記燃料供給口が設けられた側壁側では、前記燃料供給口と反対の側の側壁側より前記ガス分散ノズルから供給される燃焼ガスの量が多くなるように、前記ガス分散ノズルの孔径が前記燃料供給口と反対の側の側壁側より大きく形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の流動層ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動層ボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スラッジやバイオマス等を燃料として使用する発電用ボイラ、また汚泥や廃液を処理する焼却炉として、川砂等の不活性無機物を熱媒体となるベッド材として火炉に充填し、炉床から燃焼ガスを噴き込んで流動層を形成し、この砂（ベッド材）を所望温度に保持しつつ、燃料や処理対象物をこの層に投入し燃焼する流動層ボイラが知られている。この流動層ボイラは、発電用ボイラや焼却炉としては最も効率よく燃料や処理対象物を燃焼できる形式であり、広く利用されている。
【０００３】
ところで、このような流動層ボイラでは、燃料投入口の配置によって火炉の前後で層温度偏差が発生することがある。すなわち、火炉の前側の側壁に配置された燃料投入口から燃料が供給されることで、この燃料投入口側となる火炉の前側で燃料が多く燃焼することにより、火炉の前側（燃料投入口側）の方が火炉の後側より温度が高くなってしまう。このような層温度偏差が発生すると、燃焼が不安定になって運転の継続が困難になってしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、燃料の供給量を炉央部と炉壁部近傍とで変えることにより、層温度偏差の発生を防止した流動床ボイラが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−５８９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１では、燃料の供給量を炉央部と炉壁部近傍とで変えるべく、給炭管ノズルの分散板上における配分密度を面積当たり一定とせずに変化させているため、装置構成が複雑になってしまう。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、装置構成を複雑にすることなく、層温度偏差の発生を防止した、流動層ボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の流動層ボイラは、火炉の床部から燃焼ガスを供給することによって流動層を形成し、火炉の側壁に設けられた燃料供給口から前記流動層に燃料を供給して燃焼処理する流動層ボイラであって、前記火炉の床部に燃焼ガスを供給するためのガス分散ノズルが配置され、前記火炉の前記燃料供給口側では、前記燃料供給口と反対の側より前記ガス分散ノズルから供給される燃焼ガスの量が多くなるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記流動層ボイラにおいて、前記火炉の前記燃料供給口側のガス分散ノズルは、前記燃料供給口と反対の側のガス分散ノズルに比べてその孔径が大きく形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記流動層ボイラにおいて、前記燃料供給口は前記火炉の一方の側の側壁に複数設けられ、前記火炉の前記燃料供給口が設けられた側壁側では、前記燃料供給口と反対の側の側壁側より前記ガス分散ノズルから供給される燃焼ガスの量が多くなるように、前記ガス分散ノズルの孔径が前記燃料供給口と反対の側の側壁側より大きく形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の流動層ボイラによれば、火炉の床部に燃焼ガスを供給するためのガス分散ノズルを配置し、火炉の燃料供給口側で、燃料供給口と反対の側よりガス分散ノズルから供給される燃焼ガスの量が多くなるように構成しているので、装置構成を複雑にすることなく層温度偏差の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る流動層ボイラの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】火炉の下部の要部拡大図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線矢視平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の流動層ボイラを詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の流動層ボイラの一実施形態を示す概略構成図であり、図１中符号１は流動層ボイラである。この流動層ボイラ１は、火炉２、サイクロン３、伝熱部４を備えて構成されたもので、火炉２内に充填されたベッド材Ｘを、サイクロン３を経て再度火炉２内に循環させる、循環流動層ボイラである。
【００１４】
火炉２は、内部に供給された燃料Ｙを燃焼処理することによってガス化及び灰化するもので、高さ方向に長い四角筒形状に形成されている。すなわち、横断面形状が略矩形に形成されている。ここで、燃料Ｙとしては、石炭やバイオマス、さらには廃タイヤやＲＤＦ（ごみ固型化燃料）等の廃棄物由来の燃料が使用される。このような燃料Ｙは、火炉２の一方の側の側壁、すなわち前側の側壁２ａの下部に設けられた燃料供給口３０から火炉２内に供給される。燃料供給口３０は、本実施形態では前側の側壁２ａの同一高さ位置において、その幅方向（水平方向）に複数（例えば４つ）がほぼ等間隔で配置されている。
【００１５】
火炉２の内部には、川砂等の不活性無機物からなるベッド材Ｘが充填されている。
そして、火炉２の下部には、該火炉２の床部を形成する複数の散気管２１、所定の傾斜面が形成されたホッパ２２が設けられている。
散気管２１は、火炉２の下部の要部拡大図である図２、および図１のＡ−Ａ線矢視平面図である図３に示すように、火炉２の下端部（底端部）に並列配置されたことによって火炉２の床部を形成するもので、図３に示すように隣り合う散気管２１、２１間に適宜な隙間が形成されるように配置されている。
【００１６】
これら散気管２１は、図１に示すように火炉２の外部に配置された第１の燃焼空気供給装置５に接続され、これによって第１の燃焼空気供給装置５から一次空気（燃焼ガス）が供給されるようになっている。また、これら散気管２１には、図３に示すようにその側周面の上端部に、長さ方向に沿ってガス分散ノズル２５が等間隔で設けられている。これらガス分散ノズル２５は、散気管２１に形成された連通孔（図示せず）に連通する流路（図示せず）を有し、さらにこの流路に連通する噴射孔（図示せず）を複数有したもので、散気管２１に供給され、該散気管２１の連通孔を介して流入した一次空気（燃焼ガス）を、該ガス分散ノズル２５の噴射孔から噴き出すように構成されている。
【００１７】
なお、図３ではガス分散ノズル２５を、その噴射孔である丸穴によって模式的に示している。ただし、これらガス分散ノズル２５としては、流路や噴射孔を有したノズルではなく、単に散気管２１に形成された連通孔によって形成されていてもよい。その場合には、図３に模式的に示す丸穴が、散気管２１に形成された連通孔からなるガス分散ノズル２５を表すものとなる。
【００１８】
このようなガス分散ノズル２５は、火炉２の燃料供給口３０側の方が、燃料供給口３０と反対の側に比べて、その噴射孔の孔径が大きく形成されている。すなわち、図３に示すように本実施形態では火炉２の前側の側壁２ａに燃料供給口３０が複数（４つ）設けられているため、この側壁２ａ側のガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径が、燃料供給口３０と反対の側となる火炉２の後側の側壁２ｂ側の、ガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径より大きく形成されている。
【００１９】
例えば、図３中の二点鎖線Ｂで示す位置より前側の側壁２ａ側に位置するガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径が、二点鎖線Ｂで示す位置より後側の側壁２ｂ側に位置するガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径より大きく形成されている。具体的には、側壁２ｂ側のガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径を１とした場合に、側壁２ａ側のガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径は、１．１〜１．４程度、好ましくは１．２０〜１．２５程度に形成される。
【００２０】
また、前側の側壁２ａから二点鎖線Ｂで示す位置までの距離ｄ１としては、前側の側壁２ａと後側の側壁２ｂとの間の距離ｄ２の、１／４〜１／２程度とされる。このような二点鎖線Ｂの位置に規定される範囲、つまり前側の側壁２ａ側に位置するガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径を、後側の側壁２ｂ側に位置するガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径より大きく形成することで、これらガス分散ノズル２５によって供給される一次空気（燃焼ガス）の流量を、前側の側壁２ａ側（燃料供給口３０側）で相対的に多くし、後側の側壁２ｂ側（燃料供給口３０と反対の側）で相対的に少なくすることができる。
【００２１】
すなわち、全てのガス分散ノズル２５に対して第１の燃焼空気供給装置５から一次空気を同じ差圧で供給することにより、相対的に孔径を大きくした側壁２ａ側のガス分散ノズル２５ではガス分散ノズル２５一つ当たりの一次空気の噴射量（供給量）が多くなり、相対的に孔径を小さくした側壁２ｂ側のガス分散ノズル２５ではガス分散ノズル２５一つ当たりの一次空気の噴射量（供給量）が少なくなる。したがって、第１の燃焼空気供給装置５から供給する一次空気の全量については、全てのガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径が同一である従来の流動層ボイラと、同じにすることができる。
【００２２】
図１に示すようにホッパ２２は、前記散気管２１の下方にて火炉２の床面（底面）を覆うように配置されたもので、その下端部に排出口（図示せず）を有している。なお、図１、図２ではホッパ２２を一つしか示していないが、例えば図１における紙面と垂直方向に、ホッパ２２を複数連設してもよい。
【００２３】
図２に示すように散気管２１の直下には、例えば前記第１の燃焼空気供給装置５に接続された空冷式の第１のクーラ２４が配置されている。
なお、ホッパ２２の排出口の下方には、空冷式の第２のクーラ（図示せず）が配置されている。また、第２のクーラの下方には、金属物を磁力によって除去する磁選機（図示せず）が配置されていてもよい。この磁選機は、第２のクーラで冷却された排出物中から金属物を磁力によって分別回収するものである。このような磁選機としては、例えば、永久磁石をベルトに配置したベルトコンベア式のものが挙げられる。
【００２４】
図１に示すようにサイクロン３は、火炉２内部における燃焼処理の結果生成された排ガス中に含有される灰化物及びベッド材Ｘを捕集するためのもので、火炉２の上部に接続されている。このサイクロン３の下方には循環部６が設けられている。この循環部６は、サイクロン３によって捕集された灰化物及びベッド材Ｘを流動化するもので、灰戻し管７を介して火炉２の底部に接続している。また、循環部６の下部には空気分散管８が配置されており、この空気分散管８を介して流動化空気が図示しない空気供給装置から循環部６の内部に供給されるように構成されている。このような構成によって循環部６は、サイクロン３によって捕集された灰化物及びベッド材Ｘを、空気供給装置によって供給された流動化空気によって流動化させ、灰戻し管７を介して火炉２の底部に返送し循環させるようになっている。
【００２５】
伝熱部４は、サイクロン３の上部から排気される排ガスを排ガスライン９に供給するための流路となるもので、その内部に、例えば、発電用蒸気タービン（図示せず）の駆動に利用される過熱器及び節炭器等が配置されている。なお、排ガスライン９の途中部位には、図示しない空気予熱器や集塵機等が配置されている。
【００２６】
また、本実施形態の流動層ボイラ１には、前記ホッパ２２の排出口から排出され、さらに前記磁選機で金属物が除去された排出物を再び火炉２内部に供給する循環機構１０が設けられている。この循環機構１０は、例えばファンを備えて形成されたもので、前記排出物を空気圧送によって火炉２に供給するように構成されている。なお、この循環機構１０としては、排出物を空気圧送するものに限られることなく、ベルトコンベア等を用いることもできる。
【００２７】
また、前記火炉２の途中部位、すなわち燃料供給口３０より上方で、かつ、前記灰戻し管７との接続部より少し上方には、二次空気（燃焼ガス）を火炉２内に供給するための第２の燃焼空気供給装置１１が接続されている。二次空気（燃焼ガス）は、火炉２内部における燃焼処理において発生する未燃分の燃料の燃焼を補助するために、供給される。
また、前記火炉２の内部には、流動層ボイラ１の起動時に火炉２内部において着火を行うための、起動用バーナ（図示せず）が配置されている。
【００２８】
次に、このように構成された流動層ボイラ１の動作について説明する。
まず、第１の燃焼空気供給装置５を駆動させることによって散気管２１に設けられたガス分散ノズル２５から一次空気（燃焼ガス）を火炉２に供給する。また、これと同時に第１のクーラ２４からも空気を噴出する。火炉２に供給された一次空気により、火炉２に充填されたベッド材Ｘの一部が流動状態となり、流動層が形成される。また、火炉２には、第２の燃焼空気供給装置１１から補助用の二次空気が供給される。
【００２９】
そして、各燃料供給口３０からそれぞれ火炉２内の流動層に、石炭や廃タイヤ等の燃料Ｙを供給する。ここで、一次空気、二次空気、及び燃料Ｙは、流動層ボイラ１の稼動時において、常に連続して火炉２に供給する。
【００３０】
このようにして流動層に一次空気、二次空気を供給し、かつ燃料Ｙを供給して火炉２内にて燃焼を行わせると、燃料投入口３０が配設されている前側の側壁２ａ側で燃焼がより活発になる。すなわち、前側の側壁２ａ側にて供給された燃料Ｙがより多く燃焼に供され、後側の側壁２ｂ側では供される燃料が相対的に少なくなるため、燃焼が側壁２ｂ側に比べて側壁２ａ側で活発になる。
【００３１】
このように側壁２ａ側と側壁２ｂ側とで、燃料の供給量差に起因して燃焼の度合いに差が生じ、これによって従来では火炉２の前後で層温度偏差が発生していた。すなわち、燃料供給口３０側である側壁２ａ側で相対的に層温度が高く、側壁２ｂ側で相対的に層温度が低くなっていた。しかし、本実施形態では、前述したように前側の側壁２ａ側に位置するガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径を、後側の側壁２ｂ側に位置するガス分散ノズル２５の噴射孔の孔径より大きく形成しているので、火炉２の前後で層温度偏差が発生するのが防止されている。
【００３２】
つまり、一次空気の噴射量（供給量）が前側の側壁２ａ側（燃料供給口３０側）で相対的に多くなり、後側の側壁２ｂ側（燃料供給口３０と反対の側）で相対的に少なくなっているので、燃焼が活発に起こる前側の側壁２ａ側では相対的に一次空気の供給量が多くなっている。第１の燃焼空気供給装置５から供給される一次空気は、通常は温度調整をしていない大気や、予備加熱されて例えば１００〜２００℃程度に調整された空気が用いられるため、例えば９００℃程度となる火炉２内の温度に比べて格段に低い温度であり、したがって火炉２内に流入した際、流入箇所の雰囲気を冷却する冷媒として機能する。
【００３３】
よって、このように冷媒として機能する一次空気の供給量が多い前側の側壁２ａ側では、後側の側壁２ｂ側に比べてより多く冷却されるため、燃焼による温度上昇が抑えられる。その結果、この前側の側壁２ａ側（燃料供給口３０側）と、燃焼が前側に比べて活発でないものの、一次空気の供給量が相対的に少なく、したがって相対的に冷却効果が少ない後側の側壁２ｂ側との間で、層温度偏差がほとんど発生しなくなる。
【００３４】
このように本実施形態の流動層ボイラ１によれば、火炉２の床部に燃焼ガスを供給するためのガス分散ノズル２５を配置し、火炉２の燃料供給口３０側で、燃料供給口３０と反対の側よりガス分散ノズル２５から供給される燃焼ガスの量が多くなるように構成しているので、装置構成を複雑にすることなく層温度偏差の発生を防止することができる。よって、従来のように層温度偏差によって燃焼が不安定になり、流動層ボイラ１の運転の継続が困難になるおそれを回避することができる。
【００３５】
また、火炉２の燃料供給口３０側のガス分散ノズル２５を、燃料供給口３０と反対の側のガス分散ノズル２５に比べてその孔径を大きく形成し、これによって火炉２の燃料供給口３０側で、燃料供給口３０と反対の側よりガス分散ノズル２５から供給される燃焼ガスの量が多くなるようにしているので、装置構成の簡易な変更によって層温度偏差の発生を確実に防止することができる。
【００３６】
また、燃料供給口３０を火炉２の前側の側壁２ａに複数（例えば４つ）設け、この側壁２ａ側で側壁２ｂ側よりガス分散ノズル２５から供給される一次空気（燃焼ガス）の量が多くなるように、ガス分散ノズル２５の孔径を側壁２ｂ側より大きく形成しているので、燃料供給口３０が複数であるにもかかわらず、装置構成の簡易な変更によって層温度偏差の発生を確実に防止することができる。
【００３７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、第１の燃焼空気供給装置５と散気管２１との間に風箱を設け、この風箱を前側の側壁２ａ側（燃料供給口３０）とその反対の側壁２ｂ側とに分割し、第１の燃焼空気供給装置５から供給する一次空気を、側壁２ａ側の風箱で相対的に多く、側壁２ｂ側の風箱で相対的に少なくするようにしてもよい。ただし、その場合には例えば風箱に風量調整ダンパを設置し、風量調整を行う必要があるため、その調整代分、第１の燃焼空気供給装置５の風圧が上昇し、必要動力が増加する。また、火炉２の床部の構造も複雑になる。
【００３８】
また、前記実施形態では、ガス分散ノズル２５の孔径を、燃料供給口３０側とその反対側との間で、燃料供給口３０側が大となるように二種類の孔径に形成したが、ガス分散ノズル２５の孔径を三種類以上とし、燃料供給口３０側からその反対側に行くに従い、孔径を段階的に小さくするように形成してもよい。
【００３９】
さらに、ガス分散ノズル２５の孔径を変えることなく全て一定にし、これらガス分散ノズル２５の配分密度を面積当たり一定とせずに変化させてもよい。すなわち、燃料供給口３０側でガス分散ノズル２５を相対的に密に配置、燃料供給口３０と反対の側でガス分散ノズル２５を相対的に粗に配置することにより、燃料供給口３０側で一次空気（燃焼ガス）の供給量を相対的に多くし、燃料供給口３０と反対の側で一次空気（燃焼ガス）の供給量を相対的に少なくしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…流動層ボイラ、２…火炉、２ａ…側壁、２ｂ…側壁、２１…散気管、２５…ガス分散ノズル、３０…燃料供給口、Ｘ…ベッド材、Ｙ…燃料
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015045422.tif 000005