(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水／蒸気管パネルから形成され内部に供給された水を蒸発させる壁部を有し、急速流動床において固体炭素質燃料を燃焼するための炉（１２）と、
前記炉（１２）の側壁に隣接して配置された、前記炉（１２）の上部から出口チャネル（１４）を介して排出された排気ガスに混入する固体を分離するための固体分離器（１６）と、
前記分離された固体の少なくとも一部を第１流動床熱交換室（７２）に運ぶためのガスシール（５２）であって、前記第１流動床熱交換室（７２）が該ガスシール（５２）の下流に配置され内部熱交換面（７６）を有するものであるガスシール（５２）と、
下端が前記第１流動床熱交換室（７２）の底部に接続され、上端が前記第１流動床熱交換室（７２）から前記固体を排出し冷却された前記固体を前記炉（１２）の下部に運ぶための第１戻りチャネル（８６）の上端に接続された第１上昇チャネル（８４）と、
前記炉（１２）の下方側壁に隣接して配置され、内部熱交換面（９６）を有する第２流動床熱交換室（７４）であって、該第２流動床熱交換室（７４）と前記炉（１２）との間に、前記炉（１２）から該第２熱交換室（７４）に前記高温固体を導入するための入口チャネル（９０）が配置され、第２上昇チャネル（１０４）の下端が該第２流動床熱交換室（７４）の底部に接続され上端が前記炉（１２）の前記下部に前記固体を排出するように接続された、第２流動床熱交換室（７４）とを備え、
前記第１流動床熱交換室（７２）が前記第２流動床熱交換室（７４）の上方に位置付けられた、循環流動床ボイラ（１０）において、
前記第１熱交換室（７２）が、２つの第１上昇チャネル（８４）と、２つの第１戻りチャネル（８６）とを有し、該第１上昇チャネル（８４）及び第１戻りチャネル（８６）が、前記第２熱交換室（７４）が前記２つの第１戻りチャネル（８６）の下端の間に位置するように前記第１熱交換室（７２）の側面に配置され、前記第１戻りチャネル（８６）と前記第２流動床熱交換室（７４）との間に、燃料供給口、床材料供給口、二次ガス供給口、及び始動バーナのうち１つ以上を位置付けることを特徴とする循環流動床ボイラ（１０）。
【請求項２】
前記第１戻りチャネル（８６）には、前記炉（１２）の前記下部に導入される燃料を受容するための手段（８８）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の循環流動床ボイラ。
【請求項３】
前記第１及び第２流動床熱交換室（７２，７４）が、水管パネルから形成される壁部を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の循環流動床ボイラ。
【請求項４】
前記第１戻りチャネル（８６）が、水管パネルから形成される壁部を有することを特徴とする、請求項３に記載の循環流動床ボイラ。
【請求項５】
前記第１流動床熱交換室（７２）、前記第２流動床熱交換室（７４）、及び前記第１戻りチャネル（８６）のうち１つ以上の前記壁部が、前記炉（１２）の前記水／蒸気管パネルに導入される水を加熱するために使用されることを特徴とする、請求項３又は４に記載の循環流動床ボイラ。
【請求項６】
前記炉（１２）の前記水／蒸気管パネルへの供給水経路が、供給水ポンプ〜節炭器〜任意の支持管〜前記第２流動床熱交換室（７４）の前記壁部〜前記第１戻りチャネル（８６）〜前記第１流動床熱交換室（７２）の前記壁部〜前記炉（１２）の前記水／蒸気管パネルであることを特徴とする、請求項５に記載の循環流動床ボイラ。
【請求項７】
前記炉（１２）の前記水／蒸気管パネルへの供給水経路が、供給水ポンプ〜節炭器〜任意の支持管〜前記第２流動床熱交換室（７４）の前記壁部〜前記炉（１２）の前記水／蒸気管パネルであることを特徴とする、請求項５に記載の循環流動床ボイラ。
【請求項８】
前記炉（１２）の前記水／蒸気管パネルへの供給水経路が、供給水ポンプ〜節炭器〜任意の支持管〜前記第２流動床熱交換室（７４）の前記壁部〜前記第１戻りチャネル（８６）〜前記炉（１２）の前記水／蒸気管パネルであることを特徴とする、請求項５に記載の循環流動床ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の導入部に記載の循環流動床ボイラに関する。従って、本発明は、請求項１のプレアンブルに記載の循環流動床ボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の循環流動床ボイラは、好ましくは、例えば発電又は産業用蒸気製造用の事業用貫流（Ｏｎｃｅ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｕｔｉｌｉｔｙ；ＯＴＵ）ボイラである。ボイラのサイズが大きくなると、通常、炉の容積に対する壁面面積の関係が不都合なものとなり、このため、例えば、炉に対する異なる装置及び導管の位置付け、並びに、異なる材料の供給及び混合に問題が生じる。本発明は特に、大型の循環流動床（ＣＦＢ）ボイラに関連する問題を解決することに関する。
【０００３】
循環流動床ボイラは、燃料を燃焼させるための炉と、炉の上部領域に接続された、炉からの煙道ガスを排出するための出口チャネルと、炉から出口チャネルを介して煙道ガスを受容しこの煙道ガスから固体粒子を分離するための固体分離器とを備える。ＣＦＢボイラは更に、固体分離器の下部に、固体分離器によって分離された高温固体を炉の下側領域に運ぶための戻りチャネルと、固体分離器の上部に、浄化された煙道ガスをボイラの後部煙道に、ガス浄化装置に、更に排煙筒を介して環境に除去するための煙道ガスダクトとを備える。出口チャネル、固体分離器、及び戻りチャネルは、いわゆる外部高温循環系を形成し、そこで、まず煙道ガスに混入する高温固体を炉から取り出し、そして分離器で処理し、最後に炉に戻す。多くの場合、外部循環系には、固体の戻りチャネルと流通する位置に流動床熱交換器が配置される。熱交換器は、戻りチャネルによって固体が熱交換機から炉の下側領域に運ばれるように、固体分離器の下部に支持させることができる。あるいは、熱交換器は、戻りチャネルによって固体が固体分離器から熱交換室に運ばれるように、炉の側壁に支持させてもよい。流動床熱交換器に関し、それらは、内部循環系内、すなわち、炉壁に沿って下方に流れる床材料５からの固体を受容するように配置してもよい。そして勿論、内部又は外部循環系から、あるいは同時に両方の循環系から固体を受容できる流動床熱交換器も存在する。炉の下側領域には、燃料、不活性床材料、及び場合により硫黄結合剤を炉に供給するための手段が設けられる。そして最後に、炉の底部には、酸素含有流動化ガスを炉に供給するための手段、すなわち、ガス入口チャネル、ウィンドボックス、及びノズルが設けられる。
【０００４】
特許文献１は、ＣＦＢボイラ用の流動床熱交換器構造体を論じている。特許文献１のＣＦＢボイラ、あるいは事実上流動床熱交換器は、戻りチャネルに連通して直列に配置された２つの熱交換室を備えており、固体分離器の下方に支持された第１流動床熱交換室が、固体分離器から直接、実際にはガスシールを介して高温固体を受容し、その後通常の条件下において、冷却された固体を、炉の下側領域の壁部に接続して配置された第２流動床熱交換室に排出するようになっている。最後に、冷却された固体は、第２熱交換室から炉に戻される。特許文献１の教示によれば、上側熱交換室には、冷却された固体を上側熱交換室から炉に直接戻すための手段も設けられる。両方の熱交換室は、該熱交換室の内部に配置された、炉の下側領域に戻される前に固体を冷却するための内部熱交換面を有する。言い換えると、上で論じた２つの熱交換室は、ＣＦＢボイラの外部固体循環系において直列に接続されている。上述の特許文献１の第２、すなわち、下側熱交換室の特定の特徴として、該熱交換室が、第１熱交換室からだけではなく、内部循環系からも高温固体を受容できるという点がある。すなわち、第２熱交換室には、炉の下側領域の壁部に配置された入口が設けられ、ボイラの壁部に沿って下へ流れる高温固体がそこから第２流動床熱交換室に流入できるようになっている。更に、特許文献１の熱交換器配置構成には、第１熱交換室に流入する固体の量が第１熱交換室から流出する量よりも多い場合に備えて、過剰な固体を第１熱交換室から第２熱交換室に直接流入させるための手段が設けられている。熱交換器に関する上記議論に関連して、大型のＣＦＢボイラには通常、該ボイラの一方側又は両側に、幾つかの固体分離器及び熱交換器がそれらの戻りチャネルに接続されて並列に設けられるが、明瞭化の理由から、本発明の上述の説明及び以下の説明では、主に単一の固体分離器が設けられた単一の熱交換配置構成について説明する。
【０００５】
特許文献１の流動床熱交換器の開発の起点は、その汎用的な制御の可能性によりほぼ全ての用途の可能性に使用できる熱交換配置構成を構築できるようにすることであった。特許文献１の構造によって解決された問題は、炉の下側領域の外側壁部における流動床熱交換室の伝統的な位置に関するものである。ＣＦＢボイラを大きくする際、熱交換室の高さの増加は流動化空気における圧力損失の増大に繋がるため、流動床熱交換室のサイズを大きくすることができない。また、熱交換器の幅を大きくすることもスペースが足りないために不可能である。従って、特許文献１では、熱交換器を互いに重ねて配置することにより利用可能なスペース及び許容可能な圧力損失を考慮に入れることによって、ＣＦＢのサイズを大きくすることが考慮された。そして最後に、この配置構成を幾つかの異なる方式で稼働させることを可能にする設備を該配置構成に設けることによって、熱交換配置構成の調整機能又は制御機能を確保した。
【０００６】
しかしながら、上述の事項やその他の事項全てを熱交換配置構成の設計において考慮すると、配置構成の構造が、ある特定の用途において、最善ではなくなった。そのような用途とは、広範な制御が必要ない場合や、何らかの理由により熱交換室の直列接続が望ましくない場合である。言い換えると、先行技術の配置構成には、幾つかの欠点又は問題がある。
【０００７】
第１に、上側熱交換室が、冷却された固体を下側熱交換室に排出するようになっているため、熱交換器間のチャネルが上側熱交換室と炉との間に延び、第１／上側熱交換室を炉壁から実質的に離れた位置に位置付けざるを得ない。上側熱交換室は通常分離器の直下に位置付けられてその分離器によって支持されるため、これは、固体分離器を炉から離間して位置付けなければならないことも意味する。
【０００８】
第２に、下側熱交換室が、上側熱交換室からの冷却された固体全てと、場合により内部循環系からの追加の固体とを受容できるようになっているため、下側熱交換室の容積を少なくとも上側熱交換室の容積に対応させる必要があることは明らかである。すでに特許文献１との関連で論じたように、下側熱交換器の（炉壁に平行な方向における）高さも幅も自由に選択できないが、流動化における圧力損失及び熱交換器が占有するスペースを考慮する必要がある。この考慮の結果、下側熱交換室の寸法が、上側熱交換室と実質的に等しくなる。これにより、例えば、始動バーナや、下側炉温度を測定するための手段、床圧力を測定するための手段、また、燃料や床材料、二次空気、添加剤、再循環煙道ガス（使用する場合）等を導入するための手段といった、ボイラを稼働するために必要な設備用の、炉の下側領域に接続される空間が極めて狭くなる。
【０００９】
第３に、種々の稼働の代替形態、すなわち、先行技術のボイラには制御の選択肢があるため、各代替形態用の導管及びチャネルが存在する。例えば、上側熱交換室は、分離器からの１つの入口と、幾つかの出口チャネル及び上昇チャネルとを有する。下側熱交換器に通じる一方の上昇チャネル及び出口チャネル、炉に通じる他方の上昇チャネル及び出口チャネル、並びに下側熱交換室と炉の両方に通じるオーバーフローチャネルである。チャネルに加えて、流動化を調節するためのより複雑な流動化手段及び制御手段が、上側熱交換室の底部に必要である。上記種々のチャネル及び動管が、異なる温度の成分を分離するために送風機を必要とする場合には、この送風機もまた空間を占有し、上述の数多くのチャネルや導管、流動化設備及び制御システムとともに熱交換器配置構成のコストを増大する。また更に、全てのチャネル及び動管を、水／蒸気管壁部から形成し蒸気／水システムの他の部分に接続するか、あるいは耐火材料から形成する必要がある。製造方法にかかわりなく、水／蒸気管壁部又は耐火材料のチャネルを構築することは複雑で時間のかかる作業のため、費用がかさむ。
【００１０】
上記理由から、ＣＦＢボイラ及びその熱交換器配置構成の構造を改良する必要があることが分かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２８８８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上述の先行技術の問題及び欠点が最小限に抑えられた循環流動床ボイラを提供することである。
【００１３】
本発明の更なる目的は、先行技術と比較してより簡潔な熱交換器配置構成を提供することである。
【００１４】
本発明の別の更なる目的は、炉の下側領域におけるボイラシステムの種々の部品の位置付けに関して、より多くの代替案をボイラ設計者に提供する熱交換器配置構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
先行技術の上述の問題を解決するために、新規の熱交換器配置構成を有する循環流動床ボイラが提供される。ＣＦＢボイラは、水／蒸気管パネルから形成され内部に供給された水を蒸発させる壁部を有し、急速流動床において固体炭素質燃料を燃焼するための炉と、該炉の側壁に隣接して配置された、炉の上部から出口チャネルを介して排出された排気ガスに混入する固体を分離するための固体分離器と、分離された固体の少なくとも一部を第１流動床熱交換室に運ぶためのガスシールであって、第１流動床熱交換室が該ガスシールの下流に配置され内部熱交換面を有するものであるガスシールと、下端が第１流動床熱交換室の底部に接続され、上端が第１流動床熱交換室から固体を排出し冷却された固体を炉の下部に運ぶための第１戻りチャネルの上端に接続された第１上昇チャネルと、炉の下方側壁に隣接して配置され、内部熱交換面を有する第２流動床熱交換室であって、該第２流動床熱交換室と炉との間に、炉から該第２熱交換室に高温固体を導入するための入口チャネルが配置され、第２上昇チャネルの下端が該第２流動床熱交換室の底部に接続され上端が炉の下部に固体を排出するように接続された、第２流動床熱交換室とを備え、第１流動床熱交換室が第２流動床熱交換室の上方に位置付けられた、ＣＦＢボイラであって、第１熱交換室が、２つの第１上昇チャネルと、２つの第１戻りチャネルとを有し、該第１上昇チャネル及び第１戻りチャネルが、第２熱交換室が該２つの第１戻りチャネルの下端の間に位置するように第１熱交換室の側面に配置されている。
【００１６】
本発明の他の特徴については、従属請求項で論じている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＣＦＢボイラの構造及び設計によって得られる利点は以下のとおりである。
・より小型の下側熱交換室。
・下側熱交換室が軽量な構造を有する。
・下側熱交換室を炉壁で支持するのが容易である。
・下側熱交換室が、他の設備のための空間を残す。
・上側流動床熱交換室から下側流動床熱交換室への戻りチャネルがない。
・簡潔な熱交換器配置構成の構造。
・分離器及び上側熱交換室が、炉により近い。
・ＣＦＢボイラを運転するために必要な設備を下側流動床熱交換室の側方に位置付けることが可能。
・上側及び下側熱交換室に流入する固体の温度が異なる。
・下側熱交換室に接続された送風機を使用する必要がない。
・上側熱交換室から排出された固体に燃料を混合できる。
・炉の床領域において下側熱交換室から排出された固体及び燃料を混合できる。
・上側及び下側熱交換室を別々に支持し、熱交換室の重量を固体分離器と炉の下側領域の壁部とに分散できる。
・固体が１つの熱交換室のみを通過するため、上側熱交換室からの固体を高温で炉の下部に戻すことができる。
【００１８】
以下、添付の図面を参照し、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】先行技術に係る熱交換器配置構成が設けられた循環流動床ボイラの概略縦断面を示す。
【図２】本発明の好適な実施例に係る熱交換器配置構成の概略縦断面を示す。
【図３】図２の本発明の好適な実施例に係る熱交換器配置構成の概略背面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、燃料を燃焼させるための炉１２と、炉１２の上部領域に接続された、炉１２からの煙道ガスを排気するための出口チャネル１４と、炉１２から出口チャネル１４を介して煙道ガスを受容しこの煙道ガスから固体粒子を分離するための固体分離器１６とを備える先行技術の循環流動床（ＣＦＢ）ボイラ１０を図示する。ＣＦＢボイラ１０は更に、固体分離器１６の下部に、固体分離器１６によって分離された該分離器からの高温固体を炉１２の下側領域に向けて運ぶための戻りチャネル１８と、固体分離器１６の上部に、浄化された煙道ガスをボイラの後部煙道に、ガス浄化装置に、更に排煙筒を介して環境に除去するための煙道ガスダクト２０とを備える。出口チャネル１４、固体分離器１６、及び戻りチャネル１８は、いわゆる外部高温循環系を形成し、そこで、まず煙道ガスに混入する高温固体を炉１２から取り出し、そして分離器１６で処理し、最後に炉１２に戻す。炉１２の下側領域には、燃料、不活性床材料、二次空気、及び場合により硫黄結合剤を炉に供給するための手段２２が設けられる。そして最後に、炉の底部には、酸素含有流動化ガスを炉１２に供給するための手段が設けられている。すなわち、該供給手段は、ガス入口チャネル２４、ウィンドボックス２６、及びノズル２８を備える。
【００２１】
多くの場合、外部循環系には、流動床熱交換器が配置される。流動床熱交換器は、戻りチャネルによって固体が熱交換器から炉の下側領域に運ばれるように、固体分離器の下部に支持させることができる。あるいは、流動床熱交換器は、戻りチャネルによって固体が固体分離器から熱交換室に運ばれるように、炉の側壁に支持させてもよい。また、先行技術によって、内部循環系において、炉壁の外部に配置された流動床熱交換室が知られている。つまり、流動床熱交換室が炉壁に沿って下方に流れる固体を受容し、固体を冷却して炉に戻すようになっている。
【００２２】
図１は、更に発展させた構造を図示し、ここで、固体分離器間の流動床熱交換器が２つの熱交換室、第１又は上側熱交換室３６及び該第１熱交換室３６の下方に配置された第２又は下側熱交換室３８を備える。各熱交換室には、内部熱交換面３２，３４が設けられている。第１及び第２熱交換室３６，３８の底部には、これらの熱交換室に形成された固体床を流動化するためのガス入口ダクト４０，４２、ウィンドボックス４４，４６、及びノズル４８，５０が設けられている。
【００２３】
運転時、図１の熱交換器は、分離器１６から流れる高温固体を、戻りチャネル１８に沿って、ガスシール５２を介して、第１熱交換室３６における粒子の流動床の上側部分を通過させるように機能する。熱交換室の下側領域には、上昇チャネル５４が設けられ、該上昇チャネルの下側領域はノズル５６を有し、これにより固体を、所望の速度で熱交換室３６内を流通させ、更に上昇チャネル５４の上側部分を介して第２熱交換室３８の入口チャネル５８へと排出させる。第１熱交換室３６の上側領域には、好ましくは、オーバーフローチャネル６０が配置される。上昇チャネル５４を介して排出される固体の量が分離器１６を介して熱交換室３６に流入する固体の量よりも少ない場合には、このオーバーフローチャネル６０を介して、過剰な固体を第２熱交換室３８に排出するか、又は、炉１２に戻す。第１熱交換室３６を通過する固体の量は、好ましくは、上昇チャネル５４及びオーバーフローチャネル６０によって調節可能である。
【００２４】
図１の配置構成において、下側熱交換室３８は、以下の点を除き上側熱交換室３６と等しい。つまり、下側熱交換室３８では、この熱交換室に流入する粒子の流れが、上側すなわち第１熱交換室３６の上昇チャネル５４の上側部分から、また、入口チャネル５８に沿ってオーバーフローチャネル６０から、下側すなわち第２熱交換室３８の粒子の流動床の上側部分へと受容される。第１熱交換室３６と同様に、第２熱交換室３８も、該熱交換室３８からの冷却された固体を排出する上昇チャネル６１を有するとともに、熱交換室３８に流入する固体の量が、上昇チャネル６１が排出可能な量よりも多い場合に備えてオーバーフローチャネル６２を有する。更に、下側熱交換室３８の上昇チャネル６１の上側部分から、また、オーバーフローチャネル６２から排出される固体は、炉１２へと流通する。
【００２５】
更に、図１はまた、下側熱交換室３８の上側領域、好ましくは入口チャネル５８が、固体を炉１２における固体の内部循環系から直接熱交換室３８へと流通させる入口開口６４を備える様子を示している。入口開口６４は、好ましくは、炉の下側領域における傾斜面６６に配置される。この場合、ボイラ１０の負荷が小さい時も、高温固体が開口６４を介して熱交換室３８に流入し、またこの場合、炉１２における固体の流動化速度が比較的遅くなる。
【００２６】
通常、炉１２の壁部、並びに、固体分離器の壁部や流動床熱交換室の壁部、一部の導管及びチャネルの壁部は、いわゆる蒸発面又は水加熱面として機能する水管パネル（膜壁と呼ばれることもある）から形成される。この水管パネルにおいて、ボイラの後部煙道に配置された節炭器（図１では不図示）で加熱されたボイラ蒸気サイクルの高圧供給水が蒸気に変換されるか、あるいは、供給水は更に過熱される。蒸気温度は、蒸発面を通過後、過熱器において更に上昇する。該過熱器の最終段階は通常、外部高温循環系の熱交換器３０内に配置される。過熱蒸気は、発電のために発電器が接続された高圧蒸気タービンに流入する。高効率ボイラにおいて、高圧タービンを低圧で出る蒸気は、再加熱のために再熱器に流入する。有利には、再熱器の最終段階も、外部高温循環系の熱交換器３０内に配置される。これにより発生した高温蒸気は更に、発電する電気量を増加しプラントの全体効率を高めるために、より低圧の蒸気タービンに流入させる。
【００２７】
しかしながら、すでに上で説明したように、図１の熱交換器配置構成には、関連する多くの欠点及び問題がある。
【００２８】
第１に、上側熱交換室が、冷却された固体を下側熱交換室に排出するようになっているため、熱交換器間のチャネルが上側熱交換器と炉との間に延び、第１熱交換器を炉から実質的に離れた位置に位置付けざるを得ない。熱交換室は通常分離器の直下に位置付けられてその分離器によって支持されるため、これは、固体分離器を炉から離間して位置付けなければならないことも意味する。
【００２９】
第２に、下側熱交換室が、上側熱交換室からの冷却された固体全てと、場合により内部循環系からの追加の固体とを受容できるようになっているため、下側熱交換室の容積を少なくとも上側熱交換室の容積と同じとする必要があることは明らかである。すでに特許文献１で論じたように、下側熱交換器の高さも幅も自由に選択できないが、流動化における圧力損失及び熱交換器が占有するスペースを最適化する必要がある。この結果、下側熱交換室の寸法が、上側熱交換室と実質的に等しくなる。これにより、例えば、始動バーナや、下側炉温度を測定するための手段、床圧力を測定するための手段、また、燃料や床材料、二次空気、添加剤、再循環煙道ガス（適用可能な場合）等を導入するための手段といった、ボイラを稼働するために必要な設備用の、炉の下側領域に接続される空間が極めて狭くなる。
【００３０】
第３に、種々の稼働の代替形態があるため、各代替形態用の導管及びチャネルが存在する。例えば、上側熱交換室は、分離器からの１つの入口と、幾つかの出口チャネル及び上昇チャネルとを有する。下側熱交換器に通じる一方の上昇チャネル及び出口チャネル、炉に通じる他方の上昇チャネル及び出口チャネル、並びに下側熱交換室に通じるオーバーフローチャネルである。チャネルに加えて、流動化を調節するためのより複雑な流動化手段及び制御手段が、上側熱交換室の底部に必要である。上記種々のチャネル及び動管が、異なる温度の成分を分離するために送風機を必要とする場合には、この送風機もまた空間を占有し、上述の数多くのチャネルや導管、流動化設備及び制御システムとともに熱交換器配置構成のコストを増大する。
【実施例】
【００３１】
上述の欠点及び問題の少なくとも幾つかの解決手段を図２及び３に図示する。図２及び３は、ＣＦＢボイラ１０用の新規の熱交換器配置構成を示す。熱交換器配置構成７０は、２つの熱交換器室７２及び７４を備える。上側熱交換室７２は、ガスシール５２を介して固体分離器１６と流通している。好ましくは、上側熱交換室は、分離器から支持されているが、上側熱交換室は炉壁に非常に近いため、熱交換室を炉壁及びその補強構造体によって支持してもよい。熱交換室７２にはまた、該熱交換室７２の底部に、内部熱交換面７６及びノズル７８が設けられている。ノズル７８の下方には、分離器１６から熱交換室に流入する固体を流動化するために該流動床熱交換室内に流動化空気８２を送入するウィンドボックス８０が存在する。本発明のこの好適な実施例において、上側流動床熱交換室７２には、該熱交換室７２の両側面に、２つの上昇チャネル８４と、勿論、冷却された固体を炉１２に戻すための２つの戻りチャネル８６とが設けられている。本発明の追加的な実施例によれば、戻りチャネル８６には、燃料を固体流に導入するための手段８８が設けられる。
【００３２】
下側流動床熱交換室７４は、上側流動床熱交換室７２の下方に配置され、好ましくは、炉の下側領域における壁部に接続されている。更に、下側熱交換室７４は、上側熱交換室の戻りチャネル８６間、実際には、戻りチャネル８６の下端の間に位置している。熱交換室７４には、好ましくは傾斜した炉壁９４の開口９２を介して炉１２から高温固体を直接受容するための入口チャネル９０が設けられている。熱交換室７４は更に、内部熱交換面９６と、底部ノズル９８と、底部の下方にウィンドボックス１００とを有し、ウィンドボックス１００から流動化空気１０２を流動床熱交換室７４内に送入する。下側流動床熱交換器７４は更に上昇チャネル１０４を有し、それに沿って熱交換室７４からの固体が炉１２の下側領域内に排出される。上昇チャネル１０４は、固体を該上昇チャネル内へ上昇させることができるよう、それ自体のノズル、ウィンドボックス、及び空気供給が必要である。
【００３３】
本発明の利点が図２及び３から分かる。分離器１６及び上側流動床熱交換室７２が、炉１２に対して図１の先行技術の構造よりも大きく近付けて位置付けられていることが示されている。この改良の理由は、図３に示されているように、上昇チャネル８４及び戻りチャネル８６が、先行技術のように熱交換室と炉壁との間ではなく、流動床熱交換室７２の側面に配置されていることにある。更なる選択肢は、上昇チャネル及び戻りチャネルを、その両方が熱交換室７２と共通の壁部を有するように配置して、図３に図示するように、チャネルが並列して交互に配されないように（図３のように）することによって、空間利用を非常に効果的なものとし、隣接する熱交換室（そして分離器）を互いに更に接近させることができる。
【００３４】
図３は、下側流動床熱交換室７４が炉のみから高温固体を受容するため、該下側熱交換室を上側熱交換室７２よりも細く構築してもよいことが明瞭に示している。これにより、熱交換室７４の大きさすなわち幅を小さくすることができる。従って、この構造によって、下側熱交換室７４の側部に他の設備のためのスペースが提供される。ここでは、炉１２の壁部９４に設けられた開口１０６で例示されている。開口１０６には、始動バーナを用いて燃料や床材料、二次空気等を炉内へ導入するための手段を設けてもよい。
【００３５】
流動床熱交換室の熱交換面に関し、内面７６及び９６（図２及び３）を蒸気サイクルにおいて使用するのが通常の慣行である。実施可能な選択肢として、上側熱交換器７２の熱交換面７６を、蒸気を高圧タービンに導入する前の最後の過熱器段階として使用することができる。同様に実施可能な選択肢として、下側熱交換器７４の熱交換面９６を、高圧タービンから流入した蒸気を低圧タービンに導入する前に再加熱するために使用することができる。しかしながら、流動床熱交換室の膜壁の利用については自明ではない。
【００３６】
熱交換室の壁面を利用する他の代替案として、それを、水循環系において、すなわち、炉の蒸気サイクルへ供給される水を予熱するために配置することができる。例えば、一選択肢として、水を煙道ガス導管の節炭器を介して、下側流動床熱交換室の壁部に供給し、その後、予熱された水を炉壁の蒸発器管に導入することができる。更なる選択肢として、下側熱交換室後の供給水を上側熱交換室の壁部に供給し、その後、予熱された水を炉の蒸発器パネルに導入することができる。また更なる選択肢として、下側熱交換室後の供給水を、上側熱交換室から炉に通じる排出導管の壁部に供給し、その後、上側熱交換室の壁部に供給することができる。供給水を、供給水ポンプから炉壁の蒸発器管に供給する経路は、供給水ポンプ〜節炭器〜下側熱交換室の壁部〜戻りチャネルの壁部〜上側熱交換室の壁部〜炉の水／蒸気管パネルとなる。供給水経路にはまた、節炭器と下側熱交換室の壁部との間に水冷支持管を設けてもよい。更なる選択肢として、上側熱交換室の壁部を蒸気冷却し、任意に蒸気冷却分離器を一体化させてもよい。
【００３７】
以上、例示的な配置構成に関連させて本発明を説明してきたが、本発明は、開示の実施例の様々な組み合わせや変形をも含む。特に、分離器及び熱交換器の数は、図１〜３に開示されたものから変更してもよい。したがって、本明細書に開示の例示的な実施例は本発明の範囲を限定することを意図したものではなく、幾つかの他の実施例をも本発明には含まれ、その実施例が、添付の請求項及び該請求項における定義によってのみ限定されるものであることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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